DE102016209149A1 - Bearing unit for an exhaust gas turbocharger or an exhaust gas turbine and storage with such a storage unit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Lagereinheit für einen Abgasturbolader oder eine Abgasnutzturbine – mit wenigstens einem Lagerinnenring; – mit wenigstens zwei Lageraußenringen; – mit wenigstens zwei Wälzkörperreihen, umfassend eine erste Wälzkörperreihe im Bereich eines ersten axialen Endes der Lagereinheit zwischen einem ersten der beiden Lageraußenringe und dem wenigstens einen Lagerinnenring und eine zweite Wälzkörperreihe im Bereich eines zum ersten axialen Ende entgegengesetzten zweiten axialen Endes der Lagereinheit zwischen einem zweiten der beiden Lageraußenringe und dem wenigstens einen Lagerinnenring; – mit einem Zwischenstück, das zumindest teilweise in Axialrichtung zwischen den beiden Lageraußenringen positioniert ist. Die erfindungsgemäße Lagereinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder Lageraußenring mit jeweils mindestens einem Federelement elastisch gegenüber dem Zwischenstück in Axialrichtung abgestützt ist.The invention relates to a bearing unit for an exhaust gas turbocharger or an exhaust gas turbine - with at least one bearing inner ring; - With at least two bearing outer rings; - Having at least two rows of rolling elements comprising a first row of rolling elements in the region of a first axial end of the bearing unit between a first of the two bearing outer rings and the at least one bearing inner ring and a second row of rolling elements in the region of a first axial end opposite the second axial end of the bearing unit between a second of the both bearing outer rings and the at least one bearing inner ring; - With an intermediate piece which is at least partially positioned in the axial direction between the two bearing outer rings. The bearing unit according to the invention is characterized in that each bearing outer ring is supported elastically with respect to the intermediate piece in the axial direction, each with at least one spring element.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lagereinheit für einen Abgasturbolader oder eine Abgasnutzturbine sowie eine Lagerung eines Abgasturboladers oder einer Abgasnutzturbine. The present invention relates to a bearing unit for an exhaust gas turbocharger or an exhaust gas turbine and a bearing of an exhaust gas turbocharger or an exhaust gas turbine.
Die Lagerung der Turbinenwelle bei einem Abgasturbolader oder einer Abgasnutzturbine, die im Abgasstrom insbesondere eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist, stellt ein neuralgisches Bauteil dar, weil aufgrund der hohen Drehzahlen der Turbinenwelle von häufig mehr als 100.000 Umdrehungen pro Minute und aufgrund der großen Temperaturbeanspruchung, hervorgerufen durch die hohen Abgastemperaturen, die Lagereinheit einer erheblichen Schwingungsbelastung und thermischen Belastung ausgesetzt ist. Besonders ungünstig sind dabei die erhebliche Drehzahlspreizung und die Temperaturvariationen in der Lagereinheit, die häufig das Durchfahren von Resonanzdrehzahlen sowie die Kompensation stark variierender thermischer Dämpfungen erfordern.The bearing of the turbine shaft in an exhaust gas turbocharger or an exhaust gas turbine, which is arranged in the exhaust stream, in particular a motor vehicle, is a neuralgic component, because due to the high speeds of the turbine shaft often more than 100,000 revolutions per minute and due to the high temperature stress caused by the high exhaust gas temperatures, the bearing unit is exposed to a considerable vibration load and thermal stress. Particularly unfavorable are the significant speed spread and the temperature variations in the bearing unit, which often require passing through resonance speeds and the compensation of widely varying thermal losses.
Im Hinblick auf den besseren Wirkungsgrad werden bei gattungsgemäßen Lagereinheiten Wälzlagerungen bevorzugt, die jedoch insbesondere mit einer Schwingungsdämpfung in Form von Quetschöldämpfern kombiniert werden. Wenn entsprechend ein Ölfilm oder Ölring radial außerhalb des Lageraußenrings solcher Wälzlager vorgesehen wird, so hat der Lageraußenring keine definierte Drehposition innerhalb des Gehäuses des Abgasturboladers beziehungsweise der Abgasnutzturbine mehr, sondern kann sich in Umfangsrichtung gegenüber dem Gehäuse und gegenüber der Turbinenwelle mehr oder minder drehen. Durch das Mitdrehen des Lageraußenringes kann es zu einem Verschleiß an den Außenflächen des Lageraußenringes kommen, welcher die Lagerfunktion negativ beeinträchtigt. Ferner ist das Abrollverhalten der Wälzkörper auf der Laufbahn des Lageraußenringes undefiniert und die Ölzufuhr zur Lagerung kann gestört werden. Auch dies kann sich besonders im Langzeitbetrieb der Lagereinheit negativ auswirken.In view of the better efficiency, rolling bearings are preferred in generic bearing units, which, however, are combined in particular with a vibration damping in the form of Quetschöldämpfern. If, accordingly, an oil film or oil ring is provided radially outside of the bearing outer ring of such bearings, the bearing outer ring has no defined rotational position within the housing of the exhaust gas turbocharger or the exhaust gas turbine more, but can rotate more or less in the circumferential direction relative to the housing and with respect to the turbine shaft. The co-rotation of the bearing outer ring can cause wear on the outer surfaces of the bearing outer ring, which adversely affects the bearing function. Furthermore, the rolling behavior of the rolling elements on the track of the bearing outer ring is undefined and the oil supply to the storage can be disturbed. This can also have a negative effect, especially in the long-term operation of the storage unit.
Auch in Axialrichtung undefinierte Stellungen der einzelnen Bauteile der Lagereinheit zueinander, insbesondere der Lageraußenringe zueinander, aufgrund deren axialen Beweglichkeit in der Axialrichtung können sich ungünstig auf die Lebensdauer der Lagereinheit auswirken und es können unerwünschte Laufgeräusche und Vibrationen in der Lagereinheit entstehen.Also in the axial direction undefined positions of the individual components of the bearing unit to each other, in particular the bearing outer rings to each other, due to their axial mobility in the axial direction can adversely affect the life of the bearing unit and there may be undesirable running noise and vibration in the bearing unit.
Um die genannten Nachteile zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen, die Lageraußenringe einer entsprechenden Lagereinheit mittels einer Druckfeder elastisch gegeneinander abzustützen und ferner mittels einer Verdrehsicherung im Gehäuse eines Abgasturboladers zu arretieren. Gemäß der Offenlegungsschrift
Der Trägerring ist über einen schwingungsdämpfenden Ölfilm im Gehäuse gelagert und umschließt die Lageraußenringe vollständig und unmittelbar. Somit wirkt die Öldämpfung über den Trägerring auf den Lageraußenring.The carrier ring is mounted in the housing via a vibration-damping oil film and encloses the bearing outer rings completely and directly. Thus, the oil damping acts on the bearing ring on the bearing ring.
Bei Ausgestaltung des Trägerrings mit einer fest verbundenen Buchse wird eine transportgesicherte Lagerkartusche erreicht. Alternativ kann hierfür der Lagerinnenring einteilig ausgeführt sein und selbst als Transportsicherung dienen.In embodiment of the carrier ring with a firmly connected socket a transport-secured bearing cartridge is achieved. Alternatively, for this purpose, the bearing inner ring be made in one piece and even serve as a transport lock.
Besonders nachteilig bei der genannten Ausgestaltung ist die Vielzahl verschiedener Einzelteile, die separat voneinander hergestellt und bei der Montage zusammengefügt werden müssen. Dies macht die Herstellung und die Montage der Lagereinheit teuer. Insbesondere die Verschachtelung von radial innen liegender Druckfeder, diese teilweise umgreifenden Lageraußenringen und diese wiederum umgreifendem Trägerring vergrößern den notwendigen Bauraum und die Komplexität bei der Montage.Particularly disadvantageous in the aforementioned embodiment is the large number of different individual parts that have to be manufactured separately from one another and assembled during assembly. This makes the manufacture and assembly of the storage unit expensive. In particular, the nesting of radially inward compression spring, this partially encompassing outer bearing rings and this in turn umgreifendem carrier ring increase the necessary space and complexity in the assembly.
