CN102612608B - 用于涡轮增压器的转轮的容纳装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有涡轮增压器壳体（12）的涡轮增压器（10），其中涡轮增压器壳体的至少一个区段沿纵向被划分成至少两个壳体半部（14、16），其中设置了用于容纳涡轮增压器的转轮（30、38）的容纳装置（36、60、66），其能够固定在至少一个壳体半部上。

Description

用于涡轮增压器的转轮的容纳装置

技术领域

本发明涉及一种用于涡轮增压器的转轮的容纳装置，其中，转轮包括轴、轴承机构和至少一个工作轮，以及其中涡轮增压器的壳体沿纵向被划分成至少两个壳体半部。

背景技术

涡轮增压器通常由在废气质量流量中的废气涡轮机构成，废气涡轮机通过轴与进气系中的压气机连接。涡轮机的涡轮在此布置在涡轮机壳体中以及压气机的压气机轮布置在压气机壳体中。轴又支承在轴承壳体中。在运行时，涡轮通过废气质量流量驱动并且又驱动压气机轮。压气机在此压缩吸入的空气并且将压缩空气输送给内燃机。通常轴通过径向轴承机构支承在轴承壳体中。基于作用在涡轮和压气机轮上的流体流，会出现很强的轴向力。这种轴向力通常被径向轴承不那么合适地吸收。因此一般设至少一个或两个额外的轴向轴承，以便恰当地吸收这些轴向力。

此外，涡轮增压器迄今为止的结构规定了单独的壳体，壳体相互排列地固定且相对彼此密封。现在，涡轮增压器壳体的一种新形式规定，涡轮增压器壳体沿纵向被分开，而不是像迄今为止那样横向于其纵轴线或沿横向被分开。这种新型的涡轮增压器壳体是另一个专利申请的主题。

发明内容

因此本发明所要解决的技术问题是，提供一种改良后的用于涡轮增压器的转轮的容纳装置，其中，涡轮增压器具有沿纵向被划分成至少两个壳体半部的涡轮增压器壳体。

该技术问题通过一种带有权利要求1特征的容纳装置的涡轮增压器解决。

相应地，按照本发明，提供一种带有涡轮增压器壳体的涡轮增压器，其中，涡轮增压器壳体的至少一个区段沿纵向被划分成至少两个壳体半部，其中，设置容纳装置用于容纳涡轮增压器的转轮。

涡轮增压器在此具有的优势是，容纳装置和转轮也就是说和轴以及其轴承结构以及附加地和工作轮一起被完全预装配且接下来置入壳体半部中。容纳装置然后可以固定在一个或两个壳体半部上，与之一起固定的还有转轮。在迄今为止封闭式设计的涡轮增压器壳体中，转轮必须在某种程度上被串上，转轮无法被预装配。

本发明有利的设计案方案和扩展设计由从属权利要求以及参考附图的说明得出。

附图说明

接下来借助在示意性附图中说明的实施例详细阐述本发明。附图中：

图1是涡轮增压器的剖视图，其中，涡轮增压器壳体沿纵向被划分成两个壳体半部，其中，涡轮增压器具有按本发明的第一种实施形式的容纳装置；

图2是带有按本发明的第一种实施形式的一种变型方案的容纳装置的涡轮增压器壳体的另一个剖视图；

图3是带有按本发明的第二种实施形式的容纳装置的涡轮增压器壳体的剖视图；以及

图4是带有按本发明的第三种实施形式的容纳装置的涡轮增压器壳体的剖视图。

在所有图中的相同的或功能相同的元件和装置，只要不另行说明，都用相同的附图标记标注。此外，涡轮增压器在下列附图中纯粹示意性地、不按原比例地以及特别简化地示出。

具体实施方式

对装配而言，涡轮增压器壳体的一种构造方式是有意义的，其中，涡轮增压器壳体的至少一个区段沿纵向被划分成两个壳体半部，从而实现了转轮的径向置入。迄今为止，转轮在轴向装配到轴承壳体中以及工作轮的部件某种程度上被串起来。壳体在此通常封闭式设计。

按照本发明，涡轮增压器的转轮以及它的轴承结构容纳于沿纵向划分成至少两个壳体半部的涡轮增压器壳体中，如接下来在图1至图4中示例性示出的那样。转轮在此优选朝着导流面的轮廓定位。涡轮增压器壳体或至少一个壳体半部在此可以至少部分或基本上全部集成在所连接的内燃机的发动机缸体中和/或集成在内燃机的相应的一个或若干气缸头中。

