CN210122936U - 涡轮增压器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及涡轮增压器。所述涡轮增压器包括压缩机壳体、涡轮轴、轴承壳体、轴承衬套和垫片。压缩机壳体包括背板。涡轮轴延伸穿过背板和轴承壳体并且可绕轴线旋转。背板位于压缩机壳体的内部和轴承壳体的内部之间。轴承衬套位于轴承壳体中并在其中可旋转地支撑涡轮轴。垫片与轴承壳体和轴承衬套的外径向部分接合，以防止它们之间的旋转。垫片包括与其一体形成的偏转器，所述偏转器引导润滑剂轴向地远离压缩机壳体。根据本实用新型，提供一种涡轮增压器，其改进或解决了传统涡轮增压器设计的缺点、降低了设计和组装的复杂性，并且提高了涡轮增压器润滑系统和整个涡轮增压器的性能和耐用性。

Description

涡轮增压器
技术领域
本公开总体涉及涡轮增压器。
背景技术
涡轮增压器是与内燃机一起使用并用于增加提供给发动机的进气的压力和密度的增压进气装置。来自发动机的排气被输送到涡轮增压器并用于驱动涡轮机叶轮。由涡轮机叶轮产生的扭矩通过涡轮轴使压缩机叶轮旋转，并且压缩机叶轮对进气进行加压以提供给发动机。通过对进气加压，增加了在发动机的进气冲程期间可以受迫进入每个发动机汽缸的空气和燃料的量。相对于自然吸气发动机，这样产生的功率输出增加。
涡轮增压器可以用于车辆发动机舱的高要求环境或其他应用(例如，用于发电)。涡轮增压器的内部运动部件还在非常高的转速和高温下运行。由于这些操作条件，重要的是持续润滑移动的涡轮增压器部件以冷却部件并减少磨损。为了向内部部件供应润滑剂，涡轮增压器连接到发动机润滑系统并且供应加压油。加压油被引导到轴承衬套，该轴承衬套可旋转地支撑连接涡轮机叶轮和压缩机叶轮的涡轮轴，然后返回到发动机润滑系统以过滤和冷却油。
为了在涡轮增压器润滑系统中容纳润滑剂(例如，发动机油)，沿着润滑路径在各个点处采用密封件和其他特征件以引导润滑剂远离不期望的区域和涡轮增压器部件(例如，远离压缩机壳体)。由于高转速、高温而需要润滑剂密闭，以及制造和组装成本和复杂性，所以减少涡轮增压器部件的数量，包括减少沿着润滑路径的涡轮增压器部件数量，可能是有利的，以减少对附加密封件和密封技术的需要。
提供一种涡轮增压器将是有利的，该涡轮增压器改进或解决了传统涡轮增压器设计的缺点、降低了设计和组装的复杂性，并且提高了涡轮增压器润滑系统和整个涡轮增压器的性能和耐用性。
发明内容
本文公开了包括具有整体润滑剂偏转器的轴承防旋转垫片部件的涡轮增压器的方面、特征、元件、实施方式和实施例。
在一种实施方式中，涡轮增压器包括压缩机壳体、涡轮轴、轴承壳体、轴承衬套和垫片。压缩机壳体包括背板。涡轮轴延伸穿过背板和轴承壳体并且可绕轴线旋转。背板位于压缩机壳体的内部和轴承壳体的内部之间。轴承衬套位于轴承壳体中并且可旋转地将涡轮轴支撑在其中。垫片与轴承壳体和轴承衬套的外径向部分接合，以防止它们之间的旋转。垫片包括与其一体形成的偏转器，该偏转器引导润滑剂轴向地远离压缩机壳体。
在一种实施方式中，涡轮增压器包括压缩机壳体、涡轮轴、轴承壳体、轴承衬套和垫片。压缩机壳体包括背板。涡轮轴延伸穿过背板和轴承壳体。背板位于压缩机壳体的内部和轴承壳体的内部之间。轴承衬套位于轴承壳体中并且可旋转地将涡轮轴支撑在其中。抛油环同心地位于涡轮轴周围以随其旋转，并且包括径向延伸的凸缘。垫片与轴承壳体和轴承衬套的外径向部分接合，以防止它们之间的旋转。垫片径向向内延伸到涡轮轴和抛油环延伸穿过的内径向周边。垫片轴向地位于径向延伸的凸缘和背板之间。
在一种实施方式中，涡轮增压器包括压缩机壳体、轴承壳体、涡轮轴、轴承衬套、垫片、第一连接器和抛油环。压缩机壳体包括背板。涡轮轴延伸穿过背板和轴承壳体并且可绕轴线旋转。轴承衬套位于轴承壳体中并与涡轮轴接合。垫片位于背板和轴承壳体之间。垫片包括第一后轴向面、第一内径向壁、第二后轴向面、第二内径向壁和整体润滑剂偏转器。第一后轴向面位于轴承衬套的轴向前方并与轴承衬套相对。第一内径向壁连接到第一后轴向面并沿轴线轴向延伸。第一后轴向面和第一内径向壁限定轴承凹口，该轴承凹口接合并防止轴承衬套的外径向部分相对于轴承壳体旋转。第二后轴向面连接到第一内径向壁并从其径向向外延伸。第二内径向壁连接到第二后轴向面并且沿着轴线从第二内轴向延伸。第二后轴向面和第二内径向壁限定第一连接器凹口。整体润滑剂偏转器包括一对壁和引导表面。引导表面连接到一对壁并且通过与轴承凹口和第一连接器凹口连通来限定润滑剂偏转器槽。整体润滑剂偏转器可操作以使离开轴承衬套的润滑剂轴向地远离压缩机壳体。第一连接器位于第一连接器凹口中。第一连接器与轴承衬套接合，以防止轴承衬套沿轴线相对于垫片轴向移动。抛油环轴向延伸穿过背板并且围绕涡轮轴同心地定位。抛油环包括与垫片的第一后轴向面轴向相对的径向延伸的凸缘。
根据本实用新型，提供了一种涡轮增压器，所述涡轮增压器包括：具有背板的压缩机壳体；延伸穿过所述背板并可绕轴线旋转的涡轮轴；所述涡轮轴延伸穿过的轴承壳体，所述背板位于所述压缩机壳体的内部和所述轴承壳体的内部之间；位于所述轴承壳体中并可旋转地支撑所述涡轮轴的轴承衬套；和垫片，其与所述轴承壳体和所述轴承衬套的外径向部分接合以防止它们之间的旋转，所述垫片包括与其一体形成的偏转器，所述偏转器轴向地引导润滑剂远离所述压缩机壳体。
