一种球轴承涡轮增压器

技术领域

本发明属于涡轮增压器技术领域，具体涉及一种球轴承涡轮增压器。

背景技术

涡轮增压技术在汽车中应用广泛，其中，涡轮增压器利用发动机工作时排出的废气中的热能、动能、压力能等能量来推动涡轮箱内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮组成转子总成，叶轮压缩由空气滤清器管道送来的空气，使之增压后进入发动机燃烧室。作为应用于汽车上的重要装置，涡轮增压器的可靠性、运行稳定性等需要被重点关注。

涡轮增压器中具有轴系组件，包括转轴及设于该转轴上的轴承，该轴承可以为套管式的浮动轴承，或者结构相对复杂的球轴承。目前，普通涡轮增压器存在低速响应慢的特点，但低速时又是车辆的常用状态。在轴系组件中使用球轴承可以提高增压器的低速效率，但是传统结构中，球轴承是刚性接触，转子传递到轴承外圈的振动不能被吸收，NVH表现较差。此外，由于球轴承本身的特点为点接触，机械效率较高，但滚珠之间的润滑油太多将导致滚珠等运动部件转动阻力大，因此球轴承中的油路设计也需要改进。

基于以上的一些现状，本申请对球轴承涡轮增压器进行了进一步的设计和改进。

发明内容

针对以上现有技术中的不足，本发明提供了一种球轴承涡轮增压器，其轴系组件中采用了球轴承结构，且该球轴承上设有独特的油路结构，工作时能够产生液压油膜，润滑效果好；且通过挡油片和轴封套的配合，降低了增压器压端漏油风险，提高了增压器整体的运行效率。

本发明通过下述技术方案得以解决。

一种球轴承涡轮增压器，包括压气机组件、涡轮机组件、设置于压气机组件和涡轮机组件之间的中央壳体；所述中央壳体贯穿设有轴系组件，所述轴系组件包括转轴，该转轴的两端分别连接有压气机叶轮和涡轮机叶片，所述转轴上设有球轴承，所述中央壳体上设有进油口和出油孔；所述球轴承包括套在一起的内圈和外圈，所述内圈和外圈之间具有间隙，该间隙中设有滚珠；所述外圈的外周上设有至少一个周向分布的油槽，所述油槽中设有连通至间隙的通油孔，所述外圈上还设有第一下油孔；所述球轴承的朝向所述压气机叶轮的一侧设有轴封套，所述轴封套的径向外周上设有封油盖和压板，所述封油盖和压板之间设有第一侧储油腔，所述球轴承的另一侧设有第二侧储油腔；所述第一侧储油腔和第二侧储油腔的上部均连通至内圈和外圈之间的间隙，所述第一侧储油腔和第二侧储油腔的下部连通至出油腔，所述出油孔设于该出油腔的下部。

本申请中的增压器中，在球轴承上设置了独特的油路结构，当润滑油通过进油口进入到中央壳体中之后，可以布满油槽，并通过通油孔进入到内圈和外圈之间，进行润滑，工作时可以形成液压油膜，吸收来自转轴的振动，提升NVH表现。具体的，由于润滑油流动充分，可以在球轴承的轴向外表面和径向外表面上均形成液压油膜。两侧的储油腔用于储存润滑油，使球轴承始终处于润滑油饱和的状态。

一种优选的实施方式中，所述球轴承两端的间隙中设有滚珠定位套，所述滚珠设于该滚珠定位套上的孔中，结构稳定，工作效率高。

一种优选的实施方式中，所述外圈的外周上设有两个环状的油槽，两个油槽之间设有中央凹槽，所述油槽和中央凹槽均为外圈的外表面下凹形成。

一种优选的实施方式中，所述球轴承置于中央壳体中的装配腔中，所述装配腔的内壁上设有多个凸出的内环凸起对所述外圈的外表面进行定位；所述装配腔的内壁和外圈的外壁之间对应于油槽和中央凹槽的区域分别形成有油槽储油腔和中央储油腔，润滑油可以充满油槽储油腔和中央储油腔，并进入到球轴承的内部；所述外圈上位于中央凹槽的下部位置上设有第一下油孔，所述装配腔的壁上的对应位置设有第二下油孔并连通至出油腔中，用于出油，形成循环油路的一部分。

一种优选的实施方式中，所述进油口连通至中央壳体中的横向油槽，所述横向油槽通过横向油槽油孔连通至油槽储油腔，保证润滑油的供应、流动均匀。

一种优选的实施方式中，所述第一侧储油腔中设有挡油板，所述挡油板的外沿定位在封油盖和压板之间；所述挡油板的内沿处于轴封套上的周向凸起的一侧，且与周向凸起之间具有间隙。该结构中，挡油板的外沿被固定，内沿可以进行一定范围内的移动，如：能够根据挡油板两侧的油压变化选择保持间隙或移动并消除该间隙，该结构能够极大的提升增压器的耐负压能力，降低增压器压端漏油风险。

