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Die Erfindung betrifft eine Lagereinheit für das Laufzeug eines Abgasturboladers.
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Es ist bereits bekannt, die Läuferwelle des aus Turbinenrad, Verdichterrad und Läuferwelle bestehenden Laufzeugs eines Abgasturboladers in Wälzlagern drehbar zu lagern. Die Läuferwelle trägt in ihrem einen Endbereich das Turbinenrad einer abgasgetriebenen Turbine und in ihrem anderen Endbereich das Verdichterrad eines Verdichters. Das Laufzeug und somit die Läuferwelle eines Abgasturboladers läuft im Betrieb in Verbindung mit einem Verbrennungsmotor mit veränderlichen, sehr hohen Drehzahlen und muss bei hoher Belastung und hohen Temperaturen lange Standzeiten aufweisen. Eine optimierte Lagerung der Läuferwelle ist hierfür eine grundlegende Voraussetzung.
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Üblicherweise sind bei einer derartigen Anordnung zwei Wälzlager vorgesehen, die jeweils Wälzkörper aufweisen. Den Wälzlagern sind jeweils radial innere Lagerelemente, insbesondere innere Lagerringe, zugeordnet. Diese sind jeweils mit der Welle fest verbunden oder bilden einen integralen Bestandteil der Welle. Des Weiteren ist den Wälzlagern je ein äußeres Lagerelement, insbesondere ein Lagerhülsenelement zugeordnet, dabei können die zwei Lagerhülsenelemente separat angeordnet oder auch in einer gemeinsamen Lagerhülse zusammengefasst oder auf andere Weise miteinander Verbunden sein. Die inneren Lagerelemente und die äußeren Lagerelemente weisen jeweils Laufflächen oder Laufbahnen für die Wälzkörper auf, auf denen die Wälzkörper abrollen. Die Ausgestaltung und Anordnung der Laufflächen oder Laufbahnen sowie die Wälzkörper sind dabei so gewählt oder gestaltet, dass die Wälzlager sowohl radiale Lagerkräfte als auch axiale Lagerkräfte aufnehmen können.
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Dabei ist es insbesondere im Hinblick auf die axiale Position und das axiale Spiel der Läuferwelle wichtig, dass zum Zweck einer Justage der beiden Wälzlager der axiale Abstand zwischen den inneren Lagerelementen auf den axialen Abstand zwischen den beiden Lagerhülsenelementen abgestimmt oder angepasst werden kann und die axiale Position der Wälzlager in dem aufnehmenden Lagergehäuse bestimmt ist.
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Probleme ergeben sich beispielsweise bei im Betrieb auftretenden Temperaturwechseln, bei denen eine Längendehnung der Läuferwelle und/oder der äußeren Lagerhülse stattfindet, die eine Dejustierung der Lager bewirken kann. Auch die Montage einer derartigen Lageranordnung in einem aufnehmenden Lagergehäuse kann aufwendig sein.
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Aus der
WO 2012/079881 A1 ist eine Wellenlagerung für einen Abgasturbolader bekannt, welche zwei separate äußere Lagerringe aufweist, die mittels einer Federanordnung unter Vorspannung gekoppelt sind, wodurch Spielfreiheit der Wälzlager gegeben und die Position in Bezug auf die Läuferwelle festgelegt ist.
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Aus der Zeitschrift MTZ, 72. Jg., 04/2011, Seite 302–307, ist eine Kugellagereinheit für die Läuferwelle eines Abgasturboladers bekannt. Diese Kugellagereinheit weist zwei innenliegende Lagerschalen aus warmfestem Lagerstahl auf, die im montierten Zustand auf die Läuferwelle des Abgasturboladers aufgepresst sind. Die Kugeln dieses Kugellagers bestehen aus Keramik und werden durch einen beschichteten Stahlkäfig voneinander getrennt gehalten und geführt. Die äußeren Lagerhülsenelemente sind hier in eine gemeinsame Lagerhülse zusammengefasst und sind aus einem hochvergüteten Lagerstahl hergestellt.
