一种涡轮增压器的浮动轴承的制作方法

本实用新型涉及内燃机的涡轮增压技术领域，特别是涉及一种涡轮增压器的浮动轴承。

背景技术：

现代各种动力装置对动力性能的要求越来越高，因此，就要求发动机不断提高其强化程度，而增压器的作用是给发动机提供强大的空气压力，从而提高发动机的性能和动力输出。涡轮增压器是现代发动机提高功率、节油降耗和改善排放必不可少的零部件。

对于涡轮增压器，其具有的轴承系统是涡轮增压器的重要元件之一，轴承系统与涡轮和压气机一起，成为涡轮增压器的三个重要组成部分，无论对于提高增压器的总效率，还是保证增压器的结构可靠性，轴承部分均起着重要的作用。

对于现在的小功率发动机，也要实现涡轮增压，要求增压器小型轻量化。涡轮增压器各功能单元集成化。

但是，对于现有的小功率发动机，其具有的小轮径涡轮增压器中的浮动轴承，当涡轮增压器高速运转时，由于浮动轴承的结构设计不合理，使得浮动轴承内润滑油的供油量不足，从而使得浮动轴承容易出现磨损，造成浮动轴承损坏。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种涡轮增压器的浮动轴承，其结构设计科学合理，能够保证对浮动轴承进行可靠的润滑油供给，保证对浮动轴承的润滑效果，延长浮动轴承以及涡轮增压器的整体使用寿命，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。

为此，本实用新型提供了一种涡轮增压器的浮动轴承，浮动轴承中横向贯穿有一根涡轮转轴，浮动轴承能够为涡轮转轴提供径向支撑和轴向定位；；

所述浮动轴承内壁左右两侧，分别具有用于支撑涡轮转轴的浮动轴承内支撑面；

所述浮动轴承内壁左侧或者右侧的浮动轴承内支撑面，分别沿着径向圆周方向等间隔设置有多个浮动轴承储油槽；

所述涡轮转轴的径向四周外壁与所述浮动轴承的内壁之间，形成有中空的、横向分布的转轴润滑油道；

所述浮动轴承的中部沿着径向圆周方向，等间隔贯穿设置有多个浮动轴承进油孔；

所述浮动轴承储油槽通过转轴润滑油道与浮动轴承进油孔相连通。

其中，所述浮动轴承内壁左侧的浮动轴承内支撑面上设置的浮动轴承储油槽的数量，小于所述浮动轴承内壁右侧的浮动轴承内支撑面上设置的浮动轴承储油槽的数量。

其中，所述浮动轴承内壁左侧的浮动轴承内支撑面上，沿着径向圆周方向等间隔设置有四个浮动轴承储油槽；

所述浮动轴承内壁右侧的浮动轴承内支撑面，沿着径向圆周方向等间隔设置有六个浮动轴承储油槽。

其中，所述浮动轴承内壁左侧的浮动轴承内支撑面上设置的浮动轴承储油槽的横向长度，小于所述浮动轴承内壁右侧的浮动轴承内支撑面上设置的浮动轴承储油槽的横向长度。

其中，所述浮动轴承储油槽的纵向剖面形状为三角形；

所述浮动轴承储油槽为沿着横向分布的长条形槽。

其中，所述浮动轴承横向安装于一个轴承体内部；

所述轴承体的上部开有一个垂直分布的轴承体进油孔；

所述轴承体进油孔与浮动轴承进油孔相连通。

其中，所述浮动轴承的径向四周外壁与所述轴承体的内壁之间，形成有中空的、横向分布的轴承润滑油道；

所述轴承润滑油道与所述轴承体进油孔的下端相连通；

所述浮动轴承进油孔的内侧开口与所述转轴润滑油道相连通；

所述浮动轴承进油孔的外侧开口与所述轴承润滑油道相连通。

其中，一个浮动轴承进油孔与所述轴承体进油孔的下端开口相对应设置，且与轴承体进油孔位于同一轴线上。

其中，所述浮动轴承内部不用于承载涡轮转轴部分的内径，大于所述浮动轴承内部用于承载涡轮转轴部分的内径。

其中，所述浮动轴承的左右两侧分别具有压气机端油楔面和涡轮端油楔面；

所述涡轮转轴包括横向分布的粗轴部分和细轴部分，所述细轴部分位于所述粗轴部分的左边；

所述粗轴部分位于浮动轴承中；

所述浮动轴承的左右两侧的压气机端油楔面和涡轮端油楔面，用于对所述粗轴部分进行轴向定位；

所述细轴部分的左端部，固定安装有压气机叶轮。

由以上本实用新型提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本实用新型提供了一种涡轮增压器的浮动轴承，其结构设计科学合理，能够保证对浮动轴承进行可靠的润滑油供给，保证对浮动轴承的润滑效果，延长浮动轴承以及涡轮增压器的整体使用寿命，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。

