DE102010054904A1 - Bearing cartridge for a turbocharger - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Lagerkartusche für einen Turbolader, umfassend einen in ein Lagergehäuse 15, 16 einpressbaren Trägerring 11, 12, 33 und einen vom Trägerring 11, 12, 33 radial umfassten Lageraußenring 13, 14, 34, wobei zwischen der zylindrischen Außenfläche des Lageraußenrings 13, 14, 34 und der hohlzylindrischen Innenfläche des Trägerrings 11, 12, 33 ein mit Öl befüllter Zwischenraum ausgebildet ist und der Trägerring 11, 12, 33 eine zur Ölversorgung des Zwischenraums ausgebildete Versorgungsbohrung 25 aufweist, wobei die Versorgungsbohrung 25 mit einer in Umfangsrichtung umlaufenden und wenigstens teilweise vom Lageraußenring gebildeten, ersten Nut 23 kommunizierend verbunden ist. Es soll eine nutzerfreundliche, transportable und werkseitig vorinstallierbare Turboladerlagerkartusche angegeben werden. Dies wird dadurch gelöst, dass der Lageraußenring 13, 14, 34 wenigstens eine Wälzkörperlaufbahn aufweist und der Trägerring 11, 12, 33 im Lagergehäuse befestigbar ist. Das Ergebnis ist eine leistungsfähige, werkseitig vormontierbare Turboladerlagerkartusche mit einer geringen Bauteilanzahl.The invention relates to a bearing cartridge for a turbocharger, comprising a carrier ring 11, 12, 33, which can be pressed into a bearing housing 15, 16, and a bearing outer ring 13, 14, 34 surrounded radially by the carrier ring 11, 12, 33, wherein between the cylindrical outer surface of the bearing outer ring 13 , 14, 34 and the hollow cylindrical inner surface of the carrier ring 11, 12, 33 an oil-filled intermediate space is formed and the carrier ring 11, 12, 33 has a supply bore 25 designed for supplying oil to the intermediate space, the supply bore 25 with a circumferential and is at least partially formed by the bearing outer ring, first groove 23 communicating. A user-friendly, transportable and factory pre-installable turbocharger bearing cartridge should be specified. This is achieved in that the bearing outer ring 13, 14, 34 has at least one rolling element raceway and the carrier ring 11, 12, 33 can be fastened in the bearing housing. The result is a high-performance, factory-assembled turbocharger bearing cartridge with a small number of components.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft eine Lagerkartusche für einen Turbolader, umfassend einen in ein Lagergehäuse einpressbaren Trägerring und einen vom Trägerring radial umfassten Lageraußenring, wobei zwischen der zylindrischen Außenfläche des Lageraußenrings und der hohlzylindrischen Innenfläche des Trägerrings ein mit Öl befüllter Zwischenraum ausgebildet ist und der Trägerring eine zur Ölversorgung des Zwischenraums ausgebildete Versorgungsbohrung aufweist, wobei die Versorgungsbohrung mit einer in Umfangsrichtung umlaufenden und wenigstens teilweise vom Lageraußenring gebildeten, ersten Nut kommunizierend verbunden ist.The invention relates to a bearing cartridge for a turbocharger comprising a carrier ring which can be pressed into a bearing housing and a bearing outer ring radially encompassed by the carrier ring, wherein a space filled with oil is formed between the cylindrical outer surface of the bearing outer ring and the hollow cylindrical inner surface of the carrier ring and the carrier ring has an oil supply the supply bore formed with a circumferentially circumferential and at least partially formed by the bearing outer ring, the first groove is communicatively connected.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Ein Turbolader dient üblicherweise der Leistungssteigerung von Brennkraftmaschinen durch die Nutzung von Abgasenergie. Der Turbolader besteht hierzu aus einem Verdichter und einer Turbine, die über eine innerhalb eines Lagergehäuses gelagerte Welle miteinander verbunden sind. Im Betrieb wird die Turbine durch einen Abgasstrom in Rotation versetzt und treibt über die Welle den Verdichter an, der Luft ansaugt und verdichtet. Die verdichtete Luft wird in den Motor geleitet, wobei durch den erhöhten Druck während des Ansaugtaktes eine große Menge Luft in die Zylinder gelangt. Hierdurch steigt der zur Verbrennung von Kraftstoff benötigte Sauerstoffgehalt entsprechend an, so dass bei jedem Einlasstakt mehr Sauerstoff in den Brennraum des Motors gelangt.A turbocharger is usually used to increase the performance of internal combustion engines through the use of exhaust gas energy. The turbocharger consists of a compressor and a turbine, which are connected to each other via a shaft mounted within a bearing housing shaft. In operation, the turbine is rotated by an exhaust gas flow and drives the compressor via the shaft, which sucks and compresses air. The compressed air is conducted into the engine, whereby a large amount of air enters the cylinders due to the increased pressure during the intake stroke. As a result, the oxygen content required for the combustion of fuel increases accordingly, so that more oxygen enters the combustion chamber of the engine at each intake stroke.
Dies führt zu einer Steigerung des maximalen Drehmoments, wodurch die Leistungsabgabe, also die maximale Leistung bei konstantem Arbeitsvolumen, erhöht wird. Diese Steigerung erlaubt insbesondere den Einsatz eines leistungsstärkeren Motors mit annähernd gleichen Abmessungen oder ermöglicht alternativ eine Verringerung der Motorabmessungen, also das Erzielen einer vergleichbaren Leistung bei kleineren und leichteren Maschine.This leads to an increase in the maximum torque, whereby the power output, ie the maximum power at a constant working volume, is increased. This increase allows in particular the use of a more powerful engine with approximately the same dimensions or alternatively allows a reduction in engine dimensions, so achieving a comparable performance in smaller and lighter machine.
