DE3008949C2

DE3008949C2 - Lageranordnung für eine mit hoher Drehzahl umlaufende Welle, insbesondere die Rotorwelle eines Turboladers

Info

Publication number: DE3008949C2
Application number: DE3008949A
Authority: DE
Inventors: Jerre F. Columbus Ind. Lauterbach
Original assignee: Cummins Engine Co Inc
Current assignee: Cummins Inc
Priority date: 1979-03-09
Filing date: 1980-03-08
Publication date: 1982-04-29
Also published as: IT1193410B; SE8001768L; US4370106A; AU5556880A; AU516229B2; FR2450973A1; MX150105A; BR8001336A; GB2052649B; DE3008949A1; KR830002165A; CA1146620A; ES8100443A1; GB2052649A; KR840000024B1; ES489292A0; IT8067356A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für eine mit hoher Drehzahl umlaufende Welle, insbesondere die Rotorwelle eines Turboladers, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der US-PS 3043 636 sind gattungsgemäße Lager bekannt, bei denen sowohl die Radial- als auch Axiaibelastungen durch hydrodynamisch wirkende Abschnitte einer Lagerbüchse aufgefangen werden, wobei für das Axiallager radiale Lagerflächen vprgesehen sind.

Die bei Lagern für einen Turboladerrotor einer Verbrennungskraftmaschine auftretenden technischen Probleme sind hauptsächlich durch die hohen Drehzahlen und die auf die Welle wirkenden Radial- und Axialkräfte bedingt. Die axiale Druckbeiastung wirkt dabei hauptsächlich in einer Richtung, doch kann unter Umständen auch eine axiale Belastung in entgegengesetzter Richtung auftreten.

. Die bei den gattungsgemäßen Lagern im Betrieb auftretenden axialen Druckbelastungen können infolge ' des relativ großen wirksamen hydraulischen Durchmessers der radialen Lagerfläche etwa 50% der Leistungs-„veriuste einer derartigen Lageranordnung ausmachen. Trotz der relativ großen radialen Lagerfläche kann dabei bei kurzzeitigen Spitzenbelastungen das hydrodynamische Axiallager versagen, wodurch die Lebensdauer der gesamten Lageranordnung reduziert wird.

Aus der US-PS 30 56 634 ist eine schwimmend gelagerte Laufbüchse für die Rotorwelle eines Turboladers bekannt (Fig. 3). Ein Schmiermittelfilm befindet sich zur Unterstützung der Drehbewegung der Welle zwischen der Welle und der Laufbuchse und ein anderer Schmiermittelfilm befindet sich zwischen der Laufbüchse und dem Lagergehäuse, wodurch es dem Lager ermöglicht wird, zu schwimmen (float), um so die schwingende Bewegung des Läufers aufzunehmen.

Außerdem ist ein getrenntes einfaches Gleitdrucklager mit radialen Lagerflächen an einem Ende der Laufbüchse vorgesehen, wodurch sich auch für dieses Lager bei Axialbelastung ein hoher Leistungsverlust bei entsprechendem Verschleiß ergibt.

Weiter ist es aus den GB-PS 9 37 515 und 10 02 9i9 schon bekannt, Wälzlager in schwimmend gelagerten Büchsen zur Lagerung von Wellen zu verwenden. Dabei geht es jedoch im Zusammenhang mit der Dämpfung von Vibrationen der zu lagernden Welle ausschließlich um die Ausbildung der schwimmenden Lagerung und nicht um die Verminderung der Leistungsverluste bzw. Verlängerung der Lebensdauer der Lager. Die dort mitumfaßten Rollenlager weisen unter axialer Belastung große Leistungsverluste und geringe Lebensdauer auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Leistungsverluste der gattungsgemäßen Lagerung zu verringern und dessen Lebensdauer zu verlängern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannten Merk-

65 male gelöst.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die axiale Belastung, die bei den Turboladern

bekannter An Quelle des größten Lagerreibungsverlustes ist, wird erfindungsgemäß durch ein Kugellager aufgenommen, das auch die radiale Belastung am Kompressorende der Welle aufnimmt. Das Kugellager ist von der heißen Turbine entfernt, wodurch Schmier- ■> mittelprobleme vermieden werden. Weite hin wird ein ununterbrochener Schmiermittelstrahl auf das Kugellager gesprüht, um es zu kühlen und zu schmieren.

