EP2681462A1 - Druckerzeugungsvorrichtung - Google Patents

Druckerzeugungsvorrichtung

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Publication number
EP2681462A1
EP2681462A1 EP12708799.7A EP12708799A EP2681462A1 EP 2681462 A1 EP2681462 A1 EP 2681462A1 EP 12708799 A EP12708799 A EP 12708799A EP 2681462 A1 EP2681462 A1 EP 2681462A1
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EP
European Patent Office
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rotor
bearing
generating device
pressure generating
housing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12708799.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Hauck
Thomas Heege
Hubert Herbst
Sandra Kamm
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SKF AB
Original Assignee
SKF AB
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/051—Axial thrust balancing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/056—Bearings
    • F04D29/059—Roller bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
    • F16C19/545—Systems comprising at least one rolling bearing for radial load in combination with at least one rolling bearing for axial load
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/23—Gas turbine engines
    • F16C2360/24—Turbochargers

Definitions

  • the invention relates to a pressure generating s device, in particular a boost pressure generator of an internal combustion engine having a housing in which a rotor is rotatably arranged, wherein at least one axial position of the rotor extending in the radial direction (ie axial) gap between the housing and the Rotor is formed, wherein the rotor is axially and radially mounted in the housing by means of a bearing assembly.
  • a pressure generating device of this type is known for example from DE 20 2004 017 194 Ul.
  • the shaft of an exhaust gas turbocharger is guided here in two angular contact ball bearings, which are employed against each other and so keep the shaft under a defined bias.
  • Generic systems for charging an internal combustion engine are usually based on rotating elements which are rotatably mounted in a housing usually by means of a roller bearing.
  • the central component of such a supercharger is the rotor, which is required, inter alia, for the pressure increase and for the separation of the two pressure ranges.
  • the rotor is in a housing in a bearing assembly mounted radially and axially. To ensure the function of the pressure chamber separation, the gap between the housing and the rotor on the one hand low and on the other hand to keep constant during operation.
  • the invention is based on the object, a pressure generating device of the type mentioned in such a way that the disadvantages mentioned can be prevented. Accordingly, an economical solution to the production of a generic pressure generating device is to be provided, in which it is possible in a simpler manner than previously possible to set and maintain the smallest possible gap between the rotor and housing.
  • the solution to this problem by the invention is characterized in that the bearing arrangement comprises a thrust bearing designed exclusively for receiving axial forces.
  • the thrust bearing is preferably arranged near the gap.
  • the radially extending (i.e., axial) gap preferably defines a high pressure region of the pressure generating device from the region of the rotor.
  • the thrust bearing is preferably designed as a rolling bearing.
  • At least one raceway for the rolling elements of the thrust bearing can be incorporated directly into the housing and / or in the rotor.
  • parts of the bearing may be integrated into a surrounding component as a separate component with known joining techniques (eg adhesive bonding or soldering, positive fit), this component then preferably having a pre-assembled (partially assembled) with the surrounding component.
  • known joining techniques eg adhesive bonding or soldering, positive fit
  • the bearing assembly usually further comprises at least one, preferably two axially spaced bearings for receiving radial forces, which is or are effectively arranged between the housing and the rotor.
  • the at least one or the two axially spaced bearings is or are preferably designed as rolling bearings, in particular as a deep groove ball bearing and as a roller bearing.
  • a development provides that a spring element between the housing and the rotor is effectively arranged, which exerts an axial biasing force on the thrust bearing.
  • the spring element can be designed as a clamping ring or as a helical spring.
  • the bearings of the bearing arrangement configured as rolling bearings may have bearing elements, in particular rolling elements, of ceramic material.
  • the housing is preferably made of cast metal, in particular of light metal. In that regard, therefore, for example, cast steel can be used. A production of the housing from a sheet is possible. Furthermore, plastic as a material for the housing is advantageous; a variant provides for the use of plastic-metal hybrids.
  • the pressure generating device is preferably a charge pressure generator of an internal combustion engine, wherein the boost pressure generator is an exhaust gas turbocharger, a mechanical supercharger or a gas-dynamic pressure wave machine.
  • a staffed storage for the combined axial and radial bearing of the rotor is provided in the housing.
  • the bearing assembly is preferably formed sealed, both axially and radially.
  • the bearing assembly can be grease-lubricated. Furthermore, relubrication possibilities can be provided.
