Lageranordnung für eine Welle eines Turboladers Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung zur Lagerung einer Welle in einem Turbolader, insbesondere einem Turbolader mit einem Turboladergehäuse das in Längsrichtung geteilt ist.

Turbolader dienen im Allgemeinen dazu den Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotors zu verbessern und damit dessen Leistung zu steigern. Hierzu weist der Turbolader eine Turbine auf, die in dem Abgasmassenstrom einer angeschlossenen Brennkraftmaschine angeordnet ist, sowie einen Verdichter. Das Turbinen ^¬ rad der Turbine und das Verdichterrad des Verdichters sind dabei auf einer gemeinsamen Welle angeordnet. Im Betrieb wird das Turbinenrad über den Abgasmassenstrom der angeschlossenen Brennkraftmaschine angetrieben und treibt wiederum das Ver ^¬ dichterrad an. Der Verdichter verdichtet dabei die angesaugte Luft und führt diese der Brennkraftmaschine zu. Die Welle ist dabei in einem Lagergehäuse des Turboladers gelagert. Des Weiteren ist das Turbinenrad in einem Turbinengehäuse an ^¬ geordnet und das Verdichterrad in einem Verdichtergehäuse. Normalerweise ist die Welle über eine Radiallageranordnung in dem Lagergehäuse gelagert. Dabei kann zusätzlich eine Axial- lageranordnung vorgesehen werden, zum Aufnehmen von axialen Kräften .

Die bisherige Konstruktion von Turboladern sieht einzelne Ge ^¬ häuse vor, die aneinandergereiht befestigt und gegeneinander abgedichtet werden. Eine neue Form eines Turboladergehäuses sieht nun vor, das Turboladergehäuse in Längsrichtung zu tei ^¬ len und nicht wie bisher quer zu seiner Längsachse. Dieses neue Turboladergehäuse ist Gegenstand einer weiteren Patent ^¬ anmeldung . Demnach ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine geeignete Lageranordnung für eine Welle eines Turboladers be ^¬ reitzustellen, insbesondere eines Turboladers mit einem in Längsrichtung geteilten Turboladergehäuse.

Diese Aufgabe wird durch eine Lageranordnung insbesondere für ein in Längsrichtung geteiltes Turboladergehäuse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Demgemäß wird erfindungsgemäß eine Lageranordnung bereitges ^¬ tellt für eine Welle zur Lagerung in einem Turboladergehäuse, wobei die Lageranordnung ein Hülsenelement aufweist, wobei das Hülsenelement an jedem Ende einen Kragenabschnitt auf- weist, zur Befestigung der Lageranordnung in axialer Richtung in dem Turboladergehäuse.

Die Lageranordnung hat dabei den Vorteil, dass sie mittels der Hülseneinrichtung mit den beiden Kragenabschnitten in dem Turboladergehäuse in axialer Richtung befestigt werden kann. Insbesondere kann die Lageranordnung, bei einem in wenigstens zwei Gehäusehälften in Längsrichtung geteilten Turboladergehäuse, vormontiert und anschließend in die Gehäusehälften eingelegt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schemati ^¬ schen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Schnittansicht einer Gehäusehälfte eines Tur ^¬ boladergehäuses von der Dichtungsseite aus gese ^¬ hen, wobei eine Welle in dem Turboladergehäuse mit einer Radiallageranordnung gemäß einer ersten Aus- führungsform der Erfindung versehen ist;

Fig. 2 eine Schnittansicht beider Gehäusehälften eines

Turboladergehäuses, wobei eine Welle in dem Turbo ^¬ ladergehäuse mit einer Radiallageranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung versehen ist.

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen - sofern nichts anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen worden. Des Weiteren ist die Darstellung des Turboladers in den nachfolgenden Figuren rein schematisch, nicht maßstäblich und stark vereinfacht gezeigt.

