本實(shí)用新型涉及渦輪增壓器領(lǐng)域，特別是涉及一種使用滾珠全浮動(dòng)軸承的渦輪增壓。

背景技術(shù)：

渦輪增壓器依靠發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣推動(dòng)，不進(jìn)工作溫度高，而且轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速也極高，可達(dá)二十幾萬(wàn)轉(zhuǎn)，常見(jiàn)的滾針或滾珠軸承無(wú)法滿足如此高的轉(zhuǎn)速要求。因此目前廢氣渦輪增壓器普遍采用全浮軸承，由發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油來(lái)進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻，全浮式軸承即軸與軸套之間一定徑向間隙，全靠一定壓力的潤(rùn)滑油將轉(zhuǎn)子浮起。增壓器的轉(zhuǎn)子支承是采用內(nèi)支撐形式，全浮式軸在位于兩葉輪之間的中間體內(nèi)，通常有兩個(gè)浮動(dòng)軸承在兩端支撐，轉(zhuǎn)子的軸向力靠止推軸承面來(lái)承受。全浮動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)的增壓器有一個(gè)缺點(diǎn)，就是增壓的滯后性，造成這種情況的原因是由于增壓器轉(zhuǎn)子的慣性及摩擦力作用是的其對(duì)車輛油門驟時(shí)變化反應(yīng)遲緩，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)延遲增加功率，具體體現(xiàn)在突然加速或超車時(shí)，瞬間會(huì)有提不上勁的感覺(jué)，同時(shí)由于浮動(dòng)軸承的摩擦較大，使用壽命短，且對(duì)潤(rùn)滑機(jī)油的要求高。

由于市場(chǎng)對(duì)乘用車的提速性有相當(dāng)?shù)男枨螅瑢?duì)針對(duì)增壓器的遲滯問(wèn)題，目前行業(yè)認(rèn)為采用滾珠軸承技術(shù)是最有效途徑之一。其實(shí)，滾珠軸承增壓器早已在高性能運(yùn)動(dòng)型汽車上已經(jīng)廣泛應(yīng)用，并且增壓器的遲滯性得到明顯的改善，但是由于滾珠軸承的增壓器轉(zhuǎn)速低，最高只能達(dá)到十幾萬(wàn)轉(zhuǎn)，無(wú)法達(dá)到現(xiàn)有全浮軸承的二十幾萬(wàn)轉(zhuǎn)的要求(超速試驗(yàn)要求已達(dá)到三十多萬(wàn)轉(zhuǎn)\min)；滾珠軸承結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，壽命大概只有現(xiàn)有全浮軸承增壓器壽命的20％-40％；另外，滾珠軸承達(dá)到十幾萬(wàn)轉(zhuǎn)后，其實(shí)已經(jīng)接近于浮動(dòng)軸承的狀態(tài)(由油膜支承轉(zhuǎn)軸，而不是滾珠的滾動(dòng))；根據(jù)公開(kāi)的石川島播磨公司的論文“用懸浮式滾動(dòng)軸承延長(zhǎng)渦輪增壓器壽命”中的試驗(yàn)，基于一臺(tái)汽油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，在全負(fù)荷狀況下測(cè)量了穩(wěn)態(tài)扭矩和增加的壓力，結(jié)果表明，接近怠速的扭矩提高了10％。但相對(duì)于全浮軸承增壓器，滾軸軸承增壓器的優(yōu)勢(shì)主要是在增壓器全轉(zhuǎn)速的前半階段。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種使用滾珠全浮動(dòng)軸承的渦輪增壓，采用結(jié)構(gòu)新穎的滾珠全浮動(dòng)軸承來(lái)代替原來(lái)的全浮動(dòng)軸承，可明顯減小增壓器的遲滯性，效率較高，提高了增壓器的可靠性和壽命，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，研發(fā)成本低，裝配工藝簡(jiǎn)單；匹配應(yīng)用簡(jiǎn)單，成本相對(duì)較低，可以較快向市場(chǎng)推廣應(yīng)用。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：提供一種使用滾珠全浮動(dòng)軸承的渦輪增壓器，包括增壓器殼體和轉(zhuǎn)軸，所述的轉(zhuǎn)軸從增壓器殼體內(nèi)部穿過(guò)與兩端的渦輪葉輪相連，所述的轉(zhuǎn)軸的中部通過(guò)軸向布置的若干個(gè)滾珠全浮動(dòng)軸承與增壓器殼體相連，所述的滾珠全浮動(dòng)軸承包括軸承本體和彈簧圈，所述的軸承本體的側(cè)壁上沿著軸向布置有至少一圈通孔，每圈通孔由若干個(gè)繞著圓周均勻布置的通孔組成，每圈通孔中至少有三個(gè)均勻布置的通孔中布置有沿著軸承本體徑向移動(dòng)的滾珠，所述的軸承本體上與每圈通孔相對(duì)應(yīng)的位置布置有環(huán)槽，該環(huán)槽內(nèi)安裝有與滾珠相接觸的彈簧圈。

