DE102014212155A1

DE102014212155A1 - Lagervorrichtung für eine Welle, insbesondere einer Turboladereinrichtung

Info

Publication number: DE102014212155A1
Application number: DE102014212155.8A
Authority: DE
Inventors: Sasa Slavic
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2015-12-31
Also published as: WO2015197304A1; CN106460942A; US10107330B2; CN106460942B; US20170159703A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagervorrichtung für eine Welle (2), insbesondere einer Turboladereinrichtung eines Verbrennungsmotors, mit wenigstens zwei axial voneinander beabstandeten Radial-Wälzlagern (5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14) mit Wälzkörpern (8, 9, 13, 14), wobei bei jedem der Wälzlager für die Wälzkörper eine innere Lauffläche an einem mit der Welle fest verbundenen, insbesondere mit dieser einstückig verbundenen, inneren Lagerelement (5, 6) sowie eine äußere Lauffläche an einer äußeren Lagerhülse (10, 11) mit wenigstens zwei koaxial zueinander in einer Führungseinrichtung geführten Lagerhülsenelementen (10, 11) gebildet ist und wobei jedem der Wälzlager ein gesondertes Lagerhülsenelement (10, 11) mit je einer Wälzlagerlauffläche zugeordnet ist, die Führungseinrichtung eine Verdrehung wenigstens eines der Lagerhülsenelemente (10, 11) um die Wellenlängsachse in eine Abstandsänderung der beiden Lagerhülsenelemente umsetzt und die beiden Lagerhülsenelemente (10, 11) in Axialrichtung (16) bezüglich ihres Abstandes zueinander justierbar und/oder fixierbar und/oder mittels eines Federelementes (15) vorspannbar sind. Die Lagerhülsenelemente (10, 11) können in Axialrichtung (16) gegeneinander beweglich und koaxial zueinander geführt sein und entweder nach einer Justierung gegeneinander fixiert oder bezüglich der Axialrichtung zueinander mittels eines Federelements (15) vorgespannt sein, um somit das gewünschte Spiel der Wälzlagerung zu gewährleisten.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet des Maschinenbaus und ist mit besonderem Vorteil in der Automobiltechnik einsetzbar. Die Anwendungen der Erfindung erschöpfen sich jedoch nicht darin, sondern erfindungsgemäße Lagervorrichtungen mit Wälzlagern sind insbesondere überall dort mit Vorteil einsetzbar, wo eine Wellenlagerung durch zwei miteinander kombinierte Wälzlager angestrebt wird, die gemeinsam nicht nur sehr schnelle Rotationen zulassen, sondern die Welle oder einen anderen rotierenden Körper auch gegen Kippbewegungen stabilisieren sollen. Die Erfindung entfaltet einige ihrer Vorteile besonders bei hohen Drehzahlen, wie sie besonders bei Turboladereinrichtungen für Verbrennungsmotoren üblich sind. Deshalb ist eine Anwendung außer in der Automobiltechnik auch auf anderen Gebieten denkbar, in denen Verbrennungsmotoren mit Turboladereinrichtungen eingesetzt werden, wie beispielsweise bei Bootsmotoren und Flugzeugmotoren.
Es ist bekannt, in Turboladereinrichtungen eine Welle in einem oder mehreren Wälzlagern drehbar zu lagern, die an ihrem einen Ende eine abgasgetriebene Turbine trägt und die an ihrem anderen Ende mit einem Verdichterrad gekoppelt ist, das die Ansaugluft eines Verbrennungsmotors vorverdichtet. Derartige Wellen in Turboladern laufen mit veränderlichen, jedoch durchweg hohen Drehzahlen und müssen bei hoher Belastung und hohen Temperaturen lange Standzeiten aufweisen. Eine optimierte Lagerung ist hierfür eine unabdingbare Voraussetzung.
