具有轴向止动构件的涡轮机

摘要

一种涡轮机，其具有：布置成约束涡轮机的轴承组合件的轴向运动的轴向止动构件，轴向止动构件具有由轴向止动构件的径向内表面限定的孔，内表面与涡轮机的轴或安装在轴上随轴旋转的构件形成紧密的径向配合；抗旋转结构，其可与设置在轴承组合件外座圈上的互补结构接合以便将外座圈相对于轴向止动构件可旋转地固定；且其中轴向止动构件还包括润滑流体引导构件和润滑流体出口，润滑流体引导构件布置成接收由于轴的旋转而从轴线径向向外抛出的润滑流体，并将润滑流体引导到润滑流体出口。

权利要求

1.一种涡轮机，其包括：可围绕旋转轴线旋转的轴；涡轮机叶轮，其设置在所述轴的一端处，以便围绕所述旋转轴线在涡轮机壳体内旋转；所述轴由轴承组合件支撑以便在轴承壳体内旋转，所述轴承组合件包括由轴承元件径向隔开的内座圈和外座圈，所述轴承壳体具有轴延伸通过其中的孔，所述轴承组合件设置在所述孔内；其中所述涡轮机进一步包括：布置成约束所述轴承组合件轴向运动的轴向止动构件，在所述轴向止动构件内设置由所述轴通过的孔，设置在所述轴向止动构件内的所述孔通过所述轴向止动构件的径向内表面限定，所述内表面与所述轴或安装在所述轴上随所述轴旋转的构件形成紧密的径向配合；抗旋转结构，其可与设置在所述轴承组合件的所述外座圈上的互补结构接合以便将所述外座圈相对于所述轴向止动构件可旋转地固定，且其中所述轴向止动构件还包括润滑流体引导构件和润滑流体出口，所述润滑流体引导构件布置成接收由于所述轴的旋转而从所述旋转轴线径向向外抛出的润滑流体，并将所述润滑流体引导到所述润滑流体出口。

2.根据权利要求1所述的涡轮机，其中所述抗旋转结构与所述轴向止动构件一体地形成。

3.根据权利要求1所述的涡轮机，其中所述抗旋转结构是凸耳和槽中的一种，以及所述互补结构是凸耳和槽中的另一种。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的涡轮机，其中所述轴承壳体设有可与所述轴向止动构件的所述抗旋转结构接合的轴承壳体结构，以便将所述轴向止动构件相对于所述轴承壳体可旋转地固定。

5.根据权利要求4所述的涡轮机，其中所述涡轮机包括润滑流体贮槽，所述轴承组合件的所述外座圈设有润滑流体出口，以及所述轴向止动构件的所述抗旋转结构、所述轴承组合件的所述外座圈的所述互补结构和所述轴承壳体结构布置成当它们接合时，所述轴向止动构件的所述润滑流体出口流体地连接到所述润滑流体贮槽。

6.根据权利要求5所述的涡轮机，其中所述轴承组合件的所述外座圈的所述润滑流体出口和所述润滑流体贮槽布置成使得润滑流体在重力作用下从所述轴承组合件通过所述轴承组合件的所述外座圈的所述润滑流体出口排出并到达所述润滑流体贮槽。

7.根据权利要求1至3中的任一项所述的涡轮机，其中限定所述轴向止动构件的所述孔的所述轴向止动构件的所述径向内表面基本上围绕所述轴或安装在所述轴上的构件的圆周延伸。

8.根据权利要求1至3中的任一项所述的涡轮机，其中所述润滑流体引导构件与所述轴向止动构件一体地形成。

9.根据权利要求1至3中的任一项所述的涡轮机，其中所述润滑流体引导构件布置成使得由所述润滑流体引导构件接收的润滑流体在重力作用下由所述润滑流体引导构件引导到所述轴向止动构件的所述润滑流体出口。

10.根据权利要求9所述的涡轮机，其中所述轴承壳体设有可与所述轴向止动构件的所述抗旋转结构接合的轴承壳体结构，以便将所述轴向止动构件相对于所述轴承壳体可旋转地固定；以及其中所述轴向止动构件的所述抗旋转结构、所述轴承组合件的所述外座圈的所述互补结构和所述轴承壳体结构布置成当它们接合时，所述润滑流体引导构件取向成使得由所述润滑流体引导构件接收的润滑流体在重力作用下由所述润滑流体引导构件引导到所述轴向止动构件的所述润滑流体出口。

11.根据权利要求9所述的涡轮机，其中所述润滑流体引导构件在围绕所述旋转轴线的周向方向从上端延伸到所述轴向止动构件的所述润滑流体出口。

12.根据权利要求11所述的涡轮机，其中所述润滑流体引导构件是围绕所述旋转轴线凹入弯曲的。

13.根据权利要求1至3中的任一项所述的涡轮机，其中所述润滑流体引导构件基本上包封所述轴的圆周部分或安装在所述轴上随所述轴旋转的构件的圆周部分。

14.根据权利要求1至3中的任一项所述的涡轮机，其中所述润滑流体引导构件从限定所述轴向止动构件的所述孔的所述轴向止动构件的径向内表面径向向外间隔开。

15.根据权利要求1至3中的任一项所述的涡轮机，其中所述润滑流体引导构件从所述轴或安装在所述轴上的构件径向向外间隔开，从而在所述润滑流体引导构件和所述轴或安装在所述轴上随所述轴旋转的构件之间限定径向间隙。

16.根据权利要求1至3中的任一项所述的涡轮机，其中所述润滑流体引导构件形成围绕所述轴或安装在所述轴上随所述轴旋转的构件的腔室，以便接收由于所述轴或构件的旋转而从所述旋转轴线径向向外抛出的润滑流体。

