WO2018202327A1 - Abgasturbolader - Google Patents

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WO2018202327A1
WO2018202327A1 PCT/EP2018/000203 EP2018000203W WO2018202327A1 WO 2018202327 A1 WO2018202327 A1 WO 2018202327A1 EP 2018000203 W EP2018000203 W EP 2018000203W WO 2018202327 A1 WO2018202327 A1 WO 2018202327A1
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WO
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exhaust gas
gas turbocharger
lubricant
schmiermittelabweiselement
section
Prior art date
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PCT/EP2018/000203
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English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Baumann
Epameinondas CHRISTODOULOPOULOS
Joachim Delitz
Matthias DEUTSCHER
Marek Kwasnitza
Original Assignee
Ihi Charging Systems International Gmbh
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Filing date
Publication date
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Priority to US16/475,724 priority patent/US20190368416A1/en
Priority to CN201880027735.XA priority patent/CN110573698A/zh
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas turbocharger specified in the preamble of claim 1. Art.
  • Exhaust gas turbochargers especially for motor vehicles, are known.
  • the exhaust gas turbocharger serves to compress fresh air to be supplied to an internal combustion engine, so that more combustion air is supplied to the internal combustion engine than it can itself suck in because of its stroke. It is doing a the exhaust gas of the
  • the running gear has a turbine wheel, which is rotatably received in a flow-through exhaust guide section, which is rotatably connected via a shaft with a compressor wheel, which is rotatably received in a flow ble fresh air guide section.
  • the turbine wheel is acted upon by the exhaust gas flowing through the exhaust gas guide section and drives the
  • the running gear is rotatably mounted or rotatable in the bearing section and points to
  • a lubricant deflecting element is formed in the region of the fresh air guiding section.
  • the lubricant has a gravitational lubricant flow component which, due to gravity, flows towards the earth's surface. This direction usually corresponds to an arrangement of a lubricant outlet channel of the bearing section. Furthermore, the lubricant has a during operation of the exhaust gas turbocharger
  • Lubricant flow component which is thrown by the centrifugal force, which due to the rotation of the shaft during operation of the exhaust gas turbocharger, away from the shaft and has a certain trajectory.
  • This lubricant flow component is referred to below as a rotating lubricant flow component.
  • the publication WO 2016/153963 A1 discloses an exhaust-gas turbocharger with a lubricant-deflecting element which is used for deflecting a gravity-related lubricant flow component in the region of a fresh-air-guiding section of the
  • Exhaust gas turbocharger has a ramp which is directed in the direction of a lubricant sump, such that the incident on the ramp lubricant in the
  • the ramp has a guide element, which is formed in a central region of the ramp.
  • the invention is based on the object to provide an exhaust gas turbocharger, which has a further reduced lubricant transfer into the fresh air duct section and / or exhaust gas guide section.
  • the exhaust gas turbocharger according to the invention comprises a flow-through
  • Exhaust gas guide section a fresh air flow section through which can flow and a bearing section arranged between the exhaust gas guide section and the fresh air guide section. Furthermore, it has a rotor, with a turbine wheel, which is rotatably received in the exhaust gas guide section, a compressor wheel, which is rotatably received in the fresh air guide section, and a shaft, which is the compressor wheel with the turbine wheel rotatably connected.
  • the shaft is rotatably mounted in the bearing section.
  • a turbine wheel which is rotatably received in the exhaust gas guide section
  • compressor wheel which is rotatably received in the fresh air guide section
  • shaft which is the compressor wheel with the turbine wheel rotatably connected.
  • the shaft is rotatably mounted in the bearing section.
  • a rotor with a turbine wheel, which is rotatably received in the exhaust gas guide section, a compressor wheel, which is rotatably received in the fresh air guide section, and a shaft, which is the compressor wheel with the turbine wheel rotatably connected
  • Lubricant supply system formed with an inlet channel and an outlet channel over which lubricant to bearing elements of the bearing of the shaft can be guided. Furthermore, the exhaust gas turbocharger on a Schmierstoffabweiselement. According to the invention, the lubricant deflecting element has a rebound element for deflecting a rotating lubricant flow component.
  • the lubricant flowing out of the inlet channel into the outlet channel via the lubricant supply system impinges at least partially on the rotating shaft, from which it is thrown off due to the centrifugal force and hits an inner wall of the bearing section in an undirected manner.
  • Lubricant flow component hereinafter referred to as rotating lubricant flow component, is intercepted on its way to the inner wall of the bearing section with the aid of the baffle element formed on the Schmierstoffabweiselement and can then be supplied to the outlet channel. This will prevent the rotating
  • Lubricant flow component can pass into the fresh air duct section.
  • Rebound element is in the direction of a longitudinal axis of the exhaust gas turbocharger and in
  • Lubricant flow component can be aligned after impact on the rebound element in its direction.
  • the lubricant flow flowing out of the inlet channel into the outlet channel has a gravity-directed direction
  • Lubricant flow component which flows due to the gravitational force in the direction of the earth's surface.
  • Schmierstoffmaschinelement the Schmierstoffabweiselement on a straightening element, wherein the straightening element in the direction of the longitudinal axis of the exhaust gas turbocharger and in Direction of a longitudinal axis of the outlet channel is formed extending.
  • Gravity directed lubricant flow component can be passed into the outlet channel. This is a largely complete prevention of a crossing of
  • the Schmierstoffabweiselement is not rotatably fixed in the bearing section.
