一种具有高性能的滚珠轴承涡轮增压器的制作方法

本发明涉及内燃机的涡轮增压技术领域，特别是涉及一种具有高性能的滚珠轴承涡轮增压器。

背景技术：

现代各种动力装置对动力性能的要求越来越高，因此，就要求发动机不断提高其强化程度，而增压器的作用是给发动机提供强大的空气压力，从而提高发动机的性能和动力输出。涡轮增压器是现代发动机提高功率、节油降耗和改善排放必不可少的零部件。

对于涡轮增压器，其具有的轴承系统是涡轮增压器的重要元件之一，轴承系统与涡轮和压气机一起，成为涡轮增压器的三个重要组成部分，无论对于提高增压器的总效率，还是保证增压器的结构可靠性，轴承部分均起着重要的作用。

但是，对于现有的涡轮增压器，其具有的轴承系统结构设计不合理，优于轴承系统导致的涡轮增压器的机械损失大，严重影响了涡轮增压器的总效率，进而增加了涡轮增压器所配套安装的发动机的整体燃油油耗。

此外，现有涡轮增压器具有的轴承系统，其需要较多的润滑油才能保证正常工作，从而使得涡轮增压器具有较大的漏油可能性，存在较大的漏油风险。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种具有高性能的滚珠轴承涡轮增压器，其具有新型的高性能滚珠轴承，可以显著减少涡轮增压器的机械损失，提高涡轮增压器的总效率，进而减少涡轮增压器所配套安装的发动机的整体燃油油耗，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。

为此，本发明提供了一种具有高性能的滚珠轴承涡轮增压器，包括轴承体，所述轴承体内部安装有滚珠轴承；

所述滚珠轴承中横向贯穿有一根涡轮转轴内部的转子轴；

所述涡轮转轴还包括涡轮叶轮，所述涡轮叶轮的左端与转子轴的右端固定连接；

所述轴承体的上部开有一个垂直分布的轴承体进油油道，所述轴承体进油油道中设置有一个定位销钉；

所述定位销钉的底部与所述滚珠轴承的顶部相连接，从而实现对滚珠轴承的限位；

所述定位销钉垂直设置有一条润滑油道，所述润滑油道的顶部与轴承体进油油道相连通，所述润滑油道的底部与所述滚珠轴承内部具有的轴承油道相连通。

其中，所述定位销钉的上端具有向外突出的、预设大小的滚花区域；

所述定位销钉上端与所述轴承体进油油道之间形成过盈配合连接。

其中，所述滚珠轴承包括轴承内套，所述轴承内套内具有横向分布的转轴安装通道；

所述转轴安装通道内横向贯穿有所述涡轮转轴；

所述轴承内套的外部间隔设置有一个轴承外套；

所述轴承内套外壁和轴承外套内壁之间具有中空的间隙，该间隙的左右两端，分别具有一条环形分布的滚珠限位槽；

每条滚珠限位槽内嵌入有多个滚珠，任意相邻的两个滚珠相互接触。

其中，所述定位销钉的下部具有横向环形分布的导油槽；

所述导油槽与润滑油道的下端相连通；

所述轴承体内侧设置有内凹的、横向分布的轴承体进油月牙草槽，所述轴承体进油月牙草槽与所述导油槽正对应设置，所述所述轴承体进油月牙草槽与所述导油槽相连通；

所述轴承外套的左右两端，还分别具有一条环绕分布的轴承油道；

所述轴承体进油月牙草槽的左右两端下侧，分别与轴承油道的外侧进油口相连通；

所述轴承油道的内侧出油口与所述轴承内套外壁和轴承外套内壁之间的间隙相连通。

其中，两条轴承油道为轴对称分布，并且均为倾斜的油道。

其中，所述轴承外套的顶部在与所述定位销钉底部相对应的位置具有下凹的销钉配合孔；

所述定位销钉的底部与所述销钉配合孔相配合连接。

其中，所述定位销钉的底部与所述销钉配合孔之间为过盈配合连接。

其中，所述轴承内套外壁在每条滚珠限位槽的左右两侧，还分别固定设置有一条环形分布的滚珠保持架；

所述滚珠保持架位于所述轴承内套外壁和轴承外套内壁之间的间隙里面；

滚珠位于两条滚珠保持架之间的位置。

其中，所述涡轮转轴中转子轴的左端；

所述压气机叶轮通过轴端螺母固定在所述涡轮转轴的左端。

其中，所述轴承体两侧分别连接压气机壳和涡轮箱。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种具有高性能的滚珠轴承涡轮增压器，其具有新型的高性能滚珠轴承，可以显著减少涡轮增压器的机械损失，提高涡轮增压器的总效率，进而减少涡轮增压器所配套安装的发动机的整体燃油油耗，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。

