DE102007055225A1

DE102007055225A1 - Charging device i.e. exhaust gas turbocharger, for motor vehicle, has shaft for supporting turbine wheel and compressor wheel, where shaft is supported in axial thrust bearing via torque proof flange plate that is connected with shaft

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

The device (1) has a shaft (3) supported in a housing (2), where the shaft supports a turbine wheel at a turbine side and a compressor wheel at a compressor side. The shaft is supported in a two-part axial thrust bearing (6) via a torque proof flange plate (5) that is connected with the shaft. The axial thrust bearing has torque proof bearing shells (7, 8) for supporting the flange plate in an axial direction (4) between the shells. The flange plate has a flange surface (12) that is inclined in circumferential direction. An independent claim is also included for a motor vehicle comprising a combustion engine.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung, insbesondere einen Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft außerdem ein mit einer derartigen Ladeeinrichtung ausgestattetes Kraftfahrzeug.The The present invention relates to a charging device, in particular an exhaust gas turbocharger for a motor vehicle. The invention also relates to a with such a charging device equipped motor vehicle.

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.turbocharger Serve in a known manner to increase the performance of piston engines, by providing an air flow and fuel flow rate per stroke increase. For this purpose, the exhaust gas turbocharger increases the Pressure in the intake tract of the piston engine, so during the Ansaugaktes a larger amount of air in the cylinder gets as in a naturally aspirated engine and thereby more oxygen to Combustion of a correspondingly larger amount of fuel is available. To a high functional security as well to ensure a high performance is a smooth storage of a compressor as well a turbine wheel supporting shaft of the charging device desired. For this reason, modern charging facilities usually have elaborate radial and thrust bearings.

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.Out of the DE 601 12 439 T2 a generic charging device is known in which a compressor and a turbine wheel bearing shaft is fixed via a one-piece bearing in the axial direction. The one-piece thrust bearing is mainly formed by a housing component of the charger, which makes it necessary that the shaft must not fall below at least a certain axial length. By this required minimum length of the shaft at least a required space is specified, so that in particular with the ever scarcer space available within an engine compartment installation is increasingly difficult.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, eine verbesserte Ausführungsform einer Ladeeinrichtung anzugeben, welche sich insbesondere durch einen geringeren Bauraumbedarf auszeichnet.The The present invention addresses the problem of an improved embodiment of a charging device specify which in particular by a smaller space requirement distinguished.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This Problem is inventively by the objects of the independent claims. advantageous Embodiments are the subject of the dependent Claims.

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.The Invention is based on the general idea of the shaft of a charging device, in particular an exhaust gas turbocharger, with a rotationally fixed with the Shaft connected and radially projecting from this collar disc to provide and the shaft over these collar discs in store a two-part thrust bearing. By such a two-part Thrust bearing can on the one hand achieved a shortening of the shaft and on the other hand their installation made much simpler become. The shaft is when installed in a housing of the charger from the compressor or turbine side into the housing inserted until the rotatably connected to the shaft collar disc abuts a first bearing shell of the thrust bearing. After that it will put the second bearing shell of the thrust bearing, so that the two Bearing shells of the thrust bearing the collar disc of the shaft in the axial direction between them. Compared with thrust bearings from the state the technique can, with the thrust bearing according to the invention in particular achieves a structurally simpler axial bearing and also a thrust bearing can be realized, which is characterized by a extremely short axial length distinguishes. About that In addition, such leads - by the invention Thrust bearing enabled shorter - shaft to a lower vibration, that is more stable Operation, which also decreased significantly Noise is characterized. With the invention Thrust bearings can thus realize several advantages simultaneously, in particular, the small space requirement of the charging device according to the invention offers the great advantage of incorporating the invention Charging device to date for conventional charging devices inaccessible places. moreover is the assembly of the charging device according to the invention, in particular Installation of a shaft and thrust bearing, constructive extreme easy, thereby reducing manufacturing and production costs can be.

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.In an advantageous development of the solution according to the invention, the thrust bearing on two rotatable bearing shells, which store the collar disc of the shaft in the axial direction between them. The rotatable bearing shells can be connected to a housing of the charging device, in particular screwed, which is also conceivable that one of the two bearing shells integrated into the housing or at least partially formed by this. In the latter solution, therefore, a part of the thrust bearing can be made together with the housing in one step, the second bearing shell of the thrust bearing after insertion of the shaft and the application of the collar disc on the first bearing shell simply connected to this, in particular screwed. By screwing the second bearing shell with the one part of the housing forming the first bearing shell, a particularly stable axial bearing of the shaft can be achieved, while at the same time can reduce the variety of parts and thus the storage and logistics costs. In addition, in a thrust bearing, in which a bearing shell is part of the housing, an assembly effort can be significantly reduced, since only the second bearing shell on the first bearing shell, that is to be mounted on the housing and not additionally the first Bearing shell on the housing.

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.at a further advantageous embodiment of the invention Solution has at least one of the collar plate facing Inner surface of one of the two bearing shells at least one wedge surface on. Such a wedge surface causes during operation of the charging device a transport of flowing over the wedge surfaces Lubricating oil, which is compressed towards the wedge tip and thereby a particularly smooth storage of the wedge tip adjacent Collar disc allows. In particular, it is with such Wedge surfaces possible, adequate lubrication the shaft with extremely low lubricant volume to achieve, thereby reducing the cost of operation of the charging device is possible.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.Further important features and advantages of the invention will become apparent from the Subclaims, from the drawing and from the associated Description of the figures with reference to the drawing.

