DE102013223678A1 - Thrust bearing, in particular for an exhaust gas turbocharger - Google Patents

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Ulrich Siol
Achim Voges
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Axiallager (1), insbesondere für einen eine Drehwelle aufweisenden Abgasturbolader, – mit einem im Wesentlichen scheibenförmigen Lagerkörper (2), der eine zentrale Durchgangsöffnung (3) für die Drehwelle aufweist, – mit wenigstens einer an einer Stirnseite (4) des Lagerkörper (2) vorgesehenen Rastfläche (5), welche in einer Umfangsrichtung (U) des Lagerkörpers (2) in eine erste Keilfläche (6a) und entgegen der Umfangsrichtung (U) in eine zweite Keilfläche (6b) übergeht, – wobei der Lagerkörper (2) im Bereich der wenigstens einen Rastfläche (5) eine in Axialrichtung (A) gemessene, im Wesentlichen konstante Dicke (D) aufweist, die im Bereich der beiden Keilflächen (6a, 6b) entlang der Umfangsrichtung (U) jeweils von der Rastfläche (5) weg abnimmt.The invention relates to a thrust bearing (1), in particular for a turbocharger having a rotary shaft, - with a substantially disk-shaped bearing body (2) having a central passage opening (3) for the rotary shaft, - with at least one on an end face (4) the bearing body (2) provided latching surface (5), which in a circumferential direction (U) of the bearing body (2) in a first wedge surface (6a) and counter to the circumferential direction (U) in a second wedge surface (6b), - wherein the bearing body (2) in the region of the at least one latching surface (5) has a substantially constant thickness (D) measured in the axial direction (A), in the region of the two wedge surfaces (6a, 6b) along the circumferential direction (U) respectively of the latching surface (5) decreases away.

Description

Die Erfindung betrifft ein Axiallager, insbesondere für einen eine Drehwelle aufweisenden Abgasturbolader, sowie einen Abgasturbolader mit einem solchen Axiallager. Die Erfindung betrifft schließlich ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Abgasturbolader.The invention relates to a thrust bearing, in particular for a turbocharger having a rotary shaft, as well as an exhaust gas turbocharger with such a thrust bearing. Finally, the invention relates to a motor vehicle with such an exhaust gas turbocharger.

Aus dem Stand der Technik bekannte Axiallager werden typischerweise in Abgasturboladern eingesetzt, wenn eine gemeinsame Drehwelle von Turbinen- und Verdichterrad an einem Lagergehäuse gelagert werden soll. Solche Axiallager bestehen dabei aus verschiedenen Funktionselementen wie etwa Rastflächen, Keilflächen, axiale Dichtflächen, Schmiermittelkanäle, Schmiermittelzuführungsbohrungen, Schmiermittelabflussbohrungen sowie einer Durchgangsbohrung für die Drehwelle. Axial bearings known from the prior art are typically used in exhaust gas turbochargers when a common rotary shaft of the turbine and compressor wheel is to be mounted on a bearing housing. Such thrust bearings consist of various functional elements such as locking surfaces, wedge surfaces, axial sealing surfaces, lubricant channels, lubricant supply holes, lubricant drainage holes and a through hole for the rotary shaft.

Vor diesem Hintergrund sei die DE 10 2007 060 226 A1 erwähnt, welche ein Axiallager mit ringförmig angeordneten Rastflächen und Keilflächen zur Aufnahme von Axialkräften beschreibt. Derartige Funktionselemente sorgen dafür, dass das Axiallager besonders effektiv dem Wirkprinzip eines Hydrolagers folgen kann, d.h. die eigentliche Lagerung der Drehwelle am Axiallager erfolgt über einen zwischen Drehlager und Axiallager eingebrachten Schmiermittelfilm. Da ein direkter Materialkontakt zwischen Drehwelle und Lagerkörper vermieden wird, lässt sich die Drehwelle unter Ausbildung nur sehr geringer Gleitreibungskräfte im Axiallager drehen. Against this background is the DE 10 2007 060 226 A1 mentioned, which describes a thrust bearing with annularly arranged locking surfaces and wedge surfaces for receiving axial forces. Such functional elements ensure that the axial bearing can follow the operating principle of a hydraulic bearing particularly effectively, ie the actual mounting of the rotary shaft on the axial bearing takes place via a lubricant film introduced between the rotary bearing and the axial bearing. Since direct material contact between the rotary shaft and the bearing body is avoided, the rotary shaft can be rotated to form only very low sliding friction forces in the thrust bearing.

Die vorliegende Erfindung stellt sich nunmehr die Aufgabe, eine verbesserte Ausführungsform für ein Axiallager zu schaffen. Eine zweite Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Abgasturbolader mit einem solchen Axiallager anzugeben. The present invention now has the object to provide an improved embodiment for a thrust bearing. A second object of the invention is to provide an exhaust gas turbocharger with such a thrust bearing.

Eine dritte Aufgabe der Erfindung besteht schließlich darin, ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Abgasturbolader zu schaffen.A third object of the invention is finally to provide a motor vehicle with such an exhaust gas turbocharger.

