DE102015200971B3

DE102015200971B3 - Lageranordnung und Abgasturbolader

Info

Publication number: DE102015200971B3
Application number: DE102015200971.8A
Authority: DE
Inventors: Heiko Schmidt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-01-22
Filing date: 2015-01-22
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2035-01-23
Also published as: CN107109963A; US10132350B2; CN107109963B; WO2016116105A1; US20180003223A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung (1) für einen Abgasturbolader zum drehbaren Lagern einer Läuferwelle an einem Lagergehäuse (2), aufweisend wenigstens einen in einer Lagerbohrung (3) des Lagergehäuses (2) platzierten, zweiteilig ausgebildeten Lageraußenring (4) eines Radiallagers (5) und wenigstens ein zumindest einteilig ausgebildetes Sicherungselement (8), über das der Lageraußenring (4) axial relativ zu dem Lagergehäuse (2) fixiert ist. Um eine Montage einer entsprechenden Lageranordnung (1) zu vereinfachen und deren Herstellungskosten zu reduzieren, wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass an einer Außenmantelfläche (9) eines verdichterseitigen Endabschnitts des Lageraußenrings (4) wenigstens eine umlaufende Nut (10) angeordnet ist, in die das Sicherungselement (8) eingreift, wobei das Sicherungselement (8) verdichterseitig außerhalb der Lagerbohrung (3) angeordnet und zumindest mittelbar an einer verdichterseitigen Stirnseite (11) des Lagergehäuses (2) abgestützt ist, wobei der Lageraußenring (4) einen verdichterseitigen Außenringteil (12) sowie einen turbinenseitigen Außenringteil (13) aufweist, wobei der verdichterseitige Endabschnitt des Lageraußenrings (4) an dem verdichterseitigen Außenringteil (12) angeordnet ist, wobei die Außenringteile (12, 13) ineinander axial bewegbar geführt und über wenigstens eine zwischenliegende Druckfeder (14) in axial entgegengesetzte Richtungen vorgespannt sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für einen Abgasturbolader zum drehbaren Lagern einer Läuferwelle an einem Lagergehäuse, aufweisend wenigstens einen in einer Lagerbohrung des Lagergehäuses platzierten, zweiteilig ausgebildeten Lageraußenring eines Radiallagers und wenigstens ein zumindest einteilig ausgebildetes Sicherungselement, über das der Lageraußenring axial relativ zu dem Lagergehäuse fixiert ist, wobei an einer Außenmantelfläche eines verdichterseitigen Endabschnitts des Lageraußenrings wenigstens eine Nut angeordnet ist, in die das Sicherungselement eingreift, wobei das Sicherungselement verdichterseitig außerhalb der Lagerbohrung angeordnet und zumindest mittelbar an einer verdichterseitigen Stirnseite des Lagergehäuses abgestützt ist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Abgasturbolader mit einer entsprechenden Lageranordnung.
Stand der Technik
Ein Abgasturbolader umfasst ein Turbinenrad, ein Verdichterrad und eine das Turbinenrad drehfest mit dem Verdichterrad verbindende Läuferwelle. Die Läuferwelle ist über wenigstens ein Radialwälzlager oder Radialgleitlager drehbar in einem Lagergehäuse des Abgasturboladers gelagert.
DE 10 2012 211 891 A1 offenbart eine Lageranordnung für einen Abgasturbolader. Die Lageranordnung umfasst ein Lagergehäuse mit einer Lagerbohrung, in der ein Radialwälzlager angeordnet ist, das zur Aufnahme von radialen und axialen Lasten als zweireihiges Schulterkugellager bzw. Schrägkugellager ausgebildet ist. Das Radialwälzlager umfasst einen einteilig ausgebildeten Lageraußenring und einen radial außen von dem Lageraußenring umschlossenen, drehbar an dem Lageraußenring gelagerten, zweiteilig ausgebildeten Lagerinnenring. Die Lageranordnung umfasst zudem ein als Fixierscheibe ausgebildetes Sicherungselement, über das der Lageraußenring axial relativ zu dem Lagergehäuse fixiert ist. Die Fixierscheibe ist an einer verdichterseitigen Stirnseite des Lagergehäuses befestigt und axial benachbart zu dem Lageraußenring angeordnet. Der Lageraußenring ist vollständig innerhalb der Lagerbohrung angeordnet. Turbinenseitig schließt sich an die Lagerbohrung eine radial nach innen weisende Schulter an, die ebenfalls der axialen Fixierung des Lageraußenrings relativ zu dem Lagergehäuse dient.
Eine Sicherung gegen Verdrehen einer Lageranordnung zeigt die DE 11 2010 001 913 T5 . Die Lageranordnung besteht aus einem zweigeteilten Innenring und einem einteiligen, in einem Lagergehäuse angeordneten Außenring. Am Außenumfang des Außenrings ist eine entlang des Umfangs verlaufende Nut angeordnet, in die ein Sicherungsring eingesetzt ist. Eine am Sicherungsring ausgeprägte radiale Erstreckung greift in eine Ausnehmung am Gehäuse ein und verhindert auf diese Weise ein Verdrehung des Außenrings in Umfangsrichtung.
Ein Axiallager mit Dämpfung ist Gegenstand der DE 11 2011 103 128 T5 . Die Lageranordnung besteht aus einem zweigeteilten Innenring und einem einteiligen, in einem Lagergehäuse angeordneten Außenring. Am Außenumfang des Außenrings ist eine entlang des Umfangs verlaufende Nut angeordnet, in die ein Haltering eingesetzt ist. Haltering und ein Absatz des Gehäuses schließen einen Dämpfungsring ein.
Eine weitere Lageranordnung ist aus der DE 10 2012 206 556 A1 bekannt. Gezeigt ist eine Lageranordnung zu der Lagerung einer Welle eines Turboladers mit einem einteiligen Lagerinnenring, einem zweiteiligen Lageraußenring, wobei die Lageraußenringe mittels einer Druckfeder gegeneinander verspannt sind. Die Lageraußenringe werden von einem Trägerring aufgenommen und zu einer vormontierbaren Lagerkartusche mittels Sicherungsringen zusammengefasst.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Montage einer eingangs genannten Lageranordnung zu vereinfachen und deren Herstellungskosten zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere in den abhängigen Ansprüchen angegeben, die jeweils für sich genommen oder in verschiedener Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Die erfindungsgemäße Lageranordnung für einen Abgasturbolader zum drehbaren Lagern einer Läuferwelle an einem Lagergehäuse umfasst wenigstens einen in einer Lagerbohrung des Lagergehäuses platzierten, zweiteilig ausgebildeten Lageraußenring eines Radiallagers und wenigstens ein zumindest einteilig ausgebildetes Sicherungselement, über das der Lageraußenring axial relativ zu dem Lagergehäuse fixiert ist, wobei an einer Außenmantelfläche eines verdichterseitigen Endabschnitts des Lageraußenrings wenigstens eine umlaufende Nut angeordnet ist, in die das Sicherungselement eingreift, wobei das Sicherungselement verdichterseitig außerhalb der Lagerbohrung angeordnet und zumindest mittelbar an einer verdichterseitigen Stirnseite des Lagergehäuses abgestützt ist.
