專利名稱：渦輪增壓器軸承組件及其潤滑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機的渦輪增壓器的軸承組件，并且特別地，涉及其潤滑。
背景技術(shù)：
渦輪增壓器為已知設(shè)備，用于以超過大氣壓力(升壓)的壓力將空氣供應(yīng)給內(nèi)燃機進(jìn)口。傳統(tǒng)的渦輪增壓器實質(zhì)包括安裝在渦輪外殼內(nèi)的可旋轉(zhuǎn)軸上的廢氣從動渦輪。渦 輪的旋轉(zhuǎn)使安裝在壓縮機外殼內(nèi)的軸的另一端上的壓縮機輪旋轉(zhuǎn)。該壓縮機輪將壓縮空氣 傳送到發(fā)動機的進(jìn)氣總管，從而增加發(fā)動機動力。該渦輪增壓器軸傳統(tǒng)地由連接在渦輪與壓縮機輪外殼之間的中央軸承外殼中的 孔中的軸頸軸承支撐旋轉(zhuǎn)。在自動推進(jìn)的重型柴油發(fā)動機應(yīng)用中，這些通常采用由彈性擋 圈或相類似物保持在關(guān)于軸的位置中的一對全浮動軸承或滾動件軸承的形式。由壓縮機或 渦輪傳遞給軸的軸向力由軸向推力軸承抑制，其典型地采用圍繞軸設(shè)置的薄圓盤形式，并 在一側(cè)由推力軸環(huán)和在另一側(cè)由軸承外殼與/或其它部件支撐。該推力軸承具有用于容納 推力軸環(huán)的中央孔，其安裝在緊臨限定在上面的徑向臺階的用于與其旋轉(zhuǎn)的軸上。該渦輪增壓器軸和軸承組件以極高的速度旋轉(zhuǎn)，并且必須有效潤滑以避免由于磨 損或咬死的過早損壞。經(jīng)軸承外殼的油入口，潤滑油從發(fā)動機潤滑油系統(tǒng)供應(yīng)給軸承組件。 經(jīng)軸承外殼中的通道和通路，油分布到軸頸軸承的外滾道中的圓周孔。當(dāng)發(fā)動機操作時，油 在壓力下供應(yīng)到旋轉(zhuǎn)軸承組件，并且油穿過圓周孔到軸承內(nèi)部與軸之間的分界面。類似地， 油從通道和通路供應(yīng)到推力軸承的外圍，從那里，穿過圓盤中的徑向延伸通路到它與推力 軸環(huán)之間的分界面。油從推力軸承與軸環(huán)之間的軸承組件孔和在鄰近渦輪外殼的軸承外殼 孔的端部處排出。當(dāng)內(nèi)燃機啟動時，在油到達(dá)軸承組件前存在延遲。由于油具有比發(fā)動機已運行一 段時間時更高的粘性，這種延遲在寒冷條件期間會增加。即使在相當(dāng)短的時期內(nèi)，在這種延 遲期間，在軸承表面處缺乏潤滑油會導(dǎo)致過度磨損。重要的是在旋轉(zhuǎn)軸的每端處提供有效密封裝置，以防止在使用期間，油從中央軸 承外殼泄漏入壓縮機或渦輪外殼，并防止從壓縮機和渦輪外殼的高氣壓泄露入軸承外殼。 在每一端，這典型地由在軸與軸承外殼之間設(shè)置一個或多個環(huán)形密封件(通常稱作"活 塞"環(huán)密封件)提供。密封件典型地設(shè)置在軸中的各自槽中，并且每個布置有關(guān)于各自槽 壁的徑向和軸向間隙，以使少量氣體經(jīng)過密封件，而阻塞流，以在壓縮機和渦輪機外殼中的 相對高壓區(qū)與軸承外殼中的相對低壓區(qū)之間提供壓差。密封件被設(shè)計以限制軸承外殼與壓 縮機與渦輪外殼之間的氣體流。同時，經(jīng)過這些端部密封件的壓差也用于限制油泄露出軸 承外殼，進(jìn)入壓縮機或渦輪外殼的可能性。當(dāng)渦輪增壓器軸未旋轉(zhuǎn)時，例如，當(dāng)發(fā)動機關(guān)閉 時，經(jīng)密封件的壓差可被忽略，并且經(jīng)過軸向和徑向間隙，已存在于密封件區(qū)域的油能夠泄 露經(jīng)過端部密封件。如果渦輪增壓器關(guān)于水平傾斜(這是可能的，例如車輛傾斜地?？?， 這種情況尤其是那樣。

發(fā)明內(nèi)容
