1.本发明属于发动机涡轮增压器的技术领域,具体的说,涉及一种无独立承载轴承的高集成度涡轮增压器。
背景技术:2.涡轮增压器作为发动机提升功率、增加或控制进气量、改善机内燃烧控制排放的关键零部件,在过去几十年的发展中,其结构逐步发展和完善,形成了目前复杂、可靠的基本形式。
3.目前,传统的涡轮增压器,轴向载荷由设置在中间壳上的独立的止推轴承上的左右油楔面承载;而径向载荷采用独立设置并与中间壳内孔和涡轮转子外径形成约束的单个或多个浮动轴承的内外油膜实现承载;为了约束这两个轴承系统,需要在中间壳的内部采用更多的配合零部件;这对每个零部件的加工精度、装配精度预计相关联接的可靠性都提出了非常高的要求,也大大增加了传统增压器的制造成本,在原材料及人工成本上涨明显的态势下,需要重新进行相关技术和结构的突破。
4.现有的涡轮增压器的整体结构如图1所示,主要零部件包括压气机壳1、锁紧螺母2、压气机叶轮3、密封环套座4、套座紧固螺钉5、压端密封圈6、中间体密封圈7、止推轴承8、止推轴承紧固螺钉9、中间体10、涡轮壳11、隔热罩12、涡轮转子13、涡端密封环14、浮动轴承15、轴承挡圈16、止推套17、轴封18、压端密封环19等零部件组成。
5.现有涡轮增压器结构存在的不足之处,主要包括:1、轴系零部件种类繁多,装配时各个零部件相互配合,要想保证装配后产品的质量,需要轴系上的每个零部件加工精度都非常高,同时对装配所需装备要求高,过程繁琐,制造和装配成本高。
6.2、承载轴向载荷的止推轴承8多采用螺钉9直接紧固或间接压紧,对于止推轴承8两个端面的平面度,以及中间壳10与其配合端面的平面度要求高,再加上装配过程对紧固螺钉9的力矩的控制要求等要素,过程不确定性要素多;导致后续增压器在使用中,出现止推轴承8的油楔面短期内非正常磨损的问题。
7.3、承载径向载荷的浮动轴承15多采用全浮或者半浮动结构,在浮动轴承15的内外柱面分别与中间壳10的内孔柱面和涡轮转子13的配合外柱面形成油膜承载间隙,依靠从发动机的带压力的润滑机油,在上述间隙中形成承载油膜。这对中间壳10的内柱面、浮动轴承15的内外柱面、涡轮转子13的配合外柱面的加工质量及表面粗糙度都提出了非常高的要求,以保证不出现非正常磨损问题。
8.4、为了建立增压器的轴、径向常在间隙,并保证参与承担载荷的润滑机油能够及时建立油膜、不出现泄漏等应用问题,在涡轮增压器的中间壳10的内部,设置了很多配合零件,例如轴封18和止推套17,控制轴向油膜间隙尺寸和配合面积。同时在轴封18上设置了一个或多个压端密封环19,并与密封环套座4的配合内孔形成狭缝来实现密封功能。另一侧,涡轮转子13上设置与涡端密封环14配合环槽,通过与中间壳10的配合内孔来实现涡端的密
封功能。诸多零件的组合,会导致尺寸链的组成环增多,影响压气机叶轮3等气动性能的实现,制造成本高、可靠性下降。
9.以上,是传统结构增压器所反应出来的一些技术问题。目前,增压器行业的竞争越来越剧烈,对于成本控制和可靠性提升的需求,越发明显;为了改善以上问题,需要重新设计和突破传统涡轮增压器的常规结构,在提升产品质量的同时,降低产品成本。
技术实现要素:10.本发明要解决的主要技术问题是提供一种无需独立设置承载轴承,能够精简轴向零部件种类和数量,有效降低产品成本,并简化装配过程,提高装配精度,并且能够提高产品质量,减少故障率的发生的无独立承载轴承的高集成度涡轮增压器。
11.为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种无独立承载轴承的高集成度涡轮增压器,包括中间体,中间体内部装配有压气机叶轮及涡轮转子,压气机叶轮上一体连接有叶轮中心轴,叶轮中心轴与中间体之间一体集成有压端密封组件,涡轮转子上一体连接有转子中心轴,转子中心轴与中间体之间一体集成有涡端密封组件。
