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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Radiallager mit einem Lagerkörper, in dem eine Welle angeordnet werden kann, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Ein Radiallager dient der Lagerung einer rotierenden Welle und findet beispielsweise in einem Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine Anwendung. Ein solches gattungsgemäßes Radiallager ist aus der
DE 10 2008 000 853 A1 bekannt. Hierbei umfasst das Radiallager einen zylinderförmig ausgebildeten Lagerkörper, der einen Aufnahmeraum für die darin anzuordnende Welle ausbildet. Innerhalb des Lagerkörpers sind radial verlaufende Versorgungskanäle vorgesehen, die dem Aufnahmeraum ein Schmiermittel, beispielsweise Schmieröl, zuführen, das sich bei einer Drehung der Welle zwischen der Welle und einer dem Aufnahmeraum bzw. der Welle zugewandten Innenwandung des Lagerkörpers anordnet, um einen direkten mechanischen Kontakt zwischen der Welle und der Innenwandung zu vermeiden. Zur Vermeidung bzw. Verminderung von unerwünschten Schwingungseffekten, beispielsweise dem sogenannten „oil whirl“ und/oder „oil whip“, sind in der Innenwandung mehrere Quernuten ausgebildet, die in der axialen Richtung verlaufen und in der Umfangsrichtung durch Trennabschnitte voneinander getrennt sind, wobei besagte Versorgungskanäle in den Trennabschnitten angeordnet sind. Hierbei kann es während der Drehung der Welle im Lagerkörper, insbesondere bei hohen Drehgeschwindigkeiten der Welle, zu einem Schmiermittelmangel kommen, so dass sich Welle und Lagerkörper direkt kontaktieren. Dieser Schmiermittelmangel führt zu einem erhöhten Verschleiß des Radiallagers und kann mitunter zu einem Ausfall des Radiallagers führen.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Radiallager der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen reduzierten Verschleiß und/oder eine verlängerte Lebensdauer auszeichnet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Innenwandung des Lagerkörpers in Bereichen, wo es zwischen der Welle und der Innenwandung zu einem durch einen Schmiermittelmangel bedingten direkten Kontakt kommen kann, mit wenigstens einer Öltasche auszustatten und somit einen Schmiermittelreservoir bzw. Schmiermittelspeicher zur Verfügung zu stellen, der diese Bereiche bei rotierender Welle mit dem Schmiermittel versorgt, so dass besagter direkter Kontakt zwischen der Welle und der Innenwandung verhindert oder zumindest vermindert ist. Die Erfindung nutzt dabei die Kenntnis, dass derartige Schmiermittelmängel und folglich direkte Kontakte zwischen der Welle und der Innenwandung insbesondere durch die Formgebung der Innenwandung, insbesondere der Ausbildung der Quernuten, bedingt sind und vorwiegend im Bereich der Trennabschnitte vorkommen. Dementsprechend ist die zumindest eine Öltasche in einem solchen Trennabschnitt angeordnet.
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Dem Erfindungsgedanken entsprechend umfasst das erfindungsgemäße Radiallager den Lagerkörper, der den Aufnahmeraum für die darin anzuordnende Welle aufweist bzw. bildet. Dabei sind in der dem Aufnahmeraum zugewandten Innenwandung des Lagerkörpers quer zur Umfangsrichtung in der Axialrichtung verlaufende Quernuten ausgebildet, welche in der Umfangsrichtung durch besagte Trennabschnitte voneinander getrennt sind. Hierbei ist die Axialrichtung bezüglich der Längserstreckung des Lagerkörpers bzw. der Welle bzw. durch die Rotationsachse der Welle gegeben, während sich die Umfangsrichtung auf die Innenwandung bezieht. Der Lagerkörper ist zweckmäßig als Hohlzylinder ausgestaltet, so dass der Aufnahmeraum bevorzugt einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Ferner ist zumindest ein solcher Versorgungskanal vorgesehen, der den Lagerkörper durchsetzt und hierzu im Wesentlichen insbesondere in radialer Richtung verläuft und in einem solchen Trennabschnitt angeordnet ist. Der Versorgungskanal ist vorzugsweise in Form eines Durchbruches bzw. einer Bohrung im Lagerkörper realisiert, so dass Schmiermittel bzw. Schmieröl oder kurz Öl, durch den Versorgungskanal in den Aufnahmeraum und insbesondere an die Innenwandung des Lagerkörpers geführt werden kann. Erfindungsgemäß ist in zumindest einem solchen Trennabschnitt zumindest eine solche von dem zugehörigen Versorgungskanal beabstandete Öltasche ausgebildet. Hierbei ist die Öltasche vorzugsweise in Form einer Ausnehmung in der Innenwandung ausgebildet, um Schmiermittel bzw. Öl zu speichern und/oder zur Verfügung zu stellen, um besagten direkten Kontakt zwischen der Welle und der Innenwandung zu verhindern oder zumindest zu reduzieren.
