带有轴承和间隔件的组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本文所公开的主题总体上涉及用于内燃发动机的涡轮机械，并且特别地涉及包括轴承的组件。
【背景技术】
[0002]排气驱动的涡轮增压器可包括承载涡轮机叶轮和压缩机叶轮的旋转轴，其中，该轴通常由一个或多个润滑轴承(例如，油润滑)可旋转地支撑在中心外壳(例如，在压缩机和涡轮机中间)内。在操作期间，来自内燃发动机的排气驱动涡轮增压器的涡轮机叶轮，该涡轮机叶轮又驱动压缩机叶轮以将增压空气推进到内燃发动机。
[0003]在操作期间，涡轮增压器的旋转组件可达到超过100，OOOrpm的旋转速度(例如，一些可达到250，000rpm或更高的旋转速度)。为了控制如此高的速度，涡轮增压器的中心外壳旋转组件(CHRA)需要平衡和足够的润滑。诸如噪声、振动和声振粗糙度(NVH)以及效率的因素经常是相关的并且必须在可接受的限度内。作为相互关联性的示例，振动可产生噪声并且降低效率。此外，在动态条件下(例如，排气流增加)，轴向推力可造成在各种CHRA部件之间的接触。接触可造成磨损，磨损又可改变平衡，从而导致噪音、振动等增加和效率降低。
[0004]涡轮增压器轴承系统可提供支撑和阻尼两者以控制涡轮增压器轴的运动，例如，以帮助隔离来自旋转零件的振动，同时允许涡轮增压器轴例如以可以比最大发动机速度(例如，考虑柴油发动机)快约80倍的速度自旋。通过使摩擦损耗和NVH保持较低使得来自发动机排气的能量可用于驱动涡轮增压器，涡轮增压器轴承系统可帮助确保涡轮增压器操作效率。在操作条件可改变的情况下，涡轮增压器轴承系统可被选择成利用控制由变化的机械负荷(例如，推力和其它力)施加的力的能力来帮助平衡低功率损耗。
[0005]就涡轮增压器轴承系统水动力而言，流体(例如，油或其它润滑剂)可润滑部件并且也影响涡轮增压器轴的运动。作为示例，“完全浮动的”轴承系统可包括轴颈轴承，轴颈轴承利用设置在中心外壳的内孔壁与轴颈轴承的外表面之间的外薄膜和设置在轴颈轴承的内表面与轴的外表面之间的内薄膜来支撑轴，在这样的示例中，轴颈轴承可以大约轴的一半速度旋转(沿方位角方向)并且轴向地和径向地移动(即，轴颈轴承为完全浮动的)。
[0006]就“半浮动”方案而言，防旋转机构可用来限制轴颈轴承或者例如REB组件的外座圈的旋转(沿方位角方向)。作为示例，半浮动轴颈轴承或半浮动REB组件可部分地利用设置在轴颈轴承的外表面或REB组件的外表面与中心外壳的内孔壁之间的外油膜来支撑轴，其中，外油膜用作“挤压薄膜”，例如以阻尼不期望的轴运动。
[0007]作为示例，涡轮增压器可包括一个或多个滚动元件轴承(REB)组件，其可以是例如一个或多个滚珠轴承组件。REB组件可包括外座圈、内座圈和设置在内座圈与外座圈之间(例如，在一个或多个滚道中)的滚动元件。例如，考虑一种包括配合到涡轮增压器轴的一体式外座圈和两件式内座圈的REB组件(例如，轴和叶轮组件(SWA)，其中，滚动元件允许轴和两件式内座圈相对于外座圈的旋转)。在这样的示例中，REB组件的外座圈可“位于”诸如中心外壳(例如，设置在压缩机外壳和祸轮机外壳之间)的外壳的内孔中。作为不例，为了将外座圈轴向定位在中心外壳的内孔中，埋头直孔和板可定位在中心外壳的涡轮机侧和压缩机侦I其中，每一者形成具有小于外座圈的外径的直径的开口，在这样的示例中，REB组件可被置于内孔中，然后接纳轴(例如，SWA)，或者，例如，REB组件可配合到轴(例如，SWA)，然后被插入内孔中(例如，作为包括REB组件和轴的单元)。此外，可提供防旋转机构，该机构通过限制外座圈(例如，沿方位角方向)的旋转将外座圈定位在中心外壳的内孔中。在这样的示例中，REB组件可以是“半浮动的”，例如具有在径向方向上移动的能力，其中，在外座圈的外表面和中心外壳的内孔表面之间的径向间隙有助于形成挤压薄膜(例如，一层或多层润滑剂薄膜)。
[0008]本文所述的科技、技术等的各种示例涉及组件、外壳、轴承组件等。
【附图说明】
[0009]当结合附图所示示例时，通过参考下面的详细描述，可对本文所述的各种方法、装置、组件、系统、布置等及其等同形式进行更完整的理解，在附图中:
图1是涡轮增压器和内燃发动机以及控制器的示意图；
图2是包括轴承组件的轮增压器组件或具有两个轴承组件和间隔件的系统的示例和具有各种贯穿内孔特征的外壳的示例的一系列剖视图；
图3是轴承组件或系统的示例以及它们的部件的示例的一系列视图；
图4是方法的示例的框图和在组装的各个阶段的部件的示例的一系列视图；
图5是组件和构造成将两个轴承组件间隔开的间隔件的示例以及组件的一些示例的一系列视图；
图6是间隔件的示例的一系列视图；
