EP2211060A2

EP2211060A2 - Loading device for a combustion engine

Info

Publication number: EP2211060A2
Application number: EP10150428A
Authority: EP
Inventors: Thomas Berger; Christoph Butscher; Jörg Jennes
Original assignee: Bosch Mahle Turbo Systems GmbH and Co KG
Current assignee: BMTS Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2009-01-21
Filing date: 2010-01-11
Publication date: 2010-07-28
Also published as: EP2211060A3; DE102009005386A1; US20100180589A1

Abstract

The device (1) has a rotor (2) provided with a compressor wheel (4) and a shaft (5), and a stator (3) provided with a bearing housing (6) in which the shaft is rotatably supported around a rotation axis (7). A rotor-sided sealing surface (9) and a stator-sided sealing surface (10) are axially faced with each other in a compressor-sided sealing zone (8). The sealing surfaces exhibit recesses that are arranged in a distributed manner in a circumferential direction. The rotor-sided sealing surface is provided at a seal socket (11) attached at the shaft.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Abgasturbolader, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The present invention relates to a charging device for an internal combustion engine, in particular an exhaust gas turbocharger, preferably in a motor vehicle, having the features of the preamble of claim 1.

Aus der WO 2008/042698 A1 ist ein Abgasturbolader bekannt, bei dem ein Rotor ein Verdichterrad, ein Turbinenrad und eine Welle umfasst. Ein Stator weist ein Lagergehäuse auf, in dem die Welle des Rotors um eine Rotationsachse drehbar gelagert ist. Ferner liegen sich in einer verdichterseitigen Dichtzone eine rotorseitige Dichtfläche und eine statorseitige Dichtfläche axial gegenüber. Beim bekannten Turbolader sind die Dichtflächen so ausgestaltet, dass die rotorseitige Dichtfläche die statorseitige Dichtfläche axial überlappt.From the WO 2008/042698 A1 For example, an exhaust gas turbocharger is known in which a rotor comprises a compressor wheel, a turbine wheel and a shaft. A stator has a bearing housing in which the shaft of the rotor is rotatably mounted about a rotation axis. Furthermore, in a compressor-side sealing zone, a rotor-side sealing surface and a stator-side sealing surface are axially opposite one another. In the known turbocharger, the sealing surfaces are designed such that the rotor-side sealing surface axially overlaps the stator-side sealing surface.

Durch eine verdichterseitige Abdichtung zwischen Rotor und Stator wird versucht, das Eindringen von komprimierter Luft in einen Schmierölkreis bzw. den Übertritt von Schmieröl in den Frischlufttrakt zu vermeiden bzw. zu reduzieren. Steigende Anforderungen hinsichtlich Schadstoffemissionen und Wirtschaftlichkeit führen zu einem erhöhten Bedarf an effektiven Dichtungen. Gleichzeitig soll der hierfür erforderliche Aufwand an Bauraum und Herstellungskosten klein sein.By a compressor-side seal between the rotor and stator is trying to prevent or reduce the ingress of compressed air into a lubricating oil circuit or the passage of lubricating oil in the fresh air tract. Increasing requirements with regard to pollutant emissions and economy lead to an increased demand for effective seals. At the same time, the required amount of installation space and production costs should be small.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Ladeeinrichtung der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine bauraumsparende Bauweise mit effektiver Dichtungswirkung auszeichnet.The present invention is concerned with the problem of providing for a charging device of the type mentioned an improved embodiment, which is characterized in particular by a space-saving design with effective sealing effect.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zumindest eine der Dichtflächen mit mehreren Vertiefungen oder Aussparungen zu versehen, die in Umfangsrichtung zueinander benachbart angeordnet sind. Die Vertiefungen sind axial zur jeweils gegenüberliegenden Dichtfläche offen und enthalten ein Gasvolumen. Im Betrieb der Ladeeinrichtung führt die Rotation des Rotors aufgrund von Zentrifugalkräften dazu, dass innerhalb dieser Vertiefungen Gas radial nach außen angetrieben wird. Hierdurch kann sich in der Dichtzone ein Gaspolster mit erhöhtem Druck bzw. eine radial nach außen orientierte Gasströmung ausbilden, je nach Ausgestaltung der Vertiefungen. Die Gasströmung bzw. das Gaspolster führt zu einer intensiven Abdichtung bzw. Medientrennung. Sowohl das Gaspolster als auch die Gasströmung vermeiden einen Übertritt von Schmieröl auf die Frischluftseite. Die Ausbildung eines Gaspolsters kann auch dazu beitragen, einen Übertritt von Luft in Richtung Schmierölkreis zu behindern bzw. zu verhindern.The invention is based on the general idea to provide at least one of the sealing surfaces with a plurality of recesses or recesses which are arranged adjacent to each other in the circumferential direction. The depressions are open axially to the respective opposite sealing surface and contain a gas volume. During operation of the charging device, the rotation of the rotor due to centrifugal forces causes gas to be driven radially outward within these recesses. This can form a gas cushion with increased pressure or a radially outwardly oriented gas flow in the sealing zone, depending on the configuration of the recesses. The gas flow or the gas cushion leads to an intensive sealing or media separation. Both the gas cushion and the gas flow prevent a transfer of lubricating oil on the fresh air side. The formation of a gas cushion can also help to prevent or prevent a transfer of air in the direction of lubricating oil circuit.

