渦輪增壓器和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供了一種渦輪增壓器和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，所述渦輪增壓器包括渦輪機(jī)、壓縮機(jī)和軸承殼體，軸承殼體設(shè)置并且連接在渦輪機(jī)與壓縮機(jī)之間。軸可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在軸承殼體內(nèi)并且延伸到渦輪機(jī)和壓縮機(jī)中。軸承裝置設(shè)置在軸與軸承殼體之間并且包括內(nèi)軸承座圈元件和外軸承座圈元件。壓縮機(jī)葉輪包括具有襯圈部分的輪轂，襯圈部分在其中具有孔用于接收軸的端部。內(nèi)軸承座圈元件的端部被布置成接合襯圈部分的外周向表面。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
渦輪増壓器和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型總體涉及渦輪增壓器，并且更具體地涉及在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上使用的渦輪增壓器。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪增壓進(jìn)氣系統(tǒng)包括渦輪增壓器，渦輪增壓器使用來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣來(lái)壓縮流入發(fā)動(dòng)機(jī)中的空氣，從而促使比發(fā)動(dòng)機(jī)以另外方式吸入燃燒室中的空氣更多的空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室。這種增加的空氣供應(yīng)允許燃料量供給增加，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出功率增加。
[0003]渦輪增壓器通常包括壓縮機(jī)葉輪和渦輪機(jī)葉輪，壓縮機(jī)葉輪在壓縮機(jī)殼體中裝配在單軸的一端上，渦輪機(jī)葉輪在渦輪機(jī)殼體中裝配在所述軸的另一端上。通常，渦輪機(jī)殼體與壓縮機(jī)殼體分開(kāi)形成。軸承殼體連接在渦輪機(jī)殼體與壓縮機(jī)殼體之間以包含用于軸的軸承。渦輪機(jī)殼體接收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣并且將排氣引導(dǎo)至由排氣驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)葉輪。渦輪機(jī)組件因而從排氣中得到動(dòng)力，并且驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。
[0004]壓縮機(jī)葉輪與渦輪增壓器軸之間的連接通常包括接收在凸臺(tái)中的內(nèi)孔中的渦輪增壓器軸，凸臺(tái)從壓縮機(jī)葉輪的輪轂延伸。然而，此類(lèi)連接在渦輪增壓器的工作期間可失去徑向?qū)?，這可導(dǎo)致軸失衡。在軸的內(nèi)部對(duì)壓縮機(jī)葉輪輪轂導(dǎo)向可導(dǎo)致高應(yīng)力，因?yàn)槿~輪在渦輪增壓器的工作期間逐漸進(jìn)入(grow into)界面中。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]在一方面，本實(shí)用新型描述了一種渦輪增壓器，其包括渦輪機(jī)和壓縮機(jī)，渦輪機(jī)包括渦輪機(jī)葉輪，壓縮機(jī)包括壓縮機(jī)葉輪。軸承殼體設(shè)置并且連接在渦輪機(jī)與壓縮機(jī)之間，該軸承殼體形成從中通過(guò)的軸承孔。軸可旋轉(zhuǎn)的設(shè)置在軸承殼體內(nèi)并且延伸到渦輪機(jī)和壓縮機(jī)中。渦輪機(jī)葉輪連接到軸的一端，而壓縮機(jī)葉輪連接到軸的相對(duì)端，使得渦輪機(jī)葉輪可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在渦輪機(jī)中，而壓縮機(jī)葉輪可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在壓縮機(jī)中。軸承裝置設(shè)置在軸與軸承殼體之間。軸承裝置包括第一軸承和第二軸承，所述第一軸承中具有多個(gè)第一滾動(dòng)體元件，所述第二軸承中具有多個(gè)第二滾動(dòng)體元件，所述多個(gè)第一滾動(dòng)體元件接合在第一內(nèi)座圈與第一外座圈之間，所述多個(gè)第二滾動(dòng)體元件接合在第二內(nèi)座圈與第二外座圈之間。外軸承座圈元件設(shè)置在軸承孔內(nèi)并且形成相應(yīng)的第一外座圈和第二外座圈，而內(nèi)軸承座圈元件設(shè)置在外軸承座圈元件內(nèi)并且在外軸承座圈元件與軸之間。內(nèi)軸承座圈元件形成相應(yīng)的第一內(nèi)座圈和第二內(nèi)座圈，使得相應(yīng)的第一內(nèi)座圈與相應(yīng)的第一外座圈軸向?qū)R，并且相應(yīng)的第二內(nèi)座圈與相應(yīng)的第二外座圈軸向?qū)R。內(nèi)軸承座圈元件被布置成隨著軸旋轉(zhuǎn)。壓縮機(jī)葉輪包括具有襯圈部分的輪轂，襯圈部分在其中具有孔用于接收軸的端部，內(nèi)軸承座圈元件的端部被布置成接合襯圈部分的周向表面。
[0006]所述襯圈部分限定環(huán)形肩部，所述環(huán)形肩部鄰接所述內(nèi)軸承座圈元件的端部。
