DE202015104130U1

DE202015104130U1 - Turbocharger with diffuser cooling

Info

Publication number: DE202015104130U1
Application number: DE202015104130.6U
Authority: DE
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2015-08-06
Filing date: 2015-08-06
Publication date: 2016-11-09
Anticipated expiration: 2025-08-07

Abstract

Turbolader (10) für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Verdichter mit einem Verdichtergehäuse, in dem ein Verdichterrad (100) angeordnet ist; einem Lagergehäuse (200) mit einer ersten Kühleinrichtung (210); und einer Platte (300) mit einer zweiten Kühleinrichtung (310), wobei die Platte (300) ein separates Bauteil ist, das zwischen dem Verdichtergehäuse und dem Lagergehäuse (200) angeordnet ist und zusammen mit dem Verdichtergehäuse einen Diffusor definiert, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kühleinrichtung (210) in fluidischer Verbindung mit der zweiten Kühleinrichtung (310) steht.A turbocharger (10) for an internal combustion engine having a compressor with a compressor housing in which a compressor wheel (100) is arranged; a bearing housing (200) having a first cooling device (210); and a plate (300) having a second cooling device (310), the plate (300) being a separate component disposed between the compressor housing and the bearing housing (200) and defining a diffuser together with the compressor housing, characterized in that the first cooling device (210) is in fluid communication with the second cooling device (310).

Description

Gebiet der Erfindung Field of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Turbolader für Verbrennungskraftmaschinen mit Einrichtungen zum Kühlen des Lagerbereichs im Lagergehäuse und des Diffusors im Verdichter. The present invention relates to a turbocharger for internal combustion engines with means for cooling the bearing area in the bearing housing and the diffuser in the compressor.

Hintergrund der Erfindung Background of the invention

In Turboladern für Verbrennungskraftmaschinen entstehen durch die hohen Drehzahlen der drehbaren Komponenten und die hohen auftretenden Drücke hohe Temperaturen. Des Weiteren können Blow-by Gase sowie Abgase in das Verdichtergehäuse des Turboladers geraten was zu einer zusätzlichen Erhöhung der Temperaturen führen kann. Durch die gesteigerten Temperaturen des Verdichtergehäuses können sich Ablagerungen im Verdichtergehäuse bilden. Diese Ablagerungen entstehen vor allem im Bereich des Diffusors des Verdichters, in dem der Temperaturanstieg besonders hoch ist. Diese Ablagerungen können zu einer Verengung des durchströmbaren Querschnitts und somit zu einer Leistungsminderung des Turboladers führen. Zusätzliche Wärmequellen im Turbolader sind die im Lagergehäuse angeordneten Lager und bei Abgasturboladern die Wärme von der heißen Turbinenseite des Turboladers. Weitere Gestaltungsfaktoren, die für Turbolader eine erhebliche Rolle spielen, sind die Größe bzw. das in Anspruch genommene Bauraumvolumen im Motorraum sowie das Gewicht des Turboladers. In turbochargers for internal combustion engines caused by the high rotational speeds of the rotating components and the high pressures occurring high temperatures. Furthermore, blow-by gases and exhaust gases can get into the compressor housing of the turbocharger, which can lead to an additional increase in the temperatures. Due to the increased temperatures of the compressor housing deposits can form in the compressor housing. These deposits occur mainly in the area of the compressor's diffuser, where the temperature increase is particularly high. These deposits can lead to a narrowing of the flow-through cross section and thus to a reduction in performance of the turbocharger. Additional heat sources in the turbocharger are the bearings arranged in the bearing housing and, in the case of exhaust gas turbochargers, the heat from the hot turbine side of the turbocharger. Further design factors, which play a significant role for turbochargers, are the size or space occupied in the engine compartment as well as the weight of the turbocharger.

Aus der DE 10 2008 011 258 A1 ist ein Gehäuse für einen Turbolader, bestehend aus einem Turbinengehäuse und einem Lagergehäuse, bekannt, das einen Kühlmantel aufweist. Der Kühlmantel wird aus wenigstens einem oder mehreren Schalenelementen gebildet und ist außen am Gehäuse befestigt, um einen Hohlraum zu bilden, in dem ein Kühlmittel einführbar ist. Mit dieser Kühleinrichtung kann jedoch nur das Turbinengehäuse und das Lagergehäuse, nicht jedoch ein Verdichtergehäuse eines Turboladers gekühlt werden. From the DE 10 2008 011 258 A1 is a housing for a turbocharger, consisting of a turbine housing and a bearing housing, known having a cooling jacket. The cooling jacket is formed of at least one or more shell elements and is externally attached to the housing to form a cavity in which a coolant is insertable. With this cooling device, however, only the turbine housing and the bearing housing, but not a compressor housing of a turbocharger can be cooled.