  • the advantage of the fixed, thus non-rotatable Schmierstoffabweiselements is always unchanged position to the outlet channel. This means that the lubricant can be routed via the Schmierstoffabweiselement as intended in the outlet channel. If the Schmierstoffabweiselement could rotate with the shaft, although a collection of lubricant would be possible, but a discharge into the outlet channel not sure.
  • the Schmierstoffabweiselement on a U-shaped cross section, wherein for deflecting the rotating lubricant flow component
  • Lubricant flow component is a first side cheek with the second side wall connecting central part is formed.
  • the Schmierffenabweiselement is designed to collect the lubricant trough-like, whereby an effective collection and forwarding of the entire lubricant flow can be realized.
  • the middle part is formed in a virtual extension projecting into the outlet channel.
  • the Schmierstoffabweiselement on a fastening part by means of which it can be preferably fixed in the bearing section.
  • the fastening part is firmly bonded to the bearing section. Depending on the material of the fastening part, it is glued or welded. For releasable connection, the fastening part is positively received on the bearing section, wherein it is for
  • the clamping element is designed as a Härastung. It has been found that an efficient reduction of the passage of lubricant into the fresh air guide section by positioning the
  • Lubricant slinger serves to throw away lubricant impinging on the shaft while being designed to align the lubricant being ejected by it.
  • Fig. 1 in a perspective longitudinal section according to a section of a bearing portion with a running gear of an exhaust gas turbocharger.
  • FIG. 3 is a perspective view of a Schmierstoffabweiselement in a first embodiment
  • 4 is a perspective view of the Schmierstoffabweiselement in a second embodiment
  • 5 is a perspective longitudinal section of a bearing portion of
  • FIG. 7 is a perspective bottom view of a section of the bearing section according to FIG. Fig. 5,
  • Fig. 8 in a perspective view of the Schmierstoffabweiselement gem. 3 in the installed state
  • FIG. 9 is a perspective view of the Schmierstoffabweiselement in a third embodiment in the installed state
  • FIG. 11 shows a detailed view XI of the lubricant deflecting element according to FIG. Fig. 10,
  • an illustrated in Fig. 1 bearing portion 1 with a running gear 2 is provided for an exhaust gas turbocharger 3, which in an unspecified intake manifold or a not shown exhaust system of an internal combustion engine, not shown, in which it is a Gasoline engine or a diesel engine is arranged.
  • the exhaust gas turbocharger 3 further comprises a non-illustrated throughflow fresh air guide section, which in
  • Suction line is arranged, and an exhaust guide section, not shown, which is received in the exhaust system.
  • the running gear 2 has a compressor wheel 4 for sucking and compacting
  • a non-illustrated inlet channel is formed in the exhaust gas guide section.
  • the inlet channel is used to condition the exhaust gas, which causes the turbine wheel 5 to rotate during operation of the internal combustion engine. With the help of the shaft 6, the compressor 4 is also rotated, so that it sucks in combustion air and compressed.
  • bearing elements 7 are provided in the bearing section, which are designed in the form of plain bearings.
  • the bearing elements 7 are preferably radial bearings, which may be in different forms, for example. One or more parts, may be formed.
  • the bearing section 1 has a lubricant supply system 8, which can supply the bearing elements 7 with lubricant.
  • the lubricant supply system 8 comprises an inlet channel 9 and an outlet channel 10, which is usually located on the inlet channel 9
  • Turbine 5 sealing elements 12, preferably in the form of sealing rings provided.
  • the shaft 6 has a rotationally fixed manner with the shaft 6
  • Lubricant transfer is provided in the fresh air guide section.
  • the illustrated exhaust gas turbocharger 3 according to the prior art has no
  • Schmierstoffabweiselement 14 so that the lubricant flow can bounce unhindered against the bearing portion 1, as illustrated by flow arrows 32, and is swirled from there.
  • an inventive exhaust gas turbocharger 3 is illustrated.
  • a first inventive exhaust gas turbocharger 3 To reduce the passage of lubricant in the fresh air guide section is a
  • Schmierstoffabweiselement 14 is provided which is formed receiving the Schmierstoffschleuderring 13.
  • the Schmierstoffabweiselement 14 is designed for deflecting the rotating lubricant flow component.
  • the Schmierstoffabweiselement 14 has a collecting part 16 and a fixing part 17.
  • the fastening part 17 is ring-shaped and can bring about fastening of the lubricant deflecting element 14 on the bearing section 1 in different ways, as will be explained in particular in connection with FIGS. 3 and 4.
  • the collecting part 16 consists of a substantially flat central part 18 which extends at its two in relation to the rotor in the radial direction
  • Side surfaces 23 each have a side wall, a first side wall 19 and a second
  • the middle part 18 is in a virtual extension 21 in the outlet channel 10th
  • the side cheeks 19, 20 are preferably arranged at an angle between 90 ° and 120 ° relative to the central part 18, such that a trough-like or U-shaped profile of a cross section of the collecting part 16 is formed.
  • the angle is between a virtual parallel of the longitudinal axis 28 and the side cheek 19; 20, wherein the virtual parallel crosses the central portion 18 perpendicular.
  • the Schmierstoffschleuderrings 13 which is rotatably connected to the shaft 6, the Schmierstoffabweiselement 14 has a receiving opening 25 which a
  • Recording diameter AD has.
  • the value of the receiving diameter AD is at least as large as a value of a largest outer diameter GD of the
  • the Schmierffenabweiselement 14 can cohesively or positively in the
  • a support ring 26 is formed in the bearing portion 1, which corresponds to a wall of a supply channel 11 in the region of a bearing element 7.
