用於滾動元件軸承套筒的抗轉動及推力限制的彈簧夾子方法
2023-09-18 23:46:30 1
專利名稱：用於滾動元件軸承套筒的抗轉動及推力限制的彈簧夾子方法
技術領域：
本發明針對一種用於限制渦輪增壓器滾動元件軸承套筒的系統，並且更具體的針對一種具有多個機加工簡單且成本低的部件的系統，該系統確保了正確的組裝並且提供了抗轉動作用以及對在任何一個軸向方向上的推力負載的限制作用。本發明提供了一種用於安裝具有充分遊隙的滾動元件軸承(REB)套筒的簡單系統，以便允許在壓力下通過封裝油膜或油流動來進行阻尼，但同時允許REB套筒被軸向地保持以便將這些軸向負載傳輸到軸承殼體上、並在旋轉意義上保持從而使得REB套筒相對於軸承殼體不發生轉動。
背景技術：
渦輪增壓器將空氣以與在正常吸氣布置中將有可能的情況相比更大的密度傳送到發動機進氣系統、從而允許燃燒更多的燃料，因此在沒有明顯增加發動機重量的情況下提升了發動機的馬力。這就能夠使用一臺較小的渦輪增壓的發動機來替代一臺較大物理尺寸的正常吸氣的發動機，因此減少了車輛的質量以及空氣動力學的前端面積。渦輪增壓器屬於一類被迫進氣系統，該系統使用了從發動機排氣歧管進入渦輪機殼體的排氣流動以驅動位於渦輪機殼體中的渦輪機葉輪51。渦輪機葉輪被穩固地附著到一個軸上以便形成該軸和葉輪組件。一個壓縮機葉輪20被安裝到該軸和葉輪的短軸56末端上並且通過來自一個壓縮機螺母四的夾緊負載而保持在位。該渦輪機葉輪的主要功能是從排氣中提取用來驅動壓縮機的旋轉動力。壓縮機級包括一個葉輪20及其殼體。過濾後的空氣通過壓縮機葉輪的旋轉而被軸向地抽取到壓縮機蓋件的進口之中。由渦輪機級產生的、到達軸和葉輪上的動力輸入驅動了壓縮機葉輪以便產生靜態壓力與一些剩餘動能及熱量的一種組合。加壓的氣體穿過壓縮機排放口從壓縮機蓋件排出並且通常經由一個中冷器被傳送到發動機進氣中。在壓縮機級性能的一個方面中，壓縮機級的效率受到壓縮機葉輪輪廓觀與壓縮機蓋件中相配的輪廓之間的間隙的影響。壓縮機葉輪的輪廓距壓縮機蓋件的輪廓越近，則該級的效率就越高。在一個具有76mm壓縮機葉輪的典型的壓縮機級中，該尖端間隙是在從 0. 31mm至0. 38mm的範圍內。葉輪距該蓋件越近，則壓縮機葉輪摩擦的可能性就越高；這樣， 在改進效率與改進耐久性之間必然存在一種折衷。對肉眼而言，在典型的渦輪增壓器中壓縮機葉輪的鼻形件好像是圍繞軸承殼體的縱向幾何軸線轉動；然而，當在一種X、Y示波器上作為軌跡來觀察時，壓縮機葉輪的鼻形件描述了不同形狀的軌道。這些軌道的平均質心接近而不是被精確地定心在渦輪增壓器的縱向幾何軸線上。圖1中示出了渦輪增壓器的幾何軸線100。軸和這些葉輪所發生的動態偏移是由多種因素引起，這些因素包括旋轉組件的失衡；支座(即發動機和排氣歧管)的激振；以及來自車輛與地面界面的低速激振。該軸和這些葉輪所發生的偏移的淨效應是這種典型的渦輪增壓器設計具有遠遠大於對於空氣動力學效率水平所希望的那些間隙的多個間隙。