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Das Radiallager kann insbesondere als drehbares Radiallager ausgestaltet sein, bei dem das Radiallager, insbesondere der Lagerkörper, in einem zugehörigen Gehäuse, beispielsweise in einem zugehörigen Lagergehäuse einer Ladeeinrichtung, drehbar angeordnet ist und sich dementsprechend im Gehäuse drehen kann. Diese Drehung erfolgt dabei in Umfangsrichtung und kann im Uhrzeigersinn oder entgegen Uhrzeigersinn erfolgen.
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Die beabstandete Anordnung der Öltasche zum zugehörigen Versorgungskanal ist zweckmäßig derart realisiert, dass die Öltasche in der Axialrichtung von dem Versorgungskanal versetzt angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich ist die Öltasche auch in der Umfangsrichtung von dem Versorgungskanal versetzt angeordnet, wobei Ausführungsformen bevorzugt sind, bei denen die Öltasche sowohl in der Axialrichtung als auch in der Umfangsrichtung von dem Versorgungskanal versetzt angeordnet ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Öltasche in einer Drehrichtung der Welle in der Umfangsrichtung von dem zugehörigen Versorgungskanal versetzt angeordnet. Dies dient insbesondere dem Zweck, Schmiermittel, welches aus dem Versorgungskanal in den Aufnahmeraum gelangt, durch die Bewegung der Welle in die Öltasche zu fördern.
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Vorzugsweise ist die Öltasche zumindest bereichsweise an einer solchen Quernut ausgebildet. Das heißt, dass die Öltasche zur Quernut offen sein kann. Insbesondere kann also die Öltasche offen in die Quernut übergehen. Auch sind Ausführungsformen vorstellbar, bei denen die Öltasche bereichsweise in einer solchen Quernut ausgebildet ist. Dabei ist eine entlang der Radialrichtung verlaufende Taschentiefe der Öltasche bevorzugt kleiner als eine entlang der Radialrichtung verlaufende Quernuttiefe der Quernut, insbesondere als eine Maximal-Quernuttiefe der Quernuttiefe.
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Bevorzugt sind einem solchem Versorgungskanal zwei solche Öltaschen zugeordnet, um die Verhinderung oder Verminderung des direkten Kontaktes zwischen der Welle und der Innenwandung zu verbessern. Dabei sind die zwei Öltaschen vorzugsweise gleichmäßig vom zugehörigen Versorgungskanal versetzt angeordnet. Das heißt, dass die zwei Öltaschen einen gleichen axialen Abstand zu dem Versorgungskanal aufweisen. Zudem können die zwei Öltaschen auch entlang der Umfangsrichtung den gleichen Abstand zum Versorgungskanal aufweisen.
