CN108150522B - 轴承衬套及对应的增压装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于增压装置(1)，特别是排气涡轮增压器的轴承衬套(3)。由此对本发明重要的是：所述轴承衬套(3)的内套表面(5)具有至少两个径向的凹陷(6)，所述凹陷(6)的相应的最低点(7)位于具有半径R1的圆上，沿圆周在所述凹陷(6)之间针对台表面(8)做出设置，所述台表面沿径向向内偏移并且是弯曲的并具有一致的半径R2，应用R1与R2之间的如下比例：R1/R2＝1.001至1.015。

Description

轴承衬套及对应的增压装置
技术领域
根据权利要求1的前序部分，本发明涉及一种用于增压装置，尤其是用于排气涡轮增压器的轴承衬套。并且，本发明涉及一种包括这样的轴承衬套的增压装置以及包括这样的增压装置的内燃机。
背景技术
对于在增压装置的情况下所需的转子的亚临界和超临界的范围，需要对应的支撑，凭此，除了轴承的足够的负荷承受能力以及稳定性，同时还期望减小转子轴的相对于轴承的次同步运动。特别地，通过其能够减少不期望的转子的振动表现，以及能够获得改进的增压装置的声学表现。不言而喻的是，进一步的目标为减小轴承中的摩擦损失，从而能够改进增压装置的效率以及瞬态行为。
从用于包括直立的轴承衬套的亚临界旋转的轴(即，用于速度位于轴的自然频率以下的轴)的滑动轴承技术已知多表面径向滑动轴承，例如从EP2693017A1以及从JP01193409A已知。
然而，如在之前的段落中描述的，从现有技术已知的多表面径向滑动轴承通常只减小亚临界范围内的噪音发展。在超临界范围中，相比之下，不存在改进。另外，所述径向滑动轴承只能够以较粗放且因此昂贵的方式制造。
发明内容
本发明因此解决如下问题：针对普遍类型的轴承衬套提出一种改进的或者至少替代的实施例，其特征尤其是在于在亚临界以及超临界范围内减小噪音散射，并且尤其是能够容易地制造。
根据本发明，该问题通过独立权利要求1的主题解决。有益的实施例为从属权利要求的主题。
本发明基于如下的主要构思：以一方面能够减小摩擦损失并且另一方面能够减小噪音散射而且尽管如此能够保持轴承稳定性的方式为轴承衬套的内套表面设置凹陷。在内套表面上，根据本发明的轴承衬套由此具有至少两个径向凹陷，所述至少两个径向凹陷的各自的最低点位于具有半径R1的圆上。针对台表面沿周向在凹陷之间做出设置，所述台表面沿径向向内侧偏移并且是弯曲的，并且具有一致的半径R2，凭此应用R1与R2之间的以下比例：
1.001≤R1/R2≤1.1015。
通过以这种方式实现的轴承衬套的内套表面，能够减小亚临界范围(即，以轴的自然频率以下的速度)以及超临界范围(即，以轴的自然频率以上的速度)中的噪音散射，而没有由此负面地影响轴承稳定性。相比于之前已知的圆形的圆柱轴承，也明显地改进了摩擦损失，凭此基于通过减小轴承表面(即，尤其是也通过更小的轴承衬套)的改进的稳定性特性摩擦损失的进一步的改进是可能的。根据本发明的凹陷由此能够通过具有几何上限定的切割刃的非圆形加工方法而创建，例如直接在车削加工中或经由对应的致动器，所述致动器同时为在几何上限定的切割刃的提升移动提供处理速度。响应于所述加工，能够考虑到将油入口孔或主要地油孔分别至内部几何形状的定位。经由滚动工具(其具有在引导辊子的主轴上冲压的几何形状)的加工对于根据本发明的凹陷的制造是进一步的选择。用于创建几何结构的提升移动经由主轴的几何形状而创建。如对此的替代，几何结构也能够通过穿孔而创建。弯曲的台表面由此也能够特别容易地并且因此成本有效地制造。也能够明显地改进持续的声音行为。而且用于对用于润滑转子的油的压力恢复的斜坡通过根据本发明的凹陷而形成，所述转子由根据本发明的轴承衬套支撑。由于凹陷与台表面(所述凹陷与所述台表面分别接管转子或轴的实际支撑)之间的非逐渐的而是圆形的过渡，能够获得油的压力恢复，这通过逐渐的过渡是不可能的。由此导致支撑的明显益处。
在根据本发明的技术方案的有益的进一步发展中，全部凹陷，特别是实现为两个、三个、五个或六个凹陷，以便是圆形的并且相同的。由此能够单独地影响轴承稳定性以及噪音发展。
在根据本发明的技术方案的有益的进一步改进的情况下，针对全部三个凹陷做出设置，其中轴承衬套具有多个油孔，所述多个油孔对应于凹陷的数量，在包括径向轴线的每种情况下，所述径向轴线在每种情况下结束于凹陷的最低点。圆形的凹陷由此具有包括中心点的半径R3，所述中心点在对应的有孔的相应的径向轴线上向外移动了E＝R1-R3的离心率。通过根据本发明的轴承衬套的内套表面的这样的设计，能够获得特别高的轴承稳定性，同时具有减小的噪音散射。
