CN109653815A - 用于涡轮增压器转子的支承单元 - Google Patents

用于涡轮增压器转子的支承单元 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于涡轮增压器转子的支承单元。该支承单元包括支承壳体以及支承套，该支承套为了径向支承涡轮增压器转子在该支承壳体中布置在中央孔中。该支承套在第一轴向端部的区域中具有径向向外延伸的凸出部。该凸出部被设计成作为用于该支承套的防转动部与该支承壳体共同作用。

Description

用于涡轮增压器转子的支承单元
技术领域
本发明涉及一种用于涡轮增压器转子的支承单元和一种带有对应的支承单元的增压装置。
背景技术
越来越多的新生代车辆配备有增压装置以达到需求目的和法律规定。在增压装置的研发中不仅要优化单独部件的、也要优化整个系统的可靠性和效率。
例如已知了排气涡轮增压器，其中，带有涡轮机叶轮的涡轮机被内燃机的排气流驱动。带有与涡轮机叶轮布置在共同的转子上的压缩机叶轮压缩针对发动机所吸入的新鲜空气。由此，供发动机用于燃烧的空气量或者氧气量提高，这进而导致内燃机的功率提升。
已知的增压装置至少包括压缩机壳体(其带有布置在其中的压缩机叶轮)和支承壳体(转子支承在该支承壳体中)。为了径向支承，转子能够例如布置在支承套中，该支承套进而被定位在支承壳体中的孔中。为了避免支承套与转子一起转动，设置有止动器件，该止动器件防止支承套相对于支承壳体转动。已知的止动器件例如是刚性的止动板、拧入的止动螺栓或止动环。所有这些解决方案除了必须安装额外的部件的缺点之外取决于系统而在制造时需要高的精度和/或增加的结构空间。额外的部件提高了支承单元的复杂性和安装时的出错率以及用于支承单元的成本。增加的结构空间需求引起压缩机叶轮关于转子的径向支承的更大的突出部，这不利地影响转子的动力学(转子动力学)。
相应地本发明的目的是：通过对支承套的改进的固定来提供用于涡轮增压器转子的、紧凑且成本有效的支承单元。
发明内容
本发明涉及一种根据权利要求1所述的支承单元以及一种根据权利要求13所述的增压装置。
根据本发明的用于涡轮增压器转子的支承单元包括支承壳体以及支承套，该支承套在该支承壳体中为了径向支承涡轮增压器转子布置在中央孔中。该支承套在第一轴向端部的区域中具有径向向外延伸的凸出部。该凸出部被设计成作为用于该支承套的防转动部与该支承壳体共同作用。支承单元的根据本发明的设计方案具有如下优点：为了支承套在支承壳体中的转动止动，不需要额外的部件，而是只需要改型现有的部件(在这种情况下，支承套)。反过来，这也意味着支承单元的非常快速且简单的安装，因为不必安装其他部件。由于不必制造和安装额外的止动元件(这些止动元件大部分情况下必须高精准地制造且因此在生产方面是昂贵的)，因此制造支承单元的成本也降低了。尽管防转动部是与支承套一体式地实施的，但是在支承单元中不存在功能面的损失。此外，支承套的径向延伸的凸出部具有如下优点：该凸出部同时用作根据防误防错系统的品质保证元件，因为通过非对称的设计方案，支承套的错误安装几乎是不可能的。根据本发明的支承单元此外具有非常紧凑的结构形式，因为不必为止动元件提供额外的空间。因此，支承单元的轴向延伸尺寸相对于从现有技术中已知的支承单元而言更短。
在设计方案中，凸出部能够例如被设计为凸块。
在能够与目前描述的所有设计方案组合的设计方案中，在支承壳体的径向侧壁中能够设置有凹口，该凹口与凸出部共同作用，以防止该支承套转动。凹口的深度能够至少对应于凸出部的轴向伸展尺寸的一半。凹口的深度能够至少与凸出部的轴向伸展尺寸一样大。凹口的深度能够大于凸出部的轴向伸展尺寸。凹口的深度能够以1.1至3倍、尤其1.5至2.5倍、特别优选地1.8至2.2倍大于凸出部的轴向伸展尺寸。
