推力軸承構(gòu)造以及具備該推力軸承構(gòu)造的增壓器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供推力軸承構(gòu)造。該推力軸承構(gòu)造（39）具備具有環(huán)墊片（67）的推力環(huán)（41）、和在與推力環(huán)對置的面的與環(huán)墊片（67）對應(yīng)的位置具有軸承墊片（71）的推力軸承（43）。軸承墊片（71）具有錐形部（73）和與錐形部（73）的外緣連續(xù)地形成的平坦部（75）。在假設(shè)向軸承墊片（71）與環(huán)墊片（67）之間供給的油滴、且假設(shè)轉(zhuǎn)子軸（15）的旋轉(zhuǎn)速度恒定的情況下，錐形部（73）具有如下斜面，該斜面形成為沿基于由轉(zhuǎn)子軸（15）的旋轉(zhuǎn)對油滴作用的離心力而規(guī)定的油滴的軌道T、隨著朝向其下游側(cè)而壁厚逐漸變厚。
【專利說明】推力軸承構(gòu)造以及具備該推力軸承構(gòu)造的增壓器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對在軸向上產(chǎn)生的推力載荷進(jìn)行支承的推力軸承構(gòu)造以及具備該推力軸承構(gòu)造的增壓器。
【背景技術(shù)】
[0002]作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的ー個例子而公知的增壓器具備殼體、能夠旋轉(zhuǎn)地設(shè)于該殼體的轉(zhuǎn)子軸、安裝于該轉(zhuǎn)子軸的一端的壓縮機(jī)葉輪、以及安裝于該轉(zhuǎn)子軸的另一端的渦輪機(jī)葉輪。壓縮機(jī)葉輪利用離心カ而壓縮空氣，渦輪機(jī)葉輪利用排出氣體的壓カ能而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力。由于壓縮機(jī)葉輪和渦輪機(jī)葉輪經(jīng)由轉(zhuǎn)子軸而相互連結(jié)，所以它們一體旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)吋，轉(zhuǎn)子軸不僅在旋轉(zhuǎn)方向上、也在軸向上受到載荷。因此，增壓器具有支承軸向的載荷(所謂推力載荷)的推力軸承構(gòu)造。
[0003]關(guān)于該推力軸承構(gòu)造，專利文獻(xiàn)I中公開了利用潤滑油的楔效果的結(jié)構(gòu)。專利文獻(xiàn)I的推力軸承構(gòu)造具有推力環(huán)和推力軸承。推力環(huán)和推力軸承均形成為環(huán)狀，并沿轉(zhuǎn)子軸的軸向相互對置地排列。推力環(huán)固定于轉(zhuǎn)子軸，與該轉(zhuǎn)子軸一體旋轉(zhuǎn)。
[0004]另外，在推力環(huán)的一面具有環(huán)墊片。環(huán)墊片的表面與轉(zhuǎn)子軸的軸心正交。另一方面，推力軸承在與環(huán)墊片對置的面具有多個軸承墊片。各軸承墊片具有錐形部和平坦部。錐形部的表面沿轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)方向以逐漸地接近環(huán)墊片的方式傾斜。換言之，錐形部形成為其壁厚沿轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)方向逐漸變厚。平坦部的表面與轉(zhuǎn)子軸的軸心正交，與錐形部的旋轉(zhuǎn)方向側(cè)連續(xù)。也就是，當(dāng)推力環(huán)的環(huán)墊片和推力軸承的軸承墊片相互對置時，兩者的間隔在平坦部最窄。
[0005]在環(huán)墊片與推力軸承之間充滿潤滑油。當(dāng)轉(zhuǎn)子軸與環(huán)墊片一起旋轉(zhuǎn)吋，由于該旋轉(zhuǎn)和潤滑油的粘性使?jié)櫥脱匦D(zhuǎn)方向流動。另ー方面，如上所述，環(huán)墊片-軸承墊片的間隔在平坦部最窄。即，潤滑油的流動在平坦部與環(huán)墊片之間集中，從而在平坦部以及錐形部中的平坦部ー側(cè)，潤滑油內(nèi)的壓カ上升，而使環(huán)墊片和推力軸承相互分離。這樣的效果一般被稱作楔效果。增壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，利用該楔效果，能夠支承對轉(zhuǎn)子軸作用的推力載荷。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開2002-364635號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明所要解決的課題
[0010]旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，當(dāng)務(wù)之急是確保相對于推力載荷的高的支承能力。這是由于在增壓器的情況下，強(qiáng)烈要求壓カ比或者膨脹比等的提高，伴隨于此，對轉(zhuǎn)子軸作用的推力載荷增大。
