(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受体（１８）と、前記軸受体（１８）のラジアル軸受（１７）に支承されかつ一緒に回転する突起（２２）を有する回転体（１３）と、前記突起（２２）と不動である前記軸受体（１８）との間のリング溝状の室（２８）内に配置されかつ半径方向でハイドロダイナミック式のラジアル軸受（３２）を介して支承されているフローティングディスク（１２）とを有するハイドロダイナミック式のアキシャル軸受において、前記フローティングディスク（１２）が前記回転体（１３）の一区分（２９）を同心的に取囲む不動のベアリングエレメント（３８）に半径方向で支承され、前記不動のベアリングエレメント（３８）と前記回転体（１３）との間に前記一区分（２９）にて遮断ギャップ（５０）が形成されていることを特徴とする、ハイドロダイナミック式のアキシャル軸受。
【請求項２】
前記ベアリングエレメント（３８）が前記軸受体（１８）と一体に構成されている、請求項1記載のハイドロダイナミック式のアキシャル軸受。
【請求項３】
前記ベアリングエレメント（３８）と前記軸受体（１８）とが別個の部分であって、前記ベアリングエレメント（３８）が前記軸受体（１８）に結合されている、請求項１記載のハイドロダイナミック式のアキシャル軸受。
【請求項４】
前記ベアリングエレメント（３８）がプレス座に嵌合する嵌合部分（４０）を有し、該嵌合部分（４０）に１つの切欠き（４８）が設けられている、請求項３記載のハイドロダイナミック式のアキシャル軸受。
【請求項５】
前記ベアリングエレメント（３８）が前記遮断ギャップ（５０）を取囲む周方向で閉じられたブッシュ（３６）である、請求項１から４までのいずれか１項記載のハイドロダイナミック式のアキシャル軸受。
【請求項６】
前記遮断ギャップ（５０）が空気で充たされている、請求項１から５までのいずれか１項記載のハイドロダイナミック式のアキシャル軸受。
【請求項７】
リング溝状の前記室（２８）並びに該室（２８）内に配置された、前記フローティングディスク（１２）と前記突起（２２）との間及び前記フローティングディスク（１２）と前記不動のベアリングエレメント（３８）の壁（２６）との間に存在する潤滑油ギャップ（２５、２５′）並びに前記ラジアル軸受（３２）が、前記ベアリングエレメント（３８）に設けられた接続開口（５２）を介して潤滑油供給部（３４）に接続されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のハイドロダイナミック式のアキシャル軸受。
【請求項８】
両方の前記潤滑油ギャップ（２５、２５′）が前記ベアリングエレメント（３８）の軸受部分（３９）に前記フローティングディスク（１２）に向いた外面（４４）に成形された成形部を介して互いに接続されている請求項７記載のハイドロダイナミック式のアキシャル軸受。
【請求項９】
前記リング溝状の室（２８）と前記潤滑油ギャップ（２５、２５′）と前記ラジアル軸受（３２）が前記ベアリングエレメント（３８）における接続開口（５２）を介して潤滑油供給部（３４）に接続されている、請求項７又は８記載のハイドロダイナミック式のアキシャル軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の、フローティングディスクを有するハイドロダイナミック式のアキシャル軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイドロダイナミック式のアキシャル軸受、例えばターボチャージャのアキシャル軸受において、傾斜位置補償能力及び摩耗状態を改善するためには、軸回転数で回転する軸受コームと回転しないケーシングとの間に、いわゆるフローティングディスクを挿入することができる。このための例はなかんづくＵＳ１７８６５６５号とＧＢ−１０９５９９９号に見られる。フローティングディスクの半径方向の案内は、回転体、つまり軸もしくは軸受コームの上で、フローティングディスクに統合されたラジアル軸受、例えばＤＥ−Ａ−１９６４１６７３号に開示されているラジアル軸受によって行われる。このようなハイドロダイナミック式のアキシャル軸受の潤滑は通常は固有の潤滑系からの潤滑油を用いて行われるか又はターボチャージャの場合には該ターボチャージャと結合される内燃機関の潤滑油システムを介して行われる。
【０００３】
運転中にはほぼ１／２ロータ回転数でしか回転しないフローティングディスクと軸もしくは軸受コームとの間に支持能力のある潤滑油膜が形成される。例えばアンバランスに基づく軸の大きな半径方向の振動に際してはもちろん、フローティングディスクのラジアル軸受のオーバロードとフローティングディスクのラジアル軸受における摩耗が生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、フローティングディスクのラジアル軸受のオーバロードがほぼ回避されるフローティングディスクを有するハイドロダイナミック式のアキシャル軸受を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は請求項１の特徴にしたがって解決された。
