(57)【要約】  本発明は、内周（１４）を持つ軸受孔（６）を有するハウジング構成部分（２）と、外周（１３）を有する外輪（９）において前記軸受孔（６）内に収容されている転がり軸受（７）とを備える、特にターボチャージャ（１）における転がり軸受装置（５）に関する。内周（１４）において回動可能な、ターボチャージャ（１）の回転具（８）といった構成部材を、大きな安定性をもって、かつ不安定さの影響から保護して形成するために、軸受孔（６）に対して外輪（９）が半径方向で予付勢をかけられている場合に、外輪（９）の外周（１３）と軸受孔（６）の内周（１４）との間の環状ギャップにおいて、液圧式の緩衝装置（２７）が、少なくとも部分的に液圧流体によって充填されている、周に亘って交互に外周（１３）及び内周（１４）を向いた条溝（１８，１９）から形成されている。
2013525712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周（１４）を持つ軸受孔（６）を有するハウジング構成部分（２）と、外周（１３）を有する外輪（９）において前記軸受孔（６）内に収容されている転がり軸受（７）とを備える、特にターボチャージャ（１）における転がり軸受装置（５）であって、
前記外輪（９）の外周（１３）と前記軸受孔（６）の内周（１４）との間の環状ギャップにおいて、液圧式の緩衝装置（２７）が、少なくとも部分的に液圧流体によって充填されている、周に亘って交互に前記外周（１３）及び前記内周（１４）を向いた条溝（１８，１９）から形成されていることを特徴とする、転がり軸受装置。
【請求項２】
前記条溝（１８，１９）は、前記環状ギャップにおいて弾性的に緊締されている波形スリーブ（１５）により形成されていることを特徴とする、請求項１記載の転がり軸受装置。
【請求項３】
前記軸受孔（６）の内周（１４）に、前記液圧流体用の少なくとも１つの流体孔（１７）が設けられていることを特徴とする、請求項１又は２記載の転がり軸受装置。
【請求項４】
前記外周（１３）を向いた少なくとも１つの条溝（１８）は、前記軸受孔（６）の内周（１４）に対して少なくとも１つの絞り開口（２３）を有することを特徴とする、請求項３記載の転がり軸受装置。
【請求項５】
前記外輪（９）は、前記液圧流体用の少なくとも１つの貫通路（２６）を有することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項記載の軸受装置。
【請求項６】
少なくとも１つの条溝（１９）は、軸線方向の少なくとも一方の端面側において、前記波形スリーブ（１５）に成形されている凸部（２２）により少なくとも部分的に閉鎖されていることを特徴とする、請求項２から５までのいずれか一項記載の転がり軸受装置。
【請求項７】
前記条溝（１８，１９）は半径方向で弾性的に形成されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項記載の軸受装置。
【請求項８】
前記転がり軸受（７）の内輪（１１）と共に回動する構成部材の慣性モーメント軸線が、前記波形スリーブ（１５）を介して前記構成部材の回動軸線上に柔軟に位置決めされることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一項記載の転がり軸受装置。
【請求項９】
軸受孔（６）を有するハウジング構成部分（２）と、回転具（８）を前記ハウジング構成部分（２）に対して回動可能に収容する転がり軸受装置（５）とを備えるターボチャージャ（１）であって、転がり軸受（７）が、外輪（９）を介して半径方向で弾性的に前記軸受孔（６）に収容されていて、前記回転具（８）は内輪（１１）に取り付けられている、ターボチャージャにおいて、
前記軸受孔（６）の内周（１４）と、前記外輪（９）の外周（１３）との間に環状ギャップが設けられていて、該環状ギャップに波形スリーブ（１５）が半径方向で弾性的に緊締されていることを特徴とする、ターボチャージャ。
【請求項１０】
前記波形スリーブ（１５）を介して、周に亘って交互に前記外周（１３）及び前記内周（１４）を向いた、少なくとも部分的に液圧流体によって充填されている条溝（１８，１９）が形成されていることを特徴とする、請求項９記載のターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内周を持つ軸受孔を有するハウジング構成部分と、外周を有する外輪に沿って軸受孔内に半径方向で弾性的に収容されている転がり軸受とを備える、特にターボチャージャにおける転がり軸受装置に関する。
