用於渦輪增壓器的轉輪的容納裝置的製作方法

2023-08-04 22:07:31 2

專利名稱：用於渦輪增壓器的轉輪的容納裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於渦輪增壓器的轉輪的容納裝置，其中，轉輪包括軸、軸承機構和至少一個工作輪，以及其中渦輪增壓器的殼體沿縱向被劃分成至少兩個殼體半部。
背景技術：
渦輪增壓器通常由在廢氣質量流量中的廢氣渦輪機構成，廢氣渦輪機通過軸與進氣系中的壓氣機連接。渦輪機的渦輪在此布置在渦輪機殼體中以及壓氣機的壓氣機輪布置在壓氣機殼體中。軸又支承在軸承殼體中。在運行時，渦輪通過廢氣質量流量驅動並且又驅動壓氣機輪。壓氣機在此壓縮吸入的空氣並且將壓縮空氣輸送給內燃機。通常軸通過徑向軸承機構支承在軸承殼體中。基於作用在渦輪和壓氣機輪上的流體流，會出現很強的軸向力。這種軸向力通常被徑向軸承不那麼合適地吸收。因此一般設至少一個或兩個額外的軸向軸承，以便恰當地吸收這些軸向力。此外，渦輪增壓器迄今為止的結構規定了單獨的殼體，殼體相互排列地固定且相對彼此密封。現在，渦輪增壓器殼體的一種新形式規定，渦輪增壓器殼體沿縱向被分開，而不是像迄今為止那樣橫向於其縱軸線或沿橫向被分開。這種新型的渦輪增壓器殼體是另一個專利申請的主題。

發明內容
因此本發明所要解決的技術問題是，提供一種改良後的用於渦輪增壓器的轉輪的容納裝置，其中，渦輪增壓器具有沿縱向被劃分成至少兩個殼體半部的渦輪增壓器殼體。該技術問題通過一種帶有權利要求I特徵的容納裝置的渦輪增壓器解決。相應地，按照本發明，提供一種帶有渦輪增壓器殼體的渦輪增壓器，其中，渦輪增壓器殼體的至少一個區段沿縱向被劃分成至少兩個殼體半部，其中，設置容納裝置用於容納渦輪增壓器的轉輪。渦輪增壓器在此具有的優勢是，容納裝置和轉輪也就是說和軸以及其軸承結構以及附加地和工作輪一起被完全預裝配且接下來置入殼體半部中。容納裝置然後可以固定在一個或兩個殼體半部上，與之一起固定的還有轉輪。在迄今為止封閉式設計的渦輪增壓器殼體中，轉輪必須在某種程度上被串上，轉輪無法被預裝配。本發明有利的設計案方案和擴展設計由從屬權利要求以及參考附圖的說明得出。


接下來藉助在示意性附圖中說明的實施例詳細闡述本發明。附圖中
圖I是渦輪增壓器的剖視圖，其中，渦輪增壓器殼體沿縱向被劃分成兩個殼體半部，其中，渦輪增壓器具有按本發明的第一種實施形式的容納裝置；
圖2是帶有按本發明的第一種實施形式的一種變型方案的容納裝置的渦輪增壓器殼體的另一個剖視圖；圖3是帶有按本發明的第二種實施形式的容納裝置的渦輪增壓器殼體的剖視圖；以及圖4是帶有按本發明的第三種實施形式的容納裝置的渦輪增壓器殼體的剖視圖。在所有圖中的相同的或功能相同的元件和裝置，只要不另行說明，都用相同的附圖標記標註。此外，渦輪增壓器在下列附圖中純粹示意性地、不按原比例地以及特別簡化地示出。
具體實施例方式對裝配而言，渦輪增壓器殼體的一種構造方式是有意義的，其中，渦輪增壓器殼體的至少一個區段沿縱向被劃分成兩個殼體半部，從而實現了轉輪的徑向置入。迄今為止，轉輪在軸向裝配到軸承殼體中以及工作輪的部件某種程度上被串起來。殼體在此通常封閉式設計。按照本發明，渦輪增壓器的轉輪以及它的軸承結構容納於沿縱向劃分成至少兩個殼體半部的渦輪增壓器殼體中，如接下來在圖I至圖4中示例性示出的那樣。轉輪在此優選朝著導流面的輪廓定位。渦輪增壓器殼體或至少一個殼體半部在此可以至少部分或基本上全部集成在所連接的內燃機的發動機缸體中和/或集成在內燃機的相應的一個或若干氣缸頭中。