CN115199648B - 具有空气箔片轴承保持器装置的涡轮机 - Google Patents

Abstract

一种轴颈箔片轴承系统包括保持器装置，该保持器装置具有从壳体的孔沿深度方向延伸的内凹槽。内凹槽具有第一部分和第二部分。第一部分比第二部分沿深度方向延伸得更远并且包括内凹槽的座表面。保持器装置附加地包括顶部箔片构件的第一顶部箔片端和第二顶部箔片端。第一顶部箔片端被构造成邻接第二顶部箔片端，以将所述至少一个顶部箔片拱形结合在轴承系统内。第一顶部箔片端被接收在内凹槽的第一部分中，并且被构造成抵靠座表面就座以限制第一顶部箔片端绕轴线的旋转。第二顶部箔片端被接收在内凹槽的第二部分中。

Description

具有空气箔片轴承保持器装置的涡轮机

技术领域

本公开总体上涉及涡轮机，且更特别地涉及一种具有空气箔片轴承保持器装置的涡轮机。

背景技术

提供了各种轴承系统来支持轴在壳体内的旋转。例如，涡轮机（例如，涡轮增压器、机械增压器、机动化涡轮机、涡轮发电机等）可包括一个或多个空气轴承。这些轴承优选地跨越宽范围的操作条件和贯穿长的操作寿命来支持轴的高效旋转。

一些装置包括箔片轴承系统（即，轴颈箔片轴承系统、箔片空气轴承系统、空气箔片轴颈轴承等）。这些轴承包括径向地设置在轴和壳体之间的一个或多个箔片，其中，该（这些）箔片在轴静止时对轴施加向内引导的径向预载荷。轴承的抬离（lift-off）速度受施加到轴的预载荷量的影响。此外，轴承的磨损受所施加的预载荷量的影响。而且，该（这些）箔片优选地足够坚硬，以贯穿轴的操作速度范围提供可接受的旋转动力学行为/轴运动控制。

然而，为常规的箔片轴承系统调整和控制这些因素仍然具有挑战性。例如，会难以控制轴承部件的某些尺寸，这会引起箔片轴承的预载荷是不可接受的。由于难以控制这些尺寸、由于零件计数大、由于组装难度和/或由于其他原因，这些轴承系统的制造也会效率低下。

因此，期望提供一种箔片轴承系统，其允许对在静止时系统施加到轴的预载荷的更精确的和选择性的控制。还期望提供一种提供制造效率的箔片轴承系统。结合附图和该背景技术的讨论，本公开的其他期望的特征和特性将从随后的详细描述和所附权利要求变得明白易懂。

发明内容

在一个实施例中，公开了一种轴颈箔片轴承系统，其包括具有孔的轴颈壳体构件。轴承系统还包括轴，该轴被接收在孔内并受支撑以便相对于轴颈壳体构件绕轴线旋转。而且，轴承系统包括偏置箔片构件和顶部箔片构件。偏置箔片构件包括至少一个偏置箔片，所述至少一个偏置箔片被接收在孔内并相对于轴线径向地设置在轴颈壳体构件和轴之间。顶部箔片构件包括至少一个顶部箔片，所述至少一个顶部箔片被接收在孔内并相对于轴线径向地设置在所述至少一个偏置箔片和轴之间。此外，轴承系统包括保持器装置，该保持器装置包括从孔沿深度方向延伸的内凹槽。内凹槽具有第一部分和第二部分。第一部分比第二部分沿深度方向延伸得更远并且包括内凹槽的座表面。保持器装置附加地包括顶部箔片构件的第一顶部箔片端和第二顶部箔片端。第一顶部箔片端被构造成邻接第二顶部箔片端，以将所述至少一个顶部箔片拱形结合（arch-bind）在轴承系统内。第一顶部箔片端被接收在内凹槽的第一部分中，并且被构造成抵靠座表面就座以限制第一顶部箔片端绕轴线的旋转。第二顶部箔片端被接收在内凹槽的第二部分中。

在另一个实施例中，公开了一种轴颈箔片轴承系统，其包括具有孔的轴颈壳体构件。轴承系统包括轴，该轴被接收在孔内并受支撑以便相对于轴颈壳体构件绕轴线旋转。轴承系统还包括偏置箔片构件和顶部箔片构件。偏置箔片构件包括至少一个偏置箔片，所述至少一个偏置箔片被接收在孔内并相对于轴线径向地设置在轴颈壳体构件和轴之间。顶部箔片构件包括至少一个顶部箔片，所述至少一个顶部箔片被接收在孔内并相对于轴线径向地设置在所述至少一个偏置箔片和轴之间。轴承系统进一步包括保持器装置。保持器装置包括轴颈壳体的从孔延伸的内凹槽。内凹槽具有座表面。保持器装置还包括顶部箔片构件的第一顶部箔片端和第二顶部箔片端。第一顶部箔片端和第二顶部箔片端基本上平行延伸，其中第一顶部箔片端比第二顶部箔片端从轴线向外延伸得更远，以限定第一顶部箔片端的箔片就座部分。第一顶部箔片端被构造成邻接第二顶部箔片端，以将所述至少一个顶部箔片拱形结合在轴承系统内。第一顶部箔片端和第二顶部箔片端被接收在内凹槽中，其中就座部分被构造成抵靠底座表面就座以限制第一顶部箔片端绕轴线的旋转。

