CN103180570B - 具有轴向推力阻尼和抗转动组件的滚动元件轴承套筒 - Google Patents

Abstract

为解决具有多个滚动元件轴承（REB）的涡轮增压器中的轴向及转动限制二者的问题，通过一种在轴向和径向上非刚性的方式将一个REB套管或外座圈安装到该轴承壳体上，因此允许了在径向和轴向两者上的油阻尼膜。同时，该REB套管或外座圈被保持为使得该REB套管或外座圈相对于该轴承壳体不发生转动。这种双重目的是通过使用一种抗转动环和一种阻尼环来实现的。该抗转动环包括用于接合该轴承壳体的至少一个抗转动特征以及用于接合该REB套筒的至少一个抗转动特征，从而防止该REB套筒套管或外座圈的转动。该阻尼环轴向地定位该REB套筒并且减弱了轴向运动而且缓冲了轴向推力。

Description

具有轴向推力阻尼和抗转动组件的滚动元件轴承套筒

发明领域

本发明是针对一种由容易制造的零件组成的涡轮增压器滚动元件轴承（REB）套筒。该REB套筒被设计成用于提供该REB套筒的外套管或外座圈相对于该轴承壳体的抗转动作用，并且还用于允许该REB套筒充分的移动自由度以使得该转动组件的自然振动可以通过封装油膜或压力下的油流动而环圆周地被减弱。该REB套筒还被设计成用于提供轴向限制，还允许充分的自由度以允许轴向推力荷载在任一轴向方向上被减弱地转移至该轴承壳体。该REB套筒的这些零件被设计成用于确保组件的易用性和准确性。

发明背景

涡轮增压器将空气以与在正常吸气布置中将有可能的情况相比更大的密度传送到发动机进气系统、从而允许燃烧更多的燃料，因此在没有明显增加发动机重量的情况下提升了发动机的马力。一个较小的涡轮增压发动机可以取代一个更大物理尺寸的正常吸气发动机，因此减小车辆的质量以及空气动力学的前端面积。

涡轮增压器属于一类强制进气系统，该系统使用了从发动机排气歧管进入涡轮机壳体的排气流来驱动涡轮机叶轮（51）。该涡轮机叶轮位于该涡轮机壳体中并且被稳固地附着到一个轴上以便形成该轴和叶轮组件。一个压缩机叶轮（20）被安装到该轴和叶轮的短轴（56）末端上并且通过来自一个压缩机螺母（29）的夹紧负载而保持在位。该涡轮机叶轮的主要功能是从排气中提取用来驱动压缩机的旋转动力。

压缩机级包括一个叶轮（20）及其壳体。过滤后的空气通过压缩机叶轮的旋转而被轴向地抽取到压缩机盖件的进口之中。由涡轮机级产生的、到达轴和叶轮上的动力输入驱动了压缩机叶轮以便产生静态压力与一些剩余动能及热量的一种组合。被加压的气体穿过压缩机排放口从压缩机盖件排出并且通常经由一个后冷器被传送到发动机进气中。

在压缩机级性能的一个方面中，压缩机级的效率受到在压缩机叶轮轮廓（28）与压缩机盖件中相配的轮廓之间的间隙的影响。压缩机叶轮的轮廓距压缩机盖件的轮廓越近，则该级的效率就越高。叶轮越接近盖件，压缩机叶轮受到磨损的几率就越大；因此在提高效率与改进耐久性之间必须存在一种折衷。

对肉眼而言，在典型的涡轮增压器中压缩机叶轮的鼻形件好像是围绕轴承壳体的纵向几何轴线转动；然而，当在一种X、Y示波器上作为轨迹来观察时，压缩机叶轮的鼻形件描述了不同形状的轨道。这些轨道的平均质心接近而不是被精确地定心在涡轮增压器的纵向几何轴线上。图1中示出了涡轮增压器的几何轴线（100）。

该轴和这些叶轮所发生的径向和轴向的动态偏移是由多种因素引起，这些因素包括：旋转组件的失衡；支座（即发动机和排气歧管）的激振；在该压缩机和多个涡轮机级中的任一者或两者中的净压力波动；以及在不规则地面上的行进车辆的低速激振。

该轴和这些叶轮所发生的偏移的总效应是，这种典型的涡轮增压器必须被设计成具有多个间隙而这些间隙远远大于对于空气动力学效率水平所希望的那些间隙。

这种典型的涡轮增压器被供给了来自发动机的油。处于典型地与发动机压力相等的压力下的这种油执行几个功能。油被传送到这些轴颈轴承的两侧上以便提供双流体动力挤压膜，该挤压膜的压力在轴承的内径I.D.上施加轴的反作用力，并且在轴承壳体孔上施加轴承的外径O.D.的反作用力。这些油膜提供了减弱的反作用力以便减少轴偏转的幅度。这种油还起到了将热量从涡轮增压器移除的作用。