Nachteilig bei der genannten Ausgestaltung ist ferner, dass zum einen die Herstellung des die Lageraußenringe aufnehmenden Trägerrings, insbesondere in Form einer über die gesamte axiale Länge der Lagereinheit reichenden Buchse, aufwändig und teuer ist. Da die Lageraußenringe in Radialrichtung exakt in den Trägerringen eingesetzt werden müssen, um die notwendige Zentrierung zu erreichen, müssen die Innenseite des Trägerrings und die Außenseite der Lageraußenringe exakt bearbeitet werden. Auch der axiale Anschlag für die Außenringe muss exakt gefertigt werden, da er das Axialspiel des Rotors im Gehäuse beschränkt. Ferner findet die Ölfilmdämpfung zwischen dem Trägerring und dem Gehäuse statt, was den Einbau der Lagereinheit in dem Gehäuse verkompliziert. Außerdem wird durch den Trägerring der maximal mögliche Lagerdurchmesser reduziert, weshalb bei konstantem Bohrungsdurchmesser im Gehäuse nur weniger tragfähige Lager eingesetzt werden können.A disadvantage of the aforementioned embodiment is further that on the one hand, the production of the bearing outer rings receiving carrier ring, in particular in the form of an over the entire axial length of the bearing unit reaching bushing, consuming and expensive. Since the bearing outer rings must be used in the radial direction exactly in the carrier rings in order to achieve the necessary centering, the inside of the carrier ring and the outside of the bearing outer rings must be accurately machined. Also, the axial stop for the outer rings must be made exactly because it limits the axial play of the rotor in the housing. Further, the oil film damping takes place between the carrier ring and the housing, which complicates the installation of the bearing unit in the housing. In addition, the maximum possible bearing diameter is reduced by the support ring, which is why at constant Bore diameter in the housing only less viable bearings can be used.
Der Abstandshalter kann im Gehäuse des Turboladers arretiert werden, sodass die Ölversorgung sicher gewährleistet ist. Da sich die Lageraußenringe zur Sicherstellung der axialen Öldämpfung relativ zum Abstandshalter drehen müssen, treten in der Ölversorgung der Wälzlager hingegen undefinierte Zustände auf.The spacer can be locked in the housing of the turbocharger, so that the oil supply is guaranteed. Since the bearing outer rings must rotate relative to the spacer to ensure the axial oil damping, however, occur in the oil supply to the bearings undefined states.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagereinheit für einen Abgasturbolader oder eine Abgasnutzturbine sowie eine entsprechende Lagerung anzugeben, die gegenüber dem Stand der Technik darin verbessert ist, dass zum einen Schwingungen und Laufgeräusche durch axiale Verlagerungen der Lageraußenringe reduziert sind und die Lagertoleranzen exakt einstellbar sind, bevorzugt vom Lagerhersteller, derart, dass die Lagereinheit als vormontierte Baueinheit in das Gehäuse eines Abgasturboladers oder einer Abgasnutzturbine eingesetzt werden kann, wobei jedoch die Herstellungskosten reduziert werden und die Montage erleichtert wird.The present invention has for its object to provide a bearing unit for an exhaust gas turbocharger or a Abgasnutzturbine and a corresponding storage, which is improved over the prior art in that on the one hand vibrations and noises are reduced by axial displacements of the bearing outer rings and the bearing tolerances exactly adjustable are, preferably from the bearing manufacturer, such that the bearing unit can be used as a preassembled unit in the housing of an exhaust gas turbocharger or an exhaust gas turbine, but the production costs are reduced and the assembly is facilitated.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Lagereinheit mit den Merkmalen von Anspruch 1, durch eine Lagereinheit mit den Merkmalen von Anspruch 3 und durch eine Lagereinheit mit den Merkmalen von Anspruch 12 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind besonders vorteilhafte Ausgestaltungen sowie eine Lagerung mit einer entsprechenden Lagereinheit angegeben.The object according to the invention is achieved by a bearing unit having the features of
Eine erfindungsgemäße Lagereinheit für einen Abgasturbolader oder eine Abgasnutzturbine weist wenigstens einen Lagerinnenring auf. Vorteilhaft sind zwei getrennte Lagerinnenringe vorgesehen, die insbesondere in Axialrichtung unmittelbar oder über ein Abstandselement aneinander abgestützt sind. Die zwei getrennten Lagerringe können somit die Form einer zweigeteilten Hohlwelle aufweisen. Der wenigstens eine Lagerinnenring kann insbesondere mit seiner Innenfläche auf eine Turbinenwelle gepresst oder aufgeschrumpft werden, entsprechend mit einer verdrehsicheren Presspassung. A bearing unit according to the invention for an exhaust gas turbocharger or an exhaust gas turbine has at least one bearing inner ring. Advantageously, two separate bearing inner rings are provided which are supported in particular in the axial direction directly or via a spacer to each other. The two separate bearing rings can thus have the shape of a two-part hollow shaft. The at least one bearing inner ring can in particular be pressed or shrunk onto a turbine shaft with its inner surface, correspondingly with a torsion-proof interference fit.
Ferner sind wenigstens zwei Lageraußenringe vorgesehen sowie wenigstens zwei Wälzkörperreihen, beispielsweise in Form von Kugellagerreihen, umfassend eine erste Wälzkörperreihe im Bereich eines ersten axialen Endes der Lagereinheit zwischen einem ersten der beiden Lageraußenringe und dem wenigstens einen Lagerinnenring und eine zweite Wälzkörperreihe im Bereich eines zum ersten axialen Ende entgegengesetzten zweiten axialen Endes der Lagereinheit zwischen einem zweiten der beiden Lageraußenringe und dem wenigstens einen Lagerinnenring. Wenn zwei Lagerinnenringe vorgesehen sind, ist insbesondere je eine Wälzkörperreihe zwischen einem Lagerinnenring und einem Lageraußenring an dem ersten axialen Ende und zwischen einem Lagerinnenring und einem Lageraußenring an dem zweiten axialen Ende vorgesehen.Further, at least two bearing outer rings are provided and at least two rows of rolling elements, for example in the form of ball bearing rows, comprising a first row of rolling elements in the region of a first axial end of the bearing unit between a first of the two bearing outer rings and the at least one bearing inner ring and a second row of rolling elements in the region of the first axial End opposite the second axial end of the bearing unit between a second of the two bearing outer rings and the at least one bearing inner ring. If two bearing inner rings are provided, in particular one respective rolling element row is provided between a bearing inner ring and a bearing outer ring at the first axial end and between a bearing inner ring and a bearing outer ring at the second axial end.
Die erfindungsgemäße Lagereinheit weist gemäß einer Ausführungsform ein Zwischenstück auf, das zumindest teilweise in Axialrichtung zwischen den beiden Lageraußenringen positioniert ist. Zumindest teilweise bedeutet, dass das Zwischenstück gemäß einer Ausführungsform die Lageraußenringe auf deren äußeren Umfang vollständig umschließen kann, jedoch gemäß einer weiteren Ausführungsform in Axialrichtung vollständig zwischen den beiden Lageraußenringen positioniert ist oder besonders günstig, nur einen Abschnitt jedes Lageraußenringes in Axialrichtung überlappt, radial innerhalb oder radial außerhalb.According to one embodiment, the bearing unit according to the invention has an intermediate piece which is positioned at least partially in the axial direction between the two bearing outer rings. At least in part means that the intermediate piece according to one embodiment, the bearing outer rings can completely enclose on the outer periphery, but is positioned according to a further embodiment in the axial direction completely between the two outer bearing rings or particularly low, overlaps only a portion of each outer bearing ring in the axial direction, radially inside or radially outside.
