DE112018005999T5 - Turbolader für einen verbrennungsmotor mit einem hydrodynamischen loslager - Google Patents

Turbolader für einen verbrennungsmotor mit einem hydrodynamischen loslager Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Turbolader für einen Verbrennungsmotor, umfassend ein Gehäuse (1) mit einer abgasseitigen und einer luftseitigen Turbinenschaufel (2), einer Welle (3), die die Turbinenschaufeln verbindet und mindestens einem radial wirkenden Drehlager zum Lagern der Welle (3), wobei das Drehlager als hydrodynamisches Loslager konstruiert ist, wobei ein Schmiermittel in einem vollständig umgebenden Lagerspalt (8) des Drehlagers in Drehrichtung strömt und einen lokalen Schmiermitteldruck aufweist, der Lagerspalt (8) eine Kontur (10, 11, 10a, 11a, 12, 13, 14, 15) aufweist, durch die die mindestens zwei lokalen Höchstwerte (PM1, PM2) des Schmiermitteldrucks an zwei definierten Winkelpositionen (W1, W2) in Drehrichtung gebildet werden.

Description

  • Diese Anmeldung beansprucht den Vorteile der am 24. August 2017 eingereichten deutschen Patentanmeldung Nr. 102017214813.6 , deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Turbolader für einen Verbrennungsmotor gemäß dem Vorwort von Anspruch 1.
  • US 2017/0107896 A1 beschreibt einen Abgasturbolader in der Konstruktion eines Multi-Scroll-Turboladers. Bei einer solchen Konstruktion strömt das Abgas aus zwei verschiedenen Kolbengruppen, verlaufen durch zwei verschiedene Kanäle und treffen sich in zwei verschiedenen Bereichen einer abgasseitigen Turbinenschaufel.
  • Gegenstand der Erfindung ist es, einen Turbolader zu konstruieren, bei dem eine radiale Lagerung durch eine Welle stabilisiert wird.
  • Diese Aufgabe wird für einen Turbolader gemäß der Erfindung des eingangs aufgeführten Typs mit den charakterisierenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
  • Durch die Kontur zum Bilden von mindestens zwei lokalen Höchstwerten des Schmiermitteldrucks wird erreicht, dass auf die Welle wirkende Radialkräfte durch die Bereiche mit besonders hohem Schmiermitteldruck abgefangen werden. Die Gefahr eines Kontakts der Welle mit einer Lagerwand und/oder einer Unterbrechung des hydrodynamischen Schmierzustands wird dadurch verringert. Insbesondere die definierten Winkelpositionen der Höchstwerte des Schmiermitteldrucks ermöglichen es, die Lagerung der Welle in Bezug auf äußere Einflüsse, z. B. Radialkräfte in bestimmten Richtungen, zu optimieren.
  • Unter einem ausschließlich radial wirkenden Lager ist ein vorzugsweise radial wirkendes Drehlager zu verstehen. Aber auch ein kombiniertes Lager, das sowohl radial als auch axial wirkt, ist grundsätzlich in der Erfindung beinhaltet.
  • Generell können alle radial wirkenden Lager der Welle des Turboladers gemäß der Erfindung konstruiert werden. Es ist besonders bevorzugt, wenn mindestens ein in dem Bereich der abgasseitigen Turbine angeordnetes Drehlager gemäß der Erfindung konstruiert ist.
  • Als Schmiermittel ist generell ein Schmieröl bevorzugt, vorzugsweise das Schmieröl eines Ölkreislaufs des Verbrennungsmotors.
  • Unter einem Lager, bei dem durch die Drehbewegung der Welle zunächst dynamisch eine Verteilung des lokalen Schmiermitteldrucks erzeugt wird, ist insbesondere ein hydrodynamisches Loslager zu verstehen. Zumindest bei dieser Art des Normalbetriebs kommt es zu keinem Kontakt zwischen der Welle und der Lagerwand, sodass ein vollständig umgebender Lagerspalt bereitgestellt ist.
  • Bei einer generell vorteilhaften Verfeinerung der Erfindung haben die Winkelpositionen der Höchstwerte einen minimalen Winkelabstand voneinander zwischen 140° und 180°, insbesondere zwischen 160° und 180°. Auf diese Weise liegen die Druckhöchstwerte im Wesentlichen auf gegenüberliegenden Seiten des Lagerspalts und können entgegengesetzte Kräfte aufnehmen.
