CN112805480B - 具有轴承组件模块的排气涡轮增压器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种排气涡轮增压器，该排气涡轮增压器包含模块化的轴承，该轴承设置在压缩机和涡轮之间并且被设计用于支承轴，其中轴承具有带有容纳空间的轴承壳体，其中轴承组件模块装入或可装入容纳空间中并且可以非破坏性地拆出，其中容纳空间的尺寸被设计成使得可以选择性地装入具有滚动轴承的轴承组件模块或具有滑动轴承的轴承组件模块，其中容纳空间具有接口，该接口被设计用于与装入到容纳空间中的轴承组件模块的轴承法兰接触，并且其中该接口被设计用于将被引导通过轴承壳体的一个油通道与被引导通过轴承组件模块的轴承法兰的一个或多个油通道连接。

Description

具有轴承组件模块的排气涡轮增压器
技术领域
本发明涉及一种排气涡轮增压器，其具有设置在压缩机和涡轮之间的轴承，排气涡轮增压器的轴支承在该轴承中。
背景技术
滑动轴承由于其鲁棒性和简单的结构是工业上最常安装的轴承。当前，滚动轴承在许多方面都具有优势。在相同的应用中，轴承摩擦和损失功率仅为滑动轴承的轴承摩擦和损失功率的一小部分。通过小的轴承摩擦，涡轮的瞬态特性可以得到显着改善(负载吸收)。同样地，在使用滚动轴承时，用于润滑和冷却的油消耗可以减少到对于滑动轴承所需的量的一小部分。
然而，尤其排气涡轮增压器通常配备有流体动力的滑动轴承，其根据负载吸收的方向划分为两种类型。
这种滑动轴承的第一类型是径向轴承。径向轴承、通常每轴两个，吸收转动的转子的径向力，转子由主部件(即涡轮叶轮)、轴和压气机叶轮构成，并稳定该转子。在此，每个径向轴承的两个不同尺寸的注油的环形间隙分担稳定和减震的功能。根据实施方案，径向轴承可以通过轴本身的运动来驱动的方式选择或旋转固定。通过径向轴承吸收的力还包括重力和不平衡力。
这种滑动轴承的第二种类型是轴向轴承。轴向轴承吸收作用于转子上的剪切应力。作用于转子上的全局推力通过不同的压力形成，所述压力在不同面处主要由压缩机和涡轮引起。流体动力的轴向轴承的力吸收能力通过润滑油产生，所述润滑油通过轴的旋转被压入狭窄的楔形的区域中，这引起为推力的反力的压力构建。
迄今为止，由于各种技术挑战，具有滚珠支承的转子的涡轮增压器只能在少数情况下实现批量生产。对此的实例在于汽车工业中，其中在那里大约2900h(在平均速度70km/h的情况下为200000km)设计运行持续时间明显低于其他工业领域，例如采矿、金属工业、机械工业或能源工业。如果需要超过公路交通中常规设计的车辆的运行时间，则必须对机器进行常规维修工作，即例如检查、清洁和更换替换件。为此，拆卸相应的排气涡轮增压器并且在执行维修工作之后再次组装。与此不同，在汽车工业中使用的排气涡轮增压器运行直至造成损坏，并且然后完整地更换。与之相应地，不设有拆卸和翻新磨损部件。
由于巨大的价格压力，汽车领域中的涡轮增压器由尽可能少的部件构成，这节省采购成本和组装时的周转时间。模块化系统很少使用，因为每个构件都针对具体应用便宜地设计并且以高的件数制造。在其他工业分支中，与之相对需要高的灵活性。对于例如能源工业中的涡轮增压器，需要在用于转子以及定子的压缩机和涡轮侧上的热力学的适应材料、不同的空气进入和离开壳体，用于水和油接口的各种选项等等。
当前，到目前为止，不存在在相同的涡轮增压器中更换轴承类型的灵活性。到目前为止已知的滚珠支承和滑动支承的涡轮增压器的设计显著不同。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简单构成的且鲁棒的排气涡轮增压器，其灵活性得以提高。
该目的通过一种排气涡轮增压器来实现，该排气涡轮增压器包含模块化轴承，该轴承设置在压缩机和涡轮之间并且被设计用于支承轴，其中轴承具有带有容纳空间的轴承壳体，其中轴承组件模块装入或可装入容纳空间中并且能够非破坏性地拆出，其中容纳空间的尺寸被设计成使得能够选择性地装入具有滚动轴承的轴承组件模块或具有滑动轴承的轴承组件模块，其中容纳空间具有接口，该接口被设计用于与装入到容纳空间中的轴承组件模块的轴承法兰接触，并且其中接口被设计用于将被引导通过轴承壳体的一个油通道与被引导通过轴承组件模块的轴承法兰的一个或多个油通道连接。
本发明的优点尤其在于排气涡轮增压器可以被灵活使用。如果例如将具有滑动轴承的轴承组件模块插入到排气涡轮增压器的轴承壳体的容纳空间中，则可以将所述轴承组件模块从容纳空间中非破坏性地拆出，并且例如通过具有滚动轴承的轴承组件模块替代。此外，存在如下可行性：将插入排气涡轮增压器的轴承壳体的容纳空间中的、具有滚动轴承的轴承组件模块非破坏性地从容纳空间拆出，进行维护过程，并且然后再次装入容纳空间中。
