軸承構造以及增壓器的製作方法

2023-07-18 18:45:42

本發明涉及利用半浮式軸承(軸承)支撐轉軸的軸承構造以及增壓器。

背景技術：

目前，已知在一端設有渦輪葉輪、另一端設有壓縮機葉輪的轉軸被旋轉自如地支撐於軸承殼體的增壓器。將這樣的增壓器與發動機連接，利用從發動機排出的廢氣使渦輪葉輪旋轉，並且利用該渦輪葉輪的旋轉而經由轉軸來使壓縮機葉輪旋轉。這樣一來，增壓器隨著壓縮機葉輪的旋轉而將空氣壓縮並傳送至發動機。

在軸承殼體形成軸承孔，在該軸承孔中配置軸承。在軸承上形成供轉軸插通的插通孔。在插通孔的內周面形成有承受徑向負載的軸承面。專利文獻1中記載的增壓器具備作為一種該軸承的半浮式軸承(軸承)。專利文獻1的半浮式軸承利用被插通於軸承殼體以及半浮式軸承的定位銷來限制轉軸的軸向以及旋轉方向上的移動。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2012-193709號公報

技術實現要素：

發明所要解決的課題

上述定位銷在插通於軸承殼體以及半浮式軸承時，通過壓入、利用螺釘進行的螺紋結合而固定於軸承殼體。在壓入定位銷的情況下，由於需要壓入管理，因此工作效率降低。另外，在定位銷上切割螺釘槽(螺紋)來與軸承殼體進行螺紋結合的情況下，定位精度降低。因此，利用定位銷進行的半浮式軸承的固定存在工作效率或定位精度降低的課題。

本發明的目的在於提供一種能夠確保定位精度而且容易安裝半浮式軸承的軸承構造以及增壓器。

用於解決課題的方案

本發明的一個方式為一種軸承構造，在形成於殼體的軸承孔收納具有圓筒狀的圓筒部的半浮式軸承(軸承)，並利用形成於上述圓筒部的內周面的軸承面將轉軸旋轉自如地支撐，該軸承構造的宗旨在於，具備：外周槽，其設於半浮式軸承的圓筒部的外周面，並由在轉軸的軸向上對置的兩個對置面以及與兩個對置面連續的底面形成；徑向孔，其將形成軸承孔的殼體的壁部沿轉軸的徑向貫通至軸承孔，並且與收納於軸承孔的半浮式軸承的外周槽對置；卡定部件，其具有從轉軸的徑向外側向內側插通徑向孔的主體部，並且至少主體部的一部分位於兩個對置面間而與外周槽卡定；以及對置部，其設於形成軸承孔的殼體，並在轉軸的軸向上相對於與外周槽卡定的卡定部件的主體部的一部分對置。

卡定部件也可以在與外周槽卡定的狀態下使主體部的一部分進入徑向孔內，並利用形成徑向孔的殼體的壁面來形成對置部。

也可以在徑向孔形成有在與轉軸的軸向垂直的方向上與卡定部件對置的限制面，當半浮式軸承在轉軸的旋轉方向上擺動時，利用外周槽的底面、卡定部件、以及徑向孔的限制面來對半浮式軸承的旋轉進行限制。

外周槽的底面與轉軸的軸向垂直的剖面也可以為多邊形的形狀。

主體部也可以具有：主體下部，其在卡定部件卡定於外周槽的狀態下，位於比轉軸更靠徑向孔側；一對主體側部，其從主體下部向主體部向徑向孔插通的方向的前方側延伸，而且在上與述轉軸的軸向垂直的面方向且與插通方向正交的方向上相互隔離；以及突出部，其從兩主體側部向兩主體側部靠近的方向延伸，並在比轉軸更靠插通方向前方側與外周槽嵌合。

也可以在卡定部件與外周槽卡定的過程中，突出部被外周槽的底面向相互隔離的方向上推按，主體側部在進行彈性形變的狀態下逐漸與外周槽嵌合，並在突出部從轉軸到達插通方向前方側後，突出部彼此通過主體側部的彈力靠近。

