DE102011003171A1

DE102011003171A1 - Lagergehäuse einer Ladeeinrichtung

Info

Publication number: DE102011003171A1
Application number: DE201110003171
Authority: DE
Inventors: Max Fiedler
Original assignee: Bosch Mahle Turbo Systems GmbH and Co KG
Current assignee: BMTS Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2011-01-26
Publication date: 2011-09-08
Also published as: DE102010025575A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lagergehäuse (1) einer Ladeeinrichtung, insbesondere eines Abgasturboladers für ein Kraftfahrzeug, mit – einem aus Blech ausgebildeten Lagergehäusemantel (3), – einem Lagerträger (4), der im Lagergehäusemantel (3) angeordnet ist, – einer Axiallagerscheibe (6), die stirnseitig des Lagerträgers (4) angeordnet und mit dem Lagergehäusemantel (6) und/oder mit dem Lagerträger (4) verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lagergehäuse einer Ladeeinrichtung, insbesondere eines Abgasturboladers für ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft außerdem eine Ladeeinrichtung mit einem derartigen Lagergehäuse.
Lagergehäuse in modernen Ladeeinrichtungen, wie beispielsweise Abgasturboladern haben üblicherweise die Funktion den Rotor der Ladeeinrichtung, das heißt eine ein Verdichterrad und ein Turbinenrad tragende Welle zu lagern. Hierzu ist das Lagergehäuse üblicherweise zwischen einem Turbinengehäuse und einem Verdichtergehäuse der Ladeeinrichtung angeordnet und kann darüber hinaus in speziellen Ausführungsformen sogar gekühlt sein. Die üblicherweise verwendete Werkstoffe für die Lagergehäuse sind dabei Gusswerkstoffe, wie beispielsweise Aluminiumguss.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Lagergehäuse einer Ladeeinrichtung eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine vereinfachte Herstellung aus kostengünstigen Bauteilen 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, ein Lagergehäuse einer Ladeeinrichtung nicht mehr wie bisher üblich als Gussbauteil auszubilden, sondern aus einzelnen Blechformteilen, das heißt das Lagergehäuse zumindest mit einem Lagergehäusemantel aus Blech auszubilden. In diesem Lagergehäusemantel sind dabei ein Lagerträger zur Lagerung einer ein Verdichterrad und ein Turbinenrad tragenden Welle angeordnet sowie eine Axiallagerscheibe, die erfindungsgemäß stirnseitig des Lagerträgers angeordnet und mit dem Lagergehäusemantel und/oder mit dem Lagerträger verbunden ist. Durch den generell neuen Ansatz das Lagergehäuse aus Blechumformteilen herzustellen, können neue Wege bei der Montage des Axiallagers beschritten werden. Hierbei kann die Axiallagerscheibe beispielsweise als versteifendes Bauteil im blechernen Lagergehäusemantel verwendet werden. Die Verbindung zwischen der Axiallagerscheibe und dem Lagergehäusemantel bzw. dem Lagerträger kann dabei entweder direkt oder indirekt erfolgen, beispielsweise durch ein Verstemmen, Verkleben, Vernieten, Verbördeln oder Verlöten. Ist die Axiallagerscheibe beispielsweise aus Stahl ausgebildet, kann diese darüber hinaus mit dem Lagergehäusemantel und/oder mit dem Lagerträger verschweißt werden. Denkbar ist auch die Anordnung eines in Axialrichtung zwischen dem Lagerträger und der Axiallagerscheibe angeordneten Fixierelements, welches ebenfalls eine im wesentlichen scheibenartige Gestalt aufweist und welches mit dem Lagergehäusemantel und/oder mit dem Lagerträger verstemmt, verklebt, vernietet, verbördelt, verschweißt oder verlötet werden kann. In diesem Fall kann eine Fixierung der Axiallagerscheibe mit dem Fixierelement erfolgen, muss aber nicht. Denkbar ist somit, dass die Axiallagerscheibe entweder direkt oder indirekt mit dem Lagerträger verbunden ist oder direkt mit dem Lagergehäusemantel verbunden wird. Durch die erfindungsgemäß ausgebildete Axiallagerscheibe ist insbesondere eine Ausbildung des Lagergehäusemantels des Lagergehäuses aus kostengünstigen