  • the carrier ring 26 is preferably formed planar on its surface 27 facing the lubricant deflecting element 14. Depending on a slope of this surface 27 relative to a longitudinal axis 28 of the bearing portion 1, the fastening part 17 relative to the collecting part 16, in particular with respect to the central part 18 is inclined.
  • the Schmierstoffabweisettis 14 gem. 4 the Schmierstoffabweiselement 14 is clamped in the bearing section 1.
  • the fastening part 17 on its mounting ring 29 clamping plates 30, which may be distributed regularly or irregularly over the circumference of the mounting ring 29.
  • the clamping strap 30 can completely over a free circumference 31 of the
  • Fixing ring 29 may be formed, as well as a plurality of clamping straps 30 may be configured in sections over the free circumference 31.
  • the free circumference of the mounting ring 29 corresponds to the ring portion, which does not have the central portion 18.
  • Fig. 7 shows in a perspective section the
  • the Schmierstoffabweiselement 14 is preferably prepared as a formed stamped component.
  • FIG. 8 the Schmierstoffabweiselement 14 of the first embodiment is shown in the installed state.
  • FIG. 9 shows the Schmierstoffabweiselement 14 in a third embodiment.
  • the fastening part 17 is designed in the form of a ring portion, whereby a cost-effective variant of the Schmierstoffabweisides 14 due to a reduced material requirements in comparison with the
  • Schmierstoffabweiselement 14 which in the form of a complete ring
  • the exhaust gas turbocharger 3 having the Schmierstoffabweiselement 14 of the third embodiment is also inexpensive to provide, since material for bringing about the material bond, for example. Adhesive, and processing time for attaching the
  • the shape of the attachment member 17 may take any other suitable form and is not limited to those shown
  • the Schmierstoffabweiselement 14 has a small wall thickness, for example. Of 0.5 mm, so that a resilient effect under load of the clamping plates 30 is achieved. The clamping tabs 30 become slight during the assembly process
  • a machined shoulder 33 is advantageously designed, which forms a rear locking surface 34.
  • the paragraph 33 is advantageously configured circumferentially.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader, mit einem durchströmbaren Abgasführungsabschnitt, einem durchströmbaren Frischluftführungsabschnitt und einem zwischen dem Abgasführungsabschnitt und dem Frischluftführungsabschnitt angeordneten Lagerabschnitt (1), und mit einem Laufzeug (2), aufweisend ein Turbinenrad (5), welches rotierbar im Abgasführungsabschnitt aufgenommen ist, ein Verdichterrad (4), welches rotierbar im Frischluftführungsabschnitt aufgenommen ist, und eine Welle (6), welche das Verdichterrad (4) mit dem Turbinenrad (5) drehfest verbindend ausgebildet ist, wobei die Welle (6) im Lagerabschnitt (1) rotierbar gelagert ist, und wobei im Lagerabschnitt (1) ein Schmiermittelversorgungssystem (8) mit einem Eintrittskanal (9) und einem Austrittskanal (10) ausgebildet ist, über welches Schmiermittel zu Lagerelementen (7) der Lagerung der Welle (6) führbar ist, und wobei ein Schmiermittelabweiselement (14) ausgebildet ist. Erfindungsgemäß weist das Schmiermittelabweiselement (14) zur Umlenkung eines rotierenden Schmiermittelstromanteils Abprallelemente (19, 20) auf.

Description

Abgasturbolader
Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Abgasturbolader, insbesondere für Kraftfahrzeuge, sind bekannt. Der Abgasturbolader dient einer Komprimierung von einer Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Frischluft, damit der Verbrennungskraftmaschine mehr Verbrennungsluft zugeführt wird, als sie es selbst aufgrund ihres Hubes ansaugen kann. Es wird dabei eine dem Abgas der
Verbrennungskraftmaschine inhärente Energie zum Betreiben eines Laufzeugs des
Abgasturboladers genutzt. Das Laufzeug weist ein Turbinenrad auf, welches in einem durchströmbaren Abgasführungsabschnitt rotierbar aufgenommen ist, das mit einem Verdichterrad, welches in einem durch ström baren Frischluftführungsabschnitt rotierbar aufgenommen ist, über eine Welle drehfest verbunden ist. Das Turbinenrad wird von den Abgasführungsabschnitt durchströmendem Abgas beaufschlagt und treibt das
Verdichterrad aufgrund der mit Hilfe der Welle ausgebildeten drehfesten Verbindung an, so dass dieses Frischluft ansaugen kann, welches verdichtet in die
Verbrennungskraftmaschine strömen kann.
Das Laufzeug ist im Lagerabschnitt dreh- bzw. rotierbar gelagert und weist zur
reibungsarmen Bewegung Lagerelemente auf, die im Lagerabschnitt aufgenommen sind und dort mit Schmiermittel versorgbar sind. Aufgrund der Anordnung des Lagerabschnitts zwischen dem Abgasführungsabschnitt und dem Frischluftführungsabschnitt sowie des jeden der Abschnitte zumindest teilweise durchdringenden Laufzeugs, sind die Abschnitte somit durchströmbar verbunden. Mit Hilfe von bspw. einem Hitzeschild wird weitestgehend der Lagerabschnitt gegenüber einem zu hohen Wärmeeintrag des den
Abgasführungsabschnitt durchströmenden Abgases geschützt.
Jedoch ist es ebenso notwendig, dass den Lagerabschnitt durchströmendes Schmiermittel insbesondere nicht in den Frischluftführungsabschnitt und nicht in den
Abgasführungsabschnitt gelangen kann. Üblicherweise weist hierzu die Welle nahe dem Frischluftführungsabschnitt einen so genannten Ölabstreifring auf, und an ihrer dem Abgasführungsabschnitt nahen Bereich dienen entsprechend ausgebildete Dichtringe einer Abweisung des Übertritts von Schmiermittel in den Abgasführungsabschnitt.