[0011]本發(fā)明的目的在于，提供能夠以較高的等級確保負(fù)荷能力的新的結(jié)構(gòu)的推力軸承構(gòu)造以及具備該推力軸承構(gòu)造的增壓器。[0012]用于解決課題的方法
[0013]本發(fā)明的第一方案是支承對轉(zhuǎn)子軸作用的軸向的推力載荷的推力軸承構(gòu)造，其主旨在于，該推力軸承構(gòu)造具備固定于能夠旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子軸上的推力環(huán)和與上述推力環(huán)對置的推力軸承，上述推力環(huán)在與上述推力軸承對置的面上具有環(huán)墊片，上述推力軸承在與上述推力環(huán)對置的面的、與上述環(huán)墊片對應(yīng)的位置具有軸承墊片，上述環(huán)墊片及上述軸承墊片中的任ー墊片具有錐形部、和與上述錐形部的外緣連續(xù)地形成的平坦部，在假定上述軸承墊片與上述環(huán)墊片之間的油滴的情況下，錐形部具有如下斜面，該斜面形成為沿上述油滴的軌道、隨著朝向其下游側(cè)而壁厚逐漸變厚，其中，上述油滴的軌道基于針對由上述轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的上述油滴的離心カ而決定，上述平坦部具有與上述轉(zhuǎn)子軸的軸心正交的平面。
[0014]本發(fā)明的第二方案是利用來自發(fā)動機(jī)的排出氣體的能量來對供給至上述發(fā)動機(jī)側(cè)的空氣進(jìn)行增壓的增壓器，其主g在干，該增壓器具備殼體、能夠旋轉(zhuǎn)地設(shè)于上述殼體的上述轉(zhuǎn)子軸、安裝于上述轉(zhuǎn)子軸的一端且利用離心カ來壓縮氣體的壓縮機(jī)葉輪、安裝于上述轉(zhuǎn)子軸的另一端且利用氣體的壓カ能來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)カ的渦輪機(jī)葉輪、以及支承對上述轉(zhuǎn)子軸作用的軸向的推力載荷的推力軸承構(gòu)造，上述推力軸承構(gòu)造具有固定于上述轉(zhuǎn)子軸上的推力環(huán)、和與上述推力環(huán)對置的推力軸承，上述推力環(huán)在與上述推力軸承對置的面上具有環(huán)墊片，上述推力軸承在與上述推力環(huán)對置的面的、與上述環(huán)墊片對應(yīng)的位置具有軸承墊片，上述環(huán)墊片及上述軸承墊片中的任ー墊片具有錐形部、和與上述錐形部的外緣連續(xù)地形成的平坦部，在假定上述軸承墊片與上述環(huán)墊片之間的油滴的情況下，錐形部具有如下斜面，該斜面形成為沿上述油滴的軌道、隨著朝向其下游側(cè)而壁厚逐漸變厚，其中，上述油滴的軌道基于針對由上述轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的上述油滴的離心カ而決定，上述平坦部具有與上述轉(zhuǎn)子軸的軸心正交的平面。
[0015]優(yōu)選上述任ー墊片形成為環(huán)狀。
[0016]優(yōu)選上述任ー墊片沿圓周方向設(shè)有多個。
[0017]優(yōu)選上述油滴的軌道是假設(shè)上述轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)速度恒定的情況下的軌道。
[0018]本發(fā)明的效果如下。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，可提供能夠以較高的等級確保負(fù)荷能力的新的結(jié)構(gòu)的推力軸承構(gòu)造以及具備該推力軸承構(gòu)造的增壓器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的一個實施方式的車輛用增壓器的側(cè)剖視圖。
[0021]圖2是圖1的矢視部II的放大圖。
[0022]圖3 Ca)是表示本發(fā)明的一個實施方式的第一推力軸承的后側(cè)面(背面)的圖，圖3 (b)是第一推力軸承的側(cè)剖視圖。
[0023]圖4 (a)是沿規(guī)定的油滴的軌道的第一軸承墊片的剖視圖，圖4 (b)以及圖4 (C)是其變形例。
[0024]圖5是說明油滴的軌道的徑向成分以及角度成分(圓周方向成分)的圖。
[0025]圖6 Ca)是本發(fā)明的一個實施方式的第二推力軸承的側(cè)剖視圖，圖6 (b)是表示第二推力軸承的前側(cè)面(正面)的圖，圖6 (c)是沿規(guī)定的油滴的軌道的圖6 (b)的第二軸承墊片的剖視圖。
[0026]圖7 (a)是表示本發(fā)明的一個實施方式的推力環(huán)的后側(cè)面(背面)的圖，圖7 (b)是本發(fā)明的一個實施方式的推力環(huán)的側(cè)剖視圖，圖7 (c)是表示本發(fā)明的一個實施方式的推力環(huán)的前側(cè)面的圖。
[0027]圖8 (a)是沿規(guī)定的油滴的軌道的第一環(huán)墊片的剖視圖，圖8 (b)是沿規(guī)定的油滴的軌道的第二環(huán)墊片的剖視圖。
