CN101876268B - 一种机械增压器结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用于发动机领域的机械增压器结构，所述的增压器结构的输入轴(2)一端与带轮(1)连接，另一端与主动轴(9)连接，输入轴(2)与主动轴(9)之间安装联轴器(6)，所述的增压器结构还包括前盖板油封(4)，主动转子油封(10)，从动转子油封(11)，前盖板油封(4)安装在前盖板(15)内，套装在输入轴(2)上，主动转子油封(10)和从动转子油封(11)均安装在轴承板(14)上，主动转子油封(10)套装在主动轴(9)上，从动转子油封(11)套装在从动轴(12)上。采用本发明的技术方案，能保证联轴器的润滑效果，可以减小增压器的振动，提高增压器的可靠性和耐久性。

Description

一种机械增压器结构

技术领域

本发明涉及汽车发动机领域，更具体的说，本发明是涉及一种机械增压器的结构。

背景技术

发动机增压技术可以在不增加缸体容积的情况下就能大幅提高发动机的功率和扭矩，因而越来越受到重视。汽车发动机的增压技术主要有废气涡轮增压和机械增压。相对废气涡轮增压，机械增压器瞬态响应特性好、使用维护简单、寿命长等优点，因而逐渐在发动机行业得到广泛应用。

罗茨式机械增压器是一种常用的机械增压器，它内有一对相互啮合的转子，这对转子分别固定在一根轴上，轴的两端由轴承支撑，这对转子轴由一对相互啮合的齿轮驱动着高速旋转。轴承和齿轮的润滑性能对机械增压器的性能和可靠性有着决定性影响。传统的罗茨式机械增压器，由于润滑油腔密封性不好，经常发生润滑油泄漏，使得轴承和齿轮得不到充分润滑，从而影响机械增压器的性能和耐久性。此外，泄漏的润滑油随增压后的气体进入发动机后，将影响发动机的燃烧性能，降低发动机的性能，还将引起发动机排气冒蓝烟现象。通常，为保证润滑油腔有足够的润滑油，需要及时补充润滑油，这将导致维护费用增加。

中国专利号为CN200420036260.6的专利文献公开了一种内燃机机械增压器的专利技术，该系统的一对正时齿轮与带轮分别位于增压器的两端，带轮将扭矩从主动轴经过正时齿轮传递给从动轴，驱动增压器转子旋转，然而该专利没有说明齿轮润滑及油封等问题；此外，这种结构的增压器主动轴传递的扭矩较大，对主动轴的结构强度及整个增压器的结构强度都提出了很高的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种经久耐用，密封性能好，可以实现增压器润滑油终身免维护的机械增压器结构。

要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：

本发明为一种机械增压器结构，包括前盖板，带轮，主动轴，从动轴，输入轴一端与带轮连接，另一端与主动轴连接，输入轴上套装双列轴承，从动轴上套装轴承，输入轴与主动轴之间安装联轴器，所述的增压器结构还包括前盖板油封，主动转子油封，从动转子油封，所述的前盖板油封安装在前盖板内，套装在输入轴上，所述的主动转子油封和从动转子油封均安装在轴承板上，所述的主动转子油封套装在主动轴上，所述的从动转子油封套装在从动轴上。

所述的前盖板油封设置在前盖板和输入轴之间，前盖板油封包括金属的外骨架I和内骨架I，丙烯酸酯橡胶或乙烯-丙烯丙烯酸酯橡胶材料的油封外缘I粘合在外骨架I上，构成油封外缘I的同时也构成防尘唇I。

外骨架I设置为截面呈n型的结构，外骨架I的边沿折弯，从而将圆周型内骨架I、防油唇I及作为防尘唇I的橡胶一起卡装在外骨架I的内表面。

所述的主动转子油封包括金属的内骨架II和外骨架II，外骨架II设置为截面呈n型的结构，外骨架II的边沿折弯，从而将截面为L型的内骨架II、防油唇II及防尘唇II卡装在外骨架II的内表面，所述的防油唇II上设置有螺旋线型的凹下的回油纹II。