一种典型的涡轮增压器设计具有两个间隔开的轴承系统：一个在轴承壳体的压缩机端；以及一个在轴承壳体的涡轮机端。每个系统具有两个界面：旋转轴与该浮动轴承的内直径I.D.的界面、以及浮动轴承的外直径O.D.与轴承壳体固定孔的界面。

该典型的涡轮增压器双流体动力挤压膜轴承的刚性和阻尼性能是以下各项之间的一个折衷：由这些轴承元件的转动速度所产生的油膜厚度和这些元件之间的间隙。图1描绘了一种具有双流体动力挤压膜轴承构形的典型涡轮增压器。在这种构形中，加压的油从发动机经过一个油入口（80）被接收至轴承壳体（3）。油经过回油孔（78和79）被压送至轴承壳体的轴颈轴承孔。对于涡轮机端轴承及压缩机端轴承（30）二者而言，油流动被传送至轴和叶轮的轴颈轴承区域，在此，油是围绕该轴分布的以便在轴表面（52）与这些浮动轴颈轴承（30）的内孔之间产生油膜。在这些轴颈轴承（30）的外侧上，由轴颈轴承相对轴承壳体的轴颈轴承孔的旋转产生了一种类似的油膜。一旦通过轴颈轴承和止推轴承，油就在轴承壳体的底部经由放油口（85）离开轴承壳体，并且返回到发动机的曲轴箱。

在图1描绘的典型的涡轮增压器中，该止推轴承（19）也是一种流体动力或流体膜类型的轴承。在这种构形中，从回油孔（81）对该静止的止推轴承进行供油，以便对一种斜坡及衬垫设计的轴承供油。通过止推垫圈（40）与抛油环（44）的相对面的相对运动而将油驱动进入一种楔形形状中，该抛油环被安装到轴上、与该静态止推斜坡及衬垫相对。这种轴承控制了旋转组件的轴向位置。

已经有一种提高涡轮增压器的效率的方法是利用滚动元件轴承（REB）来支撑旋转组件。滚动元件轴承可以被分成两种通用类型。第一种类型使用一对典型的REB组件。在这种情况中，每个REB组件包括一个外座圈、这些滚珠或滚子元件、一个内座圈、一个笼架、以及多个密封件。可以将这对REB组件压入或缩小进入一个套管中，即具有多个回油孔及用于这些REB组件的多个位置的一个外部柱形壳体，以便产生一个REB套筒。在第二类型中，省略了该套管。使用了一个单一外座圈，在其中限定了两条滚道。该单一外座圈周围的金属（或陶瓷）限定了该REB套筒的外直径。该外座圈中已经接收了至少两个内座圈，这些内座圈与该涡轮增压器的轴相接触。除非另外指明，术语“座圈”应表示具有与这些滚动元件相接触的一条或多条滚道的金属（或陶瓷）元件，并且在此所使用的术语“REB”将涵盖这两种类型的REB套筒。

如在图2中看到的，REB典型地具有一个内座圈（65）、或多个内座圈，这些内座圈被安装到轴和叶轮轴颈表面（52）上。被组装到这个或这些内座圈（65、65C和65T）上的是一组滚动元件，该组滚动元件在该内座圈和该外座圈（64）两者中形成的多个滚道中滚动（图6）。该外座圈被安装在轴承壳体（3）中的孔（71）中。因为滚动元件轴承不要求与典型的涡轮增压器轴颈轴承所要求的一样多的油，所以一个油限定器/柱（86）被装配到油入口（80）上以便限制到这些REB的流动。

采用滚动元件轴承涡轮增压器带来了若干改进。由于特别是在低的涡轮增压器每分钟转数RPM下REB系统的功率损失减小，存在着优于典型的涡轮增压器轴承系统的、对瞬态响应的改进。REB系统中的功率损失小于典型的流体动力套管式涡轮增压器轴承系统的功率损失。与典型的涡轮增压器轴承系统可以支持的推力负载相比，REB系统可以支持更大的推力负载，从而使得止推部件更稳健。