12.以下是本发明对上述技术方案的进一步优化:所述中间体的中部开设有中间体配合内孔,中间体内位于中间体配合内孔的两端分别同轴开设有涡端安装孔和压端安装孔,中间体内分别开设有压端甩油槽和涡端甩油槽,中间体的内部位于压端甩油槽的位置处设置有左侧油楔面,中间体的内部位于涡端甩油槽的位置处设置有右侧油楔面。
13.进一步优化:左侧油楔面包括多个左侧油楔斜面和多个左侧油楔平面;右侧油楔面包括多个右侧油楔斜面和多个右侧油楔平面。
14.进一步优化:中间体上开设有润滑油道,该润滑油道包括开设在中间体内部的储油腔,储油腔与中间体配合内孔相连通,中间体上同轴开设有相互连通的进油孔和主油道;中间体配合内孔的内表面上分别设置有多个涡端轴向输油槽和压端轴向输油槽,涡端轴向输油槽和压端轴向输油槽的一端分别与储油腔连通,另一端分别与相对应的涡端甩油槽和压端甩油槽连通。
15.进一步优化:所述压端安装孔内设置有压端密封环配合柱面、压端封气柱面和压端封气槽,压端封气柱面的内表面直径小于压端密封环配合柱面的内表面直径,中间体上位于压端安装孔与压端甩油槽的连接处设置有压端封气端面。
16.进一步优化:所述涡端安装孔内集成设计有涡端密封环配合柱面、涡端封气柱面和涡端封气槽,涡端封气柱面的内表面直径小于涡端密封环配合柱面的内表面直径,中间体上位于涡端安装孔与涡端甩油槽的连接处设置有涡端封气端面。
17.进一步优化:叶轮中心轴的外表面上设置有叶轮密封环限位柱面、叶轮封气柱面、叶轮甩油槽和叶轮油楔配合柱面,叶轮密封环限位柱面上开设有至少一个叶轮密封环槽,叶轮封气柱面与压端封气柱面配合,叶轮甩油槽的一侧设置有叶轮封气端面,叶轮封气端面与压端封气端面之间形成距离c1;叶轮中心轴端部的叶轮油楔配合端面与左侧油楔面形成配合间隙,压气机叶轮的中部开设有叶轮内孔定位柱面和叶轮内螺纹孔。
18.进一步优化:转子中心轴上沿其轴向由左至右依次设置有转子紧固螺纹、转子叶
轮配合柱面,浮动轴承配合柱面、转子封气柱面、转子甩油槽和转子密封环限位柱面,转子封气柱面和浮动轴承配合柱面的连接处设置有转子油楔配合端面,转子油楔配合端面与右侧油楔面形成配合间隙,转子甩油槽的一侧设有转子封气端面,转子封气端面与涡端封气端面之间形成距离c2。
19.进一步优化:压端密封组件包括安装在叶轮密封环槽内的压端密封环,压端密封环的外表面与压端密封环配合柱面进行配合;涡端密封组件包括安装在转子密封环槽内的涡端密封环,涡端密封环的外表面与涡端封气柱面进行配合。
20.进一步优化:所述主油道连通进油孔和储油腔,主油道上设置有主油道扩展柱面,主油道扩展柱面的位置处安装有滤清油塞,滤清油塞的外表面上开设有多个油塞过油孔。
21.本发明采用上述技术方案,具有如下有益效果:1、本发明创性的将浮动轴承、止推轴承、密封环套座的功能集成设计到了中间体上,有效减少了上述零件及紧固螺钉、中间壳密封圈、轴承挡圈等相关紧固、密封、辅助零件的数量。装配时不需要对浮动轴承、止推轴承、密封环套座等零件进行额外安装,使得安装及过程检验过程大大简化,采购及过程成本大幅降低。因为零部件减少,装配精度更易提升,减少了后续失效风险。
22.2、本发明对压气机叶轮进行了集成设计,将轴封、止推套、锁紧螺母等功能有效集成到了压气机叶轮上,并在压气机叶轮上设置了封油、封气结构,在降低零部件数量的同时,提升了压气机端封油、封气的能力。
23.3、本发明通过涡轮转子的叶轮轴向配合端面、转子油楔配合端面控制住了涡轮转子和压气机叶轮的轴向位置,并在涡轮转子上设置了封油、封气结构,提升了涡轮端的封油、封气的能力。
24.4、本发明通过在中间体的主油道扩展柱面上压装多孔的滤清油塞,有效防止大尺寸的杂质进入中间体内部,提升轴承系统的可靠性。