[0007]進(jìn)一步包括連接在所述軸承殼體與所述壓縮機(jī)之間的軸承保持件，所述軸承保持件形成內(nèi)孔和環(huán)形密封件，所述軸延伸通過(guò)所述內(nèi)孔，所述環(huán)形密封件設(shè)置成可密封地接合所述內(nèi)軸承座圈元件和所述軸承保持件的所述內(nèi)孔。
[0008]所述環(huán)形密封件布置U形通路中，所述U形通路由所述襯圈部分的所述環(huán)形肩部和所述內(nèi)軸承座圈元件中的開(kāi)放通路限定。
[0009]所述內(nèi)軸承座圈元件形成擴(kuò)張部分，所述擴(kuò)張部分相對(duì)于其接合所述軸的端部具有增大的內(nèi)徑。
[0010]所述軸在端部處連接到所述內(nèi)軸承座圈元件，所述端部具有第一直徑，所述軸在所述端部之間進(jìn)一步形成細(xì)長(zhǎng)部分，所述細(xì)長(zhǎng)部分具有小于所述第一直徑的第二直徑。
[0011]所述內(nèi)軸承座圈元件的所述增大的內(nèi)徑與所述軸的所述細(xì)長(zhǎng)部分在軸向方向上重疊。
[0012]所述內(nèi)軸承座圈元件由兩個(gè)部件形成，S卩，外側(cè)杯狀件和內(nèi)側(cè)杯狀件。
[0013]在另一方面，本實(shí)用新型描述了一種渦輪增壓器，其包括渦輪機(jī)，渦輪機(jī)包括環(huán)繞渦輪機(jī)葉輪的渦輪機(jī)殼體。壓縮機(jī)包括環(huán)繞壓縮機(jī)葉輪的壓縮機(jī)殼體。軸承殼體設(shè)置并且連接在渦輪機(jī)與壓縮機(jī)之間。軸承殼體形成從中通過(guò)的軸承孔，軸承孔可容納使渦輪機(jī)葉輪和壓縮機(jī)葉輪互連的軸，以在其間傳送動(dòng)力。所述軸可旋轉(zhuǎn)地裝配在軸承殼體內(nèi)并且延伸到渦輪機(jī)和壓縮機(jī)中，使得渦輪機(jī)葉輪連接到軸的一端，而壓縮機(jī)葉輪連接到軸的相對(duì)端。軸承裝置設(shè)置在軸與軸承殼體之間。軸承裝置包括第一軸承和第二軸承，所述第一軸承中具有多個(gè)第一滾動(dòng)體元件，所述第二軸承中具有多個(gè)第二滾動(dòng)體元件，所述多個(gè)第一滾動(dòng)體元件接合在第一內(nèi)座圈與第一外座圈之間，所述多個(gè)第二滾動(dòng)體元件接合在第二內(nèi)座圈與第二外座圈之間。外軸承座圈元件設(shè)置在軸承孔內(nèi)并且形成相應(yīng)的第一外座圈和第二外座圈。內(nèi)軸承座圈元件設(shè)置在外軸承座圈元件內(nèi)并且在外軸承座圈元件與軸之間，內(nèi)軸承座圈元件形成相應(yīng)的第一內(nèi)座圈和第二內(nèi)座圈，使得相應(yīng)的第一內(nèi)座圈與相應(yīng)的第一外座圈軸向?qū)R，并且相應(yīng)的第二內(nèi)座圈與相應(yīng)的第二外座圈軸向?qū)R。內(nèi)軸承座圈元件被布置成隨著軸旋轉(zhuǎn)。壓縮機(jī)葉輪包括具有襯圈部分的輪轂，襯圈部分在其中具有孔用于接收軸的端部，內(nèi)軸承座圈元件的端部被布置成接合襯圈部分的周向表面。
[0014]在又一方面，本實(shí)用新型描述了一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有在氣缸體中形成的多個(gè)燃燒室、設(shè)置成向燃燒室提供空氣或空氣與排氣混合物的進(jìn)氣歧管，以及設(shè)置成從燃燒室接收排氣的排氣歧管。所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步包括渦輪機(jī)和壓縮機(jī)，渦輪機(jī)包括渦輪機(jī)葉輪，壓縮機(jī)包括壓縮機(jī)葉輪。軸承殼體設(shè)置并且連接在渦輪機(jī)與壓縮機(jī)之間，軸承殼體形成從中通過(guò)的軸承孔。軸可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在軸承殼體內(nèi)并且延伸到渦輪機(jī)和壓縮機(jī)中。渦輪機(jī)葉輪連接到軸的一端，而壓縮機(jī)葉輪連接到軸的相對(duì)端，使得渦輪機(jī)葉輪可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在渦輪機(jī)中，而壓縮機(jī)葉輪可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在壓縮機(jī)中。軸承裝置設(shè)置在軸與軸承殼體之間。軸承裝置包括第一軸承和第二軸承，所述第一軸承中具有多個(gè)第一滾動(dòng)體元件，所述第二軸承中具有多個(gè)第二滾動(dòng)體元件，所述多個(gè)第一滾動(dòng)體元件接合在第一內(nèi)座圈與第一外座圈之間，所述多個(gè)第二滾動(dòng)體元件接合在第二內(nèi)座圈與第二外座圈之間。外軸承座圈元件設(shè)置在軸承孔內(nèi)并且形成相應(yīng)的第一外座圈和第二外座圈，而內(nèi)軸承座圈元件設(shè)置在外軸承座圈元件內(nèi)并且在外軸承座圈元件與軸之間。內(nèi)軸承座圈元件形成相應(yīng)的第一內(nèi)座圈和第二內(nèi)座圈，使得相應(yīng)的第一內(nèi)座圈與相應(yīng)的第一外座圈軸向?qū)R，并且相應(yīng)的第二內(nèi)座圈與相應(yīng)的第二外座圈軸向?qū)R。內(nèi)軸承座圈元件被布置成隨著軸旋轉(zhuǎn)。壓縮機(jī)葉輪包括具有襯圈部分的輪廓，襯圈部分在其中具有內(nèi)孔用于接收軸的端部，內(nèi)軸承座圈元件的端部被布置成接合襯圈部分的外周向表面。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方框圖。