In Fig. 1 ist eine Schnittansicht durch ein Turboladergehäuse 10 gezeigt, welches in Längsrichtung beispielsweise in zwei Gehäusehälften 12 geteilt ausgeführt ist. Eine Gehäusehälfte 12 des Turboladergehäuses 10 ist dabei von der Dichtungsseite her gezeigt . In dem Beispiel in Fig. 1 weist das Turboladergehäuse 10 ein Lagergehäuse 14, ein Turbinengehäuse 16 und ein Verdichterge ^¬ häuse 18 auf, wobei beispielsweise alle drei Gehäuse zu einem Gehäuse 10 zusammengefasst sind und in zwei Gehäusehälften 12 entlang der Längsrichtung geteilt ausgebildet sind. Grund- sätzlich kann wenigstens ein Gehäuseabschnitt oder ein Gehäu ^¬ se, wie das Laufradgehäuse 16, 18 und/oder das Lagergehäuse 14, in Längrichtung geteilt ausgebildet sein. Im vorliegenden Fall ist das Turboladergehäuse 10 in Längsrichtung beispiels ^¬ weise in einer horizontalen Ebene geteilt ausgeführt, wobei die Längsachse 20 des Turboladergehäuses 10 dabei in der ho ^¬ rizontalen Ebene liegt. Grundsätzlich kann das Turboladerge ^¬ häuse 10 aber in jeder Ebene in Längsrichtung in wenigstens zwei Gehäusehälften 12 geteilt ausgebildet sein. Des Weiteren muss die Längsachse 20 nicht in dieser Teilungsebene liegen oder diese beispielsweise schneiden, sie kann dies aber tun.

In dem vorliegenden Beispiel ist das Turboladergehäuse 10 wahlweise zusätzlich zumindest teilweise temperierbar ausge- führt. Genauer gesagt weist das Turboladergehäuse 10 z.B. in dem Bereich des Turbinengehäuses 16 und des Lagergehäuses 14 einen zusätzlichen Fluidmantel 22 auf, in welchem ein Temperiermedium oder Temperierfluid, wie z.B. Wasser, geführt werden kann, um diesen Bereich des Turboladergehäuses 10 zu tem- perieren, d.h. zu kühlen und/oder zu heizen.

Die in Fig. 1 gezeigte Gehäusehälfte 12 wird an der anderen entsprechenden Gehäusehälfte (nicht dargestellt) befestigt und vorzugsweise abgedichtet. Dazu sind in der in Fig. 1 ge- zeigten Ausführungsform beispielsweise wenigstens eine oder mehrere Bohrungen 24 zum Verschrauben der beiden Gehäusehälften 12 miteinander vorgesehen. Es kann hierbei auch jede andere Form der Befestigung vorgesehen werden, die geeignet ist die beiden Gehäusehälften 12 miteinander zu verbinden und ei- ne Abdichtung zwischen den beiden Gehäusehälften 12 zu ermöglichen oder selbst bereitzustellen. In Fig. 1 ist dabei eine Aussparung 26 oder Nut vorgesehen, in welche eine Dichtungseinrichtung eingelegt wird, zum Abdichten der beiden Gehäusehälften 12. Die Aussparung 26 und deren Verlauf ist dabei rein beispielhaft. Die Abdichtung der beiden Gehäusehälften 12 bildet des Weiteren eine eigene Patentanmeldung.

In Fig. 1 ist in dem Lagergehäuseabschnitt 14 des Turbolader ^¬ gehäuses 10 eine Welle 28 gelagert, auf welcher ein Turbinen- _r

rad 30 einer Turbine und ein Verdichterrad 32 eines Verdich ^¬ ters vorgesehen sind. Das Turbinenrad 30 ist dabei in dem Turbinengehäuseabschnitt 16 und das Verdichterrad 32 in dem Verdichtergehäuseabschnitt 18 des Turboladergehäuses 10 an- geordnet. In dem vorliegenden Beispiel weist die Welle 28 ei ^¬ ne Radiallageranordnung 34 auf, sowie eine zusätzliche Axial ^¬ lageranordnung 36.

Durch die Teilung in Längsrichtung des Turboladergehäuses 10 entsteht eine Fuge innerhalb der Lagerflächen der Radialla ^¬ geranordnung 34 in Fig. 1. Die Bohrung in welcher die Lageranordnung 34 zum Lagern der Welle 28 angeordnet wird fällt normalerweise toleranzbedingt etwas oval aus. Um die Ovalität der zentralen Bohrung, welche durch die Teilung in zwei Gehäusehälften 12 zwei Bohrungshälften bildet, auszugleichen und eine Deformation der eingelegten Lageranordnung 34 zu vermeiden, wird die Lageranordnung 34 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung über federnd wirkende Kragenabschnitte 38 axial verspannt eingebaut.

In Fig. 1 ist die Welle 28 über eine Radiallageranordnung 34 gelagert. Die Radiallageranordnung 34 weist dabei außen ein Hülsenelement 40 auf, das beispielsweise aus Metall, z.B. Stahl, besteht oder dieses aufweist oder aus einem anderen geeigneten Material besteht.

