CN204755574U - 一种具有定位机构的涡轮增压器整体式轴承 - Google Patents

Abstract

一种具有定位机构的涡轮增压器整体式轴承，包括设有油孔的整体式轴承、与整体式轴承配合的定位机构，整体式轴承朝向定位机构的一端设有轴肩，轴肩上设有缺口；定位机构包括与缺口配合的定位销钉、用于限制整体式轴承横向运动的止推压板、设于止推压板外侧的封油盖。本实用新型结构简单，转子系统长度短，质量轻，与传统涡轮增压器相比，机械效率平均提高3%~5%，低速段提高8%~10%；具有轴向油槽，能调节并平衡轴承进回油流量，从根本上抑制转子系统内油膜涡动的激发，控制振动，减小涡轮增压器噪声，提升工作稳定性；同时具有含油作用，在短暂供油不足的情况下，能起到补充润滑的作用，保证涡轮增压器维持正常工作状态，延长使用寿命。

Description

一种具有定位机构的涡轮增压器整体式轴承

技术领域

本实用新型属于涡轮增压器配件领域，具体涉及一种用于涡轮增压器中的具有定位机构的整体式轴承。

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气缸进行燃烧，因此能在相同的气缸容量下产生较自然进气发动机更大的动力输出。

传统涡轮增压器的支承结构普遍为浮动轴承内置式，涡轮和叶轮悬臂布置于两个浮动轴承外侧，其轴向力的平衡采用单独的双面止推轴承板，布置于增压器的冷端（压气机端），那么止推轴承板必须有足够的安装空间。如公布号为CN103912577A的中国专利申请《分体式涡轮增压器止推轴承》公开了一种止推轴承的结构，包括设于增压器压气机端的主止推轴承和靠近涡轮端的副止推轴承，同时通过对油楔面结构的设计，减少供油量，减少机械损失，但该结构不可避免的存在止推结构复杂、止推零件多的缺点。

除此之外，为防止压端漏油问题，还需要安装挡油板。相应地增压器转轴长度势必增加，转子系统旋转零件数目增加，使转子质量加大，给转轴工作的稳定性带来不利，并且影响其机械效率。

对于轴承的润滑，传统涡轮增压器在轴承体内打斜孔，进油通道分别连通到两个浮动轴承和一个止推轴承板上，使润滑油流向轴承、轴颈和止推轴承油楔面。虽然这种方法能够提供各个轴承合理润滑，但轴承体斜孔的加工、清洁和质量控制等存在一定问题。

此外，研究发现在涡轮增压器的噪声中，同步振动噪声最为普遍，而增压器的机械效率与其响应性密切相关。随着节能减排政策的推广，涡轮增压器越来越多的被用于乘用车及轿车上，为满足汽车舒适性和驾驶乐趣的需求，必须对增压器的噪声控制进行控制，需要改善增压器转子系统工作稳定性，并提高机械效率。

那么，需要对生产相关成本和性能之间达成适当平衡的技术。本实用新型技术旨在解决此需求和其他需求。

实用新型内容

针对现有技术中的不足，本实用新型提供了一种具有定位机构的涡轮增压器整体式轴承，简化了止推机构与定位机构，减少了零件数目，提高了机械效率。

本实用新型通过以下技术方案实现。

一种具有定位机构的涡轮增压器整体式轴承，包括设有油孔的整体式轴承、与整体式轴承配合的定位机构，所述整体式轴承朝向定位机构的一端设有轴肩，所述轴肩上设有缺口；所述定位机构包括与所述缺口配合的定位销钉、用于限制整体式轴承横向运动的止推压板、设于止推压板外侧的封油盖。

现有技术中，通过设置一个或多个止推轴承来限制整体式轴承的横向运动，结构复杂，且止推轴承普遍笨重，导致涡轮增压器整体重量和体积的增加，给转轴工作的稳定性带来不利，并且影响其机械效率。

本实用新型中，申请人突破了传统结构的局限，从减少零件、减轻重量、精简结构的目的出发，通过止推压板和定位销钉的配合，限制了整体式轴承的横向运动与旋转运动，在不降低定位功能的同时，达到了减少零件数目的目的，相应的减少了摩擦副，提高了机械效率。

