CN101881271B

CN101881271B - 一种机械增压器输入端总成

Info

Publication number: CN101881271B
Application number: CN 201010140023
Authority: CN
Inventors: 施法佳; 周俊; 祝莹; 范礼
Original assignee: WUHU JAPHL POWERTRAIN SYSTEMS CO Ltd
Current assignee: Japhl Powertrain Systems Co., Ltd.
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2030-03-31
Also published as: CN101881271A

Abstract

本发明提供一种应用于机械增压器领域的机械增压器输入端总成，所述的增压器输入端总成包括带轮(2)，所述的机械增压器输入端的前盖板(20)和轴承板(22)构成空腔结构，输入轴(3)与主动轴(12)安装在空腔内，输入轴(3)与主动轴(12)之间通过联轴器(15)连接，主动齿轮(13)套装在主动轴(12)上，从动齿轮(14)套装在从动轴(16)上，主动齿轮(13)与从动齿轮(14)啮合，输入轴(3)与带轮(2)固定连接，带轮(2)与输入轴(3)连接的另一面上装有装饰盖(1)。本发明的技术方案，可以保证主动轴与输入轴在增压器处于不同工况时的同轴度，提高增压器的运行平稳性，实现增压器润滑油的终身免维护。

Description

一种机械增压器输入端总成

技术领域

本发明涉及机械增压器领域，更具体的说，本发明是涉及一种机械增压器输入端总成。

背景技术

在不增加缸体容积的情况下，发动机增压技术可以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。

传统的带机械增压中冷发动机的工作原理图如附图6所示。机械增压器39有一对相互啮合的主动转子35和从动转子36，这两个转子分别固定在主动轴12从动轴16上，主从动轴的两端由轴承II7支撑，这对转子轴由一对相互啮合的主动齿轮13和从动齿轮14驱动。机械增压器39一般由发动机曲轴驱动，发动机曲轴的扭矩由发动机带轮40通过皮带37输送到增压器带轮2上并驱动增压器旋转。气体从增压器进气管38进入机械增压器39，增压后的气体经过中冷器34冷却后进入发动机32的进气歧管33，发动机32燃烧后的废气由排气歧管31流向排气管30并最终排到大气中。

中国专利号为CN200410023340.2的专利文献公开了一种机械增压器的专利技术，该专利技术中的机械增压器是一种传统的增压器。该机械增压器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，主动轴及靠近带轮一侧的轴承所承载的负荷较大，发动机输出扭矩的脉动特性也将严重影响增压器的性能和可靠性；此外，这种技术也未能很好的解决增压器轴承齿轮的润滑及与发动机的隔振问题。

现有技术中的机械增压器，驱动扭矩直接从输入轴传递到增压器转子。由于车用发动机的输出扭矩并不完全平稳恒定，而是脉动的，这将导致增压器内一对正时齿轮回弹，并伴随着咔嚓咔嚓的声音，因此现有增压器的振动和机械噪声是很大的。此外，相互啮合的齿轮和轴承的高速旋转，都需要保证齿轮和轴承得到充分的润滑，否则将严重影响机械增压器的可靠性和耐久性；而传统的机械增压器由于润滑油的密封性能不好，经常发生漏油现象，这就要求在平时维护时定期为增压器补充润滑油。这不仅增加了维护成本，还使增压器的耐久性面临着潜在危险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能降低机械增压器的机械噪声，提高机械增压器的运行平稳性的增压器输入端总成。

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输入端总成，包括带轮，所述的机械增压器输入端总成还包括前盖板，轴承板，输入轴，主动轴，从动轴，主动齿轮，从动齿轮，所述的前盖板和轴承板构成空腔结构，输入轴与主动轴安装在空腔内，输入轴与主动轴之间通过联轴器连接，设置为输入轴带动主动轴转动的结构，主动齿轮套装在主动轴上，从动齿轮套装在从动轴上，主动齿轮与从动齿轮啮合，输入轴与带轮固定连接，带轮与输入轴连接的另一面上装有装饰盖。

所述的前盖板和轴承板构成整体外形呈“T”型的结构，前盖板和轴承板内部结构为油腔，安装在前盖板内的输入轴与前盖板内壁之间安装轴承I，输入轴与主动轴之间安装联轴器，联轴器包括前轮毂，扭转弹簧，后轮毂，主动轴与从动轴上分别套装轴承III，轴承板上设置安装孔，分别用于安装主动轴与从动轴的轴承III。

