CN111279054A - 涡轮增压器装置及用于安装涡轮增压器装置的方法 - Google Patents

Abstract

描述了用于内燃机的涡轮增压器装置和安装涡轮增压器装置的方法。涡轮增压器装置具有带有定位孔的壳体，涡轮增压器轴借助于两个滚动元件轴承安装在该定位孔中。滚动元件轴承套筒位于两个滚动元件轴承之间。滚动元件轴承套筒及因此两个滚动元件轴承借助两个销沿轴向方向与涡轮增压器轴固定在一起，这两个销被引入穿过壳体中的孔并被压入到滚动元件轴承套筒中的沟槽中。在该过程期间，这些销的斜面的尖端沿着沟槽的倒角外边缘滑动到远至端部位置，其固定滚动元件轴承套筒的轴向位置。

Description

涡轮增压器装置及用于安装涡轮增压器装置的方法

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的涡轮增压器装置，该涡轮增压器装置具有布置在共同的涡轮增压器轴上的涡轮机轮和压缩机轮，其中，涡轮增压器轴借助于以下两者而安装在涡轮增压器装置的壳体中的定位孔中：两个滚动元件轴承，其沿轴的轴向方向彼此间隔开；以及滚动元件轴承套筒，其布置在这两个滚动元件轴承之间。

背景技术

这种类型的涡轮增压器装置是广泛已知的。设置有涡轮机轮和压缩机轮的轴借助于两个滚动元件轴承而安装在涡轮增压器装置的壳体中，其中，这两个滚动元件轴承具有内圈，所述内圈形成在轴本身上。被设计为C形环的滚动元件轴承套筒设置在滚动元件轴承的两个外圈之间。滚动元件轴承一般被设计为滚珠轴承。

在安装这种类型的涡轮增压器装置期间，非常重要的是在涡轮增压器装置的壳体内沿轴向方向精确地定位整个转子单元，即带有涡轮机轮、压缩机轮的涡轮增压器轴、两个滚动元件轴承和布置在其之间的滚动元件轴承套筒。为了实现这一点，因此必须以高精度来制造相关联的零件。

发明内容

于是，本发明所蕴含的目的是提供开头所描述的类型的涡轮增压器装置，该涡轮增压器装置能够以特别简单和准确的方式安装并且具有相对宽的制造公差范围。

根据本发明，在所陈述类型的涡轮增压器装置的情况中，凭借以下事实来实现该目的：滚动元件轴承套筒具有沟槽，该沟槽沿周向方向延伸并具有倒角边缘；并且涡轮增压器装置的壳体具有孔，该孔垂直于壳体轴线延伸，并且能够压靠沟槽的倒角外边缘的两个销布置在该孔中。

根据本发明的上述解决方案基于以下所蕴含的构思：借助于两个销将涡轮增压器轴与滚动元件轴承系统、压缩机轮和涡轮机轮固定，所述销在涡轮增压器装置的安装状态中延伸穿过设置在轴承壳体中的孔并进入滚动元件轴承套筒中的周向延伸沟槽中。通过将这些销压靠沟槽的倒角边缘来固定滚动元件轴承套筒（C形环）及因此涡轮增压器轴相对于涡轮增压器装置的壳体的轴向位置，其中，一个销在其压靠相关联的倒角沟槽的状态中防止沿一轴向方向的运动，并且另一销在其压靠沟槽的相关联的另一倒角边缘的状态中防止沿另一轴向方向的运动。此外，这些销防止滚动元件轴承套筒与涡轮增压器轴一起旋转。

此外，借助于根据本发明的布置，能够实施相对于涡轮增压器装置的壳体来精细调节滚动元件轴承套筒及因此滚动轴承以及涡轮增压器轴。这种安装原理的应用减小了总公差链，并且带有涡轮机轮和压缩机轮的涡轮增压器轴的轴向位置并不取决于销的准确度和公差、用于销的在壳体中的孔或滚动元件轴承套筒（C形环）中的沟槽的位置。

如果将沿轴向方向相对于涡轮增压器装置的壳体来实施滚动元件轴承套筒的精细调节，则取决于期望的运动方向将一个或另一销更深地压入到滚动元件轴承套筒中的沟槽中（抵靠倒角边缘滑动），从而导致套筒的对应的轴向运动。在滚动元件轴承套筒进行轴向运动的情况中，相关联的滚动元件轴承的外环及因此滚动元件轴承本身与涡轮增压器轴一起轴向移动，因为滚动轴承的内环被集成到涡轮增压器轴中。