优选地，所述垫片包括主体，所述主体包含：外径向周边；内径向周边，其限定可操作用于所述涡轮轴以轴向延伸穿过其中的涡轮轴开口；与所述背板相对的前轴向侧；和与所述轴承壳体相对的后轴向侧，所述后轴向侧沿所述轴线与所述前轴向侧轴向间隔开。
优选地，所述垫片的所述主体的所述后轴向侧还包括：从所述内径向周边径向延伸的第一后轴向面；和从所述第一后轴向面轴向延伸的第一内径向壁，所述第一内径向壁和所述第一后轴向面限定轴承凹口，其中所述轴承衬套的外径向部分接收在所述轴承凹口中。
优选地，所述垫片包括垫片轴承构件，所述垫片轴承构件位于所述轴承凹口中并连接到所述第一内径向壁；以及其中所述轴承衬套的所述外径向部分是外座圈，其包括防旋转特征件，所述垫片轴承构件与所述防旋转特征件接合以防止所述外座圈绕所述轴线相对于所述垫片旋转。
优选地，所述垫片轴承构件包括轴承壁，所述轴承壁在所述第一内径向壁的弯曲表面之间径向延伸并且沿所述轴线轴向延伸，所述轴承壁将所述防旋转特征件形成为由扇形部分成角度地间隔开的两个平面表面。
优选地，所述涡轮增压器还包括连接器，所述连接器抵抗所述轴承衬套相对于所述垫片沿所述轴线的轴向运动。
优选地，所述涡轮增压器还包括同心地定位成绕所述涡轮轴与其一起旋转的抛油环，所述抛油环具有径向延伸的凸缘，所述凸缘径向延伸超过所述垫片的所述内径向周边并且在轴向附近处形成前轴向面，以在它们之间限定润滑剂间隙。
优选地，所述垫片的所述后轴向侧还包括：第二后轴向面，其从所述第一内径向壁径向向外延伸；和第二内径向壁，其从所述第二后轴向面轴向向后延伸，所述第二内径向壁和所述第二后轴向面限定第一连接器凹口，其中抵抗所述轴承衬套沿所述轴线相对于所述垫片的轴向运动的第一连接器位于所述第一连接器凹口中。
优选地，所述垫片的所述后轴向侧还包括：第三后轴向面，其从所述第二内径向壁径向向外延伸；和第三内径向壁，其从所述第三后轴向面轴向向后延伸，所述第三内径向壁和第三后轴向面限定第二连接器凹口，与所述垫片、轴承衬套和第一连接器接合的第二连接器定位在所述第二连接器凹口中，以抵抗所述轴承衬套相对于所述垫片沿所述轴线的轴向运动。
优选地，所述偏转器位于所述垫片的所述后轴向侧上，所述偏转器还包括：相对于所述轴线横向间隔开的一对偏转器壁；和引导表面，其连接到所述一对偏转器壁和所述第一后轴向面，所述一对偏转器壁和所述引导表面限定偏转器槽，其中所述引导表面从所述第一后轴向面向后延伸。
优选地，在所述垫片的前轴向侧上，所述外径向周边形成导向表面，所述导向表面轴向地接收在由所述背板的内径向壁限定的凹槽内以相对于所述背板径向地定位所述垫片。
优选地，所述涡轮增压器还包括连接到所述外径向周边的至少两个安装凸部，所述两个安装凸部围绕所述轴线彼此成角度地间隔开并且从所述外径向周边径向向外延伸，每个安装凸部限定安装孔，所述安装孔可操作以接收通过紧固件以将所述背板连接到所述垫片和所述轴承壳体以旋转地和轴向地将所述垫片固定至所述涡轮增压器。
优选地，所述偏转器在径向方向上延伸经过所述主体的所述外径向周边。
优选地，所述偏转器在所述轴承衬套的前轴向端的轴向后方延伸。
优选地，所述主体的所述后轴向侧还包括：从所述内径向周边径向延伸的第一后轴向面；和从所述第一后轴向面轴向延伸的第一内径向壁，所述第一内径向壁和所述第一后轴向面限定轴承凹口，其中所述轴承衬套的所述外径向部分接收在所述轴承凹口中；以及其中，所述偏转器包括设置在引导表面的相对侧上的一对偏转器壁，其中所述引导表面从所述第一后轴向面延伸，并且所述一对偏转器壁从所述第一内径向壁延伸。
在以下对实施例、所附权利要求和附图的详细描述中公开了本公开的这些和其他方面。
附图说明
当结合附图阅读时，从以下详细描述中可以最好地理解本发明。需要强调的是，根据惯例，附图的各种特征不是按比例的。相反，为了清楚起见，各种特征的尺寸被任意扩大或缩小。
图1是没有轴承壳体或轴承的传统涡轮增压器的示意性透视图。
图2是具有整体润滑剂偏转器的轴承防旋转垫片的一个示例的正面透视图。
图3是沿图2中的垫片的线3-3截取的涡轮增压器的剖视图。
图4是图2的轴承防旋转垫片的后视透视图。
图5是沿图2中的垫片的线5-5截取的涡轮增压器的剖视图。
图6是沿图2中的垫片的线6-6截取的涡轮增压器的剖视图。
具体实施方式
图1示出了传统涡轮增压器10的一部分，其是与内燃机(未示出) 结合使用的排气驱动的强制进气装置。涡轮增压器10包括具有涡轮机壳体16的涡轮机14。涡轮机壳体16包括用于接收来自内燃机的排气的排气入口18和排气出口20。排气在排气出口20处离开涡轮机壳体16之前从排气入口18引导到涡轮机叶轮22。