所述的前盖板内设置沿圆周一周的一级凸台和二级凸台，骨架油封嵌装在前盖板内的一级凸台上，所述的靠近油腔的输入轴与前盖板内壁之间安装轴承II，前盖板内的二级凸台与轴承II之间设置压缩弹簧，轴承板上的安装孔设置分别套装在主动轴与从动轴上的骨架油封，骨架油封的外圈与安装孔内壁贴合，骨架油封设置在轴承III的外侧。

所述的轴承III的外圈上均镶嵌有沿轴承外圈一周的片状的注塑环(注塑环采用工程塑料、或比轴承板材料热膨胀系数大的材料均可)，所述的注塑环设置为镶嵌一道或一道以上的结构。

所述的安装轴承III的轴承板在位于油腔一侧的安装孔的边沿设置向安装孔中心线方向突出的卡端，从而形成将轴承III卡装在轴承板上的结构。

所述的油封骨架与旋转轴(包括输入轴，主动轴，从动轴)接触的密封唇设置为双层结构，包括防油唇和防尘唇，防油唇是采用带回油纹的耐磨聚四氟乙烯(PTFE)。

所述的主动齿轮和从动齿轮均采用小模数(模数小于1)、小压力角(压力角小于15°)、齿顶高系数大(齿顶高系数大于1)的齿轮。

所述的后轮毂的内孔上安装衬套，输入轴插入安装有衬套的后轮毂的内孔中，衬套的内壁涂有耐磨、摩擦系数小、适合于无油润滑的PTFE层。

所述的靠近带轮端的轴承I设置为双列轴承，所述的轴承I采用两侧带密封圈的双列角接触球轴承，轴承II、轴承III都采用深沟球轴承。

采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：

本发明在增压器输入轴和主动轴之间添加一个联轴器总成，可以大大减弱发动机输出扭矩脉动对机械增压器的影响，减小了增压器的振动和机械噪声。此外，在后轮毂的内孔中压装了一个耐磨的衬套，可以有效保证主动轴与输入轴在增压器处于不同工况时的同轴度。

本发明中的一对相互啮合的主从动齿轮是小模数、小压力角、齿顶高系数大的高精度齿轮，这样的结构可以进一步降低增压器的机械噪声，提高机械增压器的运行平稳性。

本发明采用的骨架油封，与旋转轴接触的防油唇采用设置回油纹的耐磨聚四氟乙烯(PTFE)，线速度可以超过20m/s，经久耐用，密封性能好，结合端面密封胶，可以实现机械增压器润滑油的终身免维护。

靠近带轮端的轴承采用两侧带密封圈的双列角接触球轴承，使得采用本适用新型的机械增压器可以承受较大的轴向载荷，大大提高了增压器的耐久性。

轴承板内压装的轴承的外圈均镶嵌有注塑环，由于注塑环热膨胀系数大于轴承板材料的热膨胀系数，因此保证了轴承与轴承板时刻都是过盈连接在一起，避免了轴承外圈与轴承板的相对滑动。

轴承通过旋铆固定在前盖板或轴承板上，结构简单适用。

前盖板内的轴承一侧装有压缩弹簧，消除了轴承游隙的影响，保证了输入轴运行平稳。

本发明的结构不仅可以作为罗茨式机械增压器的输入端总成，还可以作为螺旋式机械增压器和其它类似结构机械增压器的输入端总成。

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为本发明所述的机械增压器输入端总成的整体结构剖视示意图；

图2为本发明所述的轴承III23的外圈设置注塑环的结构示意图；

图3为图1所述的轴承板设置卡端的A部位的放大结构示意图；

图4为本发明的联轴器的结构示意图；

图5为本发明的油封骨架的结构示意图；

图6为现有技术中的增压中冷发动机的工作原理图；

图中标记为：1、装饰盖；2、带轮；3、输入轴；4、轴承I；5、骨架油封；6、压缩弹簧；7、轴承II；8、前轮毂；9、扭转弹簧；10、后轮毂；11、衬套；12、主动轴；13、主动齿轮；14、从动齿轮；15、联轴器；16、从动轴；17、密封螺栓；18、注油孔；19、螺栓；20、前盖板；21、油腔；22、轴承板；23、轴承III；24、注塑环；25、一级凸台；26、二级凸台；27、卡端；28、安装孔；29、内孔；30、排气管；31、排气歧管；32、发动机；33、进气歧管；34、中冷器；35、主动转子；36、从动转子；37、皮带；38、增压器进气管；39、机械增压器，40、发动机带轮；41、内骨架；42、外骨架；43、防油唇；44、防尘唇；45、回油纹。

