專利名稱：用于滾動元件軸承套筒的絕熱和阻尼套管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明針對用于渦輪增壓器的滾動元件軸承套筒的一種絕熱套管的設(shè)計。該組件被設(shè)計為阻止從軸承殼體到達(dá)軸承的熱流動，并且對渦輪增壓器常見的振動進(jìn)行阻尼以防止對軸承造成影響。
背景技術(shù)：
渦輪增壓器將空氣以與在正常吸氣布置中將有可能的情況相比更大的密度傳送到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)、從而允許燃燒更多的燃料，因此在沒有明顯增加發(fā)動機(jī)重量的情況下提升了發(fā)動機(jī)的馬力。這就能夠使用一臺較小的渦輪增壓的發(fā)動機(jī)來替代一臺較大物理尺寸的正常吸氣的發(fā)動機(jī)，因此減少了車輛的質(zhì)量以及空氣動力學(xué)的前端面積。渦輪增壓器是一類被迫進(jìn)氣系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用了從發(fā)動機(jī)排氣歧管進(jìn)入渦輪機(jī)殼體的排氣流以便驅(qū)動位于渦輪機(jī)殼體中的渦輪機(jī)葉輪51。這種渦輪機(jī)葉輪被穩(wěn)固地附著到一個軸上以形成軸和葉輪組件，該組件的另一端包括一個壓縮機(jī)葉輪20，該壓縮機(jī)葉輪被安裝到該軸和葉輪的短軸56的端部上并且通過來自一個壓縮機(jī)螺母四的夾緊負(fù)載而被保持在位。該渦輪機(jī)葉輪的主要功能是提供驅(qū)動該壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)能量。壓縮機(jī)級包括一個葉輪20及其殼體。過濾后的空氣通過壓縮機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)而被軸向地抽取到壓縮機(jī)蓋件的進(jìn)口之中。由渦輪機(jī)級產(chǎn)生的、到達(dá)軸和葉輪上的動力驅(qū)動了壓縮機(jī)葉輪以便產(chǎn)生靜態(tài)壓力與一些剩余動能和熱量的一種組合。被加壓的氣體穿過壓縮機(jī)排放口從壓縮機(jī)蓋件排出并且通常經(jīng)由一個中冷器被傳送到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣中。在壓縮機(jī)級性能的一個方面中，壓縮機(jī)級的效率受到在壓縮機(jī)葉輪輪廓觀與壓縮機(jī)蓋件中相配的輪廓之間的間隙的影響。壓縮機(jī)葉輪的輪廓距壓縮機(jī)蓋件的輪廓越近， 則該級的效率就越高。葉輪距該蓋件越近，則壓縮機(jī)葉輪摩擦的可能性就越高；這樣，在改進(jìn)效率與改進(jìn)耐久性之間必須存在一種折衷。一個典型的渦輪增壓器的壓縮機(jī)級中的葉輪并不圍繞渦輪增壓器的幾何軸線旋轉(zhuǎn)，而是大致上圍繞渦輪增壓器的幾何中心來描繪軌道。這里所指的幾何中心就是渦輪增壓器在圖1中的幾何軸線100。軸所發(fā)生的動態(tài)偏移是由多種因素引起，這些因素包括旋轉(zhuǎn)組件的失衡；支座 (即發(fā)動機(jī)和排氣歧管)的激振；以及車輛與地面界面的低速激振。這些葉輪所發(fā)生的偏移的凈效應(yīng)是這種典型的渦輪增壓器設(shè)計具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對于空氣動力學(xué)效率水平所希望的那些間隙的多個間隙。這種典型的渦輪增壓器是以來自發(fā)動機(jī)的油進(jìn)行供給的。處于典型地與發(fā)動機(jī)壓力相等的壓力下的這種油執(zhí)行幾個功能。這種油通過回油孔82和83被輸送到軸頸軸承30 的兩側(cè)以便提供一個雙流體動力擠壓膜，該擠壓膜的壓力在軸承的內(nèi)直徑上施加軸的反作用力、并且在軸承殼體孔上施加軸承的外直徑的反作用力。這些油膜提供了減弱的反作用力以便減少軸偏轉(zhuǎn)的幅度。這種油還具有的功能是在經(jīng)過排油口 85將油排到發(fā)動機(jī)的曲軸箱時從渦輪增壓器移除熱量。