Erfindungsgemäß ist nun jeder der beiden Lageraußenringe mit jeweils mindestens einem Federelement elastisch gegenüber dem Zwischenstück in Axialrichtung abgestützt. Somit kann ein zentrales Federelement, mit welchem die beiden Lageraußenringe direkt gegeneinander abgestützt sind, entfallen, was die Herstellung und die Montage der Lagereinheit erleichtert und den notwendigen Bauraum optimiert.According to the invention, each of the two bearing outer rings is then elastically supported with at least one spring element in relation to the intermediate piece in the axial direction. Thus, a central spring element, with which the two bearing outer rings are supported directly against each other, omitted, which facilitates the manufacture and assembly of the storage unit and optimizes the necessary space.
Besonders günstig ist jeweils mindestens eine Verdrehsicherung zwischen dem Zwischenstück und jedem der beiden Lageraußenringe vorgesehen, sodass sich die Lageraußenringe nicht frei drehen können, um das eingangs genannte Mitdrehen zu vermeiden. Um nun die Teilevielfalt weiter zu reduzieren, kann das jeweils mindestens eine Federelement, mit welchem ein Lageraußenring elastisch gegenüber dem Zwischenstück in Axialrichtung abgestützt ist, zugleich die Verdrehsicherung zwischen dem Zwischenstück und dem jeweiligen Lageraußenring ausbilden. Particularly low in each case at least one rotation between the intermediate piece and each of the two bearing outer rings is provided so that the bearing outer rings can not rotate freely to avoid the aforementioned turning. In order to further reduce the number of parts further, the at least one spring element, with which a bearing outer ring is elastically supported relative to the intermediate piece in the axial direction, at the same time form the rotation between the intermediate piece and the respective bearing outer ring.
Die erfindungsgemäße Lagereinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform weist wenigstens zwei Wälzkörperreihen, nämlich wenigstens eine erste Wälzkörperreihe im Bereich eines ersten axialen Endes der Lagereinheit und wenigstens eine zweite Wälzkörperreihe im Bereich eines zweiten axialen Endes der Lagereinheit auf. Das zweite axiale Ende ist dem ersten axialen Ende entgegengesetzt.The storage unit according to the invention according to a further embodiment has at least two rows of rolling elements, namely at least one first row of rolling elements in the region of a first axial end of the bearing unit and at least one second row of rolling elements in the region of a second axial end of the bearing unit. The second axial end is opposite to the first axial end.
Ferner ist wenigstens ein erster Lageraußenring vorgesehen, der die erste Wälzkörperreihe umschließt, sowie wenigstens ein zweiter Lageraußenring, der die zweite Wälzkörperreihe umschließt. Furthermore, at least one first bearing outer ring is provided, which encloses the first row of rolling elements, and at least one second bearing outer ring, which encloses the second row of rolling elements.
Ferner ist ein Zwischenstück vorgesehen, das in Axialrichtung zumindest teilweise zwischen dem ersten und dem zweiten Lageraußenring positioniert ist. Dies umfasst sowohl eine Ausführungsform, bei welcher das Zwischenstück vollständig zwischen dem ersten und dem zweiten Lageraußenring positioniert ist, als auch eine solche Ausführungsform, bei welcher das Zwischenstück sich teilweise mit dem ersten und/oder dem zweiten Lageraußenring in Axialrichtung überlappt.Further, an intermediate piece is provided, which is positioned in the axial direction at least partially between the first and the second bearing outer ring. This includes both an embodiment in which the intermediate piece is positioned completely between the first and the second bearing outer ring, as well as such an embodiment in which the intermediate piece partially overlaps with the first and / or the second outer bearing ring in the axial direction.
Erfindungsgemäß ist ein ortsfestes Bauteil vorgesehen, dass das Zwischenstück und die Lageraußenringe umschließt. Ein solches ortsfestes Bauteil kann beispielsweise das Gehäuse des Abgasturboladers oder der Abgasnutzturbine sein, sodass das Zwischenstück und die Lageraußenringe radial außen unmittelbar vom Gehäuse umschlossen werden. Das ortsfeste Bauteil kann jedoch auch ein separates, beispielsweise in einem Gehäuse des Abgasturboladers oder der Abgasnutzturbine fixiertes Bauteil sein, von welchem das Zwischenstück und die Lageraußenringe auf ihrer radialen Außenseite dann unmittelbar umschlossen werden. Ortsfest bedeutet demnach, dass das Bauteil nicht umläuft.According to the invention, a stationary component is provided which encloses the intermediate piece and the bearing outer rings. Such a stationary component, for example, be the housing of the exhaust gas turbocharger or the exhaust gas turbine, so that the intermediate piece and the bearing outer rings are enclosed radially outside directly from the housing. However, the stationary component can also be a separate, for example, fixed in a housing of the exhaust gas turbocharger or the exhaust gas turbine turbine component, from which the intermediate piece and the bearing outer rings are then immediately enclosed on its radial outer side. Stationary therefore means that the component does not rotate.
Erfindungsgemäß ist das Zwischenstück im ortsfesten Bauteil fixiert, wohingegen die Lageraußenringe jeweils über einen Ölring zumindest in Radialrichtung beweglich im ortsfesten Bauteil gelagert sind. Die Fixierung des Zwischenstücks im ortsfesten Bauteil bewirkt, dass sich das Zwischenstück gegenüber dem ortsfesten Bauteil insbesondere weder in Axialrichtung, noch in Radialrichtung oder in der Umfangsrichtung bewegen kann. Durch den vorgesehenen Ölring radial außen zwischen den Lageraußenringen und dem ortsfesten Bauteil wird hingegen eine zumindest geringe Beweglichkeit zwischen den Lageraußenringen und dem ortsfesten Bauteil in der Radialrichtung erreicht, wobei die Ölringe insbesondere als Quetschölfilm oder Quetschöldämpfer ausgeführt sind, um die Lager zu dämpfen.According to the intermediate piece is fixed in the stationary component, whereas the bearing outer rings are mounted in each case via an oil ring at least in the radial direction movable in the stationary component. The fixation of the intermediate piece in the stationary component has the effect that the intermediate piece can not move relative to the stationary component, in particular neither in the axial direction, nor in the radial direction or in the circumferential direction. By the provided oil ring radially outward between the bearing outer rings and the stationary component, however, an at least low mobility between the bearing outer rings and the stationary component is achieved in the radial direction, the oil rings are designed in particular as Quetschölfilm or Quetschöldämpfer to dampen the bearings.
Durch die direkte Lagerung des Zwischenstücks und der wenigstens zwei Lageraußenringe in einem gemeinsamen ortsfesten Bauteil, wobei das Zwischenstück nicht vollständig über die Lageraußenringe in der Axialrichtung hinaus reicht, sodass die Ölringdämpfung unmittelbar zwischen den Lageraußenringen und dem ortsfesten Bauteil vorgesehen werden kann, in Kombination mit der Fixierung des Zwischenstücks im ortsfesten Bauteil wird eine Lagereinheit geschaffen, die axial in der Mitte fixiert ist und bei welcher sich im Betrieb alle Axialspiele ausgehend von dieser axialen Mitte einstellen, was hinsichtlich einer minimalen Spieladdition vorteilhaft ist. Zugleich wird durch Vermeiden des eingangs beschriebenen die Lageraußenringe umschließenden Trägerrings, der seinerseits mit einem Ölring im Gehäuse gelagert ist, das dargestellte Problem der exakten Anpassung der Lageraußenringe an die Kontur des Trägerrings vermieden. Vielmehr lässt die Anordnung der Ölringe zwischen der äußeren Oberfläche der Lageraußenringe und der inneren Oberfläche des ortsfesten Bauteils, insbesondere des Gehäuses, Toleranzen bei der Herstellung dieser Oberflächen zu.Due to the direct mounting of the intermediate piece and the at least two outer bearing rings in a common stationary component, wherein the intermediate piece does not extend completely beyond the bearing outer rings in the axial direction, so that the oil ring damping can be provided directly between the outer bearing rings and the stationary component, in combination with Fixation of the intermediate piece in the stationary component, a bearing unit is provided which is axially fixed in the middle and in which set all axial play in this operation, starting from this axial center, which is advantageous in terms of minimal game addition. At the same time avoided by avoiding the initially described the bearing outer rings enclosing carrier ring, which in turn is mounted with an oil ring in the housing, the illustrated problem of the exact adjustment of the bearing outer rings to the contour of the carrier ring. Rather, the arrangement of the oil rings between the outer surface of the bearing outer rings and the inner surface of the stationary component, in particular of the housing, tolerances in the production of these surfaces.
Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eine Verdrehsicherung zwischen dem Zwischenstück und jedem der beiden Lageraußenringe vorgesehen, sodass sich die beiden Lageraußenringe nicht in eine undefinierte Position verdrehen können.According to this embodiment of the invention, at least one anti-rotation between the intermediate piece and each of the two bearing outer rings is provided so that the two bearing outer rings can not rotate in an undefined position.
Günstig ist ferner auch bei dieser Ausführungsform, wenn die Lageraußenringe mittels wenigstens einem Federelement in Axialrichtung elastisch gegenüber dem Zwischenstück oder elastisch gegeneinander abgestützt sind, um in Axialrichtung undefinierte Positionen der Lageraußenringe zu vermeiden.It is also favorable in this embodiment, when the bearing outer rings by means of at least one spring element in the axial direction elastically against the intermediate piece or elastically supported against each other to avoid in the axial direction undefined positions of the bearing outer rings.
Von Vorteil bildet das jeweilige Federelement zwischen einem Lageraußenring und dem Zwischenstück zugleich die Verdrehsicherung aus.Advantageously, the respective spring element between a bearing outer ring and the intermediate piece at the same time forms the anti-rotation.
Besonders vorteilhaft ist bei allen der zuvor genannten Ausführungsformen der Erfindung das Federelement als Spiralfeder oder als Wellfeder mit wenigstens einem radial nach innen oder radial nach außen gerichteten Vorsprung ausgeführt. Eine solche Wellfeder weist vorteilhaft einzelne diskret über dem Umfang verteilt angeordnete Anlageflächen auf, von denen eine erste Anzahl beziehungsweise Vielzahl am Zwischenstück und eine zweite Anzahl beziehungsweise Vielzahl am jeweiligen Lageraußenring anliegt. Der radial nach innen oder radial nach außen gerichtete Vorsprung kann das Zwischenstück in Radialrichtung durchdringen und in den jeweiligen Lageraußenring in Radialrichtung zumindest eingreifen oder diesen auch durchgreifen. Alternativ kann der radial nach innen oder radial nach außen gerichtete Vorsprung den jeweiligen Lageraußenring in Radialrichtung durchdringen und in das Zwischenstück in Radialrichtung wenigstens eingreifen oder dieses durchgreifen, um so die Verdrehsicherung herzustellen.Particularly advantageous in all of the aforementioned embodiments of the invention, the spring element as a spiral spring or as a corrugated spring with at least one radially inwardly or radially outwardly directed projection. Such a corrugated spring advantageously has discretely arranged discretely distributed over the circumference bearing surfaces, of which a first number or plurality rests on the intermediate piece and a second number or plurality of the respective bearing outer ring. The radially inwardly or radially outwardly directed projection can penetrate the intermediate piece in the radial direction and at least intervene in the respective outer bearing ring in the radial direction or even pass through it. Alternatively, the radially inwardly or radially outwardly directed projection penetrate the respective bearing outer ring in the radial direction and at least intervene in the intermediate piece in the radial direction or reach through this, so as to produce the rotation.
Bei einer Ausgestaltung mit einer Wellfeder kann diese über ihrem Umfang unterbrochen ausgeführt sein, mit zwei Umfangsenden, die einander überlappen oder die mit Abstand zueinander angeordnet sind. Im letzteren Fall reicht die Wellfeder somit nicht über 360° des Umfangs, sondern nur über einen kleineren Winkelbereich. In one embodiment, with a corrugated spring, this may be executed interrupted over its circumference, with two circumferential ends which overlap one another or which are arranged at a distance from one another. In the latter case, the corrugated spring thus does not extend over 360 ° of the circumference, but only over a smaller angular range.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist jeder der beiden Lageraußenringe einen in Axialrichtung nach innen hervorstehenden Bund mit gegenüber dem sich axial nach außen anschließenden Bereich der Lageraußenringe reduziertem Außendurchmesser auf, und das Zwischenstück umschließt in Axialrichtung nur den jeweiligen Bund der Lageraußenringe in Umfangsrichtung, wobei vorteilhaft die jeweils wenigstens eine Verdrehsicherung in dem jeweiligen Bund und dem Zwischenstück vorgesehen ist.According to an advantageous embodiment of the invention, each of the two bearing outer rings in the axial direction inwardly projecting collar with respect to the axially outwardly adjoining region of the bearing outer rings reduced outer diameter, and the intermediate piece encloses in the axial direction only the respective collar of the bearing outer rings in the circumferential direction, wherein advantageous the respective at least one rotation in the respective collar and the intermediate piece is provided.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Zwischenstück oder der sich jeweils in Axialrichtung anschließende Lageraußenring eine randoffene Umfangsnut auf, in welcher das Federelement positioniert ist. Das Federelement kann sich damit in Axialrichtung auf der einen Seite gegen eine die randoffene Nut begrenzende Stirnseite des Zwischenstücks oder des Lageraußenringes abstützen und auf der anderen Seite entsprechend gegen eine Stirnseite des jeweils anderen Bauteils, bei Ausbildung der randoffenen Umfangsnut im Zwischenstück des Lageraußenringes beziehungsweise bei Ausbildung der randoffenen Umfangsnut im Lageraußenring des Zwischenstücks.In one embodiment of the invention, the intermediate piece or each subsequent in the axial direction bearing outer ring on an open-edged circumferential groove, in which the spring element is positioned. The spring element can thus be supported in the axial direction on one side against an edge-open groove limiting end face of the intermediate piece or the bearing outer ring and on the other side corresponding to an end face of the other component, in training the open-edged circumferential groove in the intermediate piece of the bearing outer ring or training the open-edged circumferential groove in the bearing outer ring of the intermediate piece.
