軸承結構以及增壓器的製作方法

2023-07-23 11:34:47

本發明涉及通過半浮式軸承(軸承)支撐主軸的軸承結構以及增壓器。

背景技術：

一直以來，眾所周知在一端設置渦輪葉輪在另一端設置壓縮機葉輪的主軸自由旋轉地被支持於軸承外殼上的增壓器。將這種增壓器連接於發動機上，通過從發動機排出的廢氣氣體使渦輪葉輪旋轉的同時，通過該渦輪葉輪的旋轉，經主軸使壓縮機葉輪旋轉。如此，增壓器伴隨壓縮機葉輪的旋轉壓縮空氣並向發動機輸送。

專利文獻1中所記載的增壓器具備軸承外殼、收納於軸承外殼的貫穿孔中的軸承保持架、收納於軸承保持架的半浮式軸承(軸承)。半浮式軸承是軸承的一種，具備插入主軸的貫穿孔。在半浮式軸承的貫穿孔的內周面上形成承受主軸的徑向負載的軸承面。並且，專利文獻1中的半浮式軸承限制主軸的軸向以及旋轉方向的移動。另外，軸承保持架在主軸的軸向兩端側上具備壓入軸承外殼的貫穿孔中的壓入部。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特表2013-541676號公報

技術實現要素：

發明所要解決的課題

在專利文獻1中的增壓器中，軸承保持架的壓入部接觸於軸承外殼。因此，軸承外殼內的熱量通過壓入部向半浮式軸承的軸承面傳遞。因此，存在潤滑油的溫度上升、軸承性能下降的可能性。另外，在增壓器的運轉時，由於伴隨主軸的旋轉的振動向軸承外殼傳遞，因此希望抑制增壓器整體的振動。

本發明的目的在於提供一種能實現軸承性能提高與振動降低的軸承結構以及增壓器。

用於解決課題的方法

本發明的第一方案為軸承結構，其特徵為：具備：貫穿孔，其形成於收納在一端設置渦輪葉輪、在另一端設置增壓器葉輪的主軸的軸承外殼內，在主軸的軸向上貫穿；作為收納於貫穿孔中的環狀部件的軸承保持架；半浮式軸承(軸承)，其為收納於軸承保持架內的環狀部件，並支撐在內部插通的主軸；以及定位部件，相對於軸承保持架以及的雙方，插入主軸的徑向，相對於軸承保持架限制向主軸的旋轉方向的半浮式軸承的移動的，軸承保持架包含壓入貫穿孔中的壓入部，軸向中的軸承保持架的兩端部的外周面中至少一方與貫穿孔的內周面之間形成間隙。

壓入部形成於相比於軸承保持架中的軸向的中心位置靠渦輪葉輪側以及壓縮機葉輪側的任意一側，間隙形成於軸承保持架的外周面中、相比於中心位置靠渦輪葉輪側以及壓縮機葉輪側的任意另一側。

軸承保持架具備環狀的主體部、形成於相比於中心位置靠主體部中的渦輪葉輪側的外周面且向主體部的圓周方向延伸的渦輪側突起、形成於相比於中心位置靠主體部中的壓縮機葉輪側的外周面且向主體部的圓周方向延伸的壓縮機側突起、在主體部的外周面中、渦輪側突起以及壓縮機側突起之間開口且向主體部的內部引導潤滑油的供油孔，壓入部由渦輪側突起以及壓縮機側突起的任意一方形成，間隙可以形成於渦輪側突起以及壓縮機側突起的任意另一方與貫穿孔的內周面之間。