Die Verwendung eines geteilten Laufringps des Kugellagers ermöglicht es. das Kugellager so auszule- ιυ gen. daß es relativ große axiale Belastungen in beide Richtungen aufnehmen kann. Entsprechend den geringen Leistungsverlusten im Kugellager ist der Wirkungsgrad des Turboladers groß, und er ist in der Lage, schnell auf vergrößerte Luftst>-öme zu reagieren. ι ^r>

Dadurch, daß ein hydrodynamisches Gleitlager und ein Kugellager integrale Teile einer Einheit sind, ist es möglich, eine gute Lagerjustierung und ein angemessenes Spiel zu erreichen, was für ein bei hoher Temperatur mit hohen Drehzahlen betriebenes Lager notwendig ist.

Die Erfindung ist nachstehend an Ausiührungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert, Es zeigt

Fi g. 1 einen Schnitt durch einen Turbolader mit einer erFindungsgemäßen Lageranordnung;

Fig.2 einen Schnitt durch ein Lagergehäuse eines Turboladers;

F i g. 3 einen Schnitt durch das Lager;

F i g. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in F i g. 3;

F i g. 5 einen Aufriß eines anderen Teiles eines Turboladers;

Fig.6 einen Teilschnitt eines anderen Ausführungsbeispieles der Erfindung; und

Fig.7 einen Teilschnitt entlang der Linie 7-7 in F ig. 6. v>

Nach Fig. 1 weist ein Turbolader, der mit einer erfindungsgemäßen Lageranordnung ausgerüstet ist, ein Gehäuse 10 auf, das durch ein Kompressorgehäuse 11, ein Turbinengehäuse 12 und ein mittleres Lagergehäuse 13 gebildet wird. Eine ölabdichtende Scheibe 14 ist zwischen dem Lagergehäuse 13 und dem Kompressorgehäuse 11 eingebaut. Die Gehäuse 13, 11 und die Platte 14 sind durch geeignete Vorrichtungen fest miteinander verbunden (nicht gezeigt). Das Kompressorgehäuse 11 nimmt ein Kompressorrad 18 auf, und ähnlich umfaßt das Turbinengehäuse 12 ein Turbinenrad 21. Die zwei Räder 18 und 21 sind an entgegengesetzten Enden der Drehwelle 26 befestigt, und die Teile 18, 21 und 26 bilden den Turbinenrotor 25. Das Turbinenrad 21 ist fest mit dem linken Ende verbunden (siehe Fig. 1), und das Kompressorrad 18 ist auf der Welle 26 durch die Schraubenmutter 29 befestigt.

Das Gehäuse 13 schließt ein im allgemeinen rohrförmiges Teil 31 ein, welches durch eire Vielzahl von radialen Verstrebungen 32 gestützt wird. Im Teil 31 · befindet sich eine Bohrung 37 die das Lager 38 aufnimmt, in welchem die Welle 26 gelagert ist. Ein Schmiermittelkanal 39 ist in einer der radialen Verstrebungen 32 des Lagergehäuses i3 ausgeformt und bildet an seinem radialen äußeren Ende eine Schmiermitteleinlaßöffnung 41. Das Gehäuse 13 hat eine im wesentlichen rohrförmige äußere Welle 33, in welcher die öffnung 41 ausgeformt ist. Die äußere Wand 33 hat weiterhin an ihrer unteren Seite eine Schmiermittelauslaßöffnung 40. Im Betrieb des Motors und des Turboladers wird das Schmiermittel des Motorschmiersystems unter Druck in die öffnung 41 und in den Kanal 39 gepumpt, so daß das Schmiermittel durch die Verzweigungen 39a. 396 und 39t· des Kunules 39 strömt, um die Teile des Lugers 38 (wie unten beschrieben) zu schmieren und danach in eine untere Kammer 42 des Gehäuses 13 zu tropfen, so daß ein nut dem Auslaß 40 verbundenes Rohr (nicht gezeigt) das Schmiermittel in den Topf des Schmiermiitelsysiems abführen kann.

