ПОДШИПНИК И СИСТЕМА ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАТЯЖЕНИЯ ДЛЯ ДВУХРЯДНОГО ПОДШИПНИКА

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к подшипнику, имеющему элемент предварительного натяжения в кольце подшипника.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Турбонагнетатели используются в двигателях для преобразования энергии выхлопных газов в наддув, обеспечиваемый для системы впуска двигателя. Турбонагнетатели могут использоваться для повышения выпускной мощности двигателей или для уменьшения габаритов двигателя наряду с выдачей величины мощности, эквивалентной большему безнаддувному двигателю. Таким образом, выпускная мощность двигателя может повышаться, и/или могут уменьшаться габариты двигателя.
Подшипники турбонагнетателя предусмотрены в турбонагнетателях, чтобы поддерживать вал турбонагнетателя и давать возможность вращения вала. Подшипники турбонагнетателя могут иметь более низкие собственные частоты при более высоких смещениях и отклонениях, когда подшипники имеют допуски выше требуемого уровня и/или предварительный натяг ниже требуемого уровня. Как результат, шум, вибрации и неплавность движения (NVH) повышаются в турбонагнетателе, тем самым, повышая вероятность ухудшения характеристик турбонагнетателя.
В US 6048101 (опубл. 11.04.2000, МПК F01C 21/02; F16C 19/56) раскрыта система подшипников, включающую в себя пружину, расположенную между двумя подшипниками, каждый подшипник включает в себя отдельные наружное и внутреннее кольцо. Два подшипника расположены на расстоянии друг от друга, а пружина прикладывает усилие предварительного натяжения к отдельным подшипникам.
Автор выявил различные недостатки у подшипникового узла, раскрытого в US 6048101. Например, пружина может увеличивать размер и сложность подшипникового узла. Более того, может быть дорого производить два подшипника.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Автор в материалах настоящего описания выявил вышеприведенные проблемы и предложил подшипник, содержащий:
первый набор элементов качения;
второй набор элементов качения, расположенный на расстоянии от первого набора элементов качения;
кольцо, частично охватывающее первый и второй набор элементов качения; и
элемент предварительного натяжения в кольце между двумя наружными секциями кольца, прикладывающий усилия предварительного натяжения к первому и второму наборам элементов качения.
В одном из вариантов предложен подшипник, в котором элементы качения включают в себя шарики подшипника.
В одном из вариантов предложен подшипник, в котором кольцо является наружным кольцом.
В одном из вариантов предложен подшипник, в котором усилия предварительного натяжения прикладываются в направлении наружу.
В одном из вариантов предложен подшипник, в котором кольцо является внутренним кольцом.
В одном из вариантов предложен подшипник, в котором усилия предварительного натяжения прикладываются в направлении внутрь.
В одном из вариантов предложен подшипник, в котором элемент предварительного натяжения включает в себя по меньшей мере винтовую пружину.
В одном из вариантов предложен подшипник, в котором винтовая пружина содержит по меньшей мере два начала витка.
В одном из вариантов предложен подшипник, дополнительно содержащий выпускное отверстие для смазки, открывающееся в элемент предварительного натяжения в сообщении по текучей среде с системой смазки.
В одном из вариантов предложен подшипник, дополнительно содержащий элемент удержания в поверхностно распределенном контакте с внешней поверхностью кольца, причем кольцо является наружным кольцом.
В одном из вариантов предложен подшипник, в котором элемент удержания включает в себя по меньшей мере стопорный штифт.
В одном из дополнительных аспектов предложена система предварительного натяжения для двухрядного подшипника, содержащая:
двухрядный подшипник, включающий в себя первый набор элементов качения, соединенный со вторым набором элементов качения витком пружины, встроенным в кольцо подшипника и прикладывающим усилие предварительного натяжения к первому набору элементов качения и второму набору элементов качения.
В одном из вариантов предложена система, в которой кольцо подшипника является внутренним кольцом, по меньшей мере частично охватывающим первый и второй наборы элементов качения.
В одном из вариантов предложена система, в которой кольцо подшипника является наружным кольцом, по меньшей мере частично охватывающим первый и второй наборы элементов качения.
