CN106150675B - 涡轮增压器及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种涡轮增压器及汽车，涉及发动机增压技术领域，以解决涡轮增压器可靠性低的技术问题。该涡轮增压器包括依次固定连接的涡轮机壳、中间壳体和压气机壳，中间壳体的轴孔内设有增压器轴，增压器轴的一端设有涡轮机叶轮，另一端设有压气机叶轮；增压器轴沿其轴向依次套设有第一轴承和轴套，轴套上套设有第二轴承，第一轴承和第二轴承均固定安装在中间壳体的轴孔中；第一轴承与增压器轴之间的配合面为圆锥面，第二轴承与轴套之间的配合面为圆锥面，且两个圆锥面的倾斜方向相向或相背。该涡轮增压器用于为发动机气缸增压。

Description

涡轮增压器及汽车

技术领域

本发明涉及发动机增压技术领域，特别涉及一种涡轮增压器及汽车。

背景技术

发动机是汽车的关键部件，发动机的性能直接影响了整车的性能，而发动机的燃油经济性是衡量发动机性能的重要参数之一。为了提高发动机的燃油经济性，通常设置增压器，例如，涡轮增压器。涡轮增压器包括涡轮机和压气机，涡轮机利用发动机排出废气的惯性冲力推动涡轮机叶轮旋转，涡轮机叶轮带动与其同轴安装的压气机叶轮旋转，使即将进入发动机气缸的空气预先压缩；由于空气压缩后，提高了空气密度，增加了发动机气缸的进气量，从而使发动机气缸内的燃油燃烧地更充分、彻底，有效地改善了发动机的燃油经济性。

现有的涡轮增压器中，除了包括涡轮机和压气机外，还包括连接涡轮机壳和压气机壳的中间壳体，中间壳体内设有用于连接涡轮机叶轮和压气机叶轮的增压器轴，增压器轴上套装有浮动轴承、止推轴承、轴封、止推片、锁紧螺母、密封件、隔热件等，这些零件组装在一起形成一个完整的涡轮增压器。该涡轮增压器虽然能够有效地改善发动机的燃油经济性，但是由于该涡轮增压器包括了较多的零部件，结构比较复杂，可靠性较低。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种涡轮增压器，以解决涡轮增压器可靠性低的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种涡轮增压器，包括依次固定连接的涡轮机壳、中间壳体和压气机壳，所述中间壳体的轴孔内设有增压器轴，所述增压器轴的一端设有涡轮机叶轮，另一端设有压气机叶轮，所述涡轮机叶轮位于所述涡轮机壳内，所述压气机叶轮位于所述压气机壳内；

所述增压器轴沿其轴向依次套设有第一轴承和轴套，所述轴套上套设有第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承均固定安装在所述中间壳体的轴孔中；所述第一轴承与所述增压器轴之间的配合面为圆锥面，所述第二轴承与所述轴套之间的配合面为圆锥面，且两个所述圆锥面的倾斜方向相向或相背。

进一步的，在所述增压器轴上空套有用于对所述第一轴承和所述第二轴承进行轴向限位的轴向定位件，所述轴向定位件与所述中间壳体固定连接。

进一步的，所述轴向定位件为空套在所述增压器轴上的隔套，所述隔套的一端与所述第一轴承的端面接触配合，所述隔套的另一端与所述第二轴承的端面接触配合。

进一步的，所述第一轴承沿其周向设有数个油孔，和/或，所述第二轴承沿其周向设有数个油孔。

进一步的，所述第一轴承与所述第二轴承的结构尺寸相同。

进一步的，所述增压器轴与所述涡轮机叶轮为一体式结构，所述增压器轴与所述压气机叶轮的连接方式为可拆卸式固定连接。

进一步的，所述轴套的外圆周设有用于安装密封件的密封环槽。

进一步的，所述轴套的外圆周还设有与其共轴线的甩油盘。

进一步的，所述甩油盘的外圆周设有甩油环槽。

相对于现有技术，本发明所述的涡轮增压器具有以下优势：

本发明所述的涡轮增压器中，发动机排出的废气通入到涡轮机的涡轮机壳内，并推动涡轮机叶轮转动，涡轮机叶轮带动增压器轴转动，增压器轴带动压气机叶轮转动，压气机叶轮转动使压气机壳内的空气快速推入到压气机出气口，从而增大了压气机出气口处的空气密度；由于压气机出气口与发动机进气口连通，当压气机出气口处的空气密度增大时，则发动机进气口的空气密度也将增大，从而增加进入发动机气缸内的空气量，提高发动机气缸内燃料的燃油经济性。