渦輪側突起的外徑是在貫穿孔中、相比於渦輪側突起靠壓縮機葉輪側為最小的內徑以下，軸承保持架在貫穿孔中可以從壓縮機葉輪側插通貫穿孔。

壓入部可以形成於相比於中心位置靠渦輪葉輪側。

壓入部可以形成於相比於中心位置靠壓縮機葉輪側。

本發明的第二方案為增壓器，將具備涉及第一方案的軸承結構作為宗旨。發明效果

根據本發明可實現軸承性能的提高與振動的降低。

附圖說明

圖1是涉及本發明的一實施方式的增壓器的概略剖視圖。

圖2是用於說明本實施方式的軸承結構的圖。

圖3(a)以及圖3(b)是用於說明變形例的軸承結構的圖。

具體實施方式

以下參照附圖，關於本發明的一實施方式進行詳細說明。該實施方式所示的尺寸、材料、其他具體的數值等只不過為了容易地進行發明的理解的示例，除了特別不允許的情況，不限定本發明。並且，在本說明書以及圖紙中，關於實質性具備相同的功能、結構的要素通過標註相同的符號省略重複說明，另外，與本發明無直接關係的要素省略圖示。

圖1是增壓器C的概略剖視圖。以下，將圖1所示的箭頭L作為表示增壓器C的左側的方向、將箭頭R作為表示增壓器C的右側的方向進行說明。如圖1所示，增壓器C具備增壓器主體1。該增壓器主體1具備軸承外殼2、通過緊固機構3連接於軸承外殼2左側的渦輪外殼4、通過緊固螺栓5連結於軸承外殼2右側的壓縮機外殼6。這些一體化構成。

在軸承外殼2的渦輪外殼4附近的外周面上設置突起2a。突起2a向軸承外殼2的徑向突出。另外，在渦輪外殼4的軸承外殼2附近的外周面設置突起4a。突起4a向渦輪外殼4的徑向突出。軸承外殼2與渦輪外殼4通過緊固機構3帶式緊固突起2a、4a而固定。緊固機構3由夾持突起2a、4a的緊固帶(如G型環)構成。

在軸承外殼2上設置軸承結構7。具體地說，在軸承外殼2上形成在增壓器C的左右方向(主軸8的軸向)貫穿的貫穿孔2b，主軸8在貫穿孔2b內自由旋轉地被支撐。關於軸承結構7後面進行詳細敘述。

在主軸8的左端部(一端，第一端部)上一體化地固定渦輪葉輪9，該渦輪葉輪9自由旋轉地被收納於渦輪外殼4內。另外，在主軸8的右端部(另一端，第二端部)上一體化固定壓縮機葉輪10，該壓縮機葉輪10自由旋轉地被收納於壓縮機外殼6內。

在壓縮機外殼6上形成吸氣口11。吸氣口11向增壓器C的右側開口，連接於空氣過濾器(未圖示)。另外，在通過緊固螺栓5連結軸承外殼2與壓縮機外殼6的狀態下，兩外殼2、6的相互對置的對置面形成使空氣升壓的擴散流路12。擴散流路12從主軸8的徑向內側向外側環狀地形成。擴散流路12在上述的徑向內側通過壓縮機葉輪10連通於吸氣口11。

另外，在壓縮機外殼6上設置壓縮機渦旋流路13。壓縮機渦旋流路13環狀地形成，相比於擴散流路12位於主軸8(壓縮機葉輪10)的徑向外側。壓縮機渦旋流路13連通於發動機的吸氣口(未圖示)。另外，壓縮機渦旋流路13也連通於擴散流路12。因此，壓縮機葉輪10旋轉時，空氣從吸氣口11被吸入壓縮機外殼6內，在流通於壓縮機葉輪10的葉片間的過程中通過離心力的作用而增速，在擴散流路12以及壓縮機渦旋流路13中升壓被引導至發動機的吸氣口。

