CN102518781A - 齿轮涡轮增压器 - Google Patents

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本发明齿轮涡轮增压器，具有涡壳，涡壳上设有进气口和排气口，涡壳内装有涡轮及轮轴，轮轴是采用一套高速齿轮传动机构驱动，该高速齿轮传动机构，具有壳体，在壳体的前端装有主轴，在壳体的后端与主轴同轴安装有一输出轴，该输出轴与涡壳内的轮轴为同一轴，输出轴上设计有传动齿轮，输出轴与壳体之间装有至少一级齿轮套，齿轮套与输出轴之间、齿轮套与齿轮套之间、齿轮套与壳体之间均采用滚动轴承支承连接，主轴通过齿轮、双联齿轮、三联齿轮、传动轴传动输出轴及齿轮套；本发明解决了现有涡轮增压低速工况下不能稳定增压，以及机械传动系统中滚动轴承受转速限制不能满足涡轮增压器高速转速的传动要求的问题，主要用于汽车发动机的进气系统。

Description

齿轮涡轮增压器
㈠ 技术领域：本发明涉及汽车发动机配套装置，尤其是一齿轮涡轮增压器。
㈡ 背景技术：目前，汽车发动机配套使用的涡轮增压器主要由驱动部分和压气部分组成，驱动部分为一泵轮结构，压气部分为涡轮结构，泵轮轴与涡轮轴为同一轴，发动排出的废气驱动泵轮，泵轮带动涡轮旋转，涡轮转动后给进气系统增压。这种涡轮增压器由于泵轮的启动速度要求较高，因此发动机在低速阶段（800转/分-2000转/分）不能稳定增压，增压效果明显不足。另一方面涡轮轴高速旋转，需要安装高速瓦式轴承，配置高压润滑油供油系统，使涡轮轴悬浮于高速轴承中转动。而一般的机械传动结构中，采用普通滚动轴承最高转速不能满足汽车涡轮增压大于55000转/分以上的高速转动技术要求。
㈢ 发明内容：本发明的目的就是要解决现有涡轮增压器低速增压效果差的问题，提供一种齿轮涡轮增压器。
本发明的设计思想是：采用齿轮传动机构代替原有的泵轮传动涡轮工作，从而实现稳定增压，使涡轮增压器从低速到高速都能进行稳定增压工作，从而提高发动机的低速阶段输出功率，提高汽车的加速能力和操控性。然而在齿轮传动机构中，如何解决滚动轴承能够适用高速转轴的支承是本发明的关键之一。因此本发明提出在转轴支承滚动轴承的外圈安装一个与转轴同方向转动、而转速较低的传动套，传动套再装滚动轴承与支承座连接，使滚动轴承的内外圈转速之差小于滚动轴承的极限转速，即可保证滚动轴承正常工作。当一级传动套外部的滚动轴承的内外圈转速之差仍大于极限转速时，可采用两级或多级传动套逐渐将每级的滚动轴承之转速降到极限转速以下，即在一级传动套外部再加二级传动套、三级或多级，传动套之间采用滚动轴承连接，以此类推，根据需要采用多级即可将各级滚动轴承的内外圈转速之差达到小于自身的极限转速。
本发明的具体方案是：齿轮涡轮增压器，具有涡壳，涡壳上设有进气口和排气口，涡壳内装有涡轮及轮轴，其特征在于：轮轴是采用一套高速齿轮传动机构驱动，该高速齿轮传动机构，具有壳体，在壳体的前端采用轴承座及滚动轴承安装有主轴，主轴的外端装有传动轮，主轴的内端设计有齿轮，在壳体的后端与主轴同轴安装有一输出轴，该输出轴与涡壳内的轮轴为同轴，输出轴的另一端设计有传动齿轮，输出轴与壳体之间装有至少一级齿轮套，齿轮套与输出轴之间、齿轮套与齿轮套之间、齿轮套与壳体之间均采用滚动轴承支承连接，输出轴的尾端通过一双联齿轮套与前述轴承座连接，同样双联齿轮套与输出轴之间、双联齿轮套与轴承座之间均采用滚动轴承支承连接，并且在壳体中横跨安装有一传动轴，传动轴的前段装有双联齿轮，双联齿轮同时与主轴上的齿轮和双联齿轮套中的齿轮之一传动连接；传动轴的中段套装有三联齿轮，三联齿轮同时与双联齿轮套中的齿轮之二、输出轴上齿轮、一级齿轮套上齿轮传动连接；传动轴的后段固定装有齿轮与输出轴和壳体之间的二级及以上的齿轮套传动连接。
本发明中所述的齿轮涡轮增压器，其特征在于：在主轴上位于主轴齿轮的两端各装有滚动轴承与轴承座连接。                           
