DE112011102809T5 - Lagergehäuse eines Abgasturboladers - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lagergehäuse (1) eines Abgasturboladers mit einem verdichterseitigen Gehäuseflansch (2), mit einem mittleren Gehäuseabschnitt (3), der einstückig mit dem Gehäuseflansch (2) verbunden ist und in dem ein erster Teilabschnitt (4) eines Ölraumes (5) angeordnet ist und mit einem turbinenseitigen Gehäuseabschnitt (6), der einen turbinenseitigen Gehäuseflansch (7) aufweist und in dem ein zweiter Teilabschnitt (8) des Ölraumes (5) angeordnet ist. Der mittlere Gehäuseabschnitt (3) und der turbinenseitige Gehäuseabschnitt (6) sind einstückig ausgebildet. Eine ein separates Bauteil darstellende Lagerhülse (9) ist in den mittleren Gehäuseabschnitt (3) und den turbinenseitigen Gehäuseabschnitt (6) eingesetzt, wobei diese den Ölraum (5) begrenzen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Lagergehäuse eines Abgasturboladers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Ein derartiges Lagergehäuse ist aus der DE 43 30 380 A1 bekannt. Das bekannte Lagergehäuse ist in einen Lagereinsatz und eine Lagerschüssel aufgeteilt, die den Lagereinsatz zumindestens teilweise umfasst. Ein Ölraum zur Kühlung der Lager des Lagergehäuses ist hierbei im Lagereinsatz, der ein Gussteil darstellt, ausgebildet. Obwohl mit dieser Anordnung eine Vereinfachung des Aufbaus und der Herstellung erreicht werden soll, ist dennoch die Ausbildung des Lagereinsatzes mit dem Ölraum aufwändig, da sich eine relativ komplizierte Geometrie ergibt, die gusstechnisch nicht einfach herstellbar ist.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lagergehäuse eines Abgasturboladers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, das einfacher aufgebaut und leichter herstellbar ist als bekannte Konstruktionen.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.
  • Dadurch, dass im Gegensatz zum gattungsgemäßen Stand der Technik der mittlere Gehäuseabschnitt und der turbinenseitige Gehäuseabschnitt zu einem einstückigen Bauteil zusammengefasst sind, ist es möglich, die innere Geometrie dieses Bauteiles, insbesondere hinsichtlich des Vorsehens eines Freiraumes für den Ölraum, deutlich zu vereinfachen, da der Abschluss des Ölraumes durch die Lagerhülse erfolgt, die ein separates Bauteil darstellt, das nach seiner Herstellung lediglich in die Baueinheit aus dem mittleren Gehäuseabschnitt und dem turbinenseitigen Gehäuseabschnitt eingesetzt werden muss. Im Zuge dieses Einsetzens wird der in der zuvor erläuterten Baueinheit ausgebildete Freiraum durch die Lagerhülse zur Bildung des Ölraumes abgeschlossen.
  • Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist getrennt vom Ölraum ein Wasserraum im turbinenseitigen Gehäuseabschnitt vorgesehen, der ebenfalls im Zuge des Einsetzens der Lagerhülse abgeschlossen und damit vom Ölraum getrennt werden kann.
  • Die Lagerhülse kann hierbei im Zuge ihrer Herstellung mit den nötigen Ölzulaufkanälen versehen werden. In der Lagerhülse sind die Lagerbuchsen, drehend oder feststehend, angeordnet.
  • Bevorzugterweise stellt die Lagerhülse ein einheitliches Bauteil dar. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Lagerhülse in zwei Hülsenteile zu unterteilen, die im Montagezustand fluchtend hintereinander in den mittleren Gehäuseabschnitt und den turbinenseitigen Gehäuseabschnitt eingesetzt werden können.
