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Die
Erfindung betrifft einen Turbolader, insbesondere für ein
Kraftfahrzeug, mit einer Lageranordnung zur Lagerung einer Rotorwelle,
wobei auf der Welle ein Turbinenrad und ein Verdichterrad des Turboladers
angeordnet sind.
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Im
Allgemeinen dienen Turbolader dazu die Leistung einer Verbrennungskraftmaschine
zu steigern bzw. eine Verkleinerung der Verbrennungskraftmaschine
bei gleicher Leistung zu ermöglichen. Der Turbolader nutzt
dabei die Energie des Abgases, um seine Turbine anzutreiben und über
die Turbine wiederum den Verdichter anzutreiben, zum Verdichten von
Frischluft. Die verdichtete Luft wird dann dem Motor zugeführt.
Dadurch wird mehr Luft in den Brennraum des Motors geführt,
wobei der Verbrennung gleichzeitig mehr Kraftstoff zugemessen werden
kann. Hierdurch kann das Drehmoment des Motors erhöht werden.
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Bei
einem Turbolader wird die Rotorwelle bisher mittels einer mit Öl
geschmierten Gleitlageranordnung gelagert. Solche Öl geschmierten
Lagerungen haben jedoch verschiedene Nachteile. So führt der
Eintrag von Russpartikeln des Abgases in das Schmieröl
zu einer schnelleren Alterung des Schmieröls. Des Weiteren
können beim Starten des Motors Probleme auftreten, da der Ölfilm
noch nicht ausreichend ist um eine geeignete Schmierung der Lager
zu gewährleisten.
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Demnach
ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Turbolader mit
einer verbesserten Lageranordnung bereitzustellen, bei welcher auf Öl
als Schmiermittel im Wesentlichen verzichtet werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Turbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
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Demgemäß wird
erfindungsgemäß ein Turbolader, insbesondere für
ein Kraftfahrzeug, bereitgestellt mit:
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- – einer Rotorwelle auf der ein Turbinenrad
und ein Verdichterrad angeordnet sind,
- – wobei die Rotorwelle zur Lagerung in dem Gehäuse
des Turboladers eine Wälzlageranordnung aufweist.
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Ein
solcher Turbolader hat den Vorteil, dass die Wälzlageranordnung
keine aufwendige Ölschmierung benötigt, bei welcher
große Mengen von Öl gezielt an die Lagerstellen
geführt werden. Zugeführtes Öl dient
in erster Linie zur Kühlung des Wälzlagers der
Turbinenseite und wird in geringerer Menge gegenüber der
Gleitlagerung benötigt. Des Weiteren kommt es bei der Wälzlagerungen
nicht zu Problemen beim Motorstart, wie bei Öl geschmierten
Lagerungen.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen.
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Gemäß einer
erfindungsgemäßen Ausführungsform ist
die Rotorwelle in radialer und gleichzeitig axialer Richtung über
die Wälzlageranordnung lagerbar, wobei die Wälzlageranordnung
beispielsweise zwei Lagereinrichtungen aufweist mit Wälzkörpern.
Eine solche Wälzlagerung der Rotorwelle hat den Vorteil,
dass keine Anlaufschwierigkeiten beim Motorstart auftreten, wenn
die Welle in Rotation versetzt wird. Des Weiteren tritt nur eine
geringe Reibung auf. Eine Lagereinrichtung kann hierbei beispielsweise
als einreihiges oder doppelreihiges Wälzlager ausgeführt
sein, je nach Funktion und Einsatzzweck.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
ist die Wälzlageranordnung mit einer zusätzlichen
Dämpfungseinrichtung versehen. Die Dämpfungseinrichtung
hat den Vorteil, dass beispielsweise der Schall, der durch das Abrollen
der Wälzkörper eines Wälzlager entstehen
kann, gedämpft werden kann.
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Dies
ist besonders relevant unter fahrzeugakustischen Gesichtspunkten.