在附加实施例中，公开了一种制造轴颈箔片轴承系统的方法，该方法包括：提供轴颈壳体构件，该轴颈壳体构件具有孔和从孔沿深度方向延伸的内凹槽。内凹槽具有第一部分和第二部分。第一部分比第二部分沿深度方向延伸得更远并且包括座表面。该方法还包括：将轴插入孔内并用箔片装置支撑该轴以便相对于轴颈壳体构件绕轴线旋转。箔片装置包括偏置箔片构件和顶部箔片构件。偏置箔片构件包括至少一个偏置箔片，所述至少一个偏置箔片被接收在孔内并相对于轴线径向地设置在轴颈壳体构件和轴之间。顶部箔片构件包括至少一个顶部箔片，所述至少一个顶部箔片被接收在孔内并相对于轴线径向地设置在所述至少一个偏置箔片和轴之间。此外，该方法包括：保持顶部箔片构件，包括将顶部箔片构件的第一顶部箔片端和第二顶部箔片端邻接以将所述至少一个顶部箔片拱形结合在轴承系统内、将第一顶部箔片端定位在内凹槽的第一部分中、使第一顶部箔片端抵靠座表面就座以限制第一顶部箔片端绕轴线的旋转、以及将第二顶部箔片端定位在内凹槽的第二部分中。

附图说明

下文中将结合以下附图来描述本公开，其中，相似的数字表示相似的元件，并且其中：

图1是具有涡轮增压器的发动机系统的示意性图示，该涡轮增压器包括根据本公开的示例实施例的轴承系统；

图2是例如包括在图1的实施例中的轴承系统的透视图；

图3是根据本公开的示例实施例的轴承系统的保持器装置的截面图；以及

图4是轴承壳体的示意性截面图，其图示了用于图3的保持器装置的该轴承壳体的制造。

具体实施方式

以下详细描述本质上仅仅是示例性的，并且不意图限制本公开或本申请以及本公开的用途。此外，不意图受前面背景技术或以下详细描述中呈现的任何理论的约束。

广泛而言，本文中所公开的示例实施例包括改进的轴颈箔片轴承系统和用于制造该轴颈箔片轴承系统的改进的过程。轴承可设置有精确控制的已知的、选定的特性。本公开的箔片轴承系统还包括相对低的零件计数，并且可高效地制造。

在一些实施例中，轴承壳体包括接收轴的孔，并且箔片轴承系统包括偏置箔片构件和顶部箔片构件，这些箔片构件相对于轴的旋转轴线沿周向方向绕轴延伸。偏置箔片构件和顶部箔片构件也可径向地设置在轴和轴承壳体之间。

箔片轴承系统还可包括用于箔片构件中的一个或多个的保持器装置。保持器装置可包括从孔沿深度方向而径向地延伸的内凹槽。该凹槽可接收顶部箔片构件的端部以限制顶部箔片构件以防绕轴线旋转。该凹槽还可接收偏置箔片构件的端部以限制偏置箔片构件以防绕轴线旋转。

在一些实施例中，凹槽可包括第一部分和第二部分。第一部分和第二部分可被连接（即，互通、连通等）以接收顶部箔片构件的端部。第一部分和第二部分可具有不同的尺寸、不同的截面形状、不同的截面轮廓等。

凹槽可进一步包括座表面。座表面可以是基本上平的表面。座表面可将凹槽的第一部分与凹槽的第二部分分开、划分、隔开等。例如，凹槽的第一部分可比第二部分沿深度方向延伸得更远，以限定座表面。

附加地，在一些实施例中，顶部箔片构件的一端可比顶部箔片构件的另一端伸出得更远。突出部分（即，顶部箔片构件的就座部分）可抵靠凹槽的就座表面就座，以限制顶部箔片构件的该端部（例如，尾端）相对于旋转轴线的旋转。

在至少一些实施例中，顶部箔片构件的端部可重叠、邻接和支承在其自身上。更具体地，这些端部可相对于轴线沿周向、切线和/或环向方向施加远离彼此定向的载荷。由于该载荷，顶部箔片可被视为处于拱形结合状态。因此，拱形结合的顶部箔片构件可在轴上提供选定的预载荷。拱形结合的顶部箔片构件可提供其他选定的特性，诸如对于轴的相对低的起动（break-away）扭矩和相对低的抬离速度。此外，本公开的轴颈箔片轴承系统可提供选定的操作弹簧刚度，同时限制在轴静止时轴承预载荷的量。