【０００２】
発明の背景
ターボチャージャは、内燃機関の燃焼室における燃料混合物の供給量を高めることにより、内燃機関の出力を上昇させる排ガスターボチャージャとして公知になっている。この構成において、例えば内燃機関の排ガスによって、内燃機関の吸気管における燃料混合物のガス圧を高める圧縮機に回転接続式（drehschluessig）に結合されているタービンが駆動される。ターボチャージャ、実質的には圧縮機、タービン及びロータ軸の回転具は、ターボチャージャのハウジング構成部分に対して軸受孔において滑り軸受で支承されるのが通常である。上記滑り軸受の摩擦に基づき、ターボチャージャの応答特性は制限される。
【０００３】
したがって、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００８０２００６７号明細書において、転がり軸受装置を備えたターボチャージャが公知になっている。このターボチャージャにおいて回転具は、ハウジング構成部分に対して、転がり軸受を介して回動可能に取り付けられている。これにより、摩擦の実質的な低減、ひいては回転具のより小さな始動力及び高い加速へのより小さな始動力を達成することができる。回転具がアンバランスであるため、とりわけ転がり軸受に高い負荷が生じる。この負荷は、転がり軸受の外輪と軸受孔との間の間隙により弱められる。この構成において、潤滑膜を形成するために、間隙内に液圧流体が圧入される。
【０００４】
本発明の目的
本発明の目的は、ターボチャージャの回転具といった、ハウジング部分に対して回転する質量体のアンバランス状態の改良された緩衝に関して、転がり軸受及びこの転がり軸受を備えたターボチャージャを有利に改良することである。実質的には、転がり軸受装置若しくはこの転がり軸受を備えたターボチャージャの構造及び設計を維持することが望ましい。
【０００５】
発明の開示
上記目的は、内周を持つ軸受孔を有するハウジング構成部分と、外周を有する外輪に沿って軸受孔に収容されている転がり軸受とを備えた、特にターボチャージャにおける転がり軸受装置により達成される。この構成において、軸受孔における外輪の半径方向で弾性的な緊締時に、外輪の外周と、軸受孔の内周との間の環状ギャップに沿って、液圧式の緩衝装置が、周に亘って交互に外周及び内周を向いた、少なくとも部分的に液圧流体によって充填されている条溝から形成されている。
【０００６】
環状ギャップを、周に亘って分配された複数の条溝に分配することにより、条溝に包含されている液圧流体の粘性の作用は拡大され、半径方向での予付勢下で行われる外輪の、軸受孔に対する移動は液圧により緩衝される。この構成において、条溝の横断面及び予付勢力の選択により、他の緩衝領域を使用に関して最適化して調節することができる。
【０００７】
この構成において、条溝の横断面及び半径方向の予付勢力の調節のために、環状ギャップに、弾性的に緊締されている波形スリーブの形式の、唯一の構成部材が設けられていると、特に有利であることが分かった。周に亘って分配されている波形スリーブの波状部の数及び形状、並びに波形スリーブの材料肉厚等を選択することにより、所定の環状ギャップにおいて、波形スリーブの半径方向の剛性及び緩衝に関する緩衝装置の特性を、広範囲に亘ってもたらすことができる。必要な場合には、付加的に環状ギャップを広げるか又は狭めることができる。
【０００８】
液圧流体の供給は、軸受孔の内周に沿って設けられている少なくとも１つの開口を介して行われる。例えばほぼ真ん中の孔が設けられていてよい。択一的には又は付加的には、波形スリーブの端面側の端部領域に他の開口を設けることができる。好ましくは、液圧流体を、例えば液圧式のポンプを介して圧縮し、かつ少なくとも１つの開口により加圧するようになっている。このように調節された一次圧は、逆止弁により安定化させることができるので、条溝の圧縮負荷時に逆流は、場合によっては小さな圧力において排除されている。択一的には十分に大きな対抗圧を提供することができる。
【０００９】