作為優(yōu)選，所述的彈簧圈包括彈簧半環(huán)，所述的彈簧半環(huán)有兩條，其兩端分別在不同的端面沿著徑向圓弧開(kāi)有插接缺口，兩條彈簧半環(huán)上的插接缺口相對(duì)應(yīng)的相互插接組成一個(gè)完整的彈簧圈。

作為對(duì)上述優(yōu)選方法的補(bǔ)充說(shuō)明，所述的彈簧半環(huán)的圓弧開(kāi)口角度為140°，所述的彈簧半環(huán)上的插接缺口的圓心角為40°。

作為另一種優(yōu)選，所述的彈簧圈為一端開(kāi)口的C形彈簧圈。

進(jìn)一步的，所述的滾珠全浮動(dòng)軸承的安裝位置與增壓器殼體內(nèi)的油道相對(duì)應(yīng)。

進(jìn)一步的，所述的滾珠全浮動(dòng)軸承有兩個(gè)，兩個(gè)滾珠全浮動(dòng)軸承之間通過(guò)軸向布置的軸套限位。

進(jìn)一步的，所述的增壓器殼體的一端安裝有軸承限位端蓋。

有益效果：本實(shí)用新型涉及一種使用滾珠全浮動(dòng)軸承的渦輪增壓，采用結(jié)構(gòu)新穎的滾珠全浮動(dòng)軸承來(lái)代替原來(lái)的全浮動(dòng)軸承，安裝方便，當(dāng)滾珠全浮動(dòng)軸承在靜止或低速時(shí)，滾珠在彈簧圈的徑向束縛力作用下與轉(zhuǎn)軸緊接觸，此時(shí)軸承與轉(zhuǎn)軸間相當(dāng)于滾珠軸承；當(dāng)滾珠全浮動(dòng)軸承轉(zhuǎn)速超過(guò)一定轉(zhuǎn)速時(shí)，滾珠的離心力作用于彈簧圈，使彈簧圈沿徑向擴(kuò)大，滾珠隨之與轉(zhuǎn)軸分離，此時(shí)滾珠全浮動(dòng)軸承相當(dāng)于全浮動(dòng)軸承，部分實(shí)現(xiàn)了對(duì)轉(zhuǎn)軸的動(dòng)態(tài)控制，明顯提高了轉(zhuǎn)軸穩(wěn)定性，摩擦阻力小，軸承效率提高，減小了高轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)阻力；滾珠全浮軸承結(jié)構(gòu)體積與現(xiàn)有全浮軸承基本相同，可直接或微改現(xiàn)有全浮軸承渦輪增壓器的中間體平臺(tái)即可，裝配工藝簡(jiǎn)單；對(duì)于不同要求的增壓器軸承系統(tǒng)，滾珠全浮軸承兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)速分界點(diǎn)亦不同。根據(jù)轉(zhuǎn)速分界點(diǎn)的轉(zhuǎn)速，可以確定此時(shí)滾珠的離心力，從而得到彈簧圈對(duì)滾珠的徑向束縛力。一般情況下，滾珠軸承為標(biāo)準(zhǔn)件，只需要對(duì)彈簧圈的彈力設(shè)計(jì)進(jìn)行微調(diào)即可；可明顯減小增壓器的遲滯性；增壓器效率較高；提高了增壓器的可靠性和壽命。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的主視半剖結(jié)構(gòu)圖

圖2是本實(shí)用新型的現(xiàn)有的全浮動(dòng)軸承的立體結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本實(shí)用新型的現(xiàn)有技術(shù)的主視半剖結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本實(shí)用新型的主視半剖局部放大結(jié)構(gòu)圖；

