WO2014044363A1

WO2014044363A1 - Lagervorrichtung und abgasturbolader

Info

Publication number: WO2014044363A1
Application number: PCT/EP2013/002707
Authority: WO
Inventors: Bernhardt Lüddecke
Original assignee: IHI Charging Systems International GmbH
Current assignee: IHI Charging Systems International GmbH
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2014-03-27
Anticipated expiration: 2015-03-24
Also published as: JP2016191465A; DE102012108973A1; JP2015530537A; US20150184693A1; CN104685241A

Description

Lagervorrichtung und Abgasturbolader

Die Erfindung betrifft eine Lagervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des

Anspruchs 1 sowie einen Abgasturbolader gemäß Anspruch 10.

Lagervorrichtungen dienen der Lagerung von drehbaren Bauteilen, in der Regel von so genannten Wellen. Zu unterscheiden ist dabei grundsätzlich zwischen so genannten Gleitlagern und Wälzlagern. Wälzlager sind mit Hilfe eines so genannten Innenringes fest mit dem drehbaren Bauteil, der Welle, einem

Rotationskörper, verbunden, wobei ein sogenannter Außenring, welcher mit Hilfe von zwischen dem Innenring und dem Außenring positionierten Wälzkörpem, bspw. Kugeln oder Walzen, fest mit einem Gehäuse, innerhalb dessen die Welle aufgenommen ist, verbunden ist.

Gleitlager weisen dementgegen prinzipiell einen wesentlich einfacheren Aufbau auf. Die Welle selbst ist in einem Lagerkörper, im Allgemeinen ein Hohlzylinder, dessen Durchmesser und Länge von einem mit Hilfe der Welle rotierbaren Körper und somit von diesem erzeugten Kräften abhängig ist, bewegbar aufgenommen. Das heißt zwischen der Welle und einer Innenwandung des Lagerkörpers ist ein mehr oder weniger großer Spalt ausgebildet. Dieser Spalt ist zur Vermeidung einer Festkörperreibung zwischen der Innenwandung des Lagerkörpers und einer Mantelfläche der Welle im Betrieb zumindest teilweise mit einem Schmiermittel gefüllt. Der Lagerkörper selbst ist in einem Gehäuse mit einer Aufnahmeöffnung zur Aufnahme des Lagerkörpers aufgenommen oder der Lagerkörper wird selbst vom Gehäuse, einem Lagerabschnitt gebildet. Eine Variante des einfachen Gleitlagers ist ein so genanntes Schwimmbuchsen- Lager. Hier ist der Lagerkörper selbst bewegbar im Gehäuse gelagert und kann somit ebenfalls rotieren. Das heißt bei einer Schwimmbuchsen-Lagerung sind die Welle und der Lagerkörper jeweils rotierbar im Gehäuse angeordnet. Damit das Schmiermittel in den Spalt zwischen der Mantelfläche der Welle und einer

Innenwandung des Lagerkörpers gelangen kann, sind beispielsweise

Lagerkörperöffnungen vorgesehen, die den Lagerkörper vollständig durchdringen. Zu unterscheiden ist bei den Schwimmbuchsenlagern zwischen so genannten „Semi-Floating"-Lager und„Full-Floating"-Lager. Das„Semi-Floating"-Lager weist einen ersten Rotationskörper im ersten Lagerkörper auf, wobei im zweiten

Lagerkörper ein zweiter Rotationskörper, im Allgemeinen eine Welle, rotierbar positioniert ist. Der erste Rotationskörper ist allerdings beim„Semi-Floating"-Lager fixiert, so dass zwar eine Bewegbarkeit möglich ist, allerdings eine Rotations unterbunden wird. Dies ist der Unterschied zum„Full-Floating"-Lager, der bei diesem ist auch der erste Rotationskörper im ersten Lagerkörper rotier- bzw.

verdrehbar aufgenommen.

Ein Schwimmbuchsenlager wird insbesondere im Maschinenbau bei schnell- bzw. hochdrehenden Wellen eingesetzt, denn ein Vorteil dieses Lagers ist, dass Folgen möglicher irritativer Schmiermittelkonsistenzen reduziert werden können.