Erfindungsgemäß ist der Lageraußenring axial relativ zu dem Lagergehäuse mittels des Sicherungselements fixiert, das verdichterseitig außerhalb der Lagerbohrung angeordnet und zumindest mittelbar an einer verdichterseitigen Stirnseite des Lagergehäuses abgestützt ist. Da das außerhalb der Lagerbohrung angeordnete Sicherungselement in die an der Außenmantelfläche des verdichterseitigen Endabschnitts des Lageraußenrings umlaufend angeordnete Nut eingreift, ist folglich die Nut bzw. ein die Nut aufweisender Abschnitt des Lageraußenrings ebenfalls außerhalb der Lagerbohrung angeordnet. Durch das Eingreifen des Sicherungselements in die Nut ist zumindest der verdichterseitige Endabschnitt des Lageraußenrings axial relativ zu dem Lagergehäuse derart fixiert, dass der verdichterseitige Endabschnitt, bei eventueller Belassung eines Wärmeausdehnungen ausgleichenden Spiels, sich weder axial in Richtung Turbinenseite noch in Richtung Verdichterseite relativ zu dem Lagergehäuse verlagern kann. Insbesondere bei einem einteilig ausgebildeten Lageraußenring ist hierdurch keine weitere axiale Fixierung des Lageraußenrings auf der schwer zugänglichen Turbinenseite erforderlich. Somit ist die Montage einer entsprechenden erfindungsgemäßen Lageranordnung gegenüber der Montage herkömmlicher Lageranordnungen, bei denen eine axiale Fixierung auch auf der Turbinenseite vorgenommen werden muss, deutlich vereinfacht. Dies ist dadurch bedingt, dass die erfindungsgemäße axiale Fixierung des Lageraußenrings auf einfache Art und Weise ausschließlich auf der besser zugänglichen Verdichterseite erfolgen kann.
Die erfindungsgemäße Lageranordnung eignet sich insbesondere zur Ausbildung eines Abgasturboladers. Sie kann aber auch Einsatz bei anderen hochdrehenden Anwendungen finden, wie beispielsweise bei Turboverdichtern, Turbo-Compound-Anwendungen, Superchargern, SuperGen^®-Systemen und dergleichen.
Das Radiallager kann als Radialwälzlager, insbesondere zweireihiges Schulterkugellager bzw. Schrägkugellager, ausgebildet sein. Alternativ kann das Radiallager als Radialgleitlager ausgebildet sein. Im Falle eines zweireihigen Schulterkugellagers bzw. Schrägkugellagers können ein einteilig ausgebildeter Lageraußenring und ein zweiteilig ausgebildeter Lagerinnenring vorhanden sein. Alternativ kann das zweireihige Schulterkugellager bzw. Schrägkugellager einen zweiteiligen Lageraußenring mit axial in entgegengesetzte Richtungen vorgespannten Außenringteilen und einen einteilig ausgebildeten Lagerinnenring aufweisen. In letzterem Fall kann das zweireihige Schulterkugellager bzw. Schrägkugellager statt des Lagerinnenrings mit einer integrierten Läuferwelle versehen sein, an deren Außenmantelfläche zwei Laufbahnen für die Wälzkörper der beiden Wälzkörperreihen angeordnet sind.
Die Begriffe „axial” und „radial”, wie sie in der vorliegenden Anmeldung genannt sind, sind durch die Geometrie der zylinderförmigen Lagerbohrung definiert. Der Begriff „axial” bezeichnet demnach eine Richtung parallel zur Längsmittelachse der Lagerbohrung, wohingegen der Begriff „radial” eine senkrecht zu der Längsmittelachse der Lagerbohrung verlaufende Richtung beschreibt.
Bei herkömmlichen Lageranordnungen erfolgt üblicherweise eine Fixierung des wenigstens einteilig ausgebildeten Lageraußenrings axial relativ zu dem Lagergehäuse an zwei axial unterschiedlichen Positionen, wie beispielsweise der DE 10 2012 211 891 A1 entnommen werden kann. Besonders bei Lageranordnungen mit zweiteilig ausgebildetem Lageraußenring, dessen Außenringteile in axial entgegengesetzte Richtungen über eine Druckfeder vorgespannt sind, ist sicherzustellen, dass axiale Wellenkräfte nicht über die Druckfeder, sondern direkt über den Lageraußenring bzw. dessen Außenringteile oder beispielsweise über einen eventuell vorhandenen Zwischenring auf das Lagergehäuse übertragen werden. Würde die axiale Wellenkraft über die Druckfeder auf das Lagergehäuse übertragen, müsste die Druckfeder der axialen Wellenkraft eine Kraft entgegenstellen, die größer oder gleich der axialen Wellenkraft ist. Diese Kraft der Druckfeder würde zwangsläufig auch in einem axial nicht durch die Läuferwelle belastete Zustand wirken und so eine erhöhte Lagerreibung verursachen. Um dieses zu umgehen wird herkömmlich ein erheblicher Aufwand bei der Ausgestaltung einer Lageranordnung betrieben.
Um die Montierbarkeit eines zweireihigen Schulterkugellagers bzw. Schrägkugellagers sicherzustellen, muss wenigstens der Lagerinnenring oder der Lageraußenring zweiteilig ausgeführt sein. Um bei einem zweireihigen Schulterkugellager bzw. Schrägkugellager mit zweiteiligem Lageraußenring, dessen Außenringteile über eine Druckfeder in axial entgegengesetzte Richtungen vorgespannt sind, die oben beschriebene direkte Abstützung der axialen Wellenkraft am Lagergehäuse sicherzustellen, kann herkömmlich ein Zwischenring oder ein Bolzen eingesetzt werden oder es werden Sicherungsringe, beispielsweise Schnappringe, eingesetzt. Stützen sich beide Außenringteile des Lageraußenrings direkt an einem solchen Zwischenring ab, muss auch der Lagerinnenring zweiteilig ausgeführt sein und es wird darüber hinaus eine Transportsicherung benötigt. Demnach ist folglich eine höhere Anzahl an Bauteilen erforderlich. Auf der anderen Seite erfordern zwischenringfeste Bolzen, die Außenringteile eines Lageraußenrings formschlüssig in Position halten, eine genaue Fertigung der Bolzen und der zugehörigen Bohrung. Gehäusefeste Bolzen, die sich vom Lagergehäuse radial zwischen zwei Außenringteile eines Lageraußenrings erstrecken, erfordern ebenfalls eine genaue Fertigung, insbesondere auch der zugehörigen Bohrungsposition, was nur innerhalb fertigungsbedingter Grenzen realisierbar ist und entsprechend hohe Kosten verursacht. Zudem wird bei Verwendung von gehäusefesten Bolzen durch eine axiale Wellenkraft und den Hebelarm zum Abstützpunkt des jeweiligen Außenringteils ein ungünstiges Kippmoment in den jeweiligen Außenringteil eingeleitet, was die Lagerreibung erhöhen und die Funktionsfähigkeit der Lageranordnung beeinträchtigen könnte. Ferner sind Sprengringe, die herkömmlich in der Lagermitte angeordnet sind, sehr schlecht zugänglich und damit schlecht bis nicht montierbar.
