專利名稱：用于滾動(dòng)元件軸承套筒的抗轉(zhuǎn)動(dòng)及推力限制的彈簧夾子方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明針對一種用于限制渦輪增壓器滾動(dòng)元件軸承套筒的系統(tǒng)，并且更具體的針對一種具有多個(gè)機(jī)加工簡單且成本低的部件的系統(tǒng)，該系統(tǒng)確保了正確的組裝并且提供了抗轉(zhuǎn)動(dòng)作用以及對在任何一個(gè)軸向方向上的推力負(fù)載的限制作用。本發(fā)明提供了一種用于安裝具有充分游隙的滾動(dòng)元件軸承(REB)套筒的簡單系統(tǒng)，以便允許在壓力下通過封裝油膜或油流動(dòng)來進(jìn)行阻尼，但同時(shí)允許REB套筒被軸向地保持以便將這些軸向負(fù)載傳輸?shù)捷S承殼體上、并在旋轉(zhuǎn)意義上保持從而使得REB套筒相對于軸承殼體不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。
背景技術(shù)：
渦輪增壓器將空氣以與在正常吸氣布置中將有可能的情況相比更大的密度傳送到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)、從而允許燃燒更多的燃料，因此在沒有明顯增加發(fā)動(dòng)機(jī)重量的情況下提升了發(fā)動(dòng)機(jī)的馬力。這就能夠使用一臺較小的渦輪增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)來替代一臺較大物理尺寸的正常吸氣的發(fā)動(dòng)機(jī)，因此減少了車輛的質(zhì)量以及空氣動(dòng)力學(xué)的前端面積。渦輪增壓器屬于一類被迫進(jìn)氣系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用了從發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管進(jìn)入渦輪機(jī)殼體的排氣流動(dòng)以驅(qū)動(dòng)位于渦輪機(jī)殼體中的渦輪機(jī)葉輪51。渦輪機(jī)葉輪被穩(wěn)固地附著到一個(gè)軸上以便形成該軸和葉輪組件。一個(gè)壓縮機(jī)葉輪20被安裝到該軸和葉輪的短軸56末端上并且通過來自一個(gè)壓縮機(jī)螺母四的夾緊負(fù)載而保持在位。該渦輪機(jī)葉輪的主要功能是從排氣中提取用來驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。壓縮機(jī)級包括一個(gè)葉輪20及其殼體。過濾后的空氣通過壓縮機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)而被軸向地抽取到壓縮機(jī)蓋件的進(jìn)口之中。由渦輪機(jī)級產(chǎn)生的、到達(dá)軸和葉輪上的動(dòng)力輸入驅(qū)動(dòng)了壓縮機(jī)葉輪以便產(chǎn)生靜態(tài)壓力與一些剩余動(dòng)能及熱量的一種組合。加壓的氣體穿過壓縮機(jī)排放口從壓縮機(jī)蓋件排出并且通常經(jīng)由一個(gè)中冷器被傳送到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣中。在壓縮機(jī)級性能的一個(gè)方面中，壓縮機(jī)級的效率受到壓縮機(jī)葉輪輪廓觀與壓縮機(jī)蓋件中相配的輪廓之間的間隙的影響。壓縮機(jī)葉輪的輪廓距壓縮機(jī)蓋件的輪廓越近，則該級的效率就越高。在一個(gè)具有76mm壓縮機(jī)葉輪的典型的壓縮機(jī)級中，該尖端間隙是在從 0. 31mm至0. 38mm的范圍內(nèi)。葉輪距該蓋件越近，則壓縮機(jī)葉輪摩擦的可能性就越高；這樣， 在改進(jìn)效率與改進(jìn)耐久性之間必然存在一種折衷。對肉眼而言，在典型的渦輪增壓器中壓縮機(jī)葉輪的鼻形件好像是圍繞軸承殼體的縱向幾何軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；然而，當(dāng)在一種X、Y示波器上作為軌跡來觀察時(shí)，壓縮機(jī)葉輪的鼻形件描述了不同形狀的軌道。這些軌道的平均質(zhì)心接近而不是被精確地定心在渦輪增壓器的縱向幾何軸線上。圖1中示出了渦輪增壓器的幾何軸線100。軸和這些葉輪所發(fā)生的動(dòng)態(tài)偏移是由多種因素引起，這些因素包括旋轉(zhuǎn)組件的失衡；支座(即發(fā)動(dòng)機(jī)和排氣歧管)的激振；以及來自車輛與地面界面的低速激振。該軸和這些葉輪所發(fā)生的偏移的凈效應(yīng)是這種典型的渦輪增壓器設(shè)計(jì)具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對于空氣動(dòng)力學(xué)效率水平所希望的那些間隙的多個(gè)間隙。
