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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lagereinheit eines Turboladers, wobei die Lagereinheit vermittels zwei Wälzlagern eine Läuferwelle lagert. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Montage einer Lagereinheit eines Turboladers.
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Hintergrund der Erfindung
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Lagereinheiten eines Turboladers, die vermittels zwei Wälzlagern eine Läuferwelle lagern, sind aus dem Stand der Technik allseits bekannt und gebräuchlich. Insbesondere müssen dabei die Lagereinheiten gegen ein Verdrehen bzw. Mitrotieren in einem Turboladergehäuse gesichert werden.
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Eine aus dem Stand der Technik bekannte Möglichkeit, eine Lagereinheit 1 gegen ein Verdrehen im Turboladergehäuse 11 zu sichern, zeigt 1. Hierzu ist an einer Schlüsselfläche 37 an einem Außenring 15 eines Wälzlagers 3 der Lagereinheit 1 mindestens eine Anfräsung oder Ausnehmung 39 ausgebildet. Zudem weist das Turboladergehäuse 11 eine Befestigungsbohrung 41 nebst Gewinde auf, durch die eine Schraube oder ein Bolzen 43 eingeschraubt wird, bis die Anfräsung oder Ausnehmung 39 diese Schrauben oder den Bolzen 43 aufnimmt und die Lagereinheit 1 gegen ein Verdrehen gesichert ist. Ferner sind auch Lösungen mit einem zusätzlichen Halteblech anstelle der Schlüsselfläche 37 aus dem Stand der Technik bekannt.
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Die Montageschritte dieser bekannten Lagereinheit 1 setzen sich wie folgt zusammen: In einem ersten Schritt wird die zusammengesetzte Lagereinheit 1 auf eine glatt geschliffene Läuferwelle 5 aufgesteckt. In einem zweiten Schritt wird dann die Lagereinheit 1 ins Turboladergehäuse 11 geschoben. Ein dritter Schritt sieht dann vor, dass der Außenring 15 derart (lange) verdreht wird, bis sich die Anfräsung oder Ausnehmung 39 mit der Befestigungsbohrung 41 deckt. In einem vierten Schritt wird dann ein Halteblech aufgelegt. Anschließend wird dann in einem fünften Schritt die Schraube oder der Bolzen 43 aufgenommen und dann abschließend in die Befestigungsbohrung 41 des Turboladergehäuses 11 gedreht und vermittels einer Kraft-/Weg-Prozessüberwachung festgezogen.
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Nachteilig bei der Montage dieser Lagereinheit 1 in ein Turboladergehäuse 11 ist, dass die aktuelle Montagesituation mindestens zwei, manchmal sogar drei Bauteile, wie das Wälzlager 3, die Schraube oder den Bolzen 43 und eventuell ein zusätzliches Halteblech, erfordert. Gleiches gilt auch für die Logistik. Insbesondere ist der dritte Schritt bei der Montage, d. h. das Verdrehen des Außenrings 15 bis die Anfräsung oder Ausnehmung 39 sich mit der Befestigungsbohrung 41 deckt, nicht automatisierungsgerecht. Ferner ist für die Montage eine Schraubstation erforderlich, welche über eine Kraft-/Weg-Prozessüberwachung verfügt, was der Montage neben hohen Fertigungskosten zudem erheblich an Zeit kostet.
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Zudem ist die im Turboladergehäuse 11 einzubringende Befestigungsbohrung 41 nebst Gewinde ein zusätzlicher Kostenfaktor. Gleiches gilt für die mindestens eine herzustellende Anfräsung oder Ausnehmung 39 am Außenring 15 des Wälzlagers 3.
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Eine Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist daher, eine kostengünstige und einfache Lagereinheit eines Turboladers anzugeben, die gegen ein Verdrehen in einem Turboladergehäuse gesichert ist, ohne dass zusätzliche Bauteile montiert werden müssen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Lagereinheit eines Turboladers gelöst, die die Merkmale im Anspruch 1 umfasst.
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Eine weitere Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist, ein einfaches und schnelles Verfahren zur Montage einer Lagereinheit eines Turboladers zu schaffen, bei dem die Lagereinheit gegen ein Verdrehen im Turboladergehäuse gesichert ist und Kosten und Gewicht eingespart werden.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Montage einer Lagereinheit eines Turboladers gelöst, das die Merkmale im Anspruch 10 umfasst.
