本發(fā)明涉及一種用于支撐和引導(dǎo)渦輪增壓器的轉(zhuǎn)子軸的角接觸球軸承。球軸承包含作為滾動體的滾珠以及外環(huán)和必要時的內(nèi)環(huán)，在所述外環(huán)和必要時的內(nèi)環(huán)上分別形成滾道。滾珠在外環(huán)和內(nèi)環(huán)之間在滾道上滾動并且借助于保持架與在其環(huán)周上分布的滾動體槽彼此間隔開。保持架能夠在滾動體上被引導(dǎo)或者在環(huán)中的一個上被引導(dǎo)；在渦輪增壓器中，引導(dǎo)通常在外環(huán)上進行，但是在內(nèi)環(huán)上的引導(dǎo)也是可能的。渦輪增壓器的特定的運行條件對支承裝置的設(shè)計提出特殊的要求。轉(zhuǎn)子軸以下述轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，所述轉(zhuǎn)速由于其絕對高度和其波動將高的負荷引導(dǎo)到軸承中。渦輪增壓器以持續(xù)變化的轉(zhuǎn)速運行，所述轉(zhuǎn)速的峰值能夠直至每分鐘300000轉(zhuǎn)。此外，尤其在渦輪附近存在高的工作溫度，所述工作溫度作用于潤滑劑和所使用的材料。類似的工作條件也適用于支承用于壓縮機的和所謂的復(fù)式渦輪的轉(zhuǎn)子軸。

背景技術(shù)：

從DE 10 2009 021 641 A1中已知一種用于渦輪增壓器的滾動軸承，所述滾動軸承包含外環(huán)、內(nèi)環(huán)以及保持架，在所述保持架上形成滾動體槽，以引導(dǎo)滾動體。保持架由唯一的、徑向地設(shè)置在外環(huán)和內(nèi)環(huán)之間的環(huán)部件構(gòu)成，所述環(huán)部件分別具有與外環(huán)的內(nèi)面平行的保持架引導(dǎo)面——保持架此外不對稱地構(gòu)成為，使得環(huán)部件形成兩個沿著下述平面設(shè)置的軸向的環(huán)部段，所述平面穿過滾動體的中點并垂直于滾動體的轉(zhuǎn)動軸線，其中保持架引導(dǎo)面構(gòu)成在軸向更寬的環(huán)部段上。在保持架引導(dǎo)面和內(nèi)徑之間設(shè)有用于減振的油膜，通過將至少一個徑向凹部設(shè)置在保持架引導(dǎo)面的區(qū)域中促進了所述油膜的構(gòu)成。

在滾動軸承的特定的、彼此接觸的元件之間能夠引起相對運動，使得——由于其接觸——結(jié)構(gòu)的摩擦是固有的。然而，由于在可相對運動的元件之間的不按計劃的進而非生產(chǎn)性的接觸導(dǎo)致的摩擦能夠引起不必要地高的磨損，所述磨損降低支承裝置的功能性和使用壽命。對于渦輪增壓器而言就是因為出現(xiàn)損壞而面臨整個設(shè)備的失效和提前的更換。出于所述原因，在極端的運行條件下也對球軸承的磨損性能提出高的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的是，提供一種用于渦輪增壓器的在磨損性能方面優(yōu)化的角接觸球軸承。

所述目的的解決方案從獨立權(quán)利要求的特征部分中得到，而本發(fā)明的有利的改進方案和設(shè)計方案可從從屬權(quán)利要求中得出。因此，根據(jù)本發(fā)明的用于渦輪增壓器的角接觸球軸承包括外環(huán)和保持架，沿著所述保持架的環(huán)周設(shè)置有滾動體槽，并且保持架引導(dǎo)面沿著所述保持架的一個端部伸展，所述保持架引導(dǎo)面連同在外環(huán)的內(nèi)環(huán)周上的面形成滑動面對，其中滑動面對在其朝向滾動體槽的端部上形成過渡區(qū)域，使得——在保持架和外環(huán)的軸向平行的位置中——在形成滑動面對的面之間的間距單調(diào)上升地變大，其中該升高連續(xù)地增長(間距遞增)。