此外，本实用新型提供的涡轮增压器的浮动轴承，兼具浮动轴承和止推轴承功能，不需要浮动轴承的挡圈。安装方便，批量生产成本低。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种涡轮增压器的浮动轴承的剖视图；

图2为本实用新型提供的一种涡轮增压器的浮动轴承在涡轮增压器上的装配结构剖视图；

图3为本实用新型提供的一种涡轮增压器的浮动轴承，在浮动轴承进油孔的位置沿着纵向进行剖视的示意图；

图4为本实用新型提供的一种涡轮增压器的浮动轴承在装配在涡轮增压器上后，左端(即靠近压气机端)的结构示意图；

图5为本实用新型提供的一种涡轮增压器的浮动轴承在装配在涡轮增压器上后，右端(即靠近涡轮端)的结构示意图；

图6为本实用新型提供的一种涡轮增压器的轴承系统中压气机端油楔面的结构示意图；

图7为本实用新型提供的一种涡轮增压器的轴承系统中涡轮端油楔面的结构示意图；

图8为沿着图6所示A-A线的剖视图；

图9为沿着图7所示B-B线的剖视图；

图中：1为浮动轴承进油孔；2为浮动轴承外支撑面；3为浮动轴承内支撑面；4为浮动轴承储油槽；5为浮动轴承；6为轴承体进油孔；7为涡轮转轴；8为轴承体；

31为轴承润滑油道，32为转轴润滑油道；

71为粗轴部分，72为细轴部分；

10为压气机叶轮，11为回油通道。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

参见图1至图5，本实用新型提供了一种涡轮增压器的浮动轴承，所述浮动轴承5中横向贯穿有一根涡轮转轴7(即所述涡轮转轴7的外壁套装有浮动轴承5)，浮动轴承5能够为涡轮转轴7提供径向支撑和轴向定位；；

所述浮动轴承5内壁左右两侧，分别具有用于支撑涡轮转轴7的浮动轴承内支撑面3；

所述浮动轴承5内壁左侧或者右侧的浮动轴承内支撑面3，分别沿着径向圆周方向等间隔设置有多个浮动轴承储油槽4；

所述涡轮转轴7的径向四周外壁与所述浮动轴承5的内壁之间，形成有中空的、横向分布的转轴润滑油道32；

所述浮动轴承5的中部沿着径向圆周方向，等间隔贯穿设置有多个浮动轴承进油孔1(不限于图中所示的三个)；

所述浮动轴承储油槽4通过转轴润滑油道32与浮动轴承进油孔1相连通。

在本实用新型中，具体实现上，所述浮动轴承5内壁左侧(即靠近压气机侧)的浮动轴承内支撑面3上设置的浮动轴承储油槽4的数量，小于所述浮动轴承5内壁右侧(即靠近涡轮侧)的浮动轴承内支撑面3上设置的浮动轴承储油槽4的数量。

具体实现上，所述浮动轴承5内壁左侧(即靠近压气机侧)的浮动轴承内支撑面3上，沿着径向圆周方向等间隔设置有四个浮动轴承储油槽4；

所述浮动轴承5内壁右侧(即靠近涡轮侧)的浮动轴承内支撑面3，沿着径向圆周方向等间隔设置有六个浮动轴承储油槽4。

在本实用新型中，具体实现上，所述浮动轴承5内壁左侧(即靠近压气机侧)的浮动轴承内支撑面3上设置的浮动轴承储油槽4的横向长度(即图1所示的L1)，小于所述浮动轴承5内壁右侧(即靠近涡轮侧)的浮动轴承内支撑面3上设置的浮动轴承储油槽4的横向长度(即图1所示的L2)。之所以这么设计，是因为：一是整个涡轮增压器的转子质量分布，涡轮叶轮一侧质量大于压气机叶轮一侧。二是基于油膜振荡计算，L2大于L1，更有利于建立起稳定油膜。

