DE102009051307A1

DE102009051307A1 - Ladeeinrichtung

Info

Publication number: DE102009051307A1
Application number: DE102009051307A
Authority: DE
Inventors: Jan Patrick Häntsche; Max Fiedler
Original assignee: Bosch Mahle Turbo Systems GmbH and Co KG
Current assignee: BMTS Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2011-05-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung (5), insbesondere einen Abgasturbolader, mit einer über zumindest zwei Wälzlager (4, 4') gelagerten Welle (2). Erfindungswesentlich ist dabei, - dass die zumindest zwei Wälzlager (4, 4') in einer Kartusche/Buchse (3) angeordnet sind, - dass die Kartusche/Buchse (3) zur Aufnahme der Wälzlager (4, 4') eine durchgehende Bohrung (6) aufweist, in welcher zumindest ein Axialanschlag (7) zur Axialfixierung zumindest eines der Wälzlager (4, 4') fixiert ist, - wobei die durchgehende Bohrung (6) von einer Seite aus gebohrt und fertig bearbeitet, insbesondere fein geschliffen, ist. Hierdurch können insbesondere die Verschleißeigenschaften optimiert und ein Herstellungsaufwand reduziert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung, insbesondere einen Abgasturbolader, mit einer über zumindest zwei Wälzlager gelagerten Welle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Lagereinrichtung in einer derartigen Ladeeinrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Lagereinrichtung.
Aus der DE 20 2004 017 194 U1 ist eine gattungsgemäße Ladeeinrichtung bekannt, bei der die Lagerung einer Welle mittels zweier Schrägkugellager erfolgt. Die beiden Schrägkugellager sind dabei hinsichtlich ihres Druckwinkels, eines Materials der Kugeln, eines Durchmessers der Kugeln und/oder einer Beschichtung der Kugeln und/oder der Laufbahnen unterschiedlich ausgebildet. Hierdurch soll dem Umstand Rechnung getragen werden, dass das auf der Turbinenseite angeordnete Schrägkugellager höheren Belastungen ausgesetzt ist als das auf der Verdichterseite angeordnete Schrägkugellager.
Aus der EP 2 078 825 A2 ist eine weitere Ladeeinrichtung bekannt.
Wälzlager, die in einer Ladeeinrichtung, bspw. in einem Abgasturbolader, eingesetzt werden, werden üblicherweise auf die zu lagernde Welle aufgezogen, wobei die Außenringe der Wälzlager wahlweise in einer Bohrung direkt im Lagergehäuse der Ladeeinrichtung oder aber in einer rohrförmigen Buchse montiert werden, die anschließend als Integralbauteil in das Lagergehäuse eingesetzt wird. Damit die Wälzlager gegeneinander verspannt werden können, muss bspw. ein Lager-Außenring gegen einen axialen Anschlag in einer Aufnahmebohrung gespannt werden. Dazu muss die Bohrung von zwei Seiten in das Lagergehäuse oder in die Kartusche eingearbeitet und geschliffen werden. Dies ist ohne Umspannen des Lagergehäuses bzw. der Kartusche oder ohne ein Umrüsten der Schleifmaschine nicht möglich. Durch das Umspannen des Werkstücks und/oder des Werkzeugs entstehen jedoch minimale Rundlauf- und Versatzfehler der beiden lageraufnehmenden Bohrungen, welche insbesondere bei den hoch belasteten Wälzlagern in Abgasturboladern zu einem vorzeitigen Verschleiß führen können.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Ladeeinrichtung der gattungsgemäßen Art, eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine hohe Lebensdauer und gleichzeitig eine vereinfachte Fertigung auszeichnet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zumindest zwei Wälzlager zur Lagerung einer Welle in einer Kartusche bzw. einer Buchse anzuordnen, wobei in die Kartusche/Buchse zur Aufnahme der Wälzlager eine durchgehende und von einer Seite aus gebohrte sowie fertig bearbeitete Bohrung eingebracht ist. Dies bedeutet, dass die durchgehende und die Wälzlager aufnehmende Bohrung nicht nur von einer Seite aus gebohrt, sondern insbesondere auch von einer Seite aus fein geschliffen und damit fertig bearbeitet wird, bevor die Wälzlager eingesetzt werden. Dies bietet den großen Vorteil, dass die beiden Wälzlager nicht mehr wie bisher in von unterschiedlichen Seiten aus eingebrachten Bohrungen sitzen, sondern erfindungsgemäß in einer durchgehenden Bohrung, wodurch sich insbesondere bisher auftretende Rundlauf- und Versatzfehler zumindest minimieren, vorzugsweise gänzlich vermeiden lassen. Durch das Minimieren derartiger Fertigungsfehler kann insbesondere ein während des Betriebs der Ladeeinrichtung auftretender Verschleiß im Bereich der Wälzlager reduziert und dadurch die Lebensdauer der Ladeeinrichtung erhöht werden. Die Kartusche/Buchse, in welche der Außenring der Wälzlager eingesetzt wird, wird seinerseits in einem Lagergehäuse der Ladeeinrichtung angeordnet bzw. fixiert. Durch das Bohren und Fertigbearbeiten der Bohrung von einer Seite aus, lassen sich nicht nur die durch das Umspannen des Werkstücks bzw. des Werkzeugs hervorgerufenen Fertigungsungenauigkeiten vermeiden, sondern zusätzlich auch die Fertigungskosten reduzieren, da die Fertigung einfacher gestaltet werden kann. Die Wälzlager sind dabei innerhalb der Kartusche bzw. der Buchse über zumindest einen Axialanschlag in Axialrichtung fixiert und bspw. mittels eines Lager-Außenrings gegen diesen Axialanschlag verspannt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, ist der zumindest eine Axialanschlag über einen Presssitz, eine Verschraubung oder eine Verstiftung in der Bohrung gehalten. Die Fixierung des Axialanschlags mittels eines Presssitzes innerhalb der Bohrung stellt ein besonders kostengünstiges Verfahren dar, während die alternative Ausführungsform, wonach der Axialanschlag über eine Verschraubung bzw. eine Verstiftung in der Bohrung gehalten ist, die Möglichkeit des einfachen Lösens des Axialanschlags aus der Bohrung erlaubt.
