DE102010035665A1 - storage - Google Patents

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Abstract

Lagerung, insbesondere für einen Turbolader, mit einem Innenring und einem Außenring und einem Quetschölfilm dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Kolbenringe so vorgesehen sind, dass ein Abfluss des Öls über den Quetschölfilm gedrosselbar ist.Storage, in particular for a turbocharger, with an inner ring and an outer ring and a squeeze oil film, characterized in that at least two piston rings are provided so that an outflow of the oil via the squeeze oil film can be throttled.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Lagerung insbesondere in einem Turbolader.The invention relates to a storage, in particular in a turbocharger.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Bei Turboladern werden die Lager üblicherweise mit einem deutlichen Radial-/Axialspiel eingebaut. Durch den dabei entstehenden Spalt zwischen äußerem Ring und Gehäuse wird Öl gedrückt, das als Ölpolster und damit als Dämpfer wirkt. Die Ölmenge stellt sich abhängig von der Spalthöhe/-länge, Öldruck/-viskosität ein. Derartige Lagerungen sind beispielsweise aus der WO002006004654A1 oder der JP000063215830AA bekannt.In turbochargers, the bearings are usually installed with a clear radial / axial play. Due to the resulting gap between the outer ring and the housing, oil is pressed, which acts as an oil cushion and thus as a damper. The amount of oil adjusts depending on the gap height / length, oil pressure / viscosity. Such bearings are for example from the WO002006004654A1 or the JP000063215830AA known.

Nachteilig an diesen bekannten Lagerungen ist allerdings, dass durch das durchdrücken des Öls ein sogenannter Quetschölfilm entsteht, der keine zentrierende Wirkung hat. Die Geometrie des Quetschölfilms wird in der Regel nach den Bedürfnissen der Rotordynamik abgestimmt. Die Ölversorgung erfolgt von oben, d. h. der Druck in der umlaufenden Ölnut auf der Außenringaußenseite nimmt auf Grund des Flusswiderstandes und der in den Squeeze-Film und der Spritzölbohrung abfließenden Ölmenge von oben nach unten ab. Aus der Druckverteilung resultiert eine radiale Kraft mit definierter Richtung. Druckinduzierte Kraft und Schwerkraft wirken nach unten. Das Öldruckgefälle von oben nach unten wird durch die exzentrische Lage des Außenringes im Gehäuse (unten) und damit erhöhten Ölabfluss gesteigert. Dies wiederum kann insbesondere bei Turboladerwälzlagern am Außenring zu Verschleißspuren mit Vorzugsrichtung führen. Bei radialen nicht rotierenden Kräften wie dem Eigengewicht der Lagerkartusche mit Rotor und Kräften, die wie in bekannten Anwendungen aus der Druckverteilung im Quetschölfilm resultieren, kommt es trotz der Überlagerung mit Unwuchtkräften zu einer bevorzugten exzentrischen Position des Außenrings im Gehäuse. D. h. der Abstand zwischen Außenring und Gehäuse ist auf der Seite, in deren Richtung die beschrieben Kräfte wirken, geringer oder sogar gleich null. Zwar nimmt der Widerstand, den der Quetschfilm der durch Unwucht verursachten dynamischen Radialbewegungen entgegensetzt, mit kleiner werdendem Spalt zu, jedoch wird der Restweg zur Unterbindung des metallischen Kontaktes ab. Der Anteil des Quetschölfilms am Ölbedarf der Lagerkartusche beträgt bei bekannten Anwendungen mehr als 50%.A disadvantage of these known bearings, however, is that by pushing the oil through a so-called Quetschölfilm arises, which has no centering effect. The geometry of the squeeze oil film is usually tuned to the needs of rotor dynamics. The oil supply is from above, d. H. the pressure in the circumferential oil groove on the outer ring outer side decreases from top to bottom due to the flow resistance and the amount of oil flowing into the squeeze film and the spray oil bore. The pressure distribution results in a radial force with a defined direction. Pressure-induced force and gravity act downward. The oil pressure gradient from top to bottom is increased by the eccentric position of the outer ring in the housing (bottom) and thus increased oil drain. This in turn can lead to wear marks with preferential direction, especially in turbocharger bearings on the outer ring. In the case of radial non-rotating forces such as the self-weight of the bearing cartridge with rotor and forces resulting from the pressure distribution in the quenching oil film, as is the case in known applications, there will be a preferred eccentric position of the outer ring in the housing, despite the superposition with imbalance forces. Ie. The distance between the outer ring and housing is on the side in the direction of the described forces act, less or even zero. Although the resistance that the squeeze film opposes to the dynamic radial movements caused by imbalance increases as the gap narrows, the residual path to prevent the metallic contact is reduced. The proportion of Quetschölfilms the oil requirement of the bearing cartridge is in known applications more than 50%.