  • In einer generell vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Turbolader als Multi-Scroll-Turbolader, besonders bevorzugt als Doppelspiralgehäuse-Turbolader, konstruiert, wobei die mindestens zwei lokalen Höchstwerte des Schmiermitteldrucks jeweils eine relative Winkelposition zu mindestens zwei unterschiedlich positionierten Einlassbereichen der abgasseitigen Turbinenschaufeln aufweisen. Bei Konstruktionen solcher Turbolader tritt aufgrund dieses Prinzips eine wechselnde Abgasströmung auf, die durch die Zuordnung zu anderen Zylindern auch in den verschiedenen Einlassbereichen zeitlich versetzt ist. Dies führt zu radial nach innen auf die Welle wirkenden Radialkräften, die zeitlich abwechselnd in verschiedenen, jedoch definierten Richtungen auftreten. Bei Multi-Scroll-Turboladern sind diese Radialkräfte meist etwa entgegengesetzt oder um etwa 180° versetzt. Abhängig von der genauen Gehäuseform und/oder anderen Kraftkomponenten, z. B. der Schwerkraft, kann die Ausrichtung der Radialkräfte jedoch auch etwas abweichen. Die Lagerung eines Turboladers gemäß der Erfindung ist geeignet, solche Kräfte besonders vorteilhaft zu tragen. Die Winkelpositionen der Druckhöchstwerte können dabei konstruktiv an die Winkelpositionen der Radialkräfte aufgrund der entsprechenden Kontur angepasst sein.
  • Es ist daher besonders bevorzugt, wenn genau zwei lokale Druckhöchstwerte bereitgestellt sind.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird dem Lagerspalt über mindestens zwei Zuführlöcher Schmiermittel zugeführt. Es ist besonders bevorzugt, eine Ölverteilungsrille, vorzugsweise nach Art einer sichelförmigen Rille gebildet, die sich über einen definierten Winkel in die Drehrichtung in dem Bereich von jedem der Zuführlöcher erstreckt. Durch ein solches Zuführloch wird der Lagerspalt zumindest entlang einer teilweise axialen Ausdehnung lokal vergrößert, sodass eine lokale Senke für den hydrodynamischen Schmiermitteldruck geschaffen wird. Durch die zwei Zuführlöcher werden somit zwei Senken geschaffen, sodass zwischen den Senken mindestens zwei lokale Druckhöchstwerte gebildet werden. Die Position der Zuführlöcher beeinflusst entsprechend die Winkelposition der lokalen Höchstwerte. Insgesamt definieren die Zuführlöcher somit eine Kontur des Lagerspalts zum Bilden der lokalen Druckhöchstwerte im Sinne der Erfindung.
  • Die Ölverteilungsrillen sind vorzugsweise in einer bekannten Art und Weise als sichelförmige Rillen konstruiert. Es handelt sich dabei um Aussparungen mit der Querschnittsform einer Mondsichel, die sich über das eigentliche Zuführloch erstrecken. Die Ölverteilungsrillen münden vorzugsweise in einem flachen Winkel in den breiteren Lagerspalt und gewährleisten somit auf bekannte Weise eine optimale Schmiermittelzufuhr. Die Ölverteilrillen können aufgrund ihrer genauen Form und ihres Ausdehnungswinkels in Drehrichtung die Lage der lokalen Druckhöchstwerte beeinflussen, sodass die Ölverteilungsrillen Teil der Kontur des Lagerspalts sind.
  • In einer bevorzugten detaillierten Konfiguration ist dadurch bereitgestellt, dass die Winkelpositionen der lokalen Höchstwerte des Schmiermitteldrucks jeweils einen Winkelabstand von mindestens 15°, insbesondere mindestens 30°, von einer in Drehrichtung nächstgelegenen Mitte des Zuführlochs aufweisen.
  • In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist bereitgestellt, dass die Kontur des Lagerspalts mindestens einen lokalen Minimalwert, vorzugsweise mindestens zwei lokale Minimalwerte, einer radialen Höhe umfasst. Ausgehend von dem lokalen Minimalwert nimmt die radiale Höhe des Lagerspalts vorzugsweise gleichbleibend entgegen der Drehrichtung zu. Insbesondere kann das Lager dadurch nach einem Typ eines versetzten Lagers konstruiert werden.
