CN101415920A - 增压器 - Google Patents

Abstract

一种增压器，包括壳体和通过滚动轴承支承在壳体内的中心孔内的涡轮机轴。用于滚动轴承的润滑油仅存在于壳体内。冷却水套设置在壳体的主体部分内，在从主体部分的一个轴向端部到其另一个轴向端部的区域上。

Description

增压器

技术领域

本发明涉及增压器。

背景技术

增压器已广泛地使用在汽车中，因为它们可以进一步增强发动机的性能。涡轮增压器包括壳体和通过轴承支承在壳体内的中心孔内的涡轮机轴。在这样的传统涡轮增压器中，为轴承供给发动机油以将其润滑。因此，许多用作用于发动机油的通道的孔形成在涡轮机的小壳体内，如在专利文献1和2中描述。

专利文献1：JP-A-5-141259公布

专利文献2：JP-A-10-19045公布

发明内容

在专利文献1和2中描述的涡轮增压器中，许多孔形成在壳体的主体部分内，如以上所述。因此，从空间的观点考虑，难以在壳体的主体部分内形成冷却剂通道(用于冷却涡轮增压器)，且此外冷却水套可能仅形成在主体部分的部分处。因此，遇到的问题是冷却剂的冷却效果差，且因此轴承的温度变高，使得易于发生卡死。

此外，在专利文献1和2中描述的增压器中，由于被例如在发动机处产生的碳渣的异物污染的发动机油被供给到轴承。因此，特别是当轴承是滚动轴承时，该滚动轴承的耐久性降低。因此，用于去除这样的异物的过滤器等被设置在发动机油通道的中间部分内。即使在此情况中，异物也不能完全地被移除，并且除此以外，遇到的问题是结构变得复杂。

考虑到以上问题实现本发明，且本发明的目的是提供一种增压器，其中可以使用简单的构造来维持滚动轴承的性能，且也可以增强冷却效果。

解决问题的装置

以上的目的已通过本发明的增压器实现，该增压器包括其内设置了冷却水套的壳体和通过滚动轴承支承在壳体的中心部分内的中心孔内的涡轮机轴，涡轮机安装在涡轮机轴的一个端部上，且在轴向方向上布置在壳体外侧；其中，用于滚动轴承的润滑油仅存在于壳体内；且冷却水套设置在壳体的主体部分内，在从主体部分的一个轴向端部到其另一个轴向端部的区域上。

在该构造中，用于滚动轴承的润滑油仅存在于壳体内，且因此可以防止润滑油如在传统结构中一样，被增压器外界的因素污染，例如，在发动机内形成的碳渣。因此，可以防止滚动轴承的性能由于润滑油而降低。并且除此以外，不需要用于从外部接收润滑油的任何构造，且因此将结构简化。此外，不需要在壳体的主体部分内设置用于从外部接收润滑油的通道。因此，冷却水套可以设置在壳体的主体部分内，在从一个轴向端部到另一个轴向端部的大范围内。通过此冷却水套实现的冷却效果可以增强，且滚动轴承可以在壳体的轴向方向上的大范围内被冷却。

在此增压器中，优选地冷却水套包括通道，用于使冷却剂围绕中心孔在周向上流动至少超过一圈。在此构造中，通过使冷却剂沿通道流动，防止冷却剂驻留在壳体内。通过使冷却剂这样流动而不允许冷却剂驻留在壳体内，则可以进一步增强通过冷却水套的冷却效果。此外，通过使冷却剂在周向上流过通道至少超过一圈，可以在大范围内实现冷却。

根据本发明的另一个方面提供了增压器，增压器包括其内设置有冷却水套的壳体和通过滚动轴承支承在壳体中心部分内的中心孔内的涡轮机轴，涡轮机安装在涡轮机轴的一个端部上且在轴向方向上布置在壳体的外侧；其中冷却水套包括通道，用于使冷却剂围绕中心孔在周向上流动至少超过一圈。

在此构造中，通过使得冷却剂沿通道流动，防止了冷却剂驻留在壳体内。通过使得冷却剂这样流动而不允许冷却剂驻留在壳体内，通过冷却水套的冷却效果可以增强。此外，通过使得冷却剂在轴向方向上流过通道至少超过一圈，可以在大范围内实现冷却。因此，滚动轴承可以被有效地冷却，且可以防止滚动轴承的温度变高，由此防止由于卡死等的损坏，且可以维持滚动轴承的性能。

