CN1349057A - 具有浮动盘的液力轴向轴承 - Google Patents

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Abstract

在一液力轴向轴承(10)中,在一轴承体(18)的径向轴承(17)中径向地支承一旋转体(13)。该旋转体(13)包括一个其轴承轴颈(14)支承在径向轴承(17)中的轴(16)和一与轴(16)固定连接的轴承凸缘(20),其与轴(16)共同转动。在一位于固定轴承体(18)的壁部(26)和同步转动轴承环(20)之突起(22)间的环槽形空腔(28)中安置一浮动盘(12)。浮动盘(12)具有一中央圆孔(30),其被构造为整体的液力径向轴承(32)。用此径向轴承(32),该浮动盘(12)径向地支承在一固定的并在一分段(29)上对中地包围着该旋转体(13)的轴承元件(38)上。

Description

具有浮动盘的液力轴向轴承
技术领域
本发明涉及一种权利要求1前序部分所述的具有浮动盘的液力轴向轴承。
背景技术
为了在例如涡轮增压机的液力轴向轴承中改善倾斜状态的补偿能力和磨损性能，可以在以轴转数旋转的轴承凸缘和不转动的壳体之间安装所谓的浮动盘。其中作为例子可在US-1,786,565及GB-1,095,999中见到。该浮动盘的径向导引是在旋转的本体上亦即在轴上或在轴承凸缘上通过一集成在浮动盘中的径向轴承实现的，正如作为例子在DE-A-19641673中公开的那样。这样一个液力轴向轴承的润滑一般是借助来自一个自身的润滑油系统的润滑油实现的或者在涡轮增压机情况下经过一与该涡轮增压机连接的内燃机之润滑油系统完成的。
在运行中将在以只有大约一半运行转数回转的浮动盘和轴或轴承凸缘之间建立一个有承载能力的润滑油膜。在轴例如由于不平衡而处于大的径向振动情况下，就可能当然导致该浮动盘之径向轴承的一个超载以及其径向轴承中的磨损。
本发明的描述
由此本发明的任务在于，提供一具有浮动盘的液力轴向轴承，其中尽可能地排除该浮动盘之径向轴承的超负载现象。
这个任务是通过一按照权利要求1之特征部分限定的液力轴向轴承解决的。
通过将一浮动盘径向地支承在一固定安置的、将一轴向轴承的旋转体对中包围的轴承元件上，该在轴承元件和旋转体之间的退耦隙缝中的旋转体之振动和撞击就被截获并且与该浮动盘的径向轴承保持远离。因此，径向轴承的超载和在该浮动盘之径向轴承中的磨损被避免了。
十分有利的方案是轴承元件和轴承体的整体式结构设计，因为这样可实现一特别简单的和成本廉价的制造。
但是，轴承元件和轴承体的一种分体式结构设计也可以是有利的，条件是该轴承体例如被制成铸造件和该轴承元件通过选用特殊的材料或表面处理应获得一高的抗磨性。
在这样的情况下，在轴承元件和轴承体之间的一种固定的、不可拆卸的连接是很有利的，因为这使得该液力轴向轴承的制造及装配简化了。
作为在轴承元件和轴承体之间的固定连接，一个压配合是极适合的。这种压配合确保了该轴承元件相对于旋转体和旋转的浮动盘的固定安置，它制造简单且运行可靠。
该轴承元件为了压配合具有一个保持在压合座中的配合件。特别有利的是，该配合件设有一个空槽。以此方式该轴承元件就可以简单地被配合在压合座中并且该轴承元件在轴承座的区域中的变形(由于压配合引起的)就可以被保持得较小。所述空槽还可以同时很有利地被用作润滑油槽以用于浮动盘的润滑。
特别有利的是，设置一闭合的套筒作为轴承元件，以便尽可能地避免由于在退耦隙缝中的润滑油而减小该退耦性能。
该在轴承元件和旋转的本体之间的退耦隙缝可以优选地被构造为宽大的容差隙缝。因而，挤入到退耦隙缝中的润滑油则不会减小所述的退耦性能。