  • a preferred embodiment provides that between the bearing points of the bearing assembly intermediate elements are provided, which form Schmierfettreservoire.
  • the intermediate elements serve to keep lubricant in the area of the bearing points. These intermediate elements can also be designed to fix bearings or bearing parts.
  • the storage may optionally also have one-piece outer rings for two bearings. Accordingly, one-piece inner rings can be provided for two bearings. It can also be provided that one or more raceways of the bearing is incorporated directly into the outer circumference of the rotor to be stored; a separate bearing ring is then eliminated accordingly. In this case, at least two parts of the entire storage can be connected to one another in such a way that they form a pre-assembled unit. This further simplifies the assembly process. It has already been mentioned above that parts of the bearing can be integrated into surrounding components (such as housing or rotor).
  • the preferred types of superchargers in which the invention is used are the exhaust gas turbocharger, the mechanical supercharger (compressor) or the gas-dynamic pressure wave machine.
  • the loaders are preferably used in internal combustion engines of passenger cars.
  • the proposed superchargers are also suitable in all the applications for increasing pressure, in which two different pressure ranges are present and a rotor forms the (axial) separating gap between the regions and thus the minimization and consistency of the separating gap is of great importance.
  • the invention provides in that the bearings for the rotor, by means of their high-precision manufacture, can perform the function of gap-minimizing and keeping the gap constant, the combined load acting on the rotor being divided into radial and axial portions and each portion being individually disassembled with a respective one Stock is recorded.
  • the axial load is recorded in particular via a pure thrust bearing, via which the gap between the rotor and the housing can be precisely adjusted or maintained.
  • Another advantage of the proposed solution is that mixed friction can be avoided, since the axial and radial bearings are separated. As a result, the friction can generally be reduced. The life increases accordingly and the temperature development is lower. Furthermore, the Tendency to excite vibrations reduced, ie the operating noise is lower.
  • the assembly process is faster, easier and safer, with corresponding economic benefits.
  • the function of the loader is also safer and thus minimizes the risk of failure.
  • the gap between the rotor and the housing is determined only by the tight bearing tolerances of the thrust bearing and can thus be minimized. Furthermore, the thrust bearing takes over the keeping constant of the axial gap between the housing and the rotor. By reducing the gap in size, the separation between the pressure areas of the supercharger improves, thus improving the performance of the supercharger and its efficiency. The latter also leads to a wider field of application of the loader.
  • the proposed solution is particularly intended for a supercharger for internal combustion engines. However, it is also suitable for all applications in which a pressure increase of a medium is the basis for the function.
  • Fig. 1 shows the radial section through a pressure generating device in the form of a
  • FIG. 2 shows the radial section through a pressure generating device in the form of a turbocharger according to a second embodiment of the invention.
  • a Dmckermaschineungsvomchtung 1 is shown, designed as a pressure wave loader.
  • the pressure generating device 1 has a housing 2 in which a rotor 3 is rotatably arranged.
  • the rotor 3 is mounted to the housing 2 both radially and axially.
  • a bearing assembly consisting of three bearings 5 ', 5 "and 5'" consists.
  • the supercharger has a low-pressure region 9 and a high-pressure region 10.
  • the rotation of the rotor 3 compresses gas from the low-pressure region 9 and supplies it to the high-pressure region 10.
  • an axial gap 4 is formed between an end face of the rotor 3 and the housing 2. It is important for a high efficiency of the pressure generating device 1 that the size of the axial gap 4 on the one hand is kept small, but on the other hand also remains constant during operation.
  • the bearing assembly once has a thrust bearing 5 ', which is provided exclusively for fixing the axial position of the rotor 3 relative to the housing 2.
  • the bearing assembly in the exemplary embodiment two bearings 5 "and 5" ', on, namely a deep groove ball bearing 5 "and a needle bearing 5"'.
  • the size of the axial gap 4 is determined by the thrust bearing 5 ', which is arranged close to the gap 4 for this purpose.
  • a recess is incorporated in an end face of the housing 2, in which a bearing ring 11 of the thrust bearing 5 'is inserted.
  • the rolling elements 7 of the thrust bearing 5 ' are applied to the bearing ring 11.
  • the mating track 6 of the thrust bearing 5 ' is formed directly by a portion of the rotor 3.
  • a sealing ring 8 is shown in Fig. 1.
  • a somewhat different solution of the pressure generating device 1 is sketched in Fig. 2. The same principle applies as explained in connection with FIG.
  • a thrust bearing 5 'between the rotor 3 and housing 2 is effectively arranged to keep the gap 4 at a low and constant value.
  • FIG. 2 To mention is in the embodiment of FIG. 2 is still a spring element 12 - here in the form of a coil spring - which provides for an axially acting bias on the thrust bearing 5 '.

