CN102884329B - 带有液压阻尼装置的滚动轴承设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种尤其是在涡轮增压机（1）中的滚动轴承设备（5），所述涡轮增压机具有壳体构件（2），所述壳体构件带有具有内周边（14）的轴承孔（6）和在所述轴承孔中容纳在具有外周边（13）的外圈（9）上的滚动轴承（7）。为了构造涡轮增压机（1）的能够以较大的运行平稳性并且不受不平衡影响地在内周边（14）上扭转的构件像转子组件（8），在外圈（9）相对于轴承孔（6）径向预张紧的情况下，在外圈（9）的外周边（13）与轴承孔（6）的内周边（14）之间的环形缝隙上设置液压阻尼装置（27），其由在周边上交替地面向外周边（13）和内周边（14）且至少部分由液压流体填充的褶皱组成。

Description

带有液压阻尼装置的滚动轴承设备
技术领域
本发明涉及一种尤其是在具有壳体构件的涡轮增压机中的滚动轴承设备，壳体构件带有具有内周边的轴承孔和在这个轴承孔中径向弹性地容纳在具有外周边的外圈上的滚动轴承。
背景技术
涡轮增压机作为用于通过提高燃料混合物在内燃机的燃烧腔中的通流量来提高内燃机功率的废气涡轮增压机而公知。在这种情况下，例如涡轮机由内燃机的废气来驱动，所述涡轮机与压缩机转动锁合地连接，所述压缩机提高了在内燃机的进气部分中燃料混合物的气体压力。涡轮增压机的转子组件（基本上是压缩机、涡轮机和转子轴）经常相对于涡轮增压机的壳体构件滑动支承在轴承孔中。由于摩擦，这种滑动轴承受涡轮增压机的响应性能限制。
因此，由DE 10 2008 020 067 A1公知了带有滚动轴承设备的涡轮增压机，在其中转子组件（Laufzeug）相对于壳体构件借助于滚动轴承能扭转地得以容纳。由此，能够达到摩擦的显著减小并因此达到转子组件的较微小的起动力和较高的加速。当然，由于转子组件的不平衡在滚动轴承上出现了很高的负荷，通过在滚动轴承的外圈与轴承孔之间的间隙反作用于所述负荷，其中，将液压流体压入间隙中，以便产生润滑膜。
发明内容
本发明的任务是，在更好地衰减相对于壳体件旋转的质量体（像涡轮增压机的转子组件）的不平衡方面，具有优点地改进滚动轴承设备和带有它的涡轮增压机。在此，基本上应该维持滚动轴承设备或者说带有这个滚动轴承设备的涡轮增压机的结构和设计。
上述任务通过一种尤其是在涡轮增压机中的滚动轴承设备得以解决，所述涡轮增压机具有壳体构件，其带有具有内周边的轴承孔和在这个轴承孔中容纳在具有外周边的外圈上的滚动轴承，其中，在外圈在轴承孔中径向弹性地预张紧的情况下，在外圈的外周边与轴承孔的内周边之间的环形缝隙上形成由褶皱组成的液压阻尼装置，这些褶皱在周边上交替地面向外周边和内周边且至少部分由液压流体填充。
通过将环形缝隙分配在多个在周边上分布的褶皱中，放大了对包括在其中的液压流体的粘度的影响，从而使得外圈相对于轴承孔在径向预张紧下进行的移位液压地衰减。在这种情况下，通过对褶皱的横截面和预张力的选择能够应用最优化地调整其他的阻尼区域。
在此，已经证明特别具有优点的是如下，即，当为了调节褶皱的横截面和径向预张力设置有以在环形缝隙中弹性地张紧的轴套形式的唯一的构件的时候。通过对轴套在周边上分布的轴的数量和形状、其材料厚度和这一类的选择，可以在预先确定的环形缝隙的情况下在阻尼装置的径向刚性和其在其他的区域上的衰减方面调节阻尼装置的特性。
液压流体的供应经由至少一个设置在轴承孔的内周边上的开口来进行。例如，能够设置有大致在中间的孔。可选地或者附加地，能够在轴套的端侧的端部区域中设置有其他的开口。具有优点的是，例如借助于液压泵来压缩液压流体并且通过至少一个开口对该液压流体施压。这样调节的预压力能够借助于止回阀来稳定，从而在褶皱受到压力的情况下排除了在也许很小的压力的情况下的回流。可选地，能够预先保持足够大的反压力。
褶皱经由液压流体的压力输送而至少部分地被填充和通流，其中，通过褶皱的横截面和其长度在液压流体的粘度给定的情况下产生液压动力的阻碍，所述液压动力的阻碍在转子组件不平衡的情况下使得外套筒由轴套的弹性的张紧导致的径向运动衰减。在这种情况下，褶皱分别具有与在轴承孔的内周边中的至少一个开口的连接和在端侧的流出口和/或与在外圈中的至少一个开口的连接，通过它们利用液压流体（像例如油）来润滑滚动轴承的滚动体。
