DE3537449A1 - Lagerung mit schwimmenden buechsen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagerung mit schwim­ menden Büchsen für radiale Last einer mit hoher Drehzahl laufenden Welle gemäß dem Oberbegriff des Anspruches. Der­ artige Lagerungen sind bei Abgasturboladern im Einsatz. Für die betriebssichere Funktion der Lagerung ist eine ausreichende Ölversorgung der beiden zylindrischen Gleit­ flächen jeder schwimmenden Büchse Voraussetzung.

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 Gleitflä­ chen und durch radiale Nuten in den Stirnflächen erfolgt. Um den Durchsatz des Öles an den Lagerflächen einzustel­ len, sind an einer Außenkante jeder Büchse, der Abström­ seite des Öles, die Nuten nicht durchgehend ausgebildet, sondern sie enden jeweils einige Millimeter vor der Kan­ te. Bei richtig eingebauter Büchse soll sich durch diese Ausbildung der Nuten eine Pumpwirkung auf das Schmieröl in Richtung zu den Entlastungsräumen ergeben.

Nachteilig bei dieser Ausbildung der schwimmenden Büchsen ist die Gefahr, daß eine oder beide Büchsen verdreht ein­ gebaut 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.

Insbesondere die axialen Ölverteilungsnuten wirken sich nachteilig auf die dynamische Schmierung der Gleitflä­ chen aus. Außerdem ist die Herstellung der Ölverteilungs­ nuten unwirtschaftlich, vor allem wegen der nicht durch­ gehenden Anordnung.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, Montage und Her­ stellung von schwimmenden Büchsen zu vereinfachen und ihre Ölversorgung zu optimieren.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Lagerung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbe­ sondere 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 ab­ strömende 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 ge­ schützt wird, und daß das im Spalt zwischen der inneren Stirnfläche des Flansches und der gegenüberliegenden Stirn­ fläche des Gehäuses abströmende Öl eine dynamische Axial­ kraft auf die schwimmende Büchse ausübt, durch die die axiale Lage der Büchse zwischen der Stirnfläche des Ge­ häuses und dem zugeordneten Wellenbund der Lagerung bei Be­ triebsdrehzahl in "Schwimmposition" stabilisiert wird.

Aus der DE-AS 12 21 489 ist noch eine gattungsähnliche La­ gerung bekannt geworden, bei der die Büchsen einen Flansch aufweisen. Es handelt sich jedoch nicht um eine schwimmen­ de Lagerung, da die Büchsen durch elastische O-Ringe im La­ gergehäuse festgehalten werden und die Flansche der Büchsen am Lagergehäuse anliegen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und wird nachstehend näher beschrieben.

Fig. 1 Schnitt durch eine Lagerung bei einem Abgastur­ bolader;

Fig. 2 Detaildarstellung einer schwimmenden Büchse ge­ mäß Einzelheit "A" in Fig. 1.

Eine mit hoher Drehzahl laufende Welle 11 eines Abgastur­ boladers 12 ist über schwimmende Büchsen 13, 14 für die radiale Last in einem Lagergehäuse 15 gelagert. Die an der Lagerung angreifenden Axialkräfte werden durch ein Axiallager 35 aufgenommen. An einem Ende ist die Welle 11 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 ver­ bunden.

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 Um­ fangsnuten sowie Bohrungen 25 in einer im Lagergehäuse 15 festsitzenden Zwischenbüchse 24 wird das Schmieröl auf die beiden schwimmenden Büchsen 13, 14 verteilt.

Die schwimmenden Büchsen 13, 14 sind identisch ausgebil­ det. Die weiteren Erläuterungen, die sich auf die Dar­ stellung der Büchse 14 in Fig. 2 beziehen, gelten genau­ so auch für die nicht näher beschriebene Büchse 13.