沟槽的两个外边缘相应地被倒角，且因此形成了对应的倾斜表面，销的斜面的或锥形地渐缩的头部能够沿着所述倾斜表面滑动。在这种情况中，两个销和沟槽的倒角边缘之间的接触能够以各种方式发生。例如，如果例如销头部上的球形表面与沟槽的倒角边缘上的平坦表面相遇或反之亦然，则能够存在点接触。如果一锥形表面与另一锥形表面相遇，则也能够存在线接触。也能够实现渐开线轮廓。在两个表面之间的接触中，凹表面能够与凸表面相遇，或者一周向表面能够与另一周向表面相遇。无论如何，本发明不限于沟槽的倒角外边缘和销头部上的与其进行接触的表面之间的一种特定接触类型。

关于沟槽的外边缘被倒角所在的角度，在此能够采用任何倾斜角度，并且其例如能够在从20度至70度的范围内。在这种情况中，两个倾斜角度能够相等或不同。然而，在每种情况中，两个销的外直径必须大于滚动轴承套筒中的沟槽的宽度，以确保通过一个销或两个销垂直于轴的轴线的运动来实现相对于涡轮增压器装置的壳体的轴向精细调节以及最终滚动元件轴承套筒的轴向固定或锁定。

关于两个销的设计，它们在横截面中优选地具有半圆形设计。当销彼此接触时，它们在横截面中因此一起形成完整的圆。其他横截面形状（方形、椭圆形、多边形等）同样是可能的。

销的尖端或头部（所述尖端或头部在安装状态中与沟槽的倒角外边缘接触）各自优选地被设计为部分锥。

两个销能够借助于其平坦的、互相面对的表面而彼此接触，并且能够在其轴向运动期间沿着这些表面滑动。然而，在另一实施例中，销也有可能间隔开地布置在相关联的孔中。也有可能在销之间形成或布置润滑剂馈送通道。

此外，本发明涉及用于安装上文所描述类型的涡轮增压器装置的方法，在该方法中，将涡轮增压器装置的壳体推动到预先安装在涡轮增压器轴上的滚动轴承与滚动元件轴承套筒之上，直到滚动元件轴承套筒中的沟槽和壳体中的孔相对于彼此基本上对准。在这之后，为沿轴向方向进行固定和精细调节，将两个销引入到孔中，并且借助于这两个销的尖端使这两个销压靠沟槽的倒角外边缘。借助于这种方法，得以相对于涡轮增压器装置的壳体来精细地调节、固定和锁定滚动元件轴承套筒的轴向位置及因此带有转子的涡轮增压器轴的轴向位置。此外，滚动轴承套筒被固定以防相对旋转。

更具体地，在这种情况中，两个滚动元件轴承（其中滚动元件轴承套筒布置在其之间）预先安装在涡轮增压器轴上，并且该预先安装的单元被引入到涡轮增压器装置的壳体中的定位孔中。滚动元件轴承的期望的轴向位置是预设的，并且该位置借助于工具被固定。在这之后，将第一销引入到涡轮增压器装置的壳体中的孔中，直到它与滚动元件轴承套筒中的沟槽的倒角外边缘具有正确接触。因此，阻挡了滚动元件轴承套筒沿一个轴向方向的运动。在这之后，引入第二销以便阻挡滚动元件轴承套筒沿第二轴向方向的运动。如果需要，则有可能通过进一步压入两个销来实施精细调节，以便固定滚动元件轴承套筒的端部位置。以这种方式，于是，由于摩擦力抑或由于销和沟槽的表面的几何性质，也防止了滚动元件轴承套筒的旋转。

然后，移除被提供用于轴向固定的工具。最后，安装涡轮增压器装置的另外的零件（密封件、支撑板等）。

不言而喻，在上述方法中，整个转子单元（滚动元件轴承套筒、滚动元件轴承、涡轮增压器轴等）能够借助于左侧销和右侧销的不同插入深度而被移动到期望的轴向位置中。因此，在安装过程期间，转子单元能够精确地移动到期望的位置中。当已到达该位置时，借助于所提供的销进行锁定。

