在油霧潤滑狀況下的2級斜坡止推軸承墊座設(shè)計的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了在油霧潤滑狀況下的2級斜坡止推軸承墊座設(shè)計。一種渦輪增壓器被提供，其包括通過軸附接到彼此的渦輪機葉輪和壓縮機葉輪。止推板包括板主體，該板主體具有從其通過的孔并且限定多個周向間隔的墊座區(qū)域，該墊座區(qū)域限定垂直于該軸的旋轉(zhuǎn)軸線的平臺區(qū)域。板主體進一步限定與平臺區(qū)域的每一個相鄰的多個二級斜坡區(qū)域。二級斜坡區(qū)域包括陡坡區(qū)域以及被置于陡坡區(qū)域和平臺區(qū)域之間的緩坡區(qū)域。渦輪增壓器的旋轉(zhuǎn)組件包括與墊座區(qū)域接合的止推表面。二級斜坡區(qū)域提供改進的負載能力是通過由于陡坡區(qū)域引起的更好的潤滑油可用性以及由于緩坡區(qū)域引起的優(yōu)化的摩擦性能的組合。
【專利說明】
在油霧潤滑狀況下的2級斜坡止推軸承墊座設(shè)計
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]當(dāng)前公開內(nèi)容涉及渦輪增壓的內(nèi)燃機，并且更特別地涉及用于改進潤滑的改進止推軸承設(shè)計。
【背景技術(shù)】
[0002]這個部分提供涉及當(dāng)前公開內(nèi)容的背景資料，其不必是現(xiàn)有技術(shù)。
[0003]內(nèi)燃機被用于在可靠的基礎(chǔ)上在持續(xù)很久的時間段產(chǎn)生可觀水平的動力。許多這樣的發(fā)動機組件采用增壓裝置(諸如廢氣渦輪機驅(qū)動的渦輪增壓器)以在氣流進入發(fā)動機的進氣歧管之前壓縮該氣流從而增加動力和效率。
[0004]具體地，渦輪增壓器使用離心式氣體壓縮機，其與除此之外地利用環(huán)境大氣壓力可實現(xiàn)的相比，迫使更多的空氣，并且因此迫使更多的氧氣進入發(fā)動機的燃燒腔室。被迫使進入發(fā)動機的含氧空氣的附加質(zhì)量改進發(fā)動機的容積效率，這允許其在給定的循環(huán)中燃燒更多的燃料，并且由此產(chǎn)生更多的動力。
[0005]典型的渦輪增壓機采用中心軸，該中心軸由一個或多個軸承支承并且在廢氣驅(qū)動的渦輪機葉輪和空氣壓縮機葉輪之間傳送旋轉(zhuǎn)運動。渦輪機葉輪和壓縮機葉輪都被固定到該軸，其與各種軸承組件組合構(gòu)成渦輪增壓器的旋轉(zhuǎn)組件。重要的是維持渦輪增壓器止推軸承的潤滑。實驗結(jié)果顯示由于在高速度下的大的離心力產(chǎn)生的上游的低潤滑流動以及出口處的高流動在止推軸承空腔中引起油霧潤滑狀況。在當(dāng)前的止推板的設(shè)計中在軸承空腔中的油霧潤滑狀況能夠使得止推墊座缺油并且降低該止推軸承的負載能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]這個部分提供本公開內(nèi)容的概括性總結(jié)，而不是其完整范圍或其全部特征的詳盡的公開內(nèi)容。
[0007]—種渦輪增壓器被提供，其包括通過軸附接到彼此的渦輪機葉輪和壓縮機葉輪。止推板包括板主體，該板主體具有從其通過的孔(aperture)并且限定多個周向間隔的墊座區(qū)域，該墊座區(qū)域限定垂直于軸的旋轉(zhuǎn)軸線的平臺區(qū)域。墊座區(qū)域進一步限定與平臺區(qū)域的每一個相鄰的多個二級斜坡區(qū)域。該二級斜坡區(qū)域包括陡坡部分以及被置于陡坡部分和平臺區(qū)域之間的緩坡部分。渦輪增壓器的旋轉(zhuǎn)組件包括與平臺區(qū)域接合的止推表面。二級斜坡區(qū)域提供改進的負載能力是通過由于陡坡區(qū)域引起的更好的潤滑油可用性以及由于緩坡區(qū)域引起的優(yōu)化的摩擦性能的組合。
[0008]其它的適用性領(lǐng)域通過本文中提供的描述將變得明顯。在這個
【發(fā)明內(nèi)容】
中的描述和具體示例僅意在用于說明的目的，而不意在限制當(dāng)前公開內(nèi)容的范圍。