一種典型的渦輪增壓器設(shè)計具有兩個鄰接的軸承系統(tǒng)一個在軸承殼體的壓縮機(jī)端上；而一個在軸承殼體的渦輪機(jī)端上。每個系統(tǒng)具有兩個界面旋轉(zhuǎn)軸在浮動軸承內(nèi)直徑上的界面、以及浮動軸承外直徑在軸承殼體的固定孔上的界面。這種典型的渦輪增壓器的雙流體動力擠壓膜軸承的剛度和阻尼能力是在以下各項之間的一個折衷由軸承元件的旋轉(zhuǎn)速度產(chǎn)生的膜的厚度、所述元件之間的間隙、以及由于渦輪增壓器使油在軸的任一端穿過活塞環(huán)密封件的傾向而造成的對油流動的限制。在渦輪增壓器中使用REB解決了幾個問題，這些問題包括油的高流速、軸承阻尼、以及經(jīng)過軸承系統(tǒng)的動力損失。圖1描繪了一個典型的渦輪增壓器的雙流體動力擠壓膜軸承構(gòu)形。在這種構(gòu)形中，壓送的油從發(fā)動機(jī)經(jīng)過一個油入口 80由軸承殼體3接收。油經(jīng)過回油孔82和83被壓送至軸承殼體和軸頸軸承孔4。對于渦輪機(jī)端及壓縮機(jī)端軸承二者而言，油流動被傳送至軸和葉輪的軸頸軸承區(qū)域，在此，油是圍繞該軸分布的以便在軸表面52與這些浮動軸頸軸承 30的內(nèi)孔之間產(chǎn)生油膜。在這些軸頸軸承30的外側(cè)上，由軸頸軸承的、針對軸承殼體的軸頸軸承孔4的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了一種類似的油膜。在圖1描繪的典型的渦輪增壓器中，止推軸承19也是一種液動或流體膜類型的軸承。在這種構(gòu)形中，從回油孔81對該靜止的止推軸承進(jìn)行供油，以便對一種斜坡及襯墊的軸承設(shè)計供油。通過止推墊圈40與拋油環(huán)44的止推墊圈區(qū)域的相對運動而將油驅(qū)動進(jìn)入楔形形狀中，該拋油環(huán)被安裝到軸上、與該靜態(tài)止推斜坡及襯墊相對。這種軸承控制了旋轉(zhuǎn)組件的軸向位置。對于上述具有典型的76mm渦輪機(jī)葉輪尺寸的渦輪增壓器，油的流動是在4200至 6200克/分鐘的范圍內(nèi)。已經(jīng)有一種提高渦輪增壓器的效率的方法是利用滾珠軸承來支撐旋轉(zhuǎn)組件。采用滾動元件軸承渦輪增壓器帶來了若干改進(jìn)。由于特別是在低的渦輪增壓器每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)RPM 下REB系統(tǒng)的功率損失減小，存在著優(yōu)于典型的渦輪增壓器軸承系統(tǒng)的、對瞬態(tài)響應(yīng)的改進(jìn)。REB系統(tǒng)中的功率損失低于典型的套管類型的渦輪增壓器軸承系統(tǒng)的功率損失、并且改進(jìn)了瞬態(tài)響應(yīng)(二者均為發(fā)動機(jī)排放的至關(guān)重要的方面)。與典型的渦輪增壓器軸承系統(tǒng)可以支撐的推力負(fù)載相比，REB系統(tǒng)可以支撐更大的推力負(fù)載，從而使得止推部件更穩(wěn)健。 因為典型的斜坡及襯墊止推軸承要求將大百分比的油流動傳送到渦輪增壓器上，而REB系統(tǒng)要求較少的油流動(與典型的渦輪增壓器軸承系統(tǒng)相比)，于是對于REB系統(tǒng)要求較小的油流動，其正面影響是，油進(jìn)入壓縮機(jī)或渦輪機(jī)各級而在此處可能毒害催化劑的傾向更小。