用于向心滚动轴承的轴承外圈以及向心滚动轴承的制作方法

本发明涉及一种用于废气涡轮增压器的向心滚动轴承的外圈，该外圈具有外周面，在该外周面上布置有至少一个环绕的供给槽，其中，在向心滚动轴承(3)的外周面(11a、11b、21a、21b)与容纳向心滚动轴承的壳体(2)之间能构成能被供给油的挤压油膜间隙(14)，该外圈还具有指向轴向的环形的端面。此外，本发明还涉及一种向心滚动轴承。

背景技术：

内燃机的废气涡轮增压器具有涡轮、压缩机轮和将涡轮与压缩机轮抗相对转动地(drehfest)连接的转子轴。转子轴通常通过至少一个向心滚动轴承或向心滑动轴承以能转动的方式布置在涡轮增压器的壳体内。

用于废气涡轮增压器的向心滚动轴承可以构造为双列的磁电机球轴承(schulterkugellager)或角接触球轴承，以用于吸收径向和轴向载荷。磁电机球轴承具有对于深沟球轴承通常的轴承内圈构造，而轴承外圈设有肩部。与之不同地，在角接触球轴承的情况中，轴承外圈和轴承内圈都设有肩部。安装完成的向心滚动轴承可以作为轴承盒布置在废气涡轮增压器的转子轴上。然后可以将由轴承盒和转子轴所形成的结构组插入到废气涡轮增压器的壳体内。

在权利要求1和9的各自的前序部分中描述的类型的轴承外圈和向心滚动轴承从de102014212620a1中已知。用于废气涡轮增压器的构造为磁电机球轴承的向心滚动轴承包括轴承外圈、同轴地布置在轴承外圈以内的两件式构造的轴承内圈以及在轴承外圈与轴承内圈之间引导的、由球形滚动体形成的两个滚动体列。轴承外圈包括径向穿过轴承外圈的两个喷油孔，喷油孔在轴承外圈的内周面上通入到滚动轴承列之间。各自的喷油孔的布置在轴承外圈的外周面上的入口构造为周向槽。通过喷油孔将用于润滑和冷却的油输送给向心滚动轴承的内部。在油的大部分由于重力向下行进之后，在轴承滚动体列之间输送的油通过在轴承外圈中间的、设置在轴承外圈的下部区域内的油供给通道孔出来。因此，油主要在废气涡轮增压器的容纳向心滚动轴承的壳体的下部区域内可供用于冷却该壳体。必须主动地将油输送给废气涡轮增压器的壳体的上部区域，即通过将到达转子轴上的油甩出，用以冷却，因此明显更少的油流可供所述壳体上部区域以及转子轴使用。

技术实现要素：

本发明的任务是实现冷却功能的改进。

此任务通过独立权利要求1和9的各自的特征部分解决。有利的构造在其从属权利要求中描述，所述从属权利要求分别单独地或以不同的相互组合可以呈现出本发明的某个方面。

因此，用于特别是废气涡轮增压器的向心滚动轴承的轴承外圈设有外周面，在外周面上布置有至少一个环绕的供给槽。此外，轴承外圈具有指向轴向的端面。环绕的供给槽被供应用于润滑和冷却向心滚动轴承的油流。

根据本发明，轴承外圈具有至少一个在轴承外圈的轴向方向上延伸的供给通道，供给通道能直接或间接地由供给槽来供应，其中，至少一个供给通道在轴承外圈的端面上通出。至少一个供给通道被理解为在环绕的供给槽和轴承外圈的与此供给槽相邻的端面之间的直接或间接地连通的连接部，通过供给通道有针对性地将输送给供给槽的油流的部分油流分路和偏转。在此，供给通道可以连贯地由一个或多个区段形成或者由多个分开的区段形成。分路的部分油流通过在轴承外圈的外周区域内的至少一个在端面上通入的供给通道从轴承外圈出来，即与废气涡轮增压器的转子轴径向间隔开地，从轴承外圈出来。

此部分油流可以到达转子轴上并且从转子轴被向外甩出。至少一个供给通道整合到轴承外圈内是有利的，因为因此不要求在容纳轴承外圈和所从属的向心滚动轴承的壳体上进行结构改变。特别地，将至少一个供给通道整合到轴承外圈内允许了已批量生产的废气涡轮增压器的可改装性，因为无需修改壳体。为了保持轴承外圈制造时的低成本，可以规定将至少一个供给通道仅布置在轴承外圈的一侧上。在此，至少一个供给通道可以朝向转子轴的承载有涡轮的区段，因为在这一侧上温度最高。轴承外圈可以构造为单件式或多件式。