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Des Weiteren ist in der nicht vorveröffentlichten
DE 10 2014 212 155.8 der Anmelderin eine Lagervorrichtung für eine Welle einer Abgasturboladereinrichtung eines Verbrennungsmotors beschrieben, welche wenigstens zwei axial voneinander beabstandete Wälzlager mit Wälzkörpern aufweist. Dabei sind bei jedem der Wälzlager für die Wälzkörper eine innere Lauffläche direkt auf der Läuferwelle angeordnet sowie eine äußere Lauffläche in einem jeweils zugehörigen äußeren Lagerhülsenelement vorgesehen. Dabei sind die beiden Lagerhülsenelemente koaxial zueinander mittels einer gemeinsamen Führungseinrichtung positioniert und so zu einer Einheit zusammengefasst. Die Führungseinrichtung setzt eine Verdrehung wenigstens eines der Lagerhülsenelemente um die Wellenlängsachse in eine Abstandsänderung der beiden Lagerhülsenelemente um, wodurch die beiden Lagerhülsenelemente in Axialrichtung bezüglich ihres Abstandes zueinander justierbar und/oder fixierbar und/oder mittels eines Federelementes vorspannbar sind.
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Aus der
DE 199 46 383 A1 ist ein Regler zur Konstanthaltung oder Einstellung der axialen Lagervorspannung durch Zwangspositionierung der Außenringe von axial verspannten Lagern bekannt. Dabei kommen Hülsen zur Anwendung, deren Außendurchmesser unterschiedlich ist. Die Hülse mit dem größeren Außendurchmesser liegt in Axialrichtung an einer Schulter eines Gehäuses an.
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Aus der
US 2009/0202343 A1 ist eine Lagervorrichtung für einen Abgasturbolader bekannt, welche zwei in Axialrichtung voneinander beabstandete Wälzlager aufweist, von denen eines im Lagergehäuse turbinenseitig und das andere im Lagergehäuse verdichterseitig angeordnet ist, wobei jedem der Wälzlager ein inneres Lagerelement mit einer inneren Lauffläche auf der Läuferwelle sowie ein äußeres Lagerelement mit einer äußeren Lauffläche zugeordnet ist. Bei einer Ausführungsform weisen die Außendurchmesser der dort vorhandenen Lagerhülsenelemente unterschiedliche Außendurchmesser auf.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Lagereinheit für das Laufzeug eines Abgasturboladers anzugeben, bei der der Einbau der Lagervorrichtung in das Lagergehäuse des Abgasturboladers unter Gewährleistung hoher axialer Positionsgenauigkeit und Spielfreiheit vereinfacht durchführbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Lagereinheit mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die vorliegenden Erfindung betrifft eine Lagereinheit für das eine Läuferwelle aufweisende Laufzeug eines Abgasturboladers, wobei die Lagereinheit ein Lagergehäuse mit einer Verdichterseite zur Verbindung mit einem Verdichtergehäuse des Abgasturboladers, eine Turbinenseite zur Verbindung mit einem Turbinengehäuse des Abgasturboladers und eine zylindrische Lageraufnahmeöffnung mit einer darin aufgenommenen Lagervorrichtung aufweist. Die Lageraufnahmeöffnung ist in Radialrichtung durch einen Innenmantel des Lagergehäuses begrenzt. Die Lagervorrichtung weist zwei in Axialrichtung voneinander beabstandete Wälzlager auf, von denen eines im Lagergehäuse turbinenseitig und das andere im Lagergehäuse verdichterseitig angeordnet ist. Jedem der Wälzlager ist für dessen Wälzkörper ein inneres Lagerelement mit einer inneren Lauffläche auf der Läuferwelle des Laufzeugs sowie ein äußeres Lagerhülsenelement mit einer äußeren Lauffläche zugeordnet. Die beiden äußeren Lagerhülsenelemente sind auf einer gemeinsamen Führung konzentrisch und in axialer Richtung so zueinander positioniert und fixiert, dass sie eine Lagerhülseneinheit bilden und Spielfreiheit der Wälzlager gewährleistet ist. Die Lagervorrichtung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass der Innenmantel des Lagergehäuses eine stufenförmige Anlageschulter aufweist, wobei die Außendurchmesser der beiden Lagerhülsenelemente unterschiedlich sind und das Lagerhülsenelement mit dem größeren Außendurchmesser in Axialrichtung an der Anlageschulter des Innenmantels des Lagergehäuses anliegt.
