本公開涉及渦輪增壓器,特別涉及具有浮動軸承作為支承旋轉軸的軸承的渦輪增壓器。
背景技術:
目前,作為提高發(fā)動機輸出的技術,已知通過渦輪增壓器壓縮進氣、向發(fā)動機供給該壓縮的進氣的方法(增壓),并已經被廣泛應用在機動車用發(fā)動機等中。一般情況下,渦輪增壓器具有旋轉軸、設置于旋轉軸的一端側的壓縮機、以及設置于旋轉軸另一端側的渦輪機。并且,渦輪增壓器構成為,通過排出氣體的排氣能,經由渦輪機,使旋轉軸旋轉,從而利用壓縮機來壓縮進氣。
渦輪增壓器因為旋轉軸以超高速進行旋轉,所以,如專利文獻1所述,通常,軸承自身也旋轉的全浮動式浮動軸承設置于渦輪機側與壓縮機側。該浮動軸承在浮動軸承的內徑側與旋轉軸的間隙(空隙)以及浮動軸承的外徑側與軸承箱的間隙分別被填充潤滑油,因而能夠在旋轉軸與中央殼體間自由旋轉。而且,旋轉軸因為在其與浮動軸承的間隙形成油膜,所以,在相對于浮動軸承浮動的狀態(tài)下進行旋轉。
在這些間隙中填充的潤滑油經由形成于中央殼體的供油通路進行供給。供油通路具有:向壓縮機側的浮動軸承供給潤滑油的供油通路、以及向渦輪機側的浮動軸承供給潤滑油的供油通路。
經由上述供油通路而供給的潤滑油經由壓縮機側的浮動軸承及渦輪機側的浮動軸承,對旋轉軸進行冷卻。并且,對旋轉軸進行了冷卻的潤滑油向中央殼體的排油出口排出。
現(xiàn)有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:(日本)特開2007-285252號公報
技術實現(xiàn)要素:
發(fā)明所要解決的技術問題
在專利文獻1所述的渦輪增壓器中,因為受到排出氣體影響的渦輪機側的浮動軸承的傳熱量比壓縮機側的浮動軸承大,所以,為了冷卻渦輪機側的浮動軸承,增加了向渦輪機側的浮動軸承流動的潤滑油的供給量。因此,使渦輪機側的供油通路的橫截面積比壓縮機側的供油通路的橫截面積大。
然而,即使增加了向渦輪機側的浮動軸承側流動的潤滑油的供給量,也能夠認為向壓縮機側的浮動軸承供給的潤滑油的溫度與向渦輪機側的浮動軸承供給的潤滑油的溫度相比,相對較低。因此,向壓縮機側的浮動軸承供給的潤滑油的粘度比向渦輪機側的浮動軸承供給的潤滑油的粘度高,壓縮機側的供油通路的壓力損失增大,向壓縮機側的浮動軸承供給的潤滑油的供油壓存在下降的可能。其結果是,壓縮機側的浮動軸承存在燒焦的可能。
本發(fā)明的至少一個實施方式是鑒于上述現(xiàn)有技術狀況而進行的發(fā)明,其目的在于,提供一種能夠減少壓縮機側的浮動軸承燒焦的可能性的渦輪增壓器。
用于解決技術問題的技術方案
(1)本發(fā)明的至少一個實施方式的渦輪增壓器具有:
旋轉軸;
壓縮機,其設置于所述旋轉軸的一端側;
渦輪機,其設置于所述旋轉軸的另一端側;
壓縮機側浮動軸承,其旋轉自如地支承所述旋轉軸;
渦輪機側浮動軸承,其旋轉自如地支承所述旋轉軸,相對于所述壓縮機側浮動軸承在所述旋轉軸的軸向上具有間隔而配置,并且與所述壓縮機側浮動軸承相比,在所述旋轉軸的軸向上配置在所述渦輪機側;
軸承箱,其收納所述壓縮機側浮動軸承及所述渦輪機側浮動軸承,并且在內部形成向所述渦輪機側浮動軸承供給的油所流經的渦輪機側供油通路、以及向所述壓縮機側浮動軸承供給的油所流經的壓縮機側供油通路;
該渦輪增壓器構成為所述壓縮機側供油通路的出口中的油的供油壓相對于所述渦輪機側供油通路的出口中的油的供油壓之比大于1.0、小于1.5。
上述(1)所述的渦輪增壓器構成為,壓縮機側供油通路的出口中的油的供油壓相對于渦輪機側供油通路的出口中的油的供油壓之比大于1.0、小于1.5。因此,即使流經壓縮機側供油通路的油的粘度比流經渦輪機側供油通路的油的粘度高,也能夠增大流經壓縮機側供油通路的油的供油量。因此,增大向壓縮機側浮動軸承側流動的油的量,能夠減少壓縮機側浮動軸承燒焦的可能性。
(2)在幾種實施方式中,在上述(1)所述的渦輪增壓器中,
壓縮機側供油通路至少具有向壓縮機側浮動軸承延伸的壓縮機側供油孔,渦輪機側供油通路至少具有向渦輪機側浮動軸承延伸的渦輪機側供油孔。并且,該渦輪增壓器構成為壓縮機側供油孔的橫截面積比渦輪機側供油孔的橫截面積大。
根據上述(2)所述的實施方式,構成為壓縮機側供油孔的橫截面積比渦輪機側供油孔的橫截面積大。因此,壓縮機側供油通路的出口中的油的供油壓增大,能夠增大向壓縮機側浮動軸承供給的油的供油量。因此,能夠減少壓縮機側浮動軸承燒焦的可能性。
(3)在幾種實施方式中,在上述(1)或者(2)所述的渦輪增壓器中,上述軸承箱包含一端部向軸承箱的外表面開口、另一端側向旋轉軸側延伸并與壓縮機側供油通路及渦輪機側供油通路連通的油導入通路。并且,油導入通路在旋轉軸的軸向上配設在接近壓縮機側浮動軸承側的位置上。此外,壓縮機側供油孔的通路長度比所述渦輪機側供油孔的通路長度短。
根據上述(3)所述的實施方式,油導入通路在旋轉軸的軸向上配設在比渦輪機側浮動軸承更接近壓縮機側浮動軸承側的位置上。因此,能夠使油導入通路與壓縮機側浮動軸承的距離比油導入通路與渦輪機側浮動軸承的距離短。因此,能夠使壓縮機側供油孔的通路長度比渦輪機側供油孔的通路長度短,能夠減少流經壓縮機側供油孔的油的壓力損失。因此,能夠增大從壓縮機側供油通路的出口向壓縮機側浮動軸承供給的油的供油量,能夠減少壓縮機側浮動軸承燒焦的可能性。