【０００６】
アキシャル軸受の回転体を同心的に取囲むベアリングエレメントの上にフローティングディスクを半径方向で支承することにより、回転体の振動と衝撃はベアリングエレメントと回転体との間の遮断ギャップにおいて受止められ、フローティングディスクのラジアル軸受から遠ざけられる。ラジアル軸受のオーバロードとフローティングディスクのラジアル軸受における摩耗はこれにより回避される。
【０００７】
極めて有利であるのはベアリングエレメントと軸受体とが一体に構成されていることである。これにより製作は簡単にかつ安価になる。
【０００８】
しかしベアリングエレメントと軸受体とを２部分から構成することも、軸受体が例えば鋳造部分から製作されかつベアリングエレメントに特殊な材料の選択又は表面処理によって高い耐摩耗性を与えようとする場合には有利である。
【０００９】
このような場合にはベアリングエレメントと軸受体との間の堅固な解離不能な結合がきわめて有利である。
【００１０】
ベアリングエレメントと軸受体との間の堅固な結合としてはプレス嵌めがきわめて適している。プレス嵌めは回転体と回転するフローティングディスクとに対するベアリングエレメントの固定を保証し、製作が簡単でかつ運転が確実である。
【００１１】
ベアリングエレメントはプレス嵌めのためにプレス座に保持された嵌合部分を有している。特に有利であるのは嵌合部分が切欠きを備えていることである。このような形式でベアリングエレメントはプレス座に簡単に適合させられることができ、プレス嵌めにより惹起させられる、支承座の領域におけるベアリングエレメントの変形をわずかに保つことができる。切欠きはフローティングディスクの潤滑のための潤滑油貯蔵部として利用されると有利である。
【００１２】
特に有利であるのはベアリングエレメントが遮断ギャップにおける潤滑油による遮断特性の減退を回避するために閉じられたブッシュとして構成されていることである。
【００１３】
ベアリングエレメントと回転体との間の遮断ギャップは広幅の公差ギャップとして構成されていることが有利である。遮断ギャップ内へ侵入する潤滑油はこの場合には遮断特性を減退させない。
【００１４】
有利にはベアリングエレメントは、ベアリングエレメントを介し潤滑油がフローティングディスクのラジアル軸受にかつ該ラジアル軸受を取囲む潤滑油ギャップへ達することがないように構成されている。
【００１５】
このためには例えば、ベアリングエレメントは潤滑油供給装置と連通結合させられかつフローティングディスクと協働する軸受体の表面には、潤滑油のために該表面のプロフィールを介し潤滑油ギャップの間に通過性の接続が生じるようなプロフィールが与えられている。このようなプロフィールはフローティングディスクのハイドロダイナミック式のラジアル軸受として機能しかつフローティングディスク自体が統合されたラジアル軸受を有する必要がないように形成されていることができる。
【００１６】
さらに軸受体にはラジアル軸受と潤滑ギャップとに開口しかつ潤滑油供給導管に接続され、潤滑油が直接的に潤滑油ギャップとラジアル軸受とへ供給され得るようにする接続開口が設けられていることができる。この接続開口は前記プロフィールに加えて又は該プロフィールなしでベアリングエレメントの外面に設けられていることができる。
【００１７】
ハイドロダイナミック式のアキシャル軸受の別の有利な実施例はほかの従属請求項の対象である。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を公知技術と本発明の２つの有利な実施例とに基づき詳細に説明する。
【００１９】
図面に使用した符号とその意味については符号リストに纏めてリストアップしてある。原則的には図面においては同じ部分には同じ符号が付けられている。記述した実施例は本発明の対象の実施例であって、発明を制限するものではない。
【００２０】
図１には例えばターボチャージャに使用されるような、公知技術によるフローティングディスク１２を有するハイドロダイナミック式のアキシャル軸受１０が示されている。アキシャル軸受１０は軸受体１８を有し、該軸受体には回転体１３を半径方向で支承するためのラジアル軸受１７が構成されている。ラジアル軸受１７は軸受体１８のラジアル軸受切欠き８内に適合するラジアル軸受エレメント９によって実現されている。回転体１３はこの構成では支承ジャーナル１４と軸受コーム２０とを有する軸１６を有している。軸受コーム２０は軸１６から直角に半径方向外方へ突出する円板状の突起２２と支承ジャーナル１４を取囲みかつ軸方向（Ａ）に延びる部分２４とを有している。支承ジャーナル１４と軸受コーム２０とはプレス嵌めを介して互いに不動に結合されているので軸受コーム２０は軸１６と同じ回転数で一緒に回転する。支承ジャーナル１４と軸受コーム２０の部分２４はラジアル軸受１７内へ突入し、これにより受容されている。
