[发明专利]全浮动式轴承及包括全浮动式轴承的涡轮增压器

说明书

一种用于减少涡轮增压器的轴的振动的全浮动式轴承具有中心轴线并且包括外表面和内表面。所述外表面被配置成背向中心轴线。所述内表面被配置成面向所述中心轴线并且与所述外表面径向地间隔开使得所述内表面被配置成布置在所述中心轴线与所述外表面之间。孔口被限定在所述外表面与所述内表面之间并且被配置成用于允许润滑剂在外表面与内表面之间流动。所述内表面具有表面轮廓，所述表面轮廓用于减少涡轮增压器的轴的振动。所述表面轮廓是由等式Ro＝Rb+ASin(3θ+Φ)限定的。

技术领域

本发明总体上涉及一种用于涡轮增压器的全浮动式轴承，并且涉及一种包括所述全浮动式轴承的涡轮增压器。

背景技术

旋转机器(例如涡轮增压器)被用于多种不同应用中，例如机动车辆、重型设备、柴油发动机、马达、以及类似物。典型的涡轮增压器包括涡轮机叶轮、联接至所述涡轮机叶轮且可被其旋转并且沿轴的轴线延伸的轴、联接至所述轴并且可被其旋转的压缩机叶轮，沿轴的轴线在涡轮机叶轮与压缩机叶轮之间延伸的轴承壳体，以及围绕所述轴布置的并且布置在轴承壳体中以便可旋转地支撑所述轴的全浮动式轴承。可旋转地支撑所述轴的全浮动式轴承具有中心轴线并且包括面向所述轴的内表面。所述内表面具有圆形的表面轮廓。

在涡轮增压器的运转期间，润滑剂经由由全浮动式轴承限定的一个或多个孔口被送至全浮动式轴承的内表面和轴，从而导致润滑内表面和轴。内表面和轴的润滑允许全浮动式轴承可旋转地支撑所述轴，同时减小全浮动式轴承和轴的摩擦磨损。然而，在常规涡轮增压器中，全浮动式轴承的圆形的表面轮廓导致在涡轮增压器的运转期间轴的次同步振动。尤其是当涡轮增压器被用于机动车辆应用中时这种轴的次同步振动是不希望的，这是由于在涡轮增压器的运转期间所产生的合成噪音。这种次同步振动还可以导致涡轮增压器的多个不同部件的永久失效，由此减少了涡轮增压器的寿命。

此外，因为与生产非圆形的表面轮廓有关制造成本的提高，试图设计用于机动车辆应用的具有非圆形的表面轮廓的全浮动式轴承已经是不成功的。

这样，仍需要提供一种改善的全浮动式轴承。

发明内容

涡轮增压器将经压缩的空气输送到内燃发动机中并且接收来自内燃发动机的排气。涡轮增压器包括涡轮机叶轮、联接至涡轮机叶轮并且可以被其旋转的轴(其中所述轴沿轴的轴线延伸)、以及联接至轴并且可被所述轴旋转以用于将经压缩的空气输送到内燃发动机的压缩机叶轮。涡轮增压器还包括轴承壳体，所述轴承壳体沿所述涡轮机叶轮与所述压缩机叶轮之间的轴的轴线延伸，其中所述轴承壳体限定了轴承壳体内部，并且其中所述轴承壳体围绕所述轴布置，使得所述轴至少部分地布置在所述轴承壳体内部中。涡轮增压器进一步包括全浮动式轴承，所述全浮动式轴承围绕所述轴布置并且布置在所述轴承壳体内部中，其中所述全浮动式轴承具有中心轴线。全浮动式轴承包括背离中心轴线面向轴承壳体的外表面，以及面向轴并且相对于中心轴线与外表面径向地间隔开的内表面，使得内表面被布置在中心轴线与外表面之间。全浮动式轴承限定在外表面与内表面之间的孔口，所述孔口被配置成用于允许润滑剂在外表面与内表面之间流动。内表面具有表面轮廓，所述表面轮廓用于减少轴的振动。表面轮廓是由等式Ro＝Rb+ASin(3θ+Φ)限定的，在所述等式中，Ro是针对给定的角度θ从中心轴线到内表面的距离，Rb是从中心轴线到内表面的平均距离，A是与最大值Ro和Rb之间的差值，θ是相对于从中心轴线垂直延伸穿过孔口的参考线、围绕中心轴线的从0到2π的弧度，并且Φ是从0到2π弧度的相位偏移。

相应地，具有由等式Ro＝Rb+ASin(3θ+Φ)限定的表面轮廓的全浮动式轴承减少了轴的振动，这改善了涡轮增压器的NVH(即，噪音、振动、和声振粗糙度)特征，尤其是当涡轮增压器被用于机动车辆应用中时。此外，当与具有圆形的表面轮廓的常规全浮动式轴承相比时，具有由等式Ro＝Rb+ASin(3θ+Φ)限定的表面轮廓的全浮动式轴承可以以适合于机动车辆应用的规模来制造而没有显著的提高成本。

附图说明