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Title:
CHARGING DEVICE DEVICE WITH OPEN SPRING RING FOR HOLDING A BEARING SLEEVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/052733
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a charging device for an internal combustion engine, wherein a rolling element bearing sleeve which is arranged between two rolling element bearings is fixed in the axial direction in the housing of the charging device by an open spring ring. The open spring ring is additionally used as an anti-rotation protection of the rolling element bearing sleeve. For this purpose, the housing of the charging device, the rolling element bearing sleeve, and the open spring ring have anti-rotation sections which close the open spring ring by means of a mutual contacting process in the event of a torque acting on the rolling element bearing sleeve and thus prevent a rotation of the rolling element sleeve by reducing the diameter of the spring ring.

Inventors:
SLAVIC, Sasa (Am Rohrbach 30, Heidelberg, 69126, DE)
Application Number:
EP2018/070265
Publication Date:
March 21, 2019
Filing Date:
July 26, 2018
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (Vahrenwalder Straße 9, Hannover, 30165, DE)
International Classes:
F16C27/06; F16C33/08; F16C35/077
Foreign References:
EP3176404A12017-06-07
EP0286883A11988-10-19
DE102017205668A12017-10-05
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Turboladereinrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem Turbinenrad und einem Verdichterrad, die auf einer gemeinsamen Turboladerwelle angeordnet sind, welche mittels zweier in Axialrichtung der Welle voneinander beabstandeter Wälzelementlager und einer zwischen beiden Wälzelementlagern angeordneten Wälzelementlagerhülse in einer Aufnahmebohrung eines Gehäuses der Turboladereinrichtung gelagert ist, wobei die Wälzelementlagerhülse mittels eines offenen Federrings in der Aufnahmebohrung gehalten ist, der wenigstens teilweise in eine Nut am Umfang der Aufnahmebohrung und wenigstens teilweise in eine Ausnehmung an der Au¬ ßenseite der Wälzelementlagerhülse eintaucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzelementlagerhülse (4), das Turboladereinrichtungsgehäuse (10) und der offene Federring (3) miteinander zusammenwirkende Antirota- tionsabschnitte aufweisen, die bei einem auf die Wälzelementlagerhülse (4) einwirkenden Drehmoment durch gegenseitige Kontaktierung auf eine Schließung des offenen Federrings (3) hinwirken und damit durch eine Durchmesserverringerung desselben eine Drehung der Wälzelementlagerhülse (4) verhindern.

2. Turboladereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der offene Federring (3) als An- tirotationsabschnitt an seinen beiden Enden zwei in Axialrichtung abgebogene Endabschnitte (6) besitzt.

3. Turboladereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Turboladereinrichtungsgehäuse (10) als Antirotationsabschnitt mindestens eine An- tirotationsschulter (7) aufweist. Turboladereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzele¬ mentlagerhülse (4) als Antirotationsabschnitt min¬ destens eine Antirotationsschulter (8) besitzt.

Turboladereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausübung eines Drehmomentes auf die Wälzelementlagerhülse (4) der eine Endabschnitt (6) des offenen Federrings (3) mit der einen Antirotati¬ onsschulter (7) des Turboladereinrichtungsgehäuses (10) und der andere Endabschnitt (6) des offenen Federrings (3) mit der gegenüberliegenden Antirotationsschulter (8) der Wälzelementlagerhülse (4) in Kontakt tritt.

Turboladereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Turboladereinrich- tungsgehäuse (10) und die Wälzelementlagerhülse (4) jeweils zwei Antirotationsschultern (7, 8) aufweisen.

Turboladereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzele¬ mentlagerhülse (4) als offener C-Ring ausgebildet ist, dessen beide Enden Antirotationsschultern (8) zum Kontakt mit den Endabschnitten (6) des offenen Federrings (3) bilden.

Turboladereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbola- dereinrichtungsgehäuse (10) einen Hohlraum aufweist, dessen Begrenzungsflächen Antirotationsschultern (7) zum Kontakt mit den Endabschnitten (6) des offenen Federrings (3) bilden.

Description:
Beschreibung

Turboladereinrichtung mit offenem Federring zum Halten einer Lagerhülse

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Turboladereinrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem Turbinenrad und einem Verdichterrad, die auf einer gemeinsamen Turboladerwelle an ¬ geordnet sind, welche mittels zweier in Axialrichtung der Welle voneinander beabstandeter Wälzelementlager und einer zwischen beiden Wälzelementlagern angeordneten Wälzelementlagerhülse in einer Aufnahmebohrung eines Gehäuses der Turboladereinrichtung gelagert ist, wobei die Wälzelementlagerhülse mittels eines offenen Federrings in der Aufnahmebohrung festgehalten ist, der wenigstens teilweise in eine Nut am Umfang der Aufnahmebohrung und wenigstens teilweise in eine Ausnehmung an der Außenseite der Wälzelementlagerhülse eintaucht.