[0016]圖2是從根據(jù)本實(shí)用新型的渦輪增壓器的側(cè)面透視的概略圖。
[0017]圖3是通過(guò)圖2所示的渦輪增壓器中心的局部視圖。
[0018]圖4是圖3所示的渦輪增壓器軸承的放大詳細(xì)視圖。
[0019]圖5和圖6是圖3所示的渦輪增壓器軸兩端處的密封件Al、A2處的放大詳細(xì)視圖。
[0020]圖7是渦輪增壓器軸和壓縮機(jī)葉輪互連的放大詳細(xì)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本實(shí)用新型涉及與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合使用的改進(jìn)型渦輪增壓器，以促進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的有效工作并且還促進(jìn)渦輪增壓器的穩(wěn)健且可靠的工作。圖1示出了發(fā)動(dòng)機(jī)100的簡(jiǎn)化方框圖。發(fā)動(dòng)機(jī)100包括氣缸體104，氣缸體104設(shè)置有多個(gè)燃燒氣缸106。在所示實(shí)施例中，所示六個(gè)燃燒氣缸處于直列式配置或“I”形配置，但也可使用以不同配置諸如“V”形配置布置的任何其他數(shù)目的氣缸。多個(gè)燃燒氣缸106經(jīng)由排氣閥(未示出)流體連接到第一排氣管道108和第二排氣管道110。第一排氣管道108和第二排氣管道110中的每個(gè)連接到渦輪增壓器119的渦輪機(jī)120。在所示實(shí)施例中，渦輪機(jī)120包括具有進(jìn)氣口 124的殼體122，進(jìn)氣口 124流體連接到第一排氣管道108和第二排氣管道110，并且被布置成從那里接收排氣。提供給渦輪機(jī)120的排氣使得連接到軸126的渦輪機(jī)葉輪(未在此示出)旋轉(zhuǎn)。排氣通過(guò)出口 128排出渦輪機(jī)120的殼體122。出口 128處的排氣在通過(guò)豎管或尾管134排放到環(huán)境中之前，任選地穿過(guò)諸如將燃燒副產(chǎn)物從排氣流中物理上和化學(xué)上去除的后處理裝置130的其他排氣后處理部件和系統(tǒng)，和/或抑制發(fā)動(dòng)機(jī)噪音的消音器132。
[0022 ]軸126的旋轉(zhuǎn)使得壓縮機(jī)136的葉輪(未在此示出)旋轉(zhuǎn)。如圖所示，壓縮機(jī)136可以為徑流式壓縮機(jī)、混流式壓縮機(jī)或軸流式壓縮機(jī)，其配置成通過(guò)壓縮機(jī)進(jìn)口 140接收來(lái)自空氣過(guò)濾器138的新鮮的過(guò)濾空氣流。壓縮機(jī)136的出口 142處的加壓空氣在被提供到發(fā)動(dòng)機(jī)100的進(jìn)氣歧管148之前，經(jīng)由增壓空氣管道144輸送至增壓空氣冷卻器146。在所示實(shí)施例中，來(lái)自進(jìn)氣歧管148的空氣輸送至燃燒氣缸106，其在燃燒氣缸106中與燃料混合并且燃燒以產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力。
[0023]圖1中標(biāo)記102為排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)，任選的EGR系統(tǒng)102包括EGR冷卻器150(其也為任選的)，EGR冷卻器150流體連接到第一排氣管道108的EGR氣體供應(yīng)端口 152。來(lái)自第一排氣管道108的排氣流可穿過(guò)EGR冷卻器150，排氣流在經(jīng)由EGR管道156供應(yīng)到EGR閥154之前在EGR冷卻器150中進(jìn)行冷卻。EGR閥154可由電子控制，并且配置成計(jì)量或控制穿過(guò)EGR管道156的氣體的流量。EGR閥154的出口流體連接到進(jìn)氣歧管148，使得來(lái)自EGR管道156的排氣可與來(lái)自增壓空氣冷卻器146的壓縮空氣在發(fā)動(dòng)機(jī)100的進(jìn)氣歧管148內(nèi)混合。
[0024]部分由于渦輪機(jī)120所呈現(xiàn)的流動(dòng)限制，所以通常稱(chēng)為背壓的第一排氣管道108中的排氣壓力高于周?chē)鷫毫?。由于同樣的原因，第二排氣管?10中存在正背壓。由于壓縮機(jī)136所提供的壓縮，所以通常稱(chēng)為升壓壓力的進(jìn)氣歧管148中的空氣或空氣/EGR氣體混合物的壓力也高于周?chē)鷫毫?。在很大程度上，背壓與升壓壓力之間的壓力差，加上EGR系統(tǒng)102的部件的流動(dòng)限制和流動(dòng)面積，確定了可在各種發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件下實(shí)現(xiàn)的EGR氣體的最大流量。
[0025]圖2示出渦輪增壓器119的概略圖，并且圖3示出局部視圖。參考這些附圖并且在隨后的描述中，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，與已經(jīng)描述的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)和特征相同或類(lèi)似的結(jié)構(gòu)和特征有時(shí)可通過(guò)先前使用的相同參考標(biāo)號(hào)來(lái)表示。如圖所示，渦輪機(jī)120連接到軸承殼體202。軸承殼體202環(huán)繞軸126的一部分，并且包括設(shè)置在潤(rùn)滑腔206內(nèi)的軸承242和軸承243，潤(rùn)滑腔206在軸承殼體202內(nèi)形成。潤(rùn)滑腔206包括潤(rùn)滑劑進(jìn)口端口 203和潤(rùn)滑劑出口開(kāi)口 205，它們?nèi)菁{從中通過(guò)的潤(rùn)滑流體流例如發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油，從而當(dāng)軸126在發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間旋轉(zhuǎn)時(shí)潤(rùn)滑軸承242和軸承243。