這種典型的渦輪增壓器是以來自發(fā)動(dòng)機(jī)的油進(jìn)行供給的。處于典型地與發(fā)動(dòng)機(jī)壓力相等的壓力下的這種油執(zhí)行幾個(gè)功能。油被傳送到這些軸頸軸承的兩側(cè)上以便提供雙流體動(dòng)力擠壓膜，該擠壓膜的壓力在軸承的內(nèi)徑上施加軸的反作用力，并且在軸承殼體孔上施加軸承的外徑的反作用力。這些油膜提供了減弱的反作用力以便減少軸偏轉(zhuǎn)的幅度。這種油還起到了將熱量從渦輪增壓器移除的作用。一種典型的渦輪增壓器設(shè)計(jì)具有兩個(gè)鄰接的軸承系統(tǒng)一個(gè)在軸承殼體的壓縮機(jī)端；而一個(gè)在軸承殼體的渦輪機(jī)端。每個(gè)系統(tǒng)具有兩個(gè)界面旋轉(zhuǎn)軸在浮動(dòng)軸承內(nèi)徑上的界面、以及浮動(dòng)軸承外徑在軸承殼體的固定孔上的界面。典型的渦輪增壓器雙流體動(dòng)力擠壓膜軸承的剛度及阻尼能力是以下各項(xiàng)之間的一種折衷由這些軸承元件的旋轉(zhuǎn)速度所產(chǎn)生的膜的厚度、在所述元件之間的間隙、以及由于渦輪增壓器傾向于使油在軸的任何一端流過這些活塞環(huán)密封件所引起的油流動(dòng)限制。在渦輪增壓器中使用REB軸承解決了幾個(gè)問題，這些問題包括油的高流速、軸承阻尼、以及經(jīng)過軸承系統(tǒng)的動(dòng)力損失。圖1描繪了一個(gè)典型的渦輪增壓器雙流體動(dòng)力擠壓膜軸承構(gòu)形。在這種構(gòu)形中， 加壓的油從發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過一個(gè)油入口 80被接收至軸承殼體3。油經(jīng)過回油孔(82和8 被壓送至軸承殼體的軸頸軸承孔4。對于渦輪機(jī)端及壓縮機(jī)端的軸承30 二者而言，油流動(dòng)被傳送至軸和葉輪的軸頸軸承區(qū)域，在此，油是圍繞該軸分布的以便在軸表面52與這些浮動(dòng)軸頸軸承30的內(nèi)孔之間產(chǎn)生油膜。在這些軸頸軸承30的外側(cè)上，由軸頸軸承的、針對軸承殼體的軸頸軸承孔4的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了一種類似的油膜。一旦通過軸頸軸承和止推軸承，油就在軸承殼體的底部經(jīng)由放油口 85離開軸承殼體，并且返回到發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸箱。在圖1描繪的典型的渦輪增壓器中，止推軸承19也是一種液動(dòng)或流體膜類型的軸承。在這種構(gòu)形中，從回油孔81對該靜止的止推軸承進(jìn)行供油，以便對一種斜坡及襯墊的軸承設(shè)計(jì)供油。通過止推墊圈40與拋油環(huán)44的墊圈部分的相對運(yùn)動(dòng)而將油驅(qū)動(dòng)進(jìn)入楔形形狀中，該拋油環(huán)被安裝到軸上、與該靜態(tài)止推斜坡及襯墊相對。這種軸承控制了旋轉(zhuǎn)組件的軸向位置。已經(jīng)有一種提高渦輪增壓器的效率的方法是利用滾動(dòng)元件軸承(REB)來支撐旋轉(zhuǎn)組件。多個(gè)滾動(dòng)元件軸承可以被分成兩種通用類型。第一種類型使用一對典型的REB組件。在這種情況中，每個(gè)REB組件包括一個(gè)外座圈、這些滾珠或輥柱元件、一個(gè)內(nèi)座圈、一個(gè)罩、以及多個(gè)密封件。可以將這對REB組件壓入或縮小進(jìn)入一個(gè)套管中，即具有多個(gè)回油孔及多個(gè)用于這些REB組件的位置的一個(gè)外部圓柱形殼體，以便產(chǎn)生REB套筒。在第二種類型中，套管被省略，并且REB組件的外座圈限定了 REB套筒的外徑。除非另外指明，在此使用的術(shù)語“REB”將表示REB套筒。如在圖2中看到的，REB典型地具有一個(gè)內(nèi)座圈65，該內(nèi)座圈被安裝到軸和葉輪的軸頸表面52上。被組裝到這個(gè)或這些內(nèi)座圈(65、65C和65T)上的是一組滾動(dòng)元件，該組滾動(dòng)元件將該內(nèi)座圈連接到該外座圈64上(圖6A)。該外座圈被安裝在軸承殼體3中的孔 71中。因?yàn)闈L動(dòng)元件軸承不要求與典型的渦輪增壓器軸頸軸承所要求的一樣多的油，所以一個(gè)油限定器86被裝配到油入口 80上以便限制油到這些REB的流動(dòng)。采用滾動(dòng)元件軸承渦輪增壓器帶來了若干改進(jìn)。由于特別是在低的渦輪增壓器每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)RPM下REB系統(tǒng)的功率損失減小，存在著優(yōu)于典型的渦輪增壓器軸承系統(tǒng)的、對瞬態(tài)響應(yīng)的改進(jìn)。REB系統(tǒng)中的功率損失小于典型的套管式渦輪增壓器軸承系統(tǒng)的功率損失。與典型的渦輪增壓器軸承系統(tǒng)可以支撐的推力負(fù)載相比，REB系統(tǒng)可以支撐更大的推力負(fù)載，從而使得止推部件更穩(wěn)健。