DE102007055225A1

DE102007055225A1 - Ladeeinrichtung

Info

Publication number: DE102007055225A1
Application number: DE200710055225
Authority: DE
Inventors: Andreas Strempel; Hartmut Weiss
Original assignee: Bosch Mahle Turbo Systems GmbH and Co KG
Current assignee: BMTS Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2007-11-19
Filing date: 2007-11-19
Publication date: 2009-05-20

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung (1), insbesondere einen Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug, mit einer in einem Gehäuse (2) gelagerten Welle (3), die turbinenseitig ein Turbinenrad und verdichterseitig ein Verdichterrad trägt. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Welle (3) über eine drehfest mit dieser verbundene Kragenscheibe (5) in einem zweiteiligen Axiallager (6) gelagert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung, insbesondere einen Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft außerdem ein mit einer derartigen Ladeeinrichtung ausgestattetes Kraftfahrzeug.
Abgasturbolader dienen in bekannter Weise der Leistungssteigerung von Kolbenmotoren, indem sie einen Luftmengen- und Kraftstoffdurchsatz pro Arbeitstakt erhöhen. Hierzu erhöht der Abgasturbolader den Druck im Ansaugtrakt des Kolbenmotors, sodass während des Ansaugtaktes eine größere Menge Luft in den Zylinder gelangt als bei einem Saugmotor und dadurch mehr Sauerstoff zur Verbrennung einer entsprechend größeren Kraftstoffmenge zur Verfügung steht. Um eine hohe Funktionssicherheit sowie eine hohe Leistung gewährleisten zu können, ist eine leichtgängige Lagerung einer ein Verdichter- sowie ein Turbinenrad tragenden Welle der Ladeeinrichtung gewünscht. Aus diesem Grund weisen moderne Ladeeinrichtungen üblicherweise aufwändige Radial- und Axiallager auf.
Aus der die DE 601 12 439 T2 ist eine gattungsgemäße Ladeeinrichtung bekannt, bei welcher eine ein Verdichter- und ein Turbinenrad tragende Welle über ein einteiliges Lager in Axialrichtung fixiert ist. Das einteilige Axiallager wird dabei hauptsächlich von einem Gehäusebestandteil der Ladeeinrichtung gebildet, was es erforderlich macht, dass die Welle zumindest eine gewisse axiale Länge nicht unterschreiten darf. Durch diese erforderliche Mindestlänge der Welle ist ein mindestens erforderlicher Bauraum vorgegeben, sodass insbesondere bei dem immer knapper werdenden Bauraumangebot innerhalb eines Motorraumes ein Einbau zunehmend schwieriger wird.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, eine verbesserte Ausführungsform einer Ladeeinrichtung anzugeben, welche sich insbesondere durch einen geringeren Bauraumbedarf auszeichnet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Welle einer Ladeeinrichtung, insbesondere eines Abgasturboladers, mit einer drehfest mit der Welle verbundenen und radial von dieser abstehenden Kragenscheibe zu versehen und die Welle über diese Kragenscheiben in einem zweiteiligen Axiallager zu lagern. Durch ein derartiges zweiteiliges Axiallager kann zum einen eine Verkürzung der Welle erreicht werden und zum anderen deren Einbau deutlich einfacher gestaltet werden. Die Welle wird beim Einbau in ein Gehäuse der Ladeeinrichtung von der Verdichter- oder Turbinenseite her in das Gehäuse eingesteckt, bis die drehfest mit der Welle verbundene Kragenscheibe an einer ersten Lagerschale des Axiallagers anliegt. Hiernach wird die zweite Lagerschale des Axiallagers aufgesetzt, sodass die beiden Lagerschalen des Axiallagers die Kragenscheibe der Welle in Axialrichtung zwischen sich aufnehmen. Im Vergleich mit Axiallagern aus dem Stand der Technik, kann mit dem erfindungsgemäßen Axiallager insbesondere eine konstruktiv einfachere Axiallagerung erreicht und zudem ein Axiallager realisiert werden, welches sich durch eine extrem kurze axiale Baulänge auszeichnet. Darüber hinaus führt eine derartige – durch das erfindungsgemäße Axiallager ermöglichte kürzere – Welle zu einem schwingungsärmeren, das heißt stabileren Betrieb, der sich außerdem durch eine deutlich verringerte Geräuschbildung auszeichnet. Mit dem erfindungsgemäßen Axiallager lassen sich somit mehrere Vorteile gleichzeitig realisieren, wobei insbesondere der geringe Bauraumbedarf der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung den großen Vorteil bietet, einen Einbau der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung an bisher für herkömmliche Ladeeinrichtungen nicht zugänglichen Stellen zu ermöglichen. Zudem ist die Montage der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung, insbesondere die Montage der Welle und des Axiallagers, konstruktiv äußerst einfach, wodurch die Herstellungs- und Produktionskosten gesenkt werden können.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist das Axiallager zwei drehfeste Lagerschalen auf, welche die Kragenscheibe der Welle in Axialrichtung zwischen sich lagern. Die drehfesten Lagerschalen können dabei mit einem Gehäuse der Ladeeinrichtung verbunden, insbesondere verschraubt werden, wobei darüber hinaus vorstellbar ist, dass eine der beiden Lagerschalen in das Gehäuse integriert oder zumindest teilweise durch diese gebildet ist. Bei letzterer Lösung kann somit ein Teil des Axiallagers zusammen mit dem Gehäuse in einem Arbeitsschritt hergestellt werden, wobei die zweite Lagerschale des Axiallagers nach dem Einsetzen der Welle und dem Anlegen der Kragenscheibe an der ersten Lagerschale einfach mit dieser verbunden, insbesondere verschraubt wird. Durch die Verschraubung der zweiten Lagerschale mit der einen Bestandteil des Gehäuses bildenden ersten Lagerschale kann eine besonders stabile Axiallagerung der Welle erreicht werden, wobei sich gleichzeitig die Teilevielfalt und damit die Lager- und Logistikkosten reduzieren lassen. Außerdem kann bei einem Axiallager, bei welchem eine Lagerschale Teil des Gehäuses ist, auch ein Montageaufwand deutlich reduziert werden, da lediglich die zweite Lagerschale an der ersten Lagerschale, das heißt am Gehäuse montiert werden muss und nicht zusätzlich die erste Lagerschale am Gehäuse.