這種典型的渦輪增壓器是以來自發動機的油進行供給的。處於典型地與發動機壓力相等的壓力下的這種油執行幾個功能。油被傳送到這些軸頸軸承的兩側上以便提供雙流體動力擠壓膜，該擠壓膜的壓力在軸承的內徑上施加軸的反作用力，並且在軸承殼體孔上施加軸承的外徑的反作用力。這些油膜提供了減弱的反作用力以便減少軸偏轉的幅度。這種油還起到了將熱量從渦輪增壓器移除的作用。一種典型的渦輪增壓器設計具有兩個鄰接的軸承系統一個在軸承殼體的壓縮機端；而一個在軸承殼體的渦輪機端。每個系統具有兩個界面旋轉軸在浮動軸承內徑上的界面、以及浮動軸承外徑在軸承殼體的固定孔上的界面。典型的渦輪增壓器雙流體動力擠壓膜軸承的剛度及阻尼能力是以下各項之間的一種折衷由這些軸承元件的旋轉速度所產生的膜的厚度、在所述元件之間的間隙、以及由於渦輪增壓器傾向於使油在軸的任何一端流過這些活塞環密封件所引起的油流動限制。在渦輪增壓器中使用REB軸承解決了幾個問題，這些問題包括油的高流速、軸承阻尼、以及經過軸承系統的動力損失。圖1描繪了一個典型的渦輪增壓器雙流體動力擠壓膜軸承構形。在這種構形中， 加壓的油從發動機經過一個油入口 80被接收至軸承殼體3。油經過回油孔(82和8 被壓送至軸承殼體的軸頸軸承孔4。對於渦輪機端及壓縮機端的軸承30 二者而言，油流動被傳送至軸和葉輪的軸頸軸承區域，在此，油是圍繞該軸分布的以便在軸表面52與這些浮動軸頸軸承30的內孔之間產生油膜。在這些軸頸軸承30的外側上，由軸頸軸承的、針對軸承殼體的軸頸軸承孔4的旋轉產生了一種類似的油膜。一旦通過軸頸軸承和止推軸承，油就在軸承殼體的底部經由放油口 85離開軸承殼體，並且返回到發動機的曲軸箱。在圖1描繪的典型的渦輪增壓器中，止推軸承19也是一種液動或流體膜類型的軸承。在這種構形中，從回油孔81對該靜止的止推軸承進行供油，以便對一種斜坡及襯墊的軸承設計供油。通過止推墊圈40與拋油環44的墊圈部分的相對運動而將油驅動進入楔形形狀中，該拋油環被安裝到軸上、與該靜態止推斜坡及襯墊相對。這種軸承控制了旋轉組件的軸向位置。已經有一種提高渦輪增壓器的效率的方法是利用滾動元件軸承(REB)來支撐旋轉組件。多個滾動元件軸承可以被分成兩種通用類型。第一種類型使用一對典型的REB組件。在這種情況中，每個REB組件包括一個外座圈、這些滾珠或輥柱元件、一個內座圈、一個罩、以及多個密封件。可以將這對REB組件壓入或縮小進入一個套管中，即具有多個回油孔及多個用於這些REB組件的位置的一個外部圓柱形殼體，以便產生REB套筒。在第二種類型中，套管被省略，並且REB組件的外座圈限定了 REB套筒的外徑。除非另外指明，在此使用的術語「REB」將表示REB套筒。如在圖2中看到的，REB典型地具有一個內座圈65，該內座圈被安裝到軸和葉輪的軸頸表面52上。被組裝到這個或這些內座圈(65、65C和65T)上的是一組滾動元件，該組滾動元件將該內座圈連接到該外座圈64上(圖6A)。該外座圈被安裝在軸承殼體3中的孔 71中。因為滾動元件軸承不要求與典型的渦輪增壓器軸頸軸承所要求的一樣多的油，所以一個油限定器86被裝配到油入口 80上以便限制油到這些REB的流動。採用滾動元件軸承渦輪增壓器帶來了若干改進。由於特別是在低的渦輪增壓器每分鐘轉數RPM下REB系統的功率損失減小，存在著優於典型的渦輪增壓器軸承系統的、對瞬態響應的改進。REB系統中的功率損失小於典型的套管式渦輪增壓器軸承系統的功率損失。與典型的渦輪增壓器軸承系統可以支撐的推力負載相比，REB系統可以支撐更大的推力負載，從而使得止推部件更穩健。因為典型的斜坡及襯墊止推軸承要求將大百分比的油流動傳送到渦輪增壓器上，而REB系統要求較少的油流動(與典型的渦輪增壓器軸承系統相比)，於是對於REB系統要求較小的油流動，其正面影響是，油進入壓縮機或渦輪機各級而在此處可能毒害催化劑的傾向更小。雖然滾珠軸承系統提供了這些效率及瞬態性能增益，但滾珠軸承的阻尼能力不如典型的渦輪增壓器雙流體動力擠壓膜軸承的能力好。