CN102859122B - 排气涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种排气涡轮增压器（1），该排气涡轮增压器具有一台压缩机（2）；具有一台涡轮机（3）；具有一个轴承壳体（4），该轴承壳体在一端连接到该压缩机（2）并且在另一端，即涡轮机侧端（5）连接到该涡轮机（3），并且该轴承壳体在该涡轮机侧端（5）具有一个集油室（6）并且该轴承壳体具有用于一个转子轴（8）的一种滑动轴承安排（7），该滑动轴承安排包括一个压缩机侧轴承（9’），该压缩机侧轴承具有一个内部轴承表面以及一个外部圆周表面；并且该滑动轴承安排包括一个涡轮机侧轴承（10’），该涡轮机侧轴承与该压缩机侧轴承（9’）轴向地间隔开并且具有一个内部轴承表面（11）以及一个外部圆周表面（12），其中该压缩机侧轴承（9’）与该涡轮机侧轴承（10）具有不同的设计。

Description

排气涡轮增压器

本发明涉及根据权利要求1前序部分的一种排气涡轮增压器。

在该属类的排气涡轮增压器中，涡轮机侧径向轴承衬的轴承外部宽度和轴承内部宽度被轴向地安排在轴承壳体的轴承孔中。在此，轴承间距是两个轴承衬的轴向中心之间的间距。所述轴承间距对转子的稳定性具有显著影响，转子的稳定性在很大程度上还取决于内部润滑油空隙和外部润滑油空隙的设计。

在另一方面，由于对更紧凑的安装空间的不断需求，要求尽可能小的轴承空间，这反过来会影响轴承的稳定性。

因此本发明的一个目的是提供一种如权利要求1的前序部分指定类型的排气涡轮增压器，该排气涡轮增压器在保持至少大致相同的轴承壳体尺寸的情况下允许转子稳定性以及声学特性的改进。

所述目的是通过权利要求1的这些特征来实现的。

相比于现有技术，其中至少实质性地，压缩机侧轴承与涡轮机侧轴承具有相同的设计，本发明是基于因不等的负荷而在涡轮机侧和压缩机侧提供不同的轴承来实现的，以便在声学方面并与此同时在转子的动态特性方面获得转子轴的轴承安排的改进。由于压缩机叶轮与涡轮机叶轮具有不同的质量并且它们与支撑点的间距不同，总体上转子的重心并不是落在支撑点之间的几何中心上，并因此导致不同的轴承负载。

在此，轴承的声学特性是由润滑油膜中产生的分谐波振动决定的。进而润滑油膜的特征是由这些轴承的几何学尺寸来确定的。这些轴承的可变的部件基本上是：有待安装的转子轴、轴承的轴承衬、以及轴承壳体或者那些轴承壳体区域，在这些轴承壳体区域中安排了根据本发明的排气涡轮增压器的轴承安排的轴承衬。

为此目的，首先基本上可能的是安排有这些轴承衬的区域中的转子轴的轴直径是变化的，具体地是在轴承之间的相关的轴区段是增加的。为此目的，可以从轴承之间的区域开始提供一个略微倾斜的平面，该斜面允许该轴直径逐渐的增加。可替代的是同样有可能提供一个轴肩台，该轴肩台 允许该轴直径阶梯式增大。

在压缩机侧和涡轮机侧，这些轴承衬本身就其外径和/或其内径而言可以具有不同的设计。因此有可能在压缩机侧或涡轮机侧使该外径和/或内径相对于各自情况中的另一侧增大或减小。

还有可能对内部和/或外部的轴承宽度进行不同地设计。

最后，轴承表面的形状可以被不同地设计。例如有可能在这些轴承表面之一上形成多个凹槽（例如在压缩机侧）而另一个轴承表面（在此情况下是涡轮机侧轴承表面）可以没有凹槽形成，也就是说具有光滑的表面。当然同样有可能在各自情况中的另一侧上提供或省略这些凹槽。同样可以想象在这些轴承衬的外部圆周表面上提供多个凹槽。同样，在此情况下，压缩机侧或涡轮机侧可以在其外部圆周表面上配备有凹槽或者没有凹槽形成。

最后，用于这些轴承衬的轴承壳体的多个接收孔可以在压缩机侧以及涡轮机侧被不同地设计。这再次涉及到这些接收孔的直径、这些接收孔的宽度以及这些接收孔的形状，其中同样有可能在压缩机侧或涡轮机侧提供凹槽而在各自情况中的另一侧没有凹槽形成。为此目的，优选是在轴承壳体孔中，在供油孔向外开放的部分圆周区域中提供镰形槽。

多项从属权利要求涉及本发明的多个有利改进。

因为涡轮机侧集油室的轴向范围被用于安装转子，有可能增加内部轴承间隔（转子与轴承衬之间的）而不必改变轴承壳体的尺寸。在此，轴承衬的内部总体轴承表面宽度是不变的，但优选被划分成两个轴承表面区域。为此目的，在转子上所要求的安装空间可以通过修改该转子的接触肩台来获得。