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In
einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform
weist die Dämpfungseinrichtung wenigstens eine oder mehrere
Dämpfungsschichten auf, die beispielsweise an verschiedenen
Stellen der Wälzlageranordnung vorgesehen werden können. So
kann eine Dämpfungsschicht beispielsweise auf der Außenseite
eines Außenrings einer Wälzlageranordnung vorgesehen
werden und eine zweite Dämpfungsschicht auf der Außenseite
eines zusätzlichen Hülsenelements, in dem die
Wälzlageranordnung vorgesehen ist. Die Dämpfungsschichten
können beispielsweise aus einem Gummimaterial bestehen oder
dieses zumindest aufweisen, wobei das Gummimaterial beispielsweise
ein Hartgummimaterial ist. Ein solches Gummimaterial lässt
sich einfach verarbeiten und ist verhältnismäßig
kostengünstig.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
weisen wenigstens eine oder mehrere der Lagereinrichtungen einen
separaten Außenring und einen separaten Innenring auf,
mit dazwischen angeordneten Wälzkörpern. Solche
Lagereinrichtungen haben den Vorteil, dass es sich um eine gängige Form
von Wälzlagern handelt, die einfach zu montieren sind und
preiswert in der Herstellung. Zum Einstellen eines Lagerabstand
zwischen den Lagereinrichtungen kann dabei beispielsweise eine Distanzhülse
vorgesehen werden.
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Gemäß einer
anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform
weisen wenigstens eine oder mehrere der Lagereinrichtungen einen
separaten Außenring auf und einen in der jeweiligen Welle
ausgebildeten bzw. integrierten Innenring, mit dazwischen angeordneten
Wälzkörpern.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
ist ein Außenring und/oder ein Innenring wenigstens einer
oder mehrerer Lagereinrichtungen mit einer Dämpfungsschicht
auf seiner Außenseite versehbar. Die Dämpfungsschicht
kann dabei beispielsweise mittels Umspritzen oder Umgießen auf
den jeweili gen Ring aufgebracht werden. Dies hat den Vorteil, dass
beispielsweise ein Hülsenelement oder eine Lagergehäusewand,
in welchem die jeweilige beschichtete Lagereinrichtungen angeordnet wird,
nicht selbst mit einer Dämpfungsschicht versehen werden
muss. Stattdessen kann die gedämpfte bzw. beschichtete
Lagereinrichtungen direkt eingebaut werden. Alternativ kann auch
eine ungedämpfte bzw. nicht beschichtete Lagereinrichtungen
vorgesehen werden, die beispielsweise in ein Hülsenelement oder
eine Lagergehäusewand mit einer Dämpfungsschicht
eingebaut wird.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
kann ein Hülsenelement vorgesehen werden, in welchem wenigstens
eine oder mehrere Lagereinrichtungen aufnehmbar sind. Das Hülsenelement
kann dabei beispielsweise auf seiner Innenseite eine Dämpfungsschicht
aufweisen und/oder auf seiner Außenseite. Ist das Hülsenelement
beispielsweise nur auf seiner Innenseite mit einer Dämpfungsschicht
versehen, so kann es als Passbuchse ausgebildet werden, die beispielsweise
eine Pressverbindung mit dem Lagergehäuse eingeht.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
kann die Dämpfungsschicht beispielsweise über
die Gesamtfläche des Hülsenelements oder der entsprechenden
Lagergehäusewand vorgesehen werden. Alternativ kann die
Dämpfungsschicht dort auch nur in wenigstens ein, zwei,
drei und mehr Abschnitten vorgesehen werden.
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Gemäß einer
weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
kann eine Kombination aus wenigstens zwei Hülsenelementen
vorgesehen werden, wobei zwischen den beiden Hülsenelementen
eine Dämpfungsschicht vorgesehen ist. Auf diese Weise kann
die Lagereinrichtungen beispielsweise selbst ohne eine zusätzliche
Dämpfungsschicht direkt in das innere Hülsenelement
eingebaut werden. Das äußere Hülsenelement
kann beispielsweise ebenfalls ohne eine zusätzlich Dämpfungsschicht
auf der Außenseite in das Lagergehäuse eingebaut
werden. Trotzdem kann eine Dämpfung erzielt werden, durch die
Dämpfungsschicht zwischen den beiden Hülsenelementen.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
ist zwischen zwei Außenringen jeweils zweier Lagereinrichtungen
eine Dämpfungsschicht und/oder ein Federelement vorsehbar.
Das hat den Vorteil, dass auch beispielsweise Kräfte gedämpft werden
können, die in axialer Richtung auftreten.