Üblicherweise sind bei einer derartigen Anordnung mit zwei Wälzlagern die jeweiligen inneren Lagerelemente (radial innere Lagerringe) jeweils mit der Welle verbunden und gegebenenfalls in diese integriert. Es kann dann gemäß dem Stand der Technik eine äußere Hülse vorgesehen sein, die unter Zwischenlage der Wälzkörper auf die Welle aufbringbar ist. Dabei ist es wichtig, dass zur Justage der beiden Lager der axiale Abstand zwischen den inneren Lagerelementen auf den Axialabstand zwischen den beiden Lagerhülsenelementen abgestimmt ist. Probleme ergeben sich beispielsweise bei Temperaturwechseln, bei denen eine Längendehnung der Welle und/oder der äußeren Hülse stattfindet, die eine Dejustierung der Lager bewirken kann. Auch die Montage einer derartigen Lageranordnung kann aufwendig sein.
Aus der WO 2012/079881 A1 ist in diesem Zusammenhang eine Wellenlagerung für einen Turbolader mit zwei separaten äußeren Lagerhülsen bekannt, die mittels einer Federanordnung gekoppelt sind.
Vor dem Hintergrund des Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lagervorrichtung der beschriebenen Art zu schaffen, die eine Optimierung der Geometrie der Wälzlager, verbunden mit einem einfachen Montageprozess, erlaubt.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Erfindung gemäß dem Patentanspruch 1 bezüglich einer Lagervorrichtung und bezüglich eines Verfahrens zur Herstellung einer Lagervorrichtung mit den Merkmalen der Patentansprüche 11 oder 12 gelöst. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Demgemäß richtet sich die Erfindung konkret auf eine Lagervorrichtung für eine Welle, insbesondere einer Turboladereinrichtung eines Verbrennungsmotors, mit wenigstens zwei axial voneinander beabstandeten Radial-Wälzlagern mit Wälzkörpern, wobei bei jedem der Wälzlager für die Wälzkörper eine innere Lauffläche an einem mit der Welle fest verbundenen, insbesondere mit dieser einstückig verbundenen, inneren Lagerelement sowie eine äußere Lauffläche an einer äußeren Lagerhülse mit wenigstens zwei koaxial zueinander in einer Führungseinrichtung geführten Lagerhülsenelementen gebildet ist und wobei jedem der Wälzlager ein gesondertes Lagerhülsenelement mit je einer Wälzlagerlauffläche zugeordnet ist, die Führungseinrichtung eine Verdrehung wenigstens eines der Lagerhülsenelemente um die Wellenlängsachse in eine Abstandsänderung der beiden Lagerhülsenelemente umsetzt und die beiden Lagerhülsenelemente in Axialrichtung bezüglich ihres Abstandes zueinander justierbar und/oder fixierbar und/oder mittels eines Federelementes vorspannbar sind.
Jedes der beiden Wälzlager weist ein inneres Lagerelement (entspricht einem inneren Lagerring) und ein äußeres Lagerelement in Form eines Lagerhülsenelements (entspricht einem radial äußeren Lagerring) auf. Die inneren Lagerelemente können mit der Welle verbunden, beispielsweise auf diese aufgeschrumpft sein, jedoch können sie auch in die Welle integriert sein, d.h., die entsprechenden Laufflächen (Laufbahnen) der inneren Lagerelemente können unmittelbar auf der Wellenoberfläche vorgesehen sein. Die Welle weist dann zu diesem Zweck sinnvollerweise Absätze auf.