  • Zur weiteren Vereinfachung der Bauteilgeometrie ist der Wasserraum vorzugsweise halbkreisförmig ausgebildet und kann üblicherweise mit zwei Wasseranschlüssen versehen werden. Alternativ ist es hierbei jedoch auch möglich, lediglich einen Wasseranschluss im Zusammenhang mit einem Adapteranschluss vorzusehen.
  • Neben dem erfindungsgemäßen Lagergehäuse umfasst die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines Abgasturbolader-Lagergehäuses.
  • Erfindungsgemäß wird zunächst eine einstückige Lagergehäuseschale gegossen, die von dem verdichterseitigen Gehäuseflansch, dem mittleren Gehäuseabschnitt mit seinem ersten Teilabschnitt für den Ölraum und von dem turbinenseitigen Gehäuseabschnitt mit seinem turbinenseitigen Gehäuseflansch und mit dem zweiten Teilabschnitt des Ölraumes gebildet wird. Nach Herstellung dieser Baueinheit wird als separates Bauteil die Lagerhülse hergestellt, die nach ihrer Fertigstellung in die Lagergehäuseschale eingesetzt wird, um das erfindungsgemäße Lagergehäuse fertigzustellen.
  • Durch diese zweiteilige Ausführung des erfindungsgemäßen Lagergehäuses ergibt sich somit der Vorteil einer deutlichen Vereinfachung des erfindungsgemäßen Verfahrens, da nur einfache Innengeometrien der Lagergehäuseschale gusstechnisch hergestellt werden müssen, die zur Fertigstellung des Lagergehäuses im Bereich des Ölraumes und des gegebenenfalls vorgesehenen Wasserraumes diese im Zuge des Einsetzens schließen. Zur gusstechnischen Herstellung der Lagergehäuseschale kann ein kombinierter Innenkern verwendet werden, welcher die Geometrie eines Ölkernes und eines Wasserkernes zur Herstellung des Ölraumes bzw. des Wasserraumes beinhaltet, falls ein Wasserraum vorgesehen wird. Wie zuvor erläutert, werden diese beiden Räume durch das Einsetzen der Lagerhülse geschlossen und getrennt.
  • Durch die neue Kerngestaltung können Mindestgrößen der Wasser- und Ölräume beruhend auf der Mindestwandstärke der Sandkerne unterschritten werden. Weiterhin können Kernschwankungen zueinander, im Gegensatz zu konventionell getrennten Kernen, verhindert werden. Der Wasser- sowie der Ölkern kann aufgrund der abdichtenden Lagerhülse näher an die Lagerung des Lagergehäuses herangeführt werden.
  • Es ist auch möglich, durch Bearbeitungen am Außendurchmesser der Lagerhülse das Kühlmedium möglichst nahe an die zu kühlenden Stellen heranzubringen.
  • Das stabile, beim Gießvorgang leicht zu arretierende Sandkernpaket bietet weiterhin den Vorteil, dass nach dem Gießvorgang einfach entsandet werden kann, da schwer zu erreichende lange Sandkanäle vermieden werden können.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform ist es für möglichst geringen Bearbeitungsaufwand ferner grundsätzlich möglich, den Wasserraum nur mit einem Zugang zu versehen.
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
  • Es zeigt:
  • 1 eine schematische leicht vereinfachte Darstellung einer Turbolader-Rumpf-gruppe, die mit einem erfindungsgemäßen Lagergehäuse versehen ist,
  • 2 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Lagergehäuses vor dem Einsetzen einer Lagerhülse,
  • 3 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Lagergehäuses nach dem Einsetzen der Lagerhülse und der Montage eines Läufers,
  • 4 eine perspektivische vereinfachte Darstellung einer bekannten Lagergehäuseausbildung,
  • 5 eine perspektivische Darstellung eines Kernes zur Ausbildung des Lagergehäuses gemäß 4,
  • 6 eine der 4 entsprechende Darstellung eines erfindungsgemäßen Lagergehäuses,
  • 7 eine der 5 entsprechende Darstellung eines Kerns, der bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einsatz kommen kann,
  • 8 eine der 7 entsprechende Darstellung eines alternativen Innenkerns,
  • 9 eine schematisch stark vereinfachte Prinzipdarstellung eines durch den Kern gemäß 8 hergestellten Wasserraums
  • 10 eine der 1 entsprechende Darstellung eines Teils einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagergehäuses, und
  • 11 eine perspektivische Darstellung dieses Teils der alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagergehäuses.