此外，本发明提供的具有高性能的滚珠轴承涡轮增压器，其具有的新型的高性能滚珠轴承，能够有效地充分利用润滑油，润滑油的利用效率高，从而对润滑油的需求量较小，只需要较少的润滑油就能保证涡轮增压器正常工作，从而显著降低涡轮增压器的漏油风险。

附图说明

图1为本发明提供的一种具有高性能的滚珠轴承涡轮增压器的剖视图；

图2为本发明提供的一种具有高性能的滚珠轴承涡轮增压器中的滚珠轴承的剖视放大图；

图3为本发明提供的一种具有高性能的滚珠轴承涡轮增压器中的定位销钉的剖视放大图；

图中：1为轴端螺母，2为压气机叶轮，3为压气机壳，4为滚珠轴承，5为定位销钉，6为轴承体；7为涡轮箱，8为涡轮转轴；

41为轴承外套，42为滚珠，43为滚珠保持架，44为轴承内套，45为销钉配合孔，46为轴承油道，440为转轴安装通道；

51为导油槽，52为滚花区域，53为润滑油道

61为轴承体进油油道，62为轴承体进油月牙草槽，63为润滑油出口；

21为空气进口，22为压缩空气出口，71为废气进口，72为废气出口；

81为涡轮叶轮，82为转子轴。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参见图1至图3，本发明提供了一种具有高性能的滚珠轴承涡轮增压器，包括轴承体6，所述轴承体6内部安装有滚珠轴承4；

所述滚珠轴承4中横向贯穿有一根涡轮转轴8内部的转子轴82(即所述涡轮转轴8的转子轴82上装有滚珠轴承4)；

所述涡轮转轴8还包括涡轮叶轮81，所述涡轮叶轮81的左端与转子轴82的右端固定连接；

所述轴承体6的上部开有一个垂直分布的轴承体进油油道61轴承体进油油道61，所述轴承体进油油道61中设置有一个定位销钉5；

所述定位销钉5的底部与所述滚珠轴承4的顶部相连接，从而实现对滚珠轴承的限位；

所述定位销钉5垂直设置有一条润滑油道53，所述润滑油道53的顶部与轴承体进油油道61相连通，所述润滑油道53的底部与所述滚珠轴承4内部具有的轴承油道46相连通。

需要说明的是，定位销钉设置有与轴承体的进油口和滚珠轴承内部相通的润滑油道，从而可以在对滚珠轴承进行有效定位的同时，还可以对润滑油的流经路径进行有效约束，并且缩短润滑油的整体流经路径长度，从而有利于降低对润滑油的需求量。

在本发明中，具体实现上，为了让定位销钉5牢固地设置在轴承体进油油道61中，所述定位销钉5的上端具有向外突出的、预设大小的滚花区域52；

通过所述滚花区域52的设置，使得定位销钉5上端与所述轴承体进油油道61之间形成过盈配合连接。因此，定位销钉5与轴承体进油油道61之间能够实现良好的固定配合。

需要说明的是，为了安装定位销钉，需要施加外力才可安装到位，为此采可以用专用工装挤压安装，避免大力敲击振动而对滚珠轴承4造成损伤。

在本发明中，定位销钉的安装方便，既能定位轴承外套，同时保证滚珠轴承运转的正常间隙，起到弹性支撑轴承装置的作用。

在本发明中，具体实现上，所述滚珠轴承4包括轴承内套44，所述轴承内套44内具有横向分布的转轴安装通道440；

所述转轴安装通道440内横向贯穿有所述涡轮转轴8；

所述轴承内套44的外部间隔设置有一个轴承外套41；

所述轴承内套44外壁和轴承外套41内壁之间具有中空的间隙，该间隙的左右两端，分别具有一条环形分布的滚珠限位槽；

每条滚珠限位槽内嵌入有多个滚珠42，任意相邻的两个滚珠42相互接触，从而多个滚珠42一起填满滚珠限位槽。

具体实现上，所述定位销钉5的下部具有横向环形分布的导油槽51；

所述导油槽51与润滑油道53的下端相连通；

所述轴承体6内侧设置有内凹的、横向分布的轴承体进油月牙草槽62(即一个横向分布的长条形槽)，所述轴承体进油月牙草槽62与所述导油槽51正对应设置，所述所述轴承体进油月牙草槽62与所述导油槽51相连通；