特別地，本發(fā)明的一個目的在于提供具有改進(jìn)潤滑油供應(yīng)的渦輪增壓器軸承組 件。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種渦輪增壓器，渦輪增壓器軸，所述渦輪增壓器 軸用于圍繞軸線旋轉(zhuǎn)，并用于在第一端處支撐壓縮機輪和在第二端處支撐渦輪；軸承外殼， 所述軸承外殼具有限定孔的壁，所述軸容納在孔中，軸與孔之間具有大質(zhì)環(huán)形間隙，該軸通 過容納在環(huán)形間隙內(nèi)的至少一個軸頸軸承被支撐以在孔中旋轉(zhuǎn)；第一氣體密封件，所述第 一氣體密封件在所述軸與接近軸的第一端的軸承外殼之間；第二氣體密封件，所述第二氣 體密封件在所述軸與接近軸的第二端的軸承外殼之間；至少一條流體通路，所述至少一條 流體通路用于將來自流體源的潤滑流體傳送到所述至少一個軸頸軸承；至少兩個流體保持 部件，所述至少兩個流體保持部件圍繞軸設(shè)置，并且所述至少兩個流體保持部件中的每個 都具有被密封到所述壁的外部；以及所述至少一個軸頸軸承被設(shè)置在流體保持部件之間的 軸向位置處，使得在使用中，當(dāng)所述渦輪增壓器軸未旋轉(zhuǎn)時，一定體積的潤滑流體被保持在 流體保持部件和壁之間限定的至少一個潤滑流體儲存器中的一定深度處，該深度至少部分 浸沒軸頸軸承。該布置確保作為渦輪增壓器可連接到的內(nèi)燃機未被使用的結(jié)果，流體供應(yīng)已被中 斷一些時間后，存在至少一個潤滑流體儲存器用于每個軸頸軸承。因此，即使當(dāng)內(nèi)燃機被長 期關(guān)閉后啟動，在啟動過程期間和之后，潤滑流體儲存器保持對軸頸軸承的潤滑，直到新鮮 流體從發(fā)動機傳送。在這個上下文中，提及"在使用中"指渦輪增壓器正供應(yīng)潤滑流體，但 并不專門指其中軸在渦輪增壓器操作期間旋轉(zhuǎn)的實例。在實際中，在渦輪增壓器操作期間， 考慮到湍流條件，在儲存器中流體的體積也可改變。在軸承外殼中可以提供至少一個流體排放，用于排放潤滑流體離開孔。這可以設(shè) 置在壁中。在至少一個潤滑儲存器外部可設(shè)置至少一個排液裝置。該至少一個排液設(shè)備可 包括設(shè)置在至少兩個流體保持部件之間的軸向外側(cè)的排液裝置。油保持部件與軸之間的徑 向間隙可使?jié)櫥黧w從至少一個潤滑流體儲存器流出到至少一個排液裝置。該壁可具有一 個開口，該開口被設(shè)置以便允許過剩潤滑劑通過溢過壁和經(jīng)過開口劑排出儲存器。 該壁可實質(zhì)軸向延伸在至少兩個流體保持部件之間。該流體保持部件可被設(shè)置在第二密封件與壓縮機輪之間，并可與第二密封件軸向 間隔開。該第一密封件可包括密封環(huán)或多個軸向間隔開的密封環(huán)。該第二密封件可包括密 封環(huán)或多個軸向間隔開密封環(huán)。流體保持部件中的至少一個可與第一密封件成一體。該流體保持部件可被設(shè)置在 第一和第二密封件之間。流體保持部件無需自始至終延伸圍繞軸，因為可由僅圍繞軸延伸一半的部件將流 體保持到充分深度。該流體保持部件優(yōu)選地關(guān)于軸承外殼固定。流體保持部件中的至少一個可以是大致環(huán)形或部分環(huán)形。沿軸的長度可設(shè)置一個 以上軸頸軸承，并且流體保持部件可被構(gòu)成以提供用于軸頸軸承或分離儲存器的單個儲存 器?？梢栽诘谝慌c第二軸頸軸承之間設(shè)置第三流體保持部件，以便為每個軸頸軸承提供第 一和第二儲存器中的一個。第一儲存器限定在第一和第二流體保持部件之間；并且第二儲存器限定在第二和第三流體保持部件之間。利用在軸與軸承外殼的推力表面之間作用的軸向推力軸承，可提供第一種流體保持部件，以抑制軸的軸向推動力。該軸向推力軸承可包括密封元件，其設(shè)置在軸承表面與軸 承外殼推力表面之間的分界面中?？梢蕴峁┫鄬S固定的推力軸環(huán)，該推力軸環(huán)被定位以 承載軸環(huán)。該推力表面可使流體釋放通路從軸的軸線偏移預(yù)定距離，從而使在儲存器中的 一定水平之上的流體可經(jīng)釋放通路流出。該流體釋放通路可采用任何適宜的形式。