Besonders vorteilhaft ist das Federelement radial innerhalb des Außendurchmessers des Zwischenstücks in der Umfangsnut positioniert. Particularly advantageously, the spring element is positioned radially within the outer diameter of the intermediate piece in the circumferential groove.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Lagereinheit wenigstens ein Federelement auf, das in Axialrichtung zwischen den beiden Lageraußenringen vorgesehen ist und die beiden Lageraußenringe unter elastischer Druckbeaufschlagung axial gegeneinander abstützt. Die Abstützung kann eine direkte oder eine indirekte sein. Bei einer direkten Abstützung ist nur das wenigstens eine Federelement zwischen den beiden Lageraußenringen zu deren gegenseitiger Abstützung positioniert. Bei einer indirekten Abstützung sind weitere Bauteile zwischen den beiden Lageraußenringen und dem wenigstens einen Federelement im Kraftfluss der gegenseitigen Abstützung angeordnet, wie beispielsweise zuvor anhand der möglichen erfindungsgemäßen Gestaltung beschrieben wurde. Somit erhalten die beiden Wälzkörperreihen vorteilhaft über die Lageraußenringe eine Vorspannung in Axialrichtung und werden insbesondere aufgrund der Vorspannung in jedem Betriebszustand gegen eine radial nach außen vorstehende Schulter der Lagerinnenringe abgestützt. Somit liegen die Lageraußenringe und die Lagerinnenringe in jedem Betriebszustand der Lagereinheit über die Wälzkörper in Axialrichtung und insbesondere in Radialrichtung aneinander an und unbestimmte Lagerzustände werden vermieden.According to one embodiment of the invention, the bearing unit has at least one spring element, which is provided in the axial direction between the two bearing outer rings and the two bearing outer rings axially under elastic pressurization supported against each other. The support can be direct or indirect. In a direct support only the at least one spring element between the two bearing outer rings is positioned to the mutual support. In an indirect support further components between the two bearing outer rings and the at least one spring element in the power flow of the mutual support are arranged, for example, as previously described with reference to the possible inventive design. Thus, the two rows of rolling elements advantageously receive a preload in the axial direction via the bearing outer rings and, in particular, are supported against a radially outwardly projecting shoulder of the bearing inner rings due to the pretension in each operating state. Thus, the bearing outer rings and the bearing inner rings are in each operating condition of the bearing unit on the rolling elements in the axial direction and in particular in the radial direction to each other and indefinite storage conditions are avoided.
Bei der genannten erfindungsgemäßen Gestaltung ist ein Zwischenstück in Axialrichtung zwischen den beiden Lageraußenringen vorgesehen sowie jeweils eine Verdrehsicherung zwischen dem Zwischenstück und jedem der beiden Lageraußenringe. Hierdurch wird, insbesondere wenn das Zwischenstück verdrehsicher in einem Gehäuse des Abgasturboladers oder der Abgasnutzturbine gehalten wird, beispielsweise über einen Presssitz in einer entsprechenden Bohrung des Gehäuses gehalten wird, ein Verdrehen der beiden Lageraußenringe relativ zueinander und relativ zum Gehäuse vermieden. Dies trägt ebenfalls zu einem definierten Abrollverhalten im Lager und zu verminderten Schwingungen und einem verminderten Verschleiß bei.In the aforementioned design according to the invention, an intermediate piece is provided in the axial direction between the two bearing outer rings and in each case an anti-rotation between the intermediate piece and each of the two bearing outer rings. In this way, in particular when the intermediate piece is held against rotation in a housing of the exhaust gas turbocharger or the exhaust gas turbine, is held for example via a press fit in a corresponding bore of the housing, a rotation of the two bearing outer rings relative to each other and relative to the housing avoided. This also contributes to a defined rolling behavior in the bearing and to reduced vibrations and reduced wear.
Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung weist nun jeder der beiden Lageraußenringe einen in Axialrichtung nach innen hervorstehenden Bund auf, der gegenüber dem sich jeweils axial nach außen anschließenden Bereich der Lageraußenringe einen reduzierten Außendurchmesser aufweist. Die beiden Bünde der beiden Lageraußenringe sind demnach aufeinander zu gerichtet und zwischen den Bereichen der beiden Lageraußenringe mit vergleichsweise größerem, insbesondere konstantem, Außendurchmesser positioniert. According to this embodiment of the invention, each of the two bearing outer rings now has an axially inwardly projecting collar, which has a reduced outer diameter in relation to the region of the bearing outer rings which adjoins each other axially outwards. The two collars of the two bearing outer rings are therefore directed towards each other and positioned between the regions of the two bearing outer rings with a comparatively larger, in particular constant, outer diameter.
Gemäß dieser Ausgestaltung umschließt nun das Zwischenstück die beiden Lageraußenringe in Umfangsrichtung nur über dem Axialabschnitt des jeweiligen Bundes, demnach nicht im Bereich des vergleichsweise größeren Außendurchmessers am jeweiligen axialen Ende der Lagereinheit. Somit überlappt das Zwischenstück den jeweiligen Bund des Lageraußenrings, vorteilhaft jedoch nicht den Bereich der Wälzkörperreihen.According to this embodiment, the intermediate piece surrounds the two outer bearing rings in the circumferential direction only over the axial section of the respective collar, therefore not in the region of the comparatively larger outer diameter at the respective axial end of the bearing unit. Thus, the intermediate piece overlaps the respective collar of the bearing outer ring, but advantageously not the region of the rolling element rows.
In der Regel sind die beiden Bünde in Axialrichtung mit Abstand zueinander angeordnet, wobei dieser Abstand vom Zwischenstück, das insbesondere einteilig ausgeführt ist, überbrückt wird. In dem Abstand kann das Federelement vorgesehen sein, das vorteilhaft als Wellfeder ausgeführt ist, die mit einzelnen diskreten über dem Umfang verteilt angeordneten Anlageflächen stirnseitig an den Lageraußenringen und somit axial an den Lageraußenringen anliegt, um diese in Axialrichtung der Lagereinheit auseinanderzudrücken.In general, the two collars are arranged in the axial direction at a distance from each other, wherein this distance from the intermediate piece, which is in particular made in one piece, is bridged. In the distance, the spring element may be provided, which is advantageously designed as a corrugated spring, which rests with individual discrete distributed over the circumference arranged contact surfaces frontally on the bearing outer rings and thus axially against the bearing outer rings to push them apart in the axial direction of the bearing unit.
Besonders günstig ist, wenn eine oder beide der wenigstens zwei Verdrehsicherungen als über dem Umfang unterbrochener Schnappring mit wenigstens einem das Zwischenstück in Radialrichtung durchdringenden Vorsprung ausgeführt ist/sind, wobei der Vorsprung in den jeweiligen Lageraußenring in Radialrichtung eingreift oder diesen durchdringt. Mit einem solchen Schnappring, auch Sprengring genannt, kann eine besonders einfache verdreh- und demontagesichere Lagereinheit geschaffen werden, bei welcher die einzustellenden Spiele zwischen den einzelnen Bauteilen in einem vormontierten Zustand erreicht werden, sodass die Lagereinheit als vormontierte Baugruppe in einen entsprechenden Abgasturbolader oder einer Abgasnutzturbine zur Lagerung der Turbinenwelle in einem Gehäuse eingebaut werden kann. Dadurch, dass die Vormontage beim Lagerhersteller erfolgen kann, und somit nicht der belieferte Abgasturboladerhersteller oder Nutzturbinenhersteller die Ausrichtung der einzelnen Lagerbauteile relativ zueinander ausführen muss, kann eine optimale Montage erreicht werden, in der Montagefehler zum Großteil vermieden werden können und gleichzeitig niedrige Lagerspiele und Lagerspieltoleranzen realisierbar sind. Dies führt zu einer verlängerten Lebensdauer und besseren Performance der Lagereinheit und damit des gesamten Abgasturboladers beziehungsweise der Abgasnutzturbine.It is particularly favorable if one or both of the at least two anti-rotation devices as snap ring interrupted over the circumference with at least one intermediate piece in the radial direction penetrating projection is / are performed, wherein the projection engages in the respective bearing outer ring in the radial direction or penetrates. With such a snap ring, also called snap ring, a particularly simple rotation and disassembly safe bearing unit can be created, in which the games to be adjusted between the individual components are achieved in a preassembled state, so that the bearing unit as a preassembled module in a corresponding exhaust gas turbocharger or exhaust gas turbine for mounting the turbine shaft can be installed in a housing. The fact that the pre-assembly can be done at the bearing manufacturer, and thus not the supplied exhaust gas turbocharger manufacturer or turbine manufacturer must perform the alignment of the individual bearing components relative to each other, an optimal assembly can be achieved in the assembly errors can be largely avoided and simultaneously low bearing clearance and bearing clearance tolerances feasible are. This leads to a longer life and better performance of the storage unit and thus the entire exhaust gas turbocharger or the exhaust gas turbine.
