DE102011078427A1

DE102011078427A1 - Einpresskraft optimiertes Wälzlager

Info

Publication number: DE102011078427A1
Application number: DE102011078427A
Authority: DE
Inventors: Heiko Schmidt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2013-01-03
Also published as: US8967876B2; WO2013000590A1; US20140126851A1; CN103635659A; CN103635659B

Abstract

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Wälzlager, insbesondere Turboladerwälzlager, mit einer eine erste, radiale Erhöhung und eine zweite, radiale Erhöhung aufweisenden Welle, und einem ersten, auf der Welle befestigbaren Innenring, wobei der erste Innenring wenigstens eine erste radial außenliegende Wälzkörperlaufbahn zum Abrollen von Wälzkörpern, eine erste, radiale Verengung und eine zweite, radiale Verengung aufweist, wobei die erste, radiale Erhöhung und die erste, radiale Verengung zur Bildung eines ersten Presssitzes, beziehungsweise die zweite, radiale Erhöhung und die zweite, radiale Verengung zur Bildung eines zweiten Presssitzes vorgesehen sind. Es soll ein Einpresskraft optimiertes Wälzlager für hohe Drehzahlen entwickelt werden, welches auch eine einfache Zentrierung zweier Innenringe zulässt. Dazu weist die Welle eine dritte, radiale Erhöhung und eine vierte, radiale Erhöhung auf, wobei ein auf der Welle befestigbarer, zweiter Innenring wenigstens eine zweite, radial außenliegende Wälzkörperlaufbahn zum Abrollen von Wälzkörpern, eine dritte, radiale Verengung und eine vierte, radiale Verengung aufweist, wobei die dritte, radiale Erhöhung und die dritte, radiale Verengung zur Bildung eines dritten Presssitzes, beziehungsweise die vierte, radiale Erhöhung und die vierte, radiale Verengung zur Bildung eines vierten Presssitzes vorgesehen sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, insbesondere ein Turboladerwälzlager, mit einer eine erste, radiale Erhöhung und eine zweite, radiale Erhöhung aufweisenden Welle, und einem ersten, auf der Welle befestigbaren Innenring, wobei der erste Innenring wenigstens eine erste radial außenliegende Wälzkörperlaufbahn zum Abrollen von Wälzkörpern, eine erste, radiale Verengung und eine zweite, radiale Verengung aufweist, wobei die erste, radiale Erhöhung und die erste, radiale Verengung zur Bildung eines ersten Presssitzes, beziehungsweise die zweite, radiale Erhöhung und die zweite, radiale Verengung zur Bildung eines zweiten Presssitzes vorgesehen sind.
Stand der Technik
Hintergrund der Erfindung
Aus DE 10 2008 020 067 A1 ist ein Turboladerlager bekannt, welches eine mit unterschiedlichen Außendurchmessern versehene Welle aufweist, auf welcher der einteilige Innenring aufgezogen ist. Axial außen liegt der Innenring auf der Welle mittels Presssitz auf, wobei zentral unter dem Innenring ein geringerer Außendurchmesser ohne Presssitz vorliegt und somit beim Einpressen wenig Reibungskraft entsteht.
Daran ist problematisch, dass ein Wälzlager mit zweigeteiltem Innenring bei einer derartigen Welle nicht ausreichend zentrierbar ist, da die Innenringe beziehungsweise die Innenringteile nur axial außenseitig auf der Welle aufliegen. Eine optimale Zentrierung ist jedoch gerade bei hohen Drehgeschwindigkeiten entscheidend für die Lebensdauer des Wälzlagers.
Aufgabenstellung
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist daher für Wälzlager mit zwei Innenringen eine Einpresskraft optimierte Welle anzugeben, die auch die erforderliche Zentrierung bewerkstelligt.
