DE112014002860T5

DE112014002860T5 - Abgasturbolader

Info

Publication number: DE112014002860T5
Application number: DE112014002860.6T
Authority: DE
Inventors: Jens Wolf Jaisle; Nicolas Driot; Karl Ludwig Braun
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2013-07-15
Filing date: 2014-07-11
Publication date: 2016-04-14
Also published as: WO2015009560A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader (1) mit einem Verdichter (2); mit einer Turbine (3); und mit einem Lagergehäuse (4); das zwischen dem Verdichter (2) und der Turbine (3) angeordnet ist, und in dem eine Lageranordnung (5, 6) vorgesehen ist, die eine Rotorwelle (7) lagert, wobei die Lageranordnung ein Schwimmbuchsenlager (5) und eine rotationsfreie Lagerbuchse (6) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein derartiger Abgasturbolader weist eine Lageranordnung zur Lagerung einer Rotorwelle in einem Lagergehäuse auf. Die Lageranordnung kann hierbei entweder als Schwimmbuchsengleitlagerung oder als Gleitlagerung mit rotationsfreien Lagerbuchsen ausgebildet sein. Die Schwimmbuchsengleitlagerung zeichnet sich dadurch aus, dass die Rotorwelle innerhalb von zwei Lagerbuchsen der Lagerung rotiert und diese Lagerbuchsen wiederum innerhalb des Lagergehäuses rotieren. Gleitlagerungen mit rotationsfreien Lagerbuchsen zeichnen sich dadurch aus, dass die Lagerbuchsen gegen Rotation im Lagergehäuse festgelegt sind.
Hierbei besitzt eine Schwimmbuchsengleitlagerung zwar geringere Reibungsverluste als eine Gleitlagerung mit rotationsfreien Lagerbuchsen, jedoch tritt im Fall einer Schwimmbuchsengleitlagerung eine zusätzliche, subsynchrone Schwingungsform auf, welche eine deutlich größere Amplitude als z. B. eine unwuchtbedingte Schwingung haben kann.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, der mit einer optimierten Lageranordnung versehen ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.
Der erfindungsgemäße Abgasturbolader zeichnet sich dadurch aus, dass seine Lageranordnung ein Schwimmbuchsenlager und eine rotationsfreie Lagerbuchse aufweist. Diese Kombination erlaubt vorteilhafterweise die Unterdrückung einer der subsynchronen Schwingungen des Abgasturboladers.
Die Unteransprüche 2 und 3 haben vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Abgasturboladers zum Inhalt.
Eine weitere Optimierung der erfindungsgemäßen Lageranordnung kann erreicht werden, wenn das verdichterseitige Lager das Schwimmbuchsenlager, und das turbinenseitige Lager das Lager mit der rotationsfreien Lagerbuchse ist.
Zur weiteren Stabilisierung der Lageranordnung ist vorteilhafterweise eine Distanzbuchse zwischen dem Schwimmbuchsenlager und der rotationsfreien Lagerbuchse vorgesehen.
In den Ansprüchen 4 bis 6 ist eine erfindungsgemäße Lageranordnung als selbstständig handelbares Objekt definiert.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren der Zeichnung. Darin zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers und
2 und 3 Frequenzanalysen, in denen Amplituden einzelner Frequenzen über der Drehzahl angegeben sind.
Die 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Abgasturbolader 1, der einen Verdichter 2 aufweist, der ein Verdichtergehäuse 2A umfasst, in dem ein Verdichterrad 2B angeordnet ist.
Der Abgasturbolader 1 weist ferner eine Turbine 3 mit einem Turbinengehäuse 3A und einem in dem Turbinengehäuse 3A angeordneten Turbinenrad 3B auf.
Das Verdichterrad 2B und das Turbinenrad 3B sind an den Enden einer Rotorwelle 7 fixiert, die über eine Lageranordnung in einem Lagergehäuse 4 gelagert ist, das, wie die Figur verdeutlicht, zwischen dem Verdichtergehäuse 2A und dem Turbinengehäuse 3A angeordnet und mit diesen verbunden ist.
Die Lageranordnung des erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1 weist ein Schwimmbuchsenlager 5 und eine rotationsfreie Lagerbuchse 6 auf. Wie die 1 verdeutlicht, ist bei der dort dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsform das verdichterseitige Lager das Schwimmbuchsenlager 5, während das turbinenseitige Lager von der rotationsfreien Lagerbuchse 6 gebildet wird.
Ferner verdeutlicht die 1, dass die erfindungsgemäße Lageranordnung eine Distanzbuchse 8 aufweist, die auf der Rotorwelle 7 zwischen dem Schwimmbuchsenlager 5 und der rotationsfreien Lagerbuchse 6 angeordnet ist. Wie eingangs erläutert worden ist, ist das Schwimmbuchsenlager 5 ein Lager, in dem die Rotorwelle 7 dreht und das Schwimmbuchsenlager 5 wiederum innerhalb des Lagergehäuses 4 dreht. Die feststehende Lagerbuchse 6 hingegen ist gegen eine Drehung innerhalb des Lagergehäuses 4 gesichert.
2 und 3 zeigen Diagramme (sogenannte Waterfall-Diagramme), und Frequenzanalysen, bei denen die Amplituden einzelner Frequenzen über der Drehzahl dargestellt sind. Die Diagramme zeigen hierbei die radiale Verschiebung an der Verdichterradmutter.
2 zeigt hierbei ein Diagramm für die radiale Verschiebung an der Verdichterradmutter, welches die dominante Subsynchrone im Fall einer Schwimmbuchsenlagerung zeigt.
3 zeigt ein Diagramm für die radiale Verschiebung an der Verdichterradmutter, welches den Fall der Kombination aus einer verdichterseitig angebrachten Schwimmbuchse und einer turbinenseitig angebrachten, rotationsfreien Buchse zeigt.
Wie unmittelbar aus einem Vergleich der 2 und 3 ersichtlich ist, kann durch die erfindungsgemäße Merkmalskombination eine Unterdrückung der subsynchronen Schwingungen des Abgasturboladers vollständig unterdrückt werden. Die erfindungsgemäße Lageranordnung mit Schwimmbuchsenlager und rotationsfreier Lagerbuchse (3) ermöglicht somit eine optimierte Lageranordnung.
Neben der vorstehenden schriftlichen Beschreibung der Erfindung wird zu deren ergänzender Offenbarung hiermit explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in der einzigen Figur Bezug genommen.
Bezugszeichenliste

