外座圈定位墊圈的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及外座圈定位墊圈。一種用于渦輪增壓器的組件，包括：具有軸線(xiàn)和周長(zhǎng)的定位墊圈，其周長(zhǎng)包括由從軸線(xiàn)測(cè)量出的邊心距定義的弦段；軸承組件，包括具有軸線(xiàn)和周長(zhǎng)的外座圈，該周長(zhǎng)包括由從軸線(xiàn)測(cè)量的邊心距定義的弦段；和殼體，其包括用于容納軸承組件的圓孔和用于容納定位墊圈的凹部，以使得定位墊圈和外座圈的軸線(xiàn)之間的距離大于邊心距之和，該距離用于實(shí)現(xiàn)當(dāng)凹部中的定位墊圈和圓孔中的外座圈中的至少一個(gè)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)時(shí)弦段之間的接觸。還公開(kāi)了設(shè)備、組件、系統(tǒng)、方法等的各種其它示例。
【專(zhuān)利說(shuō)明】外座圈定位墊圈
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文公開(kāi)的主題主要涉及用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪機(jī)械，尤其是，軸承組件的定位機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪增壓器中心殼體旋轉(zhuǎn)組件(CHRA)可以包括連接在軸上的渦輪機(jī)葉輪和壓縮機(jī)葉輪，該軸由位于中心殼體的圓孔中的軸承組件可旋轉(zhuǎn)地支撐。軸承組件或軸承筒可以包括構(gòu)造成接收軸的外座圈和內(nèi)座圈，其中，通過(guò)滾動(dòng)元件比如滾珠軸承將外座圈和內(nèi)座圈分開(kāi)。
[0003]在不同的CHRA中，所謂的"定位機(jī)構(gòu)"將軸承組件的運(yùn)動(dòng)限制在中心殼體的圓孔中。定位機(jī)構(gòu)可以依賴(lài)于定位銷(xiāo)沿徑向插入軸承組件外座圈的開(kāi)口內(nèi)。這樣的機(jī)構(gòu)限制軸承組件的徑向和/或軸向運(yùn)動(dòng)，但外座圈的旋轉(zhuǎn)允許內(nèi)座圈自由地自轉(zhuǎn)。另外，這樣的機(jī)構(gòu)允許軸承組件一定的徑向運(yùn)動(dòng)，徑向運(yùn)動(dòng)通常在限定的間隙內(nèi)，運(yùn)行期間該間隙內(nèi)充滿(mǎn)潤(rùn)滑劑從而形成能用來(lái)抑制振動(dòng)和噪聲的"擠壓油膜"。在這樣的CHRA中，可根據(jù)不同的目標(biāo)選擇徑向和軸向自由度為特定量值。
[0004]依靠徑向定位銷(xiāo)來(lái)定位軸承組件的定位機(jī)構(gòu)可能出現(xiàn)各種問(wèn)題。例如，在渦輪增壓器運(yùn)行期間，會(huì)產(chǎn)生極大的軸向載荷把渦輪增壓器的軸以及相關(guān)部件推向渦輪增壓器CHRA的壓縮機(jī)端或推向渦輪機(jī)端，其又從軸承組件傳遞至徑向定位銷(xiāo)。另一個(gè)問(wèn)題是關(guān)于部件的軸向堆疊(例如，如何良好地實(shí)現(xiàn)CHRA的部件的堆疊以及這樣的層疊對(duì)運(yùn)行和磨損產(chǎn)生什么樣的影響)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0005]可參考以下針對(duì)附圖中所示實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，更好地理解本發(fā)明所描述的各種方法、設(shè)備、組件、系統(tǒng)、布置等，及其等效手段:
[0006]圖1是渦輪增壓器、內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)以及控制器的示意圖；
[0007]圖2是殼體組件實(shí)施例的立體圖和端視圖；
[0008]圖3是圖2的殼體組件沿A-A線(xiàn)的剖視圖和放大剖視圖；
[0009]圖4是定位墊圈實(shí)施例的系列視圖；
[0010]圖5是圖2所示殼體組件的端視圖以及殼體實(shí)施例的端視圖；
[0011]圖6是圖2中殼體組件的一部分的放大端視圖；
[0012]圖7是軸承組件的外座圈示例和定位墊圈示例的系列視圖；
[0013]圖8是具有多個(gè)定位墊圈的組件實(shí)施例的系列視圖；和
[0014]圖9是方法實(shí)施例的框圖。
具體實(shí)施例
[0015]渦輪增壓器增通常用來(lái)提高內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出。圖1中，傳統(tǒng)的系統(tǒng)100包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)110和渦輪增壓器120。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)110包括裝有一個(gè)或多個(gè)可操作地驅(qū)動(dòng)軸112(例如，通過(guò)活塞)的燃燒室的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體118。如圖1所示，進(jìn)氣口 114提供發(fā)動(dòng)機(jī)缸體118的空氣流動(dòng)路徑，排氣口 116提供發(fā)動(dòng)機(jī)缸體118的排氣流動(dòng)路徑。