Blechformteilen möglich, wodurch eine nicht unerhebliche Kostenreduzierung erreicht werden kann. Darüber hinaus ermöglicht eine derart ausgebildete Axiallagerscheibe sowie ein zugehöriger Lagergehäusemantel eine Anordnung der Axiallagerscheibe an individuell frei wählbaren Stellen. Wird zum Verbinden der Axiallagerscheibe mit dem Lagerträger bzw. dem Lagergehäusemantels als Fügeverfahren das Schweißen oder Löten ausgewählt, müssen keine plan gefräste Auflageflächen für die Axiallagerscheibe vorbereitet werden, was auch deren Herstellungskosten senkt. Darüber hinaus entfallen zusätzliche Montagemittel, wie beispielsweise Spannstifte, Schrauben und/oder Dichtelemente. Von besonderem Vorteil ist auch, dass durch die beim Schweißen oder Löten erfolgte stoffschlüssige Verbindung eine steife, kompakte und akustische günstige Bauteilstruktur erzielt werden kann.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, ist zwischen dem Lagerträger und der Axiallagerscheibe ein insbesondere scheibenartiges Fixierelement angeordnet, welches mit dem Lagerträger und/oder dem Lagergehäusemantel fest verbunden ist und an welchem die Axiallagerscheibe zur Axialfixierung angebunden wird. Diese Lösung ermöglicht es, das scheibenartige Fixierelement als kostengünstiges Blechformteil herzustellen und stoffschlüssig mit dem Lagerträger bzw. dem Lagergehäusemantel zu verbinden. Zudem können in dieses Fixierelement weitere Funktionen integriert werden, wie beispielsweise eine Schmiermittelführung, eine Verdrehsicherung für die Axiallagerscheibe oder eine Fixierung der Axiallagerscheibe, wobei all die genannten Funktionen vergleichsweise kostengünstig, beispielsweise durch Stanz- oder Frässchritte oder Bohrungen erreicht werden können.
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.
Es zeigen, jeweils schematisch:
1 eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Lagergehäuse einer Ladeeinrichtung mit einer ebenfalls erfindungsgemäßen Axiallagerscheibe,
2 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Axiallagerscheibe,
3 eine weitere mögliche Ausführungsform des Lagergehäuses mit einem zusätzlichen Fixierelement,
4 eine Ansicht auf einen Lagerträger mit einem daran angeschlossenen Fixierelement gemäß der 3,
5 eine weitere mögliche Ausführungsform des Lagergehäuses mit einem topfförmigen Fixierelement.
Entsprechend den 1 und 3, weist ein erfindungsgemäßes Lagergehäuse 1 einer ansonsten lediglich teilweise dargestellten Ladeeinrichtung 2 einen Lagergehäusemantel 3 auf, der aus Blechformteilen zusammengesetzt ist. Innerhalb des Lagergehäusemantels 3 ist ein Lagerträger 4 angeordnet, der beispielsweise ein Gleit- oder Wälzlager 5 aufnimmt. In diesem Gleit- oder Wälzlager 5 wird üblicherweise ein nicht gezeigter Läufer, das heißt eine ein Verdichter- und Turbinenrad tragende Welle gelagert. Zusätzlich ist erfindungsgemäß eine Axiallagerscheibe 6 vorgesehen, die stirnseitig des Lagerträgers 4 angeordnet und mit dem Lagergehäusemantel 3 und/oder mit dem Lagerträger 4 verbunden ist. Der Lagergehäusemantel 3 und insbesondere der Lagerträger 4 sind dabei von einem Schmiermittel durchströmbar, so dass die im Gleit-/Wälzlager 5 gelagerte Welle leichtlaufend gelagert werden kann. Denkbar ist selbstverständlich auch eine direkte oder indirekte Kühlung des Lagerträgers 4.
Die Axiallagerscheibe 6 kann beispielsweise aus einem nicht eisenhaltigen Gleitlagerwerkstoff ausgebildet und mit dem Lagergehäusemantel 3 verstemmt, verklebt, vernietet, verbördelt oder verlötet sein. Alternativ hierzu kann die Axiallagerscheibe 6 auch aus Stahl ausgebildet sein und mit dem Lagergehäusemantel 3 verschweißt werden. Ebenfalls denkbar ist, dass die Axiallagerscheibe 6 zumindest bereichsweise aus Keramik ausgebildet und/oder beschichtet, insbesondere mit einer Keramikbeschichtung versehen ist.
Die nächsten Ausführungen betreffen die 1 und 2.