流體保持部件中的至少一個可以與軸承外殼一體形成；并且可以采用與軸承外殼 一體形成的大致環(huán)形肋的形式，并向軸延伸?？商峁﹥蓚€這種保持部件，每個到各自軸頸軸 承的一側(cè)。流體保持部件中的至少一個可以位于在軸承外殼中限定的槽中。這種流體保持部 件的外部能夠彈性變形，使得其徑向擴張或變形到所述槽中。流體保持部件中的至少一個的外部包括彈性體元件，用于相對軸承外殼的表面進(jìn) 行密封，并且還可包括結(jié)合到彈性體元件的彈性擋圈?？蛇x地，它還可包括具有用于支撐彈 性體元件的外表面的物體。流體保持部件中的至少一個可以包括具有中央孔的環(huán)形體，所述軸容納在該中央 孔中，該環(huán)形體具有大致徑向延伸部和形成該外部的大致軸向延伸部；軸向延伸部的外表 面被設(shè)置以相對軸承外殼的表面進(jìn)行密封。流體保持部件中的至少一個可被設(shè)置緊鄰至少一個軸頸軸承，以沿軸向方向保持 軸承。該至少一個潤滑流體儲存器可大致采用圍繞軸設(shè)置的部分圓柱形的形式。可以在軸的一端處設(shè)置渦輪，用于與其一起旋轉(zhuǎn)，和/或安裝到軸的另一端的壓 縮機輪，用于圍繞所述軸旋轉(zhuǎn)。該推力軸承可具有穿過的油通路，并可與軸承外殼中的供油通路連通。該推力軸承組件可包括內(nèi)部和外部同心部件，所述內(nèi)部部件被固定到與其一起旋 轉(zhuǎn)的軸，并且所述外部部件被固定到軸承外殼。該外部部件可具有穿過其的油通路，用于將 油從外殼中的供應(yīng)通路傳送到推力組件的內(nèi)與外部部件之間的環(huán)形間隙。在外部部件中的 油通路可具有側(cè)端口，用于與軸承外殼中的所述供油通路連通。該推力軸承組件的內(nèi)部部件可以是襯套，該襯套具有緊鄰所述外部部件的徑向向 外延伸的凸緣。該軸可以成臺階形，并且內(nèi)部部件可鄰接所述臺階。該潤滑流體可以是發(fā)動機油。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種如上限定的渦輪增壓器，其組合了 內(nèi)燃機； 廢氣通路，用于將廢氣引導(dǎo)到渦輪的自內(nèi)燃機；空氣入口通路，用于將空氣從壓縮機輪引導(dǎo) 到內(nèi)燃機的入口集合管；內(nèi)燃機具有與至少一條流體通路流體連通的潤滑流體儲存器，其 中至少一個潤滑流體儲存器保持在流體保持部件之間的一定深度處，當(dāng)沒有廢氣從發(fā)動 機流到渦輪時，該深度至少部分浸沒軸頸軸承。在這種情況中，發(fā)動機可能停止。


以下參照附圖，僅通過實例描述本發(fā)明的特定實施例，其中圖1是經(jīng)過根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器實施例的軸向橫斷面；圖2是渦輪增壓器的部分軸承外殼的軸向斷面示意圖，顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的軸 承組件；圖3是根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器的部分軸承外殼的軸向斷面示意圖；圖4對應(yīng)于圖3的視圖，但具有沿第一方向傾斜的渦輪增壓器軸的軸線；圖5對應(yīng)于圖4的視圖，但具有沿第二方向傾斜的渦輪增壓器軸的軸線；圖6是在圖1到5中顯示的渦輪增壓器軸承組件的軸向推力軸承的主視圖；圖7是通過正交于渦輪增壓器軸的軸線的平面的示意斷面視圖，并顯示了由圖3 到6中所示的裝置提供的油池，但有幾個部件未顯示；圖8是根據(jù)本發(fā)明的圖1和3到6的油保持部件的第一可選實施例的斷面?zhèn)纫晥D；圖9是本發(fā)明的油保持部件的第二可選實施例的主視圖；圖10是從油保持部件的第三可選實施例的一側(cè)的透視圖；和圖11是根據(jù)本發(fā)明的軸承外殼和組件的可選實施例。