此外，这样来设计用于各个密封装置的容纳部，使得容纳部具有确定的径向振摆，以便密封以及包含预定的一定程度的间隙。

在图1中首先示出了带涡轮增压器壳体12的涡轮增压器10的剖视图，涡轮增压器壳体沿纵向例如被划分成至少两个壳体半部14、16。在图1的例子中，涡轮增压器壳体12具有轴承壳体18、涡轮机壳体20和压气机壳体22。其中，例如所有三个壳体可以组装成一个壳体并且沿着纵向划分成至少两个壳体半部14、16地构造。在当前情况例如在一个水平的平面中实施沿纵向对涡轮增压器壳体12的划分，其中，涡轮增压器壳体12的纵轴线24在此位于该水平的平面中。但原则上涡轮增压器壳体12也可以在各个平面中沿纵向划分成至少两个壳体半部。此外，纵轴线24不必在这个划分面中或例如与划分面相交，但纵轴线原则上可以这么做。

在当前实施例中，涡轮增压器壳体12被选择性地附加地实施成至少部分能调温或者说能冷却和/或加热。更确切地说，在图1所示的例子中，涡轮增压器壳体12的区域，例如工作轮壳体20、22和/或轴承壳体18，具有附加的流体外罩26，流体例如水可以在该流体外罩中导引，以便根据功能和应用目的对涡轮增压器壳体12的这个区域进行冷却和/或加热。

在图1中示出的壳体半部14、16被相互固定且被相互密封。为此，例如设多个孔以便将两个壳体半部14、16相互螺纹连接（未示出）。此外，也可以设置其它形式的固定，其适用于将两个壳体半部14、16相互连接以及实现了或本身提供在两个壳体半部14、16之间的密封。为了密封两个壳体半部14、16，在此设置例如卷边密封件、O环密封件和/或弹性体密封件作为密封装置。密封件，例如卷边密封件被置入壳体半部14、16的相应的密封件容纳部中，例如置入相应的豁口或槽中。同样可以将例如卷边密封件简单地直接置入两个壳体半部14、16之间，其中，其余未密封的壳体半部表面优选直接接触。两个壳体半部14、16的密封件在此是本专利申请的内容。

在图1中，轴30支承在涡轮增压器壳体12的轴承壳体区段18中，作为转子的涡轮32和压气机轮34设置在该轴上。涡轮32在此布置在涡轮机壳体区段20中，以及压气机轮34布置在涡轮增压器壳体12的压气机壳体区段22中。

如图1所示，第一种按本发明的实施形式规定，套筒元件或衬套36作为容纳装置，容纳装置和已安装的转子，也就是说轴30、轴承结构和压气机轮34以及涡轮32一起被置入，并且例如通过一个或多个销元件和/或螺栓选择性地附加地稳固。按本发明第一种实施形式的套筒元件或衬套36具有的优点在于，其可以和完全安装好的转轮一起被置入沿纵向被分开的涡轮增压器壳体12的壳体半部14、16中或可以至少部分例如集成在相应的气缸头半部（未示出）和/或发动机缸体中，一个或两个壳体半部可以设计成至少部分集成在发动机缸体中。

此外，可以选择性地附加地轴向轴承机构或者说至少一个轴向轴承固定在衬套36上，如接下来的图2示例性所示的那样。这样做的优点在于，可以最佳地转化油的导引和轴承公差以及可以相互更佳地确定轴承机构和供油相互的位置。

在图1所示的例子中，径向轴承机构38设置在衬套36中以便在径向支承轴30。径向轴承机构38在此例如具有两个径向滑动轴承40。但也可以设置其它类型的径向轴承，例如磁轴承、滚动轴承等。径向滑动轴承40在图1中例如通过间隔套筒42相互间隔地布置在衬套36中。原则上可以将任意其它的径向轴承机构布置在衬套36中。此外，可以取代间隔套筒42的是，也将衬套36在其内侧上设计成用于两个径向滑动轴承的间隔套筒，如接下来的图2所示。本发明不局限于图1中的径向轴承机构的专门的范例。

如图1所示，衬套36选择性地附加地具有各至少一个用于润滑剂的润滑剂输送装置44，用于至少一个或两个轴承或者说在此为径向轴承机构的滑动轴承，其中，润滑剂输送装置44与涡轮增压器壳体12的润滑剂输送装置46连接。

如图1所示，衬套36与轴30和至少一个或两个工作轮32、34一起置入涡轮增压器壳体12的各个壳体半部14、16中。

轴30在此例如形成带有用于径向轴承机构38的止挡的凸肩。在衬套36的另一个端部上选择性地附加地设置有轴向轴承机构48，带有至少一个轴向轴承50，其中，轴向轴承50例如设计成轴向轴承盘并且根据功能和应用目的可以附加地固定在衬套36上，如在接下来的图2中示例性地且纯粹示意性所示那样。为此，轴向轴承可以例如根据需要借助螺纹连接和/或销栓连接固定在衬套36上。在此，轴向轴承50和衬套36可以备选地也一起固定在涡轮增压器壳体12上，例如借助螺纹连接和/或销栓连接（未示出）。