根据本发明的一个实施方式，插入或者能够插入容纳空间中的、具有滚动轴承的轴承组件模块的构型和外部尺寸与插入或者能够插入容纳空间中的、具有滑动轴承的轴承组件模块的构型和外部尺寸一致，使得具有滚动轴承的轴承组件模块和具有滑动轴承的轴承组件模块能够可互换地插入容纳空间中。
根据本发明的一个实施方式，轴承组件模块具有滚动轴承盒、轴承法兰、封端盖、挡油板和防扭转装置，其中滚动轴承盒具有滚动轴承，外环、内环和设置在外环与内环之间的滚动体属于所述滚动轴承。
根据本发明的一个实施方式，内环具有两个内环部件，并且设置在涡轮侧的内环部件的涡轮侧的外边缘相对于外环的涡轮侧的外边缘沿轴向方向向外延长。
根据本发明的一个实施方式，挡油板在拆卸排气涡轮增压器时用作用于内环的轴向配对轴承，并且其中在支承装置未张紧的状态下，挡油板与内环之间的轴向间隙小于涡轮侧的滚动轴承在滚动轴承的滚动槽中的轴向可移动性。
根据本发明的一个实施方式，挡油板具有两个肋，并且其中一个肋的切向边缘在轴承组件模块运行中用作用于引入的冷却油的油面。
根据本发明的一个实施方式，挡油板在其径向外边缘处的直径相对于轴承法兰的配对面扩大以形成排泄槽。
根据本发明的一个实施方式，挡油板借助于多个固定元件被固定在轴承法兰处，并且能够借助于这些固定元件在轴承法处定心。
根据本发明的一种实施方式，排气涡轮增压器具有环形槽，环形槽被设计用于对滚动轴承的挤压油阻尼器进行油供应并且设置在滚动轴承盒中。
根据本发明的一个实施方式，封端盖用作轴向止挡件，以用于吸收沿轴向方向朝压缩机作用的推力负荷。
根据本发明的一个实施方式，封端盖由有色金属制成和/或其具有凹陷部。
根据本发明的一个实施方式，容纳空间被设计成使得轴承组件模块可以轴向地从压缩机侧起装入和拆出。
根据本发明的一个实施方式，容纳空间具有阶梯部。阶梯部优选地具有基本上沿径向方向伸展的止挡面。止挡面优选地指向压缩机，使得其限定用于压缩机侧插入的轴承组件模块的轴向止挡件。
根据本发明的一个实施方式，阶梯部设置在容纳空间的轴向延伸部的中央部分中，例如距压缩机叶轮移动间距设置，该间距为涡轮叶轮与压缩机叶轮之间的间距的25％至75％。
根据本发明的一个实施方式，阶梯部将容纳空间优选划分成在径向方向上较大的第一容纳空间部段和在径向方向上较小的第二容纳空间部段，其中第一和第二容纳空间部段轴向彼此相邻地设置，并且阶梯部设置在第一和第二容纳空间部段之间。优选地，第一容纳空间部段设置在阶梯部的压缩机侧并且第二容纳空间部段设置在阶梯部的涡轮侧。
根据本发明的一个实施方式，阶梯部设置在容纳空间的压缩机侧的区域和容纳空间的涡轮侧的区域之间
根据本发明的一个实施方式，第一容纳空间部段的尺寸被设计为容纳推力轴承(构成为滑动轴承的轴向轴承)，并且第二容纳空间部段的尺寸被设计为容纳滚动轴承。
根据本发明的一个实施方式，容纳空间的压缩机侧的区域沿径向方向的直径大于容纳空间的涡轮侧的区域沿径向方向的直径。
根据本发明的一个实施方式，容纳空间具有沿轴向方向延伸的轴承壳体钻孔，用于容纳用于固定装入容纳空间中的轴承组件模块的固定机构。轴承壳体钻孔优选地是螺纹钻孔、优选地是盲孔(朝压缩机敞开)，并且优选地被安置在阶梯部中。
根据本发明的一个实施方式，装入容纳空间中的轴承组件模块在容纳空间的阶梯部的区域中借助于接合到轴承壳体中的(尤其结合到轴承壳体钻孔中的)固定机构固定在轴承壳体中。
根据本发明的一个实施方式，轴承组件模块在容纳空间的压缩机侧的区域中在径向方向上具有比在容纳空间的涡轮侧的区域中更大的直径。
根据本发明的一个实施方式，轴承组件模块在其压缩机侧的区域中具有沿轴向方向延伸的轴承组件模块钻孔，接合到轴承壳体中的固定机构引导穿过所述轴承组件模块钻孔。轴承组件模块钻孔优选地是贯通钻孔。
根据本发明的一个实施方式，轴承壳体具有用于装入容纳空间中的轴承组件模块的供油装置。供油装置优选地来自轴向方向通入容纳空间中，尤其来自涡轮侧。供油装置优选通入阶梯部中。供油装置优选加载压力并且在轴承壳体的置于排气涡轮增压器之下的半空间中通入容纳空间中。
根据本发明的一个实施方式，在排气涡轮增压器运行中，在轴承组件模块的涡轮侧端部和轴承壳体的涡轮侧端部之间存在空隙。
根据本发明的一个实施方式，涉及一种将轴承组件模块用于支承排气涡轮增压器的轴的用途，其中排气涡轮增压器包含设置在排气涡轮增压器的压缩机和涡轮之间的模块化的轴承，其中轴承具有带有容纳空间的轴承壳体，其中轴承组件模块包含在一组轴承组件模块中，其中该组轴承组件模块包括具有滚动轴承的轴承组件模块和具有滑动轴承的轴承组件模块，其中具有滚动轴承的轴承组件模块和具有滑动轴承的轴承组件模块都能够装入容纳空间中，并且能够非破坏性地从容纳空间中拆出，并且其中轴承组件模块以能够非破坏性拆出的方式装入容纳空间中，以用于支承排气涡轮增压器的轴。