В одном из вариантов предложена система, в которой кольцо подшипника образует единую сплошную деталь материала.
В одном из вариантов предложена система, в которой область контакта крепления между ротором и валом турбонагнетателя, присоединенными к подшипнику, не заключает в себе усилие предварительного натяжения.
Таким образом, элемент предварительного натяжения может быть встроен в кольцо подшипника, тем самым, упрощая сборку подшипника. Кроме того, расположение элемента предварительного натяжения в кольце между наружными секциями для прикладывания усилий предварительного натяжения может уменьшать сложность подшипника по сравнению с подшипниками, которые дополнительно могут включать в себя элементы, которые предусматривают усилие предварительного натяжения. Как результат, надежность подшипника повышается, а затраты на производство и/или ремонт подшипника снижаются. Элемент предварительного натяжения также может снижать вероятность теплового расширения подшипника и получающиеся в результате эффекты ухудшения рабочих характеристик от такого расширения.
Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и
признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего подробного описания, когда воспринимаются по отдельности или в связи с прилагаемыми чертежами.
Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, представлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания. Дополнительно, вышеприведенные проблемы были выявлены автором в материалах настоящего описания и не признаются известными.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 показывает схематичное изображение двигателя;
Фиг.2 показывает первый примерный подшипник турбонагнетателя, который может быть включен в турбонагнетатель в двигателе, показанном на фиг.1;
Фиг.3 показывает внутреннее кольцо, которое может быть включено в подшипник турбонагнетателя, показанный на фиг.2;
Фиг.4 показывает второй примерный подшипник турбонагнетателя, который может быть включен в турбонагнетатель в двигателе, показанном на фиг.1;
Фиг.5 показывает примерное наружное кольцо, которое может быть включено в подшипник турбонагнетателя, показанный на фиг.4;
Фиг.6 показывает примерный турбонагнетатель, который может быть включен в двигатель, показанный на фиг.1, турбонагнетатель включает в себя подшипник турбонагнетателя, показанный на фиг.4;
Фиг.7 показывает способ работы турбонагнетателя; и
Фиг.8 показывает еще один примерный подшипник турбонагнетателя, который может быть включен в турбонагнетатель в двигателе, показанном на фиг.1;
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Подшипник, включающий в себя элемент предварительного натяжения в кольце подшипника, обсужден в материалах настоящего описания. Элемент предварительного натяжения прикладывает усилие предварительного натяжения к двум наборам элементов качения в подшипнике, чтобы уменьшать податливость и зазоры в подшипнике. Таким образом, одиночное кольцо может использоваться для направления двух рядов подшипников, а также прикладывания усилия предварительного натяжения. Элемент предварительного натяжения может быть спиральной пружиной, обработанной на станке, отлитой или изготовленной иным образом с кольцом качения. Включение в состав элемента предварительного натяжения уменьшает размер и сложность подшипника. Дополнительно, процесс сборки может быть упрощен, когда элемент предварительного натяжения включен в кольцо. Как результат, надежность подшипника повышается, а затраты на производство и ремонт подшипника снижаются.
Фиг.1 показывает схематичное изображение двигателя 10, включенного в силовую установку транспортного средства 100. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 132 транспортного средства через устройство 130 ввода. В этом примере, устройство 130 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Цилиндр 30 (то есть камера сгорания) двигателя 10 может включать в себя стенки камеры сгорания (не показаны) с поршнем (не показан), расположенным в них.
Система 150 впуска и система 152 выпуска в сообщении по текучей среде с двигателем 10 также показаны на фиг.1. Однако, следует принимать во внимание, что, в некоторых примерах, система 150 впуска и/или система 152 выпуска могут быть встроены в двигатель 10 в некоторых примерах.