Es hat sich gezeigt, dass über den Ölabstreifring, der mit der Welle drehfest verbunden ist, noch ein bestimmter Anteil an Schmiermittel in den Frischluftführungsabschnitt gelangen kann. Damit eine verbesserte Abdichtung des Frischluftführungsabschnitts erzielt werden kann, ist ein Schmiermittelabweiselement im Bereich des Frischluftführungsabschnitts ausgebildet.
Das Schmiermittel weist einen schwerkraftbedingten Schmiermittelstromanteil auf, welcher aufgrund der Schwerkraft in Richtung der Erdoberfläche strömt. Diese Richtung entspricht üblicherweise einer Anordnung eines Schmiermittelauslasskanals des Lagerabschnitts. Des Weiteren weist das Schmiermittel im Betrieb des Abgasturboladers einen
Schmiermittelstromanteil auf, der durch die Zentrifugalkraft, welche aufgrund der Rotation der Welle im Betrieb des Abgasturboladers, von der Welle weg geschleudert wird und eine bestimmte Flugbahn aufweist. Dieser Schmiermittelstromanteil wird im Weiteren als rotierender Schmiermittelstromanteil bezeichnet.
Aus der Offenlegungsschrift WO 2016/153963 A1 geht ein Abgasturbolader mit einem Schmiermittelabweiselement hervor, welches zur Umlenkung eines schwerkraftbedingten Schmiermittelstromanteils im Bereich eines Frischluftführungsabschnitts des
Abgasturboladers eine Rampe aufweist, die in Richtung eines Schmiermittelsumpfes gerichtet ist, derart, dass das auf die Rampe auftreffende Schmiermittel in den
Schmiermittelsumpf gelenkt wird. Zur Verbesserung dieser Umlenkung weist die Rampe ein Leitelement auf, welches in einem mittleren Bereich der Rampe ausgebildet ist.
Jedoch ist alleine das Umlenken des schwerkraftbedingten Schmiermittelstromanteils nicht ausreichend zur Vermeidung eines Schmiermittelübertritts in den
Frischluftführungsabschnitt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Abgasturbolader anzugeben, der einen weiter reduzierten Schmiermittelübertritt in den Frischluftführungsabschnitt und/oder Abgasführungsabschnitt besitzt.
Diese Aufgabe wird durch einen Abgasführungsabschnitt für einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Abgasturbolader umfasst einen durchströmbaren
Abgasführungsabschnitt, einen durchströmbaren Frischluftführungsabschnitt und einen zwischen dem Abgasführungsabschnitt und dem Frischluftführungsabschnitt angeordneten Lagerabschnitt. Des Weiteren weist er ein Laufzeug auf, mit einem Turbinenrad, welches rotierbar im Abgasführungsabschnitt aufgenommen ist, einem Verdichterrad, welches rotierbar im Frischluftführungsabschnitt aufgenommen ist, und einer Welle, welche das Verdichterrad mit dem Turbinenrad drehfest verbindend ausgebildet ist. Die Welle ist im Lagerabschnitt rotierbar gelagert. Des Weiteren ist im Lagerabschnitt ein
Schmiermittelversorgungssystem mit einem Eintrittskanal und einem Austrittskanal ausgebildet, über welches Schmiermittel zu Lagerelementen der Lagerung der Welle führbar ist. Des Weiteren weist der Abgasturbolader ein Schmiermittelabweiselement auf. Erfindungsgemäß weist das Schmiermittelabweiselement zur Umlenkung eines rotierenden Schmiermittelstromanteils ein Abprallelement auf.
Im Betrieb des Abgasturboladers trifft das über das Schmiermittelversorgungssystem aus dem Eintrittskanal in den Austrittskanal strömende Schmiermittel zumindest teilweise auf die rotierende Welle auf, von der es aufgrund der Zentrifugalkraft weggeschleudert wird und ungerichtet auf eine Innenwand des Lagerabschnitts trifft. Dieser
Schmiermittelstromanteil, im Weiteren als rotierender Schmiermittelstromanteil bezeichnet, wird mit Hilfe des am Schmiermittelabweiselement ausgebildeten Abprallelementes auf seinem Weg zur Innenwand des Lagerabschnitts abgefangen und kann anschließend dem Austrittskanal zugeführt werden. Dadurch wird verhindert, dass der rotierende
Schmiermittelstromanteil in den Frischluftführungsabschnitt übertreten kann. Das
Abprallelement ist sich in Richtung einer Längsachse des Abgasturboladers und in
Umfangsrichtung der Welle erstreckend ausgebildet, damit der rotierende
Schmiermittelstromanteil nach Aufprall auf das Abprallelement in seiner Richtung ausgerichtet werden kann.
Neben dem rotierenden Schmiermittelstromanteil weist der aus dem Eintrittskanal in den Austrittskanal strömende Schmiermittelstrom einen schwerkraftgerichteten
Schmiermittelstromanteil auf, welcher aufgrund der Erdanziehungskraft in Richtung der Erdoberfläche strömt. Zum Ausrichten bzw. zum Umlenken dieses
Schmiermittelstromanteils weist das Schmiermittelabweiselement ein Richtelement auf, wobei das Richtelement sich in Richtung der Längsachse des Abgasturboladers und in Richtung einer Längsachse des Austrittskanals erstreckend ausgebildet ist. Der Vorteil ist darin zu sehen, dass neben dem rotierenden Schmiermittelstromanteil der
schwerkraftgerichtete Schmiermittelstromanteil in den Austrittskanal geleitet werden kann. Dadurch ist eine weitestgehend vollständige Verhinderung eines Übertritts von
Schmiermittel in den Frischluftführungsabschnitt realisiert.
