Die Erfindung betrifft eine Turbokupplung für ein Turbo-Compound-System zur Kop pelung einer Nutzturbine mit einem Antriebsstrang und ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug. Allgemein bekannt ist ein Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem aufgeladenen Ver brennungsmotor und einem Turbo-Compound-System zum Antrieb eines Nutzfahr zeugs, insbesondere Lastkraftwagens oder Schienenfahrzeugs. Im Abgasstrom des Verbrennungsmotors, beispielsweise einem Dieselmotor, ist eine Turbine angeordnet, die durch den Abgasstrom in eine Drehbewegung versetzt wird, und welche über eine Turbokupplung einen Verdichter antreibt. Der Verdichter führt dem Verbrennungsmo tor dann Frischluft oder ein Frischluftgemisch vorverdichtet zu. Weiterhin sind Turbo lader bekannt, bei denen die Turbine und der Verdichter auf einer gemeinsamen Welle, Turboladerwelle, angeordnet sind. Die Turbine wird auch als Nutzturbine und der Verdichter als Turboladerverdichter bezeichnet. Aus der Patentschrift DE 10 2012 007 765 A1 ist beispielsweise eine Lagerung für ein Turbo-Compound-System mit hydrodynamischer Kupplung bekannt. Die hydrodynamische Kupplung ist zwischen Nutzturbine und Turboladerverdichter angeordnet. Zur Schaltung ist der Arbeitsraum der Kupplung mit einem Arbeitsmedi- um befüllbar.

Eine weitere Koppelstruktur für ein Turbo-Compound-System ist aus der DE 10 2013 225 954 A1 bekannt. Hier ist die Nutzturbine über eine hydrodynamische Kupplung und eine weitere mech. Kupplung mit dem Kraftfahrzeugantriebsstrang koppelbar.

Bekannt ist weiterhin, dass bei hydrodynamischen Kupplungen Verlustleistungen auftreten. Dabei spielen unter anderem die Planschverluste eine Rolle, die auftreten wenn beispielsweise die Zähne eines Zahnrades durch eine Ölansammlung bewegt werden. Da die Drehzahl der Nutzturbine eines Turbo-Compound-Systems bei bis zu 60000 1/min liegen kann, sind die Verluste selbst bei einer großen Untersetzung zur hyd. Kupplung sehr entscheidend für den Nutzen des Systems.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Turbo-Compound-System vorzuschlagen wel ches im Hinblick auf die Verlustleistung optimiert ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausführung der Turbokupplung ent- sprechend Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführung finden sich in den Unteransprüchen.

Es wird eine Turbokupplung für ein Turbo-Compound-System zur Koppelung einer Nutzturbine mit einem Antriebsstrang vorgeschlagen. Diese umfasst ein Gehäuse in dem ein mit einem Antriebszahnrad gekoppelter erster Rotor und ein mit einem Ab triebsritzel gekoppelter zweiter Rotor angeordnet sind, die unabhängig voneinander drehbar gelagert sind, wobei die Rotoren einen Arbeitsraum bilden der über einen Befüllkanal mit einem Arbeitsmedium befüllbar und über einen Entleerkanal und einen Ölstutzen am Gehäuse entleerbar ist.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass innerhalb des Gehäuses zumindest ein Ölhobelelement vorgesehen ist, das dazu geeignet ist, anhaftendes ÖL von einem der Rotoren und/oder dem Antriebszahnrad abzustreifen, wobei das Ölhobelelement derart ausgeführt ist, dass das abgenommene Öl in einen Ölsammelraum geleitete wird, der mit dem Ölstutzen verbunden ist, so dass das abgenommene Öl abfließen kann.

Durch das abstreifen den Öls von zumindest einem der drehenden Bauteile wird vermieden, dass es zu sogenannten Planschverlusten kommt die auftreten, wenn drehende Bauteile schnell durch eine Ölansammlung bewegt werden. Das Ölhobelelement ist derart geformt, dass das Öl von den drehenden Bauteilen abgenommen oder auch abgehobelt wird.

In einer bevorzugten Ausführung kann das Ölhobelelement drei Teilbereiche aufwei- sen, wobei ein Teilbereich dem Antriebszahnrad, weitere Teilbereiche den Rotoren und ein Teilbereich dem Entleerkanal derart zugeordnet ist. Das Ölhobelelement kann so für jeden Teilbereich individuelle ausgelegt werden.

Weiterhin kann am Gehäuseteil eine Flanschebene vorgesehen sein, an der die Nutz- turbine angeflanscht ist, wobei deren Ritzel in das Antriebszahnrad eingreift und eine Ölleitende Verbindung zwischen Nutzturbine und Gehäuseteil vorgesehen ist. Über die ölleitende Verbindung kann das Öl zur Schmierung der Nutzturbine über das Gehäuse der Turbokupplung zurück in den Ölkreislauf des Antriebstrangs geleitet werden. Vorzugsweise ist im Gehäuseteil ein Ölkanal integriert, über den Öl aus der Nutzturbine zum Ölstutzen leitbar ist.

