DE102013205020B4 - Steuerung einer Gleichgewichtsdrift in einer rotierenden Baugruppe eines Turboladers - Google Patents
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Abstract
Turbolader (34) für einen Verbrennungsmotor (10), wobei der Turbolader (34) umfasst: ein Lagergehäuse (62), das eine Lagerbohrung (60) und eine Druckwand (64) aufweist; ein Achslager (58), das in der Lagerbohrung (60) angeordnet ist; eine Welle (38) mit einem ersten Ende (40) und einem zweiten Ende (42), wobei die Welle (38) zur Drehung um eine Achse (43) in der Lagerbohrung (60) durch das Achslager (58) getragen ist; ein Turbinenrad (46), das benachbart zu dem ersten Ende (40) an der Welle (38) fixiert und ausgebildet ist, um durch Nachverbrennungsgase, die von dem Motor (10) ausgestoßen werden, um die Achse (43) gedreht zu werden; ein Kompressorrad (52), das benachbart zu dem zweiten Ende (42) an der Welle (38) fixiert und ausgebildet ist, um eine Luftströmung, die aus der Umgebung aufgenommen wird, für eine Zufuhr zu dem Motor (10) unter Druck zu setzen; und eine Drucklagerbaugruppe (66), die auf die Welle (38) gepresst und ausgebildet ist, um Druckkräfte zu übertragen, die durch das Turbinenrad (46) auf die Druckwand (64) ausgeübt werden; wobei die Drucklagerbaugruppe (66) einen Druckring (70) und eine Druckscheibe (72) aufweist; eine Druckplatte (71), die zwischen dem Druckring (70) und der Druckscheibe (72) angeordnet ist und durch eine Druckhalterung (73) gegen die Druckwand (64) in Position gehalten ist, wobei die Druckhalterung (73) an dem Lagergehäuse (62) befestigt ist; wobei die Druckplatte (71) aus einem weicheren Material als das Lagergehäuse (62) gebildet ist; wobei die Drucklagerbaugruppe (66) derart auf die Welle (38) gepresst ist, dass eine radiale Bewegung zwischen der Drucklagerbaugruppe (66) und der Welle (38) während des Betriebs des Turboladers (34) minimiert ist; ...
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die vorliegende Offenbarung betrifft das Steuern einer Gleichgewichtsdrift in einer rotierenden Baugruppe eines Turboladers.
- HINTERGRUND
- Von Verbrennungsmotoren (ICE) wird oft gefordert, beträchtliche Niveaus an Leistung für längere Zeiträume auf einer zuverlässigen Basis zu erzeugen. Viele solche ICE-Baugruppen verwenden eine turbokomprimierende Einrichtung, wie beispielsweise einen durch eine Abgasturbine angetriebenen Turbolader, um die Luftströmung zu komprimieren, bevor diese in den Einlasskrümmer des Motors eintritt, um die Leistung und die Effizienz zu erhöhen.
- Speziell ist ein Turbolader ein Zentrifugalgaskompressor, der mehr Luft und folglich mehr Sauerstoff in die Verbrennungskammern des ICE drängt, als ansonsten mit dem Atmosphärendruck aus der Umgebung erreichbar ist. Die zusätzliche Masse an Sauerstoff enthaltender Luft, die in den ICE gedrängt wird, verbessert die volumetrische Effizienz des Motors und ermöglicht, dass dieser mehr Kraftstoff in einem gegebenen Zyklus verbrennt und dass dadurch mehr Leistung erzeugt wird.
- Ein typischer Turbolader verwendet eine zentrale Welle, die durch ein oder mehrere Lager getragen wird und eine Drehbewegung zwischen einem durch Abgas angetriebenen Turbinenrad und einem Luftkompressorrad überträgt. Sowohl das Turbinen- als auch das Kompressorrad sind an der Welle fixiert, und sie stellen in Kombination mit verschiedenen Lagerkomponenten die rotierende Baugruppe des Turboladers dar. Da die rotierende Baugruppe häufig bei Drehzahlen über 100.000 Umdrehungen pro Minute (RPM) arbeitet, ist das Gleichgewicht einer solchen Baugruppe für die langfristige Haltbarkeit des Turboladers wesentlich.
