CN104755707B - 引发漩涡的轴承壳体分隔件和内芯 - Google Patents

Abstract

一种涡轮增压器(10)，在涡轮机壳体与压缩机壳体之间具有一个轴承壳体(14)，该轴承壳体具有一个成形的内芯(16)，该内芯邻近于一个分隔件(24)形成了一个内部排油空腔(20)，该分隔件被成形为用于引发漩涡而将油消泡。该轴承壳体(14)的内部内芯壁中的一个凹陷(18)形成该排油空腔(20)，其中该凹陷(18)的每端(22)对应于该分隔件(24)的一个远端(30)。该分隔件(24)优选地是基本上管状的，其中一排油流动开孔(32)在一个凹入的中心部分(28)的每个外部跨度(34)上对齐以便引发漩涡。

Description

引发漩涡的轴承壳体分隔件和内芯

相关申请的交叉引用

本申请要求在2012年11月12日提交的并且题为“引发漩涡的轴承壳体分隔件和内芯(Swirl Inducing Bearing Housing Spacer And Core)”的美国临时申请号61/725,131的优先权及所有权益。

技术领域

本披露涉及用于在涡轮机壳体与压缩机壳体之间具有轴承壳体的涡轮增压器的多个部件。更具体地，本披露涉及具有成形的分隔件和成形的内芯的、用于引发漩涡效果从而将油消泡的一种轴承壳体。

背景技术

涡轮增压的优点包括功率输出增大、燃料消耗小以及污染物排放减少。不再主要从高功率性能方面来看发动机的涡轮增压，而是视作一种基于较低二氧化碳(CO₂)排放的减少燃料消耗和环境污染的手段。当前，涡轮增压的一个主要原因是使用排气能量来减少燃料消耗和排放。在涡轮增压的发动机中，燃烧空气在被供给到发动机之前被预先压缩。该发动机与一个自然吸气发动机相比吸入了相同体积的空气燃料混合物，但由于较高的压力，因此较高的密度的更多的空气和燃料质量以一种受控的方式被供给到燃烧室中。因此可以燃烧更多的燃料，从而发动机的功率输出相对于速度和工作容积增大。

在排气涡轮增压中，普通情况下被浪费掉的排气能量中的一些能量被用来驱动涡轮机。该涡轮机包括一个涡轮机叶轮，该涡轮机叶轮安装在一个轴上并且被排气流旋转地驱动。涡轮增压器将一些通常被浪费掉的排气能量中的一些能量返回到发动机，从而有助于发动机效率和节省燃料。被涡轮机驱动的一个压缩机吸取经过滤的周围空气、将其压缩、并且然后将它供给到发动机。该压缩机包括一个压缩机叶轮，该压缩机叶轮安装在该同一轴上，从而该涡轮机叶轮的旋转致使压缩机叶轮旋转。

涡轮增压器典型地包括连接至发动机的排气歧管上的一个涡轮机壳体、连接至发动机的进气歧管上的一个压缩机壳体、以及将该涡轮机壳体和压缩机壳体联接在一起的一个中央轴承壳体。该轴承壳体包围该旋转轴。

在一个示例性径向轴承系统中，该轴以最小的摩擦在径向浮动轴承中的油膜上转动。对该涡轮增压器而言，油供应是来自发动机。该轴承系统被设计成使得，以小于轴速度旋转的径向浮动轴承是位于该静止的轴承壳体与该旋转的轴之间。这样就允许这些轴承被适配成使得在任何运行速度下，轴与轴承之间都没有金属接触。除了润滑功能外，油膜还具有阻尼作用，这有助于轴和涡轮机叶轮组件的稳定性。这种油还可以在油经排油口排到发动机的曲轴箱时从涡轮增压器移除热量。

在该轴承壳体中用于该旋转轴的一个通孔从该轴承壳体的压缩机端延伸至涡轮机端。该轴承壳体包括至少部分地布置在该轴承壳体的通孔中的多个轴承、以及一个轴承分隔件。该轴被这些轴承可旋转地支撑并且具有与该涡轮机叶轮的旋转轴线和该压缩机叶轮的旋转轴线重合的旋转轴线。该轴承壳体包括以一种依赖于该轴承分隔件在该轴承壳体的通孔中的旋转位置的方式将油从进油口引导至这些轴承的多个油通路以及将油从该进油口引导至该旋转轴的一个轴油路径。如图1和图2所示的分隔件包括单列大开孔、具体为四个开孔，这些开孔是在圆柱形排油空腔中围绕该管状间隔件的中心加工的。