[0026]軸126在一端連接到渦輪機(jī)葉輪212，而在另一端連接到壓縮機(jī)葉輪213。渦輪機(jī)葉輪212配置成在連接到軸承殼體202的渦輪機(jī)殼體215內(nèi)旋轉(zhuǎn)。壓縮機(jī)葉輪213設(shè)置成在壓縮機(jī)殼體217內(nèi)旋轉(zhuǎn)。渦輪機(jī)葉輪212包括圍繞輪轂216徑向布置的多個(gè)葉片214。輪轂216連接到軸126的端部。在所示實(shí)施例中，渦輪機(jī)葉輪212通過(guò)焊接連接在軸126的端部，但可使用其他方法諸如通過(guò)使用緊固件將渦輪機(jī)葉輪連接到軸上。渦輪機(jī)葉輪212可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在排氣渦輪機(jī)噴嘴230之間，排氣渦輪機(jī)噴嘴230在渦輪機(jī)殼體215內(nèi)限定。排氣渦輪機(jī)噴嘴230在關(guān)于軸126和葉片214的大致徑向向內(nèi)和軸向方向上提供排氣到渦輪機(jī)葉輪212，使得渦輪機(jī)120為混流式渦輪機(jī)，意為，排氣在徑向和軸向兩個(gè)方向上被提供到渦輪機(jī)葉輪。越過(guò)渦輪機(jī)葉輪212的排氣經(jīng)由在殼體中形成的出口孔234排出渦輪機(jī)殼體215。出口孔234流體連接到出口 128(圖1)。排氣渦輪機(jī)噴嘴230流體連接到進(jìn)氣通道236，進(jìn)氣通道236具有渦形形狀并且在渦輪機(jī)殼體215中形成。進(jìn)氣通道236使排氣渦輪機(jī)噴嘴230與進(jìn)氣口 124(也參見(jiàn)圖1)流體互連。注意，圖3示出了在渦輪機(jī)殼體215中形成的單個(gè)進(jìn)氣通道236，但在可選的實(shí)施例中，在單個(gè)渦輪機(jī)殼體中可形成分開(kāi)的通道。
[0027]在圖3所示的實(shí)施例中，進(jìn)氣通道236環(huán)繞渦輪機(jī)葉輪212和出口孔234的區(qū)域，并通向圍繞渦輪機(jī)葉輪212整個(gè)周邊的排氣渦輪機(jī)噴嘴230。進(jìn)氣通道236的截面流動(dòng)面積沿氣體的流動(dòng)路徑減小，該氣體經(jīng)由進(jìn)氣口 124進(jìn)入渦輪機(jī)120并且通過(guò)排氣渦輪機(jī)噴嘴230被提供給渦輪機(jī)葉輪212。
[0028]也形成用于渦輪機(jī)葉輪212的護(hù)罩的徑向噴嘴環(huán)238基本上圍繞渦輪機(jī)葉輪212的整個(gè)周邊設(shè)置。如在隨后的段落中更詳細(xì)討論，徑向噴嘴環(huán)設(shè)置成與進(jìn)氣通道236流體連通，并且圍繞渦輪機(jī)葉輪212限定排氣渦輪機(jī)噴嘴230。如圖3所示，徑向噴嘴環(huán)形成多個(gè)輪葉246，這些輪葉是固定的并且圍繞徑向噴嘴環(huán)238對(duì)稱(chēng)設(shè)置且工作用來(lái)將來(lái)自進(jìn)氣通道236的排氣導(dǎo)向渦輪機(jī)葉輪212。多個(gè)輪葉246的形狀和配置可變化。在第一多個(gè)輪葉246中的相鄰輪葉之間限定了具有傾斜形狀的流動(dòng)通路250。穿過(guò)流動(dòng)通路250的氣體的流動(dòng)動(dòng)量大致切向且徑向向內(nèi)地導(dǎo)向渦輪機(jī)葉輪212的內(nèi)徑，使得葉輪的旋轉(zhuǎn)可以增加。雖然輪葉246進(jìn)一步具有大致彎曲的氣翼形狀以最小化越過(guò)輪葉的和在輪葉之間的氣體的流動(dòng)損失，從而分別為渦輪機(jī)葉輪提供均勻的流入條件，但輪葉246也為徑向噴嘴環(huán)238的護(hù)罩部分提供結(jié)構(gòu)上的支撐。包括護(hù)罩部分的徑向噴嘴環(huán)238經(jīng)由多個(gè)緊固件252連接到渦輪機(jī)，但也可使用其他方法連接到渦輪機(jī)。緊固件252接合隔熱罩254，隔熱罩254使用過(guò)盈配合或支柱258連接到在軸承殼體202上形成的渦輪機(jī)凸緣256。
[0029]軸承殼體202包封軸126的一部分，軸126通過(guò)軸承242和軸承243旋轉(zhuǎn)地裝配于在軸承殼體中形成的軸承孔260中，軸承242和軸承243可以是筒式軸承。軸承242和軸承243中的每個(gè)包括外座圈261、滾動(dòng)體和內(nèi)座圈262，外座圈261接合軸承孔260的內(nèi)徑表面，內(nèi)座圈262具有大致管狀的形狀并且沿其長(zhǎng)度圍繞軸126延伸。在工作期間，來(lái)自潤(rùn)滑劑進(jìn)口端口203的潤(rùn)滑油通過(guò)外部油栗經(jīng)由通道264提供給軸承242和軸承243，潤(rùn)滑油在聚集在潤(rùn)滑腔206中并且通過(guò)潤(rùn)滑劑出口開(kāi)口205流出軸承殼體之前從通道264沖洗過(guò)軸承以使它們冷卻并且潤(rùn)滑。
