專(zhuān)利名稱：壓力產(chǎn)生裝置的軸的軸承單元的制作方法
壓力產(chǎn)生裝置的軸的軸承單元本發(fā)明涉及一種壓力產(chǎn)生裝置尤其是內(nèi)燃機(jī)增壓器的軸的軸承單元，其中，該軸由至少一個(gè)第一滾動(dòng)軸承和至少一個(gè)第二滾動(dòng)軸承支承，其中，每個(gè)滾動(dòng)軸承各具有內(nèi)圈和外圈，其中，在這些圈之間形成環(huán)形空腔，并且其中在該環(huán)形空腔中設(shè)有滾動(dòng)體。這種類(lèi)型的軸承單元例如由DE 202004017194U1公開(kāi)。在此，廢氣渦輪增壓器的軸在兩個(gè)相互抵靠設(shè)置的并且因此通過(guò)確定的預(yù)緊力固定軸的角接觸球軸承中導(dǎo)引。已知的用于給內(nèi)燃機(jī)，尤其是渦輪增壓機(jī)增壓進(jìn)氣的系統(tǒng)大多基于一般借助滾動(dòng)軸承裝置支承的旋轉(zhuǎn)的子系統(tǒng)。在此，軸承充分的潤(rùn)滑是一個(gè)重要的并且決定軸承使用壽命的因素。為了滿足持續(xù)的成本壓力，相對(duì)油潤(rùn)滑來(lái)說(shuō)更優(yōu)選進(jìn)行油脂潤(rùn)滑。但在待支承的軸不是水平定向的軸承裝置中，由于重力會(huì)產(chǎn)生這種問(wèn)題，即，潤(rùn)滑所需的油脂或位于其中的油隨著時(shí)間的推移易于從滾動(dòng)軸承滾道的區(qū)域中泄漏出。這大多在這種情況下造成需要完全密封所用軸承。在增壓器系統(tǒng)中存在這些應(yīng)用，在這些應(yīng)用中有意地允許或要求軸承裝置處于傾斜位置，在極端的情況下甚至規(guī)定出垂直的旋轉(zhuǎn)軸線。這種情況例如出現(xiàn)在所謂的氣動(dòng)壓力波增壓器中。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，改進(jìn)開(kāi)頭所述類(lèi)型的壓力產(chǎn)生裝置的軸承單元， 使得壓力產(chǎn)生裝置的軸也可以毫無(wú)問(wèn)題地處于不與水平位置相應(yīng)的位置。在此應(yīng)總是保證，確保將潤(rùn)滑劑充分地供應(yīng)給軸承裝置。在此應(yīng)可實(shí)現(xiàn)一種廉價(jià)的方案。該技術(shù)問(wèn)題通過(guò)本發(fā)明這樣解決，S卩，在軸承的內(nèi)圈與外圈之間的環(huán)形空腔中設(shè)有至少一個(gè)體積元件，該體積元件至少部分地在軸向區(qū)域內(nèi)填充環(huán)形空腔。這兩個(gè)滾動(dòng)軸承在此按一種優(yōu)選的實(shí)施形式并排地并且彼此鄰接地布置，其中， 體積元件布置在兩個(gè)滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體之間的軸向區(qū)域內(nèi)。但作為補(bǔ)充或備選也可行的是，體積元件布置在滾動(dòng)軸承的端側(cè)或其附近的滾動(dòng)軸承軸向端部區(qū)域內(nèi)。體積元件優(yōu)選設(shè)計(jì)為尤其是實(shí)心的環(huán)形體。但該體積元件也可以設(shè)計(jì)成空心結(jié)構(gòu)。體積元件可以在環(huán)形空腔的大部分徑向尺寸，尤其是在該環(huán)形空腔的徑向尺寸的至少50%上延伸。這兩個(gè)滾動(dòng)軸承的兩個(gè)內(nèi)圈可以相互一體式構(gòu)造。