Beispielhaft ist hier das Schmiermittel mit entstehenden Schmiermittelwirbel aufgrund hoher Drehzahlen und hoher Temperaturen zu nennen, auch mit Oil- Whirl bezeichnet. Eine Folge des Oil-Whirls ist ein instabiles Lagerverhalten, herbeigeführt durch eine sich irregulär aufbauende und zusammenbrechende Schmierfilmdicke. Problematisch ist nicht alleine der Oil-Whirl sondern ein so genanntes Einrasten dieses Oil-Whirls, welches als Oil-Whip bezeichnet wird. Dieses Einrasten erfolgt bei einer Übereinstimmung einer Oil-Whirl-Frequenz und eine mechanischen Eigenfrequenz. Diese Effekte, sowohl der Oil-Whirl- als auch insbesondere der Oil-Whip-Effekt führen unvorhersehbar zu Festkörperreibung mit möglichen irreparablen Schäden der Lagervorrichtung. Da der Oil-Whirl-Effekt im Betrieb dem Oil-Whip-Effekt vorausgeht, ist im Folgenden nur vom dem Oil- Whirl-Effekt die Rede.

Ein mögliches Ausführungsbeispiel zur Reduzierung des so genannten Oil-Whirl- Effektes ist der Offenlegungsschrift DE 10 2008 000 853 A1 entnehmbar. Hier sind an der Innenwandung des Lagerkörpers Nuten eingebracht, welche eine der Drehrichtung der Welle entgegen gerichtete Schmiermittelströmungsrichtung des Schmiermittels erzeugen sollen, wodurch eine Unterbrechung des Oil-Whirl- Effektes bzw. des entstandenen Schmiermittelwirbels herbeigeführt werden kann. Dies allerdings ist mit dem offenbarten Gegenstand nur im Spalt zwischen der Mantelfläche des Welle und der Innenwandung des Lagerkörpers möglich. Des Weiteren kann die Herstellung eines entsprechenden Lagerkörpers, welcher an seiner Innenwandung Nuten aufweist, insbesondere bei kleinen Lagerkörpern, wie sie derzeit im Abgasturboladerbau aufgrund von Reduzierung der

Brennkraftmaschinendimensionen benötigt werden, nur schwer und aufwendig realisiert werden, da besondere Werkzeuge zur Erstellung der Nuten erforderlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine Lagervorrichtung bereitzustellen, welche eine Reduzierung des Oil-Whirl-Effektes mit Hilfe einfacher Maßnahmen erwirkt. Des Weiteren ist es eine Aufgabe der Erfindung einen Abgasturbolader mit einem deutlich verbesserten Wirkungsgrad auszubilden.

Diese Aufgabe wird mit Hilfe einer Lagervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , sowie eines Abgasturboladers mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildung der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Eine solche Lagervorrichtung mit einem ersten Lagerkörper weist zur Aufnahme eines ersten Rotationskörpers eine erste Aufnahmeöffnung auf, in welcher der erste Lagerkörper rotierbar angeordnet ist. Zwischen einer ersten Innenwandung des ersten Lagerkörpers und einer ersten Mantelfläche des ersten

Rotationskörpers ist ein erster Spalt ausgebildet, wobei im ersten Lagerkörper ein Schmiermittelkanal mit einer Kanallängsachse ausgebildet ist. Der

Schmiermittelkanal ist mit der ersten Aufnahmeöffnung mit Hilfe einer Mündung des Schmiermittelkanals in die erste Aufnahmeöffnung durchströmbar

verbunden, wobei mit Hilfe des Schmiermittelkanals Schmiermittel dem ersten Spalt zuführbar ist.

Erfindungsgemäß ist der Schmiermittelkanal einem Schmiermittelstrom des Schmiermittels eine Geschwindigkeitsumfangskomponente zur Richtungsvorgabe einer Geschwindigkeitsresultierenden des Schmiermittelstromes aufprägend ausgebildet. Dadurch, dass bereits bei einer Einströmung des Schmiermittels in die erste Aufnahmeöffnung der Schmiermittelstrom eine

Geschwindigkeitsumfangskomponente mit Hilfe des Schmiermittelkanals aufgeprägt bekommt, liegt bereits eine Orientierung des Schmiermittels bei seinem Eintritt in die erste Aufnahmeöffnung vor. Üblicherweise ist ein

Schmiermittelkanal ausgebildet, dessen Kanallängsachse gegenüber einer Längsachse der ersten Aufnahmeöffnung nahezu senkrecht positioniert ist.

