[发明专利]流体动力轴向轴承

说明书

本申请是申请号为200880109641.3、申请日为2009年9月25日、发明名称为“流体动力轴向轴承”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及旋转轴的流体动力(hydrodynamisch)轴向轴承 (Axiallagerung)领域，如例如在废气涡轮增压器中所使用的轴向轴承。

本发明涉及带有浮动盘(Schwimmscheibe)的流体动力轴向轴承和这种浮动盘。

背景技术

当快速转动的转子被加载轴向推力时，使用可承载的轴向轴承。例如在废气涡轮增压器中使用流体动力轴向轴承，以用于承受由流体引起的高轴向力并用于涡轮轴在轴向上的引导。为了在这种应用中改善倾斜位置补偿能力和磨损特性，在流体动力轴向轴承中在以轴转速旋转的轴承梳形部(Lagerkamm)和不旋转的轴承罩壳之间可使用自由浮动的盘(所谓的浮动盘)。

此外，与此相关的示例可在文件GB1095999，EP0840027，EP1199486以及EP1644647中找到。浮动盘的径向引导在旋转体上、即在轴上或者在轴承梳形部上通过集成到浮动盘中的径向轴承而实现(如例如在文件EP0840027中所公开的那样)，或在静止的、同心地包围旋转体的轴承环(Lagerbund)上实现(如例如在文件EP1199486中所公开的那样)。这种流体动力轴向轴承的润滑通常借助于来自自身的润滑油系统的润滑油或者在废气涡轮增压器中通过与废气涡轮增压器相连接的内燃机的润滑油系统来实现。

在运行中在以仅仅约一半的轴转速回转的浮动盘和轴或者布置在轴上的轴承梳形部之间建立可承载的润滑膜。为此通常在浮动盘两个侧面上设置有成型的(profiliert)环形面，这些环形面分别与平整(eben)的滑动面一起形成润滑间隙。成型的环形面包括至少在周向上定向的楔面，这些楔面与平整的滑动面一起形成收敛的间隙。如果在该收敛的间隙中吸入(hineinziehen)足够的润滑剂，则形成可承载的润滑膜。润滑剂由于快速旋转的浮动盘的离心力作用而在径向上扩散(verbreiten)。

在浮动盘的轴向和径向滑动面处的摩擦转矩影响浮动盘的转速。在高轴转速时浮动盘转速典型地位于轴转速的50％以下，即，浮动盘以低于轴的一半转速而转动。由此，在两个轴向润滑间隙中得到不同相对速度。在此，轴相对于浮动盘的相对速度大于浮动盘相对于轴承罩壳的相对速度。

由于不同的相对速度和不同的离心力作用，在两个轴向润滑间隙中出现的间隙高度是不同的。因为轴承尺寸设计成用于每次出现的最小润滑间隙，因此轴承间隙为超尺寸的(überdimensioniert)，这可导致不必要的大损耗功率和不必要的油渗透(?ldurchsatz)。

发明内容

因此，本发明的目的是，在损耗功率和油渗透方面优化带有浮动盘的流体动力轴向轴承。

根据本发明该目的通过浮动盘两侧上的两个轴承间隙的不同大小的承载性而实现，以使得最小润滑间隙在设计点上是相同的。与转速、最小润滑间隙和油特性相关的承载力称为轴承的承载性。

根据本发明通过几何上构造成不同的润滑间隙实现不同的承载性。在此，由成型的环形面和平整的滑动面所限制的、在形成轴向轴承的部件之间(即一侧上在轴承罩壳和浮动盘之间以及另一侧上在浮动盘和与轴一起旋转的轴承梳形部之间)的空间认为是润滑间隙。

通过浮动盘的径向阶梯部可单独地确定两个轴向润滑间隙的面尺寸，以使得两个润滑间隙中的最小间隙高度在设计点上大小相同。在此，有利地，相对于面向轴承梳形部的侧面，使浮动盘的面向轴承罩壳的侧面配备有更大的承载面。

通过径向缩小成型的圆形面同样可减小其大小。在此，可径向向内、径向向外或径向向内和向外地实现缩小。

一起形成润滑间隙的成型的环形面和平整的滑动面称为轴向轴承的承载面。当例如两个成型的环形面中只有一个在径向上缩小而平整的滑动面具有相同的尺寸时，则同样实现承载面的尺寸减小。当两个一样大小的成型的环形面与这样的平整的滑动面(即，例如滑动面中的一个在径向上未在整个环形面上延伸)共同作用，则实现相同的效果。

承载性的变化还可通过成型在周向上的几何变化而实现。因此例如可使区段的数量从六个减少到五个。或者可加大油槽在轴向上的延伸。

利用所提及的实施形式尽管一侧上浮动盘和轴承罩壳之间的相对速度和另一侧上浮动盘和轴承梳形部之间的相对速度不同，但可使浮动盘的两侧上的最小润滑间隙高度相互平衡(angleichen)。