还有可能使用改进的转子稳定性来减小轴承壳体的尺寸（减小轴承间隔）。

还有可能使轴承衬具有对称的设计以简化轴承安排的组装。

从以下基于附图的多个示例性实施方案的说明中将显现出本发明的进一步的细节、优点和特征，在附图中：

图1示出了根据本发明的排气涡轮增压器的一个第一实施方案的示意性略微简化的图示；

图2示出了图1中圈出的涡轮机侧轴承衬的放大透视图示；

图3示出了根据图2的轴承衬的截面图示；

图4对应于图1示出了根据本发明的排气涡轮增压器的第二实施方案的图示；

图5对应于图2示出了图4中圈出的涡轮机侧轴承衬的图示；

图6对应于图3示出了根据图5的轴承衬的截面图示；

图7对应于图1和图4示出了根据本发明的排气涡轮增压器的第三实施方案的图示；

图8对应于图2和图5示出了涡轮机侧轴承衬的一个替代实施方案的图示；

图9示出了根据图8的轴承衬的对应于图3和图6的截面图示；

图10对应于图1示出了根据本发明的排气涡轮增压器的第四实施方案的图示；

图11对应于图1示出了根据本发明的排气涡轮增压器的第五实施方案的图示；

图12对应于图1示出了根据本发明的排气涡轮增压器的第六实施方案的图示；

图13对应于图1示出了根据本发明的排气涡轮增压器的第七实施方案的图示；

图14对应于图1示出了根据本发明的排气涡轮增压器的第八实施方案的图示；并且

图15对应于图1示出了根据本发明的排气涡轮增压器的第九实施方案的图示。

根据本发明的排气涡轮增压器1的第一实施方案将在以下基于图1至图3予以说明。在图1中通过示意性地简化形式示出了排气涡轮增压器1。所述排气涡轮增压器1具有一个压缩机2、一个涡轮机3以及一个轴承壳体4。轴承壳体4在一端连接到压缩机2并且在另一端（涡轮机侧的一端5）连接到涡轮机3。轴承壳体4包括了在涡轮机侧的一端5的一个集油室6、以及一个用于转子轴8的轴承安排7，其中轴承安排7具有一个压缩机侧轴承衬以及与该压缩机侧轴承衬轴向间隔开的一个涡轮机侧轴承衬10。如从图2和图3中可见，涡轮机侧轴承衬10具有一个内部轴承表面11和一个外部圆周表面12。

如由图1中圈出的区域所展示的，涡轮机侧轴承衬10延伸进入集油室6的区域中。在轴承衬10的轴向范围应用集油室6具有的优点是由于 增加了转子与轴承衬之间的内部轴承间隔而改善了转子稳定性。

如图3所展示的，内部轴承表面11被分成两个间隔开的轴承表面区域13、14，其中这些轴承表面区域13、14是通过一个径向向外凹陷的间隙15而彼此分离。尽管划分成了两个轴承表面区域13、14，轴承衬的总体轴承表面宽度保持不变。定义“径向向外”在此应理解为表示在箭头R的方向上的偏移，该方向是与涡轮增压器1的纵向轴线L成直角的（见图1）。

在第二实施方案中，涡轮机侧轴承衬10具有对称的设计，具有连续的外部圆周表面12，如图8所示。

如图5的图示所示，在另一个实施方案中，涡轮机侧轴承衬10形成有一个外部圆周表面12，该外部圆周表面被一个肩台16分隔成两个外部圆周表面区域17、18。

在以下的根据本发明的排气涡轮增压器1的实施方案中，在图10至图15的基础上说明，相应的技术特征是通过与上述实施方案中相同的参考号所指代，这样对于所述的对应特征可以参照以上说明。

图10示出了轴承衬9和10的内径和外径的变化。压缩机侧（轴承衬9）直径增大的结果是内部润滑空隙变得更大并且外部空隙变得更小。

图11展示了具有一种修改形式的内部轴承表面11的轴承衬9和10，其方式为形成一个轴向平行的轴向凹槽或者是在轴向方向上通过螺旋的形式延伸的凹槽。

图12示出了轴承壳体孔对油膜的可能的影响。首先，压缩机侧与涡轮机侧的支撑点9’和10’的直径可以选择为不同，并且其次，外部支撑点的宽度也会受到影响，如图13所展示的。图14示出了轴承表面的修改形式，其方式为具有一个镰形槽20。在此，在支撑点孔的一个圆周区段中，通过偏心机加工而在供油孔的区域中形成了一个凹槽用于供油的更好分布。

图15示出了用于影响内部润滑空隙的转子轴8的不同的几何形状。在此，轴8可以在支撑点9’和10’具有变化的直径，这个变化的直径是通过一个阶梯21或者通过一个圆锥形过渡22实现的。