Alle diese Nachteile können durch Verwendung einer erfindungsgemäßen Lageranordnung vermieden werden, die es erlaubt, eine axiale Wellenkraft an einer leicht zugänglichen Position, nämlich außerhalb der Lagerbohrung auf der Verdichterseite, über das Sicherungselement von dem Lageraußenring auf das Lagergehäuse zu übertragen. Zudem kann die erfindungsgemäße Lageranordnung ohne herkömmlichen Zwischenring und insbesondere daher mit nur einem geteilten Lagerring (Lagerinnenring oder Lageraußenring) realisiert werden, was mit einer Reduzierung von Bauteilen und Fertigungskosten einhergeht. Des Weiteren kann bei der erfindungsgemäßen Lageranordnung auf oben genannte Bolzen verzichtet werden, so dass damit verbundene negative Auswirkungen auf die Lagerfunktionen der Lageranordnung vermieden werden. Insgesamt ist die erfindungsgemäße Lageranordnung somit deutlich einfacher montierbar und kostengünstiger herstellbar.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass Öl, das durch den Motoröldruck unter anderem über einen zwischen dem Lageraußenring und dem Lagergehäuse ausgebildeten Quetschölfilm in axialer Richtung zum verdichterseitigen Ende der Lageranordnung gepresst wird, den Lagerbereich nur über den sich über den gesamten Umfang erstreckenden Spalt zwischen Sicherungselement und Lageraußenring verlassen kann. Hierdurch wird die Ölströmung durch die Lageranordnung besser gedrosselt, was mit einer Reduzierung des Ölverbrauchs einhergeht. Bei im Betrieb der Lageranordnung durch eine Läuferwellenunwucht verursachter taumelnder Bewegung des Lageraußenrings wird zudem Öl in den wandernden Spalt zwischen Sicherungselement und Lageraußenring gepresst, wodurch bei gegebenem geringem Ölverbrauch zu jeder Zeit eine hervorragende axiale mechanische Dämpfung vorliegt.
Die erfindungsgemäße Lageranordnung weist gegenüber herkömmlichen Lageranordnungen zudem eine verbesserte axiale Positionsgenauigkeit auf, da lediglich eine Referenz durch die verdichterseitige Stirnseite des Lagergehäuses definiert ist, an der das Sicherungselement mittelbar oder unmittelbar anliegt.
Der Lageraußenring ist zweiteilig ausgebildet und weist einen verdichterseitigen Außenringteil sowie einen turbinenseitigen Außenringteil auf, wobei der verdichterseitige Endabschnitt des Lageraußenrings an dem verdichterseitigen Außenringteil angeordnet ist, wobei die Außenringteile ineinander axial bewegbar geführt und über wenigstens eine zwischenliegende Druckfeder in axial entgegengesetzte Richtungen vorgespannt sind.
Hiernach kann das Radiallager als zweireihiges Schrägschulterlager bzw. Schrägkugellager mit zweigeteiltem Lageraußenring ausgebildet sein, dessen Außenringteile mittels der Druckfeder in axial entgegengesetzte Richtungen vorgespannt sind. Das Radiallager kann zudem einen einteilig ausgebildeten Lagerinnenring aufweisen. Alternativ können die inneren Laufbahnen für die Wälzkörper der beiden Wälzkörperreihen statt auf einem Lagerinnenring direkt an der Läuferwelle angeordnet sein, die Lageranordnung also eine integrierte Läuferwelle aufweisen.
Da die Außenringteile ineinander axial bewegbar geführt sind, übernimmt ein Außenringteil, beispielsweise über eine enge Spielpassung, die Führung des in diesem Außenringteil axial bewegbar geführten anderen Außenringteils. Vorzugsweise ist der verdichterseitige Außenringteil axial bewegbar in dem turbinenseitigen Außenringteil geführt. Bei herkömmlichen federvorgespannten Außenringteilen sind die Außenringteile hingegen axial voneinander beabstandet angeordnet. Daher müssen herkömmlich die Außenringteile jeweils mit einer eigenen axialen Abstützung versehen werden. Zudem muss herkömmlich bei spielbehafteten Lageranordnungen, wie oben beschrieben, turbinenseitig im Lagergehäuse eine Schulter mit reduziertem Durchmesser als Endanschlag exakt gefertigt werden, wie es beispielsweise aus DE 10 2012 211 891 A1 bekannt ist. Bei einer Lageranordnung entsprechend der Ausgestaltung kann diese axiale Abstützung der Außenringteile an dem Lagergehäuse auf einfache Art und Weise allein auf der gut zugänglichen Verdichterseite erfolgen. Es müssen keine zusätzlichen und exakt zu fertigenden Nuten oder Schultern am Lagergehäuse ausgebildet werden.
Der turbinenseitige Außenringteil kann radial außen in axialer Richtung turbinenseitig an das Sicherungselement angrenzen. Die Nut an der Außenmantelfläche des verdichterseitigen Außenringteils kann derart positioniert und dimensioniert sein, dass sich der verdichterseitige Außenringteil bei einer axialen Wellenkraft in Richtung Turbinenseite verdichterseitig am Sicherungselement und der turbinenseitige Außenringteil bei einer axialen Wellenkraft in Richtung Verdichterseite turbinenseitig am Sicherungselement abstützt. In Nominalposition, wenn keine axiale Wellenkraft vorliegt, können die Außenringteile Spiel zum Sicherungselement haben, so dass temperaturbedingte Längenänderung der Außenringteile kompensiert werden können, ohne dass die Lageranordnung in geometrische Vorspannung gerät.
Die Lageranordnung weist gegenüber herkömmlichen Lageranordnungen zudem eine verbesserte axiale Positionsgenauigkeit auf, da eine einzige Referenz durch die verdichterseitige Stirnseite des Lagergehäuses definiert ist, an der das Sicherungselement unmittelbar anliegen kann, wodurch die Abstützposition des turbinenseitigen Außenringteils exakt definiert ist und die Abstützposition des verdichterseitigen Außenringteils nur über die Dickentoleranz des Sicherungselements, die sich beispielsweise durch günstiges Höheschleifen exakt einstellen lässt, beeinflusst wird. Die Fertigungskosten des turbinenseitigen Außenringteils können reduziert werden, wenn sich die Feinbearbeitung des turbinenseitigen Außenringteils auf den Führungsbereich für den verdichterseitigen Außenringteil beschränkt. In diesem Führungsbereich des turbinenseitigen Außenringteils kann beispielsweise ein Schleifbereich einfach auslaufen oder ein Freistich gedreht werden. Dabei ist darauf zu achten, dass die axiale Länge des Führungsbereichs ein „Überstauchen” der Druckfeder bei der Montage der Lageranordnung ermöglicht, wobei das Überstauchen der Druckfeder zum Einführen der Wälzkörper zwischen den zweiteilig ausgebildeten Lageraußenring und den wenigstens einteilig ausgebildeten Lagerinnenring bzw. die integrierte Läuferwelle vorgenommen wird.