具體實施例方式參照圖1，所示的渦輪增壓器包括經(jīng)由中央軸承外殼3連接到壓縮機2的渦輪1。 該渦輪1包括在渦輪外殼5內(nèi)旋轉(zhuǎn)的渦輪機葉輪4。類似地，該壓縮機2包括在壓縮機外 殼7內(nèi)旋轉(zhuǎn)的壓縮機輪6。該渦輪機葉輪4和壓縮機輪6被安裝在延伸經(jīng)過中央軸承外殼 3的公共渦輪增壓器軸8的相對端上。在使用中，該渦輪機葉輪4通過來自入口 9的廢氣經(jīng)過廢氣通路到達(dá)出口 10而旋 轉(zhuǎn)，該入口 9連接到內(nèi)燃機的出口集合管。這依次旋轉(zhuǎn)壓縮機輪6，其通過壓縮機入口 11抽 入進(jìn)氣，并經(jīng)由出口蝸殼12將升壓空氣傳送到內(nèi)燃機的入口集合管。該渦輪增壓器軸8在全浮動的軸頸軸承13a和13b上旋轉(zhuǎn)，軸頸軸承13a和13b分 別朝向軸承外殼3的渦輪端部和壓縮機端部被容納。油在壓力下經(jīng)由油入口 14、通路14a 和通道14b從發(fā)動機潤滑油系統(tǒng)供應(yīng)給軸承。每個軸頸軸承13a，13b由彈性擋圈(圖1中 未顯示)保持在適當(dāng)位置，并設(shè)有圓周間隔開的徑向孔16，用于使油經(jīng)過到達(dá)渦輪增壓器 軸8。油從軸承13a，13b排出并返回到發(fā)動機油槽。如已知，尾氣密封件(在圖1中未顯示，但在圖2和3中示出)S被設(shè)置在軸承外 殼的壓縮機與渦輪端處的軸8和軸承外殼之間。這些用于通過防止兩者之間的明顯氣體泄 露保持軸承外殼與壓縮機與渦輪外殼之間的壓差，并且這限制了油經(jīng)密封件S泄露出軸承 外殼的危險?，F(xiàn)在參照圖1，2和3(在圖2和3中，視圖關(guān)于圖1相反，使得壓縮機在左側(cè)并且 渦輪在右側(cè)，盡管均未顯示出)，渦輪增壓器軸8具有旋轉(zhuǎn)軸A (僅圖2和3)并成臺階形以 形成兩個部分具有第一直徑的第一部8a，其支撐渦輪4和兩個軸頸軸承13a，13b ；和小于 所述第一直徑的第二直徑的第二部8b，其支撐傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的推力軸承組件17和擋油環(huán)18。該 推力軸承組件17位于壓縮機端的軸頸軸承13b側(cè)面，并包括推力軸環(huán)20，推力軸環(huán)20具 有襯套同心固定在軸8上的形式，使得推力軸環(huán)與它們一起旋轉(zhuǎn)；和徑向外側(cè)推力軸承21，其采用被固定到軸承外殼3的墊圈形式，使得其并不旋轉(zhuǎn)。該軸環(huán)20鄰接渦輪增壓器軸8的兩個部分8a，8b之間的臺階St，并具有徑向向外延伸的凸緣22。該推力軸承21同心地 設(shè)置在軸環(huán)20上方到凸緣22的一側(cè)，并被內(nèi)部徑向延伸的油路(隱蔽)穿透。在操作中， 由推力軸承組件17并且特別地由鄰接推力軸承21的軸環(huán)的凸緣22抑制作用在軸上的軸 向力。油通過與軸承外殼3中的通道14a交界的軸承21中的側(cè)端口(未顯示)被傳送入 油通路。因此，來自軸承外殼供油油路14，14a，and 14b的加壓油經(jīng)其通路被運送經(jīng)過推力 軸承21以潤滑推力軸承組件17的鄰接表面。如已知，該擋油圈18操作以將過剩油引導(dǎo)離開壓縮機端密封件S。該推力軸承21被設(shè)計以支撐在圖6中更詳細(xì)地顯示的軸承外殼的實質(zhì)徑向延伸 壁部21a上。在圖3中，這是從左向右的方向觀看的視圖。該壁部21a限定了大致環(huán)形凹 陷21b，并由中央孔25穿透，用于容納軸8。凹陷21b外部的三個外圍圓形突出部26限定 孔27，推力軸承21通過孔27由適合的固定螺絲或相類似物被固定軸承外殼3的壁部21a。 該軸承21的下部被設(shè)計以在圖2和3中28處指示的密封分界面處相對壁部21a密封。在 分界面上方，凹陷21a處的壁部21a的側(cè)邊緣在孔中央軸上方的水平處具有從外圍向中央 孔25延伸的開口 29。