利用根据本发明设计的涡轮增压器装置和根据本发明的安装方法，实现了许多优点。一方面，减小了在生产设置有滚动元件轴承的涡轮增压器期间的公差链，特别是在涡轮机侧上的轴向尖端间距。能够非常精确且以低成本的方式设置和固定转子/轮的最终位置，因为单独的零件的所需的生产准确度较低。能够减小壳体和涡轮机轮以及压缩机轮之间的轴向间距，且因此另外能够实现热力学优点。

另一方面，借助于根据本发明的安装类型，提供了用于滚动元件轴承套筒（C形环）的防旋转装置。在两个销之间，有可能安装润滑剂馈送通道，该润滑剂馈送通道也能够设置在销的外表面上或者能够延伸穿过仅一个销。通过利用选择性地提供的面接触（球与锥、渐开线、具有不同的半径的球等），有可能降低有关涡轮增压器装置的壳体中的定位孔和为销提供的孔之间的精确竖直位置的要求。

附图说明

下文将参考结合附图的示例性实施例来更详细地解释本发明。在附图中：

图1以竖直截面示出了在第一安装阶段中的涡轮增压器装置的实施例；

图2示出了在第二安装阶段中的图1的涡轮增压器装置；

图3示出了在第三安装阶段中的图1的涡轮增压器装置；

图4示出了在第四安装阶段中的图1的涡轮增压器装置；

图5示出了在第五安装阶段中的图1的涡轮增压器装置；

图6示出了在第一端部位置中的图1至图5的涡轮增压器装置；

图7示出了在第二端部位置中的图1至图5的涡轮增压器装置；

图8示出了在滚动元件轴承套筒中安装销和安装沟槽之间的接触区域的详细图示；

图9示出了在其他实施例的情况中的对应的详细图示；

图10示出了又另一实施例的详细图示；

图11示出了穿过图1至图7中的实施例和另外的实施例的两个安装销的水平截面；以及

图12示出了处于安装状态中的图1至图7的涡轮增压器装置的放大图示。

具体实施方式

图1至图5以竖直截面示出了在各种安装位置中的涡轮增压器装置的实施例。所图示的涡轮增压器装置具有涡轮增压器轴1，涡轮机轮2布置在该涡轮增压器轴上。在涡轮增压器轴的安装状态中，对应的压缩机轮位于其另一端部区域上。由于它们在本发明中不发挥任何作用，因此未解释其细节。

此外，涡轮增压器装置具有壳体7，在该壳体中存在用于涡轮增压器轴1的定位孔12。在图1中所图示的安装位置中，第一滚动元件轴承（滚珠轴承）3和第二滚动元件轴承（滚珠轴承4）已经安装在涡轮增压器轴1上。在这种情况中，两个滚动元件轴承3、4的内环被集成到涡轮增压器轴1中，且因此滚动元件轴承的位置相对于轴被固定。在两个滚动元件轴承3、4之间，存在滚动元件轴承套筒5，它呈C形环的形式并将滚动元件轴承3、4的两个外环保持分开。

孔13布置在涡轮增压器装置的壳体7中，该孔相对于壳体轴线竖直地延伸并且用于接收两个安装销8、9，借助于这两个安装销，带有两个滚动轴承3、4和涡轮增压器轴1的滚动元件轴承套筒5的轴向位置相对于壳体7被固定。在图1中所图示的安装状态中，示出了被引入到孔13中的两个销8、9。

为了将涡轮增压器轴1固定在壳体7中，在预先安装滚动元件轴承组件的情况中，从图1中所示的位置将所述轴引入到壳体7中的定位孔12中，直到例如孔13的轴线与布置在滚动元件轴承套筒5的外侧上的周向沟槽6的中心相遇。借助工具（未示出）将涡轮增压器轴固定在该位置中。

现在，将两个销8、9引入到孔13中，如图3和图4中所示。首先，借助于图中所图示的左侧销8的锥形地渐缩的尖端，将该左侧销插入并压靠沟槽6的对应地被倒角的外边缘。因此，滚动元件轴承套筒5不再能够沿一轴向方向移动。在这之后，压入图中在右侧上的销9，其结果是因此也防止了沿另一轴向方向的运动。图5示出了处于这样的位置中的两个销8、9，即它们已被压入到沟槽6中。