虽然REB系统提供了这些效率及瞬态性能增益，但REB的阻尼能力不如典型的涡轮增压器双流体动力挤压膜轴承的性能那样好。为了便于组装，这些轴承被保持在一个REB套筒或外座圈中，该套筒或外座圈通过套筒（172）的外径O.D.与轴承壳体孔（71）的内径I.D.之间的油膜而悬吊在轴承壳体内。油被用于在轴的临界情况下的阻尼并且用于这些轴承的润滑。对于这种设计，关键的是该轴承套筒与轴承壳体孔不存在金属对金属的接触，因为这样阻尼作用将消失。

US5,145,334（Gutknecht）和US7,214,037（Mavrosakis）传授了用于将浮动轴承套筒保持在轴承壳体中的方法。一个被紧固于轴承壳体中的柱（例如，图2中的限定器（86））保留该轴承套筒从而使得该柱反抗轴向力和转动力，同时允许轴承套筒在轴承壳体中其他形式的不受限制的运动（浮动）。在US7,214,037中，如图4中所示，被壳体（440）的开口（444）所接收的一个销钉（460）任选地帮助套筒相对于壳体（440）以方位角定位。在本申请的图3中示出了类似于US5145,334的销钉的一个销钉（72），该销钉定位了套筒中的一个孔（68）以及该外座圈中的一个孔（70），以便相对于该轴承壳体提供轴向限制及旋转限制二者。这两种方法均要求通过轴承壳体中的多个通孔进行机加工，并且此外，它们要求在对于组装者不是良好可见的区域中进行复杂的组装，从而使进行正确的组装及对所述销钉的组装进行确认变得困难。

US7,214,037传授了使用一个镗孔（442，图4）以及一个板（450）来控制施加于轴承套筒外座圈上的这些轴向负载。对这些镗孔进行机加工要求准确安置切削工具，这必须将方向从切削一个直径表面改变为切削轴承壳体内部深处的一个支座表面，而不留下一个可能不允许轴承套筒坐于支座上的过大的内角半径。执行这个过程增加了用来机加工轴承壳体的费用和复杂性。

虽然与用于限制滚珠轴承套筒REB的套管或外座圈以免相对于它所安装于其中的轴承壳体进行转动的多种常规方法相关联而存在着多个问题，但是省略轴向限制及旋转限制将允许该旋转组件的压缩机叶轮和涡轮机叶轮接触这些壳体并且将允许该套筒套管或外座圈在轴承壳体中自由旋转，这些问题各自都将缩短涡轮增压器的寿命。诸位发明人看到了对于满足以下需要的用来限制套筒的装置的需求，即，（a）将该REB套筒套管或外座圈相对于该轴承壳体进行旋转限制而不影响该REB的径向阻尼作用，以及（b）将该REB套筒在径向及轴向方向二者上进行阻尼限制。

因此可以看到，当前状况的REB套筒的轴向及转动限制是昂贵且复杂的。需要一种在成本及技术上更有效的解决方案。改进的构型应符合以下需要：使这些零件是容易看到的以便组装人员进行视觉检查，从而确保所述装置确实被安装在完成的涡轮增压器组件中。

存在一种需要来通过一种方式来解决安装REB套筒或外座圈的上述问题，这种方式允许通过封装油膜（它可以是静态的或动态的）来进行径向和轴向阻尼，而同时允许该REB套筒被轴向地限制以便将这些轴向负载传递到轴承壳体上、并且被在旋转意义上限制从而使得该REB套管或外座圈相对于轴承壳体不发生转动。因此对于一种成本有效的、组装简单的抗转动特征以及轴向阻尼特征存在着需要，从而利用围绕该REB套管或外座圈、围绕该轴向限制特征两者的阻尼油膜，而且防止REB外座圈或套管相对于轴承壳体进行旋转。

发明概述

诸位发明人通过研发一种涡轮增压器来解决这些问题，该涡轮增压器包括：被支撑在该轴承壳体中的轴承孔之中的一个滚动元件轴承（REB）套筒，该REB套筒包括至少一个内座圈；至少一个外座圈；以及一系列的滚动元件，每个滚动元件与一个内座圈中的滚道以及一个外座圈中的滚道相接触；并且任选地包括与该至少一个外座圈处于摩擦接触的一个外套管。提供了一个抗转动环和一个阻尼环。该抗转动环包括用于接合该轴承壳体的至少一个抗转动特征以及用于接合该REB套筒的至少一个抗转动特征，从而防止该REB套筒套管或外座圈的转动。该阻尼环轴向地定位该REB套筒、减弱了轴向运动并且缓冲了轴向推力。