但還可行的是，兩個(gè)滾動(dòng)軸承的兩個(gè)外圈相互一體式構(gòu)造。體積元件按一種擴(kuò)展設(shè)計(jì)可以設(shè)計(jì)為滾動(dòng)軸承保持架的一個(gè)擴(kuò)寬部分。體積元件還可以借助形狀接合式連接軸向地固定在環(huán)形空腔中。該體積元件可以形成環(huán)形空腔相對(duì)于內(nèi)圈和/或外圈的密封裝置。這兩個(gè)滾動(dòng)軸承可以相鄰地布置,其中，在內(nèi)圈和/或外圈之間有效地布置有彈簧元件，該彈簧元件在滾動(dòng)軸承中產(chǎn)生軸向預(yù)緊力。該彈簧元件也可以由體積元件本身構(gòu)成。
該體積元件可以由金屬，尤其是由鋼或輕質(zhì)金屬，由塑料材料或陶瓷材料制成。該滾動(dòng)軸承優(yōu)選設(shè)計(jì)成球軸承，尤其是深溝球軸承或角接觸球軸承，其中，球體尤其由陶瓷材料制成。該軸承單元優(yōu)選是內(nèi)燃機(jī)的增壓器的組成部分，其中，增壓器是廢氣渦輪增壓器、 機(jī)械壓縮機(jī)或氣動(dòng)壓力波增壓器。因此為了提供盡可能廉價(jià)的，但還在整個(gè)使用壽命期間保持功能性的解決方案， 本發(fā)明規(guī)定使用至少是雙列的滾動(dòng)軸承裝置，該滾動(dòng)軸承裝置在這至少兩列滾動(dòng)體之間具有至少一個(gè)中間元件。該中間元件填充現(xiàn)有間隙的至少一部分，以便將存在于滾動(dòng)體列的區(qū)域內(nèi)的潤(rùn)滑劑保持在滾道區(qū)域內(nèi)。此外可以規(guī)定，在滾動(dòng)體列與軸承端面之間設(shè)有封閉元件。該封閉元件可以填充現(xiàn)有間隙的大部分，以便將處于滾動(dòng)體列區(qū)域內(nèi)的潤(rùn)滑劑保持在滾道區(qū)域。通常在已知的增壓器系統(tǒng)中給出旋轉(zhuǎn)軸水平的定向(其中軸承裝置的潤(rùn)滑劑供應(yīng)是相對(duì)不成問(wèn)題的)，而通過(guò)所建議的解決方案也可以實(shí)現(xiàn)，在軸不為零度地，亦即非水平地布置時(shí)也供應(yīng)給軸承裝置足夠的潤(rùn)滑劑，以確保在大多通常為300000km的整個(gè)使用壽命中對(duì)滾動(dòng)軸承列進(jìn)行充分地潤(rùn)滑。因此，按本發(fā)明的建議允許傾斜的安裝位置(在軸的水平布置到其垂直布置之間的整個(gè)范圍)，其中，設(shè)置有油脂潤(rùn)滑的系統(tǒng)。所建議的解決方案尤其設(shè)計(jì)用于內(nèi)燃機(jī)的增壓器。但它也適用于介質(zhì)壓力的增大是功能基礎(chǔ)的所有應(yīng)用。優(yōu)選的解決方案規(guī)定，除所述軸承裝置外，使用單獨(dú)的滾針軸承裝置。在此，可以在所述軸承裝置與滾針軸承裝置之間設(shè)置中間件，優(yōu)選在定位軸承與浮動(dòng)軸承之間設(shè)置套筒形中間件。在軸承裝置中優(yōu)選設(shè)計(jì)再潤(rùn)滑可能性，以便能夠補(bǔ)充地導(dǎo)入潤(rùn)滑劑，尤其是油脂。也可以規(guī)定，將軸承的一個(gè)或多個(gè)滾道直接加工到待支承的軸的外圓周中，因此相應(yīng)地可以省掉單獨(dú)的軸承圈。體積元件同時(shí)也可以承擔(dān)密封功能并且為此相應(yīng)地構(gòu)造。