Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Aus der Offenlegungsschrift DE 11 2014 005 008 T5 ist bereits ein Abgasturbolader mit einem Doppelstromgehäuse und einem innerhalb dessen drehbar angeordneten

Turbinenrad bekannt, auf das über mehrere Fluten und sich diesen Fluten anschließende Austrittsöffnungen Abgasströme geleitet werden können, sodass eine koaxial und drehfest zum Turbinenrad angeordnete Welle rotiert, die in einem Wellenlager gelagert ist, wobei sich zumindest eine der Austrittsöffnungen über einen Winkel von höchstens 180° um die Rotationsachse des Turbinenrades erstreckt.

Einen weiteren Abgasturbolader mit einem Doppelstromgehäuse betrifft DE 10 2013 021 567 A1.

DE 10 2006 033 397 A1 offenbart einen Abgasturbolader mit einem Wellenlager, das als Mehrflächen-Radialgleitlager ausgeführt ist, auf dessen Innenseite entweder zwei oder drei übereinstimmende Lagerflächen vorgesehen sind. Das Mehrflächen-Radialgleitlager ist als mitdrehendes Wellenlager mit einem äußeren Dämpfungsspalt zwischen dem Wellenlager und einem Gehäuse ausgeführt. Darüber hinaus ist eine weitere

Ausführungsform offenbart, bei der das Wellenlager eingeschränkt radial und

schwenkbeweglich gegenüber dem Gehäuse ausgeführt ist. Bei einer anderen

Ausführungsform ist das Wellenlager ausschließlich radial gegenüber dem Gehäuse beweglich. Ferner ist bei einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass das

Wellenlager zur Begrenzung der Drehbeweglichkeit zumindest eine am äußeren Umfang umlaufende Nut aufweist, in welche ein das Wellenlager mit dem Gehäuse verbindendes Sperrmittel eingreift, sodass eine im Wesentlichen drehfeste Anordnung des Wellenlagers in dem Gehäuse mit einem vergleichsweise geringen Aufwand erreicht werden kann.

EP 2 693 017 A1 betrifft einen Abgasturbolader mit zwei schwimmenden Wellenlagem für eine Welle, die ein Turbinenrad eines Abgasturboladers mit dessen Verdichterrad verbindet. Die schwimmenden Wellenlager sind als Mehrflächen-Radialgleitlager ausgeführt, die sowohl zum Gehäuse als auch zur Welle jeweils einen umlaufenden Spalt aufweisen, sodass sich an der Innenfläche und der Außenfläche des jeweiligen

Wellenlagers ein Ölfilm bildet. Die Spalte und die Ölfilme ermöglichen es, dass sich die Welle innerhalb des Wellenlagers drehen kann und dass sich das Wellenlager innerhalb des Gehäuses drehen kann. Es werden Mehrflächen-Radialgleitlager in verschiedenen Ausführungsformen vorgeschlagen, zu denen auch ein Zweiflächen-, ein Dreiflächen- und ein Vierflächen-Radialgleitlager mit übereinstimmenden Lagerflächen gehören.

Bei dem Abgasturbolader gemäß EP 2 362 080 B1 ist ebenfalls ein Mehrflächen- Radialgleitlager vorgesehen, das als„schwimmend" bezeichnet wird, wobei dieses Wellenlager zu einem Lagergehäuse des Abgasturboladers einen umlaufenden Spalt aufweist, sodass sich an der Außenfläche des Wellenlagers ein Ölfilm bildet, der es dem Wellenlager ermöglicht, sich relativ zum Lagergehäuse zu drehen.

Bei Kraftfahrzeug-Antriebssträngen haben sich die eingangs genannten Abgasturbolader mit einem Doppelstromgehäuse als vorteilhaft hinsichtlich der Stoßaufladungsfähigkeit erwiesen. Dieser guten Stoßaufladungsfähigkeit kann jedoch - je nach Auslegung des Abgasturboladers - ein Nachteil gegenüberstehen. Es können nämlich Vibrationen auftreten, die entstehen können, weil in die Turbine wechselseitig Abgasströme eingeleitet werden. Mithin kann es zu Vibrationen und damit einhergehend zu einem Laufgeräusch kommen, das je nach Lautstärke der übrigen Komponenten des Antriebsstrangs wahrnehmbar ist. Da moderne Antriebsstränge sehr leise sind, besteht ein Bedürfnis, auch die Laufgeräusche des Abgasturboladers zu reduzieren.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es mithin, einen Abgasturbolader zu schaffen, der trotz Stoßaufladefähigkeit leise ist.