在能够与目前描述的所有设计方案组合的设计方案中，凸出部此外能够用于轴向止动支承套。凸出部能够与壳体罩盖或涡轮增压器转子的轴向支承件的抗扭转部件共同作用以用于轴向止动支承套。在壳体罩盖或者轴向支承的抗扭转部件上可以布置有轴向延伸的销状部，该销状部与凸出部共同作用以用于轴向止动支承套。替代性地，在凸出部的径向端部的区域中能够布置有轴向延伸的销状部，该销状部与壳体罩盖或轴向支承的抗扭转部件共同作用以用于轴向止动支承套。因此根据本发明的支承组件不仅具有将支承套的凸出部用作用于支承套的防转动部的优点，而且具有同时将凸出部用作用于使支承套在支承壳体中轴向止动的器件的优点。在轴向支承件的抗扭转部件或者壳体罩盖或凸出部上的轴向延伸的销状部用于确保在支承套与轴向支承件的转动部件之间在轴向方向上的一定的间距且在支承套与轴向支承件的转动部件之间不发生接触。
在能够与目前描述的所有设计方案组合的设计方案中，该支承套可以是由实心材料切削制造的。
本发明此外包括一种用于内燃机的增压装置，具有：压缩机，该压缩机带有压缩机壳体和布置在其中的压缩机叶轮；以及根据上述设计方案中任一个设计方案的支承单元。
在设计方案中，该增压装置可以是排气涡轮增压器并且此外包括带有涡轮机壳体和布置在其中的涡轮机叶轮的涡轮机。
以下，借助附图来描述本发明的其他细节和特征。
附图说明
图1以根据本发明的增压装置的一部分示出了根据本发明的支承单元的一个实施例的截面图；
图2示出了来自图1的根据本发明的支承单元的放大局部的截面图；
图3示出了根据本发明的支承套的实施例的透视图；
图4示出了来自图1的根据本发明的支承单元的侧视图；
图5示出了来自图1的根据本发明的支承单元的轴向支承件的抗扭转部件的一个实施例的透视图。
具体实施方式
以下借助附图来描述针对根据本发明的支承单元10的实施例。在本申请范围内，径向的面/侧面涉及位于正交于涡轮增压器转子200的纵轴线/转动轴线500布置的平面中的面。
图1示出了带有根据本发明的支承单元10的增压装置1的一部分。除了支承单元10之外，增压装置1具有压缩机叶轮600和涡轮机叶轮700，它们可转动地在支承单元10中支承在共同的涡轮增压器转子200上。在图1中省去了对应的压缩机壳体和涡轮壳体。在增压装置1运行时，涡轮机叶轮700由来自内燃机的排气流驱动，由此使压缩机叶轮600也发生转动。压缩机叶轮600进而压缩为了燃烧燃料而供应给内燃机的新鲜空气。如已经提及的那样，根据本发明的支承单元10用于支承涡轮增压器转子200，压缩机叶轮600和涡轮机叶轮700布置在该涡轮增压器转子上。支承单元10包括支承壳体100和支承套300，该支承套在支承壳体100中布置在用于径向支承涡轮增压器转子200的中央孔110中。参照图2和图3，支承套300在第一轴向端部302的区域中具有径向向外延伸的凸出部310。凸出部310被设计成作为用于支承套300的防转动部与支承壳体100共同作用(参见图4)。
支承单元10的根据本发明的设计方案具有如下优点：为了支承套300在支承壳体100中的转动止动，不需要额外的部件，而是只需要改型现有的部件(在这种情况下，支承套300)。反过来，这也意味着支承单元10的非常快速且简单的安装，因为不必安装其他部件。由于不必制造和安装额外的止动元件(这些止动元件大部分情况下必须高精准地制造且因此在生产方面是昂贵的)，因此制造支承单元10的成本也降低了。尽管防转动部是与支承套300一体式地实施的，但是在支承单元10中不存在功能面的损失。此外，支承套300的径向延伸的凸出部310具有如下优点：该凸出部同时用作根据防误防错系统的品质保证元件，因为通过非对称的设计方案，支承套300的错误安装几乎是不可能的。根据本发明的支承单元10此外具有非常紧凑的结构形式，因为不必为止动元件提供额外的空间。因此，支承单元10的轴向延伸尺寸相对于从现有技术中已知的支承单元而言更短。支承套300的第一轴向端部302在图1中示出的实例中是支承套300的压缩机侧的端部。支承套300此外具有第二轴向端部304，该第二轴向端部是支承套300的涡轮机侧的端部。理论上，径向延伸的凸出部310也能够设置在第二轴向端部304处。
