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WO2009130124A1 - Lageranordnung mit einem doppelreihigen wälzlager, turbolader und verfahren zur zufürhung eines schmiermittels zu den wälzkörperreihen eines doppelreihigen wälzlagers - Google Patents

Lageranordnung mit einem doppelreihigen wälzlager, turbolader und verfahren zur zufürhung eines schmiermittels zu den wälzkörperreihen eines doppelreihigen wälzlagers Download PDF

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Publication number
WO2009130124A1
WO2009130124A1 PCT/EP2009/054117 EP2009054117W WO2009130124A1 WO 2009130124 A1 WO2009130124 A1 WO 2009130124A1 EP 2009054117 W EP2009054117 W EP 2009054117W WO 2009130124 A1 WO2009130124 A1 WO 2009130124A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bearing
lubricant
inner ring
rolling
outer ring
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/054117
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wilhelm Sebald
Ernst Masur
Original Assignee
Schaeffler Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Kg filed Critical Schaeffler Kg
Priority to US12/988,711 priority Critical patent/US8668432B2/en
Publication of WO2009130124A1 publication Critical patent/WO2009130124A1/de

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    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
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    • F16C19/181—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact
    • F16C19/183—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact with two rows at opposite angles
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    • F05D2220/40—Application in turbochargers
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    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/23—Gas turbine engines
    • F16C2360/24—Turbochargers

Definitions

  • the invention relates to a bearing arrangement with a double row rolling element.
  • the invention further relates to a turbocharger with such a bearing assembly and a method for supplying a lubricant to the rows of rolling elements of a double-row rolling bearing.
  • Rolling bearings are bearings in which two mutually movable components, an inner ring and an outer ring are separated by arranged in a space rolling rolling elements. Between the rolling elements and the rings occurs mainly rolling friction, which is kept relatively low by a suitable lubrication.
  • Rolling bearings are used in numerous technical fields.
  • double row angular contact ball bearings which are a type of rolling bearing, used in turbochargers.
  • the lubricant is supplied by lateral injection through the outer ring.
  • a division of the lubricant flow for each ball row is required in advance. This creates very small nozzles for the lubricant, which can easily clog.
  • the lubrication or oiling takes place against the rotating parts of the Bearing, which may make a safe and efficient operation difficult. Thus, high system pressures are often necessary.
  • the invention has for its object to ensure a safe and streamlined lubrication of a bearing assembly.
  • the object is achieved by an arrangement with a double-row rolling bearing with at least one outer ring and at least one inner ring, between which a gap for two rows of rolling elements is formed, wherein the roller bearing formed on the outer ring central feed opening and at least one of these opposite inlet opening on the inner ring comprises for a lubricant and wherein at least one feed opening is provided on the inner ring for feeding the lubricant to the rolling elements in the region of the rows of rolling bodies.
  • the object is further achieved by a turbocharger with such a bearing assembly.
  • the object is achieved by a method for supplying a lubricant to the WälzShoresschn a double row rolling bearing with at least one outer ring and at least one inner ring, wherein the lubricant via a central feed opening on the outer ring and at least one of these opposite inlet opening on the inner ring outside of a space of the rolling bearing guided and then fed via feed openings on the inner ring in the rolling element rows to the rolling elements.
  • the invention is based on the consideration that a secure and efficient lubrication of WälzSystem 1942n is ensured by the lubricant is not passed through the outer ring, but via the inner ring to the rolling elements, whereby the centrifugal force for a particularly favorable distribution of the lubricant during operation of the bearing is used. So that the lubricant can pass from the outside to the inner ring of the bearing, the central feed opening is provided on the outer ring, through which the entire intended for oiling lubricant flow through the inlet opening on the inner ring is guided outwards again, in particular in a space between the inner ring and the shaft.
  • the amount of lubricant used can be reduced.
  • the optimization of the lubricant supply also entails a reduction in the operating temperature of the bearing, since the lubricant during operation of the bearing, the bearing parts, in particular inner ring and shaft cools, with which it comes into contact. By reducing the operating temperature in particular cheap materials for the construction of the bearing parts can be used, whereby a cost-effective implementation of the camp is possible.