  • Versetzte Lager sind hydrodynamische Drehlager, bei denen zwei halbzylindrische Hälften einer Lagerschale in der Verbindungsebene in radialer Richtung gegeneinander verschoben sind. Insbesondere können dadurch zwei gegenüberliegende Schmiermittelzuführungen des Lagerspalts in der Verbindungsebene liegen.
  • Unter der radialen Höhe des Lagerspalts ist dabei der radiale Abstand zu verstehen, der von einer Drehachse der Welle zu einer Wand des Lagers in einer bestimmten Winkelposition vorhanden ist. Die Drehachse der Welle gilt dabei im ungestörten normalen Betrieb als die unveränderliche, mittlere oder ideale Drehachse.
  • In einer anderen möglichen Ausführungsform der Erfindung weist die radiale Höhe des Lagerspalts mindestens eine, vorzugsweise zwei abgestufte Änderungen auf. Der Lagerspalt verläuft dabei vorzugsweise in Drehrichtung, ausgehend von einem Schmiermittelloch, zunächst über den Bereich größerer radialer Höhe und nach der Abstufung in dem Bereich kleinerer radialer Höhe. Durch die stufenförmige Änderung der radialen Höhe wird dadurch eine lokale Druckerhöhung erreicht, sodass die Winkelposition eines lokalen Druckhöchstwerts ungefähr mit der Abstufung korreliert ist.
  • Das Drehlager kann generell vorteilhafterweise als vollständig gleitendes Lager konstruiert sein, wobei eine Lagerbuchse gegenüber der Welle auf der einen Seite und gegenüber dem Gehäuse auf der anderen Seite gleitend gelagert ist. Im Interesse einer einfachen technischen Umsetzung wird dabei die Kontur an dem Gehäuse definiert und die lokalen Höchstwerte des Schmiermitteldrucks treten zwischen Lagerbuchse und Gehäuse auf. Der Lagerspalt ist dabei ein äußerer Lagerspalt, wobei zwischen der Welle und der Lagerbuchse ein weiterer innerer Lagerspalt verläuft. Die Lagerbuchse kann eine oder mehrere Schmiermittellöcher aufweisen, um ausgehend von dem äußeren Lagerspalt auch den inneren Lagerspalt zwischen der Lagerbuchse und der Welle zu versorgen.
  • In einer anderen möglichen Ausführungsform ist bereitgestellt, dass das Lager als Semi-Loslager konstruiert ist, wobei eine Lagerbuchse drehfest an dem Gehäuse angeordnet ist und die Kontur an der Lagerbuchse definiert ist. Der Lagerspalt mit den lokalen Druckhöchstwerten verläuft dabei direkt zwischen der Welle und der Lagerbuchse.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung exemplarischer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung und aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Sechs bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nacheinander beschrieben und anhand der angehängten Zeichnungen näher erläutert.
    • 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Multi-Scroll-Turboladers gemäß der Erfindung in einer Schnittebene senkrecht zu einer Drehachse.
    • 2 zeigt eine schematische Teilschnittansicht des Turboladers von 1 in einem Bereich eines radialen Drehlagers.
    • 3 zeigt eine räumliche Teilschnittansicht des Turboladers von 1.
    • 4 zeigt eine schematische Teilschnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Turboladers gemäß der Erfindung.
    • 5 zeigt eine räumliche Teilschnittansicht des Turboladers von 4.
    • 6 zeigt eine schematische Teilschnittansicht einer dritten Ausführungsform eines Turboladers gemäß der Erfindung.
    • 7 zeigt eine schematische Teilschnittansicht einer vierten Ausführungsform eines Turboladers gemäß der Erfindung.
    • 8 zeigt eine schematische Teilschnittansicht einer fünften Ausführungsform eines Turboladers gemäß der Erfindung.
  • Der in 1 dargestellte Turbolader umfasst ein Gehäuse 1, eine abgasseitige Turbinenschaufel 2 und eine mittlere Welle 3. Welle 3 verbindet die abgasseitige Turbinenschaufel 2 mit einer luftseitigen Turbinenschaufel (nicht gezeigt).
  • Der Turbolader ist als Multi-Scroll-Turbolader konstruiert, vorliegend als Doppelspiralgehäuse-Turbolader. Dies bedeutet, dass der Abgasstrom eines Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) in zwei getrennten Kanälen 4, 5 des Gehäuses 1 geführt wird. Der erste Kanal 4 und der zweite Kanal 5 enden dabei in den Regionen B1, B2, die in Bezug auf eine Umfangsrichtung verschieden positioniert sind. Die Enden der Kanäle sind dabei jeweils durch Zungen 4a, 5a gebildet, die sich bis nahe an die Turbinenschaufel 2 erstrecken.