将了解，顶部箔片构件的拱形结合状态提供了各种优点。顶部箔片构件可例如包括单个箔片，该单个箔片具有第一端、第二端、以及在第一端和第二端之间周向地延伸的中间部分。对于箔片轴承系统，这可能是一种有用且不复杂的构型。由于顶部箔片构件的拱形结合状态，可精确地选择和控制箔片轴承系统的性能特性。可精确地控制中间部分的弧长，以由此控制顶部箔片构件的荷载。

内凹槽也可以是高度可制造的。例如，凹槽的至少一些（例如，所有）内表面可以是相对平的，以便增加可制造性。而且，凹槽的第一部分和/或第二部分在截面上可以是基本上多边形的。第一部分和/或第二部分在截面上可以是基本上矩形的。第一部分可比第二部分沿深度方向延伸得更远，以限定平的座表面。

在不脱离本公开的范围的情况下，可以以许多方式制造凹槽。例如，在一些实施例中，可通过从轴承壳体移除材料来加工凹槽的至少一部分。此外，在一些实施例中，可利用拉削工具来形成凹槽。在一些实施例中，工具可在拉削工具的单次通过（单次走刀）中对凹槽进行拉削。一旦形成凹槽，就可围绕轴定位箔片装置，并且可将该（这些）箔片的端部定位在内凹槽内。因此，这种制造和组装可高效率地和以降低的成本执行。

此外，在一些实施例中，本公开的凹槽可促进对偏置箔片的组装。除了上文所描述的凹槽（即，第一凹槽）之外，轴承壳体还可包括具有不同截面轮廓的另一个凹槽（即，第二凹槽）。偏置箔片构件可包括多个箔片，所述多个箔片的相应端部被接收在第一凹槽和第二凹槽内。然而，这些凹槽的不同形状可确保偏置箔片构件的箔片以正确的取向安装。因此，本公开的保持器装置可提高组装效率。

图1是示例涡轮机的示意图，诸如结合在发动机系统101内的涡轮增压器100。涡轮增压器100可包括本公开的一个或多个特征。将了解，在本公开的附加实施例中，涡轮增压器100可以是另一种涡轮机，诸如机械增压器、压缩机装置、电动马达驱动的涡轮机等。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，本公开的涡轮机可结合到除发动机系统之外的许多个系统中。

涡轮增压器100可包括壳体103和旋转组102，该旋转组由轴承系统105支撑在壳体103内以便绕轴线104旋转。轴承系统105可包括和/或限定至少一个空气轴颈箔片轴承，如将讨论的。将了解，在不脱离本公开的范围的情况下，空气轴颈箔片轴承系统105可被包括在另一种涡轮机（例如，电动电压缩机、发电机、用于燃料电池系统的压缩机装置等）中。

如所图示的实施例中所示，壳体103可包括涡轮壳体106、压缩机壳体107和轴承壳体109。轴承壳体109可设置在涡轮壳体106和压缩机壳体107之间。

附加地，旋转组102可包括涡轮叶轮111、压缩机叶轮113和轴115。涡轮叶轮111基本上位于涡轮壳体106内。压缩机叶轮113基本上位于压缩机壳体107内。轴115沿着旋转轴线104延伸穿过轴承壳体109，以将涡轮叶轮111连接到压缩机叶轮113。因此，涡轮叶轮111和压缩机叶轮113作为一个单元绕轴线104一起旋转。

涡轮壳体106和涡轮叶轮111协作以形成涡轮（即，涡轮部段、涡轮级），该涡轮被构造成周向地接收来自发动机（例如，来自内燃发动机125的排气歧管123）的高压高温排气流121。涡轮叶轮111及因此旋转组102的其他部件由高压高温排气流121驱动为绕轴线104旋转，高压高温排气流变为释放到下游排气管126中的低压低温排气流127。

压缩机壳体107和压缩机叶轮113形成压缩机（即，压缩机部段、压缩机级）。压缩机叶轮113（由排气驱动的涡轮叶轮111驱动旋转）被构造成将接收到的输入空气131（例如，环境空气、或来自多级压缩机中的前级的已经加压的空气）压缩成从压缩机壳体107周向地喷射的加压气流133。压缩机壳体107可具有被构造成对从压缩机叶轮113吹送的空气进行引导和加压的形状（例如，蜗壳形状或其他形状）。由于压缩过程，加压气流以增加的温度（超过输入空气131的温度）为特征。

加压气流133可被引导通过空气冷却器135（即，中间冷却器），诸如对流冷却型增压空气冷却器。空气冷却器135可被构造成从加压气流133耗散热量，从而增加其密度。所得经冷却和加压的输出空气流137被引导到内燃发动机125的进气歧管139中，或替代地被引导到后级串联压缩机中。系统的操作可由ECU 151（发动机控制单元）控制，该ECU经由通信连接件153连接到系统的其余部分。

