废气增压器的滚动轴承组件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于涡轮机的转子（2）的滚动轴承组件（6），优选用于废气涡轮增压器（1）的转子，所述滚动轴承组件具有轴承箱（7）。从轴承座（8）获得减小的振动趋势，所述轴承座具有外壳（9）和与所述外壳同心的内壳（10），所述外壳和所述内壳在两个轴向彼此隔开的轴承部段（11）中分别通过滚动体（12）围绕同心的旋转轴线（13）能转动地安装在彼此上，其中所述内壳（10）在外侧上压在所述转子（2）的转子轴（3）上并且在轴承部段（11）的区域中分别具有内部的压配区域（14），其中所述外壳（9）在内侧上压入到轴承箱（7）中并且与所述轴承部段（11）轴向隔开地包括至少一个外部的压配区域（15），其中在每个轴承部段（11）中，相应的油阻尼环形通道（16）径向地形成在所述轴承箱（7）和所述外壳（9）之间，所述油阻尼环形通道与所述旋转轴线（13）同轴地延伸到并且在远侧通过相应的所述外部的压配区域（15）限界于所述轴承座（8）的相应的轴向端面（17），其中相应的所述油阻尼环形通道（16）在近侧通过闭合环（18）限界于所述轴承座（8）的相应的轴向端面（17），所述闭合环设置在所述轴承箱（7）上。
【专利说明】废气增压器的滚动轴承组件
【技术领域】
[0001][I]本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分特征的用于涡轮机的转子的滚动轴承组件，优选用于废气涡轮增压器的转子。另外，本发明涉及一种用于内燃机的废气涡轮增压器，特别是用于机动车或通用机器的内燃机，其配备有上述类型的滚动轴承组件。
【背景技术】
[0002][2]从DE3531313C3中已知用于废气涡轮增压器的涡轮机的转子的滚动轴承组件，其包括轴承箱，在所述轴承箱中以浮动的方式安装有外轴承壳，以便形成流体动压的滑动轴承。在外轴承壳内同轴地设有内轴承壳，所述内轴承壳以抗扭的方式连接于转子的转子轴。轴向上，在内轴承壳的两侧上，在转子轴上设置两个倾斜的球轴承，所述球轴承从外部支撑在外轴承壳上。每个倾斜的球轴承包括具有用于滚动体的内滚道的内圈和具有用于滚动体的外滚道的外圈。两个内圈沿轴向支撑在所述内轴承壳上。倾斜的球轴承的外圈支撑在外轴承壳的环形台阶上。其他倾斜的球轴承的外圈通过螺旋压缩弹簧支撑在外轴承壳上。
[0003][3]从EP1273764B1中已知另一种用于废气涡轮增压器的转子的滚动轴承组件，其中外轴承壳通过两个彼此轴向隔开的径向球轴承安装在转子的转子轴上。外轴承壳又通过弹性环以振动阻尼的方式支撑在轴承箱上。
[0004][4]使用滚动体轴承，特别是使用倾斜的球轴承，减少在较低的旋转速度时在转子轴和轴承箱之间产生的摩擦。在滚动轴承组件的运行期间，即在转子旋转时，能够发生振动或者高阶的振荡，这能够在滚动轴承组件内引起噪音的发展。在这种情况下，这样的噪声发展常常被认为是一个缺点。除了这一点，造成噪声发展的振荡和振动也能够导致滚动轴承组件内的较高的元件负载。
【发明内容】
[0005][5]本发明涉及的问题是，提供用于开头所述类型的滚动轴承组件的改进实施形式或者用于配备有这种滚动轴承组件的废气涡轮增压器的改进实施形式，其特征特别在于减小噪音发展的趋势。
[0006][6]在本发明中，这个问题特别通过独立权利要求的主题解决。有利实施例是从属权利要求的主题。
[0007][7]本发明最初基于的思想是:将轴承座插入到是基于在轴承箱中，所述轴承座具有外壳和与所述外壳同心的内壳，所述外壳和所述内壳在两个轴向彼此隔开的轴承部段中分别通过滚动体围绕同心的旋转轴线能转动地安装在彼此上。在这里，该轴承盒轴承座表不的为包括内壳，外壳和在内壳和外壳之间支承件的结构单兀，其包括内壳，外壳和内壳和外壳之间安装中。这里，完全很可能的是没具有轴承架座仅在组装完成是装配于的转子轴。
