螺旋內(nèi)徑槽軸頸軸承制造技術

本發(fā)明專利技術公開了螺旋內(nèi)徑槽軸頸軸承，具體提供了一種示例性的軸承組件，包括：渦輪側(cè)軸頸軸承，其具有沿內(nèi)軸頸表面的螺旋槽，其中每個螺旋槽包括潤滑劑開口和相對的臂部，其中每個臂部終止于該軸頸軸承的各自軸向表面；壓縮機側(cè)軸頸軸承，其具有沿內(nèi)軸頸表面的螺旋槽，其中每個螺旋槽包括潤滑劑開口和相對的臂部，其中每個臂部終止于該軸頸軸承的各自軸向表面；以及隔圈，以沿軸線隔開所述渦輪側(cè)軸頸軸承和所述壓縮機側(cè)軸頸軸承。還公開了各種其它示例性的設備、系統(tǒng)、方法等。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本文公開的主要內(nèi)容大致涉及一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的渦輪機，具體地，涉及軸承系統(tǒng)。
技術介紹
常規(guī)的渦輪增壓器通常依賴于中心殼體旋轉(zhuǎn)組件(CHRA)，所述中心殼體旋轉(zhuǎn)組件包括附接到軸的渦輪葉輪和壓縮機葉輪，該軸通過一個或多個軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐在中心殼體中。運行期間以及剛剛運行后，來自各源的熱能會導致部件達到超過1000華氏度(538攝氏度)的溫度。熱能源包括潤滑劑膜(例如，旋轉(zhuǎn)軸與軸承表面之間的潤滑劑)的粘性剪力，入口氣體的粘性發(fā)熱，摩擦發(fā)熱等。諸如旋轉(zhuǎn)部件質(zhì)量、潤滑劑性質(zhì)、旋轉(zhuǎn)速度等這樣的因素會影響熱的生成。高溫會導致含碳潤滑劑(例如油)的碳化，也被稱為成焦或“焦化”。焦化會通過多種機制加劇熱生成和熱滯留，并且隨著時間過去，焦炭沉積會縮短被潤滑的軸承系統(tǒng)的壽命。例如，焦炭沉積會將軸承系統(tǒng)間隙減少到出現(xiàn)咬粘(seizure)(例如在軸承與軸之間)的程度，導致軸承系統(tǒng)和渦輪增壓器完全失效。在研發(fā)以高轉(zhuǎn)速或在高溫環(huán)境下運行的渦輪增壓器以及具有大質(zhì)量旋轉(zhuǎn)部件的渦輪增壓器的過程中，應考慮這種現(xiàn)象。例如，采用高強度材料，如鈦(例如，鈦制壓縮機葉輪)作為旋轉(zhuǎn)部件會增加旋轉(zhuǎn)組件的質(zhì)量，從而增加熱生成。這里所述各種示例技術可減少焦化，并總體上減少渦輪增壓器旋轉(zhuǎn)組件的局部最大運行溫度。附圖說明可參照以下說明并聯(lián)系附圖，更完整地理解這里所述的各種方法、設備、系統(tǒng)、配置等及其等同物，附圖中：圖1是渦輪增壓器和內(nèi)燃發(fā)動機的圖；圖2是現(xiàn)有技術中心殼體旋轉(zhuǎn)組件的一系列剖視圖；圖3是示例性中心殼體旋轉(zhuǎn)組件的一系列剖視圖，該組件包括兩個示例性軸頸軸承；圖4是圖3的組件的兩個軸頸軸承和隔圈的剖視圖；圖5是圖3的示例性軸頸軸承的端視圖，該軸承包括三個開口和三個槽；圖6是示例性軸頸軸承的端視圖，該軸承包括外通道；圖7是圖3的示例性軸頸軸承的剖視圖；圖8是示例性軸頸軸承的兩個側(cè)視圖和一個剖視圖，該軸承包括外表面槽從而為潤滑劑開口提供流徑；圖9是示例性軸頸軸承的剖視圖和端視圖，該軸承包括四個開口和四個槽；圖10是示例性軸承的側(cè)視圖和端視圖，該軸承包括四個開口和四個外表面槽從-->而為相應的四個開口提供流徑；圖11是示例性的兩件式組件的剖視圖以及兩個示例性的單體軸承的剖視圖。具體實施方式渦輪增壓器經(jīng)常用于增加內(nèi)燃發(fā)動機的輸出。