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Patent Searching and Data


Title:
BEARING BUSH FOR A SHAFT OF A TURBOCHARGER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/179771
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a bearing bush with a central axis for receiving a turbocharger shaft rotating about said axis, comprising at least one axial bearing surface and at least one radial bearing surface, which has multiple helical lubricant grooves for conveying lubricant. The bearing bush according to the invention is characterized in that the axial bearing surface has a number of latching surfaces on a plane perpendicular to the axis and an equal number of wedge surfaces between the latching surfaces, wherein a respective wedge groove running from inwards to outwards radially is formed at the transition between the wedge surfaces and one of the adjacent latching surfaces, and each of the wedge grooves is connected to at least one of the lubricant grooves.

Inventors:
KÖRNER, Stefan (Bluecherstraße 8, Nussloch, 69226, DE)
SUBRAMANI, D. (MIG-6235, Brindavan TNHBAmbattur Scheme,Phase 1 &, Ayappakkam 7 Chennai, 600077, IN)
ALAGARSAMY, V. (Orchid 8, Majestic Orchard,1, Jaswant Naga, Mogappair West 7 Chennai, 600037, IN)
Application Number:
EP2019/055642
Publication Date:
September 26, 2019
Filing Date:
March 07, 2019
Export Citation:
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Assignee:
TURBO ENERGY GERMANY GMBH (Rudolf-Diesel-Strasse 40-44, Mannheim, 68169, DE)
TURBO ENERGY PRIVATE LIMITED (Old Mahabalipuram Road, 4 Paiyanur, 603104, IN)
International Classes:
F16C17/10
Domestic Patent References:
WO2014055255A12014-04-10
WO2014003057A12014-01-03
WO2015167844A12015-11-05
Foreign References:
CN101550864A2009-10-07
DE112013003184T52015-03-19
US4240678A1980-12-23
US6017184A2000-01-25
EP1998009A12008-12-03
DE112013003184T52015-03-19
Attorney, Agent or Firm:
DR. WEITZEL & PARTNER (Friedenstraße 10, Heidenheim, 89522, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Lagerbüchse (6) mit einer zentralen Achse (12) zur Aufnahme einer um diese Achse (12) rotierenden Welle (4) eines Turboladers (1) mit zumindest einer Axiallagerfläche (15) und zumindest einer Radiallagerfläche (14), welche mehrere schraubenlinienförmige Schmiermittelnuten (16) zur Förderung von Schmiermittel aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Axiallagerfläche (15) eine Anzahl von Rastflächen (18) in einer Ebene senkrecht zur Achse (12) und eine gleiche Anzahl von Keilflächen (19) jeweils zwischen den Rastflächen (18) aufweist, wobei jeweils am

Übergang der Keilflächen (19) in eine der benachbarten Rastflächen (18) eine von radial innen nach radial außen verlaufende Keilnut (17) ausgebildet ist, und wobei jede der Keilnuten (17) mit zumindest einer der Schmiermittelnuten (16) in Verbindung steht.

2. Lagerbüchse (6) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Anzahl der schraubenlinienförmigen Schmiermittelnuten (16) in der wenigsten einen Radiallagerfläche (14) größer oder vorzugsweise gleich der Anzahl der Keilnuten (17) in der wenigstens einen Axiallagerfläche (15) ist.

3. Lagerbüchse (6) nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Keilflächen (19) benachbart zu der einen Rastfläche (18) mit einer Stufe in Axialrichtung zurückversetzt sind und dann in Umfangsrichtung bis zur anderen benachbarten Rastfläche (18) ansteigen.

4. Lagerbüchse (6) nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Rastfläche (18) und der benachbarten Keilfläche (19) ausgehend von der Stufe eine parallel zur Ebene der Rastflächen (18) angeordnete Zwischenfläche (21) liegt, in welcher die Keilnut (17) angeordnet ist.

5. Lagerbüchse (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Keilflächen (19) in Radialrichtung eben sind.

6. Lagerbüchse (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Keilnuten (17) von radial innen nach radial außen ansteigend und vorzugsweise in Radialrichtung nur über einen Teil der radialen Breite der Axiallagerfläche (15) verlaufen.

7. Lagerbüchse (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

jede der mit einer der Keilnut (17) verbundene schraubenlinienförmigen Schmiermittelnuten (16) auf der in Umfangsrichtung der Rastfläche (18) zugewandten Seite der Keilnut (17) in diese mündet.

8. Lagerbüchse (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

jeder der Keilnuten (17) genau eine der schraubenlinienförmigen

Schmiermittelnuten (16) zugeordnet ist.

