DE102019210890A1 - Rolling bearing arrangement - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung mit wenigstens einem sich um eine Drehachse erstreckenden Lageraußenring, wenigstens einem innerhalb des Lageraußenringes angeordneten, sich um die Drehachse erstreckenden Lagerinnenring und einer Vielzahl von in Umfangsrichtung um die Drehachse hintereinander angeordneten, auf dem Lageraußenring und dem Lagerinnenring abwälzenden Wälzkörper, die in einem Ringraum zwischen dem Lageraußenring und dem Lagerinnenring positioniert sind;mit einem Gehäuse, in welchem der Lageraußenring in einem Quetschölfilm gelagert ist, wobeisich eine Stirnfläche des Lageraußenringes und eine Wand des Gehäuses in Richtung der Drehachse unmittelbar gegenüberstehen.Die erfindungsgemäße Wälzlageranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche des Lageraußenringes und/oder die Wand des Gehäuses mit über dem Umfang verteilt angeordneten Nuten und/oder einer Textur versehen ist/sind, die einen Strömungsquerschnitt zum Leiten von Öl aus dem Quetschölfilm in den Ringraum ausbilden/ausbildet.The invention relates to a roller bearing arrangement with at least one bearing outer ring extending around an axis of rotation, at least one bearing inner ring arranged inside the bearing outer ring and extending around the axis of rotation and a plurality of rolling elements arranged one behind the other in the circumferential direction around the axis of rotation, rolling on the bearing outer ring and the bearing inner ring, which are positioned in an annular space between the bearing outer ring and the bearing inner ring; with a housing in which the bearing outer ring is mounted in a film of squeezing oil, with an end face of the bearing outer ring and a wall of the housing directly facing each other in the direction of the axis of rotation. that the end face of the bearing outer ring and / or the wall of the housing is / are provided with grooves distributed over the circumference and / or a texture which has a flow cross section for guiding oil out of the squeezing oil film i n form / train the annulus.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere zur Lagerung einer sogenannten schnelldrehenden Welle beispielsweise einer Abgasnutzturbine, einer Pumpe oder eines Verdichters, eines Turboladers oder elektrischen Laders zur Aufladung eines Verbrennungsmotors anwendbar, jedoch auch zur Lagerung einer Werkzeugspindel oder eines Rotors eines schnelldrehenden Motors und zur Anwendung in anderen Maschinen geeignet.The present invention relates to a rolling bearing arrangement according to the preamble of claim 1. The present invention is particularly applicable for mounting a so-called fast rotating shaft, for example an exhaust gas turbine, a pump or a compressor, a turbocharger or an electric charger for charging an internal combustion engine, but also for mounting a Tool spindle or a rotor of a high-speed motor and suitable for use in other machines.

Gattungsgemäße Wälzlageranordnungen weisen einen Lageraußenring, einen Lagerinnenring und Wälzkörper zwischen dem Lageraußenring und dem Lagerinnenring auf, wobei die Wälzkörper entsprechend auf radial inneren Laufbahnen des Lageraußenringes und radial äußeren Laufbahnen des Lagerinnenringes abwälzen. Der Lageraußenring ist mittels eines Quetschölfilms in einem Gehäuse gelagert, wobei der Quetschölfilm zur Dämpfung der Wälzlageranordnung dient. Das Gehäuse umschließt den Lageraußenring derart, dass sich eine Stirnfläche des Lageraußenringes und eine Wand des Gehäuses in Richtung der Drehachse unmittelbar gegenüberstehen. Herkömmlich wird die Oberfläche der Stirnfläche und der Wand besonders eben mit einer sehr hohen Oberflächengüte gefertigt. Das Spiel in der Axialrichtung, das heißt in Richtung der Drehachse, zwischen der Stirnfläche und der Wand wird sehr klein ausgelegt, um beispielsweise durch wechselnde Schubrichtungen ein unerwünschtes Verlagern des Lageraußenringes im Gehäuse zu vermeiden. Somit kann durch einen verbleibenden Restspalt zwischen der Stirnfläche und der Wand kaum Öl des Quetschölfilmes in einen Ringraum mit den Wälzkörpern gelangen.Rolling bearing arrangements of the generic type have an outer bearing ring, an inner bearing ring and rolling elements between the outer bearing ring and the inner bearing ring, the rolling elements rolling accordingly on radially inner raceways of the bearing outer ring and radially outer raceways of the bearing inner ring. The bearing outer ring is mounted in a housing by means of a squeeze oil film, the squeeze oil film serving to dampen the roller bearing arrangement. The housing encloses the bearing outer ring in such a way that an end face of the bearing outer ring and a wall of the housing are directly opposite one another in the direction of the axis of rotation. Conventionally, the surface of the end face and the wall is made particularly flat with a very high surface quality. The play in the axial direction, that is to say in the direction of the axis of rotation, between the end face and the wall is designed to be very small in order, for example, to avoid undesired displacement of the bearing outer ring in the housing due to alternating thrust directions. Thus, through a remaining gap between the end face and the wall, hardly any oil from the squeeze oil film can get into an annular space with the rolling elements.

