[发明专利]高性能推力轴承垫

说明书

技术领域

本发明总体涉及用于涡轮增压器的轴承，具体来说，涉及 包含一个或多个推力垫的轴承。

背景技术

废气涡轮增压器包含承载涡轮机叶轮和压缩机叶轮的转 轴，转轴通过一个或多个润滑轴承(例如机油润滑)被转动支撑在中央 壳体内。在操作过程中，来自内燃机的废气驱动涡轮增压器的涡轮机 叶轮，涡轮机叶轮又驱动压缩机叶轮来将增压空气推进内燃机。通过正 确的轴承润滑，涡轮增压器的转动组件就可以经受超过100,000rpm的 转速。

随着操作条件的变化，涡轮增压器会经历很大的力。例如， 废气流的突然增大会产生所谓的“推力”。为了帮助转移和减小推力的 致命影响，各种部件之间的空隙允许形成保护性润滑层。例如，必然受 到推力影响的轴承通常包含称作“推力垫”的端部特征，推力垫与润滑 剂配合来转移轴向推力。

传统轴承通常包含不对称推力垫，其中不对称源自涡轮机 端部特征与压缩机端部特征之间的差异。这种不对称引入了变化(例如 在构造工艺中)，可能需要特殊标记来确保中央壳体部件的正确组装。

另一个轴承推力垫问题涉及润滑剂泄露，更具体来说，涉 及润滑剂流动模式。例如，传统推力垫会允许润滑剂以绕过推力垫表面 的方式从轴颈泄露至中央壳体排放井。在这个实例中，润滑剂无助于轴 承的推力负载能力。为了确保合适的负载能力，这样的系统会需要增大 润滑剂流动，而这又会增加动力损失(例如附加的动力损失等)。

发明内容

在此描述的各种示例性工艺涉及轴承推力垫，其能够通过 提出有利的润滑剂流动模式来解决推力垫问题。

附图说明

当结合附图来参照下面的详细描述时，会更加全面地理解 在此描述的各种方法、设备、系统、装置等及其等同物，其中：

图1是内燃机和涡轮增压器系统的示意图。

图2是适用于图1的系统的示例性涡轮增压器中央壳体组 件的剖视图。

图3是包含示例性推力垫特征的轴承的立体图，该轴承适 用于图2的中央壳体组件。

图4是具有图3的轴承推力垫特征的轴承端部的立体图。

图5A是具有图3和图4的轴承推力垫特征的轴承端部的 立体图，图5B是沿图5A的线5B-5B的轴承剖面图。

图6是对传统轴承和具有示例性推力垫特征的轴承的示例 性试验结果曲线图，其表明了针对速度的动力损失减小。

图7A是具有推力垫特征的轴承的端视图，图7B是沿图7A 的线7B-7B的轴承剖视图。

图8A是具有推力垫特征的轴承的端视图，对至锥形井的 润滑剂途径有一些选择方案，图8B是沿图8A的线8B-8B的轴承剖视图。

图9是用于推力垫端部特征的示例性构造工艺示意图。

具体实施方式

在此公开的各种示例性方法、设备、系统、装置等解决了 与涡轮增压器相关的工艺问题。涡轮增压器经常用于增加内燃机的输 出。涡轮增压器通常用于从废气汲取能量并将能量提供给吸入空气，空 气可以与燃料混合来形成燃烧气体。

示例性推力垫包含的特征可用于压缩机端部和涡轮机端部 上来优化润滑剂流动，并因此优化性能(例如负载能力，动力损失等)。 包含这种推力垫特征的示例性轴承可以是对称或不对称的，注意具有对 称端部特征的轴承可以方便生产和组装。

在各种实施例中，推力垫包含至少一部分锥形井(conical well)，其中润滑剂在顶点处或顶点附近进入井。如在此所说明，这种 井可以使用钻头或冲头来构造。在操作过程中，润滑剂能够从锥形井的 顶点向外流动，并流至周边台区。这种流动模式能够增大轴承的推力负 载能力。另外，与传统的轴承相比，具有推力垫锥形井特征的轴承可以 减少动力损失。

此处所述的术语“锥形井”可以指完整的锥形井或部分锥 形井(例如，锥形井部分)。如在各种实施例所示，轴承的孔壁限定锥 形井的阴面部分(negative portion)，而锥形井的阳面部分(positive portion)允许润滑剂从孔流至一个或多个上部台区。虽然各种实施例 示出了锥形井部分，如下所述，取决于井的半径和其顶点的位置，轴承 的端部可以包含完整的锥形井(例如锥形井的顶部与孔壁错开至少锥形 井的半径这样一个距离)。推力垫可以由锥形井(或其部分)和邻近的 上部台区(例如，在锥形井或其部分的周边处)限定。