DE112015003803T5

DE112015003803T5 - Abgasturbolader

Info

Publication number: DE112015003803T5
Application number: DE112015003803.5T
Authority: DE
Inventors: Michael Loewenberg
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2014-08-19
Filing date: 2015-08-06
Publication date: 2017-05-04
Also published as: WO2016028501A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Abgasturbolader (1) mit einer Laderwelle (2); und mit einem Lagergehäuse (3), das eine Radial-Lageranordnung (4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Laderwelle (2) im Bereich zumindestens einer Lagerbuchse (5; 6) eine Nut (10; 11; 12) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein derartiger Abgasturbolader ist aus der DE 10 2012 202 341 A1 bekannt.
Im Rahmen der Erfindung durchgeführte Untersuchungen haben ergeben, dass die Lageranordnung des aus dieser Druckschrift bekannten Abgasturboladers zur Destabilisierung einer Wellenbahn eines Läufers und zur Geräuschentwicklung neigt. Unter dem Begriff "Wellenbahn" versteht man das Drehbewegungsverhalten des Läufers (Baugruppe aus Laderwelle, Turbinenrad und Verdichterrad), das durch eine pulsierende Beaufschlagung der Turbine, durch die eigene Restunwucht des Läufers und durch mechanische Schwingungen des Motors beeinflusst und selbst zu Schwingungen angeregt wird.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, bei dem es möglich ist, die Wellenbahn zu stabilisieren und von der Lageranordnung ausgehende Akustikfrequenzbänder positiv zu beeinflussen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.
Durch Lagerspiel an einer Lagerbuchse kann über die Scherkräfte im Öl der Radiallagerung die Drehzahl der Lagerbuchse verändert werden. Der minimale Ölspalt, der zwischen Lagerbuchse und Laderwelle vorgesehen ist, kann wie bisher beibehalten werden.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zum Inhalt.
In den Ansprüchen 8 und 9 ist eine erfindungsgemäße Radial-Lageranordnung als selbstständig handelbares Objekt des erfindungsgemäßen Abgasturboladers definiert.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigt:
1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers, der anhand seiner Rumpfgruppe dargestellt ist, bei der lediglich das Verdichtergehäuse und das Turbinengehäuse nicht dargestellt, beim erfindungsgemäße Abgasturbolader jedoch vorgesehen sind;
2 eine vergrößerte Teilschnittansicht der erfindungsgemäßen Lageranordnung;
3 eine der 2 entsprechende Darstellung einer der Lagerbuchsen der Lageranordnung gemäß 2; und
4–6 der 3 entsprechende Darstellungen zur Verdeutlichung unterschiedlicher Nutenausgestaltungen der Laderwelle.
In 1 ist ein erfindungsgemäßer Abgasturbolader 1 anhand seiner Rumpfgruppe dargestellt, bei der lediglich ein Verdichtergehäuse und ein Turbinengehäuse nicht dargestellt sind.
Dementsprechend zeigt 1 eine Laderwelle 2, die in einem Lagergehäuse 3 mittels einer Lageranordnung 4 gelagert ist. Die Lageranordnung 4 weist eine erste Lagerbuchse 5 und eine beabstandete zweite Lagerbuchse 6 auf, die durch eine Distanzhülse 7 voneinander getrennt sind.
Ferner sind ein Verdichterrad 18 und ein Turbinenrad 17 dargestellt, die auf den beiden Enden der Laderwelle 2 fixiert sind.
Gemäß 2 ergibt sich im Einzelnen der Aufbau der erfindungsgemäßen Lageranordnung 4. Wie zuvor bereits anhand der 1 erläutert, weist diese Lageranordnung 4 zwei Lagerbuchsen in Form der Lagerbuchsen 5 und 6 auf.
2 verdeutlicht ferner, dass die erste Lagerbuchse 5 eine Bohrung 13 und die zweite Lagerbuchse 6 eine Bohrung 8 aufweist, die jeweils zumindest in etwa im rechten Winkel zur Längsachse L der Lageranordnung 4 ausgerichtet sind.
3 verdeutlicht hierbei, dass bei der dargestellten Ausführungsform die Bohrung 8 mit einer Nut 10 der Laderwelle 2 in Fluidverbindung steht, bzw. in dieser mündet. In der Nut 10 befindet sich ein größeres Ölvolumen als in einem an der ersten Lagerbuchse 5 ausgestalteten Radialspalt 15. Der in diesem Bereich vergrößerte Ölspalt führt somit an dieser Stelle zu geringeren Scherkräften und damit zu einer Drehzahlreduzierung der Buchse.
Wie aus der Darstellung der 4 bis 6 deutlich wird, können die Nuten symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet sein. Die Nut 10 und die Nut 11, die in 5 dargestellt ist, sind hierbei symmetrische Ausgestaltungen. Die Nut 10 hat hier einen in etwa rechteckförmigen Querschnitt, während die Nut 11 einen dreieckigen Querschnitt aufweist, wie sich dies aus den 4 bzw. 5 erschließt. Die asymmetrisch ausgebildete Nut 12 hat den Querschnitt eines rechtwinkligen oder gleichschenkligen Dreiecks, dessen spitzer Winkel benachbart zur Querbohrung 8 angeordnet ist.
Zusammenfassend ist somit festzuhalten, dass aufgrund der zuvor erläuterten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lageranordnung 4 eine Drehzahlregulierung durch inkonstante Scherkräfte möglich ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass ohne, dass der minimale Ölspalt erhöht wird, radial ein größeres Ölvolumen zwischen der Laderwelle 2 und zumindest einer der Lagerbuchsen 5, 6 vorhanden ist. In diesem umlaufenden Ölvolumen führen Scherkräfte im Öl zwangsläufig zu einem anderen Reibmoment zwischen der einen Lagerbuchse 5 bzw. 6 und der Laderwelle 2. Dadurch drehen die Buchsen 5, 6 nicht synchron, so dass auch die Anregung und Erzeugung von Körperschall für beide Lagerbuchsen 5, 6 asynchron ausfällt. Dementsprechend finden die Anregungen bei unterschiedlichen Frequenzen statt, bei denen wiederum die Amplituden geringer ausfallen.
Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in den 1 bis 6 verwiesen.
Bezugszeichenliste