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所示，本发明为一种机械增压器输入端总成，包括带轮2，所述的机械增压器输入端总成还包括前盖板20，轴承板22，输入轴3，主动轴12，从动轴16，主动齿轮13，从动齿轮14，所述的前盖板20和轴承板22构成空腔结构，输入轴3与主动轴12安装在空腔内，输入轴3与主动轴12之间通过联轴器15连接，设置为输入轴3带动主动轴12转动的结构，主动齿轮13套装在主动轴12上，从动齿轮14套装在从动轴16上，主动齿轮13与从动齿轮14啮合，输入轴3与带轮2固定连接，带轮2与输入轴3连接的另一面上装有装饰盖1。

所述的前盖板20和轴承板22构成整体外形呈“T”型的结构，前盖板20和轴承板22内部结构为油腔21，安装在前盖板20内的输入轴3与前盖板20内壁之间安装轴承I 4，输入轴3与主动轴12之间安装联轴器15，联轴器15包括前轮毂8，扭转弹簧9，后轮毂10，主动轴12与从动轴16上分别套装轴承III23，轴承板22上设置安装孔28，分别用于安装主动轴12与从动轴16的轴承III23。

所述的前盖板20内设置沿圆周一周的一级凸台25和二级凸台26，骨架油封5嵌装在前盖板20内的一级凸台25上，所述的靠近油腔21的输入轴3与前盖板20内壁之间安装轴承II7，前盖板20内的二级凸台26与轴承II7之间设置压缩弹簧6，轴承板22上的安装孔28设置分别套装在主动轴12与从动轴16上的骨架油封5，骨架油封5的外圈与安装孔28内壁贴合，骨架油封5设置在轴承III23的外侧。

所述的两个轴承III23的外圈上均镶嵌有沿轴承外圈一周的片状的注塑环24，所述的注塑环24设置为镶嵌一道或一道以上的结构。

所述的安装轴承III23的轴承板22在位于油腔21一侧的安装孔28的边沿设置向安装孔28中心线方向突出的卡端27，从而形成将轴承III23卡装在轴承板22上的结构。

所述的油封骨架5与旋转轴(包括输入轴3，主动轴12，从动轴(16))接触的密封唇设置为双层结构，包括防油唇43和防尘唇44，防油唇43采用设置出带回油纹的耐磨聚四氟乙烯(PTFE)。(图5用于说明油封骨架5的结构).

所述的主动齿轮13和从动齿轮14均采用小模数(模数小于1)、小压力角(压力角小于15°)、齿顶高系数大(齿顶高系数大于1)的齿轮。

所述的后轮毂的内孔上安装衬套11，输入轴3插入安装有衬套11的后轮毂10的内孔29中，衬套11的内壁涂有耐磨、摩擦系数小、适合于无油润滑的PTFE层。

所述的靠近带轮2端的轴承I4设置为双列轴承，所述的轴承I4采用两侧带密封圈的双列角接触球轴承，轴承II7、轴承III23都采用深沟球轴承。

为了减小车用发动机输出扭矩的脉动对机械增压器产生的振动和机械噪声，本专利在增压器输入轴3和主动轴12之间添加一个联轴器15，该联轴器15由前轮毂8、扭转弹簧9和后轮毂10组成。前轮毂8压装在输入轴3后端，后轮毂10压装在主动轴12前端，扭转弹簧9安装在由前后轮毂构成的环形腔室内，扭转弹簧9起着传递扭矩和隔振的双重作用。

由于增压器运行工况不同，会导致轴承板22的温度不同，这将会使安装在轴承板22上的两个轴承孔的中心距会随着热膨胀而发生变化，继而增加转子间的运行间隙，降低增压器的容积效率。因此，在后轮毂10的内孔29上装有一个衬套11，输入轴3后端插入在衬套11的内孔29中，两者是间隙配合，为了减小输入轴3后端对衬套11的内孔29的磨损，结合衬套11在油腔中的位置，衬套11的内壁涂有耐磨、摩擦系数小、适合于无油润滑的PTFE薄层。

为了进一步降低机械增压器的机械噪声，提高机械增压器的运行平稳性，本发明的一对相互啮合的主从动齿轮采用小模数、小压力角、齿顶高系数大的高精度齿轮，由于齿面重合系数高，有助于减小振动和降低噪声。