涡轮增压器10还包括连接到涡轮机叶轮22的涡轮轴26，用于绕轴线 30(例如，旋转轴线)旋转。涡轮轴26通过一个或多个轴承衬套(图1 中未示出并在下面进一步讨论)轴向和/或径向地接合并可旋转地支撑。涡轮轴26和轴承衬套由轴承壳体(图1中未示出)包围并相对于轴承壳体旋转。在某些应用中，涡轮轴26可以以超过300,000转/分钟的速度旋转。
轴承壳体通常包括润滑剂系统，该润滑剂系统与发动机的内部润滑剂系统(例如，用于润滑和/或冷却的油系统)流体连通。涡轮增压器10的润滑剂系统提供一个或多个用于润滑剂，例如发动机油或其他合适的流体的通道，以经过轴承壳体52中的入口(参见例如端口84)、经过轴承衬套，然后将轴承壳体退出到润滑剂出口通道，以便通回发动机润滑剂系统从而过滤和冷却润滑剂。
涡轮增压器10还包括压缩机36，该压缩机36包括压缩机壳体38。压缩机壳体38包括进气口40和出气口42。进气从进气口40输送到连接到涡轮轴26的压缩机叶轮44。从进气口40接收的空气通过压缩机叶轮 44的旋转而被加压。然后，进气在被供应到内燃机之前在进气口42处离开压缩机壳体38。在所示的示例中，压缩机壳体38包括用于将压缩机壳体38安装到轴承壳体的背板48，如下面进一步描述的。应当理解，涡轮增压器10可以采用其他形式和配置，并且包括除了上述那些之外的附加或替代部件、特征和功能。
图2-6示出了根据一个示例性实施例的垫片50(例如，轴承防旋转垫片)，其具有与其成一个整体的偏转器240(例如，润滑剂或油偏转器)。垫片50在图2和图4中单独示出，并根据一个示例性实施例设置在涡轮增压器10A中，如图3所示。涡轮增压器10A可以例如用于车辆应用(例如，在乘客或商用车辆中)、发电应用(例如，在发电机中)或其他应用中。如图3中所示，垫片50位于背板48和轴承壳体52之间并与之接合。在图3中，为清楚起见，省略了涡轮增压器10A的若干部件。在图5和图 6中，已经包括涡轮增压器10A的某些部件。特别地，在图5和图6中，在示例性应用中示出了垫片50，其具有轴承衬套56，该轴承衬套56具有面向背板48的前轴向端60。背板48将压缩机壳体38的内部与轴承壳体 52的内部间隔开。垫片50防止轴承衬套56的外径向部分(例如，外圈) 相对于轴承壳体52旋转，并且还配置为朝向轴承壳体52的内部重新引导流体(例如，润滑剂，例如发动机油)远离压缩机壳体38。如图所示，背板48可以是可与压缩机壳体38间隔开的部件。或者，背板48可以是压缩机壳体38的整体部分。
如本文所用，术语“内部”和“外部”或类似(例如，向内、向外等)通常是指分别朝向和远离涡轮轴26的轴线30移动的径向方向。例如，内径向表面可以是朝向轴线30径向内的表面。在一些情况下，术语“内部”和“外部”也可以指相对于轴承壳体52的内部的方向。术语“向前”和“向后”通常是指分别沿着涡轮轴26的轴线30朝向和远离压缩机36移动的轴向方向。例如，前轴向表面可以是轴向面向压缩机36的表面。然而，应该注意，可以使用不同的方向术语和/或参照系(例如，“向前”或“第一方向”可以替代地用于指代朝向涡轮32移动的轴向方向)。
在所示的示例性实施例中，轴承衬套56包括具有内座圈66(例如，径向内座圈或径向内部部分)的滚珠轴承组件、外座圈70(例如，径向外座圈或径向外部部分)和布置在其间的滚珠轴承80以便于内座圈66相对于外座圈70的旋转。内座圈66同心地位于涡轮轴26周围并与涡轮轴26 接合。涡轮轴26和内座圈66可彼此接合，以绕轴线30一致地旋转。替代地，轴承衬套56可以配置为轴颈轴承(例如，非浮动轴颈轴承)，其轴向旋转地固定到轴承壳体52(例如，具有垫片50)并且可旋转地支撑涡轮轴26，油膜接口位于其间(例如，省略滚珠轴承80和内座圈66)。
外座圈70可被垫片50接收，以防止或限制其绕轴线30轴向和旋转地移动。外圈70包括在第一轴向区域中的第一外径向表面70a和在第二轴向区域中的第二外径向表面70b。外圈70的第二外径向表面70b的直径大于第一外径向表面70a的直径，并且位于第一外径向表面70a的轴向后方。第一外径向表面70a和第二外径向表面70b可以例如是圆柱形的。肩部74 从第一外径向表面70a径向向外延伸到第二外径向表面70b。例如，肩部 74可以相对于轴线30垂直(例如，在平面中)延伸。
外座圈70包括径向通道72，该径向通道72从第一外径向表面70a径向内凹入并且沿轴线30从肩部74轴向向前间隔开。第一连接器94位于径向通道72中，而第二连接器106轴向位于第一连接器94和肩部74之间。例如，第二连接器106可以轴向保持在第一连接器94和肩部74之间，以防止或限制第二连接器106相对于外座圈70的轴向移动。反之，第二连接器106又被轴向地定位(例如，保持)在垫片50和轴承壳体52的部分之间，以防止或限制第二连接器106的轴向移动，从而防止外圈70相对于垫片50和轴承壳体52的轴向移动。因此，可以认为外座圈70通过位于外座圈70的径向通道72中的第一连接器94与垫片50接合，并且第二连接器106保持在径向通道72和外座圈70的肩部74之间。因此，第一连接器94和/或第二连接器106防止轴承衬套56沿轴线30相对于垫片 50和/或轴承壳体52轴向移动。在一个示例中，第一连接器是卡环形式的机械紧固件，而第二连接器106是止推垫圈。可以使用其他机械紧固件和紧固机构。应当理解，仅一个连接器，例如第一连接器94或第二连接器 106，可用于相对于垫片50轴向固定轴承衬套。