9. Lagerbüchse (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 8

gekennzeichnet durch

eine Zufuhröffnung (8) für Schmiermittel auf der der Axiallagerfläche (15) abgewandten Seite der Radiallagerfläche (14).

10. Lagerbüchse (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 9

gekennzeichnet durch

eine Öffnung (10) zur Aufnahme eines Fixierstifts (11‘).

11. Lagerbüchse (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Keilnuten (17) in Radialrichtung parallel zueinander ausgerichtete Seiten kanten aufweisen.

12. Lagerbüchse (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

an gegenüberliegenden axialen Enden jeweils eine Radiallagerfläche (14) und eine Axiallagerfläche (15) vorgesehen sind, wobei die

schraubenlinienförmigen Schmiermittelnuten (16) in den beiden

Radiallagerflächen (14) gegenläufig ausgebildet sind.

13. Turbolader (1) mit zumindest einem Verdichter (3) und einer Turbine auf einer gemeinsamen Welle (4) mit einem Gehäuse (5), welches eine zentrale Öffnung zur Aufnahme der Welle (4) in zumindest einer

Lagerbüchse (6) aufweist,

gekennzeichnet durch

die Lagerbüchse (6) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12.

14. Turbolader (1) nach Anspruch 13 und mit einer Lagerbüchse (6) nach einem der Ansprüche 9 bis 12,

dadurch gekennzeichnet, dass

in dem Gehäuse (5) ein, insbesondere radial verlaufenden,

Schmiermittelkanal (7) zur Zufuhr von Schmiermittel zu der Zufuhröffnung (8) der Lagerbüchse (6) vorgesehen ist.

Description:
Lagerbüchse für eine Welle eines Turboladers

Die Erfindung betrifft eine Lagerbüchse für eine Welle mit einer zentralen Achse nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Außerdem betrifft die Erfindung einen Turbolader mit einer derartigen

Lagerbüchse.

Turbolader sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt.

Typischerweise weisen sie eine durchgehende Welle auf, auf deren einen Ende eine Turbine und auf deren anderen Ende wenigstens ein Verdichterrad montiert ist. Zur Lagerung der Welle in einem Gehäuse des Turboladers haben sich seit langem Lagerbüchsen etabliert, welche insbesondere

Axiallagerflächen und Radiallagerflächen aufweisen. Beispielhaft kann auf eine Lagerbüchse dieser Art in der Offenbarung der US 4,240,678 A hingewiesen werden.

Ein entscheidender Punkt bei derartigen Lagerbüchsen ist ihre Lageraufgabe einerseits als Axiallager und insbesondere als Radiallager für die

typischerweise mit mehreren 10000 U/min sehr schnell laufende Welle des Turboladers. Derartige Buchsen können dabei einteilig ausgebildet sein.

Hierfür kann beispielhaft auf den Aufbau in der US 6,017,184 A hingewiesen werden. Dabei zeigt beispielsweise die EP 1 998 009 B1 einen Aufbau, bei welchem eine geteilte Buchse ausgebildet ist. Diese in zwei Teile aufgeteilte Buchse weist im Wesentlichen einen ähnlichen Aufbau sowohl der

Radiallagerflächen im Inneren der beiden Buchsen als auch der

Axiallagerflächen an jeweils einer Stirnseite der Buchse auf.

Die internationale Patentanmeldung WO 2014/055255 A1 zeigt ein Gleitlager mit einer Axiallagerfläche. Die Axiallagerfläche besteht aus einer ebenen Oberfläche mit druckerzeugenden Mitteln am inneren Durchmesser der ringförmigen Oberfläche. Diese druckerzeugenden Mittel erstrecken sich nicht bis zum äußeren Durchmesser der Oberfläche. Sie werden genutzt, um Öl als Schmiermittel zu der ebenen Fläche zu bringen. Das Problem bei dieser Idee ist die relativ große ebene Fläche, welche die Reibung erhöht. Außerdem sind keine Mittel vorgesehen, um das Schmiermittel über die ebene Fläche zu verteilen. Hierdurch wird zwar nur eine minimale Menge an Schmiermittel benötigt jedoch andererseits die Reibung hierdurch weiter erhöht.