该轴承元件可以优选地被如此地构造，以便经过该轴承元件，润滑油可到达浮动盘的径向轴承中和到达围绕其的润滑隙缝中。
对此例如该轴承元件可以随着润滑油输送被带到导引的连接中并且该轴承元件与浮动盘配合作用的表面可以被如此构型，以便经过这一型廓在所述润滑油隙缝间产生一种可让润滑油通过的连接。这样的型廓可以如此设计，以便它能作为用于浮动盘的液力径向轴承而工作并且该浮动盘本身不必具有一体的径向轴承。
也可以在轴承体中设置连接孔，其通入到所述径向轴承和润滑隙缝中并与一润滑油输入管相连接，因此，润滑油就可以直接地被供给到润滑油隙缝和径向轴承处。这些连接孔除了所述构型外或者也可以不用造型而被设置在轴承元件的外侧面上。
液力轴向轴承的其他优选的实施方案则是其它从属权利要求的主题。
附图的简述
下面借助现有技术对本发明主题和两个优选的实施例作详细地阐述。以纯粹简图方式表示：
图1表示一按照现有技术带有浮动盘的液力轴向轴承被沿着其旋转体的纵轴线剖取的截面图；和
图2至5表示本发明带有浮动盘的液力轴向轴承被沿着其旋转体的纵轴线剖取的不同实施方案之截面图。
在附图中应用的附图标记和其含意被总结为附图标记表的方式罗列出来。原则上说，图中相同的构件设有相同的附图标记。这些被描述的实施例仅仅作为本发明技术主题的示范例而绝没有限制性的作用。
本发明的具体实施方式
图1表示了现有技术中的一个带有一浮动盘12的液力轴向轴承10，其例如应用在一涡轮增压机中。该轴向轴承10包括一个轴承体18，其中构造一个用于径向地支承一旋转的本体(简称旋转体)13的径向轴承17。该径向轴承17通过一个径向轴承元件9实现，该元件9被配合在轴承体18的一径向轴承孔8中。该旋转体13在这一实施例中包括一个带一轴承轴颈14和一轴承凸缘20的轴16。该轴承凸缘20具有一个与轴16垂直地径向往外伸出的圆盘状突起22和一个包围着该轴承轴颈14的并沿轴向(A)延伸的部分24。该轴承轴颈14和轴承凸缘20是相互固定连接的，例如借助挤压配合，因此，轴承凸缘20与轴16以相同的转数一同转动。该轴承轴颈14和该轴承凸缘20的部分24延伸入径向轴承17中并被这个轴承17所容纳。
该轴承凸缘20的突起22位于径向轴承17的外边并与轴承体18的壁部26共同构成一个环槽形的空腔28。在这个空腔28中安置着浮动盘12。该空腔28和浮动盘12是如此被确定尺寸的，以便在浮动盘12和壁部26之间以及在浮动盘12和突起22之间形成润滑油隙缝25，25’。该浮动盘12或壁部26和突起22为了限定当时相应的润滑油隙缝25，25’被如此地构型，以便这种结构在运行中与提供到该环槽形空腔28中的润滑油形成一个液力轴向轴承。该浮动盘12具有一个中央的圆形孔30，通过它该盘12被支承在旋转的本体13上。该中央圆孔30被构造为该浮动盘12的液力径向轴承32，并在运行中与提供到该环槽形空腔28中的润滑油形成一层对径向轴承32润滑的润滑油膜。通过这样构型的圆孔30还确保在浮动盘12和突起22之间构成的润滑油隙缝25’的润滑油供给。在DE-A_19641673中描述了一个实施例，其用于一个上述构型的浮动盘12或者上述构型的限定空腔28的构件22，26以及用于构成该径向轴承。
润滑油由一个自身的润滑油系统或例如在一个涡轮增压机情况下由一个与涡轮增压机相连的内燃机之润滑油系统输送提供(未示出)。这种输送以公知的方式例如通过一个径向的输送通道34实现，该通道在其径向上位于内部的端部通过一环通道35与环槽形空腔28相连接。而且，该径向轴承17被供有润滑油，其经过一油通道37排出。在该旋转体13之大的径向振荡(箭头B)情况下，可能导致在浮动盘12和旋转体13之间发生润滑油膜的超负荷。后果是该轴承的磨损或甚至损坏。