在本实用新型中，具体实现上，所述浮动轴承储油槽4的纵向剖面形状为三角形。

在本实用新型中，具体实现上，所述浮动轴承储油槽4为沿着横向分布的长条形槽。

在本实用新型中，具体实现上，所述浮动轴承5横向安装于一个轴承体8内部；

所述轴承体8的上部开有一个垂直分布的轴承体进油孔6；

所述轴承体进油孔6与浮动轴承进油孔1相连通。

在本实用新型中，具体实现上，所述浮动轴承5的径向四周外壁与所述轴承体8的内壁之间，形成有中空的、横向分布的轴承润滑油道31(即中空的油道间隙)；

所述轴承润滑油道31与所述轴承体进油孔6的下端相连通；

所述浮动轴承进油孔1的内侧开口与所述转轴润滑油道32相连通；

所述浮动轴承进油孔1的外侧开口与所述轴承润滑油道31相连通。

也就是说，通过浮动轴承进油孔1的作用，所述转轴润滑油道32、轴承润滑油道31均与轴承体进油孔6实现了连通，从而方便润滑油的注入。

具体实现上，一个浮动轴承进油孔1与所述轴承体进油孔6的下端开口相对应设置，且与轴承体进油孔6位于同一轴线上，因此，能够有效减少润滑油从轴承体进油孔6注入到浮动轴承进油孔1以及转轴润滑油道32遇到的阻力，方便了润滑油顺畅的注入，有效保证润滑油的流动效果，同时，由于该流经路径为直线路径，能够缩短润滑油的整体流经路径长度，从而有利于降低对润滑油的实际需求量。

在本实用新型中，所述轴承体进油孔6的上部直径，大于所述轴承体进油孔6的下部直径，从而能够保证润滑油具有较大的压力，挤压到轴承润滑油道31、浮动轴承进油孔1以及转轴润滑油道32中，保证润滑油充分被利用，完全填充到轴承润滑油道31、浮动轴承进油孔1以及转轴润滑油道32中，从而使得本实用新型的浮动轴承具有优良的润滑效果，能够有效减少机械损失。

需要说明的是，对于本实用新型提供的浮动轴承，其具有的浮动轴承储油槽以及浮动轴承进油孔1的结构设计，能够有效地将外部输入的润滑油，输送给浮动轴承的各个位置，能够使得浮动轴承得到充分的润滑油润滑，保证对浮动轴承的润滑效果，延长浮动轴承以及涡轮增压器的整体使用寿命。

在本实用新型中，所述浮动轴承5内部不用于承载涡轮转轴7(即不直接接触涡轮转轴7)部分的内径，大于所述浮动轴承5内部用于承载涡轮转轴7(即直接接触涡轮转轴7)部分的内径。

具体实现上，所述浮动轴承5内部不用于承载涡轮转轴7(即不直接接触涡轮转轴7)部分的内径可以为11mm；

所述浮动轴承5内部用于承载涡轮转轴7(即直接接触涡轮转轴7)部分的内径可以为8±0.003mm。

具体实现上，所述浮动轴承5内部用于承载涡轮转轴7的部位的长，在左端(即靠近压气机一侧)为2～4mm，在右端(即靠近涡轮一侧)为4～6mm。

在本实用新型中，所述轴承体8的下部具有一个中空的回油通道11。

在本实用新型中，所述浮动轴承5外壁，具有用于连接轴承体8的浮动轴承外支撑面2。

需要说明的是，对于本实用新型公开的浮动轴承，其通过增加浮动轴承的承载长度(即上述的长度L1和L2)和改变储油槽的结构，能够保证涡轮增压器在高转速情况下，浮动轴承的润滑效果始终良好。

在本实用新型中，需要说明的是，具体的储油槽结构改进如下：

对于所述浮动轴承5内壁左侧的浮动轴承内支撑面3上，沿着径向圆周方向等间隔设置的四个浮动轴承储油槽4，每个浮动轴承储油槽4的外端为尖角；

对于所述浮动轴承5内壁右侧(即靠近涡轮侧)的浮动轴承内支撑面3，沿着径向圆周方向等间隔设置的六个浮动轴承储油槽4，每个浮动轴承储油槽4的外端为圆角。

之所以进行上述改进，是因为涡轮端局部高温，这样设计，可以加大局部润滑油流量，圆角设计可以减小由于储油槽L2加大引起的涡流现象。同时，本实用新型由于采用全浮动轴承，涡轮转轴7与浮动轴承5的相对线速度低。所以，浮动轴承的润滑效果始终保持良好。