【００２１】
軸受コーム２０の突起２２は、ラジアル軸受１７の外側にありかつ軸受体１８の壁２６と一緒になってリング溝状の室２８内を形成する。この室２８内にはフローティングディスク１２が配置されている。室２８とフローティングディスク１２との寸法は、フローティングディスク１２と前記壁２６との間並びにフローティングディスク１２と突起２２との間に潤滑油ギャップ２５、２５′とが存在するように設定されている。フローティングディスク１２もしくは前記壁２６と前記突起２２とには、各潤滑油ギャップ２５、２５′を制限して、運転中にリング溝状の前記室２８に供給された潤滑油がハイドロダイナミック式のアキシャル軸受を形成するようなプロフィールが与えられている。フローティングディスクは中央に円形開口３０を有し、該円形開口３０でフローティングディスクは半径方向で、回転体１３の上に支承されている。前記中央の円形開口３０はフローティングディスク１２のハイドロダイナミック式のラジアル軸受３２として構成されており、運転中にはリング溝状の前記室２８に供給された潤滑油でラジアル軸受３２を潤滑する潤滑膜を形成する。成形された円形開口３０を介し、フローティングディスク１２と前記突起２２との間に構成された潤滑油ギャップ２５′への潤滑油の供給も保証される。フローティングディスク１２もしくは前記室２８を制限するエレメント２２、２６の成形のための一例並びにラジアル軸受の構成のための一例はＤＥ−Ａ１９６４１６７号に記載されている。
【００２２】
潤滑油は固有の潤滑油システムから又はターボチャージャに持続された内燃機関の潤滑油システムから供給される（図示せず）。この供給は公知の形式で例えば半径方向の供給通路３４を介して行われる。この供給通路３４は、半径方向内方の端部にて、リング通路３５によりリング溝状の前記室２８に接続されている。ラジアル軸受１７にも潤滑油は供給される。該潤滑油は油通路３７を介して排出される。回転体１３の半径方向の振動（矢印Ｂ）が大きい場合にはフローティングディスク１２と回転体１３との間の潤滑油膜に過度の負荷がかかることがある。この結果、軸受の摩耗どころか事故すら発生する。
【００２３】
図２から図５までにには本発明によるハイドロダイナミック式アキシャル軸受１０′、１０″、１０′′′、１０″″の種々の実施形態が示されている。これらのアキシャル軸受１０′、１０″、１０′′′、１０″″は図１に示した公知のアキシャル軸受１０に相当する基本構造を有している。図１に示したアキシャル軸受１０とは異なって図２から５までにおいてはフローティングディスクには中央の円形開口３０で回転体１３の上に支承される代りに定置のベアリングエレメント３８の上に半径方向で支承されている。図２から４では軸受体１８は鋳造体として製作され、ベアリングエレメント３８は鋼から製作されておりかつ耐摩耗性の被覆層又は表面処理を備えている。ベアリングエレメント３８は軸受体１８と不動に結合されかつ円筒形の、軸線方向（Ａ）に延びる軸受部分３９とほぼ円板状の嵌合部分４０とを有している。この嵌合部分４０は軸線方向（Ａ）に対し直角に半径方向外方へ軸受部分から突出している。軸受体１８のラジアル軸受切欠き８に直接的に境界を接して軸受体１８に設けられた切欠き４２は、ベアリングエレメント３８の嵌合部分４０のためのプレス座を形成している。ベアリングエレメント３８の軸受部分３９は嵌合部分４０から軸方向にリング溝状の室２８を通って軸受コーム２０の突起２２まで延びている。この結果、ベアリングエレメント３８は区分２９にて同心的にアキシャル軸受１０の回転体１３を取囲み、該回転体１３と共に区分２９にて遮断ギャップ５０を形成する。
【００２４】
図２にはベアリングエレメント３８は閉じたブッシュ３６として構成されており、遮断ギャップ５０は空気又は油で充たされた公差ギャップとして構成されている。フローティングディスク１２とベアリングエレメント３８との間の潤滑は、リング溝状の室２８に、半径方向の供給通路３４と該供給通路３４とに接続されたリング通路３５とを介して供給された潤滑油を用いて行われる。フローティングディスク１２に統合されたラジアル軸受３２は、該ラジアル軸受３２がフローティングディスク１２と前記突起２２との間の潤滑油ギャップ２５を潤滑油が通過することを可能にするように構成されている。
【００２５】
図３に示されたハイドロダイナミック式のアキシャル軸受１０″は図２に示されたアキシャル軸受１０′と同様に構成されている。フローティングディスク１２の半径方向の支承は同様に不動のベアリングエレメント３８の上にて行われている。もちろんこの実施例ではベアリングエレメント３８の嵌合部分４０は切欠き４８を有し、該切欠き４８は軸受体１８における切欠き４２によって形成されたプレス座への容易なプレス嵌めを可能にしかつベアリングエレメント３８の大きすぎる変形を阻止する。さらにここに示した実施例ではリング状の切欠き４８は供給通路３４もしくはリング通路３５に接続されかつリング溝状の室２８における油潤滑のための潤滑油貯蔵部として同時に役立つ。フローティングディスク１２の円形開口３０の代りに、この実施例ではベアリングエレメント３８の軸受部分３９の、フローティングディスク１２に対面した外面４４がラジアル軸受３２として構成されている。軸受部３９の成形された外面４４を介しては、フローティングディスク１２と前記突起２２との間に形成された潤滑油ギャップ２５′への潤滑油の供給も保証される。