Um den axialen Abstand zwischen den beiden Lagerhülsenelementen an den Abstand zwischen den beiden inneren Lagerelementen anpassen zu können, sind die beiden Lagerhülsenelemente jeweils gesondert vorgesehen und werden beim Zusammenbau oder bei der Montage der Lagervorrichtung an der Welle bezüglich ihres axialen Abstandes zueinander justiert. Die Lagerhülsenelemente sind zu diesem Zweck zur Justage in Axialrichtung gegeneinander verschiebbar. Sie können durch ein Federelement gegeneinander in Axialrichtung vorgespannt sein. Die Federkraft muss zu diesem Zweck nicht unmittelbar in der Axialrichtung ausgerichtet sein.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist es möglich, die Lagerhülsenelemente gegenüber den beiden inneren Lagerelementen in Axialrichtung unter Zwischenlage der Wälzkörper derart vorzuspannen, dass ein spielfreies Laufen der Wälzkörper an den Laufflächen (Laufbahnen) der Wälzlager gewährleistet ist. Die Vorspannung kann beispielsweise derart gewählt werden, dass bei zu erwartenden Temperaturänderungen der Welle die entsprechenden Längendehnungen oder Verkürzungen elastisch ausgeglichen werden können und nicht zum Entstehen eines größeren Spiels in den Wälzlagern führen.
Durch die koaxiale Führung der Lagerhülsenelemente sind diese kaum gegeneinander verkippbar und lediglich in Axialrichtung gegeneinander bewegbar, wobei eine gleichzeitige Verdrehung nicht ausgeschlossen wird. Es ergibt sich für die gelagerte Welle eine ausreichende Kippstabilität durch die Lagerung in den beiden Wälzlagern. Durch die axiale Verschiebbarkeit der beiden Lagerhülsenelemente können diese gemeinsam als vormontierte Lagerhülse in verkürzter Form montiert und dann auf einen passenden Abstand zueinander gebracht werden, indem die Lager mit den Wälzkörpern derart gegeneinander verspannt sind, dass die Wälzkörper spielfrei an den Laufflächen/Laufbahnen der Lager abrollen. Zudem können die beiden Lagerhülsenelemente durch ein Federelement in Axialrichtung derart vorgespannt sein, dass die spielfreie Lagermontage oder eine Lagermontage mit einem definierten Spiel gewährleistet ist.
Eine axial bewegliche und zueinander koaxiale Führung der beiden Lagerhülsenelemente kann im Rahmen einer Führungseinrichtung dadurch realisiert werden, dass die beiden Lagerhülsenelemente jeweils mit teleskopartig ineinandergleitenden Hülsen verbunden sind oder dass die beiden Lagerhülsenelemente in oder auf einem dritten Element, beispielsweise in Form einer Führungshülse, in Axialrichtung gleiten können.
Ein zwischen den Lagerhülsenelementen vorgesehenes Federelement kann diese in Axialrichtung beispielsweise zusammenziehen oder axial auseinanderdrücken, je nachdem in welchem Bereich der Lauffläche die Wälzkörper der Wälzlager bevorzugt ablaufen sollen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die beiden Lagerhülsenelemente durch eine geeignete Formgebung, insbesondere nach Art eines Gewindes, einer Kulissenführung oder eines Bajonettverschlusses, gegeneinander oder jeweils gegenüber einem dritten Formelement zumindest in einem Teilbereich ihrer Bewegung in einer kombinierten koaxialen Drehbewegung und axialen Verschiebungsbewegung, insbesondere in einer Schraubbewegung, bewegbar sind.
Beispielsweise können die beiden Lagerhülsenelemente aneinander oder an einem dritten Formelement gewindeartig oder mittels einer Kulissenführung oder durch eine in Umfangsrichtung abgeschrägte Form an der Stirnseite wenigstens eines der Lagerhülsenelemente derart geführt sein, dass sie unter Ausführung einer teilweise axialen Bewegung gegeneinander verschraubbar sind. In diesem Fall kann beispielsweise ein zwischen den Lagerhülsenelementen vorgesehenes Federelement zwischen diesen lediglich eine Kraft in Umfangsrichtung der Lagerhülsenelemente entfalten und damit gleichzeitig die beiden Lagerhülsenelemente in Axialrichtung gegeneinander verspannen. Zur Einstellung des gewünschten Abstands in Axialrichtung können dann die beiden Lagerhülsenelemente gegeneinander verdreht oder verschraubt werden.