  • the rolling bearing is connected to a shaft and between the inner ring and the shaft, a distributor space for the lubricant is formed.
  • the distributor space is characterized by a plurality of openings, namely through the at least one inlet opening centrally on the inner ring through which the lubricant passes into the distributor space and through the lateral feed openings on the inner ring, through which the lubricant divided into two streams in the distributor space to the rolling elements is fed.
  • two or more inlet openings around the circumference of the inner ring as well as also several inlet openings for each row of rolling elements can be provided.
  • the particular advantage of this embodiment is that thanks to the arrangement of the distributor space between the inner ring and the shaft and the shaft is cooled by means of the lubricant.
  • the bearing arrangement comprises two circumferential grooves on the outer ring in the region of the rolling element rows.
  • the circumferential grooves on the outer ring approximate the prior art solution for lubricating the rows of rolling elements, but in the proposed bearing arrangement serve exclusively for distributing the lubricant in the manner of a "squeeze film" between the outer ring and a bearing housing are therefore not fluidly connected to the gap or the rolling elements and not provided for lubricating the rolling elements.
  • the bearing arrangement comprises a radial passage for the lubricant, which passes through the central feed opening on the outer ring and extends in the direction of the inlet opening on the inner ring.
  • the lubricant can thus be led directly to the inlet opening.
  • the radial channel outside the rolling bearing preferably has two branch channels for supplying lubricant to the circumferential grooves on the outer ring.
  • means for adjusting a lubricant flow between the radial passage and the branch channels are provided according to a preferred variant.
  • the means may e.g. be designed in the manner of one or more throttles or throttle elements. These are suitably selected and used, for example, in the configuration and assembly of the bearing arrangement in accordance with the respective requirements. It is also conceivable that the adjustment of the lubricant flow over the different cross-sections of the radial channel and the branch channels takes place.
  • two branch channels for supplying the lubricant to the circumferential grooves on the outer ring are preferably provided outside of the rolling bearing separated from the radial channel.
  • the radial channel is formed in a cylindrical element and the cylindrical element connects the bearing housing and the outer ring by being immersed in the feed opening.
  • the cylindrical element is in particular interchangeable, so that depending on the lubricant requirements cylindrical elements with different widths radial channels can be used.
  • the inlet opening is obliquely or helically inclined towards the direction of rotation of the inner ring inwardly.
  • the rolling bearing is a double-row angular contact ball bearing with a two-part inner ring, which is arranged in particular on a turbocharger.
  • the bearing In terms of its field of application, the bearing must have a favorable for high rotational speeds axial play.
  • the rolling bearing is preferably designed with an axial clearance of about 0 mm.
  • Fig. 1 in a longitudinal section a turbocharger with a double row angular contact ball bearings
  • FIG. 2 shows an enlargement of the detail A according to FIG. 1.
  • a turbocharger 2 which essentially comprises a compressor housing 4, a bearing housing 5 and a turbine housing 6, between which a bearing assembly 8 is arranged.
  • a detailed representation of the bearing assembly 8 can be seen from Fig. 2, in which the detail A is shown enlarged.
  • the bearing assembly 8 has a double-row roller bearing 10, here an angular contact ball bearing, which is arranged on a rotating shaft 11 of the turbocharger 2.
  • the bearing 10 comprises an outer ring 12 and, in this embodiment, a two-part inner ring 14, between which a gap 16 is formed.
  • the two inner ring parts 14a, 14b bear against each other at the front.
  • two rows of balls 18 are arranged, each having a plurality of held by a cage 20 Balls 22 include.
  • the shaft 1 1 rotates about a rotation axis D, with the inner ring 14 co-rotating.
  • the balls 22 are taken from the inner ring 14 and roll on the fixed outer ring 12, whereby rolling friction between the balls 22 and the inner ring 14 on the one hand and the balls 22 and the outer ring 12 on the other hand arises.
  • a lubricant S in particular an oil, which is indicated by the arrows S, fed to the balls 22.
  • a radial channel 24 is provided, which is formed in a cylindrical element 26.
  • the cylindrical element 26 extends through a wall of the turbocharger 2 in the region of the bearing assembly 8 and is guided through a central feed opening 28 on the outer ring 10 and through the intermediate space 16 in the direction of an inlet opening 30 on the inner ring 14.