1: Abgasturbolader
2: Verdichter
2A: Verdichtergehäuse
2B: Verdichterrad
3: Turbine
3A: Turbinengehäuse
3B: Turbinenrad
4: Lagergehäuse
5: Schwimmbuchsenlager
6: rotationsfreie Lagerbuchse
7: Rotorwelle
8: Distanzbuchse

Claims

Abgasturbolader (1) – mit einem Verdichter (2); – mit einer Turbine (3); und – mit einem Lagergehäuse (4); • das zwischen dem Verdichter (2) und der Turbine (3) angeordnet ist, und • in dem eine Lageranordnung (5, 6) vorgesehen ist, die eine Rotorwelle (7) lagert, dadurch gekennzeichnet, – dass die Lageranordnung ein Schwimmbuchsenlager (5) und eine rotationsfreie Lagerbuchse (6) aufweist.
Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwimmbuchsenlager (5) das verdichterseitige Lager, und die rotationsfreie Lagerbuchse (6) das turbinenseitige Lager ist.
Abgasturbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schwimmbuchsenlager (5) und der rotationsfreien Lagerbuchse (6) eine Distanzbuchse (8) auf der Rotorwelle (7) angeordnet ist.
Lageranordnung eines Abgasturboladers (1), gekennzeichnet durch ein Schwimmbuchsenlager (5) und eine rotationsfreie Lagerbuchse (6).
Lageranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwimmbuchsenlager (5) ein verdichterseitiges Lager und die rotationsfreie Lagerbuchse (6) ein turbinenseitiges Lager des Abgasturboladers (1) ist.
Lageranordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schwimmbuchsenlager (5) und der rotationsfreien Lagerbuchse (6) eine Distanzbuchse (8) vorgesehen ist.