该轴向和径向限制系统提供了径向和轴向两者上的阻尼。该系统还提供了一种简单的、极易组装的、低成本的、易于机加工的、有阻尼的抗转动特征，从而允许阻尼油膜围绕REB套筒或外座圈流动（如果需要的话），而仍然防止滚动元件轴承组件的轴承套筒的外座圈或套管相对于该轴承壳体发生转动。

附图的简要说明

本发明是通过举例而非限制的方式展示在这些附图中，其中类似的参考数字表示相似的部分，并且在这些附图中：

图1描绘了一个涡轮增压器组件的截面视图；

图2描绘了一个典型的滚珠轴承涡轮增压器的轴承壳体组件的截面；

图3描绘了一种现有技术的滚子轴承；

图4描绘了另一种现有技术的滚子轴承；

图5A、图5B描绘了该抗转动环的多个视图；

图6A、图6B描绘了该阻尼环的多个视图；

图7A、图7B描绘了组装至轴承壳体上的抗转动环的多个截面视图；

图8A、图8B描绘了图7A、图7B的进一步放大的视图；

图9A、图9B描绘了组装至轴承壳体上的阻尼环的多个截面视图；并且

图10A、图10B描绘了图9A、图9B的进一步放大的视图。

发明详细说明

为解决具有多个滚动元件轴承（REBs）的涡轮增压器的轴向及转动限制二者的问题，通过一种在轴向和径向上非刚性的方式将一个REB套管或外座圈安装到该轴承壳体上，因而允许了一种径向和轴向两者上的油阻尼膜。同时，该REB套管或外座圈被保持为使得该REB套管或外座圈相对于该轴承壳体不发生转动。这种双重目的是通过使用一个抗转动环和一个阻尼环来实现的，其中该抗转动环包括用于接合该轴承壳体的至少一个抗转动特征以及用于接合该REB套筒的至少一个抗转动特征，从而防止该REB套筒套管或外座圈的转动，并且其中该阻尼环轴向地定位该REB套筒并且减弱了轴向运动而且缓冲了轴向推力、以及推力荷载和反转。

对转动限制而言，诸位发明人在REB套筒套管或外座圈与轴承壳体之间设计了一个界面，这个界面允许在轴承壳体中容易地机加工这个孔、并且允许容易地组装这些零件，还提供了一个抗转动特征，该特征仍允许轴向和径向的阻尼。

根据本发明，不再有要求图2中示出的、作为常规限制的特征的涡轮机端轴向支座（73），从而允许该轴承壳体孔（71）被机加工为在它开放进入该抛油环空腔（170）处具有恒定的直径。虽然这可能看起来仅是一个轻微的改变，但事实上它在可制造性中是一种实质性的改进。消除涡轮机端的轴向支座（73）允许该轴承壳体孔被珩磨以便改进表面光洁度并且能够获得更准确的尺寸，然而，在存在一个支座的情况下，在盲孔中珩磨一个柱形表面的工艺是十分困难的。

该两件式限制系统的抗转动零件（如图5A、图7A、图7B、图8A和图8B所示）具有一个圆周内表面和一个圆周外表面。该抗转动环（121）具有一个或多个非圆形（例如平坦的）区段（124）或形状以用于在该REB套筒与该抗转动环之间提供转动限制，这些区段或形状被制造在该抗转动环（121）的在其他情况下总体上圆形或圆弧形的内表面中，这样使得当被组装到该REB套筒或外座圈（64）上时，该抗转动环（121）中的这些平坦区段（124）与被制造在该REB套筒或外座圈（64）中的这些对应的平坦区段（126）进行装配。当然，这些非圆形区段不限于所展示的平坦形状。术语“非圆形”是指圆周上不属于单一圆的一部分的任何部分。具有相同圆心但不同半径的圆弧应是“非圆形”的。具有相同半径但不同圆心的圆弧应是“非圆形”的，如该术语在此所用作的。替代地，这些抗转动特征可以是简单地偏心的圆形。

以上所讨论的该抗转动环（121）的总体上柱形的外表面装配到该轴承壳体的压缩机端中的配合镗孔上。在本发明的第一实施例的一种模式中，该抗转动环（121）相对于轴承壳体（3）的转动由位于该抗转动环孔（119）和该轴承壳体（3）的对应孔中的一个轴销来抵抗。由于该轴销导致的转动限制提供了一种独特的对齐而使得该REB套筒中的排油口与该轴承壳体中的排油孔（85）相连通。因此，该抗转动环对于该轴承壳体的这种在旋转意义上止动的安排以及该REB套筒套管或外座圈对于该抗转动环的这种在旋转意义上止动的安排限制了该REB套筒套管或外座圈相对于该轴承壳体而转动。