為了便於組裝，這些滾珠軸承被保持在一個鋼製的REB套筒中，該套筒通過套筒的外徑與軸承殼體孔的內徑之間的油膜懸吊在軸承殼體內。油被用於在軸的臨界情況下的阻尼並且用於這些軸承的潤滑。對於這種設計關鍵的是該軸承套筒與軸承殼體孔不存在金屬與金屬的接觸，因為阻尼作用將消失。US 5，145，334 (Gutknecht)和 US 7，214，037 (Mavrosakis)傳授了用於將浮動軸承套筒保持在軸承殼體中的方法。一個被緊固於軸承殼體中的柱(例如，限定器86)保持該軸承套筒從而使得該柱反抗軸向力和轉動力，同時允許軸承套筒在軸承殼體中其他形式的不受限制的運動(浮動)。在美國7，214，037中，如圖4中所示，被殼體440的開口 444 所接收的一個銷釘460任選地幫助套筒相對於殼體440以方位角定位。在本申請的圖3中示出了類似於美國5145，334的銷釘的一個銷釘72，該銷釘定位了套筒中的一個孔68以及該外座圈中的一個孔70，以便相對於該軸承殼體提供軸向及徑向的限制二者。這兩種方法均要求通過在軸承殼體中的多個通孔進行機加工，並且此外，它們要求在對於組裝者不是良好可見的區域中進行複雜的組裝，從而使進行正確的組裝及對所述銷釘的組裝進行確認變得困難。美國7，214，037傳授了使用一個反孔(442，圖4)以及一個板450來控制施加於軸承套筒外座圈上的這些軸向負載。對這些反孔進行機加工要求準確安置切削工具，這必須將方向從切削一個直徑表面改變為切削軸承殼體內部深處的一個支座表面，而不留下一個可能不允許軸承套筒坐於該支座上的過大的內角半徑。執行這個過程增加了用來機加工軸承殼體的費用和複雜性。從而可以看到，REB套筒的軸向及轉動限制的當前狀況是昂貴且複雜的。需要一種在成本及技術上更有效的解決方案。
發明內容
諸位發明人考慮到存在以一種通過封裝油膜進行阻尼方式來解決安裝REB套筒的上述問題的需要，但同時這種方式允許REB套筒被軸向地保持以便將這些軸向負載傳輸到軸承殼體上、並在旋轉意義上保持這樣使得REB套筒相對於軸承殼體不發生轉動。因此對於一種成本有效的、組裝簡單的抗轉動特徵存在一種需要，以便允許阻尼油膜環繞REB 套筒但仍然防止REB組件相對於軸承殼體進行旋轉。諸位發明人是通過發展一種二元模式的卡扣環來解決這些問題的，它提供了一種簡單的、極易組裝的、低成本的、易於機加工的抗轉動特徵，如果需要的話允許阻尼油膜圍繞REB套筒流動，但仍然防止滾動元件軸承組件的軸承套筒相對於軸承殼體發生旋轉。
本發明是通過舉例而非限制的方式展示在這些附圖中，其中類似的參考數字表示相似的部分，並且在這些附圖中圖1描繪了一個渦輪增壓器組件的截面；圖2描繪了一個典型的滾珠軸承渦輪增壓器的軸承殼體組件的截面；圖3描繪了一種現有技術的滾柱軸承；圖4描繪了另一種現有技術的滾柱軸承；圖5描繪了本發明的第一實施方案的一個截斷的軸承殼體組件的視圖；圖6A、圖6B描繪了本發明的第一實施方案的截面視圖；圖7描繪了圖6A的一個進一步放大的視圖；圖8A、圖8B描繪了本發明的前面正視圖和端部正視圖；圖9描繪了本發明的第一實施方案的第一變體的一個放大截面；圖10A、圖IOB描繪了本發明的第一實施方案的第二變體的放大截面；圖11A、圖IlB描繪了本發明的第一實施方案的組裝順序；圖12A、圖12B描繪了本發明的第一實施方案的第二變體的放大截面；圖13A、圖1 描繪了本發明的第二實施方案的截面視圖；並且圖14描繪了本發明的第二實施方案的放大截面。
