CN102817705A

CN102817705A - 一种具有泄压功能的机械增压器结构

Info

Publication number: CN102817705A
Application number: CN2012103223089A
Authority: CN
Inventors: 丁威威; 施法佳; 周俊; 范礼
Original assignee: WUHU JAPHL POWERTRAIN SYSTEMS CO Ltd
Current assignee: WUHU JAPHL POWERTRAIN SYSTEMS CO Ltd
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2032-09-04
Also published as: CN102817705B

Abstract

本发明提供一种应用于发动机增压器技术领域的具有泄压功能的机械增压器结构，所述的具有泄压功能的机械增压器结构的输入轴（2）上的输入轴齿轮（10）与主动轴（19）上的主动轴齿轮（15）啮合，主动轴齿轮（15）同时与从动轴（20）上的从动齿轮（11）啮合，输入轴（2）上设置一端与润滑油腔（23）连通的轴向泄压孔（5），轴向泄压孔（5）的另一端与外界连通，轴向泄压孔（5）上设置能够调节润滑油腔（23）内压力大小的泄压阀（1），采用本发明的机械增压器结构，能够使机械增压器的润滑油腔内的压力始终处于合理的范围之内，具有泄压稳定可靠、油气分离效果好的特点。

Description

一种具有泄压功能的机械增压器结构

技术领域

本发明属于发动机增压器技术领域，更具体地说，是涉及一种具有泄压功能的机械增压器结构。

背景技术

增压就是将空气预先压缩然后再输送入气缸，以期提高空气密度、增加进气量的一项技术。由于进气量增加，可相应增加循环供油量，从而增加发动机升功率。同时，增压不仅可以改善燃油经济性，而且还作为控制排放的有效技术措施而得到广泛应用。实践证明，在小型汽车发动机上采用涡轮增压或机械增压后，当汽车以正常的经济车速行驶时，不仅可以获得良好的燃油经济性，而且还可以有效地降低有害排放物的比排放 (单位功率小时的排放量)。同时，由于发动机功率增加，还可改善车辆的加速性。机械增压能有效地提高发动机功率，与涡轮增压相比，其低速增压效果更好。另外，机械增压器与发动机容易匹配，结构比较紧凑，因此，在汽车上得到广泛的应用。机械增压器传动的动力是由发动机曲轴提供的，通过皮带轮输送到增压器的输入端，输入端通过相互啮合的齿轮，输送给转子，转子、壳体、轴承板组成相互交替的密封容积，进而形成压缩空气，最终输送到发动机的进气端。

由前盖板和轴承板组成的润滑油腔内有需要被润滑的齿轮和轴承，齿轮齿高方向一部分齿浸没在润滑油中，旋转的齿轮搅动润滑油，使油腔中充满一定压力的油气混合物，适当压力的油气混合物可以使旋转的齿轮和轴承得到良好润滑。然而实践表明，油腔中油气混合物的压力随增压器转速和载荷的升高而升高，当油腔内压力超过润滑油腔的油封所能承载的压力时，油封唇口将变形并导致油封失效产生漏油。所以，油腔内压力必须保持在一个合理范围内。随着对发动机升功率的进一步强化，对输入发动机的气体压力提出了更高要求，从而使高转速高载荷工况的机械增压器被设计，高工况点运行对齿轮、轴承等传动和支撑部件的润滑提出了苛刻要求，同时也极大的提高了油腔中油气混合物的压力，如果油腔内的油气压力超过油封的承载能力，将导致油封失效漏油，从而影响机械增压器寿命。现有的机械增压器对于这一问题的解决办法为：1、投入高成本研发耐高压的油封；2、适当降低增压器运行的转速和载荷；3、研发结构复杂的油气分离泄压装置。以上解决方案对于机械增压器性能及成本控制产生很大影响，最终导致产品竞争力被削弱。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种能够确保润滑油腔内的压力始终保持在合理范围之内，从而避免增压器内的各处油封失效漏油的具有泄压功能的机械增压器结构。

要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：

本发明为一种具有泄压功能的机械增压器结构，包括由前盖板和轴承板组成的润滑油腔，输入轴，与输入轴连接的带轮，输入轴上的输入轴齿轮与主动轴上的主动轴齿轮啮合，主动轴齿轮同时与从动轴上的从动齿轮啮合，所述的输入轴上设置一端与润滑油腔连通的轴向泄压孔，轴向泄压孔的另一端与外界连通，轴向泄压孔上设置能够调节润滑油腔内压力大小的泄压阀。