在本发明这部分的第一变体中，在该REB套筒套管或外座圈（64）与该抗转动环（121）之间的这些在旋转意义上止动的特征的细节是如同在本发明的第一部分中那样的。如图5B所描绘的，在本发明这部分的一个变体中，该抗转动环（121）环圆周总体上柱形的外表面是被三个平坦表面（123）中断的。参照该REB套筒或抗转动环而在此使用的术语“总体上柱形的外表面”是指围绕外圆周的这个表面没有形成一个单一圆圈、并且可以是部分或整体非柱形的（例如，八角的）。可以存在多于一个的任何数目的平坦表面，并且该非圆形表面可以是自由选择的并且不需要是平坦的、并且优选地与该REB套筒套管或外座圈中相同数量的对应成形的表面互锁，使得当组装至该轴承壳体（3）上时，该抗转动环（121）中的这些平坦区段（123）装配到制造在该轴承壳体（3）中的这些对应的平坦区段上，以便提供该转动限制和独特的角度对齐两者，从而使得该REB套筒中的排油口与该轴承壳体中的排油孔（85）相连通。

在本发明这部分的第二变体中，该抗转动环对于该REB套筒套管或外座圈的这些在旋转意义上止动的细节是相同的，但与该转动限制是该抗转动环与该轴承壳体之间的一个轴销或一系列配合平面不同，该抗转动环与该REB套筒套管或外座圈之间的这些抗转动元件被制造在该轴承壳体封闭件（6）上。因为该轴承壳体封闭件具有一个朝向轴承壳体的独特取向，于是维持了该REB套筒套管或外座圈朝向该轴承壳体的这种独特取向。

为了实现所希望的涡轮增压器空气动力学性能，涡轮机叶轮和压缩机叶轮两者的空气动力学特征必须与其对应的壳体中的适当空气动力学特征相对齐。

这两个叶轮相对于这两个壳体的这些关键空气动力学特征的轴向对齐典型地通过以下各项来控制：该REB内座圈（65）相对于该环衬套肩台（58）的位置；该REB套筒套管或外座圈相对于该轴承壳体的轴向位置，该位置是通过这些阻尼环面（105、106）的位置以及它们相对于该轴向壳体和抗转动环上的这些匹配表面（96、97）的位置来设定的（后一组限制是通过包含在它们之间的油膜来阻尼和限制的）。

出于这个解释的目的，假定该REB内座圈相对于该REB外座圈的轴向位置是固定的，因为REB组件的内部公差是非常紧的。该涡轮机壳体与轴承壳体的、以及该压缩机盖件与轴承壳体的相对位置控制出于这个讨论的目的也被认为是固定的。

在本发明的轴向阻尼部分中，本发明的阻尼环部件是一个环（91），该环安装在该REB套筒套管或外座圈上并且被一个固位环（98）轴向地限制，这样使得在该轴向方向上该阻尼环与该REB套筒作为一个整体来移动。当被组装在该涡轮增压器中时，尽管被液压膜分开，该阻尼环的这些面是非常接近它们在该轴承壳体中的匹配面的、靠近该轴承壳体或抗转动环的。如图所示，该阻尼环可以是平坦的，像垫圈一样，但是在本发明的替代实施例中，该阻尼环的这些轴向止推面可以是圆锥形或球形或任何其他形状以改变阻尼特性。

在本发明的阻尼部分的一个优选模式中，如图6A、图6B、图9A、图9B、图10A、以及图10B中所绘，该阻尼环（91）的内部总体上柱形的表面（101）径向地位于该REB套筒套管或外座圈（64）的一个外部总体上柱形的表面（102）上。该阻尼环被以下各项轴向地限制：一方面是一个固位环（98），优选位于被制造在该REB套筒套管或外座圈（64）的总体上柱形的外表面（102）中的沟槽中的一个倾斜的外部（即，压缩机侧）固位环，并且另一方面是一个支座。该阻尼环还可以被两个固位环轴向地限制。在这个实施例中该阻尼环简单地是具有通常平坦的、轴向的压缩机侧（105）以及涡轮机侧（106）、或“颊”面的，被组装成使得它们垂直于该涡轮增压器中心线的一个环。当被组装时，该阻尼环面向涡轮机端的一侧（106）是非常靠近该轴承壳体中面向压缩机端的一侧（97）。该阻尼环的涡轮机侧的面（105）是非常靠近该抗转动环中的一个涡轮机侧的面（96）的。这两对面是由一种用作阻尼介质的油膜分开的。在来自该REB套筒的在涡轮机方向上的轴向推力作用下，该阻尼环的涡轮机侧颊面（106）将力施加在该轴承壳体的压缩机侧的面（97）上的油膜上。由上述力在涡轮机叶轮方向上产生的压力被该油膜所阻尼，同时该REB套筒被该局部油压力限制在位。