(4)在幾種實施方式中,在上述(1)至(3)中任一項所述的渦輪增壓器中,上述壓縮機側供油通路具有:壓縮機側供油孔,其向壓縮機側浮動軸承延伸;壓縮機側供油槽,其在壓縮機側供油孔的出口側的端部、沿壓縮機側浮動軸承的外周延伸且向壓縮機側浮動軸承的外周開口。
根據上述(4)所述的實施方式,在壓縮機側供油孔的出口側的端部,形成有沿壓縮機側浮動軸承的外周延伸且向壓縮機側浮動軸承的外周開口的壓縮機側供油槽。因此,能夠在壓縮機側供油槽中增大向壓縮機側浮動軸承供給的油的供油壓力的受壓面積。因此,能夠增大向壓縮機側浮動軸承供給的油的供給量,能夠減少壓縮機側浮動軸承燒焦的可能性。
而且,即使在壓縮機側供油孔與渦輪機側供油孔的橫截面積相同的情況下,只通過進一步加入壓縮機側供油槽而對軸承箱進行加工,也能夠提供可減少壓縮機側浮動軸承燒焦可能性的渦輪增壓器。
(5)在幾種實施方式中,在上述(4)所述的渦輪增壓器中,渦輪機側供油通路具有:渦輪機側供油孔,其向渦輪機側浮動軸承延伸;渦輪機側供油槽,其在渦輪機側供油孔的出口側的端部、沿渦輪機側浮動軸承的外周延伸且向渦輪機側浮動軸承的外周開口。并且,壓縮機側供油槽的開口面積比渦輪機側供油槽的開口面積大。
根據上述(5)所述的實施方式,因為渦輪機側供油通路包含向渦輪機側浮動軸承延伸的渦輪機側供油孔、以及在渦輪機側供油孔的出口側的端部、沿渦輪機側浮動軸承的外周延伸且向渦輪機側浮動軸承的外周開口的渦輪機側供油槽,所以,只通過進一步加入渦輪機側供油槽而對軸承箱進行加工,就能夠增大向渦輪機側浮動軸承側的油的供給量,能夠更有效地對高速旋轉的旋轉軸進行冷卻。
而且,通過使壓縮機側供油槽的開口面積大于渦輪機側供油槽的開口面積,與壓縮機側供油槽的開口面積和渦輪機側供油槽的開口面積相同的情況相比,能夠增大向壓縮機側浮動軸承供給的油的供給量,能夠減少壓縮機側浮動軸承的燒焦的可能性。
(6)在幾種實施方式中,在上述(1)至(5)中任一項所述的渦輪增壓器中,還具有套筒,其配置在旋轉軸的壓縮機側浮動軸承與渦輪機側浮動軸承之間,其軸向的一端部與壓縮機側浮動軸承的軸向的另一端部接觸,軸向的另一端部與渦輪機側浮動軸承的軸向的一端部接觸。并且,在套筒的軸向中央部形成將向壓縮機側浮動軸承及渦輪機側浮動軸承供給并流入旋轉軸與套筒之間的油排出的排出口。此外,套筒的所述壓縮機側浮動軸承側的開口端部的內徑比渦輪機側浮動軸承側的開口端部的內徑大。
根據上述(6)所述的實施方式,通過進而在壓縮機側浮動軸承與渦輪機側浮動軸承之間配備套筒,能夠對這些軸承在旋轉軸的軸向中相互接近的方向上進行定位。
而且,通過使套筒的壓縮機側浮動軸承側的開口端部的內徑比渦輪機側浮動軸承側的開口端部的內徑大,能夠使從壓縮機側浮動軸承的套筒側流出的油順暢地向形成于套筒的軸向中央部的排出口流動。因此,能夠防止從壓縮機側浮動軸承向套筒側流動的油的壓力損失增大。因此,能夠使向壓縮機側浮動軸承供給并向套筒側移動的油的流動順暢。因此,能夠增大向壓縮機側浮動軸承供給的油的供給量,能夠減少壓縮機側浮動軸承燒焦的可能性。
(7)在幾種實施方式中,在上述(6)所述的渦輪增壓器中,套筒的軸向中央部的內徑比套筒的軸向兩側的開口端部的內徑大。
根據上述(7)所述的實施方式,因為套筒的軸向中央部的內徑比套筒軸向兩側的開口端部的內徑大,所以,能夠增大套筒的軸向中央部內側的空間部的體積。因為在空間部,油從壓縮機側浮動軸承及渦輪機側浮動軸承向空間部流出,所以,在套筒的軸向中央部的內徑與套筒軸的軸向兩側的開口端部的內徑相同或其小于套筒軸的軸向兩側的開口端部的內徑的情況下,存在油滯留在空間部內的可能性。然而,通過使套筒的軸向中央部的內徑比套筒軸向兩側的開口端部的內徑大,空間部的體積增大,能夠防止流入旋轉軸與套筒之間的油滯留在空間部內的可能性。因此,能夠防止從壓縮機側浮動軸承及渦輪機側浮動軸承向套筒側流動的油的壓力損失增大,能夠使向壓縮機側浮動軸承供給并向套筒側移動的油的流動順暢。因此,能夠增大向壓縮機側浮動軸承供給的油的供給量,能夠減少壓縮機側浮動軸承燒焦的可能性。
(8)在幾種實施方式中,在上述(1)至(5)中任一項所述的渦輪增壓器中,還具有:第一c型止動環(huán),其安裝于上述旋轉軸,與壓縮機側浮動軸承的所述渦輪機側浮動軸承側端部接觸;第二c型止動環(huán),其安裝于旋轉軸,與渦輪機側浮動軸承的壓縮機側浮動軸承側端部接觸;第一c型止動環(huán)以第一c型止動環(huán)的合口部面向殼體的排油出口的姿勢安裝于旋轉軸,第二c型止動環(huán)以第二c型止動環(huán)的合口部面向殼體的排油出口以外的方向的姿勢安裝于旋轉軸。
根據上述(8)所述的實施方式,通過第一c型止動環(huán)與第二c型止動環(huán),能夠對壓縮機側浮動軸承及渦輪機側浮動軸承在旋轉軸的軸向中相互接近的方向上進行定位。