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Dadurch dass die beiden äußeren Lagerhülsenelemente bereits vor der Montage in das Lagergehäuse auf einer gemeinsamen Führung konzentrisch und in axialer Richtung zueinander positioniert und fixiert werden können, wird in vorteilhafter Weise eine Lagerhülseneinheit gebildet und die Spielfreiheit der Wälzlager kann gewährleistet werden. Die Verwendung unterschiedlicher Außendurchmesser der beiden Lagerhülsenelemente in Verbindung mit der im Bereich des Innenmantels des Lagergehäuses vorgesehenen stufenförmigen Anlageschulter vereinfacht es, beim Einbau der Radiallagervorrichtung in die Lageraufnahmeöffnung des Lagergehäuses die Radiallagervorrichtung an einer gewünschten Position innerhalb der Lageraufnahmeöffnung des Lagergehäuses zu positionieren.
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In vorteilhafter Weise kann an dieser gewünschten Position die in das Lagergehäuse eingeführte Lagerhülseneinheit mittels geeigneter Arretiermittel fixiert werden. Dazu ist im Bereich des verdichterseitigen Lagerhülsenelements im Lagergehäuse eine radial zur Läuferwelle verlaufende, sich bis in das verdichterseitige Lagerhülsenelement erstreckende Bohrung angeordnet, in welche zur zusätzlichen axialen Fixierung der Lagerhülseneinheit in der Lageraufnahmeöffnung ein Arretiermittel eingefügt ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Fortbildungen der Erfindung werden ersichtlich aus deren nachfolgender beispielhafter Erläuterung anhand der Figuren. Es zeigt:
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1 eine Blockdarstellung zur Veranschaulichung des grundsätzlichen Aufbaus eines Abgasturboladers,
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2 eine Längsschnittdarstellung eines Lagergehäuses mit eingesetztem Turbinenläufer, zur Veranschaulichung einer Radiallagervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel für die Erfindung,
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3 eine Längsschnittdarstellung eines Lagergehäuses mit eingesetztem Turbinenläufer, zur Veranschaulichung eines Betriebszustands der in der 2 gezeigten Vorrichtung, bei welchem die durch den Turbinenläufer ausgeübte resultierende Axialkraft in Richtung der Turbine wirkt.
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4 eine Längsschnittdarstellung eines Lagergehäuses mit eingesetztem Turbinenläufer, zur Veranschaulichung eines Betriebszustands der in der 2 gezeigten Vorrichtung, bei welchem die durch den Turbinenläufer ausgeübte resultierende Axialkraft in Richtung des Verdichters wirkt.
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Die 1 zeigt eine Blockdarstellung zur Veranschaulichung des grundsätzlichen Aufbaus eines Abgasturboladers. Der dargestellte Abgasturbolader weist eine Turbine 2, einen Verdichter 3 und eine Lagereinheit 4 auf . Die Turbine 2 enthält ein in einem Turbinengehäuse 2a angeordnetes Turbinenrad 2b. Der Verdichter 3 enthält ein in einem Verdichtergehäuse 3a angeordnetes Verdichterrad 3b. Das Turbinenrad 2b ist in einem Endbereich einer Läuferwelle 5 an dieser Läuferwelle 5 befestigt und das Verdichterrad 3b ist im anderen Endbereich der Läuferwelle 5 an dieser Läuferwelle befestigt. Verdichterrad 3b, Turbinenrad 2b und Läuferwelle 5 bilden so eine Baugruppe die als Laufzeug des Abgasturboladers 1 bezeichnet wird. Die Läuferwelle 5 ist in dem Lagergehäuse 4a der Lagereinheit 4 gelagert, wobei an das Lagergehäuse 4a auf der Turbinenseite das Turbinengehäuse 2a und auf der Verdichterseite das Verdichtergehäuse 3a angeschlossen ist, so dass die Lagereinheit zwischen dem Turbinengehäuse 2a und dem Verdichtergehäuse 3a angeordnet ist. Die Lagereinheit 4 umfasst das Lagergehäuse 4a, eine Lagervorrichtung, zu welcher zwei in Axialrichtung der Läuferwelle 5 voneinander beabstandete Wälzlager 6 und 7 und die Lagerelemente der Läuferwelle gehören. Das Wälzlager 6 ist im Lagergehäuse 4a turbinenseitig angeordnet. Das Wälzlager 7 ist im Lagergehäuse 4a verdichterseitig angeordnet.