图2-5表示了本发明液力轴承10’，10”，10”’，10””之不同的实施形式，具有一个与图1公开的轴向轴承10相应的基本结构。与图1表示的轴向轴承10之不同在于，图2-5中该浮动盘12以其中央的圆孔30被径向地支承在一个固定安置的轴承元件38上而不是旋转体13上。在图2-4中，该轴承体18被制成铸造件；该轴承元件38由钢制成并设有一抗磨损的涂层或表面处理结构。该轴承元件38与轴承体18固定连接并具有一圆筒形的、在轴向(A)上延伸的轴承部分39以及一基本上圆盘形的配合部分40，它相对于轴向(A)垂直地、径向往外地从轴承部分39伸出。在轴承体18中的凹槽42直接地邻接于轴承体18的径向轴承凹槽8并形成一个用于轴承元件38之配合部分40的压合座。该轴承元件38的轴承部分39从配合部分40轴向延伸而通过环槽形的空腔28并直至轴承凸缘20的突起22。因此，该轴承元件38在一分段29上对中地包围着该轴向轴承10的旋转体13并与其在分段29中的部分构成一个退耦隙缝50。
在图2中该轴承元件38被构造为闭合的套筒36，该退耦隙缝50被构造为充满空气或油的容差隙缝。在浮动盘12和轴承元件38之间的润滑借助润滑油实现，而润滑油经过径向的输送通道34和与其连接的环道35被输送到该环槽形的空腔28中。这被组合在浮动盘12中的径向轴承32被如此构造，以便实现在浮动盘12和突起22之间的润滑油隙缝25中的润滑油流通。
在图3中表示的液力轴向轴承10”是与图2中的轴向轴承10’类似的结构。该浮动盘12的径向支承又实现在一固定安置的轴承元件38上。虽然在这个实施例中该轴承元件38的配合部分40具有一个凹槽48，其允许较容易地配合到通过凹槽42在轴承体18中构成的压合座中并可避免轴承元件38过大的变形。此外在此处表示的实施例中该环形的凹槽48与输入通道34或环道35相连接并同时用作润滑油槽以用于环槽形空腔28中的油润滑。替代浮动盘12的圆孔30，在这个实施例中该轴承元件38的轴承部分39之对着浮动盘12的外侧面44被构造为径向轴承32。经过轴承部分39之这样被构型的外侧面44也可确保在浮动盘12和突起22之间构成的润滑油隙缝25’的润滑油供给。
在图4中的轴向轴承10”’是与图3中所示轴向轴承10”相同的结构设计。该浮动盘12之径向轴承32的润滑油供应和润滑油隙缝25，25’的润滑油供给是通过连接孔52可靠地提供的，该连接孔52设置在轴承元件38之轴承部分39中并将环槽形空腔28与用于润滑油的输送通道34相连接。
图5表示一轴向轴承10””，其结构与图2的轴向轴承10’相类似。仅有的不同在于，该轴承元件38和轴承体18被构造为一体结构，并在这个实例中由钢构成。当然也可以将图3和4所示的实施例被构造成与轴承体18一体结构连接的轴承元件38的形式。
此外轴向轴承10’，10”，10”’，10””之各种不同的其它结构设计也是可能的。例如除了图2-4所示的润滑油供给外可以设置连接孔52。该液力轴向轴承10’，10”，10”’，10””之旋转体13可以例如在该分段29上仅由轴16或轴颈14组成。也可以代替具有其部分24和突起22的轴承凸缘20而设置另外的与轴16一同转动的元件。该轴承凸缘20之突起22也可以不设置轴向部分24。该突起22也可以与轴16或轴颈14被构造为一体结构。该轴承元件38可以例如没有径向往外伸出的配合部分，而是为管形的构造并借助一个简单的紧缩配合与轴承体18固定连接。也可以想到另外的连接方式例如焊接。该轴承元件38也可以不与轴承体18而是与其它固定安置的元件例如一壳体件固定连接。一凹槽48也可以被设置为润滑油槽，此时这个凹槽不需要被用于压配合。