Zweckmäßig weist der zumindest eine Axialanschlag zumindest einen Schmierkanal auf, über welchen zumindest ein Wälzlager mit Schmierstoff, bspw. mit Öl, versorgt wird. Der zumindest eine Axialanschlag ist – wie im vorherigen Absatz erläutert – innerhalb der durchgehenden Bohrung fixiert und weist aufgrund des direkten Kontakts mit zumindest einem Wälzlager die Möglichkeit auf, eine Versorgung des zumindest einen Wälzlagers mit Schmierstoff, bspw. mit Öl, über den Axialanschlag zu bewirken. Die Fixierung des Axialanschlags kann selbstverständlich auch über ein Verkleben oder über einen Kerbstift erfolgen, wobei die Fixierung in jedem Fall sowohl eine axiale Fixierung als auch eine Verdrehsicherung sicherstellt.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Lagereinrichtung zur Lagerung einer Welle in einem Abgasturbolader,
2 eine Darstellung wie in 1, jedoch bei einer anderen Ausführungsform.
Entsprechend der 1, weist eine Lagereinrichtung 1 zur Lagerung einer Welle 2, bspw. eines Rotors eines Abgasturboladers, eine Kartusche/Buchse 3 auf, in welcher zumindest zwei Wälzlager 4, 4' bspw. zwei Kugellager, angeordnet sind. Die Lagereinrichtung 1 ist dabei in eine Ladeeinrichtung 5, bspw. einen Abgasturbolader, eingebaut. Von der Ladeeinrichtung 5 ist jedoch der Übersichtlichkeit halber lediglich ein Bereich eines Lagergehäuses gezeichnet. Erfindungsgemäß besitzt nun die Kartusche/Buchse 3 eine durchgehende Bohrung 6, in welcher zumindest ein Axialanschlag 7 zur Axialfixierung zumindest eines der beiden Wälzlager 4, 4' fixiert ist. Die Bohrung 6 ist dabei erfindungsgemäß von einer Seite aus gebohrt, fein geschliffen und fertig bearbeitet, so dass die Bohrung 6 eine durchgehende Innenoberfläche aufweist. Im Unterschied zu bisher aus dem Stand der Technik bekannten Lagereinrichtungen, bei welchen die Bohrungen von zwei Seiten aus gefertigt wurden, kann mit der erfindungsgemäßen und von einer Seite aus hergestellten Bohrung 6 ein Rundlauf- und Versatzfehler, der zu einem vorzeitigen Verschleiß führt, vermieden werden.
Der zumindest eine Axialanschlag 7 kann bspw. über einen Presssitz, eine Verschraubung, eine Verstiftung oder eine Verklebung in der Bohrung 6 gehalten werden. Denkbar ist auch, dass die durchgehende Bohrung 6 eine Unterbrechung in der Art einer radialen Ringnut 8 aufweist, in welcher ein als geschlitzter Sicherungsring ausgebildeter Axialanschlag 7 eingreift. Alternativ ist auch vorstellbar, dass die durchgehende Bohrung 6 eine radiale Ringnut 8' (vgl. 2) aufweist, in welcher ein geschlitzter Sicherungsring 9 eingreift, an welchem der Axialanschlag 7 anliegt.
Betrachtet man die 1 und 2, so kann man erkennen, dass der Axialanschlag 7 einen Schmierkanal 10 aufweist, über welchen zumindest ein Wälzlager, hier das Wälzlager 4', mit Schmierstoff, insbesondere mit Öl, versorgt wird. Der Schmierkanal 10 kann dabei abgewinkelt sein und entweder in ein einteiliges Wälzlager 4' (vgl. 1) eingebracht sein oder aber durch verschiedene Bauteilkomponenten eines mehrteiligen Wälzlagers 4' (vgl. 2) gebildet werden. Selbstverständlich ist auch vorstellbar, dass der Axialanschlag 7 als Buchse ausgebildet ist, an welcher jeweils stirnseitig die beiden Wälzlager 4 und 4' anliegen. Der Schmierkanal 10 des Wälzlagers 4' ist dabei kommunizierend mit einem in der Kartusche bzw. Buchse 3 angeordneten Schmierkanal 10 verbunden, wobei der in der Kartusche bzw. Buchse 3 verlaufende Schmierkanal 10 wiederum mit einem nicht gezeigten Schmierkanal der Ladeeinrichtung kommunizierend verbunden ist. In allen Fällen ist dabei der Axialanschlag 7 sowohl in Axialrichtung als auch gegen ein Verdrehen gesichert.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Lagereinrichtung 1 wird zunächst in die Kartusche/Bohrung 3 zur Aufnahme der Wälzlager 4, 4' eine durchgehende Bohrung 6 von einer Seite aus gebohrt und anschließend von derselben Seite aus fertig bearbeitet, insbesondere fein geschliffen. Anschließend wird der Axialanschlag 7 zusammen mit den Wälzlagern 4, 4' in der Bohrung 6 positioniert, wobei die Fixierung des Anschlags 7 in der Bohrung 6 entweder direkt gegenüber der Kartusche bzw. der Buchse 3, bspw. mittels eines Presssitzes, oder indirekt über den in der 2 gezeichneten Sicherungsring 9 erfolgen kann. Von besonderem Vorteil ist dabei, dass die beiden Wälzlager 4, 4' in der Bohrung 6 eingesetzt und gegen den bzw. die Axialanschlag/Axialanschläge 7 verspannt werden können, ohne dass die Kartusche/Buchse 3 beim Herstellen bzw. Schleifen der Bohrung 6 umgespannt werden müsste. Hierdurch lässt sich eine besonders exakte Positionierung der Wälzlager 4, 4' erreichen, wodurch deren Verschleißneigung deutlich reduziert und dadurch die Lebensdauer der Ladeeinrichtung 5 deutlich erhöht werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202004017194 U1 [0002]
EP 2078825 A2 [0003]