在以上的增压器中，优选地通道被构造为使得冷却剂在一个方向上沿圆周流动且然后返回，且在与该一个方向相反的另一个方向上沿圆周流动。以此构造，能容易地获得用于使冷却剂围绕中心孔在周向上流动至少超过一圈的通道。还有，通道的延伸超过一圈的部分可以沿中心孔且靠近中心孔设置，且可以增强对于设置在该中心孔内的滚动轴承的冷却效果。

在以上的增压器中，优选地，通道包括：至少一个第一通道部分，用于使冷却剂在一个方向上流动，至少一个第二通道部分，用于使冷却剂在另一个方向上流动，和至少一个返回通道部分，其将第一通道部分和第二通道部分相互连接，且第一通道部分和第二通道部分在轴向方向上并置。在此构造中，冷却剂可以在一个方向上沿第一通道部分沿圆周流动，且然后在通过返回通道部分后，可以在另一个方向上沿第二通道部分沿圆周流动，并且防止了冷却剂的驻留面且可以增强冷却效果。因为第一通道部分和第二通道部分在轴向方向上并置，所以通道可以紧密地布置在壳体内，且能增强冷却效果。

在以上的增压器内，优选地，在主体部分内，冷却水套的部分布置在涡轮机和滚动轴承之间。在此构造中，来自安装在涡轮机轴的一个端部的涡轮机的热量可以通过冷却水套的该部分有效地吸收，且可以抑制滚动轴承的温度上升。

在以上的增压器中，优选地，热屏蔽构件介于在涡轮机和壳体之间，且空气室介于在热屏蔽构件和壳体之间。在此构造中，来自涡轮机的热量被热屏蔽构件阻挡，且能抑制由于该热量导致的壳体和滚动轴承的温度上升。而且除此以外，由于在热屏蔽构件和壳体之间设置了空气室，所以来自涡轮机的热量更不易于传递到壳体，且可以进一步抑制壳体和滚动轴承的温度上升。

在以上的增压器中，用于存储润滑油的箱部分可以设置在壳体内或壳体的主体部分附近，且进一步可以设置用于将润滑油从箱部分供给到中心孔的供给装置。在此构造中，可以容易地获得其中用于滚动轴承的润滑油仅存在于壳体内的结构。

在此情况中，供给装置可以包括：叶片构件，用于根据涡轮机轴的旋转而在中心孔内产生空气流动，以在中心孔内形成相对于箱部分内的压力为负压的压力，以及润滑剂通道，其从箱部分通向中心孔，使得润滑油可以通过负压从箱部分被抽吸上来而通过润滑剂通道流到中心孔。

以该构造，当涡轮机轴旋转时，通过叶片构件在中心孔内产生相对于箱部分内的压力为负压的压力，且通过润滑剂通道将润滑油从箱部分供给到中心孔。

在以上的增压器内，优选地，供给装置包括设置在箱部分和中心孔之间的芯绳构件，以通过芯绳构件的毛细作用将润滑油从箱部分供给到中心孔。以该构造，通过芯绳构件的毛细作用润滑油从箱部分供给到中心孔。因此，即使当涡轮机轴的旋转停止时，润滑油也可以供给到接收在中心孔内的滚动轴承。

在其中用于滚动轴承的润滑油仅存在于壳体内的本发明的增压器内，不需要用于从外部接收润滑油的任何通道。因此，冷却水套可以设置在壳体的主体部分内，在从一个轴向端部到另一个轴向端部的大范围内。因此，通过该冷却水套的冷却效果可以增强，且滚动轴承可以在壳体的轴向方向上在大范围内被冷却。