25.综上,本发明涉及的一种无独立轴承的高集成度的涡轮增压器,创新性的将止推轴承、浮动轴承、密封环套座的功能集成到中间体上,将轴封、止推套、锁紧螺母的功能集成到了压气机叶轮上,在高集成度设计的同时,对于轴系的封油、封气的功能进行了提升。上述措施,大幅度降低了零部件数量,简化装配难度和零部件采购成本,提升了产品的可靠性。
26.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图说明
27.图1为背景技术中传统涡轮增压器的结构示意图;图2为本发明实施例的总体结构示意图;图3为图2中a处的局部放大图;图4为本发明实施例中中间体的结构示意图;图5为本发明实施例中中间体左侧油楔面的轴测示意图;图6为本发明实施例中中间体右侧油楔面的轴测示意图;图7为本发明实施例中压气机叶轮的结构示意图;图8为本发明实施例中压气机叶轮的轴测示意图;
图9为本发明实施例中涡轮转子的结构示意图;图10为本发明实施例中滤清油塞的结构示意图;图11为本发明实施例中滤清油塞在中间体中的装配结构局部放大图。
28.图中:1-压气机壳;2-锁紧螺母;3-压气机叶轮;4-密封环套座;5-套座紧固螺钉;6-压端密封圈;7-中间体密封圈;8-止推轴承;9-止推轴承紧固螺钉;10-中间体;11-涡轮壳;12-隔热罩;13-涡轮转子;14-涡端密封环;15-浮动轴承;16-轴承挡圈;17-止推套;18-轴封;19-压端密封环;20-滤清油塞;1001-压端密封环配合柱面;1002-压端封气槽;1003-压端封气柱面;1004-压端封气端面;1005-压端甩油槽;1006-左侧油楔面;1007-进油孔;1008-主油道;1009-主油道扩展柱面;1010-涡端封气端面;1011-涡端封气柱面;1012-涡端封气槽;1013-涡端密封环配合柱面;1014-右侧油楔凸起柱面;1015-右侧油楔面;1016-涡端甩油槽;1017-涡端轴向输油槽;1018-回油腔;1019-储油腔;1020-压端轴向输油槽;1021-左侧油楔凸起柱面;1022-左侧油楔斜面;1023-左侧油楔平面;1024-右侧油楔斜面;1025-右侧油楔平面;1026-中间体配合内孔;1027-涡端安装孔;1028-压端安装孔;301-叶轮密封环槽;302-叶轮密封环限位柱面;303-叶轮封气柱面;304-叶轮封气端面;305-叶轮甩油槽;306-叶轮油楔配合柱面;307-叶轮油楔配合端面;308-叶轮内孔定位柱面;309-叶轮内螺纹孔;310-叶轮装配轮毂;311-叶轮中心轴;1301-转子叶轮配合柱面;1302-转子叶轮配合端面;1303-浮动轴承配合柱面;1304-转子连接柱面;1305-转子油楔配合端面;1306-转子封气柱面;1307-转子甩油槽;1308-转子封气端面;1309-转子密封环限位柱面;1310-转子密封环槽;1311-转子紧固螺纹;1312-转子中心轴;2001-油塞上端面;2002-油塞配合柱面;2003-油塞过油孔;2004-油塞下端面。
具体实施方式
29.实施例:如图2-11所示,一种无独立承载轴承的高集成度涡轮增压器,包括中间体10,中间体10内部装配有压气机叶轮3及涡轮转子13,压气机叶轮3上装配有压端密封组件,涡轮转子13上装配涡端密封组件,中间壳10通过配合止口与压气机壳1和涡轮壳11进行配合,实现涡轮增压器的应用功能,中间体10上开设有润滑油道。
30.所述中间体10的中部开设有中间体配合内孔1026,且中间体10内位于中间体配合内孔1026的两端分别开设有涡端安装孔1027和压端安装孔1028,所述涡端安装孔1027和压端安装孔1028分别与中间体配合内孔1026同轴线布设。
31.所述中间体10内位于压端安装孔1028与中间体配合内孔1026的连接处开设有压端甩油槽1005。