Die US 2,384,251 beschreibt einen Turbolader mit einer Kühleinrichtung für den Verdichter, wobei eine Rückwand des Verdichters Kühlmittelkanäle aufweist, die über separate Zu- und Abläufe mit Kühlmittel versorgt werden. Mit dieser Konstruktion kann nur der Verdichter gekühlt werden. Außerdem ist der Bauraumbedarf aufgrund der Zu- und Abläufe für die Rückwand hoch. The US 2,384,251 describes a turbocharger with a cooling device for the compressor, wherein a rear wall of the compressor has coolant channels, which are supplied via separate inlets and outlets with coolant. With this construction, only the compressor can be cooled. In addition, the space requirement due to the inflows and outflows for the rear wall is high.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist folglich das Bereitstellen eines klein bauenden und leichten Turboladers mit einer effektiven und effizienten Kühlung sowohl im Bereich des Diffusors als auch im Bereich der Lager. An object of the present invention is therefore to provide a small-sized and lightweight turbocharger with effective and efficient cooling both in the area of the diffuser and in the area of the bearings.

Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Turbolader für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß Anspruch 1. The present invention relates to a turbocharger for an internal combustion engine according to claim 1.

Der erfindungsgemäße Turbolader weist einen Verdichter mit einem Verdichtergehäuse, in dem ein Verdichterrad angeordnet ist, ein Lagergehäuse mit einer ersten Kühleinrichtung und eine Platte mit einer zweiten Kühleinrichtung auf. Die Platte ist als ein separates Bauteil ausgestaltet, das zwischen dem Verdichtergehäuse und dem Lagergehäuse angeordnet ist und zusammen mit dem Verdichtergehäuse einen Diffusor definiert. Die erste Kühleinrichtung steht in fluidischer Verbindung mit der zweiten Kühleinrichtung. Die beiden Kühleinrichtungen können somit sowohl den Diffusor als auch den Bereich der Lager kühlen. Durch die fluidische Verbindung der beiden Kühleinrichtungen kann die Kühlflüssigkeit der einen Einrichtung auch für die zweite Einrichtung verwendet werden. Dadurch können zusätzliche Bauteile und somit Bauraum eingespart werden. Insbesondere können für die gesamte Kühlung, also für beide Kühleinrichtungen, somit ein einziger Kühlmittelzulauf und ein einziger Kühlmittlablauf und entsprechende Anschlüsse ausreichen. The turbocharger according to the invention comprises a compressor with a compressor housing, in which a compressor wheel is arranged, a bearing housing with a first cooling device and a plate with a second cooling device. The plate is designed as a separate component which is arranged between the compressor housing and the bearing housing and defines a diffuser together with the compressor housing. The first cooling device is in fluid communication with the second cooling device. The two cooling devices can thus cool both the diffuser and the area of the bearings. Due to the fluidic connection of the two cooling devices, the cooling liquid of the one device can also be used for the second device. As a result, additional components and thus space can be saved. In particular, for the entire cooling, that is to say for both cooling devices, thus a single coolant inlet and a single coolant outlet and corresponding connections can suffice.

In Ausgestaltungen kann die zweite Kühleinrichtung einen ringförmigen Kanal aufweisen. Der ringförmige Kanal kann ein kreisringförmig geschlossener Kanal sein. Dies ermöglicht eine Kühlung des kompletten Umfangs der Platte und somit des kompletten Umfangs des angrenzenden Diffusors. In embodiments, the second cooling device may comprise an annular channel. The annular channel may be a circular closed channel. This allows cooling of the entire circumference of the plate and thus the entire circumference of the adjacent diffuser.

In Ausgestaltungen, die mit allen bisher beschriebenen Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann die zweite Kühleinrichtung über zumindest einen Verbindungsbereich mit der ersten Kühleinrichtung in fluidischer Verbindung stehen. Die zweite Kühleinrichtung kann eine in Umfangsrichtung verlaufende erste ringförmige Ausnehmung in einer Wand der Platte aufweisen, die in Richtung des Lagergehäuses zeigt, wobei die ringförmige Ausnehmung zum Lagergehäuse hin offen ist und somit einen ersten Teil des Verbindungsbereichs bildet. In einer Lagergehäusewand, die in Richtung der Platte zeigt, kann eine zweite ringförmige Ausnehmung vorgesehen sein, die gegenüber der ersten ringförmigen Ausnehmung angeordnet sein kann und gemeinsam mit dieser einen ringförmigen Verbindungskanal des Verbindungsbereichs bilden kann. Dies ermöglicht einen verbesserten Austausch des Kühlmittels zwischen dem Lagergehäuse und der Platte. Für eine einfache und sichere Abdichtung des Übergangs zwischen der Platte und dem Lagergehäuse kann radial innerhalb und außerhalb der ersten ringförmigen Ausnehmung an der Platte jeweils eine Dichtung vorgesehen sein, insbesondere jeweils eine Nut mit einem darin angeordneten Dichtring. Alternativ kann radial innerhalb und außerhalb der zweiten ringförmigen Ausnehmung an der Lagergehäusewand jeweils eine Dichtung vorgesehen sein, insbesondere jeweils eine Nut mit einem darin angeordneten Dichtring. In embodiments that can be combined with all embodiments described so far, the second cooling device can be in fluidic communication with the first cooling device via at least one connection region. The second cooling means may comprise a circumferentially extending first annular recess in a wall of the plate facing towards the bearing housing, the annular recess being open towards the bearing housing and thus forming a first part of the connection area. In a bearing housing wall, which faces in the direction of the plate, a second annular recess may be provided, which may be arranged opposite to the first annular recess and may form together with this an annular connecting channel of the connecting region. This allows for improved replacement of the coolant between the bearing housing and the plate. For a simple and secure sealing of the transition between the plate and the bearing housing can be radially inside and outside the first annular Recess on the plate in each case be provided a seal, in particular in each case a groove with a sealing ring arranged therein. Alternatively, in each case a seal can be provided radially inside and outside the second annular recess on the bearing housing wall, in particular in each case a groove with a sealing ring arranged therein.

