CN105257687B - 轴向轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及轴向轴承(1)或者组合式轴向/径向轴承(14)，尤其用于排气涡轮增压器(2)，其具有大致盘形状或者柱形形状，并且具有居中布置的用于轴的通路开口(10)，具有：油槽(3)，其呈圆段的形式；楔面(4)，其结合至所述油槽，呈圆段的形式；止动表面(5)，其结合所述楔面(4)。此处，本发明重要的是所述止动表面(5)具有额外的磨损高度(H)，所述磨损高度在所述轴向轴承(1)的整个使用寿命期间能够被磨损，内凸缘(6)设置成以环段的形式延伸，构建为密封辐(7)，外凸缘(8)设置成至少以环段的形式延伸，构建为密封辐(9)。

Description

轴向轴承
技术领域
本发明涉及轴向轴承或者组合式轴向/径向轴承，尤其用于排气涡轮增压器，其具有大致盘形状或者圆柱形形状。本发明还涉及具有至少一个这种轴向轴承或者一个这种组合式轴向/径向轴承的排气涡轮增压器。
背景技术
由于未来更严的排气法规，正逐渐寻找措施能够降低内燃机的CO2排放。用于此的当前措施是通过对排气涡轮增压进行降速/降低尺寸来降低消耗。排气涡轮增压器此处通常具有流体动力滑动轴承，分类为轴向轴承以及径向轴承。为了能够进一步降低涡轮增压内燃机的CO2排放，尤其排气涡轮增压器中优化安装转子是有用的。
从WO2011/154078A1公知一种用于安装旋转轴的通用轴向轴承，其具有第一轴承主体和第二轴承主体，第一轴承主体固定地连接至轴承壳体，第二轴承主体与轴一起旋转。此处，轴向轴承具有：布置于周向方向的至少一个油槽；结合至其的楔面；以及又结合至其的止动/轴承表面。旋转轴的实际轴向安装是分别经由该楔面或者止动/轴承表面依靠油膜产生的压力进行的。为了还能够长期降低涡轮增压内燃机的CO2排放，尤其是需要能够尽可能长地在整个使用寿命期间保证轴向轴承或者组合式轴向/径向轴承的轴承能力，因此独立于磨损。由于非优化辅助条件，例如缺乏油润滑、油温太高或瞬时处理中的推力负荷太高，轴向轴承会发生磨损，这直接导致显著减小加载能力，因此减小轴向轴承或者组合式轴向/径向轴承的轴承能力。
发明内容
本发明因此关注的问题是为通用类型轴向轴承或者组合式轴向/径向轴承提供改善或者至少可替换的类型或者提供改善或者至少可替换的实施例，由此也能够长期保证轴向轴承或者组合式轴向/径向轴承的加载能力，优选在整个使用寿命期间。
本发明是基于这样的总体构思：施加有限的磨损高度至轴向轴承，此处实践中是施加有限的磨损高度至所述轴向轴承的止动表面，从而增加所述轴向轴承的使用寿命或者能够长期保证其加载能力。为此，所述轴向轴承此处以公知方式具有盘形状或者圆柱形形状以及居中布置的用于轴的通路开口，以及具有呈圆段的形式的油槽，以及具有沿周向方向的楔面，楔面呈圆段的形式并且结合至所述油槽。通常，此处轴向轴承能够构建为纯轴向轴承或者组合式轴向/径向轴承。止动表面又结合楔面，其中，根据本发明，该止动表面具有额外磨损高度，在轴向轴承的使用寿命期间，该磨损高度用作磨损层并且能够被磨损。在非密封轴向轴承的情形下，以这种方式额外布置的磨损高度将导致加载能力的急剧降低，由此有限的额外磨损高度实际上不是有效的。基于该原因，此外，根据本发明的轴向轴承或者组合式轴向/径向轴承具有：内凸缘，内凸缘设置成以环段的形式延伸，其构建为密封辐并且非中断地延续至所述止动表面中；以及外凸缘，外凸缘设置成至少以环段的形式延伸，其同样构建为密封辐。此处，内凸缘和外凸缘带来了所需的密封效果，由此即使具有额外磨损高度也不会影响加载能力。整体来说，利用以这种方式构建的具有有限磨损高度以及内外密封辐的轴向轴承或者组合式轴向/径向轴承构建，能够显著增加使用寿命。通常，设置根据本发明的额外磨损高度还能够降低轴向轴承组的尺寸，例如因为不带磨损高度的轴向轴承的基本设计设计成用于铁心组件内的最大发生推力，而最小发生推力被额外的有限磨损高度覆盖。根据本发明的轴向轴承/轴向/径向轴承通过额外磨损高度的磨损因此优化地符合了相应的推力要求。利用根据本发明的轴向轴承，因此能够覆盖优选所有发生的推力状态，使得在所有有利情况下，在铁心组件内仅需要设置单个轴向轴承，由此由于部件的数量还尤其能够显著降低存储及物流成本。
在根据本发明的方案的有利进一步发展，所述楔面具有沿周向方向的连续或者非连续倾斜。通过连续倾斜，能够建立连续压力，而通过非连续倾斜，例如首先能够实现收集润滑剂(尤其油)，随后能够建立快速压力积累。