此外，這樣來設計用於各個密封裝置的容納部，使得容納部具有確定的徑向振擺， 以便密封以及包含預定的一定程度的間隙。在圖I中首先示出了帶渦輪增壓器殼體12的渦輪增壓器10的剖視圖，渦輪增壓器殼體沿縱向例如被劃分成至少兩個殼體半部14、16。在圖I的例子中，渦輪增壓器殼體 12具有軸承殼體18、渦輪機殼體20和壓氣機殼體22。其中，例如所有三個殼體可以組裝成一個殼體並且沿著縱向劃分成至少兩個殼體半部14、16地構造。在當前情況例如在一個水平的平面中實施沿縱向對渦輪增壓器殼體12的劃分，其中，渦輪增壓器殼體12的縱軸線 24在此位於該水平的平面中。但原則上渦輪增壓器殼體12也可以在各個平面中沿縱向劃分成至少兩個殼體半部。此外，縱軸線24不必在這個劃分面中或例如與劃分面相交，但縱軸線原則上可以這麼做。在當前實施例中，渦輪增壓器殼體12被選擇性地附加地實施成至少部分能調溫或者說能冷卻和/或加熱。更確切地說，在圖I所示的例子中，渦輪增壓器殼體12的區域， 例如工作輪殼體20、22和/或軸承殼體18，具有附加的流體外罩26，流體例如水可以在該流體外罩中導引，以便根據功能和應用目的對渦輪增壓器殼體12的這個區域進行冷卻和/ 或加熱。在圖I中示出的殼體半部14、16被相互固定且被相互密封。為此，例如設多個孔以便將兩個殼體半部14、16相互螺紋連接(未示出)。此外，也可以設置其它形式的固定，其適用於將兩個殼體半部14、16相互連接以及實現了或本身提供在兩個殼體半部14、16之間的密封。為了密封兩個殼體半部14、16，在此設置例如卷邊密封件、O環密封件和/或彈性體密封件作為密封裝置。密封件，例如卷邊密封件被置入殼體半部14、16的相應的密封件容納部中，例如置入相應的豁口或槽中。同樣可以將例如卷邊密封件簡單地直接置入兩個殼體半部14、16之間，其中，其餘未密封的殼體半部表面優選直接接觸。兩個殼體半部14、 16的密封件在此是本專利申請的內容。
在圖I中，軸30支承在渦輪增壓器殼體12的軸承殼體區段18中，作為轉子的渦輪32和壓氣機輪34設置在該軸上。渦輪32在此布置在渦輪機殼體區段20中，以及壓氣機輪34布置在渦輪增壓器殼體12的壓氣機殼體區段22中。如圖I所示，第一種按本發明的實施形式規定，套筒元件或襯套36作為容納裝置， 容納裝置和已安裝的轉子，也就是說軸30、軸承結構和壓氣機輪34以及渦輪32 —起被置入，並且例如通過一個或多個銷元件和/或螺栓選擇性地附加地穩固。按本發明第一種實施形式的套筒元件或襯套36具有的優點在於，其可以和完全安裝好的轉輪一起被置入沿縱向被分開的渦輪增壓器殼體12的殼體半部14、16中或可以至少部分例如集成在相應的氣缸頭半部(未示出)和/或發動機缸體中，一個或兩個殼體半部可以設計成至少部分集成在發動機缸體中。此外，可以選擇性地附加地軸向軸承機構或者說至少一個軸向軸承固定在襯套36 上，如接下來的圖2示例性所示的那樣。這樣做的優點在於，可以最佳地轉化油的導引和軸承公差以及可以相互更佳地確定軸承機構和供油相互的位置。在圖I所示的例子中，徑向軸承機構38設置在襯套36中以便在徑向支承軸30。 徑向軸承機構38在此例如具有兩個徑向滑動軸承40。但也可以設置其它類型的徑向軸承， 例如磁軸承、滾動軸承等。徑向滑動軸承40在圖I中例如通過間隔套筒42相互間隔地布置在襯套36中。原則上可以將任意其它的徑向軸承機構布置在襯套36中。此外，可以取代間隔套筒42的是，也將襯套36在其內側上設計成用於兩個徑向滑動軸承的間隔套筒，如接下來的圖2所示。