Система 152 выпуска включает в себя выпускной канал, обозначенный посредством стрелки 154 (например, выпускной коллектор), и устройство 70 снижения токсичности выхлопных газов. Стрелка 156 обозначает выпускной канал, присоединенный к выпуску устройства 70 снижения токсичности выхлопных газов. Следует принимать во внимание, что устройство 70 снижения токсичности выхлопных газов может быть расположено вдоль выпускного канала 154. Устройство 70 снижения токсичности выхлопных газов расположено ниже по потоку от датчика 126 выхлопных газов. Устройство 70 снижения токсичности выхлопных газов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности выхлопных газов или их комбинациями. В некоторых примерах, устройство 70 снижения токсичности выхлопных газов может быть первым одним из множества устройств снижения токсичности выхлопных газов, расположенных в системе выпуска. В некоторых примерах, во время работы двигателя 10, устройство 70 снижения токсичности выхлопных газов может периодически перенастраиваться посредством приведения в действие по меньшей мере одного цилиндра двигателя в пределах конкретного топливно-воздушного соотношения.
Двигатель 10 включает в себя по меньшей мере один цилиндр 30. Цилиндр 30 включает в себя впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Однако, в других примерах, цилиндр 30 может включать в себя два или более впускных клапана и/или два или более выпускных клапана. Впускной клапан 52 выполнен с возможностью циклически открываться и закрываться, чтобы разрешать и запрещать втекание всасываемого воздуха из системы 150 впуска в цилиндр 30. Подобным образом, выпускной клапан 54 выполнен с возможностью циклически открываться и закрываться, чтобы разрешать и запрещать вытекание выхлопных газов из цилиндра 30 в систему 152 выпуска. Клапаны могут приводиться в действие кулачками. Регулируемая установка фаз кулачкового распределения может использоваться в двигателе 10, если требуется. Однако, в других примерах, электронный привод клапанов может использоваться для приведения в действие по меньшей мере одного из впускного клапана 52 и выпускного клапана 54.
Топливная форсунка 66 показана присоединенной к цилиндру 30, что предусматривает то, что известно в качестве непосредственного впрыска топлива в цилиндр. Топливная форсунка 66 может впрыскивать топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 68. В некоторых примерах, цилиндр 30, в качестве альтернативы или дополнительно, может включать в себя топливную форсунку, присоединенную к выпускному коллектору выше по потоку от впускного клапана 52 некоторым образом, известным как впрыск топлива во впускной канал.
Система 88 зажигания может выдавать искру зажигания в цилиндр 30 через свечу 92 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Хотя показаны компоненты искрового зажигания, в некоторых примерах, цилиндр 30 или одна или более других камер сгорания двигателя 10 могут эксплуатироваться в режиме воспламенения от сжатия, с или без свечи зажигания.
Датчик 126 выхлопных газов показан присоединенным к выпускному каналу 154 системы 152 выпуска выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности выхлопных газов. Датчик 126 может быть любым подходящим датчиком для выдачи показания соотношения воздуха выхлопных газов/топлива, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в выхлопных газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NOx, HC, или CO. В некоторых примерах, датчик 126 выхлопных газов может быть первым одним из множества датчиков выхлопных газов, расположенных в системе выпуска. Например, дополнительные датчики выхлопных газов могут быть расположены ниже по потоку от устройства 70 снижения токсичности выхлопных газов.
Контроллер 12 показан на фиг.1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве постоянного запоминающего устройства 16 (например, микросхемы памяти) в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, включенных в двигатель 10, такие как сигнал абсолютного давления в коллекторе, MAP, с датчика 122. Следует принимать во внимание, что, в других примерах, контроллер 12 может принимать сигналы с дополнительных датчиков, таких как датчик положения дросселя, датчик температуры двигателя, датчик скорости вращения двигателя, и т.д.
