專利名稱：渦輪增壓器用的推力軸承結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種渦輪增壓器用的推力軸承結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的受讓人/申請人曾提出多種渦輪增壓器用的推力軸承結(jié)構(gòu)。例如，在如下日本實(shí)用新型的申請中公開了這些推力軸承的結(jié)構(gòu)，公開出版物Nos.4-119624，出版日期是1992年10月26日，Nos.5-12634，出版日期是1993年2月19日，以及Nos.5-12635，出版日期是1993年2月19日。日本出版物Nos.4-119624的推力軸承結(jié)構(gòu)如附圖3所示。圖3顯示出渦輪增壓器“s”的壓縮器一側(cè)。推力軸承單元“a”包括一個(gè)正向推力軸承“b”和一個(gè)反向推力軸承“c”。一輸油道“e”延穿過軸承室“f”和正向推力軸承“b”，并與正向推力軸承“b”的襯墊端面“d”相通。由油道“e”供給正向推力軸承“b”的油還被作為軸承室“f”一部分的導(dǎo)向件“g”導(dǎo)入反向推力軸承“c”的襯墊端面“h”。渦輪軸“i”具有一個(gè)橫截面為“L”型的推力軸套“j”，推力軸套“j”固定在軸上。推力軸套“j”位于正向推力軸承“b”和反向推力軸承“c”之間，并作為渦輪軸“i”的一個(gè)推力元件。
在渦輪增壓器“s”運(yùn)行時(shí)，渦輪軸“i”一般向附圖的右側(cè)(即正向推力軸承的方向)移動(dòng)，推力軸套“j”經(jīng)常壓靠正向推力軸承“b”的襯墊端面“d”。在此情況下，油直接供給襯墊端面“d”以便起潤滑作用。另一方面，在渦輪軸“i”向左側(cè)(即反向推力軸承的方向)移動(dòng)時(shí)，推力軸套“j”就相應(yīng)地壓靠反向推力軸承“c”的襯墊端面“h”，由導(dǎo)向件“g”導(dǎo)入的油潤滑襯墊端面“h”。這樣，正向和反向推力軸承“b”和“c”同時(shí)被有效地潤滑了。適當(dāng)?shù)臐櫥軌虮苊鉁u輪增壓器“s”由于摩損而性能變壞。
渦輪軸“i”其上固定有一個(gè)甩油器“k”和一個(gè)壓縮機(jī)輪“P”，它們在圖中的右側(cè)方向分別與推力軸套“j”相鄰。甩油器“k”具有一個(gè)徑向擴(kuò)大的甩油環(huán)部“m”，甩油環(huán)部的一端面與正向推力軸承“b”之間具有一定的空隙。甩油環(huán)部“m”處于壓縮機(jī)側(cè)的另一端面與擋油圈“o”之間具有一定的空隙。擋油圈“o”夾持在軸承室“f”和密封板“n”之間。甩油環(huán)“m”和擋油圈“o”的結(jié)合避免了油漏向壓縮機(jī)。甩油環(huán)“m”分散油，擋油圈“o”聚集被分散的油，并將這些油導(dǎo)向排油管(未示)。渦輪增壓器“s”在渦輪軸“i”的左側(cè)還具有一個(gè)渦輪(未示)。
本發(fā)明人通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在附圖3所示的常用結(jié)構(gòu)中通常將一必要且足夠數(shù)量的油提供給了推力軸承“b”和“c”，但是這些油的數(shù)量非常小。因此，即使去掉用來分散油的甩油環(huán)“m”和擋油圈“o”，也基本上無油泄漏出來。特別是，如果甩油器“k”去掉了用作旋轉(zhuǎn)件的甩油環(huán)“m”，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量就會(huì)減小。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的減小會(huì)使渦輪增壓器的性能得到改善。
另一方面，當(dāng)然最好是為了安全和可靠起見，推力軸承結(jié)構(gòu)裝備有一個(gè)防油漏的部件。