Aus der DE 11 2013 003 184 T5, einer Übersetzung der internationalen

Anmeldung WO 2014/003057 A1 , ist ebenfalls eine Lagerbüchse mit

Axiallagern und Radiallagern für einen Turbolader bekannt. Die Axiallager weisen hier durchgehende nach außen führende Nuten auf, welche einen gebogenen Verlauf aufweisen und sich in ihrem Verlauf entsprechend erweitern, um eine möglichst gleichmäßige Schmiermittelversorgung der Axiallagerflächen zu gewährleisten und sich sammelnden Schmutz abführen zu können. Außerdem sind aus dieser Schrift zwei Radiallager in der Lagerbüchse bekannt. Diese Radiallager weisen sich nach außen hin vertiefende Nuten auf, welche so verlaufen, dass sie bei der Rotation der Welle relativ zur

Lagerbüchse eine Förderwirkung für Schmiermittel nach außen erzielen.

Aus der WO 2015/167844 A1 ist ein ähnlicher Aufbau mit spiralförmig durch die Radiallagerflächen verlaufenden Nuten bekannt. Gemäß der internationalen Offenlegungsschrift sind diese Nuten dabei jedoch nicht zur

Schmiermittelversorgung sondern zur akustischen Optimierung des Aufbaus des Turboladers vorgesehen. Sie weisen jedoch gegenläufige

schraubenlinienförmige Ausgestaltungen innerhalb der beiden

Radiallagerflächen der dort beschriebenen Lagerbüchse auf. Eine

Förderwirkung auf das Schmiermittel ist damit zu erwarten.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Lagerbüchse für die Welle eines Turboladers anzugeben, welche eine gute Tragfähigkeit zusammen mit minimaler Reibung und akzeptablem Schmiermittelkonsum erlaubt. Es ist außerdem die Aufgabe der Erfindung, einen Turbolader mit solch einer

Lagerbüchse anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch eine Lagerbüchse mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird außerdem durch einen Turbolader mit einer solchen Lagerbüchse gelöst.

Die erfindungsgemäße Lagerbüchse ist um eine zentrale Achse aufgebaut, um welche die in der Lagerbüchse aufgenommene Welle eines Turboladers rotiert. Die Welle bildet dabei zusammen mit einem Verdichter und einer Turbine den sogenannten Läufer des Turboladers, also den Teil, der mit den eingangs bereits genannten Drehzahlen in der Lagerbüchse rotiert. Die Lagerbüchse weist vergleichbar wie die Lagerbüchsen im Stand der Technik zumindest eine Axiallagerfläche und zumindest eine Radiallagerfläche auf. Es können beispielsweise zwei getrennte Lagerbüchsen vorgesehen sein, sodass jede der Lagerbüchsen eine Radiallagerfläche und eine Axiallagerfläche aufweist oder es kann eine gemeinsame Lagerbüchse mit dann jeweils zwei

Radiallagerflächen und zwei Axiallagerflächen vorgesehen sein.

In der wenigstens einen Radiallagerfläche sind dabei mehrere

schraubenlinienförmige Schmiermittelnuten zur Förderung von Schmiermittel je nach Drehrichtung in die eine oder in die andere axiale Richtung

vorgesehen. Die Axiallagerfläche bei der erfindungsgemäßen Lagerbüchse weist eine Anzahl von sogenannten Rastflächen in einer Ebene senkrecht zur Achse und eine gleiche Anzahl von Keilflächen jeweils zwischen den

Rastflächen auf. Jeweils am Übergang der Keilfläche in eine der benachbarten Rastflächen ist eine von radial innen nach radial außen verlaufende Keilnut ausgebildet, wobei jede der Keilnuten mit zumindest einer der

Schmiermittelnuten in Verbindung steht. Die Keilnuten, welche gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Idee von radial innen nach radial außen ansteigend und vorzugsweise in Radialrichtung nur über einen Teil der radialen Breite der Axiallagerfläche verlaufend ausgebildet sind, sind also mit jeweils wenigstens einer der Schmiermittelnuten verbunden. Bei entsprechender Drehrichtung der Welle in der Lagerbüchse beziehungsweise der Welle und der Lagerbüchse relativ zueinander kommt es dann zu einer Förderwirkung von Schmiermittel von der einen der Axiallagerfläche abgewandten Seite der Radiallagerfläche durch die Schmiermittelnuten hin zu den Keilnuten der Axiallagerfläche. Das Schmiermittel wird also zuverlässig in diesem Bereich gefördert und schmiert dabei gleichzeitig die Radiallagerfläche. Das in den Bereich der Axiallagerfläche geförderte Schmiermittel gelangt über die Keilnut in den im Wesentlichen ringförmigen Bereich des Axiallagers, und zwar jeweils an der gegenüber der Ebene der Rastflächen in Richtung der Radiallager versetzten tiefsten Stelle der Keilfläche. Das Schmiermittel kann sich dann in diesem Bereich der Keilfläche ansammeln und wird durch die Drehbewegung des Gegenelements bezüglich der Axiallagerfläche der Lagerbüchse entlang der Keilfläche zunehmend verdichtet, sodass bis zu dem Punkt, in dem die Keilfläche die Rastfläche erreicht, ein Druckaufbau erfolgt ist und die Bauteile nicht direkt aufeinander sondern mit einem dazwischen angeordneten