Das Lager 38 weist eine Lagerbuchse 5i nd ein Kugellager 52 auf. Die Bohrung 37 des Lager_t näuses 13 ist zylindrisch und nimmt den zylindrischen äußeren Umfang 53 der Lagerbuchse 51 auf. Die Lagerbuchse 51 erstreckt sich nur auf der Seite des Turbinenrades 21 bis dicht an die äußere Fläche der Welle 26 und bildet so einen hydrodynamischen Lagerteil 54. Mit Ausnahme des Teiles 54 ist die innere Fläche der Lagerbuchse 51 zurückversetzt, so daß durch die Aussparung 56 ein Freiraum 57 entsteht. Eine Vielzahl von seitlichen oder diagonalen Löchern 58 (F i g. 1 und 3) ist durch die Wand der Lagerbuchse 51 geführt, wobei die äußeren Enden der Löcher 58 in einer ringförmigen Kerbung 59 in der äußeren Fläche der Lagerbuchse 51 enden. Wie F"ig. 1 zeigt, ist die fCerbung 59 auf einer Höhe mit der Kanalverzweigun^ 396. Am inneren Ende eines jeden Loches 58 befindet sich im Lagerteil 54 eine axiale Kerbung 61. Infolgedessen fließt währenddes Betriebes des Turboladers das Schmiermittel durch die Verzweigungen 396. die Kerbung 59, die Löcher 58, die Kerbung 61 sowie axial zwischen der Welle 26 und dem Teil 54 des Lagers. Wie Facnleuten bekannt ist, erzeugt das Schmiermittel einen Schmiermittelfilm zwischen der Welle und dem Lager.

Etwa bei halber Länge ist die Lagerbuchse 51 mit einer Vielzahl von radialen Löchern €6 und einer ringförmigen Kerbung 67 in der äußeren Fläche versehen. Die Löcher 66 erlauben es dem Schmiermittel, in den Freiraum 57 zu strömen und durch die Kerbung 67 und ein Loch 68 (Fig. 1), das an der Unterseite des Lagergehäuses 13 ausgeformt ist, aus dem Lager herauszufließen.

Auf der Kompressorseite des Lagers 38 ist auf der Lagerbuchse 51 ein Lagerträgerteil 71 ausgeformt. Wie am besten F i g. 4 zu entnehmen ist, ist das Teil 71 radial vergrößert und hat runde innere Öffnungen 72. Im Ausführungsbeispiel wird das Lager 38 an einer Rotation im Lagergehäuse 13 dadurch gehindert, daß die äußere Wand 73 des Teils 71 mit einer von einer Kreisform abweichenden Form versehen ist, und daß die Scheibe 14 mit Backen 74 versehen ist, die die äußere Wand 73 festhalten. Wie den F i g. 1 und 4 zu entnehmen ist, hat die ölabdichtende Scheibe 14 zumindest zwei sich axial erstreckende Backen 74, die zumindest die äußere Fläche eines Teils der äußeren Wand 73 überdecken. Da die ölabdichtende Scheibe 14 ein fester Teil des Turboladergehäuses ist, verhindern die Backen 74, daß sich das Lager dreht. Trotzdem aber ist zwischen der äußeren Wand 73 und der Backe 74 ein gewisses Spie!, so daß eine geringe radiale Bewegung des Lagers möglich ist. Wie erwähnt könnte das Teil 71 anstatt der eckigen Form auch eine andere, nicht runde Form annehmen, oder eine wesentlich verschiedene Anordnung könnte eine Rotation verhindern, wiezum Beispiel ein Dorn und ein passendes Loch.

Wie in F i g. 1 gezeigt, ist das Kugellager 52 in einer runden Öffnung 72 des Teiles 71 befestigt. Das Kugellager 52 weist runde äußere und innere Laufringe 81 una 82 sowie eine Vielzahl von eingeschlossenen Kugeln 83 auf. Der äußere Laufring 81 ist zum Beispiel durch einen Paßsitz in der öffnung 72 an dem Teil 71

befestigt, und die Turbinenseite des äußeren Laufringes 81 ist mit der Bodenwand 84 der Öffnung 72 verbunden. Die ölabdichtende Scheibe 14 weist weiterhin mehrere axiale Backen 86 auf, die eng an der Kompressorseite des äußeren Laufringes 81 anliegen. Dadurch wird der äußere Kugellagerlaufring 81 an einer Rotation und an einer axialen Bewegung in beiden Richtungen gehindert.