Landscapes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckerzeugungsvorrichtung (1), insbesondere einen Ladedruckerzeuger einer Brennkraftmaschine, die ein Gehäuse (2) aufweist, in der ein Rotor (3) drehbar angeordnet ist, wobei an zumindest einer axialen Position des Rotors (3) ein in radiale Richtung (r) verlaufender Spalt (4) zwischen dem Gehäuse (2) und dem Rotor (3) ausgebildet ist, wobei der Rotor (3) im Gehäuse (2) mittels einer Lageranordnung (5) axial und radial gelagert ist. Um einen minimalen und konstanten axialen Spalt zwischen dem Gehäuse und dem Rotor bei einer einfachen Montagemöglichkeit sicherzustellen, sieht die Erfindung vor, dass die Lageranordnung (5) ein ausschließlich zur Aufnahme axialer Kräfte ausgebildetes Axiallager (5') aufweist.

Description

B e s c h r e i b u n g
Druckerzeugungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Druckerzeugung s Vorrichtung, insbesondere einen Ladedruckerzeuger einer Brennkraftmaschine, die ein Gehäuse aufweist, in der ein Rotor drehbar angeordnet ist, wobei an zumindest einer axialen Position des Rotors ein in radialer Richtung verlaufender (also axialer) Spalt zwischen dem Gehäuse und dem Rotor ausgebildet ist, wobei der Rotor im Gehäuse mittels einer Lageranordnung axial und radial gelagert ist.
Eine Druckerzeugungsvorrichtung dieser Art ist beispielsweise aus der DE 20 2004 017 194 Ul bekannt. Die Welle eines Abgasturboladers ist hier in zwei Schrägkugellagern geführt, die gegeneinander angestellt sind und so die Welle unter einer definierten Vorspannung halten.
Gattungsgemäße Systeme zum Aufladen eines Verbrennungsmotors basieren zumeist auf rotierenden Elementen, die in der Regel mittels einer Wälzlagerung in einem Gehäuse drehbar gelagert sind. Dies gilt insbesondere für die sog. gasdynamischen Druckwellenmaschinen, die ein bevorzugter Anwendungsfall der vorliegenden Erfindung sind. Diese Maschinen weisen mindestens zwei Bereiche auf, in denen unterschiedlicher Druck herrscht; derartige Maschinen haben also zumindest einen Niederdruck- und einen Hochdruckbereich. Das zentrale Bauteil eines solchen Laders ist der Rotor, der unter anderem für die Druckerhöhung und für die Trennung der beiden Druckbereiche benötigt wird. Der Rotor ist in einem Gehäuse in einer Lageranordnung radial und axial gelagert. Um die Funktion der Druckraumtrennung sicherzustellen, ist der Spalt zwischen dem Gehäuse und dem Rotor einerseits gering und andererseits im Betrieb konstant zu halten.
In diesem Zusammenhang hat es sich also problematisch herausgestellt, dass die Einstellung und Einhaltung eines präzisen axialen Spalts zwischen Gehäuse und Rotor schwierig ist.
Bekannte Systeme weisen eine kombinierte Radial-Axial-Lagerung auf, die aus mindestens zwei Lagerreihen bestehen, die angestellt werden müssen, um technisch bedingte Axialluft der Lagerungen zu eliminieren. Weiterhin müssen die Lager mit zusätzlichen Passscheiben montiert werden, um axiale Bauteiltoleranzen eliminieren zu können. Schließlich ist zumeist noch eine Spannmutter erforderlich, um unter Last mitdrehende Lagerringe zu vermeiden, was infolge einer unterschiedlichen thermischen Ausdehnung der Bauteile auftreten kann.