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Die erfindungsgemäße Lagereinheit eines Turboladers lagert vermittels zwei Wälzlagern eine Läuferwelle. Erfindungsgemäß ist zwischen den beiden Wälzlagern der Lagereinheit ein Verdrehsicherungselement vormontiert, das im montierten Zustand in eine Ölrücklaufbohrung eines Turboladergehäuses eingreift und somit eine Verdrehsicherung zwischen der Lagereinheit und dem Turboladergehäuse ausbildet.
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Insbesondere ist das Verdrehsicherungselement dabei derart ausgestaltet, dass es in die Ölrücklaufbohrung des Turboladergehäuses einrastet.
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Da die Ölrücklaufbohrung im Turboladergehäuse bereits vorhanden ist, kann sie für diesen Zweck mitgenutzt werden. Somit entfällt eine Bearbeitung des Turboladergehäuses, wie es bis dato im Stand der Technik, wie bspw. bei der einleitend beschriebenen Befestigungsbohrung, der Fall war. Auch kann die Montage beim Kunden selbst, einfach und ohne weitere Komponenten sowie ohne besonderes Equipment erfolgen. Eine Überwachung des Montageprozesses ist ebenfalls nicht erforderlich, so dass durch die Erfindung eine einfache und kostenoptimierte Lagereinheit, die gegen ein Verdrehen im Turboladergehäuse gesichert ist, geschaffen wurde.
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In einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Lagereinheit zwei Wälzlager mit einem Außenring auf, zwischen denen das Verdrehsicherungselement, das ein federnder Haltepin ist, in eine Ölrücklaufbohrung der Lagereinheit einschnappt. Auch ist diese Ölrücklaufbohrung der Lagereinheit bereits im Außenring ausgebildet, so dass auch hier eine Ausbildung einer Befestigungsbohrung entfällt.
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Dabei ist der Haltepin derart federnd ausgebildet, dass der Haltepin im montierten Zustand der Lagereinheit mit einem Überstand in die Ölrücklaufbohrung des Turboladergehäuses eingreift.
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Insbesondere ist bei der Ausführungsform des Verdrehsicherungselements als federnder Haltepin eine Überwachung des Einrastens des federnden Haltepins in das Turboladergehäuse nicht notwendig, da sich der federnde Haltepin innerhalb einer ersten Umdrehung durch seine Federkraft selbst in die Ölrücklaufbohrung des Turboladergehäuses einrastet. Somit ist stets eine gewisse Betriebssicherheit gewährleistet.
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Vorzugsweise weist bei dieser Ausführungsform der federnde Haltepin einen Durchgang auf, so dass ein Ölfluss durch die Ölrücklaufbohrung der Lagereinheit und durch die Ölrücklaufbohrung des Turboladergehäuses ausgebildet ist. Somit ist der Ölfluss weiterhin ausreichend möglich.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Lagereinheit zwei separate Wälzlager mit jeweils einem Außenring auf, zwischen denen das Verdrehsicherungselement eine Halteklammer ist.
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Insbesondere ist bei dieser Ausführungsform ein Freiraum ausgebildet, der zur Läuferwelle hin offen ist. Die zwei separaten Wälzlager, mit jeweils einem Außenring, bilden im montierten Zustand der Lagereinheit aufgrund einer klauenförmigen Ausbildung, welche vorzugsweise stanztechnisch hergestellt wurde, der beiden Außenringe den Freiraum. Der so entstehende Freiraum dient ebenfalls als Ölrücklaufbohrung.
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Das Verdrehsicherungselement ist eine Halteklammer mit einer Nase und einer federnden Haltelasche. Dabei greift die Nase in einen Spalt zwischen den beiden Außenringen der beiden Wälzlager und sichert diese somit gegen ein Verdrehen. Die federnde Haltelasche rastet dabei in die Ölrücklaufbohrung im Turboladergehäuse ein. Da auch bei dieser Ausführungsform der Teil der Halteklammer, der in die Ölrücklaufbohrung des Turboladergehäuses eingebracht wird, federnd ausgebildet ist, rastet auch hier innerhalb einer ersten Umdrehung das Verdrehsicherungselement durch seine Federkraft selbst in die Ölrücklaufbohrung des Turboladergehäuses ein. Zudem kann über die Nase, die sich in dem Spalt zwischen den beiden Außenringen der Wälzlager befindet, mittels unterschiedlichen abgestuften Material- bzw. Blechdicken das Lagerspiel genau eingestellt werden.
