CN1802515A - 推力滑动轴承 - Google Patents

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Abstract

在用于支承一个与一个润滑油回路相连接的排气涡轮增压器的旋转轴的推力滑动轴承中，该推力滑动轴承包括至少一个基本上平坦的滑动面以及至少一个与该滑动面构成一个位于它们之间的润滑缝隙的、一种异形截面化圆环面形状的支承面(3)，其中支承面具有多个在该支承面里构成的、径向延伸的并且向外敞开的润滑油槽(2)、多个楔形面(1)和平坦的止动面(5)，因此使每个楔形面(1)和每个平坦的止动面(5)一起布置在相邻的润滑油槽(2)之间，为了如此改进所述推力滑动轴承：可以排除以前的缺点(由于颗粒引起摩损、高的润滑油耗量、自发失效的倾向、高的轴承损失)，尤其描述一种推力滑动轴承，其中保证了在润滑缝隙中建立起足够压力时有足够的油流量并且因此可以不必设置异形截面化的支承面(3)的位于外部的密封隔板，根据本发明，楔形面(1)无论在圆周方向上还是在径向方向上都具有一种汇聚的取向，用于构成一种在这两个方向上变窄的润滑缝隙。

Description

推力滑动轴承
本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的、用于支承一个与一个润滑油回路相连的排气涡轮增压器的旋转轴的推力滑动轴承。
为了支承排气涡轮增压器尤其使用了液力的推力滑动轴承，也就是用于承受轴向力并用于在轴向方向上导向的旋转轴的滑动轴承。
已经知道特别是在轴流式涡轮增压器时，根据流动产生一个大的轴向推力，它一般也由一个液力的、设有异形截面化支承面的推力滑动轴承传递到轴承箱上。
例如由EP 0 840 027 A2已知这样一种推力滑动轴承，这种轴承由一个与轴承箱牢固连接的轴承体、一个随轴旋转的轴承梳形件(Lagerkamm)、以及至少一个设于轴承体和轴承梳形件之间的润滑缝隙组成，该缝隙由一个异形截面化的圆环面以及一个平坦的滑动面构成，并与一个输油装置相连接。一个轴肩、这就是说位于轴上的轴承梳形件至少间接地移向固定的轴承箱的端面。圆环面具有多个径向布置的润滑油槽。
当然在润滑油里通常都有污物颗粒，其大小等级相当于润滑缝隙厚度，若润滑缝隙厚度变小，那么污物颗粒的损伤作用就增大，
为了克服这种效应，已有多种不同解决方案。
例如按照EP 0 840 027 A2，一种最好汇聚于液力的压力形成的润滑缝隙在这样的推力滑动轴承中如下来达到：加工出在圆周方向上取向的楔形面，从而在下一个润滑油槽的部位里产生最小的润滑缝隙高度。
为了在具有固定加工的楔形面的推力滑动轴承中能够承受作用于转子上的取决于流动的轴向力，在所有楔形面处都设有一个相邻接的止动面，在这个止动面上使润滑缝隙的出口延伸。
液力润滑的特征是合适的表面。若存在一个变窄的润滑缝隙、应用一种粘性的润滑剂并且在变窄缝隙的方向上发生一种滑动运动的话，那么在润滑薄膜里就产生一种支承压力。若在汇聚的润滑缝隙里注入足够的润滑剂，那么就通过该润滑剂使表面完全地分离，这对于无磨损特性并因此对于可靠的运转是决定性的。
也为了满足小的损失和可接受的耗油量方面的要求，已知有以下方案，它们在转子和壳体之间应用一个悬浮的推力轴承盘。该具有悬浮盘的推力轴承的实施方式具有高的油流量，因为存在两个润滑缝隙、并且由于离心作用使油通过楔形面流出；因此减小了沿着楔形面可能建立的压力，并且润滑缝隙厚度减小。
因此已经由本申请人所试验过的刚性的推力轴承包括了具有润滑槽的固定段轴承，这些润滑槽向外分别由一个密封隔板限定；每个密封隔板具有一个穿过它的、并径向通向外面的污物槽和冷却槽，这些轴承具有良好的承载能力，但由于高的剪切速度而具有高的摩擦损失和某种所谓“自发失效”的倾向(见下面)。
尤其由EP 0 840 027 A2已知有一种推力轴承，它具有围绕轴或随着轴旋转的悬浮的盘、具有通过一个位于外部的密封隔板而形成的楔形面的径向界限和通过一个径向通向外部的污物槽或冷却槽而形成的密封隔板的断开部位。通过所述无论是限制住润滑油槽的还是限制住楔形面的密封隔板应该实现在楔形面部位里使得较少的润滑油径向向外流出。这种解决方案当然也有以下缺点：这样一种实施方式同样也倾向于所谓的“自发失效”(见下面)。
自发失效过程的机理按如下进行：最小的润滑缝隙高度相应于密封隔板上的缝隙高度。大的轴向力要求(液力地)建立起较大的压力，较大的压力要求较小的润滑缝隙厚度，较小的润滑缝隙厚度或者较小的在密封隔板上的缝隙高度则减小了油流量。较小的油流量当然造成减少的冷却和较高的平均油温，较高的平均油温使油粘度快速降低，而油粘度的快速降低又阻止了液力压力的建立。这种效应相对于由于较小的润滑缝隙厚度而引起的较高压力的效果来说是占主导地位的。结果是自发失效；也就是说，液力压力以及滑动面的机械接触突然地崩溃。