Somit weist das Schmiermittel bei einem Einströmen in die erste

Aufnahmeöffnung eine Geschwindigkeit auf, die, abgesehen von aus einer Haftreibung an Kanalwandungen des Schmiermittelkanals resultierenden

Geschwindigkeitsverlusten, eine entlang der Kanallängsachse ausgerichtete Geschwindigkeitsströmungsrichtung aufweist. Dadurch trifft das Schmiermittel im Betrieb ebenfalls mehr oder weniger senkrecht auf den ersten Rotationskörper auf und verteilt sich sowohl entgegen als auch mit der Rotationsrichtung des ersten Rotationskörpers in der ersten Aufnahmeöffnung. Das bedeutet, dass

Schmiermittelteile, mindestens zu Beginn des Betriebs, entgegengesetzte

Strömungsrichtungen aufweisen, welche an irgendeiner Stelle der ersten

Aufnahmeöffnung aufeinanderprallen und somit den Oil-Whirl-Effekt fördern.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung wird dem Schmiermittel bereits bei seinem Eintritt in die erste Aufnahmeöffnung eine einzige Strömungsrichtung aufgeprägt. Somit ist hier ein Aufeinanderprallen von entgegengesetzt orientierten Schmiermittelteilen unterbunden. Durch die Ausrichtung des Schmiermittelkanals ist es möglich eine für den entsprechenden Einsatz der Lagervorrichtung zu bevorzugende Strömungsrichtung dem Schmiermittel aufzuprägen, welche sich auf eine Lagerreibung, Lagercharakteristika, wie bspw. Stabilität, und

Lagergeräusche auswirken. Das bedeutet, dass gemäß der Ausrichtung des Schmiermittelkanals eine Differenzgeschwindigkeit zwischen dem ersten

Lagerkörper und dem ersten Rotationskörper beeinflußbar ist.

In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung ist der

Schmiermittelkanal die Geschwindigkeitsumfangskomponente derart aufprägend ausgebildet, dass die Geschwindigkeitsresultierende in Drehrichtung des

Rotationskörpers gerichtet ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist darin zu sehen, dass dem Schmiermittel eine dem Rotationskörper gleichgerichtete

Geschwindigkeitsresultierende aufgeprägt wird. Das bedeutet, dass die identische Orientierung der Richtung der Schmiermittelgeschwindigkeit und der Drehrichtung des ersten Rotationskörpers einer Verringerung einer Differenzgeschwindigkeit ergibt, woraus des Weiteren eine Reduzierung von Lagerreibungsverlusten resultiert.

In einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen der

Schmiermittelkanal die Geschwindigkeitsumfangskomponente derart aufprägend ausgebildet ist, dass die Geschwindigkeitsresultierende entgegen Drehrichtung des Rotationskörpers gerichtet ist. Der Vorteil dieser alternativen Ausgestaltung ist die dem Rotationskörper entgegengesetzte Strömungsrichtung. Sofern aufgrund des Rotationskörpers ein Oil-Whirl-Effekt, insbesondere bei hohen Drehzahlen und bei hohen Betriebstemperaturen, herbeigeführt wird, kann mit Hilfe der entgegengerichteten Schmiermittelteile der Oil-Whirl-Effekt unterbrochen werden. Diese Ausgestaltung der Lagervorrichtung ist insbesondere bei sehr

hochdrehenden Wellen einzusetzen, da bei einer entgegengesetzten Orientierung der Schmiermittelgeschwindigkeit und Drehung des ersten Rotationskörpers die Differenzgeschwindigkeit gesteigert wird, so dass die Rotationsgeschwindigkeit bzw. die Drehgeschwindigkeit des Rotationskörpers stark verringert wird.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung ist die Kanallängsachse mindestens in einem Bereich der Mündung derart ausgerichtet, dass eine, mit Hilfe eines virtuellen kartesischen Achsensystems zur Längsachse der ersten Aufnahmeöffnung ausgerichtete Querachse der ersten

Aufnahmeöffnung mit einer virtuellen Verlängerung der Kanallängsachse einen Winkel bildet. Der Winkel weist einen Wert auf, welcher um mindestens 10° von einem Wert entsprechend 90° abweicht. Mit anderen Worten heißt das, dass zur Erzeugung der Geschwindigkeitsumfangskomponente der Schmiermittelkanal zumindest im Bereich der Mündung eine Neigung gegenüber einer Querachse einer Querschnittfläche der ersten Aufnahmeöffnung nötig ist. Des Weiteren ist es nicht notwendig, dass die Kanallängsachse über eine Gesamtlänge des

Schmiermittelkanals den Winkel aufweisend ausgebildet ist, sondern zur

Erzeugung der gewünschten Geschwindigkeitsumfangskomponente ist es ausreichend, dass die entsprechende Ausgestaltung im Bereich der Mündung vorliegt.