[0016]渦輪增壓器120從排氣中獲取能量并將能量提供給進(jìn)氣，其可與燃料混合形成燃燒氣體。如圖1所示，渦輪增壓器120包括進(jìn)氣口 134、軸122、用于壓縮機(jī)葉輪125的壓縮機(jī)殼體組件124、用于渦輪機(jī)葉輪127的渦輪機(jī)殼體組件126、另一殼體組件128和排氣口136。由于位于壓縮機(jī)殼體組件124和潤(rùn)輪機(jī)殼體組件126之間，殼體128被稱(chēng)為中心殼體組件。軸122可以是包括多個(gè)部件的軸組件。軸122由軸承組件(例如,軸頸軸承,滾子軸承等)可旋轉(zhuǎn)地支撐，軸承組件設(shè)置在殼體組件128 (例如，由一個(gè)或多個(gè)圓孔壁限定的圓孔)中，從而渦輪機(jī)葉輪127的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)壓縮機(jī)葉輪125 (例如，通過(guò)軸122可旋轉(zhuǎn)地連接)的旋轉(zhuǎn)。作為示例，中心殼體旋轉(zhuǎn)組件(CHRA)可包括壓縮機(jī)葉輪125、渦輪機(jī)葉輪127、軸122、殼體組件128和多個(gè)其它部件(例如，設(shè)置在壓縮機(jī)葉輪125和殼體組件128之間的軸向位置的壓縮機(jī)側(cè)板)。
[0017]圖1所示的實(shí)施例中，示出了可變幾何形狀組件129，其部分地位于殼體組件128和殼體組件126之間。這種可變幾何形狀組件可以包括葉片或其它部件，其改變通向渦輪機(jī)殼體組件126的渦輪機(jī)葉輪空間的通道的幾何形狀。作為示例，提供了可變幾何形狀壓縮機(jī)組件。
[0018]在圖1的示例中，廢氣門(mén)閥(或簡(jiǎn)單地說(shuō)，廢氣門(mén))135位于緊靠渦輪機(jī)126排氣進(jìn)口的位置。廢氣門(mén)閥135能夠控制以允許至少一些排氣從排氣口 116繞過(guò)渦輪機(jī)126。不同的廢氣門(mén)、廢氣門(mén)部件等可應(yīng)用于傳統(tǒng)的固定噴嘴渦輪機(jī)、固定葉片噴嘴渦輪機(jī)、可變截面噴嘴渦輪機(jī)以及雙渦殼渦輪增壓器等。
[0019]在圖1的實(shí)施例中，同時(shí)示出了廢氣再循環(huán)(EGR)管道115是同時(shí)示出，其可選擇性地具有一個(gè)或多個(gè)閥117，例如，允許排氣流向壓縮機(jī)葉輪125的上游位置。
[0020]圖1還示出，用于排氣流入排氣渦輪機(jī)殼體組件152的結(jié)構(gòu)示例150，以及用于排氣流入排氣渦輪機(jī)殼體組件172中另一結(jié)構(gòu)示例170。在結(jié)構(gòu)150中，氣缸蓋154其內(nèi)包括將排氣從氣缸引導(dǎo)至渦輪機(jī)殼體組件152的通道，而結(jié)構(gòu)170中，提供用于安裝渦輪機(jī)殼體組件172的歧管，例如，沒(méi)有任何單獨(dú)的中間排氣管道長(zhǎng)度。在結(jié)構(gòu)150和170中，渦輪機(jī)殼體組件152和172可構(gòu)造成用于與廢氣門(mén)、可變幾何形狀組件等一起使用，并且可操作地連接到中心殼體,例如中心殼體128。
[0021]圖1中，示出了控制器190的示例，包括一個(gè)或多個(gè)處理器192、存儲(chǔ)器194和一個(gè)或多個(gè)接口 196。這樣的控制器可包括電路，例如發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECU)的電路。如本文所述，不同的方法或技術(shù)可以選擇性地與控制器，例如，基于控制邏輯聯(lián)合實(shí)施?？刂七壿嬁梢匀Q于一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(例如，渦輪RPM，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，溫度，負(fù)載，潤(rùn)滑劑，冷卻等)。例如，傳感器可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)接口 196將信息傳送至控制器190。控制邏輯可依據(jù)這些信息，繼而控制器190可以輸出控制信號(hào)以控制發(fā)動(dòng)機(jī)操作?？刂破?90可構(gòu)造成控制潤(rùn)滑劑流，溫度，可變幾何形狀組件(例如，可變幾何形狀壓縮機(jī)或渦輪機(jī))，廢氣門(mén)(例如，通過(guò)致動(dòng)器)，電動(dòng)機(jī)，或一個(gè)或多個(gè)與發(fā)動(dòng)機(jī)相連的其它部件，渦輪增壓器等。
[0022]圖2示出殼體組件200的一個(gè)示例，其包括具有壓縮機(jī)端201和渦輪機(jī)端202的殼體210。殼體組件200可以由，例如，柱面坐標(biāo)系限定。作為示例，z軸可以沿作為渦輪機(jī)葉輪延伸出來(lái)的軸的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)定義，r軸定義為從z軸徑向延伸，方位角O定義為圍繞z軸的0-360度角。選擇性地，也可采用一個(gè)或多個(gè)其它的坐標(biāo)系來(lái)對(duì)特性進(jìn)行描述，例如，另一柱面坐標(biāo)系，可用來(lái)描述用于定位墊圈的凹部或定位墊圈。作為不例，一個(gè)坐標(biāo)系可以定義為用于軸承組件的外座圈，而另一坐標(biāo)系可定義用于定位墊圈，該定位墊圈與外座圈相互作用的從而限制其旋轉(zhuǎn)。圖2的示例中，示出了兩個(gè)柱面坐標(biāo)系，一個(gè)用于描述軸承組件的外座圈(r, z, Θ)，另一用于描述定位墊圈(rw, zw, ?w)，z軸可錯(cuò)開(kāi)一定距離(例如，由殼體的特性限定)，其可以，例如部分地由角度Φ定義(例如，ζ軸之間延伸的三角形的直角斜邊)。作為示例，ζ軸之間的距離可由外座圈的邊心距、定位墊圈的邊心距以及間隙或間距來(lái)定義。在這樣的示例中，間隙或間距可以確定一個(gè)或多個(gè)用于外座圈和定位墊圈的旋轉(zhuǎn)限度。
