CN107605549B - 一种混合陶瓷球轴承涡轮增压器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于内燃机涡轮增压技术领域，具体涉及一种混合陶瓷球轴承涡轮增压器。技术方案如下：包括压气机、涡轮机、中间体、混合陶瓷球轴承和涡轮转子；所述涡轮转子上依次安装有涡端密封环、混合陶瓷球轴承、密封轴套、压气机叶轮和锁紧螺母；所述中间体上设有轴承孔，所述轴承孔的上端布置有两个分流油道，所述轴承孔的中间位置设有轴承孔回油口和第一定位孔；所述轴承孔回油口和第一定位孔布置在同一个增压器径向面上，且第一定位孔的中心垂直于所述轴承孔回油口的中心；所述混合陶瓷球轴承设置在所述轴承孔内。本发明具有机械效率高、加速响应性能好、润滑要求低、使用寿命长的优点，并且能简化增压器结构。
Description
技术领域
本发明属于内燃机涡轮增压技术领域，具体涉及一种混合陶瓷球轴承涡轮增压器。
背景技术
涡轮增压器的涡轮将发动机排出的废气能量回收，带动同轴的压气机加压新鲜空气，从而增加发动机的进气量，增加发动机的功率密度。涡轮增压技术可以提高发动机的燃油经济性、动力性能，降低发动机排放，可以使发动机小型化，以及补偿车用发动机的高原性能。涡轮增压器技术是燃油发动机的一项重要技术，车用发动机的增压比例越来越高。
由于传统装配有浮动轴承的涡轮增压器的轴承机械效率不高，具有明显的涡轮迟滞效应，在追求高加速性能和高驾驶性能的车辆上，这种迟滞效应会导致发动机加速性能差，不能满足高性能汽车的要求。
另外，城市路况复杂多变的特点决定了车用发动机经常处于变工况状态，频繁地在怠速、启停和加减速工况之间转换，发动机基本工作在中低转速工况。传统浮动轴承的增压器不能很好地适应这种变工况。
公开号为CN203702850U和CN101644185A的专利公开的球轴承涡轮增压器均采用一体式双列球轴承结构，两者中间体上与轴承左右两列滚珠连通的进油孔均是与中间体垂直轴线呈锐斜角的，进油孔的加工需要更长的钻头和专门的工装夹具，为此需要制定专门的加工工艺。而中间体进油孔的直径尺寸很小，更长的钻头会带来加工方面的困难，工装夹具和油孔新工艺的制定会带来额外生产成本和制造质量的不确定性。
发明内容
本发明提供一种混合陶瓷球轴承涡轮增压器，具有机械效率高、加速响应性能好、润滑要求低、使用寿命长的优点，并且能简化增压器结构。
本发明的技术方案如下：
一种混合陶瓷球轴承涡轮增压器，包括压气机、涡轮机、中间体、混合陶瓷球轴承和涡轮转子；所述涡轮转子上依次安装有涡端密封环、混合陶瓷球轴承、密封轴套、压气机叶轮和锁紧螺母；所述中间体上设有轴承孔，所述轴承孔的上端布置有两个分流油道，所述轴承孔的中间位置设有轴承孔回油口和第一定位孔；所述轴承孔回油口和第一定位孔布置在同一个增压器径向面上，且第一定位孔的中心垂直于所述轴承孔回油口的中心；所述混合陶瓷球轴承设置在所述轴承孔内。
所述的混合陶瓷球轴承涡轮增压器，其中所述混合陶瓷球轴承为双列角接触滚珠一体式轴承，所述混合陶瓷球轴承包含轴承外圈、分体式的轴承内圈、轴承滚珠和轴承保持架；所述轴承滚珠为陶瓷滚珠；所述轴承外圈与所述轴承孔间隙配合，所述轴承内圈与涡轮转子过盈配合；所述轴承外圈上设有轴承润滑油进口、轴承回油孔和第二定位孔，所述轴承润滑油进口有两个，所述轴承润滑油进口的中心与所述轴承回油孔的中心布置在同一个竖直面上，第二定位孔的中心与所述轴承回油孔的中心布置在同一个增压器径向面上，且第二定位孔的中心垂直于所述轴承回油孔的中心。
所述的混合陶瓷球轴承涡轮增压器，其中所述轴承回油孔与所述轴承孔回油口相配合，第二定位孔与第一定位孔相配合。
所述的混合陶瓷球轴承涡轮增压器，其中所述中间体上设有进油孔、横向油道和分流油道，所述分流油道分别与所述轴承润滑油进口相配合。
所述的混合陶瓷球轴承涡轮增压器，其中所述横向油道采用密封压板来密封，所述密封压板由油腔盖板进行支撑和压紧；所述密封压板为有缺口的圆环，总体呈C形状；或者所述横向油道采用螺钉进行密封。