In einer besonders effektiven Ausgestaltung zur Erzeugung der

Geschwindigkeitsumfangskomponente ist die Kanallängsachse zumindest in einem Bereich der Mündung in einer virtuellen parallelen Verschiebung

tangentenartig zu einer ersten Innenwandung des Lagerkörpers ausgebildet ist.

In einer weiteren Ausgestaltung weist der Rotationskörper eine zweite

Aufnahmeöffnung zur Aufnahme einer Welle auf, wobei zwischen einer zweiten Innenwandung des Rotationskörpers und einer zweiten Mantelfläche der Welle ein zweiter Spalt ausgebildet ist, wobei der zweite Spalt mit Hilfe von

Durchströmöffnungen des Rotationskörpers den zweiten Spalt mit Schmiermittel versorgbar ausgebildet ist. Mit Hilfe dieser Ausgestaltung ist ein besonders betriebssicheres Gleitlager im Sinne eines schwimmenden Gleitlagers, bzw.

Schwimmbuchsenlager, darstellbar. Der Betriebsunsicherheiten, wie bspw. Instabilität, oder Lagergeräusche hervorrufende Oil-Whirl-Effekt ist somit bereits am Umfang des rotierenden Lagerkörpers eliminierbar. Somit ist eine besonders laufruhige und geräuscharme Lagervorrichtung erzielbar.

Eine weitere Ausgestaltung trägt zur weiteren Betriebssicherheit und Laufruhe bei, dadurch, dass mindestens eine der Durchströmöffnungen dem durch die

Durchströmöffnungen in die zweite Aufnahmeöffnung tretenden

Schmiermittelstrom eine weitere Geschwindigkeitsumfangskomponente

aufprägend ausgebildet ist. Die Auswirkungen und Vorteile einer dem

Schmiermittel aufgeprägten Geschwindigkeitskomponente sollen an dieser Stelle nicht nochmals erwähnt werden. Neben den somit bereits genannten Vorteile ist ein weiterer Vorteil darin zu sehen, dass mit Hilfe der weiteren

Umfangskomponente nun der Oil-Whirl-Effekt auch in der zweiten

Aufnahmeöffnung wenn nicht eliminiert, so doch im Wesentlichen reduziert werden kann

Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, dass zur Aufprägung der weiteren Geschwindigkeitsumfangskomponente eine Öffnungslängsachse der

Durchströmöffnung in ihrer virtuellen Verlängerung in Richtung einer

Rotationsachse des Rotationskörpers einen Schnittpunkt mit der Rotationsachse vermeidbar ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist die Öffnungslängsachse so ausgerichtet, dass eine virtuelle Verlängerung der Öffnungslängsachse keinen Schnittpunkt mit der Rotationsachse bildet, im Gegensatz zum Stand der Technik. Somit besteht die Möglichkeit aufgrund der Ausrichtung der Öffnungslängsachse dem durch die Durchströmöffnung in die zweite Aufnahmeöffnung eintretenden Schmiermittel eine weitere Geschwindigkeitsumfangskomponente aufzuprägen. Dies kann wiederum je nach Einsatzbereich der Lagervorrichtung in der

Drehrichtung der Welle oder entgegengesetzt der Drehrichtung der Welle sein.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung entspricht ein zweiter Lagerkörper dem ersten Rotationskörper, wobei der zweite Lagerkörper im ersten Lagerkörper fixiert ist. Das bedeutet mit anderen Worten, dass der erste Rotationskörper aufgrund seiner Fixierung keine Rotationsbewegung vornehmen kann und somit als fixierter Lagerkörper dem zweiten Rotationskörper dient. Dies hat

insbesondere den Vorteil, dass mit Hilfe der Fixierung zusätzlich zur Aufprägung der Geschwindigkeitsumfangskomponente eine Stabilisierung des zweiten

Lagerkörpers geschaffen ist, so dass Lagergeräusche wenn nicht eliminiert, dann wesentlich reduziert werden.