通过至少一个供给通道一方面可以提高输送给转子轴的体积流，另一方面可以通过从转子轴的甩出将充足量的油输送给废气涡轮增压器的围着转子轴的壳体，使得也可以充分地冷却壳体的上部区域，否则由于重力作用油无法到达或仅以很低的量到达该上部区域中。

相比之下，在根据de102014212620a1的油供给的情况中的缺点是，通过油供给槽输送的油在向心滚动轴承的下部区域内通过油供给通道孔出来，使得在转子轴的位于向心滚动轴承的轴向延伸的区域以外和壳体以外的区域不被冷却。

在本发明的另一构造中，供给槽应通入到至少一个供给通道内。要从供给槽分路的部分油流因此直接到达供给通道内。为此，供给通道在供给槽与端面之间在轴承外圈的轴向方向上连贯地延伸。

替代的设计方案规定，在供给槽与端面之间在外周面上布置有至少区段式环绕的收集槽，通过挤压油膜间隙给该收集槽输送润滑油并且该收集槽通入到供给通道内。在此，将部分油流输送到供给通道内并非直接通过供给槽进行，而是通过在轴承外圈与废气涡轮增压器的围着的壳体之间构成的环形的挤压油膜间隙进行。在挤压油膜间隙内构成的衰减振动的油膜到达至少区段式环绕的收集槽内。油从此收集槽以已描述的方式到达供给通道内并且在轴承外圈的端面上出来。区段式环绕的收集槽可以形成用于不通过至少一个供给通道排出的油的存储器的形式。

因此，供给通道可以实施为孔。孔直接由供给槽供应部分油流。通过对孔直径确定尺寸可以调整流出速度。在制造轴承外圈时从端面引入孔。

此外，可以设置有主要在径向方向上穿过轴承外圈的喷油孔，喷油孔通入到实施为贯通孔的供给通道内。喷油孔在轴承外圈的内周面上开口，以将油输送给向心滚动轴承的滚动体和滚动体列的滚道。

特别地，至少一个供给通道可以实施为轴承外圈的外周面内的削平部或槽状的凹部。槽状的凹部或削平部被加工到轴承外圈的外周面内。通过布置在外周面上，可以以简单的方式呈现凹部或削平部的不同的轴向走向和横截面形状。

有利的是，供给通道直至指向轴向的端面具有区段式升高的走向。供给通道的向指向轴向的端面的方向上的区段式升高的走向可以在此斜坡形或弯曲地实施。升高的走向允许有针对性地将从供给通道出来的油向围着的壳体的方向上偏转。由此，油的一部分可以首先直接到达要冷却的壳体的处在轴承轴上方的部分上，然后油部分地到达轴承轴上，并且从轴承轴被甩出。

根据优选的设计方案，可以在轴承外圈的周向上分布地布置多个供给通道。供给通道可以在此均匀地在轴承外圈的周向方向上分布地布置。也能想到供给通道在轴承外圈的周向方向上的非对称的分布。由此可以实现重点区段，在该重点区段上被分路的部分油流主要从轴承外圈的端面出来。其中至少一个供给通道的直至指向轴向的端面的区段式升高的走向实现的是：给壳体的内部中的结构上较难接近的区段直接供给部分的油流，以用于冷却。

优选地，供给通道可以布置在最大180°的角度范围以内。在此，供给通道的分组可以集中在废气涡轮增压器的壳体的上部区域内。以此，可以通过相应地输送油实现转子轴和壳体的上部区域的充分的冷却。

此外，为了偏转从至少一个供给通道出来的油流可以设置有偏转元件。出来的油流遇到偏转元件并且因此根据其倾角而偏转。在此，偏转元件可以实施为盘，该盘与轴承外圈的端面间隔开地布置在壳体内。此外，可以在有油到达转子轴上的区域内布置有甩油环，该甩油环将油均匀地分布在壳体的内侧上。

最后，本发明的任务通过具有至少一个轴承外圈的向心滚动轴承，特别是用于废气涡轮增压器的多列的向心滚动轴承来解决。至少一个轴承外圈为此根据权利要求1至9中任一项来构造。特别地，向心滚动轴承可以实施为磁电机球轴承或角接触球轴承。

