CN104975889B - 具有集浮动与止推功能于一体的半浮动轴承的涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

具有集浮动与止推功能于一体的半浮动轴承的涡轮增压器，包括涡轮壳体、安装在所述涡轮壳体中涡轮组件，还包括半浮动轴承，所述半浮动轴承内壁上设有径向载荷承载面，所述半浮动轴承的一端设有止推压板。本发明具有以下有益效果：1）采用了一种新型的轴承结构，将径向浮动和轴向止推集成一体，大大的减少了涡轮增压器轴承支撑系统的零部件数目，减少了摩擦副的数目，进而减少旋转中的摩擦损失，提升了轴系效率，并改善了增压器的响应性；2）增压器整体结构更加紧凑，有益于增压器在整车上的安装布置；3）轴承内表面的轴向槽缓解了非同步振动，改善因振动引起的噪声。

Description

具有集浮动与止推功能于一体的半浮动轴承的涡轮增压器

技术领域

本发明属于内燃发动机的涡轮增压器领域，具体涉及一种具有集浮动与止推功能于一体的半浮动轴承的涡轮增压器。

背景技术

涡轮增压是增压发动机中最常见的增压系统之一，涡轮增压利用废气驱动，在相同的单位时间里，能够把更多的空气或空气与燃油的混合气强制挤入汽缸进行压缩燃爆动作，因此能在相同的汽缸容量下产生较自然进气发动机更大的动力输出。

可见，涡轮增压器是内燃机技术发展的一项里程碑式技术；同时，随着节能减排政策的推广，发动机小型化和功率强化提升成为趋势，涡轮增压器也越来越多的被用于乘用车及轿车上。为满足对汽车舒适性和驾乘快感的需求，涡轮增压器转子效率，特别是低速的响应性必须予以提升。同时由于制造和设计的复杂性、成本的限制，涡轮增压器的转子支撑系统目前仍以浮动为主，浮动轴承通常分为全浮动和半浮动两种结构，全浮动轴承可以旋转完整的360度，而半浮动轴承则被周向定位装置限制，在周向无法旋转。

如公布号为CN103291753A的中国发明专利《一种浮动轴承及内燃机涡轮增压器》中提出了一种应用于涡轮增压器的浮动轴承，该全浮动轴承的材料为氧化锆陶瓷材料，增加了浮动轴承的耐腐蚀性，同时该轴承呈哑铃状，工作时能形成两层油膜，增加了润滑油量，降低了工作温度。

一般来说，浮动轴承仅起到径向支撑的功能，而在轴向必须有单独的止推轴承系统来限制轴承在轴向的运动，这无疑导致了涡轮增压器轴承支撑系统的零部件较多，增加了摩擦副的数目，增加了摩擦损失，降低了轴系效率。

因此，针对该问题，本发明中采用了一种新型的轴承结构，将径向浮动和轴向止推集成一体。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供了一种具有集浮动与止推功能于一体的半浮动轴承的涡轮增压器，减少了涡轮增压器轴承支撑系统的零部件数目，减少了摩擦副的数目，进而减少旋转中的摩擦损失，提升了轴系效率，并改善了增压器的响应性。

本发明通过以下技术方案实现。

具有集浮动与止推功能于一体的半浮动轴承的涡轮增压器，包括涡轮壳体、安装在所述涡轮壳体中涡轮组件，还包括半浮动轴承，所述半浮动轴承内壁上设有径向载荷承载面，所述半浮动轴承的一端设有止推压板。

现有技术中止推轴承系统存在零件多的问题，零件多相当于增加了摩擦副的数目，增加了摩擦损失，降低了轴系效率。本发明改变了现有技术中的相关结构，其中的半浮动轴承内壁上设有径向载荷承载面，工作时，其和转轴轴颈之间形成径向的承载油膜；半浮动轴承的一端设有止推压板，防止其轴向运动。

作为优选，所述径向载荷承载面包括设于半浮动轴承两端的第一承载面和第二承载面，能更加稳定的支撑转轴轴颈。

作为优选，所述涡轮增压器中还包括与半浮动轴承配合的周向定位机构，所述周向定位机构包括定位销，所述定位销的销轴插入所述止推压板上的销孔中，所述半浮动轴承的一端设轴肩，该轴肩上设有与所述定位销匹配的槽口。

本发明通过巧妙地设计轴承，在轴承的一侧设有凸起的轴肩，在轴肩上的一位置开有槽口，通过该槽口与定位销的匹配来实现半浮动轴承的轴心定位。

作为优选，所述半浮动轴承的内表面含有若干个轴向延伸的轴向槽，用于润滑剂的流动和供给，同时轴向槽可以通过减少润滑油的油膜涡动来缓解非同步振动，从而改善转子动力学特性。

作为优选，所述半浮动轴承的两个端面各包含若干个油契面，用于承载转子在运转过程中产生的轴向力。

作为优选，所述定位销为回转体，所述槽口为月牙形槽口。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1）采用了一种新型的轴承结构，将径向浮动和轴向止推集成一体，大大的减少了涡轮增压器轴承支撑系统的零部件数目，减少了摩擦副的数目，进而减少旋转中的摩擦损失，提升了轴系效率，并改善了增压器的响应性；2）增压器整体结构更加紧凑，有益于增压器在整车上的安装布置；3）轴承内表面的轴向槽缓解了非同步振动，改善因振动引起的噪声。