Die Aufgabe wird durch ein Wälzlager der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Welle eine dritte, radiale Erhöhung und eine vierte, radiale Erhöhung aufweist, und ein auf der Welle befestigbarer, zweiter Innenring wenigstens eine zweite, radial außenliegende Wälzkörperlaufbahn zum Abrollen von Wälzkörpern, eine dritte, radiale Verengung und eine vierte, radiale Verengung aufweist, wobei die dritte, radiale Erhöhung und die dritte, radiale Verengung zur Bildung eines dritten Presssitzes, beziehungsweise die vierte, radiale Erhöhung und die vierte, radiale Verengung zur Bildung eines vierten Presssitzes vorgesehen sind. Unter Presssitz wird eine radiale Pressverbindung verstanden, deren Innendurchmesser eines hohlzylindrischen Teils im Wesentlichen gleich groß oder kleiner ist, als der zugehörige Außendurchmesser des eingepressten zylindrischen Teils. In keinem Fall darf eine Spielfreiheit entstehen, oder dürfen Positionierungen zugelassen werden, die eine nicht-konzentrische Anordnung des jeweiligen Innenringes in Bezug zur Welle erlauben. Beispielsweise ist ein Negativspiel zwischen der Verengung und er korrespondierenden Erhöhung im Bereich von weniger als 5 Mikrometer, insbesondere 1 oder 2 Mikrometer für eine verlässliche Zentrierung noch tolerierbar. Obwohl diese Art der Passung gelegentlich als Überganspassung bezeichnet wird, wird diese im folgenden auch als Presssitz verstanden. Bei dem eingepressten zylindrischen Teil handelt es sich um die erste, zweite, dritte oder vierte, radiale Erhöhung der Welle und bei dem hohlzylindrischen Teil um die erste, zweite, dritte oder vierte, radiale Verengung eines der Innenringe.
Die radialen Verengungen sind auf der Innenseite der Innenringe angeordnet und an diesen ausgebildet. Es handelt sich also um radial innenliegende Verengungen.
Insgesamt werden vier Presssitze verwirklicht, wobei auf einen Innenring jeweils zwei Presssitze fallen, auf welchen sich der jeweilige Innenring abstützt.
Dabei kann während der Montage auch ein temporärer Presssitz eingegangen werden. Ein temporärer Presssitz liegt dann vor, wenn zwei benachbarte radiale Verengungen den gleichen Innendurchmesser aufweisen. In diesem Fall muss bei der Montage, beziehungsweise, wenn die Welle in die Innenringe eingeführt wird, eine radiale Erhöhung durch den temporären Presssitz einer radialen Verengung gezogen werden, um darauf anschließend den permanenten (und damit betriebsgemäßen) Presssitz mit einer benachbarten radialen Verengung einzugehen.
Erfindungsgemäß etabliert die Hebelwirkung zwischen den beiden Presssitzen des jeweiligen Innenrings die für den Wälzlagerbetrieb erforderliche Zentrierung der Innenringe auf der Welle. Dabei fungiert einer der beiden Presssitze als Drehpunkt und der andere als Betätiger des Hebels.
Vorteilhafterweise ist der erste Außendurchmesser der ersten, radialen Erhöhung kleiner oder gleich dem zweiten Außendurchmesser der zweiten, radialen Erhöhung und der zweite Außendurchmesser der zweiten, radialen Erhöhung ist kleiner oder gleich dem dritten Außendurchmesser der dritten, radialen Erhöhung und der dritte Außendurchmesser der dritten, radialen Erhöhung ist kleiner oder gleich dem vierten Außendurchmesser der vierten, radialen Erhöhung. Die Größe der Außendurchmesser kann je nach Anwendungsfall variiert werden.
Wenn temporäre Presssitze vermieden werden sollen, so ist es zielführend eine aufsteigende Folge von Außendurchmessern für die radialen Erhöhungen vorzusehen, die in Einführrichtung kleiner werden, das heißt, in diesem Fall wird die erste radiale Erhöhung mit dem kleinsten Außendurchmesser zuerst eingeführt.