這個開口 29提供潤滑油出口，從而如果軸承外殼中的油水平超過這 個深度，它可以經(jīng)開口 29溢出以排出。該開口 29被定位在從軸(和軸承的中央孔)的中 央軸線間隔開的預(yù)定距離處，該距離影響在軸向位置處保持的油的深度。為方便比較，除圖3中的本發(fā)明的實施例，圖2顯示了軸承組件與油潤滑系統(tǒng)的現(xiàn) 有技術(shù)表示。油以它已被安置好的形式顯示，如它在渦輪增壓器使用之間。應(yīng)該認(rèn)識到在 使用期間，油將以湍流圍繞軸流動。在兩個實施例中，利用軸8與外殼3之間限定的孔31 中的彈性擋圈30，軸承13a，13b相對軸8的軸線A保持在適當(dāng)位置。該孔31由壁31a限 定，并且在軸8的外表面與其中容納軸承13a，13b的壁31a之間存在大致環(huán)形間隙。在圖 2的現(xiàn)有技術(shù)實施例中，兩個彈性擋圈被設(shè)置用于每個軸承，而在圖3中則示出每個軸承僅 設(shè)置一個彈性擋圈。當(dāng)油供給被中斷(例如發(fā)動機停止)時，在圖2的現(xiàn)有技術(shù)實施例中， 油在軸8的各個端處從軸承區(qū)域逐漸排出。它在壓縮機端處在推力軸承21與軸環(huán)之間并 且然后經(jīng)由分界面28排出。在渦輪端處，它排出到由附圖標(biāo)記32指示的位置處的油盤處。 如33處指示，這在軸承之間的壁31中的凹陷中留下少量殘余油。將很明顯這種油不會接 觸軸承13a，13b，并且因此在發(fā)動機的啟動時無法提供任何潤滑。在圖3的本發(fā)明的實施例中，該軸8配置有一對環(huán)形油保持部件40，40 ‘，用于使 油保持在軸8與限定外殼孔31的壁31a之間的環(huán)形間隙的底部中。在這種實施例中，在 各種情況中的環(huán)形部件40，40'都是金屬環(huán)，包括限定中央孔42的主體41 ；和外圍突起 43，所述外圍突起沿大致軸向方向延伸并被按壓入外殼孔31中，使得該突起43的外部表 面44采用密封關(guān)系支撐在軸承外殼中的壁31a的表面45上。這種類型的環(huán)的一個實例 是"Welch"類型插頭。該壁表面45是軸承13a，13b的外表面分別支撐的相同表面。該壁 31a軸向延伸在軸承13，13a之間，并在保持部件40，40'之間的區(qū)域中，該壁31a在如圖7 所示的每側(cè)上具有開口 31b。這允許過剩潤滑流體從壁的側(cè)面上溢出以排放。然而，在這個 區(qū)域中的壁31a的側(cè)面還被設(shè)計成將環(huán)形部件40，40'之間的儲存器保持在一定深度，軸 承13a，13b在該深度處浸沒。這種環(huán)形部件40的第一個被設(shè)置在浮動軸承13a與渦輪葉輪(在圖3中未顯示)之間，緊臨軸承13a的軸向外部邊緣。在這個位置中，它不僅用于將潤滑油保持在孔31中，而且將軸承13a保持在適當(dāng)位置。第二環(huán)形部件40’被設(shè)置在第一和第二浮動軸承13a，13b 之間，以保持在兩個環(huán)形部件40，40'與用于第一軸承13a的壁31a之間的軸8周圍的第 一儲油器50、和該第一儲油器、推力軸承組件17與用于第二軸頸軸承13b的壁31a之間的 第二儲油器51。因此，該環(huán)形流體保持部件40，40'用作壩，以保持第一和第二儲油器50， 51，其中它們使油在孔31的底部處積蓄到與壁31a的側(cè)部和/或環(huán)形部件40，40'的主體 41中的孔42的邊緣一致的水平(如圖3所示)，油從那里可以逐漸滲漏經(jīng)過環(huán)形部件體41 與8之間的間隙以排出。然而，即使當(dāng)發(fā)動機關(guān)閉時，儲存器50，51被保持具有最小深度， 該最小深度能夠確保在啟動期間存在充分的油，以便覆蓋浮動軸承13a，13b和推力軸承組 件17的至少一部分，從而提供潤滑。