  • the inlet opening 30 is also formed centrally on the inner ring 14 and corresponds to the central feed opening 28.
  • the inner ring 14 is provided with a plurality of inlet openings 30, wherein from the figure, a further, diametrically opposite inlet opening 30 is borrowed lent.
  • the cylindrical element 26 is in particular interchangeable and can be exchanged for another cylindrical element, in which a radial channel 24 is formed with a different diameter.
  • the cylindrical element 26 opens in this embodiment immediately before the inlet opening 30 inner ring 14 and its outer contour is designed conically in its mouth region in front of the inner ring 14.
  • the radial channel 24 has a smaller diameter in the mouth region than in the remaining region of the cylindrical element 26, so that the lubricant flow S is controlled in this area due to the nozzle effect.
  • the lubricant S is supplied from outside the bearing assembly 8 via the radial passage 24 through the feed opening 28 and the inlet opening 30 in a distributor space 32 which is formed between the inner ring 14 and the shaft 11.
  • the shaft 11 In the region of the inlet opening 30, the shaft 11 has an annular, circumferential tip 33, through which a division of the lubricant S into two streams takes place.
  • the distributor chamber 32 On both sides of the tip 33, the distributor chamber 32 is curved, as a result of which the two lubricant streams S are accelerated and controlled in the direction of two inlet openings 34 on the inner ring 14.
  • the feed ports 34 are formed in the region of the rows of balls 18, and the lubricant flows S are injected therethrough to the rows of balls 18 due to the high pressure of the lubricant S and the centrifugal force during operation of the turbocharger 2 to minimize the friction of the balls 22.
  • circumferential grooves 36 are also formed in the ball rows, which are also filled with lubricant S to form a squeeze film for damping the vibrations of the bearing 10.
  • the grooves 36 are fluidly connected neither to the gap 16 nor with the balls 22.
  • two branch channels 38 are branched off from the radial channel 24.
  • active throttle elements which are set once prior to the startup of the turbocharger 2 or by which the lubricant flow S is regulated during operation.
  • the described bearing assembly 8 represents a completely new concept for the continuous oiling of the angular contact ball bearing 10, which is based on the basic idea that a simple and safe feeding of lubricant S to the balls 22 is made possible by the lubricant S not as before over the outer ring, but via the inner ring 14 is injected, whereby the centrifugal force is used in the rotation of the shaft 12 and the inner ring 14.
  • the lubricant S which is located in the distribution chamber 32, advantageously used to cool the shaft 12 and the inner ring 14, thereby setting lower operating temperatures.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

Eine Lageranordnung (8) umfasst ein doppelreihiges Wälzkörperlager (10), insbesondere ein Schrägkugellager für einen Turbolader, mit mindestens einem Außenring (12) und mindestens einem Innenring (14) zwischen denen ein Zwischenraum (16) für zwei Wälzkörperreihen (18) ausgebildet ist. Für eine sichere und störungsfreie Einschmierung umfasst das Wälzkörperlager (10) eine am Außenring (12) ausgebildete zentrale Zufuhröffnung (28) und mindestens eine dieser gegenüberliegende Austrittsöffnung (30) am Innenring (14) für ein Schmiermittel (S), wobei im Bereich der Wälzkörperreihen (18) jeweils mindestens eine Einspeiseöffnung (34) am Innenring (14) zum Einspeisen des Schmiermittels (S) zu den Wälzkörpern (22) vorgesehen ist, so dass das Schmiermittel (S) über den Innenring (14) eingespritzt und die Zentrifugalkraft im Betrieb des Lagers (10) benutzt wird.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Lageranordnung mit einem doppelreihigen Wälzlager, Turbolader und Verfahren zur Zuführung eines Schmiermittels zu den Wälzkörperreihen eines doppelreihigen Wälzlagers
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit einem doppelreihigen Wälzkörper. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Turbolader mit einer solchen Lageranordnung sowie ein Verfahren zur Zuführung eines Schmiermittels zu den Wälzkörperreihen eines doppelreihigen Wälzlagers.