本發明不局限於圖I中的徑向軸承機構的專門的範例。如圖I所示，襯套36選擇性地附加地具有各至少一個用於潤滑劑的潤滑劑輸送裝置44，用於至少一個或兩個軸承或者說在此為徑向軸承機構的滑動軸承，其中，潤滑劑輸送裝置44與渦輪增壓器殼體12的潤滑劑輸送裝置46連接。如圖I所示，襯套36與軸30和至少一個或兩個工作輪32、34 —起置入渦輪增壓器殼體12的各個殼體半部14、16中。軸30在此例如形成帶有用於徑向軸承機構38的止擋的凸肩。在襯套36的另一個端部上選擇性地附加地設置有軸向軸承機構48，帶有至少一個軸向軸承50，其中，軸向軸承50例如設計成軸向軸承盤並且根據功能和應用目的可以附加地固定在襯套36上，如在接下來的圖2中示例性地且純粹示意性所示那樣。為此，軸向軸承可以例如根據需要藉助螺紋連接和/或銷栓連接固定在襯套36上。在此，軸向軸承50和襯套36可以備選地也一起固定在渦輪增壓器殼體12上，例如藉助螺紋連接和/或銷栓連接(未示出)。在此，軸向軸承50可以在側面選擇性地附加地例如被襯墊元件52限定邊界。襯墊元件52在此可以在其外側上附加地具有至少一個密封裝置54用來將例如軸承殼體區段 18相對工作輪殼體區段22密封。在此，例如設置兩個在襯墊元件52的相應的槽中的活塞環密封件作為密封裝置54。如前所述，按本發明第一種實施形式的襯套36可以直接預裝配在軸30上並且接下來和轉輪一起置入渦輪增壓器殼體12的各個殼體半部14、16中。在圖2中示出了沿縱向被劃分成至少兩個殼體半部14、16的渦輪增壓器殼體12 的另一個剖視圖，其中，同樣適用按本發明第一種實施形式的套筒元件或襯套36作為容納
>J-U裝直。在此，在襯套36中容納有徑向軸承機構38用於在徑向支承軸30。徑向軸承機構38在此同樣具有例如兩個徑向滑動軸承40，其中，襯套36同時設計成間隔套筒，以便定位兩個軸承。在襯套36中還可以設置一個附加的用於一個或兩個徑向滑動軸承40的潤滑劑輸送裝置44，潤滑劑輸送裝置和渦輪增壓器殼體12或殼體半部14的相應的潤滑劑輸送裝置46連接。除徑向軸承機構38外，也可以選擇性地附加地設軸向軸承機構48，軸向軸承機構例如具有至少一個例如形式為軸向軸承盤的軸向軸承50。軸向軸承50在圖2中被極為簡化且純粹示意性地示出。如圖2所示，可以將至少一個軸向軸承50例如附加地固定在襯套36上，例如藉助螺紋連接和/或銷栓連接。為此，軸向軸承50例如固定在襯套36的凸緣區段56上。原則上襯套36可以在一個或兩個端部上具有這樣的凸緣區段56，其中，凸緣區段56可以設計成彈性的或撓性的或剛性的。對於至少一個彈性的或撓性的凸緣區段56 而言，襯套36可以在渦輪增壓器殼體12的容納部58之間張緊。但同樣可以取消凸緣區段 56。在這種情況下，軸向軸承50同樣通過螺紋連接和/或銷栓連接附加地直接固定在渦輪增壓器殼體12上。襯套36具有的優點是，它可以和完全裝配好的轉輪一起置入渦輪增壓器殼體12 的殼體半部14、16中或例如置入氣缸頭或發動機缸體(未示出)中，其中，可以取消螺紋連接程序。此外，減少了包圍套筒的油或潤滑劑。在圖3中進一步示出了渦輪增壓器殼體12的剖面，其帶有作為按本發明第二種實施形式用於支承渦輪增壓器10的轉輪的容納裝置的軸承橋60。在此示出了軸承橋60，其在一側或兩側上分別具有至少一個接片62或突起，以便固定在渦輪增壓器殼體12上。軸承橋60在此固定在沿縱向被分開的渦輪增壓器殼體12的殼體半部14上，例如藉助螺紋連接和/或銷栓連接。在圖3的例子中，軸承橋60例如通過螺栓64固定在殼體半部14、16上。