Druckpolster des Schmiermittels rotieren. Hierdurch ist eine sehr effiziente, verschleißarme und durch den speziellen Aufbau dennoch hinsichtlich des Schmiermittelverbrauchs sehr sparsame Lagerung möglich.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee ist die Anzahl der

Schmiermittelnuten in der wenigstens einen Radiallagerfläche größer oder vorzugsweise gleich der Anzahl an Keilnuten in der wenigstens einen

Axiallagerfläche. Jede der schraubenförmig verlaufenden Schmiermittelnuten versorgt also eine der Keilnuten und damit eine der Keilflächen des

Axiallagers. Ist das Axiallager beispielsweise mit vier Rastflächen aufgebaut, weist es dementsprechend vier Keilflächen und vier Keilnuten auf. Jede der Keilnuten wird über eine der schraubenförmigen Schmiermittelnuten mit dem Schmiermittel versorgt, sodass sich praktisch ein Aufbau der Schmiermittelnuten in der Radiallagerfläche in der Art eines viergängigen Gewindes ergibt. Die Schmiermittelnuten müssen dabei nicht zwingend um den gesamten Umfang der Radiallagerfläche umlaufend ausgebildet sein, sodass auch ein Aufbau entsprechend einem viergängigen Gewinde mit einer entsprechend hohen Steigung denkbar ist, sodass die Schmiermittelnuten jeweils nur um einen Teil des Umfangs verlaufen.

Alternative Formen der Schmiermittelnuten, welche im auf eine

Projektionsebene abgerollten Zustand beispielsweise lineare, einer

Parabelfunktion, einer e-Funktion, einer Kurve, einer S-förmigen Linie, einer Zickzacklinie oder dergleichen folgende Verläufe zeigen, fallen ebenfalls unter den Begriff der schraubenförmigen Schmiermittelnuten im erfindungsgemäßen Sinn, solange sie eine resultierende Förderwirkung von Schmiermittel von der einen axialen Seite der Radiallagerfläche zu der anderen bei jeweils einer gleichbleibenden Drehrichtung bewirken.

Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung der Idee sieht es vor, dass die Keilflächen benachbart zu der einen Rastfläche mit einer Stufe in Umfangsrichtung zurückversetzt, also gegenüber der Ebene der Rastfläche in Richtung des Radiallagers versetzt sind. Sie steigen dann in Umfangsrichtung bis zu der anderen benachbarten Rastfläche auf deren Ebene wieder an. Ein solcher Aufbau ermöglicht einen idealen Druckaufbau im Schmiermittel, indem sich ein Schmiermittelkeil ausbildet. Ergänzend kann es gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee vorgesehen sein, dass zwischen der Rastfläche und der Keilfläche ausgehend von der Stufe eine parallel zur Ebene der Rastflächen angeordnete Zwischenfläche liegt, in welcher die Keilnuten angeordnet sind. Die Keilnuten können also in den Keilflächen selbst oder in zwischen den Keilflächen und den Rastflächen liegenden parallel zu den Rastflächen verlaufenden Zwischenflächen angeordnet sein. Dies kann hinsichtlich der Fertigung von Vorteil sein, da die eine Seitenkante der Keilnut dann gleichzeitig die radial verlaufende Begrenzung zwischen der Keilnut und der Keilfläche ausbilden kann.

Eine außerordentlich vorteilhafte Weiterbildung sieht es dabei vor, dass die Keilflächen in Radialrichtung eben sind. Die Rastflächen und - sofern vorhanden - die Zwischenflächen, welche in einer Ebene senkrecht zur Achse liegen, sind ohnehin sowohl in Umfangsrichtung als auch in Radialrichtung eben ausgebildet. Gemäß der vorteilhaften Weiterbildung der Idee können nun auch die Keilflächen in Radialrichtung eben ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass die gesamte Stufe zwischen einer der Rastflächen und der benachbarten Keilfläche beziehungsweise der Übergang von der Zwischenfläche, sofern diese vorhanden ist, in die Keilfläche so verläuft, sodass die Höhe der Stufe radial innen und radial außen an der Axiallagerfläche dieselbe ist. Dies ist hinsichtlich der Fertigung von entscheidendem Vorteil, da lediglich in die Umfangsrichtung eine Veränderung der Keilfläche stattfindet und diese nicht auch in Radialrichtung ergänzend zur Umfangsrichtung verändert werden muss, was hinsichtlich der Fertigung einen deutlichen Mehraufwand darstellen würde.