- Aus der
DE 10 2008 058 618 A1 ist ein Turbolader für einen Verbrennungsmotor mit einem Lagergehäuse, einem Achslager, einer Welle, einem Turbinenrad, einem Kompressorrad und einer Drucklagerbaugruppe bekannt. Das Lagergehäuse weist eine Lagerbohrung und eine Druckwand auf. Das Achslager ist in der Lagerbohrung angeordnet. Die Welle weist ein erstes Ende und ein zweites Ende auf und ist zur Drehung um eine Achse in der Bohrung durch das Achslager getragen. Das Turbinenrad ist benachbart zu dem ersten Ende an der Welle fixiert und ausgebildet ist, um durch Nachverbrennungsgase, die von dem Motor ausgestoßen werden, um die Achse gedreht zu werden. Das Kompressorrad ist benachbart zu dem zweiten Ende an der Welle fixiert und ausgebildet ist, um eine Luftströmung, die aus der Umgebung aufgenommen wird, für eine Zufuhr zu dem Motor unter Druck zu setzen. Die Drucklagerbaugruppe ist auf die Welle gepresst und ausgebildet, um Druckkräfte zu übertragen, die durch das Turbinenrad auf die Druckwand ausgeübt werden. Der Turbolader weist zusätzlich eine Druckplatte auf, die zwischen einem Druckring und einer Druckscheibe der Drucklagerbaugruppe angeordnet ist. - Die
DE 44 13 101 A1 beschreibt einen ähnlichen Turbolader. - In der
DE 10 2010 034 766 A1 und derDE 10 2009 058 068 A1 sind ebenfalls ähnliche Turbolader beschrieben, bei denen die Druckplatte durch einen Lagerdeckel in Position gehalten ist. - Ferner beschreibt die
DE 10 2010 027 770 A1 einen Turbolader mit einem Gleitlager, bei dem eine Druckplatte aus einem weicheren Material als das Lagergehäuse gebildet ist. - Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Turbolader zu schaffen, der besser gegenüber Verschleiß und Beschädigung geschützt ist.
- ZUSAMMENFASSUNG
- Diese Aufgabe wird durch einen Turbolader mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Eine Ausführungsform der Offenbarung ist auf einen Turbolader für einen Verbrennungsmotor gerichtet, welcher ein Lagergehäuse mit einer Lagerbohrung und einer Druckwand aufweist. Das Lagergehäuse weist ein Achslager auf, das in der Bohrung angeordnet ist. Der Turbolader weist auch eine Welle mit einem ersten und einem zweiten Ende auf, wobei die Welle für eine Drehung um eine Achse in der Bohrung durch das Achslager getragen wird. Der Turbolader weist auch ein Turbinenrad auf, das an der Welle benachbart zu dem ersten Ende fixiert und ausgebildet ist, um durch Nachverbrennungsgase, die von dem Motor ausgestoßen werden, um die Achse gedreht zu werden. Der Turbolader weist zusätzlich ein Kompressorrad auf, das an der Welle benachbart zu dem zweiten Ende fixiert und ausgebildet ist, um eine Luftströmung, die aus der Umgebung aufgenommen wird, für eine Zufuhr zu dem Motor unter Druck zu setzen. Darüber hinaus weist der Turbolader eine Drucklagerbaugruppe auf, die auf die Welle gepresst und ausgebildet ist, um Druckkräfte zu übertragen, die durch die Turbine auf die Druckwand ausgeübt werden. Das Pressen der Drucklagerbaugruppe auf die Welle minimiert die radiale Bewegung zwischen der Drucklagerbaugruppe und der Welle. Die Drucklagerbaugruppe weist ferner einen Druckring und eine Druckscheibe auf.