Diese Aufgabe wird durch einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des

Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Wellenlager ein Mehrflächen-Radialgleitlager mit einer Zahl der Lagerflächen ist, die entweder gleich einer Zahl der Fluten oder ein ganzzahliges Vielfaches der Zahl der Fluten ist. Mithin ergibt sich die Zahl der Lagerflächen des Mehrflächen-Radialgleitlagers als Produkt aus einer Multiplikation, in der die Zahl der Fluten multipliziert wird mit einem positiven ganzzahligen Faktor. Dieser Faktor kann insbesondere eins oder zwei, aber auch drei oder ein noch größerer Faktor sein.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Mehrflächen-Radialgleitlagers bei einem Mehrfachstromgehäuse wird die Möglichkeit geschaffen, einer bestimmten Zahl von Fluten eine bestimmte Zahl von Lagerflächen zuzuordnen, sodass jeder der Radialkräfte, die mit wechselnder Richtung angreifen, eine bestimmte Lagerfläche fest zugeordnet werden kann. Dabei kann das Mehrflächen-Radialgleitlager so dimensioniert und/oder angeordnet sein, dass die Radialkräfte stets bestmöglich abgestützt werden.

Insofern werden mit dem erfindungsgemäßen Zahlenverhältnis zwischen Fluten und Lagerflächen auch mögliche Vibrationen verringert und der Lagerverschleiß des

Wellenlagers verringert.

Die Verringerung des Lagerverschleißes ermöglicht es in besonders vorteilhafter Weise, anstelle von zwei axial versetzt zueinander angeordneten Wellenlagern lediglich ein einziges Wellenlager zu verwenden, sodass der Abgasturbolader entsprechend kurz sein kann bzw. wenig axialen Bauraum beansprucht. Bei einer derartigen Bauform kann ein Axiallager die Axialkräfte aufnehmen, die auf das Verdichterrad und das Turbinenrad wirken. Es kann zur Lagerung der Welle jedoch auch ein dem Turbinenrad benachbartes Mehrflächen-Radialgleitlager und ein dem Verdichterrad benachbartes herkömmliches Gleit- oder Wälzlager vorgesehen sein. Außerdem ist es im Rahmen der Erfindung möglich, zur Lagerung der Welle zwei Mehrflächen-Radialgleitlager zu verwenden.

Durch die Verwendung eines Abgasturboladers mit einem Mehrfachstromgehäuse, bei dem die Austrittsöffnung der einen Flut einen Winkel von höchstens 180° um eine

Rotationsachse des Turbinenrades umgreift, wird zum einen die Stoßaufladungsfähigkeit beispielsweise gegenüber Abgasturboladern mit einer 360° umlaufenden Austrittsöffnung der Flut verbessert. Aber auch gegenüber Abgasturboladern mit einem

Zwillingsstromgehäuse, bei dem die Austrittsöffnungen der beiden Fluten 360° umlaufen, wird die Stoßaufladungsfähigkeit verbessert.

Es müssen nicht zwei Austrittsöffnungen vorgesehen sein, die einen Winkel von höchstens 180° um eine Rotationsachse des Turbinenrades umgreifen. Beispielsweise können auch drei Austrittsöffnungen vorgesehen sein, die jeweils einen Winkel von knapp 120° umgreifen bzw. einen Austrittswinkel von 120° zueinander aufweisen. Bei solchen umfangsmäßig gleichmäßigen Verteilungen der Austrittsöffnungen bzw. der Austrittswinkel der Fluten ist es von Vorteil, wenn auch die Lagerflächen des Mehrflächen- Radialgleitlagers hinsichtlich der Form und eines Abstandes zur Lager-Mittelachse übereinstimmend ausgeführt sind.