Das Schmiermittelabweiselement ist im Lagerabschnitt nicht rotierbar fixiert. Der Vorteil des feststehenden, somit nicht rotierbaren Schmiermittelabweiselements ist eine stets unveränderte Lage zum Austrittskanal. Das bedeutet, dass das Schmiermittel über das Schmiermittelabweiselement wie vorgesehen in den Austrittskanal geleitet werden kann. Würde sich das Schmiermittelabweiselement mit der Welle drehen können, wäre zwar ein Auffangen von Schmiermittel möglich, allerdings ein Ableiten in den Austrittskanal nicht sicher.
In einer weiteren Ausgestaltung weist das Schmiermittelabweiselement einen u-formartigen Querschnitt auf, wobei zur Umlenkung des rotierenden Schmiermittelstromanteils
Seitenwangen und insbesondere zur Umlenkung des schwerkraftgerichteten
Schmiermittelstromanteils ein die erste Seitenwange mit der zweiten Seitenwange verbindendes Mittelteil ausgebildet ist. Damit ist das Schmiermittelabweiselement zum Sammeln des Schmiermittels wannenartig ausgestaltet, wodurch ein effektives Auffangen und Weiterleiten des gesamten Schmiermittelstromes realisierbar ist.
Zur gezielten Umlenkung bzw. Weiterleitung des gesamten Schmiermittelstromes ist das Mittelteil in einer virtuellen Verlängerung in den Austrittskanal hineinragend ausgebildet.
In einer weiteren Ausgestaltung weist das Schmiermittelabweiselement ein Befestigungsteil auf, mit Hilfe dessen es bevorzugt im Lagerabschnitt fixiert werden kann.
In einer kostengünstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Abgasturboladers ist das Befestigungsteil stoffschlüssig am Lagerabschnitt befestigt. In Abhängigkeit des Materials des Befestigungsteils wird es verklebt oder geschweißt. Zur lösbaren Verbindung ist das Befestigungsteil formschlüssig am Lagerabschnitt aufgenommen, wobei es zur
formschlüssigen Befestigung ein Klemmelement, insbesondere eine Klemmlasche aufweist, mittels dieser es am Lagerabschnitt befestigt wird. In einer bevorzugten
Ausgestaltung ist das Klemmelement als Hinterrastung ausgebildet. Es hat sich gezeigt, dass eine effiziente Reduzierung des Übertritts von Schmiermittel in den Frischluftführungsabschnitt durch eine Positionierung des
Schmiermittelabweiselements im Bereich eines Schmiermittelschleuderrings, welcher drehfest mit der Welle verbunden ist, diesen umfassend, realisierbar ist. Der
Schmiermittelschleuderring dient einem Wegschleudern von auf die Welle auftreffenden Schmiermittels wobei er zur Ausrichtung des von ihm abschleudernden Schmiermittels ausgebildet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung weist das Schmiermittelabweiselement einen
Aufnahmedurchmesser auf, dessen Wert mindestens so groß ist wie ein Wert eines größten Außendurchmessers des Schmiermittelschleuderrings. Dadurch ergibt sich eine deutlich verbesserte Zentrierung des Schmiermittelabweiselementes im Lagerabschnitt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Es zeigen:
Fig. 1 in einem perspektivischen Längsschnitt einen Ausschnitt eines Lagerabschnitts mit einem Laufzeug eines Abgasturboladers gem. dem Stand der Technik,
Fig. 2 in einem Längsschnitt einen erfindungsgemäßen Abgasturbolader mit einem Schmiermittelabweiselement,
Fig. 3 in einer perspektivischen Darstellung ein Schmiermittelabweiselement in einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 4 in einer perspektivischen Darstellung das Schmiermittelabweiselement in einem zweiten Ausführungsbeispiel, Fig. 5 in einem perspektivischen Längsschnitt einen Lagerabschnitt des
Abgasturboladers gem. Fig. 2,
Fig. 6 in einem perspektivischen Längsschnitt einen Lagerabschnitt des
erfindungsgemäßen Abgasturboladers mit dem Schmiermittelabweiselement gem. Fig. 4,
Fig. 7 in einer perspektivischen Unteransicht einen Ausschnitt des Lagerabschnitts gem. Fig. 5,
Fig. 8 in einer perspektivischen Darstellung das Schmiermittelabweiselement gem. Fig. 3 im verbauten Zustand,
Fig. 9 in einer perspektivischen Darstellung das Schmiermittelabweiselement in einem dritten Ausführungsbeispiel im verbauten Zustand,
Fig. 10 in einer perspektivischen Darstellung das Schmiermittelabweiselement gem. Fig. 4 im verbauten Zustand,
Fig. 11 in einer Detailansicht XI das Schmiermittelabweiselement gem. Fig. 10,
Fig. 12 in einem perspektivischen Längsschnitt den Lagerabschnitt mit dem
Schmiermittelabweiselement gem. Fig. 4, und
Fig. 3 in einem Längsschnitt den Lagerabschnitt mit dem Schmiermittelabweiselement gem. Fig. 4.