Um eine ideale Ölversorgung der Keilnuten und damit der Keilflächen und letztlich der Axiallagerfläche zu gewährleisten, kann es gemäß einer

vorteilhaften Weiterbildung der Idee außerdem vorgesehen sein, dass jede der mit einer Keilnut verbundenen Schmiermittelnuten auf der in Umfangsrichtung der Rastfläche zugewandten Seite der Keilnut in diese mündet. Damit wird die Keilnut auf der in Bewegungsrichtung eines Gegenelements auf der

Axiallagerfläche hinteren Seite angeströmt, sodass das auf dieser Seite in den Bereich der Keilnut geförderte Schmiermittel ideal auf der anderen Seite der Keilnut und in Radialrichtung zu der Keilfläche abströmen und dort zum

Druckaufbau beitragen kann. Dabei kann idealerweise jeder der Keilnuten genau eine der

Schmiermittelnuten zugeordnet sein. Dadurch entsteht kein unnötiger

Schmiermittelstau im Bereich der Radiallagerflächen durch zusätzliche

Schmiermittelnuten, welche jedoch prinzipiell auch denkbar wären. Falls vorhanden könnten diese zusätzlichen Schmiermittelnuten beispielsweise in einer in der Radiallagerfläche verlaufenden Umfangsnut enden. Durch die Zuordnung jeweils genau einer der Schmiermittelnuten zu einer der Keilnuten entsteht jedoch ein gut funktionierender Aufbau, welcher einen minimalen Verbrauch an Schmiermittel gewährleistet.

Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung der Idee sieht es dabei vor, dass die Lagerbüchse in dieser besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung eine Zufuhröffnung für Schmiermittel auf der der Axiallagerfläche abgewandten Seite der Radiallagerfläche aufweist, sodass dieses Schmiermittel über die Förderwirkung der spiralförmigen Schmiermittelnuten in der Radiallagerfläche zur Axiallagerfläche gefördert werden kann und dabei sowohl die Radiallager als auch die Axiallager entsprechend schmiert.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Öffnung zur Aufnahme eines Fixierstifts in der Lagerbüchse vorgesehen sein. Diese

Öffnungen können prinzipiell beide vorhanden sein. Sofern beispielsweise ein hohlgebohrter Fixierstift eingesetzt wird, würde auch eine Öffnung ausreichen, welche sowohl die technische Aufgabe der rotationsfesten Fixierung der Lagerbüchse einerseits und durch den hohlgebohrten Fixierstift die Zufuhr von Schmiermittel andererseits ermöglicht.

Gemäß einer besonders günstigen Ausgestaltung der Idee ist die Buchse, wie oben bereits optional erwähnt, so ausgebildet, dass an den

gegenüberliegenden axialen Enden der Lagerbüchse jeweils eine

Radiallagerfläche und eine Axiallagerfläche vorgesehen sind. Die Welle des Läufers des Turboladers kann so in einer einzigen Buchse gelagert werden. In dieser vorteilhaften Ausgestaltung der Idee sind die spiralförmigen Schmiermittelnuten in den beiden Radiallagerflächen dabei gegenläufig ausgebildet, sodass sie bei der entsprechenden Drehrichtung der Welle in der Lagerbüchse beide eine Förderwirkung jeweils nach außen zu den

Axiallagerflächen hin ermöglichen.

Ein Turbolader gemäß der Erfindung umfasst wenigstens einen Verdichter und eine Turbine auf einer gemeinsamen Welle. Der Turbolader umfasst ferner ein Gehäuse mit einer zentralen Öffnung zur Aufnahme der Welle in zumindest einer Lagerbüchse. Die Lagerbüchse ist gemäß einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen mit wenigstens einer Axiallagerfläche konstruiert, welche Keilflächen sowie Keilnuten und Rastflächen umfasst. Außerdem weist die Lagerbüchse wenigstens eine Radiallagerfläche mit schraubenförmigen

Schmiermittelnuten entsprechend der oben beschriebenen Ausgestaltungen auf. Ein solcher Turbolader erlaubt eine minimale Reibung in seinen Radial- und Axiallagern und ermöglicht eine gute Tragfähigkeit mit einem geringen Verbrauch von Schmiermittel beziehungsweise Öl.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Turboladers sieht es dann vor, dass das Gehäuse einen Schmiermittelkanal aufweist, um das Schmiermittel der

Zuführöffnung zuzuführen. Dieser kann idealerweise radial in dem Gehäuse verlaufen. Damit wird die Komplexität des Gehäuses gegenüber Aufbauten mit mehreren zum Teil schräg verlaufenden Schmiermittelzuleitungen deutlich reduziert.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lagerbüchse und des Turboladers ergeben sich ferner aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.