Die Erfindung kann somit vorteilhaft dadurch ausgestaltet werden, dass die beiden Lagerhülsenelemente in Axialrichtung gegeneinander mittels eines Federelementes vorgespannt sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Federelement axial im Wesentlichen zwischen den beiden Lagerhülsenelementen angeordnet ist. Mit einer derartigen Anordnung des Federelementes wird eine platzsparende Konstruktion der Lagervorrichtung erreicht.
Es kann zudem vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Federelement als wenigstens eine Drahtfeder ausgebildet ist. Die Drahtfeder kann beispielsweise als Teilring wenigstens teilweise in Umfangsrichtung der Lagerhülsenelemente umlaufen und diese federnd in Umfangsrichtung gegeneinander verspannen. Insbesondere dann, wenn die beiden Lagerhülsenelemente durch eine Schraubbewegung miteinander gekoppelt sind, findet bei Auseinanderschrauben der beiden Lagerhülsenelemente, das heißt, einer Schraub/Drehbewegung, die die beiden Lagerhülsenelemente voneinander axial beabstandet, eine Dehnung der Feder statt, jedoch können die beiden Lagerhülsenelemente auch derart mit einer Drahtfeder miteinander verbunden werden, dass diese beim Zusammenschrauben der Lagerhülsenelemente gedehnt oder durch Verbiegen elastisch verformt wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Federelement als wenigstens eine Drahtfeder in der Form eines Kreisringsegmentes ausgebildet ist, das an seinen Enden Fixierelemente, insbesondere in Form von radial nach innen abgebogenen Enden, aufweist, welche an der Außenkontur jeweils eines der beiden Lagerhülsenelemente angreifen und auf diese im Dehnungsfall eine in Umfangsrichtung gerichtete Kraft ausüben. Diese Ausgestaltung der Erfindung erlaubt eine besonders einfache Montage der Lagervorrichtung mit einem Federelement.
Es kann in diesem Zusammenhang vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Federelement im Wesentlichen in Umfangsrichtung der beiden Lagerhülsenelemente federnd komprimierbar und/oder dehnbar ist.
Eine weitere Lösung der Aufgabe kann gemäß der Erfindung darin liegen, dass die beiden Lagerhülsenelemente in Axialrichtung in einem festen Abstand zueinander befestigt sind. Der Abstand zwischen den beiden Lagerhülsenelementen kann in diesem Fall zur Justage passend derart eingestellt werden, dass die beiden Wälzlager unter Berücksichtigung noch später eintretender thermischer Dehnungen spielfrei eingestellt sind.
Nach Herstellen dieses Zustandes können die beiden Lagerhülsenelemente in Axialrichtung in einem festen Abstand zueinander befestigt werden. Hierzu können gängige Fügetechniken, wie Schweißen, Löten oder Kleben, eingesetzt werden. Damit können Herstellungs- und Montagetoleranzen beim Zusammenbau der Lagereinrichtung optimal derart ausgeglichen werden, dass die Wälzlager spielfrei laufen und auch bei gewissen thermischen Verformungen nicht dejustiert werden. Die Lagerhülsenelemente können auch mithilfe von mechanischen Rastmitteln miteinander oder an einem gemeinsamen Führungselement verrastet werden. Insbesondere ist eine Verrastung nach Art eines Bajonettverschlusses im Rahmen der Erfindung denkbar.
Die Erfindung bezieht sich außer auf eine Lagereinrichtung gemäß den obigen Ausführungen auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer Lagervorrichtung, bei dem zunächst Wälzkörper eines ersten Radial-Wälzlagers an dem inneren Lagerelement auf der Welle montiert werden, dass darauf die äußere Lagerhülse mit beiden Lagerhülsenelementen derart montiert wird, dass ein Lagerhülsenelement mit den Wälzkörpern in Eingriff steht, dass bei einem axial verkürzten Zustand der äußeren Lagerhülse, das heißt einem verkürzten Abstand zwischen den beiden Lagerhülsenelementen, die Wälzkörper des zweiten Radial-Wälzlagers montiert werden und dass darauf das erste und das zweite Lagerhülsenelement gegeneinander in Axialrichtung justiert und dann gegeneinander fixiert werden.