球軸承的磨損特性主要由所支承的渦輪增壓器的運行條件影響。力沿軸向和徑向方向作用于支承裝置，其中沿著環(huán)周的合力在數(shù)值上和在方向上都不是恒定的。磨損的類型和程度因此能夠直接歸因于該特殊的負荷情況。

根據(jù)本發(fā)明的認(rèn)知，能夠通過下述方式考慮特殊的負荷情況：通過可相對運動的元件的根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)造避免其非生產(chǎn)性的接觸——因此不對渦輪增壓器本身的運行條件施加任何影響，但是可能對其效果產(chǎn)生影響：具有可沿著環(huán)周變化的合成力的特定的負荷情況引起可沿著環(huán)周變化的工作壓力角。從中又引起滾動體的向前和向后運動，所述滾動體在極端情況下將力導(dǎo)入到保持架中——這與在接觸部位上的摩擦和損耗相關(guān)。向前和向后運動在存在高的轉(zhuǎn)速系數(shù)(Dm×n)時還會增強。

保持架首先從其同軸的位置偏轉(zhuǎn)到徑向方向中，由此在外環(huán)和保持架引導(dǎo)面之間，所要求的潤滑膜的構(gòu)成受到干擾。這面臨在保持架和外環(huán)之間的直接接觸，所述保持架和外環(huán)相對于彼此運動。保持架由于其徑向偏轉(zhuǎn)而支撐在外環(huán)的保持架引導(dǎo)面上，其中在力的作用點和支撐點之間形成杠桿臂。保持架傾斜。由于傾斜造成不必要高的摩擦，因為引導(dǎo)面在該情況下不相互平行地伸展。這面臨在保持架和環(huán)邊緣之間的接觸，所述環(huán)邊緣在滾動軌道和引導(dǎo)面之間的過渡部上伸展。此外，只要在保持架上的接觸線被用于滾動體槽的孔中斷，就能夠出現(xiàn)固態(tài)角接觸

在任何情況下都引起過度的磨損，所述磨損能夠降低軸承的功能性和使用壽命——對整體設(shè)備的使用壽命產(chǎn)生負面影響。本發(fā)明對磨損特性具有正面影響：通過下述方式減小由于傾斜而造成的對磨損的負面效果，即滑動面對在其朝向滾動體槽的端部上形成過渡區(qū)域，使得——在保持架和外環(huán)的軸向平行的位置中——在形成滑動面對的面之間的間距單調(diào)上升地變大，其中該升高連續(xù)地增長(間距遞增)。

一個有利的實施方式在于下述角接觸球軸承，其中間距遞增借助于外徑變化的保持架來實現(xiàn)，其中在滑動面對的區(qū)域中的外徑比在過渡區(qū)域中的更大。所述實施方式的優(yōu)點在于，保持架的輪廓能夠借助于切削加工法、例如通過車削制成。以所述方式能夠?qū)崿F(xiàn)不同的、適合于避免不必要的磨損的輪廓的大的范圍。

在另一個設(shè)計方案中，過渡區(qū)域在背離形成滑動面對的區(qū)域的端部上過渡到出口區(qū)域中，其中出口區(qū)域構(gòu)成為，使得保持架的外徑減小到其最小值。以所述方式實現(xiàn)的要求保護的實施方式在另一個設(shè)計方案中借助于雙半徑來實現(xiàn)。在過渡區(qū)域中，以所述方式實現(xiàn)輪廓的凸形的伸展，相反地在出口區(qū)域中是凹形的伸展。

一個有利的實施方式在于下述角接觸球軸承，其中在出口區(qū)域上，在背離過渡區(qū)域的端部上連接有具有最小的外徑的區(qū)域，所述具有最小的外徑的區(qū)域由具有較大的外徑的區(qū)域包圍。該實施方式的優(yōu)點在于，優(yōu)化了可由保持架吸收的力：盡管由于保持架直徑的減小造成間距遞增，但在滾動體槽的區(qū)域中提供足夠強地構(gòu)成的環(huán)周壁——因此保持架的構(gòu)造能夠匹配于特殊的負荷情況，由此能夠節(jié)約材料成本。

