用于結(jié)合電動(dòng)馬達(dá)的渦輪增壓器的軸承殼體區(qū)段連結(jié)方法
【專利說明】用于結(jié)合電動(dòng)馬達(dá)的渦輪増壓器的軸承殼體區(qū)段連結(jié)方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2012年11月12日提交的且題為“用于結(jié)合電動(dòng)馬達(dá)的渦輪增壓器的軸承殼體區(qū)段連結(jié)方法” (“Method For Joining Bearing Housing Segments Of ATurbocharger Incorporating an Electric Motor”)的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?61/725，165 的優(yōu)先權(quán)及所有權(quán)益。
[0003]發(fā)明背景
[0004]1.發(fā)明領(lǐng)域
[0005]本發(fā)明涉及一種用于結(jié)合電動(dòng)馬達(dá)的渦輪增壓器的軸承殼體。更具體而言，本發(fā)明涉及一種用于結(jié)合電動(dòng)馬達(dá)的渦輪增壓器的軸承殼體區(qū)段連結(jié)方法。
[0006]2.相關(guān)技術(shù)的說明
[0007]渦輪增壓器是一種與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)一起使用的強(qiáng)制進(jìn)氣系統(tǒng)。渦輪增壓器將壓縮的空氣傳送到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣端從而允許燃燒更多的燃料，因此增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率密度而沒有明顯地增加發(fā)動(dòng)機(jī)的重量。因此，渦輪增壓器允許使用較小的發(fā)動(dòng)機(jī)而形成與較大的、正常吸氣的發(fā)動(dòng)機(jī)相同量的功率。在車輛中使用較小發(fā)動(dòng)機(jī)具有減小車輛質(zhì)量、提高性能并且增強(qiáng)燃料經(jīng)濟(jì)性的所希望效果。此外，使用渦輪增壓器允許被遞送至發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的完全燃燒，這有助于實(shí)現(xiàn)排放物減少這一高度希望的目標(biāo)。
[0008]渦輪增壓器包括連接至發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣歧管上的一個(gè)渦輪機(jī)殼體、連接至發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管上的一個(gè)壓縮機(jī)殼體、以及將渦輪機(jī)殼體與壓縮機(jī)殼體連接到一起的一個(gè)軸承殼體。渦輪機(jī)殼體內(nèi)的一個(gè)渦輪機(jī)葉輪是由從該排氣歧管供應(yīng)的排氣進(jìn)氣流可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)的。一個(gè)軸可旋轉(zhuǎn)地支撐在該軸承殼體內(nèi)并且將該渦輪機(jī)葉輪聯(lián)接到該壓縮機(jī)殼體內(nèi)的一個(gè)壓縮機(jī)葉輪上，這樣使得該渦輪機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)引起該壓縮機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)。將該渦輪機(jī)葉輪與該壓縮機(jī)葉輪相連接的軸限定了一條旋轉(zhuǎn)軸線。當(dāng)該壓縮機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，它將進(jìn)入該壓縮機(jī)殼體中的周圍空氣壓縮，由此增大經(jīng)由發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管被遞送至發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的空氣質(zhì)量流速、空氣流密度和空氣壓力。