Aufgabenstellungtask

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Lagerung vorzuschlagen, mit der die beschriebenen Verschleißspuren vermieden werden können.The object of the invention is therefore to propose a storage with which the wear marks described can be avoided.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Lagerung so ausgeführt wird, dass der axiale Abfluss des Öls über den Quetschölfilm durch Kolbenringe gedrosselbar ist. Dies hat auch den Vorteil, dass der Abfluss des Öls auch fast vollständig unterbunden werden kann. Dadurch wird das Druckgefälle von oben (Ölzufluss) nach unten vermindert. Damit wird auch die resultierende Kraft aus der Druckverteilung am Umfang erheblich verringert. Durch die geringere zu fördernde Ölmenge reduziert sich der Leistungsbedarf der Ölpumpe. Außerdem wird der Außenring durch die geringere Kühlung höhere Temperaturen erreichen, so dass eine geringere Temperaturdifferenz zum Innenring entsteht und die Lagergeometrie im Betrieb geringeren Schwankungen unterworfen ist.According to the invention this object is achieved in that the storage is carried out so that the axial outflow of the oil on the Quetschölfilm can be throttled by piston rings. This also has the advantage that the drainage of the oil can be almost completely prevented. This reduces the pressure drop from the top (oil inflow) downwards. Thus, the resulting force from the pressure distribution at the periphery is significantly reduced. The lower amount of oil to be pumped reduces the power requirement of the oil pump. In addition, the outer ring will reach higher temperatures due to the lower cooling, so that a lower temperature difference to the inner ring is formed and the bearing geometry is subject to lower fluctuations during operation.

Ein Reduktion des Öldurchflusses durch den Quetschölfilm reduziert die Leistungsaufnahme der Ölpumpe und die Kühlung des Außenringes. Durch die Reduzierung der Kühlung des Außenrings wird die Temperaturdifferenz zum Innenring geringer ausfallen, was sich positiv auf die Konstanz der Lagergeometrie auswirkt.A reduction of the oil flow through the squeezing oil film reduces the power consumption of the oil pump and the cooling of the outer ring. By reducing the cooling of the outer ring, the temperature difference to the inner ring will be lower, which has a positive effect on the constancy of the bearing geometry.

Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind gegenstand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibungsteile.Further advantages and advantageous embodiments of the invention are subject matter of the following figures and their description parts.

Es zeigen im Einzelnen:They show in detail:

1 eine Ausführungsform mit vier Kolbenringen 1 an embodiment with four piston rings

2 einen Schnitt A-A der Ausführungsform mit vier Kolbenringen 2 a section AA of the embodiment with four piston rings

3 ein Ausschnitt aus der Ausführungsform mit vier Kolbenringen 3 a section of the embodiment with four piston rings

4 eine Ausführungsform mit zwei axial innenliegenden Kolbenringen 4 an embodiment with two axially inner piston rings

5 einen Schnitt A-A der Ausführungsform mit zwei axial innenliegenden Kolbenringen 5 a section AA of the embodiment with two axially inner piston rings

6 eine Ausführungsform mit zwei axial außenliegenden Kolbenringen 6 an embodiment with two axially outer piston rings

7 einen Schnitt A-A der Ausführungsform mit zwei axial außenliegenden Kolbenringen 7 a section AA of the embodiment with two axially outer piston rings

8 eine Ausführungsform mit vier Kolbenringen mit Nuten 8th an embodiment with four piston rings with grooves

9 einen Schnitt A-A der Ausführungsform mit vier Kolbenringen mit Nuten 9 a section AA of the embodiment with four piston rings with grooves

10 eine Ausführungsform einer Lagerkartusche mit vier Kolbenringen bei einer federvorgespannten Kartusche 10 an embodiment of a bearing cartridge with four piston rings in a spring-loaded cartridge

11 eine Ausführungsform einer Lagerkartusche mit vier Kolbenringen bei einer federvorgespannten Kartusche wobei die Außenringen direkt am Quetschölfilm liegt. 11 an embodiment of a bearing cartridge with four piston rings in a spring-loaded cartridge wherein the outer rings is located directly on the Quetschölfilm.