Die genannten Aufgaben werden durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. The above objects are achieved by the subject matter of the independent claims. Preferred embodiments are subject of the dependent claims.

Grundgedanke der Erfindung ist demnach, einen im Wesentlichen scheibenförmigen Lagerkörper des Axiallagers mit einer an einer Stirnseite des Lagerkörper vorgesehenen Rastfläche zu versehen, die in Umfangsrichtung des Lagerkörpers in eine erste Keilfläche und entgegen der Umfangsrichtung in eine zweite Keilfläche übergeht. Der Lagerkörper besitzt dabei im Bereich der Rastfläche eine in Axialrichtung gemessene konstante Dicke, die im Bereich der beiden Keilflächen entlang der Umfangsrichtung jeweils von der Rastfläche weg abnimmt. Mit anderen Worten, die Dicke des Lagerkörpers ist im Bereich der Rastfläche maximal und wird im Bereich der beiden Keilflächen in bzw. entgegen der Umfangsrichtung von besagter Rastfläche weg kleiner. The basic idea of the invention is therefore to provide a substantially disk-shaped bearing body of the axial bearing with a latching surface provided on an end face of the bearing body, which merges in the circumferential direction of the bearing body into a first wedge surface and counter to the circumferential direction into a second wedge surface. In the region of the latching surface, the bearing body has a constant thickness measured in the axial direction, which decreases in each case from the latching surface in the region of the two wedge surfaces along the circumferential direction. In other words, the thickness of the bearing body is maximum in the region of the latching surface and becomes smaller in the region of the two wedge surfaces in or counter to the circumferential direction of said latching surface.

Eine derartige Beschaffenheit des Lagerkörpers mit einer bezüglich des Rastkörpers in Umfangsrichtung symmetrischen Anordnung verleiht der am Lagerkörper gelagerten Drehwelle die Fähigkeit, sich sowohl in als auch entgegen der Umfangsrichtung des Axiallagers gleitreibungsarm zu drehen. Denn der erfindungsgemäß in Axialrichtung gemessene, bezüglich der Umfangsrichtung symmetrische Dickenverlauf des Lagerkörpers unterstützt eine solche, reibungsarme Drehung der Drehwelle gleichermaßen sowohl in als auch entgegen der Umfangsrichtung des Lagerkörpers. Such a condition of the bearing body with a relative to the detent body in the circumferential direction symmetrical arrangement gives the bearing on the bearing body mounted rotary shaft the ability to rotate both in and against the circumferential direction of the thrust bearing sliding friction. For measured according to the invention in the axial direction, symmetrical with respect to the circumferential direction thickness profile of the bearing body supports such a low-friction rotation of the rotary shaft equally both in and against the circumferential direction of the bearing body.

Der entscheidende Vorteil des hier vorgestellten Axiallagers gegenüber herkömmlichen Axiallagern, die für die Lagerung einer Drehwelle nur mit einer bestimmten Drehrichtung optimiert sind, besteht insofern darin, dass ein solches Axiallager bezüglich der zu erwartenden Drehrichtung der Drehwelle im Lager verwechslungssicher im Lagergehäuse des Abgasturboladers verbaut werden kann. The decisive advantage of the axial bearing presented here compared to conventional thrust bearings, which are optimized for the storage of a rotary shaft only with a certain direction of rotation, is the extent that such a thrust bearing with respect to the expected direction of rotation of the rotary shaft in the bearing can be installed confusion in the bearing housing of the exhaust gas turbocharger ,

Denn im Abgasturbolader sind üblicherweise ein erstes und ein zweites Axiallager vorgesehen, welche die Drehwelle axial im Abstand zueinander lagern, wobei besagte Funktionsflächen zum Aufbau eines jeweiligen Hydrolagers einander zugewandt sind. Das erfindungsgemäße Axiallager eignet sich nunmehr aufgrund seines symmetrischen Aufbaus gleichermaßen zur Verwendung als erstes und als zweites Axiallager. Der hier vorgestellte, erfindungsgemäße Ansatz birgt daher enorme fertigungstechnische Vorteile, da keine individuellen Ausführungsvarianten des Axiallagers zur Verwendung entweder als erstes Axiallager oder, alternativ dazu, als zweites Axiallager, mehr gefertigt werden müssen.For in the exhaust gas turbocharger usually a first and a second thrust bearing are provided, which axially support the rotary shaft at a distance from each other, wherein said functional surfaces are facing each other for the construction of a respective hydraulic bearing. The thrust bearing according to the invention is now due to its symmetrical structure equally suitable for use as the first and second thrust bearing. The presented approach according to the invention therefore has enormous manufacturing advantages, since no individual variants of the thrust bearing for use either as a first thrust bearing or, alternatively, as a second thrust bearing, more must be made.

Eine besonders einfache Fertigung des Lagerkörpers wird durch eine Ausführungsform begünstigt, gemäß welcher die Dicken der beiden Keilflächen von der Rastfläche weg in und entgegen der Umfangsrichtung jeweils linear abnehmen.A particularly simple production of the bearing body is favored by an embodiment according to which the thicknesses of the two wedge surfaces in each case decrease linearly away from the latching surface in and against the circumferential direction.