與徑向孔對置的外周槽的底面中在卡定部件與外周槽卡定的過程中各突出部接觸的部分也可以沿將突出部在相互隔離的方向上推按的方向傾斜，從而起到導向部的功能。

為了解決上述課題，本發明的增壓器的特徵在於，具備上述的軸承構造。

發明的效果

根據本發明，能夠確保定位精度，而且容易安裝半浮式軸承。

附圖說明

圖1是本發明的實施方式的增壓器的示意性剖視圖。

圖2是用於說明本實施方式的軸承構造的圖。

圖3是圖2的III‐III線剖視圖。

圖4(a)～圖4(c)是用於說明本發明的第一實施方式的卡定部件的安裝的圖。

圖5(a)～圖5(c)是用於說明本發明的第二～第四實施方式的圖。

具體實施方式

以下，一邊參照附圖，一邊對本發明的第一實施方式進行說明。在該實施方式中表示的尺寸、材料、其它具體的數值等只是用於便於理解發明的示例，除了特別指出的情況以外，都不對本發明進行限定。此外，在本說明書以及附圖中，對於具有實質上相同的功能、結構的組件，通過標記相同的符號以省略重複說明，另外，對於與本發明沒有直接關係的組件，省略其圖示。

圖1是增壓器C的示意性剖視圖。以下，將在圖1中表示的箭頭L設為表示增壓器C的左側的方向，並將箭頭R設為表示增壓器C的右側的方向來進行說明。如圖1所示，增壓器C具備增壓器主體1。該增壓器主體1具有軸承殼體2、通過緊固機構3而連結於軸承殼體2的左側的渦輪殼4、通過緊固螺栓5而連結於軸承殼體2的右側的壓縮機殼6。它們被一體化。

在軸承殼體2的渦輪殼4附近的外周面設有突起2a。突起2a沿軸承殼體2的徑向突出。另外，在渦輪殼4的軸承殼體2附近的外周面設有突起4a。突起4a沿渦輪殼4的徑向突出。通過緊固機構3對突起2a、4a進行帶緊固從而將軸承殼體2和渦輪殼4固定。緊固機構3由夾持突起2a、4a的緊固帶(例如，G型聯軸器)構成。

軸承殼體2設有軸承構造7。具體而言，軸承殼體2形成有在增壓器C的左右方向(轉軸8的軸向)上貫通的軸承孔2b，轉軸8旋轉自如地被支撐於軸承孔2b內。對於軸承構造7在後詳細敘述。

在轉軸8的左端部一體地固定有渦輪葉輪9。渦輪葉輪9旋轉自如地被收納在渦輪殼4內。另外，在轉軸8的右端部一體地固定有壓縮機葉輪10。壓縮機葉輪10旋轉自如被地收納在壓縮機殼6內。

壓縮機殼6形成有吸氣口11。吸氣口11在增壓器C的右側開口，並與空氣濾清器(未圖示)連接。另外，在通過緊固螺栓5將軸承殼體2和壓縮機殼6連結的狀態下，兩個殼體2、6的、相互對置的對置面形成對空氣進行升壓的擴散流路12。擴散流路12從轉軸8的徑向內側朝向外側形成為環狀。擴散流路12在徑向內側經壓縮機葉輪10而與吸氣口11連通。

另外，在壓縮機殼6設有壓縮機渦旋流路13。壓縮機渦旋流路13形成為環狀，且位於比擴散流路12更靠轉軸8(壓縮機葉輪10)的徑向外側。壓縮機渦旋流路13與發動機的吸氣口(未圖示)連通。另外，壓縮機渦旋流路13也與擴散流路12連通。因此，當壓縮機葉輪10旋轉時，將空氣從吸氣口11吸入壓縮機殼6內而在壓縮機葉輪10的翼板間流通，並在此流通過程中利用離心力的作用而加速，並在擴散流路12以及壓縮機渦旋流路13進行升壓後引導至發動機的吸氣口。

