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CN106460917B - 轴承结构以及增压器 - Google Patents

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CN106460917B
CN106460917B CN201580023532.XA CN201580023532A CN106460917B CN 106460917 B CN106460917 B CN 106460917B CN 201580023532 A CN201580023532 A CN 201580023532A CN 106460917 B CN106460917 B CN 106460917B
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大东佑一
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Abstract

轴承结构(7)具备：在主轴(8)的轴向上贯穿的贯穿孔(2b)；收纳于贯穿孔(2b)的轴承保持架(18)；收纳于轴承保持架(18)内、支撑在内部插通的主轴的半浮式轴承(19)；相对于轴承保持架(18)以及半浮式轴承(19)的双方，在主轴(8)的径向插通，限制半浮式轴承(19)相对于轴承保持架(18)的轴向以及主轴(8)的旋转方向上的移动的定位部件(20)。在轴承保持架(18)中形成压入贯穿孔(2b)的压入部(18g)。在轴承保持架(18)中、轴向的两端部的外周面中至少一方与贯穿孔的内周面之间形成间隙(S)。

Description

轴承结构以及增压器
技术领域
本发明涉及通过半浮式轴承(轴承)支撑主轴的轴承结构以及增压器。
背景技术
一直以来，众所周知在一端设置涡轮叶轮在另一端设置压缩机叶轮的主轴自由旋转地被支持于轴承外壳上的增压器。将这种增压器连接于发动机上，通过从发动机排出的废气气体使涡轮叶轮旋转的同时，通过该涡轮叶轮的旋转，经主轴使压缩机叶轮旋转。如此，增压器伴随压缩机叶轮的旋转压缩空气并向发动机输送。
专利文献1中所记载的增压器具备轴承外壳、收纳于轴承外壳的贯穿孔中的轴承保持架、收纳于轴承保持架的半浮式轴承(轴承)。半浮式轴承是轴承的一种，具备插入主轴的贯穿孔。在半浮式轴承的贯穿孔的内周面上形成承受主轴的径向负载的轴承面。并且，专利文献1中的半浮式轴承限制主轴的轴向以及旋转方向的移动。另外，轴承保持架在主轴的轴向两端侧上具备压入轴承外壳的贯穿孔中的压入部。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2013-541676号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1中的增压器中，轴承保持架的压入部接触于轴承外壳。因此，轴承外壳内的热量通过压入部向半浮式轴承的轴承面传递。因此，存在润滑油的温度上升、轴承性能下降的可能性。另外，在增压器的运转时，由于伴随主轴的旋转的振动向轴承外壳传递，因此希望抑制增压器整体的振动。
本发明的目的在于提供一种能实现轴承性能提高与振动降低的轴承结构以及增压器。
用于解决课题的方法
本发明的第一方案为轴承结构，其特征为：具备：贯穿孔，其形成于收纳在一端设置涡轮叶轮、在另一端设置增压器叶轮的主轴的轴承外壳内，在主轴的轴向上贯穿；作为收纳于贯穿孔中的环状部件的轴承保持架；半浮式轴承(轴承)，其为收纳于轴承保持架内的环状部件，并支撑在内部插通的主轴；以及定位部件，相对于轴承保持架以及的双方，插入主轴的径向，相对于轴承保持架限制向主轴的旋转方向的半浮式轴承的移动的，轴承保持架包含压入贯穿孔中的压入部，轴向中的轴承保持架的两端部的外周面中至少一方与贯穿孔的内周面之间形成间隙。
压入部形成于相比于轴承保持架中的轴向的中心位置靠涡轮叶轮侧以及压缩机叶轮侧的任意一侧，间隙形成于轴承保持架的外周面中、相比于中心位置靠涡轮叶轮侧以及压缩机叶轮侧的任意另一侧。