- Motoröl wird derart geleitet, dass es die Drucklagerbaugruppe schmiert und einen Ölfilm zwischen der Druckscheibe und dem Druckring erzeugt.
- Die Welle kann eine Schulter aufweisen. In einem solchen Fall kann das Kompressorrad durch ein Befestigungselement, wie beispielsweise eine Gegenmutter, auf der Welle gehalten werden, und das Kompressorrad kann gegen die Drucklagerbaugruppe und die Drucklagerbaugruppe gegen die Schulter gedrückt werden, wenn das Befestigungselement festgezogen wird.
- Der Druckring kann ausgebildet sein, um die Druckscheibe gegen die Schulter zu drücken, wenn das Befestigungselement festgezogen wird.
- Das Pressen der Drucklagerbaugruppe auf die Welle kann eine Presspassung in dem Bereich von ungefähr 5–15 μm zwischen der Drucklagerbaugruppe und der Welle erzeugen.
- Das Kompressorrad kann auf die Welle gepresst werden. Das Pressen des Kompressorrades auf die Welle kann eine Presspassung in dem Bereich von ungefähr 25–30 μm zwischen dem Kompressorrad und der Welle erzeugen.
- Die Drucklagerbaugruppe kann auf der Welle entlang der Achse zwischen dem Achslager und dem Kompressorrad positioniert sein.
- Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist auf einen Verbrennungsmotor mit dem vorstehend beschriebenen Turbolader gerichtet.
- Die vorstehenden Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsform(en) und der besten Weise(n) zum Ausführen der beschriebenen Erfindung leicht offensichtlich, wenn die Beschreibung mit den begleitenden Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung gebracht wird.
- KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine schematische Perspektivansicht eines Motors mit einem Turbolader gemäß der Offenbarung. -
2 ist eine schematische Querschnittsansicht des Turboladers, der in1 gezeigt ist, wobei der Turbolader ein Lagergehäuse aufweist, das die rotierende Welle des Turboladers trägt. -
3 ist eine vergrößerte, schematische teilweise Querschnittsansicht des in2 gezeigten Lagergehäuses, die speziell eine Drucklagerbaugruppe und ein Kompressorrad zeigt, die auf die Welle gepresst sind. - AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
- Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen überall in den verschiedenen Figuren gleichen oder ähnlichen Komponenten entsprechen, stellt
1 einen Verbrennungsmotor10 dar. Der Motor10 umfasst auch einen Zylinderblock12 mit mehreren Zylindern14 , die darin angeordnet sind. Wie es gezeigt ist, weist der Motor10 auch einen Zylinderkopf16 auf. Jeder Zylinder14 weist einen Kolben18 auf, der ausgebildet ist, um darin eine Hubbewegung auszuführen. Verbrennungskammern20 sind in den Zylindern14 zwischen der Unterseitenfläche des Zylinderkopfs16 und den Oberseiten der Kolben18 gebildet. Wie Fachleuten bekannt ist, sind die Verbrennungskammern20 ausgebildet, um ein Kraftstoff-Luft-Gemisch für eine anschließende Verbrennung in diesen aufzunehmen. - Der Motor