Alternativ ist es auch möglich, die Austrittsöffnungen und/oder die Austrittswinkel der Fluten asymmetrisch anzuordnen; beispielsweise in Winkeln von 120°, 200° und 40°, sodass sich zusammen 360° ergeben.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung wird zugunsten einer bestmöglichen AbStützung der besagten Radialkräfte am Wellenlager ganz bewusst auf die Dämpfungsfunktion einer schwimmenden Anordnung des Mehrflächen- Radialgleitlagers im Lagergehäuse verzichtet, bei der das Mehrflächen-Radialgleitlager typischerweise mit circa halber Wellendrehzahl rotiert. Demgegenüber ist bei der vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung das Mehrflächen-Radialgleitlager drehfest gegenüber dem Lagergehäuse festgelegt. Somit kann vorgesehen sein, dass die

Lagerflächen des Mehrflächen-Radialgleitlagers in deren umfangsmäßiger Position um eine Lager-Mittelachse gegenüber einem Lagergehäuse festgelegt sind, das mit dem Mehrfachstromgehäuse drehfest verbunden oder einteilig ausgeführt ist, wobei zumindest eine der Lagerflächen derart angeordnet ist, dass eine Radialkraft, die infolge einer einseitigen Beaufschlagung durch den Abgasstrom an der Welle angreift, an der einen Lagerfläche in einer Richtung abgestützt wird, in der das Mehrflächen-Radialgleitlager die maximale Lagersteifigkeit aufweist.

Bei einer besonders vorteilhaften konstruktiven Umsetzung kann vorgesehen sein, dass das Mehrfachstromgehäuse ein Doppelstromgehäuse ist und dass die beiden

Austrittsöffnungen der Fluten jeweils einen Winkel von geringfügig unter 180° umgreifen und dass das Mehrflächen-Radialgleitlager ein Vierflächenlager ist, an dessen beiden größten Innendurchmessern jeweils eine Ebene mit der Lager-Mittelachse aufgespannt werden kann, die in einem Schnittwinkel von circa 45° um die Lager-Mittelachse eine Trennebene schneidet, die zwischen den beiden Austrittsöffnungen liegt. Dieser

Schnittwinkel kann jedoch auch um bis zu 15° in Drehrichtung und in Gegendrehrichtung der Welle variieren.

Die drehfeste Anordnung des Wellenlagers innerhalb des Lagergehäuses ermöglicht es, die Schmiermittelkanäle und -bohrungen von Wellenlager und Lagergehäuse

gegeneinander auszurichten, sodass eine aufwändige Innenringnut zur Verteilung des Öls von dem Zufuhrkanal im Lagergehäuse auf die korrespondierenden Öffnungen im Mehrflächen-Radialgleitlager nicht notwendig ist. Insofern kann bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass das Mehrflächen-Radialgleitlager mehrere Schmiertaschen aufweist, die sich parallel zur Lager-Mittelachse erstrecken und in die jeweils eine radiale Ausnehmung mündet, die bei rotierender Welle ständig mit einem Zufuhrkanal im Lagergehäuse fluchtet.

Da das Wellenlager umfangsmäßig fest zum Lagergehäuse angeordnet ist, kann auf eine Lagerbuchse verzichtet werden und es kann vorgesehen sein, dass die Lagerflächen des Mehrflächen-Radialgleitlagers unmittelbar in das Lagergehäuse eingearbeitet sind.

Alternativ kann das Mehrflächen-Radialgleitlager eine Lagerbuchse aufweisen, die drehfest gegenüber dem Lagergehäuse festgelegt ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und

Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen

Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Hubkolben-Verbrennungsmotor mit einem Abgastrakt, dem sich ein Abgasturbolader anschließt,

Fig. 2 den Abgasturbolader aus Fig. 1 in einem Schnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1 , wobei ein Ausbruch im Bereich eines Mehrflächen-Radialgleitlagers entlang der Linie A-A von Fig. 1 verläuft, und

Fig. 3 das Druckprofil an dem Mehrflächen-Radialgleitlager gemäß Fig. 2, das als Vierflächen-Radialgleitlager ausgeführt ist. |

Fig. 1 zeigt schematisch einen Hubkolben-Verbrennungsmotor 2 mit einem Abgastrakt 4, dem sich ein Abgasturbolader 6 anschließt, der nur teilweise dargestellt ist.

