CN201246213Y

CN201246213Y - 同轴式机械增压器

Info

Publication number: CN201246213Y
Application number: CNU2008201028288U
Authority: CN
Inventors: 吴疆富
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-06-24
Filing date: 2008-06-24
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2018-06-24

Abstract

本实用新型公开了一种同轴式机械增压器，属于机动车增压器类制造技术领域。包括有前导流罩，系与后导流罩一起组成增压器之壳体；涡轮叶片，系一体成型者，固设于前导流罩内的中心轴上；所述的中心轴贯穿于前导流罩和后导流罩组成的壳体，且在伸出后导流罩的中心轴一端安装有棘轮盘。所述的棘轮盘最外层为皮带轮，内层为棘轮，皮带轮与棘轮间设有若干个滚珠，各滚珠分布于棘轮齿间，棘轮齿之侧壁设有顶柱孔，以为顶柱置设，在顶柱孔内设有弹簧，顶柱一端顶设在弹簧上，另端可抵设在前述之滚珠上。本实用新型具有生产成本低、工作寿命长、结构合理、运转稳定且可提供稳定增压效果之优点。

Description

同轴式机械增压器

技术领域

本实用新型公开了一种同轴式机械增压器，属于机动车增压器类制造技术领域。

背景技术

众所周知，机动车的引擎发动机是靠燃料在汽缸内燃烧做功来产生功率的，由于输入的燃料量受到吸入汽缸内空气量的限制，因此发动机所产生的功率也会受到限制。如果发动机的运行性能已处于最佳状态，再增加输出功率只能通过压缩更多的空气进入汽缸来增加燃料量，从而提高燃烧作功能力。因此在目前的技术条件下，涡轮增压器是能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。目前用到的增压器有机械式涡轮增压器和废气涡轮增压器，其中，机械式涡轮增压器采用皮带与引擎上的皮带盘连接，利用引擎转速来带动机械增压器内部涡轮叶片，以产生增压空气送入引擎进气歧管内。由于机械增压器采用皮带驱动的特性，因此增压器皮带盘之转速与引擎转速是完全同步的，基础特性为：引擎rpm X(R1/R2)＝增压器皮带盘之rpm

R1引擎皮带盘之半径

R2机械增压器皮带盘之半径

由此可见，机械涡轮增压器转速是完全连动于引擎转速，两者形成一组稳定之等差数线，而且增压器与引擎之间会互相影响，当一方运转受阻而转速突然降低的时候，必定会藉由皮带传输而影响另一方的运作，这就是机械增压器的特性，与增压压力数(bar)自引擎启动开始即具增压之效果为最佳，亦即其增压压力应随着引擎转速而呈直线上升正比为最佳。但现有之机械增压器是采用齿轮传动带动增压器之叶片，如图3示，传动构造具体为增压器之皮带盘(801)固设于传动轴(802)一端，传动轴另端固设第一齿轮(803)，第一齿轮啮合第二齿轮(804)，第二齿轮固设于涡轮之叶片的心轴(805)上，这是习用之机械增压器之传动构造。然，当引擎转速从5000rpm降低到3000rpm，由皮带传输之特性，涡轮增压器之转速也会急剧下降，使涡轮运转之转速不稳，且齿轮啮合时发出之噪声大，另外传动轴及齿轮的设置使增压器之生产成本高。

发明内容

针对现有增压器之传动技术的不足，本实用新型提供了一种结构合理、运转稳定且可提供稳定之增压效果之同轴式机械增压器。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

同轴式机械增压器，包括有

前导流罩，系与后导流罩一起组成增压器之壳体，且在前导流罩的侧面有吸风口；

涡轮叶片，系一体成型者，固设于前导流罩内的中心轴上；

其中：

所述的中心轴贯穿于前导流罩和后导流罩组成的壳体，且在伸出后导流罩的中心轴一端安装有棘轮盘。

所述的棘轮盘最外层为皮带轮，内层为棘轮，皮带轮与棘轮间设有若干个滚珠，各滚珠分布于棘轮齿间，棘轮齿之侧壁设有顶柱孔，以为顶柱置设，在顶柱孔内设有弹簧，顶柱一端顶设在弹簧上，另端可抵设在前述之滚珠上。

所述中心轴之前导流罩端安装在轴承座上，该轴承座系具有一向内之轴承槽，以为滚珠轴承及一轴封置设；中心轴向里穿过前导流罩、涡轮叶片、后导流罩及棘轮盘，其中中心轴与后导流罩间设有滚珠轴承及轴封，中心轴末端穿设轴套、垫片及螺帽栓合。

