Beschreibung

Verfahren zur Herstellung einer Schmiermittelzuführung eines Axiallagers

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schmiermittelzuführung eines Axiallagers und ein Axiallager, das insbesondere bei Turboladern, beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden kann.

Im Allgemeinen dienen Turbolader dazu, den Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotors zu verbessern und damit dessen Leistung zu steigern. Im Gehäuse des Turboladers ist hierzu eine Welle um die Längsachse drehbar gelagert, beispielsweise mittels zwei- er Radiallager. Auf der Welle sind entsprechend ein Turbinenrad und ein Verdichterrad angeordnet. Aufgrund von Fluidströ- mungen, die an dem Turbinenrad und dem Verdichterrad angreifen, können starke Axialkräfte auftreten. Solche Axialkräfte können von den Radiallagern im Allgemeinen nicht geeignet aufgenommen werden. Deshalb werden normalerweise wenigstens ein oder zwei zusätzliche Axiallager vorgesehen, um diese A- xialkräfte geeignet aufzunehmen.

An die Lagerung der Welle eines Turboladers werden normaler- weise sehr hohe Anforderungen gestellt. So ist der Turbolader hohen Temperaturen ausgesetzt, da beispielsweise heißes Abgas zum Antreiben des Turbinenrads verwendet wird. Des Weiteren erreicht die Welle eines Turboladers sehr hohe Drehzahlen von beispielsweise bis zu 300.000 U/min. Hierdurch müssen die sich drehenden Teile des Turboladers sehr genau ausgewuchtet sein, um das Auftreten von Schwingungen möglichst gering zu halten .

Aus dem Stand der Technik, wie er in der DE 693 09 860 T2 of- fenbart ist, ist ein Axiallager bekannt. Das Axiallager ist dabei ein relativ dünnes und im Wesentlichen zylindrisches Teil mit flachen gegenüberliegenden Seiten und einer Aussparungsnut an seinem unteren Rand. Des Weiteren ist das Axial-

lager mit einem ölreservoir ausgestattet. Das ölreservoir ist im Wesentlichen ein rechteckiger Blindschlitz, der in dem Hauptkörperteil des Axiallagers gebildet ist und sich nicht vollständig durch das Axiallager erstreckt. Das ölreservoir ist mit einer Mittelbohrung durch einen gebohrten Durchgang verbunden .

Drucklager, wie sie in der DE 693 09 860 T2 offenbart sind, bei denen eine außen liegende öltasche über eine Bohrung mit einer weiter innen liegenden Mittelbohrung zur ölzuführung verbunden ist, haben jedoch in der Produktion den Nachteil, dass sich Späne und Grate bilden. Die Bohrung kann daher durch die Metallspäne sehr leicht verstopfen, wenn diese nicht sauber entfernt werden. Grate die sich an der Bohrung bilden können des Weiteren ebenfalls zu einer Verengung der

Bohrung führen, wenn die Grate hierbei in die Bohrung hineinragen .

Des Weiteren ist in der EP 1 619 356 ein Axiallager offen- bart, mit einem im Wesentlichen scheibenförmigen Lagerkörper mit einer zentralen Durchtrittsöffnung für die Welle. Das A- xiallager weist des Weiteren mindestens eine die Durchtrittsöffnung umgebende Lagerfläche auf, für einen an der Welle angeordneten Bund. Hierbei ist ein ölversorgungskanal vorgese- hen, der sich von einem radial äußeren Bereich des Lagerkörpers zu der Durchtrittsöffnung erstreckt. Der ölversorgungskanal ist dabei in Form einer Nut ausgeprägt, die mittels eines Gesenkschmiede-, Fräs- oder Stanzverfahrens hergestellt werden kann.