轴承保持架具备环状的主体部、形成于相比于中心位置靠主体部中的涡轮叶轮侧的外周面且向主体部的圆周方向延伸的涡轮侧突起、形成于相比于中心位置靠主体部中的压缩机叶轮侧的外周面且向主体部的圆周方向延伸的压缩机侧突起、在主体部的外周面中、涡轮侧突起以及压缩机侧突起之间开口且向主体部的内部引导润滑油的供油孔，压入部由涡轮侧突起以及压缩机侧突起的任意一方形成，间隙可以形成于涡轮侧突起以及压缩机侧突起的任意另一方与贯穿孔的内周面之间。
涡轮侧突起的外径是在贯穿孔中、相比于涡轮侧突起靠压缩机叶轮侧为最小的内径以下，轴承保持架在贯穿孔中可以从压缩机叶轮侧插通贯穿孔。
压入部可以形成于相比于中心位置靠涡轮叶轮侧。
压入部可以形成于相比于中心位置靠压缩机叶轮侧。
本发明的第二方案为增压器，将具备涉及第一方案的轴承结构作为宗旨。发明效果
根据本发明可实现轴承性能的提高与振动的降低。
附图说明
图1是涉及本发明的一实施方式的增压器的概略剖视图。
图2是用于说明本实施方式的轴承结构的图。
图3(a)以及图3(b)是用于说明变形例的轴承结构的图。
具体实施方式
以下参照附图，关于本发明的一实施方式进行详细说明。该实施方式所示的尺寸、材料、其他具体的数值等只不过为了容易地进行发明的理解的示例，除了特别不允许的情况，不限定本发明。并且，在本说明书以及图纸中，关于实质性具备相同的功能、结构的要素通过标注相同的符号省略重复说明，另外，与本发明无直接关系的要素省略图示。
图1是增压器C的概略剖视图。以下，将图1所示的箭头L作为表示增压器C的左侧的方向、将箭头R作为表示增压器C的右侧的方向进行说明。如图1所示，增压器C具备增压器主体1。该增压器主体1具备轴承外壳2、通过紧固机构3连接于轴承外壳2左侧的涡轮外壳4、通过紧固螺栓5连结于轴承外壳2右侧的压缩机外壳6。这些一体化构成。
在轴承外壳2的涡轮外壳4附近的外周面上设置突起2a。突起2a向轴承外壳2的径向突出。另外，在涡轮外壳4的轴承外壳2附近的外周面设置突起4a。突起4a向涡轮外壳4的径向突出。轴承外壳2与涡轮外壳4通过紧固机构3带式紧固突起2a、4a而固定。紧固机构3由夹持突起2a、4a的紧固带(如G型环)构成。
在轴承外壳2上设置轴承结构7。具体地说，在轴承外壳2上形成在增压器C的左右方向(主轴8的轴向)贯穿的贯穿孔2b，主轴8在贯穿孔2b内自由旋转地被支撑。关于轴承结构7后面进行详细叙述。
在主轴8的左端部(一端，第一端部)上一体化地固定涡轮叶轮9，该涡轮叶轮9自由旋转地被收纳于涡轮外壳4内。另外，在主轴8的右端部(另一端，第二端部)上一体化固定压缩机叶轮10，该压缩机叶轮10自由旋转地被收纳于压缩机外壳6内。
在压缩机外壳6上形成吸气口11。吸气口11向增压器C的右侧开口，连接于空气过滤器(未图示)。另外，在通过紧固螺栓5连结轴承外壳2与压缩机外壳6的状态下，两外壳2、6的相互对置的对置面形成使空气升压的扩散流路12。扩散流路12从主轴8的径向内侧向外侧环状地形成。扩散流路12在上述的径向内侧通过压缩机叶轮10连通于吸气口11。
另外，在压缩机外壳6上设置压缩机涡旋流路13。压缩机涡旋流路13环状地形成，相比于扩散流路12位于主轴8(压缩机叶轮10)的径向外侧。压缩机涡旋流路13连通于发动机的吸气口(未图示)。另外，压缩机涡旋流路13也连通于扩散流路12。因此，压缩机叶轮10旋转时，空气从吸气口11被吸入压缩机外壳6内，在流通于压缩机叶轮10的叶片间的过程中通过离心力的作用而增速，在扩散流路12以及压缩机涡旋流路13中升压被引导至发动机的吸气口。
在涡轮外壳4上形成喷出口14。喷出口14向增压器C的左侧开口，连接于排气气体净化装置(未图示)。另外，在涡轮外壳4上设置流路15、比该流路15位于主轴8(涡轮叶轮9)的径向外侧的环状的涡轮涡旋流路16。涡轮涡旋流路16连通于引导从发动机的排气分流器(未图示)排出的废气气体的气体流入口(未图示)。另外，涡轮涡旋流路16也连通于流路15。因此，废气气体从气体流入口引入涡轮涡旋流路16，通过流路15以及涡轮叶轮9被引导至喷出口14。在此流通过程中，废气气体使涡轮叶轮9旋转。涡轮叶轮9的旋转力通过主轴8传递至压缩机叶轮10，由此，压缩机叶轮10旋转。空气通过压缩机叶轮10的旋转而升压，被引导至发动机的吸气口。