Bei einer Wälzlageranordnung, beispielsweise in einem Turbolader, können große Wärmemengen in die Wälzlageranordnung eingetragen werden, was zu Schäden führen kann, beispielsweise durch ein Verklemmen. Um bei solchen Anwendungen unzulässig hohe Temperaturen beispielsweise im Bereich des Lagerinnenringes oder der Wälzkörper zu vermeiden, wird Öl aus dem Quetschölfilm in diesen Bereich geleitet, um durch einen entsprechenden Ölstrom den Bereich zu kühlen. Hierfür werden im Gehäuse oder auch im Lageraußenring Kühlkanäle eingebracht, was aufwändig ist und die Herstellungskosten der Wälzlageranordnung erhöht.In the case of a roller bearing arrangement, for example in a turbocharger, large amounts of heat can be introduced into the roller bearing arrangement, which can lead to damage, for example due to jamming. In order to avoid impermissibly high temperatures in such applications, for example in the area of the bearing inner ring or the rolling elements, oil from the squeeze oil film is fed into this area in order to cool the area with a corresponding oil flow. For this purpose, cooling channels are introduced in the housing or in the bearing outer ring, which is complex and increases the manufacturing costs of the roller bearing arrangement.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Wälzlageranordnung der dargestellten Art derart zu verbessern, dass ein temperaturgefährdeter Bereich innerhalb des Lageraußenringes durch einen gezielt einstellbaren Ölstrom aus dem Quetschölfilm gekühlt werden kann, ohne die Notwendigkeit des Einbringens von zusätzlichen Bohrungen im Lageraußenring oder im Gehäuse.The present invention is therefore based on the object of improving a rolling bearing arrangement of the type shown in such a way that a temperature-endangered area within the bearing outer ring can be cooled by a specifically adjustable oil flow from the squeezing oil film without the need to make additional bores in the bearing outer ring or in the housing .

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Wälzlageranordnung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung, sowie eine Abgasturbinenlagerung und eine Pumpen- oder Verdichterlagerung mit einer erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung.The object according to the invention is achieved by a roller bearing arrangement having the features of claim 1. The dependent claims describe advantageous and particularly expedient configurations of the invention, as well as an exhaust-gas turbine bearing and a pump or compressor bearing with a roller bearing arrangement according to the invention.

Die erfindungsgemäße Wälzlageranordnung umfasst wenigstens einen sich um eine Drehachse erstreckenden Lageraußenring und wenigstens einen innerhalb des Lageraußenringes angeordneten, sich um die Drehachse erstreckenden Lagerinnenring. Es können auch mehrere in Richtung der Drehachse nebeneinander positionierte Lageraußenringe und/oder Lagerinnenringe vorgesehen sein.The roller bearing arrangement according to the invention comprises at least one bearing outer ring extending around an axis of rotation and at least one bearing inner ring arranged within the bearing outer ring and extending around the axis of rotation. A plurality of bearing outer rings and / or bearing inner rings positioned next to one another in the direction of the axis of rotation can also be provided.

Ferner ist eine Vielzahl von in Umfangsrichtung um die Drehachse hintereinander angeordneten, auf dem Lageraußenring und dem Lagerinnenring abwälzenden Wälzkörpern vorgesehen, die in einem Ringraum zwischen dem Lageraußenring und dem Lagerinnenring angeordnet sind. Die Wälzlageranordnung ist zum Beispiel als radiale oder axial-radiale Wälzlageranordnung ausgeführt, sodass sie entsprechend Radialkräfte oder Axial-Radial-Kräfte aufnimmt.Furthermore, a plurality of rolling elements arranged one behind the other in the circumferential direction around the axis of rotation and rolling on the bearing outer ring and the bearing inner ring are provided, which are arranged in an annular space between the bearing outer ring and the bearing inner ring. The roller bearing arrangement is designed, for example, as a radial or axial-radial roller bearing arrangement, so that it absorbs radial forces or axial-radial forces accordingly.

Beispielsweise weist die Wälzlageranordnung zwei in Richtung der Drehachse mit Abstand zueinander positionierte Reihen von Wälzlagern auf, wobei die Reihen als Einzelreihe oder auch als Doppelreihe beziehungsweise Mehrfachreihe ausgeführt sein können. Andere Anordnungen sind möglich.For example, the roller bearing arrangement has two rows of roller bearings positioned at a distance from one another in the direction of the axis of rotation, wherein the rows can be designed as a single row or also as a double row or multiple row. Other arrangements are possible.

Erfindungsgemäß ist ein Gehäuse vorgesehen, das einteilig oder in der Regel mehrteilig ausgeführt ist. Beispielsweise weist das Gehäuse einen Grundkörper und einen an diesem montierten Gehäusedeckel auf.According to the invention, a housing is provided which is made in one piece or, as a rule, in several parts. For example, the housing has a base body and a housing cover mounted on this.

Der Lageraußenring ist in dem Gehäuse in einem Quetschölfilm gelagert, derart, dass sich eine Stirnfläche des Lageraußenringes und eine Wand des Gehäuses in Richtung der Drehachse unmittelbar gegenüberstehen. Die Wand des Gehäuses kann durch einen Axialbund im Grundkörper des Gehäuses gebildet sein oder durch ein im Gehäuse eingesetztes oder an diesem montiertes Bauteil.The bearing outer ring is supported in the housing in a film of squeezing oil in such a way that an end face of the bearing outer ring and a wall of the housing are directly opposite one another in the direction of the axis of rotation. The wall of the housing can be formed by an axial collar in the base body of the housing or by a component inserted in or mounted on the housing.

Erfindungsgemäß ist die Stirnfläche des Lageraußenringes mit über dem Umfang verteilt angeordneten Nuten und/oder mit einer Textur versehen, die einen Strömungsquerschnitt zum Leiten von Öl aus dem Quetschölfilm in den Ringraum ausbilden/ausbildet. Zusätzlich oder alternativ kann auch die Wand des Gehäuses mit entsprechenden Nuten und/oder mit einer entsprechenden Textur versehen sein.According to the invention, the end face of the bearing outer ring is provided with grooves distributed over the circumference and / or with a texture which forms / forms a flow cross section for guiding oil from the squeeze oil film into the annular space. Additionally or alternatively, the Wall of the housing can be provided with corresponding grooves and / or with a corresponding texture.