雖然滾珠軸承提供了效率及瞬態(tài)性能的這些增益，滾珠軸承的阻尼能力不如典型的渦輪增壓器雙流體動力擠壓膜軸承的能力好，因此這些滾珠軸承被保持在一個鋼制的套筒中，該套筒被在套筒的外直徑與軸承殼體孔的內(nèi)直徑之間的油膜懸吊在軸承殼體內(nèi)。油被用于在軸的臨界情況下的阻尼并且用于這些軸承的潤滑。美國專禾Ij5，145，334 (Gutknecht)和美國專利 7，214，037 (Mavrosakis)傳授了用于將所述軸承套筒保持在軸承殼體中的方法。這些方法允許由一個緊固在軸承殼體中的柱將軸向力和旋轉(zhuǎn)力反作用在一個浮動軸承套筒上，同時允許軸承套筒在軸承殼體中其他形式的不受限制的運動。對于一個渦輪增壓器軸承系統(tǒng)來說，實現(xiàn)所要求的速度是一個至關(guān)重要的因素。以對于該系統(tǒng)而言可接受的壽命來實現(xiàn)該速度是第二最重要的因素。在任何渦輪增壓器中，為了滿足渦輪增壓器所應(yīng)用于的發(fā)動機(jī)的排放要求，減少到達(dá)和通過泄露離開渦輪增壓器的油流動是一個主要因素。從渦輪增壓器經(jīng)過活塞環(huán)密封件流出的油是微粒物質(zhì)排放物的可溶性有機(jī)分量(SOF)成分中的一個主要因素。用于減少經(jīng)過渦輪增壓器的活塞環(huán)密封件的油的僅有方法是或者控制跨越這些密封件的壓力差(使得空氣不會從渦輪增壓器的軸承殼體流到壓縮機(jī)級或流到渦輪機(jī)級)，以便對經(jīng)過這些密封件的、裝載著油的這種氣流的阻礙進(jìn)行控制；或者限制渦輪增壓器中的油量。后一種方法是非常有效的并且是使 REB渦輪增壓器的使用流行起來的一種方法，因為經(jīng)過上述典型的REB渦輪增壓器實例的平均油流量約為1400克/分鐘。相比之下，經(jīng)過相同尺寸的套管軸承渦輪增壓器的平均油流量為3000克/分鐘或高了 218%。在滾珠軸承的高速發(fā)展中，人們?yōu)樘岣咻S承系統(tǒng)的速度和壽命，尤其是在軸承功率損失與油的流動之間關(guān)系的領(lǐng)域中作出了很多努力。在NASA2001-210462中，作者傳授了以下內(nèi)容常規(guī)的射流潤滑不能充分冷卻和潤滑內(nèi)座圈接觸部，因為潤滑劑被離心向外地拋出，并且雖然提高流速致使帶走更多熱量，但它還增加了因油攪動產(chǎn)生的熱量。作者還提到，軸承功率損失是到達(dá)軸承的油流動的一個直接函數(shù)。軸承壽命是溫度、單獨的軸承環(huán)部件之間的溫度差、以及由此產(chǎn)生的彈性流體動力膜的厚度的一個反函數(shù)。圖5描繪了從渦輪機(jī)殼體經(jīng)過軸承殼體到達(dá)這些軸承的熱流動。排氣從發(fā)動機(jī)流入渦輪機(jī)殼體底座之中并且經(jīng)過蝸殼。流動Iio在渦輪機(jī)葉輪51處受到蝸殼引導(dǎo)，此處多數(shù)熱能被轉(zhuǎn)化成扭矩以便驅(qū)動該渦輪機(jī)葉輪。剩余的熱能被留在出自渦輪機(jī)殼體的排氣流動111中、以及該渦輪機(jī)葉輪和渦輪機(jī)殼體的材料中。部分熱能向該軸上流動，在那里它遇到氣壩58，該氣壩用作對向該軸上的部分熱流動的一個隔熱板。來自渦輪機(jī)殼體的部分熱能被傳導(dǎo)經(jīng)過在渦輪機(jī)殼體與軸承殼體之間的連接部。部分熱能被輻射到大氣中。從渦輪機(jī)殼體到達(dá)軸承殼體3的熱流動是通過到一個REB渦輪增壓器的軸承套筒的傳導(dǎo)作用而傳送的。在套管軸承渦輪增壓器中，用于軸承的潤滑油將來自渦輪增壓器的這些熱量中的很多傳遞到發(fā)動機(jī)油排熱系統(tǒng)。