而且,因為第一c型止動環(huán)的合口部以面向殼體排油出口的姿勢安裝于旋轉軸,所以,構成為在從第一c型止動環(huán)不存在時的壓縮機側浮動軸承流出的油向排油出口流動的路徑的中途設有合口部。因此,能夠防止從壓縮機側浮動軸承向第一c型止動環(huán)側流動的油的壓力損失增大,能夠使向壓縮機側浮動軸承供給并向第一c型止動環(huán)側移動的油的流動順暢。因此,能夠增大向壓縮機側浮動軸承供給的油的供給量,能夠減少壓縮機側浮動軸承燒焦的可能性。
此外,因為第二c型止動環(huán)以第二c型止動環(huán)的合口部面向殼體排油出口以外的方向的姿勢安裝于旋轉軸,所以,構成為在從第二c型止動環(huán)不存在時的渦輪機側浮動軸承流出的油向排油出口流動的路徑遠離的位置上設有第二c型止動環(huán)的合口部。因此,因為從渦輪機側浮動軸承向第二c型止動環(huán)側流動的油的壓力損失增大,所以,能夠減少向排油出口流動的油的流量。因此,能夠防止從渦輪機側浮動軸承流出的油過剩,油滯留在空間部,從壓縮機側浮動軸承排出的油變得難以流出的可能性。因此,能夠使向壓縮機側浮動軸承供給并向第一c型止動環(huán)側移動的油的流動順暢,減少壓縮機側浮動軸承燒焦的可能性。
(9)在幾種實施方式中,在上述(8)所述的渦輪增壓器中,上述軸承箱包括:支承壓縮機側浮動軸承的壓縮機側軸承支承部、以及支承渦輪機側浮動軸承的渦輪機側軸承支承部。并且,在軸承箱的內部,在壓縮機側軸承支承部與渦輪機側軸承支承部之間形成排出空間,該排出空間用來將從壓縮機側浮動軸承的第一c型止動環(huán)側流出的油、以及從渦輪機側浮動軸承的第二c型止動環(huán)側流出的油向殼體的排油出口排出。此外,在壓縮機側軸承支承部的排出空間側的排出出口側的端部形成有切口面部,該切口面部從壓縮機側軸承支承部的內周面朝向外周面、向排出空間側延伸。
根據上述(9)所述的實施方式,因為在壓縮機側軸承支承部的排出空間側的排出出口側的端部形成有從壓縮機側軸承支承部的內周面朝向外周面、向排出空間側延伸的切口面部,所以,在從壓縮機側浮動軸承的第一c型止動環(huán)側流出的油從排出空間向排出出口側移動時,流經向排出空間側延伸的切口面部,由此,能夠使油的流動更順暢。因此,油滯留在排出空間的可能性不存在,能夠增大向壓縮機側浮動軸承供給的油的供給量,能夠進一步減小壓縮機側浮動軸承燒焦的可能性。
附圖說明
圖1是表示在本發(fā)明的一個實施方式的渦輪增壓器中、沿其旋轉軸的軸線方向的截面的側剖視圖。
圖2是本發(fā)明的一個實施方式的浮動軸承的立體圖。
圖3是表示向支承本發(fā)明一個實施方式的渦輪增壓器的旋轉軸的浮動軸承供給油的供油通路的主要部分剖視圖。
圖4a是表示向支承本發(fā)明一個實施方式的渦輪增壓器的旋轉軸的浮動軸承供給油的供油通路的主要部分剖視圖。
圖4b是表示圖4a所示的渦輪增壓器的浮動軸承的截面的圖,該圖(a)是在與壓縮機側浮動軸承的旋轉軸正交的方向觀察的剖視圖,該圖(b)是在與渦輪機側浮動軸承的旋轉軸正交的方向上觀察的剖視圖。
圖5是在支承本發(fā)明一個實施方式的渦輪增壓器的旋轉軸的兩個浮動軸承間配置套筒的主要部分剖視圖。
圖6a是將對支承本發(fā)明一個實施方式的渦輪增壓器的旋轉軸的兩個浮動軸承進行定位的c型止動環(huán)安裝于旋轉軸的主要部分剖視圖。
圖6b是表示圖6a所示的渦輪增壓器的c型止動環(huán)的圖,該圖(a)是對壓縮機側浮動軸承進行定位的第一c型止動環(huán)的側視圖,該圖(b)是對渦輪機側浮動軸承進行定位的第二c型止動環(huán)的側視圖。
圖7是在支承本發(fā)明一個實施方式的渦輪增壓器的壓縮機側浮動軸承的軸承支承部形成切口面部的主要部分剖視圖。
具體實施方式
下面,參照附圖,針對本發(fā)明的幾種實施方式進行說明。其中,作為實施方式所記述或附圖所表示的構成配件的尺寸、材質、形狀、以及其相對配置等不是將本發(fā)明的范圍限制于此的主旨,只是單純的說明例。
例如,表示“某方向”、“沿某方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或“同軸”等相對或絕對配置的表達,不只是表示嚴格意義上那樣的配置,也表示以公差、或得到相同功能程度的角度及距離進行相對位移的狀態(tài)。
例如,表示“一樣”、“相同”以及“均勻”等的事物為相同狀態(tài)的表達不只表示嚴格意義上相同的狀態(tài),也表示公差、或可得到相同功能程度的差別存在的狀態(tài)。
例如,表示四邊形狀或圓筒形狀等形狀的表達,不只表示幾何學方面嚴格意義上的四邊形狀或圓筒形狀等形狀,也表示在可獲得相同效果的范圍內、包括凹凸部或倒角部等在內的形狀。
另一方面,“配置”、“配備”、“具備”、“包括”或“具有”一個構成部件這樣的表達不是排除其他構成部件存在的排他性表達。
而且,在以下的說明中,對相同的結構使用相同的標記,有時會省略其詳細說明。
圖1是表示在本發(fā)明一個實施方式的渦輪增壓器中、沿其旋轉軸的軸線方向的截面的側剖視圖。
本發(fā)明的一個實施方式的渦輪增壓器雖然未特別限定,但例如為搭載于機動車用發(fā)動機等中的渦輪增壓器。