參照圖1，常規(guī)的系統(tǒng)100包括內(nèi)燃發(fā)動機110和渦輪增壓器120。內(nèi)燃發(fā)動機110包括容納一個或多個燃燒室的發(fā)動機缸體118，該一個或多個燃燒室操作性地對軸112進行驅(qū)動。如圖1所示，進氣口114為空氣進入發(fā)動機缸體118提供流徑，而排氣口116為排氣從發(fā)動機缸體118排出提供流徑。渦輪增壓器120起到從排氣中提取能量的作用，并將能量提供給進氣，進氣可與燃料混合形成燃燒氣體。如圖1所示，渦輪增壓器120包括空氣入口134、軸122、壓縮機124、渦輪126、殼體128和排氣出口136。殼體128因其位于壓縮機124與渦輪126之間而可被稱作中心殼體。軸122可為包括多種部件的軸組件。參照渦輪126，這種渦輪可選地包括可變幾何單元和可變幾何控制器。可變幾何單元和可變幾何控制器可選地包括例如與可商購的可變幾何渦輪增壓器(VGT)有關的特征。可商購的VGT例如包括VNTTM和AVNTTM渦輪增壓器，這些渦輪增壓器采用多個可調(diào)葉片來控制排氣在渦輪上的流動。示例性的渦輪增壓器可采用廢氣門(wastegate)技術作為可變幾何技術的替代或補充。圖2示出適用在圖1的渦輪增壓器120中的現(xiàn)有技術渦輪增壓器組件200的幾個剖視圖。這些剖視圖包括中心殼體旋轉(zhuǎn)組件的剖視圖，該組件沿線A-A剖切的剖視圖，以及軸承系統(tǒng)230的特寫剖視圖。在圓柱坐標系中，軸承和中心殼體特征可關于徑向坐標、方位角坐標(角坐標)和軸向坐標而限定(即，分別為r、Θ、z)。例如參見Beyer，W.H.，CRC?Standard?Mathematical?Tables，28th?ed.Boca?Raton，F(xiàn)L：CRCPress，p.212，1987。組件200用作非限制性的示例來說明這里公開的各種示例性設備、方法、系統(tǒng)等。渦輪增壓器200包括中心殼體210、軸220、壓縮機葉輪240和渦輪葉輪260，其中壓縮機葉輪240和渦輪葉輪260可操作地連接到軸220。軸220可由形成單個可操作的軸單元的多個部件制成，或可為單體軸。壓縮機葉輪240、渦輪葉輪260和軸220具有大致與z軸一致的旋轉(zhuǎn)軸線。中心殼體210支撐軸承系統(tǒng)230，軸承系統(tǒng)230接收軸220并允許軸220繞z軸旋轉(zhuǎn)。壓縮機葉輪240包括輪轂242和多個葉片244。輪轂242在鼻端246處終止，所述鼻端246的形狀可設置成有助于壓縮機葉輪240附接到軸220。渦輪葉輪260包括輪轂262和多個葉片264。輪轂262在鼻端266處終止，所述鼻端266的形狀可設置成有助于渦輪葉輪260附接到軸220。軸220包括延伸到壓縮機葉輪輪轂242的孔中的壓縮機軸部。盡管圖2的例子示出“無孔”壓縮機葉輪(即，沒有通孔)，但也可采用其它類型的壓縮機葉輪。例如，具有通孔或貫眼(full?bore)的壓縮機葉輪通常接收軸，所述軸在輪轂242的鼻端246接受螺母或其它附接機構。這種附接機構可包括接受插座或扳手的特征(例如，考慮六角形)。通常，孔是柱形孔，具有直徑(或半徑)以及沿軸線的長度。例如，孔可用具有合適鉆頭的鉆機制造，其中鉆機和鉆頭可根據(jù)待鉆的材料類型來選擇。例如，在壓縮機葉輪260由鋁制成的情況下，制造工藝會指定用于在鋁中鉆孔的鉆機和鉆頭以及鉆機轉(zhuǎn)速和軸向移-->動。可在組裝中心殼體旋轉(zhuǎn)組件之前、期間和/或之后進行鉆孔。取決于組裝的階段，對一個或多個用于鉆孔的表面的接觸(通達)可隨之變化。