Es ist vorgesehen, dass der erste und dritte Presssitz einen Drehpunkt bilden, bevor der zweite, beziehungsweise vierte Presssitz gebildet wird. Bei der Bildung des zweiten, beziehungsweise vierten Presssitzes wird der jeweilige Innenring derart ausgerichtet, dass er konzentrisch zur Welle angeordnet ist. Dies erfolgt mit einem geringen Kraftaufwand, da die Hebelarme zwischen dem ersten und zweiten Presssitz, als auch zwischen dem dritten und vierten Presssitz lang genug gewählt werden können, um die noch erforderliche, radiale Positionsänderung am zweiten, beziehungsweise vierten Presssitz zu vollziehen.
Ferner ist es zielführend, wenn der zweite Innenring zeitlich nach dem ersten Innenring zentriert wird. Bei der Zentrierung arbeitet der Hebelarm des jeweiligen Innenringes gegen die Reibkraft, die an einer Kontaktfläche zum nächstgelegenen Bauteil entsteht. Würde der zweite Innenring zuerst zentriert, so entstünden Reibekräfte auf beiden Seiten des ersten Innenringes, also auch zum zweiten Innenring hin.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der erste Presssitz als Drehpunkt für den ersten Innenring realisiert wird. Anschließend wird der zweite Presssitz des ersten Innenringes realisiert, um den ersten Innenring durch eine radiale Korrektur am zweiten Presssitz konzentrisch zu Welle anzuordnen. Der dritte Presssitz wird anschließend ebenfalls zum Drehpunkt, um bei der nachfolgenden Bildung des vierten Presssitzes bei der radialen Ausrichtung als Drehpunkt beansprucht zu werden.
Vorteilhafterweise sind der erste Außendurchmesser und zweite Außendurchmesser gleich groß. Dies vereinfacht die Fertigung des ersten Innenringes. Der erste Innenring wird zuerst zentriert, das heißt, in eine möglichst konzentrische Anordnung zur Welle gebracht, indem der zweite Presssitz auf der axialen Seite des ersten Innenringes liegt, in welche die Welle zuerst eingeführt wird.
Vorteilhafterweise sind der dritte Außendurchmesser und vierte Außendurchmesser gleich groß. Dies vereinfacht die Fertigung des zweiten Innenringes in entsprechender Weise.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Welle im Bereich der Presssitze mehrteilig ausgebildet. Beispielsweise ist es nicht erforderlich die Welle mit all ihren Erhöhungen aus einem Werkstück zu drehen. Stattdessen können Ringe auf der Welle befestigt werden, die die radiale Erhöhungen ausbilden.
Bevorzugt geht die Welle im Bereich der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten, radialen Erhöhung vom ersten, zweiten, dritten, beziehungsweise vierten Außendurchmesser in einer axialen Richtung linear, konkav oder konvex in einen weiteren Bereich mit einem weiteren Außendurchmesser über, wobei der weitere Außendurchmesser kleiner ist, als der erste, zweite, dritte, beziehungsweise vierte Außendurchmesser. Mit dieser Einfädelhilfe wird die Einführung der Welle bei der Montage unterstützt und die Einpresskraft weiter reduziert. Somit trennt der den jeweiligen linearen, konkaven oder konvexen Übergang tragende Außenbereich der Welle die Erhöhungen von nicht tragenden Außenbereichen ab. Ein Außenbereich kann hierbei beispielsweise eine zylindrische Außenfläche der Welle sein.
Am einfachsten sind die Übergänge als lineare Montageschrägen auszubilden, die vorteilhafterweise einen Winkel zur Drehachse von zwischen 5 und 30 Grad ausbilden, idealerweise 15 oder 25 Grad. Auf diese Weise ist die Axialkraft der einzuführenden Welle leicht in eine kleine Radialkraft zur Positionskorrektur umzuwandeln.
