CN106050328A - 涡轮增压器轴颈轴承系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涡轮增压器轴颈轴承系统。提供一种涡轮增压器，其包括壳体，所述壳体带有设置在壳体中的涡轮机和压缩机。中心轴连接在涡轮机与压缩机之间，并由在邻近涡轮机的位置设置在壳体内的第一轴颈轴承和在邻近压缩机的位置设置在壳体内的第二轴颈轴承可旋转地支撑。隔离件直接设置在第一轴颈轴承与第二轴颈轴承之间并与第一轴颈轴承和第二轴颈轴承相邻，并联接至第一轴颈轴承或与第一轴颈轴承一体地形成。

Description

涡轮增压器轴颈轴承系统
技术领域
本发明涉及一种涡轮增压器，并且更具体地说涉及一种用于涡轮增压器的轴颈轴承系统。
背景技术
该部分提供不一定是现有技术的与本公开相关的背景信息。
内燃机用于在可靠的基础上长时间产生相当水平的功率。许多这样的发动机组件采用诸如废气涡轮驱动的涡轮增压器的增压装置，以在其进入发动机的进气歧管之前压缩气流，以便提高功率和效率。
具体地，涡轮增压器利用离心气体压缩机，所述离心气体压缩机将比以另外的方式可通过环境大气压力得到的更多的空气和因而更多的氧气推入发动机的燃烧室。被推入发动机的含氧空气的附加质量改善发动机的体积效率，以允许其在给定的循环中燃烧更多的燃料，并从而产生更高的功率。
典型的涡轮增压器采用中心轴，所述中心轴由一个或多个轴承支撑，并在排气驱动的涡轮机叶轮与空气压缩机叶轮之间传递旋转运动。涡轮机叶轮与压缩机叶轮被固定至轴，它们与各种轴承部件结合构成涡轮增压器的旋转组件。由于旋转组件频繁地以超过100,000转每分钟（RPM）的速度操作，所以这样的组件的平衡对涡轮增压器的长期耐久性是非常重要的。
参考图5和6，示出了传统的涡轮增压器100，其包括相互通过中心轴106连接的涡轮机102和压缩机104。中心轴106由一对轴颈轴承108、110支撑，该对轴颈轴承108、110分别邻近对应的涡轮机102和压缩机104中的一个。轴颈轴承108、110由设置在它们之间的环形隔离件112彼此隔开。轴颈轴承108、110和环形垫片112中的每一个被接纳在涡轮增压器100的壳体114中。参考图6，示出了轴颈轴承108、110和隔离件112的透视图，其中，轴颈轴承108、110的外部表面具有用于输送来自壳体114中的润滑剂通道的润滑剂并输送至轴颈轴承108、110与中心轴106之间的内部空间的凹进的环形凹槽116和孔隙118。由于有些润滑系统通过中心轴106中的通道将润滑供应至轴颈轴承，所以凹槽116和孔隙118取决于润滑策略是可选择的。环形隔离件112能设置有用作隔离件112上的防旋转特征的孔122。
发明内容
该部分提供本公开的概述，并且不是其完整范围或其全部特征的全面公开。
大体上如以上参考图5和6所述的传统的涡轮增压器具有提供噪声、振动和声振粗糙度(NVH)问题的次同步振动。因此，本公开使轴颈轴承中的一个轴颈轴承与隔离件联接或结合，使得能通过由隔离件提供的附加阻力降低轴颈轴承中的一个轴颈轴承的环速。联接或结合的轴承的环速能通过隔离件间隙或长度控制。该特征使两个轴承的驱动力以不同的频率(去同步)，因而减少轴颈轴承系统的次同步振动。
适用性的其它领域将从在此提供的说明而变得显而易见。在该发明内容中的描述和特定的示例仅为了说明的目的，而不用于限制本公开的范围。
附图说明
本文描述的图仅为了所选择的实施例而非所有可能的实现的说明目的，并且不用于限制本公开的范围。
图1是具有根据本公开的原理的轴颈轴承系统的涡轮增压器的示意图；
图2是根据本公开的原理的联接至轴颈轴承的隔离件的透视图；
图3是图3的隔离件和轴颈轴承的透视图；
图4是根据本公开的另一方面的相互一体形成的隔离件和轴颈轴承的透视图；
图5是具有传统轴颈轴承系统的涡轮增压器的示意图；以及
图6是图5所示的传统轴颈轴承和隔离件的透视图。