另一個有利的實施方式涉及一種角接觸球軸承，其中間距遞增借助于內(nèi)徑變化的外環(huán)來實現(xiàn)，其中在滑動面對的區(qū)域中的內(nèi)徑比在過渡區(qū)域中的更小。因此，間距遞增不僅能夠通過保持架外環(huán)周上的構(gòu)造來實現(xiàn)，而且也通過外環(huán)的內(nèi)環(huán)周上的相應(yīng)的構(gòu)造來實現(xiàn)。

在一個有利的改進方案中，在外環(huán)的內(nèi)徑上的形成過渡區(qū)域的面切向地從形成滑動面對的組成部分的面中產(chǎn)生和/或切向地通入形成滾道的面中。借助于所提出的構(gòu)造，能夠在面部段之間實現(xiàn)無棱邊的過渡。

另一個有利的實施方式提出一種角接觸球軸承，其中滑動面對在其背離滾動體槽的端部上形成端部區(qū)域，使得——在保持架和外環(huán)的軸向平行的位置中——在形成滑動面對的面之間的間距單調(diào)上升地變大，其中該升高連續(xù)地增長(第二間距遞增)。在一個有利的改進方案中，過渡區(qū)域直接過渡到端部區(qū)域中。因此，在外環(huán)上的形成滑動面對的一部分的整個面球形地構(gòu)成。在一個改進方案中，過渡區(qū)域能夠直接過渡到端部區(qū)域中。

在一個有利的改進方案中，角接觸球軸承的滾珠能夠由沿著保持架環(huán)周設(shè)置的滾動體槽容納并且在外環(huán)的內(nèi)環(huán)周上沿著滾道被引導(dǎo)，其中間距遞增的起始點的軸向位置選擇成，使得在任何運行狀態(tài)下，在保持架和外環(huán)之間的接觸點與滾道的區(qū)域和/或滾動體槽的區(qū)域間隔開。該實施方式以有利的方式避免可相對于彼此相對運動的構(gòu)件之間的角接觸。

在另一個可與全部在上文中提到的特征組合的實施方式中，滾動體槽朝向第一軸向端部的方向偏心地偏移設(shè)置，并且在第二軸向端部上露出擴大的保持架引導(dǎo)面，其中擴大的保持架引導(dǎo)面設(shè)置在保持架的外環(huán)周上，并且在外環(huán)的內(nèi)環(huán)周上引導(dǎo)保持架。以有利的方式，實現(xiàn)相對大的引導(dǎo)面并且同時優(yōu)化由保持架沿軸向方向占據(jù)的結(jié)構(gòu)空間。

在一個可與全部在上文中提到的特征組合的改進方案中，滾珠在內(nèi)部的和外部的滾道上被引導(dǎo)，其中內(nèi)部的滾道設(shè)置在內(nèi)環(huán)的或轉(zhuǎn)子軸的外環(huán)周上。滾動軌道集成到轉(zhuǎn)子軸的構(gòu)造中能夠?qū)崿F(xiàn)軸承裝置和要支承的軸的最佳的匹配。然而替選地，呈軸承套筒的形式的軸承裝置也是可行的，其中內(nèi)環(huán)能夠是兩件式的。

所提出的角接觸球軸承的另一個可與全部在上文中提到的特征組合的實施方式提出，角接觸球軸承是渦輪增壓器的兩排角接觸球軸承，其中兩排角接觸球軸承以O(shè)形布置的方式引導(dǎo)渦輪增壓器的轉(zhuǎn)子軸。所提出的軸承裝置以有利的方式實現(xiàn)對如下轉(zhuǎn)子軸的支承，所述轉(zhuǎn)子軸用于渦輪增壓器、復(fù)式渦輪或具有快速轉(zhuǎn)動的軸的類似的應(yīng)用?？焖俎D(zhuǎn)動的軸通常達到每分鐘最大300000轉(zhuǎn)的數(shù)值，在批量使用時通常達到每分鐘大約150000轉(zhuǎn)。