如圖3進一步所示，在軸承橋60和渦輪增壓器殼體12 的殼體半部14、16之間容納著渦輪增壓器10的帶有軸承機構在此例如為徑向軸承機構38 的軸30。徑向軸承機構38在此例如具有兩個形式為徑向的滑動軸承40的徑向軸承。在此，徑向軸承機構38的至少一個或兩個徑向軸承40被軸承橋60容納。作為備選，也可以將每個徑向軸承都容納在自己的軸承橋60中。各個軸承橋60例如在軸30連同兩個工作輪32、34和徑向軸承機構和/或軸向軸承機構48 —起置入渦輪增壓器10的殼體半部14後，安裝在這個殼體半部14上，以便附加地將轉輪固定在該殼體半部上。如前所述，軸承橋60和它的轉輪一起在此例如藉助螺紋連接或銷栓連接固定在殼體半部14上。通過為軸承橋60在此優選連同渦輪增壓器殼體12或相關的殼體半部14 配設銷栓連接或螺紋連接或對它們進行相應的加工，產生了用於各種軸承機構的軸承容納部，該容納部即使在重新裝配後還具有很高的徑向振擺性能和位置可靠度。這種實施形式的另一個優點在於，不會由於密封件而產生支承面的斷裂，斷裂會毀壞例如滑動軸承機構的滑動膜。由此也能最佳地設計潤滑劑的排出。在圖4中示出了另一個沿縱向被劃分成至少兩個殼體半部14、16的渦輪增壓器殼體12的剖視圖。按照本發明的第三種實施形式，在此使用軸承芯或軸承支架66作為容納裝置以用於安裝渦輪增壓器10的轉輪。如圖4所示，軸承芯或軸承支架66和已安裝好的轉輪一起固定在沿縱向分開的渦輪增壓器殼體12的其中一個殼體半部14中。作為備選，軸承芯66也可以固定例如螺紋緊固在例如氣缸頭和/或發動機缸體中，例如至少一個殼體半部至少部分集成在氣缸頭或發動機缸體中。在圖4所示的例子中，軸承芯66具有開口 68，渦輪增壓器10的軸30和例如軸承機構能容納在該開口中。軸承機構在此例如是徑向軸承機構38，其具有兩個徑向軸承，其中，至少一個或兩個徑向軸承和軸30 —起能容納在軸承芯66的孔68中。軸承芯或軸承支架66和軸30以及軸承機構一起固定在渦輪增壓器殼體12的殼體半部14上。為此，殼體半部14具有相應的容納部70或凹陷，軸承芯66容納在該容納部或凹陷中。此外，軸承芯 66在一個或兩個側面上具有至少一個接片62，軸承芯66用接片固定在殼體半部14上，例如藉助螺紋連接和/或銷栓連接。在圖4所示的例子中，軸承芯66用其接片63或突起在每一個側面上通過螺栓64螺紋緊固在殼體半部14上。工作輪和軸承芯66由此可以很簡單地置入殼體半部14以及固定在其上。在此，帶徑向軸承機構38的軸30和一個軸承芯66 或多個軸承芯一起固定在殼體半部14上，其中，每個軸承芯66例如容納至少一個軸承，在此例如為徑向滑動軸承40。按本發明的實施形式具有的優點是，在僅僅一個構件在此為軸承芯66中實施對各個軸承容納部的加工，因為在此不存在軸承位置的分離。這樣做的優點還在於，不會出現偏移。軸承芯66的另一個優點在於，可以達到很高的徑向振擺性能。此外，與殼體半部14 無關的軸承位置加工在這種用軸承芯66的解決方案中很有利。例如之前藉助附圖I至4說明的本發明，還可以如圖I和2所示那樣，具有軸向軸承機構。軸向軸承機構在此具有至少一個例如形式為軸向軸承盤的軸向軸承，其中，軸向軸承可以設置或附加地固定在軸承支架上或者說軸承芯上、軸承橋上、襯套上和/或渦輪增壓器殼體的殼體半部上。這樣做的優點在於，軸向軸承機構可以安裝在殼體半部之外並且接下來和轉子一起置入殼體半部。之前所述的用於將轉輪裝入渦輪增壓器殼體的實施形式具有的優點是，實現了對殼體半部、氣缸頭半部或發動機缸體的一種相互獨立的加工。此外，可以選擇性地附加地將軸向軸承設置或附加地固定在軸承橋上、軸承芯上和襯套上，由此可以最佳地轉換潤滑劑輸送和軸承公差以及可以更好地確定彼此的位置。本發明不局限於前述實施形式。前述實施形式，尤其是各個實施形式的單個特徵， 可以相互組合。圖I所示的帶有軸承結構、其軸和如襯墊元件的元件以及軸承機構等的渦輪增壓器純粹是示例性的。本發明不局限於這種如圖I和在其他的圖2至4所示的特定的實施形式。