Vorteilhafterweise stützt sich die Druckfeder einerseits an einer turbinenseitigen Stirnfläche des verdichterseitigen Außenringteils und andererseits an wenigstens einem an einer Innenmantelfläche des turbinenseitigen Außenringteils angeordneten, radial nach innen weisenden Vorsprung ab, wobei der Vorsprung durch eine umlaufende radiale Abstufung an einer Innenmantelfläche des turbinenseitigen Außenringsteils ausgebildet ist. Der verdichterseitige Außenringteil ist hiernach axial bewegbar in dem turbinenseitigen Außenringteil geführt. Hierdurch lässt sich gegenüber herkömmlichen Lageranordnungen ein größerer Abstand zwischen Federabstützflächen realisieren, was sich positiv auf die Auslegung der Druckfeder auswirkt. Die Druckfeder wird an ihrem Außenumfang durch den Innendurchmesser des turbinenseitigen Außenringteils geführt und hat somit wenig radialen Freigang. Dadurch und durch die dämpfende Wirkung des sich in der Umgebung der Druckfeder befindlichen Öls sind die Anforderungen bezüglich der radialen Federsteifigkeit der Druckfeder gering und das Risiko von unkontrollierten Schwingungen der Druckfeder reduziert. Somit kann beispielsweise eine kostengünstigere, handelsübliche Schraubenfeder aus Runddraht als Druckfeder eingesetzt werden, wodurch Kosten gegenüber dem herkömmlichen Gebrauch von Wellenfedern reduziert werden können.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Lageranordnung wenigstens ein Verdrehsicherungselement zum Sichern des Lageraußenrings gegen Verdrehen relativ zum Lagergehäuse, wobei das Verdrehsicherungselement radial in wenigstens eine an dem Lageraußenring ausgebildete Ausnehmung eingreift. Im Falle eines zweigeteilten Lageraußenrings entsprechend der vorgenannten Ausgestaltung werden vorzugsweise beide Außenringteile durch das Verdrehsicherungselement gegen Verdrehen relativ zum Lagergehäuse gesichert, wobei sich die Ausnehmung des Lageraußenrings auf die beiden Außenringteile aufteilt. Das Verdrehsicherungselement kann beispielsweise als radial ausgerichteter Stift oder Pin ausgebildet sein, der radial in die Ausnehmung des Lageraußenrings eingreift. Das Verdrehsicherungselement kann nominal ausreichend Spiel zu dem Lageraußenring bzw. dessen Außenringteilen haben, so dass der Lageraußenring bzw. dessen Außenringteile bei allen möglichen Betriebstemperaturen nicht an seiner bzw. ihrer Bewegung im Quetschölfilm gehindert wird bzw. werden. Die Lageranordnung kann auch zwei oder mehrere entsprechende, insbesondere gleichmäßig umfangsversetzt zueinander angeordnete, Verdrehsicherungselemente aufweisen.
Es ist von Vorteil, wenn das Verdrehsicherungselement an der verdichterseitigen Stirnseite des Lagergehäuses befestigt ist, wobei an der verdichterseitigen Stirnseite des Lagergehäuses eine Aussparung angeordnet ist, in die ein Abschnitt des Verdrehsicherungselements einfasst, wobei das Verdrehsicherungselement mittels des Sicherungselements und/oder mittels eines separaten Fixiermittels an der verdichterseitigen Stirnseite des Lagergehäuses befestigt ist. Der Abschnitt des Verdrehsicherungselements kann teilweise oder vollständig in der Aussparung an der verdichterseitigen Stirnseite des Lagergehäuses versenkt sein bzw. bündig mit der verdichterseitigen Stirnseite des Lagergehäuses abschließen. Das Sicherungselement kann radial derart dimensioniert sein, dass es die Aussparung an der verdichterseitigen Stirnseite des Lagergehäuses abdeckt, wodurch das Verdrehsicherungselement an dem Lagergehäuse befestigbar ist. Hierbei kann das Sicherungselement plattenförmig bzw. scheibenförmig ausgebildet und mit dem Lagergehäuse verschraubt sein. Alternativ oder additiv kann das Verdrehsicherungselement bzw. dessen in der Aussparung angeordneter Abschnitt über das separate Fixiermittel, beispielsweise wenigstens eine Schraubverbindung, an dem Lagergehäuse befestigt sein. Zwischen der Aussparung und dem darin angeordneten Abschnitt des Verdrehsicherungselements kann ein Spiel vorgesehen sein, um unterschiedliche Wärmeausdehnungen von Komponenten der Lageranordnung auffangen zu können bzw. den Aufbau von mechanischen Spannungen in den Komponenten zu vermeiden.
Alternativ zu einer Anordnung eines Verdrehsicherungselements an der verdichterseitigen Stirnseite des Lagergehäuses kann dieses aber auch innerhalb der Lagerbohrung liegend zwischen zwei Teilen eines geteilten Lageraußenringes vorgesehen sein. Dabei fasst dieses Verdrehsicherungselement dann einerseits seitens des Lagergehäuses und andererseits seitens des Lageraußenringes in entsprechende Ausnehmungen ein.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Sicherungselement als zumindest zweiteilige Platte mit wenigstens einem Durchbruch ausgebildet, wobei eine radiale Erstreckung der Platte größer ist als ein Durchmesser der Lagerbohrung, und wobei ein Durchmesser des Durchbruchs kleiner ist als ein Außendurchmesser des verdichterseitigen Endabschnitts des Lageraußenrings. Die Platte kann beispielsweise aus einem Blech gebildet sein. Die Platte kann senkrecht zur Längsmittelachse der Lagerbohrung angeordnet und lagergehäusefest montiert werden. Der Durchbruch kann einen kreisförmigen oder polygonalen Querschnitt aufweisen und koaxial zur Längsmittelachse der Lagerbohrung angeordnet sein. Die beiden Teile der Platte können in entgegengesetzte Richtungen radial in die Nut an der Außenmantelfläche des verdichterseitigen Endabschnitts des einteilig ausgebildeten Lageraußenrings bzw. des verdichterseitigen Außenringteils des zweiteilig ausgebildeten Lageraußenrings eingeführt werden. Der Durchbruch des Sicherungselements sollte radial so groß dimensioniert sein, dass die radiale Bewegbarkeit des einteilig ausgebildeten Lageraußenrings bzw. des verdichterseitigen Außenringteils des zweiteilig ausgebildeten Lageraußenrings nicht durch das Sicherungselement eingeschränkt wird. Das Sicherungselement kann durch ein Bruchtrennverfahren hergestellt sein, mit dem aus einer einteiligen Platte die beiden Plattenteile des Sicherungselements gebildet werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Sicherungselement als einteilige Platte mit wenigstens einem Durchbruch ausgebildet ist, wobei eine radiale Erstreckung der Platte größer ist als ein Durchmesser der Lagerbohrung, wobei ein Durchmesser des Durchbruchs größer ist als ein Außendurchmesser des verdichterseitigen Endabschnitts des Lageraußenrings ist, wobei die Platte wenigstens zwei umfangsversetzt zueinander angeordnete, radial nach innen in den Durchbruch vorstehende Stege aufweist, wobei an einem verdichterseitig auf die Nut folgenden Endbereich des Lageraußenrings wenigstens zwei entsprechend den Stegen umfangsversetzt zueinander angeordnete Aussparungen vorgesehen sind. Die Platte kann beispielsweise aus einem Blech gebildet sein. Die Platte kann senkrecht zur Längsmittelachse der Lagerbohrung angeordnet und lagergehäusefest montiert werden. Der Durchbruch kann einen kreisförmigen oder polygonalen Querschnitt aufweisen und koaxial zur Längsmittelachse der Lagerbohrung angeordnet sein. Der radiale Abstand zwischen den Stegen des Sicherungselements sollte so groß sein, dass die radiale Bewegbarkeit des einteilig ausgebildeten Lageraußenrings bzw. des verdichterseitigen Außenringteils des zweiteilig ausgebildeten Lageraußenrings nicht durch das Sicherungselement eingeschränkt wird. Bei der Montage können die Stege des Sicherungselements und die Aussparungen des einteilig ausgebildeten Lageraußenrings bzw. des verdichterseitigen Außenringteils des zweiteilig ausgebildeten Lageraußenrings im Wesentlichen deckungsgleich ausgerichtet werden. Anschließend können das Sicherungselement und der Lageraußenring bzw. verdichterseitige Außenringteil aufeinander zu bewegt werden, bis die Stege durch die Aussparungen geführt worden sind und sich in der Nut befinden. Dann können das Sicherungselement und/oder der Lageraußenring bzw. verdichterseitige