具體實施例方式雖然存在著與用於限制滾珠軸承套筒使其反抗相對於其所安裝處的軸承殼體轉動的多種常規方法相關聯的問題，然而省略軸向及徑向的限制將允許葉輪接觸殼體並且將允許套筒在軸承殼體中旋轉，它們分別都將縮短渦輪增壓器的壽命。本發明提供一種二元模式的卡扣環以及一種使用該二元模式卡扣環的限制系統。 雖然卡扣環常規地具有總體上環形的徑向內表面以及總體上環形的徑向外表面，本發明的這些二元模式卡扣環包括至少一個非圓形的徑向內表面，該徑向內表面用於接合在該REB套筒的一個互補的非圓形表面中，該徑向內表面優選地形成於一個凹槽內，至少一個非圓形的徑向外表面，該徑向外表面用於接合在該軸承殼體的一個互補的非圓形表面中，這些徑向內部接合及外部接合產生了對REB套筒的一種抗轉動限制，以及第一和第二軸向表面，該第一和第二軸向表面被適配為徑向向外地坐在軸承殼體的一個凹槽中或者被限定在該軸承殼體與軸承殼體封閉板之間，並且徑向向內坐於REB 套筒的一個凹槽中，並且從而防止REB套筒在壓縮機方向連同在渦輪機方向上的軸向運動。這種二元模式卡扣環以及該REB套筒限制系統滿足了在軸向及轉動方向二者上限制該REB套筒的需要，並且滿足了易於由組裝人員掌控組裝任務的需要、以及易於在視覺上校驗該限制裝置被確實地並且正確地安裝在完成的渦輪增壓器組件中的需要。二元模式卡扣環提供了一種簡單的、極易組裝的、低成本的、易於機加工的抗轉動特徵以便允許阻尼油膜圍繞REB套筒流動，但仍然防止滾動元件軸承組件的軸承套筒相對於軸承殼體發生轉動。根據本發明，不再要求圖2中示出的、作為常規抑制特徵的渦輪機端軸向支座73， 從而允許該軸承殼體孔71被機加工為在它張開進入該拋油環空腔170中的位置具有恆定的直徑。雖然這可能看起來僅是一個輕微的改變，但事實上它在可製造性上是一種實質性的改進。消除渦輪機端的軸向支座73允許該軸承殼體孔被珩磨以便改進表面光潔度，然而，在存在一個支座的情況下，在盲孔中珩磨一個圓柱形表面的工藝是十分困難的。如在圖8A和圖8B中示出的二元模式卡扣環102的第一實施方案具有一個徑向內表面112和一個徑向外表面111。除了常規卡扣環的這些特徵之外，該二元模式卡扣環102 具有在該環的總體上圓形或環形內表面112中製造的一個或多個非圓形的(例如平坦的) 區段或形狀107從而在總體上提供轉動限制，這樣使得在該二元模式卡扣環處於鬆弛狀態的情況下該二元模式卡扣環中的這些平坦區段107裝配在槽94的、相應的、平坦的內部區段106上，這些內部區段是在該REB套筒中或外座圈中製造的。在徑向外表面111上，該第一實施方案的二元模式卡扣環102具有一個徑向地向外伸出的凸形突頭104，該凸形突頭裝配在該軸承殼體中的一個相反形像的扇形103中，以防止該卡扣環相對於該軸承殼體的轉動。二元模式卡扣環對於軸承殼體的這種在旋轉意義上的止動安排、以及REB套筒對於二元模式卡扣環的在旋轉意義上的止動安排因此限制了該REB套筒相對於該軸承殼體的轉動。取決於製造技術，這種在旋轉意義上的止動特徵還可以是(該軸承殼體中的)一個銷釘以及(該二元模式卡扣環中的)一個對應的孔。該二元模式卡扣環102還具有兩個通常平坦的、軸向的或「頰」面。該軸承殼體在徑向上具有一個被適配為接收該卡扣環的凹陷，並且該REB套筒在徑向上具有一個被適配為接收該卡扣環的凹槽，這樣通過在渦輪機方向上來自該REB套筒的軸向推力使得該卡扣環的渦輪機側的頰面109支承在軸承殼體3中凹陷67的渦輪機側上、並且通過在壓縮機方向上的軸向推力使得該二元模式卡扣環的壓縮機側頰面108支承在軸承殼體封閉件6的渦輪機側的面168上。