【附圖說明】
[0009]本文中描述的附圖僅用于所選擇實施例的說明目的，而不是用于所有可能的實施方式，并且沒有意在限制當(dāng)前公開內(nèi)容的范圍。
[0010]圖1是根據(jù)當(dāng)前公開內(nèi)容的發(fā)動機組件的示意圖解；
圖2是在圖1中顯示的渦輪增壓器的示意性的橫截面圖解；
圖3是根據(jù)當(dāng)前公開內(nèi)容的原理的改進的止推板的止推墊座區(qū)域的平面圖；以及圖4a-4c是沿圖3的直線4-4截取的具有替代的2級斜坡設(shè)計的墊座區(qū)域的橫截面視圖。[0011 ]貫穿附圖的一些視圖，對應(yīng)的附圖標記指示對應(yīng)的零件。
【具體實施方式】
[0012]現(xiàn)在將參考附圖更充分地描述示例實施例。
[0013]示例實施例被提供使得這個公開內(nèi)容對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講將是詳盡的，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分地傳達該范圍。許多具體細節(jié)被闡述，諸如具體組件、裝置和方法的示例，以提供對當(dāng)前公開內(nèi)容的實施例的徹底理解。對本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯的是，具體細節(jié)不需要被采用，示例實施例可以以許多不同的形式體現(xiàn)，并且其也不應(yīng)該被解釋為限制本公開內(nèi)容的范圍。在一些示例實施例中，眾所周知的工藝、眾所周知的裝置結(jié)構(gòu)以及眾所周知的技術(shù)沒有被詳細描述。
[0014]本文中使用的術(shù)語僅是出于描述特定示例實施例的目的，而不意在限制。如在本文中使用的，除非上下文中有其他清楚指示，單數(shù)形式“一個”、“一個”以及“該”也可以意為包括復(fù)數(shù)形式。術(shù)語“包括”、“包括”、“包含”以及“具有”是包括性的并且因此具體說明了所陳述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，而不排除一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、部件、和/或其群組的存在或附加。本文中描述的方法步驟、工藝以及操作不被解釋為必要地需要它們的以所討論或圖示的特定順序的執(zhí)行，除非作為執(zhí)行順序被明確地確定。還要理解的是額外的或替代的步驟可以被采用。
[0015]當(dāng)元件或?qū)颖环Q為“在……上”、“接合到”、“連接到”或“聯(lián)接到”其他元件或?qū)訒r，其可以是直接地在其他元件或?qū)由?、接合、連接或聯(lián)接到其他元件或?qū)?，或者可以存在介入元件或?qū)印Ｏ喾?，?dāng)元件被稱為“直接地在其他元件或?qū)由稀薄ⅰ爸苯拥亟雍系健?、“直接地連接至IJ”或“直接地聯(lián)接到”其他元件或?qū)訒r，可以沒有介入元件或?qū)哟嬖?。用于描述元件之間的關(guān)系的其他詞語應(yīng)該以類似方式解釋(例如，“在……之間”對“直接地在……之間”，“相鄰”對“直接地相鄰”等等)。如在本文中使用的，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)聯(lián)的列舉項目的一個或多個的任意和全部組合。
[0016]發(fā)動機組件10在圖1中被圖示，并且可以包括發(fā)動機結(jié)構(gòu)12，該發(fā)動機結(jié)構(gòu)12限定多個氣缸14以及與氣缸14連通的進氣和排氣端口 16，18。進氣歧管20與進氣端口連通并且排氣歧管22與排氣端口 18連通。節(jié)流閥24和渦輪增壓器26被設(shè)置在連接到進氣歧管20的進氣通道中，并且渦輪增壓器26也與連接到排氣歧管22的排氣通道連通。發(fā)動機組件10為了簡單起見被圖示為直列四缸布置。然而，要理解的是當(dāng)前教導(dǎo)適用于任意數(shù)量的活塞氣缸布置以及多種往復(fù)式發(fā)動機構(gòu)造，其包括但不限于V型發(fā)動機、直列發(fā)動機和水平對置發(fā)動機，以及頂置凸輪和整體式凸輪構(gòu)造。