一种优选的实施方式中，所述挡油板的上设有朝向封油盖凸出的凸出弯折层，增强挡油板整体的可变形能力和强度，所述挡油板的下部区域设有弯折板，使得该区域的第一侧储油腔连通至出油腔，用于出油，形成循环油路的一部分。

一种优选的实施方式中，所述压板的下部设有避免与所述弯折板发生干涉的缺口；所述压板上朝向球轴承的表面上设有一体式或独立结构的限位凸台，所述限位凸台抵在所述外圈的缺口上，以避免外圈转动。

一种优选的实施方式中，该球轴承涡轮增压器中设有由驱动机构驱动的喷嘴环组件，所述喷嘴环组件包括喷嘴环，所述喷嘴环一侧设有叶片，另一侧设有拨动盘；所述喷嘴环上设有下沉槽，所述拨动盘设于该下沉槽中。该设计精简了结构，节省装配空间。

一种优选的实施方式中，所述拨动盘的径向内表面具有凹凸起伏结构，该凹凸起伏结构的凸出位置与下沉槽的径向外表面接触，和/或：所述拨动盘的轴向表面与所述下沉槽的轴向表面之间通过减少接触面积的凹凸结构实现接触。可以减少二者之间的摩擦面积，有效降低摩擦力，最终提升喷嘴环叶片的可控性，提升发动机响应性。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：提供了一种球轴承涡轮增压器，其轴系组件中采用了球轴承结构，且该球轴承上设有独特的油路结构，工作时能够产生液压油膜，润滑效果好；且通过挡油片和轴封套的配合，降低了增压器压端漏油风险，提高了增压器整体的运行效率。

附图说明

图1为本发明中的增压器的示意图。

图2为本发明中的增压器的核心结构的立体图。

图3为本发明中的增压器的核心结构的示意图。

图4为本发明中的增压器的核心结构的剖视图。

图5为图4中A区域的放大图。

图6为图5中A1区域的放大图。

图7为图5中A2区域的放大图。

图8为本发明中的轴系组件的立体图。

图9为本发明中的轴系组件的示意图。

图10为本发明中的封油盖的立体图一。

图11为本发明中的封油盖的立体图二。

图12为本发明中的挡油板的立体图一。

图13为本发明中的挡油板的立体图二。

图14为本发明中的拨动盘的立体图。

图15为本发明中的球轴承的立体图。

图16为本发明中的球轴承的剖视图。

图17为本发明中的省略外圈的球轴承的立体图。

实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

以下实施方式中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的原件或具有相同或类似功能的原件，以下通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，需要理解的是，术语：中心、纵向、横向、长度、宽度、厚度、上、下、前、后、左、右、竖直、水平、顶、底、内、外、顺时针、逆时针等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语：第一、第二等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所示技术特征的数量。本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语：安装、相连、连接等应做广义理解，本领域的普通技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本实用性中的具体含义。

参见图1至图17，本申请中的一种球轴承涡轮增压器，包括压气机组件1、涡轮机组件3、设置于压气机组件1和涡轮机组件3之间的中央壳体2；所述中央壳体2贯穿设有轴系组件，所述轴系组件包括转轴9，该转轴9的两端分别连接有压气机叶轮7和涡轮机叶片6，所述转轴9上设有球轴承8，所述中央壳体2上设有进油口21和出油孔23。

本申请中增压器，主要对其中的球轴承8、轴封结构、油路结构、喷嘴环结构做了创新，具体如下。

本申请的增压器中，所述球轴承8包括套在一起的内圈84和外圈81，所述内圈84和外圈81之间具有间隙，该间隙中设有滚珠82；所述外圈81的外周上设有至少一个周向分布的油槽87，所述油槽87中设有连通至间隙的通油孔871，所述外圈81上还设有第一下油孔881；

具体的实施例中，所述球轴承8两端的间隙中设有滚珠定位套83，所述滚珠82设于该滚珠定位套83上的孔中，结构稳定，工作效率高。并且，所述外圈81的外周上设有两个环状的油槽87，两个油槽87之间设有中央凹槽88，所述油槽87和中央凹槽88均为外圈81的外表面下凹形成。

本申请中，所述进油口21连通至中央壳体2中的横向油槽218，所述横向油槽218通过横向油槽油孔219连通至油槽储油腔24，保证润滑油的供应、流动均匀。

此外，本申请中，所述球轴承8置于中央壳体2中的装配腔中，所述装配腔的内壁上设有多个凸出的内环凸起271对所述外圈81的外表面进行定位，并可在该位置上形成液压油膜；所述装配腔的内壁和外圈81的外壁之间对应于油槽87和中央凹槽88的区域分别形成有油槽储油腔24和中央储油腔28，润滑油可以充满油槽储油腔24和中央储油腔28，并进入到球轴承的内部；所述外圈81上位于中央凹槽88的下部位置上设有第一下油孔881，所述装配腔的壁上的对应位置设有第二下油孔26并连通至出油腔22中，用于出油，形成循环油路的一部分。