Neben der verbesserten Dichtungswirkung zeichnet sich die vorgeschlagene Bauweise auch dadurch aus, dass sie in axialer Richtung extrem kompakt baut. Insbesondere können die Vertiefungen an Dichtflächen ausgebildet werden, die ohnehin schon vorhanden sind, so dass zur Realisierung der Vertiefungen kein zusätzlicher Bauraum erforderlich ist. Gleichzeitig ergibt sich für die Realisierung der vorgeschlagenen Bauweise auch nur ein reduzierter Mehraufwand an Herstellungskosten.In addition to the improved sealing effect, the proposed construction is also characterized by the fact that it is extremely compact in the axial direction. In particular, the recesses can be formed on sealing surfaces, which are already present, so that no additional space is required for the realization of the wells. At the same time results for the realization of the proposed construction only a reduced overhead on manufacturing costs.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform können die Vertiefungen jeweils radial innen eine Innenquerschnittsfläche und radial außen eine Außenquerschnittsfläche aufweisen, wobei die Innenquerschnittsfläche und die Außenquerschnittfläche unterschiedlich groß sind. Beispielsweise ist es möglich, die Außenquerschnittfläche kleiner als die Innenquerschnittsfläche auszugestalten. Durch die Rotation kann dann das nach außen angetriebene Gas nicht schnell genug abströmen, so dass sich der Druck zwischen den Dichtflächen erhöht, wodurch die Luftpolsterwirkung signifikant gesteigert werden kann. Alternativ kann die Außenquerschnittfläche auch größer als die Innenquerschnittfläche gewählt werden, so dass es möglich ist, den Druckgradienten zu reduzieren.According to an advantageous embodiment, the depressions can each radially inward an inner cross-sectional area and radially outside a Have outer cross-sectional area, wherein the inner cross-sectional area and the outer cross-sectional area are different sizes. For example, it is possible to design the outer cross-sectional area smaller than the inner cross-sectional area. As a result of the rotation, the gas driven outward can not flow off quickly enough, so that the pressure between the sealing surfaces increases, as a result of which the air cushioning effect can be significantly increased. Alternatively, the outer cross-sectional area can also be selected larger than the inner cross-sectional area, so that it is possible to reduce the pressure gradient.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, die Vertiefungen so auszugestalten, dass sie in ihrem radialen Verlauf jeweils eine Längsmittellinie aufweisen, die sich gegenüber der Radialrichtung bezüglich der Rotationsachse in der Umfangsrichtung geneigt erstreckt. Die jeweilige Längsmittellinie kann dabei geradlinig oder gekrümmt sein. Hierdurch ergeben sich sichelförmige Vertiefungen. Bei derartigen Konfigurationen können die Druckverhältnisse in der Dichtzone weiter auf die jeweiligen Bedürfnisse abgestimmt werden. Je nach Orientierung der geneigten Vertiefungen, entweder im Drehsinn oder im Gegendrehsinn, kann die radiale Förderwirkung für das Gasvolumen innerhalb der Vertiefungen reduziert oder verstärkt werden.In an advantageous embodiment, it may be provided to configure the depressions in such a way that in their radial course they each have a longitudinal center line which extends inclined relative to the radial direction with respect to the axis of rotation in the circumferential direction. The respective longitudinal center line can be rectilinear or curved. This results in sickle-shaped depressions. In such configurations, the pressure ratios in the sealing zone can be further tuned to the particular needs. Depending on the orientation of the inclined recesses, either in the direction of rotation or in the opposite direction of rotation, the radial conveying effect for the gas volume within the recesses can be reduced or increased.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1: einen stark vereinfachten Längsschnitt einer Ladeeinrichtung im Bereich einer Verdichterseite,
Fig. 2: eine Seitenansicht (a), eine Axialansicht (b) und eine perspektivische Ansicht (c) einer Dichtungsbuchse bei einer ersten Ausführungsform,
Fig. 3 bis 5: Ansichten wie in Fig. 2, jedoch bei weiteren Ausführungsformen,
Fig. 6: eine Axialansicht (a), einen Axialschnitt (b) und eine perspektivische Ansicht (c) eines Lagerdeckels,
Fig. 7: ein Axialschnitt wie in Fig. 1 im Bereich eines Lagerdeckels, jedoch bei einer anderen Ausführungsform.