Eine derartige Turboladereinrichtung ist bereits vorgeschlagen worden. Durch die hierbei vorgesehene Feder-Nut-Anordnung wird die Wälzelementlagerhülse in axialer Richtung innerhalb der Aufnahmebohrung fixiert. In radialer Richtung kann die

Wälzelementlagerhülse innerhalb der Aufnahmebohrung, soweit die Fertigungs- und Toleranzmaße es zulassen, Ausgleichsbewegungen durchführen. Damit sind mechanische Überbestimmtheiten bei der Lagerung der Welle vermieden.

Durch die axiale Belastung der Turboladerwelle und der

Wälzelementlagerhülse in Folge der Belastungen am Turbinenrad und am Verdichterrad wird zwischen der Wälzelementlagerhülse, dem Federring und der Nut in der Aufnahmebohrung Reibung erzeugt, die ausreicht, um eine Drehung der Wälzelementlagerhülse im Betrieb weitgehend zu vermeiden. Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Turboladereinrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der eine Drehung der Wälzelementlagerhülse auf eine besonders sichere Weise verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Turboladerem- richtung der angegebenen Art dadurch gelöst, dass die

Wälzelementlagerhülse, das Turboladereinrichtungsgehäuse und der offene Federring miteinander zusammenwirkende Antirota- tionsabschnitte aufweisen, die bei einem auf die Wälzele ¬ mentlagerhülse einwirkenden Drehmoment durch gegenseitige Kontaktierung auf eine Schließung des offenen Federrings hinwirken und damit durch eine Durchmesserverringerung desselben eine Drehung der Wälzelementlagerhülse verhindern. Bei der erfindungsgemäßen Lösung kommt ein offener Federring zur Anwendung. Hierdurch ist der Federring derart komprimierbar, dass sein Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der Aufnahmebohrung . Auf diese Weise kann die Wälzelementla ¬ gerhülse mit dem Federring in die Aufnahmebohrung geschoben werden, wenn der Federring in die Nut an der Wälzelementlagerhülse hinein komprimiert ist. Wenn beim Hineinschieben der komprimierte Federring die Nut am Umfang der Aufnahmebohrung erreicht, schnappt er aufgrund seiner Elastizität in die Nut am Umfang der Aufnahmebohrung ein und nimmt daher einen elastisch radial nach außen in die Nut gepressten Zustand ein. Auf diese Weise wird die Wälzelementlagerhülse in Axialrichtung ver ¬ riegelt .

Darüber hinaus sind die Wälzelementlagerhülse, das Turbola ¬ dereinrichtungsgehäuse und der offene Federring so ausgebildet, dass sie miteinander zusammenwirkende Antirotationsabschnitte besitzen, die miteinander zusammenwirken und eine Drehung der Wälzelementlagerhülse durch auf diese einwirkende Drehmomente verhindern. Zusätzlich zu der zwischen der Wälzelementlager- hülse, dem Federring und der Nut in der Aufnahmebohrung erzeugten Reibung sind daher erfindungsgemäß spezielle Antirotations- abschnitte an diesen Teilen ausgebildet, die bei auf die Wälzelementlagerhülse einwirkenden Drehmomenten miteinander in Kontakt treten und dabei versuchen, den offenen Federring zu schließen, d. h. dessen Endabschnitte gegeneinander zu bewegen, so dass auf diese Weise der Durchmesser des offenen Federrings verringert und dieser noch stärker gegen den Boden der Nut in der Wälzelementlagerhülse gepresst wird, so dass die Wälzele- mentlagerhülse an einer Drehung gehindert und verdrehsicher fixiert wird. Je größer das Drehmoment ist, das auf die