[0030]軸承242和軸承243通過(guò)軸承保持件266軸向保持在軸承孔260內(nèi)，軸承保持件266設(shè)置在形成于軸承殼體202之上的壓縮機(jī)裝配板268與壓縮機(jī)葉輪213之間。軸承保持件266形成中心開(kāi)口 270，中心開(kāi)口 270的內(nèi)徑小于軸承孔260的內(nèi)徑，使得當(dāng)軸承保持件266連接到軸承殼體202時(shí)，軸承242和軸承243保持在軸承孔260內(nèi)。軸承保持件266通過(guò)緊固件272固定到壓縮機(jī)裝配板268，但可使用其他緊固結(jié)構(gòu)或保持結(jié)構(gòu)。
[0031]參見(jiàn)圖2和圖3，壓縮機(jī)136包括形成輪葉276的壓縮機(jī)輪葉環(huán)274，壓縮機(jī)輪葉環(huán)274圍繞壓縮機(jī)葉輪213徑向設(shè)置。輪葉276使壓縮機(jī)進(jìn)口孔278與壓縮機(jī)渦形通道280流體連接，壓縮機(jī)進(jìn)口孔278包含壓縮機(jī)葉輪213，壓縮機(jī)渦形通道280形成于壓縮機(jī)殼體217中并且終止于壓縮機(jī)出口開(kāi)口282。螺栓284和圓形板區(qū)段286將渦輪機(jī)殼體215連接到渦輪機(jī)凸緣256并且將壓縮機(jī)殼體217連接到壓縮機(jī)裝配板268。接合在軸126上的螺母288將軸126保持在軸承242和軸承243內(nèi)。
[0032]圖4示出軸承242和軸承243的放大詳細(xì)視圖。在該圖示中，并且在隨后的其他圖示中，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，與本文前述結(jié)構(gòu)相同或類(lèi)似的結(jié)構(gòu)將通過(guò)先前使用的相同參考標(biāo)號(hào)來(lái)表示。因此，也可稱(chēng)為壓縮機(jī)側(cè)軸承的第一軸承242由多個(gè)滾動(dòng)體元件302形成，滾動(dòng)體元件302被限于在外座圈凹槽304與內(nèi)座圈凹槽306之間進(jìn)行滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)或滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)，外座圈凹槽304在外座圈261中形成，內(nèi)座圈凹槽306靠近內(nèi)座圈262的外側(cè)端或壓縮機(jī)側(cè)端形成。類(lèi)似地，也可稱(chēng)為渦輪機(jī)側(cè)軸承的第二軸承243由多個(gè)滾動(dòng)體元件308形成，滾動(dòng)體元件308被限于在對(duì)應(yīng)的外座圈凹槽310與內(nèi)座圈凹槽312之間進(jìn)行滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)或滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
[0033]外座圈261形成有利于渦輪增壓器119工作的并且還促進(jìn)通過(guò)軸承殼體202的潤(rùn)滑油的期望流動(dòng)的各種特征。更具體地，外座圈261具有形成外壁或外殼314的大致中空的圓柱形形狀。外殼314在其端部形成外座圈凹槽304和外座圈凹槽310，并且包封圓柱形空間316，在工作期間，圓柱形空間316環(huán)繞軸216和內(nèi)座圈262。外殼314靠近任一端形成兩個(gè)集油凹槽或供油室318，集油凹槽或供油室318中的每個(gè)與在軸承殼體202中形成的通道264軸向?qū)R，使得在工作期間，流過(guò)通道264的潤(rùn)滑油聚集并且充滿(mǎn)兩個(gè)集油凹槽或供油室318中的每個(gè)。潤(rùn)滑通道320延伸通過(guò)外殼314，并且在靠近內(nèi)座圈凹槽306和內(nèi)座圈凹槽312而且還靠近外座圈凹槽304和外座圈凹槽310的區(qū)域中將每個(gè)相應(yīng)的供油室318與圓柱形空間316流體連接，以在工作期間使軸承242和軸承243潤(rùn)滑和冷卻。外殼314進(jìn)一步形成排流開(kāi)口 322，排流開(kāi)口 322將圓柱形空間316與潤(rùn)滑腔206連接流體以使聚集在外座圈261內(nèi)的任何油排出。
[0034]外座圈261環(huán)繞內(nèi)座圈262，內(nèi)座圈262環(huán)繞軸126的一部分。內(nèi)座圈262形成具有縮小直徑部分的兩個(gè)端部326，端部326與軸126的端部接合。軸126包括具有縮小外徑330的細(xì)長(zhǎng)部分328，縮小外徑330小于在軸126端部處的增大外徑332。細(xì)長(zhǎng)部分328在整個(gè)軸向長(zhǎng)度上334延伸。軸126的增大外徑332在其端部與內(nèi)座圈262的兩個(gè)端部326的縮小內(nèi)徑336配入口 O
[0035]為給軸126提供扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度，內(nèi)座圈262特意地沿其中間部分?jǐn)U張，以形成增大的直徑338。增大的直徑338與細(xì)長(zhǎng)部分328在軸向方向上重疊，以增加軸126和內(nèi)座圈262的組合結(jié)構(gòu)的彎曲剛度而不顯著增加系統(tǒng)的整體質(zhì)量。在所示實(shí)施例中，為有利于組裝，內(nèi)座圈262由兩個(gè)部件形成，即，外側(cè)杯狀件340和內(nèi)側(cè)杯狀件342。杯狀件中的一個(gè)(在該情況下為內(nèi)側(cè)杯狀件342)形成在其中接納外側(cè)杯狀件340的自由環(huán)形面的凸部和壁。夕卜側(cè)杯狀件340和內(nèi)側(cè)杯狀件342—起形成內(nèi)座圈262，內(nèi)座圈262具有中心擴(kuò)張部分344和兩個(gè)過(guò)渡部分346，過(guò)渡部分346使擴(kuò)張部分344與兩個(gè)端部326連接。如圖4的放大詳細(xì)視圖所示，在端部、過(guò)渡部分346和擴(kuò)張部分344之間提供避免應(yīng)力集中的平滑或斜切的過(guò)渡段。在所示實(shí)施例中，可以為凸?fàn)罨虬紶畹拿總€(gè)斜切過(guò)渡段均以相同的半徑形成，但可使用不同的半徑。