【００２６】
図４におけるアキシャル軸受１０′′′は図３に示されたアキシャル軸受１０″と同じく構成されている。フローティングディスク１２のラジアル軸受３２と潤滑油ギャップ２５、２５′とへの潤滑油の供給はベアリングエレメント３８の軸受部分３９に設けられかつリング溝状の室２８を潤滑油の供給通路３４と接続する接続開口５２で保証される。
【００２７】
図５には図２のアキシャル軸受１０′と同様に構成されたアキシャル軸受１０″″が示されている。この場合の相違はベアリングエレメント３８と軸受体１８とが一体に、この実施例では鋼から形成されていることだけである。もちろん図３と図４とに示された実施例も軸受体１８と一体に結合されたベアリングエレメント３８の形で構成されていることもできる。
【００２８】
さらにアキシャル軸受１０′、１０″、１０′′′、１０″″の別の異なる構成も可能である。例えば接続開口５２を図２から図４までに示した潤滑油供給装置に加えて設けることもできる。ハイドロダイナミック式のアキシャル軸受１０′、１０″、１０′′′、１０″″の回転体１３は例えば区分２９では軸１６もしくは支承ジャーナル１４だけから成ることができる。さらに部分２４と突起２２とを有する軸受コーム２０の代りに、軸１６と一緒に回転する別のエレメントが設けられていることもできる。又、軸受コーム２０の突起２２を軸方向の部分２４なしで設けることもできる。突起２２は軸１６もしくは支承ジャーナル１４と一体に構成されていることもできる。ベアリングエレメント３８は例えば半径方向外方へ突出する嵌合部分なしで、管状に構成されかつ簡単な収縮嵌めで軸受体１８に固定的に結合されていることができる。又、他の結合、例えば溶接も考えられる。ベアリングエレメント３８は軸受体１８とではなく、他の不動なエレメント、例えばケーシング部分と固定的に結合されていることができる。潤滑油貯蔵部としての切欠き４８はこれがプレス嵌めに必要とされなくても設けることができる。
【００２９】
ハイドロダイナミック式のアキシャル軸受１０の本発明による構成２″では、回転体１３と不動のベアリングエレメント３８との間の遮断ギャップ５０によって、回転体１３の半径方向の振動（矢印Ｂ）がフローティングディスク１２のラジアル軸受３２に伝達されることが阻止される。フローティングディスク１２とそのラジアル軸受３２は振動により負荷されなくなり、軸受の摩耗又は故障は阻止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】公知技術のフローティングディスクを有するハイドロダイナミック式のアキシャル軸受を、アキシャル軸受の長手方向軸線に沿って断面して示した図。
【図２】本発明によるフローティングディスクを有するハイドロダイナミック式のアキシャル軸受の第１実施例を、アキシャル軸受の長手方向軸線に沿って断面した図。
【図３】本発明によるフローティングディスクを有するハイドロダイナミック式のアキシャル軸受の第２実施例を、アキシャル軸受の長手方向軸線に沿って断面した図。
【図４】本発明によるフローティングディスクを有するハイドロダイナミック式のアキシャル軸受の第３実施例を、アキシャル軸受の長手方向軸線に沿って断面した図。
【図５】本発明によるフローティングディスクを有するハイドロダイナミック式のアキシャル軸受の第４実施例を、アキシャル軸受の長手方向軸線に沿って断面した図。
【符号の説明】
８  ラジアル軸受切欠き、  ９  ラジアル軸受エレメント、  １０、１０′、１０″、１０′′′、１０″″  アキシャル軸受、  １２  フローティングディスク、  １３  回転体、  １４  支承ジャーナル、  １７  ラジアル軸受、  １８  軸受体、  ２０  軸受コーム、  ２２  突起、  ２４  部分、  ２５、２５′  潤滑油ギャップ、  ２６  壁、  ２８  室、  ２９  区分、  ３０  円形開口、  ３２  ラジアル軸受、  ３４  供給通路、  ３５  リング通路、  ３７  油通路、  ３８  ベアリングエレメント、  ３９  軸受部分、  ４０  嵌合部分、  ４２  切欠き、  ４４  外面、  ４８  切欠き、  ５０  遮断ギャップ、  ５２  接続開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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