上述涡轮增压器中，增压器轴与第一轴承的配合面为圆锥面，且这一圆锥面是由增压器轴与第一轴承之间配合处的间隙所形成的锥形油楔面；轴套与第二轴承的配合面也为圆锥面，这一圆锥面是由轴套与第二轴承之间配合处的间隙所形成的锥形油楔面，并在这两个锥形油楔面上产生油压，该油压既能承受轴向力，又能承受径向力，即第一轴承和第二轴承不仅具有滑动轴承的功能，还具有止推轴承的功能；此外，两个圆锥面的倾斜方向相向或相背，当这两个圆锥面均承受轴向力时，能够产生方向相反的轴向分力，达到消弱甚至消除施加到增压器轴上的轴向力的目的；因此，只需在增压器轴上设置第一轴承和第二轴承，而无需同时设置滑动轴承、止推轴承及止推片等零部件，就能实现与现有的涡轮增压器相同的增压功能，与现有的涡轮增压器相比，本发明所述的涡轮增压器中减少了零部件的数量，简化了其结构，从而提高了其可靠性。

本发明的另一目的在于提出一种汽车，以解决汽车发动机增压可靠性低的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种汽车，包括发动机和上述涡轮增压器，所述涡轮增压器的所述涡轮机壳与所述发动机的排气口连通，所述涡轮增压器的所述压气机壳与所述发动机的进气口连通。

相对于现有技术，本发明所述的汽车具有以下优势：

本发明所述的汽车采用了上述涡轮增压器，由于上述涡轮增压器能够提高其可靠性，所以该汽车对其发动机增压也能够提高可靠性，具体优势详见上述涡轮增压器所具有的优势，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的涡轮增压器的剖面图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为图1中所示的涡轮增压器的分解示意图；

图4为图2中所示的第一轴承剖视图；

图5为图2中所示的隔套剖视图；

图6为图2中所示的增压器轴剖视图；

图7为图2中所示的轴套剖视图。

附图标记说明：

1-涡轮机壳，2-中间壳体，3-压气机壳；

11-涡轮机叶轮；

21-第一轴承，21′-第二轴承，22、隔套，23、增压器轴，

24、轴套，25-压盘，26-锁紧螺母，27-隔热件；

211-油孔，212-内圆锥面；

231-第一外圆锥面，232-圆柱面；

241-第二外圆锥面，242-甩油盘，243-甩油环槽，244-密封环槽；

31-压气机叶轮。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例一

本实施例是一种涡轮增压器，如图1-图3所示，包括依次固定连接的涡轮机壳1、中间壳体2和压气机壳3，中间壳体2的轴孔内设有增压器轴23，增压器轴23的一端设有涡轮机叶轮11，另一端设有压气机叶轮31，涡轮机叶轮11位于涡轮机壳1内，压气机叶轮31位于压气机壳3内；其中，

沿增压器轴23的轴向、增压器轴23上套设有第一轴承21和轴套24，轴套24上套设有第二轴承21′，第一轴承21和第二轴承21′均固定安装在中间壳体2的轴孔中；第一轴承21与增压器轴23之间的配合面为圆锥面，第二轴承21与轴套24之间的配合面为圆锥面，且两个圆锥面的倾斜方向相向或相背。

例如，如图3和图4所示，第一轴承21的轴孔内表面和第二轴承21′的轴孔内表面均为内圆锥面212；如图6所示，增压器轴23设有与第一轴承21的内圆锥面212配合的第一外圆锥面231；如图7所示，轴套24设有与第二轴承21′的内圆锥面212配合的第二外圆锥面241；第一外圆锥面231的倾斜方向与第二外圆锥面241的倾斜方向相向。