Hintergrund der Erfindung
Wälzlager sind Lager, bei denen zwei zueinander bewegliche Komponenten, ein Innenring sowie ein Außenring durch in einem Zwischenraum angeordnete, rollende Wälzkörper getrennt sind. Zwischen den Wälzkörpern und den Ringen tritt hauptsächlich Rollreibung auf, welche durch eine geeignete Schmierung relativ gering gehalten wird.
Wälzlager finden Anwendung auf zahlreichen technischen Gebieten. Beispielsweise werden doppelreihige Schrägkugellager, welche eine Bauform der Wälzlager darstellen, in Turboladern verwendet. Bei kleinen Turboladern für den PKW- und LKW-Bereich erfolgt die Schmierstoffzuführung mittels seitlichen Einspritzens durch den Außenring. Dabei ist eine Aufteilung des Schmiermittelstroms für jede Kugelreihe vorab erforderlich. Dadurch entstehen sehr kleine Düsen für das Schmiermittel, die leicht verstopfen können. Zudem erfolgt das Schmieren oder Beölen gegen die rotierenden Teile des Lagers, wodurch eine sichere und effiziente BeÖlung unter Umständen schwierig ist. Es sind somit häufig hohe Systemdrücke notwendig.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sichere und strömungsgünstige Schmierung einer Lageranordnung zu gewährleisten.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung mit einem doppelreihigen Wälzlager mit mindestens einem Außenring und mindestens einem Innenring, zwischen denen ein Zwischenraum für zwei Wälzkörper- reihen ausgebildet ist, wobei das Wälzlager eine am Außenring ausgebildete zentrale Zuführöffnung und mindestens eine dieser gegenüberliegende Eintrittsöffnung am Innenring für ein Schmiermittel umfasst und wobei im Bereich der Wälzkörperreihen jeweils mindestens eine Einspeiseöffnung am Innenring zum Einspeisen des Schmiermittels zu den Wälzkörpern vorgesehen ist.
Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch einen Turbolader mit einer solchen Lageranordnung.
Zudem wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Zuführung eines Schmiermittels zu den Wälzkörperreihen eines doppelreihigen Wälzlagers mit mindestens einem Außenring und mindestens einem Innenring, wobei das Schmiermittel über eine zentrale Zuführöffnung am Außenring und mindestens eine dieser gegenüberliegende Eintrittsöffnung am Innenring außerhalb eines Zwischenraums des Wälzlagers geführt und anschließend über Einspeiseöffnungen am Innenring im Bereich der Wälzkörperreihen zu den Wälzkörpern eingespeist wird. Die Erfindung basiert auf der Überlegung, dass eine sichere und effiziente Schmierung der Wälzkörperreihen gewährleistet ist, indem das Schmiermittel nicht über den Außenring, sondern über den Innenring zu den Wälzkörpern geführt wird, wodurch die Zentrifugalkraft für eine besonders günstige Verteilung des Schmiermittels im Betrieb des Lagers benutzt wird. Damit das Schmiermittel von außen zum Innenring des Lagers gelangen kann, ist am Außenring die zentrale Zuführöffnung vorgesehen, durch welche der gesamte zum Beölen vorgesehene Schmiermittelstrom durch die Eintrittsöffnung am Innenring wieder nach außen, insbesondere in einen Raum zwischen dem Innenring und der Welle geführt wird. Eine Aufteilung des Schmiermittels in zwei Ströme, welche zu beiden Wälzkörperreihen geführt werden, erfolgt somit innenringseitig, erst nachdem sich das Schmiermittel außerhalb des Zwischenraums befindet. Durch die Einspeiseöffnungen wird das Schmiermittel schließlich im Bereich der Wälzkörperreihen, insbesondere unter den Wälzkörperkäfigen direkt zu den Wälzkörpern eingespeist.
Dank der verbesserten Schmierung des Wälzlagers kann insbesondere die Menge an verwendetem Schmiermittel reduziert werden. Die Optimierung der Schmiermittelzuführung zieht außerdem eine Reduzierung der Betriebs- temperatur des Lagers nach sich, da das Schmiermittel im Betrieb des Lagers die Lagerteile, insbesondere Innenring und Welle kühlt, mit denen es in Berührung kommt. Durch die Reduzierung der Betriebstemperatur können insbesondere billige Werkstoffe für den Bau der Lagerteile zum Einsatz kommen, wodurch eine kostengünstige Realisierung des Lagers ermöglicht ist.