Die Erfindung kann auch vorsehen, dass zunächst Wälzkörper eines ersten Radial-Wälzlagers an dem inneren Lagerelement auf der Welle montiert werden, dass darauf die äußere Lagerhülse derart montiert wird, dass ein Lagerhülsenelement mit den Wälzkörpern in Eingriff steht, dass bei einem axial verkürzten Zustand der äußeren Lagerhülse, die einem verkürzten Abstand zwischen den Lagerhülsenelementen entspricht, die Wälzkörper des zweiten Radial-Wälzlagers montiert werden und dass darauf das erste und das zweite Lagerhülsenelement axial, insbesondere durch Verdrehen, auseinandergezogen werden und mittels eines Federelementes gegeneinander verspannt, insbesondere mittels eines Federelementes miteinander verbunden werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Figuren einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrieben. Dabei zeigt
1 in einem Längsschnitt einen Teil einer Turboladereinrichtung mit einer Welle und einer Lagereinrichtung,
2 in einem Längsschnitt eine Welle mit zwei inneren Lagerelementen sowie zwei unmontierte Sätze von Wälzkörpern und entsprechenden Lagerhülsenelementen,
3 eine Anordnung ähnlich der in 2 gezeigten, wobei ein erster Satz von Wälzkörpern auf einem inneren Lagerelement auf der Welle angeordnet ist,
4 eine Anordnung wie in den 2 und 3, wobei zusätzlich Lagerhülsenelemente mit gegenüber dem Endzustand zueinander verkürztem axialem Abstand montiert sind,
5 eine Anordnung wie in 4, wobei zusätzlich ein zweiter Satz von Wälzkörpern montiert ist,
6 eine Anordnung wie in 5, wobei zwei separate Elemente der Lagereinrichtung, die jeweils ein Lagerhülsenelement aufweisen, axial gegeneinander derart verschoben sind, dass die beiden Wälzlager axial zueinander justiert sind,
7 eine dreidimensionale Ansicht einer Welle mit einer erfindungsgemäßen Lagervorrichtung ohne ein Federelement,
8 eine Anordnung wie in 7, wobei zudem die Federelemente gezeigt sind, und
9 eine Seitenansicht einer Welle mit einer Lagereinrichtung, wobei auch ein montiertes Federelement erkennbar ist.
1 zeigt Teile einer Turboladereinrichtung eines Verbrennungsmotors in einem Längsschnitt, wobei auf der rechten Seite ein Turbinenrad 1 dargestellt ist, das auf einer drehbar gelagerten Welle 2 befestigt ist. Das Turbinenrad 1 befindet sich in einem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors und wird durch diesen angetrieben.
Die Welle 2 ist in einer Lageranordnung 3 radial gelagert und durchsetzt dabei ein Gehäuse 4, in dem beispielsweise Schmiervorrichtungen für die Lagereinrichtung 3 vorgesehen sind. Auf der dem Turbinenrad 1 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 4 ist ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Verdichterrad vorgesehen, das im Ansaugstrom des Verbrennungsmotors die Ansaugluft verdichtet.
Die Lagereinrichtung 3 ist im Betrieb der Turboladereinrichtung großen Temperaturschwankungen ausgesetzt, wobei insbesondere große Temperaturunterschiede zwischen der Abgasseite und der Verdichterseite auftreten können.
