DE112015002046T5

DE112015002046T5 - Lagergehäuse-Rumpfgruppe eines Abgasturboladers

Info

Publication number: DE112015002046T5
Application number: DE112015002046.2T
Authority: DE
Inventors: Oliver Schumnig
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2014-04-29
Filing date: 2015-04-20
Publication date: 2017-03-02
Also published as: US20170044972A1; WO2015167842A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lagergehäuse-Rumpfgruppe (1) eines Abgasturboladers mit einem Gehäuse (2) für eine Lageranordnung (8, 9) einer Rotorwelle (3); mit einem Turbinenrad (4) auf einem Ende (5) der Rotorwelle (3); und mit einem Verdichterrad (6) auf dem gegenüberliegenden Ende (7) der Rotorwelle (3), wobei angrenzend zur Lageranordnung (8, 9) ein Ölreservoir (10, 11) im Gehäuse (2) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagergehäuse-Rumpfgruppe eines Abgasturboladers gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Zurzeit sind derartige Lagergehäuse-Rumpfgruppen durchaus anfällig hinsichtlich Verschleiß bis hin zum Lagerungsausfall. Gerade bei niedrigen Temperaturen, z.B. unter –25°C, dauert es sehr lange bis das zähe Schmieröl durch die dünnen Bohrungen an den Lagerstellen ankommt. Da die Leistung nicht so lange zurückgehalten werden kann, kann es zu erhöhtem Verschleiß bis hin zur Schädigung der Lagerung kommen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lagergehäuse-Rumpfgruppe eines Abgasturboladers gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, welche eine verbesserte Schmierung der Lagerstellen bei einem Kaltstart ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.
Im Gegensatz zu bekannten Lagergehäuse-Rumpfgruppen, bei denen die Schmierung der Lagerstellen über eine Vielzahl von Ölkanälen bzw. Bohrungen im Gehäuse erfolgt, ergibt die erfindungsgemäße Ausbildung eines im Gehäuse des Abgasturboladers angeordneten Ölreservoirs den Vorteil, dass beim Start bzw. bei einem Kaltstart der Verbrennungsmaschine eine signifikant verbesserte Ölversorgung der Lagerstellen und eine grundsätzlich verringerte Verschleißanfälligkeit der Lagerungen bis zum Ölaufbau ermöglicht werden kann. Somit ergeben sich insbesondere diese Vorteile bei Verwendung der erfindungsgemäßen Rumpfgruppe in Turboladern, die bei Motoren mit Start/Stopp Funktionen zum Einsatz kommen.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Das Ölreservoir der erfindungsgemäßen Lagergehäuse-Rumpfgruppe kann bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform unterhalb der Rotorwelle angeordnet sein. Somit kann das Öl aufgrund der Gravitationskraft in einfacher Weise in das Ölreservoir gelangen.
Vorzugsweise kann das Ölreservoir eine erste Öltasche und eine zweite Öltasche aufweisen, welche im Gehäuse ausgebildet sind. Dadurch kann das Ölreservoir durch Entfernung von Material im Gehäuse entstehen, anstatt ein zusätzliches Bauteil zu benutzen, was zu einer Gewichtssteigerung des Abgasturboladers führen würde.
Dabei können ferner bevorzugt die erste Öltasche und die zweite Öltasche ringförmige Nuten sein, welche in einfacher Weise herstellbar sind. Außerdem bieten die Nuten, deren Form der Außenkontur der Lagerbuchsen entspricht und welche die Lagerbuchsen umgeben können, den Vorteil einer besseren Strömung des Öls in das Ölreservoir. Ferner sind ringförmige Nuten aus akustischen Gründen vorteilhaft. Es sind zwar Sichelnuten, im Lader-Einbauzustand, oberhalb der Welle bekannt. Diese dienen jedoch nur der Ölzufuhr, können aber nicht als Ölreservoir gemäß den Prinzipien vorliegender Erfindung verwendet werden, das sie aufgrund ihrer Ausgestaltung und Anordnung Öl nicht speichern können.
Weiter bevorzugt kann die Lageranordnung eine erste Lagerbuchse und eine zweite Lagerbuchse aufweisen, welche von der ersten Öltasche und der zweiten Öltasche mit Öl versorgt werden können. Somit können die entstehenden Radial- und Axialkräfte während des Betriebs des Abgasturboladers von der ersten Lagerbuchse und der zweiten Lagerbuchse in ausfallsicherer Weise aufgenommen werden.