此外，所述目的通過一種用于渦輪增壓器的角接觸球軸承來實現(xiàn)，所述角接觸球軸承具有：內(nèi)部的和外部的滾道，作為滾動體的滾珠在所述內(nèi)部的和外部的滾道中被引導(dǎo)；和保持架，沿著所述保持架的環(huán)周設(shè)置有滾動體槽，并且保持架引導(dǎo)面沿著所述保持架的內(nèi)環(huán)周在端側(cè)伸展，所述保持架引導(dǎo)面與在包含內(nèi)部的滾道的內(nèi)環(huán)的或轉(zhuǎn)子軸的外環(huán)周上的面形成滑動面對，其特征在于，滑動面對在其背離滾動體槽的端部上形成端部區(qū)域，使得——在保持架和外環(huán)的軸向平行的位置中——在形成滑動面對的面之間的間距單調(diào)上升地變大，其中該升高連續(xù)地增長(間距遞增)。本發(fā)明以有利的方式避免在保持架和內(nèi)環(huán)或轉(zhuǎn)子軸之間的角接觸，所述角接觸能夠由于保持架的傾斜而出現(xiàn)。以類似的方式，在上文中提到的實施方式能夠轉(zhuǎn)用于在內(nèi)環(huán)上被引導(dǎo)的保持架。

附圖說明

現(xiàn)在根據(jù)實施例詳細闡述本發(fā)明，其中參考附圖。闡述的實施方式的功能相同的元件用相同的附圖標(biāo)記表示。

圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的渦輪增壓器的軸承套筒的縱剖面；

圖2至5示出第一實施例的剖面圖；

圖6至9示出第二實施例的剖面圖；

圖10至13示出第三實施例的剖面圖；

圖14至17示出第四實施例的剖面圖；

圖18至21示出第五實施例的剖面圖；

圖22至25示出第六實施例的剖面圖。

具體實施方式

圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的沒有進一步示出的渦輪增壓器的軸承套筒1的縱剖面。轉(zhuǎn)子軸2承載軸承裝置的內(nèi)環(huán)3，所述內(nèi)環(huán)兩件式地構(gòu)成。內(nèi)環(huán)3的輪廓在其外環(huán)周上形成內(nèi)部的滾道4和凹槽5，所述凹槽用于油分配。油輸送經(jīng)由流入孔6進行，所述流入孔位于軸承裝置的——一件式地構(gòu)成的——外環(huán)7上。

在外環(huán)7的內(nèi)環(huán)周上存在外部的滾道8，所述外部的滾道連同內(nèi)部的滾道4一起容納作為滾動體的滾珠9。外環(huán)和內(nèi)環(huán)3、7的輪廓連同其凸肩10形成角接觸球軸承，所述角接觸球軸承的壓力線在示出的軸承裝置中指向外(O形布置)。

滾珠9借助于保持架11彼此間隔開。保持架11在軸承凸肩10的區(qū)域中具有保持架引導(dǎo)面12，所述保持架引導(dǎo)面連同在外環(huán)7的內(nèi)環(huán)周上的相配合的面13共同形成滑動面對14。用于容納滾珠9的滾動體槽16朝第一軸向端部17的方向偏心地偏移設(shè)置，使得在第二軸向端部15上露出擴大的保持架引導(dǎo)面12。

在圖2至5中示出第一實施例。圖2示出軸承裝置的局部，所述軸承裝置具有外環(huán)7、內(nèi)環(huán)3、作為滾動體的滾珠9和保持架11。保持架引導(dǎo)面12在保持架11上在端側(cè)伸展，所述保持架引導(dǎo)面連同在外環(huán)7的內(nèi)環(huán)周上的面13形成滑動面對14?；瑒用鎸?4又如在圖4中圖解說明的那樣在其朝向滾動體槽16的端部上形成過渡區(qū)域18，使得——在保持架11和外環(huán)7的所示出的軸向平行的位置中——在形成滑動面對14的面12、13之間的間距單調(diào)上升地變大，其中該升高連續(xù)增長。在示出的實施例中，間距遞增借助于外徑變化的保持架11來實現(xiàn)，其中在滑動面對14的區(qū)域中的外徑比在過渡區(qū)域18中的更大。