在渦輪殼4形成有排出口14。排出口14在增壓器C的左側開口，並與廢氣淨化裝置(未圖示)連接。另外，渦輪殼4設有流路15和位於比該流路15更靠轉軸8(渦輪葉輪9)的徑向外側的的環狀渦輪渦旋流路16。渦輪渦旋流路16與對從發動機的排氣岔管(未圖示)排出的廢氣進行引導的氣體流入口(未圖示)連通。另外，渦輪渦旋流路16也與流路15連通。因此，廢氣被從氣體流入口引導至渦輪渦旋流路16，並經過流路15以及渦輪葉輪9後引導至排出口14。在該流通過程中，廢氣使渦輪葉輪9旋轉。渦輪葉輪9的旋轉力經由轉軸8而傳遞至壓縮機葉輪10，從而壓縮機葉輪10旋轉。通過壓縮機葉輪10的旋轉力將空氣升壓，並被引導至發動機的吸氣口。

圖2是用於說明本實施方式對軸承構造7的圖，其提取圖1的虛線部分進行表示。如圖2所示，軸承構造7包括形成於軸承殼體2的軸承孔2b和收納於軸承孔2b的半浮式軸承(軸承)17。半浮式軸承17具有圓筒狀的圓筒部17a。

在圓筒部17a的內周面17b的渦輪葉輪9側(圖2中左側)以及壓縮機葉輪10側(圖2中右側)分別形成有軸承面17c。

油孔17d開設於圓筒部17a的內周面17b的兩軸承面17c之間，並沿徑向貫通圓筒部17a。另外，在軸承孔2b開設有油路2c。油路2c從軸承殼體2的外部連通至軸承孔2b，並從軸承殼體2的外部向軸承孔2b引導潤滑油。潤滑油的一部分經過油路2c而流入軸承孔2b，並經過油孔17d而被引導至圓筒部17a的內部，被供給至軸承面17c。半浮式軸承17利用供給至軸承面17c的潤滑油的油膜壓力來支撐轉軸8。

另外，經過油路2c而流入軸承孔2b的潤滑油的一部分被供給至在圓筒部17a的外周面17e的、分別形成於轉軸8的軸向的兩端側的環狀突起17f和軸承孔2b的間隙，起到抑制半浮式軸承17振動的油緩衝器的功能。

在圓筒部17a的外周面17e設有外周槽17g。外周槽17g由在轉軸8的軸向上對置的兩個對置面17g1以及與兩個對置面17g1連續的底面17g2形成。

軸承殼體2形成有徑向孔2d。徑向孔2d位於在轉軸8的徑向外側與外周槽17g對置的位置。徑向孔2d形成於軸承孔2b的鉛垂下側(圖2中下側)，並將形成軸承孔2b的軸承殼體2的壁部2e沿轉軸8的徑向貫通至軸承孔2b。在此，徑向孔2d只要是與後面敘述的卡定部件18匹配的形狀，在與轉軸8的軸向平行的任意剖面中可以是任意的形狀。

卡定部件18具有將徑向孔2d從轉軸8的徑向外側插通至內側的主體部18a。主體部18a位於外周槽17g的兩個對置面17g1間。

圖3是圖2的III‐III線剖視圖。如圖3所示，卡定部件18的主體部18a具有在圖3中位於下側的主體下部18a1和在圖3中從主體下部18a1向上側延伸的一對主體側部18a2。

在卡定部件18卡定於外周槽17g的狀態下，主體下部18a1位於比轉軸8更靠徑向孔2d側。而且，主體下部18a1嵌合於外周槽17g中轉軸8的鉛垂下側(圖3中下側)的部位。

另外，一對主體側部18a2分別從主體下部18a1向主體部18a向徑向孔2d插通的方向(以下，簡稱為插通方向)的前方側(圖3中上側)延伸。而且，一對主體側部18a2在垂直於轉軸8的軸向的面方向(即，與垂直於轉軸8的軸向的面平行的方向)且與插通方向正交的方向上相互隔離。主體側部18a2分別嵌合於夾著轉軸8的外周槽17g的兩側(圖3中右側以及左側)。