Außenringteil um die Längsmittelachse des Lageraußenrings bzw. verdichterseitigen Außenringteils gedreht werden, bis die Stege des Sicherungselements im Wesentlichen deckungsgleich mit zwischen den Aussparungen angeordneten Stegen des Lageraußenrings bzw. verdichterseitigen Außenringteils angeordnet sind, wodurch axiale Wellenkräfte im Betrieb der Lageranordnung über das Sicherungselement in das Lagergehäuse einleitbar sind. Hierbei können axiale Wellenkräfte im Bereich der Nut in Richtung Verdichterseite vollflächig und in Richtung Turbinenseite über die zwischen den Aussparungen angeordneten Stege des Lageraußenrings bzw. verdichterseitigen Außenringteils teilflächig übertragen werden. Das Sicherungselement kann auch drei, vier oder mehrere, insbesondere gleichmäßig, umfangsversetzt zueinander angeordnete Stege aufweisen, wobei der verdichterseitig auf die Nut folgende Endbereich des Lageraußenrings bzw. verdichterseitigen Außenringteils mit einer entsprechenden Anzahl von entsprechend angeordneten Aussparungen zu versehen ist. Eine Teilung des Sicherungselements ist bei dieser Ausgestaltung nicht erforderlich, was den Fertigungsaufwand und den Montageaufwand vereinfacht sowie Kosten reduziert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Sicherungselement als Sicherungsring ausgebildet, wobei der Sicherungsring über eine einteilig ausgebildete Sicherungsplatte mittelbar an der verdichterseitigen Stirnseite des Lagergehäuses abgestützt ist, und wobei die Sicherungsplatte über den Sicherungsring mit dem Lageraußenring verbunden ist. Die Sicherungsplatte kann beispielsweise aus einem Blech gebildet sein. Die Sicherungsplatte kann senkrecht zur Längsmittelachse der Lagerbohrung angeordnet und lagergehäusefest montiert werden. Die Sicherungsplatte umfasst vorzugsweise einen Durchbruch, durch den ein Teil des Lageraußenrings geführt werden kann. Der Durchbruch kann einen kreisförmigen oder polygonalen Querschnitt aufweisen und koaxial zur Längsmittelachse der Lagerbohrung angeordnet sein. Der Durchbruch ist radial derart größer als ein Außendurchmesser des verdichterseitigen Endabschnitts dimensioniert, dass die Sicherungsplatte über den verdichterseitigen Endabschnitt geschoben werden kann. Der Durchbruch der Sicherungsplatte sollte radial so groß dimensioniert sein, dass die radiale Bewegbarkeit des einteilig ausgebildeten Lageraußenrings bzw. des verdichterseitigen Außenringteils des zweiteilig ausgebildeten Lageraußenrings nicht durch die Sicherungsplatte eingeschränkt wird. Im Vergleich zur zuletzt genannten Ausgestaltung sind keine Aussparungen an dem Lageraußenring bzw. verdichterseitigen Außenringteil vorhanden, so dass axiale Wellenkräfte im Bereich der Nut an der Außenmantelfläche des verdichterseitigen Endabschnitts auch in Richtung Turbinenseite vollflächig auf das Sicherungselement übertragen werden können. Der turbinenseitige Außenringteil eines zweiteilig ausgebildeten Lageraußenrings kann sich vollflächig turbinenseitig an der einteiligen Sicherungsplatte abstützen. Der einteilig ausgebildete Lageraußenring bzw. der verdichterseitige Außenringteil des zweiteilig ausgebildeten Lageraußenrings stütz sich über den Sicherungsring, der in die Nut am Lageraußenring bzw. verdichterseitigen Außenringteil eingreift, an der Sicherungsplatte ab. Somit werden die Vorteile der vollflächigen Abstützung des Lageraußenrings mit denen der Verwendung einer einteiligen Sicherungsplatte kombiniert.
Es ist des Weiteren von Vorteil, wenn eine verdichterseitige Seitenwand der Nut einen sich in Richtung einer turbinenseitigen Seitenwand der Nut verjüngenden Konus ausbildet. Dies führt dazu, dass ein in die Nut eingreifender Sicherungsring gegen die turbinenseitige, insbesondere radial verlaufende, Seitenwand der Nut gedrückt wird. Hierdurch wird die Position des Lageraußenrings bzw. verdichterseitigen Außenringteils und somit des damit gebildeten Radiallagers beim Einwirken einer axialen Wellenkraft in Richtung Turbinenseite exakt und ohne Einfluss der Dickentoleranz des Sicherungsrings definiert.
Der erfindungsgemäße Abgasturbolader umfasst wenigstens eine Lageranordnung nach einer der vorgenannten Ausgestaltungen oder einer beliebigen Kombination derselben. Mit dem Abgasturbolader sind die oben mit Bezug auf die Lageranordnung genannten Vorteile entsprechend verbunden. Das Lagergehäuse der Lageranordnung wird auch als Zentralgehäuse des Abgasturboladers bezeichnet.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der unabhängigen Ansprüche und der abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus weitere Möglichkeiten, einzelne Merkmale, insbesondere dann, wenn sie sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele oder unmittelbar aus den Figuren ergeben, miteinander zu kombinieren. Außerdem soll die Bezugnahme der Ansprüche auf die Figuren durch die Verwendung von Bezugszeichen den Schutzumfang der Ansprüche auf keinen Fall auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränken.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Diese zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Längsschnitts eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Lageranordnung;
2 eine schematische Detaildarstellung der in 1 gezeigten Lageranordnung;
3 eine schematische Darstellung eines Querschnitts der in 1 gezeigten Lageranordnung;
4 eine schematische Darstellung eines weiteren Querschnitts der in 1 gezeigten Lageranordnung;
5 eine schematische Darstellung eines Längsschnitts eines Ausführungsbeispiels für eine nicht zur Erfindung gehörenden Lageranordnung;
6 eine schematische Detaildarstellung der in 5 gezeigten nicht zur Erfindung gehörenden Lageranordnung;
7 eine schematische Darstellung eines Querschnitts der in 5 gezeigten Lageranordnung;
8 eine schematische Darstellung eines weiteren Querschnitts der in 5 gezeigten Lageranordnung;
9 eine schematische Darstellung eines Längsschnitts eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Lageranordnung;
10 eine schematische Stirnansicht der in 9 gezeigten Lageranordnung;
11 eine schematische Darstellung eines Querschnitts der in 9 gezeigten Lageranordnung;
12 eine schematische Darstellung eines weiteren Querschnitts der in 9 gezeigten Lageranordnung;
13 eine schematische Detaildarstellung der in 9 gezeigten Lageranordnung;
14 eine weitere schematische Detaildarstellung der in 9 gezeigten Lageranordnung;
15 eine schematische und perspektivische Darstellung von drei aufeinander folgenden Montagezuständen der in 9 gezeigten Lageranordnung;
16 eine schematische Darstellung eines Längsschnitts eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine nicht zur Erfindung gehörende Lageranordnung;
17 eine schematische Stirnansicht der in 16 gezeigten Lageranordnung;
18 eine schematische Darstellung eines Querschnitts der in 16 gezeigten Lageranordnung;
19 eine schematische Darstellung eines weiteren Querschnitts der in 16 gezeigten Lageranordnung;
20 eine schematische Darstellung eines Längsschnitts eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Lageranordnung;
21 eine schematische Detaildarstellung der in 20 gezeigten Lageranordnung;
22 eine schematische Stirnansicht der in 20 gezeigten Lageranordnung;
23 eine schematische Darstellung eines Querschnitts der in 20 gezeigten Lageranordnung;
24 eine schematische Darstellung eines weiteren Querschnitts der in 20 gezeigten Lageranordnung;
25 eine schematische Darstellung eines weiteren Querschnitts der in 20 gezeigten Lageranordnung; und
26 eine schematische Detaildarstellung eines Längsschnitts eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Lageranordnung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Längsschnitts eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Lageranordnung 1 für einen nicht weitergehender dargestellten Abgasturbolader zum drehbaren Lagern einer nicht gezeigten Läuferwelle an einem Lagergehäuse 2.