  • Somit treffen die Abgasströme der zwei Kanäle auch auf die Turbinenschaufel 2 in verschiedenen Regionen B1, B2. Dies führt zu zwei resultierenden Kraftvektoren F1, F2, die die Abgasströme jeweils auf die Turbinenschaufel 2 ausüben.
  • Da diese Kraftvektoren F1, F2 auch radial einwärts gerichtete Komponenten aufweisen, wird durch die Abgasströme in jedem Fall eine radiale Kraft in Richtung Welle 3 ausgeübt. Die Positionen der Kraftvektoren liegen sich etwa 180° gegenüber. Im besten Fall kompensieren sich die Kräfte jedoch im zeitlichen Mittel. Tatsächlich sind die Kanäle 4, 5 zu verschiedenen Zylindergruppen des Verbrennungsmotors zugeordnet, sodass zu einem bestimmten Zeitpunkt jeweils höchstens eine radial auf die Welle 3 wirkende Kraft durch den Abgasstrom vorhanden ist. Diese Gesamtradialkraft auf Welle 3 ändert sich und oszilliert in Größe und Richtung.
  • 2 zeigt ein gemäß der Erfindung konstruiertes radial wirkendes Drehlager 6. Dies ein hydrodynamisches Loslager, in dem durch die Rotation während des Betriebs dynamisch ein Druck eines Schmiermittels erzeugt wird. In diesem Betriebszustand liegt dann bei ausreichender Drehzahl ein vollständiges oder berührungsloses Gleiten der beteiligten Lagerflächen auf einem Schmierfilm vor.
  • Lager 6 ist als vollständig gleitendes Lager konstruiert. Dies bedeutet, dass zwischen Welle 3 und Gehäuse 1 eine gleichsinnig drehende Lagerbuchse 7 angeordnet ist. Dadurch ist zwischen Gehäuse 1 und Lagerbuchse 7 ein äußerer Lagerspalt 8 gebildet. Zusätzlich ist zwischen Lagerbuchse 7 und Welle 3 ein innerer Lagerspalt 9 konstruiert.
  • Der Schmiermittel, vorliegend Öl des Schmiermittelkreislaufs des Verbrennungsmotors, wird über Kanäle in dem Gehäuse 1 durch ein erstes Zuführloch 10 und ein zweites Zuführloch 11 in den ersten äußeren Lagerspalt 8 geführt. Das Öl kann von dem äußeren Lagerspalt 8 über Löcher 7a in Lagerbuchse 7 zu dem inneren Lagerspalt 9 strömen.
  • Die Zuführlöcher in Gehäuse 1 münden jeweils in sichelförmige Aussparungen oder Ölverteilungsrillen (sichelförmige Rillen) 10a, 11a. Diese Ölverteilungsrillen 10a, 11a erstrecken sich in axialer Richtung nicht nur über einen Teil einer axialen Länge des Lagerspalts oder einer axialen Länge der Lagerbuchse 7. Dies wird aus der räumlichen Darstellung in 3 deutlich. Die Ölverteilungsrillen erstrecken sich ebenfalls in Umfangsrichtung über einen kleinen Öffnungswinkel in einem Bereich von 10°-60°.
  • Zuführlöcher 10, 11 mit Ölverteilungsrillen 10a, 1 1a sind um 180° versetzt oder in Umfangsrichtung diametral gegenüberliegend zu einer mittleren Drehachse D der Welle 3 positioniert.
  • Durch Zuführlöcher 10, 11 und Ölverteilungsrillen 10a, 11a ist der Lagerspalt lokal vergrößert, sodass eine lokale Senke für den hydrodynamischen Schmiermitteldruck geschaffen wird. Durch Zuführlöcher 10, 11 werden somit zwei Drucksenken geschaffen, sodass in dem äußeren Lagerspalt 8 zwischen den Senken mindestens zwei lokale Druckhöchstwerte PM1, PM2 des Schmiermitteldrucks gebildet werden. Der Winkelbereich der Druckhöchstwerte PM1, PM2 in dem Lagerspalt 8 ist in 4 grob durch Winkelpfeile PM1, PM2 angegeben.