如果渦輪增壓器期望在通常水平條件中操作，僅浮動軸承13a的軸向外側(cè)的第一 環(huán)形部件40需要保持單個儲油器，該單個儲油器軸向延伸經(jīng)過兩個軸頸軸承13a和13b到 達(dá)推力軸承組件17。這個實例在圖1中顯示?？蛇x地，如果渦輪增壓器在安裝或使用中可 能出現(xiàn)傾斜，則兩個環(huán)形部件40，40'的存在是有益的，如圖4和5所示。在圖4中，渦輪 增壓器軸傾斜以與水平成θ表示的正角，而在圖5中，軸傾斜α表示的負(fù)角度。在這些圖 中，可以看到即使在明顯的傾斜期間，儲存器50，51也保持具有充足的程度，。儲存器50，51的高度最初由壁31a的側(cè)面的高度限定；并且油的上部表面覆蓋最 接近壁31a的底部的軸8的表面。隨著時間流逝，當(dāng)軸8在一些時間內(nèi)未被旋轉(zhuǎn)時，一些 油經(jīng)軸與部件40，40'之間的間隙逐漸排出，但儲存器50，51仍保持成使軸承13a，13b被 浸沒。圖7中的虛線表示儲存器的最小表面水平。理想地，保存的油具有向上延伸到軸承 13a, 13b的側(cè)面的充分體積。該壁31a能夠被構(gòu)造以沿由圖7中的雙頭箭頭X表示的方向 延伸儲存器的寬度。應(yīng)該認(rèn)識到環(huán)形流體保持部件40，40'能夠采用許多不同形式，以實現(xiàn)期望的 目標(biāo)。圖8到圖10中顯示了實例。在圖8中，環(huán)形部件60與上述的不同之處在于該軸向 延伸部61在一端向外張開(如在62指示)并具有彈性。在使用中，它可被插入到外殼孔 31中，使得張開部62初始徑向向內(nèi)變形或偏轉(zhuǎn)，而它沿孔31軸向運動到其期望的位置， 因此張開部62能夠徑向向外彈出到在軸承外殼3中形成的環(huán)型槽63中。這有助于將環(huán)形 部件60定位在沿軸8的正確軸向位置中。在圖9中顯示的另一可選方案中，該環(huán)型部件70 包括彈性擋圈71，該彈性擋圈結(jié)合到彈性環(huán)72 (例如橡膠)。該彈性擋圈71作用以保持環(huán) 形部件70 (并且因此相鄰軸承11和12)處于適當(dāng)位置，而環(huán)72提供相對軸承外殼3的密 封。在圖10的實施例中，該環(huán)形部件80是金屬環(huán)81，具有結(jié)合或裝配到環(huán)中的外圍槽或凹 陷的0形環(huán)密封件82。圖11顯示了軸承外殼的可選實施例，而環(huán)形部件90，90'與軸承外殼3—體限定。 該外殼孔31被機械加工，以限定朝向軸8徑向向內(nèi)延伸的環(huán)形肋90，90'。第一環(huán)形肋90 被軸向限定在緊鄰其的第一軸承13a外側(cè)；并且第二環(huán)形肋90'被軸向設(shè)置在第二軸承 13b內(nèi)側(cè)，并與第二軸承13b緊鄰。在兩種情況中，環(huán)形肋90，90'用作軸承保持器。在操 作中，第一儲油器形成在肋90，90'之間由附圖標(biāo)記95表示的區(qū)域中的外殼孔31的底部 處；并且第二儲油器形成在如由附圖標(biāo)記96指示的肋90'與推力軸承組件17之間的外殼 孔31的底部、與肋90'的徑向內(nèi)部邊緣重合的水平處。在兩種情況中，儲存器用于確保預(yù)定的油深度，該預(yù)定的油深度用于與部分軸承13a，13b接觸，并且其足以保證有效潤滑。在所有上述實施例中，該推力軸承組件17用作通過密封儲存器的一端的油保持部件?？梢岳斫獾皆诒景l(fā)明的其它實施例中，環(huán)形油保持部件的其它設(shè)計可用在儲存器的 一端，而不是推力軸承。例如，在40，40'，60，70，80和90，90'處表示的種類的環(huán)形油保持 部件可用在軸承13b軸向外部，以保持儲存器51，96，代替使用為此目標(biāo)的推力軸承。在其中推力軸承組件17用于保持油的實施例中，期望的是油不會在推力軸承與在孔31的底部處的外殼3的表面之間的分界面(圖3)處泄露。多種密封裝置可被提供以 確保在高達(dá)諸如例如0. 