根据本发明的一个实施方式，涉及一种用于支承排气涡轮增压器的轴的方法，其中排气涡轮增压器包含设置在排气涡轮增压器的压缩机和涡轮之间的模块化的轴承，其中轴承具有带有容纳空间的轴承壳体，该方法具有如下步骤：
-从一组轴承组件模块中选出一个轴承组件模块，具有滚动轴承的轴承组件模块和具有滑动轴承的轴承组件模块属于该组轴承组件模块，其中具有滚动轴承的轴承组件模块和具有滑动轴承的轴承组件模块都能够装入容纳空间中，并且能够非破坏性地从容纳空间中拆出，并且
-将所选择的轴承组件模块装入容纳空间中。
根据本发明的一个实施方式，还执行以下的方法步骤：
-非破坏性地拆出已装入容纳空间中的轴承组件模块，其中将具有滚动轴承的轴承组件模块非破坏性地从容纳空间中拆出并通过同样具有滚动轴承的另一轴承组件模块替代或者通过具有滑动轴承的轴承组件模块替代，或者将具有滑动轴承的轴承组件模块非破坏性地从所纳空间拆出并通过同样具有滑动轴承的另一轴承组件模块替代或通过具有滚动轴承的轴承组件模块替代。
附图说明
下面根据实施例描述本发明，这些实施例将根据附图进行更详细说明。在此示出
图1示出具有装入的轴承组件模块的排气涡轮增压器的第一草图，
图2示出具有装入的轴承组件模块的排气涡轮增压器的第二草图，
图3示出用于说明轴承组件模块的视图，
图4示出与挡油板相邻的滚动轴承盒的一部分的剖面图，
图5示出用于说明挡油板的视图，
图6示出滚动轴承盒的另一部分的剖面图，
图7示出用于说明封端盖的视图，和
图8示出用于说明实现防扭转装置的剖面图。
具体实施方式
根据本发明，提供一种排气涡轮增压器，其包含模块化轴承，模块化轴承设置在压缩机和涡轮之间并且被设计用于支承轴，其中轴承具有带有容纳空间的轴承壳体，其中轴承组件模块装入或可以装入容纳空间中并且可以非破坏性地拆出，其中容纳空间的尺寸被设计成使得可以选择性地装入具有滚动轴承的轴承组件模块或具有滑动轴承的轴承组件模块，其中容纳空间具有接口，该接口被设计用于与装入到容纳空间中的轴承组件模块的轴承法兰接触，并且其中该接口被设计用于将被引导通过轴承壳体的一个油通道与被引导通过轴承组件模块的轴承法兰的一个或多个油通道连接。
此外，本发明提供了一种轴承组件模块，其中用于排气涡轮增压器的轴承单元的所有对于有工作能力的滚柱支承所需的构件包含在一件式的轴承组件模块中，该轴承组件模块在需要时可以通过新的相同构成的轴承组件模块替代或者也通过具有滑动轴承的轴承组件模块变型形式替代。
图1示出具有装入的轴承组件模块的排气涡轮增压器的第一草图。该排气涡轮增压器22具有压缩机23、涡轮25和设置在压缩机和涡轮之间的轴承28。在此，在图1中，示出压缩机23的压缩机叶轮24和涡轮25的涡轮叶轮26。压缩机轮24和涡轮26抗转动地与排气涡轮增压器22的轴27连接，该轴支承在轴承28中。轴承28具有轴承壳体29。在该轴承壳体29中设有容纳空间30。轴承组件模块1插入该容纳空间30中。该轴承组件模块是具有滚动轴承的轴承组件模块。滚动轴承是滚动轴承盒的组成部分，该组成部分的结构在下面参考其他附图阐述。容纳空间30的尺寸被设计成使得选择性地可以装入具有滚动轴承的轴承组件模块或具有滑动轴承的轴承组件模块，并且在装入状态下在排气涡轮增压器运行中用于支承排气涡轮增压器的高速旋转的轴。
容纳空间30进而还有轴承壳体29具有阶梯部31。该阶梯部设置在容纳空间30的轴向延伸的中间区域中。在此，排气涡轮增压器的轴向方向34与排气涡轮增压器的转动轴线33的纵向方向一致。排气涡轮增压器的径向方向35相对于轴向方向34成直角延伸。在将轴承组件模块从排气涡轮增压器的压缩机侧轴向地插入轴承壳体29的容纳空间30中时，轴承壳体的阶梯部用作为止挡件。轴承组件模块的涡轮侧的端部区域形成密封面。
阶梯部31设置在容纳空间30的压缩机侧的区域30b和容纳空间30的涡轮侧的区域30c之间。容纳空间30的压缩机侧的区域30b的直径在径向方向上大于容纳空间30的涡轮侧的区域30c的直径。通过该措施在容纳空间30中的压缩机侧的区域30b中创建用于推力轴承的空间，该空间在将滑动轴承装入容纳空间中时是必需的。
装入容纳空间30中的轴承组件模块1在容纳空间30的压缩机侧的区域30b中在径向方向35上具有比在容纳空间30的涡轮侧的区域30c中更大的直径，并且在阶梯部31的区域中借助于接合到轴承壳体29中的固定机构32固定在轴承壳体29中。为了该目的，轴承组件模块在其压缩机侧的区域中具有沿轴向方向34延伸的钻孔36，接合到轴承壳体29中的固定机构32引导穿过该钻孔。该固定机构32例如是螺钉。
在排气涡轮增压器运行中，在轴承组件模块1的涡轮侧端部与轴承壳体29的涡轮侧端部之间存在空隙37。该空隙允许冷却油从轴肩朝容纳空间30的涡轮侧的区域的方向喷走。