所述的轴向泄压孔设置为从输入轴中间部位延伸到输入轴安装带轮的一端的结构，位于输入轴中间部位的油气分离孔一端与轴向泄压孔连通，油气分离孔设置为沿径向贯穿输入轴本体的结构，所述的机械增压器结构通过油气分离孔与润滑油腔连通，油气分离孔与轴向泄压阀之间呈垂直结构布置。

所述的泄压阀包括内套衬、膜片弹簧、滚球、外套筒，滚球安放在内套衬中心孔中，膜片弹簧紧压在滚球表面上，膜片弹簧被内套衬夹紧，内套衬过盈套装在外套筒中，外套筒过盈套装在输入轴内孔中。

所述的膜片弹簧包括压面、泄压孔、压力调节角、顶面，所述的压面被内套衬的内衬套端面压紧，所述的滚球和压力调节角部位处于相切状态，泄压孔和滚球外表面处于不接触状态，膜片弹簧的顶面的外径尺寸设置为大于内套衬的出气孔内径尺寸的结构。

所述的泄压阀安装在带轮上设置的内孔内，泄压阀通过过盈配合的方式套装在带轮内孔中，带轮和输入轴通过过盈方式连接，内孔与设置在输入轴内的轴向泄压孔连通。

所述的机械增压器工作时，润滑油腔内的油气混合物中密度大的润滑油颗粒被甩过输入轴上的轴向泄压孔，油气混合物中分离出的气体进入输入轴的轴向泄压孔并施力在泄压阀上，当润滑油腔内的压力超过泄压阀的开启压力时，泄压阀打开，润滑油腔处于开始泄压状态；润滑油腔内的压力降低到小于泄压阀的开启压力后，泄压阀关闭，润滑油腔处于封闭的状态。

采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：

本发明的具有泄压功能的机械增压器结构，在输入轴内部打两条交错的通孔（分别是轴向泄压孔和油气分离孔），在输入轴低速旋转时，泄压阀关闭，整个油气处在密封的润滑油腔的腔室内，齿轮、轴承被油气润滑。在输入轴高速旋转时，油气混合物在离心惯性力作用下，油颗粒被甩进油气分离孔，油气分离后的气体通过轴向泄压孔向泄压阀方向移动，当润滑油腔内的压力大于泄压阀的开启压力时，泄压阀开启，高压气体被排出，降低油腔内压力。当润滑油腔内的压力小于泄压阀的开启压力时，泄压阀关闭，高压气体不再排出润滑油腔，通过这样的设置，润滑油腔内的压力始终处于合理的范围之内。本发明的增压器结构，具有泄压稳定可靠、油气分离效果好的特点。

本发明的增压器结构使用的泄压阀结构紧凑，为了保证开启压力的精度和满足高转速工况，泄压阀采用了膜片弹簧结构，同时采用开启方向和泄压方向水平一致的布置方式。本发明使用的泄压阀，具有良好的互换性，只要改变膜片弹簧的压力调节角，就可以改变泄压阀的开启压力。本发明把泄压阀布置在靠近带轮侧轴的一端，不但方便泄压阀装配，安装时只要把泄压阀压入到输入轴轴向泄压孔内即可，而且方便高压气体的排除，当泄压阀开启，高压气体被及时可靠的排除在空气中。本发明的增压器结构，结构简单，对机械增压器的安装及结构尺寸的改动没有任何影响。

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为本发明所述的具有泄压功能的机械增压器结构的剖视结构示意图；

图2为图1所述的机械增压器结构的泄压阀爆炸结构示意图；

图3为图1所述的机械增压器结构的泄压阀的内部剖视结构示意图；

图4为本发明所述的具有泄压功能的机械增压器结构的另一实施例的剖视结构示意图；

图中标记为：1、泄压阀；2、输入轴；3、带轮；4、前盖板滚动轴承；5、轴向泄压孔；6、油气分离孔；7、输入轴油封；8、输入轴滚动轴承；9、前盖板、10、输入轴齿轮；11、从动齿轮；12、从动轴滚动轴承；13、主动轴油封；14、轴承板；15主动轴齿轮；16、主动齿轮；17、主动轴滚动轴承；18、从动轴油封；19、主动轴；20、从动轴；21、内套衬；22、膜片弹簧；23、滚球；24、外套筒；25、压面；26、泄压孔；27、压力调节角；28、顶面；29、内衬套端面；30、内孔；31、润滑油腔；32、出气孔。