Die bei der Drehbewegung der Drehwelle lagerungsbedingt entstehende Gleitreibung zwischen Lagerkörper und Drehwelle lässt sich in besonderem Maße minimieren, indem die in Axialrichtung gemessene Dicke im Übergangsbereich zwischen Rastfläche und erster/zweiter Keilfläche mit einem stetigen Verlauf versehen wird. Mit einem unstetigen Verlauf der Dicke einhergehende Kanten im Profil des Lagerkörpers, die sich negativ auf die Verschleißbeständigkeit des Lagerkörpers auswirken könnten, werden auf diese Weise vermieden.The sliding friction between the bearing body and the rotating shaft resulting from the rotational movement of the rotary shaft due to the bearing can be minimized to a particular extent by providing the thickness measured in the axial direction in the transitional area between the locking surface and the first / second wedge surface with a steady course. With a discontinuous course of the thickness associated edges in the profile of the bearing body, which could adversely affect the wear resistance of the bearing body are avoided in this way.

Eine hinsichtlich der durch die Drehwelle auf den Lagerkörper ausgeübten Axialkräfte besonders günstige Konfiguration ergibt sich, wenn entlang der entlang der Umfangsrichtung des Lagerkörpers nicht nur eine einzige, sondern wenigstens zwei, vorzugsweise fünf, Rastflächen mit jeweiligen ersten und zweiten Keilflächen vorgesehen sind. Eine derartige Beschaffenheit des Lagerkörpers verleiht diesem die Fähigkeit, die von der Drehwelle ausgeübten Axialkräfte besonders gleichmäßig aufzunehmen, wodurch die Lebensdauer des Axiallagers in nicht unerheblichem Maße erhöht werden kann. A particularly favorable configuration with respect to the axial forces exerted by the rotary shaft on the bearing body results when along the circumferential direction of the bearing body not only a single, but at least two, preferably five, locking surfaces are provided with respective first and second wedge surfaces. Such a condition of the bearing body gives it the ability to absorb the axial forces exerted by the rotary shaft particularly evenly, whereby the life of the thrust bearing can be increased to a considerable extent.

Auf der Stirnseite des Lagerkörpers können eine oder mehrere Austrittsöffnungen vorgesehen sein, durch welche die Kontaktfläche zwischen Drehwelle und Lagerkörper mit einem Schmiermittel wie z.B. einem Schmieröl versorgt werden können. Eine solche Schmierung von Drehwelle und Lagerkörper mindert die zwischen den beiden Bauteilen auftretenden Gleitreibungskräfte, was wiederum eine reibungsarme Drehbewegung der Drehwelle begünstigt. On the front side of the bearing body, one or more outlet openings may be provided, through which the contact surface between the rotary shaft and the bearing body with a lubricant such. a lubricating oil can be supplied. Such lubrication of rotary shaft and bearing body reduces the sliding friction forces occurring between the two components, which in turn favors a low-friction rotational movement of the rotary shaft.

Um das im Wege der Schmierung einer gewissen Zersetzung unterworfene Schmiermittel wieder aus dem Axiallager abführen zu können, empfiehlt es sich, zusätzlich zu den Rast- und Keilflächen im Lagerkörper auch Schmiermittelablaufflächen vorzusehen. Diese zeichnen sich durch eine gegenüber den Keil- und Rastflächen reduzierte axiale Dicke aus, was ihnen die Eigenschaften eines Fluidkanals verleiht, durch welchen das verschlissene Schmiermittel aus dem Bereich von Rast- und Keilflächen abfließen kann. In order to be able to remove the lubricant subjected to a certain decomposition by means of lubrication from the axial bearing, it is advisable to provide lubricant drainage surfaces in addition to the locking and wedge surfaces in the bearing body. These are distinguished by a reduced axial thickness relative to the wedge and latching surfaces, which gives them the properties of a fluid channel through which the worn lubricant can flow out of the region of latching and wedge surfaces.

Als konstruktiv besonders vorteilhaft erweist sich indes eine Ausführungsform, gemäß welcher die erste Keilfläche in Umfangsrichtung in eine erste Schmiermittelablauffläche und die zweite Keilfläche entgegen der Umfangsrichtung in eine zweite Schmiermittelablauffläche. beide zum Abführen von Schmiermittel aus dem Axiallager, übergeht. Dies bedeutet, dass die erste Keilfläche bezüglich der Umfangsrichtung des Lagerkörpers sandwichartig zwischen Rastfläche und erster Schmiermittelablauffläche angeordnet wird. Entsprechendes gilt mutatis mutandis für die zweite Schmiermittelablauffläche in Bezug auf Rastfläche und zweite Keilfläche; mit anderen Worten, die wenigstens eine Rastfläche ist bezüglich der Umfangsrichtung von zwei Keilflächen und zwei Schmiermittelablaufflächen eingefasst. Eine derartige Geometrie unterstützt eine besonders gleichmäßige Ableitung von Schmiermittel entlang der Umfangsrichtung des Lagerkörpers. Die in Axialrichtung des Lagerkörpers gemessene Dicke im Bereich der ersten und zweiten Keilfläche ist dabei größer zu dimensionieren als im Bereich der beiden Schmiermittelablaufflächen. Dies verleiht den Schmiermittelablaufflächen die gewünschte Eigenschaft eines Fluidkanals.An embodiment according to which the first wedge surface in the circumferential direction turns into a first lubricant discharge surface and the second wedge surface counter to the circumferential direction into a second lubricant discharge surface prove to be particularly advantageous. both for discharging lubricant from the thrust bearing, passes. This means that the first wedge surface with respect to the circumferential direction of the bearing body is sandwiched between the locking surface and the first lubricant drainage surface. The same applies mutatis mutandis for the second lubricant drainage surface with respect to locking surface and second wedge surface; in other words, the at least one latching surface is bordered by two wedge surfaces and two lubricant discharge surfaces with respect to the circumferential direction. Such a geometry supports a particularly uniform discharge of lubricant along the circumferential direction of the bearing body. The measured in the axial direction of the bearing body thickness in the region of the first and second wedge surface is to be dimensioned larger than in the region of the two lubricant drainage surfaces. This gives the lubricant drainage surfaces the desired property of a fluid channel.