Dabei zeigen: Figur 1 einen Schnitt durch einen Teil eines Turboladers gemäß der Erfindung in einer möglichen Ausführungsform;

Figur 2 einen Schnitt durch einen Teil eines Turboladers gemäß der

Erfindung in einer alternativen Ausführungsform;

Figur 3 eine dreidimensionale Ansicht einer Lagerbüchse in einer

erfindungsgemäßen Ausgestaltung;

Figur 4 eine Schnittdarstellung durch die Lagerbüchse;

Figur 5 eine Draufsicht auf eine Ausgestaltung der Axiallagerfläche in einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Lagerbüchse;

Figur 6 einen Teil der Axiallagerfläche von radial innen betrachtet mit einem auf der Axiallagerfläche laufenden Gegenelement;

Figur 7 eine Ansicht analog zu der in Figur 6, von radial außen;

Figur 8 eine dreidimensionale Ansicht einer Lagerbüchse in einer weiteren

Ausgestaltung gemäß der Erfindung; und

Figur 9 eine Draufsicht auf die Axiallagerfläche in der weiteren

Ausgestaltung der Lagerbüchse gemäß der Erfindung.

In der Darstellung der Figur 1 ist ein Ausschnitt aus einem Turbolader 1 zu erkennen, wie er insbesondere als Abgasturbolader zur Anwendung kommen kann. Den Kern des Turboladers 1 bilden dabei eine Turbine 2 und auf einer gemeinsamen Welle 4 mit dieser Turbine 2 ein Verdichter 3, am anderen Ende der Welle 4. Der Turbolader 1 selbst besteht dabei aus einem zentralen Gehäuse 5, in welchem eine Lagerbüchse 6 zur Lagerung der Welle 4 angeordnet ist. Das zentrale Gehäuse 5 wird dann seitlich im Bereich des Verdichters 3 durch ein angesetztes Verdichtergehäuse und im Bereich der Turbine 2 durch ein

Turbinengehäuse komplettiert (beide nicht dargestellt). Für die nachfolgende Erfindung ist nun insbesondere der zentrale Bereich des Gehäuses 5 sowie die Lagerbüchse 6 zur axialen und radialen Lagerung des sogenannten Läufers aus Welle 4, Turbine 2 und Verdichter 3 von Bedeutung.

Das Gehäuse 5 weist einen radial Schmiermittelkanal 7 zur Zufuhr von

Schmiermittel in den Bereich einer in der Lagerbüchse 6 angeordneten

Zufuhröffnung 8 auf. Das Schmiermittel gelangt also vorzugsweise zentral in das Innere der Lagerbüchse 6, um beide Seiten der Lagerbüchse 6

gleichmäßig zu versorgen. Es gelangt dann von der Lagerbüchse 6 über deren Radiallagerflächen 14, welche nachfolgend noch im Detail beschrieben werden, an die an beiden Stirnseiten der Lagerbüchse 6 angeordneten

Axiallagerflächen 15. Von dort gelangt das Schmiermittel zu in ihrer

Gesamtheit mit 9 bezeichneten Abfuhrkanäle, über welche es gesammelt und wieder abgeführt wird. Dies ist für einen Fachmann aus dem Bereich der Turbolader soweit bekannt.

Außerdem weist die Lagerbüchse 6 eine Öffnung 10 zur Aufnahme eines Fixierstifts 11 auf, welcher die Lagerbüchse 6 fixiert, insbesondere an einer Rotation hindert. Dabei kann die Öffnung 10 entsprechend größer als der Durchmesser des Fixierstifts 11 ausgeführt sein, sodass die Lagerbüchse 6 sowohl in Umfangsrichtung als auch in Axialrichtung einer zentralen Achse 12, wie sie in der Darstellung der Figur 1 zu erkennen ist, beweglich ist.