使用时，发动机排出的废气通入到涡轮机壳1内，并推动涡轮机叶轮11转动，涡轮机叶轮11带动增压器轴23转动，增压器轴23带动压气机叶轮31转动，压气机叶轮31转动使压气机壳3内的空气快速推入到压气机出气口处，从而增大了压气机出气口处的空气密度；由于压气机出气口与发动机进气口连通，当压气机出气口处的空气密度增大时，则发动机进气口的空气密度也将增大，从而增加进入发动机气缸内的空气量，提高发动机气缸内燃料的燃油经济性。

上述涡轮增压器中，增压器轴23与第一轴承21的配合面为圆锥面，且这一圆锥面是由增压器轴23与第一轴承21之间配合处的间隙所形成的锥形油楔面；轴套24与第二轴承21′的配合面也为圆锥面，这一圆锥面是由轴套24与第二轴承21′之间配合处的间隙所形成的锥形油楔面，并在这两个锥形油楔面上产生油压，该油压既能承受轴向力，又能承受径向力，即第一轴承21和第二轴承21′不仅具有滑动轴承的功能，还具有止推轴承的功能；此外，两个圆锥面的倾斜方向相向或相背，当这两个圆锥面均承受轴向力时能够产生方向相反的轴向分力，达到消弱甚至消除施加到增压器轴23上的轴向力的目的；因此，只需在增压器轴23上设置第一轴承21和第二轴承21′，而无需同时设置滑动轴承、止推轴承及止推片等零部件，就能实现与现有的涡轮增压器相同的增压功能，与现有的涡轮增压器相比，本发明的涡轮增压器中减少了零部件的数量，简化了其结构，从而提高了其可靠性。

此外，由于减少了用于支撑增压器轴23的轴承的数量，从而可以在中间壳体2上减少为轴承提供润滑油的油道出口，进一步简化了涡轮增压器的结构，降低了加工成本。

上述实施例中，为了使第一轴承21和第二轴承21′给增压器轴23提供较均匀的支撑力，安装第一轴承21和第二轴承21′时，可以使这两个轴承间隔一定的距离，则在增压器轴23上空套有轴向定位件，轴向定位件与中间壳体2固定连接，该轴向定位件用于对第一轴承21和第二轴承21′进行轴向限位，使两个轴承间隔设置，并保持一定的距离，进而达到给增压器轴23均匀的提供支撑力的目的；此外，在涡轮增压器的工作过程中，轴向定位件还保证了增压器轴23上的第一轴承21、轴套24上的第二轴承21′不会发生轴向窜动。

具体的，该轴向定位件可以采用多种结构，例如，轴向定位件为空套在增压器轴23上的隔套22，如图5所示，隔套22的一端与第一轴承21的端面接触配合，隔套22的另一端与第二轴承21′的端面接触配合，这样隔套22就将第一轴承21与第二轴承21′隔离，防止两个轴承沿增压器轴23的轴向相向运动；此外，由于增压器轴23与第一轴承21之间的配合面为圆锥面，轴套24与第二轴承21′之间的配合面也为圆锥面，当将这两个圆锥面的倾斜方向相向时，这两个圆锥面可以阻止这两个轴承沿增压器轴的轴向相背运动，由此可知，两个圆锥面与隔套22相结合可以避免这两个轴承轴向窜动。再如，还可以选择卡环作为轴向定位件，将卡环卡装在中间壳体2的轴孔上，且卡环抵靠第一轴承21的轴孔小径所在端面，和/或，卡环抵靠第二轴承21′的轴孔小径所在端面，两个圆锥面与卡环相结合，也可以避免这两个轴承轴向窜动。

上述实施例中，涡轮增压器工作过程中，通常情况下，第一轴承21与中间壳体2的轴孔固定连接，例如，该固定连接方式为过盈配合，而增压器轴23是可以转动，即增压器轴23与第一轴承21之间为滑动配合，为了使增压器轴23相对于第一轴承21转动地更加顺利，第一轴承21沿其沿周向设有数个油孔211，如图4所示，以便于在锥形油楔面处通入充足的润滑油，减少该锥形油楔面处的摩擦力，保证增压器轴23更加顺利地转动。同样，为了使轴套24随同增压器轴23相对于第二轴承21′转动地更加顺利，第二轴承21′沿其周向设有数个油孔211，以便于在轴套24与第二轴承21′之间的锥形油楔面处通入充足的润滑油，减少该锥形油楔面处的摩擦力，进一步保证增压器轴23转动地更加顺利。当然，第一轴承21和/或第二轴承21′相对于中间壳体2也可以转动，以适应不同的工作状况，由此可知，第一轴承21和第二轴承21′可根据涡轮增压器的实际工作状况实现固定或全浮动工作方式。