Demnach ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren zur Ausbildung einer Schmiermittelzuführung eines Axiallagers bereitzustellen, wobei die Schmiermittelzuführung nicht durch Grate oder Späne verstopft werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Demgemäß wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung einer Schmiermittelzuführung in einem Axiallager bereitgestellt, wobei die Schmiermittelzuführung als ein Kanal ausge- bildet ist, welcher Schmiermittel aus einer Schmiermitteltasche des Axiallagers führt, mit den Schritten:

Bereitstellen einer Axiallager-Ausgangsform,

Einprägen einer Nut in dem Bereich der Ausgangsform, in dem der Kanal vorgesehen ist, - Einprägen und Durchstellen von Material auf wenigstens einer oder beiden Seiten der Nut entlang zumindest eines

Abschnitts der Nut,

Prägen des Materials auf der Seite der Nut hin zu der

Nut, so dass das Material mit der Nut den Kanal bildet.

Das Verfahren hat dabei den Vorteil, dass ein Kanal als Schmiermittelzuführung ausgebildet werden kann, insbesondere auch ein zumindest teilweise oder vollständig geschlossener Kanal, bei welchem durch das Herstellungsverfahren keine Spä- ne oder Grate entstehen, die den Kanal verengen oder verstopfen können. Die Schmierfunktion des Axiallagers durch die Schmiermittelzuführung bzw. den Kanal kann somit sichergestellt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Schritt d) auf, dass das Material auf einer oder beiden Seiten der Nut soweit hin zu der Nut geprägt wird, dass das Material mit der Nut einen offen, zumindest teilweise geschlossenen oder vollständig geschlossenen Kanal bildet. Auf diese Weise können in einem spanlosen Verfahren Kanäle gebildet werden, die die bis dahin bekannten gebohrten Kanäle ersetzen, bei denen Späne und Grate während des Bohrens entstehen können.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weist das Verfahren weiter den Schritt des Pianierens der Oberfläche des Kanals auf, so dass das Axiallager einen ebenen Kanal aufweist. Auf diese Weise kann je nach Funktion und Einsatz- zweck ein Axiallager bereitgestellt werden, das im Wesentlichen flach bzw. planar ausgebildet ist, wobei das Axiallager dabei über die gesamte Fläche planar ausgebildet sein kann oder in Bereichen, wie beispielsweise der Schmiermittelzuführung bzw. des Kanals.

In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform weist der Kanal eine Einprägtiefe in dem Axiallager auf, die ausreichend ist, um eine Schmiermitteltasche mit einem Segmentabschnitt auf der derselben Seite und/oder auf der gegenüber- liegenden Seite des Axiallagers zu verbinden. Auf diese Weise können die Segmentabschnitte auf zwei Seiten des Axiallagers mit Schmiermittel versorgt werden, wobei nur ein Kanal vorgesehen werden muss. Dadurch können zusätzliche Fertigungskosten eingespart werden.

Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Axiallager bereitgestellt, mit wenigstens einer Schmiermittelzuführung, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Ein solches Axiallager hat den Vorteil, dass die Schmiermittelzuführung keine Grate oder Späne aufweist, insbesondere wenn die Schmiermittelzuführung teilweise oder vollständig geschlossen ausgebildet ist. Dies ist mittels Bohren der Schmiermittelzuführung, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, nur mit zusätzlichem Aufwand möglich.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Axiallager gemäß dem

Stand der Technik;

Fig. 2 eine Schnittansicht A-A des Axiallagers gemäß Fig. 1, und

Fig. 3a-e schematische Schnittansichten der Herstel- lungsschritte einer Schmiermittelzuführung eines erfindungsgemäßen Axiallagers.

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen - sofern nichts anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen worden.

In Fig. 1 ist eine perspektivische Draufsicht eines Beispiels für ein Axiallager 10 gemäß dem Stand der Technik dargestellt.