Das Zwischenstück weist vorteilhaft wenigstens eine, insbesondere zwei Umfangsnuten auf, sodass ein Schnappring als Verdrehsicherung in einer Umfangsnut montiert werden kann. Dabei kann der Schnappring radial innerhalb des Außendurchmessers des Zwischenstücks in der Umfangsnut positioniert sein, das heißt er steht nicht über den Außendurchmesser des Zwischenstücks heraus, was die Montage des Zwischenstücks im Gehäuse erleichtert und zugleich eine weitere Sicherung des Schnapprings, der insbesondere elastisch ausgeführt ist, bewirkt. Bis auf die wenigstens eine, vorteilhaft zwei Umfangsnuten kann das Zwischenstück einen zumindest im Wesentlichen konstanten Außendurchmesser aufweisen.The intermediate piece advantageously has at least one, in particular two circumferential grooves, so that a snap ring can be mounted as a rotation lock in a circumferential groove. In this case, the snap ring can be positioned radially within the outer diameter of the intermediate piece in the circumferential groove, that is he does not stand on the outer diameter of the intermediate piece, which facilitates the assembly of the intermediate piece in the housing and at the same time a further assurance of the snap ring, which is particularly elastic, causes. Except for the at least one, advantageously two circumferential grooves, the intermediate piece may have an at least substantially constant outer diameter.
Günstig ist, wenn das Zwischenstück zwei axial äußere Stirnseiten aufweist, die jeweils einer axial nach innen gerichteten Schulter der Lageraußenringe mit einem Axialspiel gegenüberstehen. Dabei erstreckt sich das Zwischenstück nur von der einen äußeren Stirnseite zur anderen äußeren Stirnseite, an welche sich dann die beiden Lageraußenringe in Axialrichtung anschließen.It is advantageous if the intermediate piece has two axially outer end faces, each facing an axially inwardly directed shoulder of the bearing outer rings with an axial clearance. In this case, the intermediate piece extends only from one outer end side to the other outer end side, to which then connect the two bearing outer rings in the axial direction.
Die Verdrehsicherungen können vorteilhaft als kostengünstiges Stanzteil hergestellt werden und einfach auf das Zwischenstück und in die beiden Lageraußenringe eingeclipst werden.The anti-rotation can be advantageously prepared as a cost-effective stamped part and simply clipped onto the intermediate piece and in the two bearing outer rings.
Günstig ist, wenn sich das Zwischenstück in Axialrichtung nur zwischen den Wälzkörperreihen erstreckt, demnach nicht über die Wälzkörperreihen hinaus reicht. Gemäß einer vorzuziehenden Ausführungsform weist das Zwischenstück zwei axial äußere Stirnseiten auf, die jeweils einer axial nach innen gerichteten Schulter der Lageraußenringe mit einem Axialspiel gegenüberstehen. Diese Stirnseiten können beispielsweise bei Ausbildung einer randoffenen Umfangsnut im Zwischenstück am axial äußeren Ende der Umfangsnut positioniert sein. It is favorable if the intermediate piece extends in the axial direction only between the rows of rolling elements, therefore does not extend beyond the rows of rolling elements. According to a preferred embodiment, the intermediate piece on two axially outer end faces, each facing an axially inwardly directed shoulder of the bearing outer rings with an axial play. These end faces may, for example, be positioned at the axially outer end of the circumferential groove when forming an edge-open circumferential groove in the intermediate piece.
Der äußere Durchmesser des Zwischenstücks entspricht vorteilhaft im Wesentlichen dem äußeren Durchmesser der Lageraußenringe. Gemäß einer Ausführungsform ist der äußere Durchmesser des Zwischenstücks jedoch geringfügig größer als der äußere Durchmesser der Lageraußenringe, damit das Zwischenstück in einer Presspassung im Gehäuse montiert werden kann, wohingegen zwischen den Lageraußenringen und dem Gehäuse ein Spiel verbleibt, insbesondere zur Ausbildung eines Ölfilms beziehungsweise Ölspalts, insbesondere zur Herstellung eines Quetschöldämpfers. The outer diameter of the intermediate piece advantageously corresponds substantially to the outer diameter of the bearing outer rings. According to one embodiment, however, the outer diameter of the intermediate piece is slightly larger than the outer diameter of the bearing outer rings, so that the intermediate piece can be mounted in a press fit in the housing, whereas between the bearing outer rings and the housing remains a game, in particular for forming an oil film or oil gap, in particular for the production of a Quetschöldämpers.
Insbesondere ist der maximale äußere Durchmesser des Zwischenstücks um weniger als 10%, vorteilhaft weniger als 5%, insbesondere weniger als 1% größer als der maximal äußere Durchmesser der beiden Lageraußenringe.In particular, the maximum outer diameter of the intermediate piece is less than 10%, advantageously less than 5%, in particular less than 1% greater than the maximum outer diameter of the two bearing outer rings.
Die beiden Lageraußenringe weisen gemäß einer Ausführungsform identische Außendurchmesser und insbesondere identische Innendurchmesser auf. The two bearing outer rings have according to an embodiment identical outer diameter and in particular identical inner diameter.
Das Zwischenstück ist vorteilhaft mit einem Radialspiel auf den hervorstehenden Bünden der Lageraußenringe positioniert. The intermediate piece is advantageously positioned with a radial play on the projecting collars of the bearing outer rings.
Das Zwischenstück kann aus einem anderen, insbesondere günstigeren Werkstoff als die Lageraußenringe hergestellt sein.The intermediate piece can be made of a different, in particular more favorable material than the bearing outer rings.
Die Verdrehsicherungen weisen vorteilhaft gegenüber dem Zwischenstück und/oder den Lageraußenringen ein Spiel in Axialrichtung und/oder Umfangsrichtung auf.The anti-rotation devices advantageously have a play in the axial direction and / or circumferential direction in relation to the intermediate piece and / or the bearing outer rings.
Die Wälzkörper in den Wälzkörperreihen werden gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in Käfigen gehalten. Die Käfige können außen geführt sein, das heißt in einem radialen Kontakt mit dem Lageraußenring stehen. Andere Gestaltungen sind jedoch möglich.The rolling elements in the rows of rolling elements are held in cages according to an embodiment of the invention. The cages can be guided on the outside, that is, in radial contact with the bearing outer ring. Other designs are possible.
Je nach Einbaubedingungen ist es günstig, wenn zur Schmierölversorgung der Wälzkörperreihen Ölbohrungen in den Lageraußenringen vorgesehen sind, nicht jedoch in dem Zwischenstück. Vorteilhaft sind die Ölbohrungen in axialer Richtung zwischen den Laufbahnen der Wälzkörperreihen und dem Zwischenstück angeordnet. Depending on the installation conditions, it is favorable if oil bores are provided in the bearing outer rings for lubricating oil supply of the rolling element rows, but not in the intermediate piece. Advantageously, the oil holes are arranged in the axial direction between the raceways of Wälzkörperreihen and the intermediate piece.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Ölzuführung über die Bohrungen erfolgen, die von den Federelementvorsprüngen durchdrungen werden. Sie befinden sich insbesondere radial im Zwischenstück und im Bund der Lageraußenringe und sind nach Montage der Federelemente über den jeweiligen Federelementvorsprung fluchtend aufeinander ausgerichtet, sodass das Öl ins Lagerinnere geleitet werden kann. In a further embodiment, the oil supply can take place via the bores, which are penetrated by the spring element projections. They are in particular radially in the intermediate piece and the collar of the bearing outer rings and are aligned in alignment with each other after assembly of the spring elements on the respective spring element projection, so that the oil can be directed into the bearing interior.