在此需要说明的是，第一轴承21和/或第二轴承21′上设置数个油孔211时，数个油孔211可以沿相应轴承的周向均匀布置，当然也可以为非均匀布置。此外，为了使润滑油能够顺利布满整个锥形油楔面，中间壳体2的油道出口可以正对第一轴承21和/或第二轴承21′的油孔211，或者，将中间壳体2的油道出口正对锥形油楔面的大端位置处，从而便于润滑油在整个锥形油楔面上流动，保证锥形油楔面的润滑效果。

上述实施例中，由于第一轴承21与增压器轴23之间的配合面为圆锥面，第二轴承21′与轴套24之间的配合面为圆锥面，这两个圆锥面倾斜方向相向或相背，从而能够使施加到增压器轴23上的作用力分解成方向相反的轴向分力。为了尽量消除该轴向分力，将第一轴承21与第二轴承21′设计成相同的结构尺寸。当第一轴承21和第二轴承21′的结构尺寸相同时，与各轴承相对应的锥形油楔面的结构尺寸及倾角也相同，从而能产生大小相等、方向相反的轴向分力，使施加到两个锥形油楔面处的轴向分力相互抵消，进一步增强了该涡轮增压器的可靠性。

在上述涡轮增压器工作过程中，涡轮机叶轮11和压气机叶轮31均随增压器轴23同步高速旋转，为了避免涡轮机叶轮11在高速旋转时脱离增压器轴23，可以将涡轮机叶轮11与增压器轴23设计成一体式结构，以使涡轮机叶轮11与增压器轴23的连接处实现较佳的连接强度，当然两者也可以为可拆卸式固定连接方式，如图1-图3所示。为了满足安装工艺要求，当涡轮机叶轮11与增压器轴23为一体式结构时，压气机叶轮31与增压器轴23的连接方式为可拆卸式固定连接，如图1-图3所示，并在两者固定连接位置处的末端设置锁紧螺母26；当涡轮机叶轮11与增压器轴23的连接方式为可拆卸式固定连接时，压气机叶轮31与增压器轴23的连接方式可以为可拆卸式固定连接，或者将压气机叶轮31与增压器轴23设计成一体式结构，以保证两者之间连接处的连接强度。

上述实施例所述的涡轮增压器在工作过程中，在压气机壳3内通入新鲜空气，而在中间壳体2的腔室内通入润滑油，为了避免润滑油渗入到压气机壳3内，可以在轴套24的外圆周设有用于安装密封件的密封环槽244，如图7所示，当将密封圈或其他种类密封件安装到密封环槽244内后，密封件能够有效地将润滑油密封，从而避免润滑油渗入到压气机壳3内，保证发动机气缸的进气纯度。此外，在涡轮机壳1内通入发动机排出的废气，为了避免润滑油渗入到涡轮机壳1内，在中间壳体2与涡轮机壳1之间的连接处也可以设置密封件，例如，可以采用常用的密封方式，在此不再赘述。

为了进一步保证压气机壳11内空气的纯度，在轴套24的外圆周还可以设有与其共轴线的甩油盘242，例如，将甩油盘242设在第二外圆锥面241与密封环槽244之间。优选地，甩油盘242的外圆周设有甩油环槽243。甩油盘242及甩油环槽243的设置均可以防止过多的润滑油流入到密封件的安装位置处，进一步避免漏油现象的发生，保证压气机壳3内空气的纯度。

此外，在涡轮增压器的工作过程中，在涡轮机壳31内充有发动机排出的高温废气，致使涡轮机壳31温度较高，为了避免涡轮机壳31上有大量热量传递到中间壳体2上，在涡轮机壳31与中间壳体2的连接处设置隔热件27，如图3所示。