所述棘轮的内孔壁上置设键槽，以为连接键置设，通过连接键固设于中心轴上。

所述的涡轮叶片系置于前导流罩内壁面之中，且其系具有一轴孔，该轴孔系具键槽，以为中心轴穿置，且利用一长键固设，使由中心轴带动转动；另于该中心轴前后各设外螺纹部，其中一外螺纹部可与螺帽栓合，而利用垫片固定涡轮叶片，而使涡轮叶片被定位者。

进气侧叶轮，用以对进气加压，我们称之为compressor wheel(压缩叶轮)，这部分外壳也是蜗牛壳形状，叫compressor housing(压缩室)。气流由轴向中央部份吸入，被带着弧面放射状的叶片由内往外甩，这部分气流速度非常快，但此时并不具备有效的‘压力’，快速往外甩的气流，在compressor housing和compressor wheel之间形成的渐缩区域内逐渐减小体积，压力升高，再由最外围的渐大管道收集起来，最后吐出turbo(涡轮)本体，形成高压的空气，准备灌入引擎的进气歧管。

加压后的空气，含有大量氧气，配合相应的供油，能让引擎发挥强大的扭力和马力。换个角度，在相同的出力下，可以用较小排气量来做到，也就减轻了整体的重量，总的来说，对引擎的效率有很大的提升。这个特点，在数十年前的航空用引擎也发挥了很大的功能，在高空中气压低，引擎吸不了多少空气，加上螺旋桨在稀薄空气中效率也降低，所以高度越高，飞机的性能就越差。有了增压的帮助，就让当年的飞机得以改善在高空的性能。

在需要高负荷长距离行驶的货车和拖车头，也能得利于涡轮增压。因为在长时间稳定负荷的状态下，正是涡轮增压引擎发挥其高性能的最佳应用之一，强大的扭力有利于拖曳，高效率则减少了整体燃油的消耗。

本实用新型具有如下有益的效果：

1、本实用新型机构简单，把以前的传动轴和心轴集合成单轴传动，集合了传动和叶片转动的功效，生产成本低；

2、本实用新型直接通过皮带把能量传递给涡轮，减少了中间齿轮传动的环节，故障率比习用构造降低，保养间隔长、手续简单、工作寿命长。

3、由于采用了棘轮盘式的构造，使涡轮运转稳定，无急降转速之缺点，可提供稳定的增压效果。

附图说明

图1是本实用新型之结构示意图；

图2是图1之A向剖视图；

图3是现有增压器的结构图；

图中，1前导流罩，101吸风口，102轴承座，103滚珠轴承，

2后导流罩，3涡轮叶片，4中心轴，

5棘轮盘，

501皮带轮，502棘轮，503滚珠，504顶柱，505弹簧，506键，

6空气流道，7双二滚珠轴承，

801皮带盘，802传动轴，803第一齿轮，804第二齿轮，805心轴。

具体实施方式

实施例：结构如图1、图2所示，本实用新型包括有前导流罩(1)，系与后导流罩(2)一起组成增压器之壳体，且前导流罩的前侧有吸风口(101)，前导流罩内壁面与后导流罩之前壁面结合形成空气流道(6)；涡轮叶片(3)，系一体成型者，固设于前导流罩内的中心轴(4)上；所述的中心轴(4)贯穿于前导流罩(1)和后导流罩(2)组成的壳体，且在伸出后导流罩的中心轴一端安装有棘轮盘(5)，棘轮盘系最外层为皮带轮(501)，内层为棘轮(502)，皮带轮与棘轮间设有若干个滚珠(503)，各滚珠分布于棘轮齿间，棘轮齿之侧壁设有顶柱孔，以为顶柱(504)置设，在顶柱孔内设有弹簧(505)，顶柱一端顶设在弹簧上，另端可抵设在前述之滚珠上，棘轮盘之棘轮的内孔壁上置设键槽，以为连接键(506)置设，通过连接键固设于中心轴上。所述的涡轮叶片(3)系置于前导流罩内壁面之中，且其系具有一轴孔，该轴孔系具键槽，以为中心轴穿置，且利用一长键固设，使由中心轴带动转动；另于该中心轴前后各设外螺纹部，其中一外螺纹部可与螺帽栓合，而利用垫片固定涡轮叶片，而使涡轮叶片被定位者。上述中心轴之前导流罩端安装在轴承座(102)上，该轴承座系具有一向内之轴承槽，以为滚珠轴承(103)及一轴封置设；中心轴向里穿过前导流罩(1)、涡轮叶片(3)、后导流罩(2)及棘轮盘(5)，其中中心轴与后导流罩间设有双二滚珠轴承(7)及轴封，中心轴末端穿设轴套、垫片及螺帽栓合，即可达到本创作应有之实用功效。