在此，既可以實(shí)現(xiàn)密封裝置的類(lèi)迷宮式的結(jié)構(gòu)方案也可以實(shí)現(xiàn)一種具有磨擦密封唇的結(jié)構(gòu)方案。整個(gè)軸承裝置可以配有中間元件，其中，至少兩個(gè)具有分離軸承圈的軸承列借助額外的例如套筒形的容納部形成預(yù)裝配的軸承單元。帶有中間元件的整個(gè)軸承裝置也可以設(shè)計(jì)成，使得至少兩個(gè)具有分離軸承圈的軸承列借助額外的連接元件形成預(yù)裝配的軸承單元。兩個(gè)軸承圈(作為預(yù)裝配單元)的連接可以在此借助連接元件事后的變形過(guò)程實(shí)現(xiàn)。連接元件可以直接或借助附加元件間接地將拉力和/或壓力施加到兩個(gè)軸承圈上，以致使兩個(gè)軸承列預(yù)緊。帶有中間元件的整個(gè)軸承裝置也可以設(shè)計(jì)成，使得在安裝狀態(tài)下至少一個(gè)軸承列借助至少一個(gè)額外的配合元件將壓力施加到至少一個(gè)軸承圈上，從而形成軸承列的確定的軸承間隙或軸承預(yù)緊。該配合元件同時(shí)可以形成中間元件(單構(gòu)件式或多構(gòu)件式)。體積元件可以由金屬材料(例如由鋁、鋼或燒結(jié)材料)制成或也可以由非金屬材料(例如塑料、彈性體材料或陶瓷)制成。該體積元件也可以由復(fù)合材料制成。體積元件可以通過(guò)澆鑄(或注塑)工藝或擠壓工藝制成。使用了本發(fā)明的優(yōu)選增壓器類(lèi)型是廢氣渦輪增壓器、機(jī)械增壓器(壓縮機(jī))或氣動(dòng)壓力波增壓器(Hyprex-增壓器或氣波增壓器)。在附圖中描述本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中圖I是按本發(fā)明第一種實(shí)施形式的軸承單元的徑向剖面圖，圖2是按本發(fā)明第二種實(shí)施形式的軸承單元的徑向剖面圖，圖3是按本發(fā)明第三種實(shí)施形式的軸承單元的徑向剖面圖，圖4是按本發(fā)明第四種實(shí)施形式的軸承單元的徑向剖面圖，圖5是按本發(fā)明第五種實(shí)施形式的軸承單元的徑向剖面圖，圖6是帶有按本發(fā)明軸承單元的廢氣渦輪增壓器的剖面圖，圖7是按本發(fā)明第六種實(shí)施形式的軸承單元的徑向剖面圖，圖8是按圖7的細(xì)節(jié)“W”，圖9是按本發(fā)明第七種實(shí)施形式的軸承單元的徑向剖面圖，

圖10是按圖9的細(xì)節(jié)“X”，圖11是按本發(fā)明第八種實(shí)施形式的軸承單元的徑向剖面圖，圖12是按圖11的細(xì)節(jié)“Y”，圖13是按本發(fā)明第九種實(shí)施形式的軸承單元的徑向剖面圖以及圖14是按圖13的細(xì)節(jié)“Z”。在圖I中示出軸承單元1，該軸承單元I具有兩個(gè)滾動(dòng)軸承4和5，S卩，第一滾動(dòng)軸承4和第二滾動(dòng)軸承5。兩個(gè)滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)為深溝球軸承并且分別具有一列滾動(dòng)體(球體)11或12。兩個(gè)滾動(dòng)軸承4，5具有共同的、一體式構(gòu)造的內(nèi)圈6或7 ;同時(shí)每個(gè)軸承4，5 分別具有外圈8或9。通過(guò)軸承單元I支承內(nèi)燃機(jī)增壓器的一根僅簡(jiǎn)略表示的軸2。在兩個(gè)軸承4，5的外圈8，9與一體式的內(nèi)圈6，7之間定義出環(huán)形空腔10，在按規(guī)定使用軸承單元I時(shí)將潤(rùn)滑油脂引入該環(huán)形空腔中。