附图说明

图1是示出了本发明的增压器的一个优选实施例的截面视图；

图2是沿图1的线II-II截取的截面视图；

图3是在图1的增压器内采用的滚动轴承的截面视图；

图4是在本发明的增压器内可采用的滚动轴承的截面视图；

图5是滚动轴承的中间圈的解释视图；

图6是本发明的增压器的另一个实施例的截面视图；

图7是示出了图6的壳体和设置在壳体内的冷却水套的透视图；

图8是示出了改良的壳体和设置在壳体内的改良的冷却水套的透视图。

具体实施方式

现在将参考附图描述本发明的优选实施例。

图1是本发明的增压器的一个优选实施例(第一实施例)的截面视图。该增压器包括壳体40和通过滚动轴承10a和10b支承在壳体40内的涡轮机轴41。涡轮机42安装在涡轮机轴41的一个端部上，且在轴向方向上布置在壳体40的外侧，且压缩机(未示出)安装在涡轮机轴41的另一个端部上。该增压器用作汽车发动机的涡轮增压器。滚动轴承10a和10b在轴线C的方向上被相互隔开且因此布置成两排。

壳体40包括主体部分40a，主体部分40a具有圆柱形外周和从主体部分40a的端部50的外周部分径向向外延伸的凸缘部分40b。主体部分40a具有形成在其径向中央部分(中心部分)的中心孔43，且该中心孔43是圆形孔，其具有与轴线C一致的中心线(轴线)。成对的滚动轴承10a和10b设置在中心孔43内。涡轮机轴41通过这些滚动轴承10a和10b支承以绕轴线C旋转。

壳体40的主体部分40a具有设置在其内的冷却水套26。冷却水套26设置在主体部分40a内在从主体部分的一个轴向端部49到主体部分的另一个轴向端部50延伸的区域上。具体地，相对于轴向方向，冷却水套26设置在从主体部分40a的一个端部49处的侧壁17的内表面到另一个端部50处的侧壁18的内表面的范围内，且冷却水套26的轴向尺寸大于中心孔43的轴向尺寸。以该布置，冷却水套26轴向地延伸以包括分别布置在所述对的滚动轴承10a和10b的径向外侧区域。

关于主体部分40a的周向方向，冷却水套26具有布置在涡轮机42的侧处且围绕靠近涡轮机42的一个滚动轴承10a的环形部分(在周向上连续地延伸)。用于存储待供给到滚动轴承10a和10b的润滑油的箱部分35形成在主体部分40a内，即，在布置在另一个端部50侧处的主体部分40a的内部的部分的下方部分处(布置在另一个滚动轴承10b的径向外侧)。

因此，除了在箱部分35存在区域处之外，冷却水套26在轴向方向和径向方向上封闭了中心孔43。

冷却水套26形成为空间部分，该空间部分由主体部分40a的一个端部49处的环形侧壁17、另一个端部50处的环形侧壁18的部分、形成中心孔43的内周壁19和主体部分40a的外周处设置的外周壁20限定。用于冷却目的的冷却剂存在于该空间部分内，以冷却滚动轴承10a和10b。多个散热片24形成在内周壁19上且从内周壁19径向向外突出，增强了对于滚动轴承10a和10b的冷却效果。内周壁19包括限定中心孔部分43的外周表面的直径较大的管状部分19a，和从直径较大的管状部分19a通过阶梯状部分朝向一个轴向端49延伸的直径较小的管状部分19b(其在直径上小于直径较大的管状部分19a)。

另外，在主体部分40a内，冷却水套26具有布置在涡轮机42和滚动轴承10a之间的部分。具体地，冷却水套26具有布置在一个端部49侧处的且径向内侧延伸超过中心孔43的内周表面43a的部分。该部分形成为环形部分33。该环形部分33的内周壁由直径较小的管状部分19b限定，且环形部分33的侧壁由侧壁17的内周部分限定。以该构造，环形部分33介于在涡轮机42和滚动轴承10a之间且因此来自涡轮机42的热量被位于管状部分33内的冷却剂有效地吸收，且特别可以抑制靠近涡轮机42的滚动轴承10a的温度上升。

图6是本发明的增压器的另一个实施例(第二实施例)的截面视图。该增压器(涡轮增压器)类似于图1的增压器，其包括壳体40和通过滚动轴承10a和10b支承在壳体40的中央部分内的中心孔43内的涡轮机轴41。壳体40具有围绕中心孔43设置的冷却水套26。虽然该冷却水套26在形式上与图1的冷却水套26不同，但壳体40、涡轮机轴41和滚动轴承10a和10b在构造上类似于图1的它们的构造。