[0017]如圖2中所示，渦輪增壓器26包括具有第一端部30和第二端部32的軸28。渦輪機葉輪36被安裝在軸28上靠近第一端部30，并且被構(gòu)造成由從氣缸14排出的燃燒廢氣旋轉(zhuǎn)。渦輪機葉輪36典型地由諸如鎳絡(luò)基“inconel”超級合金的耐高溫且抗氧化材料形成，以可靠地抵擋燃燒廢氣的溫度，其在一些發(fā)動機中可以接近2000華氏度。渦輪機葉輪36被置于包括蝸殼或蝸管40的渦輪機殼體38的內(nèi)部。蝸管40接收燃燒廢氣并且引導(dǎo)該廢氣到渦輪機葉輪36。
[0018]進一步如圖2中所示，渦輪增壓器26還包括安裝在軸28上靠近第二端部32的壓縮機葉輪42。壓縮機葉輪42被構(gòu)造成加壓從環(huán)境中接收的氣流，用于最終傳輸?shù)綒飧?4。壓縮機葉輪42被置于包括蝸殼或蝸管46的壓縮機蓋44的內(nèi)部。蝸管46接收氣流并且引導(dǎo)該氣流到壓縮機葉輪42。因此，通過燃燒廢氣提供能量到渦輪機葉輪36，旋轉(zhuǎn)被傳到軸28，并且進而被傳遞給壓縮機葉輪42。
[0019]繼續(xù)參考圖2，軸28經(jīng)由軸頸軸承48支承用于旋轉(zhuǎn)。軸頸軸承48被安裝在軸承箱52的孔(bore)50中，并且由加壓發(fā)動機油源潤滑和冷卻。軸承箱52包括止推壁54。軸頸軸承48被構(gòu)造成控制軸28的徑向運動和振動。
[0020]如圖2中所示，渦輪增壓器26還包括止推軸承組件56。止推軸承組件56包括止推環(huán)60和止推墊圈62。渦輪增壓器26還包括止推板64，其通過止推保持器66被保持就位抵靠軸承壁54。
[0021]止推軸承組件56抵消在渦輪增壓器26內(nèi)發(fā)展的凈推力，當(dāng)這樣的力正朝向壓縮機葉輪42作用時。如圖所示，止推軸承組件56被定位在軸28上，在軸頸軸承48和壓縮機葉輪42之間。該軸承組件56由經(jīng)由栗(未顯示)供應(yīng)的加壓發(fā)動機油源潤滑和冷卻。在渦輪增壓器26運行期間，即當(dāng)渦輪機葉輪36由燃燒廢氣提供能量時，止推墊圈62將由渦輪機葉輪發(fā)展的推力傳送到止推板64。盡管止推墊圈62被顯示，但是應(yīng)該理解的是替代的止推表面能夠以其它方式形成在軸28上，諸如整體地形成或分離地形成的肩。
[0022]參考圖3，止推板64被顯示，其包括延伸通過其的用于容納軸28的孔(aperture)70以及多個周向間隔的墊座區(qū)域71，該墊座區(qū)域71通過在軸28上的止推墊圈或其他止推表面被接合。墊座區(qū)域71每一個包括大體垂直于軸28的旋轉(zhuǎn)軸線的平臺區(qū)域72。多個二級斜坡區(qū)域74與平臺區(qū)域72的每一個相鄰。二級斜坡區(qū)域74包括陡坡部分74A以及置于陡坡部分74A和平臺區(qū)域72之間的緩坡部分74B。圖4a顯示了根據(jù)當(dāng)前公開內(nèi)容的原理的止推板的墊座區(qū)域71以及二級斜坡區(qū)域的橫截面視圖。在圖4a中，陡坡區(qū)域74A和緩坡區(qū)域74B被顯示為兩個大體平坦的表面，陡坡區(qū)域被設(shè)置成與緩坡區(qū)域74B的角度α2相比相對于平臺區(qū)域72處于相對更大的角度α?處。如圖4a中所示，在陡坡區(qū)域74Α和緩坡區(qū)域74Β之間的過渡部76能夠是成角度的，或替代地，如圖4b中所示，過渡部76’能夠是弧形的或曲線的。作為另外的替代，如圖4c中所示，陡坡區(qū)域74A’和/或緩坡區(qū)域74B’能夠是凸起的弧形表面，其中，弧形陡坡區(qū)域74A’的切線與弧形緩坡區(qū)域74B’的切線的角度α2’相比相對于墊座區(qū)域處于相對更大的角度αΓ處。