Show, in each case schematically,

Fig. 1: a greatly simplified longitudinal section of a charging device in the region of a compressor side,
Fig. 2: a side view (a), an axial view (b) and a perspective view (c) of a sealing bushing in a first embodiment,
Fig. 3 to 5: Views like in Fig. 2 but in other embodiments,
Fig. 6: an axial view (a), an axial section (b) and a perspective view (c) of a bearing cap,
Fig. 7: an axial section as in Fig. 1 in the range of a bearing cap, but in another embodiment.

Entsprechend Fig. 1 umfasst eine Ladeeinrichtung 1, bei der es sich bevorzugt um einen Abgasturbolader handelt, der in einem Kraftfahrzeug zum Aufladen einer Brennkraftmaschine verwendet werden kann, einen Rotor 2 und einen Stator 3. Der Rotor 2 umfasst in üblicher Weise ein Verdichterrad 4, eine drehfest mit dem Verdichterrad 4 verbundene Welle 5 und ein hier nicht gezeigtes Turbinenrad, das ebenfalls mit der Welle 5 drehfest verbunden ist. Der Stator 3 umfasst ein Lagergehäuse 6, in dem der Rotor 2 bzw. die Welle 5 um eine Rotationsachse 7 drehbar gelagert ist. Üblicherweise umfasst der Stator 3 außerdem ein nicht dargestelltes Verdichtergehäuse, in dem das Verdichterrad 4 angeordnet ist, sowie ein hier ebenfalls nicht gezeigtes Turbinengehäuse, in dem das Turbinenrad angeordnet ist. Fig. 1 zeigt die Verdichterseite der Ladeeinrichtung 1, also den an das Verdichterrad 4 angrenzenden Bereich. In diesem Bereich befindet sich auch eine verdichterseitige Dichtzone 8, die zwischen dem Rotor 2 und dem Stator 3 eine Dichtung realisiert, um einen Übertritt von Schmieröl in den Frischluftpfad zu verhindern. In dieser Dichtzone 8 liegen sich eine rotorseitige Dichtfläche 9 und eine statorseitige Dichtfläche 10 axial gegenüber. Im gezeigten, bevorzugten Beispiel liegen die beiden Dichtflächen 9, 10 jeweils in einer Ebene, die sich senkrecht zur Rotationsachse 7 erstreckt. Grundsätzlich sind jedoch auch kegelförmige oder gekrümmte Dichtflächen denkbar.Corresponding Fig. 1 includes a charging device 1, which is preferably an exhaust gas turbocharger, which can be used in a motor vehicle for charging an internal combustion engine, a rotor 2 and a stator 3. The rotor 2 comprises in a conventional manner a compressor 4, a rotationally fixed with the Compressor 4 connected shaft 5 and not shown here Turbine, which is also rotatably connected to the shaft 5. The stator 3 comprises a bearing housing 6, in which the rotor 2 or the shaft 5 is rotatably mounted about a rotation axis 7. Usually, the stator 3 also comprises a compressor housing, not shown, in which the compressor wheel 4 is arranged, as well as a turbine housing, also not shown here, in which the turbine wheel is arranged. Fig. 1 shows the compressor side of the charger 1, so the adjacent to the compressor 4 range. In this area is also a compressor-side sealing zone 8, which realizes a seal between the rotor 2 and the stator 3 in order to prevent a transfer of lubricating oil in the fresh air path. In this sealing zone 8, a rotor-side sealing surface 9 and a stator-side sealing surface 10 are axially opposite. In the preferred example shown, the two sealing surfaces 9, 10 each lie in a plane which extends perpendicular to the axis of rotation 7. Basically, however, conical or curved sealing surfaces are conceivable.