对于机械增压器，必须要保证齿轮、轴承被充分的润滑。通常，润滑油的泄漏主要有两个途径，一是通过油封的唇口和外圈向外泄漏，一是通过形成油腔的前盖板和轴承板间相连接的端面。为了避免润滑油泄漏，减小或取消日常维护，本发明采用一种骨架油封5和端面密封相结合的密封结构。骨架油封5压装在增压器内的相应位置，为了保证密封效果，压装之前，在安装部位的孔内涂少许密封胶。骨架油封5与旋转轴接触的密封唇为双层结构，防尘唇44口将隔绝空气、灰尘和外界污染物进入油腔，防止润滑油变脏、老化和油腔内压力升高造成润滑油的向外泄漏。防油唇43口是带回油纹45的耐磨聚四氟乙烯(PTFE)，回油纹45的旋向与轴的转向有对应的关系，这样在旋转过程中，回油纹45不断将润滑油泵回油腔(回油纹45结构如图5所示)。并且即使润滑油经过轴的边界，也可以通过回油纹45将润滑油泵到油腔21。

另外，在前盖板21和轴承板22相连接的端面上，涂有少许密封胶，该密封胶可以填平加工端面时形成的微观不平度。在螺栓紧固后，填充的密封胶会发生固化，且与润滑油具有兼容性。采用本密封结构，可以做到油腔内的润滑油无泄漏，从而实现机械增压器润滑油的终身免维护。

本发明的结构如图1所示。发动机扭矩经过带轮2传递给输入轴3，带轮2压装在输入轴3的前端，装饰盖1紧扣在带轮2外侧。

输入轴3由轴承I 4和轴承II 7支撑着，为了减小轴承II 7轴向位移，在轴承II 7的左侧布置一个压缩弹簧6。为了将输入轴3的扭矩继续向后传递，在输入轴3的后端压装一个前轮毂8，发动机扭矩从前轮毂8经过扭转弹簧9传递到后轮毂10。输入轴3的后端插入在后轮毂10的内孔29中，两者是间隙配合，为了减小后轮毂10的内孔29磨损，在后轮毂10的内孔29中压装了一个耐磨的衬套11。后轮毂10压装在主动轴12的前端，轴承轴承III23用于支撑主动轴12。传输到主动轴12上的部分扭矩通过压装在主动轴12上的主动齿轮13传递给从动齿轮14，从动齿轮14压装在从动轴16的前端，从动轴16上的另一个轴承III23用于支撑从动轴16。

轴承II7、轴承III23都是深沟球轴承，需要润滑油润滑。由于轴承板22温度变化较大，为了保证轴承III23与轴承板22的连接，主动轴12和从动轴16上的轴承III23是两个完全相同的轴承，其外圈均镶嵌有注塑环24，利用注塑环24热膨胀系数大于轴承板22材料的热膨胀系数，保证了这两个轴承III23时刻与轴承板22都是过盈连接在一起。轴承III23外圈的注塑环24结构如附图2所示。主动齿轮13和从动齿轮14是小模数、小压力角、大齿高的高精度齿轮。为了保证齿轮与轴的连接效果，在两个轴上与齿轮的装配面上都加工有花键。

整个输入端总成的两个壳体分别是前盖板20和轴承板22。双列轴承I4和轴承II7均装在前盖板20内，其中双列轴承I4通过旋铆固定在前盖板20上；两个轴承III23装在轴承板22上的安装孔28，并通过旋铆固定在轴承板22上；这三处旋铆的结构相同，轴承III23与轴承板22旋铆的结构详图如附图3所示。这两个壳体通过螺栓19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。

前盖板20和轴承板22内部组成一个油腔21，油腔21内的润滑油将给轴承II7、前轮毂8、扭转弹簧9、后轮毂10、主动齿轮13、从动齿轮14、轴承III23提供润滑，为了保证油腔21内的润滑油不泄漏，在前盖板20的一侧围绕着输入轴3装了一个骨架油封5，在轴承板22的另一侧围绕主动轴12和从动轴16分别各装一个骨架油封5。润滑油通过布置在前盖板20上的注油孔18注入油腔21内，注油孔18由密封螺栓17进行密封。

前轮毂8、扭转弹簧9和后轮毂10构成了联轴器总成，附图4是构成本发明的联轴器的一个具体实施例，但本发明的联轴器结构不仅限于此。

输入轴3由两个轴承支撑着，靠近带轮端的轴承I4采用两侧带密封圈的双列角接触球轴承，该轴承的密封腔内有油脂，不需要外界提供润滑油进行润滑；该种轴承除了可以承受较大的径向负荷外，还可以承受较大的轴向负荷和力矩负荷，与单列轴承相比，双列角接触球轴承具有更好的刚性，能承受倾覆力矩。