Die Lageranordnung 1 umfasst einen in einer Lagerbohrung 3 des Lagergehäuses 2 platzierten, zweiteilig ausgebildeten Lageraußenring 4 eines Radiallagers 5 in Form eines zweireihigen Schulterkugellagers bzw. Schrägkugellagers. Das Radiallager 5 umfasst zudem einen einteilig ausgebildeten Lagerinnenring 6, der über zwei Wälzkörperreihen 7 drehbar in dem Lageraußenring 4 gelagert ist. Diese Drehlagerung ist an sich bekannt, weshalb hier nicht im Detail darauf eingegangen wird.
Des Weiteren umfasst die Lageranordnung 1 ein zweiteilig ausgebildetes Sicherungselement 8, über das der Lageraußenring 4 axial relativ zu dem Lagergehäuse 2 fixiert ist. An einer Außenmantelfläche 9 eines verdichterseitigen Endabschnitts des Lageraußenrings 4 ist eine umlaufende Nut 10 angeordnet, in die das Sicherungselement 8 eingreift. Das Sicherungselement 8 ist verdichterseitig außerhalb der Lagerbohrung 3 angeordnet und zumindest unmittelbar an einer verdichterseitigen Stirnseite 11 des Lagergehäuses 2 abgestützt.
Der Lageraußenring 4 umfasst einen verdichterseitigen Außenringteil 12 sowie einen turbinenseitigen Außenringteil 13, wobei der verdichterseitige Endabschnitt des Lageraußenrings 4 an dem verdichterseitigen Außenringteil 12 angeordnet ist. Der verdichterseitige Außenringteil 12 ist axial bewegbar in dem turbinenseitigen Außenringteil 13 geführt.
Die Außenringteile 12 und 13 sind über eine zwischenliegende Druckfeder 14 in axial entgegengesetzte Richtungen vorgespannt. Die Druckfeder 14 stützt sich einerseits an einer turbinenseitigen Stirnfläche 15 des verdichterseitigen Außenringteils 12 und andererseits an einem an einer Innenmantelfläche 16 des turbinenseitigen Außenringteils 13 angeordneten, radial nach innen weisenden Vorsprung 17 ab, der durch eine umlaufende radiale Abstufung an der Innenmantelfläche 16 des turbinenseitigen Außenringsteils 13 ausgebildet ist.
Das Sicherungselement 8 ist als zweiteilige Platte mit einem Durchbruch 18 ausgebildet ist, was besser 3 zu entnehmen ist, wobei eine radiale Erstreckung der Platte größer ist als ein Durchmesser der Lagerbohrung 3 und ein Durchmesser des Durchbruchs 18 kleiner ist als ein Außendurchmesser des verdichterseitigen Endabschnitts des Lageraußenrings 4 bzw. verdichterseitigen Außenringteils 12.
Die Lageranordnung 1 umfasst zudem ein Verdrehsicherungselement 19 zum Sichern des Lageraußenrings 4 bzw. des verdichterseitigen Außenringteils 12 gegen Verdrehen relativ zum Lagergehäuse 2. Das Verdrehsicherungselement 19 ist an der verdichterseitigen Stirnseite 11 des Lagergehäuses 2 befestigt und greift dabei radial in eine an dem Lageraußenring 4 bzw. verdichterseitigen Außenringteil 12 ausgebildete Ausnehmung 20 ein. Die Ausnehmung 20 wird durch eine Aussparung 21 an dem turbinenseitigen Außenringteil 13 und eine Ausnehmung 22 an dem verdichterseitigen Außenringteil 12 gebildet, was besser 4 zu entnehmen ist. An der verdichterseitigen Stirnseite 11 des Lagergehäuses 2 ist eine Aussparung 23 angeordnet, in die ein Abschnitt des Verdrehsicherungselements 19 einfasst. Das Verdrehsicherungselement 19 ist mittels des Sicherungselements 8, welches die Aussparung 23 abdeckt, und/oder mittels eines separaten, nicht gezeigten Fixiermittels an der verdichterseitigen Stirnseite 11 des Lagergehäuses 2 befestigt.
An einer Außenmantelfläche 24 des turbinenseitigen Lageraußenrings 13 sind zwei umlaufende Nuten 25 angeordnet, die kommunizierend mit zwei in dem Lagergehäuse 2 verlaufenden Ölversorgungsbohrungen 26 verbunden sind. An die turbinenseitige Nut 25 schließt sich eine Spritzölbohrung 27 an. An die verdichterseitige Nut 25 schließt sich ein Spritzölbohrungsabschnitt 28 an.
An einer Außenmantelfläche 29 des verdichterseitigen Außenringteils 12 ist eine umlaufende Nut 30 angeordnet, die über den Spritzölbohrungsabschnitt 28 und die verdichterseitige Nut 25 des turbinenseitigen Außenringteils 12 kommunizierend mit der verdichterseitigen Ölversorgungsbohrung 26 verbunden ist. An die Nut 30 schließt sich ein weiterer Spritzölbohrungsabschnitt 31 an.
2 zeigt eine schematische Detaildarstellung der in 1 gezeigten Lageranordnung 1. Es ist der verdichterseitige Aufbau der Lageranordnung 1 besser ersichtlich.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts der in 1 gezeigten Lageranordnung 1 entsprechend der Schnittebene C-C aus 1, also im Bereich der Nut 10 des verdichterseitigen Außenringteils 12.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Querschnitts der in 1 gezeigten Lageranordnung 1 entsprechend der Schnittebene B-B aus 1, also im Bereich des Verdrehsicherungselements 19. Das Verdrehsicherungselement 19 umfasst einen in der Aussparung 23 angeordneten Abschnitt 32 und einen davon ausgehend radial nach innen ragenden Abschnitt 33, wobei der Abschnitt 32 größer als der Abschnitt 33 ausgebildet ist. Der Abschnitt 33 greift radial in die Ausnehmung 20 des Lageraußenrings 4 ein, die durch die Aussparung 21 an dem turbinenseitigen Außenringteil 13 und die Ausnehmung 22 an dem verdichterseitigen Außenringteil 12 gebildet ist.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Längsschnitts eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Lageranordnung 1. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erläutert. Bezüglich der Gemeinsamkeiten zwischen den Ausführungsbeispielen wird auf die Ausführungen zu den 1 bis 4 verwiesen.