Eine besonders effektive Schmierung der Grenzfläche zwischen Drehlager und Lagerkörper lässt sich erreichen, indem sowohl oben genannte Austrittsöffnungen zur Bereitstellung von Schmiermittel als auch besagte Schmiermittelablaufflächen in möglichst geringem Abstand zur Drehwelle am Lagerkörper angeordnet sind. Daher empfiehlt es sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der oben beschriebenen Ausführungsform, die Rastfläche und/oder die Keilfläche und/oder die Schmiermittelablauffläche bezüglich einer radialen Richtung des Lagerkörpers jeweils in einem radial innenliegenden Endabschnitt des Lagerkörpers anzuordnen.A particularly effective lubrication of the interface between pivot bearing and bearing body can be achieved by both above-mentioned outlet openings for the provision of lubricant and said lubricant drainage surfaces are arranged at the smallest possible distance from the rotary shaft on the bearing body. Therefore, it is advisable according to an advantageous development of the embodiment described above, to arrange the locking surface and / or the wedge surface and / or the lubricant drainage surface with respect to a radial direction of the bearing body in each case in a radially inner end portion of the bearing body.

Um das sich in den Schmiermittelablaufflächen ansammelnde, verschlissene Schmiermittel in effizienter Weise vom Lagerkörper abführen zu können, wird vorgeschlagen, auf besagter Stirnseite des Lagerkörpers entlang der Umfangsrichtung und in Bezug auf die Schmiermittelablaufflächen radial außen einen sich wenigstens abschnittsweise, vorzugsweise vollumfänglich, in Umfangsrichtung erstreckenden Schmiermittelkanal vorzusehen. Dabei bietet es sich an, die Dicke des Lagerkörpers im Bereich des Schmiermittelkanals so zu dimensionieren, dass sie jener im Bereich der Schmiermittelablaufflächen entspricht. Auf diese Weise wird die Ausbildung unerwünschter Stufen im Übergangsbereich zwischen Schmiermittelkanal und Schmiermittelablaufflächen vermieden. In order to be able to remove the accumulated in the Schmiermittelablaufflächen, worn lubricant from the bearing body in an efficient manner, it is proposed on said end side of the bearing body along the circumferential direction and with respect to the lubricant drainage surfaces radially outwardly at least partially, preferably fully circumferentially extending lubricant channel provided. It makes sense to dimension the thickness of the bearing body in the region of the lubricant channel so that it corresponds to that in the area of the lubricant drainage surfaces. In this way, the formation of undesirable steps in the transition region between the lubricant channel and lubricant drainage surfaces is avoided.

Die Erfindung betrifft ferner einen Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug mit einer Drehwelle sowie mit einem Axiallager mit einem oder mehreren der vorangehend vorgestellten Merkmale. The invention further relates to an exhaust gas turbocharger for a motor vehicle having a rotary shaft and having a thrust bearing with one or more of the features presented above.

Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Abgasturbolader.The invention further relates to a motor vehicle with such an exhaust gas turbocharger.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

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.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

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 Komponenten beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Es zeigen, jeweils schematisch It show, each schematically

1 ein erfindungsgemäßes Axiallager in einer perspektivischen Darstellung, 1 an inventive thrust bearing in a perspective view,

2a/b das erfindungsgemäße Axiallager grobschematisch in einer Draufsicht, 2a / b the axial bearing according to the invention in a rough plan view,

3 das erfindungsgemäße Axiallager grobschematisch in einem Schnitt entlang der Schnittlinie B der 2b. 3 the thrust bearing according to the invention roughly schematic in a section along the section line B of 2 B ,

1 illustriert in einer perspektivischen Darstellung eine erfindungsgemäßes Axiallager 1. 2a zeigt ein solches Axiallager in einer Draufsicht. Dieses umfasst einen ausreichend dimensionierten und im Wesentlichen scheibenförmigen Lagerkörper 2, der eine zentrierte Durchgangsöffnung 3 zur Aufnahme einer Drehwelle (nicht gezeigt) besitzt. Durch eine Erstreckungsrichtung besagter Durchgangsöffnung 3 wird eine Axialrichtung A des Lagerkörpers 2 definiert, welche folglich identisch mit einer Rotationsachse der in der Durchgangsöffnung 3 aufgenommenen Drehwelle ist. 1 Illustrates a perspective view of an inventive thrust bearing 1 , 2a shows such a thrust bearing in a plan view. This comprises a sufficiently dimensioned and substantially disc-shaped bearing body 2 , which has a centered passage opening 3 for receiving a rotating shaft (not shown). By an extension direction of said passage opening 3 becomes an axial direction A of the bearing body 2 which is therefore identical to a rotational axis of the in the through hole 3 recorded rotary shaft.