Aus akustischen Gründen können vorzugsweise die erste Lagerbuchse und die zweite Lagerbuchse jeweils mit einer Ringnut versehen sein, welche an der Außenfläche der Lagerbuchsen ausgebildet ist. Es sei angemerkt, dass die akustischen Effekte, welche durch die Öltaschen in der Form von ringförmigen Nuten erzielt werden, wie schon oben erwähnt, durch das Vorsehen einer Ringnut in den Lagerbuchsen verstärkt werden. Außerdem können die Ringnuten, wenn sie konzentrisch zu den Öltaschen angeordnet sind, den vorhandenen Raum des Ölreservoirs vergrößern. Somit kann eine größere Menge von Öl im Ölreservoir zurückgehalten werden, welches beim Start bis zum Beginn des normalen Ölkreislaufs zur Verfügung stehen kann. Ferner kann die erfindungsgemäße Ausbildung des Ölreservoirs in bestehenden Abgasturboladern, welche Lagerbuchsen mit einer Ringnut aufweisen, umgesetzt werden. Dabei sollte darauf geachtet werden, dass eine ausreichende Lagerbreite vorhanden ist.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Lagergehäuse-Rumpfgruppe einen verdichterradseitigen Gehäusedeckel umfasst, der mittels einer Befestigungseinrichtung in einer verdichterradseitigen Gehäuseöffnung fixierbar ist.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:
1 eine perspektivische, teilweise geschnittene Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lagergehäuse-Rumpfgruppe; und
2 einen Längsschnitt durch die Lagergehäuse-Rumpfgruppe gemäß 1.
In den 1 und 2 ist eine Lagergehäuse-Rumpfgruppe 1 eines Abgasturboladers dargestellt.
Die Rumpfgruppe 1 weist ein Gehäuse 2 für eine Lageranordnung 8, 9 einer Rotorwelle 3 auf.
Ferner umfasst die Rumpfgruppe 1 ein Turbinenrad 4 auf einem Ende 5 der Rotorwelle 3, während ein Verdichterrad 6 auf dem gegenüberliegenden Ende 7 der Rotorwelle 3 angeordnet ist.
Die Lageranordnung weist eine erste Lagerbuchse 8 und eine zweite Lagerbuchse 9, z.B. eine Radiallagerbuchse und eine Axiallagerbuchse, auf.
Benachbart zur Lageranordnung 8, 9 ist ein Ölreservoir 10, 11 im Gehäuse 2 ausgebildet. Insbesondere ist das Ölreservoir 10, 11, im Einbauzustand der Rumpfgruppe 1, unterhalb der Rotorwelle 3 angeordnet.
Ferner weist das Ölreservoir im dargestellten Beispielsfall eine erste Öltasche 10 und eine zweite Öltasche 11 auf, welche im Gehäuse 2 ausgebildet sind. Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die erste Öltasche 10 und die zweite Öltasche 11 als ringförmige Nuten ausgebildet.
Weiterhin weist das Gehäuse 2 Ölzulaufbohrungen 16 auf, über welche die erste Lagerbuchse 8 und die zweite Lagerbuchse 9 beim normalen Betrieb des Abgasturboladers geschmiert werden.
Der Gehäusedeckel 13 ist verdichterseitig mittels einer Befestigungseinrichtung 14 in einer verdichterradseitigen Gehäuseöffnung 15 fixierbar.
Die Integration der Öltaschen 10, 11 im Gehäuse 2 bietet einen Raum, der dauerhaft Öl zurückhält, auch wenn die Verbrennungsmaschine bei betriebswarmem Öl abgestellt wird.
Das bei einem Kaltstart in den Öltaschen 10, 11 befindliche, sehr zähe Öl kann dann sofort die Lagerbuchsen 8, 9 schmieren. Durch Reibung erwärmen sich der Raum um die Lagerbuchsen 8, 9 wie auch der kleine Ölsumpf der Öltaschen 10, 11 schnell. Dadurch kann sich das Öl zunehmend besser auf den Lagerbuchsen 8, 9 verteilen und diese solange schmieren, bis neues Öl durch die Ölzulaufbohrungen 16 nachkommt. Somit kann dem Verschleiß bzw. einem frühzeitigen Ausfall der Lagerbuchsen 8, 9 entscheidend entgegengewirkt werden.
Ferner weisen die erfindungsgemäßen Öltaschen 10, 11 kein erhöhtes Risiko hinsichtlich einer potentiellen Verkokung auf. Es sei angemerkt, dass eher dünn ölbenetzte Bauteiloberflächen ein größeres Potential für Ölverkokung aufweisen. Außerdem werden die erste Öltasche 10 und die zweite Öltasche 11 jedes Mal mit neuem frischen Öl durchspült.
Es sei ferner angemerkt, dass anstelle von Öl jedes andere geeignete Schmiermittel bei der vorliegenden Erfindung ebenso vorstellbar ist.
Neben der vorstehenden schriftlichen Beschreibung der Erfindung wird zu deren ergänzender Offenbarung hiermit explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in den 1 bis 2 Bezug genommen.
Bezugszeichenliste