在渦輪外殼4上形成噴出口14。噴出口14向增壓器C的左側開口，連接於排氣氣體淨化裝置(未圖示)。另外，在渦輪外殼4上設置流路15、比該流路15位於主軸8(渦輪葉輪9)的徑向外側的環狀的渦輪渦旋流路16。渦輪渦旋流路16連通於引導從發動機的排氣分流器(未圖示)排出的廢氣氣體的氣體流入口(未圖示)。另外，渦輪渦旋流路16也連通於流路15。因此，廢氣氣體從氣體流入口引入渦輪渦旋流路16，通過流路15以及渦輪葉輪9被引導至噴出口14。在此流通過程中，廢氣氣體使渦輪葉輪9旋轉。渦輪葉輪9的旋轉力通過主軸8傳遞至壓縮機葉輪10，由此，壓縮機葉輪10旋轉。空氣通過壓縮機葉輪10的旋轉而升壓，被引導至發動機的吸氣口。

圖2是用於說明本實施方式的軸承結構7的圖，提取圖1中虛線的部分進行表示。如圖2所示，軸承結構7包含形成於軸承外殼2上的貫穿孔2b、作為收納於貫穿孔2b中的環狀部件的軸承保持架18。軸承保持架18具備環狀(管狀)的主體部18a。

主體部18a在渦輪側具備突起18b。以下，將該突起18b稱為渦輪側突起。渦輪側突起18b形成於主體部18a的外周面18c中、相比於主軸8的軸向中的軸承保持架18的中心位置O靠渦輪葉輪9側(圖2中，左側)。突起18b形成為沿主體部18a的圓周方向延伸的環狀，向主體部18a的徑向外側突出。另外，主體部18a在壓縮機側具備突起18d。以下，將該突起18d稱為壓縮機側突起。壓縮機側突起18d形成於主體部18a的外周面18c中、相比於中心位置O靠壓縮機葉輪10側。壓縮機側突起18d形成為沿主體部18a的圓周方向延伸的環狀，向主體部18a的徑向外側突出。

在主體部18a的外周面上，在渦輪側突起18b以及壓縮機側突起18d之間形成供油孔18e。供油孔18e在徑向上貫穿主體部18a，向主體部18a的內部引導潤滑油。

在軸承外殼2上形成油路2c。油路2c從軸承外殼2的外部連通至貫穿孔2b。油路2c從軸承外殼2的外部向貫穿孔2b中引導潤滑油。油路2c在貫穿孔2b側具備開口2d。開口2d與軸承保持架18的外周面18c中、渦輪側突起18b和壓縮機側突起18d之間的部分對置。

另外，在軸承保持架18的主體部18a的內部收納半浮式軸承(軸承)19。半浮式軸承19是環狀部件，在內部插入主軸8。在半浮式軸承19的內周面形成軸承面19a、19b。軸承面19a、19b位於主軸8的軸向兩端側。

油孔19c在半浮式軸承19的內周面中的兩軸承面19a、19b之間開口，在徑向上貫穿半浮式軸承19，向半浮式軸承19的內部引導潤滑油。

潤滑油通過油路2c導入貫穿孔2b，暫時性地貯存於渦輪側突起18b以及壓縮機側突起18d之間，通過軸承保持架18的供油孔18e導入主體部18a的內部。導入主體部18a內部的潤滑油的一部分向半浮式軸承19的外周面供給，作為抑制半浮式軸承19的振動的油減震器而發揮功能。

另外，向主體部18a內部導入的潤滑油的一部分通過半浮式軸承19的油孔19c導入至半浮式軸承19的內部，向軸承面19a、19b供給。軸承面19a、19b在與主軸8的外周面之間形成潤滑油的油膜，通過油膜壓力自由旋轉地支撐主軸8。

在軸承保持架18上形成孔18f。孔18f在徑向貫穿軸承保持架18。另外，在半浮式軸承19中形成孔19d。孔19d在徑向上貫通半浮式軸承19。而且，孔18f以及19d位於在徑向上相互對置的位置上。定位部件20相對於孔18f、19d雙方，在主軸8的徑向上插通。定位部件20如由銷等構成，相對於軸承保持架18限制半浮式軸承19在主軸8的軸向以及旋轉方向的移動。在此，關於定位部件20由銷構成的情況進行說明，定位部件20不限於銷，也可以是其他形狀的部件。