Das Axiallager 10 weist dabei in der Mitte eine Durchtrittsöffnung 12 auf, in der beispielsweise die Welle (nicht dargestellt) eines Turboladers hindurchgeführt wird. Des Weiteren ist ein Segmentbereich 14 um die Durchtrittsöffnung 12 des Axiallagers 10 angeordnet. Der Segmentbereich 14 weist dabei beispielsweise vier Segmente 16 auf, die Anlageflächen bilden. Die Segmente 16 sind hierbei beispielsweise keilförmig ausgebildet und radial um die Durchtrittsöffnung 12 angeordnet. Dabei können die Segmente 16 auch zusätzlich mit einer Schräge versehen sein.

Des Weiteren ist wenigstens eine Schmiermitteltasche 18 auf wenigstens einer ersten Seite 20 des Axiallagers 10 vorgesehen. Die Schmiermitteltasche 18 ist dabei außerhalb des Seg- mentbereichs 14 angeordnet. Von der Schmiermitteltasche 18 wird eine Schmiermittelzuführung 22 zu dem Segmentbereich 14 gebildet, indem eine Bohrung 24 vorgesehen wird, die die Schmiermitteltasche 18 mit dem Segmentbereich 14 verbindet, um diesem Schmiermittel bzw. Schmieröl zuzuführen.

Solche Bohrungen 24 als Schmiermittelzuführung haben jedoch den Nachteil, wie oben bereits beschrieben wurde, dass sich Späne und Grate bilden, wobei die Späne schwer zu entfernen

sind und außerdem zu einer Verengung oder sogar zu einer Verstopfung der Bohrung 24 führen können. Entsprechendes gilt auch für die Grate. Diese müssen, wie die Späne, in einem zusätzlichen Arbeitsschritt entfernt werden, um zu verhindern, dass diese beispielsweise in die Bohrung 24 hineinstehen und diese ungewollt Verengen, was zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Funktionsweise des Axiallagers führt. Solche zusätzlichen Arbeitsschritte und eine entsprechende Nachkontrolle des Axiallagers bzw. dessen Schmiermittelzuführung führen jedoch zu zusätzlichen Kosten.

In Fig. 2 ist das Axiallager 10 gemäß Fig. 1 in einer Schnittansicht A-A dargestellt. Dabei ist der Segmentbereich 14 in Form einer Vertiefung gezeigt. Des Weiteren sind die Segmente 16 dargestellt, die in dem Segmentbereich 14 angeordnet sind. Darüber hinaus ist die Bohrung 24 dargestellt, die die Schmiermitteltasche 18 mit dem Segmentbereich 14 verbindet. Der Segmentbereich 14 und die Segmente 16 sind hierbei auf der ersten und zweiten Seite 20, 26 des Axiallagers 10 vorgesehen.

Erfindungsgemäß wird nun ein Axiallager 10 bereitgestellt, vergleichbar dem wie es in Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Axiallager 10 auch jede andere Ausgestaltung aufweisen, als die in den Fig. 1 und 2. Entscheidend ist, dass die Schmiermittelzuführung 22, die eine Schmiermitteltasche 18 des Axiallagers 10 beispielsweise mit wenigstens einem Segmentbereich 14 verbindet, in einem spanlosen Verfahren hergestellt wird, im Gegensatz zu dem gebohrten Kanal 24 gemäß dem Stand der Technik.

Die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens sind dabei in den Fig. 3a bis 3e gezeigt.

In Fig. 3a ist zunächst beispielsweise ein im Wesentlichen flaches Ausgangsmaterial bzw. eine Axiallager-Ausgangsform 2t gezeigt, beispielsweise aus Metall oder einer Metalllegierung. Die Dicke des Ausgangsmaterials bzw. der Ausgangsform

28 kann dabei im Wesentlichen der Dicke des fertigen Axiallagers 10 entsprechen oder später auf die entsprechende Dicke gebracht werden.