本發(fā)明的目的是提出一種無甩油環(huán)和擋油圈、但設(shè)有一個(gè)防油漏的替換件的渦輪增壓器用的推力軸承結(jié)構(gòu)，該替換件只形成一較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(特別是在甩油環(huán)“m”位置的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減小了)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種渦輪增壓器用的推力軸承結(jié)構(gòu)，它包括一推力軸承單元，該單元具有在渦輪軸的縱向和徑向相互隔開的獨(dú)立正向和反向推力軸承；一用于容設(shè)推力軸承的軸承室；一設(shè)置在渦輪軸上并介于正向和反向推力軸承之間的推力件，潤滑油供給正向推力軸承和推力件之間的第一接觸區(qū)域；一設(shè)置在軸承室中的導(dǎo)油部分，它用于進(jìn)一步向推力件和反向推力軸承之間的第二接觸區(qū)域供給潤滑油；一設(shè)置在渦輪軸上的密封件，它與正向推力軸承的內(nèi)圓周面形成滑動(dòng)接觸。
該密封件能夠防止?jié)櫥蛷耐屏S承結(jié)構(gòu)中泄漏出去。而且，該密封件的外徑一般小于正向推力軸承的內(nèi)徑。換句話說，密封件徑向地位于正向推力軸承里面。因此，與具有徑向擴(kuò)大部件的常用結(jié)構(gòu)相比，本結(jié)構(gòu)僅產(chǎn)生了較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
軸承室的導(dǎo)向部分可以完全繞推力件周向設(shè)置并與該推力件相距一定的空隙從而圍繞推力件限定一個(gè)油室，一油道可以設(shè)置在軸承室中，它從油室延伸至渦輪增壓器的渦輪側(cè)。潤滑油供給第一接觸區(qū)域。另一方面，供給浮動(dòng)金屬件的潤滑油最后到達(dá)第二接觸區(qū)域。潤滑油還通過油道傳輸給鄰近的渦輪(例如，渦輪的油缸套)以便冷卻渦輪。這樣，就有效地使用了潤滑油。渦輪一側(cè)的軸承、密封件和渦輪也被潤滑油冷卻了。冷卻渦輪能夠改善渦輪增壓器的性能。


圖1表示本發(fā)明的渦輪增壓器用的推力軸承結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖2表示本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的渦輪增壓器用的另一個(gè)推力軸承結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖3表示常用推力軸承結(jié)構(gòu)的橫剖面圖。
現(xiàn)在，結(jié)合附圖描述本發(fā)明的最佳實(shí)施例。
參見圖1，它表示渦輪增壓器33的壓縮機(jī)一側(cè)。渦輪增壓器33的軸承室1具有一個(gè)垂直于渦輪軸3的細(xì)長的整塊密封板2。渦輪軸3穿過軸承室1。渦輪軸3通過一浮動(dòng)金屬件4被徑向浮動(dòng)支撐以便它能夠繞其軸心旋轉(zhuǎn)。軸承室1還具有第一供油道5，以便該油道按圖示的右向傾斜箭頭向浮動(dòng)金屬件4提供潤滑油。一夾持環(huán)6容設(shè)于設(shè)置在軸承室1的渦輪軸孔的內(nèi)壁上的凹槽中以便限制浮動(dòng)金屬件4向圖中的左側(cè)移動(dòng)。
設(shè)置在圖中渦輪軸3的右側(cè)的是一個(gè)壓縮機(jī)輪7。渦輪機(jī)輪(未示)設(shè)置在渦輪軸3的左側(cè)。因此，圖1中，圖的右側(cè)是壓縮機(jī)側(cè)，左側(cè)是渦輪機(jī)側(cè)，右向是正向推力軸承的方向，左向是反向推力軸承的方向。
推力軸承單元8設(shè)置在軸承室1和密封板2之間的一個(gè)空間內(nèi)。詳細(xì)地說，推力軸承單元8設(shè)置成與軸承室1的壓縮機(jī)側(cè)的端面相接觸。推力軸承單元8包括一正向推力軸承9和一反向推力軸承10。正向和反向推力軸承9和10是獨(dú)立的元件。推力環(huán)11和甩油器12沿圖中的右向依次地設(shè)置在渦輪軸3上。當(dāng)壓縮機(jī)輪7固定在渦輪軸3上時(shí)，推力環(huán)11和甩油器12緊固于渦輪軸3上。
正向推力軸承9通過一螺栓13固定在軸承室1上，而反向推力軸承10通過壓裝方式固定在軸承室1上。正向和反向推力軸承9和10通過它們的襯墊端面14和15夾住推力環(huán)11，因此推力環(huán)11能夠與渦輪軸3一起旋轉(zhuǎn)，但同時(shí)推力由襯墊端面14和15施加給了推力環(huán)11。推力環(huán)11是一個(gè)渦輪軸3用的推力件。第二油道16穿過軸承室1和正向推力軸承9，到達(dá)正向推力軸承9的襯墊端面14。潤滑油從油源(未示)按圖所示的向右箭頭方向供給襯墊端面。軸承室1具有一個(gè)環(huán)形凹槽以容設(shè)反向推力軸承10，環(huán)形凹槽在橫剖面限定了一個(gè)臺階部分。在推力環(huán)11上方的這個(gè)臺階部分17(也即導(dǎo)油部分)的端角使正向推力軸承9與反向推力軸承10相連接。導(dǎo)油部分17將來自第二輸油道16的潤滑油導(dǎo)向反向推力軸承10的襯墊端面15。