因?yàn)榈湫偷男逼录耙r墊止推軸承要求將大百分比的油流動(dòng)傳送到渦輪增壓器上，而REB系統(tǒng)要求較少的油流動(dòng)(與典型的渦輪增壓器軸承系統(tǒng)相比)，于是對于REB系統(tǒng)要求較小的油流動(dòng)，其正面影響是，油進(jìn)入壓縮機(jī)或渦輪機(jī)各級而在此處可能毒害催化劑的傾向更小。雖然滾珠軸承系統(tǒng)提供了這些效率及瞬態(tài)性能增益，但滾珠軸承的阻尼能力不如典型的渦輪增壓器雙流體動(dòng)力擠壓膜軸承的能力好。為了便于組裝，這些滾珠軸承被保持在一個(gè)鋼制的REB套筒中，該套筒通過套筒的外徑與軸承殼體孔的內(nèi)徑之間的油膜懸吊在軸承殼體內(nèi)。油被用于在軸的臨界情況下的阻尼并且用于這些軸承的潤滑。對于這種設(shè)計(jì)關(guān)鍵的是該軸承套筒與軸承殼體孔不存在金屬與金屬的接觸，因?yàn)樽枘嶙饔脤⑾?。US 5，145，334 (Gutknecht)和 US 7，214，037 (Mavrosakis)傳授了用于將浮動(dòng)軸承套筒保持在軸承殼體中的方法。一個(gè)被緊固于軸承殼體中的柱(例如，限定器86)保持該軸承套筒從而使得該柱反抗軸向力和轉(zhuǎn)動(dòng)力，同時(shí)允許軸承套筒在軸承殼體中其他形式的不受限制的運(yùn)動(dòng)(浮動(dòng))。在美國7，214，037中，如圖4中所示，被殼體440的開口 444 所接收的一個(gè)銷釘460任選地幫助套筒相對于殼體440以方位角定位。在本申請的圖3中示出了類似于美國5145，334的銷釘?shù)囊粋€(gè)銷釘72，該銷釘定位了套筒中的一個(gè)孔68以及該外座圈中的一個(gè)孔70，以便相對于該軸承殼體提供軸向及徑向的限制二者。這兩種方法均要求通過在軸承殼體中的多個(gè)通孔進(jìn)行機(jī)加工，并且此外，它們要求在對于組裝者不是良好可見的區(qū)域中進(jìn)行復(fù)雜的組裝，從而使進(jìn)行正確的組裝及對所述銷釘?shù)慕M裝進(jìn)行確認(rèn)變得困難。美國7，214，037傳授了使用一個(gè)反孔(442，圖4)以及一個(gè)板450來控制施加于軸承套筒外座圈上的這些軸向負(fù)載。對這些反孔進(jìn)行機(jī)加工要求準(zhǔn)確安置切削工具，這必須將方向從切削一個(gè)直徑表面改變?yōu)榍邢鬏S承殼體內(nèi)部深處的一個(gè)支座表面，而不留下一個(gè)可能不允許軸承套筒坐于該支座上的過大的內(nèi)角半徑。執(zhí)行這個(gè)過程增加了用來機(jī)加工軸承殼體的費(fèi)用和復(fù)雜性。從而可以看到，REB套筒的軸向及轉(zhuǎn)動(dòng)限制的當(dāng)前狀況是昂貴且復(fù)雜的。需要一種在成本及技術(shù)上更有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
諸位發(fā)明人考慮到存在以一種通過封裝油膜進(jìn)行阻尼方式來解決安裝REB套筒的上述問題的需要，但同時(shí)這種方式允許REB套筒被軸向地保持以便將這些軸向負(fù)載傳輸?shù)捷S承殼體上、并在旋轉(zhuǎn)意義上保持這樣使得REB套筒相對于軸承殼體不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。因此對于一種成本有效的、組裝簡單的抗轉(zhuǎn)動(dòng)特征存在一種需要，以便允許阻尼油膜環(huán)繞REB 套筒但仍然防止REB組件相對于軸承殼體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。諸位發(fā)明人是通過發(fā)展一種二元模式的卡扣環(huán)來解決這些問題的，它提供了一種簡單的、極易組裝的、低成本的、易于機(jī)加工的抗轉(zhuǎn)動(dòng)特征，如果需要的話允許阻尼油膜圍繞REB套筒流動(dòng)，但仍然防止?jié)L動(dòng)元件軸承組件的軸承套筒相對于軸承殼體發(fā)生旋轉(zhuǎn)。


本發(fā)明是通過舉例而非限制的方式展示在這些附圖中，其中類似的參考數(shù)字表示相似的部分，并且在這些附圖中圖1描繪了一個(gè)渦輪增壓器組件的截面；圖2描繪了一個(gè)典型的滾珠軸承渦輪增壓器的軸承殼體組件的截面；圖3描繪了一種現(xiàn)有技術(shù)的滾柱軸承；圖4描繪了另一種現(xiàn)有技術(shù)的滾柱軸承；圖5描繪了本發(fā)明的第一實(shí)施方案的一個(gè)截?cái)嗟妮S承殼體組件的視圖；圖6A、圖6B描繪了本發(fā)明的第一實(shí)施方案的截面視圖；圖7描繪了圖6A的一個(gè)進(jìn)一步放大的視圖；圖8A、圖8B描繪了本發(fā)明的前面正視圖和端部正視圖；圖9描繪了本發(fā)明的第一實(shí)施方案的第一變體的一個(gè)放大截面；圖10A、圖IOB描繪了本發(fā)明的第一實(shí)施方案的第二變體的放大截面；圖11A、圖IlB描繪了本發(fā)明的第一實(shí)施方案的組裝順序；圖12A、圖12B描繪了本發(fā)明的第一實(shí)施方案的第二變體的放大截面；圖13A、圖1 描繪了本發(fā)明的第二實(shí)施方案的截面視圖；并且圖14描繪了本發(fā)明的第二實(shí)施方案的放大截面。