轴承衬套56的内座圈66和外座圈70限定了容纳一个或多个滚珠轴承80的轴承腔76。在涡轮轴26旋转时，轴承衬套的内座圈66与涡轮轴 26一起绕轴线30旋转，而外座圈70保持旋转地固定到垫片50，从而固定到轴承壳体52。
如图5中最佳所示，涡轮增压器10A还包括抛油环110，该抛油环110 围绕涡轮轴26同心地定位并且位于垫片50附近，如下面进一步讨论的。抛油环110延伸穿过背板48并与涡轮轴26一起旋转。抛油环110配置为抑制或防止润滑剂从轴承壳体52经过背板48到达压缩机36。抛油环110 包括圆柱形主体(例如，圆柱形部分)和径向延伸的臂114(例如，径向延伸的凸缘)，该径向延伸的臂114从圆柱形主体径向向外延伸以终止于顶点116。圆柱形部分延伸穿过背板48中的孔48a并终止于后轴向端112，该后轴向端112可与内座圈66的前轴向端60接合。径向延伸的臂114还限定了前轴向面120，该前轴向面120定位成与垫片50紧密轴向接近并且径向重叠定向。前轴向面120在径向内部区域中也可以面向和/或邻接围绕其孔的背板48的后轴向面，其轴向向后面向轴承壳体52。径向延伸臂114 的前轴向面120的与垫片50径向重叠的部分可以从前轴向面120的向前面向背板48的部分轴向后间隔开。抛油环110包括在其圆柱形部分的圆周凹槽128中的一个或多个径向密封126。径向密封件126例如是与限定孔 48a的背板48的部分接合的活塞环(例如，金属环)，以防止润滑剂轴向向前通过背板48。
应当理解，轴承衬套56和涡轮增压器10A的抛油环110可以包括与通常描述和示出的那些相比的替代形式、配置、尺寸以及附加或替代部件。例如，轴承衬套56可以具有除滚珠轴承80之外的可选配置的轴承。例如，轴承衬套56可替代地包括圆柱形轴承、润滑剂膜或其他轴承装置。
参见图2，示出了具有偏转器240的所示垫片50，其用于涡轮增压器 10A中的示例性用途。垫片50包括具有外径向表面154(例如，外径向周边或外周边)的主体150和限定开口164的内径向表面160(例如，内径向周边或内周边)。外径向表面154和/或内径向表面160的横截面可以是大致圆形的，具有恒定或变化的半径(例如，圆柱形、圆锥形或其他锥形)。在组装的涡轮增压器10A中，如图5和图6中最佳所示，涡轮轴26轴向延伸穿过轴承壳体52、轴承衬套56、垫片50的开口164、抛油环110和背板48。
垫片50，特别是其主体150，包括面向或抵靠背板48的前轴向面侧 166(参见图2)和面向或抵靠轴承壳体52的后轴向侧170(参见图4)。参考图4，垫片50的主体150的后轴向侧170包括绕轴线30和涡轮轴26 同心定位的第一后轴向面174。第一后轴向面174从内径向表面160径向向外延伸。例如，第一后轴向面174可以在垂直于轴线30的方向上基本上是平面的(例如，布置在垂直于轴线30的平面中)或者具有另一种合适的形状(例如，是锥形的，比如相对于轴线30呈圆锥形)。
如图4、图5和图6中最佳所示，垫片50的后轴向侧170还包括从第一后轴向面174延伸并沿轴线30从其轴向向后(朝向轴承壳体52)延伸的第一内径向壁180(例如，周向壁)。第一内径向壁180形成内径向表面，其径向向内面向轴线30。第一内径向壁180的部分例如可以是大致圆形的横截面，具有恒定或变化的半径(例如，圆柱形、圆锥形或其他锥形)。
如上所述，垫片50配置为防止轴承衬套56的外座圈70旋转。在一个示例性实施例中，如图4和5中最佳所示，垫片50还包括一个或多个防旋转特征件，其配置有垫片轴承构件190(例如，垫片支撑部分)。垫片轴承构件190连接到第一后轴向面174和第一内径向壁180和/或与其一起形成，以便从第一后轴向面174轴向延伸和/或从第一内径向壁180径向向内延伸(例如，从其弯曲表面向内)。在所示的示例中，垫片轴承构件190 包括轴承壁194，该轴承壁194从第一内径向壁180的弯曲表面径向向内延伸(例如，类似于横跨圆的弦)并且沿轴线30从第一后轴向面174轴向向后延伸。例如，轴承壁194包括一个或多个平面表面196，比如由径向扇形部分198(如图所示)间隔开的两个平面表面。垫片轴承构件190 还可包括轴承轴向面200，该轴承轴向面200轴向地位于第二后轴向面212 (下面讨论)的前方。
在图4中所示的示例性实施例中，垫片50包括围绕第一内径向壁180 的周边设置的三个垫片轴承构件190。在各种实施例中，垫片50可包括一个垫片轴承构件190、两个垫片轴承构件190或多于三个的垫片轴承构件 190。
在图4和图5中示出的示例性实施例中，垫片轴承构件190和第一内径向壁180形成轴承凹口或空间184，用于接收轴承衬套56的一部分(如图5中最佳所示)。在图5位置中，在轴承衬套56的外座圈70上的配合平面表面193(例如，轴承衬套平面表面)在相对于轴线30的切线方向上与垫片轴承构件190的平面表面196对准并邻接地接合。垫片50的配合平面表面和外座圈70的这种接合防止轴承衬套56的外座圈70相对于垫片50绕轴线30旋转。