Vorteilhafterweise ist das Wälzlager mit einer Welle verbunden und zwischen dem Innenring und der Welle ist ein Verteilerraum für das Schmiermittel gebildet. Der Verteilerraum ist hierbei durch mehrere Öffnungen gekenn- zeichnet, nämlich durch die mindestens eine Eintrittsöffnung mittig am Innenring, durch welche das Schmiermittel in den Verteilerraum gelangt und durch die seitlichen Einspeiseöffnungen am Innenring, durch welche das im Verteilerraum in zwei Ströme aufgeteilte Schmiermittel zu den Wälzkörpern eingespeist wird. Es können hierbei zwei oder mehrere Eintrittsöffnungen um den Umfang des Innenrings sowie auch mehrere Einspeiseöffnungen für jede Wälzkörperreihe vorgesehen sein. Der besondere Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass dank der Anordnung des Verteilerraums zwischen dem Innenring und der Welle auch die Welle mittels des Schmiermittels gekühlt wird. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die Verteilung des Schmiermittels innerhalb des Innenrings vorzunehmen, z.B. durch im Innenring selbst ausgebildete Kanäle zwischen der Eintrittsöffnung und den Einspeiseöffnungen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Lageranordnung zwei umlaufende Nuten am Außenring im Bereich der Wälzkörperreihen. Die umlaufenden Nuten am Außenring kommen der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung zum Schmieren der Wälzkörperreihen nahe, dienen je- doch bei der vorgeschlagenen Lageranordnung ausschließlich zum Verteilen des Schmiermittels nach Art eines „Squeeze-Films" zwischen dem Außenring und einem Lagergehäuse. Die Nuten sind daher nicht mit dem Zwischenraum oder den Wälzkörpern strömungstechnisch verbunden und nicht zum Schmieren der Wälzkörpern vorgesehen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Lageranordnung einen Radialkanal für das Schmiermittel, welcher durch die zentrale Zuführöffnung am Außenring geht und sich in Richtung zur Eintrittsöffnung am Innenring erstreckt. Das Schmiermittel kann somit direkt zur Eintrittsöff- nung geführt werden. Ein weiterer Vorteil ist hierbei, dass für den gesamten Strom zum Schmieren und Kühlen der Lagerteile und der Welle ein einziger Kanal vorgesehen ist, welcher einen größeren Durchmesser aufweist als bei der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung mit zwei Ölkanälen am Außenring. Somit ist die Gefahr einer Verstopfung des Radialkanals deutlich herabgesetzt.
Um ausreichend Schmiermittel für den Squeeze-Film bereitzustellen, weist der Radialkanal außerhalb des Wälzlagers bevorzugt zwei Abzweigkanäle zur Zuführung von Schmiermittel zu den umlaufenden Nuten am Außenring auf.
Um die Aufteilung des Schmiermittels zu ermöglichen, noch bevor es den Außenring des Wälzlagers erreicht, sind nach einer bevorzugten Variante Mittel zur Einstellung eines Schmiermittelstroms zwischen dem Radialkanal und den Abzweigkanälen vorgesehen. Die Mittel können z.B. nach Art einer oder mehrerer Drosseln oder Drosselelemente ausgebildet sein. Diese werden beispielsweise bei der Konfiguration und dem Zusammenbau der La- geranordnung entsprechend den jeweiligen Anforderungen geeignet ausgewählt und eingesetzt. Denkbar ist auch, dass die Einstellung des Schmiermittelstroms über die unterschiedlichen Querschnitte des Radialkanals und der Abzweigkanäle erfolgt.
Alternativ ist es auch möglich, das Schmiermittel für den Squeeze-Film von dem Schmiermittelstrom zum Schmieren des Lagers zu entkoppeln. Bei dieser Ausführung sind vorzugsweise außerhalb des Wälzlagers getrennt vom Radialkanal zwei Abzweigkanäle zur Zuführung des Schmiermittels zu den umlaufenden Nuten am Außenring vorgesehen. Weiterhin von Vorteil ist, dass der Radialkanal in einem zylindrischen Element ausgebildet ist und das zylindrische Element das Lagergehäuse und dem Außenring miteinander verbindet, indem es in die Zuführöffnung eintaucht. Das zylindrische Element ist insbesondere auswechselbar, so dass in Abhängigkeit von den Schmiermittelerfordernissen zylindrische Elemente mit unterschiedlich breiten Radialkanälen eingesetzt werden können.
