CN107407161A - 具有油导向器的导油器 - Google Patents

Abstract

一种发动机涡轮增压器(10)包括径向定向的导油器(50)，其含有导油特征件(70)，以改进对被抛油环(35)推向导油器的油的连续湍流质量的控制。导油器(50)具有向下延伸的舌片(60)，以协助引导来自推力轴承室的油流动。在舌片(60)上形成的特征件(70)增加了另外的引力引导入发动机油槽中的油流。该特征件是垂直定向的，并且重新引导轴向和旋转地甩向导油器的油，通过从推力轴承室更有效地排出油来提供改进的活塞环密封。该特征件可以通过冲压形成，或作为整体破坏性表面肋，或作为从舌片的表面轴向突出的另外的径向定向的凸缘。这种凸缘可以例如经由焊接与导油器舌片成一体或以其他方式附接。

Description

具有油导向器的导油器

相关申请的交叉引用

这是根据35U.S.C.§119(e)要求2015年3月26日提交的美国临时申请第62/138,480号优先权的PCT申请。

技术领域

本公开总体上涉及用于增强内燃机性能的涡轮增压器，并且具体涉及涡轮增压器润滑油密封的改进。

背景技术

涡轮增压器用于增强其他通常吸气的内燃机的性能。它们通常是由废气涡轮机驱动的离心式压缩机，可提高发动机功率，减少排放，并提高燃油经济性。不是由发动机带动驱动，而是增压器，典型的涡轮增压器仅依赖于用于其功率的废气能量，并且因此设计成以显著高于增压器的速度旋转。

令人满意地润滑涡轮增压器的挑战是本领域技术人员公知的。通常，单个轴将废气驱动涡轮机叶轮连接到压缩机叶轮。轴沿着其长度被轴颈支承在一对间隔开的套筒轴承内，并且包括在压缩机叶轮端部处的肩部，其构造成支撑推力轴承。在推力轴承端，设计了抛油环和导油器，以协力工作，通过将大部分油保持在导油器的推力轴承侧上来驱动油离开围绕轴固定的活塞环。因此，润滑油密封系统通常设计成避免任何漏油通过活塞环；即最小化油进入涡轮增压器的压缩机部分。

涡轮增压器可以旋转超过100,000RPM。已经进行了许多改进以增加其寿命，特别是与润滑问题相关的。例如，在一些应用中已经使用陶瓷轴承，而在其他方面已经实现了油循环的各种改进。随着包装要求不断减少分配给包括涡轮增压器在内的发动机罩下部件的物理空间，然而，需要与抛油环和导油器组件相关的额外改进，以确保涡轮增压器油密封系统的持续有效性。

发明内容

根据本公开的一个方面，发动机涡轮增压器包括抛油环和与抛油环间隔开的径向定向的导油器，涡轮增压器具有适于被导油器隔离的活塞环密封件。导油器包括向下悬垂的舌片，其构造成将油引导到相关联的发动机油槽中。形成在导油器舌片上的轴向突出的导油特征件改进了油被抛油环推向导油器的控制，并且导油特征件构造成增强油进入发动机油槽的引力运动。

根据本公开的另一方面，导油器具有与抛油环轴向间隔开的环形挡板部分，并且导油器舌片上的导油特征件由从导油器舌片的面轴向凸起的向下定向的肋限定，用于引导从导油器的挡板部分接收的湍流油。

根据本公开的另一方面，导油器舌片上的导油特征件由从导油器舌片的面轴向凸起的向下不对称定向的凸缘限定，用于引导从导油器的挡板部分接收的油。

根据本公开的另一方面，挡板部分构造成从抛油环接收湍流油，并且将油沿着受控路径重新引导到导油器舌片。

根据本公开的另一方面，构造成用于在发动机涡轮增压器中运行的导油器包括径向延伸的挡板部分，其构造成用于固定到靠近轴向延伸的旋转轴承轴的涡轮增压器壳体。导油器还包括从挡板部分向下悬垂的舌片，以及形成在舌片上的导油特征件，以增强油从挡板部分向下流过舌片的引力流动。

根据本公开的另一方面，制造用于在发动机涡轮增压器中运行的导油器的方法包括以下步骤：形成径向延伸的挡板部分，其构造成围绕轴向延伸的轴承轴固定，在挡板部分上形成舌片以从挡板部分向下悬垂，并且在舌片上形成导油特征件以增强油从挡板部分向下流过舌片的引力流动。

当结合以下附图阅读下面的详细描述时，这些和其他方面和特征将更容易理解。

附图说明

图1是可以含有本公开的导油器的类型的涡轮增压器的横截面图；

图2是图1的涡轮增压器的放大部分的横截面图；

图3是本公开的导油器的一个实施例的一部分的透视图；

图3A是图3的实施例的导油特征件的局部透视图；

图4是本公开的导油器的第二实施例的部分的透视图；以及

图4A是图4的实施例的导油特征件的局部透视图。

本公开的各种说明性实施例，如附图中所示并在本文中详细描述的，易于进行修改和替代结构。因此，许多等效结构可能落入本公开的精神和范围内。

具体实施方式

尽管以下描述具体仅涉及两个实施例，但是呈现的每个实施例仅仅是示例性的。本文中未描述可根据本公开实现的多个替代实施例，并且可以落入所附权利要求的范围内。此外，权利要求中叙述的术语并不意图通过暗示或其他方式来进行限制。

