Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für einen Abgasturbolader mit einer Welle, einem Verdichterrad und einem Turbinenrad, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft außerdem einen Abgasturbolader mit einem derartigen Rotor sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen.

Abgasturbolader werden zur Leistungssteigerung bereits mannigfaltig in modernen Kraftfahrzeugen eingesetzt, wobei ein Rotor für einen derartigen Abgasturbolader üblicherweise aus einer ein Verdichterrad und ein Turbinenrad tragenden Welle aufgebaut ist. Gelagert wird der Rotor dabei üblicherweise über eine Radiallagerund Axiallagereinheit, wobei die Axiallagereinheit üblicherweise aus einer Dichtungsbuchse und einer Anlaufscheibe besteht. Diese beiden Komponenten reiben dabei im Betrieb aneinander und müssen somit erhöhten Verschleißanforderungen gerecht werden, weshalb die Dichtungsbuchse und auch die Anlaufscheibe oftmals aus Stählen hoher Härte, wie beispielsweise einen Stahl mit der Härte 58HRC, ausgebildet sind. Der gängige Prozess hierbei ist ein Durchhärteverfah- ren, was jedoch den grundlegenden Nachteil aufweist, dass sich bei dem Durchhärten das Bauteil, das heißt genauer gesagt die Dichtungsbuchse bzw. die Anlaufscheibe, geometrisch verziehen kann, wodurch diese nach dem eigentlichen Härten nochmals nachbearbeitet werden muss. Da das erforderliche Nachbearbeiten nunmehr bereits am gehärten Stahl erfolgt, ist dieser Prozess vergleichsweise teuer.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Rotor der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, welche insbesondere die Herstellung einer Axiallagereinheit für einen derartigen Rotor und damit den Rotor selbst vereinfacht und verbilligt. Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Komponenten einer Axiallagereinheit, das heißt insbesondere die Dichtungsbuchse und/oder die Anlaufscheibe, aus einem einerseits leicht bearbeitbaren und andererseits kostengünstigen Material zu fertigen und erst anschließend in einer äußerst dünnen Randschicht zu härten und damit verschleißbeständig zu machen. Der erfindungsgemäße Rotor weist somit die zuvor erwähnte Dichtungsbuchse sowie eine Anlaufscheibe zur Axiallagerung als Bestandteil einer Axiallagereinheit auf, wobei die Dichtungsbuchse und/oder die Anlaufscheibe aus Stahl ausgebildet und nachträglich, mit einer harten Diffusionsschicht versehen sind, insbesondere gasnitriert oder nitrocarburiert, sind/ist. Durch das Gasnitrieren, insbesondere das Nitrocar- burieren, wird der Stahl durch Aufsticken, das heißt durch äußerliches Zuführen von Stickstoff, in einer Randschicht gehärtet. Beim Gasnitrieren wird in der Regel einer Oberfläche Stickstoff zugeführt, wodurch Stickstoff in die Oberfläche eindiffundieren kann und dadurch eine sehr harte oberflächliche Verbindungsschicht entstehen kann. Je nach Behandlungszeit kann dabei die Schichtdicke variiert werden. Durch die Verwendung von herkömmlichem Stahl, beispielsweise Automatenstahl, insbesondere 42CrMoS4, können sowohl die Dichtungsbuchse als auch die Anlaufscheibe aus einem leicht bearbeitbaren und kostengünstigen Material hergestellt werden, welches aufgrund seiner vergleichsweise weichen Eigenschaften einfach bearbeitet werden kann. Erst nach dem Bearbeiten wird die Dichtungsbuchse bzw. die Anlaufscheibe nitriert bzw. nitrocarburiert und damit gehärtet. Das Bearbeiten der nun gehärteten Dichtungsbuchse bzw. Anlaufscheibe ist somit nicht mehr erforderlich, wodurch dieser vergleichsweise aufwändige und damit auch teure Bearbeitungsschritt entfallen kann. Zweckmäßig weist die beim Gasnitrieren hergestellte gehärtete Schicht eine Schichtdicke zwischen 4 und 14 m auf. Durch diese vergleichsweise sehr dünne gehärtete Schicht ist es möglich, diese durch die Toleranzbreite der Abmaße bzw. in der Form und Lagetoleranz zu integrieren, so dass diese Schicht in den Fertigungsmaßen nicht vorgehalten werden muss. Sind größere Schichtdicken gewünscht, so müssen diese gegebenenfalls in den Fertigungsmaßen vorgehalten werden, um im beschichteten Zustand das Sollmaß zu erreichen.