In der Darstellung der Figur 2 ist derselbe Aufbau nochmal gezeigt. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Öffnung 10 und die Zufuhröffnung 8 zusammengelegt sind, indem ein Fixierstift 11‘ eingesetzt wird, welcher eine zentrale Bohrung 13 aufweist, sodass er einerseits die Aufgabe der Fixierung und andererseits die Aufgabe der Schmiermittelzufuhr übernehmen kann. Alle anderen Elemente sind analog zu den oben beschriebenen Elementen der Figur 1 bezeichnet und zu verstehen.

In der Darstellung der Figur 3 ist nun ein erstes Ausführungsbeispiel der Lagerbüchse 6 in einer dreidimensionalen Ansicht und darunter in den Figuren 4 und 5 in einer Schnittdarstellung und in der Draufsicht auf eine der

Axiallagerflächen 15 der Lagerbüchse 6 zu erkennen. Der Aufbau ist so, dass die Lagerbüchse 6 an beiden axialen Enden Radiallagerflächen 14 und

Axiallagerflächen 15 aufweist. In der dreidimensionalen Ansicht der Figur 3 ist dabei eine der Axiallagerflächen 15 und eine der Radiallagerflächen 14 zu erkennen. Die Ansicht der Figur 5 zeigt die Draufsicht auf eben diese

Axiallagerfläche 15. Über die Zufuhröffnung 8 gelangt Schmiermittel in das Innere der Lagerbüchse 6. Die beiden Radiallagerflächen 14 weisen mehrere, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils vier, schraubenförmig durch die Radiallagerflächen 14 verlaufende Schmiermittelnuten 16 auf. Diese Schmiermittelnuten 16 sorgen bei der entsprechenden Drehrichtung der Welle 4 in der Lagerbüchse 6 dafür, dass das über die Zufuhröffnung 8 in das Innere der Lagerbüchse 6 zugeführte Schmiermittel durch die Schmiermittelnuten 16 nach außen, hin zu den Axiallagerflächen 15, gefördert wird. Dabei reicht das durch die Schmiermittelnuten 16 in den Radiallagerflächen 14 strömende Schmiermittel für eine ausreichende Schmierung der Radiallagerflächen 14 selbst aus.

Das nach axial außen zu den Axiallagerflächen 15 geförderte Schmiermittel gelangt dann in jeweils eine mit jeder der Schmiermittelnuten 16 verbundene Keilnut 17. Neben dieser Keilnut 17 befinden sich auf der einen Seite jeweils sogenannte Rastflächen 18, welche in einer Ebene senkrecht zur Achse 12 liegen, und welche zur Verbesserung der Erkennbarkeit in der Darstellung der Figur 5 schraffiert markiert sind, auch wenn es sich hierbei nicht, wie ansonsten bei Schraffuren üblich, um einen Schnitt handelt. Diese Rastflächen 18 sind eben sowohl in Umfangsrichtung als auch in Radialrichtung ausgebildet. Zwischen ihnen erstrecken sich Keilflächen 19, in deren Bereich die Keilnuten 17 münden. Der Übergang zwischen den Keilflächen 19 und den Rastflächen 18 auf der einen Seite in Umfangsrichtung, in diesem Fall auf der Seite, in deren Bereich die Keilnuten 17 angeordnet sind, ist dabei in Form einer Stufe ausgebildet. Diese hat radial innen und radial außen dieselbe Höhe h, sodass die Keilfläche in Radialrichtung eben ausgestaltet ist. Sie steigt dann bis zu auf der anderen Seite in Umfangsrichtung benachbarten Rastfläche 18 an und geht dort in diese Rastfläche 18 über.

Die Keilnut 17 ist dabei in Verbindung mit jeweils einer der Schmiermittelnuten 16 im Bereich dieses stufenartigen Übergangs von der Rastfläche 18 in die Keilfläche 19 in diese eingearbeitet und nimmt in der Richtung radial nach außen stetig hinsichtlich ihrer Tiefe ab. Nach etwa zwei Drittel der radialen Breite der Axiallagerfläche 15 gesehen von radial innen nach außen endet die Keilnut 17 auf der Ebene der Keilfläche 19. Die Keilnut 17 selbst ist dabei nur an einer ihrer in Umfangsrichtung liegenden Seitenkanten oder beispielsweise mit ihrer Mittellinie radial ausgerichtet. Die andere Seitenkante oder beide Seitenkanten, falls die Mittellinie radial ausgerichtet ist, ist/sind

dazu/zueinander parallel, sodass die Keilnut 17 sehr einfach mit einem Fräser hergestellt werden kann. Die Schmiermittelnut 16 endet dabei in Richtung der benachbarten Rastfläche 18 in der Keilnut 17, sodass diese aus dieser

Richtung heraus mit Schmiermittel versorgt werden kann, welches sich dann durch die Drehung des Gegenelements 20 auf der im Gehäuse 5 des

Turboladers 1 fixierten Lagerbüchse 6 über die Keilfläche 19 ideal ausbreitet. Die Höhe h der Stufe kann beispielsweise in der Größenordnung von einigen 10 pm liegen, bei einem Außendurchmesser der Lagerbüchse 6 von

beispielsweise 10 bis 30 mm.