本发明的任务在于：如此改进开头所述种类的推力滑动轴承，使所述的缺点(由于颗粒引起的摩损、高的耗油量、倾向于自发失效、高的轴承损失)可以被排除，尤其要说明一种推力滑动轴承，其中当润滑缝隙里建立起足够压力时保证了足够的油流量、并因此可以不必设置异形截面化的支承面的一个位于外部的密封隔板。
这通过权利要求1中特征部分的特征结合其前序部分中的特征来实现。
所述液力的压力建立通过润滑油中的剪切速度联系一个在剪切速度方向上的汇聚的润滑缝隙而实现。润滑油中的剪切速度由一个圆周分量(由于相对的旋转运动)和一个径向分量(由于连续性)组成。通过楔形面在径向方向上附加的取向可以利用剪切速度的径向分量用于建立一种附加的液力的压力。其后果是润滑缝隙厚度变大并因此摩损减小。
为了通过剪切速度的一个径向分量建立起一个附加的液力的压力，须要并希望楔形面的一种径向取向以及润滑油的一种径向排出。但由于楔形面的径向取向，也在径向方向上存在一个汇聚的润滑缝隙，因此有效地阻止了过大的润滑油耗油量。
增高的轴向力即使在一种具有径向取向的楔形面的推力轴承中也引起了润滑缝隙厚度的减小、并因此也引起了油流量的减小。但由于连续性的原因使得润滑油的径向速度分量近似地保持恒定。所述所属的附加产生的液力的压力通过润滑缝隙厚度的减小而增高。这种关系使得油流量的节流并不比通常的具有密封隔板的推力轴承时强烈。平均的润滑油温度或者润滑油粘度对于增高的轴向力并不敏感，并使自发失效的危险有效地减小。
径向取向的楔形面既可以在一种所述的刚性推力轴承的实施方式中(滑动面的相对角速度相应于轴的角速度)、也可以在两个滑动面之间具有悬浮的盘的实施方式中结合起来。也就是说，所述按照本发明的异形截面化的轴承面设置于一个浮动盘(Schwimmscheibe)上，它例如布置在一个在旋转轴上的轴承梳形件和一个间接或直接地在固定的轴承箱上的滑动面之间。在最后所述的实施方式中，所述悬浮的盘以特别有利的方式具有一种两侧都按照本发明的支承面异形截面、尤其是一种二维的“卷绕”的楔形面异形截面。由于悬浮的盘以轴的角速度的大约一半进行旋转、并且存在两个润滑缝隙，因此就使轴承损失近似地减小一半。
尤其是上述原理可以用于固定的和旋转的推力滑动轴承盘。
以下根据附图对本发明进行说明。附图示出：
图1一种刚性轴承或者一种浮动盘的圆环面形式的、按照本发明的异形截面化的支承面的一个局部视图；
图2图1中从里向外径向上、沿图1中A-A，B-B和C-C线的环形支承面的三个横截面。
这里未示出的排气涡轮增压器基本上由三个外壳部分：即涡轮外壳、轴承箱和压缩器外壳组成。已知有一根轴在轴承箱里可旋转地支承在液压的径向轴承以及推力滑动轴承中的轴承箱中，对该轴承分别供有润滑油。
推力滑动轴承的特殊结构被看作为按照本发明在所述主题的构思内，因此只是表示了对于理解本发明来说主要的部分。
推力滑动轴承部件具有一个异形截面化的圆环面形式的支承面3，它具有多个以规则的间距分布于圆环面圆周上的润滑油槽2，这些油槽径向地在该圆环面里延伸。在相邻的润滑油槽之间分别形成一个楔形面1和一个紧接此楔形面的平坦的止动面5。
润滑油槽2在内圆周上是敞开的，并因此可以使润滑油从排气涡轮增压器的润滑油回路里输入。在外圆周上、也就是在轴承箱的方向上润滑油槽2同样也是敞开的，但分别通过一个通道4而变窄。
楔形面1无论在异形截面化的圆环面3的圆周方向上还是在其径向方向上从里向外分别具有一个会聚的取向，用于构成一个在这两个方向上变窄的润滑缝隙。
楔形面1在圆周方向上会聚的取向例如由EP 0 840 027 A2已知，在本附图2中表示出这个楔形面1在径向方向上的附加的会聚取向。
在圆环面3的靠近轴的内圆周部位里的横截面A-A表示出在楔形面上一个比较大的润滑缝隙厚度(楔深度)，它从截面B-B至截面C-C在圆环面3的外圆周方向上减小，直至止动面5的水平，这就是说，楔形面1从圆环面的内圆周至外圆周汇聚地取向。但尤其在横截面A-A中也可以看到楔形面1在圆环面3的圆周方向上的会聚取向。由这两种取向的这种(二维的)重叠得出一种“卷绕的”楔形面1，该楔形面与楔形面的一种“梳形”的实施方式不同，向外借助于一种密封隔板(见EP 0 840 027 A2)同样在每个楔形面1上使完全足够的润滑油沿着径向方向流出，并以前面所述的方式充分利用润滑油流量的径向分量附加地用于压力的建立，而早先已知的具有密封隔板的变型方案同样只可以在圆环面的圆周方向上建立起压力，它具有开头所述的一些问题。