In Ausgestaltungen können zumindest zwei Verbindungsbereiche vorgesehen sein. Dabei kann zwischen der Platte und dem Lagergehäuse, angeordnet um die Verbindungsbereiche, jeweils eine Dichtung vorgesehen sein. Insbesondere können die Dichtungen jeweils eine Nut in der Platte oder in einer Lagergehäusewand, die in Richtung der Platte zeigt, aufweisen, wobei in der Nut ein Dichtring angeordnet ist. Eine derartige Anordnung ermöglicht eine zuverlässige Abdichtung des Übergangs zwischen Platte und Lagergehäuse. Alternativ kann in den Verbindungsbereichen jeweils eine Hülse vorgesehen sein, die sich von der Platte in das Lagergehäuse erstreckt. An der Hülse kann mindestens eine Dichtung angeordnet sein, wobei die Dichtung bevorzugt einen in einer Nut in der Umfangsfläche der Hülse angeordneten Dichtring aufweist. In embodiments, at least two connection regions can be provided. It can be provided between the plate and the bearing housing, arranged around the connecting portions, in each case a seal. In particular, the seals may each have a groove in the plate or in a bearing housing wall, which faces in the direction of the plate, wherein in the groove a sealing ring is arranged. Such an arrangement allows a reliable sealing of the transition between plate and bearing housing. Alternatively, in each case a sleeve may be provided in the connecting regions, which sleeve extends from the plate into the bearing housing. At least one seal may be arranged on the sleeve, wherein the seal preferably has a sealing ring arranged in a groove in the peripheral surface of the sleeve.

In Ausgestaltungen, die mit allen bisher beschriebenen Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann die erste Kühleinrichtung einen Lagerstellen-Kühlbereich und zumindest einen Zwischenkanal aufweisen, der den Lagerstellen-Kühlbereich der ersten Kühleinrichtung über den zumindest einen Verbindungsbereich mit dem ringförmigen Kanal der zweiten Kühleinrichtung fluidisch verbindet. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil einer effektiven Verbindung und des Transports von Kühlmittel zwischen dem Lagestellen-Kühlbereich und dem Kühlbereich für den Diffusor. In embodiments that can be combined with all embodiments described so far, the first cooling device may have a bearing point cooling region and at least one intermediate channel, which fluidly connects the bearing point cooling region of the first cooling device via the at least one connection region with the annular channel of the second cooling device. This embodiment has the advantage of effective connection and transport of coolant between the storage location cooling area and the cooling area for the diffuser.

In Ausgestaltungen, die mit allen bisher beschriebenen Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann das Lagergehäuse einen Kühlmittelzulauf und einen Kühlmittelablauf aufweisen, über die sowohl die erste Kühleinrichtung als auch die zweite Kühleinrichtung mit Kühlmittel versorgt werden können. Ein einziger Zu- bzw. Ablauf für beide Kühleinrichtungen hat den Vorteil, dass Bauteile eingespart werden können und somit das Gewicht und der Platzbedarf des Turboladers reduziert werden können. In embodiments that can be combined with all embodiments described so far, the bearing housing can have a coolant inlet and a coolant outlet, via which both the first cooling device and the second cooling device can be supplied with coolant. A single inlet and outlet for both cooling devices has the advantage that components can be saved and thus the weight and space requirements of the turbocharger can be reduced.