在REB渦輪增壓器中，由于油流動低于一個套管軸承渦輪增壓器的油流動的一半，因此通過油而實現(xiàn)的排熱能力低了很多。以最大速度和減小的油流動作為給定的要求，這就只剩下溫度作為計算渦輪增壓器壽命的一個變量。對滾珠軸承的溫度限制被表達(dá)為到達(dá)軸承座圈的進(jìn)入溫度、由這些軸承座圈產(chǎn)生的熱能(作為軸承所做的功的函數(shù))、以及來自軸承組件的排熱。在渦輪增壓器的情況下，有經(jīng)過軸和葉輪達(dá)到內(nèi)座圈的熱輸入以及從軸承殼體達(dá)到套筒并到達(dá)外座圈的熱輸入。來自該渦輪增壓器的熱輸出是通過潤滑油到達(dá)軸承殼體的下部的，并且然后到達(dá)發(fā)動機(jī)排油系統(tǒng)，在此處它成為車輛排熱系統(tǒng)的一部分。用于控制到達(dá)軸承系統(tǒng)的熱輸入的一種昂貴的和相對復(fù)雜的方法是使用水冷的軸承系統(tǒng)。這些軸承殼體使用發(fā)動機(jī)冷卻劑來將熱量從軸承殼體吸取到發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)。 用于這些水冷的軸承殼體的鑄造物是多內(nèi)芯的，以便留出一些空隙，發(fā)動機(jī)冷卻劑流動經(jīng)過這些孔隙以便從排氣流動中抽取熱量。這使得這些鑄造物很昂貴，因為內(nèi)芯的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氣冷的渦輪機(jī)殼體的內(nèi)芯數(shù)量。這種多內(nèi)芯化的復(fù)雜性增加了生產(chǎn)該鑄造物的時間和成本，并且因為它們通過軸承殼體從渦輪機(jī)殼體吸取熱量，這就減少了渦輪機(jī)葉輪可獲得的總熱能。然而，水冷的軸承殼體的確提供了一種非常重要的功能，也就是說它們防止了在發(fā)動機(jī)關(guān)閉之后在來自發(fā)動機(jī)、排氣歧管、以及渦輪機(jī)殼體的熱量流回到渦輪增壓器中時的熱浸Oieat soak)問題。這些熱浸問題能夠迫使這些軸承進(jìn)行金屬到金屬的接觸，通過這些內(nèi)部部件的不同膨脹系數(shù)和公差的結(jié)果而具有使這些部件屈服的可能性。因此可以看出，這些內(nèi)和外滾珠座圈的溫度對于軸承壽命是至關(guān)重要的。對于渦輪增壓器REB而言的熱浸問題比對于套管類型的軸承而言的熱浸問題更加嚴(yán)重。一直存在著在最低成本下以REB渦輪增壓器來實現(xiàn)所希望的速度和壽命的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及由一種具有低熱傳導(dǎo)率并對渦輪增壓器的滾動元件軸承組件有良好振動阻尼特性的絕熱套管來代替典型的滾動元件外油膜，以便阻止從軸承殼體到達(dá)軸承的熱流動，并且對渦輪增壓器常見的振動進(jìn)行阻尼以防止對軸承造成影響。


在附圖中通過舉例而非限制的方式展示了本發(fā)明，在附圖中類似的參考號表示相似的部件，并且在附圖中圖1描繪了一個渦輪增壓器組件的截面；圖2描繪了一個典型的滾珠軸承渦輪增壓器的軸承殼體組件的截面；圖3描繪了圖2的一個放大的視圖；圖4描繪了疊加有溫度的一個軸和葉輪截面；圖5描繪了經(jīng)過REB渦輪增壓器的熱流動；圖6描繪了經(jīng)過REB與套管軸承渦輪增壓器的油流動的比較；圖7描繪了本發(fā)明的第一實施方案；圖8描繪了圖7的一個放大的視圖；圖9A、圖9B描繪了本發(fā)明的第一實施方案的兩個視圖；圖10以一個放大視圖描繪了本發(fā)明的第二實施方案的截面視圖；并且圖11描繪了本發(fā)明的第三實施方案的一個放大的截面視圖。
