本申请要求2013年11月5日提交的美国临时申请序列号61/900,088和2014年11月4日提交的美国专利申请序列号14/532,388的优先权，所述两个申请以全文引用方式并入本文中。
技术领域
本发明总体上涉及滚珠轴承系统，并且更具体来说，涉及用于涡轮增压器的双滚珠轴承系统。
背景技术：
当前涡轮增压器以极高的旋转速度运转，并且需要可以低机械损失来支撑旋转组并且更能够承受高轴向和径向负载的轴承系统。传统的轴颈轴承和推力轴承实现了这项任务，但所述轴颈轴承和推力轴承的极限负载能力有限并且通常具有高机械阻力。这些轴承未能在临界润滑条件下较好地运行，并且通常可能难以组装。当前需要减少摩擦损失并且向高速涡轮增压器转子提供耐久性的轴承系统。当前还需要可以提供这些特征、易于组装并且易于嵌入涡轮增压器中的轴承系统。
技术实现要素：
在一个优选和非限制性实施方案或方面中，用于涡轮增压器的轴承系统包括轴承壳体，所述轴承壳体具有第一端部和第二端部，其中所述轴承壳体界定中心通道。所述轴承系统包括由轴承壳体接收的第一滚珠轴承，和由轴承壳体接收的第二滚珠轴承。第二滚珠轴承与第一滚珠轴承隔开。第一滚珠轴承和第二滚珠轴承各自被预加载。
轴承壳体可包括被定位成与第一滚珠轴承相邻的第一肩部和被定位成与第二滚珠轴承相邻的第二肩部。轴承系统可包括定位在第一肩部与第一滚珠轴承之间的第一偏置布置和定位在第二肩部与第二滚珠轴承之间的第二偏置布置，其中所述第一偏置布置和所述第二偏置布置各自被配置以分别预加载第一滚珠轴承和第二滚珠轴承。第一偏置布置和第二偏置布置可为弹簧。所述弹簧可为贝勒维尔垫圈(Bellevillewasher)。在其他优选和非限制性实施方案或方面中，第一偏置布置和第二偏置布置可为油压力，所述油压力分别通过第一加油口和第二加油口提供。偏置布置可提供挤压油膜阻尼器。第一滚珠轴承可为具有第一内圈、第一外圈和多个第一轴承滚珠的角接触轴承，并且第二滚珠轴承可为具有第二内圈、第二外圈和多个第二轴承滚珠的角接触轴承。第一滚珠轴承可仅被配置以在第一方向上接受推力，并且第二滚珠轴承可仅被配置以在与所述第一方向相对的第二方向上接受推力。第一偏置布置可使第一滚珠轴承的第一外圈偏置，并且第二偏置布置可使第二滚珠轴承的第二外圈偏置。第一保持器可将第一滚珠轴承紧固在轴承壳体内，并且第二保持器可将第二滚珠轴承紧固在轴承壳体内。第一滚珠轴承可定位在第一保持器与第一肩部之间，并且第二滚珠轴承可定位在第二保持器与第二肩部之间。间隔片可定位在第一滚珠轴承与第二滚珠轴承之间。
在另一优选和非限制性实施方案或方面中，涡轮增压器包括：涡轮增压器壳体；轴，所述轴由所述涡轮增压器壳体接收，其中所述轴具有与所述轴的第一端部相邻的压缩机叶轮和与所述轴的第二端部相邻的涡轮机叶轮；以及轴承系统，所述轴承系统由所述涡轮增压器壳体接收。所述轴承系统包括：轴承壳体，所述轴承壳体具有第一端部和第二端部，其中所述轴承壳体界定中心通道；第一滚珠轴承，所述第一滚珠轴承由所述轴承壳体接收；以及第二滚珠轴承，所述第二滚珠轴承由所述轴承壳体接收。第二滚珠轴承与第一滚珠轴承隔开。第一滚珠轴承通过第一偏置布置预加载，并且第二滚珠轴承通过第二偏置布置预加载。
第一偏置布置和第二偏置布置各自可为弹簧。第一偏置布置和第二偏置布置各自可体现为油压力，所述油压力分别通过第一加油口和第二加油口提供。第一滚珠轴承可为具有第一内圈、第一外圈和多个第一轴承滚珠的角接触轴承，并且第二球轴承可为具有第二内圈、第二外圈和多个第二轴承滚珠的角接触轴承。第一滚珠轴承可仅被配置以在第一方向上接受推力，并且第二滚珠轴承可仅被配置以在与所述第一方向相对的第二方向上接受推力。第一保持器可将第一滚珠轴承紧固在轴承壳体内，并且第二保持器可将第二滚珠轴承紧固在轴承壳体内。间隔片可定位在第一滚珠轴承与第二滚珠轴承之间，轴延伸穿过所述间隔片。
现将在以下编号条款中描述优选和非限制性实施方案或方面：