Ein erfindungsgemäßer Abgasturbolader umfassend eine Welle mit einer

Lagervorrichtung zur drehbaren Lagerung der Welle ausgebildet, weist eine Lagervorrichtung gemäß den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 9 auf. Damit kann ein Abgasturbolader bereitgestellt werden, welcher zu einer Emissionsreduzierung beiträgt, dadurch, dass Reibungsverluste des Abgasturboladers aufgrund von Lagerreibungsverlusten reduziert werden. Somit ist ein Abgasturbolader mit einem gegenüber dem Stand der Technik wesentlich verbesserten

Abgasturboladerwirkungsgrad darstellbar, welcher wiederum eine Verbesserung eines Gesamtwirkungsgrades einer Brennkraftmaschine-Abgasturbolader- Verbindung bewirkt. Sofern der Gesamtwirkungsgrad gesteigert wird, ist eine Reduzierung der Kraftstoffmenge bei gleichbleibender Leistung der

Brennkraftmaschine möglich, so dass dies eine Reduzierung der

Abgasemissionen herbeiführen kann. Ein weiterer Vorteil ist eine Reduzierung von Geräuschemissionen des Abgasturboladers aufgrund einer eine wesentlich verbesserte Laufruhe aufweisenden Lagervorrichtung.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 in einem Schnitt eine Lagervorrichtung gemäß dem

Stand der Technik,

Fig. 2 in einem Schnitt eine erfindungsgemäße Lagervorrichtung in einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 3 in einem Schnitt eine erfindungsgemäße Lagervorrichtung in einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 in einem Schnitt eine erfindungsgemäße Lagervorrichtung in einem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 5 in einem Schnitt eine erfindungsgemäße Lagervorrichtung in einem vierten Ausführungsbeispiel,

Fig. 6 in einem Schnitt ein erster Rotationskörper der Lagervorrichtung gem.

Fig. 1 ,

Fig. 7 in einem Schnitt ein erster Rotationskörper der Lagervorrichtung gem.

Fig. 2 in einer ersten Variante und

Fig. 8 in einem Schnitt ein erster Rotationskörper der Lagervorrichtung gem.

Fig. 2 in einer zweiten Variante.

Eine Lagervorrichtung 1 gemäß dem Stand der Technik eines Lagerabschnitts 2 eines Abgasturboladers 3 ist entsprechend Fig. 1 ausgebildet. Der

Abgasturbolader 3 weist ein Laufzeug 4 auf, welches ein nicht näher dargestelltes Verdichterrad zum Ansaugen und Verdichten von Verbrennungsluft, ein nicht näher dargestelltes Turbinenrad zur Expansion von Abgas einer mit dem

Abgasturbolader verbundenen Brennkraftmaschine sowie eine das Verdichterrad mit dem Turbinenrad drehfest verbindende Welle 5 mit einer Drehachse 6 umfasst. Die Welle 5 ist im Lagerabschnitt 2 des Abgasturboladers 3 drehbar gelagert. Die Welle 5 ist im Folgenden mit zweiter Rotationskörper 5 bezeichnet.

Im Betrieb der Brennkraftmaschine wird das Turbinenrad in eine rotierende Bewegung versetzt, wobei mit Hilfe des drehfest das Verdichterrad mit dem Turbinenrad verbindenden zweiten Rotationskörpers 5 das Verdichterrad und der zweite Rotationskörper 5 ebenfalls in Rotation versetzt werden. Die Lagervorrichtung 1 umfasst ein Radiallager 7, wobei ein erster

Rotationskörper 8 in einem ersten Lagerkörper 9 der Lagervorrichtung 1 in einer Aufnahmeöffnung 10 des ersten Lagerkörpers 9 bewegbar aufgenommen ist. Der erste Lagerkörper 9 ist im Lagerabschnitt 2 ausgebildet. Der Lagerabschnitt 2 umfasst weiterhin einen Schmiermittelkanal 11 , mit Hilfe dessen Schmiermittel in die Aufnahmeöffnung 10 einführbar ist.

Zwischen dem ersten Lagerkörper 9 und dem ersten Rotationskörper 8 ist ein veränderbarer erster Spalt 12 ausgebildet, in welchem der erste Rotationskörper 8 rotierbar aufgenommen ist, wobei zur Reduzierung einer Reibung zwischen einer ersten Mantelfläche 13 des ersten Rotationskörpers 8 und einer ersten

Innenfläche 14 der Aufnahmeöffnung 10 das Schmiermittel, welches mit Hilfe des Schmiermittelkanals 11 über eine den Schmiermittelkanal 11 mit der

Aufnahmeöffnung 10 durchströmbar verbindende Mündung 20 in die erste

Aufnahmeöffnung 10 gelangt, dient.