32.所述中间体10内位于涡端安装孔1027与中间体配合内孔1026的连接处开设有涡端甩油槽1016。
33.所述中间体10的内部位于压端甩油槽1005的位置处设置有左侧油楔面1006,所述左侧油楔面1006通过左侧油楔凸起柱面1021与中间体10一体连接。
34.所述中间体10的内部位于涡端甩油槽1016的位置处设置有右侧油楔面1015,所述右侧油楔面1015通过右侧油楔凸起柱面1014与中间体10一体连接。
35.这样设计,可通过左侧油楔面1006和右侧油楔面1015能够承载涡轮增压器的轴向载荷,并且通过左侧油楔凸起柱面1021和右侧油楔凸起柱面1014能够方便进行加工,并留
出回油空间。
36.所述左侧油楔面1006由两部分组成,分别包括依次交替排列布设的多个左侧油楔斜面1022和左侧油楔平面1023。
37.所述右侧油楔面1015也由两部分组成,分别包括依次交替排列布设的多个右侧油楔斜面1024和右侧油楔平面1025。
38.这样设计,所述左侧油楔斜面1022和右侧油楔斜面1024能够进行布油及形成积压油膜,所述左侧油楔平面1023和右侧油楔平面1025能够起到平行支撑的作用。
39.这样设计,在中间体10上有效的集成和替代了传统结构上的止推轴承8的承载作用,可以有效减少紧固止推轴承8所需要的止推轴承紧固螺钉9等零部件,同时因为左侧油楔面1006和右侧油楔面1015的轴向跨度更大,对于轴系的约束能力更强,加工精度要求也有所降低。
40.所述润滑油道包括开设在中间体10内部的储油腔1019,所述储油腔1019与中间体配合内孔1026相连通。
41.所述中间体10上同轴开设有进油孔1007和主油道1008,所述进油孔1007和主油道1008相互连通,所述进油孔1007的外端贯穿中间体10,所述主油道1008的内端与储油腔1019相连通。
42.这样设计,所述发动机润滑机油从进油孔1007进入后,通过与其连通的主油道1008进入到储油腔1019中,此时储油腔1019内的润滑机油沿着中间体配合内孔1026的轴向进行流动和布油所述储油腔1019与中间体配合内孔1026的旋转中心不一致,这样设计,能够有效的增加储油腔1019的体积,提升了储油能力。
43.所述中间体配合内孔1026与涡轮转子13的转子中心轴1312之间为间隙配合,所述储油腔1019内的润滑机油可流入该间隙中,实现承载径向载荷,进行实现了传统结构中浮动轴承15与涡轮转子13配合形成的油膜间隙功能。
44.这样设计,在中间体10上集成了传统结构中浮动轴承15的径向承载功能,减少了浮动轴承15、轴承挡圈16等零件,同时在中间体8上取消了3个轴承挡圈16,简化了中间体8的加工难度和整体装配要求。
45.所述中间体配合内孔1026的内表面上分别设置有涡端轴向输油槽1017和压端轴向输油槽1020,所述涡端轴向输油槽1017和压端轴向输油槽1020沿中间体配合内孔1026的圆周方向设置有多个。
46.所述涡端轴向输油槽1017和压端轴向输油槽1020相互靠近的一端分别与储油腔1019连通。
47.所述涡端轴向输油槽1017和压端轴向输油槽1020相互远离的一端分别与相对应的涡端甩油槽1016和压端甩油槽1005连通。
48.在本实施例中,所述涡端轴向输油槽1017和压端轴向输油槽1020的数量与左侧油楔斜面1022和右侧油楔斜面1024的数量相同,并且涡端轴向输油槽1017和压端轴向输油槽1020允许采用均布或非均布排布方式。
49.这样设计,可通过涡端轴向输油槽1017和压端轴向输油槽1020能够提升储油腔1019向中间体配合内孔1026中径向布油效果,进而提升了向中间体10的左侧油楔面1006和
右侧油楔面1015的输油效果。