為了即使在軸2不是水平地而是偏離水平線地支承時(shí)也盡可能地將潤(rùn)滑油脂保持在兩個(gè)軸承4，5的滾道20，21，22和23區(qū)域內(nèi)，在外圈和內(nèi)圈之間的環(huán)形空腔10中布置有體積單元13。在此指的是由塑料制成的、潤(rùn)滑物質(zhì)無(wú)法穿透的圈。該圈將潤(rùn)滑油脂從體積元件延伸的軸向區(qū)域內(nèi)的環(huán)形空腔10中擠出，使得油脂保持在滾道20，21，22，23的區(qū)域內(nèi)。在按圖I的實(shí)施例中，體積元件13通過(guò)形狀接合式連接17，18進(jìn)行軸向固定。該形狀接合式連接具有突起17，該突起17嚙合到形狀相符的凹處18中。突起17和凹處18 均設(shè)計(jì)成旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。一旦在裝配時(shí)突起17與凹處18咬合，體積元件13就被軸向固定。兩個(gè)外圈8，9借助連接元件24連接在一起。通過(guò)該連接元件24還可以在軸承外圈8，9之間產(chǎn)生軸向預(yù)緊力，從而在軸承4，5中產(chǎn)生壓力角(在球體11，12中用虛線表示)O在圖2中簡(jiǎn)略示出按圖I解決方案的備選方案。體積元件13又布置在環(huán)形空腔 10中的兩列滾動(dòng)體11，12之間。在此省去了借助形狀接合式連接對(duì)體積元件13的軸向固定。在按圖3的解決方案中，在兩個(gè)軸承外圈8，9之間設(shè)置彈簧元件19，該彈簧元件 19將兩個(gè)軸承外圈8，9相互擠開(kāi)并且由此在軸承單元I中產(chǎn)生預(yù)緊力。體積元件13在此通過(guò)兩個(gè)形狀接合式的連接17，18軸向地固定。此外，通過(guò)凹處18中的突起17還可以由體積元件13本身在軸承單元中產(chǎn)生預(yù)緊力。根據(jù)預(yù)緊力的方向，可以實(shí)現(xiàn)O型或X型布置的軸承裝置。在按圖4的解決方案中規(guī)定，使用滾動(dòng)軸承保持架16，以便導(dǎo)引球體11，12。體積元件13布置在保持架上，亦即它似乎是伸入兩列球體11，12之間的環(huán)形空腔中的并且在此實(shí)現(xiàn)所述的油脂擠出的保持架突起。與前述解決方案不同的是，兩個(gè)軸承4，5的軸承外圈 8,9在此一體式地構(gòu)造，而使用單獨(dú)的軸承內(nèi)圈6，7。如在按圖5的解決方案中可見(jiàn)，體積元件13也可以布置在軸承4的保持架16上 (參見(jiàn)圖5的左側(cè))，而在它旁邊可以使用另一個(gè)單獨(dú)的體積元件13 (參見(jiàn)圖5的右側(cè))。在圖6中概略示出廢氣渦輪增壓器3，其軸2由軸承單元I支承，亦即可旋轉(zhuǎn)地布置在外殼25中。在此，軸承單元(在右邊區(qū)域內(nèi))由如在圖I至5中所示的并且用作定位軸承的軸承裝置組成。作為補(bǔ)充(在左邊區(qū)域內(nèi))將滾針軸承26用作浮動(dòng)軸承。在兩個(gè)軸承系統(tǒng)之間設(shè)置中間套筒27。該中間套筒也用于使?jié)櫥椭Ａ粼谳S承滾道的區(qū)域內(nèi)。在圖7和圖8中概略示出按本發(fā)明設(shè)計(jì)方案的另一種變型。在此規(guī)定，除了位于兩列滾動(dòng)體11，12之間的體積元件13，即更確切地說(shuō)，除了兩個(gè)體積元件13外，在兩個(gè)軸承 4，5的端面15區(qū)域內(nèi)還分別在環(huán)形空腔10中設(shè)有另一個(gè)體積元件14。