DE8529861U1 - Storage with floating cans - Google Patents

Description

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MTU MOTOREN- UND TURBINEN-UNION
PRIEDRICHSHAFEN GMBHMTU ENGINE AND TURBINE UNION
PRIEDRICHSHAFEN GMBH

FriedrichshafenFriedrichshafen

Lagerung mit schwimmenden BüchsenStorage with floating cans

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagerung mit schwimmenden Büchsen für radiale Last einer mit hoher Drehzahl laufenden Welle gemäß dem Oberbegriff des Anspruches. Derartige Lagerungen sind bei Abgasturboladern im £i.nsatz. Für die betriebssichere Funktion der Lagerung ist eine ausreichende Ölversorgung der beiden zylindrischen Gleitflächen jeder schwimmenden Büchse Voraussetzung.The invention relates to a bearing with floating bushes for radial loads of a shaft running at high speed according to the preamble of the claim. Such bearings are used in exhaust gas turbochargers. For the reliable functioning of the bearing, a sufficient oil supply to the two cylindrical sliding surfaces of each floating bush is a prerequisite.

Aus der DE-OS 20 61 393 ist eine gattungsgemäße Lagerung bekannt, bei der die ölverteilung in den schwimmenden Büchsen durch axiale Nuten in den zylindrischen Gleitflächen und durch radiale Nuten in den Stirnflächen erfolgt. Um den Durchsatz des Öles an den Lagerflächen einzustellen, sind an einer Außenkante jeder Büchse, der Abströmseite des Öles, die Nuten nicht durchgehend ausgebildet, sondern sie enden jeweils einige Millimeter vor der Kante. Bei richtig eingebauter Büchse soll sich durch diese Ausbildung der Nuten eine Pumpwirkung auf das Schmieröl in Richtung cu den Entlastungsräumen ergeben.A bearing of this type is known from DE-OS 20 61 393, in which the oil is distributed in the floating bushes through axial grooves in the cylindrical sliding surfaces and through radial grooves in the end faces. In order to adjust the flow of oil on the bearing surfaces, the grooves on one outer edge of each bush, the oil outflow side, are not continuous, but rather they end a few millimeters before the edge. If the bush is installed correctly, this design of the grooves should result in a pumping effect on the lubricating oil in the direction of the relief chambers.

Nachteilig bei dieser Ausbildung der schwimmenden Büchsen ist din Gefahr, daß eine oder beide Büchsen verdreht eingebaut werden können. Dadurch entstünde Betriebsgefahr für die Lagerung, weil die Pumpwirkung der Nutenausbildung dann der Zuströmrichtung des Schmieröles entgegengerichtet wäre. Mindestens an den Gleitflächen am Außendurchmesser der falsch eingebauten Büchse könnte dann ölmangel eintreten und zur Zerstörung der Lagerung führen.The disadvantage of this design of floating bushes is the risk that one or both bushes could be installed twisted. This would create an operational risk for the bearing because the pumping effect of the groove design would then be directed against the inflow direction of the lubricating oil. At least on the sliding surfaces on the outside diameter of the incorrectly installed bush, there could then be a lack of oil and lead to the destruction of the bearing.

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Insbesondere die axialen Ölverteilungsnuten wirken sich nachteilig auf die dynamische Schmierung der Gleitflächen aus. Außerdem ist die Herstellung der ölverteilungs~ nuten unwirtschaftlich, vor allem wegen der nicht durchgehenden Anordnung.In particular, the axial oil distribution grooves have a detrimental effect on the dynamic lubrication of the sliding surfaces. In addition, the production of the oil distribution grooves is uneconomical, especially because of the non-continuous arrangement.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, Montage und Herstellung von schwimmenden Büchsen zu vereinfachen und ihre Ölversorgung zu optimieren.It is therefore the object of the invention to simplify the assembly and manufacture of floating bushes and to optimize their oil supply.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Lagerung mit den kennzeichnenden Merkmalen des aenSpruches O gelöst.This task is solved by storing the product in accordance with the generic rules with the characteristic features of the aenSprich O.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein falscher Einbau einer Büchse nicht mehr möglich ist, daß sich eine wirtschaftliche Fertigung der Büchsen ergibt, daß der endseitige Flansch an der Büchse als Schleuderring für das aus den Lagerflächen abströmende öl dient und damit die Rückförderwirkung der Einrichtung zur ölverteilung in der Büchse kompensiert wird, daß durch den Flansch eine direkt neben der schwimmenden Büchse angeordnete Dichtung vor übermäßigem ölandrang geschützt wird, und daß das im Spalt zwischen der inneren Stirnfläche des Flansches und der gegenüberliegenden Stirnfläche des Gehäuses abströmende öl eine dynamische Axialkraft auf die schwimmende Büchse ausübt, durch die die axiale Lage der Büchse zwischen der Stirnfläche des Gehäuses und dem zugeordneten Wellenbund der Lagerung bei Betriebsdrehzahl in "Schwimmposition" stabilisiert wird.The advantages achieved with the invention are in particular that incorrect installation of a bushing is no longer possible, that the bushings can be manufactured economically, that the end flange on the bushing serves as a slinger for the oil flowing out of the bearing surfaces and thus compensates for the return effect of the device for oil distribution in the bushing, that the flange protects a seal arranged directly next to the floating bushing from excessive oil ingress, and that the oil flowing out in the gap between the inner face of the flange and the opposite face of the housing exerts a dynamic axial force on the floating bushing, by which the axial position of the bushing between the face of the housing and the associated shaft collar of the bearing is stabilized in the "floating position" at operating speed.