[0023]作為示例,運(yùn)行中,外座圈圍繞其ζ軸(Z)旋轉(zhuǎn)(例如,順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较?，而定位墊圈可響應(yīng)于與外座圈的接觸而繞ζ軸(zw)的旋轉(zhuǎn)(例如，順時(shí)針?lè)较蚧蚰鏁r(shí)針?lè)较?。在這樣的示例中，可獲得外座圈和定位墊圈的靜態(tài)旋轉(zhuǎn)位置，其中靜力被分布至具有凹部的殼體，凹部安置定位墊圈(例如，殼體的表面或壁限定出凹部，通過(guò)定位墊圈和表面或壁之間的接觸將力傳遞給殼體)。至于運(yùn)行動(dòng)態(tài)，可在相對(duì)平穩(wěn)的方式下獲得分布力的靜態(tài)構(gòu)造，例如，在表面(例如，外座圈，定位墊圈，殼體)之間不存在過(guò)度"敲擊"的情況下，其會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞、磨損和碎片等。作為示例，組件的特征是決定外座圈可旋轉(zhuǎn)(例如，順時(shí)針?lè)较蚝湍鏁r(shí)針?lè)较?多少度。作為示例，定位墊圈可以以自動(dòng)定位方式在凹部中旋轉(zhuǎn)。例如，響應(yīng)于外座圈的旋轉(zhuǎn)，定位墊圈可相對(duì)自由地旋轉(zhuǎn)，直到力被平衡(例如，凹部可構(gòu)造成不妨礙定位墊圈的旋轉(zhuǎn))。在這樣的示例中，除了經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)尺寸賦予的特征外，其中這些特征容納定位墊圈的弧形部分的半徑，該定位墊圈帶有面對(duì)外座圈的弦段，凹部可以不包括任何"擋塊"，或換句話(huà)說(shuō)，不必設(shè)置任何對(duì)定位墊圈旋轉(zhuǎn)的限制，例如，這樣的一個(gè)或多個(gè)尺寸可限定出定位墊圈可繞其旋轉(zhuǎn)的定位墊圈軸線(xiàn)(例如，凹部可由壁限定，該壁設(shè)置在比定位墊圈的弧形部分的半徑稍大的半徑處，從而用于定位定位墊圈并允許定位墊圈旋轉(zhuǎn))。
[0024]如圖2的實(shí)施例所示，軸承組件220位于殼體210的圓孔230中，其中圓孔230沿著圓孔軸線(xiàn)從壓縮機(jī)端201延伸至殼體210的渦輪機(jī)端202。殼體210包括多個(gè)用于傳遞潤(rùn)滑劑從而對(duì)軸承組件220進(jìn)行潤(rùn)滑的通道，例如，潤(rùn)滑可能附接于或設(shè)置在殼體210壓縮機(jī)端201附近的各個(gè)部件。
[0025]在壓縮機(jī)端201，殼體210包括圍繞下凹表面214的環(huán)形面212，其包括用于將潤(rùn)滑劑連通至殼體210的壓縮機(jī)端201的潤(rùn)滑劑開(kāi)口 213、用于螺栓或其它連接機(jī)構(gòu)(例如，用于連接壓縮機(jī)背板或其它部件至殼體210)的開(kāi)口 215以及通向潤(rùn)滑劑排泄口 218的潤(rùn)滑劑排出凹部217。如圖所示，圓孔230形成為下凹表面214中的開(kāi)口，其沿著下部分延伸至潤(rùn)滑劑排出凹部217。由于軸承組件220位于圓孔230中，潤(rùn)滑劑可以在軸承組件220內(nèi)并圍繞軸承組件220和圓孔230流動(dòng)，例如，流至潤(rùn)滑劑排出凹部217和潤(rùn)滑劑排泄口 218?？梢詫?duì)潤(rùn)滑劑加壓并將其提供至殼體組件200，例如，通過(guò)與潤(rùn)滑泵(例如，油泵)流體連通的管道。
[0026]圖2所示示例中，殼體210包括用于安置定位墊圈250的凹部240，當(dāng)設(shè)置在殼體210的圓孔230中時(shí)，定位墊圈與軸承組件220的外座圈222相互作用。凹部240設(shè)置在圓孔230的一側(cè)，其可與潤(rùn)滑劑排出凹部217流體連通。例如，運(yùn)行期間，一些潤(rùn)滑劑可以流至凹部240并對(duì)凹部240的一個(gè)或多個(gè)表面以及凹部240中設(shè)置的定位墊圈250的一個(gè)或多個(gè)表面進(jìn)行潤(rùn)滑。這樣，定位墊圈250可以以較小的摩擦力(例如，相對(duì)于凹部240的一個(gè)或多個(gè)表面)旋轉(zhuǎn)。
[0027]圖3示出了圖2中殼體組件220沿A-A線(xiàn)的剖視圖以及殼體組件200的局部放大剖視圖；如圖3的示例所示，軸承組件220包括帶有外表面221的外座圈222，該外表面延伸至由表面229和表面227限定的鍵槽，兩表面之間具有倒圓部分。在圖3的示例中，外座圈222將滾動(dòng)元件225支撐在導(dǎo)軌224 (例如，帶開(kāi)口的環(huán)形)中，其中滾動(dòng)元件225支撐內(nèi)座圈226，內(nèi)座圈具有與軸(未示出)表面相配合的表面228。
[0028]圖3的示例還示出殼體210，其包括帶有圓孔表面232和234的圓孔230，例如，其中外座圈222的表面221與圓孔表面232形成間隙并與圓孔表面234形成的更大間隙(例如，用于潤(rùn)滑劑流動(dòng))。如圖所示，殼體210包括由凹部壁242和244限定的凹部240。作為示例，凹部壁242大體是平坦的且圓形的，而凹部壁244是圓柱形(例如，由弧定義的一部分圓柱)。作為示例，倒圓部分可存在于凹部壁242和244之間。