Im gezeigten speziellen Ausführungsbeispiel ist die ölabdichtende Scheibe 14 mit zwei um 180° gegeneinander versetzten, geraden Backen 74 (Fig.5), und mit zwei radial sich nach innen erstreckenden, bogenförmigen Backen 86 versehen, die um 90° gegen die Backen 74 versetzt sind.

Das Lager 38 ist auch mit einem Führungskörper oder einem ringförmigen Abstandsstück 87 versehen, das mittels Preßsitzes im inneren Laufring des Kugellagers 52 befestigt ist. Das ringförmige Abstandsstück 87 befindet sich auf der Welle 26. Das Turbinenende des Abstandsstückes 87 grenzt an eine radiale Schulter 88, die auf der Welle 26 ausgeformt ist, und besitzt einen radial sich nach außen erstreckenden Flansch 89, der zwischen die Schulter 88 und den inneren Laufring 82 paßt. Eine rohrförmige Laufbuchse 91 umschließt die Welle 26 zwischen dem Wälzlager 52 und dem Kompressorrad 18 und berührt den inneren Laufring 82. Deshalb werden beim Anziehen der Schraubenmutter 29 auf der Welle 26 das Abstandsstück 87 und der innere Laufring 82 fest zwischen die Schulter 88 und die Laufbuchse 91 gepreßt.

Die Laufbuchse 91 paßt eng auf die Welle 96 und ist radial mit der ölabdichtenden Scheibe 14 justiert. Eine ringförmige Kerbung 93 auf der äußeren Fläche der Laufbuchse 91 nimmt einen Dichtring 94 auf, der ein Auslecken des Schmiermittels verhindert. Ein ölspritzring 95 an der äußeren Fläche der Laufbuchse 91 schleudert das Gleitmittel aus dem Dichtungsbereich.

Die Verzweigung 39c des Schmiermittelkanals 39 dient zur Schmiermittelversorgung des Kugellagers 52. Die Verzweigung 39c verläuft vom radialen Kanal 39 schräg in Richtung auf das kompressorseitige Ende der Laufbuchse 51. Eine ringförmige Kerbe 101 in der äußeren Fläche der Laufbuchse 51 ist mit der Kanalverzweigung 39c verbunden, und eine axiale Durchführung 102 verläuft von der Kerbung 101 zu der Bodenwand 84 der Öffnung 72.

Ein Einsatzstück 103, das ein Loch !04 mit eine

schmaleren Durchmesser aufweist, ist in der Durchführung 102 befestigt. Das Loch 104 ist auf die Kugeln 83 ausgerichtet, und während des Betriebes wird ein Schmiermittelstrahl aus dem Loch 104 auf die Kugeln 83 gesprüht. Mehrere Löcher 106 führen durch die Wand des Teils 71, so daß Schmiermittel aus der Öffnung 72 abgeführt wird.

Eine dritte Verzweigung 39a des Kanals 39 führt schräg nach außen in Richtung auf die Turbinenseite des Lagergehäuses und sprüht einen Schmiermittelstrahl gegen die gegenüberliegende Wand 105 des Lagergehäuses und kühlt die Turbinenseite des Turboladers.

Während des Betriebes des Turboladers weist die axiale Belastung der Welle 26 normalerweise in Richtung auf das Kompressorrad 18, aber unter bestimmten Umständen kehrt die axiale Belastung ihre Richtung um. Das Wälzlager 52 wird so ausgelegt, daß es der axialen Belastung in beiden Richtungen widersteht, indem der äußere Laufring 81, der innere Laufring 82 oder beide Laufringe geteilt werden. Im Ausführungsbeispiel ist nur der innere Laufring 82 geteilt und weist zwei Abschnitte 108 und 109 auf. Die beiden Abschnitte sind in zusammengebautem Zustand zwischen dem Flansch 89 und der Laufbuchse 91 fest , zusammengedrückt. Vor dem Einbau des Kugellagers 52 in den Turbolader werden die Abschnitte 108 und 109 durch das ringförmige Abstandsstück 87 zusammengehallen. Die innere Kante 111 eines jeden Abschnittes hat eine bogenförmige Aussparung, die die Kugeln 83 aufnimmt. Der äußere Laufring 81 hat eine runde, ringförmige Kerbung 112, die ebenfalls die Kugeln

ίο aufnimmt.