  • Die Winkelpositionen der Zuführlöcher 10, 11, die bei der Konstruktion des Gehäuses gewählt werden, beeinflussen entsprechend die Winkelpositionen der lokalen Höchstwerte PM1, PM2. Insgesamt definieren also die Zuführlöcher 10, 11 und die Ölverteilungsrillen 10a, 11a eine Kontur des Lagerspalts 8 zur Bildung lokaler Druckhöchstwerte PM1, PM2 in Verbindung mit den wirkenden Kräften F1, F2.
  • Vorliegend stimmen die Druckhöchstwerte PM1, PM2 jeweils mit den Positionen F1, F2 der radialen Kraftwirkungen des Abgasstroms überein. Somit werden diese Kräfte durch die lokalen maximalen Schmiermitteldruckwerte optimal abgefangen.
  • Der Winkelabstand der zwei Druckhöchstwerte zueinander ist derzeit etwa 180°.
  • Ein jeweils kleinster Winkelabstand W1, W2 der Druckhöchstwerte von einem der Zuführlöcher, gemessen bis zur Mitte des Zuführlochs, ist vorliegend jeweils etwa 70°. Diese Mindestwinkel oder minimalen Abstände W1, W2 sollten ausreichend groß sein, um insgesamt einen ausreichend hohen lokalen maximalen Druck zu ermöglichen.
  • Es ist zu verstehen, dass die Maße der erfindungsgemäßen Kontur einen Einfluss auf eine relative Druckverteilung des Schmiermittels haben. Die Absolutwerte des Drucks und die Druckhöchstwerte werden auch durch entsprechende zusätzliche Parameter bestimmt, wie z. B. die Breite des Lagerspalts 8, die Größe eines Zuführdrucks des Schmiermittels, die Größe und Form der Ölverteilungsrillen 10a 11a, die Drehzahl der Welle 3 usw.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in 4 und 5 gezeigt.
  • Wie in der ersten Ausführung sind in Gehäuse 1 zwei an definierten Positionen angeordnete Zuführlöcher 10, 11 bereitgestellt.
  • Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform ist das Lager als versetztes Lager konstruiert. Versetzte Lager sind hydrodynamische Drehlager, bei denen zwei halbzylindrische Hälften einer Lagerschale in der Verbindungsebene in radialer Richtung gegeneinander verschoben sind. Insgesamt ist die Außenwand des äußeren Lagerspalts 8 also nicht mehr zylindrisch, sondern durch zwei gegeneinander gepresste Halbzylinder gebildet.
  • Bei einer solchen Kontur des Lagerspalts sind mindestens zwei lokale Minimalwerte 12, 13 einer radialen Höhe H des Lagerspalts 8 vorhanden. Unter der radialen Höhe des Lagerspalts 8 ist dabei der radiale Abstand zu verstehen, der von der Drehachse D der Welle 3 zu einer Wand des Lagers an einer bestimmten Winkelposition vorhanden ist. Die Drehachse D von Welle 3 gilt dabei als unveränderliche, mittlere oder ideale Drehachse in einem ungestörten normalen Betrieb.
  • Vorliegend (4) ist die Drehrichtung der Welle 3 gegen den Uhrzeigersinn. Ausgehend von dem lokalen Minimalwert 12, 13 nimmt die radiale Höhe H des Lagerspalts 8 vorzugsweise gleichbleibend entgegen der Drehrichtung zu. Ein erster und ein zweiter Bereich einer kontinuierlichen Änderung der radialen Höhe sind also entsprechend vorhanden.
  • Ölverteilungsrillen sind in den Zeichnungen der zweiten Ausführungsform nicht gezeigt. Je nach Anforderung können solche Ölverteilungsrillen analog zu dem ersten Beispiel bereitgestellt sein.
  • Die Bereiche von lokalen Druckhöchstwerten PM1, PM2 sind wie in der ersten Ausführungsform hydrodynamisch und sollten mit den radialen Kräften F1, F2 ausgerichtet sein. Durch die Konstruktion als Offsetlager sind eine Kontur gemäß der Erfindung und ein zusätzlicher Parameter zum Optimieren des Relativ- und Absolutdruckprofils bereitgestellt. Eine definierte Ausrichtung der Zuführlöcher 10, 11 in Bezug auf die Positionen der äußeren Kräfte F1, F2 ist dabei, wie bei der ersten Ausführungsform, zum Verbessern der Stabilität des Lagers unerlässlich.