图7是示出了壳体40和设置在该壳体内的冷却水套26的透视图，且冷却水套26以实线来表示而壳体40的外部形状以点划线来表示。在图6和图7中示出的冷却水套26包括通道16以用于使冷却剂围绕中心孔43(一对滚动轴承10a和10b提供在该中心孔43内)在周向上流动至少超过一圈(360°)。在壳体40的主体部分40a内，该通道16设置在从一个轴向端部49到另一个轴向端部50的范围内。以该布置，冷却水套26轴向地延伸以包括分别布置在所述对的滚动轴承10a和10b的径向外侧的区域。

形成了冷却水套26的通道16被构造成使得冷却剂在一个方向上沿圆周流动，并且然后返回，且在与该一个方向相反的另一个方向上沿圆周流动。具体地，该通道16包括形成在壳体40内且在周向上延伸长的孔，且该通道16包括：一个第一通道部分29，用于使冷却剂围绕轴线C在一个方向上(当从涡轮机42侧轴向地看时为顺时针方向)沿圆周流动，一个第二通道部分30用于使冷却剂在与该一个方向相反的另一个方向上(当从涡轮机42侧轴向地看时为逆时针方向)沿圆周流动，和一个将第一通道部分29和第二通道部分30相互连接的且使冷却剂的流动方向改变180度的返回通道部分32。关于第一通道部分29、第二通道部分30和返回部分32的在壳体40内的轴向布置，这些通道部分布置在从主体部分40a的一个端部49处的侧壁17的内表面到另一个端部50处的侧壁18的内表面的范围内。

在壳体40的主体部分40a内，第一通道部分29布置在一个端部49侧，且第二通道部分30布置在另一个端部50侧，并带有布置在第一通道部分29和第二通道部分30之间的壁34(见图6)。第一通道部分29包括弯曲形状的入口部分29a，入口部分29a具有通到壳体40的外周表面的开口23，第一通道部分29还包括环形部分29b，环形部分29b从入口部分29a连续地延伸大致180度。该环形部分29b与返回通道部分32的上游侧连续。第二通道部分30包括与返回通道部分32的下游侧连续的大致180度的环形部分30a，和直的出口部分30b，出口部分30b与环形部分30a连续且具有通到壳体40的外周表面的开口25。第一通道部分29的环形部分29b和第二通道部分30的环形部分30a在轴向方向上并置(即在平行于轴线C的方向上连结)。第一通道部分29的环形部分29b具有恒定的流动通道面积(横截面积)，且第二通道部分30的环形部分30a也具有恒定的流动通道面积，且因此冷却剂可以平滑地流动通过这些环形部分。另外，在通道16的横截面内，拐角部分是圆形的(或弯曲的)，使得流动的冷却剂将更不易于停滞或被扰动。另外，优选地，在第一通道部分29和返回通道部分32之间的相互连接部分的拐角部分，以及在返回通道部分32和第二通道部分30之间的相互连接部分的拐角部分是圆形的(或弯曲的)，以实现冷却剂的平滑流动。

第一通道部分29是布置在一个滚动轴承10a(靠近涡轮机42)的径向外部且轴向延伸到靠近涡轮机42的一个端部49的大致环形部分。第二通道部分30是布置在靠近压缩机(未示出)布置的另一个滚动轴承10b的径向外部的大致环形部分。以该布置，通道16在轴向方向和径向方向上封闭中心孔43(滚动轴承10a和10b设置在其中)。箱部分35形成在主体部分40a的内部的部分处且布置在另一个端部50侧，其用于存储待被供给到滚动轴承10a和10b的润滑油，箱部分35与主体部分40a一体地形成。

因此，通道16形成为带有返回部分的螺旋形形状，且围绕壳体40的中心部分(中心孔43)环绕两次(两圈)。冷却剂从设置在壳体40外侧的冷却剂供给源(未示出)供给到该通道16，且该冷却剂通过第一通道部分29的入口部分29a和环形部分29b，返回通道部分32，和第二通道部分30的环形部分30a和出口部分30b，且通过这样可冷却滚动轴承10a和10b。然后，因此而通过了壳体40的冷却剂返回到冷却剂供给源。冷却剂供给源可以因此将冷却剂供给到壳体40，且也可以将由于在通过壳体40的冷却剂通道期间热量交换而其温度升高的冷却剂进行冷却。