可以對該二元模式卡扣環102進行不同的設計，只要它與該軸承殼體相結合地提供了 REB套筒在軸承殼體中的軸向及轉動限制二者。雖然在本發明的第一示例性實施方案中，該REB套筒對於該二元模式卡扣環的轉動限制採取了在該卡扣環中的、與REB套筒中的三個平坦表面互鎖的三個平坦表面的形式，但可以存在大於一的任何數目的、與REB套筒中的相同數目的平坦表面互鎖的平坦表面，以便既提供轉動限制又提供一種獨特的角度對齊從而使得在軸承殼體中機加工的任何油通道與在外座圈中機加工的一個對應的油通道相連通。雖然在本發明的第一示例性實施方案中，該REB套筒對於該二元模式卡扣環的轉動限制採取了在卡扣環中的、與該REB套筒中的三個平坦表面互鎖的三個線性或平坦表面的形式，但可以是其他在旋轉意義上限制性的幾何形狀，如或者在二元模式卡扣環中或者在REB套筒中執行同一功能的曲線板或突頭。在該二元模式卡扣環與該REB套筒之間的、 在旋轉意義上的止動限制還可以是一個使該REB套筒與該二元模式卡扣環對齊的銷釘及凹槽/孔/鍵槽。如在圖5、圖6A和圖6B中描繪的、以及如在圖7中為了清晰而放大的，將材料從軸承殼體3的壓縮機端的面8上移動、或移除以便接受該軸向厚度和/或形狀(例如，一個軸向盲孔，該盲孔被適配為接收一個從該壓縮機側的頰面延伸出的軸向尾錐體(bullet)或銷釘以防止該卡扣環102轉動)。從軸承殼體3的壓縮機端的面8中移除的材料的形狀96 是該二元模式卡扣環102的一個(具有間隙的)相反形像，該形狀包括抗轉動特徵，其中該二元模卡扣環處於有待組裝到REB套筒上的狀態。與在常規的卡扣環中一樣，該二元模式卡扣環具有一對孔眼110以便允許用典型的卡扣環鉗將該二元模式卡扣環擴張和收縮。為了使卡扣環鉗的凸端裝配在這些孔眼中， 在此提供了一個釋放區105。這個區域比釋放部96更深以便允許卡扣環鉗的凸端通過該卡扣環而伸出，並且這個區域是足夠寬的以便允許該二元模式卡扣環被擴張從而允許二元模式卡扣環在該REB套筒上的移除、或者安裝。雖然本設計依賴一種孔眼來將該二元模式卡扣環與該組件進行組裝和解除組裝， 該卡扣環還可以是一種非孔眼式的卡扣環，只要它是以對於軸承殼體及對於REB套筒二者的抗轉動裝置為特徵。為了組裝本發明的第一實施方案，如在圖IlA和圖IlB中可見的，這種組裝必須按順序執行。在階段「A」，二元模式卡扣環102被擴張以便允許它在REB套筒64的外徑上滑動直到它與該REB套筒中的凹槽94對齊。該二元模式卡扣環然後被允許壓縮進入該REB 套筒中的凹槽94中，這樣使得二元模式卡扣環102上的這些平坦部分107與REB套筒內的這些對應的平坦部分106對齊。在階段「B」，這個部分組件然後朝向軸承殼體3中的孔71 中的渦輪機側滑動、並且轉動直到該二元模式卡扣環的突頭104與該軸承殼體中的對應扇形96對齊，因此呈現出處於正確的、獨特的定向的REB套筒以使該油入口及排油口與軸承殼體內的這些對應埠相匹配。二元模式卡扣環的這些頰表面(108和109)之間的厚度小於扇形96的深度，這樣當正確地組裝後，該二元模式卡扣環的表面108是處於軸承殼體的表面8的下方。在本發明的示例性第一實施方案中，如在圖5至圖7中所描繪的，一個軸承殼體封閉件6具有一個凸形的凸耳或支座98，該凸耳或支座具有總體上環形的徑向形狀，不過略微較小以允許卡扣環外表面的相反形像與形狀111的組裝；並且該支座的深度的尺寸被確定為裝配到REB套筒與先前被引入軸承殼體中的卡扣環的這個組件中，這樣使得該二元模式卡扣環在軸向上被軸承殼體封閉件的渦輪機側的支座表面168、以及軸承殼體的壓縮機側的表面67所捕獲。