[0008][8]为了将轴承座安装在轴承箱中，根据本发明的内壳在外侧上压在所述转子的转子轴上，其中所述内壳在轴承部段的区域中具有内部的压配区域。此外，根据本发明的外壳在内侧上被压入到轴承箱中，其中所述外壳与所述轴承部段轴向隔开地包括至少一个外部的压配区域。换句话说，形成在外壳和轴承箱之间的至少一个外部的压配区域轴向上位于两个内部的压配区域之间，所述两个内部的压配区域形成在内壳和转子轴之间。这另外标志在外壳和轴承箱之间在轴承部段的区域中不存在压配合，但那里仍存在径向间隙。在这里引入到滚动轴承组件中的径向间隙实现为油阻尼环形通道的形式，所述油阻尼环形通道在径向上形成在轴承座和外壳之间的相应的轴承部段中。相应的油阻尼环形通道与旋转轴线同轴地延伸并且在远侧限界于轴承座的相应的轴向端面，即在轴向内侧限界于相应的外部的压配区域。此外，相应的油阻尼环形通道在近侧设置于轴承座的相应的轴向端面，即轴向外侧由闭合环限界，其设置在轴承箱上。相应的压配合造成在内壳和转子轴之间或在外壳和轴承箱之间的抗扭的连接。通过内部的压配区域和外部的压配区域之间的轴向间距，在相应的轴承部段中能够实现相对高的径向预负载，这显著地影响滚动轴承组件的振荡行为。通过相应的油阻尼环形通道，能够创建油流，其在相应的油阻尼环形通道内产生一定的外壳相对于轴承箱的振荡阻尼。这个振荡阻尼效果能够通过在这种情况下设置在轴承座的端面上的闭合环得到显着改善。例如，由于其节流作用，闭合环使得在相应的阻尼环形通道中的油压更高。
[0009][9]根据一个特别有利的实施例中，相应的闭合环能够设置成相对于所述外壳不接触。换句话说，相应的闭合环设置成与外壳无接触。以这种方式，能够避免例如在轴承座的轴向端面的区域中从外壳至轴承箱的物理振荡传递。由于这个原因，振荡阻尼可以特别有效地通过相应的油阻尼环间隙来实现。
[0010][10]有益地，在相应的所述闭合环和所述外壳之间形成轴向间隙，由此在轴向方向上避免在闭合环和外壳之间的任何接触。
[0011][11]有益地，在相应的所述闭合环和所述外壳之间形成径向间隙，由此在径向方向上避免在相应的闭合环和外壳之间的任何物理接触。
[0012][12]相应的所述闭合环特别是密封盘或轴密封环或卡环。根据可用的安装空间，并根据待实现的闭合效果，可以从上面提到的闭合环的实施方式中选择。原则上，其他实施方式也能够用于实现这样的闭合环。
[0013][13]根据另一有利的实施例，相应的闭合环可以径向沉入到环形座中，特别是环形台阶或环形槽中，其形成在所述外壳上并在相应的轴向端面的区域中。因此，在相应的闭合环和外壳之间实现一种迷宫式密封，其提高了用于相应的油阻尼环形通道的闭合环的密封效果。因此，在相应的油阻尼环形通道中例如实现更高的油压。
[0014][14]在另一个有利的实施例，相应的闭合环能够插入到在所述轴承箱的环状周向座中，所述环状周向座例如能够构造为环形槽或环形台阶。特别地，所述座设置成相对于所述轴承箱的相关联的轴向端面轴向向内偏移。通过这里提出的设计，例如能够使用如下闭合环，其在径向方向上构造相对较大并且其特征例如在于特别高的稳定性。