17.根据权利要求16所述的涡轮机，其中所述腔室的至少一个壁从限定所述轴向止动构件的所述孔的所述轴向止动构件的径向内表面径向向外间隔开。

18.根据权利要求16所述的涡轮机，其中所述腔室的至少一个壁从所述轴或安装在所述轴上随所述轴旋转的构件径向向外间隔开，以便在所述至少一个壁和所述轴或所述构件之间限定径向间隙。

19.根据权利要求1至3中的任一项所述的涡轮机，其中所述轴向止动构件包括板。

20.根据权利要求16所述的涡轮机，其中所述轴向止动构件包括板；并且其中所述板具有从所述板的表面突出的部分，并且所述腔室由所述突出部分形成。

21.根据权利要求1至3中的任一项所述的涡轮机，其中所述涡轮机包括润滑流体贮槽，以及所述轴向止动构件的所述润滑流体出口流体地连接到所述润滑流体贮槽。

22.根据权利要求1至3中的任一项所述的涡轮机，其中润滑流体抛出环安装在所述轴上，从而随所述轴旋转，并且包括抛出结构，所述抛出结构布置成当所述轴旋转时推动润滑流体远离所述轴。

23.根据权利要求22所述的涡轮机，其中围绕所述润滑流体抛出环的所述涡轮机的区域凹入以限定腔室，所述腔室用于捕获当所述轴旋转时从所述轴推动的润滑流体。

24.根据权利要求22所述的涡轮机，其中所述润滑流体抛出环设有密封布置，以在所述润滑流体抛出环和所述涡轮机径向相邻表面之间提供密封，所述润滑流体抛出环在其内旋转。

25.根据权利要求22所述的涡轮机，其中所述润滑流体抛出环安装在所述轴上，使得所述润滑流体抛出环的第一部分被容纳在所述轴向止动构件的所述孔内，以及限定所述轴向止动构件的所述孔的所述轴向止动构件的所述径向内表面与所述润滑流体抛出环形成紧密的径向配合。

26.根据权利要求25所述的涡轮机，其中所述涡轮机包括具有叶轮的压缩机，所述叶轮安装在所述轴上，由此所述涡轮机叶轮的旋转使得所述叶轮旋转，其中压缩机背板设置在所述轴承壳体和所述叶轮之间，所述压缩机背板具有限定由所述轴通过的孔的内表面，所述润滑流体抛出环的第二部分被容纳在所述压缩机背板的所述孔内，且限定所述压缩机背板的所述孔的所述内表面与所述润滑流体抛出环的所述第二部分形成紧密的径向配合。

27.根据权利要求1至3中的任一项所述的涡轮机，其中所述轴向止动构件包括第一表面，其与所述轴承组合件或设置在所述轴向止动构件和所述轴承组合件之间的中间构件的互补形状的表面配合。

28.一种内燃发动机，其包括根据任一前述权利要求所述的涡轮机。

说明书

具有轴向止动构件的涡轮机

技术领域

[0001] 本发明涉及一种涡轮机，并且具有具体的但非限制性的涡轮增压器或动力涡轮机形式的涡轮机的应用。

背景技术

[0002] 涡轮增压器是用于在高于大气压的压力(增压压力)下将空气供应到内燃发动机的进气口的公知装置。常规的涡轮增压器主要包括安装在涡轮机壳体内的旋转轴上的排气驱动的涡轮机叶轮。涡轮机叶轮的旋转使得安装在压缩机壳体内的轴的另一端上的压缩机叶轮旋转。压缩机叶轮将压缩后的空气提供到发动机的进气歧管，从而增加发动机的功率。

[0003] 涡轮增压器轴由设置在涡轮机叶轮和压缩机叶轮之间的中央轴承壳体支撑。涡轮增压器轴在容纳于轴承壳体的轴向孔内的轴承衬套内旋转。

[0004] 涡轮增压器轴通常通过轴承组合件支撑以便在轴承壳体内旋转,所述轴承组合件包括由轴承元件径向隔开的内外座圈，轴承壳体具有轴延伸通过其中的孔。

[0005] 为油形式的润滑液在来自发动机滑油系统的压力下经由油入口、通道和通路供给到轴承组合件。典型地，外座圈的外表面具有用于容纳润滑油的浅环形凹部，其在轴承壳体的内表面和外座圈的外表面之间提供环形间隙。凹部提供外座圈和轴承壳体之间的油薄膜。该膜用作挤压膜阻尼器并阻尼由轴的旋转所造成的旋转运动和振动。对于凹部而言，油通过外座圈中的入口通路流入到轴承组合件内。然后,油流动通过轴承组合件，在通过外座圈中的出口从轴承组合件离开到达油贮槽前,在组合件内提供润滑。重要的是，所述出口正确地取向，以确保轴承组合件内的润滑流体能够在重力作用下排放到润滑流体贮槽。

[0006] 轴承组合件的内座圈固定到涡轮增压器轴并随着涡轮增压器轴旋转。对于外座圈而言有必要自由地装配在轴承壳体内，以允许组装、热膨胀和挤压膜阻尼。然而，外座圈需要被约束，以防止外座圈的轴向和旋转运动。这有必要确保在外座圈内的出口正确地取向，以确保轴承组合件内的润滑流体能够在重力的作用下排放到润滑流体贮槽。这也有必要确保外座圈中的入口通路相对于轴承壳体正确地取向，以便允许油通过入口通路进入到轴承组合件内。在涡轮增压器的组装过程中正确地取向轴承组合件的外座圈可能造成问题。此外，在涡轮增压器的操作过程中也会难以维持轴承组合件的外座圈处于正确的取向下。