Der zweite Rotationskörper 5 ist in dem, in diesem Beispiel des Standes der Technik, hülsenförmig ausgebildeten, eine zweite Aufnahmeöffnung 18

aufweisenden ersten Rotationskörper 8 ebenfalls rotierbar aufgenommen, so dass im Betrieb des Abgasturboladers 3 sowohl der zweite Rotationskörper 5 als auch der erste Rotationskörper 8 eine rotierende Bewegung ausführen. Auch zwischen dem zweiten Rotationskörper 5 und dem ersten Rotationskörper 8 liegt ein veränderbarer zweiter Spalt 15 vor. Damit zwischen einer zweiten Mantelfläche 16 des zweiten Rotationskörpers 5 und einer zweiten Innenfläche 17 des ersten Rotationskörpers 8 die Reibung im Betrieb des Abgasturboladers 2 reduziert ist, ist der zweite Spalt 15 mit Hilfe von den ersten Rotationskörper 8

durchdringenden Durchströmöffnungen 19 mit Schmiermittel aus dem ersten Spalt 12 befüllbar.

Die Lagervorrichtung 1 ist gemäß dieses Beispiels in Form einer

Schwimmbuchsenlagerung ausgebildet, wobei diese Lagervorrichtung bevorzugt im Abgasturboladerbau eingesetzt wird.

Eine erfindungsgemäße Lagervorrichtung 1 ist gemäß Fig. 2 aufgebaut. Der Schmiermittelkanal 11 ist einem Schmiermittelstrom des Schmiermittels eine Geschwindigkeitsumfangskomponente zur Richtungsvorgabe einer

Geschwindigkeitsresultierenden v des Schmiermittelstromes aufprägend ausgebildet. Die Geschwindigkeitsumfangskomponente ist derart ausgebildet, dass die Geschwindigkeitsresultierende v in Drehrichtung gemäß dem Pfeil 26 des ersten Rotationskörpers 8 gerichtet ist.

Eine Kanallängsachse 21 des Schmiermittelkanals 11 ist im Bereich der Mündung 20 so ausgerichtet, dass eine, mit Hilfe eines virtuellen kartesischen

Achsensystems ausgerichtete Querachse 22 der ersten Aufnahmeöffnung 0 zu einer Längsachse 23 der ersten Aufnahmeöffnung 10 mit einer virtuellen

Verlängerung der Kanallängsachse 21 einen Winkel α bildet. Der Winkel kann einen Wert annehmen, welcher um ca. -10° bis -45° von einem Standardwert 90° abweicht. Der Winkel ist hierbei immer der zwischen der Querachse 22 und Verlängerung der Kanallängsachse 21 ausgebildete Winkel, welcher der

Längsachse 23 zugewandt positioniert ist.

Die Kanallängsachse 21 ist im der Bereich der Mündung 20 in einer virtuellen parallelen Verschiebung tangentenartig zur ersten Innenwandung 14 des ersten Lagerkörpers 9 ausgebildet. In einem nicht näher dargestellten

Ausführungsbeispiel weist der Schmiermittelkanal 11 die im Bereich der Mündung 20 ausgebildete Ausrichtung der Kanallängsachse 21 über eine gesamte

Kanallänge auf.

In einem weiteren ebenfalls nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier über einem Umfang des ersten Rotationskörpers 8 regelmäßig angeordnete Durchströmöffnungen 19 eine weitere Geschwindigkeitsumfangskomponente dem Schmiermittelstrom aufprägend ausgebildet. Ebenso könnte der erste

Rotationskörper 8 auch drei oder sechs Durchströmöffnungen 19 bzw. jede beliebige Anzahl von Durchströmöffnungen 19 aufweisen.

Zur Aufprägung der weiteren Geschwindigkeitsumfangskomponente des in die zweite Aufnahmeöffnung 18 einströmenden Schmiermittelstromes ist eine

Öffnungslängsachse 24 der Durchströmöffnung 19 in ihrer virtuellen Verlängerung in Richtung der Rotationsachse 25 einen Schnittpunkt P mit der Rotationsachse 25 bildend vermeidbar ausgestaltet. Mit anderen Worten heißt dies, dass die Öffnungslängsachse 24 und die Rotationsachse 25 keinen gemeinsamen

Schnittpunkt P aufweisen. Würden sie einen gemeinsamen Schnittpunkt P bilden, würde die Öffnungslängsachse 24 in ihrer virtuellen Verlängerung die

Rotationsachse 25 schneiden, wie in Fig. 6 dargestellt. Diese Anordnung hat keinen Vorteil in Bezug auf den so genannten Oil-Swirl-Effekt.