Ein in Fig. 1 dargestellter Lagerabschnitt 1 mit einem Laufzeug 2 gemäß dem Stand der Technik ist für einen Abgasturbolader 3 vorgesehen, welcher in einem nicht näher dargestellten Ansaugstrang bzw. einem nicht näher dargestellten Abgastrakt einer nicht näher dargestellten Verbrennungskraftmaschine, bei der es sich um einen Ottomotor oder einen Dieselmotor handelt, angeordnet ist. Der Abgasturbolader 3 weist weiterhin einen nicht näher dargestellten durchströmbaren Frischluftführungsabschnitt, der im
Ansaugstrang angeordnet ist, und einen nicht näher dargestellten Abgasführungsabschnitt auf, der im Abgastrakt aufgenommen ist.
Das Laufzeug 2 weist ein Verdichterrad 4 zum Ansaugen und Verdichten von
Verbrennungsluft, ein Turbinenrad 5 zur Expansion von Abgas sowie eine das Verdichterrad 4 mit dem Turbinenrad 5 drehfest verbindende Welle 6 auf. Die Welle 6 ist im Lagerabschnitt 1 des Abgasturboladers 3 drehbar gelagert, welcher zwischen dem Luftführungsabschnitt und dem Abgasführungsabschnitt positioniert ist.
Zur Einströmung des Abgases in den Abgasführungsabschnitt ist ein nicht näher dargestellter Eintrittskanal im Abgasführungsabschnitt ausgebildet. Der Eintrittskanal dient einer Konditionierung des Abgases, welches im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine das Turbinenrad 5 in eine rotierende Bewegung versetzt. Mit Hilfe der Welle 6 wird das Verdichterrad 4 ebenfalls in Rotation versetzt, so dass es Verbrennungsluft ansaugt und verdichtet.
Zur reibungsarmen Rotation des Laufzeugs sind im Lagerabschnitt 1 Lagerelemente 7 vorgesehen, welche in Form von Gleitlagern ausgeführt sind. Die Lagerelemente 7 sind bevorzugt Radiallager, welche in unterschiedlichen Formen, bspw. einteilig oder mehrteilig, ausgebildet sein können. Zur Schmiermittelversorgung weist der Lagerabschnitt 1 ein Schmiermittelversorgungssystem 8 auf, welches die Lagerelemente 7 mit Schmiermittel versorgen kann. Das Schmiermittelversorgungssystem 8 umfasst einen Eintrittskanal 9 und einen Austrittskanal 10, welcher üblicherweise auf der dem Eintrittskanal 9
gegenüberliegenden Seite der Welle 6 angeordnet ist. Ausgehend vom Eintrittskanal 9 sind mehrere Versorgungskanäle 1 1 des Schmiermittelversorgungssystems 8 im
Lagerabschnitt 1 ausgebildet.
Damit das Schmiermittel nicht ungehindert in den benachbarten Abgasführungsabschnitt und/oder den Frischluftführungsabschnitt gelangen kann, sind im Bereich des
Turbinenrads 5 Dichtelemente 12, bevorzugt in Form von Dichtringen, vorgesehen. Im Bereich des Verdichterrades 4 weist die Welle 6 einen drehfest mit der Welle 6
verbundenen Schmiermittelschleuderring 13 auf, der zur Verhinderung eines
Schmiermittelübertritts in den Frischluftführungsabschnitt vorgesehen ist.
Im Betrieb des Abgasturboladers 3, d.h. mit anderen Worten bei Rotation der Welle 6, durchströmt das Schmiermittel den Lagerabschnitt 1. Dabei kommt es zu einem
Schmiermittelstromanteil, welcher aufgrund seiner Schwerkraft bzw. der
Erdanziehungskraft quasi senkrecht zur Erdoberfläche abströmt. Des Weiteren liegt ein Schmiermittelstromanteil vor, welcher aufgrund einer Zentrifugalkraft bei Rotation der Welle 6 von dieser und insbesondere vom Schmiermittelschleuderring 13 in entsprechende Flugbahnen im Lagerabschnitt 1 verteilt wird und auf eine Lagerabschnittsinnenwand 15 prallt. Dieser Schmiermittelstromanteil, als rotierender Schmiermittelstrom bezeichnet, ist mit Hilfe des Schmiermittelschleuderrings 13 des Standes der Technik nicht auffangbar.
Der dargestellte Abgasturbolader 3 gemäß dem Stand der Technik weist kein
Schmiermittelabweiselement 14 auf, so dass der Schmiermittelstrom ungehindert gegen den Lagerabschnitt 1 prallen kann, wie durch Strömungspfeile 32 illustriert ist, und von dort verwirbelt wird.
In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßer Abgasturbolader 3 illustriert. Zur Reduktion des Übertritts von Schmiermittel in den Frischluftführungsabschnitt ist ein
Schmiermittelabweiselement 14 vorgesehen, welches den Schmiermittelschleuderring 13 aufnehmend ausgebildet ist. Das Schmiermittelabweiselement 14 ist zur Umlenkung des rotierenden Schmiermittelstromanteils ausgebildet.
Das Schmiermittelabweiselement 14 weist ein Auffangteil 16 und ein Befestigungsteil 17 auf. Das Befestigungsteil 17 ist ringförmig ausgebildet und kann auf unterschiedliche Weise eine Befestigung des Schmiermittelabweiselementes 14 am Lagerabschnitt 1 herbeiführen, wie insbesondere in Verbindung mit den Figuren 3 und 4 erläutert wird.
Das Auffangteil 16 besteht aus einem im wesentlichen ebenen Mittelteil 18, welches an seinen beiden sich bezogen auf das Laufzeug in radialer Richtung erstreckenden
Seitenflächen 23 je eine Seitenwange, eine erste Seitenwange 19 und eine zweite
Seitenwange 20, aufweist, die als Abprallelement dienen. Das heißt mit anderen Worten, dass der rotierende Schmiermittelstromanteil an diesen Seitenwangen 19, 20 abprallen und somit nicht mehr auf die Lagerabschnittsinnenwand 15 auftreffen kann.