所述的从动转子油封和主动转子油封结构相同，从动转子油封的回油纹III的螺纹旋向与主动转子油封的回油纹II的螺纹旋向相反的结构。

所述的前盖板油封的防油唇I是聚四氟乙烯(PTFE)，防油唇I的表面有螺旋线型的凹下的回油纹。

所述的主动转子油封的防油唇II采用耐油耐高温耐磨的聚四氟乙烯(PTFE)。

所述的前盖板油封的油封外缘I粘合在金属的外骨架上，所述的油封外缘I为丙烯酸酯橡胶或乙烯-丙烯丙烯酸酯橡胶材料。

所述的输入轴由双列轴承和轴承支撑在前盖板内，轴承是深沟球轴承；双列轴承靠近带轮的一端，双列轴承是采用两侧带密封圈的双列角接触球轴承，双列轴承内有润滑脂。

所述的主动轴和从动轴分别主动轴轴承和从动轴轴承支撑，所述的主动轴轴承和从动轴轴承均是深沟球轴承。

采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：

本发明将油腔由传统的带轮对侧调整到带轮同侧，同时也将一对啮合的齿轮从传统的带轮对侧调换到带轮同侧，这样可以减小主动轴传递的扭矩，降低主动轴的强度；输入轴和主动轴间的联轴器置于油腔内，保证了联轴器的润滑效果，这样可以减小增压器的振动，提高增压器的可靠性和耐久性。

本发明的前盖板和输入轴之间的油封是粘合式的骨架油封，粘合在金属外骨架上的弹性丙烯酸酯橡胶或乙烯-丙烯丙烯酸酯橡胶材料压装在前盖板的孔内，可以很好的弥补前盖板受热膨胀，防止外径漏油。

防尘唇I与粘合在外金属外骨架I上的橡胶是一个整体。

本发明的输入轴由两个轴承支撑着，前盖板油封置于两个轴承之间，其中靠近带轮端的轴承是采用两侧带密封圈的双列角接触球轴承，轴承内有润滑脂，不需要额外的润滑油进行润滑，双列轴承两侧的密封圈也对油腔内的润滑油能起到进一步密封和防尘作用。

本发明的轴承板和主从轴之间的油封是组合式的骨架油封，金属外骨架直接压装在轴承板内孔中，可以及时充分散去轴与防油唇摩擦产生的热量，有效防止了唇口材料的老化。

本发明中骨架油封的防油唇是聚四氟乙烯(PTFE)材料，线速度可以超过20m/s，经久耐用，密封性能好，可以实现机械增压器润滑油的终身免维护。

本发明中骨架油封的防油唇表面都有螺旋线型的回油纹，一定旋向的回油纹和旋转轴共同产生一个向油腔侧的泵吸作用，充分减小了润滑油经过轴边界的泄漏，保证了密封效果。

附图说明

下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：

图1是本发明所述的机械增压器的剖视结构示意图；

图2是本发明所述的前盖板油封的结构剖视示意图；

图3是本发明所述的主动转子油封的结构剖视示意图；

图4是本发明所述的从动转子油封的结构剖视示意图；

图中标记为：1、带轮；2、输入轴；3、双列轴承；4、前盖板油封；5、轴承；6、联轴器；7、主动齿轮；8、主动轴轴承；9、主动轴；10、主动转子油封；11、从动转子油封；12、从动轴；13、从动轴轴承；14、轴承板；15、前盖板；16、从动齿轮；17、油腔；18、注油孔；19、密封螺栓；20、防尘唇I；21、油封外缘I；22、外骨架I；23、内骨架I；24、防油唇I；25、回油纹I；26、内骨架II；27、外骨架II；28、防尘唇II；30、防油唇II；31、回油纹II；32、内骨架III；33、外骨架III；34、防尘唇III；36、防油唇III；37、回油纹III。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：