[0015][15]在替代的实施例中，相应的闭合环能够设置在所述轴承箱的相应的轴向端面上。该实施例是有利的，特别是当在轴承箱的轴向端面上的区域中具有足够的用于容纳所述相应的闭合环的安装空间时。与此相反，以形成在轴承箱上的周向座来工作的前述实施例，实施比较昂贵的，但相应地结构更紧凑。[0016][16]根据另一有利的实施例，所述轴承箱为每个油阻尼环形通道包括油供给口，所述油供给口通入到所述油阻尼环形通道中。此外，为每个油阻尼环形通道设有至少一个油喷射嘴，所述油喷射嘴贯穿所述外壳并且设置成基本上位于相应的油供给口的对面，优选在直径上相对和/或在圆周方向与之偏转至少约90°。有益地，所有的油喷射嘴的设置成与油供给口在直径上相对。通过在此提出的设计，实现在油到达相应的油喷射嘴之前，经过相应的油供给口进入到相应的油阻尼环形通道中的油流首先在相应的油阻尼环形通道中在圆周方向上流动超过至少180°。油流的一部分现在可以通过相应的油喷射嘴进入在内壳和外壳之间的径向中间空间，其中两个轴承部段的滚动体位于径向的中间空间中。因此，通过相应的油喷射嘴来保证滚动体的足够的润滑和/或冷却。
[0017][17]有益地，为此目的相应的油喷射嘴能够朝向相应的轴承部段定向，使得相应的油喷射嘴将油朝向在上述的中间空间中的相应的轴承部段的滚动体的方向喷射。
[0018][18]有益地，滚动轴承组件能够另外设有排油口，所述排油口有益地在与油供给口在径向上相对的一侧上贯穿外壳和轴承箱。排油口能够设计成尺寸较大，使得在油喷射嘴的下游，即特别是在中间空间中，存在如下油压，该油压与油阻尼环形通道相比显著地降低。因此，油可以迅速地进行从中间空间中排出，这对于滚动体的冷却和润滑是有利的。
[0019][19]在一个有益的实施例，设有两个沿轴向彼此隔开的外部的压配区域，所述外部的压配区域分别轴向地设置在两个内部压配区域之间或轴向地设置在轴承部段之间。有益地，上述排油口现能够在两个外部的压配区域之间延伸或轴向设置。此外，可能的是，轴向地在两个外部的压配区域之间形成中间环形通道，所述中间环形通道在圆周方向上是圆周的，特别是与排油口连通。使用两个轴向隔开的外部的压配区域在保证外壳在所述轴承箱上足够支撑的同时便于装配。
[0020][20]根据另一有利的实施例，内壳沿轴向被分成两个部分并且相应地包括两个内壳部件，所述两个内壳部件分别包括一个在相应的轴承部段的区域中上述的内部的压配区域。将内壳分为两个部分便于将轴承座直接安装在转子轴上。
[0021][21]根据一个特别有利的实施例，滚动体的外滚道能够一体地形成在所述外壳的相应的轴承部段中。另外或可选地，滚动体的内滚道能够一体地形成在内壳的相应的轴承部段中。那么内壳和外壳形成相应的滚动体轴承的一体的组成部分，因此例如可以省略单独的滚道。根据一个特别有利的实施例，两个轴承部段可以设计成倾斜的球轴承，其中，所述滚道不沿径向朝向彼此定向，而是相对彼此具有一定斜度，该斜度位于径向方向和轴向方向之间。
[0022][22]有益地，内滚道能够轴向地支撑滚动体，即轴向外侧地支撑球，而所述外滚道轴向内侧地支撑滚动体。
[0023][23] 一种根据本发明的废气涡轮增压器包括:转子，转子的转子轴将废气涡轮增压器的涡轮机的涡轮机轮以抗扭的方式连接到废气涡轮增压器的压缩机的压缩机叶轮。此夕卜，根据本发明的废气涡轮增压器包括上述类型的滚动轴承组件。在这种情况下，滚动轴承组件的轴承箱可以形成的废气涡轮增压器的壳体的一部分。通常，废气涡轮增压器包括:涡轮机壳体，在所述涡轮机壳体中涡轮机叶轮旋转；压缩机壳体，在所述压缩机壳体中压缩机叶轮旋转；和轴承箱，转子轴安装在所述轴承箱中。在此情况下，废气涡轮增压器的轴承箱能够对应于滚动轴承组件的轴承箱。然而，原则上，也可以想到如下实施例，其中轴承箱一体地形成在所述压缩机壳体或一体地形成在涡轮机壳体上。
[0024][24]本发明的其他重要的特征和优点，从从属权利要求，从附图以及借助于附图的相关附图描述中获得。