Во время работы, цилиндр 30 в двигателе 10 типично подвергается четырехтактному циклу: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. В многоцилиндровом двигателе, четырехтактный цикл может выполняться в дополнительных камерах сгорания. В течение такта впуска, обычно, выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Например, воздух вовлекается в цилиндр 30 через впускной коллектор, и поршень перемещается к дну камеры сгорания, чтобы увеличивать объем внутри цилиндра 30. Положение, в котором поршень находится около дна камеры сгорания и в конце своего хода (например, когда цилиндр 30 находится при наибольшем своем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники ссылкой в качестве нижней мертвой точки (НМТ, BDC). Во время такта сжатия, впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень перемещается по направлению к головке блока цилиндров, чтобы сжимать воздух внутри цилиндра 30. Точка, в которой поршень находится в конце своего хода и самой близкой к головке блока цилиндров (например, когда цилиндр 30 находится при наименьшем своем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники в качестве верхней мертвой точки (ВМТ, TDC). В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как впрыск, топливо вводится в камеру сгорания. В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как воспламенение, впрыснутое топливо воспламеняется известными устройствами воспламенения, такими как свеча 92 зажигания, приводя к сгоранию. Дополнительно или в качестве альтернативы, сжатие может использоваться для воспламенения топливно-воздушной смеси. Во время такта расширения, расширяющиеся газы толкают поршень обратно к НМТ. Коленчатый вал может преобразовывать перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. В заключение, во время такта выпуска, выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпускать подвергнутую сгоранию топливно-воздушную смесь в выпускной коллектор, и поршень возвращается в ВМТ. Отметим, что вышеприведенное описано просто в качестве примера, и что установки момента открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов могут меняться так, чтобы давать положительное или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана или различные другие примеры. Дополнительно или в качестве альтернативы, воспламенение от сжатия может быть реализовано в цилиндре 30.
Система 150 впуска дополнительно включает в себя компрессор 160. Компрессор 160 может быть включен в турбонагнетатель 162, также имеющий турбину 164, расположенную в системе 152 выпуска. Как показано, турбина 164 расположена выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности выхлопных газов. Однако, в других примерах, турбина 164 может быть расположена ниже по потоку от устройства снижения токсичности выхлопных газов. Выпускной трубопровод, обозначенный стрелкой 165, обеспечивает сообщение по текучей среде между турбиной 164 и устройством 70 снижения токсичности выхлопных газов. Стрелка 167 обозначает поток выхлопных газов из устройства 70 снижения токсичности выхлопных газов в окружающую среду. Однако, в других примерах, дополнительные компоненты, такие как устройства снижения токсичности выхлопных газов, трубопроводы, турбины, и т.д., могут быть расположены ниже по потоку от устройства 70 снижения токсичности выхлопных газов.
Турбонагнетатель 162 также включает в себя ведущий вал 166, механически присоединяющий 160 к турбине 164. Ведущий вал 166 поддерживается подшипником 170 турбонагнетателя. Подшипник 170 турбонагнетателя также дает ведущему валу 166 возможность вращаться. Подшипник 170 турбонагнетателя может указываться ссылкой как подшипник и может использоваться в альтернативных применениях, обсужденных подробнее в материалах настоящего описания. Подшипник 170 турбонагнетателя может включать в себя элемент 206 предварительного натяжения (например, пружину), показанный на фиг.2, в подшипнике. Более точно, элемент предварительного натяжения может находиться во внутреннем кольце или наружном кольце подшипника. Таким образом, элемент предварительного натяжения может быть встроен или иным образом включен в кольцо подшипника в некоторых примерах.
Система 150 впуска дополнительно может включать в себя фильтр 172. Фильтр принимает окружающий воздух из окружающей среды, обозначенный посредством стрелки 174. Система 150 впуска дополнительно включает в себя дроссель 176, расположенный ниже по потоку от компрессора 160. Однако предполагались другие пригодные местоположения дросселя. Впускной трубопровод, обозначенный посредством стрелки 178, обеспечивает сообщение по текучей среде между фильтром 172 и компрессором 160. Впускной трубопровод, обозначенный посредством стрелки 180, обеспечивает сообщение по текучей среде между компрессором 160 и впускным клапаном 52. В некоторых примерах, впускной трубопровод 180 может находиться в сообщении по текучей среде с впускным коллектором, который выдает всасываемый воздух в цилиндр 30 через впускной клапан 52.
Фиг.2 показывает вид в поперечном разрезе примерного подшипника 170 турбонагнетателя. Подшипник турбонагнетателя включает в себя внутреннее кольцо 200 подшипника и наружное кольцо 202 подшипника. Внутреннее кольцо 200 подшипника включает в себя внешнюю поверхность 204 в поверхностно распределенном контакте с ведущим валом 166. Показана ось 205 вращения ведущего вала 166.