应当理解，垫片50可以，例如通过包括与先前描述的垫片轴承构件190不同地配置的一个或多个防旋转特征件来以其他方式防止外座圈70的旋转。例如，垫片轴承构件190可采用垫片50上的其他形式、取向、形状、尺寸、位置和定位，以容纳轴承衬套56和/或涡轮增压器10A的设计和配置。还应理解的是，轴承衬套56可以利用防旋转特征件，比如除垫片轴承构件190之外的结构和装置及其变型。这样的其他防旋转特征件可以例如包括垫片50的凸起或突部，这些凸起或突部被轴向和/或径向地接收到外座圈70中的相应凹槽中以接合垫片50来防止轴承衬套56的外座圈70和垫片50之间的相对旋转。
仍然参考图4和图5，抛油环凹口206轴向限定了在垫片50的第一后轴向面174和轴承衬套56的前轴向端60之间，并且该抛油环凹口206轴向限定在垫片轴承构件190的内侧。在图5所示的示例中，在安装抛油环 110和轴承衬套56时，抛油环206为抛油环110的径向延伸臂114提供空间或体积，以径向延伸到抛油环凹口206中，以在垫片50的第一后轴向面174的接近位置和方向上大致对准和定位前轴向面，如图所示在其间形成润滑剂间隙210(在下面讨论)。
在该示例中，抛油环110的顶点116和前轴向面120径向向外延伸超过垫片50的内径向表面160，以径向地在它们之间重叠形成润滑剂间隙 210的第一后轴向面174的一部分。在一个目的中，润滑剂间隙210被设计成抵抗或防止润滑剂(例如发动机油)经过润滑剂间隙210朝向背板48 并且可能进入压缩机壳体38。在一个示例中，润滑剂间隙210(即，垫片50的第一后轴向面174与抛油环110的前轴向面120之间的轴向间距)约为0.75mm或更小(例如，0.5mm或更小)。例如，抛油环凹口206也可径向地限定在垫片轴承构件190的径向扇形部分198之间，以紧邻背板48 接收抛油环110的径向延伸的臂114。应当理解，可以使用更大或更小的润滑剂间隙210或前轴向面120与第一后轴向面174之间的距离。还应理解，可以使用径向延伸臂114和前轴向面120的不同形式、配置、形状和尺寸。
垫片50的第一后轴向面174布置在背板48和抛油环110的径向延伸的臂114之间。垫片50的内径向表面160可以轴向地重叠围绕孔48a的背板48的后轴向面(未标记)，以及面向或者邻接背板48的内表面的抛油环110的径向延伸臂114的内径向部分。
返回参考图4和图5，垫片50的后轴向侧170还包括从第一内径向壁 180径向向外延伸的第二后轴向面212(例如，从其径向向外延伸)和连接到第二后轴向面212的第二内径向壁216(例如，从其轴向向后延伸)。在所示的示例性实施例中，第二后轴向面212位于第一后轴向面174的径向外侧。第二后轴向面212可以在垂直于轴线30的方向上基本上是平面的(例如，在垂直于轴线30的平面中定向)或者具有另一种合适的形状 (例如，是锥形的，比如相对于轴线30呈圆锥形)。第二内径向壁216形成径向向内面向轴线30的内径向表面。第二内径向壁216沿着轴线30的方向轴向向后(朝向轴承壳体52)延伸。第二内径向壁216例如可以是大致圆形的横截面，具有恒定或变化的半径(例如，圆柱形、圆锥形或其他锥形)。
如图6中最佳所示，第二后轴向面212和第二内径向壁216限定第一连接器凹口220(例如，第一连接器空间)。在图5和图6中所示的示例中，第一连接器凹口220与轴承衬套56的径向通道72轴向对准，以在其中接收第一连接器94。当位于第一连接器凹口220中时，第一连接器94与垫片50的第二后轴向面212轴向间隔开。
返回参考图4、5和6，垫片50的后轴向侧170还包括第三后轴向面 224和第三内径向壁228。第三后轴向面224连接到第二内径向壁216(例如，从其径向向外延伸)并且位置是从第二后轴向面212径向向外。第三后轴向面224可以在垂直于轴线30的方向上基本上是平面的(例如，在垂直于轴线30的平面中定向)或者具有另一种合适的形状(例如，锥形，比如相对于轴线30呈圆锥形)。第三内径向壁228形成径向向内面向轴线 30的内径向表面。第三内径向壁228沿着轴线30的方向向内(朝向轴承壳体52)延伸(例如，从第三后轴向面224轴向向后延伸)。第三内径向壁228例如可以是大致圆形的横截面，具有恒定或变化的半径(例如，圆柱形、圆锥形或其他锥形)。
第三后轴向面224和第三内径向壁228限定第二连接器凹口230，如图6中最佳所示。在所示的示例中，第二连接器凹口230轴向位于径向通道72和肩部74之间，与轴承衬套56的外座圈70的第二轴向区域对准以在其中接收第二连接器106。更具体地，并且如上所述，第二连接器106 轴向保持在垫片50和轴承壳体52之间，例如分别保持在第三后轴向面224 和前轴向面236之间。垫片50的第四径向面234从第三内径向壁228径向向外延伸，也可以抵靠轴承壳体52的前轴向面236。虽然第一连接器 94和第二连接器106分别用“第一”和“第二”的识别术语表示，但为了区分它们，应该理解第一连接器94和第二连接器106可以用不同的识别术语 (例如，第二和第一、向前和向后、另一个等)表示。