[0007] 典型的当前设计使用销，其从轴承壳体通到外座圈内，以便将外座圈相对于轴承壳体可旋转地固定。然而，这样的布置会难以组装，需要多个部件，以及也相应地相对昂贵。

[0008] 此外，提供有效的密封系统来防止油从中央轴承壳体泄漏到压缩机或涡轮机壳体内可能造成问题。油泄漏被认为是在涡轮增压器的压缩机端部处的特殊问题，因为在低的增压压力下(例如当发动机空转时或当涡轮增压器在发动机制动模式下操作时)，会存在从轴承壳体到压缩机壳体的显著压降，其导致油泄漏到压缩机壳体内。为了应对这种泄漏，已知的是在轴承壳体的压缩机端部处包括作为推力轴承组合件一部分的抛油环。抛油环是环形部件，其随着涡轮增压器轴旋转，并具有表面或通路，所述表面或通路布置成当其旋转时用于将推动油远离轴，并且具体从通路通过轴承壳体进入到压缩机壳体内。通常情况下，在轴承壳体内限定的环形溅室收集由抛油环排出的油，为其再循环提供，并且通常允许其排放到贮槽。

[0009] 尽管涡轮增压器的涡轮机驱动压缩机，但在动力涡轮机中，涡轮机轴的远离所述涡轮机叶轮的端部通过机械耦联传递动力(或功率)。在双级涡轮发动机中，两个涡轮机串联设置与涡轮增压器的涡轮机串联连接的动力涡轮机。动力涡轮机用于产生额外的功率，以及齿轮可以固定到所述动力涡轮机轴的端部，以经由适当的耦联(诸如像流体耦联或齿轮或其它驱动机构)液压地、机械地或电动地将功率传递到发动机的曲轴。如同涡轮增压器一样，动力涡轮机的轴支撑在轴承组合件上，包括适当的润滑系统，位于连接到涡轮机壳体的轴承壳体内。在轴的涡轮机端部处的轴承布置可与涡轮增压器中发现的基本上相同，但是在轴的驱动端部处的轴承布置可以是球轴承组合件。

发明内容

[0010] 除其它之外，本发明的目的之一是消除或减轻在组装过程中与将轴承组合件的外座圈定位在正确的取向下相关联的问题、与操作过程中将外座圈约束在正确取向下相关联的问题以及与涡轮机中漏油相关联的问题。

[0011] 根据本发明的第一方面，提供一种涡轮机，其包括：可围绕旋转轴线旋转的轴；涡轮机叶轮，其设置在轴的一端处，以便围绕旋转轴线在涡轮机壳体内旋转；轴由轴承组合件支撑以便在轴承壳体内旋转，所述轴承组合件包括由轴承元件径向隔开的内座圈和外座圈，轴承壳体具有轴延伸通过其中的孔，轴承组合件设置在所述孔内；其中所述涡轮机进一步包括：布置成约束轴承组合件轴向运动的轴向止动构件，在所述轴向止动构件内设置由轴通过的孔，所述孔通过轴向止动构件的径向内表面限定，所述内表面与轴或安装在所述轴上随轴旋转的构件形成紧密的径向配合；抗旋转结构，其可与设置在轴承组合件的外座圈上的互补结构接合以便将外座圈相对于轴向止动构件可旋转地固定，且其中所述轴向止动构件还包括润滑流体引导构件和润滑流体出口，所述润滑流体引导构件布置成接收由于轴的旋转而从所述轴线径向向外抛出的润滑流体，并将润滑流体引导到润滑流体出口。

[0012] 这是有利的，因为轴向止动构件是多功能的。其用于约束轴承组合件的轴向和旋转运动，其用作挡板来减少例如需要通过润滑流体抛出环来处理的润滑流体量，并确保润滑流体被引导到理想的位置。因此，轴向止动构件替代将需要来提供这些功能的多个组件。这导致成本节约、降低复杂性、降低重量并节省空间。

[0013] 抗旋转结构优选与所述轴向止动构件一体地形成。这是有利的，因为本发明提供具有多种功能的单件构件，从而提供简化的组装过程，从而降低组装成本。

[0014] 优选地，抗旋转结构是凸耳，以及互补结构是槽，或反之亦然。

[0015] 优选地，轴承壳体设有可与所述轴向止动构件的抗旋转结构接合的结构，以便将轴向止动构件相对于所述轴承壳体可旋转地固定。这是有利的，因为它将轴向止动构件相对于轴承壳体固定在理想取向下。在这种情况下，轴向止动构件的抗旋转结构与轴承组合件外座圈的互补结构和轴承壳体结构两者接合。

[0016] 这是有利的，因为当轴向止动构件的抗旋转结构与轴承组合件外座圈的互补结构和轴承壳体结构接合时，轴承组合件的外座圈相对于轴承壳体取向在理想取向下。因此，在组装过程中，所述结构的接合用于将轴承组合件的外座圈相对于所述轴承壳体自动对准在理想旋转取向下。

[0017] 优选地，轴承壳体结构是槽以及抗旋转结构是凸耳，或反之亦然。

[0018] 优选地，涡轮机包括润滑流体贮槽，轴承组合件的外座圈设有润滑流体出口，以及所述轴向止动构件的抗旋转结构、轴承组合件的外座圈的互补结构和轴承壳体结构布置成当它们接合时，润滑流体出口流体地连接到润滑流体贮槽。