Durch die Erfindung wird entlang der Stirnfläche des Lageraußenringes der Strömungsquerschnitt für eine Kühlölströmung zumindest vergrößert, ohne dass das Axialspiel vergrößert wird. Ferner wirkt sich die erfindungsgemäße Gestaltung günstig hinsichtlich einer unerwünschten Anregung der Wälzlageranordnung durch Schwingungen aus.As a result of the invention, the flow cross-section for a cooling oil flow is at least enlarged along the end face of the bearing outer ring, without the axial play being enlarged. Furthermore, the design according to the invention has a favorable effect with regard to undesired excitation of the roller bearing arrangement through vibrations.

Durch die Erfindung ist die stirnseitig in den Ringraum zugeführte Ölmenge sehr exakt einstellbar und ein unerwünscht großer Ölstrom, der zu Planschverlusten, Wirkungsgradeinbußen und Verschleiß führen kann, wird vermieden. Ferner kann durch die Gestaltung der Nuten und/oder der Textur eine Dämpfung des Lageraußenringes in der Axialrichtung gezielt eingestellt werden.With the invention, the amount of oil fed into the end face of the annular space can be adjusted very precisely and an undesirably large oil flow, which can lead to splashing losses, loss of efficiency and wear, is avoided. Furthermore, by designing the grooves and / or the texture, damping of the bearing outer ring in the axial direction can be set in a targeted manner.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich die Nuten schräg zur Radialrichtung bezogen auf die Drehachse beziehungsweise die Lagerringe. Entsprechend kann auch die Textur schräg zur Radialrichtung verlaufende Kanäle aufweisen.According to one embodiment of the invention, the grooves extend obliquely to the radial direction in relation to the axis of rotation or the bearing rings. Correspondingly, the texture can also have channels running obliquely to the radial direction.

Alternativ erstrecken sich die Nuten beziehungsweise die Kanäle in der Radialrichtung, insbesondere ausschließlich in der Radialrichtung.Alternatively, the grooves or the channels extend in the radial direction, in particular exclusively in the radial direction.

Eine Kombination der beiden zuvor genannten Ausführungsformen ist möglich, demnach in Gestalt von schräg zur Radialrichtung und in Radialrichtung verlaufenden Nuten beziehungsweise Kanälen.A combination of the two aforementioned embodiments is possible, accordingly in the form of grooves or channels running obliquely to the radial direction and in the radial direction.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bilden die Nuten und/oder die Textur, das heißt deren Kanäle, ein Kreuzmuster aus.According to one embodiment of the invention, the grooves and / or the texture, that is to say their channels, form a cross pattern.

Unter Textur im Sinne der vorliegenden Erfindung ist jede Oberflächengestaltung gemeint, welche Kanäle zwischen vergleichsweise erhabenen Bereichen in der Stirnfläche des Lageraußenringes und/oder in der Wand aufweist, sodass Öl durch diese Kanäle von radial außen nach radial innen und gegebenenfalls auch in Umfangsrichtung strömen kann. Die Textur kann zum Beispiel durch Prägen in die Stirnfläche und/oder die Wand eingebracht werden. Jedoch ist auch eine spanende Bearbeitung möglich, beispielsweise Fräsen. Auch ist es möglich, die Textur durch Schaben oder Kratzen einzubringen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Einbringen der Textur mittels Laser. Es sind jedoch auch weitere Verfahren möglich.Texture in the sense of the present invention means any surface design which has channels between comparatively raised areas in the end face of the bearing outer ring and / or in the wall, so that oil can flow through these channels from radially outside to radially inside and, if necessary, also in the circumferential direction. The texture can, for example, be introduced into the end face and / or the wall by embossing. However, machining is also possible, for example milling. It is also possible to apply the texture by scraping or scratching. According to one embodiment of the invention, the texture is introduced by means of a laser. However, other methods are also possible.

Im Querschnitt können die Nuten und/oder die Kanäle der Textur zum Beispiel eine rechteckige, V-förmige oder zumindest teilweise runde Form aufweisen, jeweils in Strömungsrichtung des Öls durch die entsprechende Nut/den Kanal gesehen. Andere Querschnittsformen sind möglich, nur beispielhaft seien eine Trapezform und eine Polygonform, eine T-Form und eine Polygonform genannt. Auch Kombinationen von im Querschnitt verschieden geformten Nuten und/oder Kanälen sind möglich. Bei einer rechteckigen Form stehen die Nutwände beziehungsweise Kanalwände senkrecht auf einem Nutboden beziehungsweise Kanalboden. Bei einer V-Form erstrecken sie sich schräg hierzu und bei einer runden Form ist insbesondere der Kanalboden oder Nutboden beziehungsweise der Übergang zu den Wänden im Querschnitt gerundet ausgeführt.In cross section, the grooves and / or the channels of the texture can, for example, have a rectangular, V-shaped or at least partially round shape, in each case viewed in the direction of flow of the oil through the corresponding groove / channel. Other cross-sectional shapes are possible, a trapezoidal shape and a polygonal shape, a T-shape and a polygonal shape are only mentioned as examples. Combinations of grooves and / or channels with different cross-sections are also possible. In the case of a rectangular shape, the groove walls or channel walls are perpendicular to a groove base or channel base. In the case of a V shape, they extend obliquely to this and in the case of a round shape, in particular the channel base or groove base or the transition to the walls is rounded in cross section.

Bevorzugt liegt die Tiefe der Nuten und/oder der durch die Textur gebildeten Kanäle im Bereich zwischen 0,02 mm und 2 mm. Alle Nuten und/oder Kanäle können dieselbe Tiefe aufweisen oder es können verschiedene Tiefen vorgesehen sein.The depth of the grooves and / or the channels formed by the texture is preferably in the range between 0.02 mm and 2 mm. All the grooves and / or channels can have the same depth or different depths can be provided.

