用于保护涡轮增压器铝轴承壳体的系统和方法技术方案

在一个铝质涡轮增压器轴承壳体中，轴承壳体在与涡轮机壳体和/或轴承系统的界面处可能存在磨损。一个潜在问题区域是轴承壳体的凸缘与涡轮机壳体的抵靠件之间的界面。通过在该界面处的一个保护元件，可以缓解磨损可能性并且因此缓解该旋转组件与它们在其中工作的这些壳体之间的不对齐。该保护元件可以是用于轴承壳体凸缘的一个帽件或被适配成用于覆盖轴承壳体凸缘的某些面的一个隔热屏。该保护元件可以是设置在轴承壳体中的孔中的一个套筒。该保护元件可以用一种与铝质轴承壳体相比具有更高耐热性和/或更高耐磨性的材料制成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于保护涡轮增压器铝轴承壳体的系统和方法专利
实施例总体上涉及涡轮增压器，并且更具体地涉及具有由铝制成的轴承壳体的涡轮增压器。
技术介绍
涡轮增压器是一种强制进气系统。它们将空气以与在正常吸气构型中的可能情况相比更大的密度传送到发动机进气中，从而允许燃烧更多的燃料，因此在没有明显增加发动机重量的情况下提升了发动机的马力。一个更小的涡轮增压发动机取代一个更大物理尺寸的正常吸气的发动机，这将减小质量并且可以减小车辆的空气动力学的前端面积。总体上参见图1和图2，涡轮增压器（10）利用来自发动机排气歧管的排气流来驱动一个位于涡轮机壳体（14）内的一个涡轮机叶轮（12）。涡轮机叶轮（12）提取的能量被转化为一种旋转运动，这种旋转运动接着驱动位于一个压缩机盖件（18）之内的一个压缩机叶轮（16）。该压缩机叶轮（16）将空气抽入涡轮增压器（10）中、将该空气压缩、并且将其输送至发动机的进气侧。该旋转组件由以下主要部件组成：涡轮机叶轮（12）；压缩机叶轮（16）；一个轴（20），涡轮机叶轮（12）和压缩机叶轮（16）被安装在这个轴上；多个轴颈轴承；多个抛油环；以及多个推力部件。该轴（20）在一个轴承系统上旋转，该系统被供以典型地由一个发动机油泵所供应的油。该轴承系统位于一个轴承壳体（22）内。典型地，存在两种类型的轴承系统-滚动元件轴承（REB）系统和流体动力学轴颈轴承系统。在图1中示出了具有滚动元件轴承（REB）系统（21）的一种典型的涡轮增压器（10）。这些轴承是以套盒（30）的形式呈现的，其中轴（20）位于套盒（30）的内座圈（24）上，并且套盒（30）的外座圈（26）位于轴承壳体（22）中的一个孔（36）中。典型地，外座圈（26）的外直径被外座圈（26）的外直径与轴承壳体（22）中的孔（36）的内直径之间的一个油膜所阻尼。用于轴承套盒（30）的轴向约束物是在轴承壳体（22）中其一个末端处的一个抵靠件以及在其另一端处的一个夹子（28）。夹子（28）还可以用作一个防转约束物。轴（20）通过轴（20）的涡轮机端上的一个抵靠件而被定位在轴承套盒（30）中，该抵靠件本身抵靠在内座圈（24）的涡轮机端上的一个抵靠件上。图2示出了具有流体动力学轴颈轴承系统（23）的一种典型的涡轮增压器。在这样的构型中，轴颈轴承（32）和推力轴承（34）被单独组装到轴承壳体（22）中。轴颈轴承（32）的外直径和轴（20）（位于轴颈轴承（32）的内直径之内）二者均被油膜支撑。典型地，轴颈轴承孔（37）被精加工到非常高程度的圆柱度和表面光洁度。在典型的轴颈轴承涡轮增压器（10）中的轴向约束物是由一个推力轴承（34）提供的，该推力轴承轴向地位于该轴承壳体（22）的推力轴承端上的一个抵靠件上。这个轴的轴向位置是由一个与轴（20）上的轴颈轴承直径的压缩机端上的抵靠件相抵的一个推力垫圈（由该推力轴承轴向地控制）设定的。大多数涡轮增压器经由涡轮机壳体底座（38）而安装到发动机上。在这些情况下，由轴承壳体（22）、压缩机盖件（18）和旋转组件（包括旋转惯性）在底座（38）上、并且因此在发动机上施加的力经由将涡轮机壳体（14）连接至轴承壳体（22）的这个接头而被传输，因而具体的结合界面容易磨损。