参见图4，垫片50还包括偏转器240。在该示例中，偏转器240包括设置在引导表面248的相对侧上的一对壁244(例如，一对偏转器壁)。在所示实施例中，引导表面248从第一后轴向面174延伸，并且该对壁244 从垫片50的第一内径向壁180、第二内径向壁216和第三内径向壁228的相应端部延伸。引导表面248从第一后轴向面174沿至少部分轴向向后的方向(即，朝向轴承壳体52和/或远离压缩机36)延伸并终止于偏转器端 249。偏转器端249可以例如位于轴承衬套56的前轴向端60的后方。
在图5中所示的偏转器240中，引导表面248以角度250定向。在一个示例中，角度250与水平面成30度至60度，向下和向后延伸远离压缩机36(例如，在40度和50度之间，比如大约45度)。或者，引导表面 248可以以另一角度或以旋绕轮廓延伸(例如，相对于轴线30弯曲轴向移动和/或径向弯曲)。壁244和偏转器240的引导表面248形成偏转器槽254 (例如，润滑剂偏转器槽)，其位于垫片50的底部或下部。应当理解，除了上面示出和描述的示例之外，偏转器240可以采取相对于主体150的其他形式、取向、角度、形状、尺寸和位置。
如图5中最佳所示，在操作中，轴向向前朝向压缩机壳体38离开轴承衬套56的润滑剂被垫片50的第一后轴向面174阻止朝向背板48的进一步轴向行进，该第一后轴向面174的位置可以是同心围绕涡轮轴26。接触第一后轴向面174的润滑剂将被重力推向垫片50的底部或下端。偏转器240进一步偏转、收集和/或引导润滑剂朝向偏转器端249远离背板48 和压缩机壳体38。
在图4所示的示例中，垫片50包括一个或多个防旋转特征件，其配置为安装凸部260(例如，两个安装凸部、如图所示的三个、四个，或其他合适的数量)，其用于将垫片50连接到背板48和轴承壳体52，如图6 中最佳所示。安装凸部260通过接收在轴承壳体52的相应凹槽中并且切向地接合轴承壳体52的相应凹槽和/或通过使用紧固件263来防止垫片50 相对于轴承壳体的旋转运动。在该示例中，每个安装凸部260从外径向表面154径向向外延伸，并且与其他安装凸部260成角度地间隔开。每个安装凸部260包括通孔262(例如，安装孔)。紧固件263(例如，通过紧固件)，例如螺栓，可以插入穿过相应的通孔262，以将紧固件263接合到轴承壳体52中的配合螺纹(未示出)中。垫片50和轴承壳体52之间的相对旋转和径向运动分别通过切向和径向接合来防止，其中，紧固件263从中轴向延伸穿过和/或安装凸部260与轴承的相应凹槽切向接合壳体52(例如，限定这种凹槽的轴承壳体52的那些部分)。安装凸部260的径向外表面还可以用作导向表面，其径向地接合轴承壳体52的相应凹槽(例如，限定这种凹槽的轴承壳体52的那些部分)，以便相对于轴承壳体52径向地定位和保持垫片50。
垫片50另外轴向固定到轴承壳体52。例如，在紧固紧固件263时，垫片50轴向固定而不能相对于背板48和轴承壳体52移动。如上所述，通过垫片50相对于轴承壳体52轴向保持，轴承衬套56(例如，其外圈 70)可以通过将第二连接器106轴向保持在垫片50和轴承壳体52之间而被轴向保持。如图所示，紧固件263可以延伸穿过背板48和垫片50并且拧入轴承壳体52中，使得垫片50被压缩并轴向保持在背板48和轴承壳体52之间。或者，一个或多个紧固件263可以穿过背板48延伸到轴承壳体52中，但不穿过垫片50(例如，位于其径向外侧)，同时压缩背板48 和轴承壳体52之间的垫片50。
在至少一个实施例中，安装凸部260可以围绕垫片50定向，使得仅具有凹槽和/或通孔262的安装凸部260仅与轴承壳体52中的螺纹孔对准在一起取向。这种取向可以防止垫片50相对于轴承壳体52以不正确的取向安装(例如，在偏转器240未位于垫片50的底部或下部的方向上)。如图3所示，所示和所述的涡轮增压器10A和垫片50的一个优点在于：垫片50和抛油环110可以与背板48一起预组装并且作为单个单元连接到轴承壳体52。在背板48的子组件、垫片50和抛油环110联接到轴承壳体52 之后，压缩机36(例如，压缩机壳体38)可以连接到轴承壳体52。
应理解，垫片50可包括更多数量、更少数量或不具有安装凸部260。还应理解的是，当包括时，安装凸部260可以采取相对于主体150的其他形式、形状、尺寸、位置和取向。还应理解，垫片50可通过其他结构或方法安装和/或连接到压缩机壳体38，或背板48和轴承壳体52。例如，垫片50可以通过其他机械紧固件或粘合剂、通过垫片50与背板48和轴承壳体52之间的结构特征的物理接合，或其他已知的方法和装置连接到背板48或轴承壳体52，用于轴向和成角度地固定垫片50的位置。作为另一示例，防止垫片50相对于轴承壳体52旋转的一个或多个防旋转特征件可包括垫片50的外径向表面154的形状，其接合轴承壳体的对应内径向表面，该特征件切向地彼此接合(例如，包括平坦表面部分的外径向表面 154)。