Der 2a entnimmt man nunmehr, dass auf einer Stirnseite 4 des Lagerkörpers 2 entlang dessen Umfangsrichtung U fünf Rastflächen 5 vorgesehen sind, welche zur Aufnahme der von der Drehwelle auf den Lagerkörper 2 ausgeübten Axialkräfte dienen. Eine einzelne solche Rastfläche 5 ist exemplarisch in der Detaildarstellung der 2b detailliert gezeigt. Jede der fünf Rastflächen 5 geht entlang der Umfangsrichtung U des Lagerkörpers 2 in eine erste Keilfläche 6a und entgegen der Umfangsrichtung U in eine zweite Keilfläche 6b über. Dabei weist der Lagerkörper 2 im Bereich der Rastflächen 5 eine in Axialrichtung A gemessene konstante Dicke D auf, die im Bereich der beiden Keilflächen 6a, 6b entlang der Umfangsrichtung jeweils von der Rastfläche 5 weg abnimmt. Dieses Szenario ist exemplarisch anhand einer einzelnen Rastfläche 5 in der 3 dargestellt, welche den Lagerkörper 2 in einem Schnitt entlang der in 2b gezeigten Schnittlinie B-B zeigt. Of the 2a If you take now that on a front page 4 of the bearing body 2 along the circumferential direction U five locking surfaces 5 are provided, which for receiving the rotation of the shaft on the bearing body 2 serve exerted axial forces. A single such locking surface 5 is an example in the detail of the 2 B shown in detail. Each of the five locking surfaces 5 goes along the circumferential direction U of the bearing body 2 in a first wedge surface 6a and against the circumferential direction U in a second wedge surface 6b above. In this case, the bearing body 2 in the area of the locking surfaces 5 a measured in the axial direction A constant thickness D, in the region of the two wedge surfaces 6a . 6b along the circumferential direction in each case from the latching surface 5 decreases away. This scenario is exemplary based on a single catch surface 5 in the 3 shown, which the bearing body 2 in a section along the in 2 B shown section line BB shows.

Der 3 lässt sich entnehmen, dass im Beispielszenario die in Axialrichtung A gemessene Dicke D des Lagerkörpers 2 der Keilflächen 6a, 6b von der Rastfläche 5 weg jeweils linear abnimmt. Die Dicke D des Lagerkörpers 2 weist dabei im Übergangsbereich zwischen Rastfläche 5 und den beiden Keilflächen 6a, 6b einen stetigen Verlauf auf, wodurch sich die bei der Drehbewegung der Drehwelle lagerungsbedingt entstehenden Gleitreibungskräfte zwischen Lagerkörper 3 und Drehwelle (nicht gezeigt) in besonderem Maße minimieren lassen. Mit einem unstetigen Verlauf der Dicke D einhergehende Kanten im Profil des Lagerkörpers 2, die sich negativ auf dessen Verschleißbeständigkeit auswirken könnten, werden auf diese Weise ebenfalls unterbunden.Of the 3 It can be seen that in the example scenario measured in the axial direction A thickness D of the bearing body 2 the wedge surfaces 6a . 6b from the locking surface 5 away decreases linearly. The thickness D of the bearing body 2 points in the transition region between locking surface 5 and the two wedge surfaces 6a . 6b a steady course, resulting in the rotational movement of the rotary shaft due to storage resulting sliding friction between bearing body 3 and rotating shaft (not shown) to a particular extent. With a discontinuous course of the thickness D associated edges in the profile of the bearing body 2 , which could negatively affect its wear resistance, are also prevented in this way.