Подшипник 170 турбонагнетателя, кроме того, включает в себя элемент 206 предварительного натяжения. Элемент 206 предварительного натяжения может по меньшей мере частично охватывать ведущий вал 166. Элемент 206 предварительного натяжения включен в кольцо подшипника. Более точно, в изображенном примере, элемент 206 предварительного натяжения включен в наружное кольцо 202 подшипника. Однако, в других примерах, таких как пример, показанный на фиг.4, элемент 206 предварительного натяжения включен во внутреннее кольцо 200 подшипника. Встраивание элемента 206 предварительного натяжения в кольцо подшипника упрощает сборку подшипника, а также уменьшает сложность подшипника по сравнению с подшипниками, которые могут включать в себя дополнительные элементы, которые обеспечивают усилие предварительного натяжения. Как результат, надежность подшипника повышается, а затраты на производство и/или ремонт подшипника снижаются. Элемент предварительного натяжения также может уменьшать вероятность теплового расширения турбонагнетателя. Дополнительно, когда элемент 206 предварительного натяжения заключен в кольце подшипника, подшипник может удерживается без внешней нагрузки, если требуется. Таким образом, резьбы ротора турбины и компрессора могут просто удерживать свое собственное соединение, если требуется.
Элемент 206 предварительного натяжения схематично представлен на фиг.3. Однако, следует принимать во внимание, что предполагалось некоторое количество пригодных элементов предварительного натяжения, таких как винтовая пружина.
Подшипник 170 турбонагнетателя дополнительно включает в себя первый набор элементов 208 качения и второй набор элементов 210 качения. Таким образом, подшипник 170 турбонагнетателя может указываться ссылкой как двухрядный подшипник в некоторых примерах. Элементы качения в обоих, первом и втором наборах элементов качения, являются шариками подшипника. Однако, предполагались другие пригодные типы элементов качения, такие как цилиндрические ролики, конические ролики, и т.д. Следует принимать во внимание, что элементы качения могут включать в себя шарики подшипника. Первый набор элементов 208 качения является прилегающим к компрессору 160, показанному на фиг.1, а второй набор элементов 210 качения является прилегающим к турбине 164, показанной на фиг.1. Однако, в других примерах, первый набор элементов 208 качения является прилегающим к турбине, а второй набор элементов 210 качения является прилегающим к компрессору. Как показано, наружное кольцо 202 подшипника продолжается в осевом направлении от первого набора элементов 208 качения до второго набора элементов 210 качения. Внутреннее кольцо 200 подшипника продолжается в осевом направлении за пределами первого набора элементов 208 качения и второго набора элементов 210 качения.
Внутреннее кольцо 200 подшипника по меньшей мере частично охватывает первый набор элементов 208 качения и второй набор элементов 210 качения. Подобным образом, наружное кольцо 202 подшипника по меньшей мере частично охватывает первый набор элементов 208 качения и второй набор элементов 210 качения. Внутреннее кольцо 200 подшипника образует сплошную деталь материала. Подобным образом, наружное кольцо 202 подшипника образует сплошную деталь материала.
Стрелки 212 обозначают усилие предварительного натяжения, производимое элементом 206 предварительного натяжения. Усилие предварительного натяжения находится в направлении внутрь (например, осевом направлении внутрь). Таким образом, усилие может прикладываться к первому набору элементов 208 качения в направлении от компрессора 160, показанного на фиг.1, и усилие может прикладываться к второму набору элементов 210 качения в направлении от турбины 164, показанной на фиг.1. Таким образом, направление усилия предварительного натяжения может быть параллельным оси 205 вращения.
Следует принимать во внимание, что, когда подшипник 170 турбонагнетателя собран, элемент предварительного натяжения растянут (например, расширен в осевом направлении, приведен в осевое растяжение). Растягивание элемента предварительного натяжения приводит к прикладыванию усилия предварительного натяжения к внутреннему кольцу 200 подшипника и компонентам, окружающим внутреннее кольцо 200 подшипника. Следует принимать во внимание, что, когда усилие предварительного натяжения приложено в кольце подшипника, уменьшается изгиб ведущего вала 166, тем самым, снижая шум, вибрацию и неплавность движения в турбонагнетателе, а также повышая надежность турбонагнетателя.