有利地，所述内凸缘齐平于止动表面延续至所述止动表面中。但是，所述内凸缘还能够已经终止于所述止动表面的前方。此处，所述内凸缘和所述止动表面优选地还位于一平面中，使得所述楔面构建为斜向于所述内凸缘以及斜向于所述止动表面。所述楔面和所述内凸缘之间的过渡此处能够实施为导圆方式或者依靠弯曲实现。
在根据本发明方案的进一步有利实施例中，所述轴向轴承/轴向/径向轴承至少在第一侧具有三个油槽、三个止动表面、三个楔面以及三个密封辐。当然，相同数量的油槽或者止动表面以及楔面此处还能够布置于第二侧。此处，油槽布置成沿周向方向彼此偏离120°，并且与轴向轴承/轴向/径向轴承的相反侧上的油槽成镜面倒置方式。当然，此处也能够设置四个或多个这种轴承部件(油槽、楔面和止动表面)，其几何学布置能够变化。
在根据本发明方案的进一步有利实施例中，轴向轴承/轴向/径向轴承具有的磨损高度中断一次或者若干次(例如通过凹槽或者凹槽)，使得能够甚至更好地影响轴向轴承的轴承力的路径。通过该凹槽(在实施例中未进一步详细限定)，在未完全磨损高度的区域中能够显著增加轴承力，此外，通过所述凹槽降低了摩擦。轴向轴承或者组合式轴向/径向轴承因此能够覆盖甚至更大范围的不同轴承力。
本发明额外地基于这样的总体构思：排气涡轮增压器装备有至少一个先前段落描述的轴向轴承/轴向/径向轴承。由此，仅用单个轴向轴承设计就能够覆盖所有推力状态，即所有操作状态，其中，铁心组件中的最大发生推力由不具有额外磨损高度的轴向轴承的基本设计覆盖，而通过有限额外磨损高度能够限定铁心组件内的最小发生推力。利用根据本发明的轴向轴承/轴向/径向轴承，因此能够在整个使用寿命期间实现优化安装排气涡轮增压器的转子，这引起降低燃料消耗，因此还降低内燃机的CO2排放。
本发明的进一步重要的特征及优势将见于附图以及借助于附图的附图说明。
应该理解的是，以上提到的以及以下进一步解释的特征能够不仅以示出的组合使用，而且可以其他组合使用或者单独使用，这并不超出本发明的范围。
本发明的优选示范实施例图示于附图并且在以下说明中进一步详细解释，其中，相同附图标记指代相同或者类似或者功能相同的部件。
附图说明
此处示意地示出了：
图1是根据本发明的排气涡轮增压器中的轴向轴承/轴向/径向轴承的视图，
图2是根据本发明的轴向轴承/轴向/径向轴承的斜向视图，
图3是根据现有技术的轴向轴承的楔以及止动表面的截面图，
图4是根据本发明的轴向轴承/轴向/径向轴承段的情况下图3的截面图，
图5和图6是根据本发明的轴向轴承/轴向/径向轴承的另一实施例，具有被凹槽中断的止动表面，
图7是根据本发明的轴向轴承/轴向/径向轴承的另一实施例的视图，具有额外磨损层，其截面是三角形，
图8是沿着图7的截面A-A的截面图，
图9是类似图7的视图，但具有矩形额外磨损层，其沿径向方向被额外地中断，
图10是沿着图9的截面A-A的截面图，
图11是沿着图9的截面B-B的截面图，
图12是可替换实施例中沿着图9的截面B-B的截面图。
具体实施方式
根据图1至图10，根据本发明的轴向轴承1/轴向/径向轴承14尤其用于排气涡轮增压器2，具有大致盘形状或者柱形形状，具有第一和第二侧。此处，轴向轴承1/轴向/径向轴承14具有沿周向方向顺序布置的油槽3、楔面4以及止动表面5，油槽3呈圆段的形式，楔面4结合至油槽3并且呈圆段的形式，止动表面5结合楔面4。
根据本发明，止动表面5具有额外磨损高度H(参见图4)，额外磨损高度H能够在轴向轴承1/轴向/径向轴承14的使用寿命期间磨损。通常，下文仅参考轴向轴承1，其中，当然清楚的是，关于轴向轴承1的评论也能够以相同方式应用至根据本发明的径向/轴向轴承14，径向/轴向轴承14尤其能够与轴向轴承1构建为整件。现有技术的轴向轴承1’示于图3，不具有该额外磨损高度。基本上，此处在图3中，相同元件标以相同附图标记，但额外地具有撇号。此外，根据本发明的轴向轴承1/轴向/径向轴承14具有内凸缘6，内凸缘6设置成以环段的形式延伸(参见图1和图2)，其构建为密封辐7。还设置了外凸缘8，其至少呈环段的形式延伸，构建为密封辐9。在不具有密封辐7、9的这种实施例的轴向轴承中，额外磨损高度H将导致加载能力急剧降低，由此在该情况下这将不是有效的。这不同于根据本发明的具有内、外密封辐7、9的轴向轴承1，因为通过两个辐7、9的密封效果，通过所提供的磨损高度H，几乎不会影响加载能力。因此，通过设置的磨损高度H，能够显著增加使用寿命。