支撑输入轴的另一个轴承II7就是普通的没有密封圈的单列深沟球轴承，骨架油封5安放在这两个轴承之间，这样不仅可以保证深沟球轴承得到充分的润滑，还减小了润滑油的泄漏。为了消除由于轴承游隙造成的输入轴3的窜动，为输入轴3提供一个良好的旋转中心，在单列深沟球的一侧布置了一个压缩弹簧6。

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

1.一种机械增压器输入端总成，包括带轮(2)，其特征在于：所述的机械增压器输入端总成还包括前盖板(20)，轴承板(22)，输入轴(3)，主动轴(12)，从动轴(16)，主动齿轮(13)，从动齿轮(14)，所述的前盖板(20)和轴承板(22)构成空腔结构，输入轴(3)与主动轴(12)安装在空腔内，输入轴(3)与主动轴(12)之间通过联轴器(15)连接，设置为输入轴(3)带动主动轴(12)转动的结构，主动齿轮(13)套装在主动轴(12)上，从动齿轮(14)套装在从动轴(16)上，主动齿轮(13)与从动齿轮(14)啮合，输入轴(3)与带轮(2)固定连接，带轮(2)与输入轴(3)连接的另一面上装有装饰盖(1)。

2.根据权利要求1所述的机械增压器输入端总成，其特征在于：所述的前盖板(20)和轴承板(22)构成整体外形呈“T”型的结构，前盖板(20)和轴承板(22)内部结构为油腔(21)，安装在前盖板(20)内的输入轴(3)与前盖板(20)内壁之间安装轴承I(4)，输入轴(3)与主动轴(12)之间安装联轴器(15)，联轴器(15)包括前轮毂(8)、扭转弹簧(9)、后轮毂(10)，主动轴(12)与从动轴(16)上分别套装轴承III(23)，轴承板(22)上设置安装孔(28)，分别用于安装主动轴(12)与从动轴(16)的轴承III(23)。

3.根据权利要求2所述的机械增压器输入端总成，其特征在于：所述的前盖板(20)内设置沿圆周一周的一级凸台(25)和二级凸台(26)，骨架油封(5)嵌装在前盖板(20)内的一级凸台(25)上，靠近油腔(21)的所述输入轴(3)与前盖板(20)内壁之间安装轴承II(7)，前盖板(20)内的二级凸台(26)与轴承II(7)之间设置压缩弹簧(6)，轴承板(22)上的安装孔(28)设置分别套装在主动轴(12)与从动轴(16)上的骨架油封(5)，骨架油封(5)的外圈与安装孔(28)内壁贴合，骨架油封(5)设置在轴承III(23)的外侧。

4.根据权利要求2或3所述的机械增压器输入端总成，其特征在于：所述的轴承III(23)的外圈上均镶嵌有沿轴承外圈一周的片状的注塑环(24)，所述的注塑环(24)设置为镶嵌一道或一道以上的结构。

5.根据权利要求4所述的机械增压器输入端总成，其特征在于：所述的轴承III(23)的轴承板(22)在位于油腔(21)一侧的安装孔(28)的边沿设置向安装孔(28)中心线方向突出的卡端(27)，从而形成将轴承III(23)卡装在轴承板(22)上的结构。

6.根据权利要求3所述的机械增压器输入端总成，其特征在于：所述的骨架油封(5)与旋转轴，包括输入轴(3)，主动轴(12)，从动轴(16)接触的密封唇设置为双层结构，包括防油唇(43)和防尘唇(44)，防油唇(43)是采用设置回油纹的耐磨聚四氟乙烯(PTFE)。

7.根据权利要求1所述的机械增压器输入端总成，其特征在于：所述的主动齿轮(13)和从动齿轮(14)均采用小模数、小压力角、齿顶高系数大的高精度齿轮。

8.根据权利要求2所述的机械增压器输入端总成，其特征在于：所述的后轮毂(10)的内孔(29)上安装衬套(11)，输入轴(3)插入安装有衬套(11)的后轮毂(10)的内孔(29)中，衬套(11)的内壁涂有耐磨、摩擦系数小、适合于无油润滑的PTFE层。

9.根据权利要求3所述的机械增压器输入端总成，其特征在于：靠近带轮(2)端的所述轴承I(4)设置为双列轴承，所述的轴承I(4)采用两侧带密封圈的双列角接触球轴承，轴承II(7)、轴承III(23)都采用深沟球轴承。