Demgemäß ist ein hoher Aufwand zur Sicherstellung eines minimalen und konstanten Spaltes zwischen Rotor und Gehäuse zu treiben, was entsprechend hohe Ferti- gungs- und Montagekosten bedingt. Auch bestehen viele Fehlermöglichkeiten aufgrund der erforderlichen vielfältigen Montageschritte. Diese Fehlermöglichkeiten können zu einer vorzeitigen Schädigung des Lagers führen und den Spalt zwischen Rotor und Gehäuse negativ beeinflussen.
Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, eine Druckerzeugungsvorrichtung der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass die genannten Nachteile verhindert werden können. Demgemäß soll eine wirtschaftliche Lösung der Herstellung einer gattungsgemäßen Druckerzeugungsvorrichtung bereitgestellt werden, bei der es in einfacherer Weise als bisher möglich ist, einen möglichst kleinen Spalt zwischen Rotor und Gehäuse einzustellen und aufrecht zu erhalten. Die L ö s u n g dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung ein ausschließlich zur Aufnahme axialer Kräfte ausgebildetes Axiallager aufweist.
Das Axiallager ist dabei bevorzugt nahe des Spalts angeordnet. Der radial verlaufende (d. h. der axiale) Spalt grenzt bevorzugt einen Hochdruckbereich der Druckerzeugungsvorrichtung vom Bereich des Rotors ab.
Das Axiallager ist bevorzugt als Wälzlager ausgebildet.
Zumindest eine Laufbahn für die Wälzkörper des Axiallagers kann direkt in das Gehäuse und/oder in den Rotor eingearbeitet sein.
Es ist alternativ auch möglich, dass Teile des Lagers als separates Bauteil mit bekannten Verbindungstechniken (z. B. Stoffschluss durch Kleben oder Löten, Form- schluss) in ein Umgebungsbauteil integriert werden, wobei dieses Bauteil mit dem Umgebungsbauteil dann bevorzugt eine vormonierte (teilmontierte) Einheit bildet.
Die Lageranordnung weist zumeist des Weiteren mindestens ein, vorzugsweise zwei axial beabstandete Lager zur Aufnahme von Radialkräften auf, das bzw. die zwischen dem Gehäuse und dem Rotor wirksam angeordnet ist bzw. sind. Das mindestens eine bzw. die beiden axial beabstandeten Lager ist bzw. sind bevorzugt als Wälzlager ausgebildet, insbesondere als ein Rillenkugellager und als ein Rollenlager.
Eine Fortbildung sieht vor, dass ein Federelement zwischen dem Gehäuse und dem Rotor wirksam angeordnet ist, das auf das Axiallager eine axiale Vorspannkraft ausübt. Das Federelement kann als Klemmring oder als Schraubenfeder ausgebildet sein. Die als Wälzlager ausgebildeten Lager der Lageranordnung können Lagerelemente, insbesondere Wälzkörper, aus keramischem Material aufweisen.
Das Gehäuse besteht vorzugsweise aus gegossenem Metall, insbesondere aus Leichtmetall. Insoweit kann also beispielsweise Stahlguss zur Anwendung kommen. Auch eine Herstellung des Gehäuses aus einem Blech ist möglich. Weiterhin ist auch Kunststoff als Material für das Gehäuse vorteilhaft; eine Variante sieht den Einsatz von Kunststoff-Metall-Hybriden vor.
Die Druckerzeugungsvorrichtung ist bevorzugt ein Ladedruckerzeuger einer Brennkraftmaschine, wobei der Ladedruckerzeuger ein Abgasturbolader, ein mechanischer Lader oder eine gasdynamische Druckwellenmaschine ist.
Möglich ist es auch, dass neben dem Axiallager eine angestellte Lagerung für die kombinierte axiale und radiale Lagerung des Rotors in dem Gehäuse vorgesehen wird.
Die Lageranordnung ist bevorzugt abgedichtet ausgebildet, und zwar sowohl axial als auch radial. Die Lageranordnung kann hierbei fettgeschmiert sein. Ferner können Nachschmiermöglichkeiten vorgesehen sein. Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht dabei vor, dass zwischen den Lagerstellen der Lageranordnung Zwischenelemente vorgesehen sind, die Schmierfettreservoire bilden. Die Zwischenelemente dienen dazu, Schmiermittel im Bereich der Lagerstellen zu halten. Diese Zwischenelemente können auch dazu ausgebildet sein, Lager oder Lagerteile zu fixieren.