作为优选，所述整体式轴承的内表面上设有承载面，所述承载面上设有轴向油槽，该轴向油槽可为V形、U形、半圆形等，数目为3个或3个以上均布。

作为优选，所述缺口为弧形缺口，所述定位销钉上设有可部分进入所述弧形缺口中的圆盘。弧形缺口的圆心与圆盘同心，因此定位销钉中部的圆盘与弧形缺口恰好咬合，限制了整体式轴承的旋转运动。

作为优选，所述圆盘与弧形缺口之间留有空隙，具体为圆盘与弧形缺口的直径不相等，使整体式轴承保留微小的转动量，起到一定的缓冲作用。

作为优选，所述轴肩置于整体式轴承前端面和止推压板端面之间的间隙中，且轴肩的厚度小于间隙宽度，确保整体式轴承沿轴向留有一定活动间隙，允许整体式轴承在轴向有0.035~0.105mm的窜动量。

作为优选，所述止推压板上设有供定位销钉插入的孔，用于固定定位销钉。

作为优选，所述封油盖上设有密封圈，所述封油盖外侧设有封油盖挡圈，保证很好的油封效果。

作为优选，所示整体式轴承的两侧集成由止推轴承，一体式设计节省空间。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：1）具有定位机构的整体式轴承结构简单，生产制造质量控制方便，工作可靠；2）转子系统长度短，质量轻，与传统涡轮增压器相比，机械效率平均提高3%~5%，低速段可提高8%~10%；3）径向支承的浮动轴承内孔表面上的轴向油槽，能够调节并平衡轴承进回油流量，从根本上抑制转子系统内油膜涡动的激发，控制振动，减小涡轮增压器噪声，提升工作稳定性；4）轴向油槽有含油作用，即使在短暂供油不足的情况下，也一定程度上起到补充润滑的作用，保证涡轮增压器维持正常工作状态，延长增压器使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的整体式轴承及其定位机构的总体剖视图。

图2是本实用新型的润滑系统示意图。

图3是润滑系统内外油膜局部放大视图。

图4是轴承体的立体图。

图5是轴承体的剖视图。

图6是轴承体的左视图。

图7是轴承体的右视图。

图8是定位销钉的示意图。

图9是止推压板的立体图。

图10是止推压板的另一侧立体图。

图11效率对比图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式，对本实用新型作进一步描述。

见图1至图10，一种具有定位机构的涡轮增压器整体式轴承，包括设有油孔104的整体式轴承10、与整体式轴承10配合的定位机构，所述整体式轴承10朝向定位机构的一端设有轴肩105，所述轴肩105上设有缺口103，所述缺口103为弧形缺口；所述定位机构包括定位销钉30、用于限制整体式轴承10横向运动的止推压板40、设于止推压板40外侧的封油盖50，所述定位销钉30上设有可部分进入所述弧形缺口中的圆盘301；所述止推压板40上设有供定位销钉30插入的孔403；所述封油盖50上设有密封圈70，所述封油盖50外侧设有封油盖挡圈60；所示整体式轴承10的两侧集成有止推轴承101、111。

具体来看，图1中所示，包括整体式轴承10、轴承体20、定位销钉30、止推压板40、封油盖50、封油盖挡圈60和O型圈70。本实用新型中，对整体式轴承10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，在整体式轴承10的单侧设置一轴肩105，轴肩105上加工一弧形缺口，弧形缺口的圆心与轴承体20上的销孔201同心，则定位销钉30中部圆盘301与缺口103恰好咬合，限制了整体式轴承10绕X轴的旋转运动。与此同时，圆盘301与缺口103的直径并不相等，使整体式轴承10绕X轴保留微小的转动量。对于整体式轴承10的轴向平动，采用止推压板40进行限制，止推压板平面401与轴承体前端面203贴合，止推压板40的左侧为封油盖50，再由封油盖挡圈60将其压住，封油盖挡圈60装入轴承体20挡圈槽202中，同时各个接触面上贴合，从而固定了封油盖50、止推压板40的轴向位置。轴肩105位于轴承体前端面203和止推压板端面401之间，其厚度B小于间隙宽度Bc，确保整体式轴承10沿轴向留有一定活动间隙，允许整体式轴承20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。

图2、图3所示为本实用新型的润滑系统。高压润滑油经轴承体油孔209直接注入由轴承体内表面和整体式轴承外表面形成的第一油腔901中，再分为三路：一路供给左侧整体式轴承外表面与轴承体内表面之间的左间隙902，形成压端浮动轴承环形外油膜；一路供给右侧整体式轴承外表面与轴承体内表面之间的右间隙903，形成涡端浮动轴承环形外油膜；最后一路经油孔104流到环形油腔904，环形油腔904由整体式轴承内表面和转轴80外表面形成。环形油腔904内的高压润滑油向左流入左环形间隙905，形成压端浮动轴承内油膜；向右流入右环形间隙906，形成涡端浮动轴承内油膜。