[0025][25]应该理解的是，在不偏离本发明的范围的情况下，上述的或者下面将解释的特征不仅能够用在相应说明的组合中，而且也能够用在其他组合中或者单独使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0026][26]在附图中示出本发明的优选示例性实施例，并在下面的描述中更详细地解释本发明的优选示例性实施例，其中相同的附图标记指代相同或类似的或功能相同的部件。
[0027][27]分别示意性地示出，
[0028][28]图1和图2分别在不同的实施例中示出废气涡轮增压器的在滚动轴承组件的区域中的极其简化的纵截面。
【具体实施方式】
[0029][29]根据图1和图2，仅部分示出的废气涡轮增压器I包括带有转子轴3的转子2，所述转子轴将转子2的涡轮叶轮4以抗扭的方式连接于转子2的压缩机叶轮5，所述废气涡轮增压器设置成用在内燃机中，特别是在机动车辆中，优选地在多用途车辆中，或在通用机器中。在这种情况下，涡轮机叶轮4另外形成在此未示出的废气涡轮增压器I的涡轮机的一部分。同样，压缩机叶轮5同时形成在此未示出的废气涡轮增压器I的压缩机的一部分。废气涡轮增压器I此外包括用于安装转子2的滚动轴承组件6。为此目的，滚动轴承组件6包括轴承箱7，其构造成环形。此外，滚动轴承组件6包括轴承座8，其被插入到轴承箱7中。轴承座8具有套筒状的外壳9和与外壳同心的套筒状的内壳10。内壳10和外壳9在两个轴向彼此隔开的轴承部段11中分别通过滚动体12围绕同心的旋转轴线13能转动地安装在彼此上。在这种情况下，内壳10在外侧被压在转子轴3上。在这个过程中，形成两个内部的压配区域14，它们分别位于轴承部段11中的一个的区域中。在相应的内部的压配区域14中，内壳10以抗扭地方式连接于转子轴3，即通过摩擦连接。
[0030][30]外壳9被从内侧压入到轴承箱7中。这里，至少一个外部的压配区域15与轴承部段11轴向隔开地形成。在这里所示的例子中，分别提供两个这样的外部的压配区域15，它们在轴向上彼此隔开。在相应的外部的压配区域15中，外壳9以抗扭的方式连接于轴承座7，即通过摩擦连接。外部的压配区域15轴向地设置在轴承部段11之间或轴向地设置在两个内部的压配区域14之间。
[0031][31]在相应的轴承部段11中，滚动轴承组件6还分别包括油阻尼环形通道16，其为此目的径向地形成在轴承箱7和外壳9之间。两个油阻尼通道16在这种情况下与旋转轴线13共轴地延伸。两个油阻尼环形通道16在远侧通过相应的外部的压配区域15限界于轴承座8的相应的轴向端面17，在近侧通过闭合环18限界于轴承座8相应的轴向端面17。在这种情况下，例如为卡环的形式的相应的闭合环18设置成轴向地固定在轴承箱7上，例如拧到轴承箱上或卡接到轴承箱上。
[0032][32]在如图1所示的实施例中，在相应的闭合环18和外壳9之间形成轴向间隙19，使得相应的闭合环19在轴向方向上不与外壳9接触。此外，这里在相应的闭合环18和外壳9之间形成径向间隙20，使得相应的闭合环18在径向上也不接触到外壳9。此外，在如图1所示的实施例中，在外壳9上为每个闭合环18形成环状的周向座21，即在相应的轴向端面17的区域中。在该示例中，座21构造成环形台阶，并因此在相应的端面17上沿轴向敞开。可选地，座21因此可以构造为环形槽。
[0033][33]另外，在图1的例子中，为了每个闭合环18，周向座22形成在轴承箱7上，相应的闭合环18能够径向地插入到轴承箱中。在这种情况下，相应的座22设计成环形槽，但它同样可以构造为环形台阶。值得注意的是，在图1中所示的实施例中，相应的闭合环18设置成相对于所述轴承座8或轴承箱7的轴向端面17轴向向内地偏移。因此，在这里示出的滚动轴承组件6是一种轴向相当紧凑的结构。