该轴承壳体的内芯包括在该进油口与该排油口之间的一个排油空腔。润滑油以大约四巴的压力流入该涡轮增压器中。当油以低压排出时，排油口直径典型地大于进油口。穿过该轴承的油流动通常是竖直地从上到下。油应返回至该曲轴箱、到达发动机油位之上。排油口中的任何阻碍都将在该轴承系统中产生背压。

本披露的焦点在于涡轮增压器的轴承壳体中、可以由于该涡轮增压器的内部移动部件而被搅动并且起泡的油。搅动的起泡的油可能不利于该轴承壳体排油空腔正确地发挥功能。起泡的油难以从排油口排出并且对发动机具有其他负面影响。

发明内容

本披露提供了一种带有分隔件的轴承壳体，该分隔件被成形为用于与具体成形的排油空腔相结合来引发漩涡，该排油空腔是轴承壳体内芯的一部分、邻近于该成形的分隔件。该排油空腔是由该轴承壳体的内芯的一部分形成的、邻近与该成形的分隔件。形成该排油空腔的成形的内芯和相关联的成形的分隔件更均匀地分布高压油。

该成形的分隔件引发改善的漩涡效果以便更好地将油消泡。在该分隔件中，油沿着该分隔件的向内凹的部分的跨度流经一系列开孔而产生较少的搅动。通过在内芯壁中具有凹陷的成形的排油空腔连同该成形的分隔件

(在盒体中)，油出口区域经由该排油空腔到排油口是增大的，以获得消泡的且更少搅动的油的流动。

附图说明

本披露的优点将是容易了解的，因为这些优点通过参照以下详细说明在结合附图考虑时将变得更好理解，在附图中：

图1是现有技术轴承壳体的截面视图，其中一个基本上圆柱形的内芯环绕一个分隔件；

图2是具有单行大开孔的现有技术分隔件，这些大开孔围绕该分隔件的中心；

图3是具有环绕成形的分隔件的成形的内芯的一个轴承壳体的顶部截面视图；

图4是该成形的内芯的端视图；

图5是该成形的内芯的侧视图；

图6是该成形的内芯的顶视图，示出了排油空腔的一个成形的凹陷；

图7是该成形的内芯的透视图；

图8是该成形的内芯的凹陷所形成的排油空腔中该成形的分隔件的剖面透视图；

图9是该成形的分隔件的侧视图；并且

图10是该成形的分隔件的截面视图，其中注明了油流动方向。

具体实施方式

涡轮增压器10是总体上已知的，其中压缩机叶轮是经由轴12被涡轮机叶轮可旋转地驱动。轴12穿过了涡轮机壳体与压缩机壳体之间的轴承壳体14。

轴承壳体14包括一个内芯16作为轴承壳体14的一个内部中空部分，该内芯包绕多个轴承部件。内芯16具有一个凹陷18或优选地在形成排油空腔20的内部轴承壳体内芯壁中的每一侧(即，右和左)具有一个凹陷18，并且凹陷18的每端22优选地形成了直径小于这些末端22之间的凹陷18的横向距离的一个基本上圆柱形的内芯壁。词语“距离”用作该优选地不是圆的凹陷区的跨度。如图5、图6和图8所示，成形的分隔件24的每侧的凹陷18可以形成在成形的分隔件24的每侧延伸的、该排油空腔20的一个油出口区，其中在成形的分隔件24上方具有较小面积、一个开口低至一个排油口26。

成形的分隔件24包围了轴12并且被布置在一对轴承27之间。成形的分隔件24优选地是基本上管状的，其中一个向内凹的中心部分28具有的直径小于成形的分隔件24的远端30的直径。在该向内凹的中心部分28在这些远端30之间的的每个外部跨度34上，一排油流动开孔32是对齐的。每排油流动开孔32优选地包括至少八个开孔，这些开孔是对齐的以便引发漩涡从而将油消泡。