Damit dem Schmiermittelstrom eine weitere

Geschwindigkeitsumfangskomponente aufgeprägt wird, sind

Ausführungsbeispiele des ersten Rotationskörpers 8 gemäß den Fig. 7 und 8 auszubilden. Eine Ausrichtung der Öffnungslängsachse 24 ist dem Einsatz des ersten Rotationskörpers 8 entsprechend zu gestalten.

Eine erfindungsgemäße Lagervorrichtung in einem zweiten Ausführungsbeispiel ist entsprechend Fig. 3 ausgebildet. Der Schmiermittelkanal 11 ist dabei so angeordnet, dass die die Geschwindigkeitsresultierende v erzeugende

Geschwindigkeitsumfangskomponente entgegen der Drehrichtung 26 des

Rotationskörpers 8 gerichtet ist.

Ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung 1 ist in Fig. 4 dargestellt. In dem ersten Lagerkörper 9, welcher vom Lagerabschnitt 2 gebildet ist, ist der erste Rotationskörper 8 drehbar aufgenommen. In diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Rotationskörper 8 in Form der drehfesten Verbindung zwischen dem Turbinenrad und dem Verdichterrad ausgebildet.

Ebenso könnte der erste Lagerkörper 9 auch hülsenförmig ausgebildet und in der ersten Aufnahmeöffnung 10 fest und ohne Ausbildung eines ersten Spaltes 12 fixiert sein.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung 1 ist gemäß Fig. 5 ausgebildet. Der erste Rotationskörper 8 ist mit Hilfe eines

Befestigungsmittels 27 im ersten Lagerkörper 9 fixiert. Das bedeutet, dass seine Rotationsbewegung unterbunden ist. Allerdings ist weiterhin zwischen der ersten Mantelfläche 13 und der ersten Innenwandung 14 der erste Spalt 12 ausgebildet, welcher in diesem Ausführungsbeispiel unveränderbar ist.

Ein übliches, gemäß dem Stand der Technik vorliegendes Herstellungsverfahren zur Herstellung eines Schmiermittelkanals 11 gemäß dem Stand der Technik ist ein spanendes Trennverfahren, beispielsweise Bohren. Auf einfachste Weise könnte somit die erfindungsgemäße Lagervorrichtung 1 so hergestellt werden, dass zum bereits vorliegenden, gemäß dem Stand der Technik ausgebildeten Schmiermittelkanal, ein weiterer Schmiermittelkanal in den Lagerabschnitt 2 quer zum gemäß dem Stand der Technik ausgebildeten Schmiermittelkanal und diesen schneidend eingebracht wird, so dass im Bereich der Mündung 20 der weitere Schmiermittelkanal tangentenartig zur ersten Innenwandung 14 des ersten Lagerkörpers 9 ausgebildet ist. Stromauf der zwischen dem Schmiermittelkanal gemäß dem Stand der Technik und dem weiteren Schmiermittelkanal

ausgebildeten Schnittfläche ist der weitere Schmiermittelkanal zu verschließen, während stromab der Schnittfläche der Schmiermittelkanal gemäß dem Stand der Technik zu verschließen ist, so dass der Schmiermittelkanal 21 gemäß der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung 1 ausgebildet ist.

Ein weiteres Herstellungsverfahren der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung 1 kann beispielsweise unter Bereitstellung eines so genannten Inserts erfolgen. Das bedeutet, dass ein Abschnitt des Schmiermittelkanals 11 , welcher im Bereich der Mündung 20 ausgebildet ist und in mindestens dessen Bereich die

Kanallängsachse 21 in einer virtuellen parallelen Verschiebung tangentenartig zur ersten Innenwandung 14 des ersten Lagerkörpers 9 ausgebildet ist, als ein vom Lagerabschnitt 2 unabhängig gefertigtes Bauteil ausgebildet ist, welches zur Fertigstellung des Lagerabschnitts 2 in den Lagerabschnitt 2 einsetzbar ist. Eine Dichtheit zwischen dem Insert und dem Lagerkörper 9 kann beispielsweise mit Hilfe eines Presssitzes erzielt werden.