本實施方式的渦輪增壓器1如圖1所示,由收納設置于旋轉軸2的一端側的渦輪機葉輪11的渦輪機殼體10、收納設置于旋轉軸2的另一端側的壓縮機葉輪21的壓縮機殼體20、以及收納可旋轉地支承旋轉軸2的壓縮機側浮動軸承31和渦輪機側浮動軸承33和支承旋轉軸2的推力(軸向力)的推力板35的軸承箱30這三種殼體構成。
在渦輪機殼體10的外周部形成有漩渦狀渦輪機渦旋通路12。并且,在渦輪機渦旋通路12的中心部分配置渦輪機葉輪11。渦輪機葉輪11由在底面以平行面切下圓錐體頭部后的圓錐臺狀渦輪機輪轂11a、以及從渦輪機輪轂11a的周面向徑向突出而設置的多個渦輪機葉片11b構成。渦輪機葉輪11的渦輪機輪轂11a與旋轉軸2的一端部通過例如焊接而接合。并且,流經渦輪機渦旋通路12而作用于渦輪機葉輪11的排出氣體,從沿旋轉軸2的軸向延伸的排出氣體排出通路13向渦輪機殼體10的外部排出。
在壓縮機殼體20的外周部形成有漩渦狀的壓縮機渦旋通路22。并且,在壓縮機渦旋通路22的中心部分配置壓縮機葉輪21。壓縮機葉輪21由在底面以平行面切下圓錐體頭部的圓錐臺狀的壓縮機輪轂21a、以及從壓縮機輪轂21a的周面向徑向突出而設置的多個壓縮機葉片21b構成。在壓縮機葉輪21的壓縮機輪轂21a的中心部形成有旋轉軸2的另一端側所插入的插通孔(未圖示)。壓縮機葉輪21在該插通孔插入旋轉軸2的一端側后,從壓縮機輪轂21a的前端緊固螺母23,由此,固定在旋轉軸2的另一端部。并且,流經沿旋轉軸2的軸向延伸的進氣導入通路24、通過壓縮機葉輪21壓縮的進氣,經由沿旋轉軸2的軸正交方向延伸的擴散通路25,導入壓縮機渦旋通路22,供應給未圖示的發(fā)動機。
軸承箱30配置在渦輪機殼體10與壓縮機殼體20之間,其一側端部與壓縮機殼體20連接,其另一側端部與渦輪機殼體10連接。在軸承箱30與壓縮機殼體20之間劃定上述擴散通路25。
而且,在軸承箱30的內部形成有從軸承箱30的內周壁面30a突出的突出壁部30b。并且,在突出壁部30b的前端側形成有收納上述壓縮機側浮動軸承31及渦輪機側浮動軸承33的壓縮機側軸承支承部37及渦輪機側軸承支承部39。
壓縮機側軸承支承部37及渦輪機側軸承支承部39在旋轉軸2的軸向上具有間隔而設置。在壓縮機側軸承支承部37設有在旋轉軸2的軸向上貫通的壓縮機側貫通孔37a。壓縮機側貫通孔37a的中心軸形成于與旋轉軸2的中心軸相同的軸上。在該壓縮機側貫通孔37a中安裝壓縮機側浮動軸承31。在圖示的實施方式中,壓縮機側浮動軸承31配置為其壓縮機側端部與壓縮機側貫通孔37a的壓縮機側端部位于同一平面上。并且,與壓縮機側浮動軸承31的渦輪機側端部相比,渦輪機側軸承支承部39側的壓縮機側貫通孔37a成為從壓縮機側浮動軸承31排出的油所流經的排出通路。
渦輪機側軸承支承部39與壓縮機側軸承支承部37同樣地形成,設有在旋轉軸2的軸向上貫通的渦輪機側貫通孔39a。渦輪機側貫通孔39a的中心軸與旋轉軸2的中心軸形成于相同的軸上。在該渦輪機側貫通孔39a中安裝渦輪機側浮動軸承33。在圖示的實施方式中,渦輪機側浮動軸承33配置為其渦輪機側端部與渦輪機側貫通孔39a的渦輪機側端部位于相同的平面上。并且,與渦輪機側浮動軸承33的壓縮機側端部相比,壓縮機側軸承支承部37的渦輪機側貫通孔39a成為從渦輪機側浮動軸承33排出的油所流經的排出通路。
因為壓縮機側浮動軸承31及渦輪機側浮動軸承33為同一形狀,所以,針對壓縮機側浮動軸承31進行說明,而針對渦輪機側浮動軸承33,對于同一方式部分使用相同的標記,而省略說明。
圖2是本發(fā)明的一個實施方式的浮動軸承的立體圖。
壓縮機側浮動軸承31如圖2所示,具備具有規(guī)定厚度、并形成為圓筒狀的周壁部32。在周壁部32形成有多個向周壁部32的中心軸向貫通的供油孔32a。在周壁部32的軸向中間部,在周向上具有間隔而形成多個供油孔32a。需要說明的是,在圖示的實施方式中,表示了形成六個供油孔32a的情況,但供油孔32a的個數(shù)不限于此。
壓縮機側浮動軸承31如圖1及圖2所示,在插入壓縮機側貫通孔37a中且在周壁部32的內周面32b內插通旋轉軸2的狀態(tài)下,在旋轉軸2的外周面與周壁部32的內周面32b之間以及周壁部32的外周面32c與壓縮機側貫通孔37a的內表面之間形成由油填滿的、未圖示的間隙。因此,壓縮機側浮動軸承31經由油而成為從壓縮機側軸承支承部37及旋轉軸2中浮游的狀態(tài)。
另一方面,渦輪機側浮動軸承33與壓縮機側浮動軸承31相同,在插入渦輪機側貫通孔39a中且以在周壁部32的內周面32b內插通旋轉軸2的狀態(tài)下,在旋轉軸2的外周面與周壁部32的內周面32b之間以及周壁部32的外周面32c與渦輪機側貫通孔39a的內表面之間形成由油填滿的、未圖示的間隙。因此,渦輪機側浮動軸承33經由油而成為從渦輪機側軸承支承部39及旋轉軸2中浮游的狀態(tài)。