本发明不限制于具有独立权利要求1和8的特征与它们的从属权利要求的特征的已给出的组合。此外也存在将各个特征，特别是从权利要求、如下的实施例描述或直接从附图中得到的各个特征相互组合的另外的可能性。此外，通过使用附图标记而使权利要求参考了附图不应视为将本发明的保护范围限制于所阐述的实施例。

附图说明

为进一步解释本发明参考附图，在附图中简化地图示了不同的实施例。其中：

图1示出废气涡轮增压器的纵截面的示意图；

图2在纵截面中示出废气涡轮增压器的壳体的示意性的部分视图，其中具有通过向心滚动轴承支承在壳体内的转子轴；

图3示出根据图2的细节视图iii，其中具有轴承外圈的第一实施方案；

图4示出轴承外圈的第二实施方案；

图5示出轴承外圈的第三实施方案；

图6示出轴承外圈的第四实施方案；

图7示出轴承外圈的第五实施方案；

图8示出轴承外圈的第六实施方案；和

图9示出轴承外圈的第七实施方案。

具体实施方式

图1示出废气涡轮增压器的纵截面的示意图，其中具有壳体2的部分视图。在此涉及根据现有技术的设计。在壳体2内布置有向心滚动轴承3，通过向心滚动轴承使转子4以能转动的方式支承在壳体2内。转子4包括涡轮5和借助螺钉连接6与涡轮5连接的转子轴7。

向心滚动轴承3构造为双列的角接触球轴承，并且包括轴承外圈8，轴承外圈在所图示的实施例中具有两个子圈8a、8b。在两个子圈8a、8b之间布置有弹簧元件9，弹簧元件将子圈8a、8b弹性地保持在轴向相互间隔开的位置中。在子圈8a、8b内分别布置有滚动体列，滚动体列具有在环形的保持架16内引导的球15。为了引导各自的滚动体列，轴承外圈8在其内周面17上具有轴向间隔开地布置的外滚道18a、18b。在转子轴7的其上布置有向心滚动轴承3的区段上具有与外滚道18a、18b的布置对应地轴向间隔开地布置的内滚道19a、19b。

在废气涡轮增压器1的壳体2内设置有构造为孔的油输送部10。轴承外圈8的子圈8a、8b分别具有外周面11a、11b，在外周面上布置有至少一个环绕的供给槽12a、12b。在壳体2内的油输送部10通入到各自的供给槽12a、12b内。轴承外圈8的子圈8a、8b具有径向穿过各自的子圈8a或8b的喷油孔13a、13b，喷油孔从供给槽12a或12b起在两件式的轴承外圈8的内周面17上通入到滚动轴承列之间。通过与油输送部10连通地连接的喷油孔13a、13b给向心滚动轴承3输送供给油流。一方面，输送的油用于润滑向心滚动轴承3。另一方面，从向心滚动轴承3中在两个端侧从滚动体之间出来的油还可以被用于冷却向心滚动轴承3与涡轮5之间的轴区段。在向心滚动轴承3的外周面11a、11b与壳体2之间构成输送油的挤压油膜间隙14，以用于抑制振动。构造在环形的挤压油膜间隙14内的油膜被称为所谓的挤压油膜阻尼器，并且用于振动阻尼。挤压油膜间隙14的油供给通过壳体2内的油输送部10进行。

图2在纵截面中示意性地示出废气涡轮增压器1的壳体2的比例放大的部分视图。在壳体2内布置有构造为双列的角接触球轴承的向心滚动轴承3，向心滚动轴承根据所图示的实施例与图1不同的是具有单件式的轴承外圈20，以此取消了在子圈之间布置弹簧元件。轴承外圈20具有外周面21a，外周面设有环绕的供给槽22a、22b。通过设置在壳体2内的油输送部23给在外周面21a上环绕地布置的供给槽22a、22b输送油，从该油输送部分路出两个倾斜走向的孔24。径向穿过轴承外圈20的喷油孔25a、25b从供给槽22a、22b出发在轴承外圈20内延伸，这些喷油孔在轴承外圈20的内周面21b上通入到滚动轴承列之间。轴承外圈20在两侧具有区段式在径向方向上延伸的端面29a或29b，轴承外圈20在装入位置中以这些端面的径向外部区域支撑在壳体2上的径向向内延伸的凸起2a、2b上。在轴承外圈20内存在供给通道26，对于供给通道的布置和构造在下文中结合图3论述。