所述的混合陶瓷球轴承涡轮增压器，其中所述混合陶瓷球轴承依靠所述涡轮转子的台阶和所述密封轴套进行轴向定位；第一定位孔的进口处设有内螺纹，所述第一定位孔中设有定位销，定位销上设有外螺纹，所述定位销拧入第一定位孔且所述定位销的端头插入第二定位孔予以定位。
本发明的有益效果为：本发明使得混合陶瓷球轴增压器具有良好的机械效率和更好地加速性能，能更好地满足高性能车辆对发动机加速驾驶性能的要求，以及满足城市道路车辆对节能减排的要求。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
1)相比现有球轴承增压器结构，本发明可以利用现有增压器中间体模具和现有成熟油道加工工艺，不另外为球轴承增压器中间体开发新的中间体模具和油道加工工艺，降低开发与生产成本。
2)相比现有浮动轴承增压器结构，本发明去掉止推片、止推轴承和挡油板等零件，提高涡轮转子的机械效率，简化增压器结构，整体结构简单、紧凑，安装更加方便快捷。
3)本发明所涉及的球轴承增压器的中间体的油道和油孔采用现有中间体油道与油孔结构，此结构可以直接利用现有加工工艺，降低球轴承增压器的加工难度，本发明的增压器中间体技术成熟，工艺可靠。
附图说明
图1为本发明实施例1的混合陶瓷球轴承涡轮增压器结构图；
图2为本发明实施例1的混合陶瓷球轴承涡轮增压器机芯水平剖面结构图；
图3为中间体结构图；
图4为中间体水平剖面结构图；
图5为混合陶瓷球轴承的结构图；
图6为图5中A-A向剖面图；
图7为定位销结构图：
图8为密封压板结构图；
图9为密封压板剖面图；
图10为本发明实施例2的结构图；
图中标记：
1、中间体，101、轴承孔，102、第一定位孔，103、第一定位螺纹孔，104、进油孔，105、横向油道，106、分流油道，107、轴承孔回油口，2、混合陶瓷球轴承，201、轴承外圈，202、轴承内圈，203、轴承滚珠，204、轴承保持架，205、轴承润滑油进口，206、轴承回油孔，207、第二定位孔，3、压气机，301、压气机叶轮，302、锁紧螺母，4、涡轮机，5、涡轮转子，6、油腔盖板，7、密封压板，8、涡端密封环，9、定位销，901、外螺纹，10、密封轴套，11、螺钉。
具体实施方式
实施例1
如图1-9所示，一种混合陶瓷球轴承涡轮增压器，包括压气机3，涡轮机4，中间体1，混合陶瓷球轴承2，以及涡轮转子5；所述涡轮转子5上依次安装有涡端密封环8，混合陶瓷球轴承2，密封轴套10，压气机叶轮301和锁紧螺母302。
所述中间体1上设置有轴承孔101，所述轴承孔101的上端布置有两个分流油道106，所述轴承孔101的中间位置设置有轴承孔回油口107和第一定位孔102；所述轴承孔回油口107和第一定位孔102布置在同一个增压器径向面上，且所述第一定位孔102的中心垂直于轴承孔回油口107的中心；所述混合陶瓷球轴承2设置在轴承孔101内。
所述混合陶瓷球轴承2为双列角接触滚珠一体式轴承，所述混合陶瓷球轴承2包含轴承外圈201，分体式的轴承内圈202，轴承滚珠203和轴承保持架204；所述轴承滚珠203为陶瓷滚珠。所述混合陶瓷球轴承2的轴承外圈201与中间体1的轴承孔101间隙配合，所述轴承内圈202与涡轮转子5过盈配合。
所述混合陶瓷球轴承2的轴承外圈201中间位置设置有轴承润滑油进口205，轴承回油孔206和第二定位孔207，所述轴承润滑油进口205有两个，所述轴承润滑油进口205的中心与轴承回油孔206的中心布置在同一个竖直面上，所述第二定位孔207的中心与轴承回油孔206的中心布置在同一个增压器径向面上，且所述第二定位孔207的中心垂直于轴承回油孔206的中心。
所述混合陶瓷球轴承2的轴承回油孔206与中间体1上的轴承孔回油口107相配合，所述混合陶瓷球轴承2的第二定位孔207与中间体1上的第一定位孔102相配合。
所述中间体1上依次设置有进油孔104，横向油道105和分流油道106，所述分流油道106分别与所述混合陶瓷球轴承2上的轴承润滑油进口205相配合。