圖3是表示向支承本發(fā)明一個實施方式的渦輪增壓器的旋轉軸的浮動軸承供給油的供油通路的主要部分剖視圖。圖4a是表示向支承本發(fā)明一個實施方式的渦輪增壓器的旋轉軸的浮動軸承供給油的供油通路的主要部分剖視圖。圖5是在支承本發(fā)明一個實施方式的渦輪增壓器的旋轉軸的兩個浮動軸承間配置套筒的主要部分剖視圖。圖6a是將對支承本發(fā)明一個實施方式的渦輪增壓器的旋轉軸的兩個浮動軸承進行定位的c型止動環(huán)安裝于旋轉軸的主要部分剖視圖。圖7是在支承本發(fā)明一個實施方式的渦輪增壓器的壓縮機側浮動軸承的軸承支承部形成切口面部的主要部分剖視圖。
本發(fā)明的至少一個實施方式的渦輪增壓器1如圖3、圖4a、圖4b、圖5、圖6a、圖7所示,在突出壁部30b形成有用來將向上述壓縮機側浮動軸承31及渦輪機側浮動軸承33、以及推力板35供給的油(潤滑油)導入的油導入通路41。在圖示的實施方式中,油導入通路41其一端部在軸承箱30的上端部開口,另一端側在軸承箱30內向旋轉軸方向延伸,前端部向比渦輪機側浮動軸承33更接近壓縮機側浮動軸承31側的位置延伸。因此,油導入通路41在旋轉軸2的軸向上配設在接近于壓縮機側浮動軸承31側的位置上。
在突出壁部30b內的油導入通路41的前端部形成有向壓縮機側浮動軸承31延伸的壓縮機側供油孔42。該壓縮機側供油孔42與油導入通路41連通,并且與壓縮機側浮動軸承31的外周面對置而與壓縮機側貫通孔37a連通。因此,壓縮機側供油孔42成為能夠向壓縮機側浮動軸承31側供給油的壓縮機側供油通路43。壓縮機側供油孔42的截面形狀形成為易加工的圓形狀。
在突出壁部30b內的油導入通路41的渦輪機側軸承支承部39側的前端部形成有向渦輪機側浮動軸承33延伸的渦輪機側供油孔45。該渦輪機側供油孔45與油導入通路41連通,并且與渦輪機側浮動軸承33的外周面32c對置而與渦輪機側貫通孔39a連通。因此,渦輪機側供油孔45成為能夠向渦輪機側浮動軸承33側供給油的渦輪機側供油通路46。渦輪機側供油孔45的截面形狀形成為易加工的圓形狀。
并且,壓縮機側供油通路43構成為壓縮機側供油通路43的出口43a中的油的供油壓相對于渦輪機側供油通路46的出口46a中的油的供油壓之比大于1.0、小于1.5。優(yōu)選構成為壓縮機側供油通路43的出口43a中的油的供油壓pc相對于渦輪機側供油通路46的出口46a中的油的供油壓pt為大于1.0、小于1.1。
根據上述實施方式,即使流經壓縮機側供油通路43的油的粘度比流經渦輪機側供油通路46的油的粘度高,也能夠增大流經壓縮機側供油通路43的油的供油量。因此,向壓縮機側浮動軸承31側流動的油的量增大,從而能夠減少壓縮機側浮動軸承31燒焦的可能性。
在幾種實施方式中,壓縮機側供油通路43如圖3所示,至少包括向壓縮機側浮動軸承31延伸的壓縮機側供油孔42,渦輪機側供油通路46至少包括向渦輪機側浮動軸承33延伸的渦輪機側供油孔45,壓縮機側供油孔42形成為,壓縮機側供油孔42的橫截面積sc比渦輪機側供油孔45的橫截面積st大。
根據上述實施方式,當使壓縮機側供油孔42與渦輪機側供油孔45的橫截面積相同時,由于排出氣體傳熱的影響而溫度降低的、流經壓縮機側供油孔42的油的粘性增高,壓力損失增大。因此,對壓縮機側浮動軸承31的油供給減少,壓縮機側浮動軸承31存在燒焦的可能性。因此,壓縮機側供油孔42的橫截面積sc形成得比渦輪機側供油孔45的橫截面積st大。因此,即使流經壓縮機側供油通路43的油的粘度比流經渦輪機側供油通路46的油的粘度高,壓縮機側供油通路43的出口43a中的油的供油壓也增大,從而能夠增大向壓縮機側浮動軸承31供給的油的供油量。因而,能夠減少壓縮機側浮動軸承31燒焦的可能性。
在幾種實施方式中,壓縮機側供油孔42的通路長度如圖3、圖4a、圖5、圖6a、圖7所示,構成為比渦輪機側供油孔45的通路長度短。
根據上述實施方式,通過使壓縮機側供油孔42的通路長度比渦輪機側供油孔45的通路長度短,能夠減少流經壓縮機側供油孔42的油的壓力損失。因而,能夠增大從壓縮機側供油通路43的出口43a向壓縮機側浮動軸承31供給的油的供油量,能夠減少壓縮機側浮動軸承31燒焦的可能性。
需要說明的是,在圖4a、圖5、圖6a、圖7所示的實施方式中,表示了壓縮機側供油孔42的橫截面積與渦輪機側供油孔45的橫截面積相同的情況,但在壓縮機側供油孔42的橫截面積比渦輪機側供油孔45的橫截面積小、且壓縮機側供油孔42的通路長度比渦輪機側供油孔45的通路長度短的情況下,使壓縮機側供油通路43的出口43a中的油的供油壓相對于渦輪機側供油通路46的出口46a中的油的供油壓之比為大于1.0、小于1.5的結構也包含在技術方案3所述的發(fā)明中。
圖4b是表示圖4a所示的渦輪增壓器1的壓縮機側浮動軸承31及渦輪機側浮動軸承33的截面的圖,該圖(a)是在與壓縮機側浮動軸承31的旋轉軸2正交的方向上觀察的剖視圖,該圖(b)是在與渦輪機側浮動軸承33的旋轉軸2正交的方向上觀察的剖視圖。
在幾種實施方式中,如圖4a、圖4b(a)、圖4b(b)所示,壓縮機側供油通路43具有:向壓縮機側浮動軸承31延伸的壓縮機側供油孔42、以及在壓縮機側供油孔42的出口側的端部、沿壓縮機側浮動軸承31的外周延伸且向壓縮機側浮動軸承31的外周開口的壓縮機側供油槽44。