10 weist auch eine Kurbelwelle22 auf, die ausgebildet ist, um sich in dem Zylinderblock12 zu drehen. Die Kurbelwelle22 wird durch die Kolben18 dadurch gedreht, dass ein geeignet proportioniertes Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Verbrennungskammern20 verbrannt wird. Nachdem das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Innern einer bestimmten Verbrennungskammer20 verbrannt ist, dient die Hubbewegung eines speziellen Kolbens18 dazu, Nachverbrennungsgase24 aus dem entsprechenden Zylinder14 auszustoßen. Der Motor10 weist auch eine Ölpumpe26 auf. Die Ölpumpe26 ist ausgebildet, um unter Druck stehendes Motoröl28 verschiedenen Lagern zuzuführen, wie beispielsweise denjenigen der Kurbelwelle22 . Die Ölpumpe26 kann direkt durch den Motor10 oder durch einen Elektromotor (nicht gezeigt) angetrieben werden. - Der Motor
10 weist zusätzlich ein Einleitungssystem30 auf, das ausgebildet ist, um eine Luftströmung31 aus der Umgebung in die Zylinder14 zu leiten. Das Einleitungssystem30 weist eine Einlassluftleitung32 , einen Turbolader34 und einen Einlasskrümmer36 auf. Obwohl dies nicht gezeigt ist, kann das Einleitungssystem30 zusätzlich einen Luftfilter stromaufwärts des Turboladers34 aufweisen, um Fremdpartikel oder andere durch die Luft getragene Verunreinigungen aus der Luftströmung31 zu entfernen. Die Einlassluftleitung32 ist ausgebildet, um die Luftströmung31 aus der Umgebung zu dem Turbolader34 zu leiten, während der Turbolader ausgebildet ist, um die aufgenommene Luftströmung unter Druck zu setzen und um die unter Druck gesetzte Luftströmung in den Einlasskrümmer36 zu entladen. Der Einlasskrümmer36 verteilt wiederum die zuvor unter Druck gesetzte Luftströmung31 auf die Zylinder14 für eine Mischung mit einer geeigneten Menge an Kraftstoff und eine anschließende Verbrennung des resultierenden Kraftstoff-Luft-Gemischs. - Wie es in
2 gezeigt ist, weist der Turbolader34 eine Stahlwelle38 mit einem ersten Ende40 und einem zweiten Ende42 auf. Ein Turbinenrad46 ist an der Welle38 benachbart zu dem ersten Ende40 angebracht und ausgebildet, um durch Nachverbrennungsgase24 , die von den Zylindern14 ausgestoßen werden, zusammen mit der Welle38 um eine Achse43 gedreht zu werden. Das Turbinenrad46 ist typischerweise aus einem temperaturbeständigen und oxidationsbeständigen Material gebildet, wie beispielsweise aus einer Nickel-Chrom-basierten „Inconel”-Superlegierung, um Temperaturen der Nachverbrennungsgase24 standzuhalten, die bei einigen Motoren 2.000 Grad Fahrenheit (1.093,33°C) erreichen. Das Turbinenrad46 ist im Innern eines Turbinengehäuses48 angeordnet, das eine Schnecke oder eine Spirale50 aufweist. Die Spirale50 nimmt die Nachverbrennungs-Abgase24 auf und leitet die Abgase zu dem Turbinenrad46 . Die Spirale50 ist ausgebildet, um spezielle Leistungseigenschaften zu erreichen, wie beispielsweise bezüglich der Effizienz und des Ansprechens des Turboladers34 . - Wie es ferner in
2 gezeigt ist, weist der Turbolader34 auch ein Kompressorrad52 auf, das zwischen dem ersten und dem zweiten Ende40 ,42 an der Welle38 befestigt ist. Das Kompressorrad52 wird mittels eines speziell ausgebildeten Befestigungselements an der Welle38 gehalten, wie beispielsweise mittels einer Gegenmutter53 . Wie Fachleute verstehen werden, ist eine Gegenmutter53 ein Typ eines Befestigungselements, das ein zusammengedrücktes Innengewinde oder ein Innengewinde mit ungleichmäßiger Gewindesteigung aufweist, um mit einem Außengewinde einer passenden Komponente, wie beispielsweise der Welle38 , in Eingriff zu gelangen. Eine solche Gewindeausbildung an der Gegenmutter53 dient dazu, die Wahrscheinlichkeit dafür zu verringern, dass sich die Gegenmutter während des Betriebs des Turboladers34 von der Welle38 löst. Zusätzlich kann die Richtung des Gewindes der Gegenmutter53 derart ausgewählt werden, dass die Gegenmutter eine Neigung zum Festziehen anstatt zum Lösen aufweist, wenn die Welle38 durch die Nachverbrennungsgase24 hochgedreht wird. - Das Kompressorrad