[0019] 这是有利的，因为当所述结构接合时，轴承组合件的外座圈被自动地取向，使得在外座圈中的润滑流体出口流体地连接到润滑流体贮槽。此外，由于所述结构的接合,轴承组合件外座圈的理想取向在涡轮增压器的操作过程中得以保持。

[0020] 优选地，润滑流体出口和润滑流体贮槽布置成使得在该取向下，润滑流体在重力作用下从轴承组合件通过润滑流体出口排出并到达润滑流体贮槽。

[0021] 限定所述孔的轴向止动构件的内表面优选与轴或安装在所述轴上随轴旋转的构件形成非接触式密封。安装在轴上随轴旋转的这种构件的实例是润滑流体抛出环。这是有利的，因为非接触式密封防止润滑流体从轴承组合件传递通过所述轴向止动构件。

[0022] 优选地，限定所述孔的轴向止动构件的内表面基本上围绕轴或安装在轴上的构件的圆周延伸。

[0023] 润滑流体引导构件优选与所述轴向止动构件一体地形成。这是有利的，因为本发明提供具有多种功能的单件构件，从而提供简化的组装过程，从而降低组装成本。

[0024] 优选地，润滑流体引导构件布置成使得由所述润滑流体引导构件接收的润滑流体在重力作用下由润滑流体引导构件引导到轴向止动构件的润滑流体出口。优选地，轴向止动构件的抗旋转结构、轴承组合件的外座圈的互补结构和轴承壳体结构布置成当它们接合时，所述润滑流体引导构件取向成使得由所述润滑流体引导构件接收的润滑流体在重力作用下由润滑流体引导构件引导到出口。

[0025] 优选地，润滑流体引导构件在围绕轴的轴线的周向方向从上端延伸到润滑流体出口。优选地，润滑流体引导构件是围绕所述轴的轴线凹入弯曲的。优选地，润滑流体引导构件基本上包封所述轴的圆周部分或安装在轴上随轴旋转的构件的圆周部分。

[0026] 优选地，润滑流体引导构件从限定所述孔的轴向止动构件的径向内壁径向向外间隔开。优选地，润滑流体引导构件从所述轴或安装在所述轴上的构件径向向外间隔开，从而在润滑流体引导构件和轴或安装在轴上随轴旋转的构件之间限定径向间隙。这是有利的，因为允许润滑流体引导构件处理相对大体积的润滑流体。

[0027] 润滑流体引导构件可由一个或多个表面、导向叶片、通道、导管等来形成。

[0028] 优选地，润滑流体引导构件形成围绕轴或安装在轴上的构件的腔室，以便接收由于轴或构件的旋转而从所述轴线径向向外抛出的润滑流体。

[0029] 优选地，腔室的至少一个壁从限定所述孔的轴向止动构件的径向内壁径向向外间隔开。这是有利的，因为它提供具有相对大体积的腔室，从而允许腔室来处理相对大体积的润滑流体。通过对比，如果至少一个表面形成与轴的紧密径向配合，则润滑流体当其沿着所述至少一个表面传递时将在所述轴和所述至少一个表面之间被挤压。这将减缓润滑流体沿着至少一个表面的行进，这可能会导致润滑流体向上返回到腔室内，这可能会导致润滑流体从轴向止动构件泄漏。

[0030] 优选地，所述腔室的至少一个壁从所述轴或安装在轴上随轴旋转的构件径向向外间隔开，以便在所述至少一个壁和轴或所述构件之间限定径向间隙。

[0031] 优选地，所述腔室的至少一个壁凹入地弯曲，其曲率中心基本上与所述轴线同心，并且具有的半径大于限定所述孔的所述轴向止动构件内壁的半径。

[0032] 优选地，所述腔室的至少一个壁是多个所述壁，即多个壁如上所述径向间隔开和成形。

[0033] 优选地，轴向止动构件包括板。优选地，所述板具有从所述板的表面突出的部分，并且所述腔室由所述突出部分形成。

[0034] 优选地，涡轮机包括润滑流体贮槽，以及轴向止动构件的润滑流体出口流体地连接到润滑流体贮槽。

[0035] 优选地，润滑流体抛出环安装在轴上，从而随轴旋转，并且包括抛出结构，抛出结构布置成当轴旋转时推动润滑流体远离轴。

[0036] 优选地，围绕润滑流体抛出环的涡轮机的区域凹入以限定腔室，腔室用于捕获当轴旋转时从轴推动的润滑流体。优选地，腔室流体地连接到润滑流体贮槽。

[0037] 优选地，润滑流体抛出环设有密封布置，以在润滑流体抛出环和涡轮机径向相邻表面之间提供密封，润滑流体抛出环在其内旋转。密封布置优选包括密封环和环形沟槽，所述密封环支撑润滑流体抛出环的表面之一或涡轮机的径向相邻表面上，所述环形沟槽容纳所述密封环，设置在润滑流体抛出环的另一表面和所述径向所述相邻表面上。

[0038] 优选地，润滑流体抛出环安装在轴上，使得润滑流体抛出环的至少第一部分被容纳在所述轴向止动构件的孔内，以及限定所述孔的所述轴向止动构件的径向内表面与润滑流体抛出环形成紧密的径向配合。优选地，紧密的径向配合形成非接触式密封。

[0039] 涡轮机可以是涡轮增压器，其包括具有叶轮的压缩机，所述叶轮安装在所述轴上，由此所述涡轮机叶轮的旋转使得叶轮旋转，其中压缩机背板设置在轴承壳体和叶轮之间，压缩机背板具有限定由轴通过的孔的内表面，润滑流体抛出环的第二部分被容纳在所述孔内，且限定所述孔的内表面与润滑流体抛出环的第二部分形成紧密的径向配合。