对应的附图标记贯穿附图的多个视图指示对应的部分。
具体实施方式
现在将参考附图更充分地描述示例的实施例。
提供示例的实施例，使得本公开将是彻底的，并且将范围完整地传达给本领域的技术人员。陈述了诸如特定的部件、装置和方法的示例的许多特定的细节，以提供本公开的实施例的彻底理解。对本领域的技术人员显而易见的是，不必采用特定的细节，该示例的实施例可以许多不同的形式具体化，并且同样不应被解释为限制本公开的范围。在有些示例的实施例中，不详细描述众所周知的过程、众所周知的装置结构和众所周知的技术。
在此使用的术语仅为了描述特定的示例实施例，并且不用于限制。如在此所使用地，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一”和“该”同样可用于包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”是包容性的，并因此指定所声明的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合的存在或添加。除非被特别地看作是执行的顺序，否则在此描述的方法步骤、过程和操作不应被解释成一定要求它们以所讨论或图示的特定顺序执行。还应理解的是，可采用附加的或替代的步骤。
当元件或层被称为“在另一元件或层上”、“接合至”、“连接至”或“联接至”另一元件或层时，其可直接在其他元件或层上、接合至、连接至或联接至其他元件或层，或者可存在中间元件或层。相反地，当元件被称为“直接在另一元件或层上”、“直接接合至”、“直接连接至”或“直接联接至”另一元件或层时，可不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其他文字应以相同的方式解释(例如，“在…之间”相对“直接在…之间”，“邻近”相对“直接邻近”等)。如在此所使用地，术语“和/或”包括列出的相关项目中的一个或多个的任何和全部组合。
尽管术语第一、第二、第三等在本文可用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但这些元件、部件、区域、层和/或部分应不受这些术语限制。这些术语可仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分区分。除非上下文明确指示，否则诸如“第一”、“第二”及其他数值术语的术语当用于本文时，不意味着顺序或次序。因而，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部分在不偏离示例实施例的教导的情况下可被称为第二元件、部件、区域、层或部分。
诸如“内部的”、“外部的”、“在…的下方”、“在…下面”、“较低的”、“在…上方”、“较高的”等空间相对术语在此为便于说明可用于如图所图示地描述一个元件或特征与另一元件或特征的关系。空间相对术语可用于包括装置在使用或操作中除图中所描绘的取向之外的不同取向。例如，如果图中的装置翻转，则如描述成“在其他元件或特征下面”或“在其他元件或特征下方”的元件则取向成“在其他元件或特征上方”。因而，示例的术语“在…下面”能包括在上方和在下方的两种取向。装置可以另外的方式取向(旋转90度或在其他取向)，并且可相应地解释在此所使用的空间相对描述词语。
参考图1-3，示出了涡轮增压器10，其包括通过中心轴16彼此连接的涡轮机12和压缩机14。中心轴16由一对轴颈轴承18、20支撑，该对轴颈轴承18、20分别邻近对应的涡轮机12和压缩机14中的一个。轴颈轴承18、20各自可包括在外表面32中的凹进的环形凹槽30以及在那里延伸通过的孔隙34，所述凹进的环形凹槽30和孔隙34用于输送来自壳体114中的润滑剂通道的润滑剂并输送至轴颈轴承18、20与中心轴16之间的内部空间。取决于利用的润滑技术可选择地提供环形凹槽30和孔隙34。