在本實施方式中，設置軸承保持架18，定位部件20限制半浮式軸承19相對於軸承保持架18的移動。因此，在貫穿孔2b內收納軸承保持架18以及半浮式軸承19之前，能在孔18f、19d中插通定位部件20，定位部件20的安裝作業變得容易。

軸承保持架18具備向貫穿孔2b中壓入的壓入部18g。壓入部18g形成於渦輪側突起18b。壓入部18g壓入前的外徑比與渦輪側突起18b對置的貫穿孔2d的部位2e的內徑稍大。

另外，在軸承保持架18中、主軸8的軸向的壓縮機葉輪10側(圖2中，右側)的外周面18c、更嚴謹地說在壓縮機側突起18d與貫穿孔2d的內周面之間形成間隙S。

如此，在本實施方式中，在壓縮機側突起18d、貫穿孔2b的內周面之間形成間隙S，軸承保持架18僅用渦輪側突起18b壓入貫穿孔2b而固定。由此，減少軸承保持架18與軸承外殼2的接觸面積，可以抑制通過軸承保持架18從軸承外殼2向半浮式軸承19傳遞的熱量。另外，由於減少軸承保持架18與軸承外殼2之間的接觸面積，也可以抑制伴隨主軸8的旋轉的振動向軸承外殼2的傳遞。

壓入部18g形成於軸承保持架18中的比軸向中心位置O靠渦輪葉輪9側，間隙S形成於軸承保持架18的外周面18c中相比於中心位置O靠壓縮機葉輪10側。

比較主軸8中的渦輪葉輪9側與壓縮機葉輪10側，則壓縮機葉輪10側伴隨主軸8的旋轉的振動大，主軸8中，壓縮機葉輪10側相比較於渦輪葉輪9側振動大。在此，由於在相比於中心位置O靠渦輪葉輪9側形成壓入部18g、在相比於中心位置O靠壓縮機葉輪10側形成間隙S，可更進一步地抑制伴隨主軸8的旋轉的振動通過軸承保持架18向軸承外殼2傳遞。

軸承保持架18可以從渦輪葉輪9側以及壓縮機葉輪10側中任意一側插通貫穿孔2b。可是，為了從渦輪葉輪9側插入，需要使渦輪葉輪9與插入主軸8的連結部分被插通的部位的內徑為軸承保持架18的外徑以上。可是，由於在渦輪葉輪9側導入高壓的廢氣氣體，存在使上述部位變大而產生洩露的可能，所以不怎麼理想。在本實施方式中，軸承保持架18在貫穿孔2b中，從壓縮機葉輪10側(圖2中，右側)插通貫穿孔2b。

因此，渦輪側突起18b的外徑設定為在貫穿孔2b中、相比於渦輪側突起18b靠壓縮機葉輪10側為最小的最小內徑以下。在此，最小內徑是貫穿孔2b中、與壓縮機側突起18d對置的部位2f的內徑，該部位2f的內徑比與渦輪側突起18b對置的部位2e的內徑大。

其結果，渦輪側突起18b能夠在與貫穿孔2b中、與渦輪側突起18b對置的部位2e抵接之前，不會抵接於其它部位地插入貫穿孔2b中。因此，軸承保持架18向貫穿孔2b的壓入作業變得容易。

圖3(a)以及圖3(b)是用於說明變形例的軸承結構27、37的圖。圖3(a)表示第一變形例的軸承結構27中的與圖2對應的部位的剖面。圖3(b)表示第二變形例的軸承結構37中的與圖2對應的部位的剖面。

如圖3(a)所示，在第一變形例的軸承結構27中，軸承保持架18具備形成於比中心位置O靠壓縮機葉輪10側(圖3(a)中，右側)的壓入部28g。另外，間隙S形成於軸承保持架18的外周面18c中、比中心位置O靠渦輪葉輪9側。