  • In 1 ist eine Abgasturbolader-Rumpfgruppe dargestellt, die ein erfindungsgemäßes Lagergehäuse 1 aufweist. Zur Rumpfgruppe gehören ferner eine Welle 16, auf der einerseits das Verdichterrad 15 und andererseits das Turbinenrad 19 zur Bildung eines Läufers montiert sind. Die Welle 16 ist im Lagergehäuse 1 über eine verdichterseitige Lagerung 17 und eine turbinenseitige Lagerung 18 zusammen mit einem Axiallager 22 gelagert. Wird diese Rumpfgruppe um ein Verdichtergehäuse und ein Turbinengehäuse ergänzt, die in 1 nicht dargestellt sind, ergibt sich ein Abgasturbolader, so dass sich vorliegende Erfindung auch als Abgasturbolader mit einem nachfolgend im Einzelnen zu beschreibenden Lagergehäuse 1 darstellen lässt.
  • In 2 ist das erfindungsgemäße Lagergehäuse 1 vor dem Einsetzen einer Lagerhülse 9 dargestellt. Das Lagergehäuse 1 umfasst einen verdichterseitigen Gehäuseflansch 2, einen mittleren Gehäuseabschnitt 3, der einstückig mit dem Gehäuseflansch 2 verbunden ist und in dem ein erster Teilabschnitt 4 (siehe 1) eines Ölraums 5 angeordnet ist und einen turbinenseitigen Gehäuseabschnitt 6, der einen turbinenseitigen Gehäuseflansch 7 aufweist und in dem ein zweiter Teilabschnitt 8 (siehe 1) des Ölraums 5 angeordnet ist. Weiterhin sind aus dieser Darstellung der Ölzulauf 20 sowie der Ölablauf 21 ersichtlich.
  • Der mittlere Gehäuseabschnitt 3 und der turbinenseitige Gehäuseabschnitt 6 sind einstückig ausgebildet und die Lagerhülse 9, die ein separates Bauteil darstellt, ist im mittleren Gehäuseabschnitt 3 und turbinenseitigen Gehäuseabschnitt 6 eingesetzt. Der Vorteil dieser Anordnung ist, dass die Lagerhülse 9 und die beiden Gehäuseabschnitte 3 und 6 zusammen den Ölraum 5 begrenzen.
  • Ferner ergibt sich aus 1 bis 3, dass der Ölraum 5 von einem Wasserraum 10, der vom turbinenseitigen Gehäuseabschnitt 6 und der Lagerhülse 9 begrenzt ist, getrennt ist. Wie 1 ferner zeigt, ist die Lagerhülse 9 mit Ölzulaufkanälen 11, 12 versehen.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann die Lagerhülse 9 in zwei Hülsenteile unterteilt werden, die im Montagezustand fluchtend hintereinander im mittleren Gehäuseabschnitt 3 und turbinenseitigen Gehäuseabschnitt 6 eingesetzt sind. 3 zeigt ferner den montierten Läufer (Verdichterrad 15, Welle 16 und Turbinenrad 19) und Wasseranschlüsse 13, 14 des Wasserraumes 10.
  • 4 ist eine perspektivische Darstellung einer bekannten Lagergehäuseausbildung LG, gesehen aus Richtung des Turbinenrades. Das Lagergehäuse LG weist in diesem Falle einen kreisringförmigen Wasserraum WR mit vier Wasseranschlüssen WA1 bis WA4 und einen Ölraum ÖR auf.