Beispielsweise wird die Stirnfläche ausgehend von einer ebenen Stirnfläche durch Einbringen der Textur um 5% bis 25% reduziert. Somit kann die Fläche der Textur bevorzugt bis zu einem Drittel der verbleibenden Stirnfläche betragen.For example, starting from a flat end face, the face is reduced by 5% to 25% by introducing the texture. Thus, the area of the texture can preferably be up to a third of the remaining front area.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Textur eine Oberflächengüte von Ra 0,4-12,5 µm auf. Die Oberflächengüte wird auch als Rauheit bezeichnet, Ra als Mittenrauwert.According to one embodiment of the invention, the texture has a surface quality of Ra 0.4-12.5 μm. The surface quality is also referred to as roughness, Ra as mean roughness value.

Bevorzugt läuft der Lagerinnenring um die Drehachse um und der Lageraußenring ist gegen sein Umlaufen im Gehäuse gesichert. Hierfür kann eine Verdrehsicherung vorgesehen sein, beispielsweise in Form einer Schraube oder eines Bolzens, die/der radial in eine Bohrung im Lageraußenring eingesetzt und im Gehäuse verankert ist.The bearing inner ring preferably rotates around the axis of rotation and the bearing outer ring is secured against rotating in the housing. For this purpose, an anti-rotation device can be provided, for example in the form of a screw or a bolt, which is inserted radially into a bore in the bearing outer ring and anchored in the housing.

Gemäß einer besonderen Gestaltung der Erfindung weist der Lageraußenring zwei voneinander abgewandte Stirnflächen an seinen beiden axialen Enden auf, von denen nur eine mit den Nuten und/oder der Textur versehen ist. Die andere Stirnfläche kann demgemäß eben beziehungsweise glatt ausgeführt sein. According to a particular embodiment of the invention, the bearing outer ring has two end faces facing away from one another at its two axial ends, only one of which is provided with the grooves and / or the texture. The other end face can accordingly be made flat or smooth.

Gemäß einer anderen Ausführungsform sind beide Stirnflächen mit Nuten und/oder einer Textur versehen, wobei dann bevorzugt die Tiefe der Nuten und/oder Textur auf der ersten Stirnfläche größer ist als eine entsprechende Tiefe der Nuten und/oder Textur auf der zweiten Stirnfläche. Dadurch wird erreicht, dass mehr Öl entlang der ersten Stirnfläche als entlang der zweiten Stirnfläche strömt, sodass die erste Stirnfläche bevorzugt dem axialen Endbereich des Lageraußenringes zugeordnet ist, in den im Betrieb der Wälzlageranordnung vergleichsweise mehr Wärme eingetragen wird. Beispielsweise kann im Bereich dieses axialen Endes ein Turbinenrad vorgesehen sein, das mit heißem Abgas beaufschlagt wird.According to another embodiment, both end faces are provided with grooves and / or a texture, the depth of the grooves and / or texture on the first end face then preferably being greater than a corresponding depth of the grooves and / or texture on the second end face. This ensures that more oil flows along the first end face than along the second end face, so that the first end face is preferably assigned to the axial end region of the bearing outer ring into which comparatively more heat is introduced during operation of the roller bearing arrangement. For example, a turbine wheel to which hot exhaust gas is applied can be provided in the area of this axial end.

Selbstverständlich können zusätzlich oder alternativ entsprechend Nuten und/oder eine Textur auch in einer oder den beiden den Stirnflächen des Lageraußenringes gegenüberstehenden Wänden vorgesehen sein, bevorzugt mit entsprechend unterschiedlicher Tiefe. Auch kann nur eine der beiden entsprechenden Wände mit entsprechenden Nuten oder einer entsprechenden Textur versehen sein.Of course, in addition or as an alternative, corresponding grooves and / or a texture can also be provided in one or the two walls opposite the end faces of the bearing outer ring, preferably with a correspondingly different depth. It is also possible for only one of the two corresponding walls to be provided with corresponding grooves or a corresponding texture.

Im Gehäuse ist vorteilhaft wenigstens eine Ölzufuhr vorgesehen, die im Quetschölfilm in Richtung der Drehachse zwischen den beiden Stirnflächen mündet. Ferner kann wenigstens eine Ölabfuhr vorgesehen sein, die bevorzugt ebenfalls in Richtung der Drehachse zwischen den beiden Stirnflächen mündet. Die Ölabfuhr kann insbesondere eine Radialbohrung im Lageraußenring umfassen.At least one oil supply is advantageously provided in the housing, which opens into the squeeze oil film in the direction of the axis of rotation between the two end faces. Furthermore, at least one oil discharge can be provided, which preferably also opens out in the direction of the axis of rotation between the two end faces. The oil discharge can in particular comprise a radial bore in the bearing outer ring.

Wie eingangs dargelegt, ist die vorliegende Erfindung bei verschiedenen Anwendungen verwendbar, insbesondere zur Lagerung einer schnelldrehenden Welle. Besonders bevorzugt wird die Wälzlageranordnung zur Lagerung einer Welle in einem Abgasenergienutzsystem wie einem Turbolader oder einer Turbocompoundturbine oder auch einer elektrischen Maschine, wie elektrischer Turbolader oder E-Booster, verwendet. Jedoch ist die Erfindung auch zur Lagerung von Werkzeugspindeln, den Rotoren von Motoren, insbesondere Elektromotoren, oder zur Lagerung anderer umlaufender Bauteile anwendbar.As stated at the outset, the present invention can be used in various applications, in particular for supporting a rapidly rotating shaft. The roller bearing arrangement is particularly preferably used for mounting a shaft in an exhaust gas energy utilization system such as a turbocharger or a turbo compound turbine or also an electrical machine such as an electrical turbocharger or e-booster. However, the invention can also be used for mounting tool spindles, the rotors of motors, in particular electric motors, or for mounting other rotating components.