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist zumindest eine der Kragenscheibe zugewandte Innenfläche einer der beiden Lagerschalen zumindest eine Keilfläche auf. Eine derartige Keilfläche bewirkt im Betrieb der Ladeeinrichtung einen Transport von über die Keilflächen strömendem Schmieröl, welches zur Keilspitze hin verdichtet wird und dadurch eine besonders leichtgängige Lagerung der der Keilspitze benachbarten Kragenscheibe ermöglicht. Insbesondere ist es mit derartigen Keilflächen möglich, eine ausreichende Schmierung der Welle mit äußerst geringem Schmiermittelvolumen zu erreichen, wodurch ein kostengünstiger Betrieb der Ladeeinrichtung ermöglicht wird.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
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.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige 1 zeigt dabei eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Ladeeinrichtung im Bereich des Axiallagers.
Entsprechend 1 weist eine lediglich teilweise dargestellte Ladeeinrichtung 1, insbesondere ein Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug, ein lediglich ebenfalls nur teilweise angerissenes Gehäuse 2 mit einer in diesem gelagerten Welle 3 auf. Die Welle 3 trägt im Fall einer als Abgasturbolader ausgebildeten Ladeeinrichtung 1 einenends ein Verdichterrad und anderenends ein Turbinenrad, wobei Letzteres von einem Abgasstrom einer mit der Ladeeinrichtung 1 verbundenen Brennkraftmaschine angetrieben ist. Um die Welle 3 in Axialrichtung 4 lagern zu können, ist auf dieser eine Kragenscheibe 5 drehfest angeordnet, welche ihrerseits in einem Axiallager 6 gelagert ist. Das Axiallager 6 ist dabei erfindungsgemäß zweiteilig ausgebildet und weist eine erste Lagerschale 7 sowie eine zweite Lagerschale 8 auf. Die beiden Lagerschalen 7 und 8 sind drehfest mit dem Gehäuse 2 verbunden. In Axialrichtung 4 dazwischen lagern die beiden Lagerschalen 7 und 8, die Kragenscheibe 5 und damit die Welle 3. Denkbar ist hierbei, dass eine der beiden Lagerschalen, beispielsweise die erste Lagerschale 7, in das Gehäuse 2 integriert oder zumindest teilweise durch diese gebildet ist. In diesem Fall würde die erste Lagerschale 7 als separates Bauteil entfallen, sodass lediglich noch die zweite Lagerschale 8 an der ersten Lagerschale 7, welche in diesem Fall Bestandteil des Gehäuses 2 wäre, befestigt werden müsste. Das erfindungsgemäße Axiallager 6 erlaubt in diesem Fall eine besonders einfache Montage der Ladeeinrichtung 1, insbesondere eine vereinfachte Montage der Welle 3 im Gehäuse 2, wobei lediglich die Welle 3 mit der darauf drehfest angeordneten Kragenscheibe 5 in Axialrichtung 4 in das Gehäuse 2 eingeschoben werden muss, bis die Kragenscheibe 5 an der ersten Lagerschale 7 des Axiallagers 6 anliegt. Anschließend muss noch die zweite Lagerschale 8 des Axiallagers 6 eingebaut werden, um die Kragenscheibe 5 und damit die Welle 3 zuverlässig in Axialrichtung 4 lagern zu können.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Axiallagers 6 als zweiteiliges, nämlich die erste Lagerschale 7 und die zweite Lagerschale 8 umfassendes Axiallager 6 auszubilden, ist es insbesondere möglich, die Welle 3 axial kürzer auszubilden und damit einen stabileren, da schwingungsärmeren Betrieb der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung 1 zu ermöglichen. Zudem erlaubt das erfindungsgemäße Axiallager 6 einen deutlich geräuschreduzierten Betrieb der Ladeeinrichtung 1, was vor dem Hintergrund immer strenger werdender Emissionsvorschriften ebenfalls einen nicht zu unterschätzenden Vorteil darstellt.
Wie der 1 weiter zu entnehmen ist, ist die Kragenscheibe 5 in Axialrichtung 4 benachbart zu einer Dichtungsbuchse 9 angeordnet, welche ebenfalls drehfest mit der Welle 3 verbunden sein kann. In, in die Dichtungsbuchse 9 umfangsseitig eingeschnittene Ringnuten 10 sind dabei Dichtungsringe 11 eingelassen, welche die Dichtungsbuchse 9 gegenüber dem Gehäuse 2 abdichten.
Um die Leistung des Axiallagers 6 weiter steigern zu können, weist zumindest eine der beiden Lagerschalen 7, 8 auf einer der Kragenscheibe 5 zugewandten Innenfläche zumindest eine Keilfläche 12 auf, welche in Umfangsrichtung geneigt ist und welche mit ihrer Keilspitze 13 der Kragenscheibe 5 zugewandt ist. Derartige Keilflächen 12 bewirken durch die Drehbewegung der Kragenscheibe 5 einen Mitnahmeeffekt von im Lagerraum 14 vorhandenem Schmiermittel, welches durch die Keilfläche 12 zur Keilspitze 13 und damit zur Kragenscheibe 5 hin verdichtet wird, und dadurch eine verbesserte, da reibungsärmere Lagerung ermöglicht. Zur Versorgung des Lagerraums 14 mit Schmiermittel kann in dem Axiallager 6 wenigstens eine nicht gezeigte Schmiermittelzuführungsleitung vorgesehen sein, welche beispielsweise in einer, in beiden oder durch beide Lagerschalen 7, 8 verläuft.
Von weiterem wesentlichen Vorteil ist dabei, dass eine Montage der Welle 3 im Gehäuse 2 durch das zweiteilige Axiallager 6 deutlich vereinfacht wird und zudem, insbesondere in dem Fall, in welchem die erste Lagerschale 7 Bestandteil des Gehäuses 2 ist, eine Teilevielfalt und damit die Lager- und Logistikkosten reduziert werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 60112439 T2 [0003]