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Zudem weist die Nase der Halteklammer einen Durchgang und die federnde Haltelasche einen seitlichen Durchgang auf, so dass auch hier ein Ölfluss durch den Freiraum der Lagereinheit und durch die Ölrücklaufbohrung des Turboladergehäuses ausgebildet ist. Somit ist auch bei dieser Ausführungsform der Ölfluss weiterhin ausreichend möglich.
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Eine Montage der erfindungsgemäßen Lagereinheit eines Turboladers läuft wie folgt ab: In einem ersten Schritt wird die Lagereinheit mit einem vormontierten Verdrehsicherungselement auf eine Läuferwelle aufgesteckt. In einem nachfolgenden Schritt wird die Lagereinheit entlang einer Achse der Läuferwelle bis in ein Turboladergehäuse aufgeschoben. Ein abschließender Schritt sieht nur noch vor, dass die Lagereinheit verdreht wird, bis das Verdrehsicherungselement in eine Ölrücklaufbohrung im Turboladergehäuse einrastet.
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Durch diese Montage ergeben sich folgende Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Die einleitend beschriebenen Bohrungen oder Anfräsungen sind nicht mehr erforderlich, da die Ölrücklaufbohrung im Turboladergehäuse sowie die Ölrücklaufbohrung in der Lagereinheit (im Speziellen im Außenring) stets schon vorhanden sind. Zudem müssen dadurch keine weiteren Bauteile mehr verwendet werden, so dass mittels dieses Verfahrens allesamt an Kosten, Gewicht und Zeit eingespart wird.
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Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Dabei zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht im Schnitt einer aus dem Stand der Technik bekannten gegen ein Verdrehen gesicherten Lagereinheit in einem Turboladergehäuse;
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2 eine schematische Seitenansicht im Schnitt einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagereinheit eines Turboladers, mit einem federnden Haltepin als Verdrehsicherungselement;
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3a eine schematische Draufsicht auf den federnden Haltepin;
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3b eine schematische Seitenansicht des federnden Haltepins;
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4 eine schematische Seitenansicht im Schnitt einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagereinheit eines Turboladers, mit einer Halteklammer als Verdrehsicherungselement;
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5 eine schematische Seitenansicht im Schnitt eines Außenrings nach 4 mit einer klauenförmigen Ausbildung,
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6a eine schematische Draufsicht auf die Halteklammer;
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6b eine schematische Seitenansicht der Halteklammer; und
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7 eine schematische Darstellung der Halteklammer aus 6a und 6b, vermittels der Nase in einem Spalt zwischen den beiden Außenringen und der federnden Haltelasche in der Ölrücklaufbohrung im Turboladergehäuse.
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Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Lagereinheit eines Turboladers sowie das erfindungsgemäße Verfahren zur Montage der Lagereinheit eines Turboladers ausgestaltet sein können und stellen somit keine abschließende Begrenzung der Erfindung dar.
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1 zeigt eine Seitenansicht im Schnitt einer aus dem Stand der Technik bekannten gegen ein Verdrehen gesicherten Lagereinheit 1 in einem Turboladergehäuse 11. Da diese Lagereinheit 1 bereits einleitend beschrieben ist, wird auf eine erneute Beschreibung an dieser Stelle verzichtet.
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2 zeigt eine schematische Seitenansicht im Schnitt einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagereinheit 1 eines Turboladers, die vermittels zwei Wälzlagern 3 mit einem Außenring 15 eine Läuferwelle 5 lagert. Zwischen den beiden Wälzlagern 3 der Lagereinheit 1 ist in dieser ersten Ausführungsform der Erfindung ein Verdrehsicherungselement in Form eines federnden Haltepins 7, wie in 3a und 3b dargestellt, vormontiert. Der federnde Haltepin 7 schnappt dabei in eine Ölrücklaufbohrung 17 der Lagereinheit 1 ein.