[0009]在低發(fā)動(dòng)機(jī)速度下，排氣以較低的壓力被供應(yīng)到該渦輪機(jī)葉輪上，從而致使該渦輪機(jī)葉輪和該壓縮機(jī)葉輪較慢地旋轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致進(jìn)入該壓縮機(jī)殼體的空氣被壓縮的程度更小，這導(dǎo)致了所謂的“渦流滯后”。為了最小化渦流滯后并且提高渦輪增壓器的效率并且因此提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率，已知的是將一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)結(jié)合在該渦輪增壓器之中。此類型的渦輪增壓器通常被稱作電動(dòng)渦輪復(fù)合技術(shù)機(jī)器或電輔助渦輪增壓器。該電動(dòng)馬達(dá)在低發(fā)動(dòng)機(jī)速度下被通電以將額外力矩賦予該渦輪增壓器的軸，這致使該渦輪機(jī)葉輪和壓縮機(jī)葉輪更快地旋轉(zhuǎn)，與以其他方式通過非電輔助渦輪增壓器所遞送的相比增加了遞送到發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣質(zhì)量流速。該電動(dòng)馬達(dá)還可以被用作一個(gè)發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)將軸的功(即軸的旋轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。由該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能可以被用來運(yùn)行輔助電氣部件或者被用來增加發(fā)動(dòng)機(jī)功率。
[0010]被結(jié)合在渦輪增壓器中的電動(dòng)馬達(dá)的一個(gè)實(shí)例是一個(gè)開關(guān)磁阻馬達(dá)(SRM)。SRM的操作原理簡(jiǎn)單、眾所周知并且是基于磁阻轉(zhuǎn)矩。SRM具有帶有多個(gè)集中繞組的一個(gè)定子和不帶有繞組的一個(gè)轉(zhuǎn)子。在一個(gè)典型的電輔助渦輪增壓器中，SRM是位于在該軸承殼體中限定的一個(gè)馬達(dá)腔中。該轉(zhuǎn)子被整合到或安裝在該軸上并且通常被定位在一副軸軸承之間。該定子環(huán)繞該轉(zhuǎn)子并且被緊固在該軸承殼體內(nèi)。典型的SRM可以具有六個(gè)定子磁極和四個(gè)轉(zhuǎn)子磁極，表示為“6/4SRM”。6/4SRM具有三個(gè)相位，每個(gè)相位由位于相反的定子磁極上的兩個(gè)繞組組成。一個(gè)相位中的繞組是同時(shí)被供電的并且產(chǎn)生一個(gè)磁通量。由這些繞組產(chǎn)生的磁通量遵循最小磁阻路徑，這意味著該通量將流動(dòng)穿過最靠近這些受激定子磁極的這些轉(zhuǎn)子磁極，由此將這些轉(zhuǎn)子磁極磁化并且致使該轉(zhuǎn)子本身與這些受激定子磁極對(duì)齊。電磁轉(zhuǎn)矩是通過這些轉(zhuǎn)子磁極與這些受激定子磁極對(duì)齊的傾向而產(chǎn)生的。當(dāng)該轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將連續(xù)地激勵(lì)多個(gè)不同相位以保持該轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)用作發(fā)電機(jī)而言，這些相位是在這些定子磁極和轉(zhuǎn)子磁極分開時(shí)、而不是在它們接近時(shí)受激。
[0011]為了將SRM結(jié)合在該渦輪增壓器中，有必要將該轉(zhuǎn)子和定子組裝到該軸承殼體中。然而典型的軸承殼體包括渦輪機(jī)側(cè)孔和壓縮機(jī)側(cè)孔，該軸被插入穿過這些孔，這類孔通常不足以大到將轉(zhuǎn)子和定子插入該軸承殼體之中。如此，必須修改該軸承殼體以便將轉(zhuǎn)子和定子插入并且組裝到該軸承殼體中。
[0012]因此，令人希望的是提供一種對(duì)開式滑動(dòng)軸承殼體，該軸承殼體被分離成兩個(gè)軸承殼體區(qū)段以便將該轉(zhuǎn)子和定子插入并且組裝到該軸承殼體之中。進(jìn)一步令人希望的是提供一種對(duì)準(zhǔn)并且使這些軸承殼體區(qū)段相對(duì)彼此保持一個(gè)角度取向的方法。
[0013]發(fā)明概述