而且,渦輪機側供油通路46具有:向渦輪機側浮動軸承33延伸的渦輪機側供油孔45、以及在渦輪機側供油孔45的出口側的端部、沿渦輪機側浮動軸承33的外周延伸且向渦輪機側浮動軸承33的外周開口的渦輪機側供油槽47。并且,壓縮機側供油槽44的開口面積比渦輪機側供油槽47的開口面積大。需要說明的是,壓縮機側供油槽44的開口面積是壓縮機側供油槽44在旋轉軸方向上的長度lc乘以沿壓縮機側浮動軸承31的外周的周向上的長度lθc而算出的值。另一方面,渦輪機側供油槽47的開口面積是渦輪機側供油槽47在旋轉軸方向上的長度lt乘以沿渦輪機側浮動軸承33的外周的周向上的長度lθt而算出的值。
在圖示的實施方式中,壓縮機側供油槽44在旋轉軸方向上的長度lc比渦輪機側供油槽47在旋轉軸方向上的長度lt大,沿壓縮機側浮動軸承31的外周的周向上的長度lθc比沿渦輪機側浮動軸承33的外周的周向上的長度lθt大。
根據上述實施方式,通過在壓縮機側供油孔42的出口側的端部形成向壓縮機側浮動軸承31的外周開口的壓縮機側供油槽44,能夠增大壓縮機側供油通路43的出口43a中的向壓縮機側浮動軸承31供給的油的供油壓力的受壓面積。因此,能夠增大向壓縮機側浮動軸承31供給的油的供給量,能夠減少壓縮機側浮動軸承31的燒焦。而且,通過使壓縮機側供油槽44的開口面積比渦輪機側供油槽47的開口面積大,與壓縮機側供油槽44的開口面積和渦輪機側供油槽47的開口面積相同的情況相比,能夠增大向壓縮機側浮動軸承31供給的油的供給量,并能夠減少壓縮機側浮動軸承31的燒焦。
需要說明的是,在圖示的實施方式中,雖然在壓縮機側供油孔42及渦輪機側供油孔45的出口側端部分別設有對應的壓縮機側供油槽44及渦輪機側供油槽47,但也可以只在壓縮機側供油孔42的出口側端部設置壓縮機側供油槽44。
而且,在圖4a所示的實施方式中,雖然表示了壓縮機側供油孔42的橫截面積與渦輪機側供油孔45的橫截面積相同的情況,但在壓縮機側供油孔42的橫截面積比渦輪機側供油孔45的橫截面積小、且壓縮機側供油槽44的開口面積比渦輪機側供油槽47的開口面積大的情況下,構成為壓縮機側供油通路43的出口43a中油的供油壓相對于渦輪機側供油通路46的出口46a中的油的供油壓之比為大于1.0、小于1.5的結構也包含在技術方案5所述的發(fā)明中。
圖5是在支承本發(fā)明一個實施方式的渦輪增壓器1的旋轉軸2的兩個壓縮機側浮動軸承31及渦輪機側浮動軸承33之間配置套筒50的主要部分剖視圖。
在圖示的實施方式中,如圖5所示,在旋轉軸2的壓縮機側浮動軸承31與渦輪機側浮動軸承33之間還具有軸向的一端部與壓縮機側浮動軸承31在軸向的另一端部接觸、軸向的另一端部與渦輪機側浮動軸承33在軸向的一端部接觸的套筒50。套筒50形成為圓筒狀,在其內側形成有旋轉軸2可插通的貫通孔50a。并且,在套筒50的軸向中央部形成有將向壓縮機側浮動軸承31及渦輪機側浮動軸承33供給并流入旋轉軸2與套筒50之間的油排出的排出口51。而且,套筒50在壓縮機側浮動軸承31側的開口端部的內徑φc構成為比在渦輪機側浮動軸承33側的開口端部的內徑φt大。此外,套筒50的軸向中央部的內徑φs構成為比套筒50的軸向兩側的開口端部的內徑φc、φt大。
根據上述實施方式,通過進而在壓縮機側浮動軸承31與渦輪機側浮動軸承33之間具有套筒50,能夠對這些軸承在旋轉軸2的軸向中相互接近的方向上進行定位。
而且,通過使套筒50在壓縮機側浮動軸承31側的開口端部的內徑φc比在渦輪機側浮動軸承33側的開口端部的內徑φt大,能夠使從壓縮機側浮動軸承31的套筒50側流出的油順暢地向形成于套筒50的軸向中央部的排出口51流動。因此,能夠防止從壓縮機側浮動軸承31向套筒50側流動的油的壓力損失增大,能夠使向壓縮機側浮動軸承31供給并向套筒50側移動的油的流動順暢。因此,能夠增大向壓縮機側浮動軸承31供給的油的供給量,能夠減少壓縮機側浮動軸承31燒焦的可能性。
此外,因為套筒50的軸向中央部的內徑φs比套筒50的軸向兩側的開口端部的內徑φc、φt大,所以,能夠增大套筒50的軸向中央部內側的空間部52的體積。因為在空間部52,從壓縮機側浮動軸承31及渦輪機側浮動軸承33向空間部52流出油,所以,在套筒50的軸向中央部的內徑φs與套筒50的軸向兩側的開口端部的內徑φc、φt相同或比之較小的情況下,空間部52內存在油滯留的可能性。然而,通過使套筒50的軸向中央部的內徑φs比套筒50的軸向兩側的開口端部的內徑φc、φt大,能夠防止流入旋轉軸2與套筒50之間的油滯留在空間部52內的可能性。因此,能夠防止從壓縮機側浮動軸承31及渦輪機側浮動軸承33向套筒側流動的油的壓力損失增大,能夠使向壓縮機側浮動軸承31供給并向套筒側移動的油的流動順暢。因此,能夠減少壓縮機側浮動軸承31燒焦的可能性。
圖6b是表示圖6a所示的渦輪增壓器的第一c型止動環(huán)61及第二c型止動環(huán)62的圖,圖6a(a)是對壓縮機側浮動軸承31進行定位的第一c型止動環(huán)61的側視圖,圖6a(b)是對渦輪機側浮動軸承33進行定位的第二c型止動環(huán)62的側視圖。圖7是在支承本發(fā)明一個實施方式的渦輪增壓器1的壓縮機側浮動軸承31的壓縮機側軸承支承部37形成切口面部37b的主要部分剖視圖。