同样地在来自该REB套筒套管或外座圈的在压缩机方向上的轴向推力作用下，该阻尼环的压缩机侧颊面（105）将一个力施加在该抗转动环（121）的涡轮机侧的面（96）上的油膜上。由这个力所产生的压力施加在该抗转动环（121）的涡轮机侧的面（106）上。由上述力在压缩机叶轮方向上产生的压力被该油膜所阻尼，同时该REB套筒被该局部油压力限制在位。

可以通过若干方法来调整所需要的阻尼程度。这些对（涡轮机侧或压缩机侧）阻尼面的相关表面积可以通过制造一个更小或更大直径的环、或通过在该阻尼环的这些面（105、106）中制作多个孔洞或缺口来调整。还可以通过将这些推力表面的形状改变成如以上所讨论的非平面的表面来调整阻尼程度。

该阻尼环的空腔是由以下各项所包围的体积来限定的：即，该REB套筒（64）；该轴承壳体中的外部总体上柱形的镗孔（94）；以及这两个轴向限制面（96、97），这些限制面是由该抗转动环和轴承壳体中的该阻尼环的外部总体上柱形表面（103）而共连的。油通过一个供油通道（82）输送至该阻尼环空腔，镗孔（83）中并且然后被输送至活动的阻尼环空腔中。

在本发明的阻尼部分的一个变体中，该阻尼环的构型和这些颊面（105、106）与它们相应的反作用面（96、97）之间的关系保持相同，但是该阻尼环与该空腔（该阻尼环位于该空腔中）之间的界面位于该REB套筒套管或外座圈的涡轮机端处。同样地，该阻尼环与该空腔（该阻尼环位于该空腔中）之间的界面可以位于沿着该REB套筒套管或外座圈的任何轴向位置处。

为了组装该REB套筒、阻尼环以及抗转动环，如以上所讨论的：用一个卡扣环或固位环（98）将该阻尼环（91）组装到该REB套筒套管或外座圈上；将一个热隔圈（90）放置在该内座圈的涡轮机端上；并且使得该组件滑进该轴承壳体的孔中。使该轴和叶轮对抗一个被压靠在该内座圈的压缩机端上的工具而穿过该热隔圈、穿过该（这些）内座圈。一旦该热隔圈和内座圈被压靠在该轴和叶轮的活塞环衬套肩台（58）上，则该抗转动环被组装在该REB套筒套管或外座圈和该轴承壳体二者上的这个（这些）抗转动特征上。该涡轮增压器的其余部分被正常地组装。

在本发明的第一实施例中，该抗转动组件或其变体的设计与该阻尼组件或其变体的设计相协作以提供一种旋转限制，同时将该REB套筒的一个轴向和径向阻尼系统支撑至该轴承壳体上。

在本发明的第二实施例中，使用该抗转动组件或其变体的设计来在该REB套筒套管或外座圈与该轴承壳体之间提供旋转限制。

在本发明的第三实施例中，使用该抗转动组件或其变体的设计来在该REB套筒套管或外座圈与该轴承壳体之间施加轴向阻尼。

以与通过使用非圆形的抗转动配合来实现本发明的目的的方式相同的方式，这些目的还可以通过使用一种圆形或半圆形但非同心的（非同轴的）的抗转动配合来实现。圆形（凹陷或凸起）是易于制造的。非同心度（与该内座圈的转动轴线相偏离）确保了该REB套管或外座圈相对于该轴承壳体的恰当定向以及抗转动。

在一个实施例中，在该REB套管或外座圈（64）一端处的这个抗转动表面是围绕其整个圆周（具有的直径等于、小于或大于该REB套筒）呈柱形的，其中这个柱形外表面是由一条与该内座圈的转动轴线相偏移的轴线所限定的。与抗转动环的被安装成与该内座圈的轴线相偏离的一个相应内表面相接触的，REB套筒的此类非同心外表面被独特地定向并且被固定以防转动。