条溝は、液圧流体の圧力供給部を介して少なくとも部分的に充填され、かつ貫流される。この構成において、条溝の横断面及び条溝の長さにより、液圧流体の所定の粘性時に流体動力学的な抵抗が形成される。この抵抗は、波形スリーブの弾性的な緊締によりもたらされる外側スリーブの半径方向の運動を、回転具のアンバランス状態時に緩衝する。この構成において、条溝は夫々、軸受孔の内周における少なくとも１つの開口に対する接続部と、外輪における少なくとも１つの開口に対する端面側の排出部及び／又は接続部とを有する。この排出部により転がり軸受の転動体は、例えばオイルといった液圧流体によって潤滑される。
【００１０】
軸受孔から条溝へのアクセス開口、条溝から転がり軸受への流出開口及び／又は条溝の端面側は、例えばシェード又はギャップとして貫流制限されて構成されていてよいので、緩衝効果、つまり条溝の圧縮時における条溝における圧力の解消は、波形スリーブの弾性的な緊締により時間的にゆっくりと進行する。このために、軸受孔の内周に対して少なくとも１つの開口が、外周を向いた条溝に設けられていてよい。さらに少なくとも１つの条溝おいて、軸線方向の少なくとも一方の端面側で、波形スリーブに成形されている、狭い流れ横断面を形成し、条溝を少なくとも部分的に閉鎖する凸部により、ギャップが設けられていてよい。例えば軸受孔における開口から、外輪における貫通路といった開口まで液圧流体を案内するために、外輪の外周は、相応に輪郭付けされていてよい。
【００１１】
半径方向力の発生を伴う予想される回転具のアンバランス状態に応じて、条溝若しくは条溝壁の半径方向の剛性が形成され、緩衝装置の緩衝効果は、流体動力学的な流れ抵抗の調整によりもたらされるので、転がり軸受の内輪と共に回動する、ターボチャージャにおける回転具といった、転がり軸受アセンブリの構成部材の慣性モーメント軸線が、波形スリーブを介して構成部材の回動軸線に柔軟に若しくは弾性的に位置決めされる。
【００１２】
上記目的は同様に、軸受孔を備えたハウジング構成部分と、ハウジング構成部分に対して回動可能に回転具を取り付けるための転がり軸受装置とを備えたターボチャージャにより達成される。この構成において、転がり軸受は、外輪を介して半径方向で弾性的に軸受孔に収容されていて、回転具は内輪に取り付けられていて、軸受孔の内周と、外輪の外周との間に環状ギャップが設けられている。この環状ギャップにおいて波形スリーブは半径方向で弾性的に緊締されている。上記ターボチャージャは、ハウジング構成部分に回転具を半径方向で弾性的に取り付けることにより、回転具のアンバランス状態を広範囲において補償することができ、弾性的な変形のヒステリシスにより、有利な緩衝効果をもたらすこともできる。
【００１３】
特に波形スリーブを介して周に亘って交互に、外周及び内周に向けられて形成されている条溝を、液圧流体によって充填することで、緩衝効果は、流れ抵抗による、例えば流体動力学といった液圧式の緩衝により高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】軸受孔に半径方向で弾性的に収容されている転がり軸受を有する転がり軸受アセンブリを備えたターボチャージャの断面図である。
【図２】図１に示した転がり軸受を断面して３Ｄで示す図である。
【図３】図２とは異なる断面線に沿って、図１に示した転がり軸受を断面して３Ｄで示す図である。
【図４】図１〜３の波形スリーブを示す図である。
【００１５】
以下に、本発明に基づき形成された転がり軸受の有利な実施の形態を、添付の図面を参照にして詳細に説明する。
【００１６】
図面の詳細な説明
図１に、軸受ハウジングとして働くハウジング構成部分２と、圧縮機ハウジング３と、タービンハウジング４とを備えたターボチャージャ１を示す。ハウジング構成部分２は、軸受孔６に半径方向で弾性的に収容されている、回転具８を回動支承するための転がり軸受７を備えた転がり軸受装置５を内蔵する。さらに転がり軸受７の、転動体１２を介して外輪９において回動可能な複列式の内輪１１が、回転具のロータ１０を収容し、外輪９は、この外輪９の外周１３と、軸受孔の内周１４との間に配置されている波形スリーブ１５を介して、ハウジング構成部分２に半径方向で弾性的に収容されている。
【００１７】