Wesentlicher Unterschied zwischen dem in den 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel und dem in 5 gezeigten, nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsbeispiel ist, dass der Lageraußenring 4 einteilig ausgebildet ist, wohingegen der Lagerinnenring 6 zweiteilig ausgebildet ist und zwei Innenringteile 34 und 35 aufweist, und dass keine Druckfeder 14 vorhanden ist. An dem Lageraußenring 4 sind zwei vollständige Spritzölbohrungen 27 angeordnet, die jeweils kommunizierend mit einer der an der Außenmantelfläche 9 des Lageraußenrings 4 angeordneten Nuten 25 verbunden sind. Im Übrigen stimmt das in 5 gezeigte Ausführungsbeispiel mit dem in den 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel überein.
6 zeigt eine schematische Detaildarstellung der in 5 gezeigten, nicht zur Erfindung gehörenden Lageranordnung 1. Es ist der verdichterseitige Aufbau der Lageranordnung 1 besser ersichtlich.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts der in 5 gezeigten Lageranordnung 1 entsprechend der Schnittebene C-C aus 5, also im Bereich der Nut 10 des Lageraußenrings 4.
8 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Querschnitts der in 5 gezeigten Lageranordnung 1 entsprechend der Schnittebene B-B aus 5, also im Bereich des Verdrehsicherungselements 19. Der Abschnitt 33 des Verdrehsicherungselements 19 greift radial in die Ausnehmung 20 des Lageraußenrings 4 ein.
9 zeigt eine schematische Darstellung eines Längsschnitts eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Lageranordnung 1. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erläutert. Bezüglich der Gemeinsamkeiten zwischen den Ausführungsbeispielen wird auf die Ausführungen zu 1 verwiesen.
Das Sicherungselement 8 ist als einteilige Platte mit einem Durchbruch 18 ausgebildet, wobei eine radiale Erstreckung der Platte größer ist als ein Durchmesser der Lagerbohrung 3. Ein Durchmesser des Durchbruchs 18 ist größer als ein Außendurchmesser des verdichterseitigen Endabschnitts des Lageraußenrings 4 bzw. des verdichterseitigen Außenringteils 12. Die Platte umfasst vier gleichmäßig umfangsversetzt zueinander angeordnete, radial nach innen in den Durchbruch 18 vorstehende Stege 36, was am besten aus 15 ersichtlich ist. An einem verdichterseitig auf die Nut 10 folgenden Endbereich des Lageraußenrings 4 sind vier entsprechend den Stegen 36 umfangsversetzt zueinander angeordnete Aussparungen 37 vorgesehen.
10 zeigt eine schematische Stirnansicht der in 9 gezeigten Lageranordnung 1. Die Aussparungen 37 sind im Wesentlichen deckungsgleich zu den dahinterliegenden Stegen 36 angeordnet.
11 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts der in 9 gezeigten Lageranordnung 1 entsprechend der Schnittebene C-C aus 9, also im Bereich der Nut 10 des verdichterseitigen Außenringteils 12.
12 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Querschnitts der in 9 gezeigten Lageranordnung 1 entsprechend der Schnittebene B-B aus 9, also im Bereich des Verdrehsicherungselements 19. Der Abschnitt 33 des Verdrehsicherungselements 19 greift radial in die Ausnehmung 20 des Lageraußenrings 4 ein, die durch die Aussparung 21 an dem turbinenseitigen Außenringteil 13 und die Ausnehmung 22 an dem verdichterseitigen Außenringteil 12 gebildet ist.
13 zeigt eine schematische Detaildarstellung der in 9 gezeigten Lageranordnung 1. Es ist der verdichterseitige Aufbau der Lageranordnung 1 besser ersichtlich.
14 zeigt eine weitere schematische Detaildarstellung der in 9 gezeigten Lageranordnung entsprechend der in 11 gezeigten Schnittebene D-D. Es ist zu erkennen, wie die Stege 36 in der Nut 10 angeordnet sind und hinter zwischen den Aussparungen 37 des verdichterseitigen Außenringteils 12 angeordnete, radial nach außen weisende Stege 38 greifen.
15 zeigt eine schematische und perspektivische Darstellung von drei aufeinander folgenden Montagezuständen der in 9 gezeigten Lageranordnung 1. Im linken Teil von 15 ist das Sicherungselement 8 noch nicht mit dem verdichterseitigen Außenringteil 12 verbunden. Um eine Verbindung herzustellen, werden das Sicherungselement 8 und der verdichterseitige Außenringteil 12 entsprechend den Pfeilen axial aufeinander zu geführt, bis die in der Mitte von 15 gezeigte Montagestellung erreicht ist. Hierbei werden die Stege 36 des Sicherungselements 8 durch die Aussparungen 37 an dem verdichterseitigen Außenringteil 12 bewegt, so dass die Stege 36 in die Nut 10 gelangen. Anschließend wird das Sicherungselement 8 entsprechend dem Pfeil im Uhrzeigersinn relativ zu dem verdichterseitigen Außenringteil 12 gedreht, bis die in 15 rechts gezeigte Montagestellung erreicht ist, in der die Stege 36 des Sicherungselements 8 hinter die Stege 38 des verdichterseitigen Außenringteils 12 greifen.
16 zeigt eine schematische Darstellung eines Längsschnitts eines Ausführungsbeispiels für eine nicht zur Erfindung gehörende Lageranordnung 1. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel erläutert. Bezüglich der Gemeinsamkeiten zwischen den Ausführungsbeispielen wird auf die Ausführungen zu 9 verwiesen.
Wesentlicher Unterschied zwischen dem in den 9 bis 15 gezeigten Ausführungsbeispiel und dem in 16 gezeigten Ausführungsbeispiel ist, dass der Lageraußenring 4 einteilig ausgebildet ist, wohingegen der Lagerinnenring 6 zweiteilig ausgebildet ist und zwei Innenringteile 34 und 35 aufweist, und dass keine Druckfeder 14 vorhanden ist. An dem Lageraußenring 4 sind zwei vollständige Spritzölbohrungen 27 angeordnet, die jeweils kommunizierend mit einer der an der Außenmantelfläche 9 des Lageraußenrings 4 angeordneten Nuten 25 verbunden sind. Im Übrigen stimmt das in 16 gezeigte Ausführungsbeispiel mit dem in den 9 bis 15 gezeigten Ausführungsbeispiel überein.
17 zeigt eine schematische Stirnansicht der in 16 gezeigten Lageranordnung 1. Es ist der verdichterseitige Aufbau der Lageranordnung 1 besser ersichtlich.
18 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts der in 16 gezeigten Lageranordnung 1 entsprechend der in 16 gezeigten Schnittebene C-C, also im Bereich der Nut 10 des Lageraußenrings 4.
19 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Querschnitts der in 16 gezeigten Lageranordnung 1 entsprechend der in 16 gezeigten Schnittebene B-B, also im Bereich des Verdrehsicherungselements 19.
20 zeigt eine schematische Darstellung eines Längsschnitts eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Lageranordnung 1. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erläutert. Bezüglich der Gemeinsamkeiten zwischen den Ausführungsbeispielen wird auf die Ausführungen zu den 1 bis 4 verwiesen.
Das Sicherungselement 8 ist als Sicherungsring ausgebildet, wobei der Sicherungsring über eine einteilig ausgebildete Sicherungsplatte 39 mittelbar an der verdichterseitigen Stirnseite 11 des Lagergehäuses 2 abgestützt ist und die Sicherungsplatte 39 über den Sicherungsring mit dem Lageraußenring 4 bzw. dem verdichterseitigen Außenringteil 12 verbunden ist. Die Sicherungsplatte 39 weist einen Durchbruch 40 auf, durch den der verdichterseitige Außenringteil 12 geführt ist.