具體實施例方式諸位發(fā)明人意識到，一個滾動元件軸承組件(REB)的內(nèi)座圈65C和65T的溫度對于軸承系統(tǒng)實現(xiàn)所希望的速率以及對于它實現(xiàn)適當(dāng)?shù)膲勖叨允且粋€至關(guān)重要的決定性因素。一旦這個問題通過插入一個具有低熱傳導(dǎo)率的墊片90而得到解決(如在圖7 和圖8中可見)，下一個問題就是降低經(jīng)過軸承殼體到達(dá)軸承外座圈的熱流動。通過使用一個熱塑性套管作為隔熱板，降低了從軸承殼體到達(dá)軸承套筒的熱流動。除了由渦輪增壓器事件產(chǎn)生的正常推力負(fù)載之外，該熱塑性套管還被用來對旋轉(zhuǎn)組件在軸承殼體上輸出的臨界轉(zhuǎn)速共振進(jìn)行阻尼。由發(fā)動機(jī)支座、道路、以及制動事件產(chǎn)生的一些輸入激振也通過所述套管進(jìn)行了阻尼。一些REB系統(tǒng)使用一個套筒來保持軸承系統(tǒng)，而一些使用外座圈作為套筒。為了清晰的目的，假定這里提到的套筒可以是任一構(gòu)形。
在本發(fā)明的示例性實施方案中，包封套管77是一種耐用的、低熱傳導(dǎo)率的、化學(xué)耐受性的、耐高溫的、非金屬的、低摩擦的工程塑料。它可以是例如(1) 一種聚醚醚酮 (PEEK)，如 KETR0NPEEK 1000 或 KETR0NPEEKGF30，(2) 一種聚四氟乙烯化合物，如由 Dupont 生產(chǎn)并在商標(biāo)TEFLON下銷售的聚四氟乙烯化合物，(3) —種聚酰亞胺材料，如由Dupont 生產(chǎn)并在商標(biāo)VESPEL下銷售的聚酰亞胺材料，(4) 一種乙縮醛化合物，如由Dupont生產(chǎn)并在商標(biāo)DELRIN下銷售的乙縮醛化合物，( 一種無定形的熱塑性聚醚酰亞胺材料，如由 General Electric生產(chǎn)并在商標(biāo)ULTEM下銷售的無定形的熱塑性聚醚酰亞胺材料，(6) — 種聚酰胺酰亞胺材料，如由Amoco生產(chǎn)并在商標(biāo)T0RL0N下銷售的聚酰胺酰亞胺材料，(7) 一種聚苯并咪唑材料，如由Hoechst生產(chǎn)并在商標(biāo)CELAZ0LE下銷售的聚苯并咪唑材料，(8) 一種復(fù)合物，如通過在其書面上轉(zhuǎn)讓給猶他州Ogden的Thiokol Corp.的、Miks等人的美國專利號5，645，219(通過引用以其全部結(jié)合在此)中的化學(xué)蒸汽而生產(chǎn)的復(fù)合物，或者(9) 其他高強(qiáng)度的聚合物。在圖7和圖8中，包封套管77捕獲了軸承套筒外座圈64并且為軸承殼體中的軸承套筒提供了徑向定位。這一定位設(shè)定了渦輪機(jī)端內(nèi)座圈65T和壓縮機(jī)端內(nèi)座圈65C的軸向和徑向位置，這就設(shè)定和控制了渦輪機(jī)51與壓縮機(jī)20的葉輪相對于它們的殼體的位置。 除了這個定位特征之外，這個包封套管還提供了對于從軸承殼體到達(dá)外座圈的熱流動的一個熱障。聚酰亞胺樹脂如VESPEL的熱傳導(dǎo)率是在0. 至0.35J/Kg-°C的范圍內(nèi)。典型的渦輪增壓器材料如鑄鐵(具有33J/Kg-°C的熱傳導(dǎo)率)和鋼(具有46J/Kg-°C的熱傳導(dǎo)率) 的熱傳導(dǎo)率是高于其100倍；因此可以看出這些聚酰亞胺材料提供了對熱流動出色的阻抗性。該包封套管77具有一個內(nèi)直徑79，該內(nèi)直徑被機(jī)械地或化學(xué)地附著到該REB套筒或外座圈的外表面72上。雖然該包封套管可以具有與該軸承封殼相同的長度，在本發(fā)明的示例性實施方案中，取決于構(gòu)形，該包封套管還覆蓋該套筒或外座圈64的端部。在圖9A和圖9B中，該包封套管具有兩個端部78，這些端部提供了對熱流動的熱學(xué)限制，該熱流動可以從其軸向端67 和68進(jìn)入該外座圈64。