Die 13 zeigen in einer ersten Ausführungsform der Erfindung den Außenring 6 einer Lagerkartusche 1 eines Turboladerwälzlagers wobei ein Quetschfilm 7 zum Gehäuse 2 vorgesehen ist. Eine Ölversorgungsbohrungen 4 im Gehäuse 2 versorgt die Ölnuten 3 mit Öl. Das Öl verteilt sich über die Ölnut 3 auf dem Umfang und versorgt den Quetschölfilm 7. Das Öl kann axial außen zwischen der Lagerkartusche 1 und Gehäuse 2 sowie axial innen über die Bohrung 5 ins Gehäuse 2 abfließen. Dabei sind jeweils Kolbenringe 8 so vorgesehen, dass eine Drosselung des Abflusses gewährleistet werden kann. Im Außenring 6 sind Nuten zur Aufnahme der Kolbenringe 8 vorgesehen. Zur besseren Montierbarkeit der Kolbenringe 8 können diese mit einer Unterbrechung 9 versehen sein.The 1 - 3 show in a first embodiment of the invention, the outer ring 6 a storage cartridge 1 a turbocharger roller bearing wherein a squeeze film 7 to the housing 2 is provided. An oil supply well 4 in the case 2 provides the oil grooves 3 with oil. The oil spreads over the oil groove 3 on the circumference and supplies the squeeze oil film 7 , The oil can be axially outside between the bearing cartridge 1 and housing 2 as well as axially inside over the hole 5 into the housing 2 flow away. These are each piston rings 8th provided so that a throttling of the drain can be ensured. In the outer ring 6 are grooves for receiving the piston rings 8th intended. For better mountability of the piston rings 8th can this with a break 9 be provided.

4 und 5 zeigen in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zwei axial innenliegenden Kolbenringen. In dieser Ausführungsform kann der der Ölabfluss axial innen durch Kolbenringe 3 gedrosselt werden. 4 and 5 show in a further embodiment of the invention, two axially inner piston rings. In this embodiment, the oil drain may be axially inward through piston rings 3 be throttled.

6 und 7 zeigen in einer weiteren Variante der Erfindung eine Lagerung mit zwei axial außen liegenden Kolbenringen. Hierbei wird der Ölabfluss axial außen durch die Kolbenringe 3 gedrosselt. 6 and 7 show in a further variant of the invention, a bearing with two axially outer piston rings. Here, the oil drain is axially outward through the piston rings 3 throttled.

Die 8 und 9 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, in der vier Kolbenringe 3 vorgesehen sind. Diese weisen Nuten 10 auf. Mit dieser Ausführungsform kann der Ölabfluss sowohl axial innen wie auch außen durch Kolbenringe 3 gedrosselt. Die Kolbenringe 3 sind mit Nuten 10 versehen. Durch die Anzahl und den Querschnitt der Nuten 10 kann gezielt der Leckageölfluss auf die Bedürfnisse eingestellt werden. Die Nuten 10 zur Einstellung des Ölflusses können auch in den bereits dargestellten anderen Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen werden.The 8th and 9 show a further embodiment of the invention, in which four piston rings 3 are provided. These have grooves 10 on. With this embodiment, the oil drain both axially inwardly and outwardly by piston rings 3 throttled. The piston rings 3 are with grooves 10 Mistake. By the number and the cross section of the grooves 10 The leakage oil flow can be adjusted to the needs. The grooves 10 for adjusting the flow of oil can also be provided in the already illustrated other embodiments of the invention.

10 zeigt dass die oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung in einer Lagerkartusche 1 auch in federvorgespannter Ausführung eingesetzt werden können. So ist in 10 die Lagerung nach der in den 13 dargestellten Ausführungsform in einer federvorgespannte Lagerkartusche dargestellt. 10 shows that the embodiments of the invention described above in a storage cartridge 1 can also be used in spring-loaded design. So is in 10 the storage after in the 1 - 3 illustrated embodiment shown in a spring-loaded bearing cartridge.

11 zeigt eine Ausführungsform einer Lagerkartusche mit vier Kolbenringen bei einer federvorgespannten Lagerkartusche wobei die Außenringe direkt am Quetschölfilm liegen. 11 shows an embodiment of a bearing cartridge with four piston rings in a spring-loaded bearing cartridge with the outer rings are directly on the Quetschölfilm.

Die Erfindung mit ihren Ausführungsformen kann insbesondere als Lagerung für einen Turbolader als sogenannte Turbowälzlagerung eingesetzt werden. Ebenso kann die Erfindung bei anderen Lagerungen angewendet werden, bei denen ein Quetschölfilm vorgesehen ist. Hier kommen beispielsweise die Lagerung von Klimakompressoren in Frage.The invention with its embodiments can be used in particular as a bearing for a turbocharger as a so-called turbo rolling bearing. Likewise, the invention can be applied to other bearings in which a Quetschölfilm is provided. Here, for example, the storage of air conditioning compressors come into question.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 002006004654 A1 [0002] WO 002006004654 A1 [0002]
  • JP 000063215830 AA [0002] JP 000063215830 AA [0002]

Claims (1)

Lagerung, insbesondere für einen Turbolader, mit einem Innenring und einem Außenring und einem Quetschölfilm dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Kolbenringe so vorgesehen sind, dass ein Abfluss des Öls über den Quetschölfilm gedrosselbar ist.Storage, in particular for a turbocharger, having an inner ring and an outer ring and a Quetschölfilm characterized in that at least two piston rings are provided so that an outflow of the oil on the Quetschölfilm can be throttled.
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