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In
einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform
kann die Dämpfungseinrichtung bzw. die Dämpfungsschicht
beispielsweise hinsichtlich Elastizität bzw. Härte
einstellbar sein. Dabei kann die jeweilige Dämpfungsschicht über
ihre gesamte Fläche beispielsweise dieselbe Härte
bzw. Elastizität aufweisen oder variieren. Dies hat den
Vorteil, dass die Dämpfungseigenschaft der Dämpfungsschicht gezielt
eingestellt werden kann, je nach Funktion bzw. Einsatzzweck.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
weist die Dämpfungsschicht ein, zwei, drei, vier oder mehr
Dämpfungslagen auf. Dabei können wenigstens zwei
oder alle Dämpfungslagen identisch oder unterschiedlich
ausgebildet sein beispielsweise bezüglich der Dicke, der
Elastizität, der Härte und/oder des Materials.
Auf diese Weise kann die Dämpfungseigenschaft ebenfalls
gezielt eingestellt und angepasst werden, je nach Funktion und Einsatzzweck.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren
der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher
erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Schnittansicht durch ein Gehäuse eines Turboladers mit
einer Lageranordnung zur Lagerung der Rotorwelle gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine
Schnittansicht durch ein Gehäuse eines Turboladers mit
einer Lageranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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3 eine
Schnittansicht durch ein Gehäuse eines Turboladers mit
einer Lageranordnung gemäß einer dritten erfindungsgemäßen
Ausführungsform; und
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4 eine
Schnittansicht durch ein Gehäuse eines Turboladers mit
einer Lageranordnung gemäß einer vierten erfindungsgemäßen
Ausführungsform.
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In
allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern
nichts anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen
versehen worden.
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In 1 ist
eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Turboladers 10 dargestellt. Der Turbolader 10 weist
gemäß der Erfindung dabei eine ölfreie
Lageranordnung 12 in Form einer Wälzlageranordnung
auf, zum Lagern einer Rotorwelle 14 des Turboladers 10 in
radialer und/oder axialer Richtung. Eine solche ölarme
Lageranordnung 12 hat den Vorteil gegenüber den
aus dem Stand der Technik bekannten Öl geschmierten Lagerungen,
dass auf eine Ölzuführung und -abführung
in dem Lagergehäuse 16 des Turboladers 10 verzichtet
werden kann. Außerdem treten bei einer Wälzlagerung
keine Anlaufschwierigkeiten beim Motorstart auf.
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Da
Wälzlager im Allgemeinen eine Lagerungsart bilden die im
Wesentlichen keine oder kaum Dämpfungseigenschaften besitzt
ist die Wälzlageranordnung gemäß der
Erfindung zusätzlich mit einer Dämpfung bzw. Dämpfungseinrichtung 18 versehen. Eine
solche zusätzliche Dämpfung 18 hat aus
fahrzeugakustischen Gesichtspunkten den Vorteil, dass durch diese
zusätzliche Dämpfung 18 beispielsweise ein
Körperschall von den Fahrzeugstrukturen fern gehalten werden
kann, der zum Beispiel durch eine Restunwucht des Laufzeugs und
durch das Abrollen der Wälzkörper erzeugten werden
kann.
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Die
erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Turboladers 10 ist in 1 in einer
Teilschnittansicht dargestellt. Der Turbolader 10 weist dabei
eine Rotorwelle 14 auf, auf der ein Turbinenrad 20 und
ein Verdichterrad 22 angeordnet sind. Die Rotorwelle 14 ist
dabei über eine Wälzlageranordnung 12 beispielsweise
in radialer und axialer Richtung in dem Lagergehäuse 16 des
Turboladers 10 gelagert. Dabei kann im Anschluss an die
Wälzlageranordnung 12 beispielsweise ein zusätzlicher Ölabweiserring 24 vorgesehen
werden. Des Weiteren wird das Lagergehäuse 16 gegenüber
der Turbine 26 und dem Verdichter 28 abgedichtet.
Hierzu können beispielsweise entsprechende Kolbenringdichtungen 30 vorgesehen
werden. Die Dichtung des Lagergehäuses 26 ist
in 1 lediglich beispielhaft dargestellt und die Erfindung
ist nicht auf diese spezielle Ausführung beschränkt.