[0040] 这是有利的，因为紧密的径向配合防止润滑流体传递通过压缩机背板并进入压缩机壳体内。紧密的径向配合优选形成非接触式密封。

[0041] 上述布置提供有效的三阶段密封布置。在第一阶段，从轴承组合件传递的润滑流体通过旋转涡轮增压器轴而径向向外抛出，并由油引导构件接收，所述油引导构件引导所述润滑流体通过润滑流体出口到达润滑流体贮槽。此外，在轴向止动构件中的孔与轴、或安装在轴上的构件的紧密径向配合基本上防止润滑流体传递通过轴向止动构件。因此，来自轴承组合件的大多数润滑流体被防止传递通过所述轴向止动构件且被引导到润滑流体贮槽。这确保通过轴向止动构件传递到第二阶段的润滑流体被保持在最低水平。在第二阶段，润滑流体抛出环的作用是将润滑流体从轴径向向外抛出到所述润滑流体腔室，在那里它被传递到润滑流体贮槽。在第三阶段，润滑流体抛出环的密封布置防止传递通过第一和第二密封阶段的任何剩余的润滑流体传递进入到压缩机壳体内。

[0042] 优选地，所述涡轮机包括抵接构件，以及轴承组合件设置在轴向止动构件和所述抵接构件之间，使得所述轴向止动构件约束轴承组合件在第一轴向方向上的轴向运动，以及所述抵接构件约束轴承组合件在大致与第一轴向方向相反的第二轴向方向上的轴向运动。优选地，所述抵接构件由轴承壳体形成。

[0043] 所述轴向止动构件优选抵接轴承组合件，或抵接设置在轴向止动构件和所述轴承组合件之间的中间构件。

[0044] 所述轴向止动构件优选包括第一表面，其与轴承组合件或设置在轴向止动构件和所述轴承组合件之间的中间构件的互补形状的表面配合。这是有利的，因为它基本上将轴承组合件在轴向方向上的任何运动自由度最小化。所述第一表面和所述互补表面优选基本上是平面的。

[0045] 轴承元件可为辊、滚珠轴承等的形式。优选地，轴承元件是滚动元件轴承。轴承组合件可包括衬套。衬套可形成外座圈。轴承组合件可以是成角度接触的滚珠轴承组合件。

[0046] 根据本发明的第二方面，提供一种内燃发动机，其包括根据本发明的第一方面的涡轮机。

[0047] 涡轮机优选是涡轮增压器。

[0048] 本文所述的所有特征可以任何组合的方式与任何上述的方面进行组合。

附图说明

[0049] 现在将仅仅通过实例的方式参照附图描述本发明的具体实施例，其中：

[0050] 图1是沿着体现本发明涡轮增压器的纵向轴线的剖视图；

[0051] 图2是图1的部分A的放大视图；

[0052] 图3是图1和图2的涡轮增压器的轴向止动构件的后部透视图；

[0053] 图4是图3的轴向止动构件的前透视图；

[0054] 图5是沿着图3和图4的轴向止动构件的纵向轴线的剖视图；

[0055] 图6是图3至图5的轴向止动板的前正视图；以及

[0056] 图7是图1和图2中所示的涡轮增压器的轴向止动构件和轴承组合件的分解后部透视图。

具体实施方式

[0057] 现在参照附图，所示的涡轮增压器包括通过中央轴承壳体3连接到压缩机2的涡轮机1。涡轮机1包括在涡轮机壳体(未示出)内旋转的涡轮机叶轮4。类似地，压缩机2包括在压缩机壳体(未示出)内旋转的压缩机叶轮6。涡轮机叶轮4和压缩机叶轮6安装在共同的涡轮增压器轴8的相对端部上，涡轮增压器轴8延伸通过由中央轴承壳体3的内表面限定的轴向孔8a。涡轮增压器轴8基本上是圆柱形的。

[0058] 在使用中，涡轮机叶轮4通过来自内燃发动机的出口歧管的排气而旋转。排气从设置在涡轮机壳体中的入口(未示出)流动到也设置在涡轮机壳体内的排气出口(未示出)。涡轮机叶轮4的旋转又使得压缩机叶轮6旋转，这将通过设置在压缩机壳体内的压缩机入口(未示出)吸引进气空气，并经由也设置在压缩机壳体中的出口蜗壳(未示出)将增压空气传送到内燃发动机的进气歧管。

[0059] 轴8通过设置在孔8a内的轴承组合件13支撑以便在中央轴承壳体3内旋转。

[0060] 轴承组合件13包括衬套，其具有由轴承元件42径向分隔开的内外座圈。内外座圈是轴向细长的，并具有限定适于轴承元件42的内外座圈40，41的向内面向的表面。内外座圈40，41具有第一和第二端99，100。在这种情况下，轴承元件42为球的形式。然而，可以理解的是可以使用其它轴承元件的设计，诸如像可以是圆柱形、筒形或锥形的辊。

[0061] 为油形式的润滑流体在来自发动机滑油系统的压力下经由油入口、通道和通路(未示出)供给到轴承组合件13。外座圈41的外表面具有用于容纳润滑油的浅环形凹部16，其在轴承壳体3的内表面和外座圈41的外表面之间提供约0.03毫米或更小的环形间隙。凹部16提供轴承组合件13的外座圈和轴承壳体3之间的油薄膜。该膜用作挤压膜阻尼器并阻尼由轴8的旋转所造成的旋转运动和振动。对于凹部16而言，油通过在外座圈41中的由一个或多个通道形成的入口17流入到轴承组合件13内。外座圈41还设置有油出口110，其流体地连接到油贮槽104。