Die rotorseitige Dichtfläche 9 ist im bevorzugten Beispiel an einer Dichtungsbuchse 11 ausgebildet, die an der Welle 5 so angebracht ist, dass sie mit der Welle 5 mitrotiert. Hierzu kann die Dichtungsbuchse 11 bspw. gemeinsam mit dem Verdichterrad 4 durch eine Verschraubung 12 gegen einen Bund 13 der Welle 5 verspannt sein. Im Beispiel ist die statorseitige Dichtfläche 10 an einem Lagerdeckel 14 ausgebildet. Der Lagerdeckel 14 verschließt das Lagergehäuse 6 verdichterseitig, also an einer dem Verdichterrad 4 zugewandten Axialseite.The rotor-side sealing surface 9 is formed in the preferred example of a sealing bushing 11 which is mounted on the shaft 5 so as to rotate with the shaft 5. For this purpose, the sealing bushing 11, for example, be braced together with the compressor 4 by a screw 12 against a collar 13 of the shaft 5. In the example, the stator-side sealing surface 10 is formed on a bearing cap 14. The bearing cap 14 closes the bearing housing 6 on the compressor side, ie on an axial side facing the compressor wheel 4.

Entsprechend den Fig. 2 bis 6 ist zumindest eine der Dichtflächen 9, 10 mit mehreren Vertiefungen 15 versehen, die bezogen auf die Rotationsachse 7 in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind. Dabei sind sie außerdem in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet entlang der jeweiligen Dichtfläche 9, 10 angeordnet. Die Vertiefungen 15 sind dabei in Form von Taschen oder Aussparungen gebildet, die in die Ebene der jeweiligen Dichtfläche 9, 10 eingearbeitet sind.According to the Fig. 2 to 6 At least one of the sealing surfaces 9, 10 is provided with a plurality of recesses 15, which are arranged distributed in the circumferential direction relative to the axis of rotation 7. They are also spaced from each other in the circumferential direction along the respective sealing surface 9, 10 are arranged. The depressions 15 are in the form of pockets or Formed recesses, which are incorporated in the plane of the respective sealing surface 9, 10.

Die Vertiefungen 15 besitzen jeweils radial innen eine Innenquerschnittsfläche 16 und radial außen eine Außenquerschnittsfläche 17. Die jeweilige Querschnittsfläche 16, 17 berechnet sich aus einer Länge 18, mit der sich die jeweilige Vertiefung 15 in Umfangsrichtung erstreckt, und aus einer Tiefe 19, mit der sich die jeweilige Vertiefung 15 in der Axialrichtung erstreckt. Die Länge 18 kann dabei radial innen einen anderen Wert aufweisen als radial außen. Ebenso kann die Tiefe 19 radial innen einen anderen Wert aufweisen als radial außen. Ferner kann insbesondere die Tiefe 19 in Radialrichtung konstant sein. Erkennbar ist die Tiefe 19 der Vertiefungen 15 in Relation zu den Längen 18 klein, so dass die Vertiefungen 15 flach sind. Ferner sind sie axial einseitig verschlossen, also nicht durchgehend. Bevorzugt sind bei den Vertiefungen 15 die Querschnittsflächen 16, 17 unterschiedlich groß gestaltet. Beispielsweise ist die Innenquerschnittsfläche 16 bei den Ausführungsformen der Fig. 2 und 4 kleiner als die Außenquerschnittsfläche 17. Im Unterschied dazu ist bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform die Innenquerschnittsfläche 16 größer als die Außenquerschnittsfläche 17.The recesses 15 each have an inner cross-sectional surface 12 radially inward and an outer cross-sectional surface 20 radially outwardly. The respective cross-sectional area 16, 17 is calculated from a length 18, with which the respective recess 15 extends in the circumferential direction, and from a depth 19, with which the respective recess 15 extends in the axial direction. The length 18 may have a radially different value than radially outside. Likewise, the depth 19 radially inward may have a different value than radially outside. Furthermore, in particular, the depth 19 may be constant in the radial direction. Visible, the depth 19 of the recesses 15 in relation to the lengths 18 is small, so that the recesses 15 are flat. Furthermore, they are axially closed on one side, so not continuous. Preferably, the depressions 15, the cross-sectional areas 16, 17 designed differently sized. For example, in the embodiments of FIG Fig. 2 and 4 smaller than the outer cross-sectional area 17. In contrast, in the in Fig. 3 In the embodiment shown, the inner cross-sectional area 16 is larger than the outer cross-sectional area 17.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sind die Vertiefungen 15 so ausgestaltet, dass sie in ihrem radialen Verlauf jeweils eine hier nicht eingezeichnete Längsmittellinie aufweisen, die sich bezüglich der Rotationsachse 7 radial, und zwar ausschließlich radial erstreckt. Ferner sind bei der Ausführungsform der Fig. 2 die Längsmittellinien der Vertiefungen 15 jeweils geradlinig ausgeführt. Eine derartige Ausführungsform ist dabei unabhängig von der jeweiligen Rotationsrichtung bzw. vom Drehsinn der Rotation des Rotors 2.At the in Fig. 2 In the embodiment shown, the recesses 15 are designed in such a way that, in their radial course, they each have a longitudinal center line, not shown here, which extends radially with respect to the axis of rotation 7, and only radially. Furthermore, in the embodiment of the Fig. 2 the longitudinal center lines of the recesses 15 are each rectilinear. Such an embodiment is independent of the respective direction of rotation or the direction of rotation of the rotor 2.