[0028]圖9是表示本發(fā)明的一個實施方式的第一推力軸承的后側(cè)面的圖。
[0029]圖10是表示本發(fā)明的一個實施方式的第二推力軸承的前側(cè)面的圖。
[0030]圖11 (a)是表示本發(fā)明的一個實施方式的推力環(huán)的后側(cè)面(背面)的圖，圖11 (b)是表示本發(fā)明的一個實施方式的推力環(huán)的前側(cè)面的圖。
【具體實施方式】
[0031]參照圖1至圖10對本發(fā)明的一個實施方式進(jìn)行說明。附圖中，“FF”表示前方，“FR”表示后方。此外，這些方向不限定本發(fā)明。
[0032]圖1以及圖2表示本實施方式的增壓器I。增壓器I例如用于車輛，利用來自發(fā)動機(jī)(圖示省略)的排出氣體的能量，來對供給至發(fā)動機(jī)的空氣進(jìn)行增壓(壓縮)。
[0033]增壓器I具備殼體(軸承殼體)3。殼體3具有在其內(nèi)側(cè)構(gòu)成殼體3的一部分的支承塊5。在支承塊5，貫通形成有沿前后方向延伸的設(shè)置孔7。
[0034]在設(shè)置孔7內(nèi)，設(shè)置有作為徑向軸承的一個例子的半浮式軸承9。在半浮式軸承9的側(cè)面，經(jīng)由支承塊5插入止動銷11，阻止半浮式軸承9的旋轉(zhuǎn)。此外，在半浮式軸承9的中間部，貫通形成有通孔13。
[0035]半浮式軸承9將沿前后方向延伸的轉(zhuǎn)子軸15支承為能夠旋轉(zhuǎn)。換言之，在支承塊5，經(jīng)由半浮式軸承9而能夠旋轉(zhuǎn)地設(shè)有轉(zhuǎn)子軸15。在轉(zhuǎn)子軸15的前端以及后端，分別安裝有壓縮機(jī)葉輪17以及渦輪機(jī)葉輪27。因此，壓縮機(jī)葉輪17、渦輪機(jī)葉輪27、以及轉(zhuǎn)子軸15一體旋轉(zhuǎn)。壓縮機(jī)葉輪17利用離心カ而壓縮氣體(例如空氣)。渦輪機(jī)葉輪27利用排出氣體的壓カ能而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力。
[0036]壓縮機(jī)殼體19設(shè)置在殼體3的前側(cè)，其收放壓縮機(jī)葉輪17。另外，壓縮機(jī)殼體19具有收進(jìn)ロ 21、擴(kuò)散器22、渦旋狀的渦形流路(壓縮機(jī)渦形流路)23以及排出ロ 25。收進(jìn)ロ21以與壓縮機(jī)葉輪17的入口側(cè)連通的方式朝向增壓器I的前方開ロ。擴(kuò)散器22形成于壓縮機(jī)葉輪17的出ロ側(cè)，進(jìn)行從壓縮機(jī)葉輪17排出的氣體的減速以及壓縮。渦形流路23以與擴(kuò)散器22的出ロ側(cè)連通的方式設(shè)置，排出ロ 25以與渦形流路23的出ロ側(cè)連通的方式形成。因此，由擴(kuò)散器22減速后的壓縮氣體通過渦形流路23，從排出ロ 25排出。
[0037]渦輪殼體29設(shè)于殼體3的后側(cè)，其收放渦輪機(jī)葉輪27。渦輪殼體29具有收進(jìn)ロ31、渦旋狀的渦形流路(渦輪渦形流路)33以及排出ロ 35。收進(jìn)ロ 31以與渦形流路33的入ロ側(cè)連通的方式形成，渦形流路33以其出口側(cè)與渦輪機(jī)葉輪27的入口側(cè)連通的方式設(shè)置。排出ロ 35以與渦輪機(jī)葉輪27的出口側(cè)連通的方式朝向增壓器I的后方開ロ。因此，從收進(jìn)ロ 31流入的排出氣體通過渦形流路33，向渦輪機(jī)葉輪27流入。由于向渦輪機(jī)葉輪27流入的排出氣體的壓力，驅(qū)動渦輪機(jī)葉輪27，并使之旋轉(zhuǎn)。之后，排出氣體從排出ロ 35排出。
[0038]也可以在渦輪殼體29內(nèi)的渦形流路33與渦輪機(jī)葉輪27之間，配設(shè)使向渦輪機(jī)葉輪27側(cè)供給的排出氣體的流路面積(流量)可變的可變噴嘴機(jī)構(gòu)37。此外，可變噴嘴機(jī)構(gòu)37由公知的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。因此，省略對于可變噴嘴機(jī)構(gòu)37的詳細(xì)的說明，作為構(gòu)成本說明書的一部分，例如援用日本特開2009-243300號公報、日本特開2009-243431號公報的內(nèi)容。
[0039]如圖2所示，增壓器I具備推力軸承構(gòu)造39。推力軸承構(gòu)造39利用潤滑油G的楔效果支承對轉(zhuǎn)子軸15作用的軸向的推力載荷。推力軸承構(gòu)造39具備固定于轉(zhuǎn)子軸15的推力環(huán)41、設(shè)于推力環(huán)41的前側(cè)的推力軸承(第一推力軸承)43、以及設(shè)于推力環(huán)41的后側(cè)的推力軸承(第二推力軸承)45。推力軸承43支承前方的推力載荷，推力軸承45支承后方的推力載荷。此外，推力軸承構(gòu)造39的詳細(xì)結(jié)構(gòu)將于后文敘述。