1巴的特定限制的壓力時防止明顯的泄露。實例密封件包括環(huán) 形或部分環(huán)形0形環(huán)密封件；適合形狀的薄墊圈密封件，其可以從片狀材料穿孔(起皺特性 可提供以確保更好的密封)；合成材料或其它的成模制胎圈密封件；機械加工表面，其從外 殼的推動面突起，用于嵌入推力軸承的更軟的材料(例如，黃銅)；和C形金屬環(huán)狀密封件。 任何密封件應(yīng)具有良好的熱傳導(dǎo)性，以在沒有油時有助于擴散熱量遠(yuǎn)離軸承。應(yīng)該認(rèn)識到在渦輪增壓器的操作之間，上述油壩裝置允許油保持在圍繞軸承的 儲存器中(即，在發(fā)動機關(guān)閉與啟動之間)，以便在啟動時有足夠的油以潤滑軸承?？梢岳斫獾氖?，在不背離如所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明范圍的情況下，可以對上 述實施例進(jìn)行許多修改。例如，將理解可以改變制作軸承組件的部件的精確形狀和配置。 此外，可以理解到環(huán)形保持部件(包括推力軸承組件)的不同配置可采用任何適合的組合 使用。
權(quán)利要求
一種渦輪增壓器，包括渦輪增壓器軸，所述渦輪增壓器軸用于圍繞軸線旋轉(zhuǎn)，并用于在第一端處支撐壓縮機輪和在第二端處支撐渦輪；軸承外殼，所述軸承外殼具有限定孔的壁，所述軸容納在孔中，軸與孔之間具有大質(zhì)環(huán)形間隙，該軸通過容納在環(huán)形間隙內(nèi)的至少一個軸頸軸承被支撐以在孔中旋轉(zhuǎn)；第一氣體密封件，所述第一氣體密封件在所述軸與接近軸的第一端的軸承外殼之間；第二氣體密封件，所述第二氣體密封件在所述軸與接近軸的第二端的軸承外殼之間；至少一條流體通路，所述至少一條流體通路用于將來自流體源的潤滑流體傳送到所述至少一個軸頸軸承；至少兩個流體保持部件，所述至少兩個流體保持部件圍繞軸設(shè)置，并且所述至少兩個流體保持部件中的每個都具有被密封到所述壁的外部；以及所述至少一個軸頸軸承被設(shè)置在流體保持部件之間的軸向位置處，使得在使用中，當(dāng)所述渦輪增壓器軸未旋轉(zhuǎn)時，一定體積的潤滑流體被保持在流體保持部件和壁之間限定的至少一個潤滑流體儲存器中的一定深度處，該深度至少部分浸沒軸頸軸承。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其中所述流體保持部件被設(shè)置在第二密封件 和壓縮機輪之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的渦輪增壓器，其中所述至少一個流體保持部件被設(shè)置 在第一和第二氣體密封件之間。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的渦輪增壓器，其中所述流體保持部件中的至少 一個流體保持部件是大致環(huán)形。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的渦輪增壓器，其中在流體保持部件之間提供至 少第一和第二軸頸軸承。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的渦輪增壓器，其中在第一與第二軸頸軸承之間設(shè)置有第三 流體保持部件，以便為每個軸頸軸承提供第一和第二儲存器中的一個。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的渦輪增壓器，其中所述流體保持部件的第一個 是作用在軸與軸承外殼之間的軸向推力軸承，以便抑制軸的軸向推動力。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的渦輪增壓器，其中所述軸向推力軸承包括密封元件，所述密 封元件設(shè)置在軸向推力軸承的表面與軸承外殼的表面之間的分界面中。