Im Betrieb eines Turboladers rotiert die Welle bei steigender Motordrehzahl mit hoher Drehgeschwindigkeit. Durch die hohe Drehgeschwindigkeit können beispielsweise durch die Rotation der Welle hervorgerufene Schwingungen auf die Lagerkartusche übertragen werden. Um hierbei einen unerwünschten Kontakt der Lagerkartusche mit dem Lagergehäuse möglichst zu verhindern und um einen störungsfreien Betrieb eines Turboladers gewährleisten zu können, werden üblicherweise Lagereinheiten eingesetzt, die durch einen sogenannten Quetschölfilm die auftretenden Schwingungen dämpfen können. Hierzu wird Öl aus dem Motorölkreislauf in einen Zwischenraum zwischen der Lagerkartusche und dem Lagergehäuse gedrückt, wobei das entstehende Ölpolster bzw. der Quetschölfilm die Funktion des Schwingungsdämpfers übernimmt. Hierdurch können sowohl eventuell auftretende kontaktbedingte Geräusche verhindert und die Lebensdauer der einzelnen Lagerkomponenten erhöht werden.During operation of a turbocharger, the shaft rotates at high engine speed as the engine speed increases. Due to the high rotational speed, for example, vibrations caused by the rotation of the shaft can be transmitted to the bearing cartridge. In order to prevent unwanted contact of the bearing cartridge with the bearing housing as possible and to ensure trouble-free operation of a turbocharger, usually storage units are used, which can dampen the vibrations occurring by a so-called Quetschölfilm. For this purpose, oil from the engine oil circuit is pressed into a space between the bearing cartridge and the bearing housing, wherein the resulting oil cushion or Quetschölfilm takes over the function of the vibration damper. As a result, any contact-related noise can be prevented and the service life of the individual bearing components can be increased.
Aus
Aus dem Stand der Technik sind somit Turboladerlagerkartuschen bekannt, die dank einer entsprechenden zwar leicht gehandhabt werden können ohne den Zwischenraum des Squeezefilms zu exponieren. Daran ist jedoch nachteilig, dass eine entsprechende Entkopplungsvorrichtung nötig ist, die eine Vielzahl von Teilen benötigt und daher teuer ist.Thus turbocharger bearing cartridges are known from the prior art, which, thanks to a corresponding one, can be easily handled without exposing the interspace of the squeeze film. However, it is disadvantageous that a corresponding decoupling device is needed, which requires a large number of parts and is therefore expensive.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Es ist demnach eine Aufgabe der Erfindung, eine gegenüber dem Stand der Technik leicht handhabbare Turboladerlagerkartusche zur Verfügung zu stellen, die eine geringe Bauteilanzahl. aufweist, aber gleichermaßen die üblichen Vorteile bekannter Turboladerlagerkartuschen besitzt.It is therefore an object of the invention to provide a comparison with the prior art easily manageable turbocharger bearing cartridge available, which has a small number of components. but equally has the usual advantages of known turbocharger bearing cartridges.
Lösung der AufgabeSolution of the task
Die Aufgabe der Erfindung wird bei einer Lagerkartusche der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Lageraußenring wenigstens eine Wälzkörperlaufbahn aufweist und der Trägerring im Lagergehäuse befestigbar ist.The object of the invention is achieved in a bearing cartridge of the type mentioned above in that the bearing outer ring has at least one Wälzkörperlaufbahn and the support ring in the bearing housing can be fastened.
Der Lageraußenring ist vom Trägerring radial umfasst, wobei zwischen der zylindrischen Außenfläche des Lageraußenrings und der Innenfläche des Trägerrings ein mit vibrationshemmendem Öl befüllter Zwischenraum ausgebildet ist. Hierbei handelt es ich um den sogenannten Squeezefilm, der auch während des Betriebes an möglichst allen Stellen gleichmäßige Dicke aufweisen sollte. Der Trägerring weist eine zur Ölversorgung des Zwischenraums ausgebildete Versorgungsbohrung auf, wobei die Versorgungsbohrung mit einer in Umfangsrichtung umlaufenden und wenigstens teilweise vom Lageraußenring gebildeten, ersten Nut kommunizierend verbunden ist. Damit leitet er Öl aus dem Lagergehäuse weiter radial weiter nach innen, zum Lager.The bearing outer ring is radially encompassed by the support ring, wherein between the cylindrical outer surface of the bearing outer ring and the inner surface of the support ring, a space filled with vibration-inhibiting oil space is formed. This is the so-called squeeze film, which should have uniform thickness at all points during operation as well. The support ring has a supply bore formed for supplying oil to the intermediate space, wherein the supply bore communicates with a circumferential first circumferential groove and formed at least partially by the bearing outer ring. He leads oil from the bearing housing further radially inward to the camp.