Внутреннее кольцо 200 подшипника и/или наружное кольцо 202 подшипника могут содержать сталь (например, UNS G52986, UNS G86200, M50, M50 NiL, и т.д.) и/или керамику, такую как нитрид кремния. В применениях с более низкими температурами, частотами вращения и/или механическими напряжениями, например, внутреннее и наружное кольцо подшипника могут содержать композиты или полимеры. В одном из примеров, внутреннее кольцо 200 подшипника и наружное кольцо 202 подшипника могут содержать сходные материалы. Однако, в других примерах, внутреннее кольцо 200 подшипника и наружное кольцо 202 подшипника могут содержать разные материалы. Секция кольца, включающая в себя элемент 206 предварительного натяжения, может иметь более низкую жесткость и более высокую ковкость в некоторых примерах.
Фиг.3 показывает примерное внутреннее кольцо 200 подшипника, включенное в примерный подшипник 170 турбонагнетателя, показанный на фиг.2. Внутреннее кольцо 200 подшипника содержит сплошную деталь материала. Однако предполагались другие геометрии и конфигурации внутреннего кольца подшипника.
Как проиллюстрировано, элемент 206 предварительного натяжения является винтовой пружиной, встроенной во внутреннее кольцо 200 подшипника. Следует принимать во внимание, что элемент 206 предварительного натяжения может включать в себя по меньшей мере винтовую пружину в других примерах. Винтовая пружина 206, показанная на фиг.3, включает в себя первое начало 300 витка и второе начало 302 витка. Использование многочисленных начал витка может уравновешивать (например, уравновешивать по окружности) нагрузки. Однако предполагалась винтовая пружина с альтернативным количеством начал витка. Например, винтовая пружина может иметь всего лишь одно начало витка, или больше чем два начала витка, в других примерах. Более точно, первое начало 300 витка и второе начало 302 витка формируют форму типа двойной спирали в изображенном примере. Однако предполагались другие геометрии начала витка.
Внешняя поверхность 303 каждого из начал витка выровнена в осевом направлении. Дополнительно, радиус внешних поверхностей 202 не превышает радиус других поверхностей во внутреннем кольце 200 подшипника в изображенном примере. Однако, в других примерах, радиус внешних поверхностей 202 может быть большим, чем другие поверхности на внутреннем кольце 200 качения.
В изображенном примере, каждый из витков описывает окружность вокруг центральной оси 320 внутреннего кольца 200 подшипника по меньшей мере однажды. Таким образом, витки продолжаются по меньшей мере на 360 градусов вокруг центральной оси 32. Шаг 312 витков может быть постоянным и/или по существу равным. Однако, в других примерах, шаг витков может отличаться от витка к витку и может меняться по длине витка. Следует принимать во внимание, что шаг и/или количество витков могут выбираться, чтобы добиваться требуемой величины эластичности, жесткости, упругой характеристики пружины, и т.д., в винтовой пружине.
Внутреннее кольцо 200 подшипника дополнительно включает в себя пустую центральную полость 304. Пустая центральная полость может продолжаться в осевом направлении от первого торца 306 внутреннего кольца 200 подшипника до второго торца 308 внутреннего кольца подшипника. Однако, в других примерах, пустая центральная полость 304 может только частично продолжаться через внутреннее кольцо 200 подшипника.
Внутреннее кольцо 200 подшипника включает в себя криволинейные участки 310, которые частично охватывают первый и второй набор элементов качения (208 и 210). Дополнительно, следует принимать во внимание, что криволинейные участки 310 могут находиться в контакт с элементами качения. Криволинейные участки наружного кольца 200 подшипника, показанного на фиг.2, также могут быть в контакте с элементами качения. Дополнительно, слой смазки (например, масла) моет быть предусмотрен между элементами качения и криволинейными участками.
