具有流体动力滑动轴承的排气涡轮增压器或流体动力滑动轴承制造技术

本发明专利技术涉及流体动力滑动轴承或具有其的排气涡轮增压器，其包括：转子(10)；与转子(10)成对的配合轴承部件(50)；转子(10)的转子轴承表面和配合轴承部件(50)的配合面彼此相对布置以形成组合轴向径向轴承形式的流体动力滑动轴承，其具有在转子轴承表面和配合面之间形成的连续的流体动力承载间隙；在纵向并通过旋转轴线(R)剖切的截面图中，转子轴承表面和/或配合面形成轴承轮廓，该轴承轮廓由过渡到彼此以在径向方向和轴向方向上产生流体动力负载能力的轮廓区段(17.1至17.3；44.1至44.3；53.1至53.3)组成；在截面图中在第一轴承区域中一个轮廓区段(17.3；44.3；53.3)形成线性区段，该线性区段是特别全部或部分为圆柱形的轴承区段的一部分，该轴承区段至少部分地围绕所述旋转轴线(R)旋转；在截面图中在第二轴承区域中另外的轮廓区段(17.1；44.1；53.1)形成另外的线性区段，所述线性区段是另外的轴承区段的一部分，该另外的轴承区段在一些区域至少部分地围绕旋转轴线(R)旋转，该另外的线性区段与旋转轴线(R)形成角度；第一和第二轴承区域经由过渡区段过渡到彼此。根据本发明专利技术，将提供摩擦动力优化的轴承系统，其易于制造并且即使在高动态负载下也可靠地提供可靠且有效的轴承。根据本发明专利技术，这是通过另外的线性区段与旋转轴线(R)形成大于30

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有流体动力滑动轴承的排气涡轮增压器或流体动力滑动轴承


[0001]本专利技术涉及一种具有流体动力滑动轴承的排气涡轮增压器或涉及一种流体动力滑动轴承，其包括转子和分配给该转子的配合轴承部件，其中转子的转子轴承表面和配合轴承部件的配合面彼此面对以形成流体动力滑动轴承，该流体动力滑动轴承为组合的轴颈推力轴承的形式，具有在转子轴承表面和配合面之间形成的连续的流体动力的承载间隙，其中，在截面中纵向地并通过旋转轴线剖切时，转子轴承表面和/或配合面形成具有合并的轮廓区段的轴承轮廓，以在径向方向和轴向方向两者上均产生流体动力负载能力，其中在截面中在第一轴承区域中轮廓区段形成线性区段，该线性区段是特别为圆柱形或部分圆柱形的轴承区段的一部分，该轴承区段至少部分地围绕所述旋转轴线旋转，其中在截面中在第二轴承区域中另一个轮廓区段形成另一个线性区段，该另一个线性区段是至少部分地围绕旋转轴线旋转的另一个轴承区段的一部分，其中该另一个线性区段与旋转轴线形成一角度，并且其中所述第一轴承区域和所述第二轴承区域经由过渡区段合并到彼此。