Im Hinblick auf eine strömungsgünstige Zuführung des Schmiermittels ist weiterhin von Vorteil, dass die Eintrittsöffnung schräg oder spiralförmig gegen die Drehrichtung des Innenrings nach innen geneigt ausgeführt ist.
Zweckdienlicherweise ist das Wälzlager ein zweireihiges Schrägkugellager mit einem zweiteiligen Innenring, welches insbesondere an einem Turbolader angeordnet ist. In Bezug auf sein Anwendungsgebiet muss das Lager ein für hohe Drehgeschwindigkeiten günstiges Axialspiel aufweisen. Vor diesem Hintergrund ist das Wälzlager bevorzugt mit einem Axialspiel von etwa 0 mm ausgeführt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
Fig. 1 in einem Längsschnitt einen Turbolader mit einem doppelreihigen Schrägkugellager, und
Fig. 2 eine Vergrößerung des Ausschnitts A gemäß Fig. 1.
In den Figuren sind gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
In Fig. 1 ist ein Turbolader 2 gezeigt, welcher im Wesentlichen ein Kompressorgehäuse 4, ein Lagergehäuse 5 und ein Turbinengehäuse 6 umfasst, zwischen denen eine Lageranordnung 8 angeordnet ist. Eine detailierte Darstellung der Lageranordnung 8 ist aus Fig. 2 ersichtlich, in der der Ausschnitt A vergrößert gezeigt ist.
Die Lageranordnung 8 weist ein doppelreihiges Wälzkugellager 10 auf, hier ein Schrägkugellager, welches auf einer rotierenden Welle 11 des Turboladers 2 angeordnet ist. Das Lager 10 umfasst einen Außenring 12 und in die- sem Ausführungsbeispiel einen zweiteiligen Innenring 14, zwischen denen ein Zwischenraum 16 ausgebildet ist. Die beiden Innenringteile 14a, 14b liegen stirnseitig aneinander an. In dem Zwischenraum 16 sind zwei Kugelreihen 18 angeordnet, die jeweils mehrere durch einen Käfig 20 gehaltene Kugeln 22 umfassen. Im Betrieb des Turboladers 2 rotiert die Welle 1 1 um eine Drehachse D, wobei der Innenring 14 mitrotiert. Die Kugeln 22 werden vom Innenring 14 mitgenommen und wälzen sich auf dem feststehenden Außenring 12, wodurch Rollreibung zwischen den Kugeln 22 und dem In- nenring 14 einerseits und den Kugeln 22 und dem Außenring 12 andererseits entsteht. Um diese Reibung zu minimieren, wird ein Schmiermittel S, insbesondere ein Öl, welches durch die Pfeile S angedeutet ist, zu den Kugeln 22 eingespeist.
Zum Zuführen des Schmiermittels S zum Lager 10 ist ein Radialkanal 24 vorgesehen, welcher in einem zylindrischen Element 26 ausgebildet ist. Das zylindrische Element 26 erstreckt sich durch eine Wandung des Turboladers 2 im Bereich der Lageranordnung 8 und wird durch eine zentrale Zuführöffnung 28 am Außenring 10 und durch den Zwischenraum 16 in Richtung zu einer Eintrittsöffnung 30 am Innenring 14 geführt. Die Eintrittsöffnung 30 ist ebenfalls mittig am Innenring 14 ausgebildet und korrespondiert mit der zentralen Zuführöffnung 28. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Innenring 14 mit mehreren Eintrittsöffnungen 30 versehen, wobei aus der Figur eine weitere, diametral gegenüberliegende Eintrittsöffnung 30 ersicht- lieh ist.