圖5是本實(shí)用新型所述的滾珠全浮動(dòng)軸承的第一種結(jié)構(gòu)半剖結(jié)構(gòu)圖；

圖6是本實(shí)用新型所述的滾珠全浮動(dòng)軸承的第一種結(jié)構(gòu)的彈簧圈的結(jié)構(gòu)圖；

圖7是本實(shí)用新型所述的軸承本體的立體結(jié)構(gòu)圖；

圖8是本實(shí)用新型所述的滾珠全浮動(dòng)軸承的主視半剖結(jié)構(gòu)圖；

圖9是本實(shí)用新型所述的滾珠全浮動(dòng)軸承的第二種結(jié)構(gòu)的半剖結(jié)構(gòu)圖；

圖10是本實(shí)用新型所述的滾珠全浮動(dòng)軸承的第二種結(jié)構(gòu)的彈簧圈的立體結(jié)構(gòu)圖；

圖11是本實(shí)用新型所述的滾珠全浮動(dòng)軸承的第二種結(jié)構(gòu)的彈簧圈的結(jié)構(gòu)圖。

圖示：1、油道；2、增壓器殼體；3、轉(zhuǎn)軸；4、軸套；5、滾珠全浮動(dòng)軸承；51、滾珠；52、軸承本體；53、彈簧圈；54、環(huán)槽；55、通孔；531、彈簧半環(huán)；532、插接缺口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實(shí)用新型講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

如圖1-11所示，本實(shí)用新型的實(shí)施方式涉及一種使用滾珠全浮動(dòng)軸承的渦輪增壓器，包括增壓器殼體2和轉(zhuǎn)軸3，所述的轉(zhuǎn)軸3從增壓器殼體2內(nèi)部穿過(guò)與兩端的渦輪葉輪6相連，所述的轉(zhuǎn)軸3的中部通過(guò)軸向布置的若干個(gè)滾珠全浮動(dòng)軸承5與增壓器殼體2相連，所述的滾珠全浮動(dòng)軸承5包括軸承本體52和彈簧圈53，所述的軸承本體52的側(cè)壁上沿著軸向布置有至少一圈通孔55，每圈通孔55由若干個(gè)繞著圓周均勻布置的通孔55組成，每圈通孔55中至少有三個(gè)均勻布置的通孔55中布置有沿著軸承本體52徑向移動(dòng)的滾珠51，所述的軸承本體52上與每圈通孔55相對(duì)應(yīng)的位置布置有環(huán)槽54，該環(huán)槽54內(nèi)安裝有與滾珠51相接觸的彈簧圈53。

其中滾珠全浮動(dòng)軸承5上的滾珠環(huán)槽結(jié)構(gòu)在軸向不止設(shè)計(jì)一個(gè)，可以根據(jù)應(yīng)用的要求設(shè)計(jì)多個(gè)環(huán)槽54；每個(gè)環(huán)槽54中的滾珠51不一定要裝配于每一個(gè)孔，但每個(gè)環(huán)槽54結(jié)構(gòu)中的滾珠51必須在圓周方向上均布，否則將影響滾軸全浮軸承的動(dòng)平衡性。

作為本實(shí)用新型的一種實(shí)施例，當(dāng)滾珠全浮動(dòng)軸承在靜止或低速時(shí)，增壓器的轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速低速狀態(tài)在8萬(wàn)轉(zhuǎn)/min，而對(duì)應(yīng)的滾珠全浮動(dòng)軸承的轉(zhuǎn)速為2-3萬(wàn)轉(zhuǎn)/min，而軸承在這樣的轉(zhuǎn)速下，如果是全浮動(dòng)軸承，則發(fā)動(dòng)機(jī)提供的油壓的較低，油膜支撐力小，對(duì)轉(zhuǎn)軸動(dòng)態(tài)控制能力弱，如果是滾珠軸承，則滾珠對(duì)轉(zhuǎn)軸的支撐能力強(qiáng)，對(duì)轉(zhuǎn)軸動(dòng)態(tài)控制能力強(qiáng)，在低速狀態(tài)下，滾珠全浮動(dòng)軸承產(chǎn)生的離心力小于彈簧圈53對(duì)滾珠51的徑向束縛力，所以滾珠51在彈簧圈53的作用下與軸承內(nèi)部的轉(zhuǎn)軸緊接觸，此時(shí)軸承與轉(zhuǎn)軸間相當(dāng)于滾珠軸承，支撐能力強(qiáng)；

當(dāng)滾珠全浮動(dòng)軸承轉(zhuǎn)速超過(guò)一定轉(zhuǎn)速時(shí)，這個(gè)臨界的軸承轉(zhuǎn)速一般為4-5萬(wàn)轉(zhuǎn)/min，此時(shí)滾珠全浮動(dòng)軸承對(duì)滾珠51產(chǎn)生的離心力大于彈簧圈53對(duì)滾珠51的徑向束縛力，滾珠的離心力作用于彈簧圈53，使彈簧圈53沿徑向擴(kuò)大，滾珠51隨之與轉(zhuǎn)軸分離，此時(shí)滾珠全浮動(dòng)軸承相當(dāng)于全浮動(dòng)軸承，發(fā)動(dòng)機(jī)提供的油壓上升，油膜的支撐力也提高，部分實(shí)現(xiàn)了對(duì)轉(zhuǎn)軸的動(dòng)態(tài)控制，明顯提高了轉(zhuǎn)軸穩(wěn)定性，摩擦阻力小，軸承效率提高，減小了高轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)阻力。

