[发明专利]一种涡轮增压器用的推力轴承结构及其使用方法

说明书

本发明公开一种涡轮增压器用的推力轴承结构，推力轴承结构包括一个推力套，推力套的两侧分别设置第一、第二推力轴承，第一、第二推力轴承与推力套对应的工作面设有油楔面，推力套的两侧工作面为推力面，推力套设有径向油孔和轴向油孔，径向油孔与轴向油孔之间互相连通，使得进入推力套的润滑油经过径向油孔、轴向油孔和推力套两侧的推力面后汇聚到回油腔，从而解决了压叶轮侧的漏油问题。同时在离心力的作用下，使得经过推力面的润滑油流量随着涡轮增压器的转速提高而增加，可以有效降低高转速时推力面的工作温度，提高轴向承载能力。

技术领域

本发明主要涉及涡轮增压器的技术领域，特别涉及一种涡轮增压器用的推力轴承结构及使用方法，尤其涉及一种从推力套内侧进油的推力轴承结构。

背景技术

涡轮增压器技术可以有效地提高发动机的功率密度、降低整车重量、改善燃油经济性，对汽车的节能减排起到重要作用。随着能源问题日益紧迫和排放法规的加严，涡轮增压器技术逐渐得到大规模普及。车用发动机在动力性、经济性、废气排放以及可靠性等方面要求的不断提高，对涡轮增压器技术提出了更高的挑战。

发动机的废气吹动涡轮，通过主轴带动压叶轮旋转，从而将压缩空气送入发动机内。典型的涡轮增压器轴承系统布置如图1所示，图中箭头为润滑油流动的路径示意图。图1中仅画出了涡轮增压器的轴承系统部分。为了方便陈述，本文将轴承系统分为推力轴承部分和径向轴承部分。其中涡轮、主轴、推力垫片、推力套、压叶轮和锁紧螺母共同构成了转子系统。推力垫片、推力套和推力轴承构成了推力轴承部分，用以承受转子系统的轴向力。主轴、径向轴承和中间体构成了径向轴承部分，用以承受转子系统的径向力。涡轮增压器工作时，涡轮会带动整个转子系统高速旋转，图1中的两个径向轴承在润滑油的带动下旋转，其余零件静止不动。润滑油进入中间体之后分成3路：最左侧的润滑油经过推力轴承上的油孔后进入推力轴承两侧的推力面，对推力轴承部分进行润滑和冷却；中间和右侧的润滑油分别经过中间体上的油孔进入两个径向轴承的内外油膜面，对径向轴承部分进行润滑和冷却。

图2对推力轴承部分进行更进一步的详细说明，推力轴承的内孔与推力垫片左侧较小的外圆柱面形成一个环形的油腔。推力轴承左右两侧设置有油楔面，分别于推力套和推力垫片相应的平面形成两个推力面。最左侧的润滑油经过推力轴承上的油孔进入环形油腔，然后经过左右两个推力面进入回油腔。涡轮增压器的转速很高，由于摩擦作用会在推力面上产生大量热量，润滑油对推力面有润滑和冷却的作用。关于推力轴承的工作原理，在涡轮增压器的相关文献中已有详细描述。由于大量润滑油通过左侧推力面流出，为防止润滑油泄漏到压叶轮侧，图2中设置了导油板将润滑油导入回油腔。但仍有部分润滑油会经过导油板与推力套之间的间隙进入背板与导油板之间，进而通过活塞环处的间隙泄漏到压叶轮侧，润滑油的泄漏风险很高。

同时，现有技术的推力轴承结构，经过推力面的润滑油流量是由进油压力和润滑油的流动阻力决定，与涡轮增压器的转速无关（或关系较小）。当增压器转速较高时，推力面的工作温度升高，导致润滑油粘度降低，涡轮增压器能够承受的轴向力降低。

进一步，现有技术的推力轴承结构，需要在推力轴承上打孔，甚至可能需要更复杂的结构，其制造成本较高。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种涡轮增压器用的推力轴承结构及其使用方法，通过改变推力套的结构，在推力套的两侧分别设置第一、第二推力轴承，同时推力套设有油孔，解决了压叶轮侧的漏油问题。

本发明的目的可以通过下述技术方案来实现：一种涡轮增压器用的推力轴承结构，推力轴承结构设置于转子系统中，用以承受转子系统的轴向力，转子系统设有进油口和回油腔，其特征在于，推力轴承结构包括一个推力套，推力套的两侧分别设置第一、第二推力轴承，第一、第二推力轴承与推力套对应的工作面设有油楔面，推力套的两侧工作面为推力面，推力套设有径向油孔和轴向油孔，径向油孔与轴向油孔之间互相连通，使得进入推力套的润滑油经过径向油孔、轴向油孔和推力套两侧的推力面后汇聚到回油腔。