1: Lagergehäuse-Rumpfgruppe
2: Gehäuse
3: Rotorwelle
4: Turbinenrad
5: Erstes Ende der Rotorwelle 3
6: Verdichterrad
7: Zweites gegenüberliegendes Ende der Rotorwelle 3
8: Lageranordnung/ erste Lagerbuchse
9: Lageranordnung/ zweite Lagerbuchse
10: Ölreservoir/ erste Öltasche
11: Ölreservoir/ zweite Öltasche
12: Ringnut
13: Gehäusedeckel
14: Befestigungseinrichtung
15: Gehäuseöffnung
16: Ölzulaufbohrungen

Claims

Lagergehäuse-Rumpfgruppe (1) eines Abgasturboladers – mit einem Gehäuse (2) für eine Lageranordnung (8, 9) einer Rotorwelle (3); – mit einem Turbinenrad (4) auf einem Ende (5) der Rotorwelle (3); und – mit einem Verdichterrad (6) auf dem gegenüberliegenden Ende (7) der Rotorwelle (3), dadurch gekennzeichnet, – dass angrenzend zur Lageranordnung (8, 9) ein Ölreservoir (10, 11) im Gehäuse (2) ausgebildet ist.
Lagergehäuse-Rumpfgruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölreservoir (10, 11) unterhalb der Rotorwelle (3) angeordnet ist.
Lagergehäuse-Rumpfgruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölreservoir eine erste Öltasche (10) und eine zweite Öltasche (11) aufweist, welche im Gehäuse (2) ausgebildet sind.
Lagergehäuse-Rumpfgruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Öltasche (10) und die zweite Öltasche (11) ringförmige Nuten sind.
Lagergehäuse-Rumpfgruppe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung eine erste Lagerbuchse (8) und eine zweite Lagerbuchse (9) aufweist.
Lagergehäuse-Rumpfgruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lagerbuchse (8) und die zweite Lagerbuchse (9) jeweils mit einer Ringnut (12) versehen sind, welche an der Außenfläche der Lagerbuchsen (8, 9) ausgebildet ist.
Lagergehäuse-Rumpfgruppe nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen verdichterradseitigen Gehäusedeckel (13), der mittels einer Befestigungseinrichtung (14) in einer verdichterradseitigen Gehäuseöffnung (15) fixierbar ist.