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—附图4所示，本发明为一种具有泄压功能的机械增压器结构，包括由前盖板9和轴承板14组成的润滑油腔31，输入轴2，与输入轴2连接的带轮3，输入轴2上的输入轴齿轮10与主动轴19上的主动轴齿轮15啮合，所述的主动轴齿轮15同时与从动轴20上的从动齿轮11啮合，所述的输入轴2上设置一端与润滑油腔31连通的轴向泄压孔5，轴向泄压孔5的另一端与外界连通，轴向泄压孔5上设置能够调节润滑油腔31内压力大小的泄压阀1。

所述的轴向泄压孔5设置为从输入轴2中间部位延伸到输入轴2安装带轮3的一端的结构，位于输入轴2中间部位的油气分离孔6一端与轴向泄压孔5连通，所述的油气分离孔6设置为沿径向贯穿输入轴2本体的结构，所述的机械增压器结构通过油气分离孔6与润滑油腔31连通，油气分离器6与轴向泄压阀5之间呈垂直结构布置。

所述的泄压阀1包括内套衬21、膜片弹簧22、滚球23、外套筒24，滚球23安放在内套衬21中心孔中，膜片弹簧22紧压在滚球23表面上，膜片弹簧22被内套衬21夹紧，内套衬21过盈套装在外套筒24中，外套筒24过盈套装在输入轴2内孔中。

所述的膜片弹簧22包括压面25、泄压孔26、压力调节角27、顶面28，所述的压面25被内套衬21的内衬套端面29压紧，滚球23和压力调节角27部位处于相切状态，泄压孔26和滚球23外表面处于不接触状态，膜片弹簧22的顶面28的外径尺寸设置为大于内套衬21的出气孔32内径尺寸的结构。

所述的泄压阀1安装在带轮3上设置的内孔30内，泄压阀1通过过盈配合的方式套装在带轮3内孔中，带轮3和输入轴2通过过盈方式连接，内孔30与设置在输入轴2内的轴向泄压孔5连通。

所述的机械增压器工作时，润滑油腔31内的油气混合物中密度大的润滑油颗粒被甩过输入轴2上的轴向泄压孔5，油气混合物中分离出的气体进入输入轴2的轴向泄压孔5并施力在泄压阀1上，当润滑油腔31内的压力超过泄压阀1的开启压力时，泄压阀1打开，润滑油腔31处于开始泄压状态；润滑油腔31内的压力降低到小于泄压阀1的开启压力后，泄压阀2关闭，润滑油腔31处于封闭的状态。

在本发明所述的机械增压器结构中，当机械增压器在低转速运行情况下，润滑油腔31的腔室内的油气混合物通过径向的油气分离孔6流动，从而在润滑油腔31内形成内部小循环，起着加速冷却润滑油的作用。

随着输入轴2转速的加大，润滑油腔31的腔室内的油气混合物的压力升高，密度不同油气颗粒高速旋转轴产生不同的离心力，油气混合物中密度大的润滑油颗粒被输入轴2甩出径向油气分离孔5，而油气分离后的高压气体此时则通过轴向泄压孔6向泄压阀1一端流动，并推动泄压阀内1的滚球23，当气体压力大于泄压阀1的开启压力，泄压阀1的滚球23被推开，润滑油腔31的腔体内的高压气体被慢慢的排放到空气中，保证润滑油腔的腔室内的实际压力和设计压力平衡，当润滑油腔31的腔室内气体压力降低时，泄压阀1关闭，润滑油腔31处于密封状态。

所述的轴向泄压孔5设置在输入轴2的中心位置，轴向泄压孔5到径向油气分离孔06处截止。径向油气分离孔6是在轴上油封一侧的润滑油腔的腔室内形成，两条孔交错贯穿。

泄压阀1的结构如附图2，其结构包括内套衬21、膜片弹簧22、滚球23、外套筒24，泄压阀1的安装如附图3所示，滚球23安放在内套衬21中心孔中，膜片弹簧22紧压在滚球23外表面上，目的是给滚球23提供一个预紧力，膜片弹簧22被内套衬21紧固保证膜片弹簧可靠的定位，内套衬21外表面过盈配合在外套筒24内孔中，外套筒24过盈配合在输入轴02的内孔中。