Zweckmäßig sind die in der Schicht vorhandenen Poren durch Nachoxidieren, insbesondere mit Magnetiden, gefüllt. Durch das Füllen der durch das Gasnitrieren entstehenden Poren der gehärteten Oberflächenschicht mittels Magnetiden kann eine sehr glatte Oberfläche geschaffen werden, die nicht nur den Reibbeiwert senkt, sondern zusätzlich auch eine äußerst hohe Verschleißbeständigkeit aufweist.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, zur Herstellung eines Rotors bzw. einer Axiallagereinheit desselben, eine Dichtungsbuchse bzw. eine Anlaufscheibe eines derartigen Axiallagers bzw. einer derartigen Axiallagereinheit aus herkömmlichem und vergleichsweise kostengünstigen und weichem Stahl auszubilden und erst nach der eigentlichen Bearbeitung zu härten, jedoch nicht komplett durchgehend, sondern lediglich in einer verantwortlichen Oberflächenschicht und hier durch Gasnitrieren, insbesondere Nitrocarburieren. Dies bietet den großen Vorteil, dass die Dichtungsbuchse bzw. die Anlaufscheibe mit normalen Werkzeugen bearbeitet werden kann und erst nach dem eigentlichen Bearbeiten gehärtet wird, wodurch ein aufwendiges und teures Bearbeiten gehärteter Bauteile entfällt. Durch die Oberflächenhärtung mittels des Gasnitrierens bzw. Nitrocarburierens kann jedoch eine verschleißbeständige oberflächenharte Schicht erzielt werden, welche eine lange Lebensdauer und eine hohe Verschleißbeständigkeit sichert. Als Stahl für die Dichtungsbuchse bzw. die Anlauf- scheibe kann beispielsweise ein Automatenstahl, insbesondere ein 1 1 SMn30 verwendet werden.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Die einzige Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Rotor.

Entsprechend der Fig. 1 , weist ein erfindungsgemäßer Rotor 1 für einen im Übrigen nicht gezeigten Abgasturbolader 2 eine Welle 3 auf, auf welchem ein Verdichterrad 4 bzw. ein Turbinenrad 5 angeordnet ist. Zur Axiallagerung sind eine Dichtungsbuchse 7 sowie eine Anlaufscheibe 8 vorgesehen. Erfindungsgemäß sind/ist die Dichtungsbuchse 7 und/oder die Anlaufscheibe 8 aus Stahl ausgebildet, insbesondere aus einem einfachen, weichen und kostengünstigen Stahl, beispielsweise aus 42CrMoS4, der nachträglich gasnitriert, insbesondere nitrocarburiert, ist und dadurch hinsichtlich seiner Oberfläche gehärtet wurde. Im Vergleich zu bisherigen Axiallagereinrichtungen, bei welchen die Dichtungsbuchse und die Anlaufscheibe durchgehärtet wurden und dann im durchgehärteten Zustand aufwändig nachbearbeitet werden mussten, kann dies bei der erfindungsgemäßen Dichtungsbuchse 7 bzw. bei der erfindungsgemäßen Anlaufscheibe 8 dadurch vermie- den werden, dass diese erst nach einem Fertigbearbeiten oberflächengehärtet wird, so dass die Bearbeitung am vergleichsweise noch weichen Material ausgeführt werden kann.

Die beim Gasnitrieren hergestellte, gehärtete Oberflächenschicht besitzt dabei eine Schichtdicke zwischen 4 und 14 m und ist dadurch vergleichsweise dünn. Insbesondere kann sie dabei so dünn sein, dass sie nicht hinsichtlich von Fertigungsmaßen vorgehalten werden muss, sondern sich im Bereich einer Toleranzkette für Abmaße, beispielsweise in Form von Lage- und Formtoleranzen integrieren lässt. Durch die Härtung der Dichtungsbuchse 7 und/oder der Anlaufscheibe 8 ausschließlich an deren Oberfläche kann eine erhöhte Verschleißbeständigkeit dieser Komponenten erreicht werden, ohne dass ein komplettes Durchhärten der Bauteile erforderlich wäre.

Durch das Gasnitrieren bzw. Nitrocarburieren kann die gehärtete Oberflächenschicht Poren aufweisen, welche erfindungsgemäß, insbesondere durch Magnetide, gefüllt werden. Hierdurch kann eine sehr glatte Oberfläche erreicht werden, welche sich nicht nur in Bezug auf einen verbesserten Reibbeiwert, sondern auch in Bezug auf eine verbesserte Verschleißbeständigkeit der Oberfläche auswirkt.

Erfindungsgemäß wird somit die Axiallagereinheit des Rotors 1 , das heißt die Dichtungsbuchse 7 und/oder die Anlaufscheibe 8 zunächst aus Stahl ausgebildet, insbesondere aus einem Automatenstahl, wie beispielsweise 42CrMoS4, dann nachbearbeitet und erst nach dem Nachbearbeiten bzw. Fertigbearbeiten mit einer harten Diffusionsschicht versehen werden, insbesondere mittels Gasnitrierung bzw. Nitrocarburierung an der Oberfläche gehärtet. Die durch Gasnitrieren hergestellte Schicht kann dabei Poren aufweisen, die insbesondere durch ein Nachoxi- dieren, beispielsweise mit Magnetiden, gefüllt werden können. Hierdurch kann eine besonders glatte Oberfläche erzielt werden, welche Vorteile hinsichtlich des Reibbeiwerts und des Verschleißwiderstands aufweist. Mit dem erfindungsgemäßen Rotor 1 lässt sich auch ein nur schematisch dargestellter Abgasturbolader 2 ausstatten, so dass auch dieser von der Erfindung mit umfasst sein soll. Neuartig ist dabei, Reibpartner, das heißt im vorliegenden Fall die Dichtungsbuchse 7 und die Anlaufscheibe 8 nicht mehr wie bisher aus durchgehärtetem Stahl auszubilden, sondern lediglich noch Oberflächen zu härten, da eine Härtung im Inneren nicht erforderlich ist und insbesondere eine Nachbearbeitung deutlich erschwert.