图8示出了改良的壳体40和设置在壳体40内的改良的冷却水套26。在本发明的增压器内，形成了冷却水套26的通道16仅需要包括至少一个第一通道部分29、至少一个第二通道部分30和至少一个返回通道部分32，且在图6和图7的实施例中，通道16包括一个第一通道部分29，一个第二通道部分30和一个返回通道部分32。然而，在图8的改良例中，通道16包括两个返回通道部分，且进一步包括第一通道部分29，第二通道部分30和第三通道部分38。

更具体地，第一通道部分29接收了来自供给源(未示出)的冷却剂且使冷却剂围绕轴线C在一个方向(当从涡轮机侧轴向地看时为逆时针方向)沿圆周流动。第一返回通道部分32将第一通道部分29和第二通道部分30相互连接，且使冷却剂的流动方向改变180度。第二通道部分30使冷却剂在与该一个方向相反的另一个方向(当从涡轮机侧轴向地看时为顺时针方向)沿圆周流动。第二返回通道部分39将第二通道部分30和第三通道部分38相互连接，且又使冷却剂的流动方向改变180度。第三通道部分38使冷却剂围绕轴线C在一个方向(当从涡轮机侧轴向地看时为逆时针方向)沿圆周流动，且使冷却剂流动到供给源(未示出)。第一通道部分29的环形部分29b和第二通道部分30的环形部分30a在轴向方向上并置，且第二通道部分30的环形部分30a和第三通道部分38的环形部分38a在轴向方向上并置。优选地，在第一通道部分29和第一返回通道部分32之间的相互连接部分的拐角部分，以及在第一返回通道部分32和第二通道部分30之间的相互连接部分的拐角部分是圆形的(或弯曲的)，以实现冷却剂的平滑流动。另外，优选地，在第二通道部分30和第二返回通道部分39之间的相互连接部分的拐角部分，以及在第二返回通道部分39和第三通道部分38之间的相互连接部分的拐角部分是圆形的(或弯曲的)，以实现冷却剂的平滑流动。

即，该通道16形成为带有返回部分的螺旋形形状，且围绕壳体40的中心部分(中心孔43)环绕三次(三圈)。关于第一通道部分29、第二通道部分30、第三通道部分38、第一返回通道部分32和第二返回通道部分39的轴向布置，这些通道部分布置在从主体部分40a的一个端部49处的侧壁17的内表面到另一个端部50处的侧壁18的内表面的范围内。除了通道16围绕壳体40的中心部分环绕三次，且冷却剂通过第一通道部分29的流动方向以及冷却剂通过第二通道部分30的流动方向不同之外，该改良例的构造类似于图7的实施例的构造。

冷却剂从设置在壳体40外部的冷却剂供给源(未示出)供给到通道16，且该冷却剂通过第一通道部分29的入口部分29a和环形部分29b，第一返回通道部分32，第二通道部分30的环形部分30a，第二返回通道部分39，和第三通道部分38的环形部分38a和出口部分38b，且通过这样可冷却滚动轴承10a和10b。然后，这样通过了壳体40的冷却剂返回到冷却剂供给源。

在以上的实施例的增压器中，冷却剂沿通道16流动，且通过这样防止了冷却剂驻留在壳体40内。通过使冷却剂如此流动而不允许冷却剂驻留在壳体40内，可以增强对于滚动轴承10a和10b的冷却效果。此外，通道16使冷却剂至少在周向上流动超过一圈，可以在大范围内实现冷却。因此，滚动轴承10a和10b可以有效地被冷却。因此，防止滚动轴承10a和10b的温度变高，这样防止了由于卡死和其他原因的损坏，且可以维持滚动轴承10a和10b的性能。

