DE102015204563A1

DE102015204563A1 - Abgasturbolader

Info

Publication number: DE102015204563A1
Application number: DE102015204563.3A
Authority: DE
Inventors: Stefan Ehrmann; Harun Kara
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-03-13
Filing date: 2015-03-13
Publication date: 2016-09-15
Also published as: US10690005B2; CN107109946B; WO2016146285A1; US20170292406A1; CN107109946A

Abstract

Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine, mit einem Turbinengehäuse, in dem ein Turbinenrad mit einem Schaft drehbar angeordnet ist, wobei der Schaft in einem Lagergehäuse mittels zumindest einem Kolbenring benachbart zu dem Turbinenrad drehbar gelagert ist und das Lagergehäuse zur Schmierung des Schafts einen Schmiermittelzufluss und einen drucklosen Schmiermittelabfluss aufweist, wobei zwischen dem Turbinenrad und dem Lagergehäuse eine von dem Turbinengehäuse und dem Lagergehäuse eingespannte Thermoscheibe vorgesehen ist, die eine Öffnung aufweist, die Schmiermittel führend mit dem Schmiermittelabfluss verbunden ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird ein Übertreten von Schmiermittel aus dem Lagergehäuse in das Turbinengehäuse vermieden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Abgasturbolader weisen ein Doppelgehäuse auf, in dem einerseits ein Turbinenrad und andererseits ein Verdichterrad auf einer Welle drehbar mittels Radiallagern in einem Lagergehäuse gelagert sind. Dabei kann die Welle Umdrehungen von beispielsweise bis zu 300.000 1/min. erreichen. Um auftretende Axialkräfte aufzunehmen, kann auch beispielsweise wenigstens ein Axiallager vorgesehen werden. Die Lager werden hierbei mittels eines entsprechenden Schmiermittels geschmiert.
Beim Abgasturbolader kann es aufgrund seiner ölgeschmierten Lagerung zu Schmiermittelverlust, insbesondere in das Turbinengehäuse kommen. Beim Abgasturbolader erfolgt eine dynamische Abdichtung häufig über Kolbenringe, diese können jedoch nicht unter allen Betriebsbedingungen geeignet einen Übertritt von Schmiermittel zur Turbinenseite hin verhindern. Aufgrund moderner Abgastechnik ist ein Übertritt, insbesondere turbinenseitig möglichst zu vermeiden, da dies zu einer Versottung (Ablagerung von teerähnlichen Stoffen) des Turbinenrades führt bzw. zu einer Versottung des Katalysators führt, dessen Wirksamkeit hinsichtlich der Abgasreinigung hierdurch massiv beeinträchtigt wird.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2007 027 869 A1 ist ein Turbolader mit einem Turbolader-Gehäuse bekannt, mit einer Durchtrittsöffnung für eine Welle, wobei die Welle drehbar mittels einer Lageranordnung in dem Gehäuse gelagert ist, wobei zur Schmierung der Lager Schmieröl zugeführt wird und wobei ein Abschnitt der Welle an der Außenseite zumindest eines Lagers vorgesehen ist, der mit dem Gehäuse einen Spalt bildet, der als Schmieröldrossel ausgebildet ist, um einen Durchtritt von Schmieröl von Seiten des Lagers in das Turbinengehäuse zumindest zu reduzieren.
Nachteilig an diesem bekannten Stand der Technik ist, dass ein Durchtritt von Schmieröl über die Lager auf die Turbinenseite nur reduziert und nicht vermieden ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, die einen Übertritt von Schmiermittel in das Turbinengehäuse noch weiter reduziert, bzw. verhindert.
Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Schmiermittel, das durch Kohäsion an den Kolbenringen vorbei nach außen gefördert wird, wird in vorteilhafter Weise durch die Öffnung in der Thermoscheibe und die korrespondierende Bohrung im Lagergehäuse dem Schmiermittelkreislauf zurückgeführt. Dies führt zu einem „trockenen” Turbinengehäuse sowie zu einer deutlichen Reduzierung von Schmiermittelrückständen (Versotten) im Bereich der Kolbenringe.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist in dem Patentanspruch 2 beschrieben.
In vorteilhafter Weise wird das Schmiermittel, das über die Kolbenringe kriecht, über die Bohrung in dem Lagergehäuse und somit zum Schmiermittelabfluss zurückgeführt.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand von drei Figuren näher erläutert.
1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Abgasturbolader.
2 zeigt einen Detailausschnitt aus 1 gemäß dem Patentanspruch 1.
3 zeigt einen Detailausschnitt aus 1 gemäß dem Patentanspruch 2.
1 zeigt einen Schnitt durch ein Turbinengehäuse 2 eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1, sowie einen Schnitt durch ein zugehöriges Lagergehäuse 5. Das Turbinengehäuse 2 und das Lagergehäuse 5 weisen eine nicht bezifferte Bohrung auf, in der ein Turbinenrad 3 mit seinem Schaft 4 mittels, in diesem Ausführungsbeispiel turbinenseitig zwei Kolbenringen 6, 6' drehbar gelagert ist. Ein Verdichterrad und ein Verdichtergehäuse des Abgasturboladers 1 sind nicht dargestellt. Die Drehzahl eines gattungsgemäßen Turbinenrades 3 kann bis zu 300.000 U/min. betragen.
Zur Schmierung der Lagerung ist im Lagergehäuse 5 ein Schmiermittelzufluss 7 vorgesehen und zur Abfuhr des Schmiermittels ein Schmiermittelabfluss 8. Weiter ist als Hitzeschutz der Lagerung zwischen dem Turbinenrad 3 und dem Lagergehäuse 5 eine von dem Turbinengehäuse 2 und dem Lagergehäuse 5 eingespannte Thermoscheibe 9 vorgesehen.
In den 1 bis 3 gelten für gleiche Bauelemente die gleichen Bezugsziffern.
2 zeigt eine Detailvergrößerung aus 1 mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 1. Wie in 2 erkennbar ist, ist zwischen dem Turbinenrad 3 und dem Lagergehäuse 5 die von dem Turbinengehäuse 2 und dem Lagergehäuse 5 eingespannte Thermoscheibe 9 erkennbar, die eine Öffnung 10 aufweist, die schmiermittelführend mit dem Schmiermittelabfluss 8 über eine Bohrung 11 verbunden ist. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Abgasturboladers 1 wird somit ein Übertritt von Schmiermittel aus dem Lagergehäuse 5 in das Turbinengehäuse 2 vermieden, und ein Versotten des Turbinenrades 3 bzw. eines in Abgasrichtung nachfolgenden Katalysators sicher vermieden.
3 zeigt eine Detailansicht aus 1 mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2. In der Vergrößerung sind nun die Kolbenringe 6, 6' für den Schaft 4 des Turbinenrades 3 deutlich zu erkennen. Im Bereich der Kolbenringe 6, 6' befindet sich eine erfindungsgemäße Bohrung 11, die beispielsweise gebohrt oder gegossen sein kann, über die in Richtung Turbinenrad 3 kriechendes Schmiermittel in den Schmiermittelabfluss 8 zurückgeführt wird. Im Bereich oder benachbart zu den Kolbenringen 6, 6', bedeutet eine maximale Entfernung der Bohrung 11 von den Kolbenringen 6, 6' von ca. 10 mm. Um eine übermäßige Erhitzung des Lagergehäuses 5 zu vermeiden, ist von dem Turbinengehäuse 2 und dem Lagergehäuse 5 die Thermoscheibe 9 zwischen dem Turbinenrad 3 und dem Lagergehäuse 5 eingespannt.
Bezugszeichenliste