本发明中所述的齿轮涡轮增压器，其特征在于：在输出轴尾端和一级齿轮套与输出轴之间分别加装有推力轴承。
本发明中所述的齿轮涡轮增压器，其特征在于：所有齿轮套和双联齿轮套的旋转方向设计为与输出轴同向；齿轮套和双联齿轮套的转速小于输出轴的转速，且齿轮套之间后一级齿轮套的转速小于前一级齿轮套的转速，并满足相邻两者转速差小于两者之间安装滚动轴承的转速极限值。
本发明中所述的齿轮涡轮增压器，其特征在于：在主轴上的齿轮和传动轴上的双联齿轮之间装有一过渡齿轮，使输出轴的旋转方向与主轴同向。
本发明中所述的齿轮涡轮增压器，其特征在于：在三联齿轮与传动轴之间加装有滚动轴承。
本发明在载荷较大和输出轴支承处采用了两级齿轮套的同向差速运动，而在载荷较小的输出轴尾端采用了一级双联齿轮套的差速运动，使滚动轴承能够在额定最大转速以下工况转动，（对于滚动轴承而言，其最大转速与载荷量是成反比的）可满足涡轮增压器高速齿轮轴涡轮轴的支承。本发明使用时，通过主轴上的传动轮与汽车工作电机传动连接，输入动力，主轴上的齿轮传动双联齿轮，双联齿轮传动双联轮套及传动轴，双联齿轮传动三联齿轮，三联齿轮同时传动输出轴和一级齿轮套（两者传动速比不同，形成差速，且一级齿轮套转速小于输出轴转速），传动轴带动其尾部的齿轮再传动二级及以上齿轮套，且二级齿轮套转速小于一级齿轮套转速。输出轴与涡轮轴为同一轴，则最终驱动涡轮以高速旋转进行压气工作。
本发明采用齿轮传动结构，驱动涡轮，传动比准确，工作无滑动，运转平稳，容易维修，特别是低速增压效果显著，压气工作由低到高，实现逐步增压，且无需配置高压润滑油系统，降低成本，加速增压范围扩大，使用寿命长。
㈣附图说明
图1是本发明总体结构主剖视图；
图2是图1的A-A视图。
图中，1-进气口，2-涡壳，3-涡轮，4-排气口，5-输出轴（涡轮轴），6-壳体，7-齿轮，8-三联齿轮，9-滚动轴承，10-传动轴，11-双联齿轮，12-轴承座，13-滚动轴承，14-皮带轮，15-齿轮，16-滚动轴承，17-推力轴承，18-滚动轴，19-双联齿轮套，20-传动齿轮，21-一级齿轮套，22-推力轴承，23-二级齿轮套，24、25、26-滚动轴承，27-主轴，28-过渡齿轮。
㈤具体实施方式：
参见图1、本发明是具有涡壳2，涡壳2上设有进气口1和排气口4，涡壳2内装有涡轮3，轮轴是采用一套高速齿轮传动机构驱动，该高速齿轮传动机构，具有壳体6，在壳体6的前端采用轴承座12及滚动轴承13、16安装有主轴27，主轴27的外端装有皮带轮14，主轴的内端设计有齿轮15，在壳体6的后端与主轴同轴安装有一输出轴5，输出轴5尾部设计有传动齿轮20，输出轴5前端伸进涡壳2内安装涡轮3，输出轴5与壳体6之间装有一级齿轮套21和二级齿轮套23，一级齿轮套21与输出轴5之间、一级齿轮套21与二级齿轮套23之间、二级齿轮套23与壳体6之间分别采用滚动轴承26、25、24支承连接，输出轴5的尾端通过一双联齿轮套19与前述轴承座12连接，同样双联齿轮套19与输出轴5之间、双联齿轮套19与轴承座12之间分别用滚动轴承18和16支承连接，并且在壳体中横跨安装有一传动轴10，传动轴10的前段装有双联齿轮11，双联齿轮11同时与主轴上的齿轮20和双联齿轮套19中的齿轮之一传动连接；传动轴10的中段套装有三联齿轮8，在三联齿轮8与传动轴10之间加装有滚动轴承9；三联齿轮8同时与双联齿轮套19中的齿轮之二、输出轴上齿轮、一级齿轮套21上齿轮传动连接；传动轴10的后段固定装有齿轮与输出轴和壳体之间的二级及以上的齿轮套传动连接。
本实施例中在输出轴5尾端和一级齿轮套21与输出轴5之间分别加装有推力轴承17和22。
本实施例中一、二级齿轮套21、23和双联齿轮套19的旋转方向设计为与输出轴5同向；一、二级齿轮套和双联齿轮套的转速小于输出轴的转速，且二级齿轮套的转速小于一级齿轮套的转速，并满足相邻两者转速差小于两者之间安装滚动轴承的转速极限值。
本实施例中在主轴27上的齿轮和传动轴上的双联齿轮之间装有一过渡齿轮28，使输出轴的旋转方向与主轴同向。