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann die die Lagerkartusche im Lagergehäuse mittels einer radialen Spielpassung oder einer radialen Übergangspassung befestigt werden. Eine Spielpassung würde durch eine entsprechende Wahl des Außendurchmessers des Trägerrings umgesetzt werden. Bei einem Negativspiel ist der Außendurchmesser des Trägerrings geringfügig größer, als der Innendurchmesser des Lagergehäuses. Deswegen wäre ein Einpressen der Lagerkartusche zwar notwendig, würde aber auch weitere Sicherungsvorrichtungen, wie zum Beispiel, eine axiale Fixierung oder Klemmung oder eine Befestigung des Trägerrings über einen am Trägerring vorgesehenen Befestigungsflansch überflüssig machen. Sollte jedoch ein positives Radialspiel zwischen dem Trägerring und dem Lagergehäuse gefragt sein, so wäre ein derartige axiale Befestigungsmethode sinnvoll. Der Trägerring könnte Bohrungen in axialer Richtung aufweisen, die eine Verschraubung des Trägerringes mit dem Gehäuse zulassen. Alternativ könnte ein Axialanschlag an einer hohlzylindrischen Einschnürung der Lagergehäuseaufnahme in Kombination mit einem axialen Befestigungselement ebenso zur axialen Befestigung herangezogen werden. Jedoch ist bei positivem Spiel auf die Vibrationseigenschaften der Gehäuse-Lageranordnung zu achten.In an advantageous embodiment, the bearing cartridge can be secured in the bearing housing by means of a radial clearance fit or a radial transition fit. A clearance would be made by an appropriate choice of Outer diameter of the carrier ring to be implemented. In a negative clearance, the outer diameter of the carrier ring is slightly larger than the inner diameter of the bearing housing. Therefore, a press-fitting of the bearing cartridge would indeed necessary, but would also make additional security devices, such as an axial fixation or clamping or attachment of the carrier ring via a mounting flange provided on the mounting flange superfluous. However, if a positive radial play between the carrier ring and the bearing housing be asked, such an axial attachment method would be useful. The carrier ring could have bores in the axial direction, which allow a screw connection of the carrier ring with the housing. Alternatively, an axial stop on a hollow cylindrical constriction of the bearing housing receptacle in combination with an axial fastening element could also be used for axial attachment. However, in a positive game to pay attention to the vibration characteristics of the housing-bearing assembly.
Des weiteren besteht die Möglichkeit einer radialen Übergangspassung. Hierbei sind Innendurchmesser des Lagergehäuses und Außendurchmesser des Trägerrings bis auf Fertigungstoleranzen gleich groß. Somit ergibt sich eine Presspassung mit vergleichsweise geringem Kraftschluss, die eine Befestigung des Trägerringes im Lagergehäuse realisiert. Optional kann diese mit einer der zuvor erwähnten axialen Befestigungsmaßnahmen unterstützt werden.Furthermore, there is the possibility of a radial transition fit. Here, the inner diameter of the bearing housing and the outer diameter of the carrier ring are the same size except for manufacturing tolerances. This results in a press fit with a relatively low adhesion, which realizes an attachment of the carrier ring in the bearing housing. Optionally, this can be assisted with one of the aforementioned axial attachment measures.
Vorteilhafterweise wird die zur vibrationshemmenden Ölfilmausbildung erforderliche Differenz des Außendurchmessers des Lageraußenrings und des Lagergehäuseinnendurchmessers durch eine radiale Einschnürung des Trägerrings beim Einpressen desselben in das Lagergehäuse hergestellt. Damit wird die Lagerkartusche vormontierbar und kann vom Anwender vor Ort ohne besondere Lagerbaukenntnisse eingepresst werden, ohne etwaige Garantieansprüche zu verlieren.Advantageously, the difference between the outer diameter of the bearing outer ring and the bearing housing inner diameter required for vibration-inhibiting oil film formation is produced by a radial constriction of the carrier ring when it is pressed into the bearing housing. Thus, the bearing cartridge is preassembled and can be pressed by the user on site without any special knowledge of bearing construction, without losing any warranty claims.
Bei der genannten Ausführungsform ist der Innendurchmesser des Trägerrings durch eine radiale Krafteinwirkung von außen veränderlich. Daher ist für die Platzierung der Lagerkartusche im Turboladergehäuse nur eine Bohrung mit einem bestimmten Innendurchmesser notwendig, womit bei Einpressung der Lagerkartusche die notwendige Radialkraft aufgebracht wird den ganzen Trägerring und somit auch dessen Innendurchmesser radial einzuschnüren, d. h. zu stauchen. Erst dann ist der gewünschte Radialabstand zwischen Außendurchmesser des Lageraußenringes beziehungsweise mehrerer Lageraußenringe und dem Trägerring hergestellt.In the aforementioned embodiment, the inner diameter of the carrier ring is variable by a radial force from the outside. Therefore, only a hole with a certain inner diameter is necessary for the placement of the bearing cartridge in the turbocharger housing, which is applied when pressing the bearing cartridge the necessary radial force to constrict the entire support ring and thus its inner diameter radially, d. H. to compress. Only then is the desired radial distance between the outer diameter of the bearing outer ring or a plurality of bearing outer rings and the carrier ring made.