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Im montierten Zustand greift dieser federnde Haltepin 7, wie hier in 2 gezeigt, in eine Ölrücklaufbohrung 9 eines Turboladergehäuses 11 ein, wie beispielsweise durch ein Einrasten. Somit ist eine Verdrehsicherung 13 zwischen der Lagereinheit 1 und dem Turboladergehäuse 11 ausgebildet.
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Insbesondere ist in dieser Ausführungsform der Haltepin 7 derart federnd ausgebildet ist, dass der Haltepin 7 im montierten Zustand der Lagereinheit 1 mit einem Überstand 19 in die Ölrücklaufbohrung 9 des Turboladergehäuses 11 eingreift. Bei der Montage hingegen kann der Haltepin 7 derart federnd in eine Position gedrückt werden, in der der Überstand 19 kleiner oder gleich einem Niveau N des Außenrings 15 der Lagereinheit 1 ist.
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Vorzugsweise, wie in 3a einer schematischen Draufsicht auf den federnden Haltepin 7 und in 3b einer schematischen Seitenansicht des federnden Haltepins 7 gezeigt, weist der federnde Haltepin 7 einen Durchgang 21 auf. Somit ist ein Ölfluss durch die in 2 gezeigten Ölrücklaufbohrung 17 der Lagereinheit 1 und durch die Ölrücklaufbohrung 9 des Turboladergehäuses 11 ausgebildet.
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4 zeigt eine schematische Seitenansicht im Schnitt einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagereinheit 1 eines Turboladers. Die Lagereinheit 1 weist hier zwei separate Wälzlager 3 mit jeweils einem Außenring 15 auf, zwischen denen das Verdrehsicherungselement in Form einer Halteklammer 7 vormontiert. Insbesondere weisen die Außenringe 15 dieser Lagereinheit 1 eine klauenförmige Ausbildung 23 auf. Dies zeigt 5.
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Wie ebenfalls in 4 gezeigt, ist im montierten Zustand der Lagereinheit 1 aufgrund der klauenförmigen Ausbildung 23 der beiden Außenringe 15 ein Freiraum 25 ausgebildet, der zur Läuferwelle 5 hin offen ist. Der so entstehende Freiraum 25 dient ebenfalls als Ölrücklaufbohrung.
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Wie in 6a einer schematischen Draufsicht auf die Halteklammer 7 und in 6b einer schematischen Seitenansicht der Halteklammer 7 gezeigt, weist die Halteklammer 7 eine Nase 27 und eine federnde Haltelasche 29 auf. Dabei weist die Nase 27 einen Durchgang 33 (exemplarisch durch eine schwarze Vertikallinie 33 dargestellt) und die federnde Haltlasche 29 einen seitlichen Durchgang 35 (exemplarisch durch eine schwarze Horizontallinie 35 dargestellt) auf, so dass ein Ölfluss durch den Freiraum 25 der Lagereinheit 3 und durch die Ölrücklaufbohrung 9 des Turboladergehäuses 11 ausgebildet ist.
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Insbesondere greift dabei die Nase 27 in einen Spalt 31 zwischen den beiden Außenringen 15 der beiden Wälzlager 3 und sichert diese gegen ein Verdrehen. Die federnde Haltelasche 29 rastet in die Ölrücklaufbohrung 9 im Turboladergehäuse 11 ein. Dies zeigt 7. Alle hier dargestellten Merkmale sind bereits zu den vorherigen Figuren beschrieben worden, so dass auf eine erneute Beschreibung an dieser Stelle verzichtet wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lagereinheit
- 3
- Wälzlager
- 5
- Läuferwelle
- 7
- Verdrehsicherungselement, federnder Haltepin, Halteklammer
- 9
- Ölrücklaufbohrung des Turboladergehäuses
- 11
- Turboladergehäuse
- 13
- Verdrehsicherung
- 15
- Außenring
- 17
- Ölrücklaufbohrung der Lagereinheit
- 19
- Überstand
- 21
- Durchgang des federnden Haltepins
- 23
- klauenförmige Ausbildung
- 25
- Freiraum
- 27
- Nase
- 29
- federnde Haltelasche
- 31
- Spalt
- 33
- Durchgang der Nase
- 35
- seitlicher Durchgang der federnden Haltlasche
- 37
- Schlüsselfläche
- 39
- Anfräsung oder Ausnehmung
- 41
- Befestigungsbohrung
- 43
- Schraube oder Bolzen
- A
- Achse
- N
- Niveau