图2是用于说明本实施方式的轴承结构7的图，提取图1中虚线的部分进行表示。如图2所示，轴承结构7包含形成于轴承外壳2上的贯穿孔2b、作为收纳于贯穿孔2b中的环状部件的轴承保持架18。轴承保持架18具备环状(管状)的主体部18a。
主体部18a在涡轮侧具备突起18b。以下，将该突起18b称为涡轮侧突起。涡轮侧突起18b形成于主体部18a的外周面18c中、相比于主轴8的轴向中的轴承保持架18的中心位置O靠涡轮叶轮9侧(图2中，左侧)。突起18b形成为沿主体部18a的圆周方向延伸的环状，向主体部18a的径向外侧突出。另外，主体部18a在压缩机侧具备突起18d。以下，将该突起18d称为压缩机侧突起。压缩机侧突起18d形成于主体部18a的外周面18c中、相比于中心位置O靠压缩机叶轮10侧。压缩机侧突起18d形成为沿主体部18a的圆周方向延伸的环状，向主体部18a的径向外侧突出。
在主体部18a的外周面上，在涡轮侧突起18b以及压缩机侧突起18d之间形成供油孔18e。供油孔18e在径向上贯穿主体部18a，向主体部18a的内部引导润滑油。
在轴承外壳2上形成油路2c。油路2c从轴承外壳2的外部连通至贯穿孔2b。油路2c从轴承外壳2的外部向贯穿孔2b中引导润滑油。油路2c在贯穿孔2b侧具备开口2d。开口2d与轴承保持架18的外周面18c中、涡轮侧突起18b和压缩机侧突起18d之间的部分对置。
另外，在轴承保持架18的主体部18a的内部收纳半浮式轴承(轴承)19。半浮式轴承19是环状部件，在内部插入主轴8。在半浮式轴承19的内周面形成轴承面19a、19b。轴承面19a、19b位于主轴8的轴向两端侧。
油孔19c在半浮式轴承19的内周面中的两轴承面19a、19b之间开口，在径向上贯穿半浮式轴承19，向半浮式轴承19的内部引导润滑油。
润滑油通过油路2c导入贯穿孔2b，暂时性地贮存于涡轮侧突起18b以及压缩机侧突起18d之间，通过轴承保持架18的供油孔18e导入主体部18a的内部。导入主体部18a内部的润滑油的一部分向半浮式轴承19的外周面供给，作为抑制半浮式轴承19的振动的油减震器而发挥功能。
另外，向主体部18a内部导入的润滑油的一部分通过半浮式轴承19的油孔19c导入至半浮式轴承19的内部，向轴承面19a、19b供给。轴承面19a、19b在与主轴8的外周面之间形成润滑油的油膜，通过油膜压力自由旋转地支撑主轴8。
在轴承保持架18上形成孔18f。孔18f在径向贯穿轴承保持架18。另外，在半浮式轴承19中形成孔19d。孔19d在径向上贯通半浮式轴承19。而且，孔18f以及19d位于在径向上相互对置的位置上。定位部件20相对于孔18f、19d双方，在主轴8的径向上插通。定位部件20如由销等构成，相对于轴承保持架18限制半浮式轴承19在主轴8的轴向以及旋转方向的移动。在此，关于定位部件20由销构成的情况进行说明，定位部件20不限于销，也可以是其他形状的部件。
在本实施方式中，设置轴承保持架18，定位部件20限制半浮式轴承19相对于轴承保持架18的移动。因此，在贯穿孔2b内收纳轴承保持架18以及半浮式轴承19之前，能在孔18f、19d中插通定位部件20，定位部件20的安装作业变得容易。
轴承保持架18具备向贯穿孔2b中压入的压入部18g。压入部18g形成于涡轮侧突起18b。压入部18g压入前的外径比与涡轮侧突起18b对置的贯穿孔2d的部位2e的内径稍大。
另外，在轴承保持架18中、主轴8的轴向的压缩机叶轮10侧(图2中，右侧)的外周面18c、更严谨地说在压缩机侧突起18d与贯穿孔2d的内周面之间形成间隙S。