如上所述，具有滚动轴承的轴承组件模块或具有滑动轴承的轴承组件模块可以互换地装入轴承壳体的容纳空间30中。在其压缩机侧的区域30b中在径向方向35上具有比在容纳空间30的涡轮侧的区域30b中更大直径的容纳空间30的上述具体设计方案可归因于：除了吸收径向力的径向轴承，具有滑动轴承的轴承组件模块为了吸收沿轴向方向作用的力而需要单独的推力轴承，推力轴承在径向方向上具有相对大的空间需求。将上述两个轴承组件模块在其设置在容纳空间30的压缩机侧的区域30b中的区域中沿径向方向加宽地构成，使得可以将相应的轴承组件模块在容纳空间30的阶梯部31的区域中固定在轴承壳体29中。为了该目的，在相应的轴承组件模块中设有沿轴向方向34延伸的钻孔36，固定机构32引导穿过钻孔，固定机构延伸直至进入轴承壳体29的区域中，并设置用于将相应的轴承组件模块固定在容纳空间30中。
每个所提出的轴承组件模块都可以轴向地朝压缩机23的方向非破坏性地从容纳空间30进而从轴承28的轴承壳体29中拆出，使得对其在排气涡轮增压器的外部进行维护，并且然后可以再次装入轴承28的轴承壳体29的容纳空间30中以继续使用。在此维护中存在如下可行性：将轴承组件模块拆成其单独部件，并维护、修理或更换单独部件。
替选于维护从容纳空间拆出的轴承组件模块，在无法修理的故障的情况下，该轴承组件模块也可以通过相同类型的新的轴承组件模块替代。例如，具有滚动轴承的故障的轴承组件模块可以通过新的相同类型的、具有滚动轴承的轴承组件模块替代。替选地，具有滑动轴承的故障的轴承组件模块可以通过新的相同类型的同样具有滑动轴承的轴承组件模块替代。
另一替选方案在于：将装入容纳空间30中的轴承组件模块从容纳空间中拆出，并通过其他类型的轴承组件模块替代。例如，具有滚动轴承的轴承组件模块可以通过具有滑动轴承的轴承组件模块替代。替选地，具有滑动轴承的轴承组件模块可以通过具有滚动轴承的轴承组件模块替代。
轴承壳体29的容纳空间30配备有接口30a，该接口被设计用于与相应的轴承组件模块的轴承法兰5接触。有利地，该接口被设计用于将被引导穿过轴承壳体29的油通道29a与被引导穿过轴承组件模块的轴承法兰5的一个或多个油通道连接。根据一个实施例，这些油通道之一与环形通道连接，该环形通道设置在轴承组件模块的压缩机侧端侧上。从那里起对径向轴承供油。
图2示出具有装入的轴承组件模块的排气涡轮增压器的第二草图。图2所示的排气涡轮增压器与图1所示的排气涡轮增压器除以下之外相同：即将具有滑动轴承的轴承组件模块1装入轴承28的轴承壳体29的容纳空间30中，其中容纳空间30的接口30a在此被设计用于与轴承组件模块的轴承法兰5接触，并且其中接口30a在此还被设计用于将被引导通过轴承壳体29的油通道29a与被引导通过轴承组件模块的轴承法兰5的一个或多个油通道连接，其中经由这些引导通道轴承法兰的油通道之一进行滑动轴承的供油。
图3示出用于说明用于根据本发明的轴承组件模块1的一个实施例的剖面图。该轴承组件模块包括封端盖2、滚动轴承盒3、挡油板4、轴承法兰5和从图3中不可见的防扭转装置。这些构件利用连接元件、尤其螺钉固定地彼此连接，其中滚动轴承盒可在通轴承法兰、封端盖和防扭转装置提供的空间内移动。所提及的构件形成一件式的轴承组件模块，轴承组件模块可以完全装入排气涡轮增压器22的轴承壳体29的容纳空间30中。除其他应用可行性外，该排气涡轮增压器被设置用于对马达充电，马达例如为船舶马达或用于发电的马达。这种马达的排气涡轮增压器的特征尤其在于，排气涡轮增压器的压缩机叶轮的直径大于110mm。在这些行业的排气涡轮增压器中存在维护排气涡轮增压器的必要性，其中除其他外需要拆出轴承并在需要时也需要拆解轴承，以便可以维护各个构件，在需要时可以修理并且在需要时也可以更换。
如图3所示的轴承组件模块被设计用于在排气涡轮增压器的压缩机和涡轮之间对排气涡轮增压器的轴内部支承。
如下所述，封端盖2设有改善转子动力学的特征。滚动轴承盒3如下所述具有用于简化拆卸的特征。挡油板4尤其被设计用于主动轴冷却，并且还支持拆卸轴承组件模块。轴承法兰5优选一件式地构成，并且还用于对向滚动轴承供应润滑油和向轴承组件模块供应冷却油。防扭转装置固定滚动轴承的外环的定位。
在图3中所示的滚动轴承盒3包括滚动轴承，该滚动轴承具有外环6、具有第一内环部件7a和第二内环部件7b的两件式的内环7和设置在内环7与外环6之间的滚动体8、9、10和11，这些滚动体优选为滚珠。这些滚珠支承在笼中，该笼在图4中用附图标记12表示。
图3中所示的轴承组件模块1可以插入到轴承的轴承壳体的设置在排气涡轮增压器的涡轮和压缩机之间的容纳空间中并与轴承壳体旋接，如这在图2中已经说明。