Die beiden Wälzkörperreihen können zusammen mit den Lageraußenringen und dem wenigstens einen Lagerinnenring, insbesondere den beiden Lagerinnenringen eine Wälzlagerung mit sogenannter O-Anordnung ausbilden. Bei einer solchen O-Anordnung in einem Lager ist die Anstellung derart, dass die Kraftflusslinien durch die Lager einen Druckmittelpunkt axial außerhalb der Wälzkörperreihen, zumindest außerhalb der axialen Mitte derselben aufweisen.The two rows of rolling elements, together with the bearing outer rings and the at least one bearing inner ring, in particular the two bearing inner rings form a rolling bearing with a so-called O-arrangement. In such an O-arrangement in a bearing, the employment is such that the power flow lines through the bearings have a center of pressure axially outside the rows of rolling elements, at least outside the axial center thereof.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung können die Lageraußenringe vergleichsweise massiv mit einem großen Außendurchmesser ausgeführt sein, sodass die Tragfähigkeit der Lagereinheit verbessert ist. Zudem wird die radiale Beweglichkeit reduziert, was sich günstig auf die Lebensdauer auswirkt.Due to the design according to the invention, the bearing outer rings can be comparatively solid with a large outer diameter, so that the bearing capacity of the bearing unit is improved. In addition, the radial mobility is reduced, which has a favorable effect on the life.
Bei einer erfindungsgemäßen Lagerung eines Abgasturboladers oder einer Abgasnutzturbine können die beiden Lageraußenringe und das Zwischenstück unmittelbar von dem Gehäuse umschlossen werden, das heißt ohne Zwischenschaltung weiterer Bauteile. Gemäß einer Ausführungsform ist lediglich ein Ölfilm oder Ölring zwischen den Lageraußenringen und dem Gehäuse vorgesehen, um eine Öldämpfung zu erreichen. Das Zwischenstück ist vorteilhaft in einer anliegenden Passung oder sogar Presspassung in das Gehäuse eingebracht.In an inventive storage of an exhaust gas turbocharger or an exhaust gas turbine, the two bearing outer rings and the intermediate piece can be enclosed directly by the housing, that is without the interposition of other components. According to one embodiment, only an oil film or oil ring is provided between the bearing outer rings and the housing to achieve oil damping. The intermediate piece is advantageously introduced in an adjacent fit or even press fit into the housing.
An die erfindungsgemäße Lagerung des Turboladers kann ebenfalls mittels der Turbinenwelle ein Turbinenrad oder ein Verdichterrad sowie ein elektrischer Generator montiert werden.To the bearing according to the invention of the turbocharger a turbine wheel or a compressor wheel and an electric generator can also be mounted by means of the turbine shaft.
Vorteilhaft ist eine axiale Arretierung zwischen der Lagereinheit und dem Gehäuse nur im Bereich des Zwischenstücks, insbesondere durch das genannte Einpressen des Zwischenstücks in das Gehäuse, hergestellt.Advantageously, an axial locking between the bearing unit and the housing only in the region of the intermediate piece, in particular by the said pressing of the intermediate piece in the housing produced.
Insbesondere dann, wenn zwischen den Lageraußenringen und dem Gehäuse ein Spiel verbleibt, kann eine kostenaufwändige genaue Nachbearbeitung der Außenfläche der Lageraußenringe und der Lagergehäusebohrung zumindest im Bereich der Lageraußenringe entfallen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung muss nur die radial äußere Oberfläche des Zwischenstücks nach der Herstellung geschliffen oder feingedreht werden und insbesondere die den Lageraußenringen zugewandten Stirnseiten.In particular, if a clearance remains between the bearing outer rings and the housing, a costly accurate reworking of the outer surface of the bearing outer rings and the bearing housing bore can be omitted at least in the area of the bearing outer rings. According to one embodiment of the invention, only the radially outer surface of the intermediate piece must be ground or finely turned after production, and in particular the end faces facing the bearing outer rings.
Bei der genannten Ausgestaltung, gemäß welcher jeder der beiden Lageraußenringe einen in Axialrichtung nach innen hervorstehenden Bund aufweist, sind die beiden Bünde der beiden Lageraußenringe aufeinander zu gerichtet und zwischen den Bereichen der beiden Lageraußenringe mit vergleichsweise größerem, insbesondere konstanten, Außendurchmesser positioniert. Das Zwischenstück umschließt bei dieser Ausgestaltung die beiden Lageraußenringe nicht im Bereich des vergleichsweise größeren Außendurchmessers am jeweiligen axialen Ende der Lagereinheit und überlappt den jeweiligen Bund des Lageraußenrings, vorteilhaft jedoch nicht den Bereich der Wälzkörperreihen.In the aforementioned embodiment, according to which each of the two bearing outer rings has an axially inwardly projecting collar, the two collars of the two bearing outer rings are directed towards each other and positioned between the areas of the two bearing outer rings with comparatively larger, in particular constant, outer diameter. In this embodiment, the intermediate piece does not surround the two outer bearing rings in the region of the comparatively larger outer diameter at the respective axial end of the bearing unit and overlaps the respective collar of the outer bearing ring, but advantageously not the region of the rolling element rows.
Die beiden Bünde können in Axialrichtung mit Abstand zueinander angeordnet sein, wobei der Abstand ein Vielfaches der axialen Bundlänge betragen kann. Dies ist jedoch nicht zwingend.The two collars can be arranged in the axial direction at a distance from each other, wherein the distance can be a multiple of the axial length of the collar. However, this is not mandatory.
Die an den Lageraußenringen nach innen hervorstehenden Bünde mit vergleichsweise reduziertem Durchmesser können einen konstanten Durchmesser aufweisen.The internally protruding frets of comparatively reduced diameter on the bearing outer rings can have a constant diameter.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Zwischenstück einen konstanten Innendurchmesser auf.According to one embodiment of the invention, the intermediate piece has a constant inner diameter.
Die in Axialrichtung nach innen hervorstehenden Bünde der Lageraußenringe können über dem Umfang geschlossen ausgeführt sein. Gemäß einer alternativen Ausführungsform sind sie jedoch über dem Umfang unterbrochen.The axially outwardly projecting collars of the bearing outer rings can be made closed over the circumference. However, according to an alternative embodiment, they are interrupted over the circumference.
Besonders bei der Gestaltung mit dem Federelement als Spiralfeder oder als Wellfeder mit wenigstens einem radial nach innen oder radial nach außen gerichteten Vorsprung kann eine besonders einfache verdreh- und demontagesichere Lagereinheit geschaffen werden, bei welcher die einzustellenden Spiele zwischen den einzelnen Bauteilen in einem vormontierten Zustand erreicht werden, sodass die Lagereinheit als vormontierte Baugruppe in einen entsprechenden Abgasturbolader oder eine Abgasnutzturbine zur Lagerung der Turbinenwelle in einem Gehäuse eingebaut werden kann. Dadurch, dass die Vormontage beim Lagerhersteller erfolgen kann und somit nicht der belieferte Abgasturboladerhersteller oder Nutzturbinenhersteller die Ausrichtung der einzelnen Lagebauteile relativ zueinander ausführen muss, kann eine optimale Montage erreicht werden, in der Montagefehler zum Großteil vermieden werden können und gleichzeitig niedrige Lagerspiele und Lagerspieltoleranzen realisierbar sind. Dies führt zu einer verlängerten Lebensdauer und besseren Performance der Lagereinheit und damit des gesamten Abgasturboladers beziehungsweise der Abgasnutzturbine.Particularly in the design with the spring element as a spiral spring or as a corrugated spring with at least one radially inwardly or radially outwardly directed projection, a particularly simple rotation and disassembly safe bearing unit can be created, in which the games to be set between the individual components achieved in a preassembled state be so that the bearing unit can be installed as a preassembled module in a corresponding exhaust gas turbocharger or a Abgasnutzturbine for supporting the turbine shaft in a housing. The fact that the pre-assembly can be done at the bearing manufacturer and thus not the supplied exhaust gas turbocharger manufacturer or turbine manufacturer must perform the alignment of the individual position components relative to each other, optimal assembly can be achieved in the assembly errors can be largely avoided while low bearing clearance and bearing clearance tolerances are feasible , This leads to a prolonged life and better performance of the storage unit and thus the entire exhaust gas turbocharger or the exhaust gas turbine.