Claims

Ladeeinrichtung (1), insbesondere ein Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug, mit einer in einem Gehäuse (2) gelagerten Welle (3), die turbinenseitig ein Turbinenrad und verdichterseitig ein Verdichterrad trägt, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (3) über eine drehfest mit dieser verbundene Kragenscheibe (5) in einem zweiteiligen Axiallager (6) gelagert ist.
Ladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (6) zwei drehfesten Lagerschalen (7, 8) aufweist, welche die Kragenscheibe (5) in Axialrichtung (4) zwischen sich lagern.
Ladeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Kragenscheibe (5) zugewandte Innenfläche einer der beiden Lagerschalen (7, 8) zumindest eine Keilfläche (12) aufweist.
Ladeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Keilfläche (12) in Umfangsrichtung geneigt ist.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Lagerschalen (7, 8) in das Gehäuse (2) integriert oder zumindest teilweise durch dieses gebildet ist.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (6) verdichterseitig angeordnet ist.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Axiallager (6) wenigstens eine Schmiermittelzuführungsleitung vorgesehen ist, welche einen durch die beiden Lagerschalen (7, 8) begrenzten und die Kragenscheibe (5) beinhaltenden Lagerraum (14) mit Schmiermittel versorgt.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kragenscheibe (5) axial benachbart zu einer zumindest einen Lagerring (11) tragenden Dichtungsbuchse (10) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, der eine Ladeeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.