21 zeigt eine schematische Detaildarstellung der in 20 gezeigten Lageranordnung 1. Es ist der verdichterseitige Aufbau der Lageranordnung 1 besser ersichtlich.
22 zeigt eine schematische Stirnansicht der in 20 gezeigten Lageranordnung 1.
23 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts der in 20 gezeigten Lageranordnung 1 entsprechend der in 20 gezeigten Schnittebene D-D, also im Bereich der an dem verdichterseitigen Außenringteil 12 angeordneten Nut 10.
24 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Querschnitts der in 20 gezeigten Lageranordnung 1 entsprechend der in 20 gezeigten Schnittebene C-C, also im Bereich der Sicherungsplatte 39.
25 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Querschnitts der in 20 gezeigten Lageranordnung 1 entsprechend der in 20 gezeigten Schnittebene B-B, also im Bereich des Verdrehsicherungselements 19.
26 zeigt eine schematische Detaildarstellung eines Längsschnitts eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Lageranordnung 1. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich dadurch von dem in den 20 bis 26 gezeigten Ausführungsbeispiel, dass eine verdichterseitige Seitenwand 41 der Nut 10 einen sich in Richtung einer turbinenseitigen Seitenwand 42 der Nut 10 verjüngenden Konus ausbildet.
Bezugszeichenliste

1: Lageranordnung
2: Lagergehäuse
3: Lagerbohrung
4: Lageraußenring
5: Radiallager
6: Lagerinnenring
7: Wälzkörperreihe
8: Sicherungselement
9: Außenmantelfläche
10: Nut
11: verdichterseitige Stirnseite
12: verdichterseitiger Außenringteil
13: turbinenseitiger Außenringteil
14: Druckfeder
15: turbinenseitige Stirnfläche
16: Innenmantelfläche
17: Vorsprung
18: Durchbruch
19: Verdrehsicherungselement
20: Ausnehmung
21: Aussparung
22: Ausnehmung
23: Aussparung
24: Außenmantelfläche
25: Nut
26: Ölversorgungsbohrung
27: Spritzölbohrung
28: Spritzölbohrungsabschnitt
29: Außenmantelfläche
30: Nut
31: Spritzölbohrungsabschnitt
32: Abschnitt
33: Abschnitt
34: verdichterseitiger Innenringteil
35: turbinenseitiger Innenringteil
36: Steg
37: Aussparung
38: Steg
39: Sicherungsplatte
40: Durchbruch
41: verdichterseitige Seitenwand
42: turbinenseitige Seitenwand

Claims

Lageranordnung (1) für einen Abgasturbolader zum drehbaren Lagern einer Läuferwelle an einem Lagergehäuse (2), aufweisend wenigstens einen in einer Lagerbohrung (3) des Lagergehäuses (2) platzierten, zweiteilig ausgebildeten Lageraußenring (4) eines Radiallagers (5) und wenigstens ein zumindest einteilig ausgebildetes Sicherungselement (8), über das der Lageraußenring (4) axial relativ zu dem Lagergehäuse (2) fixiert ist, wobei an einer Außenmantelfläche (9) eines verdichterseitigen Endabschnitts des Lageraußenrings (4) wenigstens eine Nut (10) angeordnet ist, in die das Sicherungselement (8) eingreift, wobei das Sicherungselement (8) verdichterseitig außerhalb der Lagerbohrung (3) angeordnet und zumindest mittelbar an einer verdichterseitigen Stirnseite (11) des Lagergehäuses (2) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraußenring (4) einen verdichterseitigen Außenringteil (12) sowie einen turbinenseitigen Außenringteil (13) aufweist, wobei der verdichterseitige Endabschnitt des Lageraußenrings (4) an dem verdichterseitigen Außenringteil (12) angeordnet ist, wobei die Außenringteile (12, 13) ineinander axial bewegbar geführt und über wenigstens eine zwischenliegende Druckfeder (14) in axial entgegengesetzte Richtungen vorgespannt sind.
Lageranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Druckfeder (14) einerseits an einer turbinenseitigen Stirnfläche (15) des verdichterseitigen Außenringteils (12) und andererseits an wenigstens einem an einer Innenmantelfläche (16) des turbinenseitigen Außenringteils (13) angeordneten, radial nach innen weisenden Vorsprung (17) abstützt, wobei der Vorsprung (17) durch eine umlaufende radiale Abstufung an der Innenmantelfläche (16) des turbinenseitigen Außenringsteils (13) ausgebildet ist.
Lageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, gekennzeichnet durch wenigstens ein Verdrehsicherungselement (19) zum Sichern des Lageraußenrings (4) gegen Verdrehen relativ zum Lagergehäuse (2), wobei das Verdrehsicherungselement (19) in wenigstens eine an dem Lageraußenring (4) ausgebildete Ausnehmung (20) eingreift.
Lageranordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrehsicherungselement (19) an der verdichterseitigen Stirnseite (11) des Lagergehäuses (2) befestigt ist, wobei an der verdichterseitigen Stirnseite (11) des Lagergehäuses (2) eine Aussparung (23) angeordnet ist, in die ein Abschnitt (32) des Verdrehsicherungselements (19) einfasst, wobei das Verdrehsicherungselement (19) mittels des Sicherungselements (8) und/oder mittels eines separaten Fixiermittels an der verdichterseitigen Stirnseite (11) des Lagergehäuses (2) befestigt ist.
Lageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (8) als zumindest zweiteilige Platte mit wenigstens einem Durchbruch (18) ausgebildet ist, wobei eine radiale Erstreckung der Platte größer ist als ein Durchmesser der Lagerbohrung (3), und wobei ein Durchmesser des Durchbruchs (18) kleiner ist als ein Außendurchmesser des verdichterseitigen Endabschnitts des Lageraußenrings (4).
Lageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (8) als einteilige Platte mit wenigstens einem Durchbruch (18) ausgebildet ist, wobei eine radiale Erstreckung der Platte größer ist als ein Durchmesser der Lagerbohrung (3), wobei ein Durchmesser des Durchbruchs (18) größer ist als ein Außendurchmesser des verdichterseitigen Endabschnitts des Lageraußenrings (4), wobei die Platte wenigstens zwei umfangsversetzt zueinander angeordnete, radial nach innen in den Durchbruch (18) vorstehende Stege (36) aufweist, wobei an einem verdichterseitig auf die Nut (10) folgenden Endbereich des Lageraußenrings (4) wenigstens zwei entsprechend den Stegen (36) umfangsversetzt zueinander angeordnete Aussparungen (37) vorgesehen sind.
Lageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (8) als Sicherungsring ausgebildet ist, wobei der Sicherungsring über eine einteilig ausgebildete Sicherungsplatte (39) mittelbar an der verdichterseitigen Stirnseite (11) des Lagergehäuses (2) abgestützt ist, und wobei die Sicherungsplatte (39) über den Sicherungsring mit dem Lageraußenring (4) verbunden ist.
Lageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine verdichterseitige Seitenwand (41) der Nut (10) einen sich in Richtung einer turbinenseitigen Seitenwand (42) der Nut (10) verjüngenden Konus ausbildet.
Abgasturbolader, gekennzeichnet durch wenigstens eine Lageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.