形成排油空腔20的这个凹陷18邻近于该成形的分隔件24。内芯16所形成的凹陷18在每侧都是总体上U-形的或V-形的并且位于轴承壳体14中、邻近于成形的分隔件24的向内凹的中心部分28。图3的箭头示出了形成排油空腔20的这些凹陷18所容纳的较大的油出口区。虽然附图中将凹陷18示出为图3中的浅“V”或图8中的“U”形，但是排油空腔20的形状不限于这些优选的轮廓。

凹陷18的每端22以紧密关联的方式对应于成形的分隔件24的远端30。成形的分隔件24的远端30优选地是圆柱形的并且在向内凹的中心部分28的每端上与内芯16的对应的圆化部分对齐而使得油流向该向内凹的中心部分28。成形的分隔件24的远端30以紧密关联的方式与轴承壳体14中的凹陷18的每端22对齐，因而油主要从成形的分隔件24的远端30向内流动。

图10是成形的分隔件24的一个截面视图并且示出了油穿过油流动开孔32向内朝向该成形的分隔件24的向内凹的中心部分28而流动的方向。与如图1箭头所示的小的现有技术油出口区相比，这种分隔件油流动设计通过与图2的主要圆柱形分隔件紧密相关联的圆柱形内芯壁产生更少的搅动。在现有技术圆柱形分隔件周围的小的腔室(其中该现有技术油出口区具有大的中心开孔)通常用来搅动油。在此披露的成形的内芯16与其在该成形的分隔件24的每侧的优选凹陷18以更少的搅动更均匀地分布高压油并且使得油更好地流入和流出排油空腔20。

内芯16允许油流动，并且排油空腔20在排油口26上方以供油返回至发动机曲轴箱。

以展示性的方式描述了本发明，并且应理解的是，所使用的术语旨在本质上是描述词语而非限制词语。鉴于以上的传授内容，本发明的许多修改和变动都是可能的。因此应理解的是，在所附权利要求书的范围内，可以按照与在本说明内具体列举的不同方式来实践本发明。

Claims (6)

1.一种涡轮增压器（10），包括：

一个轴承壳体（14），该轴承壳体带有一个具有凹陷（18）的内芯（16），该凹陷邻近于一个成形的分隔件（24）形成了一个排油空腔（20），其中，该分隔件（24）是基本上管状的，其中心部分（28）是向内凹的、具有的直径小于该基本上管状的分隔件（24）的两端（30）的直径；以及

一排油流动开孔（32），其在该向内凹的中心部分（28）的每个外部跨度（34）的圆周方向上对齐以引发漩涡从而将油消泡。

2.如权利要求1所述的涡轮增压器（10），其中该凹陷（18）在该轴承壳体（14）中是U-形的、邻近于该分隔件（24）的中心部分（28），并且该凹陷（18）的每端（22）对应于该分隔件（24）的两端（30）。

3.如权利要求1所述的涡轮增压器（10），其中每排油流动开孔（32）包括至少八个开孔。

4.如权利要求1所述的涡轮增压器（10），其中该基本上管状的分隔件（24）的两端（30）是圆柱形的并且与该内芯（16）的对应的圆形壁部分对齐，这样使得油流向该向内凹的中心部分（28）。

5.如权利要求1所述的涡轮增压器（10），其中该排油空腔（20）在一个排油口（26）的上方、作为该内芯（16）的一部分以供油返回至发动机曲轴箱。

6.一种涡轮增压器（10），包括：

具有内芯（16）的一个轴承壳体（14），该内芯在该轴承壳体（14）中具有多个凹陷（18），这些凹陷在一个基本上管状的分隔件（24）的每侧形成一个排油空腔（20）；

其中，该基本上管状的分隔件（24）包括一个向内凹的中心部分（28），该中心部分具有的直径小于该基本上管状的分隔件（24）的两端（30）的直径，其中各有一排油流动开孔（32）在该向内凹的中心部分（28）的每个外部跨度（34）的圆周方向上对齐以便引发漩涡从而将油消泡，并且其中该基本上管状的分隔件（24）的两端（30）与该轴承壳体（14）中的这些凹陷（18）的每端（22）对齐。