[0023]平臺區(qū)域72和二級斜坡區(qū)域74被設(shè)計成使得陡坡區(qū)域74Α提供更大的面積以從空腔取得更多的潤滑油，當(dāng)該空腔處于油霧潤滑狀況下時其是特別有利的。同時，軸承負載能力通過緩坡區(qū)域74Β仍被優(yōu)化。負載能力被顯著地改進是通過由于陡坡區(qū)域74Α引起的更好的潤滑油可用性以及由于緩坡區(qū)域74Β引起的優(yōu)化的摩擦性能的組合。
[0024]實施例的上述描述已經(jīng)出于說明和描述的目的被提供。沒有意在是窮舉的或限制本公開內(nèi)容。特定實施例的單獨的元件或特征一般不限于該特定實施例，而是在可應(yīng)用的情況下是可互換的并且能夠用在選擇的實施例中，即使沒有被具體顯示或描述。相同的事物也可以以許多方式變化。這樣的變型不被視為脫離本公開內(nèi)容，并且所有這樣的修改都意在被包括在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種渦輪增壓器，包括:殼體；旋轉(zhuǎn)組件，所述旋轉(zhuǎn)組件包括通過軸附接到彼此的渦輪機和壓縮機，所述旋轉(zhuǎn)組件包 括止推表面；止推板，所述止推板被置于殼體中用于與所述旋轉(zhuǎn)組件的所述止推表面相對，所述止 推板具有從其通過用于容納所述軸的孔，并且限定多個周向間隔的墊座區(qū)域，所述墊座區(qū) 域限定垂直于所述軸的旋轉(zhuǎn)軸線的平臺區(qū)域，所述墊座區(qū)域進一步限定與所述平臺區(qū)域的 每一個相鄰的多個二級斜坡區(qū)域，所述二級斜坡區(qū)域包括陡坡區(qū)域以及置于所述陡坡區(qū)域 和所述平臺區(qū)域之間的緩坡區(qū)域。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其中，所述陡坡區(qū)域和所述緩坡區(qū)域是大致平坦 的。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其中，所述陡坡區(qū)域和所述緩坡區(qū)域是弧形的。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其中，所述陡坡區(qū)域和所述緩坡區(qū)域的至少一個 是大致平坦的。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其中，所述陡坡區(qū)域和所述緩坡區(qū)域的至少一個 是弧形的。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的渦輪增壓器，其中，在所述陡坡區(qū)域和所述緩坡區(qū)域之間的過 渡區(qū)域是成角度的。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的渦輪增壓器，其中，在所述陡坡區(qū)域和所述緩坡區(qū)域之間的過 渡區(qū)域是弧形的。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的渦輪增壓器，其中，在所述陡坡區(qū)域和所述緩坡區(qū)域之間的過 渡區(qū)域是成角度的。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的渦輪增壓器，其中，在所述陡坡區(qū)域和所述緩坡區(qū)域之間的過 渡區(qū)域是弧形的。
【文檔編號】F16C35/02GK106089330SQ201610276317
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年4月29日 公開號201610276317.7, CN 106089330 A, CN 106089330A, CN 201610276317, CN-A-106089330, CN106089330 A, CN106089330A, CN201610276317, CN201610276317.7
【發(fā)明人】D.鄧, F.施, R.吳
【申請人】通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司