现在参考图2和图3，将根据示例实施例更详细地讨论轴承系统105。如图所示，轴承系统105（即，轴承设备）可以是轴颈箔片轴承系统105。如所提到的，轴承系统105可被包括在图1中所表示的类型的涡轮增压器100中，或者在不脱离本公开的范围的情况下，轴承系统105可被包括在另一种涡轮机中。

轴承系统105可通常包括轴颈壳体构件160，该轴颈壳体构件具有接收轴115的段164的孔162。轴承系统105还可通常包括箔片装置170，该箔片装置径向地设置在轴颈壳体构件160和轴115的段164之间。箔片装置170可包括一个或多个箔片，所述一个或多个箔片支撑轴115以便相对于轴颈壳体构件160旋转，如将讨论的。轴承系统105可进一步包括保持器装置110（图3），该保持器装置可例如将箔片装置170保持和附接到轴颈壳体构件160，如下文详细讨论的。保持器装置110可有效地保持箔片装置170，并且保持器装置110可以是强健的。而且，保持器装置110可提供某些制造优点。

现在将单独地讨论与轴承系统105相关联的部件，从轴段164开始。如图2中所示，轴段164可以是圆柱形的、具有实心截面（即，不是空心的），并且可具有跨越轴线104截取的圆形截面。外直径表面190可以是平滑的，并且以轴线104为中心。轴段164可一体地附接到轴115的两个轴向端以便沿着涡轮增压器100的涡轮部段和压缩机部段联接旋转组102。轴段164可受支撑以便在图3的透视图中沿顺时针方向（如由箭头200所指示）旋转。

图2中示出了根据示例实施例的轴颈壳体构件160。轴颈壳体构件160可相对于轴承壳体109（图1）的周围部分被固定（例如，附接到该周围部分）。轴颈壳体构件160可一体地附接到轴承壳体109的另一个部分。轴颈壳体构件160可以是轴承壳体109的具有延伸穿过其的孔162的内区域。孔162可具有圆形截面，其半径172（图3）略大于轴115的段164的半径。因此，环形间隙174可被限定在轴115的外直径表面190和轴颈壳体构件160的内直径表面192之间。间隙174可接收箔片装置170。可根据由箔片装置170提供的尺寸、弹簧刚度和/或其他特性来对间隙174进行尺寸确定。

箔片装置170可包括偏置箔片构件202和顶部箔片构件211。偏置箔片构件202和顶部箔片构件211可包括绕轴线104沿周向方向至少部分地绕轴段164包绕和延伸的薄的、片材状箔片条、片材等。箔片装置170可被接收在间隙174内，如图3中所示。箔片装置170在图3中被示为处于轴段164静止的状态；然而，如将讨论的，箔片装置170可弹性地挠曲以适应和支持轴115的旋转，如将讨论的。

在图2中所表示的一些实施例中，箔片装置170的偏置箔片构件202可包括多个偏置箔片，诸如第一偏置箔片220和第二偏置箔片230。第一偏置箔片220可以是弓形的和长形的，其沿周向方向在第一端221和第二端222之间延伸。第一端221和第二端222可径向地突出来，并且中间部分223可绕轴线104弓形地延伸。第二偏置箔片230可基本上类似，除了第二偏置箔片230可被倒置并设置在轴线104的相对侧上之外。因此，如图3中所示，第二偏置箔片230的第二端224可靠近第一偏置箔片220的第一端221设置。此外，当偏置箔片构件202绕轴段164定位时，第二偏置箔片230的第一端225可靠近第一偏置箔片220的第二端222设置。

如图3中所示，偏置箔片220、230的中间部分223可以是波纹状的、起皱的、波浪状的或以其他方式图案化的。偏置箔片220、230的中间部分223可径向地设置在轴颈壳体构件160和顶部箔片构件211之间。更具体地，偏置箔片220、230的外径向侧203的峰可紧靠着轴颈壳体构件160的内直径表面192，而偏置箔片220、230的内径向侧205的谷可紧靠着顶部箔片构件211。

参考图2，顶部箔片构件211可包括箔片装置170中的单个顶部箔片212。因此，顶部箔片212可包括第一端214（即，第一顶部箔片端）、第二端216（即，第二顶部箔片端）、以及在第一端214和第二端216之间周向地延伸的中间部分218。中间部分218可以是圆形的，并且可遵循基本上圆形的路径。中间部分218可径向地设置在偏置箔片构件202和轴段164的外直径表面190之间。如所陈述的，波纹状的偏置箔片构件202的谷可邻接顶部箔片212的外径向侧213。顶部箔片212的内径向侧215可层叠在轴段164的外直径表面190上并且紧靠着该外直径表面。