[0034][34]在图1所示的实施例中，闭合环18例如为轴密封环或卡环。
[0035][35]在如图2所示的实施例中，相应的闭合环18分别附接在轴承箱7的轴向端面23上，使得相应的闭合环18轴向突出于轴承座8。在这里，在轴向上在相应的闭合环18与外壳9之间也形成轴向间隙19。此外，相应的闭合环18在径向方向上重叠于外壳9。
[0036][36]在图2所示的实施例中，密封盘优选地用作为闭合环18。
[0037][37]在这两个实施例中，通过相应的间隙19，20保证闭合环18设置成相对于外壳9非接触或无接触。
[0038][38]在图1和图2所示的实施例中，针对每个油阻尼环形通道16，轴承座7包括油供给口 24，所述油供给口通入到油阻尼环形通道16，并且通过所述油供给口根据箭头25油可以被馈入到相应的油阻尼环形通道16中。对于每个阻尼油环形槽16，另外设有至少一个油喷射嘴26，其中所述相应的油喷射嘴26沿径向贯穿外壳9并且在该过程中在圆周方向上与相应的油供给口 24基本上设置成在直径上相对地或者偏转至少90°。有益地，所有的油喷射嘴26设置成与供油口 24在直径上相对。这强制:在油经由油喷射嘴26溢出到在环形中间空间27之前，从油供给口 24到油阻尼环形通道16中的油必须在圆周方向上流动超过至少180度，其中环形中间空间27径向地形成在内壳10和外壳9之间并且两个轴承部段11的滚动体12设置在环形中间空间中。在此，油喷射嘴26实现为孔的形式，其相对于径向方向倾斜，特别是以约45°角倾斜。油喷射嘴26朝向相应的轴承部段11定向，使得油经由相应的油喷射嘴26朝向滚动体12的方向喷射到中间空间27中。
[0039][39]滚动轴承组件6另外配备有排油口 28，通过该排油口油能够根据箭头29排出。在这种情况下，排油口 28贯穿内壳9和与其对齐的另外的轴承箱7。在该示例中，排油口 28轴向定位在两个外部的压配区域15之间。此外，中间环形通道30轴向地设置在两个油阻尼环形通道16之间并且周向地设置在外部的压配区域15之间，所述中间环形通道流体地连接到排油口 28。
[0040][40]有益地，内壳8在轴向上被分成两个部分。因此，在这种情况下，内壳8包括两个内壳部件31，所述两个内壳部件以对接接头32在端部轴向相接。
[0041][41]在这里所示的实施例中，内壳10和外壳9经由滚动体12直接安装在彼此上，其中所述滚动体12在这种情况下构造为球并且轴承部段11相应地形成球轴承。在该示例中，两个轴承部段11设计成倾斜的球轴承，其中相应的倾斜球轴承的外滚道33 —体地形成在外壳9上，而相应的倾斜球轴承的内滚道34 —体地形成在内壳10上。这里，外滚道33轴向向内支撑的滚动轴承12，而内滚道34轴向向外支撑转动体12。[0042][42]在这里所示的例子中，轴承座8以及特别是整个滚动轴承组件6轴向上构造成镜面对称。
【权利要求】
1.一种用于涡轮机的转子(2)的滚动轴承组件，优选用于废气涡轮增压器(I)的转子，具有轴承箱(7)， 其特征在于， -轴承座(8),所述轴承座具有外壳(9)和与所述外壳同心的内壳(10),所述外壳和所述内壳在两个轴向彼此隔开的轴承部段(11)中分别通过滚动体(12)围绕同心的旋转轴线(13)能转动地安装在彼此上， -其中，所述内壳(10 )在外侧上压在所述转子(2 )的转子轴(3 )上，并且在所述轴承部段(11)的区域中分别具有内部的压配区域(14)， -其中，所述外壳(9)在内侧上压入到轴承箱(7)中，并且与所述轴承部段(11)轴向隔开地包括至少一个外部的压配区域(15)， -其中，在相应的所述轴承部段(11)中，油阻尼环形通道(16)径向地形成在所述轴承箱(7)和所述外壳(9)之间，所述油阻尼环形通道与所述旋转轴线(13)同轴地延伸到并且在远侧通过相应的所述外部的压配区域(15)限界于所述轴承座(8)的相应的轴向端面(17)， -其中相应的所述油阻尼环形通道(16)在近侧通过闭合环(18)限界于所述轴承座(8)的相应的轴向端面(17)，所述闭合环设置在所述轴承箱(7)上。