对于本实用新型，之所以要增加涡轮转轴7与浮动轴承5的线接触长度(即上述的长度L1和L2)，是为了使油膜表面积更大，涡轮转轴在超高速情况下，依然可以获得稳定的径向支撑。本实用新型通过增加浮动轴承的承载长度，不仅可以加大局部润滑油流量，还可以降低相对线速度，保证浮动轴承的润滑油效果始终良好。

在本实用新型中，具体实现上，所述浮动轴承5的左右两侧分别具有压气机端油楔面和涡轮端油楔面，因此，能够实现止推轴承的功能。

具体实现上，所述压气机端油楔面和涡轮端油楔面，分别依次通过浮动轴承储油槽4以及转轴润滑油道32与所述浮动轴承进油孔1相连通，进而与轴承体进油孔6相连通，从而能够流经润滑油，实现良好的润滑效果。

在本实用新型中，所述涡轮转轴7包括横向分布的粗轴部分71和细轴部分72，所述细轴部分72位于所述粗轴部分71的左边；

所述粗轴部分71位于浮动轴承5中；因此，所述粗轴部分71通过浮动轴承5提供径向的定位。

具体实施上，所述浮动轴承5的左右两侧的压气机端油楔面和涡轮端油楔面，用于对所述粗轴部分71进行轴向定位。

在本实用新型中，需要说明的是，对于本实用新型，其所使用的浮动轴承兼具止推轴承作用，其中，压气机端油楔面和涡轮端油楔面共同起到止推轴承作用，为涡轮转轴7提供轴向限位。

需要说明的是，对于本实用新型，外部的润滑油通过轴承体进油孔6进入周向均布的三个浮动轴承进油孔1，首先进入轴承润滑油道31逸到浮动轴承5与轴承体8之间的配合间隙，形成油膜，一部分还进入转轴润滑油道32逸到浮动轴承5与涡轮转轴7之间的配合间隙，形成油膜。最后润滑油进入浮动轴承左右两个端面的压气机端油楔面、涡轮端油楔面，建立止推面油膜，最后润滑油完全失压，进入回油通道11(即轴承体回油孔)2。

在本实用新型中，参见图6至图9所示，分别显示了压气机端油楔面和涡轮端油楔面的具体结构，其中，所述压气机端油楔面和涡轮端油楔面的外壁，均具有螺旋斜面部分C以及平面部分D，所述螺旋斜面部分C突出于平面部分D(即外露突出)。

具体实施上，所述粗轴部分71和细轴部分72一体成型。

需要说明的是，对于本实用新型，粗轴部分72通过浮动轴承5的两个油楔面(即压气机端油楔面和涡轮端油楔面)提供轴向定位。

具体实施上，所述细轴部分71的左端部，固定安装有压气机叶轮10。

需要说明的是，对于本实用新型，涡轮转轴7通过浮动轴承5与轴承体8相接触，提供径向支撑，同时浮动轴承5又兼有提供现有的止推轴承的作用，本实用新型的浮动轴承5的结构设计不需要设置现有止推轴承的轴承挡圈。

对于本实用新型，其对浮动轴承进行了和止推轴承一体化的设计，将止推轴承的两个油楔面置于浮动轴承的左右两个端面之间，取消了单独的止推轴承设计，并且使得浮动轴承本身作为全浮动轴承工作，因此，本实用新型可以有效降低涡轮转轴与止推面的相对线速度，在不增加润滑油量和润滑油压力的情况下，通过将润滑油充分填充到轴承润滑油道31、浮动轴承进油孔1以及转轴润滑油道32中，使得本实用新型的浮动轴承5具有优良的润滑效果，实现对浮动轴承5左右两侧的止推油楔面进行高效的润滑，因此，能够最大限度的减小止推轴承油楔面的磨损，延长增压器使用寿命。同时，还可以使增压器结构的变得更加紧凑，降低了增压器的重量，实现了增压器的小型化。

在本实用新型中，需要说明的是，因为浮动轴承5相对于涡轮转轴7绕轴线发生相对转动，浮动轴承3相对于轴承体8下部的轴承座20也发生相对转动，因此，本实用新型提供的浮动轴承5为全浮动轴承。