  • In der in 6 gezeigten dritten Ausführungsform der Erfindung sind im Gegensatz zum Beispiel gemäß 4 zusätzlich zwei lokale Änderungen 14, 15 der radialen Höhe H des Lagerspalts 8 bereitgestellt. Die Änderungen sind dabei in Form von Abstufungen vorhanden. Die Drehrichtung der Welle ist wiederum gegen den Uhrzeigersinn (6). Dementsprechend durchläuft der Schmiermittel, ausgehend von einem Zuführloch 10, 11, zunächst einen Abschnitt mit größerer radialer Höhe H bis zu der Abstufung 12, 13. Anschließend durchläuft das Schmiermittel einen Abschnitt mit kleinerer radialer Höhe H bis zu dem nächsten Zuführloch 10, 11.
  • Lokale Druckhöchstwerte PM1, PM2 finden sich im Bereich der Abstufungen 14, 15 oder der lokalen Änderungen der radialen Höhe. Dabei gilt, dass die Abstufungen 12,13 einen Mindestabstand zu den Zuführlöchern 10, 11 haben sollten.
  • 7 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung. In diesem Beispiel ist das Drehlager nicht, wie in den vorhergehenden Beispielen, als vollständig gleitendes Lager konstruiert, sondern als Semi-Loslager. In einer solchen Ausführungsform ist bereitgestellt, dass die Lagerbuchse 7 drehfest in einer definierten Ausrichtung an dem Gehäuse 1 angeordnet ist. Die Kontur zum Erzeugen der lokalen Druckhöchstwerte ist dabei an Lagerbuchse 7 konstruiert. In diesem Fall verläuft der Lagerspalt 8 mit den lokalen Druckhöchstwerten PM1, PM2 direkt zwischen Welle 3 und Lagerbuchse 7. Ein zweiter, innerer Lagerspalt, wie bei einem vollständig gleitenden Lager, ist nicht vorhanden.
  • Das in 7 gezeigte Rotationslager entspricht, abgesehen von diesem Unterschied, dem Beispiel von 4 (versetztes Lager). Daher wird im Hinblick auf die zusätzlichen Merkmale auf dieses Beispiel Bezug genommen.
  • 8 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Erfindung. Wie in dem vorherigen Beispiel ist diese Konstruktion ein Semi-Loslager. In Bezug auf die Kontur des Lagerspalts entspricht das Lager dem der Ausführungsform gemäß 6 mit zwei lokalen Abstufungen 14, 15 oder Änderungen der radialen Höhe H.
  • Eine weitere sechste Ausführungsform ist in den Fig. nicht gezeigt. Dies ist der Fall bei der Konstruktion eines Semi-Loslagers, ansonsten bei der Kontur des Lagerspalts 8 entsprechend der ersten Ausführungsform gemäß 2. In diesem Fall sind die Ölverteilungsrillen 10a, 11a oder sichelförmigen Rillen entsprechend in der Lagerbuchse 7 und nicht in dem Gehäuse 1 konstruiert.
  • Die verschiedenen, exemplarischen Konturen von Lagerspalt 8 können bei der Konstruktion eines vollständig gleitenden Lagers oder bei der Konstruktion eines Semi-Loslager realisiert werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1.
    Gehäuse
    2.