Gemäß den 1 und 2 ist ein Lagergehäuse 1 dargestellt, das aus einzelnen Blechbauteilen zusammengesetzt ist. Innerhalb des Lagergehäuses 1 ist der Lagerträger 4 angeordnet, wobei die Axiallagerscheibe 6 an den Berührungsflächen A, B wahlweise mit dem Lagergehäusemantel 3 oder dem Lagerträger 4 verbunden, insbesondere verschweißt ist, wobei auch eine Schweißverbindung an beiden Verbindungsflächen A, B denkbar ist. Zur Erhöhung einer Einbaufestigkeit kann die Axiallagerscheibe 6 an ihrer Umfangsfläche 7 mittels eines Presssitzes in den Lagergehäusemantel 3 eingepresst werden. Nach dem Verpressen im Lagergehäusemantel 3 kann die Axiallagerscheibe 6 beispielsweise zusätzlich Mitte dem Lagergehäusemantel 3 und/oder dem Lagerträger 4 verklebt werden. Alternativ hierzu ist auch ein Verschweißen oder Verlöten denkbar. Wiederum alternativ hierzu ist nach dem Positionieren der Axiallagerscheibe 6 im Lagergehäusemantel 3 ein Verstemmen oder Verbördeln mit demselben denkbar.
Durch die Möglichkeit des Verschweißens bzw. des Verlötens ist insbesondere auch ein Planschleifen, beispielsweise der Axiallagerscheibe 6 und/oder des Lagerträgers 4 entbehrlich, wodurch Fertigungskosten eingespart werden können. Für die Axiallagerscheibe 6 können sämtliche gängige Stahlsorten aber auch nichteisenhaltige Gleitlagerwerkstoffe, wie beispielsweise Kupfer-Zinnlegierungen verwendet werden. Ebenso denkbar ist ein Einsatz von Beschichtungen in Legierungsvarianten 2.0550 sowie 2.0321.
Die nächsten Ausführungen betreffen die 3 und 4.
Generell kann zwischen der Axiallagerscheibe 6 und dem Lagerträger 4 auch ein Fixierelement 8, insbesondere ein scheibenartiges Fixierelement 8 angeordnet werden, wie dies beispielsweise gemäß den 3 und 4 dargestellt ist. Das Fixierelement 8 kann dabei ebenfalls als Blechformteil, aber auch als Kunststoffteil, insbesondere als faserverstärktes Kunststoffteil, als Gussteil, insbesondere als Leichtmetallgussteil, ausgebildet sein. Selbstverständlich ist auch ein gegossenes, geschmiedetes, gesintertes, gestanztes, gezogenes, geprägtes oder gestülptes Fixierelement 8 denkbar. Darüber hinaus ist ein Verstemmen, Verkleben, Vernieten, Verbördeln, Verschweißen, Verclinchen oder Verlöten des Fixierelementes 8 mit dem Lagergehäusemantel 3 und/oder dem Lagerträger 4 denkbar.
Das Fixierelement 8 kann darüber hinaus zumindest eine der folgenden Durchgangsöffnungen aufweisen. Eine Zentralöffnung 9 zur Aufnahme eines Läufers bzw. Rotors, eine Ölversorgungsöffnung 10 zur Schmierung bzw. Ölversorgung der Axiallagerscheibe 6 eine Gewindebohrung 11 als Fixierung bzw. als Anschraubpunkt für die Axiallagerscheibe 6, eine Öffnung 12 zur Aufnahme von Verdrehsicherungselementen, wie beispielsweise Stiften.
Mit dem erfindungsgemäßen Lagergehäuse 1 ist es möglich, die Axiallagerscheibe 6 in ein aus Blechformteilen gebildetes Lagergehäuse 1 zu montieren und zu fixieren. Hierzu wird ein an seiner Umfangsfläche 7 konturiertes Fixierelement 8 in axialer Richtung stirnseitig am Lagerträger 4 und umfangsseitig am Innendurchmesser des Gehäusemantels 3 angeordnet. Das als Blechformteil ausgebildete Fixierelement 8 stellt dabei geometrisch ein einfaches Bauteil, mit welchem alle funktionsrelevanten, konstruktiven Anforderungen erfüllt werden können. Das als Blechformteil ausgebildete Fixierelement 8 ist ein kostengünstiges Bauteil, das mit allen gängigen Umform- und Herstellungsverfahren rationell hergestellt werden kann. Das Fixierelement 8 kann stoffschlüssig am Lagerträger 4 und am Gehäusemantel 3 angebracht werden, so dass eine Ölzufuhr zu den Lagerstellen ohne Leckage gewährleistet werden kann. Das Fixierelement 8 kann darüber hinaus mit Bohrungen und Gewinden versehen werden, mit deren Hilfe die Axiallagerscheibe 6 fest mit dem Lagergehäuse 1 verbunden werden kann. Zudem kann eine Verdrehsicherung vergleichsweise einfach realisiert werden. Die Kontur der Axiallagerscheibe 6 bzw. des Fixierelementes 8 ist dabei derart gestaltet, dass der Ölabfluss aus dem Gleit-/Wälzlager 5 gewährleistet ist. Die stirnseitigen Flächen des Fixierelementes 8 können in einem Zerspannungsprozess nach dem Fügen des Lagergehäuses 1 fluchtend bearbeitet werden, wodurch eine hohe Präzision der Lagerstellen realisierbar ist. Gleichzeitig können die stirnseitigen Flächen des Fixierelements 8 mit Axiallager-Geometrien geprägt werden, so dass das Fixierelement 8 auch direkt die Axiallagerscheibe 6 darstellen kann.