52 ist ausgebildet, um die Luftströmung31 , die aus der Umgebung aufgenommen wird, für eine letztendliche Zufuhr zu den Zylindern14 unter Druck zu setzen. Das Kompressorrad52 ist im Innern einer Kompressorabdeckung54 angeordnet, die eine Schnecke oder eine Spirale56 aufweist. Die Spirale56 nimmt die Luftströmung31 auf und leitet die Luftströmung zu dem Kompressorrad52 . Die Spirale56 ist ausgebildet, um spezielle Leistungseigenschaften zu erreichen, wie beispielsweise eine Spitzenluftströmung und eine Spitzeneffizienz des Turboladers34 . Dementsprechend wird die Welle38 durch die Nachverbrennungs-Abgase24 , die durch das Turbinenrad46 angetrieben werden, in Drehung versetzt, und die Drehung wird wiederum aufgrund dessen auf das Kompressorrad52 übertragen, dass das Kompressorrad an der Welle fixiert ist. Wie Fachleute verstehen werden, beeinflussen die variable Strömung und die variable Kraft der Nachverbrennungs-Abgase24 den Betrag des Ladedrucks, der durch das Kompressorrad52 über den Betriebsbereich des Motors10 erzeugt werden kann. Das Kompressorrad52 ist typischerweise aus einer Aluminiumlegierung mit hoher Festigkeit gebildet, die das Kompressorrad mit einer verringerter Rotationsträgheit und einem schnelleren Ansprechen beim Hochdrehen versieht. - Unter weiterer Bezugnahme auf
2 wird die Welle38 zur Drehung um die Achse43 durch ein Achslager58 getragen. Das Achslager58 ist in einer Bohrung60 eines Lagergehäuses62 angebracht und wird durch die Zufuhr von unter Druck stehendem Öl28 , das durch die Pumpe26 zugeführt wird, geschmiert und gekühlt. Das Lagergehäuse62 weist eine Druckwand64 auf. Das Lagergehäuse62 kann aus einem robusten Material gegossen sein, wie beispielsweise aus Eisen, um der Bohrung60 unter erhöhten Temperaturen und erhöhten Lasten während des Betriebs des Turboladers34 eine Dimensionsstabilität zu verleihen. Das Achslager58 ist ausgebildet, um die radiale Bewegung und die Schwingungen der Welle38 zu kontrollieren. Wie es gezeigt ist, kann das Achslager58 ein vollständig schwimmender oder ein halbschwimmender Typ sein, der aus einem relativ weichen Material gebildet ist, beispielsweise aus Messing oder Bronze, sodass eine beliebige Verunreinigung, die durch das Lagersystem hindurchtritt, in das weiche Lagermaterial eingebettet wird und die Welle38 oder die Bohrung60 nicht beschädigt. Das Achslager58 kann auch als ein Rollen- oder Kugellager ausgebildet sein, um die Reibungsverluste des Turboladers während des Betriebs der Welle38 weiter zu verringern. - Wie es in
2 gezeigt ist, weist der Turbolader34 auch eine Drucklagerbaugruppe66 auf. Die Drucklagerbaugruppe66 weist einen Druckring70 und eine Druckscheibe72 auf. Der Turbolader34 weist auch eine Druckplatte71 auf, die durch eine Druckhalterung73 gegen die Lagerwand64 in Position gehalten wird. Die Lagerfläche der Druckplatte71 ist typischerweise aus einem relativ weichen Material gebildet, beispielsweise aus Messing oder Bronze, sodass irgendeine Verunreinigung, die durch das Lagersystem hindurchtritt, in das weiche Lagermaterial eingebettet wird und den Druckring70 oder die Druckscheibe72 nicht beschädigt. Die Druckhalterung73 kann durch eine Klemme oder durch eine oder mehrere Schrauben in Position gehalten oder auf andere Weise an dem Gehäuse62 befestigt werden, um die Drucklagerbaugruppe66 sicher gegen die Lagerwand64 zu haltern. - Die Drucklagerbaugruppe