Auf der Stirnseite des Lagerkörpers, etwa im Bereich einer jeden Rastfläche 5, ist jeweils eine Austrittsöffnung 7 (vgl. 2b) vorgesehen, durch welche die Kontaktfläche zwischen Drehwelle und Lagerkörper 3 mit einem Schmiermittel wie z.B. einem Schmieröl versorgt werden kann. Eine solche Schmierung von Drehwelle und Lagerkörper 2 mindert die zwischen beiden Bauteilen auftretenden Gleitreibungskräfte, was eine reibungsarme Drehbewegung der Drehwelle im Axiallager 1 begünstigt. Zur Abführung des Schmiermittels aus dem Axiallager 1 sind am Lagerkörper 2 zusätzlich zu den Rast- und Keilflächen auch Schmiermittelablaufflächen 8a, 8b vorgesehen. Diese sind gegenüber den Keil- und Rastflächen 5, 6a, 6b durch eine reduzierte in Axialrichtung A gemessene Dicke D des Lagerkörpers 2 gekennzeichnet, wodurch ihnen die Eigenschaften eines Fluidkanals verliehen werden, welcher die Abführung des Schmiermittel aus dem Bereich von Rast- und Keilflächen 5, 6a, 6b gestattet.On the front side of the bearing body, approximately in the area of each locking surface 5 , is in each case an outlet opening 7 (see. 2 B ), through which the contact surface between the rotary shaft and the bearing body 3 can be supplied with a lubricant such as a lubricating oil. Such lubrication of rotary shaft and bearing body 2 reduces the sliding friction forces occurring between the two components, which results in a low-friction rotational movement of the rotary shaft in the axial bearing 1 favored. For removing the lubricant from the thrust bearing 1 are on the bearing body 2 In addition to the locking and wedge surfaces and lubricant drainage surfaces 8a . 8b intended. These are opposite the wedge and locking surfaces 5 . 6a . 6b by a reduced axial thickness A measured thickness D of the bearing body 2 characterized, whereby they are given the properties of a fluid channel, which is the removal of the lubricant from the region of locking and wedge surfaces 5 . 6a . 6b allowed.

Im Beispielszenario (vgl. die 2b und 3) geht also jede erste Keilfläche 6a in Umfangsrichtung U des Lagerkörpers 2 in eine erste Schmiermittelablauffläche 8a und jede zweite Keilfläche 8b entgegen der Umfangsrichtung U in eine zweite Schmiermittelablauffläche 8b über. Dies bedeutet wiederum, dass die erste Keilfläche 6a bezüglich der Umfangsrichtung U sandwichartig zwischen Rastfläche 5 und erster Schmiermittelablauffläche 8a angeordnet ist. Entsprechendes gilt mutatis mutandis für die zweite Schmiermittelablauffläche 8b in Bezug auf die Rastfläche 5 und zweite Keilfläche 6b. Folglich ist die wenigstens eine Rastfläche bezüglich der Umfangsrichtung von zwei Keilflächen 6a, 6b und zwei Schmiermittelablaufflächen 8a, 8b eingefasst.In the example scenario (see the 2 B and 3 ) So every first wedge surface goes 6a in the circumferential direction U of the bearing body 2 in a first lubricant drainage area 8a and every other wedge surface 8b against the circumferential direction U in a second lubricant drainage surface 8b above. This in turn means that the first wedge surface 6a with respect to the circumferential direction U sandwiched between locking surface 5 and first lubricant drainage surface 8a is arranged. The same applies mutatis mutandis for the second lubricant drainage area 8b in relation to the catch surface 5 and second wedge surface 6b , Consequently, the at least one latching surface with respect to the circumferential direction of two wedge surfaces 6a . 6b and two lubricant drainage surfaces 8a . 8b edged.

Für den – auch im Beispielszenario auftretenden – Fall, dass der Lagerkörper 2 mehr als nur eine einzige Rastfläche 5 aufweist, mag eine jeweilige Schmiermittelablauffläche 8a, 8b zum Abführen zweier benachbarter Rastflächen 5 dienen; hierzu kann sie bezüglich der Umfangsrichtung U sandwichartig zwischen einer ersten Keilfläche 6a einer bestimmten Rastfläche 5 und einer zweiten Keilfläche 6b einer in Umfangsrichtung zur vorgenannten Rastfläche 5 benachbarten, weiteren Rastfläche 5 angeordnet sein. Mit anderen Worten, die einer bestimmten Rastfläche 5 zugeordnete erste Schmiermittelablauffläche 8a sowie eine zweite Schmiermittelablauffläche 8b, die einer in Umfangsrichtung U benachbarten Rastfläche 5 zugeordnet ist, sind in diesem Szenario identisch.For the - occurring in the example scenario - case that the bearing body 2 more than just a single locking surface 5 has, like a respective lubricant drainage surface 8a . 8b for removing two adjacent locking surfaces 5 serve; For this purpose, it can with respect to the circumferential direction U sandwiched between a first wedge surface 6a a certain locking surface 5 and a second wedge surface 6b one in the circumferential direction to the aforementioned locking surface 5 adjacent, further locking surface 5 be arranged. In other words, that of a certain catching surface 5 associated first lubricant drainage surface 8a and a second lubricant drainage surface 8b , the one in the circumferential direction U adjacent locking surface 5 is identical in this scenario.

Im Beispielszenario der 1 bis 3 sind die Rastflächen 5, die Keilflächen 6a, 6b und die Schmiermittelablaufflächen 8a, 8b bezüglich einer radialen Richtung des Lagerkörpers 2 jeweils in einem radial innenliegenden Endabschnitt 9 des Lagerkörpers 2 angeordnet. Dies gestattet eine besonders effektive Abführung des Schmiermittel, da die als Fluidkanal für das Schmiermittel wirkenden Schmiermittelablaufflächen 8a, 8b sowie die in den Rastflächen angeordneten Austrittsöffnungen 5 nur einen geringen Abstand zur Durchgangsöffnung 3 des Lagerkörpers 2 und somit zur Drehwelle aufweisen.In the example scenario of 1 to 3 are the locking surfaces 5 , the wedge surfaces 6a . 6b and the lubricant drainage surfaces 8a . 8b with respect to a radial direction of the bearing body 2 each in a radially inner end portion 9 of the bearing body 2 arranged. This allows a special Effective removal of the lubricant, since acting as a fluid channel for the lubricant lubricant drainage surfaces 8a . 8b as well as arranged in the locking surfaces outlet openings 5 only a small distance to the passage opening 3 of the bearing body 2 and thus to the rotary shaft.