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Die Taschentiefe der jeweiligen Öltasche kann grundsätzlich einen beliebigen Verlauf aufweisen. So kann die Taschentiefe entlang eines in der Umfangsrichtung verlaufenden Längsschnittes, insbesondere ausgehen von einer tiefsten Stelle, einen gleichmäßigen oder einen steigenden Verlauf aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Taschentiefe auch entlang eines in der Axialrichtung verlaufenden Querschnittes, insbesondere ausgehen von der tiefsten Stelle, einen gleichmäßigen oder steigenden Verlauf aufweisen. Dabei verläuft die Taschentiefe bevorzugt steigend, um eine Art „Rampe“ für das Schmiermittel zu bilden und somit den entsprechenden Bereich der Innenwandung mit Schmiermittel zu versorgen.
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Auch kann die Taschentiefe der jeweiligen Öltasche stufenlos oder gestuft verlaufen, wobei ein gestufter Verlauf bevorzugt ist, um innerhalb der Öltasche zumindest einen Bereich auszubilden, aus dem das Schmiermittel erschwert hinausgelangen, insbesondere abströmen, kann.
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Vorstellbar ist auch, einen Trennabschnitt mit zwei oder mehreren Öltaschen zu versehen, welche in der Umfangsrichtung benachbart ausgebildet sind. Dabei können die jeweiligen benachbarten Öltaschen entlang der Umfangsrichtung zueinander beabstandet oder direkt benachbart angeordnet sein. Die Anordnung von mehreren in der Umfangsrichtung benachbarten Öltaschen dient insbesondere dem Zweck, in einem vergrößerten Bereich des Trennabschnittes einen solchen Schmiermittelspeicher bzw. ein solches Schmiermittelreservoir zur Verfügung zu stellen, um den direkten Kontakt zwischen der Welle und der Innenwandung auch bei erhöhten Drehgeschwindigkeiten der Welle zu verhindern oder zumindest zu reduzieren.
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Ferner kann die jeweilige Öltasche eine Maximaltiefe der Taschentiefe aufweisen, die in der Umfangsrichtung und/oder in der Axialrichtung von einer Längsmitte einer Länge der Öltasche bzw. von einer Breitmitte der Breite der Öltasche versetzt angeordnet ist. Eine derartige Ausbildung der Öltasche dient insbesondere dem Zweck, besagten Rampeneffekt zu nutzen bzw. zu verstärken und/oder innerhalb der Öltasche ein verbessertes Speichern des Schmiermittels zu erlauben.
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Die jeweilige Öltasche kann eine beliebige Form aufweisen. So kann die jeweilige Öltasche beispielsweise viereckig, insbesondere rechteckig oder trapezförmig, ausgebildet sein. Auch kann die jeweilige Öltasche eine gekrümmte Form, insbesondere ellipsenförmig bzw. ellipsenabschnittsförmig oder kreisförmig bzw. kreisabschnittsförmig, ausgebildet sein.
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Des Weiteren kann der Lagerkörper, insbesondere die zumindest eine Öltasche, auf beliebige Weise hergestellt sein. Der Lagerkörper kann beispielsweise durch die Bearbeitung eines planen Werkstückes hergestellt sein. Dabei sind die Quernuten und/oder die zumindest eine Öltasche beispielsweise in die Innenwandung gefräst, gebohrt, geprägt und dergleichen. Auch können die Quernuten und die zumindest eine Öltasche durch Erodieren, Schleifen, Prägen, durch ein ECM-Verfahren oder durch eine entsprechende Gussform, durch ein PEM-Verfahren und dergleichen in die Innenwandung eingearbeitet sein. Das plane, den Lagerkörper ausbildende, Werkstück wird anschließend umgeformt, um den Aufnahmeraum des Lagerkörpers auszubilden. Dabei kann das plane Werkstück beispielsweise zu einem hohen Zylinder aufgerollt und an den entsprechenden Enden in bekannter Weise verbunden, beispielsweise verschweißt, verlötet und dergleichen, werden.