本实用新型工作方式引擎通过皮带而带动棘轮盘转动，棘轮盘与之固设的中心轴一起转动，从而中心轴带动涡轮叶片，由此增压器吸入空气而把其压缩达到空气增压之功效。本实用新型中，棘轮盘采用了棘轮+弹簧之结构，用以解决引擎转速突然降低而使增压器传动转速不稳定之缺憾。当引擎正常转动时，带动皮带及皮带轮一起转动，如图2示，皮带轮通过滚珠带动棘轮和中心轴转动；当引擎转速从5000rpm降低到3000rpm，由皮带传输之特性，皮带轮之转速也迅速降低，而滚珠及棘轮会在惯性作用下仍然在5000rpm运转，此时皮带轮的速度比滚珠转速低，从而阻止滚珠的转速，使滚珠的转速逐逐渐降低，滚珠转速降低也会同时通过顶柱和弹簧影响棘轮的转速降低，即可利用弹簧之力量缓冲引擎转速之降低，依此与棘轮固连的中心轴及涡轮叶片逐渐降低，使涡轮增压的增压稳定；当引擎转速从3000rpm增加到5000rpm时，同理棘轮和中心轴会在弹簧之弹力作用下缓冲了引擎转速的增加。另外本构造中，由于滚珠及弹簧的设置，棘轮可与外层之皮带轮分离而空转。

增压器产生的能量(增压值)与阻力成正比关系，如果一味追求增压值，虽然引擎输出的能量大增，但是相对的增压器内部涡轮叶片受风阻力也会升高，当阻力达到某一界限时，增压器本身的阻力会让引擎承受极大的负担，严重影响引擎转速的提升，因此设计师必须在增压值与引擎负担之间取得妥协，以避免高增压系统带来的负面效应。

在引擎机件维持原有形式，不用额外制造高单价精密机件的情形下，机械涡轮增压系统可以让引擎动力输出增进20-40％，又不至于造成维修体系的负担，因此各大车厂在近年都有开发机械涡轮增压引擎的计划，采用机械涡轮增压系统来延长现有引擎的生产寿命，并达成环保、省油、高效率的目标，以大幅节省新引擎的开发费用。

Claims

1、同轴式机械增压器，包括有：

前导流罩，系与后导流罩一起组成增压器之壳体，且该前导流罩的侧面有吸风口；

涡轮叶片，系一体成型者，固设于前导流罩内的中心轴上；

其特征在于：

2、如权利要求1所述的同轴式机械增压器，其特征在于：所述的棘轮盘最外层为皮带轮，内层为棘轮，皮带轮与棘轮间设有若干个滚珠，各滚珠分布于棘轮齿间，棘轮齿之侧壁设有顶柱孔，以为顶柱置设，在顶柱孔内设有弹簧，顶柱一端顶设在弹簧上，另端可抵设在前述之滚珠上。

3、如权利要求1所述的同轴式机械增压器，其特征在于：所述的中心轴之前导流罩端安装在轴承座上，该轴承座系具有一向内之轴承槽，以为滚珠轴承及一轴封置设；中心轴向里穿过前导流罩、涡轮叶片、后导流罩及棘轮盘，其中中心轴与后导流罩间设有滚珠轴承及轴封，中心轴末端穿设轴套、垫片及螺帽栓合。

4、如权利要求2所述的同轴式机械增压器，其特征在于：所述棘轮的内孔壁上置设键槽，以为连接键置设，通过连接键固设于中心轴上。

5、如权利要求1所述的同轴式机械增压器，其特征在于：所述的涡轮叶片系置于前导流罩内壁面之中，且其系具有一轴孔，该轴孔系具键槽，以为中心轴穿置，且利用一长键固设，使由中心轴带动转动；另于该中心轴前后各设外螺纹部，其中一外螺纹部可与螺帽栓合，而利用垫片固定涡轮叶片。