Um das sich in den Schmiermittelablaufflächen 8a, 8b ansammelnde Schmieröl in effizienter Weise vom Lagerkörper abführen zu können, ist auf der Stirnseite 3 des Lagerkörpers 2 – in Bezug auf die Schmiermittelablaufflächen 8a, 8b radial außen – ein sich entlang der Umfangsrichtung U erstreckender Schmiermittelkanal 10 vorgesehen. Die Dicke D des Lagerkörpers 2 im Bereich des Schmiermittelkanals 20 entspricht jener im Bereich der Schmiermittelablaufflächen 8a, 8b. Im Schmiermittelkanal 20 wird das Schmiermittel aus den Schmiermittelablaufflächen 8a, 8b gesammelt und über Schmiermittelabführungsöffnungen 11 aus dem Axiallager 1 abgeführt.Around that in the lubricant drainage surfaces 8a . 8b to be able to dissipate accumulating lubricating oil in an efficient manner from the bearing body is on the front side 3 of the bearing body 2 - with regard to the lubricant drainage surfaces 8a . 8b radially outward - a along the circumferential direction U extending lubricant channel 10 intended. The thickness D of the bearing body 2 in the area of the lubricant channel 20 corresponds to that in the area of the lubricant drainage surfaces 8a . 8b , In the lubricant channel 20 The lubricant is removed from the lubricant drainage surfaces 8a . 8b collected and via lubricant discharge openings 11 from the thrust bearing 1 dissipated.

Konstruktiv lassen sich besagte Rast- und Keilflächen 5, 6a, 6b in Form von separaten Bauelementen realisieren, um die der eigentliche Lagerkörper 2 ergänzt wird. Diese können dann auf der Stirnseite 4 auf geeignete Weise befestigt werden; zu nennen seien in diesem Zusammenhang dem Fachmann geläufige Verbindungstechniken wie etwa das Verpressen, Verklemmen, Verkleben, Verschweißen oder Verlöten. Ein derartiger Ansatz gestattet es, die die eigentliche Lagerfunktion übernehmenden Komponenten, also insbesondere die Rast- und Keilflächen 5, 6a, 6b, aus einem besonders verschleißbeständigen Material wie beispielsweise einer hochwertigen Kupferlegierung zu fertigen, wohingegen der eigentliche Lagerkörper 2 aus einem kostengünstig herzustellenden Material wie etwa einem Kunststoff oder einer einfachen Stahllegierung hergestellt werden kann. Constructively, said locking and wedge surfaces can be 5 . 6a . 6b realize in the form of separate components to the actual bearing body 2 is supplemented. These can then be on the front page 4 be fastened in a suitable manner; To be mentioned in this context, the person skilled in the art connection techniques such as pressing, jamming, gluing, welding or soldering. Such an approach makes it possible to take over the components which take over the actual bearing function, that is to say in particular the latching and wedge surfaces 5 . 6a . 6b to manufacture from a particularly wear-resistant material such as a high-quality copper alloy, whereas the actual bearing body 2 can be made from a cost-effective to produce material such as a plastic or a simple steel alloy.

In einer alternativen Variante können der Lagerkörper 2 sowie die Rast- und Keilflächen 5, 6a, 6b jedoch auch einstückig ausgebildet sein.In an alternative variant, the bearing body 2 as well as the locking and wedge surfaces 5 . 6a . 6b However, also be formed in one piece.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007060226 A1 [0003] DE 102007060226 A1 [0003]

Claims (10)