Durch die gezeigte Teilung des inneren Laufringes 82 ist es möglich, ein Wälzlager zu konstruieren, das sowohl relativ großen axialen Kräften in beiden Richtungen als auch radialen Kräften widersteht. Beim Zusammenbau des Wälzlagers 52 werden zunächst die Kugeln 83 und der Kugeihalter mit dem äußeren Laufring 81 zusammengefügt, wobei genügend Spiel zwischen den Kugeln und dem Halter vorhanden ist, so daß die Kugeln in die Kerbung 112 gedruckt werden können. Die zwei Abschnitte 108 und 109 des inneren Laufringes 82 werden sodann an der gegenüberliegenden Seite der Kugeln zusammengefügt. Durch diese Anordnung ist es möglich, die Kerbungen 111 und 112 mit relativ breiten und starken radialen Schultern auszustatten, die in der Lage sind, axialen Belastungen in beiden Richtungen zu widerstehen.

Während des Betriebes des Turboladers strömt das Schmiermittel in den Kanal 39 und durch die Verzweigungen 39a, 396 und 39c, während die Welle 26, die Räder 18, 21, die Laufbuchse 91, das ringförmige Abstandstück 87 und der innere Laufring (81) des Wälzlagers 52 rotieren. Das durch die Verzweigung 39b, die Löcher 58 und die Kerbung 61 strömende Schmiermittel bildet einen Film zwischen der Lagerbuchse 51 und der Welle, und das hydrodynamische Lagerteil 54 der Lagerbuchse 51 nimmt die radiale Belastung am Turbinenende der Welle 26 auf. Das Lager 38 ist elastisch im Gehäuse 13 befestigt. Zwar sind verschiedene elastische Anordnungen möglich, wie etwa eine dünne Schicht eines elastischen Materials oder ein dünner Film eines Schmiermittels, doch ist im vorliegenden Ausführungsbeispie! ein dünner Schmiermittelfilm vorgezogen. Das Schmiermittel strömt durch den Kanal 39 und die Verzweigungen 396 und 39c und in die Kerbungen 59 und 101 und formt einen Film zwischen der Lagerbuchse Si und der Bohrung 37, so daß die Lagerbuchse 51 im Lagergehäuse »schwimmt« (floating). Wenn der Rotor 25 eine kritische Drehzahl durchläuft, beginnt er, um seinen Schwerpunkt zu

schwingen. Der Ölfilm zwischen dem Lager 38 und dem Gehäuse 13 erlaubt die Schwingbewegungen, da er eine elastische, bzw. halbstarre Abstützung bildet, der Film bewirkt aber auch eine viskose, dämpfende Wirkung und trennt das Lager vom Gehäuse 13. Zwar könnte das Lagergehäuse so ausgestaltet sein, daß es das Lager fest aufnimmt und dadurch die Schwingung unterdrückt, doch wurden dadurch, insbesondere bei kritischen Geschwindigkeiten, die Teile großen Belastungen ausgesetzt, so daß die Gefahr eines Versagens besteht.

Die »schwimmende« (floating) Anordnung erlaubt es dem Rotor, die kritischen Geschwindigkeiten zu durchlaufen, ohne die großen Belastungen zu erzeugen. Trotzdem wird das Lager durch die äußeren Wände 73 und die Backen 74 an einer Drehung gehindert

Weiterhin strömt das Schmiermittel durch die Durchführung 102 und schmiert das Wälzlager 52. Das .Wälzlager 52 nimmt die radialen Belastungen an der Kompressorseite der Welle 26 auf. An diesem Ende

erfolgt die Übertragung der radialen Kraft über das ringförmige Abstandsstück 87, das Wälzlager 52 und das Lagerträgerteil 71 auf die Bohrung 37, die an dem Lagerträgerteil anliegt.

Bei einem axialen Druck in Richtung auf das Kompressorrad 18 erfolgt die Belastungsübertragung über die Schulter 88, den Flansch 89 des Abstandsstükkes 87, den Abschnitt 108 des inneren Laufringes, die Kugeln 83, den äußeren Laufring 81 und die Endflächen der Backen 86. Bei einer axialen Belastung in umgekehrter Richtung erfolgt die Kraftübertragung vom Rad 18 über die Laufbuchse 91, den Abschnitt 109 des inneren Laufringes, die Kugeln 83, den äußeren Laufring 81 und die Bodenwand 84 des Lagerträgerteils 71 auf die anliegende radiale Fläche 113 des Lagergehäuses 13. Um die radiale Dämpfung zu erreichen, muß ein gewisser axialer Freiraum vorhanden sein.