[0040]如圖2所示，殼體3具有在其上部(圖2所示的殼體3的上部分)形成的供油ロ 47、形成干支承塊5的供油通路(第一供油通路)49、以及形成干支承塊5的供油通路(第二供油通路)51。從供油ロ 47收進(jìn)潤滑油G。供油通路49使供油ロ 47與設(shè)置孔7連通，向半浮式軸承9與轉(zhuǎn)子軸15之間供給潤滑油G。另外，供油通路51使供油ロ 47與推力軸承構(gòu)造39的設(shè)置位置連通，向推力軸承43與推力環(huán)41之間以及推力軸承45與推力環(huán)41之間供給潤滑油G。
[0041]如圖2所示，殼體3在支承塊5的下方(圖2的下方)具有容納潤滑油G的容納室53。另外，在容納室53的下部形成有排油ロ 55。向容納室53流入的潤滑油G經(jīng)由排油ロ55向殼體3的外側(cè)排出。
[0042]如圖2所示，在轉(zhuǎn)子軸15固定有擋油環(huán)57。擋油環(huán)57位于壓縮機(jī)葉輪17與推力環(huán)41之間。另外，環(huán)狀的密封板59以包圍擋油環(huán)57的外周面的方式設(shè)置。在擋油環(huán)57的外周面與密封板59的內(nèi)周面之間設(shè)有密封圈61。密封圈61抑制潤滑油G從殼體3的內(nèi)側(cè)向壓縮機(jī)葉輪17的設(shè)置空間泄漏以及抑制氣體(空氣)從壓縮機(jī)葉輪17的設(shè)置空間向殼體3的內(nèi)側(cè)泄漏。
[0043]如圖2所示，在殼體3的后側(cè)部形成有能夠供轉(zhuǎn)子軸15插入的插入孔63。在該插入孔63與轉(zhuǎn)子軸15的外周面之間設(shè)有密封圈65。密封圈65抑制潤滑油G從殼體3的內(nèi)側(cè)向渦輪機(jī)葉輪27的設(shè)置空間泄漏以及抑制排出氣體從渦輪機(jī)葉輪27的設(shè)置空間向殼體3的內(nèi)側(cè)泄漏。
[0044]接著，對本實施方式的推力軸承構(gòu)造39的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0045]如圖2所示，推力軸承構(gòu)造39具備推力環(huán)41。推力環(huán)41形成為扁平的環(huán)狀，并固定在貫通其中心的轉(zhuǎn)子軸15上。在推力環(huán)41的前面具有環(huán)墊片(第一環(huán)墊片)67。環(huán)墊片67形成為與轉(zhuǎn)子軸15正交的環(huán)狀的平面。另外，推力環(huán)41在背面具有環(huán)墊片(第二環(huán)墊片)69。環(huán)墊片69與環(huán)墊片67相同，形成為與轉(zhuǎn)子軸15正交的環(huán)狀的平面。
[0046]推力軸承構(gòu)造39具備設(shè)于推力環(huán)41的前側(cè)的推力軸承(第一推力軸承)43。推力軸承43對經(jīng)由推力環(huán)41而傳遞的前方的推力載荷進(jìn)行支承。推力軸承43在與推力環(huán)41的環(huán)墊片67對置的面上具有軸承墊片(第一軸承墊片)71。潤滑油G介于軸承墊片71與環(huán)墊片67之間。因此，利用潤滑油G的楔效果(后述)，在產(chǎn)生上述的推力載荷的期間，也能夠使推力環(huán)41在推力軸承43上順利地旋轉(zhuǎn)。
[0047]如圖3 Ca)所示，軸承墊片71具有錐形部73、和與錐形部73的外緣連續(xù)地形成的平坦部(land)75。從旋轉(zhuǎn)軸向(前后方向)觀察時，錐形部73以及平坦部75均形成為環(huán)狀。[0048]如圖4 (a)所示，錐形部73具有沿規(guī)定的油滴的軌道(軌道方向)T并以隨著朝向其下游側(cè)而壁厚逐漸變厚的方式形成的斜面。換言之，錐形部73具有如下斜面，即、該斜面形成為隨著遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子軸15的軸心,而接近軸承墊片71后方的、與轉(zhuǎn)子軸15的軸心正交的面(例如，推力環(huán)41的環(huán)墊片67)。在假定以轉(zhuǎn)子軸15的軸心為中心的任意半徑的圓的情況下，該圓上的錐形部73的壁厚恒定。以下，為便于說明，將規(guī)定的油滴的軌道T僅稱作軌道T。
[0049]此外，錐形部73的斜面只要形成為隨著朝向軌道T的下游側(cè)而該錐形部73的壁厚逐漸變厚，則其傾斜的變化為任意的。即，可以如圖4 (a)所示，該斜面以包含直線LI的方式具有恒定的傾斜度，也可以如圖4 (b)所示，形成為相對于直線LI向下凸，并且也可以如圖4 (c)所示，形成為相對于直線LI向上凸[0050]另ー方面，平坦部75具有以與軌道T的錐形部73的下游側(cè)連續(xù)的方式形成的平面。該平面與轉(zhuǎn)子軸15的軸心正交。因此，平坦部75的壁厚沿圓周方向恒定。
[0051]此處，軌道T指的是，假定向軸承墊片71與環(huán)墊片67之間供給的潤滑油G的油滴、且假設(shè)增壓器I的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的轉(zhuǎn)子軸15的旋轉(zhuǎn)速度恒定的情況下的該油滴的軌道。該油滴的移動方向基于針對由轉(zhuǎn)子軸15的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的油滴的離心カ而決定。即，軌道T表示受到該離心カ的影響而移動的油滴的軌道。