如图2和3所示，隔离件22可联接至轴颈轴承20。隔离件22可具有在直径方面等于第一和第二轴颈轴承18、20的一个或多个外径区域。隔离件22的内径优选地在直径方面比轴颈轴承18、20的内径大，使得隔离件22不提供与中心轴16的任何接触。轴颈轴承20和隔离件22各自可设置有能接合隔离件22以可便与轴颈轴承20一起旋转的一个或多个突出构件24和凹进部分26。替代性地，可利用其它的联接机构，用于将隔离件22连接至轴颈轴承20。应指出的是，突出构件24和凹进部分26可以是有斜面的、带鸠尾榫的或以另外的方式成角度的，以进一步增强轴颈轴承20与隔离件22之间的联接接合。作为另一替代，如图4所图示地，隔离件部分22'可与轴承轴承20'一体地形成，使得隔离件部分22'和轴颈轴承20'可形成为单件。隔离件部分22/22'与轴颈轴承20/20'的联接或结合提供轴颈轴承20/20'上的附加阻力，使得轴颈轴承20/20'的旋转速度相对于轴颈轴承18降低。联接或结合的轴承20/20'的环速可通过隔离件间隙或长度控制。选择隔离件22的外径与宽度的组合，以设定轴颈轴承20/20'的速度和在较低的程度上设定轴颈轴承20/20'的阻尼行为，从而进一步优化轴承几何形状，以减少次同步振动。该特征使两个轴承18、20/20'的驱动力在不同的频率(去同步)，因而减少次同步振动。次同步振动的减少降低了涡轮增压器的噪声和振动。
为了例证和说明已提供了实施例的前述说明。其不是详尽的或者不用于限制本公开。特定实施例的独立的元件或特征通常不限于该特定的实施例，而是在可适用的情况下，即使未具体示出或描述，也可互换并且能用于所选择的实施例。特定实施例的独立的元件或特征也可以许多方式改变。这样的变化不被认为是本公开的偏离，并且所有这样的变型确定为被包括在本公开的范围内。

Claims (8)

1.一种涡轮增压器，包括：
壳体；
涡轮机，其设置在所述壳体中；
压缩机，其设置在所述壳体中；
中心轴，其连接在所述涡轮机与所述压缩机之间；
第一轴颈轴承，其设置在所述壳体内，并在邻近所述涡轮机的位置支撑所述中心轴，和第二轴颈轴承，其设置在所述壳体内，并在邻近所述压缩机的位置支撑所述中心轴；以及
隔离件，其直接设置在所述第一轴颈轴承与所述第二轴颈轴承之间并邻近所述第一轴颈轴承和所述第二轴颈轴承，并被联接以便与所述第一轴颈轴承一起旋转。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中，所述隔离件和所述第一轴颈轴承包括用于将所述隔离件和所述第一轴颈轴承可旋转地接合到一起的接合特征。
3.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中，所述第一和第二轴颈轴承包括带有凹进环形凹槽的外表面。
4.根据权利要求3所述的涡轮增压器，其中，所述第一和第二轴颈轴承包括从所述凹进环形凹槽延伸至其内表面的孔隙。
5.一种涡轮增压器，包括：
壳体；
涡轮机，其设置在所述壳体中；
压缩机，其设置在所述壳体中；
中心轴，其连接在所述涡轮机与所述压缩机之间；
第一轴颈轴承，其设置在所述壳体内，并在邻近所述涡轮机的位置支撑所述中心轴，和第二轴颈轴承，其设置在所述壳体内，并在邻近所述压缩机的位置支撑所述中心轴；以及
隔离件，其设置在所述第一轴颈轴承与所述第二轴颈轴承之间，并与所述第一轴颈轴承一体地形成并直接邻近所述第二轴颈轴承。
6.根据权利要求5所述的涡轮增压器，其中，所述一体形成的第一轴颈轴承和隔离件的长度比所述第二轴颈轴承的长度长。
7.根据权利要求5所述的涡轮增压器，其中，所述第一和第二轴颈轴承包括带有凹进环形凹槽的外表面。
8.根据权利要求7所述的涡轮增压器，其中，所述第一和第二轴颈轴承包括从所述凹进环形凹槽延伸至其内表面的孔隙。
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