如附图1-4所示，本发明为一种机械增压器结构，包括前盖板15，带轮1，主动轴9，从动轴12，输入轴2一端与带轮1连接，另一端与主动轴9连接，输入轴2上套装双列轴承3，从动轴12上套装轴承5，输入轴2与主动轴9之间安装联轴器6，所述的增压器结构还包括前盖板油封4，主动转子油封10，从动转子油封11，所述的前盖板油封4安装在前盖板15内，套装在输入轴2上，所述的主动转子油封10和从动转子油封11均安装在轴承板14上，所述的主动转子油封10套装在主动轴9上，所述的从动转子油封11套装在从动轴12上。

所述的前盖板油封4设置在前盖板15和输入轴2之间，前盖板油封4包括金属的外骨架I22和内骨架I23，丙烯酸酯橡胶或乙烯-丙烯丙烯酸酯橡胶材料的油封外缘I21粘合在外骨架I22上，构成油封外缘I21的同时也构成防尘唇I20。

外骨架I22设置为截面呈n型的结构，外骨架I22的边沿折弯，从而将圆周型内骨架I23、防油唇I24及作为防尘唇I20的橡胶一起卡装在外骨架I22的内表面。

所述的主动转子油封10包括金属的内骨架II26和外骨架II27，外骨架II27设置为截面呈n型的结构，外骨架II27的边沿折弯，从而将截面为L型的内骨架II26、防油唇II30及防尘唇II28卡装在外骨架II27的内表面，所述的防油唇II30上设置有螺旋线型的凹下的回油纹II31。

所述的从动转子油封11和主动转子油封10结构相同，从动转子油封11的回油纹III37的螺纹旋向与主动转子油封10的回油纹II31的螺纹旋向相反的结构。

所述的前盖板油封4的防油唇I24是聚四氟乙烯(PTFE)，防油唇I24的表面有螺旋线型的凹下的回油纹I25(回油纹I25为多道凹下的凹槽结构)。

所述的主动转子油封10的防油唇II30采用耐油耐高温耐磨的聚四氟乙烯(PTFE)。

所述的前盖板油封4的油封外缘I21粘合在金属的外骨架I22上，所述的油封外缘I21为丙烯酸酯橡胶或乙烯-丙烯丙烯酸酯橡胶材料。

所述的输入轴2由双列轴承3和轴承5支撑在前盖板15内，轴承5是深沟球轴承；双列轴承3靠近带轮1的一端，双列轴承3是采用两侧带密封圈的双列角接触球轴承，双列轴承3内有润滑脂。

所述的主动轴9和从动轴12分别主动轴轴承8和从动轴轴承13支撑，所述的主动轴轴承8和从动轴轴承13均是深沟球轴承。

本发明的增压器在工作时，油腔内的润滑油通过一对啮合齿轮的高速旋转搅动产生油雾，对油腔内的轴承，联轴器总成和齿轮等零部件进行飞溅润滑。为了减小主动轴传递的扭矩，降低主动轴的强度，本发明将油腔由传统的带轮对侧调整到带轮同侧，同时也将一对啮合的齿轮从传统的带轮对侧调换到带轮同侧。

为了保证增压器的齿轮、轴承等零部件在油腔内被充分的润滑，必须要保证该油腔有良好的密封性能，没有润滑油泄漏到油腔外。为此，必须保证构成油腔的前盖板和轴承板之间的密封性能，以及固定不动的前盖板、轴承板与旋转轴之间的密封性能。

本发明的前盖板15和输入轴之间的前盖板油封4是粘合式的骨架油封，油封外缘I21是内包金属骨架的丙烯酸酯橡胶或乙烯-丙烯丙烯酸酯橡胶材料，含金属骨架的橡胶的油封外缘I21压装在前盖板15的安装孔内，橡胶的弹性可以很好的弥补前盖板15的受热膨胀，防止其外径漏油。

密封用的防油唇I24是聚四氟乙烯(PTFE)材料，聚四氟乙烯(PTFE)耐温耐油，摩擦系数小，可以承受很高的与轴接触的线速度。防油唇I24的表面有螺旋线型的回油纹I25，回油纹I25的螺纹旋向与输入轴2的旋转方向相关，回油纹I25的旋向和输入轴2的旋转共同产生一个向油腔侧的泵吸作用，这样可以充分减小润滑油经过轴的边界的泄漏，保证了密封效果。