如此，在本实施方式中，在压缩机侧突起18d、贯穿孔2b的内周面之间形成间隙S，轴承保持架18仅用涡轮侧突起18b压入贯穿孔2b而固定。由此，减少轴承保持架18与轴承外壳2的接触面积，可以抑制通过轴承保持架18从轴承外壳2向半浮式轴承19传递的热量。另外，由于减少轴承保持架18与轴承外壳2之间的接触面积，也可以抑制伴随主轴8的旋转的振动向轴承外壳2的传递。
压入部18g形成于轴承保持架18中的比轴向中心位置O靠涡轮叶轮9侧，间隙S形成于轴承保持架18的外周面18c中相比于中心位置O靠压缩机叶轮10侧。
比较主轴8中的涡轮叶轮9侧与压缩机叶轮10侧，则压缩机叶轮10侧伴随主轴8的旋转的振动大，主轴8中，压缩机叶轮10侧相比较于涡轮叶轮9侧振动大。在此，由于在相比于中心位置O靠涡轮叶轮9侧形成压入部18g、在相比于中心位置O靠压缩机叶轮10侧形成间隙S，可更进一步地抑制伴随主轴8的旋转的振动通过轴承保持架18向轴承外壳2传递。
轴承保持架18可以从涡轮叶轮9侧以及压缩机叶轮10侧中任意一侧插通贯穿孔2b。可是，为了从涡轮叶轮9侧插入，需要使涡轮叶轮9与插入主轴8的连结部分被插通的部位的内径为轴承保持架18的外径以上。可是，由于在涡轮叶轮9侧导入高压的废气气体，存在使上述部位变大而产生泄露的可能，所以不怎么理想。在本实施方式中，轴承保持架18在贯穿孔2b中，从压缩机叶轮10侧(图2中，右侧)插通贯穿孔2b。
因此，涡轮侧突起18b的外径设定为在贯穿孔2b中、相比于涡轮侧突起18b靠压缩机叶轮10侧为最小的最小内径以下。在此，最小内径是贯穿孔2b中、与压缩机侧突起18d对置的部位2f的内径，该部位2f的内径比与涡轮侧突起18b对置的部位2e的内径大。
其结果，涡轮侧突起18b能够在与贯穿孔2b中、与涡轮侧突起18b对置的部位2e抵接之前，不会抵接于其它部位地插入贯穿孔2b中。因此，轴承保持架18向贯穿孔2b的压入作业变得容易。
图3(a)以及图3(b)是用于说明变形例的轴承结构27、37的图。图3(a)表示第一变形例的轴承结构27中的与图2对应的部位的剖面。图3(b)表示第二变形例的轴承结构37中的与图2对应的部位的剖面。
如图3(a)所示，在第一变形例的轴承结构27中，轴承保持架18具备形成于比中心位置O靠压缩机叶轮10侧(图3(a)中，右侧)的压入部28g。另外，间隙S形成于轴承保持架18的外周面18c中、比中心位置O靠涡轮叶轮9侧。
详细地说，压入部28g形成于压缩机侧突起18d。压入部28g压入前的外径比与压缩机侧突起18d对置的贯穿孔2b的部位2f的内径稍大。另外，间隙S形成于涡轮侧突起18b与贯穿孔2b的内周面之间。
将轴承外壳2内的涡轮叶轮9侧与压缩机叶轮10侧进行比较，涡轮叶轮9侧为高温。在此，由于在比中心位置O靠压缩机叶轮10侧形成压入部28g、在比中心位置O靠涡轮叶轮9侧形成间隙S，所以，可以更进一步抑制通过轴承保持架18从轴承外壳2向半浮式轴承19传递的热量。
如图3(b)所示，在第二变形例的轴承结构37中，涡轮侧突起18b没有形成。取而代之，贯穿孔2b的内周面在涡轮叶轮9侧(图3(b)中，左侧)上具备环状突起2g。
在第二变形例的轴承结构37中，轴承保持架18在外周面18c上具备作为与环状突起2g的径向内侧对置的部位而形成的压入部38g。压入部38g压入前的压入部38g的外径比环状突起2g的内径大地形成。如此，即使不在轴承保持架18侧的外周面18c设置突起，也可以在贯穿孔2b的内周面上设置环状突起2g，在贯穿孔2b中压入轴承保持架18。
在上述实施方式以及变形例中，压入部18g、28g、38g形成于比中心位置O靠涡轮叶轮9侧或压缩机叶轮10侧中任意一方上，间隙S形成于任意另一方上。可是，压入部18g、28g、38g可以跨过中心位置O而形成。
另外，在上述实施方式以及第一变形例中，形成涡轮侧突起18b以及压缩机侧突起18d。可是，如第二变形例，既可以不设置涡轮侧突起18b，也可以设置涡轮侧突起18b而不设置压缩机侧突起18d。另外，可以不设置涡轮侧突起18b以及压缩机侧突起18d。这些情况下，通过在贯穿孔2b设置环状突起，形成压入部18g、28g、38g。可是，能通过形成涡轮侧突起18b、压缩机侧突起18d，调整涡轮侧突起18b、压缩机侧突起18d的外径而容易地形成间隙S。