从轴承孔到褶皱的入口、从褶皱到滚动轴承内部空间的排出口和/或褶皱的端面能够以流量受限的方式例如构造为缺口或缝隙，从而阻尼效果也就是说在褶皱受到挤压的情况下在褶皱中的压力的消除通过轴套的弹性张紧而在时间上延迟地进行。为此，能够在面向外周边的褶皱上相对于轴承孔的内周边设置有至少一个开口。此外，在至少一个轴向端侧上的至少一个褶皱上借助于成型到轴套中的凸起峰设置有缝隙，所述缝隙构成狭窄的流动横截面并且至少部分地封闭褶皱。为了将液压流体例如从在轴承孔中的开口引导到在外圈中的开口如穿孔，外圈的外周边能够提供相应的形廓。
依据转子组件的预期的不平衡，利用在此出现的径向力来构成褶皱的或者说褶皱壁的径向刚性，并且通过使液压动力的流动阻碍协调一致来设置阻尼装置的阻尼效果，从而将滚动轴承系统的与滚动轴承的内圈一起转动的构件像在涡轮增压机中的转子组件的惯性矩轴线借助于轴套弹性地定位在构件的转动轴线上。
以类似的方式，所述任务通过具有壳体构件的涡轮增压机得以解决，所述壳体构件带有轴承孔和滚动轴承设备，所述滚动轴承设备用于能相对于壳体构件扭转地容纳转子组件，其中，滚动轴承借助于外圈在径向上弹性地容纳在轴承孔中，并且转子组件容纳在内圈上，在轴承孔的内周边与外圈的外周边之间设置有环形缝隙，轴套在径向上弹性地在环形缝隙中张紧。这种涡轮增压机能够通过将转子组件在径向上弹性地容纳在壳体构件上而在很宽的区域内补偿转子组件的不平衡并且也能够借助于弹性变形的滞后现象引起具有优点的阻尼效果。尤其是通过用液压流体来填充借助于轴套在周边上交替地面向外周边和内周边而形成的褶皱，这个阻尼效果能够借助于流动阻力通过液压的（像液压动力的）衰减而得以提高。
附图说明
下面参考添加的附图对根据本发明构成的滚动轴承的优选实施形式进行详细阐述。在此：
图1示出穿过带有滚动轴承系统的涡轮增压机的剖面，所述滚动轴承系统具有径向弹性地容纳在轴承孔上的滚动轴承；
图2示出图1的滚动轴承的3D剖视图；
图3示出图1的滚动轴承沿着相对于图3改变后的剖线的3D剖视图；
图4示出图1至图3的轴套的视图。
具体实施方式
图1示出具有壳体构件2、压缩机壳体3和涡轮机壳体4的涡轮增压机1，壳体构件2充当轴承壳体。壳体构件2包括滚动轴承设备5，滚动轴承设备带有径向弹性地容纳在轴承孔6中的用于转动支承转子组件8的滚动轴承7。为此，滚动轴承7的借助于两列式的能利用滚动体12在外圈9上扭转的内圈11容纳转子组件的转子10，并且外圈9借助于布置在外圈9的外周边13与轴承孔的内周边14之间的轴套15径向弹性地容纳在壳体构件2上。
经由节流阀16和流体孔17向滚动轴承设备5输送液压流体，液压流体通过轴套15的在这个图示中不可见的褶皱来加压。因此，在外圈9与轴承孔6之间，除了弹性的连接之外，通过在具有狭窄流动横截面的轴套15中引导的液压流体而形成液压阻尼装置27，其衰减滚动轴承7相对于壳体构件2的轴向移位。由此，转子组件8相对于壳体构件2一方面在径向上受限地得到弹性转动支承，而另一方面通过液压阻尼装置27的作用而衰减了受限的径向运动。
图2和图3沿着不同的剖线示出图1的滚动轴承7，其具有外圈9和分开的内圈11以及布置在两个滚动轴承列上的滚动体12。在外圈9的外周边13上，在预张力下容纳有轴套15。为此，轴套15设有纵向槽20。轴套形成在周边上分布地并且在这个周边上交替地向内敞开、面向外周边的褶皱18和向外敞开且面向轴承孔6的内周边14（图1）的褶皱19。褶皱18、19经由流体孔17容纳液压流体，并且在由它们界定的自由空间中形成流动阻碍，从而在形成褶皱18、19的凸纹21弹性移位的情况下实现液压阻尼。为此，液压介质由褶皱18、19的流入和/或流出以流动受限的方式构成。
面向内周边14并因此面向流体孔17（图1）的褶皱19中的至少几个褶皱得到与内周边14贴靠接触且成型到轴套15中的凸起峰22，凸起峰使褶皱19的由内周边14界定的内部空间分别在端侧上设有流动阻碍，从而液压流体能够流量受限地在轴套15的端侧上溢出。