为了防止外界污染物和灰尘侵入油腔，粘合在金属外骨架上的丙烯酸酯橡胶的油封外缘I21还构成了防尘唇I20。

本发明的轴承板和主动轴9，从动轴12之间的主动转子油封10是组合式的骨架油封，金属的内外骨架将耐油耐高温耐磨的聚四氟乙烯(PTFE)防油唇II30和防尘唇II28固定在油封内，防油唇II30上也有螺旋线型的回油纹II31。由于轴承板14靠近增压器出口，因此轴承板14的从动转自油封11附近的温度较高，此处的油封11采用组合式的金属外骨架散热性比较好，可以防止轴与防油唇III36摩擦产生的热堆积以及唇口材料老化。为了弥补金属外骨架III33热涨冷缩导致的油封外径与孔的密封性能，在油封外径上和轴承板内孔涂上密封胶。

轴承板14内的主动转子油封和从动转子油封结构基本相同，主要差别在于回油纹的螺纹旋向不同。由于从动转子的旋转方向与主动转子的旋转方向相反，因此，从动转子油封回油纹的螺纹旋向与主动转子油封回油纹的螺纹旋向正好相反。为了防止在增压器装配时错装，本发明专利特意将这两个油封的外径设计成大小不同的两个，外金属骨架用不同的颜色以示区别。

本发明的增压器的结构如图1所示。前盖板15和轴承板14的内部组成一个油腔17，润滑油通过布置在前盖板15上的注油孔18注入油腔17内，注油孔18由密封螺栓19进行密封。输入轴2和前盖板15之间通过前盖板油封4进行密封，主动轴9和轴承板14之间通过主动转子油封10进行密封，从动轴12和轴承板14之间通过从动转子油封11进行密封。前盖板15和轴承板14通常通过螺栓连接在一起，为了避免润滑油通过壳体之间的间隙渗漏，在壳体结合面处涂少许密封胶。

输入轴2由双列轴承3和轴承5支撑着，这两个轴承都压装在前盖板15内，轴承5是深沟球轴承，通过油腔17内的润滑油对其进行润滑；双列轴承3靠近带轮1端，双列轴承3是采用两侧带密封圈的双列角接触球轴承，轴承内有润滑脂，不需要额外的润滑油进行润滑，双列轴承3的密封圈也对油腔17内的润滑油起进一步密封作用。

轴承8和轴承13分别对主动轴9和从动轴12提供支撑，这两个轴承都是深沟球轴承，压装在轴承板14内，通过油腔17内的润滑油对其进行润滑。

高速旋转的主动齿轮7和从动齿轮16搅动油腔17内的润滑油，形成的油雾将充满整个油腔17，并给轴承5、联轴器6、主动齿轮7、从动齿轮16、主动轴轴承8、从动轴轴承13提供飞溅润滑。

前盖板油封4的结构详图如图2所示。耐油耐热的丙烯酸酯橡胶(ACM、AEM)作为油封外缘I21粘合在外骨架I22上，构成油封外缘I21的橡胶同时也构成防尘唇I20。耐温耐油摩擦系数低的聚四氟乙烯(PTFE)作为防油唇I24被金属的外骨架I22和内骨架I23固定在油封内。粘合的橡胶油封外缘I21固定在前盖板15内，起着良好的静态密封作用；具有强度的防油唇I24与输入轴2接触，当轴旋转时为动态密封，当轴静止时为静态密封。防油唇24的表面是螺旋线型的回油纹I25，回油纹I25的螺纹旋向与输入轴2的旋转方向相关，回油纹I25的旋向和输入轴2的旋转共同产生一个向油腔17侧的泵吸作用。

主动转子油封10的结构详图如图3所示。由聚四氟乙烯(PTFE)构成的防油唇II30和防尘唇II28被金属的外骨架II27和内骨架II26固定在油封内。同前盖板油封4一样，主动转子油封10的防油唇II30上也有螺旋线型的回油纹II31，回油纹II31的螺纹旋向与主动轴9的旋转方向相关，回油纹II31的螺纹旋向和主动轴9的旋转共同产生一个向油腔17侧的泵吸作用。