Im Unterschied dazu zeigen die Fig. 3 bis 6 Ausführungsformen, bei denen die Vertiefungen 15 in ihrem radialen Verlauf jeweils eine Längsmittellinie aufweisen, die sich gegenüber der Radialrichtung in der Umfangsrichtung geneigt erstreckt. In den Fig. 3b, 4b, 5b und 6a ist durch einen Pfeil die Drehrichtung 20 angedeutet, mit welcher der Rotor 2 im Betrieb der Ladeeinrichtung 1 relativ zum Stator 3 rotiert. Erkennbar ist bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform die Neigung der Vertiefungen 15 bezüglich des Drehsinns 20 so orientiert, dass die Vertiefungen 15 radial außen nachlaufen. Die Vertiefungen 15 sind somit radial von innen nach außen entgegen dem Drehsinn 20 geneigt. Im Unterschied dazu zeigen Fig. 4 und 6 Ausführungsformen, bei welchen die Vertiefungen 15 bezüglich des Drehsinns 20 radial innen nachlaufen. Dass heißt, die Vertiefungen 15 sind von radial innen nach außen mit dem Drehsinn 20 geneigt.In contrast, the show Fig. 3 to 6 Embodiments in which the recesses 15 in their radial course each have a longitudinal center line which extends inclined relative to the radial direction in the circumferential direction. In the Fig. 3b . 4b . 5b and 6a is indicated by an arrow, the direction of rotation 20, with which the rotor 2 rotates relative to the stator 3 during operation of the charging device 1. Recognizable is in the in Fig. 3 embodiment shown, the inclination of the recesses 15 with respect to the direction of rotation 20 oriented so that the recesses 15 run radially outward. The recesses 15 are thus inclined radially from the inside to the outside counter to the direction of rotation 20. In contrast, show Fig. 4 and 6 Embodiments in which the recesses 15 run radially inward with respect to the direction of rotation 20. That is, the recesses 15 are inclined from radially inward to outward with the direction of rotation 20.

Die in der Umfangsrichtung geneigten Vertiefungen 15 bzw. deren Längsmittellinien sind bei den Beispielen gekrümmt, wodurch eine sichelförmige Gestalt für die einzelnen Vertiefungen 15 entsteht. Grundsätzlich sind jedoch auch hier geradlinige Längsmittellinien bzw. Vertiefungen 15 denkbar.The recesses 15 inclined in the circumferential direction or their longitudinal center lines are curved in the examples, as a result of which a crescent-shaped shape for the individual depressions 15 is created. In principle, however, straight-line longitudinal center lines or depressions 15 are also conceivable here.