当涡轮增压器转子旋转工作时，高压润滑油充满间隙以及止推轴承101、111。在左间隙902和右间隙903处的外油膜为动力挤压润滑油膜，具有较大的阻尼，具有吸收转子振动的能力；在左环形间隙905和右环形间隙906处的内油膜为动力挤压和剪切润滑油膜，同时具有一定的油膜刚度和油膜阻尼，油膜刚度对转子起到良好的支承作用；止推轴承101、111处的剪切油膜具有适当的刚度，用于承载作用在叶轮和涡轮转子轴向气动力。油膜刚度和油膜阻尼随着增压器工作转速、受力情况、间隙大小等因素不同而变化，使得增压器在整个工作转速范围内工作稳定可靠。

如图4至图7所示，整体式轴承10的内表面109、110上分别设有轴向油槽102，保证整体式轴承两端的止推轴承101、111正常供油需求。

整体式轴承10的外表面107与轴承体内表面配合，内表面109、110与转轴80的表面配合，形成径向支承的两个浮动轴承；并在其两侧集成止推轴承101、111为一整体。两个浮动轴承配合表面宽度可相等，也可不相等，止推轴承承载面上设有多个均布布置的油楔面，油楔面可相同或不同。左端轴肩105上设有弧形缺口103，与定位销钉30咬合，限制其转动。

见图8，其中所示的定位销钉30中部设有圆盘301，与整体式轴承轴肩105上的弧形缺口103咬合。

见图9与图10，其中所示的止推压板40为非正圆结构，孔403套如定位销钉30的芯轴303中，限制其安装角度。

图11为效率对比图，从图中可以看出，与传统涡轮增压器相比，机械效率平均提高3%~5%，低速段可提高8%~10%。

从以上具体阐述中可以看出，本实用新型突破了传统结构的局限，从减少零件、减轻重量、精简结构的目的出发，通过止推压板和定位销钉的配合，限制了整体式轴承的横向运动与旋转运动，同时提供了整体式的止推轴承。在不降低定位功能的同时，达到了减少零件数目的目的，相应的减少了摩擦副，提高了机械效率。

本实用新型的保护范围包括但不限于以上实施方式，本实用新型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、改进均落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种具有定位机构的涡轮增压器整体式轴承，包括设有油孔（104）的整体式轴承（10）、与整体式轴承（10）配合的定位机构，其特征在于，所述整体式轴承（10）朝向定位机构的一端设有轴肩（105），所述轴肩（105）上设有缺口（103）；所述定位机构包括与所述缺口（103）配合的定位销钉（30）、用于限制整体式轴承10横向运动的止推压板（40）、设于止推压板（40）外侧的封油盖（50）。

2.根据权利要求1所述的一种具有定位机构的涡轮增压器整体式轴承，其特征在于，所述整体式轴承（10）的内表面上设有承载面（109,110），所述承载面（109,110）上设有轴向油槽（102）。

3.根据权利要求2所述的一种具有定位机构的涡轮增压器整体式轴承，其特征在于，所述缺口（103）为弧形缺口，所述定位销钉（30）上设有可部分进入所述弧形缺口中的圆盘（301）。

4.根据权利要求3所述的一种具有定位机构的涡轮增压器整体式轴承，其特征在于，所述圆盘（301）与弧形缺口之间留有空隙。

5.根据权利要求3所述的一种具有定位机构的涡轮增压器整体式轴承，其特征在于，所述轴肩（105）置于轴承体前端面（203）和止推压板端面（401）之间的间隙中，且轴肩（105）的厚度小于间隙宽度。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种具有定位机构的涡轮增压器整体式轴承，其特征在于，所述止推压板（40）上设有供定位销钉（30）插入的孔（403）。

7.根据权利要求6所述的一种具有定位机构的涡轮增压器整体式轴承，其特征在于，所述封油盖（50）上设有密封圈（70），所述封油盖（50）外侧设有封油盖挡圈（60）。

8.根据权利要求7所述的一种具有定位机构的涡轮增压器整体式轴承，其特征在于，所示整体式轴承（10）的两侧集成有止推轴承（101、111）。