Die Lagerung kann gegebenenfalls auch einteilige Außenringe für zwei Lagerstellen aufweisen. Entsprechend können auch einteilige Innenringe für zwei Lagerstellen vorgesehen werden. Vorgesehen kann auch werden, dass eine oder mehrere Laufbahnen der Lager direkt in den Außenumfang des zu lagernden Rotors eingearbeitet ist; ein separater Lagerring entfällt dann entsprechend. Dabei können zumindest zwei Teile der gesamten Lagerung derart miteinander verbunden sein, dass sie eine vormonierte Einheit bilden. Hierdurch kann der Monta- geprozess weiter vereinfacht werden. Es wurde bereits oben erwähnt, dass Teile der Lagerung in Umgebungsbauteile (wie z. B. Gehäuse oder Rotor) integriert werden können.
Die bevorzugten Lader- Typen, bei denen die Erfindung eingesetzt wird, sind der Abgasturbolader, der mechanische Lader (Kompressor) oder die gasdynamische Druckwellenmaschine. Die Lader werden vorzugsweise in Brennkraftmaschinen von Personenkraftwagen eingesetzt. Generell geeignet sind die vorgeschlagenen Lader aber auch in all den Applikationen zur Druckerhöhung, bei denen zwei unterschiedliche Druckbereiche vorliegen und ein Rotor den (axialen) Trennspalt zwischen den Bereichen bildet und somit die Minimierung und Konstanz des Trennspalts von großer Wichtigkeit ist.
Um eine kostengünstige Möglichkeit zu schaffen, den radial verlaufenden (d. h. den axialen) Spalt zwischen Gehäuse und Rotor auf einen minimalen Wert einzustellen und einzuhalten - insbesondere zwischen dem Rotor und einem festen Hochdruckbereich eines Druckwellenlagers für einen PKW-Motor -, sieht die Erfindung also vor, dass die Lagerung für den Rotor über ihre hochpräzise Fertigung die Funktion des Spaltminimierens und der Konstanthaltung des Spalts übernehmen können, wobei die kombinierte Last, die auf den Rotor wirkt, in einen radialen und einen axialen Anteil zerlegt wird und jeder Anteil einzeln mit einem jeweiligen Lager aufgenommen wird. Die Axiallast wird dabei namentlich über ein reines Axiallager aufgenommen, über das der Spalt zwischen Rotor und Gehäuse präzise eingestellt bzw. eingehalten werden kann.
Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Lösung besteht darin, dass Mischreibung vermieden werden kann, da die axiale und die radiale Lagerung getrennt erfolgen. Hierdurch kann generell die Reibung reduziert werden. Die Lebensdauer erhöht sich demgemäß und auch die Temperaturentwicklung ist geringer. Weiterhin wird die Tendenz zur Anregung von Schwingungen vermindert, d. h. das Betriebsgeräusch ist geringer.
Von Vorteil ist, dass die Montageschritte der Lageranstellung und Passscheibenmontage auf diese Weise eliminiert werden können. Eine axiale Fixierung mittels einer Spannmutter kann zusätzlich den Toleranzausgleich und die Axiallufteliminie- rung übernehmen.
Demgemäß wird der Montageprozess schneller, einfacher und sicherer, wobei auch entsprechende wirtschaftliche Vorteile entstehen. Auch die Funktion des Laders ist sicherer und somit das Ausfallrisiko minimiert.