Bei den Ausführungsformen der Fig. 2, 4 und 6 sind die Vertiefungen 15 so ausgeführt, dass sie radial außen außerhalb der Dichtzone 8 enden oder wie in den Beispielen radial offen sind. Somit kann Gas, das durch die Rotation des Rotors 2 radial nach außen beschleunigt wird, besonders leicht aus den Vertiefungen 15 abgeführt werden. Bei diesen radial offenen Vertiefungen 15 ist die Außenquerschnittsfläche 17 jeweils größer als die zugehörige Innenquerschnittsfläche 16 gestaltet, wodurch der Druckgradient radial von innen nach außen reduziert wird. Im Unterschied dazu zeigt Fig. 3 eine Ausführungsform, bei welcher die Vertiefungen 15 radial außen innerhalb der Dichtzone 8 enden, sich also nicht bis zum radial außen liegenden Ende der jeweiligen Dichtfläche 9 bzw. 10 erstrecken. Bei einer derartigen Ausführungsform wird die Ausbildung eines Gaspolsters innerhalb der Dichtzone 8 unterstützt. Während bei den radial außen offenen Vertiefungen 15 die Ausbildung einer nach außen orientierten Gasströmung unterstützt wird. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist außerdem die Innenquerschnittsfläche 16 größer gewählt als die Außenquerschnittsfläche 17, wodurch die Druckzunahme radial außen verstärkt wird, um die Ausbildung des Gaspolsters zu unterstützen.In the embodiments of the Fig. 2 . 4 and 6 the recesses 15 are designed such that they end radially outside the sealing zone 8 or, as in the examples, are radially open. Thus, gas which is accelerated radially outwards by the rotation of the rotor 2 can be removed from the recesses 15 particularly easily. In these radially open recesses 15, the outer cross-sectional area 17 is in each case designed larger than the associated inner cross-sectional area 16, whereby the pressure gradient is reduced radially from the inside to the outside. In contrast, shows Fig. 3 an embodiment in which the recesses 15 end radially outside within the sealing zone 8, so do not extend to the radially outer end of the respective sealing surface 9 and 10 respectively. In such a Embodiment, the formation of a gas cushion within the sealing zone 8 is supported. While in the radially outer open recesses 15, the formation of an outwardly oriented gas flow is supported. At the in Fig. 3 In the embodiment shown, moreover, the inner cross-sectional area 16 is set larger than the outer cross-sectional area 17, whereby the pressure increase is amplified radially outward in order to support the formation of the gas cushion.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der in radialer Richtung innere Vertiefungen 15i und äußere Vertiefungen 15a innerhalb derselben Dichtfläche 9 zueinander benachbart angeordnet sind. Dabei gehen die inneren Vertiefungen 15i und die äußeren Vertiefungen 15a nicht direkt ineinander über, sondern sind durch einen stegförmigen Rest der jeweiligen Dichtfläche 9 voneinander getrennt. Somit enden die inneren Vertiefungen 15i innerhalb der Dichtzone 8. Im Beispiel sind die äußeren Vertiefungen 15a radial außen offen. Desweiteren besitzen die inneren und äußeren Vertiefungen 15i, 15a im Beispiel unterschiedliche Neigungen gegenüber dem Drehsinn 20. Beispielsweise sind die inneren Vertiefungen 15i so orientiert, dass sie radial außen nachlaufen, während die äußeren Vertiefungen 15a so orientiert sind, dass sie radial innen nachlaufen. Durch die vorgeschlagene Gestaltung der Vertiefungen 15 bzw. 15i und 15a kann die Druckverteilung innerhalb der Dichtzone 8 gezielt so dimensioniert werden bzw. ausgelegt werden, dass sich eine gewünschte Dichtungswirkung einstellt. Fig. 5 shows an embodiment in which in the radial direction inner recesses 15i and outer recesses 15a within the same sealing surface 9 are arranged adjacent to each other. The inner recesses 15i and the outer recesses 15a do not directly merge into one another, but are separated from one another by a web-shaped remainder of the respective sealing surface 9. Thus, the inner recesses 15i end within the sealing zone 8. In the example, the outer recesses 15a are radially outward open. Furthermore, in the example, the inner and outer recesses 15i, 15a have different inclinations with respect to the direction of rotation 20. For example, the inner recesses 15i are oriented so that they run radially outward, while the outer recesses 15a are oriented such that they follow radially inward. By the proposed design of the recesses 15 and 15i and 15a, the pressure distribution within the sealing zone 8 can be specifically dimensioned or designed so that sets a desired sealing effect.

Während die Fig. 2 bis 5 Ausführungsbeispiele dafür zeigen, an der rotorseitigen Dichtfläche 9 derartige Vertiefungen 15 auszubilden, zeigt Fig. 6 eine Ausführungsform, bei der an der statorseitigen Dichtfläche 10 ebenfalls derartige Vertiefungen 15 ausgebildet werden können. Beispielsweise ist dabei eine Konfiguration dargestellt, wie sie auch bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform erkennbar ist. Es ist klar, dass grundsätzlich auch die anderen rotorseitigen Konfigurationen statorseitig realisierbar sind. Dabei können die Vertiefungen 15 entweder ausschließlich an der statorseitigen Dichtfläche 10 oder ausschließlich an der rotorseitigen Dichtfläche 9 oder sowohl an der statorseitigen Dichtfläche 10 als auch an der rotorseitigen Dichtfläche 9 ausgebildet sein. Sofern beide Dichtflächen 9, 10 geneigte Vertiefungen 15 aufweisen, können diese gleichsinnig oder gegensinnig geneigt sein.While the Fig. 2 to 5 Exemplary embodiments show that such depressions 15 are formed on the rotor-side sealing surface 9 Fig. 6 an embodiment in which also such depressions 15 can be formed on the stator-side sealing surface 10. For example, a configuration is shown here, as in the case of the in Fig. 4 shown embodiment is visible. It is clear that, in principle, the other rotor-side configurations can also be realized on the stator side. The can Recesses 15 may be formed either exclusively on the stator-side sealing surface 10 or exclusively on the rotor-side sealing surface 9 or both on the stator-side sealing surface 10 and on the rotor-side sealing surface 9. If both sealing surfaces 9, 10 have inclined recesses 15, they may be inclined in the same direction or in opposite directions.