首先参考图1，涡轮增压器10通常包括用于固定到相关联的发动机(未示出)的至少一对安装连接器6和8。涡轮增压器10包括在一端的涡轮机壳体12、在相对端的压缩机壳体14和位于涡轮机和压缩机壳体12,14之间的刚性并且螺栓连接到涡轮机和压缩机壳体12,14中的每一个的轴承壳体16。

涡轮机壳体12包括用于从发动机歧管(未示出)接收高能废气的通道。本领域技术人员将理解，废气被引导到涡轮机叶轮20，涡轮机叶轮20安装成用于在涡轮机壳体12内旋转，如涡轮增压器领域的常规技术。

涡轮机叶轮20牢固地固定在可旋转轴22的一端，可旋转轴22从涡轮机壳体12延伸穿过轴承壳体16并进入压缩机壳体14。固定在轴22的另一端的是压缩机叶轮24，该压缩机叶轮24构造成压缩通过进气入口27容纳在压缩机壳体14中的如箭头25所示的大气。在通过压缩空气出口28离开发动机之前，大气25以常规方式在环形通道26内被压缩。因此，本领域技术人员将理解，用于压缩大气空气25的实际涡轮增压器功率在涡轮机叶轮20处开始，其经由从发动机歧管接收的所述废气的能量使轴22旋转。

现在参考图2，轴22由一对间隔开的套筒或所谓的“轴颈”轴承30和32支撑，用于围绕轴线“a-a”旋转。在靠近其与压缩机壳体14的接口处的轴承壳体16内的是径向定向的推力轴承34，其构造成在涡轮增压器10的正常运行期间调节作用在压缩机叶轮24上的高增压压力和推力。

靠近推力轴承的是经由套筒36套在轴22上用于与其一起旋转抛油环35。如所公开的那样，抛油环35和套筒36形成为单个零件或部件。位于压缩机叶轮24和抛油环35之间的是非旋转的推力轴承插入件38，其周向地固定到轴承壳体16上，并通过O形环39与其相对密封。

涡轮增压器领域的技术人员将理解，高压油进入油入口40。部分油通过通道42到达套筒轴承30和32，同时其余的通过通道44到达推力轴承34。如上所述，推力轴承34必须处理由压缩机壳体14内的压缩机叶轮24产生的负载。为此，轴22包括支撑接收轴承的推力负载的推力垫圈48的肩部46。抛油环套筒36和推力垫圈48围绕推力轴承48形成套环，其构造成在两个轴向方向上承受推力负载。

径向插入在抛油环套筒36和推力轴承插入件38之间的一对轴向间隔开的活塞环49构造成使得高压油从推力轴承油室54到推力轴承插入件38和压缩机叶轮24之间的接口的行程最小化。这种布置旨在实现使油保持离开压缩机壳体14和在压缩机壳体14之外的最终目标。

现在参考图2和3，不可旋转的导油器50轴向地固定到轴承壳体16上，在推力轴承插入件38和抛油环35之间(均仅在图2中示出)。导油器50构造成接收任何通过推力轴承34到达抛油环35的油。尽管这种油的量旨在被最小化，其主要由严格的公差控制，旋转抛油环35构造成轴向和可旋转地将这种油向外抛或推动到导油器50用于其引力返回(参见图2中的返回箭头52)，通过排油管56进入相关联的发动机(未示出)的油槽中。为此目的，导油器50包括从围绕轴22的环形挡板部分58向下倾斜的舌片60。舌片60及其油接收面72是图2所示的导油器的仅两个部分。

现在具体参考图3和3A，径向延伸的环形挡板部分58以箭头62所示的图案物理地接收从抛油环35推动的油，反映了当从旋转抛油环35接收时油将沿着该方向行进的大体圆形路径。在从挡板部分58转移到舌片60上的油上的引力可能不足以有效地将油从舌片向下推向油槽的情况下，如图所示，舌片60包括导油特征件70。在挡板部分58上轴向延伸沿周向间隔开的凸片74有助于将导油器50定位到轴承壳体16。

图3A示出了导油特征件70的放大部分，其由径向定向的肋71限定，其如图所示从舌片60的面72轴向突出或凸起。凸起的肋71因此构造成阻止或至少破坏在舌片60上接收的油的湍流剪切作用，从而更有力地将油推向油槽。肋可以从垂直方向倾斜一些，以便更平稳地将湍流油流过渡到油槽中。因此，肋71可以不对称地定向，而不是直线垂直向下定向。肋71可以经由冲压或其他方式形成在面72上，正如金属加工领域的技术人员将会理解的那样。