Dabei wird berücksichtigt, dass die Zentrierung des Lagers innerhalb des Trägerringes grundsätzlich durch die Rotation der Welle im Betrieb erreicht wird. Hier erzeugt die Unwucht der Welle eine das Lager umlaufende nach außen gerichtete Radialkraft. Bei einer exzentrischen Lage des Lagers innerhalb des Ölfilms, wenn also der Ölfilm entlang des Umfangs eine unterschiedliche Dicke aufweist, verursacht der dickere Teil des Ölfilms einen geringeren Widerstand gegenüber der Radialkraft als der dünnere Teil. Das Lager in der Kartusche bewegt sich in Richtung des geringeren Widerstands, also des dickeren Teils des Ölfilms und kann den Dickenunterschied unter Selbstzentrierung entsprechend ausgleichen. Daher ist es wichtig, dass die Geometrie des hohlzylindrischen Zwischenraumes zur Generierung eines gleichmäßigen Ölfilms durch eine radiale Einschnürung des Trägerringes beim Einpressen desselben in ein Lagergehäuse exakt hergestellt wird.It is considered that the centering of the bearing within the support ring is basically achieved by the rotation of the shaft during operation. Here, the unbalance of the shaft generates a bearing rotating outward radial force. With an eccentric position of the bearing within the oil film, that is, when the oil film has a different thickness along the circumference, the thicker part of the oil film causes less resistance to the radial force than the thinner part. The bearing in the cartridge moves in the direction of the lower resistance, ie the thicker part of the oil film and can compensate for the thickness difference with self-centering accordingly. Therefore, it is important that the geometry of the hollow cylindrical space for generating a uniform oil film by a radial constriction of the support ring when pressing it into a bearing housing is made exactly.
Nunmehr ist noch die Ölversorgung für den Squeezefilm sicherzustellen. Dies wird über die erste Nut bewerkstelligt, die zumindest teilweise oder ganz in Umfangsrichtung umläuft. Idealerweise weist die erste Nut eine Ringform auf. Die erste Nut sorgt an der jeweiligen Umfangsstelle für einen Transport des Schmiermittels in Umfangsrichtung, um das Öl anschließend in den hohlzylindrischen Zwischenraum zwischen Trägerring und Außenring zu leiten, wo es beginnt axial abzuwandern.Now the oil supply for the squeeze film has to be ensured. This is done via the first groove, which rotates at least partially or completely in the circumferential direction. Ideally, the first groove has a ring shape. The first groove provides at the respective circumferential location for a transport of the lubricant in the circumferential direction to then guide the oil in the hollow cylindrical space between the carrier ring and outer ring, where it begins to migrate axially.
Vorteilhafterweise ist die erste Nut an der zylindrischen Außenfläche des Lageraußenrings und/oder an der hohlzylindrischen Innenfläche des Trägerrings ausgebildet. Da es sich um einen dem Anwender unzugänglichen Bereich handelt, besteht für die erste Nut eine große Gestaltungsfreiheit, die zur Optimierung der Lagerfunktionalität beiträgt.Advantageously, the first groove is formed on the cylindrical outer surface of the bearing outer ring and / or on the hollow cylindrical inner surface of the carrier ring. Since this is an area inaccessible to the user, there is a great deal of design freedom for the first groove, which contributes to optimizing the storage functionality.
Auch das Lagergehäuse weist eine Bohrung zur Ölversorgung auf, die mit der ersten Nut mittelbar über eine Versorgungsbohrung des Trägerringes verbunden ist. Hierbei kann nach Bedarf festgelegt werden, ob die Versorgung des Zwischenraumes über den Trägerring vertikal (beispielsweise von oben oder von unten) oder horizontal erfolgen soll. Im Trägerring kann die genannte Versorgungsbohrung oder auch mehrere Versorgungsbohrungen an jeder Umfangsstelle eingebracht werden, um in die erste Nut zu münden. Daran ist vorteilhaft, dass der Zwischenraum, in welchem sich der Squeezefilm ausbildet, einem Anwender nicht zugänglich ist. Damit kann der Hersteller entsprechende Garantien geben, da mögliche Vibrationsprobleme, dann eindeutig werkseitig entstanden sein müssen.Also, the bearing housing has a bore for oil supply, which is indirectly connected to the first groove via a supply bore of the support ring. In this case, it can be determined as required whether the supply of the intermediate space via the carrier ring should be vertical (for example from above or below) or horizontal. In the support ring, said supply bore or even a plurality of supply holes can be introduced at each circumferential location to open into the first groove. This is advantageous in that the intermediate space in which the squeeze film is formed is not accessible to a user. Thus, the manufacturer can provide appropriate guarantees, since possible vibration problems, then clearly factory must have arisen.
Weiterhin ist die Anzahl der Versorgungsbohrungen grundsätzlich nicht begrenzt. Vorzugsweise sind entsprechend mehrere Versorgungsbohrungen im Lagergehäuse, im Trägerring und/oder in den Außenringen ausgebildet, die zur Versorgung des Ölfilms zur Verfügung stehen.Furthermore, the number of supply holes is basically not limited. Preferably, a plurality of supply bores are correspondingly formed in the bearing housing, in the support ring and / or in the outer rings, which are available to supply the oil film.
Vorteilhafterweise ist der Trägerring zum Einpressen vorteilhaft ausgestaltet, d. h. er kann einen Radialflansch oder Befestigungsflansch aufweisen, der axiale Einpresskräfte optimal übertragen kann, ohne das Lagerinnere zu belasten. Nach dem Einpressen ist die Lagerkartusche operabel.Advantageously, the carrier ring is designed for pressing advantageous, d. H. he may have a radial flange or mounting flange, which can transmit axial Einpresskräfte optimally without burdening the bearing interior. After pressing in, the bearing cartridge is operable.
Die Lagerkartusche beinhaltet vorteilhafterweise zumindest ein Lager mit einem Lagerinnen- und einem Lageraußenring, zwischen denen eine Anzahl von Wälzkörpern geführt ist. Die Wälzkörper sind in Wälzkörperlaufbahnen geführt, die am Außenumfang des inneren Lagerrings bzw. am Innenumfang des äußeren Lagerrings eingebracht sind. Beide Lagerringe können entweder einteilig oder zweiteilig gefertigt sein.The bearing cartridge advantageously includes at least one bearing with a bearing inner and a bearing outer ring, between which a number of rolling elements is guided. The rolling elements are guided in Wälzkörperlaufbahnen, which are introduced on the outer circumference of the inner bearing ring or on the inner circumference of the outer bearing ring. Both bearing rings can be made either in one piece or two parts.