在圖2中，中心殼體210包括通孔215(用于收容軸承套230)，用于形成潤滑劑入口270的潤滑劑入孔218以及橫向潤滑劑孔219，所述橫向潤滑劑孔219用于形成通向孔211并延伸到通孔215處的槽212的潤滑劑分配路徑以及延伸到通孔215處的槽214的另一個潤滑劑分配路徑。各自的槽212、214可小于整圓(即，小于360度)，由繞孔215的軸線的角度ΘB限定。軸承系統(tǒng)230沿線A-A(渦輪側(cè))的剖面示出角度ΘB，其可與壓縮機側(cè)相同(見以下關于流動和焦化的說明)。如圖2所示，通孔215的直徑或半徑可變化，例如，通孔215臺階式地變化到較大的半徑，該較大的半徑限定了位于其渦輪端和壓縮機端之間的中部。潤滑劑入孔218和橫向潤滑劑孔219由從各自外表面(例如頂表面和前或壓縮機側(cè)表面)鉆中心殼體210而形成。橫向潤滑劑孔219也對壓縮機側(cè)止推環(huán)供應潤滑劑。軸承潤滑劑槽212、214可通過經(jīng)由中心殼體210的渦輪端和/或壓縮機端進入通孔215來鉆中心殼體210而形成。殼體210進一步包括中間潤滑劑出口276、277和278以及潤滑劑出口279。通常，潤滑劑在壓力下流動通過中心殼體210，這部分地可被重力促進(例如，潤滑劑入口270和潤滑劑出口279可大致與重力對準)，關機時，重力使至少部分潤滑劑從中心殼體210排出。在圖2的布置中，在運行期間，潤滑劑流動到軸承系統(tǒng)230并形成各種膜。軸承系統(tǒng)230的特寫剖面示出渦輪側(cè)軸承232，壓縮機側(cè)軸承本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種用于渦輪增壓器的軸承組件，包括：渦輪側(cè)軸頸軸承，其包括沿內(nèi)軸頸表面的螺旋槽，其中，每個螺旋槽包括潤滑劑開口和相對的臂部，其中，每個臂部終止于該軸頸軸承的各自軸向表面；壓縮機側(cè)軸頸軸承，其包括沿內(nèi)軸頸表面的螺旋槽，其中，每個螺旋槽包括潤滑劑開口和相對的臂部，其中，每個臂部終止于該軸頸軸承的各自軸向表面；以及隔圈，以沿軸線隔開所述渦輪側(cè)軸頸軸承和所述壓縮機側(cè)軸頸軸承。

【技術特征摘要】
US 2009-9-28 12/5683981.一種用于渦輪增壓器的軸承組件，包括：渦輪側(cè)軸頸軸承，其包括沿內(nèi)軸頸表面的螺旋槽，其中，每個螺旋槽包括潤滑劑開口和相對的臂部，其中，每個臂部終止于該軸頸軸承的各自軸向表面；壓縮機側(cè)軸頸軸承，其包括沿內(nèi)軸頸表面的螺旋槽，其中，每個螺旋槽包括潤滑劑開口和相對的臂部，其中，每個臂部終止于該軸頸軸承的各自軸向表面；以及隔圈，以沿軸線隔開所述渦輪側(cè)軸頸軸承和所述壓縮機側(cè)軸頸軸承。2.如權利要求1所述的軸承組件，其特征在于，每個螺旋槽包括由繞所述軸線的方位角限定的槽跨度。3.如權利要求2所述的軸承組件，其特征在于，所述槽跨度包括井孔跨度和臂部跨度。4.如權利要求3所述的軸承組件，其特征在于，所述井孔跨度超過所述臂部跨度之和。5.如權利要求1所述的軸承組件，其特征在于，所述相對的臂部中的每一個包括由繞所述軸線的方位角限定的臂部跨度。6.如權利要求1所述的軸承組件，其特征在于，每個槽包括由一個或多個半徑限定的與所述軸線垂直的剖面。7.如權利要求1所述的軸承組件，其特征在于，每個臂部包括由半徑限定的垂直于所述軸線的剖面。8.如權利要求1所述的軸承組件，其特征在于，每個軸頸軸承包括三個槽。9.如權利要求1所述的軸承組件，其特征在于，每個軸頸軸承包括...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：DA古特克內(nèi)希特，
申請(專利權)人：霍尼韋爾國際公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]