過渡區(qū)域18在背離形成滑動面對14的區(qū)域的端部上過渡到出口區(qū)域19中。出口區(qū)域19構(gòu)造成，使得保持架11的外徑減小到其最小值。在進一步的走向上保持該最小值。軸向位置以及直徑過渡構(gòu)成為，使得保持架引導(dǎo)面12與外環(huán)的接觸部相對于滾動軌道邊緣是間隔開的。理想地，在保持架11上的接觸點也與槽穿口間隔開。圖3和5示出相同的實施例的第二剖面。

圖6至9示出第二實施例。保持架11的輪廓在其在圖6中的外環(huán)周上基本上示出與在前面的第一實施例中相同的輪廓。然而，在出口區(qū)域19上在背離過渡區(qū)域18的端部上連接有具有最小的外徑的區(qū)域20，所述具有最小的外徑的區(qū)域由具有較大的外徑的區(qū)域18、19、21包圍。如在圖8中詳細地示出的那樣，區(qū)域20形成環(huán)繞的凹槽20。因此，保持架11的減小的外徑的區(qū)域20局限于外環(huán)7的滾動軌道邊緣的區(qū)域。因此，寬度選擇成，使得在保持架11的所有在運行中出現(xiàn)的軸向位置中，關(guān)于滾珠組9由于傾斜不與外環(huán)邊緣接觸，并且接觸點在保持架11上位于保持架槽穿口的對面。圖7和9示出相同的實施例的第二剖面。

圖10至13示出第三實施例，所述第三實施例圖解說明借助于外環(huán)7上的內(nèi)環(huán)周的輪廓實現(xiàn)間距遞增。因此，外環(huán)7的內(nèi)徑在滑動面對14的區(qū)域中與在過渡區(qū)域18中相比更小。在外環(huán)7的內(nèi)徑上的形成過渡區(qū)域18的面切向地從形成滑動面對14的組成部分的面中產(chǎn)生，如在圖12中詳細示出的那樣。因此，示出切向地至保持架引導(dǎo)面12為止的半徑22，所述半徑以自由的角度與滾道8相交。虛線示出的直線23圖解說明保持架11的外環(huán)周的位置，所述位置由于傾斜而出現(xiàn)。圖11和13示出相同的實施例的第二剖面。

在圖14至17中示出第四實施例。如在前面的實施例中那樣實現(xiàn)間距遞增，然而，半徑24選擇成，使得在保持架11和保持架引導(dǎo)面12之間的接觸點明顯與用于滾動體槽16的凹部間隔開。在保持架引導(dǎo)面12的背離滾道8的一側(cè)上，在外環(huán)7上引入第二半徑25。

圖18至21示出第五實施例。在圖20中，在細節(jié)圖中可見，經(jīng)由共同的保持架引導(dǎo)面12在外環(huán)7的內(nèi)環(huán)周上設(shè)置有連續(xù)的半徑26。圖18示出軸承的整體視圖，在圖19和21中的第二剖面的視圖作為補充。圖22至25示出具有外環(huán)7的第六實施方式，所述外環(huán)在過渡區(qū)域中具有橢圓形的輪廓27。

附圖標(biāo)記列表：

1 軸承套筒

2 轉(zhuǎn)子軸

3 內(nèi)環(huán)

4 內(nèi)部的滾道

5 凹槽

6 供油孔，流入孔

7 外環(huán)

8 外部的滾道

9 滾珠

10 凸肩

11 保持架

12 保持架引導(dǎo)面

13 外環(huán)的內(nèi)環(huán)周上的面

14 滑動面對

15 第二軸向端部

16 滾動體槽

17 第一軸向端部

18 過渡區(qū)域

19 出口區(qū)域

20 凹槽，區(qū)域

21 具有變大的直徑的區(qū)域

22 半徑

23 直線

24 半徑

25 半徑

26 連續(xù)的半徑

27 橢圓形的輪廓