Aus der DE-AS 12 21 489 ist noch eine gattungsähnliche Lagerung bekannt geworden, bei der die Büchsen einen Flansch aufweisen. Es handelt sich jedoch nicht um eine schwimmende Lagerung, da die Büchsen durch elastische O-Ringe im Lagergehäuse festgehalten werden und die Flansche der Büchsen am Lagergehäuse anliegen.A similar type of bearing is known from DE-AS 12 21 489, in which the bushings have a flange. However, this is not a floating bearing, since the bushings are held in place in the bearing housing by elastic O-rings and the flanges of the bushings rest against the bearing housing.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.

Fig* 1 Schnitt ciurch eine Lagerung bei einem Abgasturbolader ,'Fig* 1 Section through a bearing of an exhaust gas turbocharger ,'

Fig. 2 Detaildarstellung einer schwimmenden Büchse gemäß Einzelheit "A" in Fig. 1.Fig. 2 Detailed view of a floating can according to detail "A" in Fig. 1.

Eine «iit hoher Drehzahl laufende Wslle 11 eines Abgas turbolader s 12 ist über schwimmende Büchsen 13, 14 für die radiale Last in einem Lagergehäuse 15 gelagert. Die ein &Ggr;") 10 der Lagerung angreifenden Axialkräfte werden durch ein Axiallager 35 aufgenommen. An einem Ende ist die Welle mit dem Turbinenrad 17 verbunden und trägt auf dem anderen Ende das Verdichterlaufrad 18. Durch die Mutter 19 wird das Verdichterlaufrad 18 sowie die Ringe 20, 22 und die Axiallagerscheiben 21, 23 drehfest mit der Welle 11 verbunden .A shaft 11 of an exhaust gas turbocharger 12 running at high speed is mounted in a bearing housing 15 via floating bushes 13, 14 for the radial load. The axial forces acting on a shaft 10 of the bearing are absorbed by an axial bearing 35. The shaft is connected to the turbine wheel 17 at one end and carries the compressor impeller 18 at the other end. The compressor impeller 18 as well as the rings 20, 22 and the axial bearing disks 21, 23 are connected to the shaft 11 in a rotationally fixed manner by the nut 19.

Das Schmieröl für die Lagerung gelangt von einer nicht weiter dargestellten Schmierölpumpe über Anschluß 16 in das Lagergehäuse 15. Mit einem System von Längs- und Umfangsnuten sowie Bohrungen 25 in einer im LagergehäuseThe lubricating oil for the bearing is supplied from a lubricating oil pump (not shown) via connection 16 into the bearing housing 15. With a system of longitudinal and circumferential grooves and holes 25 in a

festsitzenden Zwischenbüchse 24 wird das Schmieröl auf &Ggr;) die beiden schwimmenden Büchsen 13, 14 verteilt.The lubricating oil is distributed to the two floating bushes 13, 14 via the fixed intermediate bushing 24.

Die schwimmenden Büchsen 13, 14 sind identisch ausgebildet. Die weiteren Erläuterungen, die sich auf die Darstellung der Büchse 14 in Fig. 2 beziehen, gelten genauso auch für die nicht näher beschriebene Büchse 13.The floating bushes 13, 14 are identically designed. The further explanations relating to the illustration of the bush 14 in Fig. 2 also apply to the bush 13, which is not described in more detail.