涡轮机壳体（14）相对于轴承壳体（22）的轴向位置是由轴承壳体（22）的定位凸缘（42）上的一个面对涡轮机壳体的表面（40）所设定的，其中一个互补抵靠件（44）的面是位于涡轮机壳体（14）上。在一些情况下，涡轮机隔热屏（46）上的一个凸缘（42）被夹在涡轮机壳体抵靠件（44）与表面（40）之间。涡轮机壳体（14）与轴承壳体（22）之间的结合是以下两种类型之一。第一种结合类型是螺栓与夹板型结合，如图1、2和3所描绘的。在这样的安排中，（涡轮机壳体或轴承壳体的）一个部件上的凸缘（42）被夹紧到互补部件的本体上，其中夹紧负荷是由一个螺纹紧固件（50）通过一个夹板（52）供应的。涡轮机壳体（12）到轴承壳体（22）的另一类型的结合是v形带，如图3中描述的。在这种类型的结合中，轴承壳体（22）的凸缘（42）和涡轮机壳体（14）的凸缘（64）在轴向上和径向上均被一个v形带固位件（56）上的互补楔形件以及被它所拉到一起的这些凸缘（42，64）所约束。v形带（56）典型地具有多个固位件区段（54），这些固位件区段在周向上被一个T形螺栓和耳轴所压缩。T形螺栓中的这种压缩在一个带中施加了拉伸用力，该T形螺栓将带（56）的两端拉到一起。带（56）在这些固位件区段（54）上施加的力通过一个径向向内的部件和一个在轴向上进行收缩的部件二者被转化成均匀的闭合力。该径向部件将这些v形带凸缘固位件区段（54）沿着被制作在被拉到一起的这两个部件（在此情况下，为涡轮机壳体（14）和轴承壳体（22））中的凸缘（42，64）中的这些楔形件（58，59）来向下拉。在涡轮机壳体（14）与轴承壳体（22）之间的任一类型的结合中，界面受到了力矩以及振动和温度差异。界面中的任何磨损都会导致该旋转组件的元件（即，涡轮机叶轮和压缩机叶轮（12，16））与它们位于其中的这些壳体（14，22）之间的不对齐。在现代汽车应用中，车辆的质量在涉及车辆的效率时变成了主要问题。在努力减小涡轮增压器的质量时，用铝轴承壳体替换了更早先的传统灰铸铁壳体。在700°C至1050°C范围内的排气温度下，涡轮机不能用铝铸造的。这种材料变化得到了轴承壳体的在55%至65%范围内的质量减小、以及关于涡轮机壳体与轴承壳体的界面的力矩的大约33%的潜在减小。然而，在做到这点时，在热的涡轮机壳体（14）与相对冷的轴承壳体（22）之间的界面处并且还有在轴承壳体（22）与可以实施的任何轴承系统的界面处，磨损可能增大，因为铝与灰铸铁相比是较软的。因此，关于举例而言在图3中示出的涡轮机壳体（14）与轴承壳体（22）之间的界面，这些固位件区段（54）的内表面在这些凸缘（42，64）的楔形件（58，59）上、特别在铝质轴承壳体凸缘（42）上的相互作用可以损坏凸缘（42）的表面并且对于将v形带（56）随后施加到凸缘（42）上是不利的。因此，需要可以允许在涡轮增压器中使用铝质轴承壳体而同时提供与涡轮机壳体和轴承的适当界面的多种系统和方法。专利技术概述在此描述的实施例通过提供用于保护轴承壳体与涡轮机壳体之间的界面和/或轴承壳体与轴承系统之间的界面的系统和方法而有助于铝质轴承壳体的使用，由此避免了可能由于使用铝质轴承壳体而出现的磨损和其他问题、同时允许实现此类轴承壳体的优点。系统和方法在该界面中提供了钢或其他适当材料制成的保护性表面，以用于保护将形成该界面的这些铝表面。适当的材料具有与轴承壳体的基础铝材料相比更高的耐热性和/或更高的耐磨性。附图简要说明本专利技术是通过举例而非限制的方式展示在这些附图中，其中类似的参考数字表示相似的部分，并且在这些附图中：图1是具有滚动元件轴承的典型涡轮增压器组件的截面视图；图2是具有液体动力学轴承的典型涡轮增压器组件的截面视图；图3示出了用于涡轮机壳体和轴承壳体的一种典型的v形带类型的夹紧系统；图4示出了用于铝质壳体与涡轮机壳体和/或轴承系统之间的界面的一个保护系统的第一实施例；图5示出了用于铝质壳体与涡轮机壳体之间的界面的一个保护系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于涡轮增压器界面的保护系统，包括：由一个铝质涡轮增压器轴承壳体(22)的一个部分限定的一个第一表面；由一个涡轮增压器部件限定的一个第二表面；以及操作性地定位在该第一表面与该第二表面之间的一个保护元件，该保护元件是由与该铝质涡轮增压器轴承壳体相比具有更高的耐热性或更高的耐磨性中的至少一者的一种材料制成的，其中该保护元件保护该第一表面免于热量和/或磨损。