2 zeigt die Welle 2 mit verschiedenen Absätzen, wobei an zwei Stellen innere Lagerelemente 5, 6 in Form von Axialabschnitten der Welle 2 vorgesehen sind, wobei in jedem der inneren Lagerelemente 5, 6 eine Lauffläche/Laufbahn für die Wälzkörper eines Wälzlagers vorgesehen ist. Im Querschnitt ist daher eine rinnenartige Ausnehmung erkennbar, die jeweils in Umfangsrichtung der Welle 2 umläuft.
Auf der linken Seite der 2 sind ein Käfig 7 mit Wälzkörpern 8, 9 in Form von Kugeln sowie zwei Lagerhülsenelemente 10, 11 und ein weiterer Lagerkäfig 12 sowie weitere Wälzkörper 13, 14 dargestellt. Zudem ist ein Federelement 15 im unmontierten Zustand dargestellt.
Zur Montage der Lagereinrichtung wird, wie beim Vergleich zwischen 2 und 3 feststellbar, zunächst der Lagerkäfig 7 mit den entsprechenden Wälzkörpern 8, 9 auf dem inneren Lagerelement 5 der Welle 2 montiert. Im einfachsten Fall wird der Lagerring 7 einfach aufgeschoben. Die Wälzkörper 8, 9 können als Kugeln, jedoch auch in jeder anderen bekannten Form von Wälzkörpern ausgebildet sein.
In 4 ist dargestellt, dass nach dem Lagerkäfig 7 die beiden Lagerhülsenelemente 10, 11 als ein kombiniertes, zusammenhängendes Bauteil auf die Welle 2 aufgeschoben werden, bis das erste Lagerhülsenelement 10 derart über dem ersten inneren Lagerelement 5 liegt, dass die Wälzkörper 8, 9 an den Laufflächen/Laufbahnen des Lagers, die durch den inneren Lagerring und das erste Lagerhülsenelement gebildet sind, ablaufen können.
In 5 ist erkennbar, dass nach den beiden Lagerhülsenelementen 10, 11 der zweite Lagerkäfig 12 mit den entsprechenden Wälzkörpern 13, 14 auf die Welle 2 aufgebracht wird, derart, dass die Wälzkörper 13, 14 auf der inneren Lauffläche/Laufbahn des zweiten inneren Lagerelements 6 zu liegen kommen. Das zweite Lagerhülsenelement 11 ist zu diesem Zweck näher zu dem ersten Lagerhülsenelement 10 verschoben, als es seiner Endlage entspricht.
Die beiden Lagerhülsenelemente 10, 11 sind gegeneinander axial nach Art eines Teleskops ineinander oder auf einer gemeinsamen Führungshülse verschiebbar und in der Darstellung der 5 gemeinsam montiert und axial zusammengeschoben, so dass der zweite Lagerkäfig 12 mit den Wälzkörpern 13, 14 leicht an seine Stelle im Bereich des zweiten inneren Lagerelements 6 gebracht werden kann.
Im nächsten Schritt werden dann, wie in 6 ersichtlich, die beiden Lagerhülsenelemente 10, 11 axial auseinandergeschoben, bis das zweite Lagerhülsenelement 11 mit seiner Lauffläche/Laufbahn über den Wälzkörpern 13, 14 zu liegen kommt. Zudem kann noch eine derartige axiale Vorspannung auf das zweite Lagerelement 11 aufgebracht werden, dass die Wälzkörper beider Wälzlager spielfrei oder mit definiertem Spiel an den entsprechenden Laufflächen anliegen. Darauf können beispielsweise die beiden Lagerhülsenelemente 10, 11 miteinander verbunden werden, z.B. durch bekannte Fügetechniken, wie Löten, Verschweißen, Kleben, Klemmen, Verrasten mittels Rastelementen oder Verschrauben.