Des Weiteren kann im Gehäuse eine Öldüse vorgesehen sein, mittels der Öl auf den Zahnbereich des Ritzels der Nutzturbine spritzbar ist. Vorzugsweise kann der Ölstrahl aus der Öldüse mit einem Winkel a zwischen 10° und 60° zu einer Zentrale des Rit- zels auf den Zahnbereich gerichtet sein.

Das Gehäuse kann einen Ölsammelraum aufweisen, wobei der Ölsammelraum derart mit dem Ölstutzen in Verbindung steht, das Öl über diesen ableitbar ist. Der Ölsam melraum bietet ein verhältnismäßig großes Volumen, so dass relativ viel Öl mit einem ausreichenden Abstand zu den drehenden Teilen gesammelt werden kann.

Eine weiterer Verbesserung auch in Bezug auf die Ölabführung wird dadurch erreicht, dass das Gehäuseteil Nuten und der Gehäusedeckel komplementäre Zentrierseg mente aufweisen, so dass die Gehäuseteile genau zueinander fluchten und keine Absätze entstehen, die eine Ölansammlung begünstigen. Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Innenwand des Gehäuseteils, im Bereich parallel zum Antriebszahnrad, eben ausgeführt ist, so dass die Radseitenreibverluste mini miert sind.

Ein Antriebsstrang, insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor der einen Abgasstrom erzeugt, mit einem Turbo-Compound-System das eine Turbo kupplung entsprechen einer der erfindungsgemäßen Ausführungsformen umfasst, weist eine wesentlich kleinere Gesamtverlustleistung auf.

Die folgende Beschreibung der Figuren erläutert unter Bezugnahme auf die Zeich nungen vorteilhafte Ausprägungen der Erfindung:

Im Einzelnen zeigt:

Fig.1 die Koppelstruktur eines Turbo-Compound-Systems

Fig.2 eine Schnittzeichnung der Turbokupplung

Fig.3 Ansicht auf den Rotor

Fig 4. die Kopplung von Nutzturbine und Turbokupplung

Fig 5. die beiden Gehäusehälften mit den Ölhobelquerschnitten

Figur 1 ist eine Skizze aus der die Koppelstruktur eines erfindungsgemäßen Turbo- Compound-Systems 1 hervorgeht. Im Wesentlichen besteht dieses aus der Turbo kupplung 2 und der Nutzturbine 3. Die Koppelung mit dem Abtriebsstrang 23 erfolgt über das Antriebsritzel 7. Das dargestellte Zahnradpaar kann beispielsweise in dem Verbrennungsmotor oder einem Getriebe angeordnet sein.

Die Abgase 6, die von dem Verbrennungsmotor kommen, werden in die Nutzturbine 3 geleitet, die sich dadurch mit bis zu 60000 1/min Umdrehungen dreht. Über das Ritzel 27 und das Antriebszahnrad 8 wird der Rotor 4 in Drehung versetzt. Der Rotor 5 ist über das Abtriebsritzel 7 mit dem Antriebsstrang gekoppelt. Der von den Rotoren 4, 5 gebildete tourusförmige Arbeitsraum 24 kann mit Öl geregelt befüllt werden, wobei über den Füllstand im Arbeitsraum 24 der Schlupf der Kupplung geregelt wird. Figur 2 zeigt eine Schnittzeichnung der Turbokupplung 2 ohne die Nutzturbine 3. Das Gehäuse 11 , 12 ist mit dem Gehäuse 19 des Antriebsstrangs, Motorgehäuse oder Getriebegehäuse, verschraubt, so dass das Abtriebsritzel 7 mit dem Antriebsstrang 23 gekoppelt ist und der Ölstutzen 15 in das Gehäuse 19 hineinreicht. Die Innenräu me der Gehäuse stehen somit in Verbindung, so dass Öl aus dem Kupplungsgehäu se 11 , 12 in das Gehäuse 19 strömen kann. Das Turbo-Compound-System 1 ist somit am Ölkreislauf des Antriebsstrangs 23 angeschlossen.

Im Wesentlichen gibt es drei Ölströme die über das Kupplungsgehäuse 11 , 12 in den Ölkreislauf des Antriebsstrangs zurückgeleitet werden müssen.

Ein Ölstrom bildet das Öl, welches für die Turbokupplung benötigt wird. Hier gelangt Öl über den Befüllkanal 25 in der Welle 22, wie hier angedeutet, in den Arbeitsraum 24. Bei entsprechenden Drehzahlen der Rotoren 4, 5 entsteht eine Kreislaufströmung bei der immer ein Teil des Öls über den Spalt zwischen den Rotoren 4, 5 aus dem Arbeitsraum 24 austritt. Das austretende Öl wird über den Entleerkanal 26 am Rotor 5 entlang in Richtung Welle 22 geleitet und dort in den Innenraum des Gehäuses 11 , 12 geschleudert. Mittels des Ölhobelelementabschnitts 17a wird die wesentliche Ölmen ge dieses Ölstroms aufgefangen und zum Ölstutzen 15 geleitet.