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.27 US 61/6160121.一种用于涡轮增压器界面的保护系统，包括：由一个铝质涡轮增压器轴承壳体(22)的一个凸缘(42)限定的一个第一表面；由一个涡轮机壳体限定的一个第二表面；以及一个保护元件，该保护元件操作性地定位在该第一表面与该第二表面之间，使得第一表面和第二表面不相互接触，该保护元件由与该铝质涡轮增压器轴承壳体相比具有更高的耐热性或更高的耐磨性中的至少一者的一种材料制成，其中该保护元件保护该第一表面免于热量和/或磨损，并且该保护元件包括与该第一表面相接触的第一接触表面以及与该第二表面相接触的第二接触表面，并且其中，该第一接触表面的至少一部分和该第二接触表面的至少一部分分别是该保护元件的同一部分的内表面和外表面，其中，该保护元件为覆盖该凸缘(42)的第一表面的帽件(70)。2.如权利要求1所述的保护系统，其中，该保护元件是由以下之一制成的：钢、铸铁或钛。3.如权利要求1或2所述的保护系统，其中，该保护元件是一个具有基本上U形截面的帽件(70)。4.如权利要求1或2所述的保护系统，其中，该保护元件是一个具有基本上V形截面的帽件(70)。5.如权利要求1或2所述的保护系统，其中，该第一表面是该铝质涡轮增压器轴承壳体(22)的一个凸缘(42)的一个外部锥形表面(92)，并且其中该第二表面是一个v形带(56)的一个固位件区段(54)的一个部分。6.如权利要求1或2所述的保护系统，其中，还设有另一保护元件，该另一保护元件是被接收在该铝质涡轮增压器轴承壳体(22)的一个孔(100)和轴承系统之间的一个套筒(78)。7.一种用于涡轮增压器界面的保护系统，包括：由一个铝质涡轮增压器轴承壳体(22)的一个部分限定的一个第一表面；由一个涡轮机壳体(14)限定的一个第二表面；以及一个保护元件，该保护元件操作性地定位在该第一表面与该第二表面之间，使得第一表面和第二表面不相互接触，该保护元件由与该铝质涡轮增压器轴承壳体相比具有更高的耐热性或更高的耐磨性中的至少一者的一种材料制成，其中该保护元件保护该第一表面免于热量和/或磨损，并且该保护元件包括与该第一表面相接触的第一接触表面以及与该第二表面相接触的第二接触表面，并且其中，该第一接触表面的至少一部分和该第二接触表面的至少一部分分别是该保护元件的同一部分的内表面和外表面，其中，该保护元件是一个涡轮机隔热屏(46’)，其中该第一表面包括一个面向涡轮机端的面(112)以及该铝质涡轮增压器轴承壳体(22)的一个凸缘(42)的一个径向匹配面(116)，该径向匹配面相对于该面向涡轮机端的面(112)是横向的，其中该隔热屏(46’)包括一个面向轴向的表面(114)和一个面向径向的凸缘(118)，并且其中该隔热屏(46’)被操作性地定位在该第一表面与第二表面之间。8.如权利要求7所述的保护系统，其中，还设有另一保护元件，该另一保护元件是被接收在该铝质涡轮增压器轴承壳体(22)的一个孔(100)和轴承系统之间的一个套筒(78)。9.一种用于保护涡轮增压器中的第一表面与第二表面之间的界面的方法，该第一表面由一个铝质涡轮增压器轴承壳体(22)的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·弗雷泽，M·桑格里亚，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：发明
国别省市：美国;US