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Zur
Lagerung der Rotorwelle
14 ist die Rotorwelle
14 beispielsweise
mit einem Absatz
32 versehen, der eine Aufnahme
34 für
die jeweiligen Wälzkörper
36 einer ersten
Lagereinrichtung
38 bildet. Die Wälzkörper
36 der
ersten Lagereinrichtung
38 werden dabei auf der Innenseite
in der Aufnahme
34 der Rotorwelle
14 gehalten,
die als eine Art Innenringelement
40 fungiert, und auf
der Außenseite durch ein Außenringelement
42 der
Lagereinrichtung
38. Des Weiteren ist eine zweite Lagereinrichtung
44 vorgesehen.
Die zweite Lagereinrichtung
44 weist dabei ein Innenringelement
40 auf,
das auf einen Absatz der Rotorwelle
14 aufgeschoben wird
mit einem Außenringelement
42, wobei zwischen
dem Innenringelement
40 und dem Außenringelement
42 die
Wälzkörper
36 der zweiten Lagereinrichtung
44 angeordnet
sind. Als Wälzkörper
36 werden bei beiden
Lagereinrichtung
38,
44 beispielsweise kugelförmige Wälzkörper
36 verwendet.
Grundsätzlich kann aber auch jeder andere Wälzkörpertyp
verwendet werden, angefangen bei kegelförmigen Wälzkörpern,
zylindrischen Wälzkörpern usw.. Des Weiteren können
die Wälzlager bzw. die Wälzkörpertypen
bei beiden Lagereinrichtung
38,
44 identisch oder
unterschiedlich sein, je nach Funktion und Einsatzzweck. Des Weiteren
kann auch nur eine der Lagereinrichtung
38,
44 als
Wälzlagerung vorgesehen werden und die andere Lagereinrichtung
in Form einer anderen ölfreien Lagereinrichtung, beispielsweise
als ein Magnetlagerung oder eine Luftlagerung. Solche Magnetlagerungen
sind beispielsweise in der
DE
10 2008 014 684.6 und
DE
10 2008 035 086.9 beschrieben. Die zuvor gemachten Ausführungen
gelten für alle Ausführungsformen. Die erste und/oder
zweite Lagereinrichtung
38,
44 kann beispielsweise
als Schrägschulterlager, Schrägrollenlager und/oder
Rillenkugellager ausgebildet sein. Dies gilt für alle Ausführungsformen der
Erfindung. Solche Bauformen haben den Vorteil, dass sie sowohl radiale
wie axiale Kräfte aufnehmen können. Grundsätzlich
sind aber auch alle anderen Bauformen von Wälzlagern möglich.
Die Erfindung ist nicht auf die zuvor genannten Bauformen beschränkt.
Es können auch radiale und/oder axiale Wälzlager
vorgesehen werden. Dies gilt ebenfalls für alle Ausführungsformen
der Erfindung.
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Gemäß der
ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird eine elastische dämpfende Schicht 46 um das
eigentliche Wälzlager 12 herum angeordnet. In
dem Fall, wie er in 1 gezeigt ist, werden die beiden
Lagereinrichtung 38, 44 mit einem Hülsenelement 48 bzw.
einer Buchs versehen, wobei auf der Innenseite 50 des Hülsenelements 48 eine Dämpfungsschicht 18 angeordnet
ist. Diese Dämpfungsschicht 18 kann z. B. in Härte
und Elastizität geeignet angepasst werden, um eine gewünschte Dämpfung
einzustellen. Die Dämpfungsschicht 18 kann aus
einem elastischen Material, beispielsweise aus einem Gummimaterial
oder Elastomor bestehen oder dieses zumindest aufweisen, beispielsweise Gummi
oder Hartgummi. Die Dämpfungsschicht 18 ist hierbei
beispielsweise außerdem entsprechend wärme- oder
hitzbeständig gewählt, d. h. mit anderen Worten
für die Temperaturen in diesem Bereich des Turboladers
geeignet. Dies gilt ebenfalls für alle Ausführungsformen
der Erfindung.