50.并且从主油道1008进入的润滑机油,可以通过涡端轴向输油槽1017和压端轴向输油槽1020分别向右侧油楔面1015和左侧油楔面1006供油,不受中间体配合内孔1026和涡轮转子13的转子中心轴1312之间径向承载油膜的影响。
51.所述中间体10内位于储油腔1019的下方开设有回油腔1018,所述压端甩油槽1005和涡端甩油槽1016分别与回油腔1018相连通。
52.所述中间体10的下方开设有出油口,所述出油口与回油腔1018相连通。
53.这样设计,所述中间体配合内孔1026内的润滑机油可输送至压端甩油槽1005和涡端甩油槽1016内,此时该润滑机油依靠重力进入回油腔1018内收集并由出油口流出增压器本体。
54.所述压端安装孔1028内集成设计有压端密封环配合柱面1001和压端封气柱面1003,所述压端密封环配合柱面1001和压端封气柱面1003之间开设有压端封气槽1002。
55.所述压端封气柱面1003的内表面直径小于压端密封环配合柱面1001的内表面直径。
56.这样设计,在中间体10上集成了传统的密封环套座4的功能,压端密封组件直接与压端密封环配合柱面1001配合,同时,省略了套座紧固螺钉5等零部件,简化了装配工艺。
57.并且压端封气柱面1003的内表面直径小于压端密封环配合柱面1001的内表面直径,能够提升封气效果,同时增加了压端封气柱面1003和压端封气槽1002,能够提升了对左侧窜入气体的密封效果。
58.所述中间体10上位于压端安装孔1028与压端甩油槽1005的连接处设置有压端封气端面1004。
59.所述涡端安装孔1027内集成设计有涡端密封环配合柱面1013和涡端封气柱面1011,所述涡端密封环配合柱面1013和涡端封气柱面1011之间开设有涡端封气槽1012。
60.所述涡端封气柱面1011的内表面直径小于涡端密封环配合柱面1013的内表面直径,以提升对右侧传来气体的密封,改善封气效果。
61.所述中间体10上位于涡端安装孔1027与涡端甩油槽1016的连接处设置有涡端封气端面1010。
62.所述压气机叶轮3上一体连接有叶轮中心轴311,叶轮中心轴311的外表面上依次设置有叶轮密封环限位柱面302、叶轮封气柱面303和叶轮油楔配合柱面306。
63.所述叶轮封气柱面303和叶轮油楔配合柱面306的连接处开设有叶轮甩油槽305。
64.所述叶轮密封环限位柱面302上开设有至少一个叶轮密封环槽301。
65.所述压端密封组件包括安装在叶轮密封环槽301内的压端密封环19。
66.所述叶轮中心轴311安装在压端安装孔1028内后,所述压端密封环19的外表面与压端密封环配合柱面1001进行配合,形成了迷宫式密封结构。
67.所述叶轮封气柱面303与压端封气柱面1003配合,形成狭缝间隙,控制从左侧狭缝进入的空气量。
68.所述叶轮甩油槽305靠近叶轮封气柱面303的一侧设置有叶轮封气端面304,所述叶轮封气端面304与压气机叶轮3的旋转中心成垂直状态,叶轮封气端面304轴向陷入压端封气柱面1003中。
69.所述叶轮封气端面304与压端封气端面1004之间形成距离c1。
70.这样设计,在压气机叶轮3上集成了传统结构中轴封18的功能,并拓展性的改善设计了压气机端的封气结构,通过叶轮封气柱面303、叶轮甩油槽305的配合,在集成简化结构的同时,提升了对左侧传入的气体的密封效果。
71.所述叶轮油楔配合柱面306的外表面直径大于等于左侧油楔凸起柱面1021的外表面直径,从而能更有效的建立止推承载面积。
72.所述叶轮中心轴311远离压气机叶轮3的一端部上设置有叶轮油楔配合端面307,叶轮油楔配合端面307与中间体10上的左侧油楔面1006形成配合间隙,在机油的支撑下,承载轴向力。
73.所述叶轮中心轴311的中部开设有盲孔,所述盲孔内沿其轴线方向依次设置有叶轮内孔定位柱面308和叶轮内螺纹孔309。
74.所述压气机叶轮3的最左侧设置有叶轮装配轮毂310。