[0052]使用圖5對油滴的軌道進(jìn)行說明。圖5中表示具備具有上述的斜面的錐形部14、和具有上述的平面的平坦部16的墊片12。關(guān)于墊片12上的位置，此處采用以墊片12的中心0為中心的極坐標(biāo)系，油滴繞中心0以等速度逆時針旋轉(zhuǎn)。以上的假設(shè)情況下，對于墊片12上的油滴的初始位置，若將其徑向成分r、角度成分分別設(shè)為^(其中，除0以外)、Stl，則由于油滴受到旋轉(zhuǎn)時的離心力，從而在由P表示的軌道上移動。該軌道P與圖3的軌道T、后述的圖6的軌道S對應(yīng)。此外，對于軌道P上的任意點(diǎn)的徑向成分！而言，若由9表示該位置的角度成分則能夠通過下式計算。
[0053]r=r0 exp [ ( 0 - 0 0) 2/2]
[0054]如圖3 Ca)以及圖3 (b)所示，在推力軸承43的背面具有圓弧狀的凹部77和存積凹處85。凹部77和存積凹處85均位于軸承墊片71的外周。存積凹處85與凹部77連通。即，存積凹處85以其一部分夾在凹部77的兩端部之間的方式形成于推力軸承43的背面的下部。凹部77接受從軸承墊片71的平坦部75排出的潤滑油G。另外，存積凹處85也與平坦部75鄰接，從而起到與凹部77相同的功能。并且，存積凹處85比凹部77在徑向上寬度寬地形成，從而也能夠暫時存積流入凹部77的潤滑油G。
[0055]在推力軸承43的背面具有多個供油凹處79和槽81。供油凹處79在徑向上在凹部77的外側(cè)、沿圓周方向隔開間隔地形成。圖3 (a)的方式中，形成三個供油凹處79，其中，中央的供油凹處79與供油通路51的開ロ部對置。槽81在推力軸承43的背面的周邊形成為圓弧狀，使這多個供油凹處79連通。因此，圖3 (a)的方式中，除了中央的供油凹處79以外，各供油凹處79經(jīng)由槽81而與供油通路51連通。
[0056]推力軸承43具有與供油凹處79連通的連接通路83。連接通路83是貫通孔，其一端在對應(yīng)的供油凹處79開ロ，其另一端在軸承墊片71的錐形部73開ロ。因此，從供油通路51供給的潤滑油G通過供油凹處79，井根據(jù)情況地也通過槽81，經(jīng)由連接通路83，到達(dá)錐形部73。[0057]如圖2所示，推力軸承構(gòu)造39具備設(shè)于推力環(huán)41的后側(cè)的推力軸承(第二推力軸承)45。推力軸承45對經(jīng)由推力環(huán)41傳遞的后方的推力載荷進(jìn)行支承。在推力軸承45的與推力環(huán)41的環(huán)墊片69對置的面上具有軸承墊片(第二軸承墊片)87。潤滑油G介于軸承墊片87與環(huán)墊片69之間。因此，利用潤滑油G的楔效果(后述)，在產(chǎn)生上述的推力載荷的期間，也能夠使推力環(huán)41在推力軸承45上順利地旋轉(zhuǎn)。
[0058]如圖6 (a)所示，軸承墊片87具有錐形部89、和與錐形部89的外緣連續(xù)地形成的平坦部91。從旋轉(zhuǎn)軸向(前后方向)觀察時，錐形部89以及平坦部91均形成為環(huán)狀。
[0059]如圖6 (C)所示，錐形部89具有沿規(guī)定的油滴的軌道(軌道方向)S并以隨著朝向其下游側(cè)而壁厚逐漸變厚的方式形成的斜面。換言之，錐形部89具有如下斜面，即、該斜面形成為隨著遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子軸15的軸心,而接近軸承墊片87的前方的、與轉(zhuǎn)子軸15的軸心正交的面(例如，推力環(huán)41的環(huán)墊片69)。在假定以轉(zhuǎn)子軸15的軸心為中心的任意半徑的圓的情況下，該圓上的錐形部89的壁厚恒定。
[0060]此外，錐形部89的斜面只要形成為隨著朝向軌道S的下游側(cè)而該錐形部89的壁厚逐漸變厚，則其傾斜的變化是任意的。即，可以如圖6 (c)所示，該斜面以包括直線L2的方式具有恒定的傾斜度，也可以如點(diǎn)劃線所示的錐形部89a那樣，以相對于直線L2向下凸的方式形成斜面。另外，也可以如以點(diǎn)劃線表示的錐形部89b那樣，以相對于直線L2向上凸的方式形成斜面。
[0061]另ー方面，平坦部91具有以與軌道S的錐形部89的下游側(cè)連續(xù)的方式形成的平面。該平面與轉(zhuǎn)子軸15的軸心正交。因此，平坦部91的壁厚沿圓周方向恒定。
[0062]此處，軌道S指的是，假定向軸承墊片87與環(huán)墊片69之間供給的潤滑油G的油滴、且假設(shè)增壓器I的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的轉(zhuǎn)子軸15的旋轉(zhuǎn)速度恒定的情況下的該油滴的軌道。該油滴的移動方向基于針對由轉(zhuǎn)子軸15的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的油滴的離心カ而決定。即，軌道S表示受到該離心カ的影響而移動的油滴的軌道。此外，軌道S的方向與軌道T的方向相同。