在本發明的示例性實施方案中，這個軸承殼體封閉件6被螺栓固定到軸承殼體上；然而，可以通過用來典型地將這個組件保持在一起的公知方法中的任何一種將它安裝到該軸承殼體上，這些方法包括V字帶、螺栓和螺母、或者指銷和螺母。因此在本發明的這個示例性第一實施方案中，該REB套筒被軸承殼體、軸承殼體封閉件、以及二元模式卡扣環102的組件捕獲。以此方式，該渦輪增壓器(軸向的)空氣動力學推力負載經過該二元模式卡扣環在兩個方向上傳輸到軸承殼體上、或者在一個軸向方向上傳輸到軸承殼體上而在另一個軸向方向上傳輸到軸承殼體封閉板上，由此限制了該 REB套筒並且因此控制了該轉動組件的軸向位置。因為二元模式卡扣環102具有一個抗轉動特徵104，該特徵是由軸承殼體中的相反形象的扇形103在旋轉意義上限制的，所以可以看到，軸向及轉動限制功能均由一個單個的、成本有效的部件來提供。在本發明的、以上討論的示例性第一實施方案中，伸出的材料的形狀在徑向上略小於在軸承殼體中卡扣環的壓縮機側上所移除的材料的形狀的相反形象，以便使得支座或伸出的材料在壓縮機的方向上軸向地限制該卡扣環。該伸出的材料的形狀可以是一個圓形區段、或者它可以具有以下這種形狀，即它在卡扣環的壓縮機側上不覆蓋整個卡扣環。伸出的材料的形狀必須足以在壓縮機方向上限制卡扣環。可替代的，在至少該第一實施方案中， 該軸承殼體可以具有一個孔，並且該卡扣環可以具有一個軸向延伸的尾錐體或銷釘。在本發明的第一實施方案的第一變體中，在軸承殼體的壓縮機側中的凹陷96的深度(由來自於軸承殼體表面8的凹陷表面67的深度形成)等於在軸承殼體封閉件中的卡扣環(從表面109至表面108)加上支座98的伸出部分(從軸承殼體封閉件的表面7至支座伸出部分的表面168)的厚度之和。為了清晰的目的，如以上所限定的卡扣環腔室的厚度，將被稱為「卡扣環軸向腔室的深度」。在REB保持系統的設計中，必須考慮這些不同部分的熱膨脹和收縮。在最惡劣的熱/公差累積的條件下，該卡扣環厚度可以至多等於卡扣環軸向腔室的深度，而在最惡劣的熱/公差累積的條件下的案例中，該卡扣環在卡扣環軸向腔室中可能不是放鬆的。在本發明的第一實施方案的第二變體中，如在圖9和圖10中所描繪的，該軸承殼體的壓縮機側的面8在二元模式卡扣環的區域中是平坦的(沒有凹陷96)，並且凹陷97是在軸承殼體封閉件6的渦輪機側的面7中。在本發明的第一實施方案中，如在圖5、圖6、圖7、圖9、圖10、圖12中所描繪的，這個抗轉動突頭104是一個幾何形狀特徵，這個突頭裝配在軸承殼體3中的相反形象的扇形 103中。在本發明的第一實施方案的一個變體中，如在圖12A和圖12B中所描繪的，二元模式卡扣環107的抗轉動特徵114包括比突頭104更多的卡扣環外表面111，而在本發明的第一實施方案的這個變體中該抗轉動特徵配合在軸承殼體中的一個相反形象的扇形113中， 這樣使得該卡扣環在該軸承殼體中的扇形中的角度定向是獨特的。二元模式卡扣環102的內表面上的這些平坦表面107與REB套筒或外座圈64中對應的平坦表面106的這種配合， 與本發明的第一實施方案的那些配合保持相同。在本發明的第二實施方案中，一個二元模式卡扣環102留在軸承殼體3中的一個卡扣環凹槽95內。如在圖8、圖13、及圖14中可以看到，這個卡扣環凹槽具有一個渦輪機殼體側67及一個壓縮機側168。