In Ausgestaltungen, die mit allen bisher beschriebenen Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann die Platte zumindest teilweise aus einem anderen Material bestehen als das Lagergehäuse. Insbesondere kann die Platte zum Beispiel aus Aluminium oder Kupfer hergestellt sein. Dadurch, dass die Platte aus einem anderen Material gefertigt werden kann als das Lagergehäuse, ist es möglich die Platte derart zu gestalten, dass sie den spezifischen thermischen Anforderungen genügt und durch die Verwendung von leichteren Materialien Gewichtsvorteile mit sich bringt. Außerdem kann zum Beispiel die Wand zwischen dem Kanal und dem Diffusor dünn ausgestaltet sein, um einen verbesserten Wärmeabtransport zu ermöglichen. Des Weiteren können leichtere Materialien als für das Lagergehäuse verwendet werden, wodurch Gewicht für den Turbolader eingespart werden kann. In embodiments that can be combined with all embodiments described so far, the plate can at least partially made of a different material than the bearing housing. In particular, the plate may be made of, for example, aluminum or copper. The fact that the plate can be made of a different material than the bearing housing, it is possible to make the plate so that it meets the specific thermal requirements and brings through the use of lighter materials weight advantages. In addition, for example, the wall between the channel and the diffuser may be made thin to allow for improved heat dissipation. Furthermore, lighter materials than the bearing housing can be used, which can save weight for the turbocharger.

In Ausgestaltungen, die mit allen bisher beschriebenen Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann die Platte einen größeren Durchmesser als das Lagergehäuse aufweisen. Der ringförmige Kanal der zweiten Kühleinrichtung in der Platte kann sich in radialer Richtung nach außen über das Lagergehäuse hinaus erstrecken. Außerdem kann der ringförmige Kanal der zweiten Kühleinrichtung in der Platte eine größere radiale Erstreckung aufweisen als der Lagerstellen-Kühlbereich der ersten Kühleinrichtung im Lagergehäuse. Diese Designkomponenten können gewählt werden, da nur die Platte einen Durchmesser aufweisen muss, der groß genug ist, um den Diffusorbereich kühlen zu können. Das Lagergehäuse kann entsprechend kleiner ausgestaltet sein. Hier ist eine Kühlung axial entlang der Lager für deren Kühlung wichtig. Eine derartige Gestaltung der Platte und des Lagergehäuses bringt weitere Gewichts- und Bauraumvorteile mit sich. In embodiments that can be combined with all embodiments described so far, the plate may have a larger diameter than the bearing housing. The annular channel of the second cooling means in the plate may extend radially outwardly beyond the bearing housing. In addition, the annular channel of the second cooling device in the plate may have a greater radial extent than the bearing point cooling region of the first cooling device in the bearing housing. These design components can be chosen because only the panel needs to have a diameter large enough to cool the diffuser area. The bearing housing can be configured correspondingly smaller. Cooling axially along the bearings is important for their cooling. Such a design of the plate and the bearing housing brings more weight and space advantages with it.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren beschrieben. Further details and features of the invention will be described with reference to the following figures.

Kurzbeschreibung der Figuren Brief description of the figures

1 zeigt einen Schnitt durch einen mittleren Bereich des erfindungsgemäßen Turboladers gemäß einem Ausführungsbeispiel; 1 shows a section through a central region of the turbocharger according to the invention according to an embodiment;

2 zeigt einen Schnitt durch die Platte des erfindungsgemäßen Turboladers des Ausführungsbeispiels aus 1 in perspektivischer Ansicht; 2 shows a section through the plate of the turbocharger according to the invention of the embodiment 1 in perspective view;

3 zeigt einen Schnitt durch das Lagergehäuse des erfindungsgemäßen Turboladers des Ausführungsbeispiels aus 1 in perspektivischer Ansicht; 3 shows a section through the bearing housing of the turbocharger according to the invention of the embodiment 1 in perspective view;

4a und 4b zeigen weitere Schnitte durch den mittleren Bereich des erfindungsgemäßen Turboladers gemäß alternativer Ausführungsformen in perspektivischer Ansicht. 4a and 4b show further sections through the central region of the turbocharger according to the invention according to alternative embodiments in a perspective view.

Detaillierte Beschreibung Detailed description

Im Folgenden werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele für den erfindungsgemäßen Turbolader, insbesondere für einen Abgasturbolader, beschrieben. Exemplary embodiments of the turbocharger according to the invention, in particular for an exhaust gas turbocharger, will be described below with reference to the figures.