    Abgasseitige Turbinenschaufel
    3
    Welle
    4
    Erster Abgaskanal
    4a
    Zunge des ersten Abgaskanals
    5
    Zweiter Abgaskanal
    5a
    Zunge des zweiten Abgaskanals
    6
    Drehlager
    7
    Lagerbuchse
    7a
    Durchgangslöcher
    8
    Äußerer Lagerspalt
    9
    Innerer Lagerspalt
    10
    Erstes Zuführloch
    10a
    Erste Ölverteilungsrille/sichelförmige Rille
    11
    Zweites Zuführloch
    11a
    Zweite Ölverteilungsrille/sichelförmige Rille
    12
    Erster lokaler Minimalwert der radialen Höhe
    13
    Zweiter lokaler Minimalwert der radialen Höhe
    14
    Erste lokale Abstufung der radialen Höhe
    15
    Zweite lokale Abstufung der radialen Höhe
    B1
    Endbereich des ersten Abgaskanals
    B2
    Endbereich des zweiten Abgaskanals
    D
    Drehachse der Welle
    F1
    Kraftwirkung des Abgasstroms aus dem ersten Abgaskanal
    F2
    Kraftwirkung des Abgasstroms aus dem zweiten Abgaskanal
    H
    Radiale Höhe des Lagerspalts
    W1
    Minimaler Winkelabstand des ersten Druckhöchstwerts zu dem Zuführloch
    W2
    Minimaler Winkelabstand des zweiten Druckhöchstwerts zu dem Zuführloch
    PM1
    Erster lokaler Druckhöchstwert
    PM2
    Zweiter lokaler Druckhöchstwert
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102017214813 [0001]
    • US 2017/0107896 A1 [0003]

Claims (13)

  1. Turbolader für einen Verbrennungsmotor, umfassend ein Gehäuse (1) mit einer abgasseitigen Turbinenschaufel (2) und einer luftseitigen Turbinenschaufel, eine Welle (3), die die Turbinenschaufeln verbindet, und mindestens ein radial wirkendes Drehlager zum Lagern der Welle (3), wobei das Drehlager als hydrodynamisches Loslager konstruiert ist, wobei ein Schmiermittel in einem vollständig umgebenden Lagerspalt (8) des Drehlagers in Drehrichtung strömt und einen lokalen Schmiermitteldruck aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerspalt (8) eine Kontur (10, 11, 10a, 11a, 12, 13, 14, 15) aufweist, durch die die mindestens zwei, insbesondere genau zwei lokale Höchstwerte (PM1, PM2) des Schmiermitteldrucks an zwei definierten Winkelpositionen (W1, W2) in Drehrichtung gebildet werden.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelpositionen der Höchstwerte (PM1, PM2) einen minimalen Winkelab stand voneinander zwischen 140° und 180°, insbesondere zwischen 160° und 180°, aufweisen.
  3. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbolader als Multi-Scroll-Turbolader, insbesondere als Doppelspiralgehäuse-Turbolader, gebildet ist, wobei die mindestens zwei lokalen Höchstwerte (PM1, PM2) des Schmiermitteldrucks eine jeweilige relative Winkelposition zu mindestens zwei unterschiedlich positionierten Einlassbereichen (4, 4a, 5, 5a) der abgasseitigen Turbinenschaufel (2) aufweisen.
  4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Lagerspalt (8) über mindestens zwei Zuführlöcher (10, 11) Schmiermittel zugeführt wird.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ölverteilungsrille (10a, 11a), insbesondere nach Art einer sichelförmigen Rille gebildet, in dem Bereich vonjeder der Zuführlöcher (10, 11) bereitgestellt ist und sich in Drehrichtung über einen definierten Winkel erstreckt.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelpositionen der lokalen Höchstwerte des Schmiermitteldrucks jeweils einen Winkelabstand (W1, W2) von mindestens 15°, insbesondere mindestens 30°, von einer in Drehrichtung nächstgelegenen Mitte des Zuführlochs (10, 11) aufweisen.
  7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur (10, 11, 10a, 11a, 12, 13, 14, 15) des Lagerspalts (8) mindestens einen lokalen Minimalwert, insbesondere mindestens zwei lokale Minimalwerte (12, 13, 14, 15) mit einer radialen Höhe (H) umfasst.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Höhe (H) des Lagerspalts (8) ausgehend von dem lokalen Minimalwert (12, 13) entgegen der Drehrichtung gleichbleibend zunimmt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager als eine Art versetztes Lager konstruiert ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Höhe (H) des Lagerspalts (8) mindestens eine, insbesondere mindestens zwei abgestufte Änderungen (14, 15) aufweist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehlager als vollständig Loslager konstruiert ist, wobei eine Lagerbuchse (7) auf der einen Seite bezüglich der Welle (3) und auf der anderen Seite in Bezug auf das Gehäuse (1) gleitend gelagert ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur (10, 11, 10a, 11a, 12, 13, 14, 15) an dem Gehäuse (1) konstruiert ist und die lokalen Höchstwerte (PM1, PM2) des Schmiermitteldrucks zwischen der Lagerbuchse (7) und dem Gehäuse (1) auftreten.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehlager als Semi-Loslager konstruiert ist, wobei die Lagerbuchse (7) drehfest an dem Gehäuse (1) angeordnet ist und die Kontur (10, 11, 10a, 11a, 12, 13, 14, 15) des Lagerspalts (8) an der Lagerbuchse (7) konstruiert ist.
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