所述轴承外套41的左右两端，还分别具有一条环绕分布的轴承油道46；

所述轴承体进油月牙草槽62的左右两端下侧，分别与轴承油道46的外侧进油口相连通；

所述轴承油道46的内侧出油口与所述轴承内套44外壁和轴承外套41内壁之间的间隙相连通，从而能够将润滑油输送给间隙中的滚珠限位槽里面的滚珠位置，实现对滚珠的良好的润滑效果，即保证了滚珠轴承的整体润滑效果。

具体实现上，两条轴承油道46为轴对称分布，并且均为倾斜的油道。

具体实现上，所述轴承外套41的顶部在与所述定位销钉5底部相对应的位置具有下凹的销钉配合孔45；

所述定位销钉5的底部与所述销钉配合孔45相配合连接。

具体实现上，所述定位销钉5的底部与所述销钉配合孔45之间优选为过盈配合连接，能够可靠地控制增压器的轴向间隙。

具体实现上，为进一步保证滚珠42的限位效果，所述轴承内套44外壁在每条滚珠限位槽的左右两侧，还分别固定设置有一条环形分布的滚珠保持架43；

所述滚珠保持架43位于所述轴承内套44外壁和轴承外套41内壁之间的间隙里面；

滚珠42位于两条滚珠保持架43之间的位置。

需要说明的是，滚珠42由滚珠保持架限位，嵌在轴承内套和轴承外套之间，从而能够减小机械摩擦损失。

具体实现上，所述滚珠42优选为陶瓷滚珠。

具体实现上，所述滚珠保持架采用耐腐蚀的树脂材料制成。

需要说明的是，对于本发明，外部的润滑油，通过轴承体6上的轴承体进油油道61，进入定位销钉5的润滑油道53，鉴于定位销钉5下部的导油槽为环形槽，从而可保证即使定位销钉5的油路下部未完全对准轴承体6内的轴承体进油月牙草槽62，润滑油也可以顺畅到底流入轴承体6内的轴承体进油月牙草槽62(可以为月牙槽)，润滑油接着再由轴承体6的轴承体进油月牙草槽62输送进入滚珠轴承4上的轴承油道46，通过轴承油道46，可以将润滑油输入到所述轴承内套44外壁和轴承外套41内壁之间的间隙，进而能够将润滑油输送给间隙中的滚珠限位槽里面的滚珠位置，实现对滚珠的良好的润滑效果，即保证了滚珠轴承的整体润滑效果，同时，由于直接在定位销钉中设置有与轴承体的进油口和滚珠轴承内部相通的润滑油道，从而可以在对滚珠轴承进行有效定位的同时，还可以对润滑油的流经路径进行有效约束，并且缩短润滑油的整体流经路径长度，从而有利于降低对润滑油的需求量。

对于本发明，需要说明的是，鉴于滚珠轴承采用单向球的轴承，可承受轴向负荷，因此，本发明的滚珠轴承增压器无止推轴承，简化了结构，但能够达到原来的使用要求。

在本发明中，具体实现上，所述涡轮转轴8中转子轴82的左端，固定安装一个有压气机叶轮2；

所述压气机叶轮2通过轴端螺母1固定在所述涡轮转轴8中转子轴82的左端。

需要说明的是，在本发明中，压气机叶轮2、涡轮转轴8以及滚珠轴承4，一起构成增压器的转子系统。转子系统支撑在轴承体6内部。

在本发明中，具体实现上，所述轴承体6两侧，分别连接压气机壳3和涡轮箱7，轴承体6内部采取密封措施，保证润滑油不会流入压气机壳3和涡轮箱7，同时亦保证气体不进入轴承体6内。