在上述实施例中，如图1-图3所示，轴套24上设有甩油盘242，为了有效阻挡中间壳体2内的润滑油渗入到压气机壳3内，甩油盘242的外径需要设置的较大些，为了满足将甩油盘242装入到中间壳体2内部的工艺要求，在中间壳体2与压气机壳3之间连接处的安装孔需设计的大些；当将轴套24安装到增压器轴23上并使甩油盘242推入到中间壳体2内部之后，需将中间壳体2与压气机壳3之间连接处的安装孔密封，此处的密封方式有多种，例如，如图1和图3所示，在轴套24紧密套设有压盘25，压盘25套在轴套24上设有密封环槽244的部位，压盘25与中间壳体2紧密接触配合，以防止中间壳体2内的润滑油渗入到压气机壳3内，压盘25的设置正好能起到防止漏油的作用。

总之，上述实施例所述的涡轮增压器中，当设置第一轴承21和第二轴承21′时，减少了同时设置滑动轴承、止推轴承及止推片等零部件的数量，简化了涡轮增压器的结构，提高了其可靠性。由于涡轮增压器简化了结构，因此降低了材料及加工成本，节省了加工及安装时间，提高了工作效率。

实施例二

本实施例是一种汽车，包括发动机和上述实施例一中的涡轮增压器，涡轮增压器的涡轮机壳与发动机的排气口连通，涡轮增压器的压气机壳与发动机的进气口连通。

当汽车设有上述实施例一中的涡轮增压器时，发动机排出的废气具有一定的冲量，从而推动涡轮机壳内的涡轮机叶轮旋转，涡轮机叶轮通过与其共轴线的增压器轴带动压气机叶轮旋转，压气机叶轮进而将压气机壳内的空气快速推入到发动机气缸内。在压气机壳内，由于压气机叶轮的推动作用使得压气机壳出气口处的空气密度增大，进而提高发动机气缸内的进气量，提高发动机的燃油经济性。

由于本实施例中的汽车采用了上述实施例一中的涡轮增压器，因此具有该涡轮增压器相同的优势，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种涡轮增压器，包括依次固定连接的涡轮机壳(1)、中间壳体(2)和压气机壳(3)，所述中间壳体(2)的轴孔内设有增压器轴(23)，所述增压器轴(23)的一端设有涡轮机叶轮(11)，另一端设有压气机叶轮(31)，所述涡轮机叶轮(11)位于所述涡轮机壳(1)内，所述压气机叶轮(31)位于所述压气机壳(3)内；其特征在于，

所述增压器轴(23)沿其轴向依次套设有第一轴承(21)和轴套(24)，所述轴套(24)上套设有第二轴承(21′)，所述第一轴承(21)和所述第二轴承(21′)均固定安装在所述中间壳体(2)的轴孔中；所述第一轴承(21)与所述增压器轴(23)之间的配合面为圆锥面，所述第二轴承(21′)与所述轴套(24)之间的配合面为圆锥面，且两个所述圆锥面的倾斜方向相向或相背；

所述轴套(24)的外圆周设有用于安装密封件的密封环槽(244)；

所述轴套(24)的外圆周还设有与其共轴线的甩油盘(242)，所述甩油盘(242)设置在第二外圆锥面(241)与密封环槽(244)之间。

2.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，在所述增压器轴(23)上空套有用于对所述第一轴承(21)和所述第二轴承(21′)进行轴向限位的轴向定位件，所述轴向定位件与所述中间壳体(2)固定连接。

3.根据权利要求2所述的涡轮增压器，其特征在于，所述轴向定位件为隔套(22)，所述隔套(22)的一端与所述第一轴承(21)的端面接触配合，所述隔套(22)的另一端与所述第二轴承(21′)的端面接触配合。

4.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，所述第一轴承(21)沿其周向设有数个油孔(211)，和/或，所述第二轴承(21′)沿其周向设有数个油孔(211)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的涡轮增压器，其特征在于，所述第一轴承(21)与所述第二轴承(21′)的结构尺寸相同。

6.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，所述增压器轴(23)与所述涡轮机叶轮(11)为一体式结构，所述增压器轴(23)与所述压气机叶轮(31)的连接方式为可拆卸式固定连接。

7.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，所述甩油盘(242)的外圆周设有甩油环槽(243)。

8.一种汽车，包括发动机，其特征在于，还包括如权利要求1-7任一项所述的涡轮增压器，所述涡轮增压器的涡轮机壳(1)与所述发动机的排气口连通，所述涡轮增压器的压气机壳(3)与所述发动机的进气口连通。

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