Des Weiteren könnte der Schmiermittelkanal 11 mit Hilfe eines elektrochemischen Verfahrens, beispielsweise mit Hilfe eines Funken-Erosionsverfahrens in den Lagerabschnitt 2 und/ oder in den Lagerkörper 9 eingebracht werden.

Claims

Patentansprüche

1. Lagervorrichtung mit einem ersten Lagerkörper, wobei der erste Lagerkörper (9) eine erste Aufnahmeöffnung (10) zur Aufnahme eines ersten

Rotationskörpers (8) mit einer ersten Rotationsachse (25) aufweist, und wobei zwischen einer ersten Innenwandung (14) des ersten Lagerkörpers (9) und einer ersten Mantelfläche (13) des ersten Rotationskörpers (8) ein erster Spalt (12) ausgebildet ist, wobei im ersten Lagerkörper (9) ein

Schmiermittelkanal (11 ) mit einer Kanallängsachse (21 ) ausgebildet ist, welcher mit der ersten Aufnahmeöffnung (10) mit Hilfe einer Mündung (20) des Schmiermittelkanals (11 ) in die erste Aufnahmeöffnung (10)

durchströmbar verbunden ist, wobei mit Hilfe des Schmiermittelkanals (11 ) Schmiermittel dem ersten Spalt (12) zuführbar ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Schmiermittelkanal (11 ) einem Schmiermittelstrom des Schmiermittels eine Geschwindigkeitsumfangskomponente zur Richtungsvorgabe einer Geschwindigkeitsresultierenden (v) des Schmiermittelstromes aufprägend ausgebildet ist.

2. Lagervorrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Schmiermittelkanal (11 ) die Geschwindigkeitsumfangskomponente derart aufprägend ausgebildet ist, dass die Geschwindigkeitsresultierende (v) in Drehrichtung des ersten Rotationskörpers (8) gerichtet ist. Lagervorrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Schmiermittelkanal (1 1 ) die Geschwindigkeitsumfangskomponente derart aufprägend ausgebildet ist, dass die Geschwindigkeitsresultierende (v) entgegen der Drehrichtung des ersten Rotationskörpers (8) gerichtet ist.

Lagervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Kanallängsachse (21 ) mindestens in einem Bereich der Mündung (20) derart ausgerichtet ist, dass eine, mit Hilfe eines virtuellen kartesischen Achsensystems ausgerichtete Querachse (22) der ersten Aufnahmeöffnung (10) zu einer Längsachse (23) der ersten Aufnahmeöffnung (10) mit einer virtuellen Verlängerung der Kanallängsachse (21 ) einen Winkel (oc) bildet, der einen Wert aufweist, welcher um mindestens 10° von einem

Standardwert von 90° abweicht.

Lagervorrichtung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Kanallängsachse (21 ) zumindest in einem der Bereich der Mündung (20) in einer virtuellen parallelen Verschiebung tangentenartig zu einer ersten Innenwandung (14) des ersten Lagerkörpers (9) ausgebildet ist.

Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

der erste Rotationskörper (8) eine zweite Aufnahmeöffnung (18) zur

Aufnahme eines zweiten Rotationskörpers (5) aufweist, wobei zwischen einer zweiten Innenwandung (17) des ersten Rotationskörpers (8) und einer zweiten Mantelfläche (16) des zweiten Rotationskörpers (5) ein zweiter Spalt (15) ausgebildet ist, wobei der zweite Spalt (15) mit Hilfe von

Durchströmöffnungen (19) des ersten Rotationskörpers (8) den zweiten Spalt (15) mit Schmiermittel versorgbar ausgebildet ist.

7. Lagervorrichtung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

mindestens eine der Durchströmöffnungen (19) dem durch die

Durchströmöffnungen (19) in die zweite Aufnahmeöffnung (18) tretenden Schmiermittelstrom eine weitere Geschwindigkeitsumfangskomponente aufprägend ausgebildet ist.

8. Lagervorrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine Öffnungslängsachse (24) der Durchströmöffnung (19) in ihrer virtuellen Verlängerung in Richtung der Rotationsachse (25) einen Schnittpunkt (P) mit der Rotationsachse (25) vermeidbar ausgebildet ist.

9. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

ein zweiter Lagerkörper dem ersten Rotationskörper (8) entspricht, wobei der zweite Lagerkörper im ersten Lagerkörper (9) fixiert ist.

10. Abgasturbolader umfassend eine Welle mit einer Lagervorrichtung zur

drehbaren Lagerung der Welle,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Lagervorrichtung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.