Das zylindrische Element 26 ist insbesondere auswechselbar und kann gegen ein anderes zylindrische Element ausgetauscht werden, in welchem ein Radialkanal 24 mit einem unterschiedlichen Durchmesser ausgebildet ist. Das zylindrische Element 26 mündet in diesem Ausführungsbeispiel unmittelbar vor der Eintrittsöffnung 30 Innenring 14 und seine Außenkontur ist in seinem Mündungsbereich vor dem Innenring 14 konisch gestaltet. Zudem weist der Radialkanal 24 im Mündungsbereich einen kleineren Durchmesser auf als im übrigen Bereich des zylindrischen Elements 26, so dass der Schmiermittelstrom S aufgrund des Düseneffekts in diesem Bereich gesteuert wird. Durch die Mündung des zylindrischen Elements 26 direkt vor dem Innenring 14, ohne den letzteren zu berühren, ist auf der einen Seite eine strömungstechnische Verbindung zwischen dem Radialkanal 24 und der Eintrittsöffnung 30 hergestellt, auf der anderen Seite wird die Rotation des Innenrings 14 durch das zylindrische Element 26 nicht beeinträchtigt.
Das Schmiermittel S wird dabei von außerhalb der Lageranordnung 8 über den Radialkanal 24 durch die Zuführöffnung 28 und die Eintrittsöffnung 30 in einen Verteilerraum 32 zugeführt, der zwischen dem Innenring 14 und der Welle 11 ausgebildet ist. Im Bereich der Eintrittsöffnung 30 weist die Welle 11 eine ringförmige, umlaufende Spitze 33 auf, durch welche eine Aufteilung des Schmiermittels S in zwei Ströme erfolgt. Beidseitig der Spitze 33 ver- jungt sich der Verteilerraum 32, wodurch die beiden Schmiermittelströme S in Richtung zwei Einspeiseöffnungen 34 am Innenring 14 beschleunigt und gesteuert werden. Die Einspeiseöffnungen 34 sind im Bereich der Kugelreihen 18 ausgebildet, und die Schmiermittelströme S werden durch diese aufgrund des hohen Drucks des Schmiermittels S und der Zentrifugalkraft im Betrieb des Turboladers 2 zu den Kugelreihen 18 eingespritzt, um die Reibung der Kugeln 22 zu minimieren.
Am Außenring 12 sind außerdem im Bereich der Kugelreihen 18 umlaufende Nuten 36 ausgebildet, die ebenfalls mit Schmiermittel S gefüllt werden, um einen Squeeze-Film zum Dämpfen der Schwingungen des Lagers 10 zu bilden. Die Nuten 36 sind jedoch weder mit dem Zwischenraum 16 noch mit den Kugeln 22 strömungstechnisch verbunden. Um Schmiermittel S für den Squeeze-Film bereitzustellen, sind aus dem Radialkanal 24 zwei Abzweigkanäle 38 abgezweigt. Durch geeignete Wahl der Querschnitte des Radialkanals 24 sowie der Abzweigkanäle 38 werden in diesem Ausführungsbeispiel unterschiedliche Schmiermittelströme in dem Radialkanal 24 und den Abzweigkanälen 38 eingestellt. Alternativ können auch aktive Drosselelemente vorgesehen sein, die einmalig vor der Inbetriebnahme des Turboladers 2 eingestellt werden oder durch welche der Schmiermittelstrom S während des Betriebs geregelt wird.
Unterhalb der Welle 12 diametral zum Radialkanal 24 ist am Außenring 12 eine Ablaufbohrung 40 für überflüssiges Schmiermittel S vorgesehen. Die beschriebene Lageranordnung 8 stellt ein völlig neues Konzept für die kontinuierliche Ölung des Schrägkugellagers 10 dar, welches auf der Grundidee basiert, dass ein einfaches und sicheres Einspeisen von Schmiermit- tel S zu den Kugeln 22 ermöglicht ist, indem das Schmiermittel S nicht wie bisher über den Außenring, sondern über den Innenring 14 eingespritzt wird, wodurch auch die Zentrifugalkraft bei der Rotation der Welle 12 und des Innenrings 14 benutzt wird. Bei der Lageranordnung 8 wird das Schmiermittel S, welches sich im Verteilerraum 32 befindet, vorteilhafterweise benutzt, um die Welle 12 und den Innenring 14 zu kühlen, wodurch sich niedrigere Betriebstemperaturen einstellen.