在渦輪增壓器33運(yùn)行過程中，如果渦輪軸3向圖的右側(cè)(也即正向推力軸承方向)移動(dòng)，推力環(huán)11就壓靠正向推力軸承9的襯墊端面14。潤滑油直接輸給推力環(huán)11和襯墊端面14之間的接觸區(qū)域以便起潤滑作用。因此，就能夠保持襯墊端面14的潤滑。另一方面，如果渦輪軸3向左側(cè)(即反向推力軸承方向)移動(dòng)，推力環(huán)11就壓靠反向推力軸承10的襯墊端面15。此時(shí)，沒有負(fù)載作用于對面的襯墊端面14上，這樣來自第二油道16的油就能夠更快地流動(dòng)了。潤滑油被導(dǎo)油部分17導(dǎo)入襯墊端面15。因此，也能夠保持襯墊端面15的潤滑。在此情況下，用少量的油就能夠?qū)崿F(xiàn)推力軸承單元的有效潤滑。由于僅有少量的潤滑油供給推力軸承單元8，所以基本不會(huì)發(fā)生油泄漏。應(yīng)該明白，反向推力軸承10的襯墊端面15也被那些由第一油道5供給浮動(dòng)金屬件4的多余的油所潤滑。
甩油器12在右端(或壓縮機(jī)側(cè)的一端)具有一傘狀的擴(kuò)大部18，一第一密封環(huán)(例如，活塞環(huán))容設(shè)于設(shè)置在傘狀部18的表面上的一環(huán)形凹槽內(nèi)。在渦輪軸3旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一密封環(huán)19與密封板2的內(nèi)圓周面形成滑動(dòng)接觸以防止油泄漏至壓縮機(jī)室(未示)中。第一密封環(huán)19是對渦輪軸3的第一次密封。應(yīng)該明白，如圖3所示，常用的結(jié)構(gòu)在甩油器“k”的傘狀部也設(shè)有相似的密封環(huán)“t”。
在本發(fā)明中，甩油器12除了傘狀部18外其余部分20是一個(gè)具有不變直徑的圓柱形件。這部分大大地小于圖3所示的常用結(jié)構(gòu)的甩油器“i”。特別是，本發(fā)明的的甩油器12沒有甩油環(huán)“m”。此外，對應(yīng)于常用結(jié)構(gòu)(圖3)的推力軸套“j”，本發(fā)明的推力環(huán)11，其橫截面不是一個(gè)“L”形狀而是一個(gè)“I”形狀。簡而言之，圖1所示的推力環(huán)11是一個(gè)環(huán)形板。相反，圖中的甩油器12的圓柱形部20與圖3所示的甩油器“i”相比向左側(cè)是細(xì)長的，它與推力環(huán)11的右端面相鄰接。正向推力軸承9的最里面23和甩油器12的圓柱形部20之間在徑向有一定的縫隙。圓柱形部20設(shè)有一個(gè)圓周凹槽21，第二密封環(huán)(活塞環(huán)〕22容設(shè)于該凹槽21中。在渦輪軸3旋轉(zhuǎn)時(shí)，第二密封環(huán)22與正向推力軸承9的內(nèi)圓周面23形成滑動(dòng)接觸。第二密封環(huán)22使正向推力軸承9的中心孔23與甩油器12的圓柱形部20之間形成密封。第二密封環(huán)22是對渦輪軸3的第二次密封。第二密封環(huán)22在圖3的常用結(jié)構(gòu)中沒有出現(xiàn)，它是本發(fā)明的特征。正向推力軸承9的中心孔23具有一個(gè)相對長的錐形部24，該錐形部24的直徑逐漸地向壓縮機(jī)輪7一側(cè)擴(kuò)展以便甩油器12與第二密封環(huán)22一起平滑地容設(shè)在中心孔23中。第二密封環(huán)22在安裝到甩油器12上后，其直徑就縮小。為了形成錐形部24，正向推力軸承9相對于壓縮機(jī)輪7側(cè)具有一個(gè)較厚的部分(或擴(kuò)大部分)。同樣的理由，密封板2的中心孔25具有一個(gè)錐形部以便和甩油器12的傘狀部18的圓周形結(jié)構(gòu)相一致。