此外，通道16被构造为围绕壳体40的中心部分环绕至少超过一次且具体地多次环绕(两次或三次)，且因此流动通道面积(截面面积)可以形成为合适的尺寸。即，通过将流动通道区域形成为合适的尺寸，与图1的实施例相比可以降低流动通道面积，在图1的实施例中，通道16围绕壳体40的中心部分环绕一次。因此，导致冷却剂以一定程度的速度流动，且防止冷却剂驻留在壳体40内。顺便提及，优选地，通道16围绕壳体40的中心部分环绕不超过三次。更优选地，通道16围绕壳体40的中心部分环绕不超过两次，且优选地环绕两次，如在图6和图7的实施例中一样。这样设置的原因是在第三圈(第三通道部分38)中，冷却剂的温度变得相当高，使得冷却剂不能在供给源(未示出)处被充分地冷却，这通常未能增强对滚动轴承10a和10b的冷却效果。此外，在壳体40通过铸造制造的情况中，通道16的流动通道面积在通道16围绕壳体40的中心部分环绕超过三次时降低，且很难保证用于铸造的芯的强度，且令人担心的是壳体40的制造可能变得困难。但是，在通道16围绕壳体40的中心部分环绕两次情况中，通过铸造的制造容易，且除此以外增强了铸造产品的精度。

此外，使冷却剂沿通道16流动，且因此可以平滑地流动，且设置在冷却剂供给源处的泵的容量可以降低。此外，吸收了壳体40内的热量的冷却剂可以快速地返回到供给源而不允许冷却剂驻留在壳体40内，且冷却剂可以在该供给源处被冷却。因此，与图1的实施例相比，可以用更少量的冷却剂而更有效地冷却滚动轴承10a和10b。

此外，通道16被构造为使得冷却剂在一个方向上沿圆周流动并且返回，而且在与该一个方向相反的另一个方向上沿圆周流动。因此，容易获得这样的构造，即其中冷却剂围绕中心孔43流动至少超过一圈，且通道16的延伸超过一圈的该部分可以沿中心孔43且靠近中心孔43设置。即，获得这样的构造，即其中，第一通道部分29的环形部分29b和第二通道部分30的环形部分30a在轴向方向上并置，且布置为靠近滚动轴承10a和10b且在其径向外部。因此，通道16布置为靠近滚动轴承10a和10b，且因此可以增强对于滚动轴承10a和10b的冷却效果。此外，通道16的入口部分的开口23和通道16的出口部分的开口25布置为相互靠近，如在图7和图8中示出，且壳体靠近供给源(未示出)的部分可以形成为紧凑的构造。

此外，在图6和图7的通道16中，第一通道部分29和第二通道部分30并置，在图8的通道16内，第一通道部分29和第二通道部分30并置，且第二通道部分30和第三通道部分38并置。因此，通道16可以密集地布置在壳体40内，且可以增强冷却效果。此外，通道形成在周向上，且因此滚动轴承10a和10b可以在其整个周围被冷却，且滚动轴承10a和10b可以在其整个周围被均匀地冷却。因此，防止了滚动轴承10a和10b的每个的温度在其局部部分处变高。

此外，冷却剂在设置在壳体40外部的冷却剂供给源(未示出)处被冷却，且被供给的冷却剂首先通过的第一通道部分29靠近涡轮机42布置，且第二通道部分30(和第三通道部分38)靠近压缩机(未示出)布置。因此，在壳体40内温度变得较高的涡轮机侧部分(42)可以被有效地冷却。

此外，在图6中，第一通道部分29的环形部分29b具有大致环形部分33，该环形部分33布置在主体部分40a的一个端部49处，且径向向内突出超过中心孔43的内周表面43a。在主体部分40a内，该环形部分33布置在涡轮机42和滚动轴承10a之间。以该布置，环形部分33在轴向方向上介于在涡轮机42和滚动轴承10a之间，且来自涡轮机42的热量可以通过该环形部分33的冷却剂被有效地吸收，且特别能抑制靠近涡轮机42的滚动轴承10a的温度上升。

以上实施例的每个的涡轮机包括介于在涡轮机42和壳体40之间的热屏蔽构件27(见图1和图6)。热屏蔽构件27由陶瓷材料或金属制成，且包括介于在侧壁17和涡轮机42之间的盘状部分27a，和从盘状部分27a朝向壳体40延伸的圆柱形部分27b。涡轮机42的近端部分(涡轮机轴41)通过盘状部分27a内的中心孔，且狭窄间隙形成在该中心孔的内周边缘和涡轮机42的近端端部的外周之间。圆柱形部分27b的远端端部保持与壳体40的主体部分40a的外周部分接触。以该布置，环形空气室28形成在热屏蔽构件27和壳体40的侧壁17之间，换言之，该环形空气室通过盘状部分27a、圆柱形部分27b和侧壁17限定。以该构造，来自涡轮机42的热辐射和热空气传导被热屏蔽构件27阻挡，且能抑制由于该热量导致的壳体40和滚动轴承10a和10b温度上升。此外，因为在热屏蔽构件27和壳体40之间设置了空气室28，所以来自涡轮机42的热量更不易于传递到壳体40，以致能抑制壳体40和滚动轴承10a和10b的温度上升。

