涡轮增压器止推轴承和制造方法技术

一种止推轴承(30)、尤其是用于涡轮增压器的止推轴承，其在止推垫面部(54)上具有独特构造，包括自由形式曲率或通过几何形状等式限定的非线性构造。止推垫面部可以通过经编程的线性致动器系统和切削工具来构造。

Turbocharger Thrust Bearing and Manufacturing Method

A thrust bearing (30), in particular a thrust bearing for turbocharger, has a unique structure on the thrust pad face (54), including a free form curvature or a non-linear structure defined by geometric equation. The thrust pad face can be constructed by a programmed linear actuator system and cutting tools.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】涡轮增压器止推轴承和制造方法
本专利技术涉及止推轴承，尤其是用于涡轮增压器的止推轴承，且涉及制造止推轴承的方法。
技术介绍
止推轴承是特定类型的旋转元件轴承，并且设计成支承轴向负载。止推轴承通常用在汽车、船舶、发电和航空航天应用中。一个常见使用是在尤其是用于乘用车辆和商用车辆的涡轮增压器中。涡轮增压器用于通过提供较高的充压空气密度来增大发动机动力输出，以使得在每个发动机循环中能燃烧更多燃料。涡轮增压器的使用允许较小发动机的使用，但仍维持与较大发动机类似的动力和性能。这还导致设计和生产较小和较轻的车辆，从而产生重量节省和增大的燃料经济性。用在涡轮增压器中的一种类型的止推轴承是固定型流体膜止推轴承，其提供延长的轴承寿命并且降低成本。止推轴承包含设置在止推轴承盘的一侧或两侧上的多个止推垫，并且具有用于放置在轴上或周围的中心开口。这些止推轴承在止推垫和旋转盘构件(例如，轴环垫圈)之间产生油区域，这些油区域支承所施加的推力并且消除金属与金属接触。制造用于流体膜止推轴承的止推垫的当前方法昂贵且延长循环时间，或者通过冲压制造，而冲压通常产生关于垫几何形状的公差问题，这通常导致额外的劳力和昂贵的重新设计。本专利技术的目的是提供一种改进的固定型流体膜止推轴承。另一目的是提供用于流体膜止推轴承的改进止推垫。本专利技术的进而另一目的是提供制造止推轴承的改进方法，尤其是关于用于止推轴承的止推垫的成形方面。
技术实现思路
这些和其它目的以及额外的成本和性能益处从本专利技术获得。流体膜止推轴承和止推垫能在形状和几何形状上以更大的精度以及在缩短的制造循环时间下制造。相关联的益处包括增大负载能力和/或减小的轴承尺寸和减小的油膜损失。止推轴承在止推轴承盘的一侧或两侧上具有多个止推垫。止推垫较佳地是楔形的，且具有相邻的油槽和贮存器。止推垫的外表面成型有非线性几何形状或自由成形构造。这些轮廓具有单一或复合形状，其具有或不具有平坦平台部分。自由成形轮廓能通过幂律方程限定。使用高频率高负载能力的线性致动器机加工组件将止推垫加工成它们的最终轮廓和构造。通过切削工具在致动器组件上的尺寸上改变的径向和轴向轨迹来形成几何形状或自由成形形状构造的止推垫。一旦止推轴承盘产生有过大尺寸的止推垫，该盘就通过控制器相对于线性致动切削工具的同步运动而旋转。切削工具末端轨迹为止推垫产生期望的最终轮廓。从本专利技术的结合附图和所附权利要求的下文书面描述中，本专利技术的其它特征、益处以及优点会变得显而易见。附图说明图1是涡轮增压器的示意图。图2和3示出已知的止推轴承。图4和5分别是图3中沿着线4-4和5-5剖取的剖视图。图6-10示出用于止推垫面部的已知构造。图11和12示出另一已知的止推轴承。图13示出附加类型的已知止推轴承。图14-19示出根据本专利技术的用于止推轴承的止推垫面部的构造。图20-21示意地示出用于形成止推垫面部上的构造和轮廓的专利技术过程的实施例。图22示出用于利用专利技术过程的流程图。具体实施方式涡轮增压器具有三个主要部件，即涡轮、压缩机以及中心壳体/榖组件。中心榖旋转组件容纳轴，该轴连接压缩机叶轮和涡轮。该组件包括轴承系统以悬置轴，从而允许其在最小摩擦下以高速旋转。涡轮增压器的轴和涡轮机轮组件能以超过30000rpm的速度旋转。在汽车应用中，轴承系统通常包括止推轴承，该止推轴承通过加压发动机油的恒定供给来润滑。这些轴承通常称为流体膜轴承。当今的用于制造用于止推轴承的垫的方法通常昂贵且费时。这缩短循环时间并且增大制造成本。其它已知方法通过冲压过程来生产止推轴承和垫。虽然该方法较为便宜且较快，但其通常产生具有令人不满意的公差和几何形状的垫，这通常导致缩短寿命、不良性能以及增大油损失。还应理解的是，虽然本专利技术参照用于涡轮增压器的止推轴承而示出并且加以描述，但本专利技术也能用于诸如重型机器之类许多其它产品和系统所使用的止推轴承。图1是通用表示的涡轮增压器20的示意图。该涡轮增压器包括压缩机机轮22、涡轮机轮24、旋转轴构件26以及壳体构件28。其它部件包括止推轴承30、止推环垫圈(也称为轴环盘)32、挡液环或套筒34以及压缩机螺母36。压缩机机轮和涡轮机轮连接于轴构件26。