Das Lagergehäuse kann aus verschiedenen Materialien gefertigt sein. Aufgrund der hohen Belastungen im Betrieb eines Turboladers eignen sich hierbei insbesondere temperaturfeste und korrosionsbeständige metallische Werkstoffe.The bearing housing can be made of different materials. Due to the high loads during operation of a turbocharger, temperature-resistant and corrosion-resistant metallic materials are particularly suitable here.
Das Lager kann als ein Wälzlager ausgebildet sein. Hierbei ist beispielsweise eine Ausgestaltung mit innerhalb eines Käfigs gehaltenen Wälzkörpern als auch eine vollkugelige Variante ohne Käfig denkbar. Im Hinblick auf die Belastungen der Lagereinheit und unter Berücksichtigung der Betriebsverhältnisse, wie beispielsweise Temperatureinflüsse oder Korrosion, sind die Lagerringe insbesondere aus temperatur- und korrosionsbeständigen Materialien gefertigt. Hierzu eignen sich beispielsweise durchgehärtete Stähle, die eine Vickershärte von mindestens 600 HV aufweisen. Die Lagerringe weisen diese Härte insbesondere an ihrer Oberfläche bzw. an den Stellen der Wälzkörperlaufbahnen auf.The bearing may be formed as a rolling bearing. Here, for example, a configuration with held within a cage rolling elements as well as a vollkugelige variant without cage conceivable. With regard to the loads of the bearing unit and taking into account the operating conditions, such as temperature influences or corrosion, the bearing rings are made in particular of temperature and corrosion resistant materials. For example, hardened steels having a Vickers hardness of at least 600 HV are suitable for this purpose. The bearing rings have this hardness, in particular on their surface or at the points of Wälzkörperlaufbahnen.
Weiterhin kann in dem Lageraußenring eine Spritzölbohrung eingebracht sein, die das Öl von der ersten Nut ausgehend in den Lagerinnenraum drückt. Das Öl kann so beispielsweise auch zur Schmierung der Lagerkomponenten genutzt werden, wobei die Position der Spritzölbohrung am Umfang frei wählbar ist.Furthermore, a spray oil hole can be introduced in the bearing outer ring, which presses the oil from the first groove into the bearing interior. The oil can thus be used, for example, for the lubrication of the bearing components, wherein the position of the spray oil hole at the periphery is freely selectable.
Um den Ablauf des Öls zu gewährleisten, umfasst die Lagerkartusche üblicherweise eine Ablaufnut an ihrem Außenumfang. Diese ist mit einer im Lagergehäuse zusätzlich eingebrachten Auslassbohrung kommunizierend verbunden. Auf diese Weise kann das über die Versorgungsbohrung dem Zwischenraum zugeführte Öl kontinuierlich abfließen. Der Durchmesser des Auslasses ist hierzu vorzugsweise so dimensioniert, dass ein ungestörter Ölablauf möglich ist. Weiterhin kann das Öl zusätzlich auch in axialer Richtung außen zwischen der Lagerkartusche und dem Lagergehäuse abfließen.To ensure the drainage of the oil, the bearing cartridge usually includes a drain groove on its outer periphery. This is communicatively connected to a bearing bore additionally introduced in the outlet bore. In this way, the oil supplied via the supply bore to the intermediate space can flow away continuously. The diameter of the outlet is for this purpose preferably dimensioned so that an undisturbed oil drain is possible. Furthermore, the oil can also flow in the axial direction outside between the bearing cartridge and the bearing housing.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung mündet die Versorgungsbohrung zur Ölversorgung des Zwischenraums im Wesentlichen von unten in die erste Nut. Diese Ausgestaltung unterstützt die bereits zuvor erwähnte Selbstzentrierung der Lagerkartusche innerhalb des Lagergehäuses durch einen gleichmäßigen Ölfilm, da der Öldruck der Schwerkraft und somit dem Eigengewicht der Lagerkartusche entgegenwirkt.In an advantageous embodiment of the invention, the supply bore opens for oil supply of the intermediate space substantially from below into the first groove. This embodiment supports the already mentioned above self-centering of the bearing cartridge within the bearing housing by a uniform oil film, since the oil pressure counteracts the gravitational force and thus the weight of the bearing cartridge.
Die Versorgungsbohrung ist im Lagergehäuse bevorzugt senkrecht zur Lagergehäuseachse ausgerichtet. Durch die senkrechte Ausrichtung kann eine gleichmäßige Verteilung des Öls im Zwischenraum zwischen dem äußeren Lagerring und dem Lagergehäuse und damit eine Zentrierung des äußeren Lagerrings bzw. des Lagers erreicht werden. Grundsätzlich ist eine senkrechte Ausrichtung insbesondere dann von Vorteil, wenn das Öl direkt von der Versorgungsbohrung in den Zwischenraum gelangt. In diesem Fall kann über eine senkrecht ausgerichtete Versorgungsbohrung auf einfache Weise eine gleichmäßige Verteilung des Öls entlang des Umfangs des äußeren Lagerrings erreicht werden.The supply bore is preferably aligned in the bearing housing perpendicular to the bearing housing axis. Due to the vertical orientation, a uniform distribution of the oil in the intermediate space between the outer bearing ring and the bearing housing and thus a centering of the outer bearing ring and the bearing can be achieved. In principle, a vertical alignment is particularly advantageous if the oil passes directly from the supply bore into the intermediate space. In this case, a uniform distribution of the oil along the circumference of the outer bearing ring can be achieved in a simple manner via a vertically oriented supply bore.