图4示出与挡油板4相邻的滚动轴承盒3的一部分的剖面图。在图4中说明该滚动轴承盒3的外环6的一部分、第二内环部件7b的一部分、滚珠11和笼12的一部分，在笼中设置有滚珠11。如从图4可见，外环6具有轮缘6a。此外，从图4中可见：设置在涡轮侧的第二内环部件7b沿轴向方向向外、即朝涡流的方向相对于外环6的涡轮侧的外边缘延长。在将轴承组件模块插入轴承壳体中时，该延长部Y简化排气涡轮增压器的轴的拆卸，而不会出现滚动轴承盒3的损坏。在压缩机侧的滚动轴承内环部件7a通过压缩机侧的滚珠组支撑期间，涡轮侧的滚动轴承内环部件7b暂时保持在轴上，并在滚动轴承盒3在涡流侧以外环6依靠壁部19(参见图6)之后，使涡轮侧的滚珠组朝涡流的方向移动。内环7和挡油板4之间的轴向间隙X在此小于涡轮侧的滚珠组在未张紧的滚动轴承盒的滚珠工作面中的轴向可移动性Z。因此，内环7固定地依靠在壁部处，而滚珠组保持不受负载并且可以压出轴。在没有这种轴向止挡件的情况下，内环7进一步朝涡轮的方向迁移并且经由图4中示出的轮缘6a挤压涡轮侧的滚珠组，损坏滚珠和其工作面并且不受控地拆解滚动轴承盒。相反，在排气涡轮增压器运行中，内环7不能接触挡油板4。
在排气涡轮增压器运行中，油被用于润滑和冷却滚动轴承、用于在滚动轴承盒和轴承法兰之间减震，并用于在涡轮侧冷却轴肩和内环。为了进行该供油，一件式构成的轴承法兰具有5个供油通道。出于紧凑性的原因，在此，在轴承法兰5中没有用于对滚动轴承的挤压油阻尼器供油的两个环形槽，而是其设置在滚动轴承盒中。在轴承法兰5和挡油板4之间设有用于轴肩的冷却油通道。
图5示出用于说明挡油板4的视图。该挡油板4具有排泄槽13、冷却油通道14、第一肋15、密封壁部16、油面17和第二肋18。
挡油板4除了具有密封功能外还具有其他功能。在挤压轴时，挡油板的肋15和18形成用于涡轮侧的内环部件7b的配对轴承。引入的冷却油通道14的几何形状限定喷射方向和用于轴肩的冷却油量，并且被设计成使得冷却油沿轴的转动方向喷射到轴上。滚动轴承盒3、轴和挡油板4之间的环形空间在此被设计成，使得油雾被拦在排气涡轮增压器的下一个密封点之前。
肋15和18被设计为使得它们尽可能少地阻碍密封垫圈的密封功能，并且仍然确保整个轴承组件模块的足够的稳定性以进行无问题拆卸。图5中的下肋18的切向肋起点用作油面17。
已经提出的排泄槽13通过如下形成，即，挡油板4的外径相对轴承法兰5的配对面扩大。
除了排泄槽13和油面17以外，最大的密封功能通过滚动轴承、挡油板和轴之间的闭合的环形空间实现。在此，朝轴方向拉深的壁部防止：所形成的油雾扩散到排气涡轮增压器的下一密封点。密封间隙在此处于轴直径的1％和6％之间。
挡油板4利用将所需要结构空间保持得小的固定机构固定在轴承法兰5处。为了该固定在所示出的实施例中总共使用五个埋头螺钉。这些埋头螺钉实现通过均匀地拧紧螺钉以可简单操作的方式将挡油板4定心，进而实现设定挡油板4和排气涡轮增压器的轴之间的尽可能小的密封间隙。
如上文所述，可以通过冷却油通道14的合适的几何形状以期望的方式设定冷却油量。由于该功能几何形状不位于轴承法兰5中，而是位于更简单设计且更便宜的挡油板4中，所以可以根据相应的应用情况修改挡油板4以匹配于各当前的冷却要求。在此，冷却油通道被设计成使得在轴承组件模块运行中，冷却油沿轴的转动方向喷到轴上。最外的喷油区域在此切向地与轴相交，使得通过所描述的方向预设减少在环形通道中出现卡油，并确保了油密性。
轴承组件模块内进一步在涡轮侧改进油密封通过环绕的薄的壁部实现。该壁部防止滚动轴承的挤压油阻尼器的油在为改进油流出而使挡油板4敞开构成的位置处不受控地喷出。此外，该壁部将挤压油阻尼器的油体积流与冷却油量分开。这允许更精确地设定相应所需的冷却油量。涡轮侧的挤压油阻尼器的油也受控地仅在一部位处、即下部开口处穿过壁部流出。
图6示出轴承组件模块1的另一小区域的剖面图。在该图6中示出挡油板4的、轴承法兰5的、外环6的、滚珠10的和笼12的一部分。轴承法兰5具有沿径向方向向内成形的、环绕的壁部19，该壁部构成用于将冷却油流与挤压油阻尼器的油分离。该环绕的壁部19还具有密封功能，该密封功能防止油朝挡油板4的方向轴向从挤压油阻尼器喷出。此外，在图6中示出环形空间20。该环形空间在滚动轴承、环绕的壁部和排气涡轮增压器的轴之间形成。
所示出的环绕的壁部19从转子动态的观点来看产生侧向闭合的挤压油阻尼器。其优点是：油边缘区的气穴趋势较小，由此又实现更稳定的阻尼。这种更稳定的阻尼提高了轴承组件模块进而整个排气涡轮增压器的使用寿命。
在图7中示出上面已经提出的封端盖2，该封端盖设置在轴承组件模块的压缩机侧上。该封端盖优选地由有色金属制成并且形成轴向止挡件，以吸收轴的朝压缩机方向作用的推力载荷。选择有色金属作为封端盖2的材料有利于封端盖2与滚动轴承盒3之间的摩擦表现。由于推力在排气涡轮增压器运行期间在滚动轴承盒的端侧处产生摩擦力，所以可以通过优化摩擦来减小对挤压油阻尼器的阻尼表现的影响，因为滚动轴承盒可以更自由地移动。这也提高了轴承组件模块1的使用寿命，进而增加了整个排气涡轮增压器的使用寿命。