在本發(fā)明的第二實施方案中，如在圖IOA和圖IOB中所描繪，該包封套管77只用作一個隔熱板。該軸承套筒或外座圈64的組件以及該包封套管77受到在該包封套管77 與該軸承殼體內(nèi)孔71之間的一個油膜75的支撐和阻尼。在本發(fā)明的第三實施方案中，該軸承套筒或外座圈64被一個復(fù)合套管組件部分地包封，該復(fù)合套管組件包含圍繞該軸承套筒的一種黏彈性的阻尼介質(zhì)106。該黏彈性的阻尼介質(zhì)的一個功能是減弱由該軸承系統(tǒng)發(fā)出的振動以便防止有害的共振損壞軸承。該黏彈性的介質(zhì)的另一個功能是減弱和隔離發(fā)動機(jī)和車輛的振動，以便防止這些振動擾亂該軸承系統(tǒng)。該內(nèi)套管具有一個基本上圓柱形的內(nèi)直徑104，該內(nèi)直徑包圍著該REB的軸承套筒或外座圈64的外表面72。該內(nèi)套管的外表面105被化學(xué)地或機(jī)械地附接到該阻尼介質(zhì) 106上。該復(fù)合套管包含一種阻尼介質(zhì)106，該阻尼介質(zhì)被用來減弱該REB之內(nèi)和之外的振動。該外套管的內(nèi)表面107同樣被附接到該阻尼介質(zhì)106上。該外套管的基本上圓柱形的外表面108將該組件安裝到該軸承殼體的一個基本上圓柱形的內(nèi)表面71上。該阻尼介質(zhì)可以是一種黏彈性材料，如Vamac或Viton、或能夠承受汽車的液體和溫度的其他黏彈性的材料。如在以上討論的其他實施方案中，來自該渦輪機(jī)葉輪51的熱流動圍繞該氣壩58 行進(jìn)到該壓縮環(huán)襯套56，在那里一個熱墊片90阻止到達(dá)該內(nèi)座圈65T和該軸50的熱流動。該阻尼介質(zhì)106到該內(nèi)或外套管的連接部可以被模制粘合或事后粘合到對應(yīng)的內(nèi)或外套管上，其方式為使得典型的發(fā)動機(jī)扭轉(zhuǎn)曲軸阻尼器的多個元件被粘合在一起。在以上實施方案中，該套管可以徑向地覆蓋該套筒、或者覆蓋該套筒的軸向和徑向部分二者(即該外軸承座圈的渦輪機(jī)軸向端和壓縮機(jī)軸向端)。在每個實施方案中，可以在該渦輪機(jī)葉輪與該套盒之間的軸上提供一個具有低熱傳導(dǎo)率的熱墊片90。該套管可以被模制到該套筒上，或者它可以被“夾”到該套筒上，其方式為使得這兩半可以被夾在一起、或者該套管可以被壓到該套筒上。該內(nèi)套管的內(nèi)直徑的表面104優(yōu)選地被機(jī)械地或化學(xué)地附接到該軸承套筒或外墊圈64的外表面72上。該阻尼介質(zhì)106必須同樣被附接到該外套管的內(nèi)表面107與該內(nèi)套管的外表面105 二者上。該外層的外表面108必須被機(jī)械地(或化學(xué)地)附接到該軸承殼體的內(nèi)孔71上。這個界面可以例如是六角形的，它可以作為一個圓柱形而被壓入。理想地是這些軸承阻尼部件的組件會被機(jī)械地壓入并保持，因為該組件必須應(yīng)對該渦輪增壓器的軸向推力負(fù)載。為了作為一個阻尼器有效地工作，它必須處于機(jī)械接觸，這樣使得有待通過阻尼介質(zhì)而減弱的振動能量真正地被傳送到該阻尼介質(zhì)。由于這些原因，優(yōu)選的是該阻尼介質(zhì)到該復(fù)合套管的內(nèi)部部件和外部部件的連接應(yīng)是化學(xué)的或機(jī)械的。該阻尼套管的內(nèi)部部件到該套筒的連接應(yīng)是機(jī)械的或化學(xué)的。該套管組件到該軸承殼體的連接可以優(yōu)選地是不同的，因為它應(yīng)既便于組裝又便于拆卸。