[发明专利]用于涡轮增压机的轴承装置和涡轮增压机

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于涡轮增压机的轴承装置，其包括轴承壳体、布置在轴承壳体内的、带有外轴承环和滚动体的滚动轴承、以及可转动地支承在轴承壳体内的轴向延伸的轴。

此外，本发明还涉及一种带有前述轴承装置的涡轮增压机。

背景技术

涡轮增压机通常用于通过利用废气能量提高内燃机的功率。涡轮增压机为此由压缩机和涡轮机构成，它们通过支承在轴承壳体内的轴相互连接。

运行时，涡轮机通过废气流发生旋转并且通过轴驱动压缩机，压缩机抽吸且压缩空气。经压缩的空气被导入发动机，其中，通过在吸气行程期间提高的压力而有大量空气到达气缸。因此用于燃烧燃料所需的氧气含量相应地提高，从而在每一个进气行程中有更多的氧气到达发动机的燃烧室。

这造成了最大扭矩的提高，由此提高了输出功率，也就是说在工作体积恒定时的最大功率。该提高尤其让使用具有近似相同尺寸的功率更强的发动机成为可能，或备选地能够实现发动机尺寸的减小，也就是说在更小且更轻的机器中得到类似的功率。

因为轴在涡轮增压机运行时以很高的转动速度旋转，所以轴的可靠支承是必要的，以便能够实现涡轮增压机的无干扰的运行。

由DE68908244T2公知了一种构造成轴承保持装置的、用于前面提到的类型的涡轮增压机的轴承单元。在轴承壳体内布置有轴。轴在轴承壳体内的支承通过一对构造成球轴承的滚动轴承来实现。球轴承在此分别由一个外轴承环以及一个内轴承环构成，其中，内轴承环固定地固定在轴上。

通过前述设计方案，即使在高的轴转速时也可以达到涡轮增压机的轴的可靠支承。不过多个所需的单独的轴承部件的使用和与之关联的成本高昂的装配费用并不是用于轴承装置或涡轮增压机的持久的解决方案。

发明内容

据此，本发明的第一任务是提供一种相对于现有技术有所改进的轴承装置，其在简单的装配和低廉的成本下能够实现轴在涡轮增压机内的可靠支承。

本发明的第二任务是提供一种有这种轴承装置的涡轮增压机。

根据本发明，本发明的第一任务通过一种用于涡轮增压机的轴承装置解决，该轴承装置包括沿轴向延伸的轴承壳体、布置在轴承壳体内的、带有外轴承环和滚动体的滚动轴承、以及可转动地支承在轴承壳体内的、沿轴向延伸的轴。在此设置如下，轴包括用于导引滚动体的滚动体滚道。

本发明考虑到，由于使用多个单独的轴承部件，除了会提高装配费用外，也担心会损害轴承部件并且进而损害涡轮增压机的功能。鉴于通常使用的、为了导引滚动体而在其外周边上具有相应滚道的内轴承环，这尤其是适用的。在装配时，内轴承环套到轴上并且必须按压到该轴上，从而在运行时无法相对轴转动。在按压时，轴承环被如此镦锻，即，使得在滚动体滚道之间的轴向间距缩短并且因而轴隙发生改变。此外，滚动体滚道的直径发生变化并且因此轴承游隙也发生变化。

附加地，在按压内轴承环时，出现了在轴上的内轴承环的错误的取向。例如可能的是，内轴承环不是与轴共轴地取向并且相互对准，这既在平衡时又在之后的运行中可以导致在轴承环或轴承座之间的轴向接触部位上的不期望的安置。此外，在轴承的使用寿命内，平衡质量可以变糟糕并且因而导致了轴承部件的磨损加剧。在每个情况下都不可以确保涡轮增压机的无故障的功能。

本发明最后认识到，当轴包括用于导引滚动体的滚动体滚道时，就能令人惊奇地克服前述问题。单独安装的内轴承环可以被完全放弃使用。换句话说，轴本身承担内轴承环的功能，从而通过这种成本和装配费用低廉的设计方案可以达到了轴在涡轮增压机内的可靠支承。

额外地，可以通过放弃单独的内轴承环而减小构件公差的总和。在轴上的内轴承环的通常相加的形状误差和位置误差因而可以得到避免，由此公差总体而言较小。

轴可以用不同的材料生产，其中，尤其适用的是温度稳定的以及耐腐蚀的材料。轴可以例如借助变型方法、切屑方法或压铸方法单件式地生产。作为单件式生产的备选，也可以多件式地生产。滚动体滚道在此集成在轴的周侧面中并且可以例如直接在生产轴时在一个步骤中引入到周侧面中。备选地，滚动体滚道可以事后在紧接生产轴基体的步骤中引入到周侧面中。为了确保轴的必要的稳定性，轴在生产之后优选要经受后加工。

轴在已安装状态下可转动地支承在轴承壳体中。轴承壳体为此优选构造成空心柱体形。基于涡轮增压机运行时的高负荷，尤其是耐高温和耐腐蚀的金属材料适合用来制造轴承壳体。轴承壳体尤其构造有用于轴承装置的其他部件，例如滚动轴承的容纳孔。