  • 5 ist eine perspektivische Darstellung eines Kernes K zur Herstellung des Wasserraumes WR und des Ölraumes ÖR. Hierzu weist der Kern einen Wasserkern WAK und einen mit diesem kombinierten Ölkern ÖK auf.
  • 6 zeigt das erfindungsgemäße Lagergehäuse 1, wiederum gesehen aus Richtung des in 6 nicht dargestellten Turbinenrades. 6 verdeutlicht hierbei die halbkreisförmige Ausführungsform des Wasserraumes 10 mit, im Gegensatz zur bekannten Ausführung der 4, nur zwei Wasseranschlüssen 13 und 14 und den vom Wasserraum 10 getrennten Ölraum 5.
  • 7 zeigt einen für diese Gehäuseausbildung geeigneten kombinierten Öl-/Wasserkern 23. Dieser Kern 23 weist einen Wasserkern 10 WK mit zwei Wasseranschlusskernen 13 AK und 14 AK auf. Dieser Wasserkern 10 WK ist mit dem Ölkern 5 ÖK kombiniert, wie sich dies im Einzelnen aus 7 erschließt.
  • Das mit dem Kern 23 durchführbare erfindungsgemäße Verfahren weist folgende Verfahrensschritte auf:
    • – Gießen einer einstückigen Lagergehäuseschale;
    • – Separates Herstellen der Lagerhülse 9; und
    • – Einsetzen der Lagerhülse 9 in die Lagergehäuseschale.
  • Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass beim Gießen eine einstückige Lagergehäuseschale mit einem Wasserraum 10 und Ölraum 5 erzeugt wird. Wie aus 7 ersichtlich, wird der kombinierte Öl-/Wasserkern 23 zum Herstellen des Ölraums 5 und des Wasserraums 10 verwendet. Als vorteilhaft erweist sich bei dieser Ausführungsform die Aufteilung in einen Wasserkern 10 WK mit den beiden Wasseranschlusskernen 13 AK, 14 AK und dem Ölkern 5 ÖK.
  • Gemäß 8 ist ein alternativer Kern 23' dargestellt, bei dem der Wasserkern 10 WK nur einen Wasseranschlusskern 13 AK aufweist.
  • 9 ist eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung für den Wasseranschluss aus 8, wobei der Wasserzulauf und -ablauf zu einem Anschluss mittels eines Adapteranschlusses 24 zusammengefasst sind.
  • Aus den 10 und 11 ergibt sich eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagergehäuses 1. Diese Ausführungsform weist einen Wärmeentkopplungsraum 25 auf, der im turbinenseitigen Gehäuseabschnitt 6 angeordnet ist und dessen auf die Welle weisende untere Öffnung im montierten Zustand von der Lagerhülse 9 verschlossen wird, wie sich dies aus den Darstellungen der 10 und 11 im Einzelnen ergibt.
  • Insbesondere 10 verdeutlicht hierbei, dass dieser Wärmeentkopplungsraum eine im Vergleich zu seiner großen radialen Erstreckung geringe axiale Ausdehnung aufweist. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, keinen Wasserraum vorzusehen.