Ein weiterer Ölstrom wird vom Rücklauföl gebildet, welches für die Schmierung der Nutzturbine 3 durch diese hindurchgeströmt ist. Dieses Öl gelangt über einen Kanal 16a, b, der Abschnittsweise in das Gehäuseteil 11 und den Gehäusedeckel 12 einge gossen bzw. eingearbeitet ist, zum Ölstutzen 15.

Der dritte Ölstrom wird durch das Öl gebildet, welches vom Ölhobelelementabschnit ten 17b und 17c, von den Rotoren 4, 5 und dem Antriebszahnrad 8 abgenommen bzw. abgehobelt wird. Durch den verbesserten Ölabfluss wird erreicht, dass es nicht zu einer unerwünschten Ölansammlung kommt. Alle drei Ölströme werden zusammengeführt und gelangen über den Ölstutzen 19 zusammen, wie in Fig. 2 angedeutet, zurück in den Ölkreislauf des Antriebsstrangs 23. Figur 3 zeigt eine Ansicht auf den Rotor 4 und das Gehäuseteil 11. Hier ist das Ölho belelementbereich 17c gut zu erkennen. Dieser Bereich des Ölhobelelements ist derart geformt, dass er möglichst nah ans Antriebszahnrad 8 heranreicht, so dass der Großteil des Öls aus den Zahnbereichen des Zahnrades abgenommen und im Öl sammelraum 18 gesammelt werden kann.

Der Ölkanal 16a, durch den der Ölstrom von der Nutzturbine 3 strömt, ist im Bereich des Gehäuseteils 11 noch vom Ölsammelraum 18 getrennt.

Figur 4 zeigt die Kopplung von Nutzturbine 3 und Turbokupplung 2. Der Zahnein griffsbereich zwischen Ritzel 27, welches von der Nutzturbine 3 angetrieben wird, und Antriebszahnrad 8 stellt besonders hohe Anforderungen an die Schmierung. Deshalb erfolgt die Schmierung hier über einen Ölstrahl aus einer Öldüse 9, wobei der Ölstrahl, wie dargestellt, unter einem Einspritzwinkel a zwischen 40° und 50° zur Zentrale des Ritzels 27 auf das Ritzel 27 gesprüht wird. Der Einspritzwinkel a kann aber auch eine Wert zwischen 10° und 60° aufweisen. Dabei ist darauf zu achten, dass der Winkel so gewählt wird, dass es zu einer möglichst geringen Abbremsung des Ritzels 27 kommt.

Figur 5 zeigt noch einmal im Detail die beiden Gehäusehälften 1 1 , 12 mit den Ölho belquerschnitten 17 a, b, c. Wie schon in Figur 2 dargestellt reichen die Ölhobelab- schnitte unterschiedlich weit in das Kupplungsgehäuse 11 , 12. Zu erkennen ist hier auch, dass der Ölstutzen 15 ein Auslass für den Ölsammelraum 18 ist.

Die beiden Gehäusehälften 11 , 12 hier nicht im gleichen Maßstab dargestellt, wobei gut zu erkennen ist, dass die Bauteile über die Nuten 20 im Gehäuseteil 11 und den Zentriersegmenten 21 im Gehäusedeckel 12 zueinander zentriert montierbar sind. Zur Abdichtung der Nahtstelle ist ein Mittel zur Abdichtung vorgesehen. Zu erkennen ist hier auch noch mal die ebene InnenwandIO die parallel zum An triebszahnrad verläuft. Alle benötigten Rippen zur Versteifung des Gehäuses und die erforderlichen Ölkanäle sind auf der Rückseite des Gehäuseteils 11 angebracht bzw. angegossen und hier nicht detailliert dargestellt.

Bezugszeichenliste

1 Turbo-Compound-System

2 Turbokupplung

3 Nutzturbine

4 Rotor

5 Rotor

6 Abgase

7 Abtriebsritzel

8 Antriebszahnrad

9 Öldüse

10a, b, c Innenwand

1 1 Gehäuseteil

12 Gehäusedeckel

13 Flanschebene

14a, b, Lager

15 Ölstutzen

16a, b Ölkanal

17a, b, c Ölhobelelementabschnitte 1 8 Ölsammelraum

19 Gehäuse

20 Nut

21 Zentriersegmente

22 Welle

23 Antriebsstrang

24 Arbeitsraum

25 Befüllkanal

26 Entleerkanal

27 Ritzel a Einspritzwinkel