另外，在主體側部18a2的前端側形成有突出部18a3。突出部18a3從主體側部18a2的前端向主體側部18a2雙方(分別)靠近的方向延伸。而且，突出部18a3在比轉軸8靠插通方向前方側與外周槽17g嵌合。即，突出部18a3在外周槽17g中轉軸8的鉛垂上側部位進行嵌合。由此，卡定部件18與外周槽17g卡定。

在突出部18a3卡定於外周槽17g的狀態下，主體下部18a1進入到徑向孔2d內。此時，形成徑向孔2d的軸承殼體2的壁面起到對置部19的功能。

對置部19和卡定於外周槽17g的卡定部件18的主體部18a的一部分(在此為主體下部18a1)在轉軸8的軸向上對置。參照圖2，對置部19與主體部18a在轉軸8的軸向上對置，而且外周槽17g的對置面17g1和主體部18a在轉軸8的軸向上對置。其結果，半浮式軸承17的轉軸8的軸向上的移動被限制。

另外，如圖2、圖3所示，在軸承孔2b中與徑向孔2d的轉軸8的軸向的位置相同的部位形成有內周槽2f。換言之，在軸承孔2b的內表面形成有內周槽2f。內周槽2f在轉軸8的軸向上位於與徑向孔2d相同的位置。突出部18a3的、圖2、圖3中上側的前端部進入內周槽2f。與徑向孔2d相同，形成內周槽2f的軸承殼體2的壁面和突出部18a3的前端部在轉軸8的軸向上對置，並起到對置部19的功能。

如圖2所示，卡定部件18夾著轉軸8，通過分別形成於圖2中上側以及下側的對置部19來對轉軸8的軸向的移動進行限制。因此，相比於卡定部件18僅通過某一側對置部19來進行限制的情況，能夠分散作用於卡定部件18的負載，提高耐久性。

如圖3所示，外周槽17g的底面17g2將與轉軸8的軸向垂直的圓筒部17a的剖面形成為多邊形(在此為六邊形)的形狀。即，與轉軸8的軸向垂直且由底面17g2規定的圓筒部17a的剖面為多邊形。在徑向孔2d形成有限制面2d1。限制面2d1在與轉軸8的軸向垂直的方向上與卡定部件18對置。因此，當半浮式軸承17在轉軸8的旋轉方向上擺動時，通過外周槽17g的底面17g2、卡定部件18以及徑向孔2d的限制面2d1對半浮式軸承17的旋轉進行限制。

詳細地，若半浮式軸承17在轉軸8的旋轉方向上擺動，則外周槽17g按壓卡定部件18而使卡定部件18與半浮式軸承17成為一體地擺動。然後，徑向孔2d的限制面2d1與卡定部件18抵接，從而限制卡定部件18與半浮式軸承17的進一步擺動(旋轉)。

圖4(a)～圖4(c)是用於說明卡定部件18的安裝的圖。圖4(a)表示在與圖3相同的位置的剖面上安裝卡定部件18前的狀態，圖4(b)、(c)表示在與圖3相同的位置的剖面上安裝卡定部件18的過程。

如圖4(a)所示，設於各主體側部18a2的前端側的突出部18a3的間隔距離L1比與轉軸8垂直的面方向上的外周槽17g的寬度L2小。

因此，在將卡定部件18卡定於外周槽17g的過程中，如圖4(a)中空心箭頭所示，若從下側向上側將卡定部件18插通於徑向孔2d，則如圖4(b)所示，則突出部18a3沿相互隔離的方向被外周槽17g的底面17g2推按。此時，一對主體側部18a2沿相互隔離的方向(圖4(b)中用剖面線箭頭表示)進行彈性變形。而且，在主體側部18a2彈性變形的狀態下，逐漸與外周槽17g嵌合。