第一端214和第二端216可以是基本上平的和平面的。第一端214和第二端216可从弓形的中间部分218径向向外突出。第一端214和第二端216也可沿着轴线104延伸，如图2中所示。在一些实施例中，第一端214和第二端216可沿向外、径向方向彼此基本上平行延伸。第一端214和第二端216可沿着与轴线104相交的平面径向地延伸；然而，在其他实施例中，端部214、216沿着相对于轴线104成角度的平面突出。

此外，如图3中所示，第一端214可包括内径向边缘240，该内径向边缘连接到中间部分218并且靠近轴段164设置。第一端214还可包括外径向边缘242，该外径向边缘从轴段164径向向外设置并且限定顶部箔片212的一个终端边缘。同样地，第二端216可包括内径向边缘244，该内径向边缘连接到中间部分218并且靠近轴段164设置。第二端216还可包括外径向边缘246，该外径向边缘从轴段164径向向外设置并且限定顶部箔片212的另一终端边缘。如图所示，第一端214可比第二端216沿径向方向更长，并且可比第二端216从轴线104沿径向向外方向延伸得更远。因而，第一端214的箔片就座部分248可从第二端216的外径向边缘246到第一端214的外径向边缘242径向地限定。

第一端214和第二端216可在相对于轴线104的角位置处彼此靠近设置。如图3中所示，当轴段164静止时，第一端214和第二端216可彼此层叠并且以重叠布置邻接。这些端部214、216可支承在彼此之上以便建立拱形结合状态。换句话说，单个顶部箔片212可以是拱形结合的顶部箔片212。因此，顶部箔片212可设置有有效且精确的特性以用于控制轴承系统105中的荷载。应了解，在不脱离本公开的范围的情况下，顶部箔片构件211可包括沿周向方向端对端布置的一系列顶部箔片（例如，多个拱形结合的顶部箔片）。

第一端214和第二端216可限定轴承系统105的保持器装置110的一部分。此外，保持器装置110可包括一个或多个凹槽（即，孔口、开口等），所述一个或多个凹槽被包括在轴颈壳体构件160的孔162中。例如，在图2中所表示的一些实施例中，轴颈壳体构件160可包括第一内凹槽176和第二内凹槽276。

如图所示，第一内凹槽176和第二内凹槽276可从孔162的内直径表面192沿深度方向而径向地凹进到轴颈壳体构件160中。而且，第一内凹槽176和第二内凹槽276可以是长形的，并且可基本上平行于轴115的旋转轴线104延伸。如图3中所示，第一内凹槽176可沿着基本上平行于旋转轴线104（图1）的纵向轴线178（第一凹槽轴线）延伸。第二内凹槽276可具有平行于轴线178和旋转轴线104的相应的纵向轴线。第二内凹槽276可关于轴线104与第一内凹槽176成角度地间隔开。例如，第一内凹槽176和第二内凹槽276可在孔162的相对侧上间隔开（即，相对于轴线104间隔开一百八十度（180°））。

第一内凹槽176可具有图3中所示的截面形状。该形状可以是基本上多边形的，并且可包括多个平的表面（例如，至少四个基本上平的表面）。如图所示，第一内凹槽176可细分为第一部分260和第二部分262（即，第一内凹槽176可包括第一部分260和第二部分262并且可由它们限定）。第一部分260和第二部分262的形状可以是基本上矩形的，并且可在一侧上被连接（即，互通、彼此连通等）。

第一部分260可由基本上平的第一凹进表面180限定，该第一凹进表面可位于与轴线104基本上平行并且与以轴线104为中心的假想圆相切的平面中。第一凹进表面180可限定第一部分260的深度尺寸281。换句话说，深度尺寸281可从内直径表面192到第一凹进表面180径向地测得。第一部分260也可由基本上平的第一侧表面184限定，该第一侧表面可从内直径表面192到第一凹进表面180径向地延伸（例如，垂直于第一凹进表面180），以限定第一内凹槽176的侧边界。第一部分260可在与第一侧表面184的一侧的相对侧上联结到第二部分262。

第二部分262可由基本上平的第二凹进表面264限定，该第二凹进表面可位于与轴线104基本上平行并且与以轴线104为中心的假想圆相切的平面中。第二凹进表面264可限定第二部分262的深度尺寸282。换句话说，深度尺寸282可从内直径表面192到第二凹进表面264径向地测得。第二部分262也可由基本上平的第二侧表面266限定，该第二侧表面可从内直径表面192到第二凹进表面264径向地延伸（例如，垂直于第二凹进表面264），以限定第一内凹槽176的另一个侧边界。第二部分262可在与第二侧表面266的一侧的相对侧上联结到第一部分260。

第一部分260可比第二部分262沿深度方向（径向向外）延伸得更远。换句话说，第一径向深度281可大于第二径向深度282，使得限定座表面270。座表面270可限定内凹槽176的第一部分260的一部分。座表面270可以是基本上平的和平面的表面，并且可位于与轴线104相交的平面内。座表面270可切线地面向、可垂直于第一凹进表面180，并且可面向第一侧表面184。