止推轴承30附连于壳体并且并不旋转。止推环垫圈32和挡液环套筒34附连于轴构件并且随其旋转。压缩机螺母36旋拧到轴构件26的端部上，并且一起压缩压缩机机轮22、挡液环34以及环垫圈32。其它轴承(未示出)用于便于轴构件在壳体内部旋转，且通常诸如径向衬套的其它衬套或轴承与止推轴承组合地使用。止推轴承垫轴向地、即平行于轴的轴线和旋转轴环而延伸，并且具有垂直于轴的轴线的止推垫表面(也称为面部)。旋转轴环也称为垫圈，并且具有平坦侧或表面，这些平坦侧或表面作用在该旋转轴环和止推轴承垫之间的流体膜上。挡液套筒也具有平坦面部，该平坦面部作用在该挡液套筒和止推轴承盘的相邻侧上的任何止推轴承垫之间的流体膜上。通道38设置或机加工到轴承壳体中，以使得油通至轴构件26和止推轴承30。油用于润滑这些部件以及冷却这些部件并将其维持在期望的操作温度极限内。油从车辆的主要供油系统分配，且涡轮增压器位于其中。轴承中的油膜减小摩擦并且延长轴承和涡轮增压器的寿命。止推轴承包含多个止推垫，这些止推垫通常围绕轴以圆形定向设置。止推垫的尺寸和形状以及垫的数量能取决于轴承会经受的负载而改变。通常，轴承垫形成360°圆形样式，但经受较轻负载的轴承可能不会完全地围绕轴延伸。止推轴承较佳地由黄铜或青铜材料制成。代表性止推轴承在图2-5中示出。如图2中所示，止推轴承50在形状上是圆形的，且具有中心轴开口52和多个单独的止推垫构件54。每个垫构件的外表面具有平台部分53和锥形部分55。轴构件26(以虚线示出)定位在开口52中并且沿箭头57的方向旋转。为了便于说明起见，将轴构件26的外直径和开口52的内直径之间的间隙放大。实际间隙通常是几毫米。多个油凹槽58定位在止推轴承上，其中，凹槽定位在每个止推垫54之间。开口59定位在每个油凹槽中，以便于油的进入和循环。止推轴承的外边缘或缘部56称为护罩或堤坝。取决于设计意图，一些止推轴承可能并不具有此种特征。此外，虽然图2和3中示出的止推垫具有扇形或楔形形状，但这并非是关键的。用在止推轴承中的止推垫可具有各种各样的形状，例如圆形、三角形、椭圆形、分段的或矩形的。具有最大覆盖区域或面积的止推垫是较佳的，而与它们的形状无关。当止推轴承通常用在涡轮机器中时，他们中的一对能定位在厚的旋转止推轴环(垫圈)附近。因此，止推垫能位于垫圈的两侧上。在其它涡轮机器中，成对止推垫圈能定位在止推轴承的两侧上，该止推轴承在两侧上具有止推垫。图4和5是图3中沿着线4-4和5-5剖取的剖视图。这些示出的是，止推垫形成或机加工为止推轴承的一部分，即他们并非是另外制成并且附连于止推轴承盘的单独部件或部分，而替代地是一件式产品的一体部分。已知的流体膜止推轴承中的止推垫的轴向外表面的轮廓或构造通常具有一个或多个线性锥部。这在图3和4以及图6(其是图3和4中的止推垫的侧视图)中以及在图7(其是该止推垫的端视图)中示出。止推垫54具有线性平台或平坦部段53以及线性平坦锥形部段55。平台部段相对于锥形部段的周向长度比值通常是约20％至80％，但也可利用其它比值。另一已本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流体膜止推轴承，其包括：盘构件，所述盘构件在一侧上具有第一表面且在与所述第一表面的相对侧上具有第二表面；所述第一表面在其上具有多个止推垫构件，所述止推垫构件的每个均具有外轴向定向表面；所述外表面的每个在其至少一部分上具有弯曲轮廓构造；所述弯曲轮廓构造由非线性几何方程所限定。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.24 US 15/275392;2016.11.01 US 15/3409641.一种流体膜止推轴承，其包括：盘构件，所述盘构件在一侧上具有第一表面且在与所述第一表面的相对侧上具有第二表面；所述第一表面在其上具有多个止推垫构件，所述止推垫构件的每个均具有外轴向定向表面；所述外表面的每个在其至少一部分上具有弯曲轮廓构造；所述弯曲轮廓构造由非线性几何方程所限定。2.根据权利要求1所述的流体膜止推轴承，进一步包括在所述盘构件中的中心开口，其中，所述盘构件可以定位在轴构件上，且其中，所述止推垫构件具有楔形构造。3.根据权利要求1所述的流体膜止推轴承，其中，所述垫构件在所述第一表面上以圆形定向设置，且所述止推轴承是涡轮增压器止推轴承。4.根据权利要求1所述的流体膜止推轴承，进一步包括多个流体通道，所述多个流体通道定位在所述第一表面上，其中，流体可以施加于所述第一表面上的所述垫构件。5.根据权利要求1所述的流体膜止推轴承，进一步在所述第二表面上包括多个止推垫构件。6.根据权利要求5所述的流体膜止推轴承，其中，所述第二表面上的所述止推垫构件的每个具有楔形构造，且外表面具有弯曲轮廓构造。7.根据权利要求6所述的流体膜止推轴承，其中，在所述第二表面上的所述止推垫构件的所述外表面上的所述弯曲轮廓构型通过在所述第一表面上的所述止推垫构件的所述外表面上限定该弯曲轮廓构造的相同方程来限定。8.一种流体膜止推轴承，其包括：盘构件，所述盘构件在一侧上具有第一表面且在与所述第一表面的该相对侧上具有第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·比斯科夫，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：发明
国别省市：美国,US