在本发明之液力轴向轴承10的设计方案中，该位于旋转体13和固定安置的轴承元件38之间的退耦隙缝50可防止将旋转体13的径向振动(箭头B)传递到浮动盘12的径向轴承32上。该浮动盘12和其径向轴承32则不会通过所述振动被加载，因而轴承的磨损被避免了或甚至避免轴承的失效。
附图标记表
8            径向轴承凹槽
9            径向轴承件
10-10””            液力轴向轴承
12           浮动盘
13           旋转体
14           轴承轴颈
16           轴
17           径向轴承
18           轴承体
20           轴承凸缘
22           突起
24           轴承凸缘的部分
25，25’             润滑油隙缝
26           壁部
28           环槽形空腔
29           分段
30           中央圆孔
32           径向轴承
34           输送通道
35           环通道
36           套筒
37           油道
38           轴承件
39           轴承部分
40           配合部分
42           槽
44           外侧面
48           凹槽
50           退耦隙缝
52           孔

Claims (9)

1.液力轴向轴承，具有一个轴承体(18)；一个被支承在轴承体(18)的一径向轴承(17)中的旋转的本体(13)，其具有一共同转动的突起(22)；一个浮动盘(12)，其被安置在位于突起(22)和固定安置的轴承体(18)之一壁部(26)之间的一个环槽形空腔(28)中并且径向上经过一液力径向轴承(32)被支承，其特征在于：
该浮动盘(12)径向上被支承在一固定安置的轴承元件(38)上，该元件(38)对中地包围着在一分段(29)上的旋转体(13)，从而，在分段(29)中的固定安置的轴承元件(38)和旋转体(13)之间构成一退耦隙缝(50)。
2.按权利要求1的液力轴向轴承，其特征在于：
该轴承元件(38)与轴承体(18)构造为一体结构。
3.按权利要求1的液力轴向轴承，其特征在于：
该轴承元件(38)和轴承体(18)是独立的构件并且该轴承元件(38)与轴承体(18)固定连接，而且最好经过压配合完成。
4.按权利要求3的液力轴向轴承，其特征在于：
该轴承元件(38)具有一个配合在一压合座中的配合部分(40)，在该配合部分中特别地设置一凹槽(48)，其最好也用作润滑油槽。
5.按权利要求1-4之一的液力轴向轴承，其特征在于：
该轴承元件(38)是一个闭合的套筒(36)。
6.按权利要求1-5之一的液力轴向轴承，其特征在于：
该退耦隙缝(50)是一个充满空气的容差隙缝。
7.按权利要求1-4之一的液力轴向轴承，其特征在于：
该环槽形空腔(28)和在其中安置的润滑油隙缝(25，25’)以及径向轴承(32)经轴承元件(38)与润滑油输送通道(34)连接。
8.按权利要求7的液力轴向轴承，其特征在于：
这两个润滑油隙缝(25，25’)经过一适宜的构型在该轴承元件(38)的一轴承部分(39)之对着该浮动盘(12)的外侧面(44)上相互连接。
9.按权利要求7或8的液力轴向轴承，其特征在于：
环槽形空腔(28)、润滑油隙缝(25，25’)和径向轴承(32)经过轴承元件(38)中的连接孔(52)与润滑油输送通道(34)相连接。
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