DE102010035665A1

DE102010035665A1 - Lagerung

Info

Publication number: DE102010035665A1
Application number: DE102010035665A
Authority: DE
Inventors: Heiko Schmidt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2012-03-01
Also published as: WO2012025531A1

Abstract

Lagerung, insbesondere für einen Turbolader, mit einem Innenring und einem Außenring und einem Quetschölfilm dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Kolbenringe so vorgesehen sind, dass ein Abfluss des Öls über den Quetschölfilm gedrosselbar ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Lagerung insbesondere in einem Turbolader.
Hintergrund der Erfindung
Bei Turboladern werden die Lager üblicherweise mit einem deutlichen Radial-/Axialspiel eingebaut. Durch den dabei entstehenden Spalt zwischen äußerem Ring und Gehäuse wird Öl gedrückt, das als Ölpolster und damit als Dämpfer wirkt. Die Ölmenge stellt sich abhängig von der Spalthöhe/-länge, Öldruck/-viskosität ein. Derartige Lagerungen sind beispielsweise aus der WO002006004654A1 oder der JP000063215830AA bekannt.
Nachteilig an diesen bekannten Lagerungen ist allerdings, dass durch das durchdrücken des Öls ein sogenannter Quetschölfilm entsteht, der keine zentrierende Wirkung hat. Die Geometrie des Quetschölfilms wird in der Regel nach den Bedürfnissen der Rotordynamik abgestimmt. Die Ölversorgung erfolgt von oben, d. h. der Druck in der umlaufenden Ölnut auf der Außenringaußenseite nimmt auf Grund des Flusswiderstandes und der in den Squeeze-Film und der Spritzölbohrung abfließenden Ölmenge von oben nach unten ab. Aus der Druckverteilung resultiert eine radiale Kraft mit definierter Richtung. Druckinduzierte Kraft und Schwerkraft wirken nach unten. Das Öldruckgefälle von oben nach unten wird durch die exzentrische Lage des Außenringes im Gehäuse (unten) und damit erhöhten Ölabfluss gesteigert. Dies wiederum kann insbesondere bei Turboladerwälzlagern am Außenring zu Verschleißspuren mit Vorzugsrichtung führen. Bei radialen nicht rotierenden Kräften wie dem Eigengewicht der Lagerkartusche mit Rotor und Kräften, die wie in bekannten Anwendungen aus der Druckverteilung im Quetschölfilm resultieren, kommt es trotz der Überlagerung mit Unwuchtkräften zu einer bevorzugten exzentrischen Position des Außenrings im Gehäuse. D. h. der Abstand zwischen Außenring und Gehäuse ist auf der Seite, in deren Richtung die beschrieben Kräfte wirken, geringer oder sogar gleich null. Zwar nimmt der Widerstand, den der Quetschfilm der durch Unwucht verursachten dynamischen Radialbewegungen entgegensetzt, mit kleiner werdendem Spalt zu, jedoch wird der Restweg zur Unterbindung des metallischen Kontaktes ab. Der Anteil des Quetschölfilms am Ölbedarf der Lagerkartusche beträgt bei bekannten Anwendungen mehr als 50%.
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Lagerung vorzuschlagen, mit der die beschriebenen Verschleißspuren vermieden werden können.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Lagerung so ausgeführt wird, dass der axiale Abfluss des Öls über den Quetschölfilm durch Kolbenringe gedrosselbar ist. Dies hat auch den Vorteil, dass der Abfluss des Öls auch fast vollständig unterbunden werden kann. Dadurch wird das Druckgefälle von oben (Ölzufluss) nach unten vermindert. Damit wird auch die resultierende Kraft aus der Druckverteilung am Umfang erheblich verringert. Durch die geringere zu fördernde Ölmenge reduziert sich der Leistungsbedarf der Ölpumpe. Außerdem wird der Außenring durch die geringere Kühlung höhere Temperaturen erreichen, so dass eine geringere Temperaturdifferenz zum Innenring entsteht und die Lagergeometrie im Betrieb geringeren Schwankungen unterworfen ist.
Ein Reduktion des Öldurchflusses durch den Quetschölfilm reduziert die Leistungsaufnahme der Ölpumpe und die Kühlung des Außenringes. Durch die Reduzierung der Kühlung des Außenrings wird die Temperaturdifferenz zum Innenring geringer ausfallen, was sich positiv auf die Konstanz der Lagergeometrie auswirkt.
Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind gegenstand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibungsteile.
Es zeigen im Einzelnen:
1 eine Ausführungsform mit vier Kolbenringen
2 einen Schnitt A-A der Ausführungsform mit vier Kolbenringen
3 ein Ausschnitt aus der Ausführungsform mit vier Kolbenringen
4 eine Ausführungsform mit zwei axial innenliegenden Kolbenringen
5 einen Schnitt A-A der Ausführungsform mit zwei axial innenliegenden Kolbenringen
6 eine Ausführungsform mit zwei axial außenliegenden Kolbenringen
7 einen Schnitt A-A der Ausführungsform mit zwei axial außenliegenden Kolbenringen
8 eine Ausführungsform mit vier Kolbenringen mit Nuten
9 einen Schnitt A-A der Ausführungsform mit vier Kolbenringen mit Nuten
10 eine Ausführungsform einer Lagerkartusche mit vier Kolbenringen bei einer federvorgespannten Kartusche
11 eine Ausführungsform einer Lagerkartusche mit vier Kolbenringen bei einer federvorgespannten Kartusche wobei die Außenringen direkt am Quetschölfilm liegt.
Die 1–3 zeigen in einer ersten Ausführungsform der Erfindung den Außenring 6 einer Lagerkartusche 1 eines Turboladerwälzlagers wobei ein Quetschfilm 7 zum Gehäuse 2 vorgesehen ist. Eine Ölversorgungsbohrungen 4 im Gehäuse 2 versorgt die Ölnuten 3 mit Öl. Das Öl verteilt sich über die Ölnut 3 auf dem Umfang und versorgt den Quetschölfilm 7. Das Öl kann axial außen zwischen der Lagerkartusche 1 und Gehäuse 2 sowie axial innen über die Bohrung 5 ins Gehäuse 2 abfließen. Dabei sind jeweils Kolbenringe 8 so vorgesehen, dass eine Drosselung des Abflusses gewährleistet werden kann. Im Außenring 6 sind Nuten zur Aufnahme der Kolbenringe 8 vorgesehen. Zur besseren Montierbarkeit der Kolbenringe 8 können diese mit einer Unterbrechung 9 versehen sein.
4 und 5 zeigen in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zwei axial innenliegenden Kolbenringen. In dieser Ausführungsform kann der der Ölabfluss axial innen durch Kolbenringe 3 gedrosselt werden.
6 und 7 zeigen in einer weiteren Variante der Erfindung eine Lagerung mit zwei axial außen liegenden Kolbenringen. Hierbei wird der Ölabfluss axial außen durch die Kolbenringe 3 gedrosselt.
Die 8 und 9 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, in der vier Kolbenringe 3 vorgesehen sind. Diese weisen Nuten 10 auf. Mit dieser Ausführungsform kann der Ölabfluss sowohl axial innen wie auch außen durch Kolbenringe 3 gedrosselt. Die Kolbenringe 3 sind mit Nuten 10 versehen. Durch die Anzahl und den Querschnitt der Nuten 10 kann gezielt der Leckageölfluss auf die Bedürfnisse eingestellt werden. Die Nuten 10 zur Einstellung des Ölflusses können auch in den bereits dargestellten anderen Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen werden.
10 zeigt dass die oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung in einer Lagerkartusche 1 auch in federvorgespannter Ausführung eingesetzt werden können. So ist in 10 die Lagerung nach der in den 1–3 dargestellten Ausführungsform in einer federvorgespannte Lagerkartusche dargestellt.
11 zeigt eine Ausführungsform einer Lagerkartusche mit vier Kolbenringen bei einer federvorgespannten Lagerkartusche wobei die Außenringe direkt am Quetschölfilm liegen.
Die Erfindung mit ihren Ausführungsformen kann insbesondere als Lagerung für einen Turbolader als sogenannte Turbowälzlagerung eingesetzt werden. Ebenso kann die Erfindung bei anderen Lagerungen angewendet werden, bei denen ein Quetschölfilm vorgesehen ist. Hier kommen beispielsweise die Lagerung von Klimakompressoren in Frage.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 002006004654 A1 [0002]
JP 000063215830 AA [0002]

Claims

Lagerung, insbesondere für einen Turbolader, mit einem Innenring und einem Außenring und einem Quetschölfilm dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Kolbenringe so vorgesehen sind, dass ein Abfluss des Öls über den Quetschölfilm gedrosselbar ist.