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Die 2 zeigt eine Längsschnittdarstellung eines Lagergehäuses mit eingesetztem Turbinenläufer, bestehend aus Läuferwelle 5 und Turbinenrad 2b, zur Veranschaulichung einer Lagereinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. In dieser Längsschnittdarstellung ist auf der rechten Seite das in einem Endbereich der Läuferwelle 5 auf dieser Läuferwelle 5 befestigte Turbinenrad 2b dargestellt. Dieses Turbinenrad befindet sich im Betrieb des Abgasturboladers in einem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors und wird durch diesen Abgasstrom angetrieben.
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Die Läuferwelle 5 ist in der Lagervorrichtung sowohl radial als auch axial gelagert und durchsetzt dabei das Lagergehäuse 4a, in welchem Schmiervorrichtungen für die Lagervorrichtung vorgesehen sind. Auf der dem Turbinenrad 2b gegenüberliegenden Seite des Lagergehäuses 4a ist bei einem kompletten Laufzeug des Abgasturboladers ein in der 2 nicht dargestelltes Verdichterrad auf der Läuferwelle 5 befestigt, wobei dieses Verdichterrad im Betreib des Abgasturboladers im Ansaugstrom des Verbrennungsmotors positioniert ist und die Ansaugluft verdichtet.
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Innerhalb der Lagereinheit 4 können im Betrieb des Abgasturboladers große Temperaturschwankungen auftreten, insbesondere wird von der Turbinenseite her über das Turbinenrad 2b und die damit verbundene Läuferwelle 5 Wärmeenergie in die Lagereinheit 4 eingetragen, was zwischen der Turbinenseite des Lagergehäuses 4a und der Verdichterseite des Lagergehäuses 4a zu erhöhten Betriebstemperaturen führen kann. Aufgrund dieser hohen Temperaturen in Verbindung mit entsprechenden Temperaturschwankungen und Temperaturgradienten können Längenveränderungen der Läuferwelle 5 auftreten.
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Zu der in der 2 dargestellten Lagervorrichtung gehören das Lagergehäuse 4a sowie das darin turbinenseitig angeordnete Wälzlager 6 und das verdichterseitig angeordnete Wälzlager 7 sowie zumindest die auf der Läuferwelle 5 angeordneten inneren Lagerelemente 14, 15.
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Das Wälzlager 6 weist in einem Käfig 8 angeordnete Wälzkörper 11 auf, die hier als Kugeln realisiert sind. Alternativ können jedoch auch andere gebräuchliche Wälzkörpergeometrien und Wälzkörperanordnungen zum Einsatz kommen. Dem Wälzlager 6 ist ein inneres Lagerelement 14 mit direkt auf der Läuferwelle 5 eingearbeiteter Lauffläche für dessen Wälzkörper 11 sowie ein äußeres Lagerhülsenelement 16 mit entsprechender Lauffläche zugeordnet. Die genannten Laufflächen verlaufen jeweils rinnenförmig in Umfangsrichtung der Läuferwelle 5 Das Wälzlager 7 weist in einem Käfig 8 angeordnete Wälzkörper 10 auf, die ebenfalls als Kugeln realisiert sind, wobei auch hier alternativ andere gebräuchliche Wälzkörpergeometrien und Wälzkörperanordnungen zum Einsatz kommen können. Auch dem Wälzlager 7 ist ein inneres Lagerelement 15 mit direkt auf der Läuferwelle 5 eingearbeiteter Lauffläche für dessen Wälzkörper 10 sowie ein äußeres Lagerhülsenelement 17 mit entsprechender Lauffläche zugeordnet. Die genannten Laufflächen verlaufen jeweils rinnenförmig in Umfangsrichtung der Läuferwelle 5.
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Die beiden äußeren Lagerhülsenelemente 16 und 17 sind auf einer gemeinsamen Führung konzentrisch und in axialer Richtung so zueinander positioniert und fixiert, dass sie eine Lagerhülseneinheit bilden und Spielfreiheit der Wälzlager (6, 7) gewährleistet ist. In einer vorteilhaften Ausführung der Lagervorrichtung sind die beiden Lagerhülsenelemente 16, 17 auf der gemeinsamen Führung in axialer Richtung unter Federvorspannung zueinander positioniert und fixiert. Dadurch wird auf besonders vorteilhafte Weise sowohl das Lagerspiel in beiden Wälzlagern eliminiert und die Lagerhülsenelemente 16, 17 in Bezug auf die Läuferwelle 5 in definierter Position gehalten. Diese Anordnung gewährleistet auch Spielfreiheit der Wälzlager bei durch erhöhte Betriebstemperaturen hervorgerufenen Längenänderungen der Läuferwelle 5, da eine Nachführung der Lagerhülsenelemente 16, 17 durch die Federvorspannung realisiert wird.