絞り１６及び流体孔１７を介して、転がり軸受装置５に液圧流体が供給される。この液圧流体は、波形スリーブ１５の、図面からは目視できない条溝により押し付けられる。特に外輪９と軸受孔６との間で、狭い流れ横断面を備えた波形スリーブ１５において案内される液圧流体による弾性的な結合部の他に、液圧式の緩衝装置２７が形成される。この液圧式の緩衝装置２７は、ハウジング構成部分２に対して、転がり軸受７の軸線方向の移動を緩衝する。これにより、回転具８は、ハウジング構成部分２に対して、半径方向に制限されて弾性的に回動支承される一方で、制限された半径方向の運動は、液圧式の緩衝装置２７の作用により緩衝される。
【００１８】
図２，３に、異なる断面線に沿っている図１に示した転がり軸受７を、外輪９及び分割された内輪１１並びに２列の転がり軸受列で配置されている転動体１２と共に示す。外輪９の外周１３に、波形スリーブ１５が予付勢をかけられた状態で被されている。さらに波形スリーブ１５には、長手方向スリット２０が備え付けられている。波形スリーブは、周に亘って分布していてかつ周に亘って交互に、内方に開放された、外周を向いた条溝１８と、外方に開放された、軸受孔６（図１）の内周１４を向いた条溝１９とを形成する。条溝１８，１９は、流体孔１７を介して液圧流体を収容し、条溝１８，１９により画成された間隙に流れ抵抗を形成する。その結果、条溝１８，１９を形成するリブ２１の弾性的な運動時に液圧による緩衝が形成される。さらに、条溝１８，１９からの液圧媒体の通流及び／又は流出は、流れに制約されて形成されている。
【００１９】
内周１４、ひいては流体孔１７（図１）を向いている条溝１９の少なくとも幾つかは、波形スリーブ１５に成形された、内周１４に接触する凸部２２を有する。この凸部２２は、内周１４により画成されている、条溝１９の内室夫々に端面側で流れ抵抗を備えているので、液圧流体は、波形スリーブ１５の端面側において貫流制限されて流出することができる。
【００２０】
外周１３を向いた条溝１８には、流体孔１７と接続している絞り開口２３を介して液圧流体が供給される。条溝１８の容積拡大のために、外輪９の外周１３には全周に亘って延びている環状溝２４，２５が設けられている。この実施の形態において、環状溝２４は軸線方向で絞り開口と同じ高さに設けられている。転動体１２及び転動体のための転動面を冷却するために、環状溝２４に沿って及び周方向に、絞り開口２３に対してずらされて、貫通路２６が夫々外輪９を通じて設けられている。これらの貫通路２６は、好ましくは絞り開口２３よりも高い流れ抵抗を有しているので、条溝１８は、差圧の調節下で充填されたままである。
【００２１】
図４に、波形スリーブ１５を示す。材料肉厚ｓ、及び周に亘って分配された交互に配置されている条溝１８，１９の数、及びこれに伴いもたらされる条溝１８，１９の幅が、この実施の形態において、波形スリーブ１５の半径方向の剛性の調節のために働く。長手方向スリット２０により、外輪９（図２）への予付勢された被せ嵌めが可能になる。波形スリーブ１５の緩衝作用の調節は、条溝１８，１９における流れ抵抗の調節により行われる。この実施の形態において、所望な半径方向の剛性若しくは弾性に合わせて、条溝１８，１９の数、条溝１８，１９を通る貫流を規定する絞り開口２３の数及び横断面、並びに上記数及び軸受孔６の内周１４に対する上記開口横断面を調節する凸部２２が、決定される。
【符号の説明】
【００２２】
１  ターボチャージャ
２  ハウジング構成部分
３  圧縮機ハウジング
４  タービンハウジング
５  転がり軸受装置
６  軸受孔
７  転がり軸受
８  回転具
９  外輪
１０  ロータ
１１  内輪
１２  転動体
１３  外周
１４  内周
１５  波形スリーブ
１６  絞り
１７  流体孔
１８  条溝
１９  条溝
２０  長手方向スリット
２１  リブ
２２  凸部
２３  絞り開口
２４  環状溝
２５  環状溝
２６  貫通路
２７  緩衝装置
ｓ  材料肉厚
【図１】
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【図２】
2013525712.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013525712.tif 000006
【国際調査報告】
2013525712.tif 000007
2013525712.tif 000008
2013525712.tif 000009
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