[0036]圖5示出圖3中壓縮機(jī)葉輪213與軸126之間的界面Al處的放大詳細(xì)視圖。在該圖中，可以看到在軸承殼體202中形成的檢查通道402。檢查通道402用塞子404塞住，塞子404在維修期間可以拆除，以提供例如到軸承殼體內(nèi)部的入口用于進(jìn)行儀表安裝和/或進(jìn)入軸承殼體內(nèi)部。
[0037]如還在圖5中可見(jiàn)，環(huán)形密封件406設(shè)置成在壓縮機(jī)的內(nèi)部工作室與軸承殼體的油腔之間提供滑動(dòng)密封。更具體地，環(huán)形密封件406設(shè)置在開(kāi)放通路408中，開(kāi)放通路408與壓縮機(jī)葉輪213后部?jī)?nèi)側(cè)上的環(huán)形表面410—起形成U形。開(kāi)放通路408在設(shè)置在軸承242的外側(cè)上的內(nèi)座圈262延伸部的端部處形成。環(huán)形密封件406可滑動(dòng)并且可密封地接合軸承保持件266的內(nèi)孔412，使得在內(nèi)座圈262與軸承保持件266之間提供滑動(dòng)密封，滑動(dòng)密封提供密封以防止?jié)櫥蛷妮S承殼體202滲漏到壓縮機(jī)殼體217中。另外，環(huán)形密封件406提供密封以防止加壓氣體進(jìn)入軸承殼體的內(nèi)部。軸承保持件密封件414設(shè)置在軸承保持件266的外部與壓縮機(jī)裝配板268之間。注意，預(yù)期內(nèi)座圈262的內(nèi)部348(圖4)大致不存在潤(rùn)滑油，因?yàn)橐苍S除了在外側(cè)杯狀件340與內(nèi)側(cè)杯狀件342之間的界面之外，并未為潤(rùn)滑油提供進(jìn)入開(kāi)口。如果發(fā)生渦輪增壓器故障，則在軸126可被拉向渦輪機(jī)殼體時(shí)的情況下，保持螺母288可被拉向底座424并且可密封地接合底座424，以保持活塞環(huán)接合并且將渦輪機(jī)葉輪和軸組件保持在軸承殼體內(nèi)。
[0038]在所示實(shí)施例中，還提供曲折路徑以阻止?jié)櫥土鞒颦h(huán)形密封件406。如圖所示，內(nèi)座圈262的端部形成徑向向外延伸的部分416，其遠(yuǎn)離軸126傾斜。向外延伸部分形成外頂端部分418，外頂端部分418成形為朝向壓縮機(jī)延伸的圓柱形壁。軸承保持件266形成面向內(nèi)的圓柱形壁420，圓柱形壁420與外頂端部分418軸向?qū)R并且從那里徑向向內(nèi)設(shè)置，使得在它們之間形成通往環(huán)形密封件406的蜿蜒或曲折的路徑422。
[0039]圖6示出圖3中渦輪機(jī)葉輪212與軸承殼體202之間的界面A2處的放大詳細(xì)視圖。在該圖中，排流凹槽502朝向軸126的一端504形成，以有利于穿過(guò)最里面的軸承表面B4的潤(rùn)滑油排流到回油室中。為了密封以防止?jié)櫥偷臐B漏并且為了提供密封以防止加壓氣體進(jìn)入軸承殼體202的內(nèi)部，在軸126與渦輪機(jī)凸緣256的內(nèi)孔506之間提供兩個(gè)環(huán)形密封件。更具體地，第一環(huán)形密封件508設(shè)置于在軸126中形成的通路510中，而第二環(huán)形密封件512設(shè)置于也在軸126中形成的通路514中。
[0040]在工作期間，通過(guò)第一環(huán)形密封件508和第二環(huán)形密封件512與軸126和渦輪機(jī)凸緣256的內(nèi)孔506的滑動(dòng)和密封接觸，阻止來(lái)自軸承殼體202內(nèi)的潤(rùn)滑油滲漏到渦輪機(jī)的工作室中。注意，如果發(fā)生渦輪增壓器故障，在此期間軸126可朝向渦輪機(jī)移置，則至少第一環(huán)形密封件508可在內(nèi)孔506中軸向移置達(dá)預(yù)定的距離，同時(shí)仍維持與內(nèi)孔506的接觸，從而即使在故障模式下仍然提供密封，以避免潤(rùn)滑油滲漏到渦輪機(jī)殼體中。如果軸126朝向壓縮機(jī)移置則提供相同的滑動(dòng)公差，在這種情況下，第二環(huán)形密封件512可在內(nèi)孔506中移置同時(shí)仍維持其密封功能。
[0041]壓縮機(jī)葉輪213與軸126之間的接頭可被配置成使得軸承內(nèi)座圈262可用作用于壓縮機(jī)葉輪213的輪轂602的徑向?qū)虮砻妫鐖D7所示。具體地，壓縮機(jī)葉輪213的輪轂602可包括在軸向方向上朝向軸126延伸的圓柱形襯圈部分604。襯圈部分604可具有內(nèi)孔606，軸126的第一端部608可接收在內(nèi)孔606內(nèi)。為有利于軸126與輪轂602之間的穩(wěn)固連接，孔606和軸126的端部608可具有配合螺紋。另外，軸承內(nèi)座圈262的端部610可被布置成在輪轂602的襯圈部分604徑向向外并且與其處于接觸關(guān)系。更具體地，內(nèi)座圈262的端部610的徑向面向內(nèi)的表面612可被布置成與輪轂602的襯圈部分604的外周向表面614接合。壓縮機(jī)葉輪213的輪轂602的襯圈部分604可進(jìn)一步包括環(huán)形肩部616，當(dāng)軸126的端部608完全插入輪轂602的襯圈部分604中的孔606中時(shí)，環(huán)形肩部616鄰接軸承內(nèi)座圈262的軸向端部。