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Um den axialen Abstand zwischen den beiden Lagerhülsenelementen an den Abstand zwischen den beiden inneren Lagerelementen anpassen zu können, sind die beiden Lagerhülsenelemente jeweils gesondert vorgesehen und werden beim Zusammenbau oder bei der Montage der Lagervorrichtung an der Welle bezüglich ihres axialen Abstandes zueinander justiert. Die Lagerhülsenelemente sind zu diesem Zweck zur Justage in Axialrichtung auf einer gemeinsamen Führung, gegeneinander verschiebbar. Die gemeinsame Führung kann dabei, wie in 2 beispielhaft gezeigt, so ausgebildet sein, dass eines der beiden Lagerhülsenelemente 16, 17 einen zylinderförmigen Hülsenzapfen 20 mit gegenüber dem Lagerhülsenelement kleineren Durchmesser aufweist und das andere der beiden Lagerhülsenelemente 17, 16 eine zylinderförmige Hülsenverlängerung 21 mit einer komplementär zum Hülsenzapfen 20 ausgebildeten Ausnehmung aufweist und der Hülsenzapfen 21 in die Ausnehmung eingefügt und in dieser konzentrisch in axialer Richtung geführt ist.
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Die beiden Lagerhülsenelemente können durch ein Federelement 22, das zum Beispiel auf dem Hülsenzapfen 20 zwischen den beiden Lagerhülsenelementen 16, 17 angeordnet ist, gegeneinander in Axialrichtung vorgespannt sein.
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Durch eine solche oder ähnliche Ausgestaltung ist es möglich, die Lagerhülsenelemente 16, 17 gegenüber den beiden inneren Lagerelementen 14, 15 in Axialrichtung unter Zwischenlage der Wälzkörper 10, 11 derart vorzuspannen, dass ein spielfreies Laufen der Wälzkörper 10, 11 an den Laufflächen der Wälzlager 6, 7 gewährleistet ist. Die Vorspannung kann beispielsweise derart gewählt werden, dass bei zu erwartenden Temperaturänderungen der Welle die entsprechenden Längendehnungen oder Verkürzungen elastisch ausgeglichen werden können und nicht zum Entstehen eines größeren Spiels in den Wälzlagern 6, 7 führen.
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Die vorstehend beschriebene Lagervorrichtung ist zusammen mit der Läuferwelle 5 in eine Lageraufnahmeöffnung 4b des Lagergehäuses 4a eingesetzt. Diese Lageraufnahmeöffnung 4b wird in Radialrichtung von einem Innenmantel 4c des Lagergehäuses 4a begrenzt. Dieser Innenmantel 4c des Lagergehäuses 4a weist eine stufenförmige Anlageschulter 4d auf, so dass der Durchmesser der Lageraufnahmeöffnung 4b im turbinenseitigen Bereich des Lagergehäuses 4a geringfügig größer ist als der Durchmesser im verdichterseitigen Bereich des Lagergehäuses 4a.
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Des Weiteren ist der Außendurchmesser D2 des dem turbinenseitigen Wälzlager 6 zugeordneten Lagerhülsenelementes 16 größer als der Außendurchmesser D1 des dem verdichterseitigen Wälzlager 7 zugeordneten Lagerhülsenelementes 17. Es gilt: D1 < D2.
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Der größere Außendurchmesser D2 des dem turbinenseitigen Wälzlager 6 zugeordneten Lagerhülsenelementes 16 geht dabei in einer Stufe über auf den kleineren Außendurchmesser D1 des dem verdichterseitigen Wälzlager 7 zugeordneten Lagerhülsenelements 17. Diese Stufe, die im Weiteren und in den Ansprüchen als Anlagestufe bezeichnet wird, kann auf besonders einfache Weise durch die der Turbinenseite abgewandte Stirnseite des turbinenseitigen Lagerhülsenelements 16 gebildet sein, kann jedoch auch an anderer Stelle auf dem Außenmantel des turbinenseitigen Lagerhülsenelements 16 angeordnet sein.