借助于与流体孔17保持连接的节流开口23给面向外周边13的褶皱18供应液压流体。为了提高褶皱18的容量，在外圈9的外周边13中设置有环绕的环形槽24、25，其中，环形槽24设置在与节流开口在轴向上相同的高度上。为了冷却滚动体12和用于这个滚动体的滚动面，在环形槽24上并且在周向上相对于节流开口23错开地分别设置有穿过外圈9的穿孔26，穿孔优选具有比节流开口23更高的流动阻碍，从而使得褶皱18在调节差压的情况下保持已填充。
图4示出轴套15的视图。在此，在周边上分布的交替的褶皱18、19的材料厚度s、数量和由此得出的宽度用于轴套15的径向刚性的调节。纵向槽20能够实现在外圈9（图2）上的预张紧的套装。对轴套15的阻尼作用的调节通过调节在褶皱18、19中的流动阻碍来进行。在这种情况下，以与其期望的径向刚性或者说弹性相匹配的方式，预先给定褶皱18、19的数量、节流开口23的数量和开口横截面（节流开口的流量由该数量和开口横截面确定）以及相对于轴承孔6（图1）的内周边14进行调节的凸起峰22的数量。
附图标记列表
1     涡轮增压机
2     壳体构件
3     压缩机壳体
4     涡轮机壳体
5     滚动轴承设备
6     轴承孔
7     滚动轴承
8     转子组件
9     外圈
10    转子
11    内圈
12    滚动体
13    外周边
14    内周边
15    轴套
16    节流阀
17    流体孔
18    褶皱
19    褶皱
20    纵向槽
21    凸纹
22    凸起峰
23    节流开口
24    环形槽
25    环形槽
26    穿孔
27    阻尼装置
s     材料厚度

Claims (9)

1.一种用于涡轮增压机(1)中的滚动轴承设备(5)，所述涡轮增压机具有壳体构件(2)，所述壳体构件带有具有内周边(14)的轴承孔(6)和在这个轴承孔中容纳在具有外周边(13)的外圈(9)上的滚动轴承(7)，其特征在于，在所述外圈(9)的所述外周边(13)与所述轴承孔(6)的所述内周边(14)之间的环形缝隙上形成液压阻尼装置(27)，该液压阻尼装置由在周边上交替地面向所述外周边(13)和所述内周边(14)且至少部分被利用液压流体填充的褶皱(18、19)形成。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承设备(5)，其特征在于，所述褶皱(18、19)借助于在所述环形缝隙中弹性地预张紧的轴套(15)来形成。
3.根据权利要求1或2所述的滚动轴承设备(5)，其特征在于，在所述轴承孔(6)的内周边(14)上，设置有至少一个用于所述液压流体的流体孔(17)。
4.根据权利要求3所述的滚动轴承设备(5)，其特征在于，至少一个面向所述外周边(13)的褶皱(18)具有至少一个与所述轴承孔(6)的内周边(14)相对的节流开口(23)。
5.根据权利要求1所述的滚动轴承设备(5)，其特征在于，所述外圈(9)具有至少一个用于所述液压流体的穿孔(26)。
6.根据权利要求2所述的滚动轴承设备(5)，其特征在于，至少一个褶皱(19)在至少一个轴向端面上至少部分借助于成型到所述轴套(15)中的凸起峰(22)封闭。
7.根据权利要求1所述的滚动轴承设备(5)，其特征在于，所述褶皱(18、19)在径向上弹性地构成。
8.根据权利要求2所述的滚动轴承设备(5)，其特征在于，与所述滚动轴承(7)的内圈(11)一起转动的构件的惯性矩轴线借助于所述轴套(15)弹性地定位在所述构件的转动轴线上。
9.具有壳体构件(2)的涡轮增压机(1)，所述壳体构件带有轴承孔(6)和滚动轴承设备(5)，所述滚动轴承设备用于以能够相对于所述壳体构件(2)扭转的方式容纳转子组件(8)，其中，滚动轴承(7)借助于外圈(9)在径向上弹性地容纳在所述轴承孔(6)中，并且所述转子组件(8)容纳在内圈(11)上，在所述轴承孔(6)的内周边(14)与所述外圈(9)的外周边(13)之间设置有环形缝隙，轴套(15)在径向上弹性地张紧在所述环形缝隙中，其特征在于，借助于所述轴套(15)形成在周边上交替地面向所述外周边(13)和所述内周边(14)且至少部分被利用液压流体填充的褶皱(18、19)。
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