Bevorzugt ist eine Abgasturbinenlagerung mit einer Welle ausgeführt, die im Bereich eines axialen Endes ein Turbinenrad trägt und im Bereich des anderen axialen Endes beispielsweise ein Ritzel, eine elektrische Maschine, ein Pumpenrad oder ein Verdichterrad trägt. Die Welle ist dann bevorzugt mit der erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung derart gelagert, dass zumindest an dem axialen Ende des Lageraußenringes, welches dem Turbinenrad zugeordnet ist, die Nuten und/oder die Textur in der Stirnfläche vorgesehen ist, bei ebener entgegengesetzter Stirnfläche, oder die Nuten und/oder die Textur an diesem Ende mit einer vergleichsweise größeren Tiefe als am anderen Ende ausgeführt sind/ist.An exhaust gas turbine bearing is preferably designed with a shaft that carries a turbine wheel in the area of one axial end and carries, for example, a pinion, an electrical machine, a pump wheel or a compressor wheel in the area of the other axial end. The shaft is then preferably mounted with the roller bearing arrangement according to the invention in such a way that the grooves and / or the texture is provided in the end face at least at the axial end of the bearing outer ring, which is assigned to the turbine wheel, with a flat opposite end face, or the grooves and / or the texture at this end is / is executed with a comparatively greater depth than at the other end.

Durch die Erfindung kann sich aufgrund des durch die Nuten und/oder die Textur zur Verfügung gestellten Strömungsquerschnittes die Ölmenge, die entlang der Stirnfläche abfließt, bevorzugt in Abhängigkeit von wenigstens einem der nachfolgenden Parameter eingestellt werden:

  • - eine vorgegebene Dämpfung (weicher/härter) in der Axialrichtung, das heißt in Richtung der Drehachse;
  • - eine vorgegebene Wärmeabfuhr in einem bestimmten Bereich;
  • - eine gewünschte Kühlung der benachbart zu der Stirnseite angeordneten Wälzlager durch eine Ölzufuhr axial von außen.
Due to the flow cross-section made available by the grooves and / or the texture, the invention allows the amount of oil that flows off along the end face to be set, preferably as a function of at least one of the following parameters:
  • - a predetermined damping (softer / harder) in the axial direction, that is, in the direction of the axis of rotation;
  • - a predetermined heat dissipation in a certain area;
  • - A desired cooling of the roller bearings arranged adjacent to the end face by means of an oil supply axially from the outside.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren exemplarisch beschrieben werden.The invention is to be described below by way of example with the aid of exemplary embodiments and the figures.

Es zeigen:

  • 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung in einer Abgasturbinenlagerung;
  • 2-4 schematische Darstellungen von Lageraußenringen mit stirnseitigen Nuten oder einer Textur.
Show it:
  • 1 an embodiment of a roller bearing arrangement according to the invention in an exhaust gas turbine bearing;
  • 2-4 schematic representations of bearing outer rings with grooves on the face or a texture.

In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form einer Abgasturbinenlagerung gezeigt. Die Abgasturbinenlagerung umfasst eine Welle 10, die um eine Drehachse 1 umlaufend in einem Lagerinnenring 3 gelagert ist und an deren erstem axialen Ende 10.1 ein Turbinenrad 11 getragen von der Welle 10 angeordnet ist. Am zweiten axialen Ende der Welle 10 ist beispielsweise ein Verdichterrad 12 oder ein Ritzel oder dergleichen getragen von der Welle 10 angeordnet.In the 1 an embodiment of the invention is shown in the form of an exhaust turbine bearing. The exhaust turbine bearing includes a shaft 10 around an axis of rotation 1 all around in a bearing inner ring 3 is mounted and at the first axial end 10.1 a turbine wheel 11 carried by the wave 10 is arranged. At the second axial end of the shaft 10 is for example a compressor wheel 12th or a pinion or the like carried by the shaft 10 arranged.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Lagerinnenring 3 mehrteilig ausgeführt, umfassend mehrere, bevorzugt zwei, in Richtung der Drehachse 1 nebeneinander vorgesehene Teile. Er könnte jedoch auch einteilig ausgeführt sein.In the embodiment shown, the bearing inner ring is 3 designed in several parts, comprising several, preferably two, in the direction of the axis of rotation 1 parts provided side by side. However, it could also be made in one piece.

Der Lagerinnenring 3 ist drehbar um die Drehachse 1 in einem stationären Lageraußenring 2 gelagert. Der Lagerinnenring 3 und der Lageraußenring 2 weisen Laufbahnen auf, auf welchen im Ringraum 5 zwischen dem Lagerinnenring 3 und dem Lageraußenring 2 positionierte Wälzkörper 4 abwälzen. Die Wälzkörper 4 sind beispielsweise als Kugeln oder als Kegel beziehungsweise Zylinder ausgeführt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist im Bereich beider axialer Enden des Lageraußenringes 2 beziehungsweise des Lagerinnenringes 3 jeweils eine Reihe von Wälzkörpern 4 im entsprechenden Ringraum 5 vorgesehen, jeweils gehalten von einem Käfig. Dies ist jedoch nicht zwingend.The bearing inner ring 3 can be rotated around the axis of rotation 1 in a stationary bearing outer ring 2 stored. The bearing inner ring 3 and the bearing outer ring 2 have raceways on which in the annulus 5 between the bearing inner ring 3 and the bearing outer ring 2 positioned rolling elements 4th roll off. The rolling elements 4th are designed, for example, as balls or as cones or cylinders. In the embodiment shown, the bearing outer ring is in the area of both axial ends 2 or the bearing inner ring 3 a number of rolling elements each 4th in the corresponding annulus 5 provided, each held by a cage. However, this is not mandatory.