因此，第一内凹槽176的截面可包括具有不同深度尺寸281、282的多个矩形部分260、262。尽管部分260、262沿基本上垂直于轴线的深度方向而径向地延伸，但部分260、262中的一个或两者可沿深度方向、但是沿着不同的角度而径向地延伸。换句话说，第一内凹槽176的部分260、262可基本上沿着与轴线104相交的平面沿深度方向延伸，如图2和图3所表示；然而，在其他实施例中，凹槽176可沿着相对于轴线104成角度的平面沿深度方向延伸。还将了解，在不脱离本公开的范围的情况下，第一部分260和/或第二部分262可以不同方式成形（例如，具有带五条或更多条边的多边形形状、包括一个或多个带轮廓的表面，等）。

如图2中所示，第二内凹槽276可具有与第一内凹槽176不同的截面形状。例如，第一内凹槽176可大体上表征为具有小写“h”的截面形状，而第二内凹槽176可大体上表征为具有矩形或“U形”截面形状。第二内凹槽276可沿着轴颈壳体构件160的大部分长度保持该矩形形状。

第一内凹槽176可接收顶部箔片212的第一端214和第二端216、以及偏置箔片构件202的第一端221和第二端224。顶部箔片212的第一端214和偏置箔片构件202的第一端221可被接收在第一内凹槽176的第一部分260中。顶部箔片212的第二端216和偏置箔片构件202的第二端224可被接收在第一内凹槽176的第二部分262中。

此外，当轴段164静止时，顶部箔片212的第一端214的箔片就座部分248可平地就座在座表面270上。箔片就座部分248可放平并与座表面270重叠，使得座表面270沿切线方向支撑箔片就座部分248。进一步径向向内，第一端214可重叠、邻靠和支承在顶部箔片212的第二端216上，使得顶部箔片212保持处于拱形结合状态。因此，顶部箔片212可受到良好支撑并保持在第一内凹槽176中。

第二内凹槽276可接收第二偏置箔片230的第一端225和第一偏置箔片220的第二端222。在一些实施例中，箔片装置170可具有不对称布置（例如，当使用具有特定旋转方向的偏置箔片220时），并且箔片装置170可能需要绕轴线104安装在一个特定位置中。以不同方式成形的凹槽176、276可以帮助安装，例如，使得凹槽176、276仅在该特定位置中与箔片装置接合。

拱形结合的顶部箔片212可将选定的径向预载荷供应给轴段164。当轴段164开始旋转时（例如，在沿着箭头200的顺时针方向），在第一端214保持就座在座表面270上时空气压力可引起第二端216（即，顶部箔片212的前端）从第一端214抬离。随着轴段164的角速度进一步增加，顶部箔片212可克服偏置箔片构件202的偏置力径向向外扩张并抬离轴段164，使得空气薄膜支持旋转组102的旋转。随着轴段164减速，偏置箔片构件202和顶部箔片212可弹性地恢复到图3中所示的状态。

此外，在轴构件164的旋转期间，座表面270可干扰并限制第一端214相对于轴颈壳体构件160沿箭头200的方向的旋转。第一端214进而可干扰第一偏置箔片220的第一端221的这种旋转移动，由此支撑和限制偏置箔片构件202的旋转。偏置箔片构件202的端部222、225可类似地也受支撑和限制以防在第二内凹槽276内旋转。因此，箔片装置170可保持在间隙174内，例如，使得偏置箔片构件202和顶部箔片构件211受支撑和限制以防绕轴线104旋转。

将了解，轴承系统105可以是高度可制造的，并且可提供许多制造效率。例如，第一内凹槽176和第二内凹槽276可高效地和准确地形成。在制造轴承系统105的方法的一些实施例中，轴颈壳体构件160可设置有孔162，并且可随后将一个或两个凹槽176、276机加工到轴颈壳体构件160中。

在图4中所表示的一些实施例中，可使用拉削工具290将凹槽176、276中的至少一个机加工到轴颈壳体构件160中。拉削工具290可被构造成用于切割、机加工和拉削第一内凹槽176。拉削工具290可以是长形的，并且可沿着与轴线104和轴线178平行的笔直的纵向轴线延伸。拉削工具290可包括多个切割元件、齿等，所述多个切割元件、齿等被构造成在拉削工具290沿着轴线178移动时从轴颈壳体构件160去除材料。

拉削工具290可包括第一纵向段（在295处表示）和第二纵向段（在296处表示）。第一纵向段295和第二纵向段296被示为叠加在图4中的相同截面平面上；然而，将了解，第一纵向段295和第二纵向段296可沿着轴线178纵向地串联布置在拉削工具290上。第一纵向段295可具有切割元件（例如，齿、锐利化的元件等），这些切割元件的共同轮廓对应于第一内凹槽176的第一部分260的轮廓。第二纵向段296可具有切割元件，这些切割元件的轮廓对应于凹槽176的第二部分262的轮廓。