Bevorzugt geht der jeweilige erste oder zweite Innening im Bereich der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten, radialen Verengung von einem ersten, zweiten, dritten, beziehungsweise vierten Innendurchmesser in einer axialen Richtung linear, konkav oder konvex in einen Bereich mit einem weiteren Innendurchmesser über, der größer ist als der erste, zweite, dritte, beziehungsweise vierte Innendurchmesser. Somit trennt der jeweilige lineare, konkave oder konvexe Übergang einen den jeweiligen Innenring tragenden Außenbereich von einem nicht tragenden Außenbereich der Welle.
Auch für diese Übergänge gilt, dass sie am einfachsten als lineare Montageschrägen auszubilden sind, die vorteilhafterweise einen Winkel zur Drehachse von zwischen 5 und 30 Grad ausbilden, idealerweise 15 oder 25 Grad.
Vorteilhafterweise ist eine erste axiale Beabstandung des ersten Presssitzes vom zweiten Presssitz größer, als die halbe axiale Breite des ersten Innenringes und/oder eine zweite axiale Beabstandung des dritten Presssitzes vom vierten Presssitz ist größer, als die halbe axiale Breite des zweiten Innenringes. Somit wird der jeweilige Hebelarm zwischen den Presssitzen vergrößert und die Einpresskraft nochmals herabgesetzt.
Vorteilhafterweise ist/sind der zweite Presssitz an einem axialen Ende des ersten Innenringes und/oder der dritte Presssitz an einem Ende des zweiten Innenringes angeordnet.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Welle in die axial zueinander angeordneten Innenringe einführbar, bis eine axiale Stirnseite des zweiten Innenrings an einem turbinenseitigen Axialanschlag anstößt und damit die Betriebsposition der Welle innerhalb der Innenringe anzeigt. Damit kann der Installateur sicher sein, dass bei Berührung der beiden Flächen auch alle zur Zentrierung erforderlichen Presssitze vorliegen und die Zentrierung beider Innenringe abgeschlossen ist.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu entnehmen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen:
1 ein Turboladerwälzlager in entlang der Welle geschnittener Darstellung im fertig montierten, betriebsgemäßem Zustand,
2 das Turboladerwälzlager aus 1 in einem ersten Montageschritt,
3 das Turboladerwälzlager aus 1 in einem zweiten Montageschritt,
4 das Turboladerwälzlager aus 1 in einem dritten Montageschritt,
5 das Turboladerwälzlager aus 1 in einem vierten Montageschritt,
6 das Turboladerwälzlager aus 1 in einem fünften Montageschritt,
7 das Turboladerwälzlager aus 1 in einem sechsten Montageschritt, und
8 schematisches Einpresskraftdiagramm für ein herkömmliches Turboladerlager im Vergleich mit dem Turboladerlager aus 1.
Ausführungsbeispiel
Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Turboladerwälzlager in entlang der Welle geschnittener Darstellung im betriebsgemäßem Zustand nach der Installation.
Das Teilstück der Welle 19, welches von den beiden Innenringen 17, 18 umfasst wird, geht turbinenseitig in das turbinenseitige Ende ET über, welches entweder selbst Teil der Turboladerturbine ist oder mit dieser verbindbar ausgeführt ist. Am gegenüberliegenden Ende des Teilstücks der Welle 19 geht das Teilstück in das kompressorseitige Ende EK des Teilstücks über, welches Teil des Kompressors sein kann oder an diesen anschließbar ist. Dabei hat der (nicht abgebildete) Kompressor (auch Verdichter genannt) die Aufgabe die vom Kolben einer Kraftmaschine angesaugte Luft zu verdichten. Die Energie dazu liefert die in einem Heißgehäuse vom Abgasstrom getriebene (ebenfalls nicht abgebildete) Turbine und überträgt diese über die Welle 19 und auch über deren Teilstück im Turboladerlager.
Das Teilstück weist vom kompressorseitigen Ende ET bis zum turbinenseitigen Ende ET alternierend nicht anliegende Bereiche und radiale Erhöhungen in folgender Reihenfolge auf: nicht anliegender Bereich 9, erste radiale Erhöhung 5, nicht anliegender Bereich 10, zweite radiale Erhöhung 6, dritte radiale Erhöhung 7, nicht anliegender Bereich 11, vierte radiale Erhöhung 8, und nicht anliegender Bereich 12.