具體實(shí)施例方式雖然存在著與用于限制滾珠軸承套筒使其反抗相對于其所安裝處的軸承殼體轉(zhuǎn)動(dòng)的多種常規(guī)方法相關(guān)聯(lián)的問題，然而省略軸向及徑向的限制將允許葉輪接觸殼體并且將允許套筒在軸承殼體中旋轉(zhuǎn)，它們分別都將縮短渦輪增壓器的壽命。本發(fā)明提供一種二元模式的卡扣環(huán)以及一種使用該二元模式卡扣環(huán)的限制系統(tǒng)。 雖然卡扣環(huán)常規(guī)地具有總體上環(huán)形的徑向內(nèi)表面以及總體上環(huán)形的徑向外表面，本發(fā)明的這些二元模式卡扣環(huán)包括至少一個(gè)非圓形的徑向內(nèi)表面，該徑向內(nèi)表面用于接合在該REB套筒的一個(gè)互補(bǔ)的非圓形表面中，該徑向內(nèi)表面優(yōu)選地形成于一個(gè)凹槽內(nèi)，至少一個(gè)非圓形的徑向外表面，該徑向外表面用于接合在該軸承殼體的一個(gè)互補(bǔ)的非圓形表面中，這些徑向內(nèi)部接合及外部接合產(chǎn)生了對REB套筒的一種抗轉(zhuǎn)動(dòng)限制，以及第一和第二軸向表面，該第一和第二軸向表面被適配為徑向向外地坐在軸承殼體的一個(gè)凹槽中或者被限定在該軸承殼體與軸承殼體封閉板之間，并且徑向向內(nèi)坐于REB 套筒的一個(gè)凹槽中，并且從而防止REB套筒在壓縮機(jī)方向連同在渦輪機(jī)方向上的軸向運(yùn)動(dòng)。這種二元模式卡扣環(huán)以及該REB套筒限制系統(tǒng)滿足了在軸向及轉(zhuǎn)動(dòng)方向二者上限制該REB套筒的需要，并且滿足了易于由組裝人員掌控組裝任務(wù)的需要、以及易于在視覺上校驗(yàn)該限制裝置被確實(shí)地并且正確地安裝在完成的渦輪增壓器組件中的需要。二元模式卡扣環(huán)提供了一種簡單的、極易組裝的、低成本的、易于機(jī)加工的抗轉(zhuǎn)動(dòng)特征以便允許阻尼油膜圍繞REB套筒流動(dòng)，但仍然防止?jié)L動(dòng)元件軸承組件的軸承套筒相對于軸承殼體發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明，不再要求圖2中示出的、作為常規(guī)抑制特征的渦輪機(jī)端軸向支座73， 從而允許該軸承殼體孔71被機(jī)加工為在它張開進(jìn)入該拋油環(huán)空腔170中的位置具有恒定的直徑。雖然這可能看起來僅是一個(gè)輕微的改變，但事實(shí)上它在可制造性上是一種實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)。消除渦輪機(jī)端的軸向支座73允許該軸承殼體孔被珩磨以便改進(jìn)表面光潔度，然而，在存在一個(gè)支座的情況下，在盲孔中珩磨一個(gè)圓柱形表面的工藝是十分困難的。如在圖8A和圖8B中示出的二元模式卡扣環(huán)102的第一實(shí)施方案具有一個(gè)徑向內(nèi)表面112和一個(gè)徑向外表面111。除了常規(guī)卡扣環(huán)的這些特征之外，該二元模式卡扣環(huán)102 具有在該環(huán)的總體上圓形或環(huán)形內(nèi)表面112中制造的一個(gè)或多個(gè)非圓形的(例如平坦的) 區(qū)段或形狀107從而在總體上提供轉(zhuǎn)動(dòng)限制，這樣使得在該二元模式卡扣環(huán)處于松弛狀態(tài)的情況下該二元模式卡扣環(huán)中的這些平坦區(qū)段107裝配在槽94的、相應(yīng)的、平坦的內(nèi)部區(qū)段106上，這些內(nèi)部區(qū)段是在該REB套筒中或外座圈中制造的。在徑向外表面111上，該第一實(shí)施方案的二元模式卡扣環(huán)102具有一個(gè)徑向地向外伸出的凸形突頭104，該凸形突頭裝配在該軸承殼體中的一個(gè)相反形像的扇形103中，以防止該卡扣環(huán)相對于該軸承殼體的轉(zhuǎn)動(dòng)。二元模式卡扣環(huán)對于軸承殼體的這種在旋轉(zhuǎn)意義上的止動(dòng)安排、以及REB套筒對于二元模式卡扣環(huán)的在旋轉(zhuǎn)意義上的止動(dòng)安排因此限制了該REB套筒相對于該軸承殼體的轉(zhuǎn)動(dòng)。取決于制造技術(shù)，這種在旋轉(zhuǎn)意義上的止動(dòng)特征還可以是(該軸承殼體中的)一個(gè)銷釘以及(該二元模式卡扣環(huán)中的)一個(gè)對應(yīng)的孔。該二元模式卡扣環(huán)102還具有兩個(gè)通常平坦的、軸向的或“頰”面。該軸承殼體在徑向上具有一個(gè)被適配為接收該卡扣環(huán)的凹陷，并且該REB套筒在徑向上具有一個(gè)被適配為接收該卡扣環(huán)的凹槽，這樣通過在渦輪機(jī)方向上來自該REB套筒的軸向推力使得該卡扣環(huán)的渦輪機(jī)側(cè)的頰面109支承在軸承殼體3中凹陷67的渦輪機(jī)側(cè)上、并且通過在壓縮機(jī)方向上的軸向推力使得該二元模式卡扣環(huán)的壓縮機(jī)側(cè)頰面108支承在軸承殼體封閉件6的渦輪機(jī)側(cè)的面168上?？