在一些实施例中，拉削工具290可沿着轴线178移动，使得第一纵向段295最初切割第一凹槽176的第一部分260。然后，随着拉削工具290沿着轴线178前进，第二纵向段296切割第一凹槽176的第二部分262。因此，在一些实施例中，拉削工具290可相对于轴颈壳体构件160沿着轴线178移动并在单次通过中切割第一内凹槽176的第一部分260和第二部分262两者，由此高效地切割第一凹槽176，同时保持切割准确度。

另一种拉削工具可被构造成用于拉削第二凹槽276。该另一种拉削工具可具有单个矩形截面，在一些实施例中，用于切割U形的第二凹槽276。再次，拉削操作可提制造效率。例如，凹槽176、276的长形的平表面可在短时间内形成，并且还可被机加工以适应高公差。

一旦形成凹槽176、276，就可将轴段164插入轴颈壳体构件160内，其中箔片装置170设置在间隙174中并且端部214、216、221、224、222、225设置在凹槽176、276中，如上文所讨论的。因此，可高效地制造和组装轴承系统105。如上文所提到的，轴承系统105可进一步被安装并结合到涡轮增压器100或另一种涡轮机中。

轴承系统105的实施例可提供各种优点，其中一些优点在上文进行了讨论。轴承系统105可为涡轮机提供高质量、强健的轴承支撑。轴承系统105还可提供期望的、已知的和精确的预载荷、抬离速度和/或其他特性。此外，轴承系统105可以以可重复的方式、精确地并且以相对低的成本高效地制造和组装。

尽管在前面的详细描述中已呈现了至少一个示例性实施例，然而应了解，存在大量的变型。还应了解，一个或多个示例性实施例仅是示例，并且不意图以任何方式限制本公开的范围、适用性或构型。相反，前面的详细描述将向本领域技术人员提供用于实施本公开的示例性实施例的便捷路线图。应理解，在不脱离如所附权利要求中阐述的本公开的范围的情况下，可在示例性实施例中描述的元件的功能和布置上作出各种改变。

Claims (20)

1.一种轴颈箔片轴承系统，其包括：

具有孔的轴颈壳体构件；

轴，其被接收在所述孔内并受支撑以便相对于所述轴颈壳体构件绕轴线旋转；

偏置箔片构件和顶部箔片构件，所述偏置箔片构件包括至少一个偏置箔片，所述至少一个偏置箔片被接收在所述孔内并径向地设置在所述轴颈壳体构件和所述轴之间，所述顶部箔片构件包括至少一个顶部箔片，所述至少一个顶部箔片被接收在所述孔内并径向地设置在所述至少一个偏置箔片和所述轴之间；以及

保持器装置，其包括：

从所述孔沿深度方向径向延伸的内凹槽，所述内凹槽具有第一部分和第二部分，所述第一部分比所述第二部分沿所述深度方向延伸得更远并且包括座表面；以及

所述顶部箔片构件的第一顶部箔片端和第二顶部箔片端，所述第一顶部箔片端被构造成邻接所述第二顶部箔片端，所述第一顶部箔片端被接收在所述内凹槽的所述第一部分中，并且被构造成抵靠所述座表面就座以限制所述第一顶部箔片端绕所述轴线的旋转，所述第二顶部箔片端被接收在所述内凹槽的所述第二部分中。

2.根据权利要求1所述的轴颈箔片轴承系统，其中，所述内凹槽的所述第一部分和所述第二部分相对于所述轴线径向地延伸；并且

其中，所述第一顶部箔片端比所述第二顶部箔片端径向向外延伸得更远。

3.根据权利要求1所述的轴颈箔片轴承系统，其中，所述顶部箔片构件包括单个顶部箔片，所述单个顶部箔片具有所述第一顶部箔片端、所述第二顶部箔片端、以及相对于所述轴线沿周向方向在所述第一顶部箔片端和所述第二顶部箔片端之间延伸的中间部分。

4.根据权利要求1所述的轴颈箔片轴承系统，其中，所述内凹槽由多个平表面限定，所述多个平表面之一是所述座表面。

5.根据权利要求4所述的轴颈箔片轴承系统，其中，所述内凹槽的所述第一部分包括从所述孔沿深度方向径向地凹进的第一凹进表面、第一侧表面和所述座表面；并且

其中，所述内凹槽的所述第二部分包括从所述孔沿所述深度方向径向地凹进的第二凹进表面、以及第二侧表面。

6.根据权利要求5所述的轴颈箔片轴承系统，其中，所述第一侧表面沿周向方向面向所述座表面和所述第二侧表面。

7.根据权利要求6所述的轴颈箔片轴承系统，其中，所述第一侧表面、所述座表面和所述第二侧表面是平的和彼此平行的。

8.根据权利要求1所述的轴颈箔片轴承系统，其中，所述顶部箔片构件包括单个顶部箔片，所述单个顶部箔片具有所述第一顶部箔片端、所述第二顶部箔片端、以及沿周向方向在所述第一顶部箔片端和所述第二顶部箔片端之间延伸的中间部分；并且