Jede der schwimmenden Büchsen 13, 14 besteht aus einem Büchsenkörper 30 und einem endseitigen Flansch 31, der in Einbaulage der Büchsen 13, 14 benachbart zum jeweiligen Wellenbund angeordnet ist. Im Außendurchmesser des Büchsenkörpers 30 ist eine Ringnut 26 eingearbeitet, von der mehrere auf dem Umfang verteilte Bohrungen 27 Schmieröl zumEach of the floating bushes 13, 14 consists of a bush body 30 and an end flange 31, which is arranged adjacent to the respective shaft collar in the installation position of the bushes 13, 14. An annular groove 26 is machined into the outer diameter of the bush body 30, from which several holes 27 distributed around the circumference supply lubricating oil for

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Innendurchmesser der schwimmenden Büchsen 14 leiten. Von der Ringnut 26 und den inneren Enden der Bohrungen 27 gelangt das Schmieröl in die beiderseits angrenzenden Schmierspalte der Lagertragflächen, um nach Passieren der Lagertragflächen in die Entlastungsräume 28, 29 abzufließen*Inner diameter of the floating bushes 14. From the ring groove 26 and the inner ends of the holes 27, the lubricating oil passes into the adjacent lubrication gaps on both sides of the bearing surfaces, in order to flow out into the relief chambers 28, 29 after passing the bearing surfaces*

Auf der dem jeweiligen Wellenbund zugewandten Seite der schwimmenden Büchsen 13, 14 ist am Innendurchmesser desOn the side of the floating bushings 13, 14 facing the respective shaft collar, the inner diameter of the

Bohrungen 33 angeordnet. Die Bohrungen 33 münden am Außendurchmesser des Büchsenkörpers 30 unmittelbar vor der dem Q Büchsenkörper 30 zugewandten Stirnseite des Flansches 31. Zwischen dieser Stirnfläche des Flansches 31 und der jeweils benachbarten·Stirnfläche der im Lagergehäuse 15 festsitzenden Zwischenbüchse 24, oder einer entsprechenden Stirnfläche des Lagergehäuses 15 selbst, ergibt sich ein schmaler Spalt 34, wenn die schwimmende Büchse 13, 14 am jeweils zugeordneten Wellenbund anliegt. Infolge der Rotation des Flansches 31 wird auf das in den Spalt 34 einströmende Schmieröl eine Pumpwirkung ausgeübt, die zur Förderrichtung der Schmierölpumpe gleichsinnig ist. Durch dieBores 33 are arranged. The bores 33 open out on the outside diameter of the bushing body 30 immediately in front of the end face of the flange 31 facing the Q bushing body 30. Between this end face of the flange 31 and the adjacent end face of the intermediate bushing 24 fixed in the bearing housing 15, or a corresponding end face of the bearing housing 15 itself, a narrow gap 34 is formed when the floating bushing 13, 14 rests against the associated shaft collar. As a result of the rotation of the flange 31, a pumping effect is exerted on the lubricating oil flowing into the gap 34, which is in the same direction as the conveying direction of the lubricating oil pump.

Pumpwirkung im Spalt 34 wird die Rückförderwirkung von Ringnut 26 und Bohrung 27 im Büchssnkörper 30 kompensiert, so f^. daß eine hervorragende Ölversorgung der Lagertragflächen der schwimmenden Büchsen 13, 14 gewährleistet ist.The pumping effect in the gap 34 compensates for the return effect of the annular groove 26 and the bore 27 in the bushing body 30, so that an excellent oil supply to the bearing surfaces of the floating bushes 13, 14 is ensured.

Bei Betrieb der Lagerung wirken auf die schwimmenden Büchsen 13, 14 Axialkräfte ein, die sich aus den Impulskräften des strömenden Schmieröles und dem Druck in den Entlastungsräumen 28, 29 ergeben. Die Richtung der resultierenden Axialkraft ist dabei abhängig von der ümfangsgeschwin-&Ogr;-digkeit der schwimmenden Büchsen 13, 14. Bei niedrigerWhen the bearing is in operation, axial forces act on the floating bushes 13, 14, which result from the impulse forces of the flowing lubricating oil and the pressure in the relief chambers 28, 29. The direction of the resulting axial force depends on the peripheral speed of the floating bushes 13, 14. At low

Drehzahl der Welle 11 bewirkt die resultierende Axialkraft, daß die schwimmende Büchse 13 oder 14 gegen diespeed of the shaft 11, the resulting axial force causes the floating bush 13 or 14 to move against the

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jeweilige Wellenschulter geschoben wird. Die Büchsen 13, 14 stehen dann gegenüber der Welle 11 Still.respective shaft shoulder. The bushings 13, 14 then stand still opposite the shaft 11.