在根据本发明的技术方案的有益的进一步发展的情况下，轴承衬套的宽度B与其直径的比例B/D＝0.4至1.0。该比较大的范围已经给予了如下构思：根据本发明的轴承几何结构为小轴承衬套以及更大的轴承衬套而提供。特别地，多个窄的轴承衬套也能够彼此相邻地布置，从而支撑增压装置的转子的轴。比例的益处为对于该应用最优的轴承稳定性与摩擦之间的比例。
在根据本发明的技术方案的有益的进一步发展的情况下，针对全部三个弯曲的台表面做出设置，所述三个弯曲的台表面布置在圆周上，以便偏离120°，其中三个弯曲的台表面在每种情况下占有5°<α<60°之间的角度范围α。所述台表面因此覆盖内套表面的大约4％和50％之间的总的角度范围。
本发明进一步基于如下的主要构思：经由特别是轴承外壳中的至少一个这样的轴承衬套支撑例如能够实现为机动车辆中的排气涡轮增压器的增压装置的轴。轴承衬套由此能够实现为静止的或旋转。根据本发明的增压装置因此能够在旋转的轴承衬套的情况下以及在静止的轴承衬套的情况下，即，在以可旋转固定的方式布置的轴承衬套的情况下，实现本发明的构思。
本发明的进一步重要的特征和益处从从属权利要求、附图以及通过附图的对应的附图描述得出。
不言而喻的是，在不离开本发明的范围的情况下，上述特征以及将在下文中描述的特征不仅能够用在所述的分别的具体结合中，而且还能够用在其他结合中或者单独使用。
附图说明
本发明优选的示例性实施例示出在附图中并且在下面的描述中将更加详细地说明，其中相同的附图标记指代相同的或者相似的或者功能上等同的部件。
在每种情况下示意性地：
图1示出了穿过增压装置的转子轴的区域中的根据本发明的增压装置的截面图，所述转子轴经由轴承衬套支撑，
图2示出了穿过根据本发明的轴承衬套的纵向截面图。
具体实施方式
根据图1，根据本发明的、能够例如实现为机动车辆中的排气涡轮增压器的增压装置1具有转子，所述转子具有轴2，其中轴2经由至少一个轴承衬套3，尤其是轴承外壳4支撑。至今能够响应于增压装置1的通过旋转的转子的运转而减小噪音散射，以及摩擦，轴承衬套3的内套表面5具有至少两个凹陷6，在示出的示例中总共有3个凹陷6。凹陷6的各最低点7由此位于具有半径R1的圆上。沿周向在各个凹陷6之间做出用于台表面8的设置，所述台表面8沿径向向内侧偏移并且是弯曲的且具有一致的半径R2。根据本发明，半径R1与半径R2之间的如下比例应用至本发明：R1/R2≤1.001至1.015。所述比例由此特别是轴2的直径(大约R2)的函数。
当进一步观看图1时，能够看出全部凹陷6实现为以便是圆形的且相同的。全部凹陷6还布置为以便均匀地横跨圆周分布，凭此，在3个凹陷6的情况下，这意味着凹陷6的布置以便是每个偏离120°。
轴承3还具有多个有孔10，尤其是油入口孔10，其对应于凹陷6的数量，在每种情况下包括径向轴线11，其理想地结束于凹陷6的最低点7。圆形的凹陷6由此具有包括中心点M1的半径R3(环形半径，loop radius)，其在对应的油孔10的相应的径向轴线11上向外移动了离心率E＝R1-R3。环形半径R3，即，凹陷6的半径R3由此小于R2。
能够针对凹陷6进一步做出设置以具有关于中心轴线12的最大深度R1(即，凹陷关于中心轴线不具有恒定的半径)。例如，凹陷6的尺寸由此能够在以下范围中：
2.5mm<R1<4.0mm，
0.03mm<E<0.04mm，
20°<α<35°。
特别是台表面8的结合由此是有益的，从而通过用于压力恢复的斜坡的形式的凹陷6改进负荷承受能力。
在下表中列出了一些可能的尺寸结合
Figure BDA0001491668870000041
Figure BDA0001491668870000051
具有：
R1从中心轴线12至凹陷6的最低点7的半径，套筒半径，
R2弯曲的台表面8的半径，内径，
R3凹陷6的环形半径，
E离心率，
α台角度。
由此特别有益的是，凹陷6连续地过渡到相邻的台表面8中，并且反之亦然。由于根据本发明的凹陷6，由此形成斜坡13，其用于恢复用于润滑转子的油的压力，所述转子由根据本发明的轴承衬套1支撑。由于凹陷6与台表面8之间的连续的过渡，能够获得油的压力恢复，这通过逐渐的过渡是不可能的。这导致了存储的明显益处。
优选地针对全部三个弯曲的台表面8做出设置，所述全部三个弯曲的台表面8布置在圆周上以便偏离120°，并且在每种情况下占有5°<α<60°(台角度)之间的角度范围。