并且，本申请中的球轴承8中，所述内圈84的内壁上也具有凹陷的内圈油腔841，用于储油，能够在内圈内壁与转轴9表面之间形成液压油膜，并且，本申请中的内圈84由两个对称设置的内圈半件构成，两个内圈半件的互相接触的端面之间，在工作时也能够形成液压油膜，能够很好的提供轴向支撑力。

以上结构描述可以看出，本申请中在球轴承8上设置了独特的油路结构，当润滑油通过进油口21进入到中央壳体2中之后，可以布满油槽87，并通过通油孔871进入到内圈84和外圈81之间，进行润滑，工作时可以形成液压油膜，吸收来自转轴的振动，提升NVH表现。具体的，由于润滑油流动充分，可以在球轴承8的轴向外表面和径向外表面上均形成液压油膜。两侧的储油腔用于储存润滑油，使球轴承始终处于润滑油饱和的状态。

此外，本申请的增压器中，球轴承8的朝向所述压气机叶轮7的一侧设有轴封套74，所述轴封套74的径向外周上设有封油盖71和压板72，所述封油盖71和压板72之间设有第一侧储油腔78，所述球轴承8的另一侧设有第二侧储油腔79；所述第一侧储油腔78和第二侧储油腔79的上部均连通至内圈84和外圈81之间的间隙，所述第一侧储油腔78和第二侧储油腔79的下部连通至出油腔22，所述出油孔23设于该出油腔22的下部。

进一步的，所述第一侧储油腔78中设有挡油板73，所述挡油板73的外沿732定位在封油盖71和压板72之间（封油盖71上的对应位置设有卡槽717）；所述挡油板73的内沿731处于轴封套74上的周向凸起742的一侧，且与周向凸起742之间具有间隙739。该结构中，挡油板73的外沿732被固定，内沿731可以进行一定范围内的移动，如：能够根据挡油板73两侧的油压变化选择保持间隙739或移动并消除该间隙739，该结构能够极大的提升增压器的耐负压能力，降低增压器压端漏油风险。

此外，所述挡油板73的上设有朝向封油盖71凸出的凸出弯折层734，增强挡油板73整体的可变形能力和强度，所述挡油板73的下部区域设有弯折板733，使得该区域的第一侧储油腔78连通至出油腔22，用于出油，形成循环油路的一部分。

此外，本申请中，所述压板72的下部设有避免与所述弯折板733发生干涉的缺口；所述压板72上朝向球轴承8的表面上设有一体式或独立结构的限位凸台727，所述限位凸台727抵在所述外圈81的缺口818上，以避免外圈81转动。

本申请中的增压器可以为VNT增压器，该VNT增压器中设有由驱动机构4驱动的喷嘴环组件，所述喷嘴环组件包括喷嘴环5，所述喷嘴环5一侧设有叶片51，另一侧设有拨动盘53；所述喷嘴环5上设有下沉槽55，所述拨动盘53设于该下沉槽55中。该设计精简了结构，节省装配空间。

此外，所述拨动盘53的径向内表面具有凹凸起伏结构，该凹凸起伏结构的凸出位置531与下沉槽55的径向外表面接触，和/或：所述拨动盘53的轴向表面与所述下沉槽55的轴向表面之间通过减少接触面积的凹凸结构实现接触。可以减少二者之间的摩擦面积，有效降低摩擦力，最终提升喷嘴环叶片的可控性，提升发动机响应性。

以上描述可以看出，本申请中，将增压器中的油浮轴承改为球轴承，使发动机低速响应性能得到极大提升。同时本发明通过在轴承外圈两侧面增加侧储油腔，轴承外圈径向外表面也增加油槽87和中央凹槽88，工作时可以形成轴向和径向的液压油膜，吸收来自转子的振动，提升NVH表现。球轴承本身为点接触，机械效率较高，若滚珠之间的润滑油太多将导致滚珠等运动部件转动阻力大，因此本申请中的油路有利于提升润滑油流动效率和轴系效率，同时还能降低涡轮端到压气机端的热传递。

并且本申请中，通过新设计的挡油板73和轴封套74配合，能够极大提升增压器耐负压能力，降低增压器压端漏油风险。

以上所述，本发明提供了一种球轴承涡轮增压器，其轴系组件中采用了球轴承结构，且该球轴承上设有独特的油路结构，工作时能够产生液压油膜，润滑效果好；且通过挡油片和轴封套的配合，降低了增压器压端漏油风险，提高了增压器整体的运行效率。

本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。