作为本发明的另一实施例，泄压阀1也可以安装在带轮3内，如附图4所示，泄压阀1过盈配合在带轮3内孔中，带轮3和输入轴2过盈连接，本实施例不但保证泄压阀1结构尺寸不受限制，同时保证泄压阀1安装的可靠性。

在本发明的增压器结构中，泄压阀开启压力选择至关重要，首先通过CFD分析，计算出润滑油腔的腔室的压力值分布趋势，接着确定腔室中密封两侧的压力差，选择合适的密封装置；最后确定泄压阀开启的合理压力。对于机械增压器而言，不同排量的发动机对应不同排量的增压器，因而密封腔室内的油气压力也不相同，因此在本发明中，只需改变膜片弹簧的压力调节角，就可以做到满足使用要求的泄压阀。

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

1.一种具有泄压功能的机械增压器结构，包括由前盖板（9）和轴承板（14）组成的润滑油腔（23），输入轴（2），与输入轴（2）连接的带轮（3），输入轴（2）上的输入轴齿轮（10）与主动轴（19）上的主动轴齿轮（15）啮合，所述的主动轴齿轮（15）同时与从动轴（20）上的从动齿轮（11）啮合，其特征在于：所述的输入轴（2）上设置一端与润滑油腔（23）连通的轴向泄压孔（5），轴向泄压孔（5）的另一端与外界连通，所述的轴向泄压孔（5）上设置能够调节润滑油腔（23）内压力大小的泄压阀（1）。

2.根据权利要求1所述的具有泄压功能的机械增压器结构，其特征在于：所述的轴向泄压孔（5）设置为从输入轴（2）中间部位延伸到输入轴（2）安装带轮（3）的一端的结构，位于输入轴（2）中间部位的油气分离孔（6）一端与轴向泄压孔（5）连通，所述的油气分离孔（6）设置为沿径向贯穿输入轴（2）本体的结构，所述的机械增压器结构通过油气分离孔（6）与润滑油腔（23）连通，油气分离器（6）与轴向泄压阀（5）之间呈垂直结构布置。

3.根据权利要求1或2所述的具有泄压功能的机械增压器结构，其特征在于：所述的泄压阀（1）包括内套衬（21）、膜片弹簧（22）、滚球（23）、外套筒（24），滚球（23）安放在内套衬（21）中心孔中，膜片弹簧（22）紧压在滚球（23）表面上，膜片弹簧（22）被内套衬（21）夹紧，内套衬（21）过盈套装在外套筒（24）中，外套筒（24）过盈套装在输入轴（2）内孔中。

4.根据权利要求3所述的具有泄压功能的机械增压器结构，其特征在于：所述的膜片弹簧（22）包括压面（25）、泄压孔（26）、压力调节角（27）、顶面（28），所述的压面（25）被内套衬（21）的内衬套端面（29）压紧，所述的滚球（23）和压力调节角（27）部位处于相切状态，泄压孔（26）和滚球（23）外表面处于不接触状态，膜片弹簧（22）的顶面（28）的外径尺寸设置为大于内套衬（21）的出气孔（32）内径尺寸的结构。

5.根据权利要求1所述的具有泄压功能的机械增压器结构，其特征在于：所述的泄压阀（1）安装在带轮（3）上设置的内孔（30）内，泄压阀（1）通过过盈配合的方式套装在带轮（3）内孔中，带轮（3）和输入轴（2）通过过盈方式连接，内孔（30）与设置在输入轴（2）内的轴向泄压孔（5）连通。

6.根据权利要求2或5所述的具有泄压功能的机械增压器结构，其特征在于：所述的机械增压器工作时，润滑油腔（23）内的油气混合物中密度大的润滑油颗粒被甩过输入轴（2）上的轴向泄压孔（5），油气混合物中分离出的气体进入输入轴（2）的轴向泄压孔（5）并施力在泄压阀（1）上，当润滑油腔（23）内的压力超过泄压阀（1）的开启压力时，泄压阀（1）打开，润滑油腔（23）处于开始泄压状态；润滑油腔（23）内的压力降低到小于泄压阀（1）的开启压力后，泄压阀（2）关闭，润滑油腔（23）处于封闭的状态。