Der Lageraußenring 2, der im gezeigten Ausführungsbeispiel einteilig ist, jedoch auch mehrteilig gestaltet werden könnte, beispielsweise analog dem gezeigten Lagerinnenring 3, ist über einen Quetschölfilm 7 im Gehäuse 6 gelagert. Der Quetschölfilm 7 dämpft Schwingungen des Lageraußenringes 2.The bearing outer ring 2 , which is in one piece in the embodiment shown, but could also be designed in several parts, for example analogous to the bearing inner ring shown 3 , is about one Pinch oil film 7th in the housing 6 stored. The squeeze oil film 7th dampens vibrations of the bearing outer ring 2 .

Das Gehäuse 6 weist eine Ölzufuhr 13 auf, über welche Öl in den Quetschölfilm 7 geleitet werden kann. Diametral gegenüberliegend zur Ölzufuhr 13 ist eine Ölabfuhr 14 vorgesehen, die hier eine Radialbohrung 15 im Lageraußenring und eine bevorzugt fluchtend zu dieser angeordnete Radialbohrung 16 im Gehäuse 6 aufweist.The case 6 has an oil supply 13 on what oil is in the oil film 7th can be directed. Diametrically opposite to the oil supply 13 is an oil drain 14th provided here a radial hole 15th in the bearing outer ring and a radial bore preferably aligned with this 16 in the housing 6 having.

Um Öl aus dem Quetschölfilm 7 in den Bereich zwischen dem Lagerinnenring 3 und dem Lageraußenring 2 zu leiten, können Bohrungen 17 im Lageraußenring 2 vorgesehen sein, die bevorzugt in der axialen Mitte zwischen den Reihen von Wälzkörpern 4 positioniert sind. Somit kann der größte Teil des aus der Ölzufuhr 13 zur Ölabfuhr 14 strömenden Öls axial in der Mitte zwischen den Wälzkörpern 4 strömen, bevorzugt ohne die Wälzkörper 4 zu beaufschlagen oder nur mit einer geringen Beaufschlagung der Wälzkörper 4. Diese Bohrungen 17 sind jedoch nicht zwingend, sie könnten auch eingespart werden.About oil from the squeeze oil film 7th in the area between the bearing inner ring 3 and the bearing outer ring 2 to direct can drilling 17th in the bearing outer ring 2 be provided, which is preferably in the axial center between the rows of rolling elements 4th are positioned. Thus, most of this can come from the oil supply 13 for oil drainage 14th flowing oil axially in the middle between the rolling elements 4th flow, preferably without the rolling elements 4th to apply or only with a slight application of the rolling elements 4th . These holes 17th are not mandatory, however, they could also be saved.

Der Lageraußenring 2 weist an seinen beiden axialen Enden zwei Stirnflächen 2.1 und 2.2 auf, nämlich die Stirnfläche 2.1 an dem dem Turbinenrad 11 zugeordneten axialen Ende und die Stirnfläche 2.2 am entgegengesetzten axialen Ende. Der jeweiligen Stirnfläche 2.1, 2.2 des Lageraußenringes 2 steht eine Wand 6.1 des Grundkörpers des Gehäuses beziehungsweise eine Wand 18.1 eines Gehäusedeckels 18 axial unmittelbar gegenüber. Das Spiel zwischen der jeweiligen Wand 6.1, 18.1 und der Stirnfläche 2.1, 2.2 ist vergleichsweise gering, um ein Schwingen des Lageraußenringes 2 in der Axialrichtung, das heißt in Richtung der Drehachse 1, zu verhindern. Um dennoch einen Ölstrom aus dem Quetschölfilm 7 in den Ringraum 5 am vergleichsweise heißeren Ende der Wälzlageranordnung zu gewährleisten, ist die erste Stirnfläche 2.1 mit Nuten 8 oder einer Textur 9, wie anhand der 4 noch exemplarisch erläutert wird, versehen. Durch diese Nuten 8 beziehungsweise Kanäle 9.1 der Textur 9 (siehe die 4) kann Öl aus dem Quetschölfilm 7 in den Ringraum 5 strömen und über die Wälzkörper 4 oder auch in Radialrichtung in Richtung der Ölabfuhr 14 abströmen und dabei Wärme abtransportieren.The bearing outer ring 2 has two end faces at its two axial ends 2.1 and 2.2 on, namely the face 2.1 on the turbine wheel 11 associated axial end and the end face 2.2 at the opposite axial end. The respective face 2.1 , 2.2 of the bearing outer ring 2 stands a wall 6.1 of the main body of the housing or a wall 18.1 a housing cover 18th axially directly opposite. The game between the respective wall 6.1 , 18.1 and the face 2.1 , 2.2 is comparatively low to prevent the bearing outer ring from swinging 2 in the axial direction, that is, in the direction of the axis of rotation 1 , to prevent. To still have an oil flow from the squeeze oil film 7th in the annulus 5 To ensure at the comparatively hotter end of the roller bearing arrangement is the first end face 2.1 with grooves 8th or a texture 9 how to use the 4th will be explained by way of example. Through these grooves 8th respectively channels 9.1 the texture 9 (see the 4th ) can oil from the squeeze oil film 7th in the annulus 5 flow and over the rolling elements 4th or in the radial direction in the direction of the oil discharge 14th flow away and thereby remove heat.

