DE112011102810T5

DE112011102810T5 - Lagergehäuse eines Abgasturboladers

Info

Publication number: DE112011102810T5
Application number: DE112011102810T
Authority: DE
Inventors: Johannes Hornbach; Oliver Schumnig; Martin Becker
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2010-08-24
Filing date: 2011-08-19
Publication date: 2013-05-29
Also published as: KR20130143009A; JP2013536373A; US20130142465A1; WO2012027212A3; CN103026027B; WO2012027212A2; CN105114137B; KR101779880B1; CN105114137A; CN103026027A; US8757885B2; JP5897009B2

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 Ölraums (5), der einen Ölzulauf (20) und einen Ölablauf (21) aufweist 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, wobei der mittlere und turbinenseitige Gehäuseabschnitt (3, 6) mit einem Ölkühlkanal (13; 13') versehen ist.

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 zumindest 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. Des Weiteren ist die Kühlung des Lagergehäuses und seiner Lager verbesserungsbedürftig.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lagergehäuse eines Abgasturboladers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, dessen Kühleigenschaften bei vereinfachtem Gehäuseaufbau verbessert sind.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.
Durch das Vorsehen eines Ölkühlkanals ist es möglich, dass in den Ölraum eintretendes Öl zuerst zur Versorgung der Lagerung des Lagergehäuses verwendet wird. Überschüssiges Öl kann in den Ölkühlkanal eingeleitet werden, wodurch sich eine verbesserte Kühlwirkung dadurch ergibt, dass eine größere Oberfläche mit mehr Öl umspült wird, welches in der Strömungsgeschwindigkeit und Konsistenz (Ölnebel und Ölschaum) nicht durch die Lagerung beeinflusst wird.
Ist bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform eine Lagerhülse vorgesehen, die den Ölkühlkanal vom Ölraum trennt, kann diese Lagerhülse effektiv durch den Ölkühlkanal von der heißen Turbinenseite abgeschirmt werden. Weiterhin kann die Ölmenge auf die Funktionen der Lagerschmierung und der Kühlung getrennt und darüber hinaus eingestellt werden. Dadurch gelangt weniger Öl an die dynamischen Dichtungen, was die Dichtwirkung verbessert.
Ferner ergibt sich eine Verbesserung der Akustik durch die schallabschirmende Wirkung des Ölkühlkanals sowie die Dämpfung der Lagerhülse.
Zur Herstellung kann ein entsprechend ausgebildeter Innenkern versehen werden. Das Lagergehäuseoberteil ist durch diesen großen, leicht zugänglichen Innenkern einfach zu entsanden.
Bei einer alternativen Ausführungsform wird der Ölkühlkanal bei einem einteiligen Lagergehäuse, also ohne eine einschiebbare Lagerhülse, durch entsprechende Kernausbildung hergestellt. Der Ölkühlkanal zweigt hierbei vom Ölzulauf ab und führt turbinenseitig direkt zum Ölablauf.
Wie auch bei der ersten Ausführungsform ergibt sich zunächst der Vorteil, dass die Notwendigkeit einer Wasserkühlung entfällt, wobei die zur Schmierung und Kühlung verwendeten Ölkanäle bzw. -räume auf der einen Seite zwar getrennt sein sollen, um eine Ölversorgung der Lagerbereiche mit nicht zuviel Öl sicherzustellen (Reduktion der Panschleistung), jedoch kann die Wandstärke zwischen den Kanälen (Ölkühlkanal und Ölschmierkanal) zur Kostenreduzierung gering sein, da Durchlässigkeiten nicht zu einem Ausfall des Lagergehäuses führen würden.
Daher ergeben sich als besondere Vorteile sowohl bei der ersten als auch bei der zweiten Ausführungsform eine Kostenreduktion durch eine Bauteilvereinfachung, ein geringerer Bauraum sowie eine Reduktion des Öldurchsatzes im Lagerungskern, was eine geringere Verlustleistung und eine verbesserte Ölleckage ergibt.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
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 Lagergeüses nach dem Einsetzen der Lagerhülse und der Montage eines Läufers,
4 eine perspektivische Darstellung eines Kerns zur Herstellung des erfindungsgemäßen Lagergehäuses, und
5 eine der 1 entsprechende Darstellung eines alternativen 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 bei dieser Ausführungsform über einen Überlauf 10 mit einem Ölkühlkanal 13 verbunden ist. Wie 1 ferner zeigt, ist die Lagerhülse 9 mit Ölzulaufkanälen 11, 12 versehen.
Die Ausführungsform des Lagergehäuses gemäß den 1 bis 3 weist den Überlauf 10 auf, der vom Ölraum 5 abzweigt und zum Ölkühlkanal 13 führt. Dieser Ölkühlkanal 13 weist bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel drei Kanalabschnitte 13A, 13B und 13C auf, die mäanderartig hauptsächlich im turbinenseitigen Gehäuseabschnitt 6 verlaufen, um eine Abschirmung der Lagerhülse 9 von der heißen Turbinenseite möglich zu machen. Dies ergibt sich insbesondere aus der Darstellung der 3.
Die 2 und 3 verdeutlichen ferner, dass der letzte Kanalabschnitt 13C im Ölablauf 21 mündet.
4 verdeutlicht in perspektivischer Darstellung einen Kern K zur Herstellung des Lagergehäuses 1, der einen Ölraumkern ÖR aufweist, der sich in einen Ölkern ÖK und einen Kühlkanalkern KK unterteilt, die im fertig vergossenen Lagergehäuse 1 die zuvor beschriebene Ausbildung des Ölraumes 5 und des Ölkühlkanals 13 ergeben, wie sich dies unmittelbar aus der Darstellung der 4 erschließt.
In 5 ist eine alternative Ausführungsform des Lagergehäuses 1 dargestellt, bei der alle Teile, die denjenigen der 1 bis 3 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im Gegensatz zur zweiteiligen Ausführungsform gemäß den 1 bis 3 ist hier ein einteiliges Lagergehäuse 1 vorgesehen, dass einen Ölkühlkanal 13' aufweist, der, wie 5 verdeutlicht, vom Ölzulauf 20 abzweigt und überwiegend im turbinenseitigen Gehäuseabschnitt 6 verläuft, um auch in diesem Falle eine thermische Abschirmung von der heißen Turbinenseite möglich zu machen. Der Ölkühlkanal 13' mündet im Ölablauf 21, wie sich dies unmittelbar aus der 5 erschließt.
Zur Ergänzung der voran stehenden Offenbarung wird explizit auf die zeichnerische Darstellung in den 1 bis 5 der Erfindung verwiesen.
Bezugszeichenliste