[0063]推力軸承構(gòu)造39不限定于上述的結(jié)構(gòu)，例如，能夠如下變更。
[0064]如圖7 (C)以及圖8 (a)所示，推力環(huán)41的環(huán)墊片67也可以具有與推力軸承45的軸承墊片87相同的構(gòu)造。即，環(huán)墊片67也可以具有錐形部93、和與錐形部93的外緣連續(xù)地形成的平坦部95。該情況下，從旋轉(zhuǎn)軸向(前后方向)觀察時，錐形部93以及平坦部95均形成為以轉(zhuǎn)子軸15的軸心為中心的環(huán)狀。另ー方面，推力軸承43的軸承墊片71形成為與轉(zhuǎn)子軸15正交的平面。
[0065]如圖8 (a)所示，錐形部93具有沿軌道T并以隨著朝向其下游側(cè)而壁厚逐漸變厚的方式形成的斜面。換言之，錐形部93具有如下斜面，S卩、該斜面形成為隨著遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子軸15的軸心，而接近推力環(huán)41前方的、與轉(zhuǎn)子軸15的軸心正交的面(例如，推力軸承43的軸承墊片71)。在假定以轉(zhuǎn)子軸15的軸心為中心的任意半徑的圓的情況下,該圓上的錐形部93的壁厚恒定。另ー方面，平坦部95具有以與軌道T的錐形部93的下游側(cè)連續(xù)的方式形成的平面。該平面與轉(zhuǎn)子軸15的軸心正交。因此，平坦部95的壁厚沿圓周方向恒定。
[0066]此外，錐形部93的斜面只要形成為隨著朝向軌道T的下游側(cè)而該錐形部93的壁厚逐漸變厚，則其傾斜的變化是任意的。即，該斜面可以以包括直線L3的方式具有恒定的傾斜度，也可以形成為相對于直線L3向下凸，也可以形成為相對于直線L3向上凸(作為類似的例子參照圖4 (a)?圖4 (C))。[0067]如圖7 (a)以及圖8 (b)所示，推力環(huán)41的環(huán)墊片69也可以具有與推力軸承43的軸承墊片71相同的構(gòu)造。即，環(huán)墊片69也可以具有錐形部97、和與錐形部97的外緣連續(xù)地形成的平坦部99。該情況下，從旋轉(zhuǎn)軸向(前后方向)觀察時，錐形部97以及平坦部99均形成為以轉(zhuǎn)子軸15的軸心為中心的環(huán)狀。另ー方面，推力軸承45的軸承墊片87形成為與轉(zhuǎn)子軸15正交的平面。
[0068]如圖8 (b)所示，錐形部97具有沿軌道S以隨著朝向其下游側(cè)而壁厚逐漸變厚的方式形成的斜面。換言之，錐形部97具有如下斜面，S卩，該斜面形成為隨著遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子軸15的軸心，而接近推力環(huán)41后方的、與轉(zhuǎn)子軸15的軸心正交的面(例如，推力軸承45的軸承墊片87)。在假定以轉(zhuǎn)子軸15的軸心為中心的任意半徑的圓的情況下,該圓上的錐形部93的壁厚恒定。另ー方面，平坦部99具有以與軌道S的錐形部93的下游側(cè)連續(xù)的方式形成的平面。該平面與轉(zhuǎn)子軸15的軸心正交。因此，平坦部99的壁厚沿圓周方向恒定。
[0069]此外，錐形部97的斜面只要形成為隨著朝向軌道S的下游側(cè)而該錐形部97的壁厚逐漸變厚，則其傾斜的變化是任意的。即，該斜面可以以包括直線L4的方式具有恒定的傾斜度，也可以形成為相對于直線L4向下凸，也可以形成為相對于直線L4向上凸(作為類似的例子參照圖4 (a)?圖4 (C))。
[0070]如圖9所示，推力軸承43的軸承墊片71也可以由具有錐形部73和平坦部75、且沿圓周方向按照規(guī)定的角度配置的多個墊片72構(gòu)成。該情況下，各墊片72具有沿軌道T形成的一對邊緣部72a、72b、由半徑不同的圓弧構(gòu)成的ー對圓弧狀邊緣部72c、72d。此外，在邊緣部72a以及邊緣部72b的形狀決定中假定的各油滴的初始位置在包括圓弧狀邊緣部72c在內(nèi)的相同圓上，但相互在圓周方向上分離。另外，圓弧狀邊緣部72c劃分徑向的錐形部73的內(nèi)緣，圓弧狀邊緣部72d劃分徑向的平坦部75的外緣。在圓弧狀邊緣部72c的長度短的情況下，例如圖9所示，從軸向(前后方向)觀察時，各墊片72大致形成為扇形。如上所述，邊緣部72a、72b在軌道T行進(jìn)的方向上延伸。即，被邊緣部72a和邊緣部72b夾著的空間內(nèi)的潤滑油G (油滴)能夠沿圖5所示的軌道P而到達(dá)平坦部75。