梢詫υ摱Ｊ娇郗h(huán)102進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)，只要它與該軸承殼體相結(jié)合地提供了 REB套筒在軸承殼體中的軸向及轉(zhuǎn)動(dòng)限制二者。雖然在本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方案中，該REB套筒對于該二元模式卡扣環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)限制采取了在該卡扣環(huán)中的、與REB套筒中的三個(gè)平坦表面互鎖的三個(gè)平坦表面的形式，但可以存在大于一的任何數(shù)目的、與REB套筒中的相同數(shù)目的平坦表面互鎖的平坦表面，以便既提供轉(zhuǎn)動(dòng)限制又提供一種獨(dú)特的角度對齊從而使得在軸承殼體中機(jī)加工的任何油通道與在外座圈中機(jī)加工的一個(gè)對應(yīng)的油通道相連通。雖然在本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方案中，該REB套筒對于該二元模式卡扣環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)限制采取了在卡扣環(huán)中的、與該REB套筒中的三個(gè)平坦表面互鎖的三個(gè)線性或平坦表面的形式，但可以是其他在旋轉(zhuǎn)意義上限制性的幾何形狀，如或者在二元模式卡扣環(huán)中或者在REB套筒中執(zhí)行同一功能的曲線板或突頭。在該二元模式卡扣環(huán)與該REB套筒之間的、 在旋轉(zhuǎn)意義上的止動(dòng)限制還可以是一個(gè)使該REB套筒與該二元模式卡扣環(huán)對齊的銷釘及凹槽/孔/鍵槽。如在圖5、圖6A和圖6B中描繪的、以及如在圖7中為了清晰而放大的，將材料從軸承殼體3的壓縮機(jī)端的面8上移動(dòng)、或移除以便接受該軸向厚度和/或形狀(例如，一個(gè)軸向盲孔，該盲孔被適配為接收一個(gè)從該壓縮機(jī)側(cè)的頰面延伸出的軸向尾錐體(bullet)或銷釘以防止該卡扣環(huán)102轉(zhuǎn)動(dòng))。從軸承殼體3的壓縮機(jī)端的面8中移除的材料的形狀96 是該二元模式卡扣環(huán)102的一個(gè)(具有間隙的)相反形像，該形狀包括抗轉(zhuǎn)動(dòng)特征，其中該二元?？郗h(huán)處于有待組裝到REB套筒上的狀態(tài)。與在常規(guī)的卡扣環(huán)中一樣，該二元模式卡扣環(huán)具有一對孔眼110以便允許用典型的卡扣環(huán)鉗將該二元模式卡扣環(huán)擴(kuò)張和收縮。為了使卡扣環(huán)鉗的凸端裝配在這些孔眼中， 在此提供了一個(gè)釋放區(qū)105。這個(gè)區(qū)域比釋放部96更深以便允許卡扣環(huán)鉗的凸端通過該卡扣環(huán)而伸出，并且這個(gè)區(qū)域是足夠?qū)挼囊员阍试S該二元模式卡扣環(huán)被擴(kuò)張從而允許二元模式卡扣環(huán)在該REB套筒上的移除、或者安裝。雖然本設(shè)計(jì)依賴一種孔眼來將該二元模式卡扣環(huán)與該組件進(jìn)行組裝和解除組裝， 該卡扣環(huán)還可以是一種非孔眼式的卡扣環(huán)，只要它是以對于軸承殼體及對于REB套筒二者的抗轉(zhuǎn)動(dòng)裝置為特征。為了組裝本發(fā)明的第一實(shí)施方案，如在圖IlA和圖IlB中可見的，這種組裝必須按順序執(zhí)行。在階段“A”，二元模式卡扣環(huán)102被擴(kuò)張以便允許它在REB套筒64的外徑上滑動(dòng)直到它與該REB套筒中的凹槽94對齊。該二元模式卡扣環(huán)然后被允許壓縮進(jìn)入該REB 套筒中的凹槽94中，這樣使得二元模式卡扣環(huán)102上的這些平坦部分107與REB套筒內(nèi)的這些對應(yīng)的平坦部分106對齊。在階段“B”，這個(gè)部分組件然后朝向軸承殼體3中的孔71 中的渦輪機(jī)側(cè)滑動(dòng)、并且轉(zhuǎn)動(dòng)直到該二元模式卡扣環(huán)的突頭104與該軸承殼體中的對應(yīng)扇形96對齊，因此呈現(xiàn)出處于正確的、獨(dú)特的定向的REB套筒以使該油入口及排油口與軸承殼體內(nèi)的這些對應(yīng)端口相匹配。二元模式卡扣環(huán)的這些頰表面(108和109)之間的厚度小于扇形96的深度，這樣當(dāng)正確地組裝后，該二元模式卡扣環(huán)的表面108是處于軸承殼體的表面8的下方。