在此，轴向轴承50可以在侧面选择性地附加地例如被衬垫元件52限定边界。衬垫元件52在此可以在其外侧上附加地具有至少一个密封装置54用来将例如轴承壳体区段18相对工作轮壳体区段22密封。在此，例如设置两个在衬垫元件52的相应的槽中的活塞环密封件作为密封装置54。如前所述，按本发明第一种实施形式的衬套36可以直接预装配在轴30上并且接下来和转轮一起置入涡轮增压器壳体12的各个壳体半部14、16中。

在图2中示出了沿纵向被划分成至少两个壳体半部14、16的涡轮增压器壳体12的另一个剖视图，其中，同样适用按本发明第一种实施形式的套筒元件或衬套36作为容纳装置。

在此，在衬套36中容纳有径向轴承机构38用于在径向支承轴30。径向轴承机构38在此同样具有例如两个径向滑动轴承40，其中，衬套36同时设计成间隔套筒，以便定位两个轴承。在衬套36中还可以设置一个附加的用于一个或两个径向滑动轴承40的润滑剂输送装置44，润滑剂输送装置和涡轮增压器壳体12或壳体半部14的相应的润滑剂输送装置46连接。除径向轴承机构38外，也可以选择性地附加地设轴向轴承机构48，轴向轴承机构例如具有至少一个例如形式为轴向轴承盘的轴向轴承50。轴向轴承50在图2中被极为简化且纯粹示意性地示出。如图2所示，可以将至少一个轴向轴承50例如附加地固定在衬套36上，例如借助螺纹连接和/或销栓连接。为此，轴向轴承50例如固定在衬套36的凸缘区段56上。原则上衬套36可以在一个或两个端部上具有这样的凸缘区段56，其中，凸缘区段56可以设计成弹性的或挠性的或刚性的。对于至少一个弹性的或挠性的凸缘区段56而言，衬套36可以在涡轮增压器壳体12的容纳部58之间张紧。但同样可以取消凸缘区段56。在这种情况下，轴向轴承50同样通过螺纹连接和/或销栓连接附加地直接固定在涡轮增压器壳体12上。

衬套36具有的优点是，它可以和完全装配好的转轮一起置入涡轮增压器壳体12的壳体半部14、16中或例如置入气缸头或发动机缸体（未示出）中，其中，可以取消螺纹连接程序。此外，减少了包围套筒的油或润滑剂。

在图3中进一步示出了涡轮增压器壳体12的剖面，其带有作为按本发明第二种实施形式用于支承涡轮增压器10的转轮的容纳装置的轴承桥60。

在此示出了轴承桥60，其在一侧或两侧上分别具有至少一个接片62或突起，以便固定在涡轮增压器壳体12上。轴承桥60在此固定在沿纵向被分开的涡轮增压器壳体12的壳体半部14上，例如借助螺纹连接和/或销栓连接。在图3的例子中，轴承桥60例如通过螺栓64固定在壳体半部14、16上。如图3进一步所示，在轴承桥60和涡轮增压器壳体12的壳体半部14、16之间容纳着涡轮增压器10的带有轴承机构在此例如为径向轴承机构38的轴30。径向轴承机构38在此例如具有两个形式为径向的滑动轴承40的径向轴承。在此，径向轴承机构38的至少一个或两个径向轴承40被轴承桥60容纳。作为备选，也可以将每个径向轴承都容纳在自己的轴承桥60中。

各个轴承桥60例如在轴30连同两个工作轮32、34和径向轴承机构和/或轴向轴承机构48一起置入涡轮增压器10的壳体半部14后，安装在这个壳体半部14上，以便附加地将转轮固定在该壳体半部上。

如前所述，轴承桥60和它的转轮一起在此例如借助螺纹连接或销栓连接固定在壳体半部14上。通过为轴承桥60在此优选连同涡轮增压器壳体12或相关的壳体半部14配设销栓连接或螺纹连接或对它们进行相应的加工，产生了用于各种轴承机构的轴承容纳部，该容纳部即使在重新装配后还具有很高的径向振摆性能和位置可靠度。这种实施形式的另一个优点在于，不会由于密封件而产生支承面的断裂，断裂会毁坏例如滑动轴承机构的滑动膜。由此也能最佳地设计润滑剂的排出。

在图4中示出了另一个沿纵向被划分成至少两个壳体半部14、16的涡轮增压器壳体12的剖视图。按照本发明的第三种实施形式，在此使用轴承芯或轴承支架66作为容纳装置以用于安装涡轮增压器10的转轮。