[0042]使用這種布置，內(nèi)座圈262為輪轂602提供徑向?qū)虮砻妫瑥较驅(qū)虮砻嬖跍u輪增壓器的工作期間幫助約束壓縮機(jī)葉輪213。例如，在渦輪增壓器的工作期間，使用軸承內(nèi)座圈262作為壓縮機(jī)葉輪213的徑向?qū)虮砻鎺椭_保壓縮機(jī)葉輪213在離心加載時(shí)始終與軸126的接觸。使用軸承內(nèi)座圈262作為壓縮機(jī)葉輪213的徑向?qū)虮砻孢€利用軸承內(nèi)座圈262的高強(qiáng)度特性。例如，使用高強(qiáng)度的內(nèi)座圈材料作為徑向?qū)虮砻婵蓽p少壓縮機(jī)葉輪213上的應(yīng)力。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，軸承內(nèi)座圈262可由高強(qiáng)度的材料制成。
[0043]工業(yè)實(shí)用性
[0044]應(yīng)當(dāng)理解，以上描述提供了所公開(kāi)系統(tǒng)和技術(shù)的示例。然而，可以設(shè)想的是，本實(shí)用新型的其他實(shí)施在細(xì)節(jié)上可不同于以上示例。對(duì)本實(shí)用新型或其示例的所有引用旨在參考當(dāng)時(shí)討論的特定示例，并非更一般地旨在暗含關(guān)于本實(shí)用新型保護(hù)范圍的任何限制。除非另外指示，否則關(guān)于某些特征的所有區(qū)別性和貶意性的語(yǔ)言旨在指示那些特征并非優(yōu)選，而不是將此類(lèi)特征從本實(shí)用新型的保護(hù)范圍中完全排除。
[0045]除非本文另外指示，否則本文的值的范圍的詳述僅旨在用作單獨(dú)地參考落入該范圍內(nèi)的每個(gè)獨(dú)立值的速記方法，并且每個(gè)獨(dú)立值被包括到本說(shuō)明書(shū)中，如同其在本文被單獨(dú)列舉。除非本文另外指示或者與上下文明顯矛盾，否則本文所述的所有方法可以任何適合的順序執(zhí)行。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種渦輪增壓器，其特征在于包括: 渦輪機(jī)，其包括渦輪機(jī)葉輪； 壓縮機(jī)，其包括壓縮機(jī)葉輪； 軸承殼體，其設(shè)置并且連接在所述渦輪機(jī)與所述壓縮機(jī)之間，所述軸承殼體形成從中通過(guò)的軸承孔； 軸，其可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述軸承殼體內(nèi)，并且延伸到所述渦輪機(jī)和所述壓縮機(jī)中，其中所述渦輪機(jī)輪連接到所述軸的一端，并且其中所述壓縮機(jī)葉輪連接到所述軸的相對(duì)端，使得所述渦輪機(jī)葉輪可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述渦輪機(jī)中，而所述壓縮機(jī)葉輪可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述壓縮機(jī)中； 軸承裝置，其設(shè)置在所述軸與所述軸承殼體之間，所述軸承裝置包括第一軸承和第二軸承，所述第一軸承中具有多個(gè)第一滾動(dòng)體元件，所述第二軸承中具有多個(gè)第二滾動(dòng)體元件，所述多個(gè)第一滾動(dòng)體元件接合在第一內(nèi)座圈與第一外座圈之間，所述多個(gè)第二滾動(dòng)體元件接合在第二內(nèi)座圈與第二外座圈之間； 外軸承座圈元件，其設(shè)置在所述軸承孔內(nèi)并且形成所述第一外座圈和所述第二外座圈；以及 內(nèi)軸承座圈元件，其設(shè)置在所述外軸承座圈內(nèi)并且在所述外軸承座圈與所述軸之間，所述內(nèi)軸承座圈元件形成所述第一內(nèi)座圈和所述第二內(nèi)座圈，使得所述第一內(nèi)座圈與所述第一外座圈軸向?qū)R，并且所述第二內(nèi)座圈與所述第二外座圈軸向?qū)R； 其中所述內(nèi)軸承座圈元件被布置成隨著所述軸旋轉(zhuǎn)；以及 其中所述壓縮機(jī)葉輪包括具有襯圈部分的輪轂，所述襯圈部分在其中具有孔用于接收所述軸的端部，所述內(nèi)軸承座圈元件的端部被布置成接合所述襯圈部分的外周向表面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述襯圈部分限定環(huán)形肩部，所述環(huán)形肩部鄰接所述內(nèi)軸承座圈元件的端部。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦輪增壓器，其特征在于，進(jìn)一步包括連接在所述軸承殼體與所述壓縮機(jī)之間的軸承保持件，所述軸承保持件形成內(nèi)孔和環(huán)形密封件，所述軸延伸通過(guò)所述內(nèi)孔，所述環(huán)形密封件設(shè)置成可密封地接合所述內(nèi)軸承座圈元件和所述軸承保持件的所述內(nèi)孔。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述環(huán)形密封件布置U形通路中，所述U形通路由所述襯圈部分的所述環(huán)形肩部和所述內(nèi)軸承座圈元件中的開(kāi)放通路限定。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述內(nèi)軸承座圈元件形成擴(kuò)張部分，所述擴(kuò)張部分相對(duì)于其接合所述軸的端部具有增大的內(nèi)徑。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述軸在端部處連接到所述內(nèi)軸承座圈元件，所述端部具有第一直徑，所述軸在所述端部之間進(jìn)一步形成細(xì)長(zhǎng)部分，所述細(xì)長(zhǎng)部分具有小于所述第一直徑的第二直徑。