[发明专利]一种涡轮增压器用滚动轴承

说明书

本发明属于滚动轴承领域，具体涉及一种涡轮增压器用滚动轴承，包括外圈、中圈、内圈、第一滚动体与第二滚动体；外圈、中圈与内圈从到内依次设置；第一滚动体经由第一保持架引导能在外圈与中圈之间滚动，形成外层滚动单元；第二滚动体经由第二保持架引导能在内圈与中圈之间滚动，形成内层滚动单元。其能有效地降低摩擦损失，提高增压器效率，增加发动机低速增压压力，提高低速扭矩，增加增压器响应能力；还能提高轴承可靠性，从而提高增压器整体寿命；同时降低轴承制造时的设计、材料、工艺等要求，降低成本。

技术领域

本发明属于滚动轴承领域，具体涉及一种涡轮增压器用滚动轴承。

背景技术

轴承是涡轮增压系统中的重要元件之一，与压气机和涡轮机一起成为增压器的重要组成部分。增压器总效率ηTC是由三个部分组成：

ηTC＝ηC·ηT·ηM

即压气机效率ηC、涡轮效率ηT和机械效率ηM三者的乘积，显然通过提高轴承效率以提高机械效率。对于涡轮增压器，滚动轴承是其常用的轴承方案，但是由于其机械效率不高，在一些高性能增压器上不能满足要求。滚动轴承摩擦比滑动轴承小得多。滚动轴承的效率一般为0.95‐0.97，而滑动轴承的效率只有0.85‐0.88。在相同条件下，用滚动轴承代替滑动轴承，增压器总效率可以提高5％‐7％，在排气流量小的情况下甚至可以提高到20％。增压器总效率提高后在发动机低速情况下可以获得更高的压比，从而大大的改善发动机的低速工况。

同时，在实际经验得出，轴承是增压器结构中的薄弱环节，增压器的寿命很大程度上取决于轴承的寿命。车用涡轮增压器，转速普遍为每分钟8万到15万转，最高的已达到每分钟26万转。因此高效率和高可靠性是增压器对轴承系统的要求。

因此，对增压器轴承的性能优化可以有效地提升增压器整体的性能。其中轴承的优化主要通过两方面进行：一是通过减少轴承摩擦阻力来提升增压器的总效率，增压器总效率提高后在发动机低速情况下可以获得更高的压比，从而大大的改善发动机的低速工况，同时在瞬态响应方面也可以得到提升。二是提高轴承的寿命。因此高效率和高可靠性是增压器对轴承系统的要求。

针对以上两点要求，增压器滚动轴承是可行的解决方案之一，目前已经有不少轴承厂商开发了相关产品，典型的方案如以下专利所述：CN：201420065517.4涡轮增压器用球轴承单元，由单一圆筒构成且具有多列外圈滚道面的外圈；具有多列与上述外圈滚道面分别相对的内圈滚道面的两个内圈；在上述外圈滚道面与上述内圈滚道面之间滚动自如的两列滚珠。CN 201110096507.8涡轮增压器轴承，一种涡轮增压器轴承，它包括外圈体、左内圈体与右内圈体，在外圈体上开设有定位孔与排油孔，左内圈体安装在外圈体的左段内部，右内圈体安装在外圈体的右段内部，在左、右内圈体与外圈体之间设有滚珠，在滚珠外设有保持架；在外圈体上开设有倾斜指向滚珠的喷油孔。CN 201480060336.5涡轮增压器双滚珠轴承系统，一种用于涡轮增压器的轴承系统，包括轴承壳体，所述轴承壳体具有第一端部和第二端部，其中所述轴承壳体界定中心通道。第一滚珠轴承和第二滚珠轴承由所述轴承壳体接收。所述第二滚珠轴承与所述第一滚珠轴承隔开。CN 201580017953.1用于废气涡轮增压器的滚动轴承及用于滚动轴承的保持架。一种用于废气涡轮增压器的滚动轴承，该滚动轴承包括外圈和内圈，经由保持引导的滚动体在它们之间滚动。

但这些方案都采用了传统标准轴承的方案，即采用单层滚动体方案，这在低速运用时没问题。但是车用涡轮增压器，转速普遍为每分钟8万到15万转，最高的已达到每分钟26万转。在如此高的转速下，滚动体线速度非常高，滚动体与滚道之间的应力也很大，这在设计、材料、工艺上面的要求非常高，造成目前增压器滚动轴承制造难度大，供应商少，价格昂贵，应用较少。

发明内容

本发明提供一种涡轮增压器用滚动轴承，其能有效地降低摩擦损失，提高增压器效率，增加发动机低速增压压力，提高低速扭矩，增加增压器响应能力；还能提高轴承可靠性，从而提高增压器整体寿命；同时降低轴承制造时的设计、材料、工艺等要求，降低成本。