需要说明的是，全浮动轴承是相对于半浮动轴承提出的，半浮动轴承不仅需要轴承座提供径向支撑，同样需要轴承座来提供防止浮动轴承发生周向转动的装置。而对于全浮动轴承，其本身在工作中也作回转运动，所以就有了本专利方案提出的降低涡轮转轴7相对浮动轴承的线速度的概念。

在本实用新型中，本实用新型的浮动轴承5为全浮动轴承，其本身工作过程中也是一个回转件，从作为浮动轴承来讲，相对于涡轮转轴的线速度大大低于半浮动轴承，工作中产生的热量少，可靠性高。同时，从作为止推轴承来讲，止推轴承的油楔面也是回转的，在涡轮转轴高速工作时，油楔面相对于涡轮转轴的速度也是一个比较低的水平，在不提高润滑油压力和润滑油流量的情况，可以对油楔面进行有效润滑。

在本实用新型中，本实用新型的核心点是相对于目前止推油楔面固定的结构，本实用新型提出的参与回转的油楔面，在涡轮转轴高速工作时，对于油楔面的润滑压力就相当于油楔面固定时涡轮转轴低速运行的压力。所以能够在不增加润滑油量和润滑油压力的情况下，对浮动轴承5左右两侧的止推油楔面进行高效的润滑。

需要说明的是，对于本实用新型提供的涡轮增压器的浮动轴承，整个涡轮增压器轴承系统径向支撑和轴向支撑均由浮动轴承5提供，当浮动轴承5作为径向支撑时，作为全浮动轴承工作，即涡轮转轴在浮动轴承内孔转动，浮动轴承本身在轴承座也发生转动。而当作为止推轴承工作时，浮动轴承5本身在浮动轴承左侧的盖板和轴承体8之间轴向窜动，即止推轴承的油楔面也在作与涡轮转轴同向回转运动，止推油楔面相对涡轮转轴的线速度就在一个比较低的水平，从而解决了涡轮转轴高速运转时，止推轴承润滑不到位，出现的油楔面烧结而导致的增压器故障。

此外，对于本实用新型，浮动轴承5是一款集浮动轴承与止推轴承一体的“浮动轴承”，即为涡轮转轴7既提供径向支撑又提供轴向定位。作为浮动轴承工作时，浮动轴承与轴承体之间也建立油膜径向支撑整个转子和浮动轴承，浮动轴承与涡轮转轴之间油膜径向支撑转子。作为止推轴承工作时，由于油楔面分别跨立于浮动轴承两端，所以油楔面也是回转的，为转子提供轴向支撑。

与现有技术相比较，本实用新型具有以下的有益技术效果：

1、本实用新型提供的涡轮增压器的浮动轴承，其结构设计科学合理，通过采用浮动轴承上集成油楔面，从而能够实现替代止推轴承的功效，同时，本实用新型中的浮动轴承为全浮动轴承，能够降低了油楔面与涡轮转轴的相对线速度，从而在不增加止推面间隙和润滑油供油压力的情况下，可以对止推面实现的有效润滑，因此能够最大限度的减小止推轴承油楔面的磨损，延长增压器使用寿命。

2、本实用新型的浮动轴承具有的浮动轴承储油槽以及浮动轴承进油孔1的结构设计，能够有效地将外部输入的润滑油，输送给浮动轴承的各个位置，能够使得浮动轴承得到充分的润滑油润滑，保证对浮动轴承的润滑效果，延长浮动轴承以及涡轮增压器的整体使用寿命。其中，浮动轴承储油槽能够可靠地将润滑油输送给浮动轴承5左右两侧的止推油楔面(即压气机端油楔面和涡轮端油楔面)，对浮动轴承5左右两侧的止推油楔面进行高效的润滑，因此，能够最大限度的减小止推轴承油楔面的磨损，延长增压器使用寿命。

3、本实用新型所设计的涡轮增压器的浮动轴承，能够有效地利用轴承体内部的空间，使增压器的结构变得更加紧凑，降低了增压器的重量，实现了增压器的小型化。

综上所述，与现有技术相比较，本实用新型提供的一种涡轮增压器的浮动轴承，其结构设计科学合理，能够保证对浮动轴承进行可靠的润滑油供给，保证对浮动轴承的润滑效果，延长浮动轴承以及涡轮增压器的整体使用寿命，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。

此外，本实用新型提供的涡轮增压器的浮动轴承，兼具浮动轴承和止推轴承功能，不需要浮动轴承的挡圈。安装方便，批量生产成本低。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。