Der Spalt zwischen Rotor und Gehäuse wird nur über die engen Lagertoleranzen des Axiallagers bestimmt und kann damit minimiert werden. Weiterhin übernimmt das Axiallager das Konstanthalten des axialen Spalts zwischen Gehäuse und Rotor. Durch die Verminderung des Spalts in seiner Größe verbessert sich die Trennung zwischen den Druckbereichen des Laders, womit die Leistung des Laders und dessen Wirkungsgrad verbessert werden. Letzteres führt auch zu einem breiteren Einsatzfeld des Laders.
Die vorgeschlagene Lösung ist insbesondere vorgesehen für einen Lader für Brennkraftmaschinen. Sie ist jedoch auch geeignet für alle Applikationen, bei denen eine Druckerhöhung eines Mediums Funktionsgrundlage ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 den Radialschnitt durch eine Druckerzeugungsvorrichtung in Form eines
Druckwellenladers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung und Fig. 2 den Radialschnitt durch eine Druckerzeugungsvorrichtung in Form eines Turboladers gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
In Fig. 1 ist eine Dmckerzeugungsvomchtung 1 dargestellt, ausgebildet als Druckwellenlader. Die Druckerzeugungsvorrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem ein Rotor 3 drehbar angeordnet ist. Der Rotor 3 ist dabei zum Gehäuse 2 sowohl radial als auch axial gelagert. Hierfür dient eine Lageranordnung, die aus drei Lagern 5', 5" und 5'" besteht.
Der Lader hat einen Niederdruckbereich 9 und einen Hochdruckbereich 10. Durch die Rotation des Rotors 3 wird Gas aus dem Niederdruckbereich 9 verdichtet und dem Hochdruckbereich 10 zugeführt.
Zwischen einer Stirnseite des Rotors 3 und dem Gehäuse 2 ist ein axialer Spalt 4 ausgebildet. Es ist für einen hohen Wirkungsgrad der Druckerzeugungsvorrichtung 1 wichtig, dass die Größe des axialen Spalts 4 einerseits klein gehalten wird, andererseits aber im Betrieb auch konstant bleibt.
Die Lageranordnung weist einmal ein Axiallager 5' auf, das ausschließlich dafür vorgesehen ist, die axiale Position des Rotors 3 relativ zum Gehäuse 2 festzulegen. Daneben weist die Lageranordnung im Ausführungsbeispiel zwei Lager 5" und 5"', auf, nämlich ein Rillenkugellager 5" und ein Nadellager 5"'.
Wesentlich ist, dass die Größe des axialen Spalts 4 durch das Axiallager 5' bestimmt wird, das zu diesem Zweck nahe an dem Spalt 4 angeordnet ist. Vorliegend ist in eine Stirnseite des Gehäuses 2 eine Eindrehung eingearbeitet, in die ein Lagerring 11 des Axiallagers 5' eingesetzt ist. Die Wälzkörper 7 des Axiallagers 5' liegen am Lagerring 11 an. Die Gegenlaufbahn 6 des Axiallagers 5' wird direkt durch einen Abschnitt des Rotors 3 gebildet.
Zur Abdichtung des Laders 1 ist in Fig. 1 ein Dichtring 8 dargestellt. Eine etwas anders ausgeführte Lösung der Druckerzeugungsvorrichtung 1 ist in Fig. 2 skizziert. Vom Grundsatz her gilt dasselbe, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 ausgeführt.
Wiederum ist ein Axiallager 5' zwischen Rotor 3 und Gehäuse 2 wirksam angeordnet, um den Spalt 4 auf einem geringen und konstanten Wert zu halten.
Zu erwähnen ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 noch ein Federelement 12 - hier in Form einer Schraubenfeder - das für eine axial wirkende Vorspannung auf das Axiallager 5' sorgt.
Bezugszeichenliste
1 Druckerzeugungsvorrichtung
2 Gehäuse
3 Rotor
4 radial verlaufender (axialer) Spalt
5 Lageranordnung
5' Axiallager
5" Rillenkugellager
5"' Rollenlager / Nadellager
6 Laufbahn
7 Wälzkörper
8 Dichtring
9 Niederdruckbereich
10 Hochdruckbereich
11 Lagerring
12 Federelement r radiale Richtung