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Abgestimmt auf die vorgenannte Anlagestufe ist die Anlageschulter 4d, die der Innenmantel 4c des Lagergehäuses 4a aufweist. Die Anlageschulter 4d ist dabei so ausgebildet, dass die zylindrische Lageraufnahmeöffnung 4b auf der der Turbine 2 zugewandten Seite einen größeren, auf das turbinenseitige Lagerhülsenelement 16 abgestimmten Innendurchmesser und auf der dem Verdichter zugewandten Seite einen kleineren, auf das verdichterseitige Lagerhülsenelement 17 abgestimmten Innendurchmesser aufweist. Dadurch ist die axiale Anlageschulter 4d für die durch das turbinenseitige Lagerhülsenelement 16 gebildete Anlagestufe ausgebildet.
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Zum Zusammenbau der in der 2 gezeigten Lagereinheit werden zunächst außerhalb der Lageraufnahmeöffnung 4b die weiteren Komponenten der Lagervorrichtung auf der Läuferwelle 5 montiert und durch die Wälzkörper 10, 11 in Verbindung mit der durch das Federelement 22 erzeugten Vorspannung der Lagerhülsenelemente 16, 17 in axialer Richtung in Position gehalten. Danach wird die zusammengesetzte Baugruppe, die aus der Läuferwelle 5, mit den inneren Lagerelementen 14, 15, und den genannten weiteren Bauteilen der Lagervorrichtung besteht, von der Turbinenseite aus in die Wellenöffnung 4b eingeschoben. Die zusammengesetzte Baugruppe wird dabei so weit in die Lageraufnahmeöffnung 4b geschoben, bis die vordere Stirnseite des dem Wälzlager 6 zugeordneten Lagerhülsenelementes 16, die eine Anlagestufe bildet, an der Anlageschulter 4d des Innenmantels 4c des Lagergehäuses 4a anliegt. Die Anlagestufe besteht dabei in einen stufenförmigen Übergang von dem größeren Außendurchmesser D2 des dem turbineseitigen Wälzlager 6 zugeordneten Lagerhülsenelements 16 auf den kleineren Außendurchmesser D1 des dem verdichterseitigen Wälzlager 7 zugeordenten Lagerhülsenelements 17. Die Anlageschulter 4d bildet dabei eine axiale Anlageschulter für die Anlagestufe der Lagerhülseneinheit, also für die vordere Stirnseite des dem turbinenseitigen Wälzlager 6 zugeordneten Lagerhülsenelementes 16. Die Position der Anlageschulter 4d wird bei der Bearbeitung der Lageraufnahmeöffnung 4b sehr genau hergestellt, wodurch sich in der Folge auch eine hohe Positionsgenauigkeit der Lagervorrichtung im Lagergehäuse ergibt.
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2 zeigt weiterhin, dass im Bereich des verdichterseitigen Lagerhülsenelements 17 im Lagergehäuse 4a eine radial zur Läuferwelle 5 verlaufende, sich bis in das verdichterseitige Lagerhülsenelements 17 erstreckende Bohrung 18 angeordnet ist. In diese Bohrung ist zur zusätzlichen axialen Fixierung der Lagervorrichtung in der Lageraufnahmeöffnung 4b ein Arretiermittel 19, hier als Schraube vereinfacht dargestellt, eingefügt.
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Das Arretiermittel 19 kann eine Schraube, eine Madenschraube, eine Spannhülse oder ein Stift, insbesondere ein Passstift oder ein Kerbstift sein und kann insbesondere in dem in das verdichterseitige Lagerhülsenelement 17 ragenden Bereich, konisch geformt sein.
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Im Betrieb eines Abgasturboladers kann das Laufzeug des Abgasturboladers, je nach Betriebsart und Belastung, Axialkräfte in beiden Richtungen erzeugen.