技术介绍

[0002]旋转机械元件(诸如轴、支重轮、齿轮或泵叶轮)需要在径向方向和轴向方向上进行引导，以便能够传递力和扭矩。可以通过流体动力作用的滑动轴承来执行此任务。这种类型的轴承的功能基于流体动力压力产生的物理原理。在流体动力滑动轴承中，合适的润滑剂被保持在转子和定子(配合轴承部件)之间。当转子相对于定子旋转时，在润滑剂中产生剪切力，然后该剪切力以一定的速度将润滑剂输送通过轴承。对于会聚的轴承间隙，这导致流体动力压力增加。当间隙发散(在会聚轴承间隙的下游)时，压力下降。如果转子和定子之间的相对速度足够高，则流体动力压力会导致建立足够厚的润滑剂层，从而将两个滑动配对部件分开。在该操作状态下，在润滑剂层中发生摩擦(液体摩擦)。以这种方式产生的流体动力压力与所使用的表面积相结合而平衡外力并描绘滑动轴承的负载能力。不需要压力功形式的额外能量或在一定压力下经由凹槽或凹穴供应的大量的润滑剂来产生流体动力压力。负载能力由操作数据得出。在DIN 31652第1部分(DIN Taschenbuch 198；Gleitlager 2；Beuth Verlag GmbH；Berlin,1991)中给出了流体动力压力的数值计算的基本原理。
[0003]现有技术包括两种基本类型的轴承：
[0004]1.流体动力轴颈轴承
[0005]流体动力轴颈轴承通常被设计为圆柱形衬套，该圆柱形衬套作为分段变体或倾斜轴瓦轴承。另请参见DIN 31652第2部分和VDI指南2204。滑动轴承的流体动力有效元件(例如，各段)是圆柱形的并且因此平行于旋转轴线布置。会聚的间隙路线是由转子相对于定子的偏心位置导致的。
[0006]2.流体动力推力轴承
[0007]流体动力推力轴承被设计为推力垫圈的形式，其具有为保持边缘、键表面或螺旋
形凹槽的形式的各种凹槽或表面变型。它们也可以被设计为所谓的倾斜轴瓦推力轴承(参见DIN 31653第1至3部分；DIN 31654第1至3部分)。推力轴承与旋转轴线正交地布置，通常具有作为配合的配对部件的旋转推力轴环。用于产生流体动力压力所需的间隙会聚路线是由于表面结构(凹穴、坡道等)的设计、倾斜段的倾斜度、或轴承与推力轴环之间的角度偏移而导致的。
[0008]如果技术方案同时产生径向和轴向负载，则必须使用上述两种类型的轴承。然后，轴向负载经由推力轴承传递，而径向负载经由轴颈轴承传递。然后必须分别计算和设计这两种轴承类型，从而导致设计和生产两者上的相应的高成本。
[0009]从DE 10 2008 059 598 A1已知一种排气涡轮增压器。该排气涡轮增压器具有在其端部处支承涡轮机叶轮和压缩机叶轮的轴。两个流体动力滑动轴承将轴支撑在壳体中。他们具有锥形轴承的形式。
[0010]在WO 2014/105377 A1和EP 1 972 759 B1中描述了另一种排气涡轮增压器。如在EP 1 972 759 B1中公开的在轴承中支撑的高速转子通常具有相对低的负载能力的特征，特别是在径向方向上。由于在这种轴承中产生流体动力支撑膜的方法，轴承需要相对硬的阻尼特性，这又需要轴颈轴承的相对长的设计，从而能够传递由径向加速度导致的径向负载。
[0011]DE 20 2016 105 071 U1描述了一种排气涡轮增压器，其将转子支撑在轴承壳体中。转子具有被可旋转地保持在逆轴承内的转子轴。流体动力滑动轴承设置在转子和逆轴承之间，位于逆轴承的相对两侧上。为此目的，转子和逆轴承形成轴承轮廓。轴承轮廓由轮廓区段组成。轴承轮廓在沿着和穿过旋转轴线的截面的截面图中形成连续的几何形状。连续的轴承轮廓在几何上设计成使得它们在截面图中连续可差分，并且沿着旋转轴线。这导致了高性能的流体动力滑动轴承，该流体动力滑动轴承可以在很小的空间内传递轴向和径向负载。然而，由于这种紧凑的设计，必须可靠地传递高的特定轴承力。
[0012]US 5,518,319 A公开了一种具有圆形表面的滑动轴承，该圆形表面的直径在周向方向上变化，以产生球形、环形或组合的圆柱圆锥形轴承表面。
[0013]DE 850 093 C公开了一种组合的轴颈/推力轴承，其具有圆柱形和圆锥形的轴承区域。在这些区域之间布置有周向润滑槽，使轴承区域从彼此分开。圆锥形轴承区域的锥角以及圆柱与圆锥形轴承区域之比根据发生的径向力和轴向力而相互匹配。在DE 850 093 C中，假设要被支撑的轴承力在径向和轴向方向上是静态的，并且因此组合轴承的圆锥形部分可以吸收径向轴承力的一部分，使得圆柱部分可以被设计成按比例缩短，从而减少总摩擦。静态负载特别不应用于机动车辆中的排气涡轮增压器。
[0014]例如从DE10 2014 014 962 A1或DE10 2015 009 167 A1已知具有圆锥形轴承区域的组合式轴颈/推力轴承。在轴承区域提供槽结构以产生泵送作用。这些槽结构可用于将润滑剂保持在轴承区域中。由于它们的设计，这些已知的轴承具有相对高的摩擦力，这是因为主要通过槽结构的泵送作用来获得负载能力。另外，在这种轴承中，转子或定子的“锥形”轮廓之一通常在截面图中具有通过轴线的非常大的半径，以防止转子卡住，这不可避免地导致支撑膜的膜厚度的变化，并从而影响轴承的流体动力效率。