其中，所述第一顶部箔片端和所述第二顶部箔片端彼此平行延伸。

9.根据权利要求1所述的轴颈箔片轴承系统，其中，所述内凹槽是第一内凹槽，所述第一内凹槽接收所述至少一个偏置箔片的第一偏置箔片端；并且

其进一步包括第二内凹槽，所述第二内凹槽与所述第一内凹槽周向地间隔，所述第二内凹槽接收所述至少一个偏置箔片的第二偏置箔片端。

10.根据权利要求9所述的轴颈箔片轴承系统，其中，所述第二内凹槽具有与所述第一内凹槽的截面形状不同的截面形状。

11.根据权利要求1所述的轴颈箔片轴承系统，其中，所述内凹槽由至少四个平的表面限定，所述表面中的一个是所述座表面。

12.一种轴颈箔片轴承系统，其包括：

具有孔的轴颈壳体构件；

轴，其被接收在所述孔内并受支撑以便相对于所述轴颈壳体构件绕轴线旋转；

偏置箔片构件和顶部箔片构件，所述偏置箔片构件包括至少一个偏置箔片，所述至少一个偏置箔片被接收在所述孔内并径向地设置在所述轴颈壳体构件和所述轴之间，所述顶部箔片构件包括至少一个顶部箔片，所述至少一个顶部箔片被接收在所述孔内并径向地设置在所述至少一个偏置箔片和所述轴之间；

保持器装置，其包括：

所述轴颈壳体构件的从所述孔延伸的内凹槽，所述内凹槽具有第一部分和第二部分，所述第一部分比所述第二部分沿深度方向延伸得更远以便限定座表面；以及

所述顶部箔片构件的第一顶部箔片端和第二顶部箔片端，所述第一顶部箔片端和所述第二顶部箔片端平行延伸，其中所述第一顶部箔片端比所述第二顶部箔片端从所述轴线向外延伸得更远，以限定所述第一顶部箔片端的箔片就座部分，所述第一顶部箔片端被构造成邻接所述第二顶部箔片端，所述第一顶部箔片端和第二顶部箔片端被接收在所述内凹槽中，所述箔片就座部分被构造成抵靠所述座表面就座以限制所述第一顶部箔片端绕所述轴线的旋转。

13.根据权利要求12所述的轴颈箔片轴承系统，其中，所述第一部分和所述第二部分相对于所述轴线径向地延伸。

14.根据权利要求12所述的轴颈箔片轴承系统，其中，所述顶部箔片构件包括单个顶部箔片，所述单个顶部箔片具有所述第一顶部箔片端、所述第二顶部箔片端、以及沿周向方向在所述第一顶部箔片端和所述第二顶部箔片端之间延伸的中间部分。

15.根据权利要求12所述的轴颈箔片轴承系统，其中，所述内凹槽由多个平表面限定，所述多个平表面之一是所述座表面。

16.根据权利要求12所述的轴颈箔片轴承系统，其中，所述内凹槽由至少四个平的表面限定，所述表面中的一个是所述座表面。

17.一种制造轴颈箔片轴承系统的方法，所述方法包括：

提供轴颈壳体构件，所述轴颈壳体构件具有孔和从所述孔沿深度方向径向延伸的内凹槽，所述内凹槽具有第一部分和第二部分，所述第一部分比所述第二部分沿所述深度方向延伸得更远并且包括座表面；

将轴插入所述孔内并用箔片装置支撑所述轴以便相对于所述轴颈壳体构件绕轴线旋转，所述箔片装置包括偏置箔片构件和顶部箔片构件，所述偏置箔片构件包括至少一个偏置箔片，所述至少一个偏置箔片被接收在所述孔内并径向地设置在所述轴颈壳体构件和所述轴之间，所述顶部箔片构件包括至少一个顶部箔片，所述至少一个顶部箔片被接收在所述孔内并相对于所述轴线径向地设置在所述至少一个偏置箔片和所述轴之间；以及

保持所述顶部箔片构件，包括将所述顶部箔片构件的第一顶部箔片端和第二顶部箔片端邻接、将所述第一顶部箔片端定位在所述内凹槽的所述第一部分中、使所述第一顶部箔片端抵靠所述座表面就座以限制所述第一顶部箔片端绕所述轴线的旋转、以及将所述第二顶部箔片端定位在所述内凹槽的所述第二部分中。

18.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括：形成所述内凹槽。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，形成所述内凹槽包括：将所述内凹槽拉削到所述轴颈壳体构件中。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，拉削所述内凹槽包括：以拉削工具的单次通过，拉削所述内凹槽的所述第一部分和所述第二部分。