66 wirkt der Nettodruckkraft entgegen, die sich in dem Turbolader34 entwickelt, wenn eine solche Kraft in Richtung des Kompressorrades52 wirkt. Obwohl dies nicht gezeigt ist, kann die Drucklagerbaugruppe66 zusätzlich eine zusätzliche Druckscheibe, die an der Seite des Kompressorrades52 positioniert ist, und auch andere Konfigurationen aufweisen, wie es Fachleuten bekannt ist. Wie es gezeigt ist, ist die Drucklagerbaugruppe66 auf der Welle38 entlang der Achse43 zwischen dem Achslager58 und dem Kompressorrad52 angeordnet, und sie wird auf die Welle gepresst. Die Lagerbaugruppe66 wird durch die Zufuhr von unter Druck stehendem Motoröl28 , das mittels der Pumpe26 zugeführt wird, geschmiert und gekühlt. Während des Betriebs des Turboladers34 , d. h. dann, wenn das Turbinenrad46 durch die Nachverbrennungsgase24 angetrieben wird, überträgt die Druckscheibe72 Druckkräfte, die durch das Turbinenrad auf die Druckplatte71 ausgeübt werden. Dass die Lagerbaugruppe66 auf die Welle38 gepresst wird, dient dazu, die radiale Bewegung zwischen der Drucklagerbaugruppe und der Welle zu minimieren. - Wie es in
3 gezeigt ist, weist die Welle38 eine Schulter68 auf. Während der Montage des Turboladers34 wird das Kompressorrad52 dann, wenn die Gegenmutter53 auf der Welle38 festgezogen wird, gegen die Drucklagerbaugruppe66 gedrückt, und die Drucklagerbaugruppe wird gegen die Schulter68 gedrückt. Dementsprechend klemmt das Festziehen der Gegenmutter53 die Drucklagerbaugruppe66 zwischen dem Kompressorrad52 und der Schulter68 ein. - Der Druckring
70 ist ausgebildet, um während der Montage der Drucklagerbaugruppe66 auf der Welle38 die Druckscheibe72 gegen die Schulter68 zu drücken, wenn die Gegenmutter53 festgezogen wird. Während des Betriebs des Turboladers34 wird das unter Druck stehende Öl28 von der Pumpe26 dem Lagergehäuse62 zugeführt und derart geleitet, dass es die Drucklagerbaugruppe66 schmiert und einen Ölfilm zwischen der Druckscheibe72 und der Druckplatte71 erzeugt. Ein solcher Ölfilm dient dazu, die Wahrscheinlichkeit eines direkten physikalischen Kontakts zwischen der Druckscheibe72 und der Druckplatte71 zu verringern. Eine solche Verringerung des direkten Kontakts zwischen der Druckscheibe72 und der Druckplatte71 dient wiederum dazu, die Lebensdauer der Drucklagerbaugruppe66 und die Haltbarkeit des Turboladers34 zu verlängern. - Um einen kontinuierlichen festen oder engen Kontakt an der Grenzfläche zwischen der Drucklagerbaugruppe
66 und der Welle38 zu bewirken, können die Innendurchmesser des Druckrings70 und der Druckscheibe72 und der Außendurchmesser der Welle38 , wie es in3 gezeigt ist, derart bemessen sein, dass sie eine Presspassung zwischen den passenden Komponenten erzeugen, wie sie allgemein durch den gestrichelten Bereich74 angezeigt ist. Die Presspassung74 zwischen dem Druckring70 und der Welle38 und zwischen der Druckscheibe72 und der Welle38 kann beispielsweise in dem ungefähren Bereich von 5–15 μm liegen. Ein solcher Presspassungsbereich ist wahrscheinlich ausreichend, um den gewünschten festen Kontakt aufrecht zu erhalten, wenn sich der Druckring70 , die Druckscheibe72 und die Welle38 während des Betriebs des Turboladers34 ausdehnen und zusammenziehen, wie beispielsweise zwischen den Temperaturextremen, denen sie wahrscheinlich in dem Lagergehäuse62 ausgesetzt sind. - Wie es zusätzlich in