Dabei sind die Übergänge jeweils radial ausgeformt und bilden Montageschrägen aus, die einen Winkel von weniger als 30 Grad gegenüber der Drehachse ausbilden. Dies gilt sowohl für den Übergang zwischen der ersten und zweiten radialen Erhöhung 6, 7, als auch für die Übergänge zwischen einem nicht anliegenden Bereich 9, 10, 11, 12 und der jeweiligen benachbarten radialen Erhöhung 1, 2, 3, 4.
Damit bilden die erste Erhöhung 5 und die radiale Verengung 1 den ersten betriebsgemäßen Presssitz, genau wie auch die zweite Erhöhung 6 und die zweite Verengung 2 den zweiten Presssitz bilden. Beide Presssitze bilden wiederum die Basis für den ersten Innenring 17 und stellen dessen radiale Zentrierung für einen Betrieb mit sehr hohen Drehzahlen sicher, ohne, dass die Wälzkörper 21 beim Abrollen in ihren Laufbahnen um den Innenring 17 beeinträchtigt würden und eine störende Schwingung auslösen könnten. Entsprechendes gilt für den Innenring 18, der durch den dritten und den vierten Presssitz zentriert wird.
Die Zentrierung tritt bei der Installation der Welle 19 ein, indem das kompressorseitige Ende EK durch den zweiten Innenring 18 und anschließend durch den ersten Innenring 19 geführt wird. Dabei können auch temporäre Presssitze entstehen, bevor die betriebsgemäße Position der Welle 19 in den Innenringen 17, 18 erreicht ist. Je weiter der erste vom zweiten Presssitz, beziehungsweise der dritte vom vierten Presssitz entfernt ist, desto größer ist der Hebelarm bei der radialen Zentrierung, womit diese mit einem möglichst geringen Kraftaufwand erfolgen kann. Die Länge des ersten Hebelarmes T1 ist dabei geringer als die axiale Breite B1 des ersten Innenrings 17. Meist ist jedoch eine geringere Länge notwendig, um die temporären Presssitze bei der Installation nacheinander passieren zu können, das heißt, so wenige wie möglich gleichzeitig passieren zu müssen. Entsprechendes gilt bei der Länge T2 des zweiten Hebelarms zwischen dem dritten und vierten Presssitz des zweiten Innenrings 18. In jedem Fall ist es zielführend dennoch mindestens einen Hebelarm von mindestens der Hälfte des jeweiligen Innenringes 17, 18 vorzusehen: T1 > ½·B1; T2 > ½·B2;
Beim Ausführungsbeispiel der 1 liegen der dritte und vierte Presssitz radial weiter außen als der erste und der zweite Presssitz. Insbesondere sind weisen sogar die erste und zweite radiale Verengung 1, 2 den gleichen Innenradius auf, beziehungsweise die erste und zweite radiale Erhöhung 5, 6 den gleichen Außenradius. Entsprechendes gilt für die radiale Verengung 3, 4, und die radialen Erhöhungen 7, 8, jedoch mit größeren, gleichen Innenradien, beziehungsweise größeren, gleichen Außenradien.
Auf diese Weise entstehen nur zwei temporäre Presssitze bei der Montage der Welle 19, nämlich, wenn die erste radiale Erhöhung 5 die zweite radiale Verengung 2 passiert und wenn die dritte radiale Erhöhung 7 die radiale Verengung 3 passiert.
Die Montage mit den beiden temporären Presssitzen ist in den folgenden 2 bis 7 veranschaulicht, die das Turboladerwälzlager der 1 in sechs verschiedenen Montageschritten zeigt.
2 bis 7 zeigen das Turboladerwälzlager aus 1 in den Montageschritten eins bis sechs.