In diesem Zusammenhang ist es möglich, dass die Axiallager- Ausgangsform 28 bereits zumindest teilweise bearbeitet wurde, um das spätere fertige Axiallager 10 zu bilden. Wahlweise können dabei im Anschluss an die Ausbildung einer Schmiermittelzuführung 32 weitere Bearbeitungsschritte folgen, um das fertige Axiallager herzustellen. Alternativ kann die Schmiermittelzuführung 32 auch als letzter Bearbeitungsschritt ausgeführt werden oder beispielsweise auch als erster Bearbeitungsschritt zu Beginn der Herstellung des Axiallagers 10 o- der einer der ersten Bearbeitungsschritte.

Mit anderen Worten, die Herstellung der Schmiermittelzuführung 32 wird in eine Abfolge von Bearbeitungsschritten zur Herstellung des Axiallagers 10 sinnvoll bzw. geeignet eingegliedert, so dass das Axiallager sich beispielsweise einfach und kostengünstig herstellen lässt.

In einem ersten Schritt wird nun, wie in Fig. 3b schematisch dargestellt ist, zunächst eine Nut 30 auf einer ersten Seite 20 des Ausgangsmaterials 28 eingeprägt, auf der der Kanal 32 vorgesehen werden soll. Die Nut 30 wird dabei derart eingeprägt, dass sie die Schmiermitteltasche 18 beispielsweise mit einem Segmentbereich verbindet, ähnlich dem wie er beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist. Wie zuvor bereits angeführt, ist das Axiallager 10 in Fig. 1 lediglich ein Beispiel von vielen für die Ausführung eines Axiallagers 10.

In einem weiteren Schritt, wie in Fig. 3c gezeigt ist, wird von der zweiten Seite 26 des Ausgangsmaterials 28 rechts und links von der Nut 30 Material 34 ebenfalls mittels Einprägen durchgestellt. Das heißt, dass Material 34 wird nicht einfach ausschließlich zur Seite verdrängt, sondern wird im Wesentlichen zu der ersten Seite 20 des Ausgangsmaterials 28 hingedrückt bzw. herausgedrückt oder durchgestellt. Dieses Einprä-

gen des Ausgangsmaterials von der zweiten Seite 26 aus wird über die gesamte Länge oder zumindest über wenigstens einen Teil der Länge der Nut 30 durchgeführt, um später daraus einen Kanal 32 zu bilden. Die Länge kann dabei abhängig davon gewählt werden, ob der Kanal 32 über seine gesamte Länge beispielsweise zumindest teilweise oder vollständig geschlossen ausgebildet werden soll oder beispielsweise wenigstens einen zusätzlichen offenen Abschnitt aufweisen soll. Dabei kann die Menge bzw. die Höhe des durchgestellten Materials rechts und links von der Nut 30 gleich oder unterschiedliche sein, je nach Funktion oder Einsatzzweck.

Gemäß dem nächsten Schritt, wie er in Fig. 3d dargestellt ist, wird das zuvor auf die erste Seite 20 des Ausgangsmate- rials 28 durchgedrückte Material 34 nach innen beispielsweise zu der Mitte der Nut 30 hin zusammengeprägt, um den Kanal bzw. die Schmiermittelzuführung 32 auszubilden. Dabei wird das auf der rechten und linken Seite der Nut 30 hervorstehende Material 34 soweit zusammengeprägt, dass das Material 34 beispielsweise in der Mitte zusammenkommt, um einen im Wesentlichen nach oben geschlossenen Kanal bzw. Schmiermittelzuführung 32 auszubilden.

Je nach Funktion und Einsatzzweck kann der Kanal 32 auch nach oben offen ausgebildet werden (nicht dargestellt) bzw. teilweise geschlossen ausgebildet werden. In diesem Fall wird das Material 34, das rechts und links von der Nut 30 hervorsteht, nur soweit zusammengeprägt, dass der Kanal 32 nach oben immer noch zumindest teilweise offen bleibt bzw. nicht vollständig geschlossen ist.

Das Material 34 steht dabei in beiden Fällen jedoch von der ersten Seite 20 des Ausgangsmaterials 28 zunächst ab, wie bei der Variante des geschlossenen Kanals 32 in Fig. 3d gezeigt ist.

