本實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軸承的渦輪增壓。

背景技術(shù)：

渦輪增壓器依靠發(fā)動機(jī)排出的廢氣推動，不進(jìn)工作溫度高，而且轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速也極高，可達(dá)二十幾萬轉(zhuǎn)，常見的滾針或滾珠軸承無法滿足如此高的轉(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)動機(jī)機(jī)油來進(jìn)行潤滑和冷卻，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)，通常有兩個浮動軸承在兩端支撐，轉(zhuǎn)子的軸向力靠止推軸承面來承受。全浮動軸承結(jié)構(gòu)的增壓器有一個缺點，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車輛油門驟時變化反應(yīng)遲緩，從而使發(fā)動機(jī)延遲增加功率，具體體現(xiàn)在突然加速或超車時，瞬間會有提不上勁的感覺，同時由于浮動軸承的摩擦較大，使用壽命短，且對潤滑機(jī)油的要求高。

由于市場對乘用車的提速性有相當(dāng)?shù)男枨?，對針對增壓器的遲滯問題，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，滾珠軸承增壓器早已在高性能運(yùn)動型汽車上已經(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)到十幾萬轉(zhuǎn)，無法達(dá)到現(xiàn)有全浮軸承的二十幾萬轉(zhuǎn)的要求(超速試驗要求已達(dá)到三十多萬轉(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)到十幾萬轉(zhuǎn)后，其實已經(jīng)接近于浮動軸承的狀態(tài)(由油膜支承轉(zhuǎn)軸，而不是滾珠的滾動)；根據(jù)公開的石川島播磨公司的論文“用懸浮式滾動軸承延長渦輪增壓器壽命”中的試驗，基于一臺汽油機(jī)發(fā)動機(jī)，在全負(fù)荷狀況下測量了穩(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％。但相對于全浮軸承增壓器，滾軸軸承增壓器的優(yōu)勢主要是在增壓器全轉(zhuǎn)速的前半階段。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種使用滾珠全浮動軸承的渦輪增壓，采用結(jié)構(gòu)新穎的滾珠全浮動軸承來代替原來的全浮動軸承，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)簡單可靠，研發(fā)成本低，裝配工藝簡單；匹配應(yīng)用簡單，成本相對較低，可以較快向市場推廣應(yīng)用。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種使用滾珠全浮動軸承的渦輪增壓器，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)部穿過與兩端的渦輪葉輪相連，所述的轉(zhuǎn)軸的中部通過軸向布置的若干個滾珠全浮動軸承與增壓器殼體相連，所述的滾珠全浮動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，每圈通孔由若干個繞著圓周均勻布置的通孔組成，每圈通孔中至少有三個均勻布置的通孔中布置有沿著軸承本體徑向移動的滾珠，所述的軸承本體上與每圈通孔相對應(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有插接缺口，兩條彈簧半環(huán)上的插接缺口相對應(yīng)的相互插接組成一個完整的彈簧圈。

作為對上述優(yōu)選方法的補(bǔ)充說明，所述的彈簧半環(huán)的圓弧開口角度為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口的C形彈簧圈。

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

進(jìn)一步的，所述的滾珠全浮動軸承有兩個，兩個滾珠全浮動軸承之間通過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：本實用新型涉及一種使用滾珠全浮動軸承的渦輪增壓，采用結(jié)構(gòu)新穎的滾珠全浮動軸承來代替原來的全浮動軸承，安裝方便，當(dāng)滾珠全浮動軸承在靜止或低速時，滾珠在彈簧圈的徑向束縛力作用下與轉(zhuǎn)軸緊接觸，此時軸承與轉(zhuǎn)軸間相當(dāng)于滾珠軸承；當(dāng)滾珠全浮動軸承轉(zhuǎn)速超過一定轉(zhuǎn)速時，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，此時滾珠全浮動軸承相當(dāng)于全浮動軸承，部分實現(xiàn)了對轉(zhuǎn)軸的動態(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即可，裝配工藝簡單；對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)速分界點亦不同。根據(jù)轉(zhuǎn)速分界點的轉(zhuǎn)速，可以確定此時滾珠的離心力，從而得到彈簧圈對滾珠的徑向束縛力。一般情況下，滾珠軸承為標(biāo)準(zhǔn)件，只需要對彈簧圈的彈力設(shè)計進(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。