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 Büchsen­ körpers 30 ist eine Ringnut 26 eingearbeitet, von der meh­ rere auf dem Umfang verteilte Bohrungen 27 Schmieröl zum Innendurchmesser der schwimmenden Büchsen 14 leiten. Von der Ringnut 26 und den inneren Enden der Bohrungen 27 ge­ langt das Schmieröl in die beiderseits angrenzenden Schmier­ spalte der Lagertragflächen, um nach Passieren der Lager­ tragflächen in die Entlastungsräume 28, 29 abzufließen.

Auf der dem jeweiligen Wellenbund zugewandten Seite der schwimmenden Büchsen 13, 14 ist am Innendurchmesser des Büchsenkörpers 30 eine Ringnut 32 mit mehreren radialen Bohrungen 33 angeordnet. Die Bohrungen 33 münden am Außen­ durchmesser des Büchsenkörpers 30 unmittelbar vor der dem Büchsenkörper 30 zugewandten Stirnseite des Flansches 31. Zwischen dieser Stirnfläche des Flansches 31 und der je­ weils benachbarten Stirnfläche der im Lagergehäuse 15 fest­ sitzenden 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 Ro­ tation des Flansches 31 wird auf das in den Spalt 34 ein­ strömende Schmieröl eine Pumpwirkung ausgeübt, die zur För­ derrichtung der Schmierölpumpe gleichsinnig ist. Durch die Pumpwirkung im Spalt 34 wird die Rückförderwirkung von Ring­ nut 26 und Bohrung 27 im Büchsenkörper 30 kompensiert, so daß eine hervorragende Ölversorgung der Lagertragflächen der schwimmenden Büchsen 13, 14 gewährleistet ist.

Bei Betrieb der Lagerung wirken auf die schwimmenden Büch­ sen 13, 14 Axialkräfte ein, die sich aus den Impulskräften des strömenden Schmieröles und dem Druck in den Entlas­ tungsräumen 28, 29 ergeben. Die Richtung der resultieren­ den Axialkraft ist dabei abhängig von der Umfangsgeschwin­ digkeit der schwimmenden Büchsen 13, 14. Bei niedriger Drehzahl der Welle 11 bewirkt die resultierende Axial­ kraft, daß die schwimmende Büchse 13 oder 14 gegen die jeweilige Wellenschulter geschoben wird. Die Büchsen 13, 14 stehen dann gegenüber der Welle 11 still.

Mit steigender Drehzahl der Welle 11 nimmt auch die Um­ fangsgeschwindigkeit der Büchsen 13, 14 und damit die Pumpwirkung des Spaltes 34 zu. Die mit steigender Umfangs­ geschwindigkeit der Büchsen 13, 14 sich ändernde Druckver­ teilung im Spalt 34 ergibt von einer bestimmten Umfangs­ geschwindigkeit an einen Richtungswechsel der resultieren­ den Axialkraft. Die Büchsen 13, 14 lösen sich dadurch von 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 er­ wünschter Weise mit einer gegenüber der Welle 11 vermin­ derten Drehzahl.

Die Schleuderwirkung des Flansches 31 ergibt für die zwi­ schen Büchse 14 und Turbinenrad 17 angeordnete Kolbenring­ dichtung einen Schutz vor starkem Ölandrang.

Claims (1)

1. 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 Büchse Einrichtungen zur Ölverteilung besitzt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jede schwimmende Büchse (13, 14) der La­ gerung aus einem Büchsenkörper (30) und einem endseitigen Flansch (31) besteht, der in Einbaulage der Büchse (13, 14) benachbart zum jeweiligen Wellenbund (36 bzw. 23) ange­ ordnet ist, daß die dem Büchsenkörper (30) zugewandte innere Stirnfläche des Flansches (31) mit einer gegenüberliegenden Stirnfläche des Gehäuses unter Bildung eines Spaltes (34) zusammenwirkt, daß im Büchsenkörper (30) in Flucht der in­ neren Stirnfläche des Flansches (31) radial verlaufende Boh­ rungen (33) angeordnet sind, die von einer am Innendurchmes­ ser der Büchse (13, 14) ausgebildeten Ringnut (32) ausgehen.