另外，在上述实施方式以及变形例中，涡轮侧突起18b的外径是在贯穿孔2b中、比涡轮侧突起18b靠压缩机叶轮10侧为最小的最小内径以下。可是，可以涡轮侧突起18b的外径比最小内径大，涡轮侧突起18b的压入位置是多个。
另外，在上述实施方式中，推力轴承作为与半浮式轴承19不同的部件而设置。可是，在半浮式轴承19的端面上可以一体设置推力轴承。
另外，在上述实施方式中，定位部件20限制半浮式轴承19相对于轴承保持架18的向轴向以及旋转方向的移动。可是，定位部件20可以不限制轴向上的移动。可是，能通过限制轴向上的移动，限制半浮式轴承19与推力轴承等的周边部件接触。另外，在半浮式轴承19的端面，一体设置推力轴承的情况优选限制轴向的移动。
另外，在上述的实施方式中，润滑油通过油路2c以及轴承保持架18的供油孔18e导入主体部18a的内部。可是，以在半浮式轴承19的涡轮叶轮9侧、压缩机叶轮10侧直接导入润滑油的方式，可以使油路2c分支。该情况下，供油孔18e以及油孔19c可以在分支的油路2c的涡轮叶轮9侧的开口部附近以及压缩机叶轮10侧的开口部附近分别设置。另外，在轴承面19a、19b的内周面上，例如可以形成在主轴8的轴向、径向上延伸的槽。
以上，参照附图同时本发明的实施方式进行说明，但本发明不限于该实施方式。如果是本领域技术人员，则当然明白能在记载于保护范围的范畴内，想到各种变更例或修正例，即使关于那些内容当然也属于本发明的技术性范畴内。
产业上的利用可能性
本发明能够利用于通过半浮式轴承支撑主轴的轴承结构以及增压器。

Claims (7)

1.一种轴承结构，其特征在于，
具备：
贯穿孔，其形成于收纳主轴的轴承外壳内并在上述主轴的轴向上贯穿，该主轴在一端设置涡轮叶轮，在另一端设置压缩机叶轮；
作为收纳于上述贯穿孔中的环状部件的轴承保持架；
半浮式轴承，其为收纳于上述轴承保持架内的环状部件，并支撑在内部插通的上述主轴；以及
定位部件，其相对于上述轴承保持架以及上述半浮式轴承的双方，在上述主轴的径向上插通，相对于上述轴承保持架限制上述半浮式轴承向上述主轴的旋转方向的移动，
上述轴承保持架包含压入上述贯穿孔的压入部，
在上述轴向的上述轴承保持架的两端部的外周面的至少一方与上述贯穿孔的内周面之间形成间隙。
2.根据权利要求1所述的轴承结构，其特征在于，
上述压入部形成于上述轴承保持架中的比上述轴向的中心位置靠上述涡轮叶轮侧以及上述压缩机叶轮侧的任意一侧，上述间隙形成于上述轴承保持架的外周面中比上述中心位置靠上述涡轮叶轮侧以及上述压缩机叶轮侧的任意另一侧。
3.根据权利要求2所述的轴承结构，其特征在于，
上述轴承保持架具备：
环状的主体部；
涡轮侧突起，其形成于比上述中心位置靠上述主体部中的上述涡轮叶轮侧的外周面，向上述主体部的圆周方向上延伸；
压缩机侧突起，其形成于比上述中心位置靠上述主体部中的上述压缩机叶轮侧的外周面，向上述主体部的圆周方向延伸；以及
供油孔，其在上述主体部的外周面中在上述涡轮侧突起以及上述压缩机侧突起之间开口，向上述主体部的内部引导润滑油，
上述压入部由上述涡轮侧突起以及上述压缩机侧突起中的任意一方形成，上述间隙形成于上述涡轮侧突起以及上述压缩机侧突起的任意另一方与上述贯穿孔的内周面之间。
4.根据权利要求3所述的轴承结构，其特征在于，
上述涡轮侧突起的外径是上述贯穿孔的在比上述涡轮侧突起靠上述压缩机叶轮侧成为最小的内径以下，上述轴承保持架从上述贯穿孔的上述压缩机叶轮侧插通上述贯穿孔。
5.根据权利要求2至4任一项所述的轴承结构，其特征在于，
上述压入部形成于比上述中心位置靠上述涡轮叶轮侧。
6.根据权利要求2至4任一项所述的轴承结构，其特征在于，
上述压入部形成于比上述中心位置靠上述压缩机叶轮侧。
7.一种增压器，其特征在于，
具备上述权利要求1至6任一项所述的轴承结构。
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