条款1：一种用于涡轮增压器的轴承系统，所述轴承系统包括：轴承壳体，所述轴承壳体具有第一端部和第二端部，所述轴承壳体界定中心通道；第一滚珠轴承，所述第一滚珠轴承由所述轴承壳体接收；以及第二滚珠轴承，所述第二滚珠轴承由所述轴承壳体接收，所述第二滚珠轴承与所述第一滚珠轴承隔开，其中所述第一滚珠轴承和所述第二滚珠轴承各自被预加载。
条款2：条款1的轴承系统，其中所述轴承壳体包括被定位成与所述第一滚珠轴承相邻的第一肩部和被定位成与所述第二滚珠轴承相邻的第二肩部。
条款3：条款2的轴承系统，进一步包括定位在所述第一肩部与所述第一滚珠轴承之间的第一偏置布置和定位在所述第二肩部与所述第二滚珠轴承之间的第二偏置布置，所述第一偏置布置和所述第二偏置布置各自被配置以分别预加载所述第一滚珠轴承和所述第二滚珠轴承。
条款4：条款3的轴承系统，其中所述第一偏置布置和所述第二偏置布置各自包括弹簧。
条款5：条款4的轴承系统，其中所述弹簧为贝勒维尔垫圈。
条款6：条款3至5中任何条款的轴承系统，其中所述第一偏置布置和所述第二偏置布置各自包括油压力，所述油压力分别通过第一加油口和第二加油口提供。
条款7：条款3至6中任何条款的轴承系统，其中所述偏置布置提供挤压油膜阻尼器。
条款8：条款1至7中任何条款的轴承系统，其中所述第一滚珠轴承包括具有第一内圈、第一外圈和多个第一轴承滚珠的角接触轴承，并且其中所述第二滚珠轴承包括具有第二内圈、第二外圈和多个第二轴承滚珠的角接触轴承。
条款9：条款1至8中任何条款的轴承系统，其中所述第一滚珠轴承仅被配置以在第一方向上接受推力，并且所述第二滚珠轴承仅被配置以在与所述第一方向相对的第二方向上接受推力。
条款10：条款3至9中任何条款的轴承系统，其中所述第一滚珠轴承包括具有第一内圈、第一外圈和多个第一轴承滚珠的角接触轴承，其中所述第二滚珠轴承包括具有第二内圈、第二外圈和多个第二轴承滚珠的角接触轴承，并且其中所述第一偏置布置使所述第一滚珠轴承的所述第一外圈偏置，并且所述第二偏置布置使所述第二滚珠轴承的所述第二外圈偏置。
条款11：条款3至10中任何条款的轴承系统，进一步包括将所述第一滚珠轴承紧固在所述轴承壳体内的第一保持器，和将所述第二滚珠轴承紧固在所述轴承壳体内的第二保持器。
条款12：条款11的轴承系统，其中所述第一滚珠轴承定位在所述第一保持器与所述第一肩部之间，并且所述第二滚珠轴承定位在所述第二保持器与所述第二肩部之间。
条款13：条款1至12中任何条款的轴承系统，进一步包括间隔片，所述间隔片定位在所述第一滚珠轴承与所述第二滚珠轴承之间。
条款14：一种涡轮增压器，包括：涡轮增压器壳体；轴，所述轴由所述涡轮增压器壳体接收，所述轴具有与所述轴的第一端部相邻的压缩机叶轮和与所述轴的第二端部相邻的涡轮机叶轮；轴承系统，所述轴承系统由所述涡轮增压器壳体接收，所述轴承系统包括：轴承壳体，所述轴承壳体具有第一端部和第二端部，所述轴承壳体界定中心通道；第一滚珠轴承，所述第一滚珠轴承由所述轴承壳体接收；以及第二滚珠轴承，所述第二滚珠轴承由所述轴承壳体接收，所述第二滚珠轴承与所述第一滚珠轴承隔开，其中所述第一滚珠轴承通过第一偏置布置预加载，并且所述第二滚珠轴承通过第二偏置布置预加载。
条款15：条款14的涡轮增压器，其中所述第一偏置布置和第二偏置布置各自包括弹簧。
条款16：条款14或条款15的涡轮增压器，其中所述第一偏置布置和第二偏置布置各自包括油压力，所述油压力分别通过第一加油口和第二加油口提供。
条款17：条款14至16中任何条款的涡轮增压器，其中所述第一滚珠轴承包括具有第一内圈、第一外圈和多个第一轴承滚珠的角接触轴承，并且其中所述第二滚珠轴承包括具有第二内圈、第二外圈和多个第二轴承滚珠的角接触轴承。
条款18：条款14至17中任何条款的涡轮增压器，其中所述第一滚珠轴承仅被配置以在第一方向上接受推力，并且所述第二滚珠轴承仅被配置以在与所述第一方向相对的第二方向上接受推力。
条款19：条款14至18中任何条款的涡轮增压器，进一步包括将所述第一滚珠轴承紧固在所述轴承壳体内的第一保持器，和将所述第二滚珠轴承紧固在所述轴承壳体内的第二保持器。