所有展示的可能的变体均可以无限制的组合，这样使得在压缩机侧以及在涡轮机侧在各自情况中实现不同的设计。

此外，通过一个分隔件19使轴承衬9、10保持为沿转子轴8轴向地 间隔开，如图1、图4和图7所展示。

除本发明的以上书面披露之外，可以明确地参考图1至图15的图解说明。

参考符号清单

1排气涡轮增压器

2压缩机

3涡轮机

4轴承壳体

5涡轮机侧的一端

6集油室

7轴承安排/滑动轴承(plain bearing)安排

8转子轴

9压缩机侧轴承衬

9′压缩机侧轴承/支撑点

9″轴承壳体中的压缩机侧接收孔

10涡轮机侧轴承衬

10′涡轮机侧轴承/支撑点

10″轴承壳体中的涡轮机侧接收孔

11内部轴承表面

12外部圆周表面

13,14被间隔开的轴承表面区域

15凹陷间隙

16肩台

17,18外部圆周表面区域

19间隔安排

20镰形槽

21阶梯

22圆锥形过渡

R间隙15的偏移方向

L纵向轴线

Claims (18)

1.一种排气涡轮增压器（1）

具有一台压缩机（2）；

具有一台涡轮机（3）；

具有一个轴承壳体（4）

该轴承壳体在一端连接到该压缩机（2）并且在另一端，即涡轮机侧的一端（5）连接到该涡轮机（3），并且

该轴承壳体在该涡轮机侧的一端（5）具有一个集油室（6），并且

该轴承壳体具有用于一个转子轴（8）的一个滑动轴承安排（7），

该滑动轴承安排包括一个压缩机侧轴承（9’），该压缩机侧轴承具有一个内部轴承表面以及一个外部圆周表面，并且

包括一个涡轮机侧轴承（10’），该涡轮机侧轴承与该压缩机侧轴承（9’）轴向地间隔开并且该涡轮机侧轴承具有一个内部轴承表面（11）以及一个外部圆周表面（12），

其中

该压缩机侧轴承（9’）与该涡轮机侧轴承（10’）具有不同的设计，并且涡轮机侧轴承衬（10）延伸进入该集油室（6）的区域中。

2.如权利要求1所述的排气涡轮增压器（1），其中该转子轴（8）在该压缩机侧轴承（9’）的区域中的外径和/或该转子轴（8）在该涡轮机侧轴承（10’）的区域中的外径大于这两个轴承（9’，10’）之间的转子轴的直径。

3.如权利要求2所述的排气涡轮增压器（1），其中该直径的增大是通过提供一个轻微的斜面或者通过提供一个轴肩台来实现的。

4.如权利要求1至3之一所述的排气涡轮增压器（1），其中该压缩机侧轴承（9’）具有一个轴承衬（9），该轴承衬的外径是大于或小于该涡轮机侧轴承衬（10）的外径。

5.如权利要求4所述的排气涡轮增压器（1），其中该压缩机侧轴承衬（9）的内径是大于或小于该涡轮机侧轴承衬（10）的内径。

6.如权利要求4所述的排气涡轮增压器（1），其中该轴承衬（9）和该涡轮机侧轴承衬（10）的内部和/或外部轴承宽度（12，13，14，17）不同。

7.如权利要求4所述的排气涡轮增压器（1），其中该轴承衬（9）和该涡轮机侧轴承衬（10）的内部轴承表面（11）和/或外部轴承表面（17）具有不同的设计。

8.如权利要求7所述的排气涡轮增压器（1），其中该轴承衬（9）和该涡轮机侧轴承衬（10）的内部轴承表面（11）和/或外部轴承表面（17）在该压缩机侧或涡轮机侧配备有多个凹槽。

9.如权利要求1所述的排气涡轮增压器（1），其中在该轴承壳体（4）中的用于轴承衬（9）和涡轮机侧轴承衬（10）的接收孔（9’’，10’’）具有不同的设计。

10.如权利要求9所述的排气涡轮增压器（1），其中在该轴承壳体（4）中的用于该轴承衬（9）和该涡轮机侧轴承衬（10）的接收孔（9’’，10’’）具有不同的孔的直径和/或孔的宽度。

11.如权利要求9所述的排气涡轮增压器（1），其中该轴承壳体（4）的这些接收孔的内表面具有不同的设计。

12.如权利要求11所述的排气涡轮增压器（1），其中该轴承壳体（4）的这些接收孔的内表面在多个圆周区段上配备有镰形槽（20）。

13.如权利要求1所述的排气涡轮增压器（1），其中该内部轴承表面（11）被划分成两个间隔开的轴承表面区域（13，14）。

14.如权利要求13所述的排气涡轮增压器（1），其中这些轴承表面区域（13，14）是通过一个径向向外凹陷的间隙（15）彼此分开的。

15.如权利要求4所述的排气涡轮增压器（1），其中该涡轮机侧轴承衬（10）具有对称的设计，具有一个连续的外部圆周表面（12）。

16.如权利要求4所述的排气涡轮增压器（1），其中该涡轮机侧轴承衬（10）具有不对称的设计，其中一个外部圆周表面（12）被一个肩台（16）划分成两个外部圆周表面区域（17，18）。

17.如权利要求4所述的排气涡轮增压器（1），其中该轴承衬（9）和该涡轮机侧轴承衬（10）被一个间隔安排（19）沿该转子轴（8）轴向地保持间隔开。

18.如权利要求4所述的排气涡轮增压器（1），其中通过一个间隔安排（19）而轴向地间隔开的该轴承衬（9）和该涡轮机侧轴承衬（10）被组合形成一个部件。