1: Abgasturbolader
2: Laderwelle
3: Lagergehäuse
4: Lageranordnung
5: erste Lagerbuchse
6: zweite Lagerbuchse
7: Distanzhülse/Distanzhalter
8: Querbohrung
9: Ölspalt
10–12: Nuten
13: Querbohrung
14, 16: Aussenkanten
15: Radialspalt
17: Turbinenrad
18: Verdichterrad
S1, S2: Lagerspiele
L: Längsachse
A: Abstand der Lagerbuchsen 5 und 6 zwischen deren auf der Laderwelle 2 aufliegenden axialen Außenkanten 14 bzw. 16

Claims

Abgasturbolader (1) – mit einer Laderwelle (2); und – mit einem Lagergehäuse (3), • das eine Lageranordnung (4) mit Lagerbuchsen (5; 6) umfasst, 6) dadurch gekennzeichnet, – dass die Laderwelle (2) im Bereich zumindestens einer Lagerbuchse (5; 6) eine Nut (10; 11; 12) aufweist.
Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchsen (5, 6) mit einer Bohrung (13 bzw. 8) versehen sind.
Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (10; 11) symmetrisch ausgebildet ist.
Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (10) einen in etwa rechteckigen Querschnitt aufweist.
Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (11) einen pfeilspitzenförmigen Querschnitt aufweist.
Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (12) asymmetrisch ausgebildet ist.
Abgasturbolader nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (12) den Querschnitt eines Dreiecks hat.
Lageranordnung (4) eines Abgasturboladers (1) – mit einer ersten Lagerbuchse (5, und – mit einer zweiten Lagerbuchse (6), dadurch gekennzeichnet, – dass im Einbauzustand eine Nut (10; 11; 12) im Bereich zumindestens einer der Lagerbuchsen (5, 6) angeordnet ist.
Lageranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchsen (5, 6) mit einer Bohrung (13 bzw. 8) versehen sind.