Es ist beispielsweise bevorzugt auch möglich, die beiden Lagerhülsenelemente 10, 11 mittels einer Verschraubung oder gewindeartigen komplementären Formgebung im Bereich ihrer axialen Überlappung derart zu gestalten, dass sie durch eine gegenseitige Verschraubung axial gegeneinander verschiebbar sind. Beispielsweise können die Lagerhülsenelemente einander zugewandte schräge Stirnflächen aufweisen, die bei einer Drehbewegung aneinander schraubenartig gleiten. Ist die Verschraubung selbsthemmend, so kann über diese der Abstand in Axialrichtung eingestellt werden.
Grundsätzlich ist es mit oder ohne eine derartige Führungshülse vorteilhaft möglich, die beiden Lagerhülsenelemente 10, 11 in Axialrichtung durch ein Federelement 15 gegeneinander zu verspannen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Lagerhülsenelemente 10, 11, wie in 7 ersichtlich, gegeneinander verschraubbar und jeweils mit Schultern 10a, 11a versehen, die mittels eines in Umfangsrichtung sich erstreckenden und federnden Federelements 15 durch eine in Umfangsrichtung und/oder in Axialrichtung wirkende Federkraft miteinander verspannt werden können. Die Stirnseiten der Lagerhülsenelemente sind helixförmig abgeschrägt und aneinander komplementär angepasst, so dass die Stirnseiten bei einer Schraubbewegung aneinander gleiten und eine relative Drehbewegung der Lagerhülsenelemente gegeneinander in eine Axialbewegung umgesetzt wird.
In 8 ist eine Feder 15 im unmontierten Zustand dargestellt, wobei die Feder eine kreisringsegmentartige Gestalt mit zwei radial bezüglich der Welle radial nach innen ragenden abgebogenen Enden 15a, 15b aufweist. Die radial nach innen abgebogenen Enden 15a, 15b ragen über die Schultern 10a, 11a der Lagerhülsenelemente 10, 11 und verspannen diese gegeneinander in Umfangsrichtung der Welle 2.
9 zeigt in einer Seitenansicht die beiden Lagerhülsenelemente 10, 11, wobei zwischen diesen das Federelement 15 erkennbar ist, das eine weitere Verdrehung der beiden Lagerhülsenelemente nur gegen Überwindung der Federkraft ermöglicht, so dass über die Kopplung der Schraubbewegung mit einer axialen Relativbewegung zwischen den Lagerhülsenelementen auch eine axiale Vorspannung erreicht wird. Hierdurch wird eine stabile Lageranordnung geschaffen, die beispielsweise für die Anwendung bei Turboladereinrichtungen eine dauerhafte Justierung von zwei Wälzlagern in Axialrichtung gegeneinander derart erlaubt, dass die Wälzkörper spielfrei an den Laufflächen anliegen und somit ein verschleiß- und reibungsarmes Laufen der Welle auch bei hohen Drehzahlen und wechselnden Temperaturen erreicht wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2012/079881 A1 [0004]

Claims

Lagervorrichtung für eine Welle (2), insbesondere einer Turboladereinrichtung eines Verbrennungsmotors, mit wenigstens zwei axial voneinander beabstandeten Wälzlagern (5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14) mit Wälzkörpern (8, 9, 13, 14), wobei bei jedem der Wälzlager für die Wälzkörper eine innere Lauffläche an einem mit der Welle fest verbundenen, insbesondere mit dieser einstückig verbundenen, inneren Lagerelement (5, 6) sowie eine äußere Lauffläche an einer äußeren Lagerhülse (10, 11) mit wenigstens zwei koaxial zueinander in einer Führungseinrichtung geführten Lagerhülsenelementen (10, 11) gebildet ist und wobei jedem der Wälzlager ein gesondertes Lagerhülsenelement (10, 11) mit je einer Wälzlagerlauffläche zugeordnet ist, die Führungseinrichtung eine Verdrehung wenigstens eines der Lagerhülsenelemente (10, 11) um die Wellenlängsachse in eine Abstandsänderung der beiden Lagerhülsenelemente umsetzt und die beiden Lagerhülsenelemente (10, 11) in Axialrichtung (16) bezüglich ihres Abstandes zueinander justierbar und/oder fixierbar und/oder mittels eines Federelementes (15) vorspannbar sind.
Lagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lagerhülsenelemente (10, 11) durch eine geeignete Formgebung, insbesondere nach Art eines Gewindes, einer Kulissenführung oder eines Bajonettverschlusses, gegeneinander oder jeweils gegenüber einem dritten Formelement zumindest in einem Teilbereich ihrer Bewegung in einer kombinierten koaxialen Drehbewegung und axialen Verschiebungsbewegung bewegbar sind.
Lagervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lagerhülsenelemente (10, 11) in Axialrichtung (16) gegeneinander mittels eines Federelementes (15) vorgespannt sind.
Lagervorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (15) axial im Wesentlichen zwischen den beiden Lagerhülsenelementen (10, 11) angeordnet ist.
Lagervorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (15) als wenigstens eine Drahtfeder ausgebildet ist.
Lagervorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (15) als wenigstens eine Drahtfeder ausgebildet ist, deren eines Ende mit einem ersten äußeren Lagerelement (10) und deren zweites Ende mit einem zweiten äußeren Lagerelement (11) verbunden ist.
Lagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (15) als wenigstens eine Drahtfeder in der Form eines Kreisringsegmentes ausgebildet ist, das an seinen Enden Fixierelemente, insbesondere in Form von radial nach innen abgebogenen Enden (15a, 15b), aufweist, welche an der Außenkontur (10a, 11a) jeweils eines der beiden Lagerhülsenelemente (10, 11) angreifen.
Lagervorrichtung nach Anspruch 3 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (15) im Wesentlichen in Umfangsrichtung der beiden Lagerhülsenelemente (10, 11) federnd komprimierbar und/oder dehnbar ist und die beiden Lagerhülsenelemente in Umfangsrichtung gegeneinander verspannt.
Lagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lagerhülsenelemente (10, 11) in Axialrichtung (16) in einem festen Abstand zueinander befestigt sind.
Lagervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lagerhülsenelemente (10, 11) durch eine Fügetechnik relativ zueinander befestigt sind.
Verfahren zur Herstellung einer Lagervorrichtung nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst Wälzkörper (8, 9) eines ersten Radial-Wälzlagers (5, 7, 8, 9) an dem inneren Lagerelement (5) auf der Welle (2) montiert werden, dass darauf die äußere Lagerhülse (10, 11) derart montiert wird, dass ein Lagerhülsenelement (10) mit den Wälzkörpern (8, 9) in Eingriff steht, dass bei einem axial verkürzten Zustand der äußeren Lagerhülse (10, 11) die Wälzkörper (13, 14) des zweiten Radial-Wälzlagers (6, 12, 13, 14) montiert werden und dass darauf das erste und das zweite Lagerhülsenelement (10, 11) gegeneinander in Axialrichtung (16) justiert und dann gegeneinander fixiert werden.
Verfahren zur Herstellung einer Lagervorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst Wälzkörper (8, 9) eines ersten Radial-Wälzlagers (5, 7, 8, 9) an dem inneren Lagerelement (5) auf der Welle (2) montiert werden, dass darauf die äußere Lagerhülse (10, 11) derart montiert wird, dass ein Lagerhülsenelement (10) mit den Wälzkörpern (8, 9) in Eingriff steht, dass bei einem axial verkürzten Zustand der äußeren Lagerhülse (10, 11) die Wälzkörper (13, 14) des zweiten Radial-Wälzlagers (6, 12, 13, 14) montiert werden und dass darauf das erste und das zweite Lagerhülsenelement (10, 11) axial, insbesondere durch Verdrehen, auseinandergezogen werden und mittels eines Federelementes (15) gegeneinander verspannt, insbesondere mittels eines Federelementes (15) miteinander verbunden werden.