由此防止油脂從軸承4，5側(cè)面流出滾道區(qū)域。未描述但也可行的是，端側(cè)15區(qū)域內(nèi)的體積元件14以相似于圖I或圖3概略示出的方式，亦即通過(guò)形狀接合式連接17，18軸向地固定定位。在圖9和圖10中可見(jiàn)，在體積元件14上或在體積元件14的區(qū)域內(nèi)設(shè)置確保軸承側(cè)面密封的密封裝置28。在附圖11至圖14中簡(jiǎn)略表示了其它備選的解決方案，其中，在兩個(gè)軸承4，5之間或者更精確地說(shuō)在軸承內(nèi)圈6，7之間的彈簧元件19用于在軸承單元中產(chǎn)生預(yù)緊。在附圖8，10，12和14中示出，可以規(guī)定內(nèi)圈超出外圈一段確定的軸向超出量X。附圖標(biāo)記清單I軸承單元2 軸3壓力產(chǎn)生裝置(增壓器)4第一滾動(dòng)軸承5第二滾動(dòng)軸承6 內(nèi)圈7 內(nèi)圈8 外圈9 外圈10環(huán)形空腔11滾動(dòng)體(球體)12滾動(dòng)體(球體)13體積元件14體積元件
15端側(cè)
16滾動(dòng)軸承保持架
17，18形狀配合式連接
17形狀接合式連接部分(突起)
18形狀接合式連接部分(凹處)
19彈簧元件
20滾道
21滾道
22滾道
23滾道
24連接元件
25外殼
26滾針軸承
27中間套筒
28密封裝置
X軸向超出量
權(quán)利要求
1.一種壓力產(chǎn)生裝置尤其是內(nèi)燃機(jī)增壓器(3)的軸(2)的軸承單元(I)，其中，所述軸(2)由至少一個(gè)第一滾動(dòng)軸承(4)和至少一個(gè)第二滾動(dòng)軸承(5)支承，其中，每個(gè)滾動(dòng)軸承(4，5)分別具有內(nèi)圈(6，7)和外圈(8，9)，其中，在所述圈(6，7，8，9)之間形成環(huán)形空腔(10)并且在所述環(huán)形空腔(10)中設(shè)置有滾動(dòng)體(11，12)，其特征在于，在所述環(huán)形空腔(10)中設(shè)置至少一個(gè)體積元件(13，14)，所述至少一個(gè)體積元件(13，14)在軸向區(qū)域內(nèi)至少部分地填充所述環(huán)形空腔(10)。
2.如權(quán)利要求I所述的軸承單元，其特征在于，所述兩個(gè)滾動(dòng)軸承(4，5)并排地并且彼此鄰接地布置，其中，所述體積元件(13)布置在所述兩個(gè)滾動(dòng)軸承(4，5)的滾動(dòng)體(11， 12)之間的軸向區(qū)域內(nèi)。
3.如權(quán)利要求I所述的軸承單元，其特征在于，所述體積元件(14)設(shè)置在所述滾動(dòng)軸承(4，5)的端側(cè)(15)或其附近的軸向端部區(qū)域內(nèi)。
4.如權(quán)利要求I至3之一所述的軸承單元，其特征在于，所述體積元件(13，14)設(shè)計(jì)為尤其是實(shí)心的環(huán)形體。
5.如權(quán)利要求I至4之一所述的軸承單元，其特征在于，所述體積元件(13，14)在所述環(huán)形空腔(10)的大部分徑向尺寸上，尤其是所述環(huán)形空腔(10)的徑向尺寸的至少50%上延伸。
6.如權(quán)利要求I至5之一所述的軸承單元，其特征在于，所述兩個(gè)滾動(dòng)軸承(4，5)的所述兩個(gè)內(nèi)圈(6，7)彼此一體式地構(gòu)造。