在外座圈或套筒64的外表面172中存在一個卡扣環凹槽 94。在本發明的第一實施方案中，對二元模式卡扣環的轉動限制採用了一個伸出的凸形突頭104，這個突頭以一種「鎖和鑰匙」的方式裝配在一個相反形象的凹陷103中。這個突頭和凹陷或者位於軸承殼體3中或者位於軸承殼體封閉件6中。在本發明的第二實施方案中，該REB套筒在軸向上和在轉動意義上的限制均僅由一個二元模式卡扣環及該軸承殼體提供。因為該卡扣環凹槽被整體地包含在軸承殼體內，這個抗轉動特徵凹陷必須被機加工為「盲的」以便與卡扣環凹槽的這些頰面(67和168)相交。在圖14中，一個孔具有的外徑83足以使二元模式卡扣環的抗轉動突頭104能夠在一個區域中落入該孔的剩餘區段中， 在該區域中具有中心線82的孔與卡扣環凹槽95相交。在圖14中可以看到，孔的外徑83 的徑向外部部分是未被遮擋的。該孔的徑向內部部分是通過製造軸承殼體孔71而被機加工掉的。在本發明的第二實施方案中，與本發明的第一實施方案的組裝順序相比，這個組裝順序必須發生改變。在本發明的第二實施方案中，二元模式卡扣環102被摺疊以便插入軸承殼體中環繞軸承殼體孔71的凹槽95中。可能將這個卡扣環插入的方式僅為使得這個凸形抗轉動特徵104裝配在由孔83與軸承殼體中的卡扣環凹槽95的相交部分形成的凹形的扇形中。於是該卡扣環在軸承殼體中的凹槽94中擴張從而使得REB套筒64可以滑動通過這個擴張的卡扣環。這個卡扣環被允許返回其「休止」形狀，其中，該卡扣環內表面112 上的這些平坦區段107使這些平坦表面106定位於REB套筒中的凹槽94的底部。REB套筒64可能不得不轉動以便使該卡扣環內表面中的這些平坦部分與REB套筒或外座圈中的凹槽94基部的這些平坦部分對齊。因此，該REB套筒具有相對卡扣環的一個獨特的角度定向，並且該卡扣環具有相對軸承殼體的一個獨特的角度定向。如在本發明的第一實施方案中，不再要求在圖2中看到的渦輪機端支座73，從而允許軸承殼體孔71的機加工以向拋油環腔室170中的一種打開的形式而終止。這樣可以看到，在本發明的任何一個實施方案中，一個單一的、成本有效的、二元模式的卡扣環限制了該REB套筒相對於軸承殼體的軸向位置和轉動兩者。現在已經說明了本發明，我們提出了權利要求。
權利要求
1.一種渦輪增壓器，包括一個軸，該軸具有一個壓縮機端以及一個渦輪機端；一個軸承殼體(3)，該軸承殼體包括一個軸承孔並且具有一個壓縮機側以及一個渦輪機側；一個支撐在所述軸承孔中的滾動元件軸承(REB)套筒，該REB套筒包括至少一個內座圈(65，65C，65T)、至少一個外座圈(64)、以及一系列滾動元件，每個滾動元件與一個內座圈及一個外座圈接觸，其中該REB套筒具有一條中心軸線、一個壓縮機端、以及一個渦輪機端，並且其中一個圓周凹槽(94)形成於該REB套筒的外部圓周中、垂直於該中心軸線、並且在該REB套筒的壓縮機端或渦輪機端附近；一個安裝於該軸承殼體的壓縮機側上的軸承殼體封閉板(6)；以及一個卡扣環，其中該REB套筒位於該軸承殼體孔內，其中該軸是由該REB套筒在旋轉意義上進行支撐，其中該卡扣環部分地坐於該REB套筒中的凹槽(94)中並且在軸向上被限制在該軸承殼體C3)與該軸承殼體封閉板(6)之間，由此使該REB套筒軸向地定位，並且其中該卡扣環具有與該凹槽(94)中的一個合作性抗轉動特徵相接合的至少一個抗轉動特徵、以及與該軸承殼體C3)和該軸承殼體封閉板(6)中至少一者中的一個合作性抗轉動特徵相接合的至少一個抗轉動特徵，這樣使得該卡扣環防止該外座圈轉動。