1 zeigt einen Schnitt durch ein Verdichterrad 100, eine Platte 300 und ein Lagergehäuse 200 eines Turboladers 10. Außerdem ist die Welle 400 mit darauf angebrachtem Turbinenrad 500 dargestellt. Das Verdichterrad 100 ist in einem Verdichtergehäuse (nicht dargestellt) angeordnet. In dem Lagergehäuse 200 ist eine erste Kühleinrichtung 210 ausgebildet. Diese weist ein Kanalsystem auf, das durch das Lagergehäuse 200 verläuft. Die Platte 300 weist eine zweite Kühleinrichtung 310 auf. Die Platte 300 ist als separates Bauteil ausgestaltet, das zwischen dem Verdichtergehäuse bzw. dem Verdichterrad 100 und dem Lagergehäuse 200 angeordnet ist. Zusammen mit dem Verdichtergehäuse definiert die Platte 300 einen Diffusor des Verdichters. Wie in 1 deutlich zu erkennen, steht die erste Kühleinrichtung 210 in fluidischer Verbindung mit der zweiten Kühleinrichtung 310. Die beiden Kühleinrichtungen 210 und 310 können somit sowohl den Diffusor als auch den Bereich der Lager kühlen. Durch die fluidische Verbindung der beiden Kühleinrichtungen kann die Kühlflüssigkeit der einen Einrichtung auch für die zweite Einrichtung verwendet werden. Dadurch können zusätzliche Bauteile und somit Bauraum eingespart werden. Insbesondere können für die gesamte Kühlung, also für beide Kühleinrichtungen 210 und 310, ein einziger Kühlmittelzulauf und ein einziger Kühlmittlablauf und entsprechende Anschlüsse ausreichen. Das bedeutet zum Beispiel, dass das Kühlmittel der ersten Kühleinrichtung 210 im Lagergehäuse 200 über einen am Lagergehäuse angebrachten Zulauf zugeführt wird, dann über die fluidische Verbindung in die zweite Kühleinrichtung 310 in der Platte 300 geleitet wird bevor es wieder zurück in den Bereich der ersten Kühleinrichtung 210 im Lagergehäuse 200 geführt und von dort über einen Kühlmittelablauf abgeführt wird. Das heißt, dass der Turbolader nur einen Kühlmittelzulauf und einen Kühlmittelablauf am Lagergehäuse benötigt, über die sowohl die erste Kühleinrichtung 210 als auch die zweite Kühleinrichtung 310 mit Kühlmittel versorgt werden kann. Ein einziger Zu- bzw. Ablauf und entsprechende Anschlüsse für beide Kühleinrichtungen haben den Vorteil, dass zusätzliche Bauteile für zum Beispiel weitere Anschlüsse eingespart werden können und somit sowohl das Gewicht als auch der Platzbedarf des Turboladers reduziert werden kann. 1 shows a section through a compressor wheel 100 , a plate 300 and a bearing housing 200 a turbocharger 10 , Besides, the wave is 400 with attached turbine wheel 500 shown. The compressor wheel 100 is arranged in a compressor housing (not shown). In the bearing housing 200 is a first cooling device 210 educated. This has a channel system that through the bearing housing 200 runs. The plate 300 has a second cooling device 310 on. The plate 300 is designed as a separate component between the compressor housing and the compressor wheel 100 and the bearing housing 200 is arranged. Together with the compressor housing defines the plate 300 a diffuser of the compressor. As in 1 clearly visible, stands the first cooling device 210 in fluid communication with the second cooling device 310 , The two cooling devices 210 and 310 Thus, both the diffuser and the area of the bearings can cool. Due to the fluidic connection of the two cooling devices, the cooling liquid of the one device can also be used for the second device. As a result, additional components and thus space can be saved. In particular, for the entire cooling, so for both cooling devices 210 and 310 , a single coolant inlet and a single Kühlmittlablauf and appropriate connections sufficient. This means, for example, that the coolant of the first cooling device 210 in the bearing housing 200 is supplied via an inlet attached to the bearing housing, then via the fluidic connection in the second cooling device 310 in the plate 300 before being returned to the area of the first cooling device 210 in the bearing housing 200 guided and discharged from there via a coolant outlet. That is, the turbocharger requires only one coolant inlet and one coolant outlet on the bearing housing, via which both the first cooling device 210 as well as the second cooling device 310 can be supplied with coolant. A single inlet and outlet and corresponding connections for both cooling devices have the advantage that additional components for, for example, further connections can be saved and thus both the weight and the space requirement of the turbocharger can be reduced.

Die als separates Bauteil ausgestaltete Platte 300 kann zumindest teilweise aus einem anderen Material bestehen als das Lagergehäuse 200. Insbesondere kann die Platte 300 zum Beispiel aus Aluminium oder Kupfer hergestellt sein. Dadurch, dass die Platte 300 aus einem anderen Material gefertigt werden kann als das Lagergehäuse 200, ist es möglich die Platte derart zu gestalten, dass sie einerseits den spezifischen thermischen Anforderungen genügt und andererseits auch leichter ausgestaltet werden kann, was Gewichtsvorteile mit sich bringt. Außerdem kann zum Beispiel die Wand 300 zwischen der ersten Kühleinrichtung 310 und dem Diffusor dünn ausgestaltet sein, um einen verbesserten Wärmeabtransport zu ermöglichen. Des Weiteren können für die Platte 300 leichtere Materialien als für das Lagergehäuse 200 verwendet werden, wodurch Gewicht für den Turbolader 10 eingespart werden kann. The designed as a separate component plate 300 may be at least partially made of a different material than the bearing housing 200 , In particular, the plate can 300 made of aluminum or copper, for example. By doing that the plate 300 can be made of a different material than the bearing housing 200 , It is possible to design the plate so that on the one hand meets the specific thermal requirements and on the other hand can be made lighter, which brings weight advantages. In addition, for example, the wall 300 between the first cooling device 310 and the diffuser be made thin to allow for improved heat dissipation. Furthermore, for the plate 300 lighter materials than for the bearing housing 200 used, adding weight to the turbocharger 10 can be saved.