如上所述，因为滚动轴承盒3由于排气涡轮增压器的转子的推力方向而通常在轴承组件模块1的压缩机侧上依靠封端盖2，所以轴承组件模块1的涡流侧上的油会在滚动轴承盒3和薄的环绕的壁部19之间稍微更容易地流走。为了考虑到压缩机侧的和涡轮侧的挤压油阻尼器的油的不同的流速引起不同的阻尼特性，在封端盖板2处设有凹陷部2a，该凹陷部将油流进而油速度再次统一。这又也提高了轴承组件模块1的使用寿命，进而提高了整个排气涡轮增压器的使用寿命。封端盖2中的这些凹陷部2a的尺寸被设计成使得其最窄的横截面的总和比相反侧上的流出面大5％至30％，其中下部点处的油流出在压缩机侧和涡流侧上相同，并且在所提出的计算中不考虑。该扩大设为轴承组件模块1的压缩机侧上的困难的流动条件的补偿。
从图7可见，在所示的实施例中，封端盖2具有三个这种凹陷部2a。
图8示出用于说明实现防扭转装置的剖面图。为了该防扭转装置，将旋扭转螺钉21引导穿过轴承法兰5直至进入滚动轴承盒3中。
相对于滑动支承的轴可以容易地修改排气涡轮增压器的滚珠支承的轴或者也可以是相同的轴。
在功能所需的匹配的范围中设有提高滚珠支承装置的使用寿命的特征。
尤其轴和轴承环之间在涡轮侧上的较小的接触区域引起将热量减小地从轴输入到轴承环中。因为轴承使用寿命持续时间直接与轴承温度相关，从轴到轴承环中的这种减小的热量输入引起轴承组件模块进而整个排气涡轮增压器的使用寿命增加。
内环止挡件的直径小引起在内环处的更大的与冷却油接触的棉结。这同样引起温度降低。该温度降低也引起轴承组件模块进而整个排气涡轮增压器的使用寿命增加。
下面总结了本发明的至少一些实施方式的有利特性。
使用寿命方面的有利的特征：
-通过使用单独的冷却油通道进行应用变化的轴和轴承冷却，
-在不破坏轴承的情况下拆卸的可能性，
-通过在轴承组件模块的两侧上通过排油通道和摩擦优化的材料配使阻尼特性划一来改进动力学，
-为了更小的热量输入而减少轴和轴承圈之间的接触面积。
在复杂性方面的有利的特征：
-通过使用模块化轴承法兰设计实现的滚动轴承变型形式与滑动轴承变型形式的可交换性，
-通过使用相同不仅进行改装，
-将共同的油循环用于马达和排气涡轮增压器，
-在不破坏轴承的情况下的可拆卸性，
-通过埋头螺钉使密封垫圈居中，
-由于优化摩擦而取消挤压油阻尼器中进行轴向轴承稳定。
在油密性方面的有利的特性：
-使用油面，
-使用排泄槽，
-向内直至轴附近防止油雾的薄的壁部，
-用于对挤压油阻尼器限界的薄的壁部，
-用于简化拆卸的流出优化的支撑肋，
-沿轴转动方向的冷却油喷射方向。
具有滚珠支承的如上所描述的轴承组件模块被插入或可插入到排气涡轮增压器的轴承的轴承壳体中，如上文已参考图1所说明的那样。该轴承壳体有利地具有用于轴承组件模块的接口，该接口构成用于与轴承组件模块的轴承法兰接触。在需要时，轴承组件模块可以有利地非破坏性地从排气涡轮增压器中拆出，并且还可以本身非破坏性地拆解，以便可以替换各个构件。例如，可以将根据本发明的具有滚动轴承的轴承组件模块从所提到的轴承壳体中拆出，并且可以通过具有滑动轴承的轴承组件模块替代。该具有滑动轴承的轴承组件模块和具有滚动轴承的轴承组件模块在构型和外部尺寸方面一致，使得具有滚动轴承的轴承组件模块和具有滑动轴承的轴承组件模块可以可互换地插入到轴承的轴承壳体的容纳空间中。具有滑动轴承的轴承组件模块还具有轴承法兰，该轴承法兰可以与排气涡轮增压器的轴承壳体的接口接触。如上所述，该接口构成用于有利地将引导通过轴承壳体的油通道与一个或多个引导通过轴承组件模块的轴承法兰的油通道连接。
附图标记列表
1 轴承组件模块
2 封端盖
3 滚动轴承盒
4 挡油板
5 轴承法兰
6 外环
6a 轮缘
7 内环
7a 第一内环部件
7b 第二内环部件
8 滚珠
9 滚珠
10 滚珠
11 滚珠
12 笼
13 排泄槽
14 冷却油通道
15 第一肋
16 密封壁部
17 油面
18 第二肋
19 壁部
20 环形空间
21 防扭转螺钉
22 排气涡轮增压器
23 压缩机
24 压缩机轮
25 涡轮
26 涡轮叶轮
27 轴
28 轴承
29 轴承壳体
29a 引导穿过轴承壳体的油通道
30 容纳空间
30a 容纳空间的接口
30b 容纳空间30的压缩机侧的区域
30c 容纳空间30的涡轮侧的区域
31 阶梯部
32 固定机构
33 排气涡轮增压器的转动轴线
34 轴向方向
35 径向方向
36 轴承组件模块中的钻孔
37 空隙
X 间距
Y 延长
Z 间距

Claims (16)