在另一个实施例中，该抗转动环的内表面是一个完整的柱体，但是该REB套筒一端的外圆周的仅一个部分（例如90°、120°或180°）具有一个弧形的抗转动接触表面，该抗转动接触表面是由与该内座圈的转动轴线相偏离的一个轴线来限定的。例如，该抗转动环的内表面可以是柱形的并且具有一个与REB外表面直径相同的直径。这种抗转动环被安装在该轴承壳体上使得该抗转动环的内表面的中心轴线比该内座圈的转动轴线低1mm。为了使该REB接合该抗转动环的这个内表面，必要的是从REB套筒的顶部机加工出一个新月形，使得该顶表面（例如，90°、120°或180°）是由与该抗转动环的内表面相同的直径来限定的并且其中心轴线比该内座圈的转动轴线低1mm。只要该抗转动环的圆形内径与该内座圈的转动轴线是偏离的，并且只要该REB一端的外径的至少一个区段的外形被确定成匹配该抗转动环的这个内径，那么该REB外座圈或套管将通过该抗转动环被固定以防转动并且具有恰当的取向。对抗转动而言，该REB外座圈或套管以及该抗转动环的这些接触表面的圆圈或至少圆弧具有一个与内座圈的转动轴线充分偏离的中心或轴线，并且抗转动环与REB外座圈或套管之间的偏离接触固定了该REB外座圈或套管以防转动，这就是足够的。

所以可以看出，在本发明的这些实施例的任一个中，一种简单的、具有成本效益的设计实现了具有阻尼、转动限制之一或阻尼和转动限制两者的对REB套筒套管或外座圈的希望的位置控制。

现在已经说明了本发明，提出权利要求如下：

Claims (16)

1.一种涡轮增压器，包括：

      一个轴，该轴具有一条旋转轴线、一个压缩机端以及一个涡轮机端；

      一个轴承壳体（3），该轴承壳体包括一个轴承孔并且具有一个压缩机侧以及一个涡轮机侧；

      被支撑在所述轴承孔之中的一个滚动元件轴承套筒，该滚动元件轴承套筒包括至少一个内座圈（65）；至少一个外座圈（64）；以及一系列的滚动元件，每个滚动元件与一个内座圈中的滚道和一个外座圈中的滚道相接触；并且包括与该至少一个外座圈（64）处于摩擦接触的一个外套管；

      一个抗转动环（121），该抗转动环具有一个外表面（123）和一个总体上柱形的内表面，该内表面具有与以恒定的半径绕该轴的轴线的一个圆相偏离的一个或多个区段（124），

      其中，该滚动元件轴承外座圈或外套管具有一个压缩机端和一个涡轮机端，并且在至少一端的外圆周上具有至少一个非圆形的圆周外表面区段，该圆周外表面区段被适配成用于接合该抗转动环的非圆形区段并且将该滚动元件轴承外座圈或外套管固定住以防相对于该抗转动环转动。

2.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中该抗转动环（121）具有一个总体上柱形的外表面并且座入该轴承壳体的压缩机端中的一个凹陷中，并且其中该抗转动环（121）的总体上柱形外表面和该凹陷具有互补的非圆形表面以用于相对于该轴承壳体在转动意义上止动该抗转动环。

3.根据权利要求2所述的涡轮增压器，其中多个所述非圆形表面相协作以便提供该滚动元件轴承套筒外座圈或外套管相对于该轴承壳体的独特对齐，使得该滚动元件轴承套筒中的一个排油口与该轴承壳体中的一个排油孔（85）相连通。

4.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中该抗转动环（121）具有一个总体上柱形的外表面并且座入封闭了该轴承壳体的一端的一个封闭板中的凹陷中，并且其中该抗转动环（121）的总体上柱形的外表面和该凹陷具有互补的非圆形表面以用于相对于该轴承壳体在转动意义上止动该抗转动环。

5.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中该抗转动环（121）座在该压缩机端、该涡轮机端上或在该外套管或外座圈上的中心。

6.根据权利要求1所述的涡轮增压器，进一步包括位于该抗转动环的一个孔（119）中的一个轴销以及在该轴承壳体（3）中的一个对应孔，由此来抵抗该抗转动环（121）相对于该轴承壳体（3）的转动。

7.根据权利要求6所述的涡轮增压器，其中通过使该轴销座入这些孔中进行的转位与通过非圆形表面进行的转位一起提供了该滚动元件轴承套筒外座圈或外套管相对于该轴承壳体的一种独特对齐，使得该滚动元件轴承套筒中的一个排油口与该轴承壳体中的一个排油孔（85）相连通。