Wie insbesondere in 1 und 2 zu sehen, weist die zweite Kühleinrichtung 310 einen ringförmigen Kanal 312 auf. Der ringförmige Kanal 312 kann dabei ein kreisringförmig geschlossener Kanal sein. Dies ermöglicht eine Kühlung des kompletten Umfangs der Platte 300 und somit des kompletten Umfangs des angrenzenden Diffusors. In 1 ist außerdem ein Verbindungsbereich 314 dargestellt, über den die zweite Kühleinrichtung 310 mit der ersten Kühleinrichtung 210 in fluidischer Verbindung steht. As in particular in 1 and 2 to see, has the second cooling device 310 an annular channel 312 on. The annular channel 312 can be a circular closed channel. This allows cooling of the entire circumference of the plate 300 and thus the entire circumference of the adjacent diffuser. In 1 is also a connection area 314 represented, over which the second cooling device 310 with the first cooling device 210 is in fluid communication.

Die zweite Kühleinrichtung 310 weist eine in Umfangsrichtung verlaufende erste ringförmige Ausnehmung 316 in einer Wand der Platte 300 auf, die in Richtung des Lagergehäuses zeigt, wobei die ringförmige Ausnehmung 316 zum Lagergehäuse hin offen ist und somit einen ersten Teil des Verbindungsbereichs 314 bildet. Die Ausnehmung 316 (sowohl in 1 als auch in 2 dargestellt) ermöglicht einen verbesserten Austausch des Kühlmittels zwischen dem Lagergehäuse 200 und der Platte 300. Für eine weitere Verbesserung des Kühlmittelaustausches weist die Lagergehäusewand 220, die in Richtung der Platte 300 zeigt, eine zweite ringförmige Ausnehmung 230 auf (siehe 3). Im zusammengebauten Turbolader ist die zweite ringförmige Ausnehmung 230 der Lagergehäusewand 220 gegenüber der ersten ringförmigen Ausnehmung 316 der Platte 230 angeordnet und bildet gemeinsam mit dieser einen ringförmigen Verbindungskanal des Verbindungsbereichs 314. The second cooling device 310 has a circumferentially extending first annular recess 316 in a wall of the plate 300 on, which points in the direction of the bearing housing, wherein the annular recess 316 towards the bearing housing is open and thus a first part of the connection area 314 forms. The recess 316 (as well in 1 as well as in 2 shown) allows for improved replacement of the coolant between the bearing housing 200 and the plate 300 , For a further improvement of the coolant exchange has the bearing housing wall 220 pointing towards the plate 300 shows a second annular recess 230 on (see 3 ). In the assembled turbocharger is the second annular recess 230 the bearing housing wall 220 opposite the first annular recess 316 the plate 230 arranged and forms together with this an annular connecting channel of the connecting portion 314 ,

Für die Abdichtung des Verbindungsbereichs 314 zwischen der Platte 300 und dem Lagergehäuse 200 ist radial innerhalb und außerhalb der ersten ringförmigen Ausnehmung 316 an der Platte 300 jeweils eine Dichtung 320 vorgesehen. Die Dichtungen 320 weisen jeweils eine Nut mit einem darin angeordneten Dichtring auf (siehe 1). Alternativ kann auch radial innerhalb und außerhalb der zweiten ringförmigen Ausnehmung 230 an der Lagergehäusewand 220 jeweils eine Dichtung vorgesehen sein, insbesondere jeweils eine Nut mit einem darin angeordneten Dichtring. For sealing the connection area 314 between the plate 300 and the bearing housing 200 is radially in and out of the first annular recess 316 at the plate 300 one seal each 320 intended. The seals 320 each have a groove with a sealing ring disposed therein (see 1 ). Alternatively, radially inside and outside of the second annular recess 230 on the bearing housing wall 220 in each case a seal may be provided, in particular in each case a groove with a sealing ring arranged therein.

Alternative Ausführungsformen des Turboladers mit anders konzipiertem Verbindungsbereichen 314 sind in den 4a und 4b dargestellt. Bei diesen beiden Ausführungsformen sind zumindest zwei lokale Verbindungsbereiche 314 vorgesehen, die für den Kühlmittelaustausch zwischen der ersten Kühleinrichtung 210 im Lagergehäuse 200 und der zweiten Kühleinrichtung 310 in der Platte 300 sorgen. Alternative embodiments of the turbocharger with differently designed connection areas 314 are in the 4a and 4b shown. In these two embodiments, at least two local connection areas 314 provided for the coolant exchange between the first cooling device 210 in the bearing housing 200 and the second cooling device 310 in the plate 300 to care.