Mit steigender Drehzahl der Welle 11 nimmt auch die Umfangsgeschwindigkeit der Büchsen 13, 14 und damit die Pumpwirkung des Spaltes 34 zu. Die mit steigender Umfangsgeschwindigkeit der Büchsen 13, 14 sich ändernde Drückver-i teilung im Spalt 34 ergibt von einer bestimmten Umfangsgeschwindigkeit an einen Richtungswechsel der resultierenäen Axialkraft. Die Büchsen 13, 14 lösen sich dadurch vonAs the speed of the shaft 11 increases, the circumferential speed of the bushings 13, 14 and thus the pumping effect of the gap 34 also increases. The pressure distribution in the gap 34, which changes with the circumferential speed of the bushings 13, 14, results in a change in the direction of the resulting axial force from a certain circumferential speed. The bushings 13, 14 are thereby released from

TO der Anlage am jeweiligen Wellenbund und erreichen eine stabile Schwimmlage ohne axialen Kontakt mit Welle 11 oder Zwischenbüchse 24. Bei weiterer Drehzahlsteigerung der Welle 11 rotieren die schwimmenden Büchsen 13, 14 in erwünschter Weise mit einer gegenüber der Welle 11 verminderten Drehzähl. 'TO of the system on the respective shaft collar and achieve a stable floating position without axial contact with shaft 11 or intermediate bushing 24. If the speed of shaft 11 increases further, the floating bushings 13, 14 rotate in the desired manner at a reduced speed compared to shaft 11. '

Die Schleuderwirkung des Flansches 31 ergibt für die zwischen Büchse 14 und Turbinenrad 17 angeordnete Kolbenringdichtung einen Schutz vor starkem ölandrang.The centrifugal effect of the flange 31 provides protection against strong oil ingress for the piston ring seal arranged between the bushing 14 and the turbine wheel 17.

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Claims (1)

MTÜ MOTOREN- UND TÜRBINEN-UNION
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FRIEDRICHSHAFEN GMBH FriedrichshafenFriedrichshafen »nspruch»claim Lagerung mit schwimmenden Büchsen für radiale Last einer mit hoher Drehzahl laufenden Welle, wobei die paarweise angeordneten Büchsen jeweils zwischen einem Wellenbund und einer Gehäuseschulter axial geführt sind und das Schmieröl den Büchsen aus dem Gehäuse zugeführt wird, wobei jede &Ggr;\ Büchse Einrichtungen zur ölverteilung besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß jede schwimmende Büchse (13, 14) der Lagerung aus einem Büchsenkörper (30) und einem endseitigen Flansch (31) besteht, der in Einbaulage der Büchse (13,Bearing with floating bushes for radial load of a shaft running at high speed, wherein the bushes arranged in pairs are each guided axially between a shaft collar and a housing shoulder and the lubricating oil is supplied to the bushes from the housing, wherein each bush has devices for oil distribution, characterized in that each floating bush (13, 14) of the bearing consists of a bush body (30) and an end flange (31) which in the installed position of the bush (13, 14) benachbart zum jeweiligen Wellenbund (36 bzw. 23) angeordnet ir/t, «faß die dem Büchsenkörper (30) zugewandte innere Stirnfläche de-? Flansches (31) mit einer gegenüberliegenden Stirnfläche des Gehäuses unter Bildung eines Spaltes (34) zusammenwirkt, daß im Büchsenkörper (30) in Flucht der inneren Stirnfläche des Flansches (31) radial verlaufende Bohrungen (33) angeordnet sind, die von einer am Innendurchmesser der Büchse (13, 14) ausgebildeten Ringnut (32) ausgehen.14) is arranged adjacent to the respective shaft collar (36 or 23), the inner end face of the flange (31) facing the bushing body (30) interacts with an opposite end face of the housing to form a gap (34), radially extending bores (33) are arranged in the bushing body (30) in alignment with the inner end face of the flange (31), which bores emanate from an annular groove (32) formed on the inner diameter of the bushing (13, 14). 18.10.8518.10.85 gri-kj 8 4 9 8 DEgri-kj 8 4 9 8 EN