Im ersten Montageschritt in 2 wurde die Welle 19 bis zum beginnenden ersten temporären Presssitz 20 zwischen der ersten radialen Erhöhung 5 und der zweiten radialen Verengung 2 eingeschoben. Die Einpresskraft wird noch weiter durch den zweiten temporären Presssitz 30 erhöht, der zwischen der dritten radialen Erhöhung 7 und der vierten radialen Verengung entsteht, also zeitweise gleichzeitig mit dem ersten Presssitz vorliegt, wie es in 3 gezeigt ist.
In den folgenden Fies. 4 bis 7 sind weitere beginnende Presssitze 40, 50, 60 und 70, gezeigt, die jedoch permanent, das heißt, für den Wälzlagerbetrieb vorgesehen sind, sobald die axiale Stirnfläche des zweiten Innenrings S an die Axialfläche A gestoßen ist.
Die Länge L des Teilstücks der Welle 19 zwischen den beiden Enden EK, ET ist gleich der Summe der Innenringbreiten B1, B2, da die beiden Innenringe 17, 18 am Axialanschlag 72 zusammenstoßen.
Alternativ können die Presssitze gleichermaßen dimensioniert sein, d.h. die radialen Verengungen und radialen Erhöhungen weisen die gleichen Innenbeziehungsweise Außenradien auf. Außerdem ist es möglich, dass alle radialen Verengungen und auch alle radialen Erhöhungen unterschiedliche Innen- und Außenradien aufweisen, sodass keine temporären, sondern nur permanente Presssitze vorliegen.
8 zeigt ein schematisches Einpresskraftdiagramm für ein herkömmliches Turboladerlager im Vergleich mit dem Turboladerlager aus 1.
Der Graph G1 ist linear von der Einpresslänge abhängig, die in Abhängigkeit von 0 bis zur Länge L des Teilstücks der Welle 19 aufgetragen ist. Die schraffierte Fläche unter der Geraden G1 entspricht der Einpressenergie für eine herkömmliche zylindrische Welle, die in ein hohlzylindrisches Inneres, jeweils mit axial unveränderlichen Innen- beziehungsweise Außenradius eingepresst wird.
Der Graph G2 zeigt schematisch den Verlauf der Einpresskraft in Abhängigkeit von der Einpresslänge, die kurz nach L/2 beim ersten temporären Presssitz auf F1 ansteigt, um unmittelbar danach aufgrund des zweiten Presssitzes noch auf F2 anzusteigen.
Beispielsweise kann angenommen werden, dass die temporären Presssitze näherungsweise die gleiche Einpresskraft F0 produzieren. Somit gilt: F1 = F0; F2 = 2·F0; F3 = 3·F0; F4 = 4·F0;
Weiter wird für die Darstellung idealisierend angenommen, dass die Flächen der Presssitze gegen Null geht. Eine geringe Presssitzlänge hat eine geringe Einpresskraft zur Folge. In der Praxis werden diese jedoch stets Flächenkontakte ausbilden, die in der graphischen Darstellung des Graphen G2 linear ansteigende beziehungsweise abfallende Flanken hervorrufen würden. Idealisiert ergeben sich senkrechte Flanken.
Der Graph G2 ist in zwei Abschnitte geteilt. Der kleinere repräsentiert die temporären Presssitze G20 und G30, die zusammen mit der Einpresskraft FE = F2 überwunden werden müssen, bei dem temporären Presssitz G20 reicht die Einpresskraft FE = F1 aus. Die unter dem Graphen G2 liegende, schraffierte Fläche entspricht der Energie, die zur Überwindung der temporären Presssitze G20 und G30 aufgebracht werden muss.
Am Ende des Einpressweges liegen in kurzer Abfolge die betriebsgemäßen, das heißt, die Anfänge G40, G50, G60 und G70 der permanenten Presssitze überwunden werden. Dabei steigt die Einpresskraft stufenartig von FE = 0 auf FE = F4. Insgesamt ist die Einpressenergie des Graphen G2 im Vergleich zur Einpressenergie des Graphen G1 deutlich geringer, da das Integral über die Einpresslänge von 0 bis L bei G2 deutlich höher ausfällt.
