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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung, insbesondere
einen Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung
betrifft außerdem ein mit einer derartigen Ladeeinrichtung
ausgestattetes Kraftfahrzeug.
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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.
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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.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
eine verbesserte Ausführungsform einer Ladeeinrichtung
anzugeben, welche sich insbesondere durch einen geringeren Bauraumbedarf
auszeichnet.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände
der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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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.
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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.
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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.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
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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.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der
Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
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Die
einzige 1 zeigt dabei eine Schnittdarstellung
durch eine erfindungsgemäße Ladeeinrichtung im
Bereich des Axiallagers.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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