Das Mittelteil 18 ist in einer virtuellen Verlängerung 21 in den Austrittskanal 10
hineinragend ausgebildet und erfüllt die Aufgabe eines Richtelementes, da es die
Strömungsrichtung des sich im Auffangteil 16 sammelnden Schmiermittels vorgibt. Das bedeutet, es ist in Richtung des Austrittskanals 10 geneigt ausgebildet, derart, dass die virtuelle Verlängerung 21 bevorzugt eine Längsachse 24 des Austrittskanals 10 schneidet.
Die Seitenwangen 19, 20 sind bevorzugt mit einem Winkel zwischen 90° und 120° relativ zum Mittelteil 18 angeordnet, derart, dass ein wannenartiges oder u-formartiges Profil eines Querschnitts des Auffangteils 16 ausgebildet ist. Der Winkel liegt zwischen einer virtuellen Parallelen der Längsachse 28 und der Seitenwange 19; 20 vor, wobei die virtuelle Parallele das Mittelteil 18 senkrecht schneidet. Mit Hilfe der Seitenwangen 19, 20 wird der rotierende Schmiermittelstromanteil quasi eingefangen und dieser kann über die dem Mittelteil 18 zugewandt ausgebildeten Wangenflächen 22 der Seitenwangen 19, 20 dem Mittelteil 18 zugeführt werden, von dem er in den Austrittskanal 10 strömen kann.
Zur Aufnahme der Welle 6 bzw. insbesondere zur Aufnahme des
Schmiermittelschleuderrings 13, welcher drehfest mit der Welle 6 verbunden ist, weist das Schmiermittelabweiselement 14 eine Aufnahmeöffnung 25 auf, welche einen
Aufnahmedurchmesser AD besitzt. Der Wert des Aufnahmedurchmessers AD ist mindestens so groß wie ein Wert eines größten Außendurchmessers GD des
Schmiermittelschleuderrings 13.
Das Schmiermittelabweiselement 14 kann stoffschlüssig oder formschlüssig im
Lagerabschnitt 1 aufgenommen sein, wobei es im Lagerabschnitt 1 nicht rotierbar fixiert angeordnet ist. Das heißt mit anderen Worten, dass es unbewegbar im Lagerabschnitt 1 aufgenommen ist. Zur stoffschlüssigen Aufnahme des Schmiermittelabweiselementes 14 ist ein Trägerring 26 im Lagerabschnitt 1 ausgebildet, welcher einer Wandung eines Versorgungskanals 11 im Bereich eines Lagerelementes 7 entspricht. Der Trägerring 26 ist bevorzugt auf seiner dem Schmiermittelabweiselement 14 zugewandt ausgebildeten Fläche 27 eben ausgebildet. In Abhängigkeit einer Neigung dieser Fläche 27 bezogen auf eine Längsachse 28 des Lagerabschnitts 1 ist das Befestigungsteil 17 gegenüber dem Auffangteil 16, insbesondere gegenüber dem Mittelteil 18 geneigt ausgeführt.
Das Befestigungsteil 17 des Schmiermittelabweiselementes 14 wird im ersten
Ausführungsbeispiel gem. der Figuren 3 und 5 stoffschlüssig mit der Fläche 27 verbunden.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel des Schmiermittelabweiselementes 14 gem. Fig. 4, wird das Schmiermittelabweiselement 14 in den Lagerabschnitt 1 geklemmt. Hierzu weist das Befestigungsteil 17 an seinem Befestigungsring 29 Klemmlaschen 30 auf, die regelmäßig oder unregelmäßig über dem Umfang des Befestigungsrings 29 verteilt sein können. Die Klemmlasche 30 kann vollständig über einen freien Umfang 31 des
Befestigungsringes 29 ausgebildet sein, ebenso können auch mehrere Klemmlaschen 30 abschnittsweise über dem freien Umfang 31 ausgestaltet sein. Der freie Umfang des Befestigungsringes 29 entspricht dem Ringabschnitt, welcher das Mittelteil 18 nicht aufweist.
Das in Fig. 4 als Einzelbauteil abgebildete Schmiermittelabweiselement 14 ist in Fig. 6 im eingebauten Zustand im Lagerabschnitt 1 illustriert. In Fig. 7 ist der erfindungsgemafie Abgasturbolader 3 mit dem
Schmiermittelabweiselement 14, welches mit dem Lagerabschnitt 1 stoffschlüssig verbunden ist, abgebildet. Fig. 7 zeigt in einem perspektivischen Schnitt das
Schmiermittelabweiselement 14 von seinem dem Austrittskanal 10 zugewandt
ausgebildeten Ende, d.h. mit anderen Worten in einer Unteransicht.
Das Schmiermittelabweiselement 14 ist bevorzugt als umgeformtes Stanzbauteil hergestellt.
In Fig. 8 ist das Schmiermittelabweiselement 14 des ersten Ausführungsbeispiels im verbauten Zustand dargestellt. Fig. 9 zeigt das Schmiermittelabweiselement 14 in einem dritten Ausführungsbeispiel. Das Befestigungsteil 17 ist in Form eines Ringabschnittes ausgeführt, wodurch eine kostengünstige Variante des Schmiermittelabweiselementes 14 aufgrund eines reduzierten Materialbedarfs im Vergleich mit dem
Schmiermittelabweiselement 14, welches ein in Form eines vollständigen Rings
ausgebildetes Befestigungsteil 17 aufweist, bereitgestellt ist. Der Abgasturbolader 3, welcher das Schmiermittelabweiselement 14 des dritten Ausführungsbeispiels aufweist ist ebenfalls kostengünstig bereitzustellen, da Material zur Herbeiführung des Stoffschlusses, bspw. Klebemittel, und Bearbeitungszeit zum Anbringen des
Schmiermittelabweiselementes 14 reduziert sind. Die Form des Befestigungsteils 17 kann jede andere geeignete Form auch annehmen und ist nicht auf die dargestellten
Ausführungsbeispiele begrenzt.