Beim permanenten Presssitz 40 handelt es sich um den ersten, betriebsgemäßen Presssitz, und beim permanenten Presssitz 50 handelt es sich um den zweiten, betriebsgemäßen Presssitz.
Entsprechend handelt es sich beim permanenten Presssitz 60 um den dritten, betriebsgemäßen Presssitz, und beim permanenten Presssitz 70 um den vierten, betriebsgemäßen Presssitz.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Wälzlager, insbesondere Turboladerwälzlager, mit einer eine erste, radiale Erhöhung und eine zweite, radiale Erhöhung aufweisenden Welle, und einem ersten, auf der Welle befestigbaren Innenring, wobei der erste Innenring wenigstens eine erste radial außenliegende Wälzkörperlaufbahn zum Abrollen von Wälzkörpern, eine erste, radiale Verengung und eine zweite, radiale Verengung aufweist, wobei die erste, radiale Erhöhung und die erste, radiale Verengung zur Bildung eines ersten Presssitzes, beziehungsweise die zweite, radiale Erhöhung und die zweite, radiale Verengung zur Bildung eines zweiten Presssitzes vorgesehen sind. Es soll ein Einpresskraft optimiertes Wälzlager für hohe Drehzahlen entwickelt werden, welches auch eine einfache Zentrierung zweier Innenringe zulässt. Dazu weist die Welle eine dritte, radiale Erhöhung und eine vierte, radiale Erhöhung auf, wobei ein auf der Welle befestigbarer, zweiter Innenring wenigstens eine zweite, radial außenliegende Wälzkörperlaufbahn zum Abrollen von Wälzkörpern, eine dritte, radiale Verengung und eine vierte, radiale Verengung aufweist, wobei die dritte, radiale Erhöhung und die dritte, radiale Verengung zur Bildung eines dritten Presssitzes, beziehungsweise die vierte, radiale Erhöhung und die vierte, radiale Verengung zur Bildung eines vierten Presssitzes vorgesehen sind.
Bezugszeichenliste

A: Axialanschlag
B1: axiale Breite
B2: axiale Breite
ET: turbinenseitiges Ende
EK: kompressorseitiges Ende
G1: erster Graph
G2: zweiter Graph
G20: temporärer Presssitzanfang
G30: temporärer Presssitzanfang
G40: permanenter Presssitzanfang
G50: permanenter Presssitzanfang
G60: permanenter Presssitzanfang
G70: permanenter Presssitzanfang
F1: einfache Einpresskraft
F2: zweifache Einpresskraft
F3: dreifache Einpresskraft
F4: vierfache Einpresskraft
FE: Einpresskraft
L: Länge des Wellenteilstücks
S: axiale Stirnseite
T1: axialer Presssitzabstand
T2: axialer Presssitzabstand
1: erste radiale Verengung
2: zweite radiale Verengung
3: dritte radiale Verengung
4: vierte radiale Verengung
5: erste radiale Erhöhung
6: zweite radiale Erhöhung
7: dritte radiale Erhöhung
8: vierte radiale Erhöhung
9: nicht anliegender Bereich
10: nicht anliegender Bereich
11: nicht anliegender Bereich
12: nicht anliegender Bereich
13: unverengter Bereich
14: unverengter Bereich
15: unverengter Bereich
16: unverengter Bereich
17: erster Innenring
18: zweiter Innenring
19: Welle
20: temporärer Presssitz
21: Wälzkörper
30: temporärer Presssitz
40: betriebsgemäßer Presssitz
50: betriebsgemäßer Presssitz
51: fortschreitender betriebsgemäßer Presssitz
60: betriebsgemäßer Presssitz
70: betriebsgemäßer Presssitz
71: fortschreitender betriebsgemäßer Presssitz
72: Axialanschlag

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008020067 A1 [0002]

Claims