在外周槽17g的夾著轉軸8的外周槽17g的兩側分別形成有導向部17g3。導向部17g3形成於與徑向孔2d對置的外周槽17g的底面17g2中在卡定部件18與外周槽17g卡定的過程中各突出部18a3所接觸的部分，且沿將突出部18a3在相互隔離的方向上推按的方向傾斜。即，兩個導向部17g3越朝向鉛垂上側越向相互隔離的方向傾斜。

然後，如圖4(c)所示，在突出部18a3從比轉軸8到達插通方向前方側(鉛垂上側)後，突出部18a3彼此由於主體側部18a2的彈力而沿圖4(b)中用剖面線箭頭表示的方向上靠近，從而卡定部件18與外周槽17g卡定。

另外，目前為了半浮式軸承的定位，使用使定位銷插通軸承殼體以及半浮式軸承的結構。該情況下，對定位銷的壓入管理、定位銷的位置所要求的精度高，且可操作性低。

在本實施方式中，僅將卡定部件18從徑向孔2d插通，使其與半浮式軸承17的圓筒部17a的外周槽17g卡定即可，因此安裝作業變得容易。

另外，在使用定位銷的情況下，對轉軸8的軸向以及與轉軸8垂直的面方向的位置都要求高精度。但是，如本實施方式這樣，若使用卡定部件18，則至少不嚴格要求與轉軸8垂直的面方向的位置的精度，而且只要保持轉軸8的軸向的位置的精度即可。

而且，在限制半浮式軸承的移動時，定位銷有時與定位銷所插通的孔的內壁線接觸而使得局部負載變大。在本實施方式中，卡定部件18與外周槽17g的對置面17g1、對置部19進行面接觸，因此能夠分散作用於卡定部件18的負載，提高耐久性。

圖5(a)～圖5(c)是用於說明本發明的其它實施方式的圖，其表示各實施方式的與圖3對應的部位的剖面。為了易於理解，在圖5(a)～圖5(c)中，僅提取各實施方式的半浮式軸承的外周槽內側的剖面以及卡定部件進行表示。其它結構與第一實施方式相同，因此省略說明。

圖5(a)表示第二實施方式的半浮式軸承(軸承)27以及卡定部件28。半浮式軸承27的外周槽27g包括底面27g2。外周槽27g的底面27g2的與轉軸8的軸向垂直的剖面形成為三角形的形狀。即，垂直於轉軸8的軸向、且由底面27g2規定的圓筒部17a的剖面為三角形。如上所述，外周槽27g的底面27g2的剖面形狀不限於六邊形，只要多邊形的邊數為三以上即可。此時，卡定部件28的主體部28a的主體下部28a1、主體側部28a2、突出部28a3與外周槽27g的底面27g2的形狀相配合地形成。

圖5(b)表示第三實施方式的半浮式軸承(軸承)37以及卡定部件38。半浮式軸承37的外周槽37g的與轉軸8的軸向垂直的剖面形狀為大致圓形。另外，在外周槽37g的底面37g2設有沿轉軸8的徑向突出的底面突起37h。與第一以及第二實施方式相同，卡定部件38具有一對主體側部38a2。各主體側部38a2的外周槽37g側形成曲面，各主體側部38a2的前端部形成沿主體側部38a2的曲面相互靠近的突出部38a3。在主體下部38a1的與面突起37h對置的位置設有凹部39。凹部39在底面突起37h的突出方向上凹陷。底面突起37h通過與凹部39嵌合而限制半浮式軸承37的旋轉。

如上所述，外周槽37g的底面37g2的與轉軸8的軸向垂直的剖面形狀不限於多邊形。在為多邊形以外的形狀的情況下，通過設置底面突起37h和凹部39，限制半浮式軸承37的旋轉。在此雖然對在半浮式軸承37側設置突起、且在卡定部件38側設置凹陷的情況進行了說明，但是也可以在半浮式軸承37側設置凹陷而在卡定部件38側設置突起。