  • Zur Ergänzung der voran stehenden Offenbarung wird explizit auf die zeichnerische Darstellung in den 1 bis 11 der Erfindung verwiesen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Lagergehäuse
    2
    Verdichterseitiger Gehäuseflansch
    3
    Mittlerer Gehäuseabschnitt
    4
    Erster Teilabschnitt
    5
    Ölraum
    5ÖK
    Ölkern
    6
    Turbinenseitiger Gehäuseabschnitt
    7
    Turbinenseitiger Gehäuseflansch
    8
    Zweiter Teilabschnitt
    9
    Lagerhülse
    10
    Wasserraum
    10WK
    Wasserkern
    11, 12
    Ölzulaufkanäle
    13, 14
    Wasseranschlüsse
    13AK
    Wasseranschlusskern
    14AK
    Wasseranschlusskern
    15
    Verdichterrad
    16
    Welle
    17
    Lagerung
    18
    Turbinenseitige Lagerung
    19
    Turbinenrad
    20
    Ölzulauf
    21
    Ölablauf
    22
    Axiallager
    23
    Kombinierter Öl-/Wasserkern
    23'
    Alternativer Kern
    24
    Adapteranschluss
    25
    Wärmeentkopplungsraum
    K
    Kern
    LG
    Lagergehäuse
    ÖK
    Ölkern
    ÖR
    Ölraum
    WAK
    Wasserkern
    WR
    Wasserraum
    WA1–WA4
    Wasseranschlüsse
  • 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 4330380 A1 [0002]

Claims (12)

  1. Lagergehäuse (1) eines Abgasturboladers – mit einem verdichterseitigen Gehäuseflansch (2), – mit einem mittleren Gehäuseabschnitt (3), der einstückig mit dem Gehäuseflansch (2) verbunden ist und in dem ein erster Teilabschnitt (4) eines Ölraums (5) angeordnet ist; und – mit einem turbinenseitigen Gehäuseabschnitt (6), der einen turbinenseitigen Gehäuseflansch (7) aufweist und in dem ein zweiter Teilabschnitt (8) des Ölraums (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, – dass der mittlere Gehäuseabschnitt (3) und der turbinenseitige Gehäuseabschnitt (6) einstückig ausgebildet sind und – dass eine ein separates Bauteil darstellende Lagerhülse (9) in den mittleren Gehäuseabschnitt (3) und den turbinenseitigen Gehäuseabschnitt (6) eingesetzt ist und mit diesen den Ölraum (5) begrenzt.
  2. Lagergehäuse (1) gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen vom Ölraum (5) getrennten Wasserraum (10), der vom turbinenseitigen Gehäuseabschnitt (6) und der Lagerhülse (9) begrenzt ist.
  3. Lagergehäuse (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerhülse (9) mit Ölzulaufkanälen (11, 12) versehen ist.
  4. Lagergehäuse (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerhülse (9) in zwei Hülsenteile unterteilt ist, die im Montagezustand fluchtend hintereinander im mittleren Gehäuseabschnitt (3) und turbinenseitigen Gehäuseabschnitt (6) eingesetzt sind.
  5. Lagergehäuse (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserraum (10) halbkreisförmig ausgebildet ist.
  6. Lagergehäuse (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserraum (10) mit zwei Wasseranschlüssen (13, 14) versehen ist.
  7. Lagergehäuse (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserraum (10) nur einen Anschluss hat, der aus dem Wasseranschluss (13) und einem Adapteranschluss (24) besteht.
  8. Lagergehäuse (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Wärmeentkopplungsraum (25), der im turbinenseitigen Gehäuseabschnitt (6) angeordnet und an seinem auf die Welle (16) weisenden Ende durch die Hülse (9) verschlossen ist.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Abgasturbolader-Lagergehäuses (1) mit folgenden Verfahrensschritten: – Gießen einer einstückigen Lagergehäuseschale, die von einem verdichterseitigen Gehäuseflansch (2), einem mittleren Gehäuseabschnitt (3) mit einem ersten Teilabschnitt (4) eines Ölraums (5), und von einem turbinenseitigen Gehäuseabschnitt (6) mit einem turbinenseitigen Gehäuseflansch (7) und mit einem zweiten Teilabschnitt (8) des Ölraums (5) gebildet wird, – Separates Herstellen einer Lagerhülse (9); und – Einsetzen der Lagerhülse (9) in die Lagergehäuseschale.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Zuge des Gießens der Lagergehäuseschale ein Wasserraum (10) im turbinenseitigen Gehäuseabschnitt (6) erzeugt wird.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen des Ölraums (5) und des Wasserraums (10) ein kombinierter Öl-/Wasserkern (23) verwendet wird.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als kombinierter Öl-/Wasserkern (23) ein Sandkern verwendet wird.
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