轴承衬套3的宽度B与其直径D的比例优选为B/D＝0.4至1.0(参见图2)。该比例尤其是期望的轴承稳定性的函数。
轴承衬套3本身能够以静止或旋转的方式布置在轴承外壳4中，使得本发明能够在静止的轴承衬套3的情况下以及在旋转的轴承衬套3的情况下实现。
增压装置1的声音能够通过根据本发明的增压装置1以及同样依据本发明的轴承衬套3，通过同时保持轴承稳定性而改进。在可比较的几何结构的情况下，即，在相同的轴承宽度、相同的轴承直径以及相同的轴承间隙的情况下，相比于已知的圆形圆柱轴承，已经明显地改善了性能损失。由于改进的稳定特性，通过减小轴承表面(轴承宽度、轴承直径)摩擦损失的进一步的改进是进一步可能的。摩擦损失能够因此通过根据本发明的轴承，并且特别是通过根据本发明的轴承衬套3而减小，并且增压装置1的效率以及瞬时行为因此能够增加。根据本发明的增压装置1能够用于例如特别是在机动车辆中的内燃机9。
不言而喻的是，本发明也保护轴承衬套3，其内套表面5具有至少两个径向凹陷6。凹陷6的相应的最低点7由此位于具有半径R1的圆上，凭此针对台表面8在凹陷6之间在圆周上做出设置，所述台表面8沿径向向内侧偏移并且是弯曲的且具有恒定的半径R2。由此应用R1与R2之间的如下比例：
1.001≤R1/R2≤1.1015。
由此全部凹陷能够实现为圆形的且相同的。轴承衬套3具有多个有孔10，在包括径向轴线11的每种情况下其对应于凹陷6的数量，每个径向轴线11结束于凹陷6的最低点7。圆形的凹陷6由此具有包括中心点M1的半径R3(环形半径)，其在对应的油孔10的相应的径向轴线11上向外移动了离心率E＝R1-R3。轴承衬套3的内轴承表面的宽度B与轴承衬套3的直径D的比例由此优选地
0.4≤B/D≤1.0。

Claims (12)

1.一种用于增压装置(1)的轴承衬套(3)，
其特征在于
-所述轴承衬套(3)的内套表面(5)具有至少两个径向的凹陷(6)，
-所述凹陷(6)的相应的最低点(7)位于具有半径R1的圆上，
-沿圆周在所述凹陷(6)之间针对台表面(8)做出设置，所述台表面沿径向向内偏移并且是弯曲的并具有一致的半径R2，
-所述轴承衬套(3)具有多个油孔(10)，所述多个油孔对应于所述凹陷(6)的数量，其各自包括径向轴线(11)，所述径向轴线结束于所述凹陷(6)的所述最低点(7)，
-应用R1与R2之间的如下比例：R1/R2＝1.001至1.015，
-所述凹陷(6)是圆形的并且具有包括中心点(M1)的半径R3，所述中心点在对应的油孔(10)的相应的径向轴线(11)上向外偏移E＝R1-R3的离心距离。
2.根据权利要求1所述的轴承衬套，
其特征在于
所述增压装置(1)是排气涡轮增压器。
3.根据权利要求1所述的轴承衬套，
其特征在于
全部凹陷(6)实现为以便是圆形的且相同的。
4.根据权利要求1所述的轴承衬套，
其特征在于
针对总共三个凹陷(6)做出设置，所述三个凹陷布置在圆周上以便偏移120°。
5.根据权利要求1所述的轴承衬套，
其特征在于
全部凹陷(6)布置为以便横跨圆周均匀地分布。
6.根据权利要求1所述的轴承衬套，
其特征在于
所述轴承衬套(3)的宽度B与其直径D的比例为B/D＝0.4至1.0。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的轴承衬套，
其特征在于
-针对总共三个弯曲的台表面(8)做出设置，所述三个弯曲的台表面布置在圆周上以便偏移120°，
-所述三个弯曲的台表面(8)各自占有5°<α<60°之间的角度范围α。
8.根据权利要求1至6中的任一项所述的轴承衬套，
其特征在于
布置在其间的所述凹陷(6)和/或台表面(8)具有如下的尺寸：
2.5mm<R1<4.0mm，和/或
0.03mm<E<0.04mm，和/或
20°<α<35°。
9.根据权利要求1至6中的任一项所述的轴承衬套，
其特征在于
所述凹陷(6)连续地过渡到相邻的台表面中并且反之亦然。
10.一种增压装置(1)，包括具有轴(2)的转子，其中所述轴(2)经由至少一个根据权利要求1至9中的任一项所述的轴承衬套(3)支撑。
11.根据权利要求10所述的增压装置(1)，
其特征在于
所述增压装置(1)是排气涡轮增压器。
12.一种机动车辆中的内燃机(9)，包括根据权利要求10或11所述的增压装置(1)。
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