Das erfindungsgemäße Hülsenelement 40 weist in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform jeweils einen Kragenabschnitt 38 an seinen beiden Enden auf. Dabei sind beispielsweise wenigstens einer oder beide Kragenabschnitte 38 des Hülsenelements 40 hierbei federnd ausgebildet, um zwischen zwei Anschlägen oder Aufnahmen 42 bzw. hier Vorsprüngen des Turboladergehäuses 10 eingespannt zu werden und die in dem Hülsenelement 40 vorge ^¬ sehene Lageranordnung 34 in axialer Richtung zu verspannen. Einer oder beide Kragenabschnitte 38 können ebenso nicht fe ^¬ dernd bzw. steif ausgebildet werden und zwischen den beiden Aufnahmen 42 eingelegt werden. Dabei können wahlweise zusätzlich ein oder beide Kragenabschnitte 38, welche steif oder federnd ausgebildet sind, an der zugeordneten Aufnahme 42, beispielsweise mittels Schrauben und/oder Stiften, befestigt werden (nicht dargestellt).

Die Kragenabschnitte 38 sind dabei beispielsweise einstückig mit dem Hülsenelement 40 verbunden und können durch die

Längsteilung des Turboladergehäuses 10 leicht in die entspre ^¬ chende Gehäusehälfte 12 eingelegt werden. Einer oder beide Kragenabschnitte 38 können aber auch als separate Teile aus ^¬ gebildet und an dem Hülsenelement 40 befestigt sein, bei- spielsweise durch Verschrauben, Verrasten usw. des Kragenabschnitts 38 mit dem Hülsenelement 40, wie in Fig. 1 bei dem Kragenabschnitt 38 auf der Verdichterseite mit einer gestri ^¬ chelten Linie angedeutet ist. Des Weiteren können ein oder beide Kragenabschnitte 38 des Hülsenelements 40 außerdem wahlweise zusätzlich aus dem Öl- raum sowohl turbinenseitig, wie in Fig. 1 gezeigt ist, als auch verdichterseitig (nicht dargestellt) herausgeführt wer ^¬ den und weitere Funktionen übernehmen, wie beispielsweise die eines Hitzeschildes. Einer oder beide Kragenabschnitte 38 können aber auch innerhalb des Ölraums verbleiben.

Das Hülsenelement 40 kann, wie in der Ausführungsform in Fig. 1 gezeigt ist, eine Hülse 44 aufnehmen, welche beispielsweise zwei Gleitlagerabschnitte 46 aufweist. Alternativ kann das Hülsenelement 40 auch selbst beispielsweise als radiale

Gleitlageranordnung ausgebildet sein (nicht dargestellt) und zwei Gleitlagerabschnitte bilden, so dass die Hülse 44 wegge ^¬ lassen werden kann. Statt der Hülse 44 in Fig. 1 können auch _η

zwei Radiallager z.B. in Form von Gleitlagern vorgesehen werden, die wahlweise zusätzlich über eine Distanzhülse zueinan ^¬ der beabstandet in dem Hülsenelement 40 angeordnet sind, wie in nachfolgender Fig. 2 gezeigt ist. Alternativ kann auch das Hülsenelement auf seiner Innenseite als Distanzhülse ausge ^¬ bildet sein mit einem Anschlag für beide Gleitlager (nicht dargestellt) . Neben Gleitlagern kann auch jede andere Art von Lagern vorgesehen werden, beispielsweise berührungsfreie La ^¬ ger, wie z.B. Magnetlager, oder Wälzlager usw..

Des Weiteren kann wahlweise zusätzlich zwischen der Hülse 44 in Fig. 1 und dem Hülsenelement 40 eine Lage 48 aus wenigs ^¬ tens einer oder mehreren Schichten aus einem elastischen, hitzebeständigen oder temperaturbeständigen Material vorgese- hen werden, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Das Material be ^¬ steht dabei beispielsweise aus einem Polymer, Elastomer und/oder Hartgummi. Die Erfindung ist aber auf diese Materialien nicht beschränkt. Grundsätzlich kann jedes andere geeig ^¬ nete, hitzebeständige oder temperaturbeständige, elastische Material eingesetzt werden. Ein Vorteil der Radiallageranord ^¬ nung 34 bestehend z.B. aus dem Hülsenelement 40 und der darin aufgenommenen Hülse 44 mit den beiden Lagerabschnitten 46 ist, dass die Radiallageranordnung 34 insgesamt komplett vor ^¬ moniert werden kann und somit beispielsweise ohne die umge- benden Gehäuse betriebsausgewuchtet werden kann.