[0029]圖3的實(shí)施例中，定位墊圈250包括圓孔251，其在相對(duì)的平坦表面252和256之間延伸，表面252和256在外周表面254處相交，其可以是圓柱面(例如，由弧定義的一部分圓柱)。定位墊圈250同時(shí)包括表面255，其可以是弦表面(例如，穿過(guò)硬幣形狀的定位墊圈250的平坦截面切割部，其可由圓形的弦定義)。
[0030]圖3示出了不同的尺寸，例如外座圈222的鍵槽尺寸Dk、外座圈222的外徑Dra1、夕卜座圈222的徑向鍵槽深度Λ Rk (如表面229所示)、外座圈222的軸向鍵槽長(zhǎng)度Λζκ (如表面227所示)、凹部240的徑向凹部尺寸Λ Rk、凹部240的軸向凹部尺寸Λ ζκ、定位墊圈250的徑向尺寸Rw、定位墊圈250的軸向尺寸Δ zw、定位墊圈250的徑向肩尺寸Rs、定位墊圈250的徑向凹口尺寸Rn、定位墊圈250的軸向凹口尺寸Λ ζΝ和定位墊圈250的圓孔221的直徑D0。
[0031]作為示例，定位墊圈250的徑向尺寸Rw約7毫米，定位墊圈250的軸向尺寸Azw約2毫米，定位墊圈250的徑向肩尺寸Rs約為2.3毫米，定位墊圈250的徑向凹口尺寸Rn約為3.1毫米，定位墊圈250的軸向凹口尺寸Λ Ζν約為1.2毫米。作為示例，定位墊圈250的圓孔221的直徑％約為2毫米。這樣的圓孔可以維護(hù)定位墊圈250的平坦度，例如，響應(yīng)于應(yīng)力(例如，施加的，熱的，彎曲的等)。作為示例，外座圈222的一個(gè)或多個(gè)尺寸可以參照定位墊圈250的上述尺寸；注意，兩個(gè)柱面坐標(biāo)系可以用來(lái)定義組件200的不同特性。作為示例，外座圈222具有約18毫米的外徑Drai以及約17.3毫米的鍵槽尺寸DK。
[0032]作為示例，可對(duì)定位墊圈例如定位墊圈250進(jìn)行處理。例如，可對(duì)定位墊圈實(shí)施滲氮法以提供滲氮定位墊圈。作為示例，定位墊圈的一部分可以是滲氮的或進(jìn)行另一種處理。例如，可以用激光處理方法來(lái)處理可能會(huì)接觸到軸承組件外座圈的一部分的定位墊圈的表面。作為示例，處理可提高定位墊圈至少一部分的硬度。作為示例，定位墊圈可以由金屬或合金制成。
[0033]圖4示出了定位墊圈250的多個(gè)視圖以及不同尺寸(例如，可以由柱面坐標(biāo)系定義)。圖4還在插圖中示出了例如軸承組件外座圈的各種尺寸(例如，考慮兩個(gè)柱面坐標(biāo)系，一個(gè)用于外座圈一個(gè)用于定位墊圈)。具體地，在該插圖中，尺寸La定義成外座圈的邊心距aQK、定位墊圈邊心距&?以及間距Aa之和。在這樣的間隙或間距的情況下，外座圈和定位墊圈能旋轉(zhuǎn)并沿著彼此相應(yīng)的平的弦部分(例如，弦段)形成接觸。這樣的接觸在一定長(zhǎng)度上產(chǎn)生，力分布在部分地由該長(zhǎng)度定義的表面積上，繼而可以減少磨損、損壞等。
[0034]至于定位墊圈的圓形部分(例如，由橫切圓以形成圓弧的弦定義的弧形部分)，其可以實(shí)現(xiàn)在凹部中旋轉(zhuǎn)并將力(例如，通過(guò)沿著弦段的接觸)傳遞至限定凹部的結(jié)構(gòu)(例如，具有限定了凹部的至少一部分的圓形壁的殼體)。在圖4的示例中，定位墊圈250的周長(zhǎng)可包括從A到B的弦段和從A到C到B的大弧部分，例如，由弦段的端部限定。在這樣的示例中，從A到B的弦段可以由從定位墊圈250的軸測(cè)量的邊心距來(lái)定義，大圓弧可以由從軸計(jì)算出的半徑來(lái)定義。作為示例，取決于剪切圓形定位墊圈的弦段的構(gòu)造，弧可以是小弧或例如可以是半圓形圓弧。
[0035]作為示例，外座圈具有約18毫米的外徑，定位墊圈可具有約14毫米的外徑(例如，定位墊圈的周長(zhǎng)的大弧)。在這樣的示例中，定位墊圈具有約2毫米的厚度，并包括直徑約2毫米的圓孔，例如，有利于保證定位墊圈的平坦度。再如圖3，尤其是放大剖視圖，外座圈222的弦部分(例如，由表面227限定)可選擇以避免與用來(lái)支撐滾動(dòng)元件225同時(shí)保持外座圈222的壓縮機(jī)端的材料形成為端面(未示出)的輪廓223之間形成干涉。作為示例，外座圈222的弦部分較長(zhǎng)，由此，表面，例如表面227，保持有足夠的強(qiáng)度來(lái)接觸定位墊圈并將力分布至定位墊圈。因此，外座圈的弦部分或鍵槽部分的長(zhǎng)度可以至少部分地由外座圈的厚度來(lái)確定。舉例來(lái)說(shuō)，弦部分可以稱(chēng)為弦段，例如，其長(zhǎng)度可由圍繞外座圈(例如，或定位墊圈)軸線(xiàn)的角度來(lái)確定。舉例來(lái)說(shuō)，外座圈可具有軸線(xiàn)和周長(zhǎng)，周長(zhǎng)包括弦段，例如，由從軸線(xiàn)起計(jì)算出的過(guò)心距來(lái)定義。