Вновь, стрелки 212 обозначают внутреннее осевое усилие, производимое внутренним кольцом 200 подшипника, когда внутреннее кольцо подшипника собрано в подшипнике 170 турбонагнетателя, показанном на фиг.2, и натянуто. Более точно, криволинейные участки 310 могут прикладывать усилие к наборам элементов качения (208 и 210), показанным на фиг.2.
Фиг.4 показывает вид в поперечном разрезе еще одного примерного подшипника 170 турбонагнетателя. Подшипник турбонагнетателя, показанный на фиг.4, включает в себя элемент 206 предварительного натяжения в наружном кольце 202 подшипника у подшипника 170 турбонагнетателя. Стрелки 400 обозначают направленное наружу усилие, производимое элементом 206 предварительного натяжения. Следует принимать во внимание, что усилие предварительного натяжения может прикладываться к первому набору элементов 208 качения и второму набору элементов 210 качения. Следует принимать во внимание, что элемент 206 предварительного натяжения может сжиматься в осевом направлении во время сборки, чтобы обеспечивать это усилие предварительного натяжения. Ведущий вал 166 и внутреннее кольцо 200 подшипника также показаны на фиг.4.
Фиг.5 показывает примерный элемент 206 предварительного натяжения, который может быть включен в подшипник 170 турбонагнетателя, показанный на фиг.4. Более точно, элемент 206 предварительного натяжения заключен в наружном кольце 202 подшипника. Элемент 206 предварительного натяжения, показанный на фиг.5, является винтовой пружиной, включающей в себя одиночное начало 500 витка. Первый набор элементов 208 качения и второй набор элементов 210 качения также показаны на фиг.5.
В некоторых примерах, элемент предварительного натяжения (например, винтовая пружина) может фрезероваться в кольце перед окончательной обработкой, или обработка на электроэрозионном станке (EDM) может использоваться для изготовления винтовой пружины в иначе окончательно обработанном кольце. Кроме того, еще в одном из примеров, отпуск посредством индукционного нагрева может применяться к элементу предварительного натяжения для повышения ковкости. Пригодные станки могут использоваться для выполнения EDM и/или отпуска посредством индукционного нагрева.
В еще одном примере, подшипник 170 турбонагнетателя может включать в себя многочисленные элементы предварительного натяжения, элемент предварительного натяжения включен как во внутреннее кольцо подшипника, так и наружное кольцо подшипника. Таким образом, осевое сжатие, а также расширение могут давать усилие предварительного натяжения.
Фиг.6 показывает примерный турбонагнетатель 162 и примерный подшипник 170 турбонагнетателя, показанные ранее на фиг.4. Подшипник 170 турбонагнетателя включает в себя элемент 206 предварительного натяжения. В некоторых примерах, турбонагнетатель 162 может не включать в себя никаких дополнительных компонентов предварительного натяжения, если требуется. Турбонагнетатель 162 включает в себя корпус 600. Компрессор 160 и турбина 164 также показаны на фиг.6. Компрессор 160 включает в себя ротор 602 компрессора. Дополнительно, турбина 164 включает в себя ротор 604 турбины. Канал 606 для смазки продолжается через корпус 600. Канал 606 для подачи смазки может находиться в сообщении по текучей среде с системой смазки, включенной в двигатель 10, показанный на фиг.1. Канал 606 для смазки открывается в элемент 206 предварительного натяжения, который, в примере на фиг.6, является винтовой пружиной. Более точно, выпускное отверстие 607 для смазки открывается в элемент 206 предварительного натяжения. Таким образом, смазка может протекать через винтовую пружины в первый набор элементов 208 качения и второй набор элементов 210 качения, и между внутренним кольцом 200 подшипника и наружным кольцом 202 подшипника.
В некоторых примерах, ротор 602 компрессора и/или ротор 604 турбины могут не быть присоединены к ведущему валу 166 посредством резьб. В таком примере, устройство крепления, такое как кольцо прессовой посадки, удерживающее кольцо (например, пружинное стопорное кольцо) или сварка могут присоединять ротор 602 компрессора и/или ротор 604 турбины к ведущему валу 166. Однако, в других примерах, резьбы могут использоваться для присоединения роторов компрессора и турбины к ведущему валу.