Weiterhin kann die Versorgungsbohrung bevorzugt einen vom Kreisdurchmesser verschiedenen Querschnitt aufweisen und gemeinsam mit der den äußeren Lagerring auf seinem Außenumfang umlaufenden Nut als Druckverteilungskammer genutzt werden. Dies gilt beim Einsatz eines Trägerrings für diesen analog.Furthermore, the supply bore may preferably have a different cross section from the circular diameter and be used together with the outer bearing ring on its outer circumference circumferential groove as a pressure distribution chamber. This applies when using a carrier ring for this analog.
In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zusätzlich eine Druckverteilungskammer zur Ölversorgung des Zwischenraums umfasst. Die Druckverteilungskammer kann hierbei beispielsweise in Form einer Aussparung im Lagergehäuse eingebracht sein. Weiterhin ist zusätzlich oder alternativ auch eine Druckverteilungskammer möglich, die sich durch eine entsprechende Form der Lagerkartusche ergibt. Hierbei kann beispielsweise der äußere Lagerring oder der Trägerring an einer Stelle seines Umfangs abgeflacht sein, so dass beim Einbau der Lagerkartusche in ein Lagergehäuse ein Freiraum an der Stelle der Abflachung entsteht, der als Druckverteilungskammer zur Verfügung steht. Die Druckverteilungskammer kann grundsätzlich flexibel am Umfang des äußeren Lagerrings oder des Trägerrings ausgebildet sein. Hierbei kann insgesamt durch die gezielte Gestaltung und Positionierung der Druckverteilungskammer die druckinduzierte Radialkraft auf die Lagerkartusche beeinflusst werden.In a further advantageous embodiment of the invention, a pressure distribution chamber for oil supply of the intermediate space is additionally included. The pressure distribution chamber may in this case be introduced, for example, in the form of a recess in the bearing housing. Furthermore, additionally or alternatively, a pressure distribution chamber is possible, which results from a corresponding shape of the bearing cartridge. Here, for example, the outer bearing ring or the support ring may be flattened at one point of its circumference, so that when installing the bearing cartridge in a bearing housing, a free space at the location of the flattening arises, which is available as a pressure distribution chamber. The pressure distribution chamber can basically be designed to be flexible on the circumference of the outer bearing ring or of the carrier ring. In this case, the pressure-induced radial force on the bearing cartridge can be influenced overall by the targeted design and positioning of the pressure distribution chamber.
Zweckmäßigerweise ist die Position der Versorgungsbohrung im Lagergehäuse für eine zweite Nut im Trägerring am Umfang frei wählbar. Die zweite Nut im Trägerring ist vorzugsweise mit einem entsprechend großen Querschnitt ausgebildet, so dass kein wesentlicher Druckverlust zu verzeichnen ist. Alternativ kann die zweite Nut im Trägerring entfallen, wenn die Bohrung zur Versorgung der ersten Nut sowohl axial als auch umfangsmäßig an der gleichen Stelle wie die Versorgungsbohrung im Lagergehäuse ausgebildet ist. Die Form der Bohrung im Trägerring kann hinsichtlich ihres Querschnitts und ihrer Form beliebig gestaltet werden und von einer Kreisform abweichen.Appropriately, the position of the supply hole in the bearing housing for a second groove in the support ring on the periphery is freely selectable. The second groove in the support ring is preferably formed with a correspondingly large cross section, so that no significant pressure loss is recorded. Alternatively, the second groove in the carrier ring can be omitted if the bore for supplying the first groove is formed both axially and circumferentially at the same location as the supply bore in the bearing housing. The shape of the hole in the support ring can be designed arbitrarily in terms of their cross section and their shape and deviate from a circular shape.
Vorteilhafterweise ist die zweite, zumindest teilweise oder ganz in Umfangsrichtung verlaufende Nut im Trägerring ausgebildet und mit der Versorgungsbohrung des Trägerringes kommunizierend verbunden. Damit ist es möglich das Öl um das Lager herum an Stellen zu transportieren, die mit einem gewissen Ölfluss unterstützt werden müssen, um eine nachteilige Ausdünnung des Ölfilms zu verhindern. Dazu kann die zweite Nut grundsätzlich mehrere kommunizierende Verbindungen mit der ersten Nut aufweisen.Advantageously, the second, at least partially or completely extending in the circumferential direction groove formed in the support ring and communicating with the supply bore of the support ring. This makes it possible to transport the oil around the bearing in places that need to be supported with a certain oil flow, to prevent adverse thinning of the oil film. For this purpose, the second groove may in principle have a plurality of communicating connections with the first groove.
Bei allen vorgenannten Ausgestaltungen gilt, wie bereits eingangs erwähnt, dass die Anzahl der Nuten nicht begrenzt ist. Vorzugsweise entspricht die Anzahl der Nuten der Anzahl der mit ihnen kommunizierend verbundenen Versorgungsbohrungen. Zweckmäßigerweise ist weiterhin eine Nut umfasst, die mit einer Auslassbohrung für das Öl kommunizierend verbunden ist, so dass das über die oder jede Versorgungsbohrung dem Zwischenraum zugeführte Öl kontinuierlich abfließen kann. Die Lagerringe können selbstverständlich auch bei dem Einsatz eines Trägerrings ein- oder mehrteilig ausgebildet sein, so dass auch hier die Verwendung eines Federelements möglich ist.In all the aforementioned embodiments applies, as already mentioned, that the number of grooves is not limited. Preferably, the number of grooves corresponds to the number of supply holes communicating with them. Conveniently, further comprising a groove communicating with an outlet bore for the oil, so that the oil supplied via the or each supply bore to the intermediate space can flow away continuously. The bearing rings can of course also be in the use of a carrier ring one or more parts, so that the use of a spring element is also possible here.