[0036]圖5不出殼體210 —部分的端視圖和組件200 —部分的端視圖。如圖5的不例所示，圓孔230和凹部240的軸線(xiàn)之間的距離可以定義為L(zhǎng)a。例如，其中圓孔230直徑約為18毫米，凹部直徑約為14毫米，距離La約11.6毫米。在這樣的示例中，凹部240的軸線(xiàn)相對(duì)于橫過(guò)圓孔230的軸線(xiàn)的水平線(xiàn)偏移約4度的角度。舉例來(lái)說(shuō)，凹部240可以稱(chēng)為圓形凹部，其設(shè)置在比定位墊圈周長(zhǎng)的大弧的半徑稍大的半徑處壁限定，從而允許定位墊圈在凹部中旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在定位墊圈的周長(zhǎng)和上述壁之間產(chǎn)生接觸(例如，用于傳遞力)。舉例來(lái)說(shuō)，定位墊圈包括圓通孔，其與定位墊圈的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)同心。在這樣的示例，以及多個(gè)其它示例中，定位墊圈不包括軸且能夠在凹部中相對(duì)自由地旋轉(zhuǎn)從而將力分布至限定出凹部的壁。在定位墊圈不包括軸(例如，考慮相對(duì)較平坦的定位墊圈)的示例中，則凹部不必包括任何軸圓孔。舉例來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)在殼體中鉆孔來(lái)形成凹部(例如，形成基本上圓形的凹部)。
[0037]在圖5的示例中，如小液滴所示，在運(yùn)行期間，潤(rùn)滑劑可以潤(rùn)滑表面227和255，例如，以允許定位墊圈250在凹部中滑動(dòng)和定位(例如，通過(guò)旋轉(zhuǎn))。一旦沿著表面(例如，分布力的表面積)接觸，表面227和253之間的潤(rùn)滑劑被擠出并移動(dòng)(例如，在重力的作用下)至潤(rùn)滑劑排出凹部217并到達(dá)潤(rùn)滑劑排泄口 218。舉例來(lái)說(shuō)，潤(rùn)滑劑可以潤(rùn)滑凹部和定位墊圈的不同表面，以減少滑動(dòng)摩擦力(例如，以允許定位墊圈實(shí)現(xiàn)在凹部?jī)?nèi)的用于傳遞力給殼體的靜態(tài)"平衡"位置)。
[0038]圖6示出圓孔230中外座圈222和凹部240中定位墊圈250的部分視圖，以及外座圈222的部分放大圖。如·外座圈222的放大圖所示，尺寸Λ N表示弧高，例如，由表面227定義的弦的邊心距來(lái)限定。如圖所示，選擇弧高以獲得表面227的足夠的弦長(zhǎng)(例如，弦段)。這樣弧高具有由外座圈徑向厚度限定的最大值。舉例來(lái)說(shuō)，選擇弧高尺寸以提供足夠的用于接觸定位墊圈的表面積，例如，為了傳遞應(yīng)力(例如，不會(huì)引起外座圈變形等)。因此，過(guò)小的表面積將增加機(jī)械應(yīng)力；而，外座圈的徑向厚度可以限制表面積會(huì)是多大(例如，外座圈的徑向厚度可取決于軸承組件的不同特性)。舉例來(lái)說(shuō)，外座圈和定位墊圈之間的接觸表面積約為4平方毫米的量級(jí)(例如，對(duì)直徑約為18毫米的外座圈而言)。
[0039]圖7示出了試驗(yàn)相關(guān)的系列示意圖，該試驗(yàn)是使用殼體710的凹部740中的定位墊圈750將軸承組件720的外座圈722定位在殼體710的圓孔730中進(jìn)行的。在圖703中，外座圈722的順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)使得外座圈722和定位墊圈750之間沿著表面727和755產(chǎn)生接觸。由于無(wú)接觸狀態(tài)下表面727和755之間存在間隙或間距，這些表面之間的接觸將使得定位墊圈750在外座圈722順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻男D(zhuǎn)。如圖705所示5，一旦定位墊圈750旋轉(zhuǎn)，則到達(dá)靜態(tài)位置，此時(shí)力從表面727和755之間的接觸區(qū)經(jīng)由定位墊圈750傳遞至殼體710 (例如，經(jīng)由凹部740的壁744)。在圖703和705中，還示出了定位墊圈750的圓孔751以及定位墊圈750的表面754和756。
[0040]圖7中，示出了外座圈722以及定位墊圈750的立體圖，其中外座圈722包括潤(rùn)滑劑開(kāi)口 728-1和728-2，用來(lái)將潤(rùn)滑劑引導(dǎo)至，例如設(shè)在外座圈722中的滾動(dòng)元件。同時(shí)還示出了表面727和729。在外座圈722的剖視圖中，示出了由表面727的深度或弧高確定的
徑向厚度。
[0041]圖7中，示出了定位墊圈750的立體圖，其包括表面752，754，755，757和759。圖7中，表面754和755是定位墊圈750的外圍表面，例如，其中表面754由大圓弧限定，表面755由弦段限定。標(biāo)記為的角度對(duì)應(yīng)于表面755上與外座圈發(fā)生接觸以進(jìn)行試驗(yàn)的區(qū)域，在該區(qū)域中定位墊圈750是滲氮的。另一角度(K對(duì)應(yīng)于表面754上的力因這種接觸而被分布到殼體凹部的壁(如殼體710的凹部740的壁744所示)的區(qū)域。
[0042]在圖7的示例中，各種部件的布置能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力損失和摩擦接觸的減少，從而提高效率。至于限制軸承組件外座圈的旋轉(zhuǎn)，這是為了減小振動(dòng)。如圖7的描述，定位墊圈可自動(dòng)定位，其接觸面通過(guò)其旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化從而提高耐用性。
[0043]至于包括滾動(dòng)元件的軸承組件，外座圈可由具有足夠硬度的金屬或合金制成。舉例來(lái)說(shuō)，外座圈可以是硬化不銹鋼。相比而言，考慮由更軟的金屬類(lèi)如黃銅制造的一體的軸頸軸承。如參照?qǐng)D7中實(shí)施例所解釋的，考慮到外座圈的硬度，定位機(jī)構(gòu)可以是滲氮的或背以其它方式處理以提高其硬度。進(jìn)一步地，通過(guò)構(gòu)造部件以允許定位墊圈的自動(dòng)定位(例如，響應(yīng)于外座圈的旋轉(zhuǎn))，可以沿著具有足夠尺寸的區(qū)域形成接觸從而將力分布從而減小應(yīng)力。