如在图3中可看出的，凸出部310在所示的实例中被设计为带有倒圆的端部的凸块。优选地，凸出部的径向端部在轴向方向上观察在外周缘具有半圆的形状。凸出部能够具有其他的倒圆的形状，只要保证了油膜(参见下面的段落)得以保持且不中断。此外，在例如由于启停自动装置引起的可能的磨合过程和伴随而来的油供给的中断之后还应保证大范围支撑功能。
如能够在图2和图4中清楚看出的，在该支承壳体100的径向侧壁130中设置有凹口112，该凹口与该凸出部310共同作用，以防止该支承套300转动。凹口112和凸出部310在此相互协调，其方式为使得在支承单元10的已安装状态中，在凹口112与凸出部310之间存在最小的间隙，从而未负面地影响支承套300的转子动力学运动。换句话说，支承套300在支承壳体100中的最小的转动保持可能。在凹口112与凸出部310之间的间隙使得在支承壳体100与支承套300的凸出部310之间形成缓冲的油膜成为可能。凸出部310的径向端部的倒圆的或者半圆形的设计方案和缓冲的油膜确保了：在该区域中不出现混合摩擦且几乎无磨损地实现将凸出部310接合到支承壳体100中的凹口112中。凹口112的深度能够至少对应于凸出部310的轴向伸展尺寸的一半。凹口112的深度能够至少与凸出部310的轴向伸展尺寸一样大。在图1和图2的实例中，凹口112的深度大于凸出部310的轴向伸展尺寸。例如，凹口112的深度能够比凸出部310的轴向伸展尺寸大1.1至3倍、尤其1.5至2.5倍、特别优选地1.8至2.2倍。
凸出部310此外用于轴向止动支承套300。在图1和图2中示出的实例中，凸出部310与涡轮增压器转子200的轴向支承件400的抗扭转部件410共同作用以用于轴向止动支承套300。抗扭转部件410在图5中单独示出。在轴向支承件400的抗扭转部件410上布置有轴向延伸的销状部412，该销状部与凸出部310共同作用以用于轴向止动支承套300。替代性地，在凸出部310的径向端部的区域中能够布置有轴向延伸的销状部，该销状部与轴向支承件400的抗扭转部件410共同作用以用于轴向止动支承套300。因此，根据本发明的支承组件10不仅具有将支承套300的凸出部310用作用于支承套300的防转动部的优点，而且具有同时将凸出部310用作用于使支承套300在支承壳体100中轴向止动的器件的优点。在轴向支承件400的抗扭转部件410上的轴向延伸的销状部412用于确保在支承套300与轴向支承件400的转动部件之间在轴向方向上的一定的间距且在支承套300与轴向支承件400的转动部件之间不发生接触。凸出部310、凹口112以及销状部412的尺寸设计在此能够被选择成使得在凸出部310、支承壳体100与抗扭转部件410之间存在最小的轴向间隙。通过在轴向方向上的间隙保证支承套300未在其转子动力学的运动方面受到负面影响。
替代于抗扭转部件410，径向凸出部310还能够与支承壳体100的部件、尤其壳体罩盖120共同作用以用于轴向止动支承套300。在这种情况下，轴向延伸的销状部能够布置在壳体罩盖120处或进而布置在凸出部310的径向端部的区域中。在凸出部310、凹口112和销状部的尺寸设计方面，与针对这样的实施例的相同内容也适用，在该实施例中径向凸出部310与抗扭转部件410共同作用以用于轴向止动支承套300：在凸出部310、支承壳体100与壳体罩盖130之间可以提供最小的轴向间隙，以便不影响支承套300的转子动力学的运动。