也就是说，对于本发明，增压器的转子系统外部有轴承体6、涡轮箱7以及压气机壳3，

需要说明的是，对于本发明，转子系统支撑在轴承体6内部依靠定位销钉5来限位，定位销钉5装在轴承体6的轴承体进油油道61处。

需要说明的是，本发明的具体工作原理为：外部发动机排出的高温废气由涡轮箱7顶部的废气进口71进入本发明的增压器内部，用来驱动涡轮转轴8(具体是涡轮叶轮81)旋转，并从废气出口72流出，而涡轮转轴8通过轴端螺母1带动压气机叶轮2高速旋转，对于从空气进口21进入的空气，压气机叶轮2旋转压缩空气，然后由管径越来越大的压气机壳3不断扩压后，通过压缩空气出口22流出后注入外部的发动机气缸，从而可以增加发动机内燃料在燃烧时的进气和压力，提升发动机的燃烧效率，同时可降低排放，减少环境污染。

其中，轴承体6的下部具有润滑油出口63，可以实现润滑油的重复利用。

其中，轴承体6负责连接压气机壳3和涡轮箱7，轴承体6的内部装有滚珠轴承4，该滚珠轴承4用来支撑涡轮转轴8和压气机叶轮2高速旋转，与现有的滑动轴承相比较，本发明采用的滚动轴承进行的滚动摩擦，能够比滑动轴承进行的滑动摩擦要小的多，所以在同样条件下，本发明的涡轮增压器采用滚珠轴承装置，可有效降低机械损失，可以显著提高涡轮增压器的总效率，提高增压器的响应性和发动机的加速性，润滑油需求小，降低增压器漏油的可能性，并且提供了发动机在低速情况下，获得较高增压比的可能性。因此，本发明可以显著改善增压器的加速性能，提高发动机的快速响应能力。本发明经过不断的优化，结构合理便于安装，加工成本较低，能够满足批量生产和系列化的需求。

下面结合具体实施例，来说明本发明的优势。

参见表1、表2所示，装有本发明提供的高性能滚珠轴承的ghp80型增压器，分别在两台公交车上装机进行测试的加油记录表。

表1：第一台车加油记录表。

表2：第二台车加油记录表。

根据上面的表1和表2可知，经过测试表明：本发明提供的高性能滚动轴承，通过具体应用在涡轮增压器后，对于改善车辆燃油经济型方面，具有较大的优势，能够在较大的幅度上，降低发动机的整体燃油油耗。

与现有技术相比较，本发明具有以下的有益技术效果：

1、本发明具有的高性能滚珠轴承，其摩擦力相比滑动轴承更小，增压器涡轮迟滞的效应较轻，更利于发动机动力的发挥；

2、本发明具有的高性能滚珠轴承，相比滑动轴承的机械损失小，可以显著减小涡轮增压器的机械损失，有效缩短涡轮增压器的响应时间，提高发动机的加速性能。同时，还可以提高增压器的总效率，有效降低发动机的整体燃油油耗；

3、本发明具有的高性能滚珠轴承，由于定位销钉具有的润滑油道和环形导油槽、轴承体具有的轴承体进油月牙草槽，以及滚珠轴承的轴承油道，相互配合，能够形成有效用于润滑油流入并且利用的整条油道，形成对润滑油的流经路径的有效约束，因此能够有效地充分利用润滑油，润滑油的利用效率高，从而对润滑油的需求量较小，可显著降低增压器的漏油风险；

4、本发明的高性能滚珠轴承的安装定位方式经过反复试验改进，安装方便，操作简易，加工成本相对较低。

5、本发明的具有高性能滚珠轴承装置，其对增压器的适应性强，便于加工、制造和安装，可靠性高，能够达到系列化及批量生产的要求。

综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种具有高性能的滚珠轴承涡轮增压器，其具有新型的高性能滚珠轴承，可以显著减少涡轮增压器的机械损失，提高涡轮增压器的总效率，进而减少涡轮增压器所配套安装的发动机的整体燃油油耗，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。

此外，本发明提供的具有高性能的滚珠轴承涡轮增压器，其具有的新型的高性能滚珠轴承，能够有效地充分利用润滑油，润滑油的利用效率高，从而对润滑油的需求量较小，只需要较少的润滑油就能保证涡轮增压器正常工作，从而显著降低涡轮增压器的漏油风险。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。