權利要求
1.具有渦輪增壓器殼體(12)的渦輪增壓器(10)，其中渦輪增壓器殼體(12)的至少一個區段沿縱向被劃分成至少兩個殼體半部(14、16)，其中設置了用於容納渦輪增壓器(10) 的轉輪(30、38)的、能夠固定在至少一個殼體半部(14、16)上的容納裝置(36、60、66)。
2.按權利要求I所述的渦輪增壓器，其特徵在於，容納裝置具有至少一個襯套(36)，其中襯套(36)容納至少軸(30)和軸承機構尤其徑向軸承機構(38)的至少一個軸承(40)。
3.按權利要求2所述的渦輪增壓器，其特徵在於，襯套(36)具有至少一個用於徑向軸承機構(38)的一個或兩個軸承(40)的潤滑劑輸送裝置(44)，並且其中襯套(36)的潤滑劑輸送裝置(44)優選這樣構造，以至於它能和渦輪增壓器殼體(12)的潤滑劑輸送裝置(46) 連接。
4.按權利要求2或3所述的渦輪增壓器，其特徵在於，襯套(36)在一個或兩個端部上具有凸緣區段(56)，其中至少一個凸緣區段(56)構造成彈性的或撓性的或剛性的。
5.按權利要求2至4中至少一項所述的渦輪增壓器，其特徵在於，襯套(36)能夠尤其藉助螺紋連接和/或銷栓連接固定。
6.按權利要求I至5中至少一項所述的渦輪增壓器，其特徵在於，容納裝置具有至少一個軸承橋(60)以用於容納至少軸(30)和軸承機構尤其徑向軸承機構(38)的至少一個軸承 (40)。
7.按權利要求6所述的渦輪增壓器，其特徵在於，軸承橋(60)在一側或兩側上具有至少一個接片(62)或突起以用於優選藉助螺紋連接和/或銷栓連接將軸承橋(60)固定在渦輪增壓器殼體(12)的殼體半部(14)上。
8.按權利要求I至7中至少一項所述的渦輪增壓器，其特徵在於，容納裝置具有至少一個軸承芯或軸承支架(66)以用於容納至少軸(30)和軸承機構尤其徑向軸承機構(38)的至少一個軸承(40)。
9.按權利要求8所述的渦輪增壓器，其特徵在於，軸承芯(66)在一側或兩側上具有至少一個接片(62)或突起以用於優選藉助螺紋連接和/或銷栓連接將軸承芯(66)固定在渦輪增壓器殼體(12)的殼體半部(14)上。
10.按權利要求I至9中至少一項所述的渦輪增壓器，其特徵在於，軸向軸承機構(48) 的至少一個軸向軸承(50)能夠尤其藉助螺紋連接和/或銷栓連接固定在容納裝置尤其襯套(36)、軸承支架(60)、軸承芯(66)和/或渦輪增壓器殼體(12)的至少一個殼體半部(14、 16)上。
全文摘要
本發明涉及一種帶有渦輪增壓器殼體(12)的渦輪增壓器(10)，其中渦輪增壓器殼體的至少一個區段沿縱向被劃分成至少兩個殼體半部(14、16)，其中設置了用於容納渦輪增壓器的轉輪(30、38)的容納裝置(36、60、66)，其能夠固定在至少一個殼體半部上。
文檔編號F16C35/02GK102612608SQ201080051169
公開日2012年7月25日 申請日期2010年11月4日 優先權日2009年11月13日
發明者H.費特, R.貝寧, R-M.肯佩爾 申請人:歐陸汽車有限責任公司