8.根据权利要求1所述的涡轮增压器，进一步包括一个阻尼环（91），该阻尼环座在所述外座圈或外套管上、轴向地被固定，其多个轴向面与包围该阻尼环的多个结构的多个相邻的轴向面是这样的靠近而使得在所述多个轴向面之间提供的油轴向地限制了该滚动元件轴承套筒并且减弱了轴向移动。

9.一种涡轮增压器，包括：

      一个轴，该轴具有一个压缩机端以及一个涡轮机端；

      一个轴承壳体（3），该轴承壳体包括一个轴承孔并且具有一个压缩机侧以及一个涡轮机侧；

      被支撑在所述轴承孔之中的一个滚动元件轴承套筒，该滚动元件轴承套筒包括至少一个内座圈（65）；至少一个外座圈（64）；以及一系列的滚动元件，每个滚动元件与一个内座圈中的滚道和一个外座圈中的滚道相接触；并且包括与该外座圈（64）处于摩擦接触的一个外套管；

      一个阻尼环（91），该阻尼环座在所述外座圈或外套管上、轴向地被固定，其多个轴向面与包围该阻尼环的多个结构的相邻轴向面是这样的靠近而使得在所述多个轴向面之间提供的油轴向地限制了该滚动元件轴承套筒并且减弱了轴向移动。

10.根据权利要求9所述的涡轮增压器，其中所述阻尼环（91）轴向地位于一个支座与一个固位环（98）之间、或位于两个固位环之间。

11.根据权利要求9所述的涡轮增压器，其中所述阻尼环（91）是被结合在该轴承套筒的外座圈中的一个阻尼凸缘。

12.根据权利要求9所述的涡轮增压器，其中所述阻尼环（91）的至少一个轴向推力表面是非平面的。

13.根据权利要求9所述的涡轮增压器，其中所述阻尼环（91）的至少一个轴向推力表面是相对于所述滚动元件轴承外套管或外座圈自由转动的。

14.根据权利要求9所述的涡轮增压器，其中该阻尼环（91）是座在该压缩机端、该涡轮机端上或在该外套管或外座圈上的中央。

15.一种涡轮增压器，包括：

      一个轴，该轴具有一个压缩机端以及一个涡轮机端；

      一个轴承壳体（3），该轴承壳体包括一个轴承孔并且具有一个压缩机侧以及一个涡轮机侧；

      被支撑在所述轴承孔之中的一个滚动元件轴承套筒，该滚动元件轴承套筒包括至少一个内座圈（65）；至少一个外座圈（64）；以及一系列的滚动元件，每个滚动元件与一个内座圈中的滚道和一个外座圈中的滚道相接触；并且包括一个外套管；

      一个抗转动环（121），该抗转动环具有一个外表面和一个非圆形的总体上柱形的内表面，该内表面具有与以恒定的半径绕该轴的轴线的一个圆相偏离的一个或多个区段（124）；并且

      其中，该滚动元件轴承外座圈或外套管具有一个压缩机端和一个涡轮机端，并且在至少一端的外圆周上具有至少一个非圆形的圆周外表面区段，该圆周外表面区段被适配成用于接收该抗转动环的非圆形区段并且将该滚动元件轴承外座圈或外套管固定住以防相对于该抗转动环转动，以及

      一个阻尼环（91），该阻尼环座在所述外座圈或外套管上、轴向地被固定，其多个轴向面与包围该阻尼环的多个结构的多个相邻的轴向面是这样的靠近而使得在所述多个轴向面之间提供的油轴向地限制了该滚动元件轴承套筒并且减弱了轴向移动。

16.一种涡轮增压器，包括：

      一个轴，该轴具有一条旋转轴线、一个压缩机端以及一个涡轮机端；

      一个轴承壳体（3），该轴承壳体包括一个轴承孔并且具有一个压缩机侧以及一个涡轮机侧；

      被支撑在所述轴承孔之中的一个滚动元件轴承套筒，该滚动元件轴承套筒包括至少一个外座圈（64）以及至少一个内座圈（65），这些座圈被安装成通过一系列的滚动元件来围绕所述外座圈内的一条旋转轴线转动，每个滚动元件与一个内座圈中的滚道和一个外座圈中的滚道相接触；并且包括与该至少一个外座圈（64）处于摩擦接触的一个外套管；

      一个抗转动环，该抗转动环具有一个柱形内表面并且被安装成避免在该涡轮增压器中转动，这样使得该抗转动环的柱形内表面的轴线与该至少一个内座圈的旋转轴线是偏离的，

     其中该滚动元件轴承套筒的一端具有一个外表面，该外表面通过与所述抗转动环的所述内表面相接触而被固定以防转动。