图6和7中图示了关于销8、9在沟槽6中的位置的细节。能够看出，能够通过将相应销8、9插入到不同深度来调节滚动元件轴承套筒5的轴向位置，因为在相应销的尖端处的锥形表面11沿着沟槽6的倒角外边缘10滑动且由此沿轴向方向移动滚动元件轴承套筒5。图6和图7示出了滚动元件轴承套筒5的两个端部位置。

当滚动元件轴承套筒5及因此涡轮增压器轴1由于销8、9的压入而已到达期望的端部位置时，移除用于固定轴的工具，并且能够安装涡轮增压器装置的其他零件。

销8、9的尖端和沟槽6的相应的倒角外边缘10之间的面接触能够具有不同的设计。图8和图9示出了其各种实施例，其中，一般而言，点、线或面接触是可能的。在相应的截面图示中，图8在左侧图示中示出了线接触且在右侧图示中示出了面接触。图9在左侧上示出了球形表面和球形表面之间的接触并在右侧上示出了球形表面和锥形表面之间的接触。任何实施例都是可能的，只要实现两个销沿竖直方向的运动导致滚动元件轴承套筒的轴向运动的对应效应。

在上述实施例中，两个销8、9在水平截面中为半圆形设计，并且借助于其各自的平坦表面而彼此搁置抵靠。这被在图11中在顶部处图示。因此，当销8、9被移动以固定套筒时，它们在彼此之上进行滑动。在图11中在下方示出了两个销8、9的另外的横截面形状。

图10示出了其中销8、9间隔开地布置的实施例。在这种情况中，它们也具有锥形设计的尖端，所述尖端与安装沟槽6的倒角外边缘10接触。

图12以放大图示出了处于安装状态中的图1至图7的涡轮增压器装置。

Claims (10)

1.一种用于内燃机的涡轮增压器装置，所述涡轮增压器装置具有布置在共同的涡轮增压器轴（1）上的涡轮机轮（2）和压缩机轮，其中，所述涡轮增压器轴（1）借助于以下两者而安装在所述涡轮增压器装置的壳体（7）中的定位孔（12）中：两个滚动元件轴承（3、4），其沿所述轴（1）的轴向方向彼此间隔开；以及滚动元件轴承套筒（5），其布置在所述两个滚动元件轴承（3、4）之间，其特征在于：所述滚动元件轴承套筒（5）在其外侧上具有沟槽（6），所述沟槽沿周向方向延伸并具有倒角外边缘（10）；并且所述涡轮增压器装置的所述壳体（7）具有孔（13），所述孔垂直于壳体轴线延伸，并且能够压靠所述沟槽（6）的所述倒角外边缘（10）的两个销（8、9）布置在所述孔中。

2.根据权利要求1所述的涡轮增压器装置，其特征在于，所述沟槽（6）的所述两个外边缘（10）以不同的角度被倒角。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮增压器装置，其特征在于，每个销（8、9）在横截面中具有半圆形设计。

4.根据权利要求3所述的涡轮增压器装置，其特征在于，在所述销（8、9）被插入到所述孔（13）中的状态中，所述销在横截面中一起形成完整的圆。

5.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮增压器装置，其特征在于，所述销（8、9）的尖端或头部各自被设计为部分锥。

6.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮增压器装置，其特征在于，所述两个销（8、9）在一起的外直径大于所述滚动轴承套筒（5）中的所述沟槽（6）的宽度。

7.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮增压器装置，其特征在于，润滑剂馈送通道布置在所述销之间。

8.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮增压器装置，其特征在于，所述销（8、9）的所述尖端或头部和所述沟槽（6）的所述倒角外边缘（10）之间的接触被设计为点、线或面接触。

9.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮增压器装置，其特征在于，所述销（8、9）间隔开地布置在所述孔（13）中。

10.一种用于安装根据前述权利要求中任一项所述的涡轮增压器装置的方法，在所述方法中，将所述涡轮增压器装置的所述壳体（7）推动到预先安装在所述涡轮增压器轴（1）上的所述滚动元件轴承（3、4）与所述滚动元件轴承套筒（5）之上，直到所述滚动元件轴承套筒（5）中的所述沟槽（6）和所述壳体（7）中的所述孔（13）相对于彼此基本上对准，并且在这之后，为沿所述轴向方向进行固定和精细调节，将两个销（8、9）引入到所述孔（13）中，并且借助于所述两个销的尖端或头部使所述两个销压靠所述沟槽（6）的所述倒角外边缘（10）。

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