在本發(fā)明的示例性第一實(shí)施方案中，如在圖5至圖7中所描繪的，一個(gè)軸承殼體封閉件6具有一個(gè)凸形的凸耳或支座98，該凸耳或支座具有總體上環(huán)形的徑向形狀，不過略微較小以允許卡扣環(huán)外表面的相反形像與形狀111的組裝；并且該支座的深度的尺寸被確定為裝配到REB套筒與先前被引入軸承殼體中的卡扣環(huán)的這個(gè)組件中，這樣使得該二元模式卡扣環(huán)在軸向上被軸承殼體封閉件的渦輪機(jī)側(cè)的支座表面168、以及軸承殼體的壓縮機(jī)側(cè)的表面67所捕獲。在本發(fā)明的示例性實(shí)施方案中，這個(gè)軸承殼體封閉件6被螺栓固定到軸承殼體上；然而，可以通過用來典型地將這個(gè)組件保持在一起的公知方法中的任何一種將它安裝到該軸承殼體上，這些方法包括V字帶、螺栓和螺母、或者指銷和螺母。因此在本發(fā)明的這個(gè)示例性第一實(shí)施方案中，該REB套筒被軸承殼體、軸承殼體封閉件、以及二元模式卡扣環(huán)102的組件捕獲。以此方式，該渦輪增壓器(軸向的)空氣動(dòng)力學(xué)推力負(fù)載經(jīng)過該二元模式卡扣環(huán)在兩個(gè)方向上傳輸?shù)捷S承殼體上、或者在一個(gè)軸向方向上傳輸?shù)捷S承殼體上而在另一個(gè)軸向方向上傳輸?shù)捷S承殼體封閉板上，由此限制了該 REB套筒并且因此控制了該轉(zhuǎn)動(dòng)組件的軸向位置。因?yàn)槎Ｊ娇郗h(huán)102具有一個(gè)抗轉(zhuǎn)動(dòng)特征104，該特征是由軸承殼體中的相反形象的扇形103在旋轉(zhuǎn)意義上限制的，所以可以看到，軸向及轉(zhuǎn)動(dòng)限制功能均由一個(gè)單個(gè)的、成本有效的部件來提供。在本發(fā)明的、以上討論的示例性第一實(shí)施方案中，伸出的材料的形狀在徑向上略小于在軸承殼體中卡扣環(huán)的壓縮機(jī)側(cè)上所移除的材料的形狀的相反形象，以便使得支座或伸出的材料在壓縮機(jī)的方向上軸向地限制該卡扣環(huán)。該伸出的材料的形狀可以是一個(gè)圓形區(qū)段、或者它可以具有以下這種形狀，即它在卡扣環(huán)的壓縮機(jī)側(cè)上不覆蓋整個(gè)卡扣環(huán)。伸出的材料的形狀必須足以在壓縮機(jī)方向上限制卡扣環(huán)?？商娲?，在至少該第一實(shí)施方案中， 該軸承殼體可以具有一個(gè)孔，并且該卡扣環(huán)可以具有一個(gè)軸向延伸的尾錐體或銷釘。在本發(fā)明的第一實(shí)施方案的第一變體中，在軸承殼體的壓縮機(jī)側(cè)中的凹陷96的深度(由來自于軸承殼體表面8的凹陷表面67的深度形成)等于在軸承殼體封閉件中的卡扣環(huán)(從表面109至表面108)加上支座98的伸出部分(從軸承殼體封閉件的表面7至支座伸出部分的表面168)的厚度之和。為了清晰的目的，如以上所限定的卡扣環(huán)腔室的厚度，將被稱為“卡扣環(huán)軸向腔室的深度”。在REB保持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，必須考慮這些不同部分的熱膨脹和收縮。在最惡劣的熱/公差累積的條件下，該卡扣環(huán)厚度可以至多等于卡扣環(huán)軸向腔室的深度，而在最惡劣的熱/公差累積的條件下的案例中，該卡扣環(huán)在卡扣環(huán)軸向腔室中可能不是放松的。在本發(fā)明的第一實(shí)施方案的第二變體中，如在圖9和圖10中所描繪的，該軸承殼體的壓縮機(jī)側(cè)的面8在二元模式卡扣環(huán)的區(qū)域中是平坦的(沒有凹陷96)，并且凹陷97是在軸承殼體封閉件6的渦輪機(jī)側(cè)的面7中。在本發(fā)明的第一實(shí)施方案中，如在圖5、圖6、圖7、圖9、圖10、圖12中所描繪的，這個(gè)抗轉(zhuǎn)動(dòng)突頭104是一個(gè)幾何形狀特征，這個(gè)突頭裝配在軸承殼體3中的相反形象的扇形 103中。在本發(fā)明的第一實(shí)施方案的一個(gè)變體中，如在圖12A和圖12B中所描繪的，二元模式卡扣環(huán)107的抗轉(zhuǎn)動(dòng)特征114包括比突頭104更多的卡扣環(huán)外表面111，而在本發(fā)明的第一實(shí)施方案的這個(gè)變體中該抗轉(zhuǎn)動(dòng)特征配合在軸承殼體中的一個(gè)相反形象的扇形113中， 這樣使得該卡扣環(huán)在該軸承殼體中的扇形中的角度定向是獨(dú)特的。二元模式卡扣環(huán)102的內(nèi)表面上的這些平坦表面107與REB套筒或外座圈64中對應(yīng)的平坦表面106的這種配合， 與本發(fā)明的第一實(shí)施方案的那些配合保持相同。在本發(fā)明的第二實(shí)施方案中，一個(gè)二元模式卡扣環(huán)102留在軸承殼體3中的一個(gè)卡扣環(huán)凹槽95內(nèi)。如在圖8、圖13、及圖14中可以看到，這個(gè)卡扣環(huán)凹槽具有一個(gè)渦輪機(jī)殼體側(cè)67及一個(gè)壓縮機(jī)側(cè)168。在外座圈或套筒64的外表面172中存在一個(gè)卡扣環(huán)凹槽 94。在本發(fā)明的第一實(shí)施方案中，對二元模式卡扣環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)限制采用了一個(gè)伸出的凸形突頭104，這個(gè)突頭以一種“鎖和鑰匙”的方式裝配在一個(gè)相反形象的凹陷103中。