在幾種實施方式中,如圖1、圖3、圖4a、圖6a、圖6b、圖7所示,進而在旋轉軸2安裝與壓縮機側浮動軸承31的渦輪機側浮動軸承33側端部接觸的第一c型止動環(huán)61、以及與渦輪機側浮動軸承33的壓縮機側浮動軸承31側端部接觸的第二c型止動環(huán)62。并且,第一c型止動環(huán)61以第一c型止動環(huán)61的合口部61a面向軸承箱30的排油出口30c(參照圖1)的姿勢安裝于旋轉軸2(參照圖6b(a)),第二c型止動環(huán)62以第二c型止動環(huán)62的合口部62a面向軸承箱30的排油出口30c以外的方向的姿勢安裝于旋轉軸(參照圖6b(b))。在圖示的實施方式中,以面向上方的姿勢安裝于旋轉軸。
根據上述實施方式,通過安裝于旋轉軸2的第一c型止動環(huán)61及第二c型止動環(huán)62,能夠對壓縮機側浮動軸承31及渦輪機側浮動軸承33在旋轉軸2的軸向中相互接近的方向上進行定位。
而且,因為第一c型止動環(huán)61的合口部61a以面向軸承箱30的排油出口30c的姿勢安裝于旋轉軸2,所以,構成為在從第一c型止動環(huán)61不存在時的壓縮機側浮動軸承31流出的油向排油出口30c流動的路徑的中途設有合口部61a的結構。因此,能夠防止從壓縮機側浮動軸承31向第一c型止動環(huán)61側流動的油的壓力損失增大,能夠使向壓縮機側浮動軸承31供給并向第一c型止動環(huán)61側移動的油的流動順暢。因此,能夠增大向壓縮機側浮動軸承31供給的油的供給量,能夠減少壓縮機側浮動軸承31燒焦的可能性。
此外,因為第二c型止動環(huán)62以第二c型止動環(huán)62的合口部62a面向軸承箱30的排油出口30c以外的方向的姿勢安裝于旋轉軸2,所以,構成為在從第二c型止動環(huán)62不存在時的渦輪機側浮動軸承33流出的油向排油出口30c流動的路徑偏離的位置上設有第二c型止動環(huán)62的合口部62a。因此,因為從渦輪機側浮動軸承33向第二c型止動環(huán)62側流動的油的壓力損失增大,所以,能夠減少流向排油出口30c的油的流量。因此,能夠防止從渦輪機側浮動軸承33流出的油過剩,油滯留在空間部52,從壓縮機側浮動軸承31排出的油難以流出的可能性。因此,能夠使向壓縮機側浮動軸承31供給并向第一c型止動環(huán)61側移動的油的流動順暢,減少壓縮機側浮動軸承31燒焦的可能性。
在幾種實施方式中,如圖7所示,在壓縮機側軸承支承部37與渦輪機側軸承支承部39之間形成用來將從壓縮機側浮動軸承31的第一c型止動環(huán)61側流出的油、以及從渦輪機側浮動軸承33的第二c型止動環(huán)62側流出的油向軸承箱30的排油出口30c(參照圖1)排出的排出空間48。并且,在壓縮機側軸承支承部37的排出空間48側的排油出口30c側的端部形成有從壓縮機側軸承支承部37的內周面37c朝向外周面37d、向排出空間48側延伸的切口面部37b。
根據上述實施方式,因為在壓縮機側軸承支承部37的排出空間48側的排出出口側的端部形成有切口面部37b,所以,在從壓縮機側浮動軸承31的第一c型止動環(huán)61側流出的油從排出空間48向排油出口30c移動時,因為流經向排出空間48側延伸的切口面部37b,所以,能夠使油的流動更順暢。因此,在排出空間48不存在油滯留的可能性,能夠進一步減少壓縮機側浮動軸承31燒焦的可能性。
上面,針對本發(fā)明的優(yōu)選方式進行了說明,但本發(fā)明不限于上述方式。例如可以將上述實施方式進行組合,可以在不違背本發(fā)明目的的范圍內進行各種變更。
例如,在上述實施方式中,以渦輪增壓器1是增壓器的情況為例進行了說明,但本發(fā)明的渦輪增壓器不限于此。本發(fā)明的渦輪增壓器例如可以是通過馬達使旋轉軸旋轉的電動壓縮機、或通過從曲軸等傳遞的動力使旋轉軸旋轉的機械式增壓器。
附圖標記說明
1渦輪增壓器;2旋轉軸;10渦輪機殼體;11渦輪機葉輪;11a渦輪機輪轂;11b渦輪機葉片;12渦輪機渦旋通路;13排出通路;20壓縮機殼體;21壓縮機葉輪;21a壓縮機輪轂;21b壓縮機葉片;22壓縮機渦旋通路;23螺母;24進氣導入通路;25擴散通路;30軸承箱;30a內周壁面;30b突出壁部;30c排油出口;31壓縮機側浮動軸承;32周壁部;32a供油孔;32b內周面;32c外周面;33渦輪機側浮動軸承;35推力板;37壓縮機側軸承支承部;37a壓縮機側貫通孔;37b切口面部;37c內周面;37d外周面;39渦輪機側軸承支承部;39a渦輪機側貫通孔;41油導入通路;42壓縮機側供油孔;43壓縮機側供油通路;43a壓縮機側供油通路的出口;44壓縮機側供油槽;45渦輪機側供油孔;46渦輪機側供油通路;46a渦輪機側供油通路的出口;47渦輪機側供油槽;48排出空間;50套筒;51排出口;52空間部;61第一c型止動環(huán);61a、62a合口部;62第二c型止動環(huán)。
權利要求書(按照條約第19條的修改)