[0071]推力軸承45的軸承墊片87也可以具有與圖9所示的軸承墊片71相同的結(jié)構(gòu)。即，如圖10所示，軸承墊片87也可以由具有錐形部89和平坦部91、且沿圓周方向按照規(guī)定的角度配置的多個墊片88構(gòu)成。該情況下，各墊片88具有沿軌道S形成的一對邊緣部88a、88b、由半徑不同的圓弧構(gòu)成的ー對圓弧狀邊緣部88c、88d。此外，邊緣部88a以及邊緣部88b的形狀決定中假定的各油滴的初始位置在包括圓弧狀邊緣部88c的相同圓上，但相互在圓周方向上分離。另外，圓弧狀邊緣部88c劃分徑向的錐形部89的內(nèi)緣，圓弧狀邊緣部88d劃分徑向的平坦部91的外緣。在圓弧狀邊緣部88c的距離短的情況下，例如圖10所示，從軸向(前后方向)觀察時，各墊片88大致形成為扇形。如上所述，邊緣部88a、88b在軌道S行進(jìn)的方向上延伸。即，被邊緣部88a和邊緣部88b夾著的空間內(nèi)的潤滑油G (油滴)能夠沿圖5所示的軌道P到達(dá)平坦部91。
[0072]推力環(huán)41的環(huán)墊片67以及環(huán)墊片69也可以具有與圖9所示的軸承墊片71以及圖10所示的軸承墊片87相同的結(jié)構(gòu)。S卩，如圖11 (b)所示，環(huán)墊片67也可以由具有錐形部93和平坦部95、且沿圓周方向按照規(guī)定的角度配置的多個墊片68構(gòu)成。另ー方面，環(huán)墊片69也可以由具有錐形部97和平坦部99、且按照規(guī)定的角度配置的多個墊片70構(gòu)成。這些墊片68、70具有與圖9的墊片72以及圖10的墊片88相同的形狀。因此，省略此處的詳細(xì)的說明。
[0073]接著，對本實施方式的作用以及效果進(jìn)行說明。
[0074]從氣體收進(jìn)ロ 31收進(jìn)的排出氣體經(jīng)由渦輪渦形流路33從渦輪機(jī)葉輪27的入ロ側(cè)向出ロ側(cè)流通。此時，排出氣體的壓カ能使渦輪機(jī)葉輪27旋轉(zhuǎn)。另ー方面，壓縮機(jī)葉輪17經(jīng)由轉(zhuǎn)子軸15而與渦輪機(jī)葉輪27連結(jié)。因此，轉(zhuǎn)子軸15以及壓縮機(jī)葉輪17與渦輪機(jī)葉輪27 —體旋轉(zhuǎn)。因此，能夠通過壓縮機(jī)葉輪17的旋轉(zhuǎn)而從收進(jìn)ロ 21收進(jìn)氣體(例如空氣)，另外，能夠?qū)κ者M(jìn)的氣體進(jìn)行壓縮。該壓縮氣體經(jīng)由渦形流路23而從排出ロ 25排出。因此，能夠在發(fā)動機(jī)等對氣體進(jìn)行增壓。
[0075]增壓器I的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，潤滑油G經(jīng)由供油ロ 47以及供油通路49而向半浮式軸承9與轉(zhuǎn)子軸15之間供給。因此，潤滑油G在半浮式軸承9與轉(zhuǎn)子軸15之間作為潤滑劑而發(fā)揮功能，防止它們間的燒結(jié)等。此外，向半浮式軸承9與轉(zhuǎn)子軸15之間供給的潤滑油G經(jīng)由容納室53而從排油ロ 55向殼體3的外側(cè)排出。
[0076]另外，增壓器I的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，潤滑油G經(jīng)由供油通路51、供油凹處79、連接通路83等向推力軸承43與推力環(huán)41之間、以及推力軸承45與推力環(huán)41之間供給。此時，軸承墊片71與環(huán)墊片67之間、以及軸承墊片87與環(huán)墊片69之間也被潤滑油G充滿。其結(jié)果，利用軸承墊片71和環(huán)墊片67的配合來產(chǎn)生潤滑油G的楔效果，并利用該楔效果，能夠支承對轉(zhuǎn)子軸15作用的前方的推力載荷。另外，利用軸承墊片87和環(huán)墊片69的配合來產(chǎn)生潤滑油G的楔效果，從而能夠支承對轉(zhuǎn)子軸15作用的后方的推力載荷。
[0077]本實施方式中，在相互對置的軸承墊片以及環(huán)墊片中的一方，設(shè)有錐形部。該錐形部是沿規(guī)定的油滴的軌道(參照圖5)以隨著朝向其下游側(cè)而壁厚逐漸變厚的方式傾斜的斜面，在該斜面的外緣(下游側(cè)端部)連續(xù)地形成有平坦部。因此，與沿轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)方向R傾斜的情況相比，能夠提高向平坦部行進(jìn)或者到達(dá)平坦部的潤滑油G的比例。即，能夠提高向軸承墊片與環(huán)墊片之間供給的潤滑油G中的有助于楔效果的潤滑油G的比例(有助率)，從而能夠充分并且高效地發(fā)揮潤滑油G的楔效果。其結(jié)果，本實施方式的推力軸承構(gòu)造能夠得到相對于推力載荷的聞的支承能力。
[0078]此外，本發(fā)明不限定于上述的實施方式的說明，例如，能夠?qū)⑸鲜龅耐屏S承構(gòu)造用于增壓器以外的旋轉(zhuǎn)機(jī)械等，并且能夠以各種方式實施。另外，本發(fā)明所包含的權(quán)利范圍不限定于這些實施方式。
[0079]エ業(yè)上的應(yīng)用可行性
[0080]根據(jù)本發(fā)明，能夠提高向推力軸承構(gòu)造的軸承墊片與環(huán)墊片之間供給的潤滑油中的有助于楔效果的比例，而能夠充分并且高效地發(fā)揮楔效果。因此，能夠提供具有相對于推力載荷的高的支承能力的推力軸承構(gòu)造以及具備該推力軸承構(gòu)造的增壓器。
【權(quán)利要求】