75.这样设计,利用叶轮油楔配合柱面306和叶轮油楔配合端面307,完成了轴封配合作用,并通过叶轮内孔定位柱面308和叶轮内螺纹309实现了对压气机叶轮3的径向定位及力矩拧紧功能,通过集成设计的叶轮装配轮毂310进行拧紧装配,集成实现了锁紧螺母的功能,简化了装配结构。
76.如图2、图6、图8所示,所述转子13的一侧一体连接有转子中心轴1312,所述转子中心轴1312上沿其轴向由左至右依次设置有转子紧固螺纹1311、转子叶轮配合柱面1301,浮动轴承配合柱面1303、转子封气柱面1306和转子密封环限位柱面1309。
77.所述浮动轴承配合柱面1303的外表面直径大于转子叶轮配合柱面1301的外表面直径,所述浮动轴承配合柱面1303和转子叶轮配合柱面1301的连接处设置有转子叶轮配合端面1302。
78.所述浮动轴承配合柱面1303的中间位置处设置有转子连接柱面1304。
79.所述转子封气柱面1306的外表面直径大于浮动轴承配合柱面1303的外表面直径,所述转子封气柱面1306和浮动轴承配合柱面1303的连接处设置有转子油楔配合端面1305。
80.所述转子封气柱面1306和转子密封环限位柱面1309的连接处开设有转子甩油槽1307。
81.所述转子密封环限位柱面1309的外表面上开设有至少一个转子密封环槽1310。
82.如图2、图7、图8、图9所示,所述涡轮转子13的转子中心轴1312装配至中间体配合内孔1026内后,所述叶轮内孔定位柱面308与涡轮转子13上的转子叶轮配合柱面1301实现紧密配合,径向定位。
83.所述叶轮内螺纹309与涡轮转子13上的转子紧固螺纹1311进行紧固配合,将叶轮油楔配合端面307和转子叶轮配合端面1302紧固在一起,实现对压气机叶轮3和涡轮转子13的轴向定位,确保两者同轴同速旋转。
84.所述转子油楔配合端面1305与中间体10上的右侧油楔面1015形成配合间隙,承载增压器的轴向载荷。
85.所述转子封气柱面1306的外表面直径大于等于右侧油楔凸起柱面1014的直径,从而能更有效的建立止推承载面积。
86.这样设计,实现了压气机叶轮3与涡轮转子13的有效连接,确保两者同步旋转,通
过利用转子油楔配合端面1305与右侧油楔面1015的配合,实现了传统结构上止推套17的功能,简化了结构,降低了装配难度。
87.所述转子甩油槽1307靠近转子密封环限位柱面1309的一侧设有与涡轮转子13旋转中心垂直的转子封气端面1308,转子封气端面1308轴向陷入到涡端封气柱面1011中。
88.所述转子封气端面1308与涡端封气端面1010之间形成距离c2。
89.所述涡端密封组件包括安装在转子密封环槽1310内的涡端密封环14,涡端密封环14的外表面与涡端封气柱面1011进行配合,形成迷宫式密封结构。
90.这样设计,通过利用转子甩油槽1307右侧的转子封气端面1308与涡端封气端面1010之间形成的内陷距离c2,在高速旋转的时候,机油可以在此形成油幕,阻止右侧传来气体进入中间体8中,从而大幅度减少窜气量。
91.如图2、图10、图11所示,所述主油道1008连通进油孔1007和储油腔1019,在主油道1008上设置有主油道扩展柱面1009。
92.所述主油道扩展柱面1009的内表面直径大于主油道1008的内表面直径。
93.所述主油道扩展柱面1009的位置处安装有滤清油塞20。
94.在本实施例中,所述滤清油塞20是采用压装的方式从主油道1008的上部将其压入至主油道扩展柱面1009中。
95.所述滤清油塞20上设有油塞上端面2001、油塞下端面2004以及油塞配合柱面2002,滤清油塞20采用弹性多孔材料制成。
96.所述油塞配合柱面2002和油塞下端面2004上开设有多个油塞过油孔2003。