1.一種渦輪增壓器,其特征在于,具有:
旋轉軸;
壓縮機,其設置于所述旋轉軸的一端側;
渦輪機,其設置于所述旋轉軸的另一端側;
壓縮機側浮動軸承,其旋轉自如地支承所述旋轉軸;
渦輪機側浮動軸承,其旋轉自如地支承所述旋轉軸,相對于所述壓縮機側浮動軸承在所述旋轉軸的軸向上具有間隔而配置,并且與所述壓縮機側浮動軸承相比,在所述旋轉軸的軸向上配置在所述渦輪機側;
軸承箱,其收納所述壓縮機側浮動軸承及所述渦輪機側浮動軸承,并且在內部形成向所述渦輪機側浮動軸承供給的油所流經的渦輪機側供油通路、以及向所述壓縮機側浮動軸承供給的油所流經的壓縮機側供油通路;
所述壓縮機側供油通路具有:壓縮機側供油孔,其向所述壓縮機側浮動軸承延伸;壓縮機側供油槽,其在所述壓縮機側供油孔的出口側的端部、沿所述壓縮機側浮動軸承的外周延伸且向所述壓縮機側浮動軸承的外周開口。
所述渦輪機側供油通路具有:渦輪機側供油孔,其向所述渦輪機側浮動軸承延伸;渦輪機側供油槽,其在所述渦輪機側供油孔的出口側的端部、沿所述渦輪機側浮動軸承的外周延伸且向所述渦輪機側浮動軸承的外周開口,
所述壓縮機側供油槽的開口面積比所述渦輪機側供油槽的開口面積大。
2.一種渦輪增壓器,其特征在于,具有:
旋轉軸;
壓縮機,其設置于所述旋轉軸的一端側;
渦輪機,其設置于所述旋轉軸的另一端側;
壓縮機側浮動軸承,其旋轉自如地支承所述旋轉軸;
渦輪機側浮動軸承,其旋轉自如地支承所述旋轉軸,相對于所述壓縮機側浮動軸承在所述旋轉軸的軸向上具有間隔而配置,并且與所述壓縮機側浮動軸承相比,在所述旋轉軸的軸向上配置在所述渦輪機側;
軸承箱,其收納所述壓縮機側浮動軸承及所述渦輪機側浮動軸承,并且在內部形成向所述渦輪機側浮動軸承供給的油所流經的渦輪機側供油通路、以及向所述壓縮機側浮動軸承供給的油所流經的壓縮機側供油通路;
還具有套筒,其配置在所述旋轉軸的所述壓縮機側浮動軸承與所述渦輪機側浮動軸承之間,其軸向的一端部能夠與所述壓縮機側浮動軸承的軸向的另一端部接觸,軸向的另一端部能夠與所述渦輪機側浮動軸承的軸向的一端部接觸,
在所述套筒的軸向中央部形成將向所述壓縮機側浮動軸承及所述渦輪機側浮動軸承供給并流入所述旋轉軸與所述套筒之間的油排出的排出口,
所述套筒的所述壓縮機側浮動軸承側的開口端部的內徑比所述渦輪機側浮動軸承側的開口端部的內徑大。
3.一種渦輪增壓器,其特征在于,具有:
旋轉軸;
壓縮機,其設置于所述旋轉軸的一端側;
渦輪機,其設置于所述旋轉軸的另一端側;
壓縮機側浮動軸承,其旋轉自如地支承所述旋轉軸;
渦輪機側浮動軸承,其旋轉自如地支承所述旋轉軸,相對于所述壓縮機側浮動軸承在所述旋轉軸的軸向上具有間隔而配置,并且與所述壓縮機側浮動軸承相比,在所述旋轉軸的軸向上配置在所述渦輪機側;
軸承箱,其收納所述壓縮機側浮動軸承及所述渦輪機側浮動軸承,并且在內部形成向所述渦輪機側浮動軸承供給的油所流經的渦輪機側供油通路、以及向所述壓縮機側浮動軸承供給的油所流經的壓縮機側供油通路;
還具有:
第一c型止動環(huán),其安裝于所述旋轉軸,能夠與所述壓縮機側浮動軸承的所述渦輪機側浮動軸承側端部接觸;
第二c型止動環(huán),其安裝于所述旋轉軸,能夠與所述渦輪機側浮動軸承的所述壓縮機側浮動軸承側端部接觸;
所述第一c型止動環(huán)以所述第一c型止動環(huán)的合口部面向所述殼體的排油出口的姿勢安裝于所述旋轉軸,
所述第二c型止動環(huán)以所述第二c型止動環(huán)的合口部面向所述殼體的排油出口以外的方向的姿勢安裝于所述旋轉軸。
4.如權利要求1至3中任一項所述的渦輪增壓器,其特征在于,
所述壓縮機側供油通路至少具有向所述壓縮機側浮動軸承延伸的壓縮機側供油孔,
所述渦輪機側供油通路至少具有向所述渦輪機側浮動軸承延伸的渦輪機側供油孔,
該渦輪增壓器構成為所述壓縮機側供油孔的橫截面積比所述渦輪機側供油孔的橫截面積大。
5.如權利要求1至4中任一項所述的渦輪增壓器,其特征在于,
所述軸承箱包含一端部向所述軸承箱的外表面開口、另一端側向所述旋轉軸側延伸并與所述壓縮機側供油通路及所述渦輪機側供油通路連通的油導入通路,
所述油導入通路在所述旋轉軸的軸向上配設在比所述渦輪機浮動軸承更接近所述壓縮機側浮動軸承側的位置上,
所述壓縮機側供油孔的通路長度比所述渦輪機側供油孔的通路長度短。
6.如權利要求2所述的渦輪增壓器,其特征在于,
所述套筒的所述軸向中央部的內徑比所述套筒的軸向兩側的開口端部的內徑大。
7.如權利要求3所述的渦輪增壓器,其特征在于,
所述軸承箱包括:支承所述壓縮機側浮動軸承的壓縮機側軸承支承部、以及支承所述渦輪機側浮動軸承的渦輪機側軸承支承部,
在所述軸承箱的內部,在所述壓縮機側軸承支承部與所述渦輪機側軸承支承部之間形成排出空間,該排出空間用來將從所述壓縮機側浮動軸承的第一c型止動環(huán)側流出的油、以及從所述渦輪機側浮動軸承的第二c型止動環(huán)側流出的油向所述殼體的排油出口排出,
在所述壓縮機側軸承支承部的所述排出空間側的排出出口側的端部形成有切口面部,該切口面部從所述壓縮機側軸承支承部的內周面朝向外周面、向所述排出空間側延伸。