Die Fixierung des Fixierelementes 8 im Lagergehäuse 1 erfolgt vorzugsweise über eine stoffschlüssige Verbindung 13, wie diese beispielsweise gemäß der 4 dargestellt ist. Nach der Fixierung des Fixierelementes 8 kann dieses gefräst werden, um eine möglichst exakte Positionierung der Axiallagerscheibe 6 zu ermöglichen.
Die Dicke der Axiallagerscheibe 6 kann dabei von 0,1 bis zu 10 mm betragen, wobei sämtliche Fertigungsverfahren, wie beispielsweise MIM oder Sintern, Gießen, Umformen sowie nahezu alle gängigen Werkstoffe, wie beispielsweise Feingussblechen, Keramik mit Metallelementen, Kunststoffe (GfK, CfK, aramidfaserverstärkt, PPS, RTM, SMC, Duromere), Aluminium, Titan oder Magnesium zum Einsatz kommen können. Die Verbindungsverfahren sind dabei werkstoffabhängig zu wählen, so dass mit dem erfindungsgemäßen Lagergehäuse 1 ein vergleichsweise leichtes und einfach und kostengünstig herzustellendes Lagergehäuse 1 angeboten werden kann.
Gemäß der Ausführungsform nach 5 ist das Fixierelement 8 topfförmig ausgebildet ist, wobei die Mantelfläche des Fixierelements 8 einen Teil des Lagergehäusemantels 3 bildet. Stirnseitig des Fixierelements 8 sind dabei der Lagerträger 4 und der Lagergehäusemantel 3 angeordnet. Auf der dem Lagerträger 4 abgewandten Seite des Fixierelements 8 ist die Axiallagerscheibe 6 angeordnet.

Claims

Lagergehäuse (1) einer Ladeeinrichtung, insbesondere eines Abgasturboladers für ein Kraftfahrzeug, mit – einem aus Blech ausgebildeten Lagergehäusemantel (3), – einem Lagerträger (4), der im Lagergehäusemantel (3) angeordnet ist, – einer Axiallagerscheibe (6), die stirnseitig des Lagerträgers (4) angeordnet und mit dem Lagergehäusemantel (6) und/oder mit dem Lagerträger (4) verbunden ist.
Lagergehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Axiallagerscheibe (6) aus einem nichteisenhaltigen Gleitlagerwerkstoff ausgebildet und mit dem Lagergehäusemantel (3) verstemmt, verklebt, vernietet, verbördelt oder verlötet ist.
Lagergehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Axiallagerscheibe (6) zumindest bereichsweise aus Keramik ausgebildet und/oder beschichtet ist.
Lagergehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Axiallagerscheibe (6) aus Stahl ausgebildet und mit dem Lagergehäusemantel verschweißt ist.
Lagergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Axiallagerscheibe (6) und dem Lagerträger (4) ein Fixierelement (8), insbesondere ein scheibenartiges Fixierelement (8), angeordnet ist.
Lagergehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass – das Fixierelement (8) als Blechformteil, als Kunststoffteil, insbesondere als faserverstärktes Kunststoffteil, oder als Gussteil, insbesondere als Leichtmetallgussteil, ausgebildet ist, oder – das Fixierelement (8) gegossen, geschmiedet, gesintert, gestanzt, gezogen, geprägt oder gestülpt ist.
Lagergehäuse nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (8) topfförmig ausgebildet ist, wobei die Mantelfläche des Fixierelements (8) einen Teil des Lagergehäusemantels (3) bildet.
Lagergehäuse nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (8) mit dem Lagergehäusemantel (3) und/oder mit dem Lagerträger (4) verstemmt, verklebt, vernietet, verbördelt, verschweißt oder verlötet ist.
Lagergehäuse nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (8) zumindest eine der folgenden Durchgangsöffnungen aufweist, – eine Zentralöffnung (9) zur Aufnahme eines Läufers, – Ölversorgungsöffnung (10) zur Ölversorgung der Axiallagerscheibe (6), – eine Gewindebohrung (11) als Fixierung für die Axiallagerscheibe (6), – eine Öffnung (12) zur Aufnahme von Verdrehsicherungselementen, wie beispielsweise Stiften.
Ladeeinrichtung (2) mit einem Lagergehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.