[發(fā)明專利]用于滾動元件軸承套筒的抗轉(zhuǎn)動及推力限制的滑動夾子方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080017622.5
• 申請日: 2010-04-30
• 公開（公告）號: CN102414420A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: T·豪斯;P·迪默;A·克里;A·卡瓦格納羅
• 申請（專利權(quán)）人: 博格華納公司
• 主分類號: F02B39/00
• 分類號: F02B39/00;F01D25/16;F16B2/20;F16C35/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 譚佐晞;曹若

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明針對一種用于限制渦輪增壓器滾動元件軸承套筒的系統(tǒng)，并且更具體的針對一種具有多個機加工簡單且成本低的部件的系統(tǒng)，該系統(tǒng)確保了正確的組裝并且提供了抗轉(zhuǎn)動作用以及在任何一個軸向方向上的針對推力負載的限制。本發(fā)明提供了一種用于安裝具有充分游隙的滾動元件軸承(REB)套筒的簡單系統(tǒng)，以便允許在壓力下通過封裝油膜或油流動來進行阻尼，但同時允許REB套筒被軸向地保持以便將這些軸向負載傳輸?shù)捷S承殼體上、并且在旋轉(zhuǎn)意義上保持從而使得REB套筒相對于軸承殼體不發(fā)生轉(zhuǎn)動。

背景技術(shù)

渦輪增壓器將空氣以與在正常吸氣布置中將有可能的情況相比更大的密度傳送到發(fā)動機進氣系統(tǒng)、從而允許燃燒更多的燃料，因此在沒有明顯增加發(fā)動機重量的情況下提升了發(fā)動機的馬力。這就能夠使用一臺較小的渦輪增壓的發(fā)動機來替代一臺較大物理尺寸的正常吸氣的發(fā)動機，因此減少了車輛的質(zhì)量以及空氣動力學(xué)的前端面積。

渦輪增壓器屬于一類被迫進氣系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用了從發(fā)動機排氣歧管進入渦輪機殼體的排氣流動以驅(qū)動位于渦輪機殼體中的渦輪機葉輪51。渦輪機葉輪被穩(wěn)固地附著到一個軸上以便形成該軸和葉輪組件。一個壓縮機葉輪20被安裝到該軸和葉輪的短軸56末端上并且通過來自一個壓縮機螺母29的夾緊負載而保持在位。該渦輪機葉輪的主要功能是從排氣中提取用來驅(qū)動壓縮機的旋轉(zhuǎn)動力。

壓縮機級包括一個葉輪20及其殼體。過濾后的空氣通過壓縮機葉輪的旋轉(zhuǎn)而被軸向地抽取到壓縮機蓋件的進口之中。由渦輪機級產(chǎn)生的、到達軸和葉輪上的動力輸入驅(qū)動了壓縮機葉輪以便產(chǎn)生靜態(tài)壓力與一些剩余動能及熱量的一種組合。被加壓的氣體穿過壓縮機排放口從壓縮機蓋件排出并且通常經(jīng)由一個中冷器被傳送到發(fā)動機進氣中。

在壓縮機級性能的一個方面中，壓縮機級的效率受到壓縮機葉輪輪廓28與壓縮機蓋件中相配的輪廓之間的間隙的影響。壓縮機葉輪的輪廓距壓縮機蓋件的輪廓越近，則該級的效率就越高。在一個具有76mm壓縮機葉輪的典型的壓縮機級中，該尖端間隙是在從0.31mm至0.38mm的范圍內(nèi)。葉輪距該蓋件越近，則壓縮機葉輪摩擦的可能性就越高；這樣，在改進效率與改進耐久性之間必然存在一種折衷。

對肉眼而言，在典型的渦輪增壓器中壓縮機葉輪的鼻形件好像是圍繞軸承殼體的縱向幾何軸線轉(zhuǎn)動；然而，當在一種X、Y示波器上作為軌跡來觀察時，壓縮機葉輪的鼻形件描述了不同形狀的軌道。這些軌道的平均質(zhì)心接近而不是被精確地定心在渦輪增壓器的縱向幾何軸線上。圖1中示出了渦輪增壓器的幾何軸線100。

軸和這些葉輪所發(fā)生的動態(tài)偏移是由多種因素引起，這些因素包括：旋轉(zhuǎn)組件的失衡；支座(即發(fā)動機和排氣歧管)的激振；以及車輛與地面界面的低速激振。

該軸和這些葉輪所發(fā)生的偏移的凈效應(yīng)是這種典型的渦輪增壓器設(shè)計具有遠遠大于對于空氣動力學(xué)效率水平所希望的那些間隙的多個間隙。

這種典型的渦輪增壓器是以來自發(fā)動機的油進行供給的。處于典型地與發(fā)動機壓力相等的壓力下的這種油執(zhí)行幾個功能。油被傳送到這些軸頸軸承的兩側(cè)上以便提供雙流體動力擠壓膜，該擠壓膜的壓力在軸承的內(nèi)徑上施加軸的反作用力，并且在軸承殼體孔上施加軸承的外徑的反作用力。這些油膜提供了減弱的反作用力以便減少軸偏轉(zhuǎn)的幅度。這種油還起到了將熱量從渦輪增壓器移除的作用。

一種典型的渦輪增壓器設(shè)計具有兩個鄰接的軸承系統(tǒng)：一個在軸承殼體的壓縮機端；而一個在軸承殼體的渦輪機端。每個系統(tǒng)具有兩個界面：旋轉(zhuǎn)軸在浮動軸承內(nèi)徑上的界面、以及浮動軸承外徑在軸承殼體的固定孔上的界面。

典型的渦輪增壓器雙流體動力擠壓膜軸承的剛度及阻尼能力是以下各項之間的一種折衷：由這些軸承元件的旋轉(zhuǎn)速度所產(chǎn)生的膜的厚度、在所述元件之間的間隙、以及由于渦輪增壓器傾向于使油在軸的任何一端流過這些活塞環(huán)密封件所引起的油流動限制。

在渦輪增壓器中使用REB軸承解決了幾個問題，這些問題包括：油的高流速、軸承阻尼、以及經(jīng)過軸承系統(tǒng)的動力損失。

圖1描繪了一個典型的渦輪增壓器雙流體動力擠壓膜軸承構(gòu)形。在這種構(gòu)形中，加壓的油從發(fā)動機經(jīng)過一個油入口80被接收至軸承殼體3。油經(jīng)過回油孔(82和83)被壓送至軸承殼體的軸頸軸承孔。對于渦輪機端及壓縮機端的軸承30二者而言，油流動被傳送至軸和葉輪的軸頸軸承區(qū)域，在此，油是圍繞該軸分布的以便在軸表面52與這些浮動軸頸軸承30的內(nèi)孔之間產(chǎn)生油膜。在這些軸頸軸承30的外側(cè)上，由軸頸軸承的、針對軸承殼體的軸頸軸承孔4的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了一種類似的油膜。一旦通過軸頸軸承和止推軸承，油就在軸承殼體的底部經(jīng)由放油口85離開軸承殼體，并且返回到發(fā)動機的曲軸箱。