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Es versteht sich, dass die Innenwandung des Lagerkörpers auch mehrere solche Öltaschen aufweisen kann, wobei einzelne oder mehrere Öltaschen jeweils unterschiedlich oder gleich ausgebildet sein können.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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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.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen, jeweils schematisch
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1 einen Querschnitt durch ein Radiallager,
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2 einen Längsschnitt durch einen Lagerkörper,
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3–6 den Längsschnitt durch einen Lagerkörper, jeweils unterschiedlicher Ausführungsform,
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7–12 einen Querschnitt durch einen Lagerkörper, jeweils unterschiedlicher Ausführungsform.
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Entsprechend 1 umfasst ein Radiallager 1 einen Lagerkörper 2, der einen Aufnahmeraum 3 ausbildet, in dem eine Welle 4 angeordnet werden kann. Dabei ist der Lagerkörper 2 als ein Hohlzylinder ausgestaltet und weist eine der Welle 4 bzw. eine dem Aufnahmeraum 3 zugewandte Innenwandung 5 auf. In der Innenwandung 5 sind mehrere, im gezeigten Beispiel vier, in der mit einem Pfeil 6 angedeuteten Umfangsrichtung voneinander getrennte Quernuten 7 ausgebildet, die quer zur Umfangsrichtung 6 verlaufen. Zwischen den in der Umfangsrichtung 6 einander benachbarten Quernuten 7 ist jeweils ein Trennabschnitt 8 angeordnet, wobei in zumindest einem dieser Trennabschnitte 8 zumindest ein Versorgungskanal 9 ausgebildet ist, der in radialer Richtung verläuft, wobei die radiale Richtung bezüglich der axialen Richtung 10 der Welle 4 bzw. des Lagerkörpers 2 gegeben ist und dementsprechend senkrecht zur Axialrichtung 10 verläuft. Hierbei sind die Versorgungskanäle 9 und die Quernuten 7 jeweils in der Umfangsrichtung gleichmäßig, das heißt mit einem Abstand von ca. 90°, verteilt angeordnet.
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Dabei ist das Radiallager 1 beispielsweise als drehbares Radiallager 1 ausgestaltet, so dass das Radiallager 1, insbesondere der Aufnahmeraum 3, in einem zugehörigen und mit einer gestrichelten Linie angedeuteten Gehäuse 18, beispielsweise einem Lagergehäuse 18, drehbar angeordnet ist. Dabei kann sich das Radiallager 1, insbesondere der Lagerkörper 2, in der Umfangsrichtung 6 in oder entgegen des Uhrzeigersinns drehen.
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Ferner ist die Welle 4 kleiner ausgebildet als der Aufnahmeraum 3 des Lagerkörpers 2, so dass die Welle 4 im Aufnahmeraum 3 entlang der Innenwandung 5 gleiten kann. Um einen direkten Kontakt zwischen der Welle 4 und der Innenwandung 5 zu vermeiden, wird der Innenraum 3 mit Hilfe der Versorgungskanäle 9, welche den Lagerkörper 2 durchsetzen, mit einem Schmiermittel 11, insbesondere Schmieröl 11 oder kurz Öl 11, versorgt, das beim Gleiten der Welle 4 entlang der Innenwandung 5 zwischen der Welle 4 und der Innenwandung 5 angeordnet ist, um den Verschleißt des Radiallagers 1 zu reduzieren.