2.如權利要求1所述的渦輪增壓器，其中，該卡扣環的徑向內表面總體上是環形的，並且其中該抗轉動特徵是來自所述總體上環形的徑向內表面的一個直的或者彎曲的偏離部分。
3.如權利要求1所述的渦輪增壓器，其中，該外座圈的的外徑對應於該REB套筒的外徑。
4.如權利要求1所述的渦輪增壓器，其中，該REB套筒包括容納至少兩個REB組件的一個套管，每個REB組件包括至少一個內座圈(65，65C，65T)、至少一個外座圈(64)、以及一系列滾動元件，每個滾動元件與一個內座圈及一個外座圈接觸，所述套管限定該REB套筒的外徑。
5.如權利要求1所述的渦輪增壓器，其中，該卡扣環的徑向外表面總體上是環形的，並且其中該抗轉動特徵是來自所述總體上環形的徑向外表面的一個直的、凸的或者凹的偏離部分。
6.如權利要求5所述的渦輪增壓器，其中，該抗轉動特徵包括來自該總體上環形的徑向外表面的至少一個凸的伸出部分。
7.如權利要求5所述的渦輪增壓器，其中，該抗轉動特徵包括來自該總體上環形的徑向外表面的至少一個凹的凹陷部分。
8.如權利要求1所述的渦輪增壓器，其中，形成於REB套筒的外部圓周中的該圓周凹槽 (94)是在該REB套筒的壓縮機端附近。
9.如權利要求1所述的渦輪增壓器，其中，該卡扣環總體上是平面的，並且其中這些抗轉動特徵中的至少一個是來自該卡扣環的總體上平面式的表面的一個軸向伸出部分。
10.如權利要求1所述的渦輪增壓器，其中，該孔沒有任何渦輪機端的軸向支座(73)。
11. 一種渦輪增壓器，包括 一個軸，該軸具有一個壓縮機端以及一個渦輪機端； 一個軸承殼體( ，該軸承殼體包括一個軸承孔；一個支撐在所述軸承孔中的滾動元件軸承(REB)套筒，該REB套筒包括至少一個內座圈(65，65C，65T)、至少一個外座圈(64)、以及一系列滾動元件，每個滾動元件與一個內座圈及一個外座圈接觸，其中該REB套筒具有一條中心軸線、一個壓縮機端、以及一個渦輪機端，並且其中一個圓周凹槽(94)形成於該REB套筒的外部圓周中、垂直於該中心軸線、並且在該REB套筒的壓縮機端或者渦輪機端附近；以及一個卡扣環，其中該REB套筒位於該軸承殼體孔內， 其中該軸是由該REB套筒在旋轉意義上進行支撐，其中該卡扣環部分地坐於該REB套筒的凹槽(94)中並且被該軸承殼體C3)軸向地限制，由此將該REB套筒軸向地定位，並且其中該卡扣環具有與該REB套筒凹槽(94)中的一個合作性抗轉動特徵相接合的至少一個抗轉動特徵、以及與該軸承殼體(3)中的一個合作性抗轉動特徵相接合的至少一個抗轉動特徵，這樣使得該卡扣環防止該外座圈轉動。
全文摘要
為解決具有多個滾動元件軸承(REB)的渦輪增壓器的軸向及轉動限制二者的問題，通過一種非剛性的方式將一個REB套筒安裝到該軸承殼體上，因此允許了一種油阻尼膜。同時，該REB套筒在軸向上和轉動意義上均被保持，從而使得該外座圈相對於該軸承殼體不發生轉動。這種雙重目的是通過使用一種特殊的二元模式彈簧夾子實現的，該彈簧夾子具有用於接合該軸承殼體的至少一個抗轉動特徵以及用於接合該REB套筒的至少一個抗轉動特徵，由此將該REB套筒軸向地定位並且防止該外座圈轉動。
文檔編號F16B2/20GK102414421SQ201080017718
公開日2012年4月11日 申請日期2010年4月30日 優先權日2009年5月7日
發明者A·克裡, A·卡華格納羅, P·迪默, T·豪斯 申請人:博格華納公司