[0062] 压缩机背板29安装在压缩机叶轮6和轴承壳体3之间。压缩机背板29相对于轴承壳体3轴向和可旋转地固定，并将压缩机叶轮6从轴承壳体3分离。

[0063] 孔28在压缩机背板29的第一和第二端面之间轴向延伸。孔28基本上是圆形横截面形状的，定中于轴的轴线上。孔28由压缩机背板29的径向内表面限定。涡轮增压器轴8穿过孔28。

[0064] 油泄漏、特别是在涡轮增压器的压缩机端部处的油泄漏是一个问题，因为在低增压压力下(例如当发动机空转时或当涡轮增压器在发动机制动模式下操作时)可存在从轴承壳体3到压缩机壳体的显著压降，其导致油通过压缩机背板到压缩机叶轮6内的泄漏。

[0065] 第一抛油环50安装在压缩机叶轮2和轴承组合件13之间的轴8上。在使用中，第一抛油环50随轴8旋转，且当其旋转时用于将油从轴8径向向外推动。所述第一抛油环50大致是环形的并在第一和第二端部51，52之间在轴向方向上延伸。第一抛油环50设有为环形突起53形式的抛油结构，其从抛油环50的外表面突出，并用于当其旋转时推动油远离轴8。环状突起53从第一抛油环50的外表面径向向外延伸并且设置在沿着所述第一抛油环50长度的大致一半处。

[0066] 所述第一抛油环50的第一端部51邻近于压缩机叶轮6的后表面而设置，以及所述第一抛油环50的第二端部52邻近轴承组合件13的内外座圈41，42的第一端部99而设置。

[0067] 在抛油结构53和抛油环50的第一端部51之间的部分第一抛油环50被容纳在压缩机背板29中的孔28内。压缩机背板29的围绕第一抛油环50的区域凹入以限定环形腔室61。从抛油环50径向向外抛出的油击中限定腔室61的压缩机背板29的表面并且沿着所述表面流动到流体地连接到油贮槽104的排液管62。这防止油进入到压缩机壳体内。

[0068] 第一抛油环50设有密封布置以在第一抛油环50和限定孔28的压缩机背板29的径向相邻的内表面之间提供密封，第一抛油环50在其中旋转。第一抛油环50设有大致环形沟槽70，其容纳密封环(未示出)。密封环被容纳在沟槽70内，并与限定孔28的所述压缩机背板29的径向相邻内表面形成密封。备选地，在一种相反的布置中，环形沟槽70可设置在压缩机背板29中。

[0069] 密封布置设置在抛油结构相对于轴承组合件13的相对侧上，即在抛油结构53和抛油环50的第一端部51之间。

[0070] 环形轴向止动板34设置在压缩机背板29和轴承壳体3之间。轴向止动板34通过被夹持在压缩机背板29和轴承壳体3的相对表面之间而相对于轴承壳体3轴向固定。轴向止动板34的第一端面36抵接轴承组合件13的外座圈41以及轴向止动板34的第二端面37抵接压缩机背板29。轴向止动板34具有一定的径向尺寸，其延伸超过轴承组合件13的尺寸并在其外周边处承靠压缩机背板29的表面。在使用中，轴向止动板34设计成抵抗由轴8施加到轴承组合件13上的轴向推力。

[0071] 轴承组合件13的外座圈41被容纳在轴向止动板34的第一端面36和环形台肩24之间的轴承壳体3的孔8a内，环形台肩24由轴承壳体3内表面上的径向向内伸出的阶梯部形成。在轴向止动板34和环形台肩24之间的外座圈41的壳体相对于轴承壳体3轴向固定外座圈41。具体而言，轴向止动板34约束轴承组合件13的外座圈41在第一轴向方向上的轴向运动，而所述环形台肩24约束外座圈41在基本上与第一轴向方向相反的第二轴向方向上的轴向运动。

[0072] 在当前实施例中，轴向止动板34的第一端面36和轴承壳体3的环形台肩24分别抵接轴承组合件13的外座圈41。然而，应当理解的是，一个或多个中间构件可设置在轴向止动板34的第一端面36和外座圈41之间和/或环形台肩24和外座圈41之间。

[0073] 轴向止动板34的第一端面36是大致平面的，并与轴承组合件13外座圈41的第一端部99配合，其也基本上是平面的。这是有利的，因为它基本上将轴承组合件13的外座圈41在轴向方向上的任何运动自由度最小化。

[0074] 孔35在板34的第一和第二端面36，37之间轴向地延伸。孔35基本上是圆形横截面形状的，定中于轴的轴线上。孔35由轴向止动板34的径向内表面38限定。

[0075] 涡轮增压器轴8穿过孔35。孔35具有一定的大小和维度，以便容纳所述第一抛油环50。具体地，在抛油结构53和抛油环50第二端部52之间的部分第一抛油环50被容纳在孔35内。

[0076] 板34的第二端面37设有突出部90，其在轴向方向上突出远离第二端面37。孔35设置在所述突出部90内，并且由突出部90的内表面限定。内表面38提供环形密封表面，其与第一抛油环50的外表面38形成紧密的径向配合，以便提供非接触式密封。因此，轴向止动板34的作用是防止油从轴承组合件13传递通过轴向止动板34。

[0077] 突出部90包括环形凹部71，其有效地在径向方向上扩大孔35。凹部71不延伸跨过板34的整个轴向范围，从而在突状部90的内侧周边上留下窄的环形地带70。