条款20：条款14至19中任何条款的涡轮增压器，进一步包括间隔片，所述间隔片定位在所述第一滚珠轴承与所述第二滚珠轴承之间，所述轴延伸穿过所述间隔片。
考虑以下参考附图的描述，轴承系统的这些和其他特征和特性将变得更加明显，所有这些附图形成本说明书的一部分，其中相似参考数字在各个图中表示对应的部分。然而，应明确理解，附图仅用于例示和描述目的，并且并非旨在作为对本发明的限制的定义。如本说明书所使用，除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式“一”、“一个”和“所述”包括复数指示对象。
附图说明
图1为根据本发明的一个优选和非限制性实施方案或方面的轴承系统的立体图。
图2为图1的轴承系统的正视图。
图3为图1的轴承系统的沿图2中的线3-3截取的横截面视图。
图4为图1的轴承系统的沿图2中的线4-4截取的横截面视图。
图5为根据本发明的一个优选和非限制性实施方案或方面的涡轮增压器的正视图。
图6为涡轮增压器的沿图5中的线6-6截取的横截面视图。
具体实施方式
为了在下文中描述，任何方向术语及其衍生词应按照本发明在附图中的取向来涉及本发明。然而，应理解，本发明可采取替代性变化，除非明确地相反指定。还应理解，在附图中例示并在以下说明书中描述的特定装置只是本发明的示例性实施方案或方面。因此，与本文中所公开的实施方案或方面相关的特定尺寸和其他物理特征不被视为限制性的。
本发明总体上针对轴承系统，并且更具体来说，针对用于涡轮增压器的双滚珠轴承系统。图1至图4中例示轴承系统的组件的某些优选和非限制性实施方案或方面。
参考图1至图2，例示了轴承系统10。这个轴承系统10可与如图5和图6中所示并且以下更详细地论述的涡轮增压器12一起使用。轴承系统10包括轴承壳体14，所述轴承壳体具有第一端部16和第二端部18。在一个优选和非限制性实施方案或方面中，轴承壳体14可为圆柱形的。然而，可利用轴承壳体14的其他合适的横截面形状。
参考图3至图4，轴承系统10包括定位在轴承壳体14内的第一滚珠轴承22和第二滚珠轴承24。第一滚珠轴承22被定位成与轴承壳体14的第一端部16相邻，并且第二滚珠轴承24与第一滚珠轴承22隔开并且被定位成与轴承壳体14的第二端部18相邻，尽管可利用滚珠轴承22、24的其他合适的定位。滚珠轴承22、24各自为角接触滚珠轴承，尽管可利用其他合适的滚珠轴承。第一滚珠轴承22包括第一内圈26、第一外圈28和多个第一轴承滚珠30，所述多个第一轴承滚珠定位在第一内圈26与第一外圈28之间。第一轴承滚珠30可间隙配合在第一内圈26与第一外圈28之间。第二滚珠轴承24包括第二内圈32、第二外圈34和多个第二轴承滚珠36，所述多个第二轴承滚珠定位在第二内圈32与第二外圈34之间。第二轴承滚珠36可间隙配合在第二内圈32与第二外圈34之间。第一轴承滚珠30和第二轴承滚珠36可为陶瓷，尽管可利用其他合适的轴承滚珠。第一滚珠轴承22和第二滚珠轴承24被布置成双联背对背，尽管可利用其他合适的配置。第一滚珠轴承22被配置以在第一方向上接收推力，并且第二滚珠轴承24被配置以在与第一方向相对的第二方向上接收推力。第一方向从轴承壳体14的第一端部16延伸到轴承壳体14的第二端部18。第一滚珠轴承22和第二滚珠轴承24可各自间隙配合至轴承壳体14中，其中第一滚珠轴承22和第二滚珠轴承24在插入轴承壳体14之前被组装。