詳細地說，壓入部28g形成於壓縮機側突起18d。壓入部28g壓入前的外徑比與壓縮機側突起18d對置的貫穿孔2b的部位2f的內徑稍大。另外，間隙S形成於渦輪側突起18b與貫穿孔2b的內周面之間。

將軸承外殼2內的渦輪葉輪9側與壓縮機葉輪10側進行比較，渦輪葉輪9側為高溫。在此，由於在比中心位置O靠壓縮機葉輪10側形成壓入部28g、在比中心位置O靠渦輪葉輪9側形成間隙S，所以，可以更進一步抑制通過軸承保持架18從軸承外殼2向半浮式軸承19傳遞的熱量。

如圖3(b)所示，在第二變形例的軸承結構37中，渦輪側突起18b沒有形成。取而代之，貫穿孔2b的內周面在渦輪葉輪9側(圖3(b)中，左側)上具備環狀突起2g。

在第二變形例的軸承結構37中，軸承保持架18在外周面18c上具備作為與環狀突起2g的徑向內側對置的部位而形成的壓入部38g。壓入部38g壓入前的壓入部38g的外徑比環狀突起2g的內徑大地形成。如此，即使不在軸承保持架18側的外周面18c設置突起，也可以在貫穿孔2b的內周面上設置環狀突起2g，在貫穿孔2b中壓入軸承保持架18。

在上述實施方式以及變形例中，壓入部18g、28g、38g形成於比中心位置O靠渦輪葉輪9側或壓縮機葉輪10側中任意一方上，間隙S形成於任意另一方上。可是，壓入部18g、28g、38g可以跨過中心位置O而形成。

另外，在上述實施方式以及第一變形例中，形成渦輪側突起18b以及壓縮機側突起18d。可是，如第二變形例，既可以不設置渦輪側突起18b，也可以設置渦輪側突起18b而不設置壓縮機側突起18d。另外，可以不設置渦輪側突起18b以及壓縮機側突起18d。這些情況下，通過在貫穿孔2b設置環狀突起，形成壓入部18g、28g、38g。可是，能通過形成渦輪側突起18b、壓縮機側突起18d，調整渦輪側突起18b、壓縮機側突起18d的外徑而容易地形成間隙S。

另外，在上述實施方式以及變形例中，渦輪側突起18b的外徑是在貫穿孔2b中、比渦輪側突起18b靠壓縮機葉輪10側為最小的最小內徑以下。可是，可以渦輪側突起18b的外徑比最小內徑大，渦輪側突起18b的壓入位置是多個。

另外，在上述實施方式中，推力軸承作為與半浮式軸承19不同的部件而設置。可是，在半浮式軸承19的端面上可以一體設置推力軸承。

另外，在上述實施方式中，定位部件20限制半浮式軸承19相對於軸承保持架18的向軸向以及旋轉方向的移動。可是，定位部件20可以不限制軸向上的移動。可是，能通過限制軸向上的移動，限制半浮式軸承19與推力軸承等的周邊部件接觸。另外，在半浮式軸承19的端面，一體設置推力軸承的情況優選限制軸向的移動。

另外，在上述的實施方式中，潤滑油通過油路2c以及軸承保持架18的供油孔18e導入主體部18a的內部。可是，以在半浮式軸承19的渦輪葉輪9側、壓縮機葉輪10側直接導入潤滑油的方式，可以使油路2c分支。該情況下，供油孔18e以及油孔19c可以在分支的油路2c的渦輪葉輪9側的開口部附近以及壓縮機葉輪10側的開口部附近分別設置。另外，在軸承面19a、19b的內周面上，例如可以形成在主軸8的軸向、徑向上延伸的槽。

以上，參照附圖同時本發明的實施方式進行說明，但本發明不限於該實施方式。如果是本領域技術人員，則當然明白能在記載於保護範圍的範疇內，想到各種變更例或修正例，即使關於那些內容當然也屬於本發明的技術性範疇內。

產業上的利用可能性

本發明能夠利用於通過半浮式軸承支撐主軸的軸承結構以及增壓器。