Vorzugsweise ist der Lageraußenring zweiteilig ausgeführt, wobei die beiden Teilringe des äußeren Lagerrings axial voneinander beabstandet sind. Eine zweiteilige Ausgestaltung ermöglicht eine einfache Herstellung der Teilringe und verringert den Montageaufwand der Lagereinheit. Weiterhin können sowohl die Kosten als auch der Transportaufwand verringert werden. Die axiale Beabstandung kann beispielsweise mittels eines Federelements axial erreicht werden. Das Federelement drückt die beiden Teilringe auseinander und hält sie so federnd in der vorgesehen Position. Der axiale Abstand der Teilringe zueinander ist hierbei insbesondere durch die Vorspannung des Federelements gegeben. Das Federelement kann beispielsweise als eine metallische Spiralfeder ausgebildet sein.Preferably, the bearing outer ring is made in two parts, wherein the two partial rings of the outer bearing ring are axially spaced apart. A two-part design allows for easy production of the partial rings and reduces the assembly costs of the storage unit. Furthermore, both the cost and the transport costs can be reduced. The axial spacing can be achieved axially, for example, by means of a spring element. The spring element presses apart the two partial rings and holds them so resiliently in the intended position. The axial distance of the partial rings to one another is given in this case in particular by the bias of the spring element. The spring element may be formed, for example, as a metallic spiral spring.
In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Lager als ein Wälzlager ausgebildet. Wälzlager eignen sich für verschiedene Lagerungsfälle und dienen insbesondere der Fixierung von Wellen, wobei sie die radialen und axialen Kräfte aufnehmen und gleichzeitig die Rotation der Welle ermöglichen. Wälzlager bestehen im Allgemeinen aus zwei Lagerringen mit integrierten Laufbahnen. Zwischen den Lagerringen sind Wälzkörper angeordnet, die sich auf den Laufbahnen abwälzen. Als Wälzkörper gängiger Lagertypen können je nach Anforderung beispielsweise Kugeln, Zylinderrollen, Nadelrollen oder Kegelrollen eingesetzt werden. Weiterhin ist eine Ausbildung mit einem die Wälzkörper führenden Käfig möglich.In a further advantageous embodiment of the invention, the bearing is designed as a rolling bearing. Rolling bearings are suitable for different storage cases and are used in particular for the fixation of waves, wherein they absorb the radial and axial forces while allowing the rotation of the shaft. Rolling bearings generally consist of two bearing rings with integrated raceways. Between the bearing rings rolling elements are arranged, which roll on the raceways. As rolling elements of common bearing types, for example, balls, cylindrical rollers, needle rollers or tapered rollers can be used depending on the requirement. Furthermore, training with a roller cage leading cage is possible.
Weiter bevorzugt ist das Lager als ein Gleitlager ausgebildet. Bei einer Gleitlagerung haben die beiden sich relativ zueinander bewegenden Teile direkten Kontakt und gleiten auf ihren Kontaktflächen. Eine Kontaktfläche tritt somit an die Stelle einer Wälzkörperlaufbahn des Wälzlagers, wobei auf dessen Wälzkörper völlig verzichtet wird. Der hierbei entstehende Reibwiderstand kann insbesondere durch die Erzeugung eines Schmierfilms reduziert werden. Weiterhin kann durch die Wahl reibungsarmer Materialpaarungen der sich berührenden Teile eine Verringerung des Reibwiderstands erreicht werden. Der Einsatz eines Gleitlagers zur Lagerung einer Welle eines Turboladers eignet sich beispielsweise deswegen, da das über die Versorgungsbohrungen zugeführte Öl auch zur Schmierung des Gleitlagers genutzt werden kann.More preferably, the bearing is designed as a sliding bearing. In a sliding bearing, the two parts moving relative to each other have direct contact and slide on their contact surfaces. A contact surface thus takes the place of a rolling body of the rolling bearing, being completely dispensed with the rolling elements. The resulting frictional resistance can be reduced in particular by the production of a lubricating film. Furthermore, a reduction in the frictional resistance can be achieved by choosing low-friction material pairings of the contacting parts. The use of a plain bearing for supporting a shaft of a turbocharger is suitable, for example, because the oil supplied via the supply bores can also be used to lubricate the plain bearing.
Der Trägerring kann zweckmäßigerweise kraft- oder formschlüssig im Lagergehäuse fixiert sein. Durch die kommunizierende Verbindung zwischen der Versorgungsbohrung und der den Trägerring in Umfangsrichtung umlaufenden Nut kann das Öl sich in der Nut über den Umfang des Trägerrings verteilen. An der Unterseite des Trägerrings kann das Öl über eine mit der Nut verbundene Bohrung in die Nut am Außenumfang des äußeren Lagerrings gelangen, so dass sich der Ölfilm zur Schwingungsdämpfung zwischen dem äußeren Lagerring und dem Trägerring ausbildet. Von der ersten Nut wird ein Teil. des Öls dann beispielsweise über eine mit der Nut verbundene Spritzölbohrung in den Lagerinnenraum gedrückt und steht zur Schmierung der Lagerkomponenten zur Verfügung.The support ring may conveniently be fixed non-positively or positively in the bearing housing. Due to the communicating connection between the supply bore and the circumferential circumferential groove of the support ring, the oil can be distributed in the groove over the circumference of the support ring. At the bottom of the carrier ring, the oil can pass through a hole connected to the groove in the groove on the outer circumference of the outer bearing ring, so that the oil film for vibration damping between the outer bearing ring and the carrier ring is formed. From the first groove becomes a part. the oil is then pressed into the bearing interior, for example via a spray oil hole connected to the groove, and is available for lubricating the bearing components.