参考图2中的垫片50，垫片50的前轴向侧166包括前轴向表面266，该前轴向表面266围绕主体150的一部分径向地且成角度地延伸。在该示例中，前轴向表面266从安装凸部260轴向向前(朝向压缩机壳体38)定位。外径向表面154可以用作导向表面，该导向表面轴向地接收在由背板 48的内径向壁280限定的凹槽内(例如，具有相应的圆形横截面形状)，以便相对于背板48径向地定位和保持垫片50。当垫片50安装在背板48 上时，前轴向表面266可以与背板48间隔开，而另一个前轴向表面282 (例如，安装凸部260)与背板48轴向接合以在背板48和轴承壳体52之间压缩垫片50。
在图2中，垫片50还包括从前轴向表面266轴向向前延伸的一个或多个对准突片270(示出了两个对准突片270)。每个对准突片270定位成与背板48中的轴向腔(未示出)配合并被接收，以使垫片50相对于背板 48和压缩机壳体38对准并成角度地定位。在将垫片50安装到背板48上时，对准突片270和配合背板腔用于防止垫片50绕轴线30相对于压缩机壳体38旋转。如所讨论的，安装凸部260和穿过其中的紧固件263防止垫片50绕轴线30相对于轴承壳体52旋转。应理解，对准突片270可采用其他形式、形状、尺寸、位置和取向。还应理解，在某些实施例中，垫片50可以不包括对准突片270。例如，在某些实施例中，对准突片270可以是不必要的，其中紧固件263穿过背板48中的孔、安装凸部260中的通孔262，并进入轴承壳体52中的螺纹孔。在这样的实施例中，紧固件 263可以在不使用对准突片270的情况下保持背板48、垫片50和轴承壳体52的旋转取向。
如图2和图6中最佳所示，前轴向侧166还包括前轴向面274，该前轴向面274在垫片50的后轴向侧170上轴向间隔开并且面向与第一后轴向面174相反的方向。第一内径向壁180轴向向前延伸，将前轴向面274 位于背板48中的空腔或开放空间中。偏转器240的前轴向表面252从前轴向面274轴向向后并径向向外(即，向下)延伸。
在一个示例中，垫片50由烧结粉末金属，比如粉末铝制成。在需要精密公差或精密表面的区域中，可以通过传统制造技术对该区域进行机械加工或精加工。垫片50可以由其他材料制成并通过其他制造工艺制成。应当理解，垫片50可以采取相对于所描述和示出的垫片50的所述内部特征以及相对于压缩机壳体38、轴承壳体52、抛油环110和轴承衬套56的其他形式、尺寸、形状、配置和取向。
此外，涡轮增压器10A和垫片50通过将第一后轴向面174位于前轴向面120的紧密轴向和径向附近，通过改进涡轮增压器10A润滑系统，进一步提高涡轮增压器10A的性能和可靠性。这可以提供润滑剂间隙210的小开口或距离，这可以阻止润滑剂从轴承壳体52进入压缩机壳体38。偏转器240的位置和取向以及引导表面248的示例性成角度定向进一步使润滑剂远离压缩机壳体38，同时将重力供给的润滑剂引导回发动机润滑系统的期望位置。
如上所述并示出，垫片50还提供轴向固定或固定轴承衬套56同时防止外座圈70相对于垫片50和轴承壳体52旋转的优点。
但是应当理解的是，本发明并不仅仅限定于所公开的实施例，而是与此相反，本发明意欲覆盖包括在所附权利要求书的范围和精神内的各种改进和等同布置，其中权利要求书的范围在法律允许下作最宽泛的解释，以囊括所有上述改进和等同布置。

Claims (15)

1.一种涡轮增压器(10A)，其特征在于，包括：
具有背板(48)的压缩机壳体(38)；
延伸穿过所述背板(48)并可绕轴线(30)旋转的涡轮轴(26)；
所述涡轮轴(26)延伸穿过的轴承壳体(52)，所述背板(48)位于所述压缩机壳体(38)的内部和所述轴承壳体(52)的内部之间；
位于所述轴承壳体(52)中并可旋转地支撑所述涡轮轴(26)的轴承衬套(56)；和
垫片(50)，其与所述轴承壳体(52)和所述轴承衬套(56)的外径向部分接合以防止它们之间的旋转，所述垫片(50)包括与其一体形成的偏转器(240)，所述偏转器(240)轴向地引导润滑剂远离所述压缩机壳体(38)。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压器(10A)，其特征在于，所述垫片(50)包括主体(150)，所述主体(150)包含：
外径向周边；
内径向周边，其限定可操作用于所述涡轮轴(26)以轴向延伸穿过其中的涡轮轴(26)开口；
与所述背板(48)相对的前轴向侧；和
与所述轴承壳体(52)相对的后轴向侧，所述后轴向侧沿所述轴线(30)与所述前轴向侧轴向间隔开。
3.根据权利要求2所述的涡轮增压器(10A)，其特征在于，所述垫片(50)的所述主体(150)的所述后轴向侧还包括：
从所述内径向周边径向延伸的第一后轴向面(174)；和
从所述第一后轴向面(174)轴向延伸的第一内径向壁(180)，所述第一内径向壁(180)和所述第一后轴向面(174)限定轴承凹口(184)，其中所述轴承衬套(56)的外径向部分接收在所述轴承凹口(184)中。