[0078] 凹部71限定腔室31，其在周向方向上围绕所述第一抛油环50的周向部分延伸。腔室31用于接收当其旋转时从所述涡轮增压器轴8或从所述第一抛油环50径向向外抛出的油。所述腔室31流体地连接到油贮槽104。

[0079] 腔室31由第一和第二侧壁42，43界定。第一和第二侧壁42，43是凹入弯曲的，且在周向方向上围绕抛油环50从相应的上端部延伸到相应的下端部。第一和第二侧壁42，43具有与涡轮增压器的轴线基本上同心的曲率中心。

[0080] 第一和第二侧壁42，43的上端部与下端部在周向方向上间隔开。第一和第二侧壁42，43的上端部由基本上平直的上壁44结合，上壁44基本上是水平的。

[0081] 侧壁42，43的下端部由通道47流体地连接到设置在轴向止动板34下部周边边缘中的出口105。通道47由相对的和基本上平行的通道壁45，46形成。通道壁45，46分别是第一和第二侧壁42，43的延伸部分，并从第一和第二侧壁42，43的下端部分别基本上垂直向下延伸到出口105。出口105流体地连接到油贮槽104。

[0082] 侧壁42，43和上壁44在周向方向上从第一通道壁45延伸到第二通道壁46，以基本上包封所述第一抛油环50的周向部分。

[0083] 侧壁42，43、上壁44和通道壁45，46分别形成油引导构件。它们布置成使得油在重力作用下，所述油当涡轮增压器轴8或第一抛油环50旋转时从其径向向外抛出，并沿着侧壁42，43向下引导或通过通道47离开上壁44到达出口105。

[0084] 腔室31的第一和第二侧壁42，43以及上壁44从限定所述孔35的所述轴向止动构件34的内壁38径向向外间隔开，以便在相应的表面和第一抛油环50之间限定径向间隙。这是有利的，因为它提供具有相对较大体积的腔室31，从而允许腔室31处理相对较大体积的油。
通过对比，如果表面42，43，44与第一抛油环50形成紧密的径向配合，则油将在轴8和相应表面之间挤压。这将减慢油沿着表面的行进，这可能会导致油向上返回到腔室31内，可能会导致油从轴向止动板34泄漏。

[0085] 油引导构件与轴向止动板34一体地形成。这是有利的，因为轴向止动板34提供单件构件，作为是约束轴承组合件13的轴向运动以及用作挡板以确保润滑油被引导到所需位置二者。

[0086] 轴向止动板34也相对于轴承壳体3可旋转地固定。轴向止动板34还包括为凸耳80形式的抗旋转结构，其在轴向方向上从轴向止动板34的第一端面36突出。凸耳80具有大致矩形的横截面形状。

[0087] 轴承壳体3设有为大致矩形槽106(其在图2的横截面中示出)形式的结构，其可与所述轴向止动板34的凸耳80接合，以便将轴向止动板34相对于轴承壳体3可旋转地固定。这是有利的，因为它将轴向止动板34相对于轴承壳体3固定在理想的取向上。

[0088] 在一个相反的布置中，所述轴向止动板34可设有槽以及轴承壳体3设有凸耳。此外，虽然在当前实施例中，配合的结构是凸耳和槽，但是应当理解的是，可以使用任何合适的配合结构。

[0089] 轴向止动板34中的出口105，轴向止动板34的凸耳80和轴承壳体3的槽106布置成使得当所述凸耳80与所述槽106接合时，在轴向止动板34中的出口105取向成使得其油出口105流体地连接到油贮槽104。此外，通道47向下取向，使得腔室31内所接收的油在重力作用下向下引导到出口105。

[0090] 这是有利的，因为在组装过程中，凸耳80和槽106的接合作为将轴向止动板34在理想的旋转取向上相对于轴承壳体3自动对准，以便允许油靠重力排放到油贮槽104。因此，这使得组装过程更容易、更快捷以及更不容易出错。

[0091] 此外，在涡轮增压器的操作过程中,由于凸耳80和槽106的接合而保持轴向止动板34的这种理想取向。

[0092] 轴承组合件13的外座圈41设有为槽81形式(参见图7)的互补结构。凸耳80可与槽81接合，以便将外座圈相对于所述轴向止动板34可旋转地固定。

[0093] 轴向止动板34的凸耳80与轴承组合件13的外座圈41的槽81和轴承壳体3的槽106接合。因此，当凸耳80与轴承组合件13的外座圈41的槽81接合时，轴承组合件13的外座圈41相对于轴承壳体3在一定的、理想取向上固定。

[0094] 具体地，外座圈41中的出口110、所述轴向止动板34的凸耳80以及在外座圈41和轴承壳体3中的槽81，106布置成使得当所述凸耳80与所述槽81，106接合时，在外座圈中的出口110取向成使得其流体地连接到油贮槽104，使得油可在重力作用下从轴承组合件13排放到贮槽104。

[0095] 这是有利的，因为装过程中，凸耳80和槽81，106的接合用于将轴承组合件13的外座圈41相对于轴承壳体3在理想的旋转取向上自动对准，以便使得油靠重力排放到油贮槽104。因此这使得组装过程更容易、更快捷、以及更不容易出错。