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Druckerzeugungsvorrichtung
1. Druckerzeugungsvorrichtung (1), insbesondere Ladedruckerzeuger einer Brennkraftmaschine, die ein Gehäuse (2) aufweist, in der ein Rotor (3) drehbar angeordnet ist, wobei an zumindest einer axialen Position des Rotors (3) ein in radiale Richtung (r) verlaufender Spalt (4) zwischen dem Gehäuse (2) und dem Rotor (3) ausgebildet ist, wobei der Rotor (3) im Gehäuse (2) mittels einer Lageranordnung (5) axial und radial gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung (5) ein ausschließlich zur Aufnahme axialer Kräfte ausgebildetes Axiallager (5') aufweist.
2. Druckerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (5') nahe des Spalts (4) angeordnet ist.
3. Druckerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (5') als Wälzlager ausgebildet ist.
4. Druckerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Laufbahn (6) für die Wälzkörper (7) des Axiallagers (5') direkt in das Gehäuse (2) und/oder in den Rotor (3) eingearbeitet ist.
5. Druckerzeugungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung (5) des weiteren mindestens ein, vorzugsweise zwei axial beabstandete Lager (5", 5"') zur Aufnahme von Radialkräften aufweist, das bzw. die zwischen dem Gehäuse (2) und dem Rotor (3) wirksam angeordnet ist bzw. sind.
6. Druckerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine oder die beiden axial beabstandeten Lager (5", 5"') als Wälzlager ausgebildet ist bzw. sind.
7. Druckerzeugungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federelement (12) zwischen dem Gehäuse (2) und dem Rotor (3) wirksam angeordnet ist, das auf das Axiallager (5') eine axiale Vorspannkraft ausübt.
8. Druckerzeugungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die als Wälzlager (5', 5", 5"') ausgebildeten Lager der Lageranordnung (5) Lagerelemente, insbesondere Wälzkörper, aus keramischem Material aufweisen.
9. Druckerzeugungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) aus vorzugsweise gegossenem Metall, insbesondere aus Leichtmetall, oder aus Kunststoff besteht.
10. Druckerzeugungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Ladedruckerzeuger einer Brennkraftmaschine ist, wobei der Ladedruckerzeuger ein Abgasturbolader, ein mechanischer Lader oder eine gasdynamische Druckwellenmaschine ist.
EP12708799.7A 2011-03-02 2012-03-01 Druckerzeugungsvorrichtung Withdrawn EP2681462A1 (de)