附圖說明

圖1是本實用新型的主視半剖結(jié)構(gòu)圖

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

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

圖4是本實用新型的主視半剖局部放大結(jié)構(gòu)圖；

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

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

圖7是本實用新型所述的軸承本體的立體結(jié)構(gòu)圖；

圖8是本實用新型所述的滾珠全浮動軸承的主視半剖結(jié)構(gòu)圖；

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

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

圖11是本實用新型所述的滾珠全浮動軸承的第二種結(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。

具體實施方式

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

如圖1-11所示，本實用新型的實施方式涉及一種使用滾珠全浮動軸承的渦輪增壓器，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)部穿過與兩端的渦輪葉輪6相連，所述的轉(zhuǎn)軸3的中部通過軸向布置的若干個滾珠全浮動軸承5與增壓器殼體2相連，所述的滾珠全浮動軸承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中至少有三個均勻布置的通孔55中布置有沿著軸承本體52徑向移動的滾珠51，所述的軸承本體52上與每圈通孔55相對應(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。

其中滾珠全浮動軸承5上的滾珠環(huán)槽結(jié)構(gòu)在軸向不止設(shè)計一個，可以根據(jù)應(yīng)用的要求設(shè)計多個環(huán)槽54；每個環(huán)槽54中的滾珠51不一定要裝配于每一個孔，但每個環(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平衡性。

作為本實用新型的一種實施例，當(dāng)滾珠全浮動軸承在靜止或低速時，增壓器的轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速低速狀態(tài)在8萬轉(zhuǎn)/min，而對應(yīng)的滾珠全浮動軸承的轉(zhuǎn)速為2-3萬轉(zhuǎn)/min，而軸承在這樣的轉(zhuǎn)速下，如果是全浮動軸承，則發(fā)動機(jī)提供的油壓的較低，油膜支撐力小，對轉(zhuǎn)軸動態(tài)控制能力弱，如果是滾珠軸承，則滾珠對轉(zhuǎn)軸的支撐能力強(qiáng)，對轉(zhuǎn)軸動態(tài)控制能力強(qiáng)，在低速狀態(tài)下，滾珠全浮動軸承產(chǎn)生的離心力小于彈簧圈53對滾珠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)滾珠全浮動軸承轉(zhuǎn)速超過一定轉(zhuǎn)速時，這個臨界的軸承轉(zhuǎn)速一般為4-5萬轉(zhuǎn)/min，此時滾珠全浮動軸承對滾珠51產(chǎn)生的離心力大于彈簧圈53對滾珠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，此時滾珠全浮動軸承相當(dāng)于全浮動軸承，發(fā)動機(jī)提供的油壓上升，油膜的支撐力也提高，部分實現(xiàn)了對轉(zhuǎn)軸的動態(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。

在車輛啟動加速的時候，使用滾珠軸承與全浮動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)計和調(diào)校也很重要，決定了滾珠軸承與全浮動軸承轉(zhuǎn)化的臨界轉(zhuǎn)速，一個滾珠的離心力在軸承轉(zhuǎn)速在4-5萬轉(zhuǎn)/min時是16.88N-25.88N，如果是3個滾珠，則離心力是50.64N-77.64N；如果是6個滾珠，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有插接缺口532，兩條彈簧半環(huán)531上的插接缺口532相對應(yīng)的相互插接組成一個完整的彈簧圈，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的開口擴(kuò)大，沿軸承的徑向裝配進(jìn)去，每個軸承環(huán)形槽中裝配有兩個彈簧半環(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對稱的開口，可以明顯提高軸承的動平衡性。

作為對上述優(yōu)選方法的補(bǔ)充說明，所述的彈簧半環(huán)531的圓弧開口角度為140°，所述的彈簧半環(huán)531上的插接缺口532的圓心角為40°，這個圓弧開口的大小會影響彈簧半圈裝配時，對彈簧半圈彈性的影響，同時也會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為一端開口的C形彈簧圈，C形彈簧圈是比較常用的配件，價格便宜，加工方便。

作為進(jìn)一步的補(bǔ)充，所述的滾珠全浮動軸承5的安裝位置與增壓器殼體2內(nèi)的油道1相對應(yīng)，實現(xiàn)對軸承的實時供油。

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

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和滾珠全浮動軸承5的安裝。

本實用新型采用結(jié)構(gòu)新穎的滾珠全浮動軸承來代替原來的全浮動軸承，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)簡單可靠，研發(fā)成本低，裝配工藝簡單；匹配應(yīng)用簡單，成本相對較低，可以較快向市場推廣應(yīng)用。