在本發(fā)明中，沒有設(shè)置常用結(jié)構(gòu)(圖3)的甩油環(huán)“m”，而是在渦輪軸3上設(shè)置了第二次密封裝置。因此，即使發(fā)生油漏現(xiàn)象，也能阻止油漏向甩油器12的傘狀部18。應(yīng)該明白，幾乎不可能發(fā)生油漏現(xiàn)象，這是因?yàn)槿缟纤鲋挥泻苌倭康臐櫥凸┙o了推力軸承單元8。在本發(fā)明中，由于沒有設(shè)置常用結(jié)構(gòu)(圖3)的甩油環(huán)“m”和擋油圈“o”，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減小了，因此渦輪增壓器33的性能就會(huì)改善。當(dāng)然，也還可以把渦輪增壓器33設(shè)計(jì)的更緊湊和更簡單些，從而降低了渦輪增壓器33的制造成本。
現(xiàn)在，結(jié)合圖2描述本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例。圖1和圖2中相同的圖標(biāo)表示相同的部件，這些部件有時(shí)就不描述了。
在本實(shí)施例中，正向推力軸承9的左端面在外周緣附近完全與軸承室1相接合。具體地說，正向推力軸承9具有一個(gè)向左延伸的大體為環(huán)形的延伸部分29，同時(shí)軸承室1具有一個(gè)與其相配合的向右延伸的環(huán)形延伸部分30。因此，設(shè)置在軸承室1中的導(dǎo)油部分17不僅位于推力環(huán)11上方，而且還位于其他部分。導(dǎo)油部分17在周向限定了一個(gè)環(huán)繞推力環(huán)11的環(huán)形壁，因而，導(dǎo)油部分17，推力環(huán)11，正向推力軸承9和反向推力軸承10就限定了一個(gè)環(huán)形空間(油室)28。油室28封閉了推力環(huán)11，它用作儲存向第二油道6供給油的油室。在本圖所示的實(shí)施例中，在軸承室1中設(shè)置油道31，該油道31從油室28延伸到靠近渦輪增壓器33的渦輪機(jī)的油缸套(未示)中。因此，從輸油道5和16供給油室28的潤滑油還被輸給油缸套以便冷卻渦輪機(jī)。如果渦輪機(jī)被冷卻了，渦輪增壓器33的性能就能改善?？傊B接通道31有助于油的有效地使用和渦輪增壓器性能的改善。
應(yīng)該注意到本發(fā)明并不局限于上面所描述和圖示的實(shí)施例。例如，如果沒有第二密封環(huán)22也不會(huì)發(fā)生油漏現(xiàn)象，就可以省去第二密封環(huán)22。省去第二密封環(huán)22后，凹槽21和/或錐形面24也可一并省去。
權(quán)利要求
1.一種渦輪增壓器用的推力軸承結(jié)構(gòu)，它包括一具有一個(gè)正向推力軸承和一個(gè)反向推力軸承的推力軸承單元，正向和反向推力軸承在渦輪軸的縱向相互間隔，并在渦輪軸的徑向也相互間隔；一容設(shè)推力軸承單元的軸承室；一設(shè)置在渦輪軸上并介于正向和反向推力軸承之間的推力件，同時(shí)潤滑油供給正向推力軸承和推力件之間的一第一接觸區(qū)域；一設(shè)置在軸承室中的導(dǎo)油部分，它用于進(jìn)一步地向推力件和反向推力軸承之間的第二接觸區(qū)域供給潤滑油；和一設(shè)置在渦輪軸上的密封件，它容設(shè)在正向推力軸承和渦輪軸之間的空間中，以使密封件與正向推力軸承的內(nèi)圓周面形成滑動(dòng)接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的推力軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于軸承室的導(dǎo)油部分以一定的空隙周向地環(huán)繞推力件，以限定一個(gè)環(huán)繞推力件的油室，一油道設(shè)置在軸承室中，它從油室延伸到渦輪增壓器的渦輪機(jī)的附近以便進(jìn)一步將潤滑油傳輸?shù)綔u輪機(jī)的附近。
3.如權(quán)利要求2所述的推力軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于油道延伸于渦輪機(jī)的油缸套以便使供給油缸的潤滑油冷卻渦輪機(jī)。
4.如權(quán)利要求1所述的推力軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于密封件包括一個(gè)固定在渦輪軸上的大體是圓柱形的元件和一個(gè)容設(shè)在大體是圓柱形元件的環(huán)形凹槽中的密封環(huán)，以便使密環(huán)件與正向推力軸承的內(nèi)圓周面形成滑動(dòng)接觸。
5.如權(quán)利要求4所述的推力軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于大體是圓柱形元件是一個(gè)甩油器。