Fig. 7 zeigt eine besondere Ausführungsform, bei welcher die Ladeeinrichtung 1 im Bereich der Dichtzone 8 einen Dichtflächenträger 21 aufweist, der mit Hilfe einer Federeinrichtung 22 mit dem Stator 3 gekoppelt ist und axial gegen den Rotor 2 angetrieben ist. Dabei ist am Dichtflächenträger 21 die statorseitige Dichtfläche 10 ausgebildet, wobei der Dichtflächenträger 21 mit Hilfe der Federeinrichtung 22 so angetrieben ist, dass die daran ausgebildete statorseitige Dichtfläche 10 in Richtung auf die rotorseitige Dichtfläche 9 axial angetrieben ist. Im gezeigten Beispiel ist der Dichtflächenträger 21 über die Federeinrichtung 22 am Lagerdeckel 14 axial abgestützt. Ferner ist der Dichtflächenträger 21 am Lagerdeckel 14 axial verstellbar angebracht. Optional kann er am Lagerdeckel 14 drehfest angeordnet sein. Durch die axiale Vorspannung, mit welcher die beiden Dichtflächen 9, 10 axial aufeinander zu belastet sind, kann der Druck im Spalt zwischen den Dichtflächen 9, 10 erhöht bzw. auf einen vorbestimmten Wert begrenzt werden, was die Dichtungswirkung verbessert. Die axiale Verstellbarkeit des Dichtflächenträgers 21 relativ zum Stator 3 bzw. relativ zum Lagerdeckel 14 kann dabei begrenzt sein, bspw. mittels eines hier nicht gezeigten Anschlags. Hierdurch kann ein minimales axiales Dichtspiel zwischen den beiden Dichtflächen 9, 10 gewährleistet werden. Fig. 7 shows a particular embodiment in which the charging device 1 in the region of the sealing zone 8 has a sealing surface carrier 21 which is coupled by means of a spring means 22 with the stator 3 and is axially driven against the rotor 2. In this case, the stator-side sealing surface 10 is formed on the sealing surface carrier 21, wherein the sealing surface carrier 21 is driven by means of spring means 22 so that the stator-shaped sealing surface 10 formed thereon is axially driven in the direction of the rotor-side sealing surface 9. In the example shown, the sealing surface carrier 21 is axially supported via the spring device 22 on the bearing cap 14. Furthermore, the sealing surface carrier 21 is mounted axially adjustable on the bearing cap 14. Optionally, it can be arranged rotatably on the bearing cap 14. By the axial bias, with which the two sealing surfaces 9, 10 are axially loaded to each other, the pressure in the gap between the sealing surfaces 9, 10 can be increased or limited to a predetermined value, which improves the sealing effect. The axial adjustability of the sealing surface carrier 21 relative to the stator 3 or relative to the bearing cap 14 may be limited, for example. By means of a stop, not shown here. In this way, a minimum axial sealing clearance between the two sealing surfaces 9, 10 can be ensured.