4a zeigt eine erste Ausgestaltung für die Abdichtung derartiger Verbindungsbereiche 314, bei der zwischen der Platte 300 und dem Lagergehäuse 200, angeordnet um die Verbindungsbereiche 314, jeweils eine Dichtung 330 vorgesehen ist. Die Dichtung 330 weist eine Nut in der Platte 300 auf. In der Nut ist ein Dichtring angeordnet. Alternativ ist die Nut mit dem Dichtring in der Lagergehäusewand 220, die in Richtung der Platte 300 zeigt, angeordnet (in den Figuren nicht dargestellt). Eine derartige Ausgestaltung der Verbindungsbereiche 314 erlaubt eine zuverlässige Abdichtung des Übergangs zwischen Platte 300 und Lagergehäuse 200. 4a shows a first embodiment for the sealing of such connection areas 314 in between the plate 300 and the bearing housing 200 , arranged around the connection areas 314 , one seal each 330 is provided. The seal 330 has a groove in the plate 300 on. In the groove, a sealing ring is arranged. Alternatively, the groove with the sealing ring in the bearing housing wall 220 pointing towards the plate 300 shows, arranged (not shown in the figures). Such a configuration of the connection areas 314 allows a reliable sealing of the transition between plate 300 and bearing housing 200 ,

In einer alternativen Ausgestaltung für die Abdichtung bei der Ausführungsform mit zumindest zwei lokalen Verbindungsbereichen 314, die in 4b dargestellt ist, ist in den Verbindungsbereichen 314 jeweils eine Hülse 340 vorgesehen, die sich von der Platte 300 in das Lagergehäuse 200 erstreckt. An der Hülse 340 ist mindestens eine Dichtung 342, in 4b sind es zwei Dichtungen 342, angeordnet. In dem Beispiel in 4b weisen die Dichtungen jeweils einen in einer Nut in der Umfangsfläche der Hülse 340 angeordneten Dichtring auf. Das Design mit der Hülse im Verbindungsbereich 314 stellt eine alternative effektive Abdichtung des Übergangs zwischen Platte 300 und Lagergehäuse 200 mit einfacher Montage dar. In an alternative embodiment for the seal in the embodiment with at least two local connection areas 314 , in the 4b is shown in the connection areas 314 one sleeve each 340 provided, extending from the plate 300 in the bearing housing 200 extends. On the sleeve 340 is at least one seal 342 , in 4b there are two seals 342 arranged. In the example in 4b The seals each have one in a groove in the peripheral surface of the sleeve 340 arranged sealing ring. The design with the sleeve in the connection area 314 provides an alternative effective sealing of the transition between plate 300 and bearing housing 200 with a simple assembly.

In allen beschriebenen Ausführungsformen der 1 bis 4b weist die erste Kühleinrichtung 210 einen Lagerstellen-Kühlbereich 212 und zumindest einen Zwischenkanal 214 auf. Der Zwischenkanal 214 verbindet den Lagerstellen-Kühlbereich 212 der ersten Kühleinrichtung 210 im Lagergehäuse 200 über den zumindest einen Verbindungsbereich 314 mit dem ringförmigen Kanal 312 der zweiten Kühleinrichtung 310 in der Platte 300 fluidisch. Diese Ausgestaltung des Kühlsystems erlaubt eine effiziente und effektive Verbindung zwischen dem Kühlbereich für die Lager und dem Kühlbereich für den Diffusor. In all described embodiments of the 1 to 4b has the first cooling device 210 a bearing point cooling area 212 and at least one intermediate channel 214 on. The intermediate channel 214 connects the storage area cooling area 212 the first cooling device 210 in the bearing housing 200 over the at least one connection area 314 with the annular channel 312 the second cooling device 310 in the plate 300 fluidly. This embodiment of the cooling system allows an efficient and effective connection between the cooling area for the bearings and the cooling area for the diffuser.

Wie in 1 und auch in 4a und 4b zu sehen, weist die Platte 300 einen größeren Durchmesser auf als das Lagergehäuse 200. Dadurch kann sich der ringförmige Kanal 312 der zweiten Kühleinrichtung 310 in der Platte 300 in radialer Richtung nach außen über das Lagergehäuse 200 hinaus erstreckt. In den Beispielen der 1, 4b und 4b ist auch erkennbar, dass der ringförmige Kanal 312 der zweiten Kühleinrichtung 310 in der Platte 300 eine größere radiale Erstreckung aufweist als der Lagerstellen-Kühlbereich 212 der ersten Kühleinrichtung 210 im Lagergehäuse 200. Diese Gestaltungskomponenten können gewählt werden, da nur die Platte 300 einen Durchmesser aufweisen muss, der groß genug ist, um den Diffusorbereich kühlen zu können. Das Lagergehäuse kann entsprechend kleiner ausgestaltet sein. Hier ist eine Kühlung axial entlang der Lager für deren Kühlung wichtig. Eine derartige Gestaltung bringt weitere Gewichts- und Bauraumvorteile mit sich. As in 1 and also in 4a and 4b to see, points the plate 300 a larger diameter than the bearing housing 200 , This may cause the annular channel 312 the second cooling device 310 in the plate 300 in the radial direction outwards over the bearing housing 200 extends beyond. In the examples of 1 . 4b and 4b is also apparent that the annular channel 312 the second cooling device 310 in the plate 300 has a larger radial extent than the bearing point cooling area 212 the first cooling device 210 in the bearing housing 200 , These design components can be chosen because only the plate 300 must have a diameter large enough to cool the diffuser area. The bearing housing can be configured correspondingly smaller. Cooling axially along the bearings is important for their cooling. Such a design brings more weight and space advantages with it.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008011258 A1 [0003]
US 2384251 [0004]