3 gezeigt ist, kann das Kompressorrad52 ebenso auf die Welle38 gepresst werden. Der Innendurchmesser des Kompressorrades52 kann derart ausgewählt werden, dass eine Presspassung, die allgemein durch den gestrichelten Bereich76 angezeigt ist, zwischen dem Kompressorrad und dem Außendurchmesser der Welle38 erzeugt wird. Die Presspassung76 zwischen dem Kompressorrad52 und der Welle38 kann beispielsweise in dem ungefähren Bereich von 25–30 μm liegen. Eine solche Presspassung zwischen dem Kompressorrad52 und der Welle38 ist typischerweise größer als diejenige der Drucklagerbaugruppe66 und der Welle, da Aluminiumlegierungen größere thermische Ausdehnungskoeffizienten als Stahl besitzen, das typischerweise für den Druckring70 und die Druckscheibe72 verwendet wird. Zusätzlich weist das Kompressorrad52 einen größeren Außendurchmesser als die Drucklagerbaugruppe66 auf, und infolgedessen erfährt der Außendurchmesser des Kompressorrades typischerweise eine größere Ausdehnung aufgrund der Zentrifugalkräfte, die er während des Betriebs des Turboladers30 erfährt. - Die vorstehend beschriebene Presspassung
76 zwischen der Drucklagerbaugruppe66 und der Welle38 und auch zwischen dem Kompressorrad52 und der Welle ist wünschenswert, um die radiale Bewegung der Lagerbaugruppe und des Kompressorrades relativ zu der Welle zu begrenzen. Eine solche radiale Bewegung ist im Allgemeinen unerwünscht, da sie zu einer Gleichgewichtsdrift, einer dynamischen Instabilität, einer Rotorschwingung, einem Geräusch und einer möglichen Überlastung des Achslagers58 führen kann. - Unter erneuter Bezugnahme auf
2 weist das Lagergehäuse62 ein Ablassvolumen78 für das Motoröl auf, das dem Lagergehäuse mittels der Pumpe26 zugeführt wird. Das Ablassvolumen78 ist ein inneres Reservoir, das in das Lagergehäuse62 eingebunden ist und das Öl aufnimmt, nachdem das Öl durch das Achslager58 und die Drucklagerbaugruppe66 hindurchgetreten ist. Wie es in1 gezeigt ist, entfernt ein Auslassdurchgang80 das Öl aus dem Lagergehäuse62 nach der Schmierung der Drucklagerbaugruppe66 und der Sammlung des Öls in dem Ablassvolumen78 . Wie es zusätzlich in1 gezeigt ist, steht der Auslassdurchgang80 mit der Pumpe26 in Fluidverbindung, um das Öl aus dem Ablassvolumen78 zu der Pumpe zurückzuführen. - Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren sollen die Erfindung stützen und beschreiben, der Umfang der Erfindung ist jedoch ausschließlich durch die Ansprüche definiert. Obgleich einige der besten Weisen und andere Ausführungsformen zum Ausführen der beanspruchten Erfindung im Detail beschrieben wurden, existieren verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen, um die Erfindung auszuüben, die durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
Claims (7)
- Turbolader (