這種粘結(jié)可以是通過一種加熱激活的粘合劑實現(xiàn)的，這樣使得在該粘合劑用作潤滑劑的情況下對應(yīng)的部件被擠壓在一起，并且一旦這些元件已在位粘合劑就通過加熱而被激活。在本發(fā)明的示例性第三實施方案中的內(nèi)套管和外套管的材料是由一種耐用的、低熱傳導(dǎo)率的、化學(xué)耐受性的、耐高溫的、非金屬的、低摩擦的工程塑料制成的。然而，為了提高剛度以便易于將該復(fù)合套管組件壓入該軸承殼體之中、或者易于將該復(fù)合套管組件壓到該軸上的目的，這些套管之一或二者的材料可以是鋼，因為該黏彈性的材料會對這些軸承提供一些絕熱作用以隔離從該渦輪機(jī)殼體經(jīng)過該軸承殼體的熱流動。在本發(fā)明的第三實施方案的一個變體中，該阻尼元件不是一種黏彈性的材料，而該阻尼介質(zhì)是一種具有可控黏性的液體。包含這種液體的內(nèi)套管和外套管是如上所述，但在上述套管的軸向端部使用了一種柔性密封件以便將流體密封在內(nèi)。該流體可以是類似于如用于在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)上使用的黏性阻尼器中的流體，或者該流體可以是如在車輛減震器中使用的一種磁流變的流體，在車輛減震器中該流體的黏性通過圍繞該磁流變的流體的一個磁場的強(qiáng)度而進(jìn)行控制?，F(xiàn)在已經(jīng)說明了本發(fā)明，我們的權(quán)利要求如下
權(quán)利要求
1.一種滾動元件軸承，包括至少一個內(nèi)座圈(65，65C，65T)以及至少一個外座圈(64)，每個座圈配有至少一個滾道，每個座圈具有一個壓縮機(jī)端面以及一個渦輪機(jī)端面，一系列的滾動元件，每個滾動元件與一個內(nèi)滾道和一個外滾道相接觸，以及一個包封套管(77)，該包封套管具有一個內(nèi)直徑(79)，該內(nèi)直徑被裝配到該外座圈的外圓周的至少部分的外表面m上。
2.如權(quán)利要求1所述的滾動元件，其中所述包封套管包括選自下組的一種材料，該組由以下各項組成聚醚醚酮、聚四氟乙烯、聚酰亞胺、乙縮醛、無定形的熱塑性聚醚酰亞胺、 聚酰胺酰亞胺、聚苯并咪唑、或表現(xiàn)出高溫耐受性和低熱傳導(dǎo)率的非金屬復(fù)合材料。
3.如權(quán)利要求1所述的滾動元件，其中該包封套管的熱傳導(dǎo)率是從0.22至0. 5J/ Kg-0C。
4.如權(quán)利要求1所述的滾動元件，其中該包封套管的熱傳導(dǎo)率是從0.29至0. 35J/ Kg-0C。
5.如權(quán)利要求1所述的滾動元件，其中該包封套管(77)的內(nèi)直徑(79)被機(jī)械地或化學(xué)地附著到該外座圈(64)的外表面(72)上。
6.如權(quán)利要求1所述的滾動元件，其中該包封套管(77)被機(jī)械地或化學(xué)地附著到該外座圈(64)的徑向外表面(72)上。
7.如權(quán)利要求1所述的滾動元件，其中該包封套管(77)被機(jī)械地或化學(xué)地附著到該內(nèi)座圈(65，65C，65T)或外座圈(64)的壓縮機(jī)軸向端面或渦輪機(jī)軸向端面上。
8.一種渦輪增壓器，包括一個旋轉(zhuǎn)組件，該旋轉(zhuǎn)組件包括一個軸(5 和穩(wěn)固地附著到該軸的一端上的一個渦輪機(jī)葉輪(51)，以及一個軸承殼體，該軸承殼體包括一個具有內(nèi)直徑的軸承孔；一個滾動元件軸承套筒， 該套筒被支撐在所述軸承殼體之中，該套筒包括至少一個內(nèi)座圈(65，65C，65T)以及至少一個外座圈(64)，每個座圈配有至少一個滾道；一系列的滾動元件，每個滾動元件與一個內(nèi)滾道和一個外滾道相接觸；以及一個包封套管(77)，該包封套管具有一個內(nèi)直徑(79)， 該內(nèi)直徑被裝配到該外座圈的外表面(72)上，其中該包封套管(77)的外直徑對應(yīng)于該軸承孔的內(nèi)直徑，并且其中所述旋轉(zhuǎn)組件被所述滾動元件軸承支撐用于轉(zhuǎn)動。