[0044]舉例來(lái)說(shuō)，組件可包括定位墊圈，其構(gòu)造成具有剪切部分并選擇性地具有一個(gè)或多個(gè)通孔的平坦硬幣。沿著位于凹部中的那部分的圓形周長(zhǎng)可允許其旋轉(zhuǎn)，在這種情況下力從圓形周長(zhǎng)在一個(gè)面而不是在角或其它“一小點(diǎn)”的地方(例如，止動(dòng)點(diǎn))分布至凹部。因?yàn)檫@樣的定位墊圈可以被構(gòu)造成不帶有軸(例如，柱等)，所以其可使得定位墊圈和軸承組件外座圈之間的部件堆疊更為精確(例如，其對(duì)具有最小徑向厚度外座圈的軸承組件是有利的)。
[0045]舉例來(lái)說(shuō)，可通過(guò)選擇定位墊圈的厚度、直徑、邊心距(弧高)、弦長(zhǎng)(例如，弦段)等，來(lái)達(dá)到限定用于接觸軸承組件外座圈的接觸面積，例如，以及外座圈的直徑、邊心距(或弧高)、弦長(zhǎng)(例如，弦段)等，以及接觸面之間的間隙或間距(例如，邊心距之間的間距)的目的。雖然不同的定位墊圈示例包括肩或臺(tái)階部分(如圖7中定位墊圈750的表面757和759所示)，作為示例，定位墊圈具有相對(duì)一致的厚度并且是平坦的(例如，沒(méi)有肩部或臺(tái)階)。作為示例，基于考慮到軸承組件外座圈的一個(gè)或多個(gè)特性，也可包括肩部或臺(tái)階部分。作為示例，如圖7，外座圈722的表面727具有足夠長(zhǎng)的軸向長(zhǎng)度，被提供的定位墊圈可以不具有肩或臺(tái)階(例如，沒(méi)有表面757和759)。作為示例，當(dāng)包括肩或臺(tái)階時(shí)，定位墊圈可以選擇具有一定的厚度以保證與軸承組件的外座圈之間形成足夠的接觸面積，并與用于安置定位墊圈的凹部的壁之間形成形成足夠的接觸面積。進(jìn)一步地，定位墊圈的厚度可以選擇以確保在受力狀態(tài)下的平坦度，例如，在一定的工作溫度和應(yīng)力范圍內(nèi)。
[0046]作為示例，殼體中用來(lái)安置定位墊圈的凹部具有足夠的深度(例如，軸向深度)，從而使得軸承組件外座圈承載的軸向推力不會(huì)施力在定位墊圈上，這個(gè)力可能將迫使其壓向另一部件(例如，承載并傳遞軸向推力)。在這樣的示例中，取決于外座圈的結(jié)構(gòu)，定位墊圈基本上不受外座圈上承載的軸向推力的作用(如圖2中凹部240、定位環(huán)250以及外座圈222的尺寸所示)。
[0047]圖8示出了實(shí)施例組件801和實(shí)施例組件803的視圖。在組件801和組件803中，多個(gè)定位墊圈850和870如圖所示是設(shè)置在相應(yīng)的凹部840和860中。進(jìn)一步地，軸承組件820如圖所示是設(shè)置在圓孔830中，其中軸承組件820包括帶有兩個(gè)弦段827-1和827-2的外座圈822。如圖所示，弦段827-1可接觸定位墊圈850而弦段827-2可接觸定位墊圈870。作為示例，包括多個(gè)定位墊圈的組件可將力以如下方式進(jìn)行分布，使得減少部件的磨損、敲擊等。在圖8的示例中，示出了定位墊圈850和870相應(yīng)軸線(xiàn)之間一定的角位移；作為示例，組件的兩個(gè)定位墊圈之間可具有另一角位移。
[0048]圖9示出了方法900這一實(shí)施例的框圖。如圖9所示，方法900包括將軸安裝在內(nèi)座圈上的安裝塊910，利用滾動(dòng)元件支撐內(nèi)座圈的支撐塊920，利用殼體圓孔中的外座圈支撐滾動(dòng)元件的支撐塊，旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)塊940，旋轉(zhuǎn)滾動(dòng)元件和外座圈(例如，通過(guò)傳遞力)的旋轉(zhuǎn)塊950，使得殼體凹部中的定位墊圈與外座圈產(chǎn)生接觸的接觸塊960，響應(yīng)于上述接觸而將定位墊圈定位在殼體凹部中的定位塊970,以及將力從外座圈分布至殼體凹部中的定位墊圈繼而分布至殼體的分布?jí)K980。
[0049]作為示例，渦輪增壓器的組件可包括:具有軸線(xiàn)和周長(zhǎng)的定位墊圈，周長(zhǎng)包括由從軸線(xiàn)測(cè)量出的邊心距定義的弦段以及由弦段的端部和從軸線(xiàn)測(cè)量出的半徑定義的大??；軸承組件，其包括具有軸線(xiàn)和周長(zhǎng)的外座圈，周長(zhǎng)包括由從軸線(xiàn)測(cè)量的邊心距定義的弦段；和殼體，其包括用于容納軸承組件的圓孔和用于容納定位墊圈的凹部，從而使得定位墊圈和外座圈的軸線(xiàn)之間的距離大于邊心距之和，該距離用于實(shí)現(xiàn)為當(dāng)凹部中的定位墊圈和圓孔中的外座圈中的至少一個(gè)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)時(shí)弦段之間的接觸。在這樣的示例中，定位墊圈包括圓孔，例如，與定位墊圈的軸線(xiàn)同心。
[0050]作為示例，軸承組件可包括可與內(nèi)座圈接觸的滾動(dòng)元件，其可以是軸或者安裝在軸上的一個(gè)或多個(gè)部件等等。
[0051]作為示例，定位墊圈的弦段可包括部分地由定位墊圈軸向厚度限定的區(qū)域。作為示例，外座圈的弦段可包括部分地由沿外座圈的軸向長(zhǎng)度限定的區(qū)域。