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Die
Dämpfungsschicht 18 kann hierbei durchgängig
auf der Innenseite 50 des Hülsenelements 48 vorgesehen
sein, wie in 1 gezeigt ist und ein Art Buchse
bilden. Die Wälzlager 12 bzw. die Lagereinrichtung 38, 44 können
dabei direkt in diese Buchse, die durch das Dämpfungsmaterial 18 bzw. die
Dämpfungsschicht 18 gebildet wird, eingebaut werden,
wie in 1 gezeigt ist. Alternativ kann die Dämpfungsschicht 18 beispielsweise
auch nur in dem Bereich der Lagereinrichtung (nicht dargestellt) vorgesehen
werden. Wahlweise kann auch zusätzlich oder alternativ
auf der Außenseite 52 des Hülsenelements 48 eine
Dämpfungsschicht 18 angeordnet sein. Die Dämpfungsschicht 18 kann
dabei ebenfalls durchgehend entlang des gesamten Hülsenelements 48 angeordnet
sein oder in einem oder mehreren Abschnitten des Hülsenelements 48.
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In
dem Ausführungsbeispiel, wie es in 1 gezeigt
ist, kann zwischen den beiden Außenlagerringelementen 42 wahlweise
zusätzlich eine Federelementeinrichtung 54 angeordnet
werden. Das Federelement 54 in 1 kann hierbei
als zusätzliche Dämpfungseinrichtung 18 zwischen
den beiden Außenlagerringelementen 42 der Lagereinrichtungen 38, 44 in
axialer Richtung wirken. Über das Federelement 54 können
die erste und zweite Lagereinrichtung 38, 44 gegeneinander
verspannt werden.
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Statt
der Federelementeinrichtung 54 kann auch beispielsweise
eine zusätzliche Dämpfungsschicht 18 vorgesehen
werden, wie sie in 1 mit einer gestrichelten Linie
angedeutet ist, diese kann beispielsweise auf der ersten Dämpfungsschicht 18 befestigt
werden, beispielsweise mittels einem Klebstoff usw.. Alternativ
kann die Dämpfungsschicht 18 auf der Innenseite 50 des
Hülsenelements 48 auch mit einem entsprechende
Vorsprung ausgebildet sein, der beispielsweise umlaufend oder zumindest teilweise
umlaufend ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die Dämpfungsschicht 18 außerdem
axiale Kräfte aufnehmen und beispielsweise die beiden Lagereinrichtungen 38, 44 gegeneinander
verspannen. Grundsätzlich kann die Federelementeinrichtung auch
in die Dämpfungsschicht 18 beispielswei se eingebettet
werden. Die zuvor gemachten Ausführungen gelten ebenfalls
für alle Ausführungsformen der Erfindung.
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Die übrige
Ausgestaltung der Turboladereinrichtung 10, wie die zuvor
beschriebene Dichtung 30, die Axiallagerscheibe 24 usw.
ist rein beispielhaft und stark vereinfacht in 1 dargestellt
und kann beliebig variiert werden. Die Erfindung ist nicht auf diese spezifische
Ausgestaltung beschränkt. Dies gilt ebenfalls für
alle Ausführungsformen.
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In 2 ist
des Weiteren eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform
des Turboladers 10 dargestellt. Die zweite Ausführungsform
unterscheidet sich dabei von der ersten Ausführungsform
dadurch, dass das jeweilige Wälzlager 12 bzw.
die Lagereinrichtung 38, 44 auch als eine Art
Kartusche ausgeführt werden kann, die mit dem Dämpfungsmaterial 18 beispielsweise
umgossen oder umspritzt ist. Mit anderen Worten, die Außenseite 56 des
Außenringelements 42 der jeweiligen Lagereinrichtung 38, 44 wird
mit einem Dämpfungsmaterial 18 bzw. einer Dämpfungsschicht 18 versehen.
Anschließend können die Lagereinrichtung 38, 44 beispielsweise
in das Hülsenelement 48 eingepasst werden. Außerdem kann
beispielsweise eine Passbuchse als Hülsenelement 48 vorgesehen
werden, das eine Pressverbindung der Kartusche im Turboladergehäuse
bzw. in dessen Lagergehäuse 16 ermöglicht.
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In 3 ist
nun eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform
dargestellt. Dabei ist der Turbolader 10 gemäß der
dritten Ausführungsform ebenfalls in einer Teilschnittansicht
dargestellt.
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Bei
der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform
sind ebenfalls beispielsweise zwei Lagereinrichtung 38, 44 vorgesehen.