Der Hubkolben-Verbrennungsmotor 2 ist als Vierzylinder-Reihenmotor ausgeführt, dessen außen liegende Zylinder 8, 10 bzw. Brennräume in einem ersten Abgaskrümmer 12 zusammengefasst sind, wobei der dahingehend gemeinsame erste Abgasstrom 14 in eine erste Flut 18 des Abgasturboladers 6 geführt wird. Hingegen sind die beiden innen liegenden Zylinder 20, 22 bzw. Brennräume über einen zweiten Abgaskrümmer 24 zusammengefasst. Der dahingehend gemeinsame zweite Abgasstrom 16 wird in eine zweite Flut 26 des Abgasturboladers 6 geführt.

Über die beiden Fluten 18, 26 strömen somit im Betrieb des Abgasturboladers 6 die Abgasströme 14, 16 auf ein Turbinenrad 34. Dadurch werden in nachstehend erläuterter Weise eine Welle 38 und ein Verdichterrad 40 in Rotation versetzt. Das Verdichterrad 40 stellt infolgedessen in nicht näher dargestellter Weise Ladeluft für den Hubkolben- Verbrennungsmotor 2 bereit.

Der Abgasturbolader 6 weist ein dreigeteiltes Gehäuse auf, das ein Lagergehäuse 28 umfasst, das zwischen einem Verdichtergehäuse 30 und einem Turbinengehäuse 32 angeordnet ist und mit denselben fest verschraubt ist. In dem nur ausschnittsweise dargestellten Turbinengehäuse 32 ist das Turbinenrad 34 einer Turbine 36 drehbar angeordnet, das mittels einer Welle 38 drehfest mit dem Verdichterrad 40 verbunden ist, das in dem Verdichtergehäuse 30 drehbar angeordnet ist.

Die Welle 38 ist im Lagergehäuse 28 mit Hilfe eines Wellenlagers 42 gelagert. Die Welle 38 erstreckt sich entlang einer Rotationsachse 44, die im Idealfall mit einer Lager- Mittelachse 46 des Wellenlagers 42 zusammenfällt, sprich koaxial zur Lager-Mittelachse 46 angeordnet ist. Die Welle 38 ist ölumspült und dreht sich idealerweise berührungslos und verschleißfrei innerhalb des Wellenlagers 42.

Das Turbinengehäuse 32 ist als Doppelstromgehäuse 47 ausgeführt, das eine Bauform eines Mehrfachstromgehäuses darstellt. Dabei weist das Doppelstromgehäuse 47 einen ersten Turbineneinlass 48 und einen zweiten Turbineneinlass 50 auf, denen jeweils eine der beiden Fluten 18 bzw. 26 zugeordnet ist, über die dem Turbinenrad 34 der

Abgasstrom 14 bzw. 16 zugeführt wird, der aus dem Doppelstromgehäuse 47 über einen Turbinenauslass 52 herausgeführt wird, der koaxial zum Turbinenrad 34 auf einer von der Welle 38 abgewandten Seite angeordnet ist.

Die Welle 38 ist an deren einem Ende drehfest mit dem Turbinenrad 34 verbunden und an deren anderem Ende drehfest mit dem Verdichterrad 40 verbunden. Das Wellenlager 42 zur Lagerung der Welle 38 weist eine Lagerbuchse 53 auf und ist mittels einer

Presspassung drehfest und axialfest im Lagergehäuse 28 aufgenommen. Aus Fig. 2 geht hervor, dass das Wellenlager 42 ein Mehrflächen-Radialgleitlager ist, das als Vierflächenlager ausgeführt ist und vier Schmiertaschen, eine erste Schmiertasche 62, eine zweite Schmiertasche 64, eine dritte Schmiertasche 66 und eine vierte