Der Auflagerdruck auf dem Rotor 25 wird normalerweise in F i g. 1 nach rechts gerichtet sein, und dieser Auflagerdruck wird durch die ölabdichtende Scheibe 14 aufgefangen. Die Kraftübertragung verläuft vom Rotor

25 über das Lager auf die bogenförmigen axialen Backen 86. Wie aus F i g. 1 ersichtlich, greift deshalb die rechte Oberfläche des äußeren Laufringes 81 des Wälzlagers normalerweise an der linken Fläche der Backe 86 an. Wie zuvor erwähnt, kann das Lager wegen seiner beweglichen Anordnung um seinen geometrischen Mittelpunkt schwingen, und diese Bewegung kann zusammen mit der axialen Belastung Abnutzungs- und Verschleißerscheinungen an den anliegenden Flächen des Wälzlagers 52 und der Backe 86 bewirken. Defekte, die auf diesem Verschleiß beruhen, können dadurch verhindert werden, daß eine große Berührungsfläche zwischen dem Wälzlager 52 und der Backe 86 vorgesehen ist und/oder dadurch, daß Materialien für diese Teile gewählt werden, die solchem VerschleiS widerstehen.

Die F i g. 6 und 7 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der Vorrichtungen zur Vermeidung der obenbeschriebenen Abnutzungs- und Verschleißerscheinungen vorgesehen sind. Die in den F i g. 6 und 7 beschriebene Vorrichtung hat ein zentrales Lagergehäuse 120, eine Ölabdichtüngsscheibe 121, ein Kompressorrad 122, eine Rotorwelle 123 und eine Laufbuchse 124, wobei diese Teile den Teilen 13,14,18,

26 und 91 der F i g. 1 bis 5 entsprechen. Weiterhin ist ein Lager 126 mit einer Lagerbuchse 127 und einem Wälzlager 128 vorgesehen, wobei die Lagerbuchse wie oben beschrieben, durch einen Schmiermittelfilm in der Bohrung 129 des Gehäuses 120 elastisch gelagert ist. Die Lagerbuchse 127 und das Wälzlager 128 tragen die Welle 123, wobei das Schmiermittel, ähnlich wie in der in den F i g. 1 bis 5 gezeigten Anordnung, durch diese Teile fließt

Es sind Vorrichtungen vorgesehen, die eine Drehung des Lagers verhindern und die wiederum darin bestehen, daß die äußere Fläche 131 des Lagers 126 abweichend von einer Kreisform ausgestaltet ist, und daß Backen 132 auf der Ölabdichtungsscheibe 121 ausgeformt sind. Die axiale Belastung des Rotors 125 ist auf Fig.6 normalerweise nach rechts gerichtet, und bogenförmige Backen 133 auf der Ölabdichtungsscheibe 121 sind axial mit dem äußeren Laufring 134 des Wälzlagers 128 und mit der rechten Fläche 135 der Lagerbuchse 127 ausgerichtet und nehmen die axiale Belastung auf.

Um die Abnutzung und den Verschleiß der anliegenden Flächen des Lagers und der Backen 133, die die axiale Belastung tragen, zu verhindern, befindet sich ein fester Film 136 eines Gleitmittels zwischen den anliegenden Flächen. Der Gleitmittelfilm 136 besteht aus einem dünnen Film oder einer dünnen Scheibe aus fieberglasverstärktem Teflon. Er bildet einen Teil des Lagers 126 und deckt einen wesentlichen Teil der rechtsseitigen Oberfläche der Lagerbuchse 127 und des äußeren Laufrings 134 ab. Wie zuvor erwähnt, ist in den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung die äußere Fläche 131 der Lagerbuchse 127 rechteckig, und die äußere Form des Filmes 136 ist ebenfalls rechteckig. Wie aus Fig.6 ersichtlich ist, ist die Kante 137 des Filmes 136 so gebogen, daß sie sich zwischen der äußeren Fläche 131 der Laufbuchse und den Backen 132 axial erstreckt. In der Mitte des Filmes 136 befindet sich eine kreisförmige öffnung 138, die sich bis zum äußeren Umfang der Kugeln des Kugellagers 128 sowie über den äußeren Laufring 134 des Kugellagers 128 erstreckt. Durch geeignete Klebstoffe wird Jer Film 136 an dem Lager oder an der ölabdichtenden Scheibe befestigt. Die rechte Oberfläche der Lagerbuchse 127 und der äußere Laufring 134 sind großzügig dimensioniert, so daß die tragende Fläche für die axiale Belastung vergrößert wird. Der Film 136 ist kompressibel, so daß sich die axiale Belastung über die gesamte Endfläche der Lagerbuchse und des äußeren Laufringes verteilt.