如图4所示，轴承芯或轴承支架66和已安装好的转轮一起固定在沿纵向分开的涡轮增压器壳体12的其中一个壳体半部14中。作为备选，轴承芯66也可以固定例如螺纹紧固在例如气缸头和/或发动机缸体中，例如至少一个壳体半部至少部分集成在气缸头或发动机缸体中。

在图4所示的例子中，轴承芯66具有开口68，涡轮增压器10的轴30和例如轴承机构能容纳在该开口中。轴承机构在此例如是径向轴承机构38，其具有两个径向轴承，其中，至少一个或两个径向轴承和轴30一起能容纳在轴承芯66的孔68中。轴承芯或轴承支架66和轴30以及轴承机构一起固定在涡轮增压器壳体12的壳体半部14上。为此，壳体半部14具有相应的容纳部70或凹陷，轴承芯66容纳在该容纳部或凹陷中。此外，轴承芯66在一个或两个侧面上具有至少一个接片62，轴承芯66用接片固定在壳体半部14上，例如借助螺纹连接和/或销栓连接。在图4所示的例子中，轴承芯66用其接片63或突起在每一个侧面上通过螺栓64螺纹紧固在壳体半部14上。工作轮和轴承芯66由此可以很简单地置入壳体半部14以及固定在其上。在此，带径向轴承机构38的轴30和一个轴承芯66或多个轴承芯一起固定在壳体半部14上，其中，每个轴承芯66例如容纳至少一个轴承，在此例如为径向滑动轴承40。

按本发明的实施形式具有的优点是，在仅仅一个构件在此为轴承芯66中实施对各个轴承容纳部的加工，因为在此不存在轴承位置的分离。这样做的优点还在于，不会出现偏移。轴承芯66的另一个优点在于，可以达到很高的径向振摆性能。此外，与壳体半部14无关的轴承位置加工在这种用轴承芯66的解决方案中很有利。

例如之前借助附图1至4说明的本发明，还可以如图1和2所示那样，具有轴向轴承机构。轴向轴承机构在此具有至少一个例如形式为轴向轴承盘的轴向轴承，其中，轴向轴承可以设置或附加地固定在轴承支架上或者说轴承芯上、轴承桥上、衬套上和/或涡轮增压器壳体的壳体半部上。这样做的优点在于，轴向轴承机构可以安装在壳体半部之外并且接下来和转子一起置入壳体半部。

之前所述的用于将转轮装入涡轮增压器壳体的实施形式具有的优点是，实现了对壳体半部、气缸头半部或发动机缸体的一种相互独立的加工。此外，可以选择性地附加地将轴向轴承设置或附加地固定在轴承桥上、轴承芯上和衬套上，由此可以最佳地转换润滑剂输送和轴承公差以及可以更好地确定彼此的位置。

本发明不局限于前述实施形式。前述实施形式，尤其是各个实施形式的单个特征，可以相互组合。

图1所示的带有轴承结构、其轴和如衬垫元件的元件以及轴承机构等的涡轮增压器纯粹是示例性的。本发明不局限于这种如图1和在其他的图2至4所示的特定的实施形式。

Claims (6)

1.具有涡轮增压器壳体（12）的涡轮增压器（10），其中涡轮增压器壳体（12）的至少一个区段沿纵向被划分成至少两个壳体半部（14、16），其中设置了用于容纳涡轮增压器（10）的转轮（30、38）的、能够固定在至少一个壳体半部（14、16）上的容纳装置（36、60、66），其中，容纳装置具有至少一个衬套（36），所述衬套至少容纳轴（30）和两个径向滑动轴承（40），

其中，衬套（36）具有至少一个用于径向轴承机构（38）的两个轴承（40）的润滑剂输送装置（44），衬套（36）的润滑剂输送装置（44）这样构造，以至于它能和涡轮增压器壳体（12）的润滑剂输送装置（46）连接，其特征在于，将衬套（36）在其内侧上设计成用于两个径向滑动轴承的间隔套筒。

2.按权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，衬套（36）在一个或两个端部上具有凸缘区段（56），其中至少一个凸缘区段（56）构造成弹性的或刚性的。

3.按权利要求1或2所述的涡轮增压器，其特征在于，衬套（36）能够固定在涡轮增压器壳体上。

4.按权利要求3所述的涡轮增压器，其特征在于，衬套（36）能够借助螺纹连接和/或销栓连接固定在涡轮增压器壳体上。

5.按前述权利要求中任一项所述的涡轮增压器，其特征在于，轴向轴承机构（48）的至少一个轴向轴承（50）固定在衬套（36）和/或涡轮增压器壳体（12）的至少一个壳体半部（14、16）上。

6.按权利要求5所述的涡轮增压器，其特征在于，轴向轴承机构（48）的至少一个轴向轴承（50）能借助螺纹连接和/或销栓连接固定在衬套（36）和/或涡轮增压器壳体（12）的至少一个壳体半部（14、16）上。