Wälzelementlagerhülse einwirkt, desto stärker wird diese durch den Federring in Drehrichtung verriegelt. Auf diese Weise wird eine besonders sichere Verdrehsicherung der Hülse erreicht.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung kommt ein offener Federring zur Anwendung, der die entsprechende Elastizität zum Verklemmen des Federrings liefert. Der Federring ist dabei so dimensioniert, dass er elastisch komprimiert in der Bohrungsnut am Umfang der Aufnahmebohrung verklemmt ist. Darüber hinaus wird die offene Gestaltung des Federrings ausgenutzt, um an diesem entsprechende Antirotationsabschnitte auszubilden, wozu vorzugsweise die beiden Enden des Federrings benutzt werden. Der Federring weist daher vorzugsweise als Antirotationsabschnitt an seinen beiden Enden zwei insbesondere in Axialrichtung abgebogene Endab ¬ schnitte auf, die im Einsatz des Federrings mit Antirotati- onsabschnitten an der Wälzelementlagerhülse und dem Turbola- dereinrichtungsgehäuse zusammen wirken. Hierbei tritt bei Ausübung eines Drehmomentes auf die Wälzelementlagerhülse der eine Endabschnitt des Federrings mit einem Antirotationsab ¬ schnitt des Turboladereinrichtungsgehäuses und der andere Endabschnitt des Federrings mit dem gegenüberliegenden An ¬ tirotationsabschnitt der Wälzelementlagerhülse in Kontakt. Dieser Kontakt bewirkt eine Bewegung des Federrings zum Schließen „

desselben und eine damit einhergehende Durchmesserverringerung des Federrings, wie vorstehend erläutert, die zu einer stärkeren Fixierung der Wälzelementlagerhülse führt. Als Antirotationsabschnitt weist das Turboladereinrichtungs- gehäuse vorzugsweise mindestens eine Antirotationsschulter auf, während die Wälzelementlagerhülse als Antirotationsabschnitt vorzugsweise mindestens ebenfalls eine Antirotationsschulter besitzt. Vorzugsweise weisen dabei das Turbolader- einrichtungsgehäuse und die Wälzelementlagerhülse jeweils zwei Antirotationsschultern auf, um symmetrische Verhältnisse zu schaffen .

Bei Ausübung eines Drehmomentes auf die Wälzelementlagerhülse tritt somit bei dieser Ausführungsform der eine Endabschnitt des Federrings mit der einen Antirotationsschulter des Turbola- dereinrichtungsgehäuses und der andere Endabschnitt des Fe ¬ derrings mit der gegenüberliegenden Antirotationsschulter der Wälzelementlagerhülse in Kontakt. Hierdurch wird der offene Federring zusammengezogen, so dass sich die beiden Endabschnitte des Federrings gegeneinander annähern und eine Durchmesserverringerung des Federringes stattfindet. Der Federring wird somit stärker gegen den Boden der Nut in der Wälzelementlagerhülse gepresst, so dass diese in Drehrichtung noch stärker fixiert wird. Je größer daher das auf die Wälzelementlagerhülse einwirkende Drehmoment ist, desto stärker wird diese in

Drehrichtung verriegelt.

Die beiden Enden des offenen Federrings, die als Antirotati- onsabschnitte ausgebildet sind, sind vorzugsweise als abgebogene Endabschnitte (Ohren) ausgebildet. In der Seitenansicht des Federrings erstrecken sich die abgebogenen Endabschnitte in Axialrichtung und wirken daher im eingebauten Zustand des offenen Federrings mit axial benachbarten Antirotationsabschnitten des Turboladereinrichtungsgehäuses und der Wälzelementlagerhülse (mit den entsprechenden Antirotationsschultern) zusammen.

Bei einer speziellen Ausführungsform ist die Wälzelementla- gerhülse als offener C-Ring ausgebildet, dessen beide Enden Antirotationsschultern zum Kontakt mit den Endabschnitten des offenen Federrings bilden. Je nach Richtung des auf die

Wälzelementlagerhülse einwirkenden Drehmomentes wirkt daher ein Endabschnitt des offenen Federrings mit einem dieser beiden Enden des offenen C-Rings zusammen.

Vorzugsweise weist auch das Turboladereinrichtungsgehäuse einen Hohlraum auf, dessen Begrenzungsflächen Antirotationsschultern zum Kontakt mit den Endabschnitten des offenen Federrings bilden. Auch hier wirkt je nach Richtung des auf die Wälzelementla ¬ gerhülse aufgebrachten Drehmomentes eine Begrenzungsfläche mit einem Endabschnitt des offenen Federrings zusammen.