所述中间体1上的第一定位孔102的进口处设置有第一定位螺纹孔103，所述混合陶瓷球轴承2的第二定位孔207与中间体1上的第一定位孔102中安装有定位销9，所述定位销9上设置有定位销外螺纹901，所述第一定位螺纹孔103与定位销外螺纹901相配合。
所述中间体1上的横向油道105采用密封压板7来密封，密封压板7由油腔盖板6进行支撑和压紧，密封压板7为有缺口的圆环，总体呈C形状。
本发明增压器工作时，混合陶瓷球轴承2的外圈与轴承孔101间隙配合，并且轴承外圈201由定位销9进行定位以防止轴承外圈201旋转；轴承内圈202与涡轮转子5过盈配合，使得轴承内圈202随涡轮转子5旋转，所述混合陶瓷球轴承2依靠涡轮转子5的台阶和密封轴套10进行轴向定位。
润滑油从进油孔104进入，到达横向油道后分为左右两个方向流动，分别通过左右分流油道106和左右轴承润滑油进口205进入混合陶瓷球轴承2的左右两列滚珠中，对轴承滚珠203进行润滑和冷却，然后润滑油经轴承回油孔206、轴承孔回油口107和混合陶瓷球轴承2的两端后到达中间体1的回油口。其中流向左端(压气机端)的横向油道中的润滑油被密封压板7挡住，使得左端(压气机端)的横向油道中的润滑油只能进入到左端(压气机端)的分流油道106中。
所述中间体1的油道结构和传统分体式浮动轴承中间体的油道结构相同，可以充分利用现有工艺和工装设备，降低生产成本；同时，也简化了开发设计过程。
实施例2
如图10所示，与实施例1不同之处在于，增压器的中间体1上的横向油道105采用螺钉11进行密封，中间体1上的横向油道105的孔端上有内螺纹，与用于密封的螺钉11的螺纹配合。相应油腔盖板6没有与螺钉11接触，这样，油腔盖板6可以设计得更轻量。
以上是我们按照国家专利法对本发明进行的说明，本发明具体实现并不受限于上述说明；对于本领域内的相关人员会识别本文所公开的具体实施例的改进或代替，均是在本发明的精神和范围内的。
Claims (4)
1.一种混合陶瓷球轴承涡轮增压器，其特征在于，包括压气机、涡轮机、中间体、混合陶瓷球轴承和涡轮转子；所述涡轮转子上依次安装有涡端密封环、混合陶瓷球轴承、密封轴套、压气机叶轮和锁紧螺母；所述中间体上设有轴承孔，所述轴承孔的上端布置有两个分流油道，所述轴承孔的中间位置设有轴承孔回油口和第一定位孔；所述轴承孔回油口和第一定位孔布置在同一个增压器径向面上，且第一定位孔的中心垂直于所述轴承孔回油口的中心；所述混合陶瓷球轴承设置在所述轴承孔内；所述混合陶瓷球轴承为双列角接触滚珠一体式轴承，所述混合陶瓷球轴承包含轴承外圈、分体式的轴承内圈、轴承滚珠和轴承保持架；所述轴承滚珠为陶瓷滚珠；所述轴承外圈与所述轴承孔间隙配合，所述轴承内圈与涡轮转子过盈配合；所述轴承外圈上设有轴承润滑油进口、轴承回油孔和第二定位孔，所述轴承润滑油进口有两个，所述轴承润滑油进口的中心与所述轴承回油孔的中心布置在同一个竖直面上，第二定位孔的中心与所述轴承回油孔的中心布置在同一个增压器径向面上，且第二定位孔的中心垂直于所述轴承回油孔的中心；所述混合陶瓷球轴承依靠所述涡轮转子的台阶和所述密封轴套进行轴向定位；第一定位孔的进口处设有内螺纹，所述第一定位孔中设有定位销，定位销上设有外螺纹，所述定位销拧入第一定位孔且所述定位销的端头插入第二定位孔予以定位；所述中间体上设有进油孔、横向油道和分流油道，所述分流油道分别与所述轴承润滑油进口相配合，所述进油孔的中心线与第一定位孔的中心线相互垂直，且进油孔与横向油道连通。
2.根据权利要求1所述的混合陶瓷球轴承涡轮增压器，其特征在于，所述轴承回油孔与所述轴承孔回油口相配合，第二定位孔与第一定位孔相配合。
3.根据权利要求1所述的混合陶瓷球轴承涡轮增压器，其特征在于，所述横向油道采用密封压板来密封，所述密封压板由油腔盖板进行支撑和压紧；所述密封压板为有缺口的圆环，总体呈C形状。
4.根据权利要求1所述的混合陶瓷球轴承涡轮增压器，其特征在于，所述横向油道采用螺钉进行密封。
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