97.所述油塞配合柱面2002与油塞下端面2004之间的夹角α≤90
°
。所述油塞配合圆柱面2002压入主油道扩展柱面1009中,并形成涨紧状态。
98.所述滤清油塞20压入后,油塞上端面2001和油塞下端面2004之间形成高度h2,与主油道扩展柱面1009的高度h1形成有效配合,为了保证顺利放入,h1≥h2。
99.这样设计,在中间体10的主油道扩展柱面1009中压入了带有油塞过油孔2003的滤清油塞20,通过油塞20来对润滑机油进行二次滤清,防止在发动机机油滤清器失效的时候对增压器轴承系统的磨损,提升增压器的可靠性。
100.所述压气机叶轮3的外部安装有压气机壳1,所述压气机壳1与中间体10固定连接。
101.所述涡轮转子13的外部安装有涡轮壳11,所述涡轮壳11与中间体10固定连接。
102.综上所述,本发明涉及的一种无独立轴承的高集成度涡轮增压器,主要是创新性的将传统结构中的止推轴承8、浮动轴承15和密封环套座4等功能集成到中间体10上,将锁紧螺母2、轴封18及止推套17功能集成到压气机叶轮3上,同时,取消了轴承挡圈16、套座紧固螺钉5、中间体密封圈7等联接部件;在集成的压气机叶轮3和涡轮转子13上,创新设计了封气、封油结构;创新设计了滤清油塞20结构,提升了轴承系统的防磨损能力。
103.通过高度集成和创新设计,使得增压器装置的零件种类和数量大幅度减少,零部件种类和数量的减少,使得装配难度和产品零部件成本大幅度减低,装配过程精度提高,同步实现了产品成本的降低及可靠性的提升。
104.对于本领域的普通技术人员而言,根据本发明的教导,在不脱离本发明的原理与精神的情况下,对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。
技术特征:1.一种无独立承载轴承的高集成度涡轮增压器,包括中间体(10),中间体(10)内部装配有压气机叶轮(3)及涡轮转子(13),其特征在于:压气机叶轮(3)上一体连接有叶轮中心轴(311),叶轮中心轴(311)与中间体(10)之间一体集成有压端密封组件,涡轮转子(13)上一体连接有转子中心轴(1312),转子中心轴(1312)与中间体(10)之间一体集成有涡端密封组件。2.根据权利要求1所述的一种无独立承载轴承的高集成度涡轮增压器,其特征在于:所述中间体(10)的中部开设有中间体配合内孔(1026),中间体(10)内位于中间体配合内孔(1026)的两端分别同轴开设有涡端安装孔(1027)和压端安装孔(1028),中间体(10)内分别开设有压端甩油槽(1005)和涡端甩油槽(1016),中间体(10)的内部位于压端甩油槽(1005)的位置处设置有左侧油楔面(1006),中间体(10)的内部位于涡端甩油槽(1016)的位置处设置有右侧油楔面(1015)。3.根据权利要求2所述的一种无独立承载轴承的高集成度涡轮增压器,其特征在于:左侧油楔面(1006)包括多个左侧油楔斜面(1022)和多个左侧油楔平面(1023);右侧油楔面(1015)包括多个右侧油楔斜面(1024)和多个右侧油楔平面(1025)。4.根据权利要求3所述的一种无独立承载轴承的高集成度涡轮增压器,其特征在于:中间体(10)上开设有润滑油道,该润滑油道包括开设在中间体(10)内部的储油腔(1019),储油腔(1019)与中间体配合内孔(1026)相连通,中间体(10)上同轴开设有相互连通的进油孔(1007)和主油道(1008);中间体配合内孔(1026)的内表面上分别设置有多个涡端轴向输油槽(1017)和压端轴向输油槽(1020),涡端轴向输油槽(1017)和压端轴向输油槽(1020)的一端分别与储油腔(1019)连通,另一端分别与相对应的涡端甩油槽(1016)和压端甩油槽(1005)连通。5.