图7是间隔件的示例和弹簧的示例的一系列视图；
图8是示出力的示例的轴承组件或系统的示例的剖视图；以及图9是防旋转机构的示例的一系列视图。
【具体实施方式】
[0010]在本文中描述了涡轮增压器轴承组件的各种示例。作为示例，涡轮增压器轴承组件可包括构造成将两个涡轮增压器轴承间隔开的间隔件。这样的间隔件可被构造为环形主体，其限定中心贯穿内孔并且包括轴向端面和相对的轴向端面。在这样的示例中，间隔件可包括直径(例如，或半径)，其提供相对于外壳的内孔的一个壁或多个壁的过盈配合。例如，间隔件可过盈配合到外壳的内孔中以利用足以将一个或多个轴承组件轴向定位的静态力保持在外壳的内孔中。在这样的示例中，间隔件可将压缩机侧轴承组件和涡轮侧轴承组件间隔开并且至少部分地轴向定位，所述轴承组件可以是例如滚动元件轴承(REB)组件(例如，滚珠轴承组件)。作为另一个示例，间隔件可与外壳成一整体，例如，通过将外壳机加工成具有贯穿内孔以及压缩机侧和涡轮机侧埋头直孔、埋头锥孔等而形成(例如，其中间隔件内孔部分存在于埋头直孔、埋头锥孔等之间)。
[0011]作为示例，间隔件可包括一个弹簧或多个弹簧，例如，其中，这样的一个弹簧或多个弹簧可用来阻尼轴向推力、提高(例如，CHRA的)平衡能力等。作为示例，弹簧可提供为偏压单元或偏压机构。这样的单元或机构可被构造成同时接触压缩机侧轴承组件和涡轮机侧轴承组件。例如，这样的单元或机构可接触压缩机侧滚珠轴承组件的外座圈并且可接触涡轮机侧滚珠轴承组件的外座圈。
[0012]作为示例，一种方法可包括:将间隔件过盈配合到外壳的内孔中；将带有配合到其的第一滚动元件轴承组件的轴插入内孔中，其中，该轴轴向延伸通过间隔件；以及在将第二滚动元件轴承组件配合到轴的同时，将第二滚动元件轴承组件插入内孔中。例如，外壳可以是涡轮增压器中心外壳，轴可以是轴和叶轮组件(SWA)，第一滚动元件轴承组件可以是涡轮机侧滚动元件轴承组件，并且第二滚动元件轴承组件可以是压缩机侧滚动元件轴承组件。一种方法还可包括:操作涡轮增压器，同时将涡轮机侧滚动元件轴承组件和压缩机侧滚动元件轴承组件经由间隔件轴向定位，其中，间隔件通过过盈配合到涡轮增压器的外壳的内孔中而轴向设置在这两个滚动元件轴承组件之间。在这样的示例中，间隔件可提供用于接触涡轮机侧滚动元件轴承组件的外座圈并用于接触压缩机侧滚动元件轴承组件的外座圈。
[0013]作为示例，间隔件可以是例如包括一个或多个弹簧的组件。作为示例，弹簧可设置在间隔件的中心贯穿内孔中。例如，波形弹簧可具有超出间隔件的长度的未压缩长度，使得波形弹簧可加载邻近间隔件设置的一个或多个轴承组件。作为示例，涡轮机侧滚动元件轴承组件的外座圈和压缩机侧滚动元件轴承组件的外座圈的挤压薄膜(例如，相对于与内孔壁部分的相应间隙)可与设置在固定间隔件的内孔中的弹簧结合来提高涡轮增压器(例如，涡轮增压器CHRA)的性能。作为示例，可通过弹簧提高性能(例如，就平衡能力而言)。作为示例，一个或多个挤压薄膜可例如通过阻尼可在涡轮增压器的操作期间发生的振动等来帮助提高性能。作为示例，一个或多个轴承组件的外座圈可以是完全浮动的或半浮动的。
[0014]在各种示例中，间隔件可包括位于轴向端面处的一个或多个润滑剂井。例如，间隔件可包括环形压缩机端井和环形涡轮机端井，它们可以是对称的或非对称的(例如，在相比另一端的一端或一个端部上)。这样的特征可用作相对于外座圈的推力垫。作为示例，间隔件可包括润滑剂通道以将润滑剂导向到轴承的轴向端面的一个或多个润滑剂井(例如，润滑剂歧管等)。作为示例，一个或多个润滑剂薄膜的形成可发生在间隔件和一个或多个轴承组件之间。随着由润滑剂薄膜和弹簧加载提供的阻尼的增加，某些振动的动态不平衡测量值可能减小，这可以有助于改进组件平衡(例如，以减小NVH)。
[0015]下面描述了涡轮增压发动机系统的示例，然后是部件、组件、方法等的各种示例。
[0016]涡轮增压器经常用来增加内燃发动机的输出。参看图1，常规系统100包括内燃发动机110和涡轮增压器120。内燃发动机110包括容纳一个或多个燃烧室的发动机缸体118，燃烧室可操作地驱动轴112(例如，经由活塞)。如图1所示，进气口 114为空气提供至发动机缸体118的流动路径，而排气口 116为来自发动机缸体118的排气提供流动路径。
[0017]涡轮增压器120用来从排气提取能量并且向进气空气提供能量，该进气空气可与燃料混合以形成燃烧气体。如图1所示，涡轮增压器120包括空气入口 134、轴122、压缩机124、祸轮机126、外壳128和排气出口 136。外壳128可被称为中心外壳，因为它设置在压缩机124和涡轮机126之间。轴122可以是包括多种部件的轴组件。在图1的示例中，废气门阀(或简