Im gezeigten Beispiel sind zur Dichtung zwischen Rotor 2 und Stator 3 außerdem zwei Wellendichtringe 23 vorgesehen. Sie sind im Beispiel zwischen der Lagerbuchse 11 und dem Lagerdeckel 14 angeordnet. Beispielsweise besitzt die Lagerbuchse 11 hierzu entsprechende Aufnahmenuten 24, in welche der jeweilige Wellendichtring 23 eingesetzt ist. Die Wellendichtringe 23 liegen radial außen an einer zylindrischen Innenwand 25 des Lagerdeckels 14 an und überbrücken bzw. dichten dadurch einen radial zwischen der Dichtungsbuchse 11 und dem Lagerdeckel 14 ausgebildeten zylindrischen Ringspalt 26. Die Vertiefungen 15 der statorseitigen Dichtfläche 10 und/oder der rotorseitigen Dichtfläche 9 sind so angeordnet bzw. ausgestaltet, dass sie mit diesem Ringspalt 26 kommunizieren. Beispielsweise sind die jeweiligen Vertiefungen 15 hierzu radial innen zum Ringspalt 26 hin offen oder erstrecken sich bis in den Ringspalt 26 hinein.In the example shown, two shaft seals 23 are also provided for sealing between the rotor 2 and stator 3. They are arranged in the example between the bearing bush 11 and the bearing cap 14. For example, has the bearing bush 11 for this purpose corresponding grooves 24, in which the respective shaft seal 23 is inserted. The shaft seals 23 abut radially outside on a cylindrical inner wall 25 of the bearing cap 14 and thereby bridge or seal a radially between the sealing bush 11 and the bearing cap 14 formed cylindrical annular gap 26. The recesses 15 of the stator-side sealing surface 10 and / or the rotor-side sealing surface. 9 are arranged so that they communicate with this annular gap 26. For example, the respective recesses 15 are open radially towards the annular gap 26 or extend into the annular gap 26.

Claims

Charging device for an internal combustion engine, in particular exhaust gas turbocharger, preferably in a motor vehicle, with a rotor (2) having a compressor wheel (4) and a shaft (5),

- With a stator (3) having a bearing housing (6) in which the shaft (5) is rotatably mounted about a rotation axis (7),

- With a compressor-side sealing zone (8) in which a rotor-side sealing surface (9) and a stator-side sealing surface (10) are axially opposite,

characterized,
that at least one of the sealing surfaces (9, 10) has a plurality of depressions (15) arranged distributed in the circumferential direction.

Charging device according to claim 1,
characterized,
is that the rotor-side sealing surface (9) attached to one to the shaft (5) sealing bushing (11).

Charging device according to claim 1 or 2,
characterized,
that the stator sealing face (10) is formed on a bearing cap (14) which closes the bearing housing (6) on the compressor side.

Charging device according to one of claims 1 to 3,
characterized,
that the depressions (15) each having radially inner an inner cross-sectional area (16) and radially outwardly an outer cross-sectional area (17), wherein the inner cross-sectional area (16) and the outer cross-sectional area (17) are of different sizes.

Charging device according to one of claims 1 to 4,
characterized,
in that the depressions (15) in their radial course each have a longitudinal center line which extends radially and rectilinearly with respect to the axis of rotation (7).

Charging device according to one of claims 1 to 4,
characterized,
in that the depressions (15) in their radial course each have a longitudinal center line which extends inclined with respect to the radial direction in the circumferential direction.

Charging device according to one of claims 1 to 6,
characterized,
in that the depressions (15) end radially outside within the sealing zone (8).

Charging device according to claims 4 and 7,
characterized,
that in the recesses (15) each of the inner cross-sectional area (16) is greater than the outer cross-sectional area (17).

Charging device according to claim 7 or 8 and according to claim 6,
characterized,
that the depressions (15) are so inclined with respect to the direction of rotation (20) of the rotor (2) that they run after radially outward.

Charging device according to one of claims 1 to 6,
characterized,
in that the depressions (15) end radially outside the sealing zone (8) or are radially open.

Charging device according to claims 4 and 10,
characterized,
that in each case the outer cross-sectional area in the recesses (15) (17) is greater than the inner cross-sectional area (16).

Charging device according to claim 10 or 11 and according to claim 6,
characterized,
that the depressions (15) are so inclined with respect to the direction of rotation (20) of the rotor (2) that they run after radially inward.

Charging device according to one of claims 1 to 12,
characterized,
that in the radial direction inner recesses (15i) and outer recesses (15a) adjacent to the same sealing surface (9, 10) are arranged.

Charging device according to one of claims 1 to 13,
characterized,
that both sealing surfaces (9, 10) are provided with recesses (15).

Charging device according to claim 13 or 14,
characterized,
in that the inner and outer recesses (15i, 15a) and / or the stator-side and rotor-side recesses (15) are inclined in opposite directions with respect to the direction of rotation (20) of the rotor (2).

Charging device according to one of claims 1 to 15,
characterized,
that the stator sealing face (10) is formed on a sealing surface support (21) which is driven by means of a spring means (22) axially toward the rotor sealing face (9).

Charging device according to claims 16 and 3,
characterized,
that the sealing surface support (21) is axially supported on the bearing cover (14) via the spring means (22).