6.如權(quán)利要求4所述的推力軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于密封環(huán)是一個(gè)活塞環(huán)。
7.如權(quán)利要求1所述的推力軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于軸承室具有一個(gè)從油源到正向推力軸承的潤滑油油道用的第一孔，正向推力軸承具有一個(gè)與第一孔相通的第二孔，第二孔用于將潤滑油進(jìn)一步地傳輸給第一接觸區(qū)域。
8.如權(quán)利要求1所述的推力軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于還有一些潤滑油被供給渦輪增壓器的徑向軸承，推力軸承結(jié)構(gòu)還包括向第二接觸區(qū)域提供這些潤滑油的部件。
9.如權(quán)利要求1所述的推力軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于在渦輪增壓器的壓縮機(jī)輪安裝在渦輪軸上時(shí)，推力件和密封件也被相對渦輪軸固定。
10.如權(quán)利要求4所述的推力軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于在渦輪增壓器的壓縮機(jī)輪安裝在渦輪軸上時(shí)，推力件和大體是圓柱形的部件也相對渦輪軸固定。
11.如權(quán)利要求4所述的推力軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于大體是圓柱形的部件具有另一個(gè)環(huán)形凹槽以容設(shè)與密封板形成滑動(dòng)接觸的第二密封環(huán)，該密封板從軸承室徑向向內(nèi)延伸到壓縮機(jī)輪附近。
12.如權(quán)利要求1所述的推力軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于推力件是一個(gè)推力環(huán)。
13.如權(quán)利要求1所述的推力軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于推力件具有一個(gè)與正向推力軸承相接觸的第一襯墊端面和一個(gè)與反向推力軸承相接觸的第二襯墊端面。
14.如權(quán)利要求1所述的推力軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于推力件可旋轉(zhuǎn)地置于正向和反向推力軸承之間。
15.如權(quán)利要求1所述的推力軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于推力件是一個(gè)環(huán)形板。
16.如權(quán)利要求12所述的推力軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于推力環(huán)是一個(gè)環(huán)形板。
17.如權(quán)利要求4所述的推力軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于正向推力軸承的內(nèi)圓周的直徑基本是恒定的，并且稍微大于推力件和密封環(huán)之間的大體是圓柱形部件的直徑，而且向渦輪增壓器的壓縮機(jī)一側(cè)逐漸地增大。
全文摘要
一種渦輪增壓器用的推力軸承結(jié)構(gòu),它包括一具有獨(dú)立的正向和反向推力軸承的推力軸承單元,和一設(shè)置在渦輪軸上并介于正向和反向推力軸承之間的推力件。正向推力軸承和反向推力軸承在渦輪軸的徑向與渦輪軸有一定間隔,潤滑油提供給正向推力軸承和推力件之間的第一接觸區(qū)域。一設(shè)置在軸承室中的導(dǎo)油部分用于進(jìn)一步向推力件和反向推力軸承之間的第二接觸區(qū)域供給潤滑油。一設(shè)置在渦輪軸上的密封件,它與正向推力軸承的內(nèi)圓周面形成滑動(dòng)接觸。
文檔編號F02C6/12GK1201105SQ98115069
公開日1998年12月9日 申請日期1998年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月30日
發(fā)明者小池尚昭 申請人:石川島播磨重工業(yè)株式會(huì)社