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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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Das Dokument
DE 36 28 687 A1 offenbart beispielsweise eine Lagerung für den Läufer eines Turboladers mit Verdichterrad und Turbinenrad, bei der die Rotorwelleüber zwei Wälzlager im Verdichtergehäuse abgestützt ist. Um dabei eine Schwingungsgedämpfte Lagerung zu erreichen, wird die Anordnung eines spaltfömigen Dämpungsraums, der mit einem hydraulischen Fluid gefüllt ist, vorgeschlagen.
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Aus Dokument
DE 10 77 007 ist es beispielsweise auch bekannt, die Lager von mit hohen Drehzahlen umlaufenden Wellen von Abgasturboladern gegenüber dem Gehäuse elastisch abzustützen, um schädliche Wellenschwingungen zu dämpfen. Die Lagerung erfolgt auch hier mittels Wälzlageren, die sich über elastische Zwischenglieder am Gehäuse abstützen. Als elastische Zwischenglieder werden fein bearbeitete Lamellen aus Federstahl verwendet, die um den Außenumfang der Wälzlager angeordnet sind.
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Weiterhin ist aus der Druckschrift
US 4,046,430 ein Viskositätsdämpfer für eine Lagereinrichtung, die zwischen zwei relativ zueinander rotierenden koaxialen Hohlwellen einer Gasturbine angeordnet ist, offenbart. Zur Stabilisierung ist dabei parallel zu dem Viskositätsdämpfer eine Federelement angeordnet, das die Eigenfrequenz der Welle über die Betriebsgeschwindigkeit der Welle auf ein unkritisches Niveau anhebt.
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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, der eine Turbine mit einem Turbinenrad und einen Verdichter mit einem Verdichterrad, die in einem Tuboladergehäuse angeordnet sind, aufweist. Das Turbinenrad und das Verdichterrad sind dabei auf einer Rotorwelle angeordnet und die Rotorwelle ist drehbar in dem Turboladergehäuse mit einer Wälzlageranordnung gelagert, wobei die Wälzlageranordnung zwei Lagereinrichtungen mit Wälzkörpern aufweist und mit einer zusätzlichen Dämpfungseinrichtung ausgestattet ist. Die Dämpfungseinrichtung weist wenigstens eine oder mehrere Dämpfungsschichten auf, wobei die Dämpfungsschichten aus einem Gummimaterial oder einem Elastomermaterial bestehen oder dieses zumindest aufweisen. Weiterhin weist die Wälzlageranordnung zwei Lagereinrichtungen mit Wälzkörpern auf, die jeweils ein separates Außenringelement und ein separates Innenringelement mit dazwischen angeordneten Wälzkörpern aufweisen. 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 Lagerabstands zwischen den Lagereinrichtungen kann dabei beispielsweise eine Distanzhülse vorgesehen werden. Weiterhin ist das jeweilige Außenringelement der beiden Lagereinrichtungen mit einer Dämpfungsschicht auf seiner Außenseite ausgestattet. Die Dämpfungsschicht kann dabei beispielsweise mittels Umspritzen oder Umgießen auf den jeweiligen 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 ausgetattet werden muss. Stattdessen kann die gedämpfte Lagereinrichtung direkt eingebaut werden. Erfindungsgemäß ist weiterhin zwischen den zwei Außenringelementen der zwei Lagereinrichtungen eine Federelementeinrichtung angeordnet, die in die Dämpfungsschicht eingebettet ist. Das hat den Vorteil, dass auch Kräfte gedämpft werden können, die in axialer Richtung auftreten.
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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. Die Dämpfungseinrichtung hat den Vorteil, dass beispielsweise der Schall, der durch das Abrollen der Wälzkörper eines Wälzlager entstehen kann, gedämpft werden kann. Dies ist besonders relevant unter fahrzeugakustischen Gesichtspunkten.
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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 gelagert, wobei die Wälzlageranordnung 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 weiteren Ausführungsformen können Dämpfungsschichten an verschiedenen Stellen der Wälzlageranordnung vorgesehen werden. So kann zusätzlich zu einer Dämpfungsschicht auf der Außenseite eines Außenrings einer Wälzlageranordnung eine zweite Dämpfungsschicht auf der Außenseite eines zusätzlichen Hülsenelements, in dem die Wälzlageranordnung vorgesehen ist, vorgesehen werden. Bestehen die Dämpfungsschichten beispielsweise aus einem Gummimaterial oder weisen dieses zumindest auf, so kann das Gummimaterial beispielsweise ein Hartgummimaterial sein. Ein solches Gummimaterial lässt sich einfach verarbeiten und ist verhältnismäßig kostengünstig.
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Gemäß einer anderen 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 kann ein Hülsenelement vorgesehen werden, in welchem die 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 einem, zwei, drei und mehreren Abschnitten angeordnet sein.