1: Lagergehäuse
2: Verdichterseitiger Gehäuseflansch
3: Mittlerer Gehäuseabschnitt
4: Erster Teilabschnitt
5: Ölraum
6: Turbinenseitiger Gehäuseabschnitt
7: Turbinenseitiger Gehäuseflansch
8: Zweiter Teilabschnitt
9: Lagerhülse
10: Überlauf
11, 12: Ölzulaufkanäle
13, 13': Ölkühlkanal
13A, B, C: Kanalabschnitte
15: Verdichterrad
16: Welle
17: Lagerung
18: Turbinenseitige Lagerung
19: Turbinenrad
20: Ölzulauf
21: Ölablauf
22: Axiallager
K: Kern
ÖK: Ölkern
ÖR: Ölraum
KK: Kühlkanalkern

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4330380 A1 [0002]

Claims

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), der einen Ölzulauf (20) und einen Ölablauf (21) aufweist, 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 und turbinenseitige Gehäuseabschnitt (3, 6) mit einem Ölkühlkanal (13; 13') versehen ist.
Lagergehäuse (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölkühlkanal (13) über einen Überlauf (10) mit dem Ölraum (5) verbunden ist.
Lagergehäuse (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölkühlkanal (13) drei Kanalabschnitte (13A, 13B, 13C) aufweist, die mäanderartig vom Überlauf (10) zum Ölablauf (21) verlaufen.
Lagergehäuse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölkühlkanal (13') vom Ölzulauf (20) abzweigt und in den Ölablauf (21) mündet.
Lagergehäuse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölkühlkanal (13') ringförmig um den Ölraum angeordnet ist.
Lagergehäuse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussmenge im Ölkühlkanal (13, 13') durch die Querschnittsfläche des Ölkühlkanals (13, 13') bestimmt ist.