這個(gè)突頭和凹陷或者位于軸承殼體3中或者位于軸承殼體封閉件6中。在本發(fā)明的第二實(shí)施方案中，該REB套筒在軸向上和在轉(zhuǎn)動(dòng)意義上的限制均僅由一個(gè)二元模式卡扣環(huán)及該軸承殼體提供。因?yàn)樵摽郗h(huán)凹槽被整體地包含在軸承殼體內(nèi)，這個(gè)抗轉(zhuǎn)動(dòng)特征凹陷必須被機(jī)加工為“盲的”以便與卡扣環(huán)凹槽的這些頰面(67和168)相交。在圖14中，一個(gè)孔具有的外徑83足以使二元模式卡扣環(huán)的抗轉(zhuǎn)動(dòng)突頭104能夠在一個(gè)區(qū)域中落入該孔的剩余區(qū)段中， 在該區(qū)域中具有中心線82的孔與卡扣環(huán)凹槽95相交。在圖14中可以看到，孔的外徑83 的徑向外部部分是未被遮擋的。該孔的徑向內(nèi)部部分是通過制造軸承殼體孔71而被機(jī)加工掉的。在本發(fā)明的第二實(shí)施方案中，與本發(fā)明的第一實(shí)施方案的組裝順序相比，這個(gè)組裝順序必須發(fā)生改變。在本發(fā)明的第二實(shí)施方案中，二元模式卡扣環(huán)102被折疊以便插入軸承殼體中環(huán)繞軸承殼體孔71的凹槽95中?？赡軐⑦@個(gè)卡扣環(huán)插入的方式僅為使得這個(gè)凸形抗轉(zhuǎn)動(dòng)特征104裝配在由孔83與軸承殼體中的卡扣環(huán)凹槽95的相交部分形成的凹形的扇形中。于是該卡扣環(huán)在軸承殼體中的凹槽94中擴(kuò)張從而使得REB套筒64可以滑動(dòng)通過這個(gè)擴(kuò)張的卡扣環(huán)。這個(gè)卡扣環(huán)被允許返回其“休止”形狀，其中，該卡扣環(huán)內(nèi)表面112 上的這些平坦區(qū)段107使這些平坦表面106定位于REB套筒中的凹槽94的底部。REB套筒64可能不得不轉(zhuǎn)動(dòng)以便使該卡扣環(huán)內(nèi)表面中的這些平坦部分與REB套筒或外座圈中的凹槽94基部的這些平坦部分對齊。因此，該REB套筒具有相對卡扣環(huán)的一個(gè)獨(dú)特的角度定向，并且該卡扣環(huán)具有相對軸承殼體的一個(gè)獨(dú)特的角度定向。如在本發(fā)明的第一實(shí)施方案中，不再要求在圖2中看到的渦輪機(jī)端支座73，從而允許軸承殼體孔71的機(jī)加工以向拋油環(huán)腔室170中的一種打開的形式而終止。這樣可以看到，在本發(fā)明的任何一個(gè)實(shí)施方案中，一個(gè)單一的、成本有效的、二元模式的卡扣環(huán)限制了該REB套筒相對于軸承殼體的軸向位置和轉(zhuǎn)動(dòng)兩者?，F(xiàn)在已經(jīng)說明了本發(fā)明，我們提出了權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種渦輪增壓器，包括一個(gè)軸，該軸具有一個(gè)壓縮機(jī)端以及一個(gè)渦輪機(jī)端；一個(gè)軸承殼體(3)，該軸承殼體包括一個(gè)軸承孔并且具有一個(gè)壓縮機(jī)側(cè)以及一個(gè)渦輪機(jī)側(cè)；一個(gè)支撐在所述軸承孔中的滾動(dòng)元件軸承(REB)套筒，該REB套筒包括至少一個(gè)內(nèi)座圈(65，65C，65T)、至少一個(gè)外座圈(64)、以及一系列滾動(dòng)元件，每個(gè)滾動(dòng)元件與一個(gè)內(nèi)座圈及一個(gè)外座圈接觸，其中該REB套筒具有一條中心軸線、一個(gè)壓縮機(jī)端、以及一個(gè)渦輪機(jī)端，并且其中一個(gè)圓周凹槽(94)形成于該REB套筒的外部圓周中、垂直于該中心軸線、并且在該REB套筒的壓縮機(jī)端或渦輪機(jī)端附近；一個(gè)安裝于該軸承殼體的壓縮機(jī)側(cè)上的軸承殼體封閉板(6)；以及一個(gè)卡扣環(huán)，其中該REB套筒位于該軸承殼體孔內(nèi)，其中該軸是由該REB套筒在旋轉(zhuǎn)意義上進(jìn)行支撐，其中該卡扣環(huán)部分地坐于該REB套筒中的凹槽(94)中并且在軸向上被限制在該軸承殼體C3)與該軸承殼體封閉板(6)之間，由此使該REB套筒軸向地定位，并且其中該卡扣環(huán)具有與該凹槽(94)中的一個(gè)合作性抗轉(zhuǎn)動(dòng)特征相接合的至少一個(gè)抗轉(zhuǎn)動(dòng)特征、以及與該軸承殼體C3)和該軸承殼體封閉板(6)中至少一者中的一個(gè)合作性抗轉(zhuǎn)動(dòng)特征相接合的至少一個(gè)抗轉(zhuǎn)動(dòng)特征，這樣使得該卡扣環(huán)防止該外座圈轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其中，該卡扣環(huán)的徑向內(nèi)表面總體上是環(huán)形的，并且其中該抗轉(zhuǎn)動(dòng)特征是來自所述總體上環(huán)形的徑向內(nèi)表面的一個(gè)直的或者彎曲的偏離部分。