Claims

Turbocharger ( 10 ) for an internal combustion engine having a compressor with a compressor housing, in which a compressor wheel ( 100 ) is arranged; a bearing housing ( 200 ) with a first cooling device ( 210 ); and a plate ( 300 ) with a second cooling device ( 310 ), whereby the plate ( 300 ) is a separate component, which between the compressor housing and the bearing housing ( 200 ) is arranged and together with the compressor housing defines a diffuser, characterized in that the first cooling device ( 210 ) in fluid communication with the second cooling device ( 310 ) stands.

Turbocharger according to claim 1, characterized in that the second cooling device ( 310 ) an annular channel ( 312 ) having.

Turbocharger according to claim 2, characterized in that the annular channel ( 312 ) is a circular closed channel.

Turbocharger according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the second cooling device ( 310 ) via at least one connection area ( 314 ) with the first cooling device ( 210 ) is in fluid communication.

Turbocharger according to claim 4, characterized in that the second cooling device ( 310 ) a circumferentially extending first annular recess ( 316 ) in a wall of the plate ( 300 ), which points in the direction of the bearing housing, wherein the annular recess ( 316 ) is open to the bearing housing and thus a first part of the connection area ( 314 ).

Turbocharger according to claim 5, characterized in that in a bearing housing wall ( 220 ), which are in the direction of the plate ( 300 ) shows a second annular recess ( 230 ) is provided, which relative to the first annular recess ( 316 ) is arranged and together with this an annular connection channel of the connection region ( 314 ).

Turbocharger according to claim 5 or claim 6, characterized in that radially inside and outside of the first annular recess ( 316 ) on the plate ( 300 ) each a seal ( 320 ) is provided, in particular in each case a groove with a sealing ring arranged therein.

Turbocharger according to claim 6, characterized in that radially inside and outside the second annular recess ( 230 ) on the bearing housing wall ( 220 ) is provided in each case a seal, in particular in each case a groove with a sealing ring arranged therein.

Turbocharger according to claim 4, characterized in that at least two connecting regions ( 314 ) are provided.

Turbocharger according to claim 9, characterized in that between the plate ( 300 ) and the bearing housing ( 200 ) arranged around the connection areas ( 314 ), one seal each ( 330 ), in particular wherein the seal ( 330 ) a groove in the plate ( 300 ) or in a bearing housing wall ( 220 ), which are in the direction of the plate ( 300 ), and wherein in the groove a sealing ring is arranged.

Turbocharger according to claim 9, characterized in that in the connecting regions ( 314 ) one sleeve each ( 340 ), extending from the plate ( 300 ) in the bearing housing ( 200 ).

Turbocharger according to claim 11, characterized in that on the sleeve ( 340 ) at least one seal ( 342 ), in particular wherein the seal ( 342 ) one in a groove in the peripheral surface of the sleeve ( 340 ) has arranged sealing ring.

Turbocharger according to any one of claims 4 to 12, characterized in that the first cooling device ( 210 ) a bearing cooling area ( 212 ) and at least one intermediate channel ( 214 ), the bearing cooling area ( 212 ) of the first cooling device ( 210 ) over the at least one connection area ( 314 ) with the annular channel ( 312 ) of the second cooling device ( 310 ) fluidly connects.

Turbocharger according to any one of the preceding claims, characterized in that the bearing housing has a coolant inlet and a coolant outlet over which both the first cooling device ( 210 ) as well as the second cooling device ( 310 ) are supplied with coolant.

Turbocharger according to any one of the preceding claims, characterized in that the plate ( 300 ) at least partially made of a different material than the bearing housing ( 200 ), in particular where the plate ( 300 ) is made of aluminum or copper.

Turbocharger according to any one of the preceding claims, characterized in that the plate ( 300 ) has a larger diameter than the bearing housing ( 200 ).

Turbocharger according to any one of claims 2 to 16, characterized in that the annular channel ( 312 ) of the second cooling device ( 310 ) in the plate ( 300 ) in the radial direction outward over the bearing housing ( 200 ) extends.

Turbocharger according to any one of claims 2 to 17, characterized in that the annular channel ( 312 ) of the second cooling device ( 310 ) in the plate ( 300 ) has a larger radial extent than the bearing point cooling area ( 212 ) of the first cooling device ( 210 ) in the bearing housing ( 200 ).