Neben der Radiallageranordnung 34 kann wahlweise zusätzlich eine Axiallageranordnung 36 vorgesehen werden, welche z.B. wenigstens ein Axiallager beispielsweise in Form eine Axial- lagerscheibe 50 aufweist. Die Axiallagerscheibe 50 kann dabei zusätzlich so ausgebildet sein, dass ein Ölabweisblech 52 darauf angeordnet werden kann. Des Weiteren kann zusätzlich im Anschluss eine Buchseneinrichtung 54 oder eine Hülseneinrichtung vorgesehen werden, welche wahlweise mit einem oder mehr zusätzlichen Dichtungselementen 56, z.B. in Form von zwei Kolbenringdichtungen, versehen ist zum Abdichten des Lagergehäuseabschnitts 14 gegenüber dem Verdichtergehäuseab ^¬ schnitt 18.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird die Hülse 44 auf die Welle 28 aufgeschoben, wobei die Welle 28 beispielsweise einen Absatz mit einem Anschlag für die Hülse 44 bildet. Am anderen Ende der Hülse 44 ist das Axiallager bzw. hier z.B. die Axialla- gerscheibe 50 vorgesehen. Die Welle 28 kann mit der Hülse 44, der Lage 48 aus einem elastischen Material oder Materialkombination und dem Hülsenelement 40 mit den beiden Kragenab ^¬ schnitten 38 leicht in die Gehäusehälften 12 eingelegt werden. Über die Kragenabschnitte 38 des Hülsenelements 40 kann dabei die Radiallageranordnung 34 in axialer Richtung verspannt werden.

Des Weiteren können ein oder beide Kragenabschnitte 38 des Hülsenelements 40 zusätzlich zum Abdichten des Lagergehäu- seabschnitts 14 gegenüber dem Turbinengehäuseabschnitt 16 und/oder des Lagergehäuseabschnitts 14 gegenüber dem Verdichtergehäuseabschnitt (nicht dargestellt) eingesetzt werden. In dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel sind z.B. zwei Dichtungsele ^¬ mente 56 in Form von z.B. Kolbenringdichtungen in entspre- chenden Nuten auf der Welle 28 angeordnet und bilden mit dem Kragenabschnitt 38 eine Abdichtung zum Abdichten des Lagerge ^¬ häuseabschnitts 14 gegenüber dem Turbinengehäuseabschnitt 16. Ein Dichtungselement 56, wie z.B. eine solche Kolbenringdich ^¬ tung, kann ebenso auch in einer entsprechenden Nut oder Aus- sparung des Hülsenelements 40 bzw. deren Kragenabschnitts 38 vorgesehen werden.

In Fig. 2 ist eine weitere Schnittansicht durch ein Turbola ^¬ dergehäuses 10 bestehend aus zwei Gehäusehälften 12, 13 dar- gestellt. Das Turboladergehäuse 10 ist in dem vorliegenden Beispiel ebenfalls in Längsrichtung in einer horizontalen Ebene geteilt ausgeführt. Eine erste Gehäusehälfte 12 mit z.B. einem Schmiermitteleinlass für eine Lageranordnung 34 bildet dabei das Oberteil und eine zweite Gehäusehälfte 13 mit beispielsweise einem Auslass für das Schmiermittel bildet das Unterteil. Beide Gehäusehälften 12, 13 werden vorzugswei ^¬ se dichtend miteinander verbunden. Stark vereinfacht und rein schematisch ist dabei die Dichtung 58 zwischen den beiden Ge- häusehälften 12, 13 in Fig. 2 angedeutet. Die Dichtung 58 ist Bestandteil einer eigenen Patentanmeldung. Als Dichtung 58 kann beispielsweise eine Sickendichtung vorgesehen werden, die in Nuten oder Aussparungen einer oder beider Gehäusehälften 12, 13 eingelegt wird, wobei sich dann die übrigen nicht abgedichteten Gehäusehälfteflächen beispielsweise direkt berühren. Alternativ oder zusätzlich kann die Dichtung 58 auch wenigstens einen O-Ring und/oder wenigstens ein Elastomer aufweisen für kältere Bereiche, wie den Verdichtergehäuseab ^¬ schnitt 18, und eine Sickendichtung für wärmere Bereiche, beispielsweise den Lagergehäuseabschnitt 14 und insbesondere den Turbinengehäuseabschnitt 16. Der Verlauf einer Aussparung oder Nut zum Aufnehmen der Dichtung 58 ist dabei stark vereinfacht und rein beispielhaft in Fig. 1 dargestellt. Die Er ^¬ findung ist auf die Form der Aussparung bzw. Nut in Fig. 1 nicht beschränkt.