34 ) für einen Verbrennungsmotor (10 ), wobei der Turbolader (34 ) umfasst: ein Lagergehäuse (62 ), das eine Lagerbohrung (60 ) und eine Druckwand (64 ) aufweist; ein Achslager (58 ), das in der Lagerbohrung (60 ) angeordnet ist; eine Welle (38 ) mit einem ersten Ende (40 ) und einem zweiten Ende (42 ), wobei die Welle (38 ) zur Drehung um eine Achse (43 ) in der Lagerbohrung (60 ) durch das Achslager (58 ) getragen ist; ein Turbinenrad (46 ), das benachbart zu dem ersten Ende (40 ) an der Welle (38 ) fixiert und ausgebildet ist, um durch Nachverbrennungsgase, die von dem Motor (10 ) ausgestoßen werden, um die Achse (43 ) gedreht zu werden; ein Kompressorrad (52 ), das benachbart zu dem zweiten Ende (42 ) an der Welle (38 ) fixiert und ausgebildet ist, um eine Luftströmung, die aus der Umgebung aufgenommen wird, für eine Zufuhr zu dem Motor (10 ) unter Druck zu setzen; und eine Drucklagerbaugruppe (66 ), die auf die Welle (38 ) gepresst und ausgebildet ist, um Druckkräfte zu übertragen, die durch das Turbinenrad (46 ) auf die Druckwand (64 ) ausgeübt werden; wobei die Drucklagerbaugruppe (66 ) einen Druckring (70 ) und eine Druckscheibe (72 ) aufweist; eine Druckplatte (71 ), die zwischen dem Druckring (70 ) und der Druckscheibe (72 ) angeordnet ist und durch eine Druckhalterung (73 ) gegen die Druckwand (64 ) in Position gehalten ist, wobei die Druckhalterung (73 ) an dem Lagergehäuse (62 ) befestigt ist; wobei die Druckplatte (71 ) aus einem weicheren Material als das Lagergehäuse (62 ) gebildet ist; wobei die Drucklagerbaugruppe (66 ) derart auf die Welle (38 ) gepresst ist, dass eine radiale Bewegung zwischen der Drucklagerbaugruppe (66 ) und der Welle (38 ) während des Betriebs des Turboladers (34 ) minimiert ist; wobei Motoröl (28 ) derart geleitet wird, dass es die Drucklagerbaugruppe (66 ) schmiert und einen Ölfilm zwischen der Druckscheibe (72 ) und der Druckplatte (71 ) erzeugt; und wobei das Lagergehäuse (62 ) ein Ablassvolumen (78 ) aufweist, das ein inneres Reservoir innerhalb des Lagergehäuses (62 ) ist und das Motoröl (28 ) aufnimmt, nachdem dieses durch das Achslager (58 ) und die Drucklagerbaugruppe (66 ) hindurchgetreten ist. - Turbolader (
34 ) nach Anspruch 1, wobei die Welle eine Schulter (68 ) aufweist, wobei das Kompressorrad (52 ) mittels eines Befestigungselements (53 ) an der Welle gehalten ist und wobei nach Festziehen des Befestigungselements (53 ) das Kompressorrad (52 ) gegen die Drucklagerbaugruppe (66 ) gedrückt ist und die Drucklagerbaugruppe (66 ) gegen die Schulter (68 ) gedrückt ist. - Turbolader (
34 ) nach Anspruch 2, wobei der Druckring (70 ) ausgebildet ist, um die Druckscheibe (72 ) gegen die Schulter (68 ) zu drücken, wenn das Befestigungselement festgezogen ist. - Turbolader (
34 ) nach Anspruch 1, wobei die Drucklagerbaugruppe (66 ) mittels einer Presspassung in dem Bereich von ungefähr 5–15 μm zwischen der Drucklagerbaugruppe (66 ) und der Welle (38 ) auf die Welle (38 ) gepresst ist. - Turbolader (
34 ) nach Anspruch 1, wobei das Kompressorrad (52 ) auf die Welle (38 ) gepresst ist. - Turbolader (
34 ) nach Anspruch 5, wobei das Kompressorrad mittels einer Presspassung in dem Bereich von ungefähr 25–30 μm zwischen dem Kompressorrad (52 ) und der Welle (38 ) auf die Welle gepresst ist. - Turbolader (
34 ) nach Anspruch 1, wobei die Drucklagerbaugruppe (66 ) auf der Welle (38 ) entlang der Achse (43 ) zwischen dem Achslager (58 ) und dem Kompressorrad (52 ) positioniert ist.
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