Axiallager (1), insbesondere für einen eine Drehwelle aufweisenden Abgasturbolader, – mit einem im Wesentlichen scheibenförmigen Lagerkörper (2), der eine zentrale Durchgangsöffnung (3) für die Drehwelle aufweist, – mit wenigstens einer an einer Stirnseite (4) des Lagerkörpers (2) vorgesehenen Rastfläche (5), welche in einer Umfangsrichtung (U) des Lagerkörpers (2) in eine erste Keilfläche (6a) und entgegen der Umfangsrichtung (U) in eine zweite Keilfläche (6b) übergeht, – wobei der Lagerkörper (2) im Bereich der wenigstens einen Rastfläche (5) eine in Axialrichtung (A) gemessene, im Wesentlichen konstante Dicke (D) aufweist, die im Bereich der beiden Keilflächen (6a, 6b) entlang der Umfangsrichtung (U) jeweils von der Rastfläche (5) weg abnimmt.Thrust bearing ( 1 ), in particular for a turbocharger having a rotary shaft, - with a substantially disc-shaped bearing body ( 2 ), which has a central passage opening ( 3 ) for the rotary shaft, - with at least one on one end face ( 4 ) of the bearing body ( 2 ) provided latching surface ( 5 ), which in a circumferential direction (U) of the bearing body ( 2 ) in a first wedge surface ( 6a ) and counter to the circumferential direction (U) in a second wedge surface ( 6b ), - the bearing body ( 2 ) in the region of the at least one latching surface ( 5 ) has a substantially constant thickness (D) measured in the axial direction (A), which in the region of the two wedge surfaces ( 6a . 6b ) along the circumferential direction (U) respectively of the latching surface ( 5 ) decreases away. Axiallager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (D) der beiden Keilflächen (6a, 6b) von der Rastfläche (5) weg in und entgegen der Umfangsrichtung (U) jeweils linear abnimmt.Thrust bearing according to claim 1, characterized in that the thickness (D) of the two wedge surfaces ( 6a . 6b ) of the locking surface ( 5 ) away in and against the circumferential direction (U) decreases linearly. Axiallager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in Axialrichtung (A) gemessene Dicke (D) im Übergangsbereich zwischen Rastfläche (5) und erster/zweiter Keilfläche (6a, 6b) stetig verläuft. Thrust bearing according to claim 1 or 2, characterized in that in the axial direction (A) measured thickness (D) in the transition region between locking surface ( 5 ) and first / second wedge surface ( 6a . 6b ) runs steadily. Axiallager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Umfangsrichtung (U) des Lagerkörpers (2) wenigstens zwei, vorzugsweise fünf, Rastflächen (5) mit jeweiligen ersten und zweiten Keilflächen (6a, 6b) vorgesehen sind.Thrust bearing according to one of claims 1 to 3, characterized in that along the circumferential direction (U) of the bearing body ( 2 ) at least two, preferably five, locking surfaces ( 5 ) with respective first and second wedge surfaces ( 6a . 6b ) are provided. Axiallager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste Keilfläche (6a) in Umfangsrichtung (U) in eine erste Schmiermittelablauffläche (8a) und die zweite Keilfläche (6b) entgegen der Umfangsrichtung (U) in eine zweite Schmiermittelablauffläche (8b), jeweils zum Abführen von Schmiermittel aus dem Axiallager (1), übergeht, – die in Axialrichtung (A) des Lagerkörpers (2) gemessene Dicke (D) im Bereich der ersten und zweiten Keilfläche (6a, 6b) größer ist als im Bereich der ersten und zweiten Schmiermittelablauffläche (8a, 8b).Thrust bearing according to one of the preceding claims, characterized in that - the first wedge surface ( 6a ) in the circumferential direction (U) in a first lubricant drainage surface ( 8a ) and the second wedge surface ( 6b ) counter to the circumferential direction (U) in a second lubricant drain surface ( 8b ), in each case for discharging lubricant from the axial bearing ( 1 ), - in the axial direction (A) of the bearing body ( 2 ) measured thickness (D) in the region of the first and second wedge surface ( 6a . 6b ) is greater than in the region of the first and second lubricant drainage surface ( 8a . 8b ). Axiallager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schmiermittelablauffläche (8a, 8b) jeweils sowohl in als auch entgegen der Umfangsrichtung (U) in eine Keilfläche (6a, 6b) übergeht.Thrust bearing according to one of the preceding claims, characterized in that each lubricant drainage surface ( 8a . 8b ) in each case both in and against the circumferential direction (U) in a wedge surface ( 6a . 6b ) passes over. Axiallager einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastfläche (5) und/oder die Keilfläche (6a, 6b) und/oder die Schmiermittelablauffläche (8a, 8b) bezüglich einer radialen Richtung (R) des Lagerkörpers (2) jeweils in einem radial innenliegenden Endabschnitt (9) des Lagerkörpers (2) angeordnet ist.Axial bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the latching surface ( 5 ) and / or the wedge surface ( 6a . 6b ) and / or the lubricant drainage surface ( 8a . 8b ) with respect to a radial direction (R) of the bearing body ( 2 ) each in a radially inner end portion ( 9 ) of the bearing body ( 2 ) is arranged. Axiallager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich in Bezug auf die Schmiermittelablaufflächen (8a, 8b) radial außen entlang der Umfangsrichtung ein Schmiermittelkanal (10) erstreckt, in Bereich dessen die in Axialrichtung (A) gemessene Dicke (D) des Lagerkörpers (2) der Dicke (D) der Schmiermittelablauffläche (8a, 8b) entspricht. Thrust bearing according to claim 7, characterized in that with respect to the lubricant drainage surfaces ( 8a . 8b ) radially outward along the circumferential direction a lubricant channel ( 10 ), in the region of which the axial direction (A) measured thickness (D) of the bearing body ( 2 ) the thickness (D) of the lubricant drainage surface ( 8a . 8b ) corresponds. Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug, – mit einer Drehwelle, – mit einem Axiallager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Exhaust gas turbocharger for a motor vehicle, - with a rotary shaft, - with a thrust bearing ( 1 ) according to any one of the preceding claims. Kraftfahrzeug mit einem Abgasturbolader nach Anspruch 9.Motor vehicle with an exhaust gas turbocharger according to claim 9.
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