Während des Betriebes des Turboladers wird das flüssige Schmiermittel aus den im Lagergehäuse 120 und im Lager 126 ausgeformten Kanälen um den Film 136 strömen. Aufgrund der axialen Druckbelastung des Rotors 125 wird der Film 136 zwischen das Lager und die Backen i33 gepreßt, wobei der Rotor sich radial bewegt. Aber der feste Schmiermittelfilm 136 und das flüssige Schmiermittel zwischen dem Lager 127 und den Backen 132 und 133 verhindert die Abnutzung und den Verschleiß der anliegenden Metallflächen.

Der Film 136 erstreckt sich zwischen den Berührungsflächen der Lagerbuchse 127 und des äußeren Laufringes 134 und verteilt aufgrund seiner Kompressibilität die axiale Belastung gleichmäßig und vergrößert die Fläche, die die axiale Belastung aufnimmt. Weiterhin erstrecken sich die Kantenabschnitte 137 des FHms 136 zwischen der Fläche 131 der Lagerbuchse 127 und den Backen 132 und verhindern den Verschleiß dieser Flächen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen 230 217/608

Claims

Patentansprüche:

1. Lageranordnung mit zwei tragenden Lagerabschnitten für eine mit hoher Drehzahl umlaufende ί Welle, insbesondere für die Rotorwelle eines Turboladers, mit einer schwimmend gelagerten, gegen Verdrehung gesicherten und im wesentlichen rohrförmigen und an einem Ende einen radialen Ansatz aufweisenden Lagerbuchse, welche einen hydrodynamischen Lagerteil an dem dem radialen Ansatz gegenüberliegenden Abschnitt der Lagerbuchse zur Abstützung von an diesem Abschnitt auftretenden Radialkräften aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Lagerabschnitt durch ein über im radialen Ansatz der Lagerbuchse (51) radial und axial nach innen abgestütztes radial-axial wirkendes Kugellager (52) gebildet wird, dessen axial nach außen wiikende Abstützung durch eine verschleißarme Anlage entweder zwischen der nach außen weisenden Stirnfläche des Außenlaufringes (81) des Kugellagers allein oder zusammen mit der entsprechenden Stirnfläche des ringförmigen Ansatzes (73) der Lagerbuchse am Gehäuse (86) erfolgt.

2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Lagerbuchse (51) Schmiel mittelkanäle (101,102) ausgebildet sind, die zu einem Kugellagerträgerteil (71) führen und das Kugellager (52) mit Schmiermittel versorgen. 3D

3. Lageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich in den Schmiermittelkanälen (101, 102) düsenartige Verengungen (103, 104) befinden, die einen Schmiermittelstrahl erzeugen und in das Kugellager (52) sprühen.

4. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerträgeri«'il (71) eine kreisförmige öffnung (72) aufweist, in der das Kugellager (52) angeordnet ist.

5. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehsicherung der Lagerbuchse (51) im Lagergehäuse (13) durch einen unrunden Sitz des Lagertragerteiles (7!) im Lagergehäuse erreicht wird.

6. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Laufringe (81,82) des Kugellagers geteilt ist.

7. Lageranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Laufring (82) geteilt ist.

8. Lageranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Laufring (82) geteilt ist und zwei Abschnitte (108,109) aufweist und daß das Lager eine Hülse (87) aufweist, in der die beiden Abschnitte (108,109) mit Preßsitz gehalten sind.

9. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugellager (52) relativ hohe radiale Schultern aufweist und in der Lage ist, in jeder Richtung relativ große Axialkräfte aufzunehmen.

10. Lageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißarme Anlage des Außenlaufringes am Gehäuse über einen festen Gleitmittelfilm (136) erfolgt.