3.如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其中，該外座圈的的外徑對應(yīng)于該REB套筒的外徑。
4.如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其中，該REB套筒包括容納至少兩個(gè)REB組件的一個(gè)套管，每個(gè)REB組件包括至少一個(gè)內(nèi)座圈(65，65C，65T)、至少一個(gè)外座圈(64)、以及一系列滾動(dòng)元件，每個(gè)滾動(dòng)元件與一個(gè)內(nèi)座圈及一個(gè)外座圈接觸，所述套管限定該REB套筒的外徑。
5.如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其中，該卡扣環(huán)的徑向外表面總體上是環(huán)形的，并且其中該抗轉(zhuǎn)動(dòng)特征是來自所述總體上環(huán)形的徑向外表面的一個(gè)直的、凸的或者凹的偏離部分。
6.如權(quán)利要求5所述的渦輪增壓器，其中，該抗轉(zhuǎn)動(dòng)特征包括來自該總體上環(huán)形的徑向外表面的至少一個(gè)凸的伸出部分。
7.如權(quán)利要求5所述的渦輪增壓器，其中，該抗轉(zhuǎn)動(dòng)特征包括來自該總體上環(huán)形的徑向外表面的至少一個(gè)凹的凹陷部分。
8.如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其中，形成于REB套筒的外部圓周中的該圓周凹槽 (94)是在該REB套筒的壓縮機(jī)端附近。
9.如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其中，該卡扣環(huán)總體上是平面的，并且其中這些抗轉(zhuǎn)動(dòng)特征中的至少一個(gè)是來自該卡扣環(huán)的總體上平面式的表面的一個(gè)軸向伸出部分。
10.如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其中，該孔沒有任何渦輪機(jī)端的軸向支座(73)。
11. 一種渦輪增壓器，包括 一個(gè)軸，該軸具有一個(gè)壓縮機(jī)端以及一個(gè)渦輪機(jī)端； 一個(gè)軸承殼體( ，該軸承殼體包括一個(gè)軸承孔；一個(gè)支撐在所述軸承孔中的滾動(dòng)元件軸承(REB)套筒，該REB套筒包括至少一個(gè)內(nèi)座圈(65，65C，65T)、至少一個(gè)外座圈(64)、以及一系列滾動(dòng)元件，每個(gè)滾動(dòng)元件與一個(gè)內(nèi)座圈及一個(gè)外座圈接觸，其中該REB套筒具有一條中心軸線、一個(gè)壓縮機(jī)端、以及一個(gè)渦輪機(jī)端，并且其中一個(gè)圓周凹槽(94)形成于該REB套筒的外部圓周中、垂直于該中心軸線、并且在該REB套筒的壓縮機(jī)端或者渦輪機(jī)端附近；以及一個(gè)卡扣環(huán)，其中該REB套筒位于該軸承殼體孔內(nèi)， 其中該軸是由該REB套筒在旋轉(zhuǎn)意義上進(jìn)行支撐，其中該卡扣環(huán)部分地坐于該REB套筒的凹槽(94)中并且被該軸承殼體C3)軸向地限制，由此將該REB套筒軸向地定位，并且其中該卡扣環(huán)具有與該REB套筒凹槽(94)中的一個(gè)合作性抗轉(zhuǎn)動(dòng)特征相接合的至少一個(gè)抗轉(zhuǎn)動(dòng)特征、以及與該軸承殼體(3)中的一個(gè)合作性抗轉(zhuǎn)動(dòng)特征相接合的至少一個(gè)抗轉(zhuǎn)動(dòng)特征，這樣使得該卡扣環(huán)防止該外座圈轉(zhuǎn)動(dòng)。
全文摘要
為解決具有多個(gè)滾動(dòng)元件軸承(REB)的渦輪增壓器的軸向及轉(zhuǎn)動(dòng)限制二者的問題，通過一種非剛性的方式將一個(gè)REB套筒安裝到該軸承殼體上，因此允許了一種油阻尼膜。同時(shí)，該REB套筒在軸向上和轉(zhuǎn)動(dòng)意義上均被保持，從而使得該外座圈相對于該軸承殼體不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。這種雙重目的是通過使用一種特殊的二元模式彈簧夾子實(shí)現(xiàn)的，該彈簧夾子具有用于接合該軸承殼體的至少一個(gè)抗轉(zhuǎn)動(dòng)特征以及用于接合該REB套筒的至少一個(gè)抗轉(zhuǎn)動(dòng)特征，由此將該REB套筒軸向地定位并且防止該外座圈轉(zhuǎn)動(dòng)。
文檔編號F16B2/20GK102414421SQ201080017718
公開日2012年4月11日 申請日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月7日
發(fā)明者A·克里, A·卡瓦格納羅, P·迪默, T·豪斯 申請人:博格華納公司