Die beiden Lagereinrichtung 38, 44 weisen jeweils
ein Innenringelement 40 und ein Außenringelement 42 auf,
zwischen denen die jeweiligen Wälzkörper 36 angeordnet
sind. Die Wälzköper 36 sind dabei kugelförmig,
können aber ebenso zylinderförmig, kegelförmig
usw. sein, je nach Funktion und Einsatz zweck. Im vorliegenden Fall,
wie er in 3 dargestellt ist, ist eine
Distanzhülse 58 zwischen den beiden Lagereinrichtung 38, 44 bzw.
hier ihren Innenringelementen 40 vorgesehen, um den Lagerabstand
einzustellen. Bei der ersten Ausführungsform ist ein solche
Distanzhülse 58 nicht unbedingt notwendig, da
hier der Lagerabstand durch die Länge des Absatzes 32 der
Rotorwelle 14 eingestellt werden kann.
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Des
Weiteren sind die beiden Lagereinrichtung 38, 44 in
einem Hülsenelement 48 angeordnet. Dabei kann
wahlweise zusätzlich eine Federelementeinrichtung 54 zwischen
den beiden Außenringelementen 42 der Lagereinrichtung 38, 44 vorgesehen sein,
um Kräfte in axialer Richtung aufzunehmen und zu dämpfen.
Statt der Federelementeinrichtung 54 kann zwischen den
beiden Außenringelementen 42 eine Dämpfungsschicht 18 angeordnet
sein, wie mit der gestrichelten Linie in 3 angedeutet
ist.
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Darüber
hinaus ist bei der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform
eine Dämpfungsschicht 18 auf der Außenseite 52 des
Hülsenelements 48 vorgesehen. Die Dämpfungsschicht 18 kann
dabei über die gesamte Außenfläche bzw.
die gesamte Länge des Hülsenelements 48 vorgesehen
sein, wie in 3 dargestellt ist, oder in einem
oder mehreren Abschnitten auf der Außenseite 52 des
Hülsenelements (nicht dargestellt). Grundsätzlich
kann eine Dämpfungsschicht 18 auch zusätzlich
oder alternativ auf der Innenseite 50 des Hülsenelements 48 angeordnet
sein und sich dabei beispielsweise über die gesamte Innenfläche
des Hülsenelements 48 erstrecken, wie in 1 gezeigt
ist, oder sich nur in dem Abschnitt der Lagereinrichtung 38, 44 und/oder
zwischen ihnen erstrecken.
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Die
Dämpfungsschicht 18 ist wie bei den beiden anderen
Ausführungsformen aus einem elastischen bzw. dämpfenden
Material, beispielsweise einem Gummimaterial wie Gummi oder Hartgummi usw..
Die Erfindung ist aber nicht auf Gummimaterialien beschränkt.
Es können beispielsweise auch Schaumstoffmaterialien oder
Vliesmaterialen oder Kombinationen von Materialien vorgesehen werden, um
nur einige Beispiele zu nennen, die geeignet wärme- bzw.
hitzebeständig sind und die geeignet elastisch sind, um
auftretende Kräfte abzudämpfen.
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Weiter
ist in 4 eine vierte erfindungsgemäße
Ausführungsform eines Turboladers 10 in einer Teilschnittansicht
dargestellt. Die vierte Ausführungsform basiert im Wesentlichen
auf der dritten Ausführungsform. Bei der vierten Ausführungsform
ist jedoch ein Doppelhülsenelement vorgesehen, mit einer
Dämpfungsschicht 18 zwischen dem ersten und zweiten
Hülsenelement 48, 60. Wahlweise kann
eine weitere Dämpfungsschicht 12 auf der Außenseite des
Doppelhülsenelements 48, 60 vorgesehen
werden und/oder eine weitere Dämpfungsschicht 18 auf der
Innenseite des Doppelhülsenelements (nicht dargestellt).
In einer weiteren Variante können auch ein oder beide Lagereinrichtung 38, 44 zusätzlich
mit einer Dämpfungsschicht 18 auf ihren Außenringelementen 42 und/oder
Innenringelementen 40 versehen sein, wie in der zweiten
Ausführungsform gemäß 2,
dargestellt ist.