1: Abgasturbolader
2: Turbinengehäuse
3: Turbinenrad
4: Schaft
5: Lagergehäuse
6: Kolbenring
6': Kolbenring
7: Schmiermittelzufluss
8: Schmiermittelabfluss
9: Thermoscheibe
10: Öffnung
11: Bohrung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007027869 A1 [0004]

Claims

Abgasturbolader (1) für eine Brennkraftmaschine, mit einem Turbinengehäuse (2), in dem ein Turbinenrad (3) mit einem Schaft (4) drehbar angeordnet ist, wobei der Schaft (4) in einem Lagergehäuse (5) mittels zumindest einem Kolbenring (6, 6') benachbart zu dem Turbinenrad (3) drehbar gelagert ist und das Lagergehäuse (5) zur Schmierung des Schafts (4) einen Schmiermittelzufluss (7) und einen drucklosen Schmiermittelabfluss (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Turbinenrad (3) und dem Lagergehäuse (5) eine von dem Turbinengehäuse (2) und dem Lagergehäuse (5) eingespannte Thermoscheibe (9) vorgesehen ist, die eine Öffnung (10) aufweist, die Schmiermittel führend mit dem Schmiermittelabfluss (8) verbunden ist.
Abgasturbolader nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schmierspalt zwischen dem Schaft (4) und dem Lagergehäuse (5) benachbart zu dem Kolbenring (6, 6') Schmiermittel führend mit dem Schmiermittelabfluss (8) verbunden ist.