但是，若如第二實施方式所示地將外周槽27g的底面27g2的剖面形狀設置為多邊形，則相比在底面27g2設置突起等，更易於加工，能夠容易地實現限制半浮式軸承27的旋轉的結構。

圖5(c)表示第四實施方式的半浮式軸承(軸承)47以及卡定部件48。在第四實施方式中，卡定部件48的主體部48a的主體下部48a1、主體側部48a2、突出部48a3均為與上述的實施方式大致相同的結構。但是，在上述的實施方式中，圖示了主體側部18a2與突出部18a3的連續部分中外周槽17g側的彎曲部為大致直角的結構，而在第四實施方式中，該彎曲部49為鈍角。另外，外周槽47g的與屈曲部49對置的底面47g2彎曲成與屈曲部49大致相同的角度。

因此，彎曲部49不限於直角，也可以為鈍角或銳角。該情況下，通過將外周槽47g的底面47g2形成為與彎曲部49對應的形狀，能夠將突出部48a3與外周槽47g卡定。

在上述的實施方式中雖然對由徑向孔2d的壁面以及內周槽2f雙方構成對置部19的情況進行了說明，但是對置部19也可以為徑向孔2d的壁面以及內周槽2f中的某一個。

另外，在上述的實施方式中雖然對在軸承孔2b形成內周槽2f的情況進行了說明，但是在將徑向孔2d的壁面作為對置部19的情況下，也可以不設置內周槽2f。通過將徑向孔2d的壁面做成對置部19，能夠容易地形成對置部19。

另外，在上述的實施方式中，對在徑向孔2d形成限制面2d1來限制半浮式軸承17、27、37、47的旋轉方向的移動的情況進行了說明。但是，也可以不設置限制面2d1，例如通過設置鍵槽等其它機構來限制半浮式軸承17、27、37、47的旋轉方向的移動。但是，通過設置限制面2d1，能夠簡易地限制半浮式軸承17、27、37、47的旋轉方向的移動。

另外，在上述的實施方式中雖然對卡定部件18的主體部18a由主體下部18a1、主體側部18a2、突出部18a3構成的情況進行了說明，但是卡定部件18的主體部18a也可以為其它結構。但是，通過將主體部18a設置成這樣的結構，能夠容易地實現使卡定部件18卡定於外周槽17g的結構。

另外，在上述的實施方式中對以下情況進行了說明，主體側部18a2、28a2、38a2、48a2進行彈性變形而被推按，且突出部18a3、28a3、38a3、48a3通過彈力而靠近外周槽17g、27g、37g、47g。但是，只要能將卡定部件18、28、38、48與外周槽17g、27g、37g、47g卡定，也可以是其它任何結構。但是，通過使用主體側部18a2、28a2、38a2、48a2的彈力，能夠容易且可靠地使卡定部件18、28、38、48與外周槽17g、27g、37g、47g卡定。另外，在卡定部件18、28、38、48與外周槽17g、27g、37g、47g卡定的狀態下，也可以在外周槽17g、27g、37g、47g與主體側部18a2、28a2、38a2、48a2之間存在縫隙。

另外，在上述的實施方式中，雖然對在外周槽17g設置導向部17g3的情況進行了說明，但是也可以省略導向部17g3。但是，通過設置導向部17g3，能夠降低推按突出部18a3時的對主體側部18a2的負載從而突出部18a3容易地被推按，因此提高安裝作業的可操作性。

另外，在上述的實施方式中，雖然使用在半浮式軸承17、27、37、47的端面一體設置推力軸承的圖來進行說明，但是推力軸承也可以設置成相對於半浮式軸承17、27、37、47獨立的部件。

以上，參照附圖對本發明的實施方式進行了說明，但是本發明當然不限定於該實施方式。本領域技術人員應當清楚，在權利要求書所記載的範圍內，能夠想到各種變更例以及修正例，並也了解，對於這些，當然也屬於本發明的技術範圍。

工業上的可利用性

本發明能夠用於利用半浮式軸承來支撐轉軸的軸承構造以及增壓器。