观察图4的轴向轴承1/轴向/径向轴承14，可见的是，楔面4经由台阶12延续至止动表面5中，其中，台阶高度对应于磨损高度H。磨损高度H此处能够通过独立磨损层形成，尤其是耐摩擦或者磨损层，或者磨损高度H还能够构建为与图4示出的轴向轴承1/组合式轴向/径向轴承14是一整件。
再次观察图1的轴向轴承1/轴向/径向轴承14，可见的是，内凸缘6优选非中断地延续至止动表面5中，从而能够防止沿轴所指向的中央通路开口10不期望的油排放。在内凸缘6上布置密封表面11，其与止动表面5位于相同平面上。止动表面5此处形成了实际轴承表面。
楔面4此处能够具有沿周向方向连续或者非连续倾斜，并且从最低点即油槽3起朝向最高点即止动表面5升高。
轴向轴承1/轴向/径向轴承14的所有图示实施例此处共同具有止动表面5，止动表面5沿径向方向延伸，内凸缘6优选齐平于止动表面延续至止动表面5中。沿周向方向延伸的内凸缘6又基本以直角延续至径向延伸的止动表面5中，其中，内凸缘6构建为密封辐7，能够实现压力建立中的更小的向内压力降低，由此能够显著增加轴向轴承1的加载能力。楔面4的倾斜不是从开始就建立的，而是能够根据排气涡轮增压器2的实施例和所需轴承特性来分别选择。以相同方式，内凸缘6上的密封表面11、油槽3或者止动表面5也能够根据需要变化它们的尺寸，从而能够被优化。
如能够从轴向轴承1/组合式轴向/径向轴承14的图示实施例可见的，沿周向方向均匀分布有三个油槽3、三个止动表面5以及三个楔面4和三个密封辐7，具有关联的内凸缘6。当然，此处还能够成对地设置更多或更少(例如一个或者两个)油槽3、止动表面5、楔面4等。
图5和图6示出了根据本发明的轴向轴承1/轴向/径向轴承14的另一实施例，具有的止动表面5被凹槽13中断，凹槽被进一步详细限定。通过该实施例，磨损处理期间的轴承力和其路径能够再次适于更好适应特定要求。此处能够设置仅一个凹槽13(参见图5)或者还设置若干凹槽13(参见图6)，其中，凹槽13能够被导圆或者构建为倾斜方式。
当然，还可想到的是，根据本发明的轴向轴承1是组合式径向/轴向轴承14的部件。而且，排气涡轮增压器2能够装备有根据本发明的轴向轴承1和/或具有至少一个这种轴向轴承1的组合式径向/轴向轴承。利用以这种方式构建的轴向轴承1/轴向/径向轴承14，尤其能够显著降低轴向轴承组的多个部件，因为所有推力要求被根据本发明的轴向轴承1/轴向/径向轴承14覆盖。不具有磨损高度设计的基本设计此处设计成用于铁心组件内的最大发生推力，而通过设置根据本发明的有限磨损高度H，能够覆盖铁心组件的最小发生推力。通过由磨损限定的磨损高度H，轴向轴承1/轴向/径向轴承14因此符合相应的推力要求。通常，利用额外磨损高度H，根据本发明还能够增加轴向轴承1的使用寿命，以及增加轴向轴承1/轴向/径向轴承14的加载能力。通过改善的安装，又能够实现降低燃料消耗以及间接降低CO2排放。
观察例如图5和图6，可见的是，至少此处示出的楔面4和止动表面5接触内凸缘6和/或外凸缘8，即直接接触这些凸缘。止动表面5还以非中断以及齐平的方式延续至内凸缘6和外凸缘8中，因此延续至两个密封辐7、9中。尤其，止动表面5或者楔面4和内凸缘6和/或外凸缘8之间不存在间隙。两个密封辐7、9即两个凸缘6、8因此不仅执行了密封功能，而且还影响在楔面4的区域中的压力建立。
在图7和图8中，示出了轴向轴承1或者轴向/径向轴承14的实施例，其局部磨损高度H1构建为与轴向轴承1或者轴向/径向轴承14是整件，并且额外地设置至少一个具有局部磨损高度H2的独立磨损层16。整个可获得的磨损高度H此处是由局部磨损高度H1和H2产生的。当然，还可想到是，局部磨损高度H1还由独立磨损层15形成，如图10中图示的。在图8中，与轴向轴承1或者轴向/径向轴承14形成为整件的局部磨损高度H1是矩形截面，而至少一个独立磨损层16构建成三角形截面，其中，在后者的情形下，局部磨损高度H2对应于三角形磨损层16的高度。在图10中，磨损高度H由具有局部磨损高度H1的第一独立磨损层15和具有局部磨损高度H2的第二独立磨损层16形成。磨损层15、16此处都是矩形截面。
图9至图11的独立磨损层16沿径向方向中断，即其具有开口17。这意味着磨损高度H和局部磨损高度H2沿径向方向改变。此处清楚都是，磨损层15或者16还能够具有若干开口17，即中断若干次。而且，能够想到三角形磨损层16(中断至少一次)和矩形磨损层15的组合。通过开口17，能够实现有限地降低轴向轴承1或者轴向/径向轴承14的加载能力的损失。