9.一種渦輪增壓器，包括一個旋轉(zhuǎn)組件，該旋轉(zhuǎn)組件包括一個軸(5 和穩(wěn)固地附著到該軸的一端上的一個渦輪機(jī)葉輪(51)；一個軸承殼體，該軸承殼體包括一個具有內(nèi)直徑的軸承孔；以及一個滾動元件軸承套筒，該套筒被支撐在所述軸承殼體之中，該套筒包括至少一個內(nèi)座圈(65，65C，65T)以及至少一個外座圈(64)，每個座圈配有至少一個滾道；一系列的滾動元件，每個滾動元件與一個內(nèi)滾道和一個外滾道相接觸；以及一個包封套管(77)，該包封套管具有一個內(nèi)直徑(79)，該內(nèi)直徑被附著到該外座圈的外表面m上；其中該包封套管(77)的外直徑小于該軸承孔的內(nèi)直徑；其中包括該包封套管(77)的該軸承套筒組件受到在該包封套管(77)與該軸承殼體內(nèi)孔(71)之間的一個油膜(75)的支撐和阻尼；并且其中所述旋轉(zhuǎn)組件受到所述滾動元件軸承的支撐而用于轉(zhuǎn)動。
10.一種渦輪增壓器，包括一個旋轉(zhuǎn)組件，該旋轉(zhuǎn)組件包括一個軸(5 和穩(wěn)固地附著到該軸的一端上的一個渦輪機(jī)葉輪(51)；一個軸承殼體，該軸承殼體包括一個具有內(nèi)直徑的軸承孔；以及一個滾動元件軸承套筒，該套筒被支撐在所述軸承殼體之中，該套筒包括至少一個內(nèi)座圈(65，65C，65T)以及至少一個外座圈(64)，每個座圈配有至少一個滾道；一系列的滾動元件，每個滾動元件與一個內(nèi)滾道和一個外滾道相接觸；以及一個包封套管(77)，該包封套管具有一個內(nèi)直徑(79)，該內(nèi)直徑被附著到該外座圈的外表面m上；其中該外座圈(64)至少部分地被一個復(fù)合套管組件包封，該復(fù)合套管組件包括一個內(nèi)層、一種黏彈性的阻尼介質(zhì)(106)、以及一個外層，其中該內(nèi)層具有一個基本上圓柱形的內(nèi)直徑(104)，該內(nèi)直徑包圍著該軸承套筒的外座圈(64)，其中該內(nèi)層的外表面(10 被化學(xué)地或機(jī)械地附接到一種阻尼介質(zhì)(106)上，其中該外層的內(nèi)表面(107)同樣被附接到該阻尼介質(zhì)(106)上，并且其中該外層的基本上圓柱形的外表面(108)將該組件安裝到該軸承殼體的一個基本上圓柱形的內(nèi)表面 (71)上；并且其中所述旋轉(zhuǎn)組件受到所述滾動元件軸承的支撐而用于轉(zhuǎn)動。
11.如權(quán)利要求10所述的渦輪增壓器，其中該阻尼介質(zhì)是一種黏彈性材料。
12.如權(quán)利要求10所述的渦輪增壓器，其中該阻尼介質(zhì)是一種磁流變的流體，其中的阻尼能力可以通過磁場的變化而被改變。
全文摘要
一種渦輪增壓器使用了一種高速滾動元件的軸承系統(tǒng)。一個示例性滾動元件軸承系統(tǒng)包括一個聚合物套管以便阻止從軸承殼體進(jìn)入該滾動元件軸承系統(tǒng)的外座圈中的熱流動。在本發(fā)明的一個第二實施方案中，這個套管是由一個油膜支撐的。在本發(fā)明的一個第三實施方案中，軸承套筒受到一種阻尼介質(zhì)的阻尼，該阻尼介質(zhì)還將軸承套筒連接到軸承殼體上。
文檔編號F02B39/00GK102388209SQ201080016254
公開日2012年3月21日 申請日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月20日
發(fā)明者A·克里, A·卡瓦格納羅, P·迪默, T·豪斯 申請人:博格華納公司