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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 weist die Dämpfungsschicht mehrere Dämpfungslagen auf. Dabei können wenigstens zwei Dämpfungslagen identisch ausgebildet sein bezüglich der Dicke, der Elastizität, der Härte und/oder des Materials. Auf diese Weise kann die Dämpfungseigenschaft ebenfalls gezielt 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;
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2 eine Schnittansicht durch ein Gehäuse eines Turboladers mit einer Lageranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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3 eine Schnittansicht durch ein Gehäuse eines Turboladers mit einer Lageranordnung gemäß einer dritten Ausführungsform; und
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4 eine Schnittansicht durch ein Gehäuse eines Turboladers mit einer Lageranordnung gemäß einer vierten 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 Turboladers 10 dargestellt. Der Turbolader 10 weist 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 Dämpfungseinrichtung 18 ausgestattet. Eine solche zusätzliche Dämpfungseinrichtung 18 hat aus fahrzeugakustischen Gesichtspunkten den Vorteil, dass durch diese zusätzliche Dämpfungseinrichtung 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 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. 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 einer 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, ist zwischen den beiden Außenlagerringelementen 42 zusätzlich eine Federelementeinrichtung 54 angeordnet. Die Federelementeinrichtung 54 in 1 wirkt hierbei als zusätzliche Dämpfungseinrichtung 18 zwischen den beiden Außenlagerringelementen 42 der Lagereinrichtungen 38, 44 in axialer Richtung. Über die Federelementeinrichtung 54 können die erste und zweite Lagereinrichtung 38, 44 gegeneinander verspannt werden.
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Bei einer alternativen Ausführung kann statt der Federelementeinrichtung 54 eine zusätzliche Dämpfungsschicht 18' vorgesehen werden, wie sie in 1 mit einer gestrichelten Linie angedeutet ist, diese kann beispielsweise auf der ersten Dämpfungsschicht 18 des Hülsenelements 48 befestigt werden, beispielsweise mittels einem Klebstoff usw.. Alternativ kann die Dämpfungsschicht 18 auf der Innenseite 50 des Hülsenelements 48 auch mit einem entsprechenden Vorsprung ausgebildet sein, der beispielsweise umlaufend oder zumindest teilweise umlaufend ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die Dämpfungsschicht 18 außerdem axiale Kräfte aufnehmen und die beiden Lagereinrichtungen 38, 44 gegeneinander verspannen. 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 eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Turboladers 10 dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich dabei von der zuvor beschriebenen Ausführungsform dadurch, dass das jeweilige Wälzlager 12 bzw. die Lagereinrichtung 38, 44 als eine Art Kartusche ausgeführt ist, 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 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 weitere erfindungsgemäße Ausführungsform dargestellt. Dabei ist der Turbolader 10 gemäß der dritten Ausführungsform ebenfalls in einer Teilschnittansicht dargestellt.
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Bei dieser Ausführungsform sind ebenfalls 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 Einsatzzweck. 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.
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Des Weiteren sind die beiden Lagereinrichtungen 38, 44 in einem Hülsenelement 48 angeordnet. Dabei ist zusätzlich eine Federelementeinrichtung 54 zwischen den beiden Außenringelementen 42 der Lagereinrichtung 38, 44 vorgesehen, um Kräfte in axialer Richtung aufzunehmen und zu dämpfen. In einer alternativen Ausführung kann statt der Federelementeinrichtung 54 zwischen den beiden Außenringelementen 42 eine zusätzliche Dämpfungsschicht 18' angeordnet sein, wie mit der gestrichelten Linie in 3 angedeutet ist.
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Darüber hinaus ist bei dieser 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.. Weiter ist in 4 eine weitere Ausführungsform eines Turboladers 10 in einer Teilschnittansicht dargestellt. Diese Ausführungsform basiert im Wesentlichen auf der vorgenannten Ausführungsform. Bei dieser Variante sind ein oder beide Lagereinrichtung 38, 44 mit einer Dämpfungsschicht 18 auf ihren Außenringelementen 42 versehen, wie auch in der Ausführungsform gemäß 2, dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch zusätzlich 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).
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Bei der 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. Des Weiteren ist zwischen den beiden Außenringelementen 42 der Lagereinrichtung 38, 44 eine Federelementeinrichtung 54, die in einer Dämpfungsschicht 18 eingebettet ist, vorgesehen, 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 Großserieneinsatz 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 den Lagereinrichtungen und dem jeweiligen Hülsenelement oder Hülsenelementen 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. 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. 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 ist ebenfalls eine Dämpfungsschicht 18 und eine darin eingebettete Federelementeinrichtung 54 zwischen den Außenringelementen 42 zweier Lagereinrichtung 38, 44 vorgesehen, 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 werden aber immer zwei Wälzlager zur Lagerung der Rotorwelle verwendet. Das kann wie zuvor beschrieben ein kombiniertes Wälzlager oder ein rein axiales bzw. radiales Wälzlager sein. In den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist zwischen den Außenringelementen 42 eine Federelementeinrichtung 54 eingebettet in eine Dämpfungsschicht 18 angeordnet.
