DE3825326A1 - Waelzlager fuer abgasturbolader - Google Patents

Waelzlager fuer abgasturbolader

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wälzlagerung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Abgasturbolader laufen mit hoher Drehzahl. Außerdem treten in ihnen hohe Temperaturen auf. Diese Be­ triebsbedingungen stellen hohe Anforderungen an die Genauigkeit und Wärmefestigkeit der Lagerung. Nachdem zunächst zur Abstützung der Turboladerwelle lange Zeit Gleitlager verwendet wurden, ist man in neuerer Zeit auch auf die Anwendung von Wälzlager übergegangen. Verwiesen wird dazu auf die EP-OS 87 834 und DE-OS 36 17 402. In diesen Fällen werden in einem gewissen Abstand auf der Welle normale Wälz­ lager angeordnet, die aus Genauigkeitsgründen mit Federn axial vorgespannt und mit aufwendigen Mitteln gekühlt werden. Es handelt sich daher um komplizierte Lagerungen, deren Betriebsverhalten außerdem nicht optimal ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Wälzla­ gerung für Abgasturbolader so weiter zu verbessern, daß mit einfachen Mitteln eine genaue und gegenüber den hohen Temperaturen unempfindliche Lagerung geschaffen wird.
Die Lösung wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angeführten Merkmale erreicht. Die Ansprüche 2 bis 4 enthalten spezielle Ausgestal­ tungen.
Mit Hilfe der verbreiterten, geteilten Innenringe läßt sich zunächst eine genaue Einstellung des gewünschten Spiels erreichen. Außerdem kann der den hohen Temperaturen benachbarte Innenringteil aus Werkstoff mit hoher Wärmefestigkeit bestehen, so daß er den hohen Temperaturen auch bei längerer Einwirkung problemlos Stand hält. Damit der Wärme­ übergang zu diesem Innenring möglichst gering bleibt, besitzt dessen Stirnseite eine schmale gegebenenfalls unterbrochene Stirnfläche. Durch diesen reduzierten Kontakt mit den noch heißeren benachbarten Teilen wird die Wärmebelastung für den Innenring mit einfachen Mitteln wesentlich herab­ gesetzt.
Gemäß einer speziellen Ausführung besteht der wär­ mefeste Werkstoff des den hohen Temperaturen be­ nachbarten Innenringteils aus 80 MoCrV 42 16 (M 50) oder aus X 102 CrMo 17 (AISI 440 C). Diese Werkstoffe erleiden auch bei hohen Temperaturen keine Reduzierung der die Funktion beeinträchti­ genden Härte. Dadurch wird auch bei höheren Tempe­ raturen die Funktionsfähigkeit des Lagers erhalten.
Da auch über die Welle Wärme zu den Innenringen gelangt, ist die im Anspruch 3 angeführte Maßnahme sehr sinnvoll. Durch den Spalt zwischen Welle und Innenring im Bereich des Kugelraums wird der Wär­ meübergang reduziert und durch den fehlenden Spalt im Nachbarbereich trotzdem ein guter Sitz erreicht.
Damit im Stirnseitenbereich des Innenrings der Wärmeübergang noch weiter reduziert wird, kann es nach einer besonderen Ausgestaltung zweckmäßig sein, an dessen Stirnseite einen Zwischenring mit einem erhöhten Wärmeübergangswiderstand anzuordnen.
Die Erfindung wird anhand von zwei Figuren näher erläutert:
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch die erfin­ dungsgemäße Lagerung eines Abgasturboladers,
Fig. 2 zeigt eine Variante zu Fig. 1.
Das zweireihige Schrägkugellager besitzt gemäß Fig. 1 einen einteiligen Außenring 1, wobei die Kugelreihen 2 in einem großen Abstand zueinander angeordnet sind. Der verbreiterte Innenring ist geteilt und besteht aus zwei Innenringteilen 3 und 4. Letztere sitzen auf einer Welle 5, wobei der Innenringteil 4 auf der Seite angeordnet ist, auf der die bei Abgasturboladern vorhandenen hohen Temperaturen auftreten. Letzterer besteht daher aus einem Werkstoff mit hoher Wärmefestigkeit. Dadurch wird hier die Gefahr eines Lagerausfalls stark reduziert. Wegen der Teilung des Innenrings besteht der andere Innenringteil 3 aus billigem, normalen Wälzlagerstahl.
Der Wärmeübergang wird noch dadurch reduziert, daß zwischen dem Innenringteil 4 und der Welle 5 im Bereich der Kugelreihe 2 ein Spalt 6 vorgesehen ist. Damit trotzdem ein guter Sitz auf der Welle 5 erreicht wird, besitzt im danebenliegenden Bereich 4′ der Innenringteil 4 einen Bohrungsdurchmesser, der dem der Welle 5 entspricht. Darüber hinaus hat der Spalt 6 den Vorteil, daß der Einfluß der Pas­ sungsüberdeckung zwischen Welle und Innenring auf die Scheitelradialluft des Lagers reduziert wird.
Sehr günstig ist auch noch die Anordnung eines Zwischenrings 7 mit erhöhtem Wärmeübergangswider­ stand an der Stirnseite des Innenrings 4 (s. Fig. 2). Dadurch wird die Temparaturbelastung des Wälz­ lagers weiter reduziert.

Claims (4)

1. Wälzlagerung für Abgasturbolader bestehend aus zwei im Abstand auf einer Welle angeordneten Wälzlagern, wobei auf der einen Seite der Welle hohe Temperaturen auftreten, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Außenring (1) einteilig und der verbreiterte Innenring zwei Ringteile (3, 4) umfaßt, wobei der den hohen Temperaturen benach­ barte Innenringteil (4) aus Werkstoff mit hoher Wärmefestigkeit besteht.
2. Wälzlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bohrung zumindest des aus wärmefesten Werkstoff bestehenden Innenrings­ teils (4) wenigstens einen Bereich (4′) besitzt, in dem der Durchmesser dem der Welle (5) ent­ spricht, während daneben zwischen Innenringteil (4) und Welle (5) ein Spalt (6) vorgesehen ist.
3. Wälzlagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stirnseiten des Innenrings (4) ein Zwischenring (7) mit einem erhöhten Wärmeübergangswiderstand vorgesehen ist.
4. Wälzlagerung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekenn­ zeichnet durch die Verwendung der Werkstoffe 80 MoCrV 42 16 (M 50) oder X 102 CrMo 17 (AISI 440 C) als wärmefestes Material.
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