[0096] 此外，在涡轮增压器的操作过程中,由于凸耳80和槽81，106的接合而保持轴承组合件的外座圈41的这种理想取向。

[0097] 在一个相反的布置中，所述轴向止动板34可设有槽81以及轴承组合件13的外座圈41设有凸耳80。

[0098] 凸耳80与轴向止动板34一体地形成。这是有利的，因为轴向止动板34提供单件构件，其用于约束轴承组合件13的轴向和旋转运动二者。

[0099] 上述布置提供有效的三阶段密封布置。在第一阶段，从轴承组合件13传递的润滑油通过旋转涡轮增压器轴8的旋转径向向外抛出，并被接收到轴向止动板34的腔室31内。形成腔室31的壁的油引导构件经由轴向止动板34中的出口105将润滑油引导到贮槽104。此外，限定轴向止动板34中的孔35的内壁38与第一抛油环50的紧密径向配合基本上防止油通过所述轴向止动板34传递。因此，来自轴承组合件13的大部分润滑油被防止通过所述轴向止动板34并被引导到润滑流体贮槽104。这确保传递通过轴向止动板34到达第二阶段的润滑油保持在最低水平。

[0100] 在第二阶段，第一抛油环50用于将润滑油从轴8径向向外抛出到所述环形腔室61，在那里其将被传递到润滑流体贮槽104。

[0101] 在第三阶段，第一抛油环50的密封布置基本上防止传递通过第一和第二密封阶段的任何残留润滑油传递通过进入到压缩机背板29和压缩机叶轮6内。

[0102] 在轴8的涡轮机端部处，所述涡轮机叶轮4在一体形成的密封凸台21处连接到涡轮增压器轴8，密封凸台21延伸通过孔8a的涡轮机端部22。凸台21具有的直径比轴8的其余部分的直径大，形成从轴8的其余部分径向向外突出的台肩55。

[0103] 凸台21通过活塞环23和沟槽的组合相对于孔8a密封。活塞环23由限定孔8a的涡轮机端部的环形壁33支撑。活塞环23径向向内延伸到在凸台21的外表面内限定的环形沟槽25内以便提供密封。

[0104] 在沟槽25的轴向内侧，凸台21的外表面具有凹入轮廓以便限定第二抛油环26。第二抛油环26随涡轮增压器轴8旋转，且其凹入的外表面布置成当轴8旋转时推动油远离轴8，特别是防止油通过轴承壳体3传递并进入到涡轮机壳体内。围绕第二抛油环26的轴承壳体3区域凹入以便限定环形腔室27，其捕获分散的油并包括排液管。

[0105] 鉴于上述可以看出，轴向止动板34是有利的，因为它提供多功能的单件构件。它的作用是约束轴承组合件13的轴向和旋转运动二者，它用作挡板以减少需要由抛油环处理的润滑油量，并确保油被引导到理想位置，即贮槽104。因此，轴向止动板34替代将需要提供这些功能的多个构件。这导致节约成本、降低复杂性和重量以及节省空间。

[0106] 此外，在组装过程中，所述轴向止动板34提供使得轴承组合件13的外座圈41相对于轴承壳体3在理想的旋转取向上自动取向，从而使得出口105流体地连接到油贮槽104。因此，这使得组装过程更容易、更快捷以及更不容易出错。

[0107] 此外，在涡轮增压器的操作过程中,由于凸耳80和槽81，106的接合而保持轴承组合件的外座圈41的这种理想取向。

[0108] 应当理解的是，在不脱离如在所附权利要求中限定的本发明范围的情况下可对上述设计做出许多修改。

[0109] 例如，在当前实施例中，轴向止动板34的油引导构件42，43，44，45，46形成腔室31，其在周向方向上围绕所述第一抛油环50延伸，用于接收从旋转轴8或从安装在轴8上随轴8旋转的构件50径向向外抛出的油。然而应当理解的是，所述轴向止动板34可包括一个或多个油引导构件的任何合适布置，它们布置成接收从旋转轴8或从安装在轴8上随轴8旋转的构件50径向向外抛出的油，并将所接收的油引导到油出口105。因此，上述发明不限于油引导构件(多个)形成围绕轴或者安装在轴8上随轴8旋转的构件50的腔室，例如，所述润滑流体引导构件(多个)可由一个或多个表面、导叶、通道、导管等来形成。

[0110] 在所述实施例中，第一抛油环50被容纳在轴向止动板34的孔35内。然而，应当理解的是，在其中抛油环50或其它构件不被容纳在孔35内的情况下，该孔35可直接与涡轮增压器轴8形成紧密的径向配合，以提供直接与轴8的非接触式密封。在这种情况下，腔室31基本上包封轴8的周边部分。腔室31的第一和第二侧壁42，43以及上壁44从限定所述孔35的内壁38径向向外间隔开以便限定在相应的表面和轴8之间的径向间隙。

[0111] 备选地，孔35可与安装在轴上随轴旋转的任何其它构件形成紧密的径向配合。

[0112] 在所述的实施例中，在涡轮增压器中使用的润滑流体是油。然而，应当理解的是，也可以使用任何合适的润滑流体，其中第一抛油环50适于使用这样的润滑流体。

[0113] 所述和所示的实施例应被认为是说明性的而非限制性的，应当理解的是，仅仅示出和描述了优选实施例，但是落入如在权利要求中所限定的本发明范围内的所有变化和修改希望得到保护。应当理解的是，虽然使用词语“可优选的”、“优选地”、“优选的”或“更优选的”暗示如此描述的特征可能是理想的，但其绝不是必要的，以及缺乏这样的特征的实施例可预期在如所附权利要求所限定的本发明范围内。至于权利要求书，意旨是当诸如“一(a或an)”、“至少一个”或“至少一部分”在特征前面使用时并不意旨将权利要求限制到仅仅一个这样的特征，除非特别说明在权利要求中相反。当使用表达“至少一部分”和/或“一部分”时，物件可包括一部分和/或整个物件，除非明确相反地说明。