Der offene C-Ring der Wälzelementlagerhülse, der offene Fe- derring und das Turboladereinrichtungsgehäuse mit seinem

Hohlraum sind dabei vorzugsweise so angeordnet bzw. ausgebildet, dass die Freiräume zwischen den beiden Ringen und der Hohlraum des Gehäuses einander zugeordnet sind und vorzugsweise sich im unteren Bereich der Einrichtung befinden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen : Figur 1 eine Turboladerwelle mit einem Turbinenrad und zwei Wälzelementlagern sowie einer Wälzelementlagerhülse; Figur 2 eine Turboladereinrichtung mit Gehäuse und der im

Gehäuse montierten, in Figur 1 gezeigten Einheit, wobei die Wälzelementlagerhülse in einem ver ¬ größerten Ausschnitt dargestellt ist;

Figur 3 eine Explosionsdarstellung der Turboladereinrichtung;

Figur 4 eine vergrößerte Darstellung der Wälzelement- lagerhülse, des offenen Federrings und eines

Teils des Gehäuses der Turboladereinrichtung in einer ersten Position; und

Figur 5 die Teile der Figur 4 in einer zweiten Position.

Die in Figur 1 dargestellte Welle 1 einer Turboladereinrichtung ist mit einem Turbinenrad 5 und zwei als Kugellager ausgebildeten Wälzelementlagern 2 sowie einer dazwischen angeordneten

Wälzelementlagerhülse 4 versehen. Die inneren Laufringe der Wälzelementlager 2 sind in der Turboladerwelle integriert, so dass hier nur äußere Laufringe gesondert dargestellt sind. Die zwischen den beiden Wälzelementlagern 2 angeordnete Wälzelementlagerhülse 4 ist als offener C-Ring ausgebildet, dessen Ausbildung insbesondere in den Figuren 4 und 5 dargestellt ist. Der C-Ring ist hierbei nach unten offen.

Zur Fixierung der Wälzelementlagerhülse 4 im Gehäuse 10 der Turboladereinrichtung in Axialrichtung der Welle dient ein offener Federring 3, der in eine Umfangsnut 7 an der Mantelfläche einer Aufnahmebohrung des Gehäuses 10 der Turboladereinrichtung und in eine Umfangsnut 11 an der Außenseite der Wälzelement ¬ lagerhülse 4 eintaucht. Wie insbesondere in Figur 1 gezeigt, ist dieser offene Federring 3 an seinen beiden Enden mit in Axi- alrichtung abgebogenen Endabschnitten 6 versehen, deren Funktion später erläutert wird.

Figur 3 zeigt die Turboladereinrichtung in einer Explosions- darstellung, wobei hier insbesondere die Umfangsnut 7 in der Mantelfläche der Aufnahmebohrung für die Welle 1 der Turbo ¬ ladereinrichtung zu erkennen ist. Wie erwähnt, greift in diese Nut 7 der offene Federring 3 zum Fixieren der Wälzelementlagerhülse 4 ein.

Der offene Federring 3 dient ferner als Drehsicherung für die Wälzelementlagerhülse 4. Er verhindert, dass sich die

Wälzelementlagerhülse 4 dreht, wenn von den Wälzelementlagern 2 entsprechende Drehmomente auf die Wälzelementlagerhülse 4 ausgeübt werden. Hierzu besitzen der offene Federring 3, die Wälzelementlagerhülse 4 und das Gehäuse 10 entsprechende An- tirotationsabschnitte, die miteinander zusammenwirken und eine entsprechende Drehbewegung der Wälzelementlagerhülse verhin ¬ dern. Wie dies im Einzelnen funktioniert, ist insbesondere in den Figuren 4 und 5 dargestellt.

Wenn die als C-Ring ausgebildete Wälzelementlagerhülse 4 mit einem Drehmoment beaufschlagt wird und sich gegen den Uhr ¬ zeigersinn bewegt, wird der in der Nut 11 angeordnete offene Federring 3 mitbewegt und stößt dabei mit seinem einen abge ¬ bogenen Endabschnitt 6 gegen die als Antirotationsschulter 7 ausgebildete Begrenzungsfläche einer Gehäuseausnehmung . Dieser Zustand ist in Figur 5 dargestellt. Aufgrund dieser Bewegung stößt auch die in der Figur linke als Antirotationsschulter ausgebildete Endfläche 8 des offenen C-Rings gegen den linken abgebogenen Endabschnitt 6 des offenen Federrings 4 und übt dadurch einen Druck auf den Federring aus, der auf ein Schließen des Federrings hinwirkt und eine Durchmesserverringerung desselben bewirkt. Hierdurch wird der offene Federring 3 stärker gegen den Boden der Nut 11 im C-Ring gepresst, so dass auf diese Weise der C-Ring und damit die Wälzelementlagerhülse 4 an einer Drehung gehindert wird. Dabei ist der Verriegelungseffekt umso größer, je mehr der offene Federring 3 durch das auf die Wälzelementlagerhülse aufgebrachte Drehmoment geschlossen wird.