[发明专利]带有轴颈轴承的涡轮增压器有效
申请号: | 201380025352.6 | 申请日: | 2013-05-13 |
公开(公告)号: | CN104271921B | 公开(公告)日: | 2017-05-17 |
发明(设计)人: | F.达甘;J.卡斯坦;N.瓦蔡勒;D.阿曼;S.刘;陈拥军;慎一安达 | 申请(专利权)人: | 霍尼韦尔国际公司 |
主分类号: | F02B39/00 | 分类号: | F02B39/00;F02B39/14;F02C7/06;F16C17/00 |
代理公司: | 中国专利代理(香港)有限公司72001 | 代理人: | 吴超,李涛 |
地址: | 美国新*** | 国省代码: | 暂无信息 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 带有 轴颈 轴承 涡轮 增压 | ||
相关申请
本申请要求2012年5月15日提交的、名称为“Turbocharger with Journal Bearing”的美国临时专利申请61/647,038的权益,其通过引用并入本文。
技术领域
本文中公开的主题总体涉及内燃发动机的涡轮增压器。
背景技术
涡轮增压器可包括各种类型的轴承以支撑轴和叶轮组件(SWA)。作为示例,涡轮增压器可包括滚动元件轴承,滚动元件轴承包括配装到轴上的内座圈,其中该内座圈由设置在外座圈内的滚动元件可旋转地支撑。在这种示例中,可提供机构以避免或限制外座圈的旋转同时可选择地允许在外座圈和涡轮增压器轴承壳体(例如,设置在涡轮机壳体和压缩机壳体之间的中间壳体)的孔之间形成润滑剂膜。
作为另一示例,涡轮增压器可包括轴颈轴承,该轴颈轴承带有内轴颈表面以通过在该内轴颈表面和轴之间形成润滑剂膜来支撑该轴。在这种示例中,可提供机构以避免或限制轴颈轴承的旋转同时可选择地允许在轴颈轴承和涡轮增压器轴承壳体(例如,设置在涡轮机壳体和压缩机壳体之间的中间壳体)的孔之间形成润滑剂膜。因此,与滚动元件轴承相比,轴颈轴承可包括内润滑剂膜和外润滑剂膜。
轴颈轴承可作为全浮动或半浮动轴颈轴承被设置在壳体的孔内。全浮动轴颈轴承可在该孔内旋转完整的360度,例如,响应于由该轴颈轴承支撑的轴的旋转而寄生地旋转。半浮动轴颈轴承的方位角被定位成避免或限制旋转。例如,半浮动轴颈轴承可包括构造成用来接收定位销的孔隙,其中在该孔隙的外缘和该定位销的外缘之间的间隙限制了该半浮动轴颈轴承相对于壳体的孔的旋转。定位销也可在轴向上将半浮动轴颈轴承定位在壳体的孔内。不过,定位销和孔隙的布置可允许该半浮动轴颈轴承在孔内的一定量的径向运动以实现径向“浮动”。径向浮动允许设置在轴颈轴承的一个或多个外表面和壳体的一个或多个内表面(例如,限定孔的内表面)之间的一个或多个润滑剂膜吸收或阻尼能量。例如,这种一个或多个润滑剂膜可阻尼振动能量。
当定位销被用来在轴向上和在方位角上将轴颈轴承定位在壳体的孔内时,该定位销可与重力对齐,使得该轴颈轴承和轴和叶轮组件可下沉到该孔的底侧。对于由内燃发动机的机油润滑的涡轮增压器来说,当该发动机被启动时,加压机油会进入到孔内并且填满在该孔和轴颈轴承之间的间隙以由此形成润滑剂膜。轴颈轴承在与重力对齐的方向上在孔内的径向运动可有助于最小化轴颈轴承中的孔隙的外缘和至少部分地设置在该孔隙内的定位销的外缘的摩擦和磨损。
关于通过设置在该轴颈轴承的孔隙内的定位销在轴向上定位轴颈轴承,该孔隙的外缘和该定位销的外缘可能在涡轮增压器操作期间经历轴向推力。轴向推力的方向可以是从涡轮机叶轮到压缩机叶轮的方向或者反方向。由轴颈轴承支撑的轴和涡轮机叶轮组件可包括邻接该轴颈轴承的涡轮机端的轴向面。对于沿着从涡轮机叶轮到压缩机叶轮的方向的轴向推力,该轴和涡轮机叶轮组件的轴向面可冲击该轴颈轴承。进而,这个力可被转移到设置在该轴颈轴承的孔隙内的定位销。随着时间的流逝,该力可引起该孔隙的外缘或者该定位销的外缘磨损,这可改变在该定位销和该轴颈轴承之间的一个或多个间隙。磨损也可发生在定位销和壳体中的接收该定位销的座之间。例如,定位销和座可包括匹配的螺纹以允许该定位销被拧入该壳体内。轴向推力以及可能由轴颈轴承施加给这个定位销的其它力可引起该定位销变松或移位。源于这种磨损的定位销的不对准可有害地影响半浮动轴颈轴承的一个或多个润滑剂膜的性能。
再次提到推力,关于滚动元件轴承,这种力可被从轴转移到内座圈再到滚动元件再到外座圈。由于轴颈轴承不会以这种方式保持轴,所以轴颈轴承可在压缩机端、涡轮机端或这两端包括所谓的推力垫。推力垫可以是允许润滑剂流动、收集等以最小化由被轴向推向轴颈轴承的一端的另一部件所引起的冲击的特征。另外,关于像由在轴和涡轮机叶轮的毂端之间的肩部形成的轴向面,这种面可以轴向力和旋转力冲击半浮动轴颈轴承的涡轮机端。再一次,关于滚动元件轴承,由于轴被固定到设置在外座圈内的滚动元件的内座圈,所以轴和涡轮机叶轮组件的轴向面不大可能冲击滚动元件轴承的端部。例如,在轴的轴向面和涡轮机叶轮组件之间的间隙可在将该轴固定到滚动元件轴承内的内座圈时就被固定。
本文中描述的各种技术和技巧都涉及轴颈轴承、壳体、组件等,这可改善涡轮增压器性能、寿命等。
附图说明
结合在附图中示出的示例参考下面的详细描述,可获得对本文描述的各种方法、设备、组件、系统、布置等以及其等同方式的更完整的理解,在附图中:
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