In einem zusätzlichen, nächsten Schritt, wie der schematisch in Fig. 3e dargestellt ist, wird daher bei Bedarf die Ober-

fläche der ersten Seite 20 zumindest über dem gebildeten Kanal 32 bzw. der Schmiermittelzuführung planiert, so dass eine im Wesentlichen plane Oberfläche erzielt wird. Das bedeutet, dass das in Fig. 3d nach oben stehende Material 34 über der Nut 30 eben planiert wird. Dabei kann die Dicke auf die Dicke des fertigen Axiallagers 10 abgestimmt werden. Das Verfahren und das so erhaltene Axiallager 10 haben den Vorteil, dass in wenigen Prozessschritten ein Kanal bzw. eine Schmiermittelzuführung 32 hergestellt werden kann, welche die Schmiermittel- tasche 18 beispielsweise mit dem Segmentbereich verbindet, wobei keine Späne oder scharfen Grate entstehen können, die in gesonderten Arbeitsschritten sorgfältig entfernt werden müssen .

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar .

Dabei ist vorliegende Erfindung insbesondere nicht auf eine Ausgestaltung eines Axiallagers 10 gemäß Fig. 1 und 2 beschränkt, sondern kann auf alle möglichen Ausführungsformen von Axiallagern angewendet werden, bei denen wenigstens ein Kanal als Schmiermittelzuführung vorgesehen ist. Das in Fig. 1 und 2 gezeigte Axiallager 10 ist lediglich ein Beispiel, um das erfindungsgemäß Prinzip näher zu erläutern. In diesem Zusammenhang muss die Nut 30 als Schmiermittelzuführung des A- xiallagers auch nicht unbedingt einen eckigen Querschnitt aufweisen, wie beispielsweise in Fig. 3e gezeigt ist, sondern kann einen beliebigen Querschnitt aufweisen, beispielsweise einen runden, ovalen usw..

Des Weiteren ist auch denkbar, statt auf beiden Seiten der Nut 30 Material 34 durchzuprägen, wie in Fig. 3c gezeigt ist, nur auf einer Seite der Nut 30 Material 34 durchzuprägen. Dabei kann das Material 34 auf einer Seite der Nut 30, wie in Fig. 3d gezeigt ist, zu der Nut hingeprägt werden, so dass es mit der Nut 30 einen Kanal 32 bildet. Bei Bedarf kann die O-

berfläche des Kanals 30 entsprechend planiert werden, wie in Fig. 3e gezeigt ist, wenn das Material 34 nach dem Hinprägen zu der Nut 30 von der Oberfläche des Axiallagers 10 noch unerwünscht hervorsteht, wie in Fig. 3d gezeigt ist. Des Weiteren ist auch denkbar, die Nut 30 derart tief einzuprägen bzw. den Kanal 32, so dass dieser eine Schmiermitteltasche mit einem Segmentbereich auf der ersten und/oder zweiten Seite 20, 26 des Axiallagers 10 verbindet.

Des Weiteren können die einzelnen Bearbeitungsschritte, wie sie zuvor anhand der Fig. 3b bis 3e beschrieben wurden, nicht nur aufeinander folgend durchgeführt werden. Es können stattdessen auch einzelne Schritte in einem Arbeitsschritt zusam- mengefasst bzw. durchgeführt werden. So kann beispielsweise das Einprägen der Nut (Fig. 3B) und das Durchstellen des Materials (Fig. 3c) in einem Arbeitsschritt erfolgen, oder beispielsweise das Zusammenprägen des Materials (Fig. 3d) und das Planieren der Oberfläche (Fig. 3e) , um zwei Beispiele zu nennen .

Auch kann das erfindungsgemäße Axiallager 10 nicht nur bei Turboladern eingesetzt werden, sondern in jedem anderen Bereich, in welchem Axiallager zur Aufnahme axialer Kräfte benötigt werden.