In der Darstellung der Figur 6 ist ein abgerollter Ausschnitt aus einem Teil der Axiallagerfläche von radial innen gesehen zu erkennen; in Figur 7 derselbe Ausschnitt von radial außen gesehen. In Figur 6 ist dabei die Höhe h der Stufe eingezeichnet; ebenso die Keilnut 17 sowie die in die Keilnut 17 mündende Schmiermittelnut 16. Ein Gegenelement 20 zu der Axiallagerfläche 15 bewegt sich gegenüber der Axiallagerfläche 15 entsprechend dem eingezeichneten Pfeil, sodass sich das über die Schmiermittelnut 16 ankommende

Schmiermittel in der Richtung aus der es anströmt über die Keilfläche 19 ausbreitet und für die Schmierung der Bauteile sorgt. In der Darstellung der Figur 7 ist derselbe Aufbau von radial außen, und deshalb mit umgekehrter Ausrichtung wie in der Darstellung der Figur 6, dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die Keilnut 17 nicht bis in den radial äußeren Bereich führt, sodass hier im Wesentlichen nur die Keilfläche 19 zu erkennen ist. Im Wesentlichen deshalb, da in der Ausführungsform in den Figuren 6 und 7 und auch in der der Figuren 8 und 9, welche nachfolgend noch beschrieben werden, der Aufbau geringfügig anders ist als zuvor beschreiben. Anstelle der Mündung der Keilnut 17 in die Keilfläche 19 befindet sich bei dieser Ausgestaltung eine mit 21 markierte Zwischenfläche, welche parallel zu den Rastflächen 18 verläuft, und einen Abschnitt zwischen der eigentlichen Keilfläche 19 und der Stufe darstellt. In diese Zwischenfläche 21 ist dann die Keilnut 17

eingearbeitet, sodass der Übergang der Keilnut 17 in eine ebene und nicht keilförmig ansteigende Fläche, wie bei dem zuvor gezeigten

Ausführungsbeispiel, erfolgt. Die technische Wirkung ist dabei im

Wesentlichen dieselbe, hinsichtlich der Herstellung kann die eine oder die andere Variante, je nach eingesetzten Werkzeugen, von Vorteil sein. Die beiden Varianten lassen sich dabei bei beiden beschrieben

Ausführungsbeispielen der Lagerbüchse 6 einsetzen, können also gegenüber den beschriebenen Beispielen auch vertauscht werden. Auch wäre es denkbar eine Lagerbüchse 6 mit zwei unterschiedlichen Axiallagerflächen 15 gemäß der Ausführungsbeispiele aufzubauen.

In den Darstellungen der Figuren 8 und 9 ist nun der zweite beschriebene Aufbau der Axiallagerfläche 15 nochmals zu erkennen, ansonsten analog zu den Darstellungen in Figur 3 und 5. Ein weiterer Unterschied des Aufbaus besteht darin, dass in den Figuren 3 bis 5 die Lagerbüchse 6 einen relativ großen Außendurchmesser im Bereich der Radiallagerflächen 14 aufweist, beispielsweise um die Anpassung an eine entsprechende zentrale Öffnung des Gehäuses 5 zu bewerkstelligen, ohne den Innendurchmesser, die

Radiallagerflächen 14 und die Axiallagerflächen 15 verändern zu müssen. Der Aufbau in den Figuren 8 und 9 zeigt denselben Aufbau, ohne die

Materialwulste auf der Lagerbüchse 6, sodass diese Lagerbüchse 6 für einen entsprechend kleineren Durchmesser konstruiert ist. Ansonsten entsprechen sich die Aufbauten weitgehend. Eine in der Lagerbüchse 6 angedeutete Nut 22 hat keine technische Funktionalität im eigentlichen Sinn, sondern dient nur dazu, die Richtung, in welcher die Lagerbüchse 6 bei der Montage eingesetzt werden muss, zu symbolisieren, da eine richtungsgebundene Montage notwendig ist, um die Förderwirkung der schraubenförmigen

Schmiermittelnuten 16 vom Zentrum der Lagerbüchse 6 hin zu den

Axiallagerflächen 15 in jedem Fall zu gewährleisten.