Claims (6)

1.齿轮涡轮增压器，具有涡壳，涡壳上设有进气口和排气口，涡壳内装有涡轮及轮轴，其特征在于：轮轴是采用一套高速齿轮传动机构驱动，该高速齿轮传动机构，具有壳体，在壳体的前端采用轴承座及滚动轴承安装有主轴，主轴的外端装有传动轮，主轴的内端设计有齿轮，在壳体的后端与主轴同轴安装有一输出轴，该输出轴与涡壳内的轮轴为同轴，输出轴的另一端设计有传动齿轮，输出轴与壳体之间装有至少一级齿轮套，齿轮套与输出轴之间、齿轮套与齿轮套之间、齿轮套与壳体之间均采用滚动轴承支承连接，输出轴的尾端通过一双联齿轮套与前述轴承座连接，同样双联齿轮套与输出轴之间、双联齿轮套与轴承座之间均采用滚动轴承支承连接，并且在壳体中横跨安装有一传动轴，传动轴的前段装有双联齿轮，双联齿轮同时与主轴上的齿轮和双联齿轮套中的齿轮之一传动连接；传动轴的中段套装有三联齿轮，三联齿轮同时与双联齿轮套中的齿轮之二、输出轴上齿轮、一级齿轮套上齿轮传动连接；传动轴的后段固定装有齿轮与输出轴和壳体之间的二级及以上的齿轮套传动连接。
2.根据权利要求1所述的齿轮涡轮增压器，其特征在于：在主轴上位于主轴齿轮的两端各装有滚动轴承与轴承座连接。
3.根据权利要求1所述的齿轮涡轮增压器，其特征在于：在输出轴尾端和一级齿轮套与输出轴之间分别加装有推力轴承。
4.根据权利要求1所述的齿轮涡轮增压器，其特征在于：所有齿轮套和双联齿轮套的旋转方向设计为与输出轴同向；齿轮套和双联齿轮套的转速小于输出轴的转速，且齿轮套之间后一级齿轮套的转速小于前一级齿轮套的转速，并满足相邻两者转速差小于两者之间安装滚动轴承的转速极限值。
5.根据权利要求1所述的齿轮涡轮增压器，其特征在于：在主轴上的齿轮和传动轴上的双联齿轮之间装有一过渡齿轮，使输出轴的旋转方向与主轴同向。
6.根据权利要求1所述的齿轮涡轮增压器，其特征在于：在三联齿轮与传动轴之间加装有滚动轴承。
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