图3示出根据图2的细节视图iii，其中具有轴承外圈20的部分区段的第一实施方案。轴承外圈20在其朝向涡轮5的一侧上设有至少一个供给通道26，供给通道实施为相对于转子4的纵向中心轴线27同轴地布置的孔28。至少一个供给通道26与供给槽22b直接连通地连接。至少一个供给通道26在轴承外圈20的朝向涡轮5的端面29b上通出。通过至少一个供给通道26，供给油流的部分油流从供给槽22b分路出。在端面29b上从至少一个供给槽26出来的部分油流到达旋转的转子轴7上，转子轴将油向外向围着的壳体2的方向上甩出。以此方式，有针对性地给转子轴7的其上接驳有涡轮5的区段以及给壳体2的围着该涡轮的区段输送附加的油流，以对这些区段进行冷却。通过有针对性地将被分路的部分油流输送到转子轴7的旋转的表面上，通过甩出也反向于重力地为壳体2的位于纵向中心轴线27上方的区域更强地供给油。为此，设置有在轴承外圈20的周向方向上分布的多个供给通道26。

图4示出轴承外圈20的第二实施方案的细节视图。根据第二实施方案，至少一个供给通道26实施为设置在外周面21a上的槽状的凹部30。至少一个槽状的凹部30在供给槽22b与端面29b之间延伸。至少一个供给通道26也直接由供给槽22b供应。

图5示出轴承外圈20的第三实施方案的细节视图。根据第三实施方案，至少一个实施为孔28的供给通道26通过喷油孔25b与供给槽22b直接连通地连接。

在图6中呈现轴承外圈20的第四实施方案的细节视图。轴承外圈20的第四实施方案与前述实施方案的区别在于，至少一个供给通道26不直接由供给槽22b供应。即，没有通过将供给槽26通入到供给槽22b内而使得至少一个供给槽26与供给槽22b直接连通。根据第四实施方案，与供给槽22b轴向间隔开地在外周面21a上设置有至少区段式环绕的收集槽31。至少一个实施为槽状的凹部30的供给通道26在收集槽31与轴承外圈20的朝向涡轮5的端面29b之间延伸。在此，直接通过在壳体2与轴承外圈20之间的环形间隙33内构造的油膜为收集槽31供应油，该油膜起到挤压油膜阻尼器的作用。

在图7中图示根据图6的第四实施方案的变体。根据此变体，至少一个将收集槽31与端面29b连接的供给通道26实施为孔32。在此，直接通过在壳体2与轴承外圈20之间的环形间隙33内构造的油膜为收集槽31供应油。

在图8中图示第六实施方案的细节视图。在此实施方案中，为了提高流到收集槽31内的油流量，在供给槽22b与收集槽31之间设置有实施为槽的流道34，该流道在轴向方向上在外周面21a上延伸。至少一个将收集槽31与端面29b连接的供给通道26也实施为孔32。供给通道26如在图6中所图示也可以实施为槽。

在图9中图示第七实施方案的细节视图。根据此实施方案，供给通道26具有在指向轴向的环形的端面26b的方向上的区段式升高的走向35。走向35可以如在图9中所图示那样基本上斜坡形地实施。也能想到供给通道26的弯曲的走向。向端面29b的方向上流动的油通过升高的走向35向壳体2的位于轴承轴7上方的区段的方向上偏转。

附图标号列表

1废气涡轮增压器

2壳体

2a凸起

2b凸起

3向心滚动轴承

4转子

5涡轮

6螺钉连接

7转子轴

8轴承外圈

8a子圈

8b子圈

9弹簧元件

10油输送部

11a8a的外周面

11b8b的外周面

12a8a的供给槽

12b8b的供给槽

13a8a的喷油孔

13b8b的喷油孔

14挤压油膜间隙

15球

16保持架

178的内周面

18a8a的外滚道

18b8b的外滚道

19a8a的内滚道

19b8b的内滚道

20轴承外圈

21a20的外周面

21b20的内周面

22a20的供给槽

22b20的供给槽

23油输送部

24孔

25a20的喷油孔

25b20的喷油孔

26供给通道

27纵向中心轴线

28贯通孔

29a20的端面

29b20的端面

30槽状的凹部

31收集槽

32孔

33环形间隙

34流道