4.根据权利要求3所述的涡轮增压器(10A)，其特征在于，所述垫片(50)包括垫片轴承构件(190)，所述垫片轴承构件(190)位于所述轴承凹口(184)中并连接到所述第一内径向壁(180)；以及
其中所述轴承衬套(56)的所述外径向部分是外座圈(70)，其包括防旋转特征件，所述垫片轴承构件(190)与所述防旋转特征件接合以防止所述外座圈(70)绕所述轴线(30)相对于所述垫片(50)旋转。
5.根据权利要求4所述的涡轮增压器(10A)，其特征在于，所述垫片轴承构件(190)包括轴承壁(194)，所述轴承壁(194)在所述第一内径向壁(180)的弯曲表面之间径向延伸并且沿所述轴线(30)轴向延伸，所述轴承壁(194)将所述防旋转特征件形成为由扇形部分(198)成角度地间隔开的两个平面表面。
6.根据权利要求4所述的涡轮增压器(10A)，其特征在于，还包括连接器，所述连接器抵抗所述轴承衬套(56)相对于所述垫片(50)沿所述轴线(30)的轴向运动。
7.根据权利要求6所述的涡轮增压器(10A)，其特征在于，还包括同心地定位成绕所述涡轮轴(26)与其一起旋转的抛油环(110)，所述抛油环(110)具有径向延伸的凸缘(114)，所述凸缘(114)径向延伸超过所述垫片(50)的所述内径向周边并且在轴向附近处形成前轴向面，以在它们之间限定润滑剂间隙(210)。
8.根据权利要求3所述的涡轮增压器(10A)，其特征在于，所述垫片(50)的所述后轴向侧还包括：
第二后轴向面(212)，其从所述第一内径向壁(180)径向向外延伸；和
第二内径向壁(216)，其从所述第二后轴向面(212)轴向向后延伸，所述第二内径向壁(216)和所述第二后轴向面(212)限定第一连接器凹口(220)，其中抵抗所述轴承衬套(56)沿所述轴线(30)相对于所述垫片(50)的轴向运动的第一连接器(94)位于所述第一连接器凹口(220) 中。
9.根据权利要求8所述的涡轮增压器(10A)，其特征在于，所述垫片(50)的所述后轴向侧还包括：
第三后轴向面(224)，其从所述第二内径向壁(216)径向向外延伸；和
第三内径向壁(228)，其从所述第三后轴向面(224)轴向向后延伸，所述第三内径向壁(228)和第三后轴向面(224)限定第二连接器凹口(230)，与所述垫片(50)、轴承衬套(56)和第一连接器(94)接合的第二连接器(106)定位在所述第二连接器凹口(230)中，以抵抗所述轴承衬套(56)相对于所述垫片(50)沿所述轴线(30)的轴向运动。
10.根据权利要求3所述的涡轮增压器(10A)，其特征在于，所述偏转器(240)位于所述垫片(50)的所述后轴向侧上，所述偏转器(240)还包括：
相对于所述轴线(30)横向间隔开的一对偏转器壁(244)；和
引导表面(248)，其连接到所述一对偏转器壁(244)和所述第一后轴向面(174)，所述一对偏转器壁(244)和所述引导表面(248)限定偏转器槽(254)，其中所述引导表面(248)从所述第一后轴向面(174)向后延伸。
11.根据权利要求2所述的涡轮增压器(10A)，其特征在于，在所述垫片(50)的前轴向侧上，所述外径向周边形成导向表面，所述导向表面轴向地接收在由所述背板(48)的内径向壁限定的凹槽内以相对于所述背板(48)径向地定位所述垫片(50)。
12.根据权利要求2所述的涡轮增压器(10A)，其特征在于，还包括连接到所述外径向周边的至少两个安装凸部(260)，所述两个安装凸部(260)围绕所述轴线(30)彼此成角度地间隔开并且从所述外径向周边径向向外延伸，每个安装凸部(260)限定安装孔(262)，所述安装孔(262)可操作以接收通过紧固件以将所述背板(48)连接到所述垫片(50)和所述轴承壳体(52)以旋转地和轴向地将所述垫片(50)固定至所述涡轮增压器(10A)。
13.根据权利要求2所述的涡轮增压器(10A)，其特征在于，所述偏转器(240)在径向方向上延伸经过所述主体(150)的所述外径向周边。
14.根据权利要求13所述的涡轮增压器(10A)，其特征在于，所述偏转器(240)在所述轴承衬套(56)的前轴向端的轴向后方延伸。
15.根据权利要求13所述的涡轮增压器(10A)，其特征在于，所述主体(150)的所述后轴向侧还包括：
从所述内径向周边径向延伸的第一后轴向面(174)；和
从所述第一后轴向面(174)轴向延伸的第一内径向壁(180)，所述第一内径向壁(180)和所述第一后轴向面(174)限定轴承凹口(184)，其中所述轴承衬套(56)的所述外径向部分接收在所述轴承凹口(184)中；以及
其中，所述偏转器(240)包括设置在引导表面(248)的相对侧上的一对偏转器壁(244)，其中所述引导表面(248)从所述第一后轴向面(174)延伸，并且所述一对偏转器壁从所述第一内径向壁(180)延伸。
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