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Bei
der vierten Ausführungsform, wie sie in 4 gezeigt
ist, ist zwischen den beiden Innenlagerringelemente 40 der
Lagereinrichtung 38, 44 eine Distanzhülse 58 vorgesehen,
zum Einstellen des Lagerabstands. Stattdessen kann bei der dritten
und vierten Ausführungsform auch die Rotorwelle 14 mit einem
Absatz 32 versehen sein, der einerseits eine Aufnahme 34 für
die Wälzkörper 36 z. B. der äußeren Lagereinrichtung 44 bildet
und andererseits z. B. gleichzeitig den Lagerabstand einstellt.
Des Weiteren kann zwischen den beiden Außenringelementen 42 der
Lagereinrichtung 38, 44 zusätzlich eine
Federelementeinrichtung 54 oder eine Dämpfungsschicht 18 vorgesehen
sein, wie in den anderen Ausführungsformen, die axiale
Kräfte aufnehmen und dämpfen kann. Die zusätzliche
Dämpfungsschicht 18 ist dabei mit einer gestrichelten
Linie in 4 angedeutet.
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Durch
das gezielte Einbringen einer zusätzlichen Dämpfung 18 bei
der Wälzlagerung 12 ist insbesondere ein Großserienein satz
im Straßenverkehr bezüglich der vom Kunden geforderten
Geräuschemissionen möglich. Dadurch lassen sich
die physikalischen Vorteile dieser Lagerungsart, wie beispielsweise
ein besseres Ansprechverhalten z. B. beim Motorstart und eine geringere
Reibleistung, ohne Komforteinbußen für den Endkunden
nutzen. Dies gilt für alle Ausführungsformen der
Erfindung.
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Die
zuvor in den Ausführungsformen beschriebene Dämpfungsschicht 18 kann
aus einer, zwei, drei, vier oder mehr Dämpfungsmateriallagen bestehen,
wobei die jeweiligen Dämpfungsmateriallagen jeweils die
gleiche Dicke, Härte, Elastizität und/oder das
gleiche Material aufweisen. Alternativ können sich einzelne,
d. h. wenigstens zwei und mehr, oder alle Dämpfungsmateriallagen
hinsichtlich Dicke, Härte, Elastizität und/oder
Material unterscheiden. Des Weiteren kann die Dämpfungsschicht, die
auf dem jeweiligen Hülsenelement oder Hülsenelementen
und/oder den Lagereinrichtung, vorgesehen ist über die
gesamte Fläche identisch sein oder beispielsweise abschnittsweise
variieren, um beispielsweise, je nach Funktion und Einsatzweck,
Bereiche bzw. Abschnitte unterschiedlicher Härte, Dicke und/oder
Elastizität zu schaffen. Als Dämpfungsmaterial
kann dabei Gummi, wie Hartgummi, Kautschuk usw. verwendet werden.
Dies gilt ebenfalls für alle Ausführungsformen
der Erfindung.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern
auf vielfältige Weise modifizierbar. Die vorgenannten Ausführungsformen
sind miteinander kombinierbar, insbesondere einzelne Merkmal davon.
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So
können beispielsweise bei der ersten bis dritten Ausführungsform
ein Doppelhülsenelement 48, 60 oder ein
Mehrfachhülsenelement eingesetzt werden, mit entsprechenden
Dämpfungsschichten 18 dazwischen. Des Weiteren
kann bei der ersten, zweiten und vierten Ausführungsform
auch eine Dämpfungsschicht 18 auf der Außenseite
des Hülsenelements 48 vorgesehen sein, wie bei
der dritten Ausführungsform. Wahlweise kann dabei auf der
Innenseite des Hülsenelements 48 und den Außenlagerringelementen 42 der
Lagereinrichtung 38, 44 keine zusätzliche
Dämpfungsschicht 18 vorgesehen werden, wie bei
der dritten Ausführungsform. Des Weiteren kann eine durchgängige
Dämpfungsschicht 18 zwischen der Innenseite des
Hülsenelements und den Außenringelementen der
Lagereinrichtung 38, 44 vorgesehen sein bei den
zweiten bis vierten Ausführungsformen, vergleichbar der
ersten Ausführungsform. Des Weiteren kann bei der ersten,
dritten und vierten Ausführungsform auch eine Dämpfungsschicht 18 nur
im Bereich der Außenringelemente 42 der Lagereinrichtung 38, 44 vorgesehen
werden, wie bei der zweiten Ausführungsform. Darüber
hinaus kann die Lagerung 12 der ersten und zweiten Ausführungsform
gemäß der dritten und vierten Ausführungsform
erfolgen und umgekehrt.