在車輛啟動(dòng)加速的時(shí)候，使用滾珠軸承與全浮動(dòng)軸承相比車輛的提速性更好，車輛接近怠速的扭矩提高了10％，加速性能縮短了10％。

當(dāng)然，滾珠51的數(shù)量決定相同轉(zhuǎn)速下的離心力，而彈簧圈53的彈性力的設(shè)計(jì)和調(diào)校也很重要，決定了滾珠軸承與全浮動(dòng)軸承轉(zhuǎn)化的臨界轉(zhuǎn)速，一個(gè)滾珠的離心力在軸承轉(zhuǎn)速在4-5萬(wàn)轉(zhuǎn)/min時(shí)是16.88N-25.88N，如果是3個(gè)滾珠，則離心力是50.64N-77.64N；如果是6個(gè)滾珠，則離心力是101.28N-155.28N，彈簧圈3的彈性力可以根據(jù)這個(gè)數(shù)值進(jìn)行設(shè)定。

作為優(yōu)選，所述的彈簧圈53包括彈簧半環(huán)531，所述的彈簧半環(huán)531有兩條，其兩端分別在不同的端面沿著徑向圓弧開(kāi)有插接缺口532，兩條彈簧半環(huán)531上的插接缺口532相對(duì)應(yīng)的相互插接組成一個(gè)完整的彈簧圈，這種彈簧圈的結(jié)構(gòu)采用半環(huán)式結(jié)構(gòu)，彈簧半環(huán)531的裝配工藝是將彈簧半環(huán)531的開(kāi)口擴(kuò)大，沿軸承的徑向裝配進(jìn)去，每個(gè)軸承環(huán)形槽中裝配有兩個(gè)彈簧半環(huán)531，左彈簧半環(huán)和右彈簧半環(huán)相同，且可通過(guò)彈簧半環(huán)531端口結(jié)構(gòu)裝配為一體，裝配工藝可大大減小裝配對(duì)彈簧半環(huán)531的影響；所述彈簧半環(huán)531裝配于軸承后，在圓周方向上有兩個(gè)對(duì)稱的開(kāi)口，可以明顯提高軸承的動(dòng)平衡性。

作為對(duì)上述優(yōu)選方法的補(bǔ)充說(shuō)明，所述的彈簧半環(huán)531的圓弧開(kāi)口角度為140°，所述的彈簧半環(huán)531上的插接缺口532的圓心角為40°，這個(gè)圓弧開(kāi)口的大小會(huì)影響彈簧半圈裝配時(shí)，對(duì)彈簧半圈彈性的影響，同時(shí)也會(huì)影響彈簧半圈的彈性使用要求范圍。

作為另一種優(yōu)選，所述的彈簧圈53為一端開(kāi)口的C形彈簧圈，C形彈簧圈是比較常用的配件，價(jià)格便宜，加工方便。

作為進(jìn)一步的補(bǔ)充，所述的滾珠全浮動(dòng)軸承5的安裝位置與增壓器殼體2內(nèi)的油道1相對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)軸承的實(shí)時(shí)供油。

作為進(jìn)一步的補(bǔ)充，所述的滾珠全浮動(dòng)軸承5有兩個(gè)，兩個(gè)滾珠全浮動(dòng)軸承5之間通過(guò)軸向布置的軸套4限位，防止?jié)L珠全浮動(dòng)軸承5的軸向移動(dòng)。

作為進(jìn)一步的補(bǔ)充，所述的增壓器殼體2的一端安裝有軸承限位端蓋7，方便轉(zhuǎn)軸3和滾珠全浮動(dòng)軸承5的安裝。

本實(shí)用新型采用結(jié)構(gòu)新穎的滾珠全浮動(dòng)軸承來(lái)代替原來(lái)的全浮動(dòng)軸承，可明顯減小增壓器的遲滯性，效率較高，提高了增壓器的可靠性和壽命，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，研發(fā)成本低，裝配工藝簡(jiǎn)單；匹配應(yīng)用簡(jiǎn)單，成本相對(duì)較低，可以較快向市場(chǎng)推廣應(yīng)用。