附图说明

图1为本发明的涡轮增压器的截面图。

图2为本发明的半浮动轴承的立体图。

图3为本发明的半浮动轴承的截面图。

图4为本发明的周向定位机构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式，对本发明作进一步描述。

见图1至图4，具有集浮动与止推功能于一体的半浮动轴承的涡轮增压器，包括涡轮壳体2、安装在所述涡轮壳体2中且连接到可旋转的轴上以随其旋转的涡轮组件3，还包括压气机壳体和安装在所述压气机壳体中且连接到所述可旋转的轴以随其旋转的压气机组件5，还包括压气机壳体和所述涡轮壳体2之间的轴承体组件4，所述轴承体组件4包括半浮动轴承1，所述半浮动轴承1包含一个供油孔104，供油孔104供应润滑油给轴承系统以形成承载油膜和冷却转子系统。所述半浮动轴承1两端的内壁上设有径向载荷承载面，包括设第一承载面105和第二承载面106，在其和转轴轴颈之间形成径向的承载油膜，其长度分别为Lc和Lt，其数值根据转子动力学计算确定。

本实施方式中，所述半浮动轴承1的一端设有止推压板10，还设有与半浮动轴承1配合的周向定位机构，该周向定位机构包括定位销9，该定位销9为回转体；所述定位销9的销轴插入所述止推压板10上的销孔中，用来固定定位销9的位置。半浮动轴承1的一端还设轴肩，该轴肩上设有与所述定位销9匹配的呈月牙形的槽口103；还包括封油盖11。

本实施方式中，所述半浮动轴承1的内表面含有四个轴向延伸的轴向槽102，用于润滑剂的流动和供给。轴向槽102可以通过减少润滑油的油膜涡动来缓解非同步振动，从而改善转子动力学特性，轴向槽102在尺寸、位置和数量上可以根据转子动力学需求进行变化。所述半浮动轴承1的两个端面各包含四个油契面101。

具体来看图4，包括半浮动轴承1、轴承体组件4、定位销9、止推压板10、封油盖11、封油盖挡圈60和O型圈70。本发明中，对半浮动轴承1的定位包括两方面：一方面限制其绕涡轮增压器转轴80（X轴）的旋转运动；一方面限制其沿轴向（X方向）的平动。对于前者，在半浮动轴承1的单侧设置一轴肩，轴肩上加工有月牙形的槽口103，月牙形的槽口103的圆心与定位销9的芯轴1同心，则定位销9中部圆盘与槽口103恰好咬合，限制了半浮动轴承1绕X轴的旋转运动。与此同时，圆盘与槽口103的直径并不相等，使半浮动轴承1绕X轴保留微小的转动量。对于半浮动轴承1的轴向平动，采用止推压板10进行限制，止推压板10的左侧为封油盖11，再由封油盖挡圈60将其压住，封油盖挡圈60装入轴承体组件4挡圈槽202中，同时各个接触面上贴合，从而固定了封油盖11、止推压板10的轴向位置。轴肩位于轴承体前端面203和止推压板端面之间，其厚度小于间隙宽度，确保半浮动轴承1沿轴向留有一定活动间隙，允许半浮动轴承1在轴向有0.035~0.105mm的窜动量。封油盖外圆开槽，其与轴承体的径向安装面上装入O型圈70，起到密封作用，防止润滑油泄漏。

通过以上实施方式中的方案，与现有技术相比，本发明减少了涡轮增压器转子零部件数目，相应的转子运动摩擦副减少，转子机械效率提升。零部件数目的减少不仅降低了产品成本，还提升了增压器装配生产效率，增压器整体结构也更加紧凑，有益于增压器在整车上的安装布置。采用新型的浮动轴承，轴承内表面的轴向槽102缓解了非同步振动，改善因振动引起的噪声。

本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.具有集浮动与止推功能于一体的半浮动轴承的涡轮增压器，包括涡轮壳体（2）、安装在所述涡轮壳体（2）中的涡轮组件（3），还包括半浮动轴承（1），其特征在于，所述半浮动轴承（1）内壁上设有径向载荷承载面，所述半浮动轴承（1）的一端设有止推压板（10）；还包括与半浮动轴承（1）配合的周向定位机构，所述周向定位机构包括定位销（9），所述定位销（9）的销轴插入所述止推压板（10）上的销孔中，所述半浮动轴承（1）的一端设轴肩，该轴肩上设有与所述定位销（9）匹配的槽口（103），所述定位销（9）为回转体，所述槽口为月牙形槽口，所述槽口（103）的圆心与所述定位销（9）的芯轴同心，所述定位销（9）中部设置有圆盘，所述圆盘与槽口（103）恰好咬合从而限制了半浮动轴承（1）绕涡轮增压器转轴的旋转运动，且所述圆盘与槽口（103）的直径不相等；所述半浮动轴承（1）的内表面含有若干个轴向延伸的轴向槽（102）。

2.根据权利要求1所述的具有集浮动与止推功能于一体的半浮动轴承的涡轮增压器，其特征在于，所述径向载荷承载面包括设于半浮动轴承（1）两端的第一承载面（105）和第二承载面（106）。

3.根据权利要求2所述的具有集浮动与止推功能于一体的半浮动轴承的涡轮增压器，其特征在于，所述半浮动轴承（1）的两个端面各包含若干个油契面（101）。