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Bei
den zuvor mit Bezug auf die 1–4 beschriebenen
Ausführungsformen ist die jeweilige Lagereinrichtung 38, 44 in
einem Hülsenelement 48 oder einer Hülsenelementkombination 48, 60 (4) angeordnet.
Grundsätzlich kann das Hülsenelement 48 bzw.
die Hülsenelementkombination 48, 60 in
den Ausführungsformen auch weggelassen werden und die Lagereinrichtung 38, 44 mit
ihren Außenringelementen 42 und der Dämpfungsschicht 18 bzw. Dämpfungsschichten 18 stattdessen
direkt in das Lagergehäuse 16 eingebaut werden.
In diesem Fall kann eine durchgehende Dämpfungsschicht 18 oder eine
Dämpfungsschicht nur im Bereich der Lagereinrichtung 38, 44 zwischen
der Lagergehäusewand 16 und den jeweiligen Lagereinrichtung 38, 44 vorgesehen.
Dabei kann wahlweise zusätzlich ebenfalls eine Dämpfungsschicht 18 und/oder
eine Federelementeinrichtung 54 zwischen den Außenringelementen 42 zweier
Lagereinrichtung 38, 44 vorgesehen werden, wie
in den 1–4 vergleichbar
dargestellt ist.
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Des
Weiteren kann die Wälzlageranordnung zum Lagern der Rotorwelle 14 neben
einer kombinierten Wälzlageranordnung 38, 44 die
sowohl als Radiallager wie als Axiallager wirkt, wie zuvor mit Bezug
auf die 1–4 beschrieben
wurde, zusätzlich oder alternativ dazu auch eine getrennte
d. H. eine reine axiale und eine reine radiale Wälzlageranordnung
(nicht dargestellt) aufweisen. Solche eigenständige radiale
bzw. axiale Wälzlageranordnungen sind aus dem Stand der
Technik allgemein bekannt. Sie weisen dabei ebenfalls einen Außenring
bzw. ein Außenringelement und einen Innenring bzw. ein
Innenringelement auf, mit dazwischen angeordneten Wälzkörpern.
Dabei kann nun auf der Außenseite des Außenrings
und/oder des Innenrings ebenfalls eine Dämpfungsschicht
vorgesehen werden, wie bei den Lagereinrichtungen, beispielsweise
in 4. Die Rotorwelle kann beispielsweise über
eine radiale Wälzlageranordnung gelagert sein und als Axiallager beispielsweise
wenigstens eine Axiallagerscheibe oder ein axiales Wälzlager
aufweisen. Auch kann die Rotorwelle über ein gewöhnliche
Radiallagerung gelagert sein und ein axiales Wälzlager
aufweisen. Es sind unterschiedliche Kombinationen möglich
zur Lagerung der Rotorwelle. Gemäß der Erfindung
wird aber immer wenigstens ein Wälzlager zur Lagerung der
Rotorwelle verwendet. Das kann wie zuvor beschrieben ein kombiniertes
Wälzlager oder ein rein axiales bzw. radiales Wälzlager
sein. Die Wälzlager können hierbei mit beliebigen
anderen Lagertypen kombiniert werden, vorzugsweise ebenfalls ölfreien Lagerungen.
Dies ist aber nicht zwingend.
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In
den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist zwischen
den Außenringelementen 42 beispielsweise ein Federelement 54 angeordnet
oder eine Dämpfungsschicht 18. Es kann aber auch
beispielsweise eine Distanzhülse zwischen den Außenringelementen 42 angeordnet
sein beispielsweise statt zwischen den Inßenringelementen.
Dabei kann wahlweise zusätzlich ein Federelement und/oder eine
Dämpfungsschicht zwischen dem Ringelement des Lagers und
der Distanzhülse vorgesehen werden. Es kann aber auch beispielsweise
kein Gegenstand zwischen den Außenringelementen angeordnet
sein, d. h. kein Federelement, keine Dämpfungsschicht,
keine Distanzhülse.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102008014684 [0031]
- - DE 102008035086 [0031]