再次参考图3至图4，轴承壳体14包括各自向内径向延伸的第一肩部38和第二肩部40。第一肩部38和第二肩部40各自被配置以分别接收第一滚珠轴承22和第二滚珠轴承24。第一肩部38被定位在轴承壳体14的第一端部16附近，并且第二肩部40被定位在轴承壳体14的第二端部18附近。第一滚珠轴承22和第二滚珠轴承24各自分别由第一偏置布置42和第二偏置布置44预加载。第一偏置布置42定位在第一肩部38与第一滚珠轴承22之间。第二偏置布置44定位在第二肩部40与第二滚珠轴承24之间。在一个优选和非限制性实施方案或方面中，第一偏置布置42和第二偏置布置44各自为弹簧，如贝勒维尔垫圈，尽管可利用其他合适的弹簧。在其他优选和非限制性实施方案或方面中，第一偏置布置42和第二偏置布置44各自通过油压力提供，所述油压力分别由第一加油口46和第二加油口48供应。由于第一滚珠轴承22和第二滚珠轴承24与轴承壳体14之间的间隙配合，由第一加油口46和第二加油口48供应的油压力还可提供挤压油膜阻尼器。第一加油口46由轴承壳体14界定并被定位成与第一肩部38相邻，并且第二加油口48由轴承壳体14界定并被定位成与第二肩部40相邻，尽管可利用用于第一加油口46和第二加油口48的其他合适的位置。
第一滚珠轴承22和第二滚珠轴承24各自分别由第一保持器56和第二保持器58紧固在轴承壳体14内。第一保持器56和第二保持器58可为保持器环，尽管可利用其他合适的保持布置。更具体地说，第一保持器56由通过轴承壳体14界定的第一保持器凹槽60接收，并且第二保持器58由通过轴承壳体14界定的第二保持器凹槽62接收。第一保持器56接合第一滚珠轴承22的第一外圈28，其中第一外圈28定位在第一保持器56与第一偏置布置42之间，所述第一偏置布置安放在第一肩部38上。以相同的方式，第二保持器58接合第二滚珠轴承24的第二外圈34，其中第二外圈34定位在第二保持器58与第二偏置布置44之间。通过首先将第一偏置布置42和第二偏置布置44定位成抵靠相应肩部38、40，并且然后将第一滚珠轴承22和第二滚珠轴承24定位在轴承壳体14内以安装第一滚珠轴承22和第二滚珠轴承24，以使得第一滚珠轴承22和第二滚珠轴承24接合相应的第一偏置布置42和第二偏置布置44。当安装第一保持器56和第二保持器58时，第一偏置布置42和第二偏置布置44被接合并且被偏置以向第一滚珠轴承22和第二滚珠轴承24提供预定预负载。可基于滚珠轴承22、24的设计和滚珠轴承22、24的指定运转条件以确定用于第一滚珠轴承22和第二滚珠轴承24的预负载。
仍然参考图3至图4，轴承系统10包括间隔片64，所述间隔片接收在轴承壳体14内，并且定位在第一滚珠轴承22与第二滚珠轴承24之间。间隔片64具有与第一滚珠轴承22的第一内圈26接合的第一端部66，和与第二滚珠轴承24的第二内圈32接合的第二端部68。
参考图5至图6，示出并入涡轮增压器12中的轴承系统10。涡轮增压器12包括涡轮增压器壳体70，所述涡轮增压器壳体接收轴72。轴72具有紧固至轴72的第一端部76并且定位成与所述第一端部相邻的压缩机叶轮74，和紧固至轴72的第二端部80并且定位成与所述第一端部相邻的涡轮机叶轮78。轴承系统10接收在涡轮增压器壳体70内并且由保持器板82紧固，尽管可利用任何其他合适的紧固布置。虽然未示出，但涡轮增压器12可包括压缩机壳体和涡轮机壳体。涡轮增压器12的轴72延伸穿过第一滚珠轴承22、间隔片64和第二滚珠轴承24，并且由第一滚珠轴承22、间隔片64和第二滚珠轴承24接收。如以上所论述，第一保持器56和第二保持器58紧固第一滚珠轴承22和第二滚珠轴承24的第一外圈28和第二外圈34。第一滚珠轴承22和第二滚珠轴承24的第一内圈26和第二内圈32各自夹紧在间隔片64与夹紧环84或轴72的部分86之间。涡轮增压器壳体70界定进油槽88，所述进油槽与第一加油口46和第二加油口48流体连通。
虽然在先前描述中提供了轴承系统的各种实施方案或方面，但本领域技术人员可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对这些实施方案或方面进行修改和更改。例如，应理解，本公开可设想到，在可能的程度上，任何实施方案或方面的一个或多个特征可与任何其他实施方案或方面的一个或多个特征组合。相应地，先前的描述旨在为说明性的而不是限制性的。在上文中描述的本发明由本说明书限定，并且落入本说明书的等效含义和范围的对本发明进行的所有变化都将涵盖在本发明的范围内。