[0052]作為示例，殼體的凹部可以是壓縮機(jī)端凹部，且外座圈的弦段可以是壓縮機(jī)端弦段。
[0053]作為示例，定位墊圈可包括靠近弦段的肩。作為示例，定位墊圈可以是滲氮定位墊圈。作為不例，外座圈可以是不鎊鋼外座圈。
[0054]作為示例，殼體可包括潤(rùn)滑劑入口，以使得潤(rùn)滑劑能直接或間接地潤(rùn)滑殼體凹部中的定位墊圈。作為示例，定位墊圈可順時(shí)針旋轉(zhuǎn)以限制外座圈的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，且定位墊圈也可逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)以限制外座圈的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。作為示例，比定位墊圈弦段的邊心距與外座圈弦段的邊心距之和大的距離可部分地定義定位墊圈對(duì)外座圈的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的限制。
[0055]作為示例，渦輪增壓器可包括設(shè)置在壓縮機(jī)殼體中的壓縮機(jī)葉輪；設(shè)置在渦輪機(jī)殼體中的渦輪機(jī)葉輪；在渦輪機(jī)葉輪和壓縮機(jī)葉輪之間延伸的軸；具有軸線(xiàn)和周長(zhǎng)的定位墊圈，周長(zhǎng)包括由從軸線(xiàn)測(cè)量出的邊心距定義的弦段以及由弦段的端部和從軸線(xiàn)測(cè)量出的半徑定義的大?。惠S承組件，其包括用于旋轉(zhuǎn)支撐軸的滾動(dòng)元件以及具有軸線(xiàn)和周長(zhǎng)的外座圈，周長(zhǎng)包括由從軸線(xiàn)測(cè)量的邊心距定義的弦段；和設(shè)置在壓縮機(jī)殼體與渦輪機(jī)殼體之間的中心殼體，其中中心殼體包括用于容納軸承組件的圓孔和用于容納定位墊圈的凹部，以使定位墊圈和外座圈的軸線(xiàn)之間的距離大于邊心距之和，該距離用于實(shí)現(xiàn)當(dāng)凹部中的定位墊圈和圓孔中的外座圈中的至少一個(gè)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)時(shí)弦段之間的接觸。在這樣的示例，定位墊圈可在凹部中順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)以限制外座圈的順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，且定位墊圈也可在凹部中逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)以限制外座圈的逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。作為示例，上述距離可部分地限定對(duì)外座圈的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的限制。
[0056]作為示例，一種方法，可包括運(yùn)行渦輪增壓器，其具有在渦輪機(jī)葉輪和壓縮機(jī)葉輪之間延伸的軸，該軸由軸承組件支撐，軸承組件包括具有軸線(xiàn)和周長(zhǎng)的外座圈，其周長(zhǎng)包括由從軸線(xiàn)測(cè)量的邊心距定義的弦段，外座圈設(shè)置在殼體的圓孔中，殼體包括安置有定位墊圈的凹部，定位墊圈具有軸線(xiàn)和周長(zhǎng)，其周長(zhǎng)包括由從軸線(xiàn)測(cè)量的邊心距定義的弦段以及由弦段的端部和從軸線(xiàn)測(cè)量的半徑定義的大?。皇沟猛庾υ诎疾恐许槙r(shí)針旋轉(zhuǎn)或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；響應(yīng)于該旋轉(zhuǎn)，外座圈周長(zhǎng)的弦段與定位墊圈周長(zhǎng)的弦段之間產(chǎn)生接觸；且，響應(yīng)于該旋轉(zhuǎn)和該接觸，使定位墊圈產(chǎn)生順時(shí)針旋或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，繼而使得定位墊圈在凹部中處于靜止位置，從而限制了外座圈的旋轉(zhuǎn)。這樣的方法進(jìn)一步包括以相反的方向旋轉(zhuǎn)外座圈，例如，響應(yīng)于相反方向的旋轉(zhuǎn)，外座圈周長(zhǎng)的弦段和定位墊圈周長(zhǎng)的弦段產(chǎn)生接觸，響應(yīng)于該反方向的旋轉(zhuǎn)和接觸，使定位墊圈在凹部中發(fā)生旋轉(zhuǎn)，繼而使得定位墊圈在凹部中處于靜止位置，這限制了外座圈反方向上的旋轉(zhuǎn)。
[0057]雖然已經(jīng)通過(guò)附圖和前文的詳細(xì)說(shuō)明對(duì)一些方法、裝置、系統(tǒng)和布置等的示例進(jìn)行了描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并不局限于所公開(kāi)的示范實(shí)施例，其可進(jìn)行許多重組、修改和替換。
【權(quán)利要求】