Die Ausführungsform des Federelementes als Wellfeder bewirkt eine verbesserte Dämpfung von Schwingungen. Dabei ist die bei einer Einfederung im Vergleich zu einer zylindrischen Druckfeder weniger geradlinige Federkonstante aufgrund des im Betrieb auftretenden geringen Hubs zu vernachlässigen.The embodiment of the spring element as a corrugated spring causes an improved damping of vibrations. It is negligible in a compression compared to a cylindrical compression spring less linear spring constant due to the small stroke occurring during operation.
Wenn das Zwischenstück axial im Gehäuse des Abgasturboladers beziehungsweise der Abgasnutzturbine arretiert wird und die beiden Lageraußenringe in Axialrichtung zumindest begrenzt gegenüber dem Gehäuse beweglich sind, kann ein optimiertes Temperaturverhalten im Betrieb erreicht werden.If the intermediate piece is locked axially in the housing of the exhaust gas turbocharger or the exhaust gas utilization turbine and the two outer bearing rings are movable in the axial direction at least limited relative to the housing, an optimized temperature behavior during operation can be achieved.
Ein erfindungsgemäßer Abgasturbolader oder eine Abgasnutzturbine gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist ein Gehäuse und eine im Gehäuse gelagerte Turbinenwelle auf. Die Turbinenwelle ist dabei mittels einer erfindungsgemäßen Lagereinheit in dem Gehäuse gelagert. Dabei kann das ortsfeste Bauteil der Lagereinheit im Gehäuse fixiert sein, vorteilhaft in Axialrichtung, Radialrichtung und in Umfangsrichtung. Besonders bevorzugt wird jedoch das ortsfeste Bauteil durch das Gehäuse selbst gebildet, sodass das Zwischenstück unmittelbar im Gehäuse fixiert ist und die beiden Lageraußenringe dem Gehäuse nur unter Zwischenschaltung jeweils des Ölrings gegenüberstehen.An exhaust gas turbocharger according to the invention or an exhaust gas turbine according to an advantageous embodiment of the invention has a housing and a turbine shaft mounted in the housing. The turbine shaft is mounted in the housing by means of a bearing unit according to the invention. In this case, the stationary component of the bearing unit may be fixed in the housing, advantageously in the axial direction, radial direction and in the circumferential direction. Particularly preferably, however, the stationary component is formed by the housing itself, so that the intermediate piece is fixed directly in the housing and the two bearing outer rings facing the housing only with the interposition of the respective oil ring.
Die Lageraußenringe bilden äußere Wälzkörperlaufbahnen für die Wälzkörperreihen. Innere Wälzkörperlaufbahnen für die Wälzkörperreihen können entweder durch die Turbinenwelle selbst gebildet werden, welche dann auch als Integralwelle bezeichnet wird, oder durch separate Lagerinnenringe, welche die Turbinenwelle aufnehmen.The bearing outer rings form outer Wälzkörperlaufbahnen for the rows of rolling elements. Internal rolling element raceways for the rows of rolling elements can be formed either by the turbine shaft itself, which is also referred to as the integral shaft, or by separate bearing inner rings, which receive the turbine shaft.
Das Zwischenstück ist bei dieser Ausgestaltung vorteilhaft in das Gehäuse des Abgasturboladers beziehungsweise der Abgasnutzturbine eingepresst. The intermediate piece is advantageously pressed in this embodiment in the housing of the exhaust gas turbocharger or the exhaust gas turbine.
Auch hier kann das Zwischenstück aus einem anderen, insbesondere günstigeren Werkstoff als die Lageraußenringe hergestellt sein. Again, the intermediate piece can be made of another, in particular cheaper material than the bearing outer rings.
An der Turbinenwelle kann ein Turbinenrad und ein Verdichterrad und/oder ein elektrischer Generator montiert werden. Bei Ausführung eines Turbocompoundsystems kann auch ein Turbinenrad in Kombination mit einem Ritzel an der Turbinenwelle montiert sein.A turbine wheel and a compressor wheel and / or an electric generator can be mounted on the turbine shaft. When designing a turbocompound system, a turbine wheel may also be mounted in combination with a pinion on the turbine shaft.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung muss nur die radial äußere Oberfläche des Zwischenstücks nach der Herstellung geschliffen oder feingedreht werden, sowie insbesondere die den Lageraußenringen zugewandten Stirnseiten des Zwischenstücks. Eine Nachbearbeitung der Außenfläche der Lageraußenringe und insbesondere der Lagergehäusebohrung zumindest im Bereich der Lageraußenringe kann entfallen.According to one embodiment of the invention, only the radially outer surface of the intermediate piece must be ground or finely turned after production, and in particular the end faces of the intermediate piece facing the bearing outer rings. A post-processing of the outer surface of the bearing outer rings and in particular the bearing housing bore, at least in the region of the bearing outer rings can be omitted.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und den Figuren exemplarisch beschrieben werden.The invention will be described below by way of example with reference to an embodiment and the figures.
Es zeigen:Show it:
In der
Die Wälzkörper der Wälzkörperreihen
Die Lageraußenringe
Die Lageraußenringe
Zugleich dienen diese Bohrungen zur Aufnahme von Verdrehsicherungen
Durch die gezeigte Gestaltung werden die beiden Lageraußenringe
Die Montage der Federelemente
Da zugleich radiale Vorsprünge
Dadurch, dass die Bohrungen im Zwischenstück
Die radialen Vorsprünge
Die Gestaltung der Lagereinheit aus der
Aus der
Das Zwischenstück
Die Lagereinheit ist insbesondere in einer Bohrung
Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Zwischenstück
Obwohl im gezeigten Ausführungsbeispiel das Federelement
In der
Die Wälzkörper der Wälzkörperreihen
Die Lageraußenringe
Die Lageraußenringe
In das Zwischenstück
Die beiden Verdrehsicherungen
Die Gestaltung der Lagereinheit aus der
Aus der
Das Zwischenstück
Die Lagereinheit ist insbesondere in einer Bohrung
Aus der
Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Zwischenstück
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Lagerinnenring Bearing inner ring
- 22
- Lagerinnenring Bearing inner ring
- 33
- Lageraußenring Bearing outer ring
- 44
- Lageraußenring Bearing outer ring
- 55
- Wälzkörperreihen rows of rolling elements
- 66
- Wälzkörperreihen rows of rolling elements
- 77
- Federelement spring element
- 88th
- Zwischenstück connecting piece
- 99
- Verdrehsicherung twist
- 1010
- Bünde frets
- 1111
- Schnappring snap ring
- 1212
- Vorsprung head Start
- 1313
- Umfangsnuten circumferential grooves
- 1414
- Stirnseiten front sides
- 1515
- Schulter shoulder
- 1616
- Ölbohrung oil well
- 1717
- Turbinenwelle turbine shaft
- 1818
- Gehäuse casing
- 1919
- Bohrung drilling
- 2020
- Ölring oil ring
- 2121
- Käfige cages
- 2222
- Axialspiel end play
- 2323
- Ölablauf oil drain
- 2424
- Hohlwelle hollow shaft
- 2525
- Hohlwelle hollow shaft
- 2626
- Schulter shoulder
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102010054996 A1 [0005] DE 102010054996 A1 [0005]
- EP 2520809 A2 [0010] EP 2520809 A2 [0010]
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