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DE102011004975.4A DE102011004975B4 (de) 2011-03-02 2011-03-02 Druckerzeugungsvorrichtung
PCT/EP2012/053503 WO2012117047A1 (de) 2011-03-02 2012-03-01 Druckerzeugungsvorrichtung

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EP2681462A1 true EP2681462A1 (de) 2014-01-08

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP12708799.7A Withdrawn EP2681462A1 (de) 2011-03-02 2012-03-01 Druckerzeugungsvorrichtung

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US (1) US20140041383A1 (de)
EP (1) EP2681462A1 (de)
CN (1) CN103403372A (de)
DE (1) DE102011004975B4 (de)
WO (1) WO2012117047A1 (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012007972A1 (de) * 2012-04-20 2013-10-24 Gm Global Technology Operations, Llc Getrieberadanordnung
DE102013223806A1 (de) 2013-11-21 2015-05-21 Ksb Aktiengesellschaft Entlastungseinrichtung
FR3036440B1 (fr) * 2015-05-18 2019-05-10 Maike Automotive Services Ensemble turbine, arbre et palier pour turbocompresseur
DE102015217323A1 (de) * 2015-09-10 2017-03-16 Aktiebolaget Skf Spannvorrichtung und Verfahren zum Vorspannen eines Lagers
CN106499913B (zh) * 2016-12-28 2018-07-24 沈阳工业大学 一种管道内机械式压力波信号发生装置及方法
US10436209B1 (en) * 2017-02-10 2019-10-08 Florida Turbine Technologies, Inc. Turbocharger with air journal bearing and thrust bearing
CN112065865B (zh) * 2020-08-24 2022-04-05 河南科技大学 一种热诱导预紧力自补偿机床主轴轴承分离式隔圈

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4718830A (en) * 1982-09-30 1988-01-12 White Consolidated Industries, Inc. Bearing construction for refrigeration compresssor

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2675173A (en) * 1948-02-28 1954-04-13 Jendrasski George Apparatus effecting pressure exchange
US3078034A (en) * 1956-03-29 1963-02-19 Spalding Dudley Brian Pressure exchanger
US3641881A (en) * 1970-02-06 1972-02-15 Ec Corp Drive mechanism
JPS56141021A (en) * 1980-04-02 1981-11-04 Toyota Motor Corp Bearing construction for turbo machinery
DE19625930A1 (de) * 1996-06-28 1998-01-08 Skf Gmbh Axial belastbare Lagerung
DE19641673B4 (de) * 1996-10-11 2005-09-01 Abb Turbo Systems Ag Axialgleitlager
EP1391586B1 (de) * 2002-08-20 2008-11-12 Borgwarner, Inc. Abgasturbolader
JP2005172098A (ja) * 2003-12-10 2005-06-30 Koyo Seiko Co Ltd ターボチャージャの軸受装置
DE202004017194U1 (de) * 2004-11-03 2006-03-16 Ab Skf Lagerung
US7371011B2 (en) * 2005-08-11 2008-05-13 Mckeirnan Jr Robert D Turbocharger shaft bearing system
DE102008048861B4 (de) 2008-09-25 2014-08-21 Continental Mechanical Components Germany Gmbh Turbolader mit einer Lageranordnung zum Lagern einer Rotorwelle
DE102008058618B4 (de) * 2008-11-22 2021-06-24 BMTS Technology GmbH & Co. KG Baukastensystem für Abgasturbolader
DE102008061113A1 (de) 2008-12-09 2010-06-10 Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg Abgasturbolader

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4718830A (en) * 1982-09-30 1988-01-12 White Consolidated Industries, Inc. Bearing construction for refrigeration compresssor

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