In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform der Lageranordnung 34 bzw. hier Radiallageranordnung 34 ist wiederum ein Hülsenelement 40 zur Aufnahme der Radiallagerung vorgesehen. Alter- nativ kann das Hülsenelement 40 aber auch z.B. direkt zusätzlich als Radiallageranordnung ausgebildet sein (nicht dargestellt) mit z.B. zwei Radialgleitlagerabschnitten. 1

Das Hülsenelement 40 weist ebenfalls an seinen beiden Enden jeweils einen Kragenabschnitt 38 auf, wobei der Kragenab ^¬ schnitt 38 auf der Turbinenseite zusätzlich als Hitzeschild 60 ausgebildet ist. Beide Kragenabschnitte 38 sind zwischen zwei Aufnahmen 48 oder Anschlägen bzw. Vorsprüngen in dem

Turboladergehäuse 12 in axialer Richtung einspannbar. Wie zuvor mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben wurde, können ein oder beide Kragenabschnitte 38 federnd ausgebildet werden oder auch wenigstens ein oder beide Kragenabschnitte 38 steif bzw. nicht flexibel ausgebildet sein. Wenigstens einer oder beide Kragenabschnitte 38 können dabei an einer Aufnahme 42 bzw. einem Anschlag in dem Turboladergehäuse 10 festgeschraubt werden, wie mit einer gestrichelten Linie an dem Kragenabschnitt 38 auf der Verdichterseite angedeutet ist. Einer oder beide Kragenabschnitte 38 können dabei einstückig mit dem Hülsenelement 40 ausgebildet sein oder als separates Teil, das an dem Hülsenelement 40 beispielsweise wahlweise zusätz ^¬ lich angeschraubt oder eingerastet werden kann. Dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung.

In der Ausführungsform des Hülsenelements in Fig. 2 ist ein Kragenabschnitt 38 einstückig mit dem Hülsenelement 40 ausge ^¬ bildet. Der andere Kragenabschnitt 38 ist beispielsweise so ausgebildet, dass er entweder nur mit seinem Ende an dem Hül- senelement 40 anliegt, wie in Fig. 2 gezeigt ist, oder auf das Hülsenelement 40 aufsteckbar ist und/oder an dem Hülsenelement 40 einrastbar ist. In dem Beispiel wie es in Fig. 2 dargestellt ist, liegt der separate Kragenabschnitt 38 an dem Hülsenelement lediglich an und wird an dem Absatz bzw. Vor- sprung des Turboladergehäuses 10 wahlweise zusätzlich befes ^¬ tigt, beispielsweise dort angeschraubt.

In dem Hülsenelement 40 sind als Radiallager 62 beispielswei ^¬ se zwei Gleitlager vorgesehen. Wahlweise kann dabei zusätz- lieh eine Distanzhülse 64 zwischen den beiden Gleitlagern 62 vorgesehen werden, wie in Fig. 2 gezeigt ist, oder das Hülsenelement 40 wahlweise zusätzlich auf seiner Innenseite als Distanzhülse ausgebildet sein (nicht dargestellt). In dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel ist keine zusätzliche Lage aus ei ^¬ nem elastischen, hitze- bzw. temperaturbeständigen Material, zwischen den Gleitlagern 62, der Distanzhülse und dem Hülsenelement 40 vorgesehen. Grundsätzlich kann aber so eine Lage 44, wie sie zuvor mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben wurde, vorgesehen werden, je nach Funktion und Einsatzzweck.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht be ^¬ schränkt, sondern ist auf vielfältige Weise modifizierbar. Die vorgenannten Ausführungsformen sind miteinander kombinierbar, insbesondere einzelne Merkmal davon.

Die Radiallageranordnung 34 in den Fig. 1 und 2 mit dem Hülsenelement 40 ist lediglich ein Beispiel für eine Lagerung der Welle 28 in radialer Richtung. Des Weiteren kann wahlweise zusätzlich eine Axiallageranordnung 36 mit wenigstens einem Axiallager vorgesehen werden, wie in den Fig. 1 und 2 beispielhaft gezeigt ist. Grundsätzlich kann die Welle 28 in dem Turboladergehäuse 10 jede andere Radiallageranordnung 34 und/oder Axiallageranordnung 36 mit dem Hülsenelement 40 mit den beiden Kragenabschnitten 38 aufweisen. Neben Gleitlagern sind auch prinzipiell Wälzlager möglich, sowie berührungslose Lager, wie z.B. Magnetlager usw..