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，渦輪增壓器包括一個(gè)容納在軸承殼體內(nèi)的電動(dòng)馬達(dá)。該軸承殼體被分離成一個(gè)第一軸承殼體區(qū)段和一個(gè)第二軸承殼體區(qū)段。至少一個(gè)用于在該軸承殼體內(nèi)傳輸流體的通道穿過該縫，使得該通道的一個(gè)第一部分在該第一軸承殼體區(qū)段內(nèi)延伸并且該通道的一個(gè)第二部分在該第二軸承殼體區(qū)段內(nèi)延伸。一個(gè)具有空心內(nèi)部的定位銷被插入該通道中，使得該定位銷的一個(gè)第一部分被布置在該通道的第一部分中并且該定位銷的一個(gè)第二部分被布置在該通道的第二部分中。該定位銷對(duì)準(zhǔn)該第一軸承殼體區(qū)段和第二軸承殼體區(qū)段并且允許流體穿過該通道從一個(gè)軸承殼體區(qū)段流動(dòng)到另一個(gè)軸承殼體區(qū)段。
[0015]附圖的簡(jiǎn)要說明
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將是容易了解的，因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)通過參照以下詳細(xì)說明在結(jié)合附圖考慮時(shí)將變得更好理解，在附圖中:
[0017]圖1是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器的截面視圖，該渦輪增壓器包括一個(gè)容納在軸承殼體內(nèi)的電動(dòng)馬達(dá)，該軸承殼體被分離成第一軸承殼體區(qū)段和第二軸承殼體區(qū)段；
[0018]圖2是一個(gè)沒有電動(dòng)馬達(dá)的軸承殼體的截面視圖；并且
[0019]圖3是該軸承殼體的一個(gè)截面視圖，展示出了處于拆卸狀態(tài)的第一軸承殼體區(qū)段和第二軸承殼體區(qū)段。
[0020]實(shí)施方式的詳細(xì)說明
[0021]參見附圖，圖1展示了總體上為10的一個(gè)渦輪增壓器的一部分。渦輪增壓器10包括一個(gè)軸承殼體12，該軸承殼體聯(lián)接在一個(gè)渦輪機(jī)級(jí)與一個(gè)壓縮機(jī)級(jí)之間。該渦輪機(jī)級(jí)包括一個(gè)布置在渦輪機(jī)殼體(未示出)內(nèi)的渦輪機(jī)葉輪14并且該壓縮機(jī)級(jí)包括一個(gè)布置在壓縮機(jī)殼體(未不出)內(nèi)的壓縮機(jī)葉輪16。禍輪機(jī)葉輪14是由從發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣歧管供應(yīng)的排氣進(jìn)氣流可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)的。在驅(qū)動(dòng)了渦輪機(jī)葉輪14之后，排氣從渦輪機(jī)殼體中通過一個(gè)中央出口管或出口導(dǎo)流器被排出。一個(gè)軸18被可旋轉(zhuǎn)地支撐在該軸承殼體12內(nèi)并且將該渦輪機(jī)葉輪14連接到該壓縮機(jī)葉輪16上，這樣使得該渦輪機(jī)葉輪14的旋轉(zhuǎn)引起該壓縮機(jī)葉輪16的旋轉(zhuǎn)。將該渦輪機(jī)葉輪14與該壓縮機(jī)葉輪16相連接的軸18限定了一條旋轉(zhuǎn)軸線R1。當(dāng)該壓縮機(jī)葉輪16旋轉(zhuǎn)時(shí)，空氣通過入口通道被抽入該壓縮機(jī)殼體中并且被壓縮以便以升高的壓力遞送至一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管中。
[0022]該軸18通過第一軸頸軸承和第二軸頸軸承20、22被可旋轉(zhuǎn)地支撐在該軸承殼體12中，這兩個(gè)軸頸軸承在軸向方向上是間隔開的。渦輪機(jī)葉輪14典型地被對(duì)焊至該軸18的一端上、直接與該軸18的一個(gè)擴(kuò)大的肩臺(tái)部分24鄰接。該軸18的相反一端具有一個(gè)直徑減小的部分26，該壓縮機(jī)葉輪16安裝在該部分上。
[0023]油循環(huán)穿過該軸承殼體12來向該第一軸頸軸承和第二軸頸軸承20、22提供潤(rùn)滑并且去除從該渦輪機(jī)級(jí)散發(fā)的熱量。在該渦輪機(jī)側(cè)，當(dāng)該軸18旋轉(zhuǎn)時(shí)，離開該第一軸頸軸承20的油被該肩臺(tái)部分24拾取并且被向外導(dǎo)向到第一排油口 32，該第一排油口通向一個(gè)排油腔34。在該壓縮機(jī)側(cè)，當(dāng)該軸18旋轉(zhuǎn)時(shí)，離開該第二軸頸軸承22的油被一個(gè)拋油環(huán)套筒36拾取并且被向外導(dǎo)向到第二排油口 38，該第二排油口通向該排油腔34。