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Die 3 zeigt eine Längsschnittdarstellung eines Lagergehäuses mit eingesetztem Turbinenläufer (Turbinenrad und Läuferwelle), zur Veranschaulichung der in der 2 gezeigten Lagereinheit in einem Betriebszustand, in welchem die aus den auf das Turbinenrad 2b und das Verdichterrad 3b wirkenden Kräfte resultierende Axialkraft F1 in Richtung auf das Turbinenrad (in der Figur nach rechts) gerichtet ist. Die resultierende Axialkraft F1 wird von der Läuferwelle 5 auf die Wälzkörper 10, hier als Kugeln dargestellt, des verdichterseitigen Wälzlagers 7 übertragen. Von diesen Kugeln 10 des verdichterseitigen Wälzlagers 7 wird die resultierende Axialkraft F1 auf das Lagerhülsenelement 17 des verdichterseitigen Wälzlagers 7 übertragen und von diesem über das gezeigte Arretiermittel 19 am Lagergehäuse 4a abgestützt. Dies ist durch den Pfeil C1 in der 3 veranschaulicht, der die Kontaktfläche zwischen dem Lagerhülsenelement 17 und dem Arretiermittel 19 kennzeichnet. Folglich werden in diesem Fall weder das Lagerhülsenelement 16 des turbinenseitigen Wälzlagers 6 noch die Kontaktfläche zwischen den Lagerhülsenelementen 16 und 17 oder die axiale Federvorspannung zwischen den Lagerhülsenelementen 16 und 17 von der Axialkraft F1 des Rotors beeinflusst. Somit bleibt diese axiale Federvorspannung unabhängig von der vom Turbinenläufer generierten Axialkraft F1 unbeeinflußt erhalten.
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Die 4 zeigt eine Längsschnittdarstellung eines Lagergehäuses mit eingesetztem Turbinenläufer (Turbinenrad und Läuferwelle), zur Veranschaulichung der in der 2 gezeigten Lagereinheit in einem Betriebszustand, in welchem die aus den auf das Turbinenrad 2b und das Verdichterrad 3b wirkenden Kräfte resultierende Axialkraft F1 in Richtung auf die Verdichterseite (in der Figur nach links) gerichtet ist. Die resultierende Axialkraft F2 wird von der Läuferwelle 5 auf die Wälzkörper 11, hier als Kugeln dargestlellt, des turbinenseitigen Wälzlagers 6 übertragen. Von diesen Wälzkörpern 11 des turbinenseitigen Wälzlagers 6 wird die resultierende Axialkraft F2 auf das Lagerhülsenelement 16 des turbinenseitigen Wälzlagers 6 übertragen und über die durch das turbineseitige Lagerhülsenelement 16 gebildete Stufe und die Anlageschulter 4d des Innenmantels 4c des Lagergehäuses 4a am Lagergehäuse 4a abgestützt. Dies wird durch den Pfeil C2 in der 4 veranschaulicht, der die Kontaktfläche zwischen der Stufe des Lagerhülsenelements 16 und der Anlageschulter 4d kennzeichnet. Folglich werden in diesem Fall weder das Lagerhülsenelement 17 des verdichterseitigen Wälzlagers 7 noch die Kontaktfläche zwischen den beiden Lagerhülsenelementen 16 und 17 oder die axiale Federvorspannung zwischen den Lagerhülsenelementen 16 und 17 von der Axialkraft F2 des Rotors beeinflusst. Somit bleibt diese axiale Federvorspannung unabhängig von der vom Laufzeug generierten Axialkraft F2 unbeeinflusst erhalten.
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Die Vorteile der oben beschriebenen Lagereinheit 1 bestehen nach alledem darin, dass der Einbau der Lagervorrichtung in das Lagergehäuse 4a eines Abgasturboladers vereinfacht ist, dass die vom Rotor des Abgasturboladers erzeugten Axialkräfte F1, F2 auf das Lagergehäuse 4a übertragen werden und dass die Kontaktfläche zwischen den beiden Lagerhülsenelementen 16, 17 der Lagervorrichtung oder die axiale Federvorspannung zwischen den Lagerhülsenelementen 16 und 17 von der Axialkraft F1, F2 des Laufzeugs unbeeinflusst bleibt und somit eine hohe Positionsgenauigkeit und Spielfreiheit des Laufzeugs im Betrieb gewährleistet werden kann.
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Bei Verwendung eines Arretiermittels 19 das insbesondere in dem in das verdichterseitige Lagerhülsenelement 17 ragenden Bereich, konisch geformt ist, beispielsweise eines konisch geformten Arretierstifts, kann das der Verdichterseite zugeordnete Lagerhülsenelement besonders Positionsgenau und spilefrei fixiert werden.