Die Gestalt der Nuten 8 beziehungsweise deren Querschnitt kann in Abhängigkeit des gewünschten Strömungsquerschnittes für den Ölstrom festgelegt werden. Beispielsweise zeigt die 2 Nuten 8, die eine runde Querschnittsform beziehungsweise einen runden Nutgrund aufweisen. Die 3 zeigt Nuten 8 in der Stirnfläche 2.1 des Lageraußenringes 2, die einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, hier mit einem ebenen Nutgrund, sowie Nuten 8 mit einem dreieckigen Querschnitt. Die 4 zeigt eine Textur 9 mit Kanälen 9.1 in der Stirnfläche 2.1 des Lageraußenringes, wobei diese Textur 9 den gewünschten Strömungsquerschnitt für das Öl zur Verfügung stellt.The shape of the grooves 8th or their cross-section can be determined depending on the desired flow cross-section for the oil flow. For example, the 2 Grooves 8th that have a round cross-sectional shape or a round groove base. The 3 shows grooves 8th in the face 2.1 of the bearing outer ring 2 , which have a rectangular cross-section, here with a flat groove base, as well as grooves 8th with a triangular cross-section. The 4th shows a texture 9 with channels 9.1 in the face 2.1 of the bearing outer ring, this texture 9 provides the desired flow cross-section for the oil.

Bei der Ausgestaltung gemäß der 1 ist die Stirnfläche 2.2 am vergleichsweise kälteren axialen Ende des Lageraußenringes 2 glatt beziehungsweise eben ausgeführt, das heißt frei von Nuten und einer Textur. Dies könnte jedoch auch anders sein. Bevorzugt ist der entlang der Stirnfläche 2.1 für das Öl aus dem Quetschölfilm 7 zur Verfügung gestellte Strömungsquerschnitt jedoch größer als ein entsprechender entlang der Stirnfläche 2.2 zur Verfügung gestellter Strömungsquerschnitt. Dies kann sowohl durch einen entsprechenden Querschnitt als auch durch eine entsprechende Anzahl von Nuten oder Kanälen erreicht werden.In the design according to 1 is the face 2.2 at the comparatively colder axial end of the bearing outer ring 2 Smooth or flat, that is, free of grooves and texture. However, this could also be different. The one along the end face is preferred 2.1 for the oil from the squeeze oil film 7th However, the flow cross section provided is larger than a corresponding one along the end face 2.2 available flow cross-section. This can be achieved both by a corresponding cross section and by a corresponding number of grooves or channels.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
DrehachseAxis of rotation
22
LageraußenringBearing outer ring
2.12.1
StirnflächeFace
2.22.2
StirnflächeFace
33
LagerinnenringBearing inner ring
44th
WälzkörperRolling elements
55
RingraumAnnulus
66th
Gehäusecasing
6.16.1
Wandwall
77th
QuetschölfilmPinch oil film
88th
NutGroove
99
Texturtexture
9.19.1
Kanalchannel
1010
Wellewave
10.110.1
erstes axiales Endefirst axial end
10.210.2
zweites axiales Endesecond axial end
1111
TurbinenradTurbine wheel
1212
VerdichterradCompressor wheel
1313
ÖlzufuhrOil supply
1414th
ÖlabfuhrOil drainage
1515th
RadialbohrungRadial bore
1616
RadialbohrungRadial bore
1717th
Bohrungdrilling
1818th
GehäusedeckelHousing cover
18.118.1
Wandwall

Claims (16)