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.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in each case specified combination, but also in other combinations or can be used in isolation, without the scope of the present To leave invention.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.One preferred embodiment of the invention is in the Drawing and shown in the following description explained in more detail.

Die einzige 1 zeigt dabei eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Ladeeinrichtung im Bereich des Axiallagers.The only 1 shows a sectional view through a charging device according to the invention in the region of the thrust bearing.

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.Corresponding 1 has a charging device only partially shown 1 , In particular, an exhaust gas turbocharger for a motor vehicle, a merely also only partially torn housing 2 with a wave stored in it 3 on. The wave 3 carries in the case of a trained as exhaust gas turbocharger charger 1 at one end a compressor wheel and at the other end a turbine wheel, the latter from an exhaust gas flow with the charging device 1 connected internal combustion engine is driven. To the shaft 3 in the axial direction 4 to be able to store is on this a collar disc 5 arranged rotationally fixed, which in turn in a thrust bearing 6 is stored. The thrust bearing 6 is inventively formed in two parts and has a first bearing shell 7 and a second bearing shell 8th on. The two bearing shells 7 and 8th are non-rotatable with the housing 2 connected. In the axial direction 4 in between are the two bearing shells 7 and 8th , the collar disc 5 and with it the wave 3 , It is conceivable that one of the two bearing shells, for example, the first bearing shell 7 , in the case 2 integrated or at least partially formed by this. In this case, the first bearing shell 7 as a separate component omitted, so that only the second bearing shell 8th on the first bearing shell 7 , which in this case part of the housing 2 would have to be attached. The thrust bearing according to the invention 6 allows in this case a particularly simple installation of the charger 1 , In particular, a simplified assembly of the shaft 3 in the case 2 where only the wave 3 with the rotatably mounted collar disc 5 in the axial direction 4 in the case 2 must be inserted until the collar disc 5 on the first bearing shell 7 of the thrust bearing 6 is applied. Then there is the second bearing shell 8th of the thrust bearing 6 be fitted to the collar disc 5 and with it the wave 3 reliable in the axial direction 4 to be able to store.

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.Due to the inventive design of the thrust bearing 6 as a two-part, namely the first bearing shell 7 and the second bearing shell 8th comprehensive axial bearing 6 In particular, it is possible to train the wave 3 axially shorter form and thus a more stable, since vibration-poor operation of the charging device according to the invention 1 to enable. In addition, the thrust bearing according to the invention allows 6 a significantly reduced noise operation of the charger 1 which, against the background of increasingly stringent emission regulations, also represents an advantage that should not be underestimated.

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.Again 1 it can be seen further, is the collar disc 5 in the axial direction 4 adjacent to a sealing bushing 9 arranged, which also rotatably with the shaft 3 can be connected. In, in the sealing bush 9 circumferentially cut grooves 10 are here sealing rings 11 let in which the sealing bush 9 opposite the housing 2 caulk.

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.To the performance of the thrust bearing 6 to be able to increase further, at least one of the two bearing shells 7 . 8th on one of the collar disc 5 facing inner surface at least one wedge surface 12 which is inclined in the circumferential direction and which with its wedge tip 13 the collar disc 5 is facing. Such wedge surfaces 12 cause by the rotational movement of the collar disc 5 a deadweight effect of in the storage room 14 existing lubricant, which by the wedge surface 12 to the wedge point 13 and thus to the collar disc 5 is compressed, and thereby an improved, as low-friction storage allows. To supply the storage room 14 with lubricant can in the thrust bearing 6 at least one lubricant supply line, not shown, may be provided which, for example, in one, in both or both bearing shells 7 . 8th runs.

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.Another significant advantage is that an assembly of the shaft 3 in the case 2 through the two-part thrust bearing 6 is significantly simplified and also, in particular in the case in which the first bearing shell 7 Part of the housing 2 is, a variety of parts and thus the storage and logistics costs can be reduced.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 60112439 T2 [0003]

Claims

Charging device ( 1 ), in particular an exhaust-gas turbocharger for a motor vehicle, with one in a housing ( 2 ) shaft ( 3 ), which carries a turbine wheel on the turbine side and a compressor wheel on the compressor side, characterized in that the shaft ( 3 ) via a rotatably connected thereto collar plate ( 5 ) in a two-part thrust bearing ( 6 ) is stored.

Charging device according to claim 1, characterized in that the thrust bearing ( 6 ) two rotatable bearing shells ( 7 . 8th ), which the collar disc ( 5 ) in the axial direction ( 4 ) store between them.

Charging device according to claim 2, characterized in that at least one of the collar disc ( 5 ) facing inner surface of one of the two bearing shells ( 7 . 8th ) at least one wedge surface ( 12 ) having.

Charging device according to claim 3, characterized in that the at least one wedge surface ( 12 ) is inclined in the circumferential direction.

Charging device according to one of claims 2 to 4, characterized in that one of the two bearing shells ( 7 . 8th ) in the housing ( 2 ) is integrated or at least partially formed by this.

Charging device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the thrust bearing ( 6 ) is arranged on the compressor side.

Charging device according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the thrust bearing ( 6 ) at least one lubricant supply line is provided, which passes through the two bearing shells ( 7 . 8th ) and the collar disc ( 5 ) containing storage space ( 14 ) supplied with lubricant.

Charging device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the collar disc ( 5 ) axially adjacent to at least one bearing ring ( 11 ) carrying sealing bushing ( 10 ) is arranged.

Motor vehicle with an internal combustion engine having a charging device ( 1 ) according to one of claims 1 to 8.