[0024]一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)，總體以38示出，被結(jié)合在該渦輪增壓器10中。在一個(gè)實(shí)例中，該馬達(dá)可以是一個(gè)開關(guān)磁阻馬達(dá)(SRM)。然而應(yīng)了解，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下該電動(dòng)馬達(dá)可以是永磁式馬達(dá)或者其他類型的電動(dòng)馬達(dá)。該電動(dòng)馬達(dá)38被布置在一個(gè)限定在該軸承殼體12內(nèi)的馬達(dá)室40中并且在軸向方向上被布置在該第一軸頸軸承20與第二軸頸軸承22之間。該電動(dòng)馬達(dá)38包括一個(gè)轉(zhuǎn)子42和一個(gè)定子44。轉(zhuǎn)子42被安裝在該軸18上并且隨其旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子42在軸向方向上在第一軸環(huán)46與第二軸環(huán)48之間延伸，這些軸環(huán)是固定到該軸18上的。如果該電動(dòng)馬達(dá)38作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，則這些軸環(huán)46、48協(xié)助將力矩從該轉(zhuǎn)子42傳遞到該軸18上，而如果該電動(dòng)馬達(dá)38作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，則這些軸環(huán)協(xié)助將力矩從該軸18傳遞到該轉(zhuǎn)子42上。這些軸環(huán)46、48還對(duì)應(yīng)地作為該轉(zhuǎn)子42與該第一軸頸軸承和第二軸頸軸承20、22之間的間隔件。定子44 (在每個(gè)極上都具有集中繞組)環(huán)圓周地環(huán)繞該轉(zhuǎn)子42并且以靜止方式被安裝在該馬達(dá)室40內(nèi)。
[0025]一個(gè)環(huán)形馬達(dá)冷卻腔50在徑向方向上被限定在該定子44的外圓周與該軸承殼體12的內(nèi)圓周之間。馬達(dá)冷卻腔50在軸向方向上在第一末端52與第二末端54之間延伸。一個(gè)O形環(huán)56鄰近該馬達(dá)冷卻腔50的第一末端52環(huán)繞該定子44的外圓周以在該定子44與該軸承殼體12之間形成一個(gè)油密封。類似地，一個(gè)O形環(huán)58在該馬達(dá)冷卻腔50的第二末端54處環(huán)繞該定子44的外圓周以在該定子44與該軸承殼體12之間形成一個(gè)油密封。油經(jīng)過該馬達(dá)冷卻腔50循環(huán)以冷卻該電動(dòng)馬達(dá)38。
[0026]為了將該電動(dòng)馬達(dá)38組裝到該軸承殼體12中，該軸承殼體12包括一個(gè)縫60，該縫將該軸承殼體12分離成兩個(gè)區(qū)段，即第一軸承殼體區(qū)段62和第二軸承殼體區(qū)段64。該第一軸承殼體區(qū)段62包括一個(gè)面66并且該第二軸承殼體區(qū)段64包括一個(gè)面68。該第一軸承殼體區(qū)段和第二軸承殼體區(qū)段62、64的這些面66、68是總體上平行的并且當(dāng)該第一軸承殼體區(qū)段和第二軸承殼體區(qū)段62、64組裝在一起時(shí)這些面是處于直接抵靠接觸的。此夕卜，該第二軸承殼體區(qū)段64包括一個(gè)具有外圓周的軸環(huán)70。該軸環(huán)70在軸向方向上延伸并且從該第二軸承殼體區(qū)段64的面68伸出。當(dāng)該第一軸承殼體區(qū)段和第二軸承殼體區(qū)段62、64被組裝完成時(shí)，軸環(huán)70被接納在該第一軸承殼體區(qū)段62的內(nèi)圓周內(nèi)并且直接與其接觸。如此，該馬達(dá)冷卻腔50的第一末端52由該第一軸承殼體區(qū)段62限定并且該馬達(dá)冷卻腔50的第二末端54由該第二軸承殼體區(qū)段64的軸環(huán)70限定。
[0027]該第一軸承殼體區(qū)段和第二軸承殼體區(qū)段62、64通過一個(gè)具有環(huán)形形狀的夾子72而被緊固在一起，該夾子圍繞該軸承殼體12的外圓周延伸并且在軸