Bei ein vorteilhaften Ausführungsform wird ein Form- und/oder Kraftschluss zwischen dem Trägerring und dem Lageraußenring hergestellt. Mittels dieser Verdrehsicherung werden der Trägerring und der Lageraußenring oder der Trägerring und die beiden äußeren Teilringe gegeneinander gesichert. Dazu eignen sich insbesondere Pins, Bolzen oder Buchsen. Buchsen zeichnen sich durch ihre Leichtigkeit aus und Bolzen durch ihre einfache Struktur. Dabei ist nicht unbedingt erforderlich, dass der Form- oder Kraftschluss der Verdrehsicherung sich auf das Lagergehäuse erstreckt, falls der Trägerring bereits in diesem eingepresst ist und somit kraftschlüssig gegen Verdrehung gesichert ist. Grundsätzlich stehen jedoch beide Optionen zur Verfügung, womit der Lageraußenring sowohl relativ zum Lagergehäuse und/oder relativ zum Trägerring gegen Verdrehungen gesichert werden kann.In an advantageous embodiment, a positive and / or frictional connection between the carrier ring and the bearing outer ring is produced. By means of this rotation of the support ring and the bearing outer ring or the support ring and the two outer part rings are secured against each other. In particular, pins, bolts or sockets are suitable for this purpose. Bushings are characterized by their lightness and bolts by their simple structure. It is not absolutely necessary that the positive or non-positive locking of the anti-rotation device extends to the bearing housing, if the support ring is already pressed into this and thus non-positively is secured against rotation. In principle, however, both options are available, whereby the bearing outer ring can be secured both relative to the bearing housing and / or relative to the support ring against rotation.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments and preferred developments of the invention can be taken from the description of the figures and / or the dependent claims.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben und erläutert.In the following the invention will be described and explained in more detail with reference to the exemplary embodiments illustrated in the figures.
Es zeigen:Show it:
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing
Zwischen der Außenfläche der äußeren Teilringe
Weiterhin bieten die äußeren Teilringe
Die beiden Teilringe
Die Lagerkartusche weist einen formschlüssig und gegebenenfalls auch kraftschlüssig im Lagergehäuse fixierten Trägerring
Die Ausbildung des Ölfilms wird dadurch unterstützt, dass sowohl im Außenumfang der Teilringe
Weiterhin wird das Öl von den ersten Nuten
Der Bolzen
Zur verdrehsicheren Positionierung der Lagerkartusche ist weiterhin ein mit dem Lagergehäuse
Der Pin
Der Pin
Während des Betriebes hat der Pin
Die weitere detaillierte Beschreibung der einzelnen Komponenten der Lagereinheit kann insbesondere der Beschreibung zu den
Die Buchsen
Die weitere detaillierte Beschreibung der einzelnen Komponenten der Lagereinheit kann insbesondere der Beschreibung zu den
Die weitere detaillierte Beschreibung der einzelnen Komponenten der Lagereinheit kann insbesondere der Beschreibung zu den
Der Außenring
Ferner ist der Trägerring
Aufgrund der genauen Festlegbarkeit des Kraftschlusses und damit der zur Einpressung notwendigen Kraft ist die Stirnseite des Trägerrings
Die weitere detaillierte Beschreibung der einzelnen Komponenten der Lagereinheit kann insbesondere der Beschreibung der
Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Lagerkartusche für einen Turbolader, umfassend einen in ein Lagergehäuse
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- RR
- Rotationsachseaxis of rotation
- XX
- HorizontalachseHorizontal axis
- YY
- Vertikalachsevertical axis
- 1111
- Trägerringsupport ring
- 1212
- Trägerringsupport ring
- 1313
- äußerer Teilringouter part ring
- 1414
- äußerer Teilringouter part ring
- 1515
- Lagergehäusebearing housing
- 1616
- Lagergehäusebearing housing
- 1717
- Bolzenbolt
- 1818
- PinPin code
- 1919
- BuchseRifle
- 20 20
- Versorgungsbohrungsupply hole
- 2222
- zweite Nutsecond groove
- 2323
- erste Nutfirst groove
- 2424
- LagerinnenringBearing inner ring
- 2525
- Bohrungdrilling
- 2626
- Auslassbohrungoutlet bore
- 2727
- Fixierscheibeaffixation
- 2828
- radiale Verengungradial narrowing
- 2929
- Außenflanschouter flange
- 3030
- SpritzölbohrungOil-drilling
- 3131
- innerer Teilringinner part ring
- 3232
- innerer Teilringinner part ring
- 3333
- Trägerringsupport ring
- 3434
- LageraußenringBearing outer ring
- 3535
- Ablaufnutdrain groove
- 3636
- Ablaufnutdrain groove
- 3737
- kraftschlüssiger Bereichnon-positive area
- 4040
- Federelementspring element
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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