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述內(nèi)軸承座圈元件的所述增大的內(nèi)徑與所述軸的所述細(xì)長(zhǎng)部分在軸向方向上重疊。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述內(nèi)軸承座圈元件由兩個(gè)部件形成，即，外側(cè)杯狀件和內(nèi)側(cè)杯狀件。9.一種渦輪增壓器，其特征在于包括: 渦輪機(jī)，其包括環(huán)繞渦輪機(jī)葉輪的渦輪機(jī)殼體； 壓縮機(jī)，其包括環(huán)繞壓縮機(jī)葉輪的壓縮機(jī)殼體； 軸承殼體，其設(shè)置并且連接在所述渦輪機(jī)與所述壓縮機(jī)之間，所述軸承殼體形成從中通過(guò)的軸承孔，所述軸承孔容納使所述渦輪機(jī)葉輪和所述壓縮機(jī)葉輪互連的軸，以在其間傳遞動(dòng)力； 其中所述軸可旋轉(zhuǎn)地裝配在所述軸承殼體內(nèi)并且延伸到所述渦輪機(jī)和所述壓縮機(jī)中，使得所述渦輪機(jī)葉輪連接到所述軸的一端，而所述壓縮機(jī)葉輪連接到所述軸的相對(duì)端； 軸承裝置，其設(shè)置在所述軸與所述軸承殼體之間，所述軸承裝置包括第一軸承和第二軸承，所述第一軸承中具有多個(gè)第一滾動(dòng)體元件，所述第二軸承中具有多個(gè)第二滾動(dòng)體元件，所述多個(gè)第一滾動(dòng)體元件接合在第一內(nèi)座圈與第一外座圈之間，所述多個(gè)第二滾動(dòng)體元件接合在第二內(nèi)座圈與第二外座圈之間； 外軸承座圈元件，其設(shè)置在所述軸承孔內(nèi)并且形成所述第一外座圈和所述第二外座圈； 內(nèi)軸承座圈元件，其設(shè)置在所述外軸承座圈元件內(nèi)并且在所述外軸承座圈元件與所述軸之間，所述內(nèi)軸承座圈形成所述第一內(nèi)座圈和所述第二內(nèi)座圈，使得所述第一內(nèi)座圈與所述第一外座圈軸向?qū)R，并且所述第二內(nèi)座圈與所述第二外座圈軸向?qū)R； 其中所述內(nèi)軸承座圈元件被布置成隨著所述軸旋轉(zhuǎn)；以及 其中所述壓縮機(jī)葉輪包括具有襯圈部分的輪轂，所述襯圈部分在其中具有孔用于接收所述軸的端部，所述內(nèi)軸承座圈元件的端部被布置成接合所述襯圈部分的外周向表面。10.—種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有在氣缸體中形成的多個(gè)燃燒室、設(shè)置成向所述燃燒室提供空氣或空氣與排氣混合物的進(jìn)氣歧管，以及設(shè)置成從所述燃燒室接收排氣的排氣歧管，其特征在于，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步包括: 渦輪機(jī)，其包括環(huán)繞渦輪機(jī)葉輪的渦輪機(jī)殼體，所述渦輪機(jī)殼體流體連接到所述排氣歧管，并且設(shè)置成從所述排氣歧管接收排氣，以驅(qū)動(dòng)所述渦輪機(jī)葉輪； 壓縮機(jī)，其包括環(huán)繞壓縮機(jī)葉輪的壓縮機(jī)殼體，所述壓縮機(jī)殼體流體連接到所述進(jìn)氣歧管，并且設(shè)置成向所述進(jìn)氣歧管提供空氣； 軸承殼體，其設(shè)置并且連接在所述渦輪機(jī)與所述壓縮機(jī)之間，所述軸承殼體形成從中通過(guò)的軸承孔； 軸，其可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述軸承殼體內(nèi)并且延伸到所述渦輪機(jī)和所述壓縮機(jī)中，其中所述渦輪機(jī)葉輪連接到所述軸的一端，并且其中所述壓縮機(jī)葉輪連接到所述軸的相對(duì)端，使得所述渦輪機(jī)葉輪可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述渦輪機(jī)中，而所述壓縮機(jī)葉輪可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述壓縮機(jī)中； 軸承裝置，其設(shè)置在所述軸與所述軸承殼體之間，所述軸承裝置包括第一軸承和第二軸承，所述第一軸承中具有多個(gè)第一滾動(dòng)體元件，所述第二軸承中具有多個(gè)第二滾動(dòng)體元件，所述多個(gè)第一滾動(dòng)體元件接合在第一內(nèi)座圈與第一外座圈之間，所述多個(gè)第二滾動(dòng)體元件接合在第二內(nèi)座圈與第二外座圈之間； 外軸承座圈元件，其設(shè)置在所述軸承孔內(nèi)并且形成所述相應(yīng)的第一外座圈和第二外座圈； 內(nèi)軸承座圈元件，其設(shè)置在所述外軸承座圈元件內(nèi)并且在所述外軸承座圈元件與所述軸之間，所述內(nèi)軸承座圈形成所述相應(yīng)的第一內(nèi)座圈和第二內(nèi)座圈，使得所述相應(yīng)的第一內(nèi)座圈與所述相應(yīng)的第一外座圈軸向?qū)R，并且所述相應(yīng)的第二內(nèi)座圈與所述相應(yīng)的第二外座圈軸向?qū)R； 其中所述內(nèi)軸承座圈元件被布置成隨著所述軸旋轉(zhuǎn)；以及 其中所述壓縮機(jī)葉輪包括具有襯圈部分的輪轂，所述襯圈部分在其中具有孔用于接收所述軸的端部，所述內(nèi)軸承座圈元件的端部被布置成接合所述襯圈部分的外周向表面。
【文檔編號(hào)】F02B37/00GK205445694SQ201620174394
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月8日
【發(fā)明人】R·E·安娜緹, M·蘇車(chē)肯, T·J·威廉姆斯
【申請(qǐng)人】卡特彼勒公司