1.一种排气涡轮增压器(22)，所述排气涡轮增压器包含模块化的轴承(28)，所述轴承设置在压缩机(23)和涡轮(25)之间并且被设计用于支承轴(27)，其中所述轴承具有带有容纳空间(30)的轴承壳体(29)，其中轴承组件模块(1)能够从所述排气涡轮增压器的压缩机侧轴向地装入所述容纳空间中并且能够非破坏性地拆出，其中所述容纳空间(30)的尺寸被设计成使得能够选择性地装入具有滚动轴承的轴承组件模块或具有滑动轴承的轴承组件模块，其中所述容纳空间(30)具有接口(30a)，所述接口被设计用于与装入到所述容纳空间中的轴承组件模块的轴承法兰(5)接触，并且其中所述接口(30a)被设计用于将被引导通过所述轴承壳体(29)的一个油通道(29a)与被引导通过所述轴承组件模块的所述轴承法兰的一个或多个油通道连接，
其中所述容纳空间(30)的压缩机侧的区域(30b)的直径在径向方向上大于所述容纳空间(30)的涡轮侧的区域(30c)的直径，
其中所述容纳空间具有阶梯部，所述阶梯部具有基本上沿径向方向伸展的止挡面，所述止挡面指向压缩机，使得其限定用于压缩机侧插入的轴承组件模块的轴向止挡件，
其中所述阶梯部将容纳空间划分成在径向方向上较大的第一容纳空间部段和在径向方向上较小的第二容纳空间部段，其中所述第一容纳空间部段和所述第二容纳空间部段轴向彼此相邻地设置，并且所述阶梯部设置在所述第一容纳空间部段和所述第二容纳空间部段之间，
其中所述接口(30a)被设置在所述阶梯部(31)的所述止挡面处，其中在所述轴承组件模块(1)被装入所述容纳空间(30)时，在所述接口(30a)处的所述油通道(29a)与设置在所述轴承组件模块(1)的压缩机侧端侧上的环形通道连接，
其中所述容纳空间(30)的所述阶梯部(31)具有沿轴向方向延伸的轴承壳体钻孔(36)，用于容纳用于固定装入所述容纳空间中的轴承组件模块(1)的固定机构(32)。
2.根据权利要求1所述的排气涡轮增压器，其中插入或者能够插入所述容纳空间(30)中的、具有滚动轴承的轴承组件模块的构型和外部尺寸与插入或者能够插入所述容纳空间中的、具有滑动轴承的轴承组件模块的构型和外部尺寸一致，使得具有滚动轴承的轴承组件模块和具有滑动轴承的轴承组件模块能够可互换地插入所述容纳空间中。
3.根据权利要求1所述的排气涡轮增压器，其中所述轴承组件模块(1)具有滚动轴承盒(3)、轴承法兰(5)、封端盖(2)、挡油板(4)和防扭转装置，其中所述滚动轴承盒(3)具有滚动轴承，外环(6)、内环(7)和设置在所述外环(6)与所述内环(7)之间的滚动体(8，9，10，11)属于所述滚动轴承。
4.根据权利要求3所述的排气涡轮增压器，其中所述内环(7)具有两个内环部件(7a，7b)，并且设置在涡轮侧的所述内环部件(7b)的涡轮侧的外边缘相对于所述外环(6)的涡轮侧的外边缘沿轴向方向向外延长。
5.根据权利要求3或4所述的排气涡轮增压器，其中所述挡油板(4)的肋与所述内环(7)的内环部件配合作用，并且其中在未张紧的状态下，所述内环(7)和所述挡油板(4)之间的轴向间隙(X)小于所述滚动轴承的涡轮侧的滚动体(10，11)在所述滚动轴承盒中的轴向可移动性。
6.根据权利要求3或4所述的排气涡轮增压器，其中所述挡油板(4)具有两个肋(15，18)，并且所述肋中的一个肋的切向边缘在所述轴承组件模块的运行中用作用于引入的冷却油的油面。
7.根据权利要求3或4所述的排气涡轮增压器，其中所述挡油板(4)在其径向外边缘处的直径相对于所述轴承法兰的配对面扩大以形成排泄槽。
8.根据权利要求3或4所述的排气涡轮增压器，其中所述挡油板(4)借助于多个固定元件被固定在所述轴承法兰(5)处，并且能够借助于所述固定元件在所述轴承法兰处定心。
9.根据权利要求3或4所述的排气涡轮增压器，所述排气涡轮增压器具有环形槽，所述环形槽被设计用于对所述滚动轴承的挤压油阻尼器进行油供应并且设置在所述滚动轴承盒中。
10.根据权利要求3或4所述的排气涡轮增压器，其中所述封端盖(2)用作轴向止挡件，以用于吸收沿轴向方向朝所述压缩机作用的推力负荷。
11.根据权利要求3或4所述的排气涡轮增压器，其中所述封端盖(2)由有色金属制成和/或具有凹陷部。
12.根据权利要求1所述的排气涡轮增压器，其中所述阶梯部(31)设置在所述容纳空间(30)的轴向延伸部的中央部分中。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的排气涡轮增压器，其中在所述排气涡轮增压器的运行中，在所述轴承组件模块(1)的涡轮侧端部和所述轴承壳体(29)的涡轮侧端部之间是空隙(37)。