Claims

Ladeeinrichtung (5), insbesondere ein Abgasturbolader, mit einer über zumindest zwei Wälzlager (4, 4') gelagerten Welle (2), dadurch gekennzeichnet, – dass die zumindest zwei Wälzlager (4, 4') in einer Kartusche/Buchse (3) angeordnet sind, – dass die Kartusche/Buchse (3) zur Aufnahme der Wälzlager (4, 4') eine durchgehende Bohrung (6) aufweist, in welcher zumindest ein Axialanschlag (7) zur Axialfixierung zumindest eines der Wälzlager (4, 4') fixiert ist, – wobei die durchgehende Bohrung (6) von einer Seite aus gebohrt und fertig bearbeitet, insbesondere fein geschliffen, ist.
Ladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Axialanschlag (7) über einen Presssitz, eine Verschraubung oder eine Verstiftung in der Bohrung (6) gehalten ist.
Ladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durchgehende Bohrung (6) eine radiale Ringnut (8) aufweist, in welcher ein als geschlitzter Sicherungsring ausgebildeter Axialanschlag (7) eingreift.
Ladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durchgehende Bohrung (6) eine radiale Ringnut (8') aufweist, in welcher ein geschlitzter Sicherungsring (9) eingreift, an welchem der Axialanschlag (7) anliegt.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialanschlag (7) zumindest einen Schmierkanal (10) aufweist, über welchen zumindest ein Wälzlager (4, 4') mit Schmierstoff, insbesondere mit Öl, versorgt wird.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialanschlag (7) ein- oder mehrteilig aufgebaut ist.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialanschlag (7) als Buchse ausgebildet ist, an welcher jeweils stirnseitig zwei Wälzlager (4, 4') anliegen.
Lagereinrichtung (1) in einer Ladeeinrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer Kartusche/Buchse (3) in der zumindest zwei Wälzlager (4, 4') angeordnet sind, wobei – die Kartusche/Buchse (3) zur Aufnahme der Wälzlager (4, 4') eine durchgehende Bohrung (6) aufweist, in welcher zumindest ein Axialanschlag (7) zur Axialfixierung zumindest eines der Wälzlager (4, 4') fixiert ist, – die durchgehende Bohrung (6) von einer Seite aus gebohrt und fertig bearbeitet, insbesondere fein geschliffen, ist.
Verfahren zur Herstellung einer Lagereinrichtung (1) zur Lagerung einer Welle in einer Ladeeinrichtung (5) nach Anspruch 8, bei dem – in eine Kartusche/Buchse (3) eine durchgehende Bohrung (6) eingebracht wird, – die durchgehende Bohrung (6) ohne Umspannen oder Werkzeugwechsel von einer Seite aus gebohrt und fertig bearbeitet, insbesondere fein geschliffen, wird, – in der fertig bearbeiteten Bohrung (6) zumindest ein Axialanschlag (7) zur Axialfixierung zumindest eines der Wälzlager (4, 4') fixiert wird, – zumindest zwei Wälzlager (4, 4') in die Bohrung (6) eingesetzt und gegen den/die Axialanschlag/Axialanschläge (7) verspannt werden.