从动转子油封11的结构图如图4所示，其结构与主动转子油封10的结构基本相同，由聚四氟乙烯(PTFE)构成的防油唇III36和防尘唇III34被金属的外骨架III33和内骨架III32固定在油封内，主要差别在于回油纹III37的螺纹旋向不同。由于从动轴12的旋转方向与主动轴9的旋转方向相反，因此，从动转子油封11的回油纹III37的螺纹旋向与主动转子油封10的回油纹III37的螺纹旋向正好相反。

本发明的三个油封外观差异明显，可以防止在增压器装配时油封的错装。

本发明不仅可以作为罗茨式机械增压器的油封系统，还可以作为螺旋式机械增压器和其它类似结构螺杆式风机的油封系统。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种机械增压器结构，包括前盖板(15)，带轮(1)，主动轴(9)，从动轴(12)，输入轴(2)一端与带轮(1)连接，另一端与主动轴(9)连接，输入轴(2)上套装双列轴承(3)，从动轴(12)上套装轴承(5)，输入轴(2)与主动轴(9)之间安装联轴器(6)，所述的增压器结构还包括前盖板油封(4)，主动转子油封(10)，从动转子油封(11)，所述的前盖板油封(4)安装在前盖板(15)内，套装在输入轴(2)上，所述的主动转子油封(10)和从动转子油封(11)均安装在轴承板(14)上，所述的主动转子油封(10)套装在主动轴(9)上，所述的从动转子油封(11)套装在从动轴(12)上，其特征在于：所述的前盖板油封(4)设置在前盖板(15)和输入轴(2)之间，前盖板油封(4)包括金属的外骨架I(22)和内骨架I(23)，丙烯酸酯橡胶或乙烯-丙烯丙烯酸酯橡胶材料的油封外缘I(21)粘合在外骨架I(22)上，构成油封外缘I(21)的同时也构成防尘唇I(20)，外骨架I(22)设置为截面呈n型的结构，外骨架I(22)的边沿折弯，从而将圆周型内骨架I(23)、防油唇I(24)及作为防尘唇I(20)的橡胶一起卡装在外骨架I(22)的内表面，所述的主动转子油封(10)包括金属的内骨架II(26)和外骨架II(27)，外骨架II(27)设置为截面呈n型的结构，外骨架II(27)的边沿折弯，从而将截面为L型的内骨架II(26)、防油唇II(30)及防尘唇II(28)卡装在外骨架II(27)的内表面，所述的防油唇II(30)上设置有螺旋线型的凹下的回油纹II(31)，所述的从动转子油封(11)和主动转子油封(10)结构相同，从动转子油封(11)的回油纹III(37)的螺纹旋向与主动转子油封(10)的回油纹II(31)的螺纹旋向相反的结构。

2.根据权利要求1所述的增压器结构，其特征在于：所述的前盖板油封(4)的防油唇I(24)是聚四氟乙烯(PTFE)，防油唇I(24)的表面有螺旋线型的凹下的回油纹I(25)。

3.根据权利要求1或2所述的机械增压器结构，其特征在于：所述的主动转子油封(10)的防油唇II(30)采用耐油耐高温耐磨的聚四氟乙烯(PTFE)。

4.根据权利要求3所述的增压器结构，其特征在于：所述的前盖板油封(4)的油封外缘I(21)粘合在金属的外骨架I(22)上。

5.根据权利要求4所述的机械增压器结构，其特征在于：所述的输入轴(2)由双列轴承(3)和轴承(5)支撑在前盖板(15)内，轴承(5)是深沟球轴承；双列轴承(3)靠近带轮(1)的一端，双列轴承(3)是采用两侧带密封圈的双列角接触球轴承，双列轴承(3)内有润滑脂。

6.根据权利要求5所述的机械增压器结构，其特征在于：所述的主动轴(9)和从动轴(12)分别由主动轴轴承(8)和从动轴轴承(13)支撑，所述的主动轴轴承(8)和从动轴轴承(13)均是深沟球轴承。

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