Schmiertasche 68 aufweist, die sich parallel zur Lager-Mittelachse 46 erstrecken. In diese Schmiertaschen 62, 64, 66, 68 münden radiale Ausnehmungen, eine erste Ausnehmung 58, eine zweite Ausnehmung 59, eine dritte Ausnehmung 60 und eine vierte Ausnehmung 61 des Wellenlagers 42, die jeweils mit einem zugehörigen Zufuhrkanal, einem ersten Zufuhrkanal 54 bzw. einem zweiten Zufuhrkanal 55 bzw. einem dritten Zufuhrkanal 56 bzw. einem vierten Zufuhrkanal 57 fluchten, der im Lagergehäuse 28 angeordnet ist. Somit fluchten die radialen Ausnehmungen 58, 59, 60, 61 auch bei rotierender Welle 38 ständig mit den zugehörigen Zufuhrkanälen 54, 55, 56, 57, sodass gewährleistet ist, dass die Welle 38 im Betrieb des Abgasturboladers 6 vollumfänglich von einem Schmierfilm umgeben ist, der die Welle 38 von vier Lagerflächen, einer ersten Lagerfläche 70, einer zweiten Lagerfläche 72, einer dritten Lagerfläche 74 und einer vierten Lagerfläche 76 des Mehrflächen-Radialgleitlagers trennt, die hinsichtlich der Form und des Abstandes zur Lager-Mittelachse 46 übereinstimmend ausgeführt sind.

Da das Vierflächenlager die vier Lagerflächen 70, 72, 74, 76 aufweist, ist die Zahl der Lagerflächen 70, 72, 74, 76 des Mehrflächen-Radialgleitlagers das Doppelte der Zahl der beiden Fluten 18, 26, die eine Spiralform aufweisen und die Abgasströme 14, 16 jeweils über eine Austrittsöffnung 78, 80 auf die Turbine 36 führen.

Austrittsöffnungen der Fluten 18, 26, eine erste Austrittsöffnung 78 bzw. eine zweite Austrittsöffnung 80 umgreifen das Turbinenrad 34 jeweils in einem Winkel 82 um die Rotationsachse 44, der geringfügig unterhalb von 180° liegt. Mithin sind die beiden Austrittsöffnungen 78, 80 in einem Winkel von 180° um die Rotationsachse 44 versetzt zueinander angeordnet. Die beiden Austrittsöffnungen 78, 80 sind mittels Zungen, einer ersten Zunge 84 bzw. einer zweiten Zunge 86, voneinander getrennt, die entsprechend der in der DE 10 2013 021 567 A1 offenbarten Turbine ausgeführt sein können. Somit bildet sich eine Trennebene 92, an der die beiden Austrittsöffnungen 78, 80 bzw. die beiden Fluten 18, 26 im Wesentlichen voneinander getrennt sind. Nahe den Zungen 84, 86 strömt zwischen den Schaufeln 90 lediglich etwas Abgas von der einen Flut 18 bzw. 26 zur anderen Flut 26 bzw. 18 über.

Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist, schneidet die Trennebene 92 eine erste Ebene 93 und eine zweite Ebene 94, die sich an den größten Innendurchmessern des Wellenlagers 42 bilden. Mithin schneidet die Trennebene 92 die Ebenen 93, 94 in der Lager-Mittelachse 46, sodass sich jeweils ein Schnittwinkel von circa 45° ergibt.

Dabei zeigt Fig. 3 das Druckprofil an dem Vierflächen-Radialgleitlager, und zwar in dessen Querebene. Aus der Darstellung ist ersichtlich, dass der Druck an den

Lagerflächen sein Maximum nicht in der Trennebene 92 hat. Stattdessen hat der Druck zwei Maxima in einer Ebene 98, die entgegen der Drehrichtung 100 der Welle 38 in einem Schnittwinkel von ca. 15° versetzt um die Lager-Mittelachse 46 liegen. Ferner hat der Druck zwei weitere Maxima in einer weiteren Ebene 102, die senkrecht zur Ebene 98 liegt.

Bei einem zeichnerisch nicht dargestellten alternativen Abgasturbolader, der drei Fluten aufweist, findet ein Sechsflächen-Radialgleitlager Anwendung.