In den Figuren 10 bis 13 ist das Schmiermittelabweiselement 14 in Form des zweiten Ausführungsbeispiels im eingebauten Zustand dargestellt zur Erläuterung der
Hinterrastung. Das Schmiermittelabweiselement 14 weist eine geringe Wandstärke, bspw. von 0,5mm auf, damit eine federnde Wirkung bei Belastung der Klemmlaschen 30 erzielt wird. Die Klemmlaschen 30 werden während des Montagevorgangs geringfügig
überdrückt, d.h. mit anderen Worten in Richtung der Aufnahmeöffnung 25 gedrückt. Nach Erreichen ihrer Einbaulage federn die Klemmlaschen 30 in ihre ursprüngliche Lage zurück. Damit wird das Hinterrasten des Schmiermittelabweiselementes 14 im Lagerabschnitt 1 sichergestellt. Im Lagerabschnitt 1 ist vorteilhaft ein maschinell bearbeiteter Absatz 33 ausgeführt, welcher eine Hinterrastfläche 34 bildet. Vorteilhaft ist der Absatz 33 umlaufend ausgestaltet.

Claims

Patentansprüche
1. Abgasturbolader, mit einem durchströmbaren Abgasführungsabschnitt, einem
durchströmbaren Frischluftführungsabschnitt und einem zwischen dem
Abgasführungsabschnitt und dem Frischluftführungsabschnitt angeordneten
Lagerabschnitt (1 ), und mit einem Laufzeug (2), aufweisend ein Turbinenrad (5), welches rotierbar im Abgasführungsabschnitt aufgenommen ist, ein Verdichterrad (4), welches rotierbar im Frischluftführungsabschnitt aufgenommen ist, und eine Welle (6), welche das Verdichterrad (4) mit dem Turbinenrad (5) drehfest verbindend ausgebildet ist, wobei die Welle (6) im Lagerabschnitt (1 ) rotierbar gelagert ist, und wobei im Lagerabschnitt (1 ) ein Schmiermittelversorgungssystem (8) mit einem Eintrittskanal (9) und einem Austrittskanal (10) ausgebildet ist, über welches Schmiermittel zu Lagerelementen (7) der Lagerung der Welle (6) führbar ist, und wobei ein Schmiermittelabweiselement (14) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schmiermittelabweiselement (14) zur Umlenkung eines rotierenden
Schmiermittelstromanteils ein Abprallelement (19; 20) aufweist, wobei das
Abprallelement (19; 20) sich in Richtung einer Längsachse (28) des
Abgasturboladers (3) und in Umfangsrichtung der Welle (6) erstreckend ausgebildet ist.
2. Abgasturbolader nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schmiermittelabweiselement (14) zur Umlenkung eines schwerkraftgerichteten Schmiermittelstromanteils ein Richtelement (18) aufweist, wobei das Richtelement (18) sich in Richtung der Längsachse (28) das Abgasturboladers (3) und in
Richtung einer Längsachse (24) des Austrittskanals (10) erstreckend ausgebildet ist.
3. Abgasturbolader nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittelabweiselement (14) im Lagerabschnitt (1 ) nicht rotierbar fixiert ist.
4. Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schmiermittelabweiselement (14) einen u-formartigen Querschnitt aufweist, wobei zur Umlenkung des rotierenden Schmiermittelstromanteils Seitenwangen (19, 20) und insbesondere zur Umlenkung des schwerkraftgerichteten
Schmiermittelstromanteils ein die erste Seitenwange (19) mit der zweiten
Seitenwange (20) verbindendes Mittelteil (18) ausgebildet ist.
5. Abgasturbolader nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Mittelteil (18) in einer virtuellen Verlängerung (21 ) in den Austrittskanal (10) hineinragend ausgebildet ist.
6. Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schmiermittelabweiselement (14) ein Befestigungsteil (17) aufweist.
7. Abgasturbolader nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Befestigungsteil (17) die Welle (6) aufnehmbar ausgebildet ist.
8. Abgasturbolader nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Befestigungsteil (17) stoffschlüssig und/oder formschlüssig befestigt ist.
9. Abgasturbolader nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur formschlüssigen Befestigung des Befestigungsteils (17) dieses ein
Klemmelement (30), insbesondere eine Klemmlasche aufweist.
10. Abgasturbolader nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Klemmelement (30) als Hinterrastung ausgebildet ist.
1. Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Schmiermittelabweiselement (14) im Lagerabschnitt (1 ) aufgenommen ist.
12. Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schmiermittelabweiselement (14) sich am Lagerabschnitt (1 ) abstützend ausgebildet ist.
13. Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schmiermittelabweiselement (14) einen Schmiermittelschleuderring (13), welcher drehfest mit der Welle (6) verbunden ist, umfassend ausgebildet ist.
14. Abgasturbolader nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schmiermittelabweiselement (14) einen Aufnahmedurchmesser (AD) aufweist, dessen Wert mindestens so groß ist wie ein Wert eines größten
Außendurchmessers (GD) des Schmiermittelschleuderrings (13).
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