Элемент 608 удержания также включен в турбонагнетатель 162, показанный на фиг.6. Элемент 608 удержания находится в поверхностно распределенном контакте с внешней поверхностью 610 наружного кольца 202 подшипника в изображенном примере. Элемент 608 удержания выполнен с возможностью уменьшать осевое перемещение подшипника 170 турбонагнетателя. В изображенном примере, элемент 608 удержания включает в себя по меньшей мере стопорный штифт. Однако предполагались другие пригодные элементы удержания.
Фиг.7 показывает способ 700 работы турбонагнетателя. Способ 700 может быть реализован турбонагнетателем, обсужденным выше со ссылкой на фиг.1-6, или другим пригодным турбонагнетателем.
На этапе 702 способ включает в себя прикладывание усилия предварительного натяжения к первому и второму наборам элементов качения в подшипнике турбонагнетателя через элемент предварительного натяжения, встроенный в кольцо подшипника в подшипнике турбонагнетателя.
На этапе 704 способ включает в себя вращение приводного вала турбонагнетателя, присоединенного к подшипнику турбонагнетателя, при прикладывании усилия предварительного натяжения. В одном из примеров, элемент предварительного натяжения включает в себя по меньшей мере винтовую пружину. В таком примере способ включает в себя, на этапе 706, обеспечение протекания смазочного масла через винтовую пружину в область контакта между кольцом качения подшипника и первым и вторым набором элементов качения. Следует принимать во внимание, что этап 706 может быть реализован в подшипнике с элементом предварительного натяжения, встроенным в наружное кольцо подшипника. Кроме того, в еще одном примере, когда винтовая пружина встроена во внутреннее кольцо подшипника, смазка может подвергаться потоку через наружное кольцо подшипника.
Кроме того, в одном из примеров, кольцо подшипника является наружным кольцом подшипника, а усилие предварительного натяжения прикладывается в направлении наружу. В еще одном примере, кольцо подшипника является внутренним кольцом подшипника, а усилие предварительного натяжения прикладывается в направлении внутрь.
Хотя подшипник турбонагнетателя обсужден выше в отношении применений турбонагнетателя в двигателе, следует принимать во внимание, что подшипник может использоваться в других применениях, которые могут включать в себя, но не в качестве ограничения, трансмиссию, приводы на ведущие колеса, зубчатые передачи, зубчатые передачи турбин летательного аппарата и/или машинные приводы и шпиндели.
Фиг.8 показывает еще один примерный подшипник 170, включенный в применение зубчатой передачи, чертеж в масштабе (хотя другие относительные размеры также могут использоваться). Первый набор элементов 208 качения и второй набор элементов 210 качения показаны на фиг.8 в качестве цилиндрических роликов. Элемент 206 предварительного натяжения также показан на фиг.8. Более точно, элемент 206 предварительного натяжения является преднагруженной пружиной «распорной втулки смятия». Однако предполагались другие типы элементов предварительного натяжения. Элемент 206 предварительного натяжения встроен во внутреннее кольцо 200 подшипника. Наружное кольцо 202 подшипника также показано на фиг.8. Передаточный механизм 800 присоединен к внутреннему кольцу 200 подшипника. Удерживающая гайка 802 также показана присоединенной к внутреннему кольцу 200 подшипника на фиг.8. Удерживающая гайка 802 выполнена с возможностью нагружать элемент 206 предварительного натяжения. В других примерах, пружинное стопорное кольцо может использоваться вместо удерживающей гайки. Когда пружинное стопорное кольцо используется в зубчатой передаче, использование больших гаек, резьб и/или расклинки может сводиться на нет, если требуется. Следует принимать во внимание, что пружинные стопорные кольца и пазы могут быть более надежными, чем муфтовые резьбы (например, закаленные или маскированные муфтовые резьбы).
Необходимо отметить, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящего описания, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия могут графически представлять код, который должен быть запрограммирован на машиночитаемый запоминающий носитель в системе управления двигателем.
Следует принимать во внимание, что конфигурации и способы, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по сути, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.
Последующая формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы полезной модели включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке. Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в качестве включенной в предмет полезной модели настоящего раскрытия.