Bezugszeichenliste
2 Turbolader
4 Kompressorgehäuse
5 Legergehäuse
6 Turbinengehäuse
8 Lageranordnung
10 Wälzlager
11 Welle
12 Außenring
14 Innenring
14a, 14b Innenringteile
16 Zwischenraum
18 Kugelreihe
20 Käfig
22 Kugel
24 Radialkanal
26 zylindrisches Element
28 Zuführöffnung

Claims

Patentansprüche
1. Lageranordnung (8) mit einem doppelreihigen Wälzlager (10) mit mindestens einem Außenring (12) und mindestens einem Innenring (14) zwischen denen ein Zwischenraum (16) für zwei Wälzkörperreihen (18) ausgebildet ist, wobei das Wälzlager (10) eine am Außenring (12) ausgebildete zentrale Zufuhröffnung (28) und mindestens eine dieser gegenüberliegende Eintrittsöffnung (30) am Innenring (14) für ein Schmiermittel (S) umfasst und wobei im Bereich der Wälzkörperreihen (18) jeweils mindestens eine Einspeiseöffnung (34) am Innenring (14) zum Einspeisen des Schmiermittels (S) zu den Wälzkörpern (22) vorgesehen ist.
2. Lageranordnung (8) nach Anspruch 1 , wobei das Wälzlager (10) mit einer Welle (11 ) verbunden ist und zwischen dem Innenring (14) und der Welle (11 ) ein Verteilerraum (32) für das Schmiermittel (S) gebildet ist.
3. Lageranordnung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, um- fassend zwei umlaufende Nuten (36) am Außenring (12) im Bereich der
Wälzkörperreihen (18).
4. Lageranordnung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen Radialkanal (24) für das Schmiermittel (S), welcher durch die zentrale Zufuhröffnung (28) am Außenring (12) geht und sich in Richtung zur Eintrittsöffnung (30) am Innenring (14) erstreckt.
5. Lageranordnung (8) nach Anspruch 3 und 4, wobei der Radialkanal (24) außerhalb des Wälzlagers (10) zwei Abzweigkanäle (38) zur Zu- führung von Schmiermittel (S) zu den umlaufenden Nuten (36) am Außenring (12) aufweist.
6. Lageranordnung (8) nach Anspruch 5, wobei Mittel zur Einstellung eines Schmiermittelstroms (S) zwischen dem Radialkanal (24) und den Abzweigkanälen (38) vorgesehen sind.
7. Lageranordnung (8) nach Anspruch 4, wobei außerhalb des Wälzlagers (10) getrennt vom Radialkanal (24) zwei Abzweigkanäle (38) zur Zuführung des Schmiermittels (S) zu den umlaufenden Nuten (36) am Außenring (12) vorgesehen sind.
8. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei der Radialkanal (24) in einem zylindrischen Element (26) ausgebildet ist und das zylindrische Element ein Lagergehäuse (5) und dem Außenring (12) miteinander verbindet, indem es in die Zuführöffnung (28) eintaucht.
9. Lageranordnung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Eintrittsöffnung (30) schräg oder spiralförmig gegen die Drehrichtung des Innenrings (14) nach innen geneigt ausgeführt ist.
10. Lageranordnung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo- bei das Wälzlager (10) ein zweireihiges Schrägkugellager mit einem zweiteiligen Innenring (14) ist.
11. Lageranordnung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wälzlager mit einem Axialspiel von etwa 0 mm ausgeführt ist.
12. Turbolader (2) mit einer Lageranordnung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
13. Verfahren zur Zuführung eines Schmiermittels (3) zu den Wälzkörper- reihen (18) eines doppelreihigen Wälzlagers (10) mit mindestens einem Außenring (12) und mindestens einem Innenring (14), wobei das Schmiermittel (S) über eine zentrale Zufuhröffnung (28) am Außenring (12) und mindestens eine dieser gegenüberliegende Eintrittsöffnung (30) am Innenring (14) außerhalb eines Zwischenraums (16) des Wälzlagers (10) geführt und anschließend über Einspeiseöffnungen (34) am Innenring (14) im Bereich der Wälzkörperreihen (18) zu den Wälzkörpern (22) eingespeist wird.
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