14.一种将轴承组件模块(1)用于支承排气涡轮增压器(22)的轴(27)的用途，其中所述排气涡轮增压器包含设置在所述排气涡轮增压器的压缩机(23)和涡轮(25)之间的模块化的轴承(28)，其中所述轴承具有带有容纳空间(30)的轴承壳体(29)，其中所述轴承组件模块(1)包含在一组轴承组件模块中，其中该组轴承组件模块包括具有滚动轴承的轴承组件模块和具有滑动轴承的轴承组件模块，其中具有滚动轴承的轴承组件模块和具有滑动轴承的轴承组件模块都能够从所述排气涡轮增压器的压缩机侧轴向地装入所述容纳空间中并且能够非破坏性地从所述容纳空间(30)中拆出，并且
其中所述轴承组件模块(1)通过以能够非破坏性拆出的方式装入所述容纳空间中，以用于支承所述排气涡轮增压器的所述轴(27)，
其中所述容纳空间(30)的压缩机侧的区域(30b)的直径在径向方向上大于所述容纳空间(30)的涡轮侧的区域(30c)的直径，
其中所述容纳空间具有阶梯部，所述阶梯部具有基本上沿径向方向伸展的止挡面，所述止挡面指向压缩机，使得其限定用于压缩机侧插入的轴承组件模块的轴向止挡件，
其中所述阶梯部将容纳空间划分成在径向方向上较大的第一容纳空间部段和在径向方向上较小的第二容纳空间部段，其中所述第一容纳空间部段和所述第二容纳空间部段轴向彼此相邻地设置，并且所述阶梯部设置在所述第一容纳空间部段和所述第二容纳空间部段之间，
其中所述容纳空间(30)具有接口(30a)，所述接口被设计用于与装入到所述容纳空间中的轴承组件模块的轴承法兰(5)接触，并且其中所述接口(30a)被设计用于将被引导通过所述轴承壳体(29)的一个油通道(29a)与被引导通过所述轴承组件模块的所述轴承法兰的一个或多个油通道连接，
其中所述接口(30a)被设置在所述阶梯部的所述止挡面处，其中在所述轴承组件模块(1)被装入所述容纳空间(30)时，在所述接口(30a)处的所述油通道(29a)与设置在所述轴承组件模块(1)的压缩机侧端侧上的环形通道连接，
其中所述容纳空间(30)的所述阶梯部(31)具有沿轴向方向延伸的轴承壳体钻孔(36)，用于容纳用于固定装入所述容纳空间中的轴承组件模块(1)的固定机构(32)。
15.一种用于支承排气涡轮增压器(22)的轴(27)的方法，其中所述排气涡轮增压器包含设置在所述排气涡轮增压器的压缩机(23)和涡轮(25)之间的模块化的轴承(28)，其中所述轴承具有带有容纳空间(30)的轴承壳体(29)，其中所述容纳空间(30)的压缩机侧的区域(30b)的直径在径向方向上大于所述容纳空间(30)的涡轮侧的区域(30c)的直径，所述方法具有以下步骤：
-从一组轴承组件模块中选出一个轴承组件模块(1)，具有滚动轴承的轴承组件模块和具有滑动轴承的轴承组件模块属于该组轴承组件模块，其中具有滚动轴承的轴承组件模块和具有滑动轴承的轴承组件模块都能够装入所述容纳空间中，并且能够非破坏性地从所述容纳空间(30)中拆出，并且
-将所选择的所述轴承组件模块从所述排气涡轮增压器的压缩机侧轴向地装入所述容纳空间中，
其中所述容纳空间具有阶梯部，所述阶梯部具有基本上沿径向方向伸展的止挡面，所述止挡面指向压缩机，使得其限定用于压缩机侧插入的轴承组件模块的轴向止挡件，
其中所述阶梯部将容纳空间划分成在径向方向上较大的第一容纳空间部段和在径向方向上较小的第二容纳空间部段，其中所述第一容纳空间部段和所述第二容纳空间部段轴向彼此相邻地设置，并且所述阶梯部设置在所述第一容纳空间部段和所述第二容纳空间部段之间，
其中所述容纳空间(30)具有接口(30a)，所述接口被设计用于与装入到所述容纳空间中的轴承组件模块的轴承法兰(5)接触，并且其中所述接口(30a)被设计用于将被引导通过所述轴承壳体(29)的一个油通道(29a)与被引导通过所述轴承组件模块的所述轴承法兰的一个或多个油通道连接，
其中所述接口(30a)被设置在所述阶梯部的所述止挡面处，其中在所述轴承组件模块(1)被装入所述容纳空间(30)时，在所述接口(30a)处的所述油通道(29a)与设置在所述轴承组件模块(1)的压缩机侧端侧上的环形通道连接，
其中所述容纳空间(30)的所述阶梯部(31)具有沿轴向方向延伸的轴承壳体钻孔(36)，用于容纳用于固定装入所述容纳空间中的轴承组件模块(1)的固定机构(32)。
16.根据权利要求15所述的方法，还具有以下的步骤：
-非破坏性地拆出已装入所述容纳空间(30)中的轴承组件模块(1)，其中将具有滚动轴承的轴承组件模块非破坏性地从所述容纳空间中拆出并且通过同样具有滚动轴承的另一轴承组件模块替代或者通过具有滑动轴承的轴承组件模块替代，或者将具有滑动轴承的轴承组件模块非破坏性地从所述容纳空间拆出并且通过同样具有滑动轴承的另一轴承组件模块替代或者通过具有滚动轴承的轴承组件模块替代。
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