Wälzlageranordnung mit wenigstens einem sich um eine Drehachse (1) erstreckenden Lageraußenring (2), wenigstens einem innerhalb des Lageraußenringes (2) angeordneten, sich um die Drehachse (1) erstreckenden Lagerinnenring (3) und einer Vielzahl von in Umfangsrichtung um die Drehachse (1) hintereinander angeordneten, auf dem Lageraußenring (2) und dem Lagerinnenring (3) abwälzenden Wälzkörper (4), die in einem Ringraum (5) zwischen dem Lageraußenring (2) und dem Lagerinnenring (3) positioniert sind; mit einem Gehäuse (6), in welchem der Lageraußenring (2) in einem Quetschölfilm (7) gelagert ist, wobei sich eine Stirnfläche (2.1) des Lageraußenringes (2) und eine Wand (6.1) des Gehäuses (6) in Richtung der Drehachse (1) unmittelbar gegenüberstehen; dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (2.1) des Lageraußenringes (2) und/oder die Wand (6.1) des Gehäuses (6) mit über dem Umfang verteilt angeordneten Nuten (8) und/oder einer Textur (9) versehen ist/sind, die einen Strömungsquerschnitt zum Leiten von Öl aus dem Quetschölfilm (7) in den Ringraum (5) ausbilden/ausbildet.Rolling bearing arrangement with at least one bearing outer ring (2) extending around an axis of rotation (1), at least one inner bearing ring (3) arranged inside the outer bearing ring (2) and extending around the axis of rotation (1) and a plurality of inner bearing ring (3) in the circumferential direction around the axis of rotation (1 ) one behind the other, rolling elements (4) rolling on the bearing outer ring (2) and the bearing inner ring (3), which are positioned in an annular space (5) between the bearing outer ring (2) and the bearing inner ring (3); with a housing (6) in which the bearing outer ring (2) is mounted in a squeeze oil film (7), with an end face (2.1) of the bearing outer ring (2) and a wall (6.1) of the housing (6) in the direction of the axis of rotation (1) are directly opposite; characterized in that the end face (2.1) of the bearing outer ring (2) and / or the wall (6.1) of the housing (6) is / are provided with grooves (8) distributed over the circumference and / or a texture (9), which form a flow cross-section for guiding oil from the squeeze oil film (7) into the annular space (5). Wälzlageranordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (8) sich schräg zur Radialrichtung erstrecken und/oder die Textur (9) schräg zur Radialrichtung verlaufende Kanäle (9.1) aufweist.Rolling bearing arrangement according to Claim 1 , characterized in that the grooves (8) extend obliquely to the radial direction and / or the texture (9) has channels (9.1) extending obliquely to the radial direction. Wälzlageranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (8) sich in Radialrichtung erstrecken und/oder die Textur (9) in Radialrichtung verlaufende Kanäle (9.1) aufweist.Rolling bearing arrangement according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the grooves (8) extend in the radial direction and / or the texture (9) has channels (9.1) extending in the radial direction. Wälzlageranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (8) und/oder die Textur (9) ein Kreuzmuster ausbilden/ausbildet.Rolling bearing arrangement according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the grooves (8) and / or the texture (9) form a cross pattern. Wälzlageranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (8) und/oder Kanäle (9.1) der Textur (9) einen rechteckigen, V-förmigen oder zumindest teilweise runden Querschnitt aufweisen, in Strömungsrichtung des Öls betrachtet.Rolling bearing arrangement according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the grooves (8) and / or channels (9.1) of the texture (9) have a rectangular, V-shaped or at least partially round cross-section, viewed in the direction of flow of the oil. Wälzlageranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tiefe der Nuten (8) und/oder von durch die Textur (9) gebildeten Kanälen (9.1) im Bereich zwischen 0,02 mm bis 2 mm liegt.Rolling bearing arrangement according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that a depth of the grooves (8) and / or of channels (9.1) formed by the texture (9) is in the range between 0.02 mm to 2 mm. Wälzlageranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Textur (9) eine Oberflächengüte von Ra 0,4 bis 12,5 µm aufweist.Rolling bearing arrangement according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that the texture (9) has a surface quality of Ra 0.4 to 12.5 µm. Wälzlageranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerinnenring (3) um die Drehachse (1) umläuft und der Lageraußenring (2) im Gehäuse (6) gegen Umlaufen gesichert ist.Rolling bearing arrangement according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the inner bearing ring (3) rotates around the axis of rotation (1) and the outer bearing ring (2) is secured against rotating in the housing (6). Wälzlageranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraußenring (2) zwei voneinander abgewandte Stirnflächen (2.1, 2.2) an seinen beiden axialen Enden aufweist, von denen nur eine mit den Nuten (8) und/oder der Textur (9) versehen ist.Rolling bearing arrangement according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the bearing outer ring (2) has two opposite end faces (2.1, 2.2) at its two axial ends, only one of which is provided with the grooves (8) and / or the texture (9). Wälzlageranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraußenring (2) zwei voneinander abgewandte Stirnflächen (2.1, 2.2) an seinen beiden axialen Enden aufweist, von denen beide mit Nuten (8) und/oder einer Textur (9) versehen sind.Rolling bearing arrangement according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the bearing outer ring (2) has two opposite end faces (2.1, 2.2) at its two axial ends, both of which are provided with grooves (8) and / or a texture (9). Wälzlageranordnung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tiefe der Nuten (8) und/oder von Kanälen (9.1) der Textur (9) auf der ersten Stirnfläche (2.1) größer ist als eine entsprechende Tiefe der Nuten (8) und/oder von Kanälen (9.1) der Textur (9) auf der zweiten Stirnfläche (2.2).Rolling bearing arrangement according to Claim 10 , characterized in that a depth of the grooves (8) and / or of channels (9.1) of the texture (9) on the first end face (2.1) is greater than a corresponding depth of the grooves (8) and / or of channels (9.1 ) the texture (9) on the second face (2.2). Wälzlageranordnung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (6) wenigstens eine Ölzufuhr (13) vorgesehen ist, die im Quetschölfilm (7) in Richtung der Drehachse (1) zwischen den beiden Stirnflächen (2.1, 2.2) mündet, und ferner wenigstens eine Ölabfuhr (14) ebenfalls in Richtung der Drehachse (1) zwischen den beiden Stirnflächen (2.1, 2.2) vorgesehen ist.Rolling bearing arrangement according to one of the Claims 9 to 11 , characterized in that at least one oil supply (13) is provided in the housing (6) which opens into the squeeze oil film (7) in the direction of the axis of rotation (1) between the two end faces (2.1, 2.2), and furthermore at least one oil discharge (14 ) is also provided in the direction of the axis of rotation (1) between the two end faces (2.1, 2.2). Wälzlageranordnung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölabfuhr (14) wenigstens eine Radialbohrung (15) im Lageraußenring (2) umfasst.Rolling bearing arrangement according to Claim 12 , characterized in that the oil discharge (14) comprises at least one radial bore (15) in the bearing outer ring (2). Abgasturbinenlagerung mit einer Welle (10), die im Bereich eines axialen Endes ein Turbinenrad (11) trägt, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (10) mit einer Wälzlageranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 gelagert ist.Exhaust-gas turbine bearing with a shaft (10) which carries a turbine wheel (11) in the area of one axial end, characterized in that the shaft (10) with a roller bearing arrangement according to one of the Claims 1 to 13 is stored. Pumpen- oder Verdichterlagerung mit einer Welle (10), die im Bereich eines axialen Endes ein Pumpenrad oder Verdichterrad (12) trägt, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (10) mit einer Wälzlageranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 gelagert ist.Pump or compressor bearing with a shaft (10) which carries a pump wheel or compressor wheel (12) in the area of one axial end, characterized in that the shaft (10) with a roller bearing arrangement according to one of the Claims 1 to 13 is stored. Pumpen- oder Verdichterlagerung gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (10) im Bereich ihres anderen axialen Endes ein Antriebsrad, insbesondere ein Turbinenrad (11), trägt.Pump or compressor mounting according to Claim 15 , characterized in that the shaft (10) carries a drive wheel, in particular a turbine wheel (11), in the region of its other axial end.
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