根据权利要求4所述的一种无独立承载轴承的高集成度涡轮增压器,其特征在于:所述压端安装孔(1028)内设置有压端密封环配合柱面(1001)、压端封气柱面(1003)和压端封气槽(1002),压端封气柱面(1003)的内表面直径小于压端密封环配合柱面(1001)的内表面直径,中间体(10)上位于压端安装孔(1028)与压端甩油槽(1005)的连接处设置有压端封气端面(1004)。6.根据权利要求5所述的一种无独立承载轴承的高集成度涡轮增压器,其特征在于:所述涡端安装孔(1027)内集成设计有涡端密封环配合柱面(1013)、涡端封气柱面(1011)和涡端封气槽(1012),涡端封气柱面(1011)的内表面直径小于涡端密封环配合柱面(1013)的内表面直径,中间体(10)上位于涡端安装孔(1027)与涡端甩油槽(1016)的连接处设置有涡端封气端面(1010)。7.根据权利要求6所述的一种无独立承载轴承的高集成度涡轮增压器,其特征在于:叶轮中心轴(311)的外表面上设置有叶轮密封环限位柱面(302)、叶轮封气柱面(303)、叶轮甩油槽(305)和叶轮油楔配合柱面(306),叶轮密封环限位柱面(302)上开设有至少一个叶轮密封环槽(301),叶轮封气柱面(303)与压端封气柱面(1003)配合,叶轮甩油槽(305)的一侧设置有叶轮封气端面(304),叶轮封气端面(304)与压端封气端面(1004)之间形成距离c1;叶轮中心轴(311)端部的叶轮油楔配合端面(307)与左侧油楔面(1006)形成配合间隙,压气机叶轮(3)的中部开设有叶轮内孔定位柱面(308)和叶轮内螺纹孔(309)。8.根据权利要求7所述的一种无独立承载轴承的高集成度涡轮增压器,其特征在于:转
子中心轴(1312)上沿其轴向由左至右依次设置有转子紧固螺纹(1311)、转子叶轮配合柱面(1301),浮动轴承配合柱面(1303)、转子封气柱面(1306)、转子甩油槽(1307)和转子密封环限位柱面(1309),转子封气柱面(1306)和浮动轴承配合柱面(1303)的连接处设置有转子油楔配合端面(1305),转子油楔配合端面(1305)与右侧油楔面(1015)形成配合间隙,转子甩油槽(1307)的一侧设有转子封气端面(1308),转子封气端面(1308)与涡端封气端面(1010)之间形成距离c2。9.根据权利要求8所述的一种无独立承载轴承的高集成度涡轮增压器,其特征在于:压端密封组件包括安装在叶轮密封环槽(301)内的压端密封环(19),压端密封环(19)的外表面与压端密封环配合柱面(1001)进行配合;涡端密封组件包括安装在转子密封环槽(1310)内的涡端密封环(14),涡端密封环(14)的外表面与涡端封气柱面(1011)进行配合。10.根据权利要求9所述的一种无独立承载轴承的高集成度涡轮增压器,其特征在于:所述主油道(1008)连通进油孔(1007)和储油腔(1019),主油道(1008)上设置有主油道扩展柱面(1009),主油道扩展柱面(1009)的位置处安装有滤清油塞(20),滤清油塞(20)的外表面上开设有多个油塞过油孔(2003)。
技术总结本发明公开了一种无独立承载轴承的高集成度涡轮增压器,包括中间体,中间体内部装配有压气机叶轮及涡轮转子,压气机叶轮上一体连接有叶轮中心轴,叶轮中心轴与中间体之间一体集成有压端密封组件,涡轮转子上一体连接有转子中心轴,转子中心轴与中间体之间一体集成有涡端密封组件,本发明无需独立设置承载轴承,能够精简轴向零部件种类和数量,有效降低产品成本,并简化装配过程,提高装配精度,并且能够提高产品质量,减少故障率。减少故障率。减少故障率。
技术研发人员:李延昭 信效芬 翟彦春 姜卫国 谢凯 司英杰 张金明 宋丽华 于效顺
受保护的技术使用者:潍坊科技学院
技术研发日:2022.05.07
技术公布日:2022/7/5