1.一種用于渦輪增壓器的組件，該組件包括: 具有軸線(xiàn)和周長(zhǎng)的定位墊圈，其周長(zhǎng)包括由從軸線(xiàn)測(cè)量出的邊心距定義的弦段以及由弦段的端部和從軸線(xiàn)測(cè)量出的半徑定義的大??； 軸承組件，其包括具有軸線(xiàn)和周長(zhǎng)的外座圈，外座圈的周長(zhǎng)包括由從外座圈的軸線(xiàn)測(cè)量的邊心距定義的弦段；和 殼體，其包括用于容納軸承組件的圓孔和用于容納定位墊圈的凹部，以使得定位墊圈和外座圈的軸線(xiàn)之間的距離大于邊心距之和，所述距離用于實(shí)現(xiàn)當(dāng)凹部中的定位墊圈和圓孔中的外座圈中的至少一個(gè)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)時(shí)弦段之間發(fā)生接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中定位墊圈包括圓孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組件，其 中定位墊圈的圓孔與定位墊圈的軸線(xiàn)同心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中軸承組件包括滾動(dòng)元件和內(nèi)座圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中定位墊圈的周長(zhǎng)的弦段包括部分地由定位墊圈的軸向厚度定義的區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中外座圈的周長(zhǎng)的弦段包括部分地由沿外座圈的軸向長(zhǎng)度定義的區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中凹部包括壓縮機(jī)端凹部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中外座圈的周長(zhǎng)的弦段包括壓縮機(jī)端弦段。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中定位墊圈包括鄰近周長(zhǎng)的弦段設(shè)置的肩。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中定位墊圈包括滲氮定位墊圈。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中外座圈包括不銹鋼外座圈。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中殼體包括潤(rùn)滑劑入口，用于潤(rùn)滑劑直接或間接地潤(rùn)滑凹部中的定位墊圈。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中定位墊圈在凹部中順時(shí)針旋轉(zhuǎn)以限制外座圈的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，且其中定位墊圈在凹部中逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)以限制外座圈的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中該距離部分地限定了對(duì)外座圈的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的限制。
15.一種渦輪增壓器，包括: 設(shè)置在壓縮機(jī)殼體中的壓縮機(jī)葉輪； 設(shè)置在渦輪機(jī)殼體中的渦輪機(jī)葉輪； 在渦輪機(jī)葉輪和壓縮機(jī)葉輪之間延伸的軸； 具有軸線(xiàn)和周長(zhǎng)的定位墊圈，其周長(zhǎng)包括由從軸線(xiàn)測(cè)量出的邊心距定義的弦段以及由弦段的端部和從軸線(xiàn)測(cè)量出的半徑定義的大??； 軸承組件，包括用于旋轉(zhuǎn)支撐軸的滾動(dòng)元件以及具有軸線(xiàn)和周長(zhǎng)的外座圈，外座圈的周長(zhǎng)包括由從外座圈的軸線(xiàn)測(cè)量的邊心距定義的弦段；和 設(shè)置在壓縮機(jī)殼體與渦輪機(jī)殼體之間的中心殼體，其中中心殼體包括用于容納軸承組件的圓孔和用于容納定位墊圈的凹部，以使得定位墊圈和外座圈的軸線(xiàn)之間的距離大于邊心距之和，該距離用于實(shí)現(xiàn)當(dāng)凹部中的定位墊圈和圓孔中的外座圈中的至少一個(gè)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)時(shí)弦段之間的接觸。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的渦輪增壓器，其中定位墊圈在凹部中順時(shí)針旋轉(zhuǎn)以限制外座圈的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，且定位墊圈在凹部中逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)以限制外座圈的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的渦輪增壓器，其中該距離部分地限定了對(duì)外座圈的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的限制。
【文檔編號(hào)】F01D25/16GK103670540SQ201310494792
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月11日
【發(fā)明者】D·馬薩, R·赫廷格, R·博伊勒奧, L·托斯塞恩特 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司