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的渦輪增壓器，其中所述推力軸承支撐在軸承外殼的承 載表面上，所述承載表面具有從軸的軸線偏移預(yù)定距離的流體釋放通路，從而使在儲存器 中的一定水平之上的流體可經(jīng)釋放通路流出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的渦輪增壓器，其中所述流體釋放通路具有在軸承外殼的承 載表面中的開口的形式。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的渦輪增壓器，其中所述保持部件中的至少一 個與軸承外殼一體形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的渦輪增壓器，其中所述保持部件中的至少一個采用與軸 承外殼一體形成的大致環(huán)形肋的形式。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項所述的渦輪增壓器，其中所述流體保持部件中的 至少一個位于軸承外殼中限定的槽中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的渦輪增壓器，其中位于槽中的流體保持部件的所述外部 能夠彈性變形，使得其徑向擴張或變形到所述槽中。
15.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項所述的渦輪增壓器，其中流體保持部件中的至少 一個的所述外部包括彈性體元件，用于相對軸承外殼的表面進(jìn)行密封。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的渦輪增壓器，其中所述流體保持部件還包括結(jié)合到彈性 體元件的彈性擋圈。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的渦輪增壓器，其中所述流體保持部件還包括具有用于支 撐彈性體元件的外表面的環(huán)形部件。
18.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項所述的渦輪增壓器，其中所述流體保持部件中的 至少一個包括具有中央孔的環(huán)形體，所述軸容納在該中央孔中；所述環(huán)形體具有大致徑向 延伸部和形成所述外部的大致軸向延伸部；所述軸向延伸部的外表面被設(shè)置成相對軸承外 殼的表面進(jìn)行密封。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的渦輪增壓器，其中所述流體保持部件中的至 少一個被設(shè)置為緊鄰所述至少一個軸頸軸承，以沿軸向方向保持所述軸承。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的渦輪增壓器，其中在所述至少一個儲存器外 部設(shè)置至少一個流體排放裝置，用于允許潤滑流體從所述孔排出。
全文摘要
渦輪增壓器外殼限定了孔，渦輪增壓器軸被安裝在其中，用于在軸頸軸承中旋轉(zhuǎn)。潤滑油被傳送到軸頸軸承，并且殘余物保持在儲存器中，軸頸軸承位于該儲存器中。兩個流體保持部件圍繞軸設(shè)置，其中每一個都形成儲存器的壁，并被密封到軸承外殼。潤滑流體儲存器被設(shè)置在流體保持部件之間的一定深度處，即使當(dāng)供油中斷時，該深度至少部分浸沒軸頸軸承。這確保了存在足夠的油，以在發(fā)動機啟動時潤滑軸承，從而減小磨損的危險。
文檔編號F04D29/06GK101815853SQ200880109978
公開日2010年8月25日 申請日期2008年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月1日
發(fā)明者穆罕默德·哈尼夫·韓, 馬修·J·普爾德埃 申請人:康明斯渦輪增壓技術(shù)有限公司