技术实现思路

[0015]本专利技术解决了创建摩擦优化的轴承系统的问题，该轴承系统易于制造并且即使在高动态负载下也确保可靠且有效的轴承布置结构。
[0016]该问题通过权利要求1的特征来解决。
[0017]根据本专利技术，提出一种组合的轴颈/推力轴承，其中流体动力的承载间隙跨过第一轴承区域和第二轴承区域以及过渡区段延伸。这会在整个轴承轮廓上产生流体动力负载能力。以这种方式，可以在很小的空间内传递高的轴向和径向轴承力。根据本专利技术，现在进一步规定，第二轴承区域的另一线性区段与旋转轴线形成在从大于30
°
到小于90
°
的范围内的角度。出人意料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种具有流体动力滑动轴承的排气涡轮增压器或流体动力滑动轴承，其包括转子(10)和分配给该转子(10)的配合轴承部件(50)；其中转子(10)的转子轴承表面和配合轴承部件(50)的配合面彼此面对以形成流体动力滑动轴承，该流体动力滑动轴承为组合的轴颈推力轴承的形式，具有在转子轴承表面和配合面之间形成的连续的流体动力的承载间隙；其中当在截面图中纵向地并通过旋转轴线(R)剖切时，转子轴承表面和/或配合面形成轴承轮廓，该轴承轮廓形成合并的轮廓区段(17.1，17.2，17.3；44.1，44.2，44.3；53.1，53.2，53.3)以在径向方向和轴向方向两者上都产生流体动力负载能力；其中截面图中的轮廓区段(17.3；44.3；53.3)在第一轴承区域中形成线性区段，该线性区段是特别为圆柱形或部分圆柱形的轴承区段的一部分，该轴承区段至少部分地围绕旋转轴线(R)旋转；其中截面图中的另一个轮廓区段(17.1；44.1；53.1)在第二轴承区域中形成另一个线性区段，该另一个线性区段是另一个轴承区段的一部分，该另一个轴承区段至少部分地围绕旋转轴线(R)旋转，其中该另一个线性区段与旋转轴线(R)形成角度；并且其中第一轴承区域和第二轴承区域经由过渡区段合并，其特征在于，所述另一个线性区段与旋转轴线(R)形成在从大于30
°
到小于90
°
的范围内的角度。2.根据权利要求1所述的排气涡轮增压器或流体动力滑动轴承，其特征在于：转子轴承表面和/或配合面具有至少一个键表面，用于使润滑剂间隙至少部分地连续变细成锥形，并且该至少一个键表面在第一轴承区域和第二轴承区域上至少部分地延伸，并且也被引导跨过连接轴承区域的过渡区段。3.根据权利要求2所述的排气涡轮增压器或流体动力滑动轴承，其特征在于，在滑动轴承的旋转方向上，一个或多个键表面间接地或直接地合并到闩锁表面中，该闩锁表面在周向方向上延伸，并且优选地在周向方向上呈弓形形状。4.根据权利要求1至3中任一项所述的排气涡轮增压器或流体动力滑动轴承，其特征在于：在介入第一轴承区域和第二轴承区域中间的过渡区段的区域中，转子轴承表面和配合面设计为，使得它们在转子(10)的最大偏转下彼此抵靠成建立线接触，并且优选地是相同的。5.根据权利要求1至4中任一项所述的排气涡轮增压器或流体动力滑动轴承，其特征在于：第二轴承区域的另一线性区段与旋转轴线(R)形成角度，该角度在从大于45
°
到小于75
°
的范围内，优选在从大于50
°
到小于60
°
的范围内。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的排气涡轮增压器或流体动力滑动轴承，其特征在于：连接轴承区域的过渡区段形成或包括至少一个线性过渡区段(17.2.1、17.2.2；44.2.1、44.2.2；53.2.1、53.2.2)和/或至少一个弯曲的弓形过渡区段。7.根据权利要求6所述的排气涡轮增压器或流体动力滑动轴承，其特征在于：过渡区段在通过旋转轴线(R)的截面图中具有或形成至少两个线性过渡区段(17.2.1、
17.2.2；44.2.1、44.2.2；53.2.1、53.2.2)，并且优选地，相比于面对第二轴承区域的第二线性过渡区段，面对并且更靠近第一轴承区域的第一线性过渡区段与旋转轴线形成更小的角度，和/或在通过旋转轴线(R)的截面图中，使用两个具有不同曲率轮廓的弓形过渡区段。8.根据权利要求1至7中任一项所述的排气涡轮增压器或流体动力滑动轴承，其特征在于：线性过渡区段(17.2.1，17.2.2；44.2.1，44.2.2；53.2.1，53.2.2)均通过弓形过渡区段在两侧上邻接；并且优选地，弓形过渡区段之一间接地或直接地并入转子(10)的转子轴承表面或配合轴承部件(50)的配合面中。9.根据权利要求1至8中任一项所述的排气涡轮增压器或流体动力滑动轴承，其特征在于：当在截面图中纵向地并通过旋转轴线(R)剖切时，转子轴承表面和/或配合面形成连续的并且至少一次连续能够差分的轴承轮廓，以便跨过整个轴承轮廓产生流体动力负载能力。10.根据权利要求1至8中任一项所述的排气涡轮增压器或流...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：M，
类型：发明
国别省市：