支承套300例如可以是由实心材料切削制造的。但是，替代性的制造方法也是可能的。
如已经提及的，本发明此外包括增压装置1，该增压装置被设计成用于给内燃机提供经压缩的新鲜空气。增压装置包括带有压缩机壳体(在图中未示出)和布置在其中的压缩机叶轮600的压缩机以及根据上文描述的实施例中任一个实施例所述的支承单元10。
如在图1中示出的，增压装置1尤其可以是排气涡轮增压器并且此外包括带有涡轮机壳体(在图中未示出)和布置在其中的涡轮机叶轮700的涡轮机。

Claims (14)

1.用于涡轮增压器转子(200)的支承单元(10)，具有
支承壳体(100)；以及
支承套(300)，该支承套为了径向支承涡轮增压器转子(200)在该支承壳体(100)中布置在中央孔(110)中；
其特征在于，该支承套(300)在第一轴向端部(302)的区域中具有径向向外延伸的凸出部(310)，该凸出部被设计成作为用于该支承套(300)的防转动部与该支承壳体(100)共同作用。
2.根据权利要求1所述的支承单元，其特征在于，该凸出部(310)被设计为凸块。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的支承单元，其特征在于，在该支承壳体(100)的径向侧壁(130)中设置有凹口(112)，该凹口与该凸出部(310)共同作用，以防止该支承套(300)转动。
4.根据权利要求3所述的支承单元，其特征在于，该凹口(112)的深度至少对应于该凸出部(310)的轴向伸展尺寸的一半。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的支承单元，其特征在于，该凹口(112)的深度至少与该凸出部(310)的轴向伸展尺寸一样大。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的支承单元，其特征在于，该凹口(112)的深度大于该凸出部(310)的轴向伸展尺寸。
7.根据权利要求6所述的支承单元，其特征在于，该凹口(112)的深度以1.1至3倍、尤其1.5至2.5倍、特别优选地1.8至2.2倍大于该凸出部(310)的轴向伸展尺寸。
8.根据前述权利要求中任一项所述的支承单元，其特征在于，该凸出部(310)此外用于轴向止动该支承套(300)。
9.根据权利要求8所述的支承单元，其特征在于，该凸出部(310)与壳体罩盖(120)或该涡轮增压器转子(200)的轴向支承件(400)的抗扭转部件(410)共同作用以用于轴向止动该支承套(300)。
10.根据权利要求9所述的支承单元，其特征在于，在该壳体罩盖(120)或者该轴向支承件(400)的抗扭转部件(410)上布置有轴向延伸的销状部(412)，该销状部与该凸出部(310)共同作用以用于轴向止动该支承套(300)。
11.根据权利要求9所述的支承单元，其特征在于，在该凸出部(310)的径向端部的区域中布置有轴向延伸的销状部，该销状部与该壳体罩盖(120)或该轴向支承件(400)的抗扭转部件(410)共同作用以用于轴向止动该支承套(300)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的支承单元，其特征在于，该支承套(300)是由实心材料切削制造的。
13.一种用于内燃机的增压装置(1)，具有
压缩机，该压缩机带有压缩机壳体和布置在压缩机壳体中的压缩机叶轮(600)；以及
根据前述权利要求中任一项所述的支承单元(10)。
14.根据权利要求13所述的增压装置，其特征在于，该增压装置是排气涡轮增压器并且此外包括带有涡轮机壳体和布置在涡轮机壳体中的涡轮机叶轮(700)的涡轮机。
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