观察图12，可见的是，磨损层15、16都被开口17完全中断。在该情况下，楔面4将直接延续至开口17中。而且，可以想到仅在高度H1上局部延伸的开口17。在该情况下，开口17将延续磨损层15具有高度H1的一部分以及具有高度H2的整个磨损层16。
利用磨损层15，能够增加使用寿命以及创建针对过载的有效保护。由此，轴向轴承1或者轴向/径向轴承14能够优化其尺寸。取决于用于磨损层15的选择材料，无需担心损失加载能力。
通过图8的三角形磨损层16，能够创建自集成变型。由此，例如，能够实现降低构成轴向轴承1或者轴向/径向轴承14的组件的尺寸。

Claims (15)

1.一种轴向轴承(1)，用于排气涡轮增压器(2)，其具有大致盘形状或者圆柱形形状，并且具有居中布置的用于轴的通路开口(10)，具有：
-油槽(3)，其呈圆段的形式，
-楔面(4)，其结合至所述油槽，呈圆段的形式，
-止动表面(5)，其结合所述楔面(4)，
其特征在于，
-所述止动表面(5)具有额外的磨损高度(H)，所述磨损高度在所述轴向轴承(1)的整个使用寿命期间能够被磨损，
-内凸缘(6)，设置成以环段的形式延伸，其构建为密封辐(7)，
-外凸缘(8)，设置成至少以环段的形式延伸，其构建为密封辐(9)；
所述楔面(4)经由台阶(12)延续到所述止动表面(5)中，其中，所述台阶高度对应于所述磨损高度(H)。
2.根据权利要求1所述的轴向轴承，其特征在于，
-所述磨损高度(H)由至少一个独立磨损层(15、16)形成，或者
-所述磨损高度(H)与所述轴向轴承(1)构建为整件。
3.根据权利要求2所述的轴向轴承，其特征在于，
所述至少一个独立磨损层(15、16)构建成截面为矩形或者三角形。
4.根据权利要求3所述的轴向轴承，其特征在于，
所述磨损层(15、16)沿径向方向中断。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的轴向轴承，其特征在于，
所述磨损高度(H)沿径向方向变化。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的轴向轴承，其特征在于，
所述内凸缘(6)非中断地延续至所述止动表面(5)中。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的轴向轴承，其特征在于，
所述楔面(4)具有沿周向方向连续或非连续的倾斜。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的轴向轴承，其特征在于，
所述止动表面(5)沿径向方向延伸。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的轴向轴承，其特征在于，
所述内凸缘(6)齐平于所述止动表面(5)中的表面而延续。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的轴向轴承，其特征在于，
所述内凸缘(6)也具有在所述轴向轴承(1)的整个使用寿命期间能够被磨损的额外的磨损高度(H)。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的轴向轴承，其特征在于，
所述止动表面(5)的所述磨损高度(H)能够被一个或多个凹槽(13)中断。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的轴向轴承，其特征在于，
所述轴向轴承(1)在至少一个侧具有三个油槽(3)，三个止动表面(5)、三个楔面(4)和三个密封辐(7)。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的轴向轴承，其特征在于，
至少一个楔面(4)和/或至少一个止动表面(5)接触所述内凸缘(6)和/或所述外凸缘(8)。
14.根据权利要求1至4中任一项所述的轴向轴承，其特征在于，
至少一个止动表面(5)齐平地延续至所述内凸缘(6)和/或所述外凸缘(8)中。
15.一种排气涡轮增压器(2)，具有至少一个轴向轴承(1)，轴向轴承(1)具有根据权利要求1至14中任一项所述的特征。
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