7.如權(quán)利要求I至5之一所述的軸承單元，其特征在于，所述兩個(gè)滾動(dòng)軸承(4，5)的所述兩個(gè)外圈(8，9)彼此一體式構(gòu)造。
8.如權(quán)利要求I至7之一所述的軸承單元，其特征在于，所述體積元件(13，14)設(shè)計(jì)成滾動(dòng)軸承保持架(16)的擴(kuò)寬的部分。
9.如權(quán)利要求I至8之一所述的軸承單元，其特征在于，所述體積元件(13，14)借助形狀接合式連接(17，18)軸向地固定在所述環(huán)形空腔(10)中。
10.如權(quán)利要求I至9之一所述的軸承單元，其特征在于，所述體積元件(13，14)形成所述環(huán)形空腔(10)相對(duì)所述內(nèi)圈(6，7)和/或所述外圈(8，9)的密封裝置。
11.如權(quán)利要求I至10之一所述的軸承單元，其特征在于，所述兩個(gè)滾動(dòng)軸承(4，5)相鄰地布置，其中，在所述內(nèi)圈(6，7)和/或所述外圈(8，9)之間有效地設(shè)置彈簧元件(19)， 所述彈簧元件(19)在所述滾動(dòng)軸承(4，5)中產(chǎn)生軸向預(yù)緊。
12.如權(quán)利要求11所述的軸承單元，其特征在于，所述彈簧元件(19)由所述體積元件(13)本身形成。
13.如權(quán)利要求I至12之一所述的軸承單元，其特征在于，所述體積元件(13，14)由金屬，尤其是鋼或輕質(zhì)金屬，由塑料或由陶瓷材料制成。
14.如權(quán)利要求I至13之一所述的軸承單元，其特征在于，所述滾動(dòng)軸承(4，5)設(shè)計(jì)成球軸承，尤其是深溝球軸承或角接觸球軸承，其中所述球體(11，12)尤其是由陶瓷材料制成。
15.如權(quán)利要求I至14之一所述的軸承單元，其特征在于，所述軸承單元是內(nèi)燃機(jī)的增壓器(3)的組成部分，其中，所述增壓器是廢氣渦輪增壓器、機(jī)械壓縮機(jī)或氣動(dòng)壓力波增壓器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種壓力產(chǎn)生裝置尤其是內(nèi)燃機(jī)增壓器的軸(2)的軸承單元(1)，其中，所述軸(2)由至少一個(gè)第一滾動(dòng)軸承(4)和至少一個(gè)第二滾動(dòng)軸承(5)支承，其中，每個(gè)滾動(dòng)軸承(4，5)分別具有內(nèi)圈(6，7)和外圈(8，9)，其中，在所述圈(6，7，8，9)之間形成環(huán)形空腔(10)并且其中，在環(huán)形空腔(10)中設(shè)置有滾動(dòng)體(11，12)。為了更好地對(duì)壓力產(chǎn)生裝置的軸承進(jìn)行潤(rùn)滑，本發(fā)明規(guī)定，在環(huán)形空腔(10)中設(shè)置至少一個(gè)體積元件(13)，所述至少一個(gè)體積元件至少部分地在軸向區(qū)域內(nèi)填充所述環(huán)形空腔(10)。
文檔編號(hào)F16C33/40GK102597554SQ201080040097
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2010年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月12日
發(fā)明者H.豪克, H.赫爾布斯特, J.貝滕豪森, S.卡姆, T.西格 申請(qǐng)人:Skf公司