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2 zeigt einen Längsschnitt durch den Lagerkörper 2 entlang der in 1 mit AA bezeichneten Ebene. Demnach verläuft die jeweilige Quernut 7 entlang der Axialrichtung 10 und weist eine entlang der Umfangsrichtung 6 verlaufende Quernutbreite 12 auf. Erfindungsgemäß ist in zumindest einem der Trennabschnitte 8 mindestens eine von dem in diesem Trennabschnitt 8 ausgebildeten Versorgungskanal 9 beabstandete Öltasche 13 ausgebildet, wobei die in 2 gezeigte Ausführungsform in einem der gezeigten Trennabschnitte 8 zwei solche Öltaschen 13 aufweist. Hierbei ist die jeweilige Öltasche 13 vom zugehörigen Versorgungskanal 9 versetzt ausgebildet, wobei die gezeigten Öltaschen 13 in einer Drehrichtung 14 der Welle 4 im Aufnahmeraum 3 des Lagerkörpers 2 entlang der Umfangsrichtung 6 vom zugehörigen Versorgungskanal 9 beabstandet sind. Zudem sind die Öltaschen 13 zusätzlich entlang der Axialrichtung 10 vom zugehörigen Versorgungskanal 9 versetzt angeordnet, so dass die Öltaschen 13 insgesamt einen gleichen axialen Abstand und einen gleichen Abstand in Umfangsrichtung zum zugehörigen Versorgungskanal 9 aufweisen. Die Öltaschen 13 sind zudem an der benachbarten Quernut 7 angeordnet, so dass sie zu dieser Quernut 7 offen sind.
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In den 3–6 ist in der in 2 gezeigte Querschnitt für unterschiedliche Ausführungsformen des Radiallagers 1 bzw. des Lagerkörpers 2 gezeigt. Dabei weisen die in den 3–6 gezeigten Ausführungsformen im gezeigten Bereich je Trennabschnitt 8 zwei solche Öltaschen 13 auf, die jeweils an die benachbarte Quernut 7 angrenzen und gleichmäßig vom zugehörigen Versorgungskanal 9 versetzt angeordnet sind. Die in 3 gezeigten Öltaschen 13 sind gekrümmt geformt, während die in 4 gezeigten Öltaschen 13 dreieckig geformt sind. Im Vergleich dazu sind die in 5 gezeigten Öltaschen 13 trapezförmig ausgebildet, während die in 6 gezeigten Öltaschen 13 eine rechteckige bzw. quadratische Form aufweisen. Hierbei ist eine entlang der Umfangsrichtung 6 verlaufende Länge 15 (vgl. 2) der jeweiligen Öltasche 13 sowie eine entlang der Axialrichtung 10 verlaufende Breite 16 der jeweiligen Öltasche 13 in der jeweiligen Ausführungsform gleich groß.
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In den 7–12 ist ein entlang der Umfangsrichtung 6 verlaufender Schnitt durch eine solche Quernut 7 gezeigt, wobei in den 7–12 jeweils eine andere Ausführungsform dargestellt ist. Bei sämtlichen in den 7–12 gezeigten Beispielen schließt die Öltasche 13 direkt an der benachbarten Quernut 7 an und ist zu dieser offen, während eine entlang der Radialrichtung verlaufende Taschentiefe 17 entlang der gezeigten Umfangsrichtung 6 einen unterschiedlichen Verlauf zeigt. So ist der Verlauf der Taschentiefe 17 der Öltasche 13 in 7 stetig linear, wobei die Taschentiefe 17 der Öltasche 13 hin zur in der gezeigten Darstellung rechten Seite bzw. zum zugehörigen Versorgungskanal 9 hin abnimmt.
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Der Verlauf der Taschentiefe 17 der in 8 gezeigten Öltasche 13 entspricht der eines Kreissegmentes mit dem Radius R. Auch in den 9 und 10 sind Öltaschen 13 zu sehen, bei denen der Verlauf der Taschentiefe 17 stetig und gekrümmt ist, wobei der Verlauf der Taschentiefe 17 in 10 ellipsensegmentartig ist.
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In den 11 und 12 ist jeweils ein unstetiger Verlauf der Taschentiefe 17 in der Umfangsrichtung 6 dargestellt, wobei diese Beispiele eine solche Taschentiefe 17 zeigen, die gestuft ist. Während die in 11 gezeigte und gestufte Taschentiefe 17 eckige Stufen aufweist, sind die Stufen der in 12 gezeigten Taschentiefe 17 gekrümmt bzw. rund ausgeführt.
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Die Taschentiefe 17 der jeweiligen Öltasche 13 kann dabei auch entlang der Axialrichtung 10 einen solchen Verlauf aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008000853 A1 [0002]