Wälzlager, insbesondere Turboladerwälzlager, mit einer eine erste, radiale Erhöhung (5) und eine zweite, radiale Erhöhung (6) aufweisenden Welle (19), und einem ersten, auf der Welle (19) befestigbaren Innenring (17), wobei der erste Innenring (17) wenigstens eine erste radial außenliegende Wälzkörperlaufbahn zum Abrollen von Wälzkörpern (21), eine erste, radiale Verengung (1) und eine zweite, radiale Verengung (2) aufweist, wobei die erste, radiale Erhöhung (5) und die erste, radiale Verengung (1) zur Bildung eines ersten Presssitzes, beziehungsweise die zweite, radiale Erhöhung (6) und die zweite, radiale Verengung (2) zur Bildung eines zweiten Presssitzes vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (19) eine dritte, radiale Erhöhung (7) und eine vierte, radiale Erhöhung (8) aufweist, und ein auf der Welle (19) befestigbarer, zweiter Innenring (18) wenigstens eine zweite, radial außenliegende Wälzkörperlaufbahn zum Abrollen von Wälzkörpern (21), eine dritte, radiale Verengung (3) und eine vierte, radiale Verengung (4) aufweist, wobei die dritte, radiale Erhöhung (7) und die dritte, radiale Verengung (3) zur Bildung eines dritten Presssitzes, beziehungsweise die vierte, radiale Erhöhung (8) und die vierte, radiale Verengung (4) zur Bildung eines vierten Presssitzes vorgesehen sind.
Wälzlager nach Anspruch 1, wobei der erste Außendurchmesser der ersten, radialen Erhöhung (5) kleiner oder gleich dem zweiten Außendurchmesser der zweiten, radialen Erhöhung (6) ist und der zweite Außendurchmesser der zweiten, radialen Erhöhung (6) kleiner oder gleich dem dritten Außendurchmesser der dritten, radialen Erhöhung (7) ist und der dritte Außendurchmesser der dritten, radialen Erhöhung (7) kleiner oder gleich dem vierten Außendurchmesser der vierten, radialen Erhöhung (8) ist.
Wälzlager nach Anspruch 2, wobei der erste und zweite Außendurchmesser gleich groß sind.
Wälzlager nach Anspruch 2 oder 3, wobei der dritte und vierte Außendurchmesser gleich groß sind.
Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Welle (19) im Bereich der Presssitze mehrteilig ausgebildet ist.
Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Welle (19) im Bereich der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten, radialen Erhöhung (5, 6, 7, 8) von einem ersten, zweiten, dritten, beziehungsweise vierten Außendurchmesser in einer axialen Richtung linear, konkav oder konvex in einen weiteren Bereich mit einem weiteren Außendurchmesser übergeht, der kleiner ist, als der erste, zweite, dritte, beziehungsweise vierte Außendurchmesser.
Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der jeweilige Innenring (17, 18) im Bereich der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten, radialen Verengung (1, 2, 3, 4) von einem ersten, zweiten, dritten, beziehungsweise vierten Innendurchmesser in einer axialen Richtung linear, konkav oder konvex in einen Bereich mit einem weiteren Innendurchmesser übergeht, der größer ist, als der erste, zweite, dritte, beziehungsweise vierte Innendurchmesser.
Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine erste axiale Beabstandung (T1) des ersten Presssitzes vom zweiten Presssitz größer ist, als die halbe axiale Breite (B1) des ersten Innenringes (17) und/oder eine zweite axiale Beabstandung (T2) des dritten Presssitzes vom vierten Presssitz größer ist, als die halbe axiale Breite (B2) des zweiten Innenringes (18).
Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Presssitz an einem axialen Ende des ersten Innenringes (17) und/oder der dritte Presssitz an einem Ende des zweiten Innenringes (18) angeordnet ist/sind.
Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Welle (19) in die axial zueinander angeordneten Innenringe (17, 18) einführbar ist, bis eine axiale Stirnseite (S) des zweiten Innenrings (18) an einem turbinenseitigen Axialanschlag (A) anstößt und damit die Betriebsposition der Welle (19) anzeigt.