1.ー種推力軸承構(gòu)造，其支承對轉(zhuǎn)子軸作用的軸向的推力載荷，該推力軸承構(gòu)造的特征在干， 具備:固定于能夠旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子軸上的推力環(huán)；以及 與上述推力環(huán)對置的推力軸承， 上述推力環(huán)在與上述推力軸承對置的面上具有環(huán)墊片， 上述推力軸承在與上述推力環(huán)對置的面的、與上述環(huán)墊片對應(yīng)的位置具有軸承墊片，上述環(huán)墊片及上述軸承墊片中的任ー墊片具有錐形部、和與上述錐形部的外緣連續(xù)地形成的平坦部， 在假定上述軸承墊片與上述環(huán)墊片之間的油滴的情況下，錐形部具有如下斜面，該斜面形成為沿上述油滴的軌道、隨著朝向其下游側(cè)而壁厚逐漸變厚，其中，上述油滴的軌道基于針對由上述轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的上述油滴的離心カ而決定， 上述平坦部具有與上述轉(zhuǎn)子軸的軸心正交的平面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的推力軸承構(gòu)造，其特征在干， 上述任ー墊片形成為環(huán)狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推力軸承構(gòu)造，其特征在干， 上述任ー墊片沿圓周方向設(shè)有多個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項所述的推力軸承構(gòu)造，其特征在干， 上述油滴的軌道是假設(shè)上述轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)速度恒定的情況下的軌道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項所述的推力軸承構(gòu)造，其特征在干， 上述推力軸承構(gòu)造用于如下增壓器，該增壓器具備殼體、能夠旋轉(zhuǎn)地設(shè)于上述殼體的上述轉(zhuǎn)子軸、安裝于上述轉(zhuǎn)子軸的一端且利用離心カ來壓縮氣體的壓縮機(jī)葉輪、以及安裝于上述轉(zhuǎn)子軸的另一端且利用氣體的壓カ能來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)カ的渦輪機(jī)葉輪。
6.一種增壓器，是利用來自發(fā)動機(jī)的排出氣體的能量來對供給至上述發(fā)動機(jī)側(cè)的空氣進(jìn)行增壓的增壓器，其特征在干， 具備:殼體； 能夠旋轉(zhuǎn)地設(shè)于上述殼體的上述轉(zhuǎn)子軸； 安裝于上述轉(zhuǎn)子軸的一端且利用離心カ來壓縮氣體的壓縮機(jī)葉輪； 安裝于上述轉(zhuǎn)子軸的另一端且利用氣體的壓カ能來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)カ的渦輪機(jī)葉輪；以及 支承對上述轉(zhuǎn)子軸作用的軸向的推力載荷的推力軸承構(gòu)造， 上述推力軸承構(gòu)造具有: 固定于上述轉(zhuǎn)子軸的推力環(huán)；以及 與上述推力環(huán)對置的推力軸承， 上述推力環(huán)在與上述推力軸承對置的面上具有環(huán)墊片， 上述推力軸承在與上述推力環(huán)對置的面的、與上述環(huán)墊片對應(yīng)的位置具有軸承墊片，上述環(huán)墊片及上述軸承墊片中的任ー墊片具有錐形部、和與上述錐形部的外緣連續(xù)地形成的平坦部， 在假定上述軸承墊片與上述環(huán)墊片之間的油滴的情況下，錐形部具有如下斜面，該斜面形成為沿上述油滴的軌道、隨著朝向其下游側(cè)而壁厚逐漸變厚，其中，上述油滴的軌道基于針對由上述轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的上述油滴的離心カ而決定，上述平坦部具有與上述轉(zhuǎn)子軸的軸心正交的平面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的增壓器，其特征在干，上述任ー墊片形成為環(huán)狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的增壓器，其特征在干，上述任ー墊片沿圓周方向設(shè)有多個。
9.根據(jù)權(quán)利要求6~8中任一項所述的增壓器，其特征在干，上述油滴的軌道 是假設(shè)上述轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)速度恒定的情況下的軌道。
【文檔編號】F02B39/00GK103492733SQ201280020086
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月27日
【發(fā)明者】采浦寬 申請人:株式會社Ihi