Claims (4)

1.用于支承一个与一个润滑油回路相连接的排气涡轮增压器的旋转轴的推力滑动轴承，该推力滑动轴承包括至少一个基本上平坦的滑动面以及至少一个与该滑动面构成一个位于它们之间的润滑缝隙的、一种异形截面化圆环面形状的支承面(3)，其中支承面具有多个在该支承面里构成的、径向延伸的并且向外敞开的润滑油槽(2)、多个楔形面(1)和平坦的止动面(5)，因此使每个楔形面(1)和每个平坦的止动面(5)一起布置在相邻的润滑油槽(2)之间，其特征在于，楔形面(1)无论在圆周方向上还是在径向方向上都具有一种汇聚的取向，用于构成一种在这两个方向上变窄的润滑缝隙。
2.按权利要求1所述的推力滑动轴承，其特征在于，支承面(3)设置在一个浮动盘上，该浮动盘布置在一个在旋转轴上的一个轴承梳形件和一个在固定的轴承箱上的一个滑动面之间。
3.按权利要求2所述的推力滑动轴承，其特征在于，所述浮动盘在两侧具有一种按权利要求1所述的异形截面化的圆环面(3)，该圆环面分别与一个平坦的滑动面共同作用。
4.按上述权利要求之一所述的推力滑动轴承，其特征在于，每个平坦的滑动面是固定的，而每个异形截面化的圆环面(3)围绕着所述轴或者随着所述轴旋转。
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