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承组件，其特征在于， 在相应的所述闭合环(18)和所述外壳(9)之间形成轴向间隙(19)。
3.根据权利要求1或2所述的`滚动轴承组件，其特征在于， 在相应的所述闭合环(18 )和所述外壳(9 )之间形成径向间隙(20 )。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的滚动轴承组件，其特征在于， 相应的所述闭合环(18)是密封盘或轴密封环或卡环。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的滚动轴承组件，其特征在于， 相应的所述闭合环(18)径向地沉入到环形座(21)中，所述环形座形成在所述外壳(9)上并在相应的轴向端面(17)的区域中。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的滚动轴承组件，其特征在于， -相应的所述闭合环(18)被插入到在所述轴承箱(7)上的环状座(22)中，或者 -相应的所述闭合环(18)设置在所述轴承箱(7)的相应的轴向端面(23)上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的滚动轴承组件，其特征在于， -所述轴承座(7)为每个油阻尼环形通道(16)包括油供给口(24)，所述油供给口通入到所述油阻尼环形通道(16)中， -为每个油阻尼环形通道(16)设有至少一个油喷射嘴(26)，所述油喷射嘴贯穿所述外壳(9)并且设置成基本上位于相应的油供给口(24)的对面，特别在直径上相对和/或至少具有90°的角度。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的滚动轴承组件，其特征在于， 设有两个沿轴向彼此隔开的外部的压配区域(15)。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的滚动轴承组件，其特征在于， 所述内壳(10)沿轴向被分成两个部分并且包括两个内壳部件(31)，所述两个内壳部件中的每一个包括在相应的轴承部段(11)的区域内的内部的压配区域(14)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的滚动轴承组件，其特征在于， 在相应的所述轴承部(11)中，所述滚动体(12)的外滚道(33) —体地形成在所述外壳(9)上和/或所述滚动体(12)的内滚道(34) —体地形成在所述内壳(10)上。
11.用于内燃机的废气涡轮增压器，特别是用于机动车辆或通用机械的内燃机， -具有转子(2)，所述转子的转子轴(3)将涡轮机叶轮(4)以抗扭地方式连接于压缩机叶轮(5)， -具有根据 权利要求1至10中任一项所述的滚动轴承组件(6)。
【文档编号】F16C19/18GK103688025SQ201280034162
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年8月2日 优先权日:2011年8月18日
【发明者】坦-亨·源-舍费尔 申请人:博世马勒涡轮系统有限两合公司