现在参考图4，导油器50’描绘了特征件70’的替代实施例。替代特征件70'可以形成为冲压的凸缘部分，从舌片60’的另外的平坦面72’向上突出，从而显示出由于凸缘的这种形成所产生的间隙。这样的凸缘部分可替代地作为单个构件焊接到舌片60’，以在提供轴向突出的结构方面产生相同的效果，该结构构造成破坏沿着舌片60’的面72’的油的湍流，用于更有效地使油返回到油槽。

最后，制造用于在具有轴承壳体的发动机涡轮增压器中运行的导油器的方法可以包括以下步骤：形成径向延伸的环形挡板部分，其构造成围绕轴向延伸的轴承轴固定到轴承壳体，在挡板部分上形成大致平面的舌片，以从挡板部分向下悬垂，并且在舌片上形成导油特征件以增强油从挡板部分向下流过舌片的引力流动。

该方法还可以包括形成为具有由舌片面上的轴向凸起部分限定的垂直或不对称定向的径向突出轮廓的肋的导油特征件。

工业实用性

本公开内容适用于车辆发动机或非车辆发动机的涡轮增压器，包括可利用被设计为从油槽再循环到油槽的高压油的工业发动机。

虽然本文仅描绘和描述了两个运行的导油器实施例，但是根据本公开替代实施例可以构造成更有效地将再循环油返回到油槽。

Claims (15)

1.发动机涡轮增压器(10)，包括可旋转的抛油环(35)和不可旋转的导油器(50)，所述涡轮增压器具有适于被所述导油器(50)隔离的活塞环密封件，所述导油器包括环形挡板部分(58)，所述环形挡板部分(58)具有构造成将油引导到发动机油槽中的垂直向下悬垂的舌片(60)；所述导油器包含：

在所述导油器舌片(60)上形成的径向定向的轴向突出的导油特征件(70)，其用于改进对被所述抛油环(35)推向所述导油器(50)的油的控制，所述导油特征件(70)构造成增强油进入所述发动机油槽的引力运动。

2.根据权利要求1所述的发动机涡轮增压器(10)，还包含不可旋转地支撑所述导油器(50)的轴承壳体(16)。

其中，所述旋转抛油环(35)固定在所述涡轮增压器(10)的旋转轴(22)，并且所述不可旋转的导油器(50)构造成与所述旋转轴(22)径向间隔开。

3.根据权利要求1所述的发动机涡轮增压器(10)，其中，所述导油特征件(70)在所述舌片(60)的面(72)上垂直定向。

4.根据权利要求1所述的发动机涡轮增压器(10)，其中，所述导油特征件(70)在所述舌片(60)的所述面(72)上不对称地定向。

5.根据权利要求1所述的发动机涡轮增压器(10)，其中，所述导油器舌片(60)具有面(72)，并且所述导油特征件(70)是从所述导油器舌片(60)的所述面(72)轴向凸起的向下定向的肋(71)，用于引导从所述导油器(50)的所述挡板部分(58)接收的湍流油。

6.根据权利要求1所述的发动机涡轮增压器(10)，其中，所述导油器舌片(60)具有面(72)，并且所述导油特征件(70)是从所述导油器舌片(60)的所述面(72)轴向延伸的向下定向的凸缘(70’)，用于引导从所述导油器(50)的所述挡板部分(58)接收的湍流油。

7.根据权利要求5所述的发动机涡轮增压器(10)，其中，所述肋(71)通过冲压形成。

8.根据权利要求5所述的发动机涡轮增压器(10)，其中，所述凸缘(70’)通过冲压形成。

9.根据权利要求1所述的发动机涡轮增压器(10)，其中，所述凸缘(70’)通过焊接形成。

10.一种用于发动机涡轮增压器(10)的导油器(50)，所述导油器(50)具有挡板部分(58)和从所述挡板部分(58)向下悬垂的舌片(60)，所述导油器(50)包含：

在所述导油器舌片(60)上形成的径向定向的轴向突出的导油特征件(70)，用于改进对被抛油环(35)推向所述导油器(50)的油的控制，所述导油特征件(70)构造成增强油进入发动机油槽的引力运动。

11.根据权利要求10所述的导油器(50)，其中，所述导油特征件(70)在所述舌片(60)上垂直定向。

12.根据权利要求10所述的导油器(50)，其中，所述导油特征件(70)在所述舌片(60)上不对称地定向。

13.根据权利要求10所述的导油器(50)，其中，所述导油特征件包含肋(71)。

14.根据权利要求13所述的导油器(50)，其中，所述导油特征件(70)包含凸缘(70’)。

15.制造用于在发动机涡轮增压器(10)中运行的导油器(50)的方法，所述方法包含以下步骤：

形成径向延伸的环形挡板部分(58)，所述环形挡板部分(58)构造成围绕轴向延伸的旋转轴承轴(22)固定到轴承壳体(16)；

在所述挡板部分(58)上形成大致平面的舌片(60)，以从所述挡板部分(58)向下悬垂；以及

在所述舌片(60)上形成导油特征件(70)以增强油从所述挡板部分(58)向下流过所述舌片(60)的引力流动；

其中所述导油特征件(70)是由所述舌片(60)上的轴向凸起部分限定的不对称定向的径向突出的肋(71)。