另外，该涡轮增压器具有润滑结构，其中，用于滚动轴承10a和10b的润滑油仅存在于壳体40内。

具体地，虽然可以设置其中润滑油被密封在主体部分40a的中心孔43内的润滑结构，或其中润滑油(润滑脂)被填充在接收在中心孔43内的滚动轴承10a、10b部分内的润滑结构，但在图1和图2中示出的润滑结构包括了形成在壳体40内的箱部分35以存储润滑油，和用于从箱部分35向中心孔43供给润滑油的供给装置K。该供给装置K也设置在壳体40内。图2是沿图1的线II-II截取的截面视图。

箱部分35通过由主体部分40a的内部的下部部分的部分形成的空间部分限定。箱35内的润滑油通过供给装置K供给到中心孔43，且用于润滑设置在中心孔43内的滚动轴承10a和10b。用于将该润滑油(已用于润滑滚动轴承的润滑油)和超量的润滑油从中心孔43返回到箱部分35的通道(未示出)形成在主体部分40a内。

在图2中，供给装置K包括从箱部分35通向中心孔43的通道48，和用于通过通道48将润滑油从箱部分35供给到中心孔43的机构。通道48包括从箱部分35的底部部分延伸到主体部分40a内的管构件48a，和形成在主体部分40a内且与管构件48a连通的孔48b。

形成在滚动轴承10a和10b或涡轮机轴41处的叶片构件44可以将润滑油通过通道48供给到中心孔43。例如，这些叶片构件44设置在滚动轴承10a和10b的旋转部分处，并且具体地，形成在滚动轴承10a和10b的笼8和9处，它们保持球(滚动体)。以该构造，当涡轮机轴41旋转时，笼8和9与滚动体一起旋转，且叶片构件44绕轴线C旋转。旋转的叶片构件44在中心孔43内产生空气流动，以在中心孔43内形成相对于箱部分35内的压力为负压的压力。结果，润滑油从箱部分35被抽吸上来且通过通道48自动地流到中心孔43。

另外，该增压器包括芯绳构件(未示出)，该芯绳构件用作供给装置K以用于将润滑油从箱部分35供给到中心孔43，芯绳构件设置在箱部分35和中心孔43之间。芯绳构件由使得润滑油渗透入芯绳构件内的材料制成。芯绳构件的一个端部浸入到存储在箱部分35内的润滑油内，且其另一个端部分布置在中心孔43内的滚动轴承(10)部分处。以该构造，箱部分35内的润滑油通过芯绳构件的毛细作用被供给到中心孔43。通过使用该线性构件，即使当涡轮机轴41的旋转停止时润滑油也可以供给到中心孔43内的滚动轴承10。

顺便提及的是，该芯绳构件可以与叶片构件44和通道48一起设置，或与这些供给装置的一个一起设置。

在以上构造的涡轮增压器中，润滑结构不是这种类型，即，与传统结构中一样，从涡轮增压器外部供给的发动机油用作用于滚动轴承10a和10b的润滑油。而是下述类型，即，其中用于滚动轴承10a和10b的润滑油仅在壳体40内循环。因此，润滑油将不会被例如在发动机内形成的碳渣的异物污染。因此，可以长时期维持滚动轴承10a和10b的良好的润滑状况。并且除此以外，用于从外部接收润滑油的任何通道不需要形成在壳体40的主体部分40a内。因此，冷却水套26可以设置在壳体40的主体部分40a内的从一个轴向端部49延伸到另一个轴向端部50的大范围内，如在从图1中示出。用于冷却剂的入口和出口(未示出)形成在主体部分40a内，且冷却剂以循环方式流过冷却水套26，且因此通过该大容量的冷却水套26增强冷却效果，且滚动轴承10a和10b可以通过在壳体40的轴向方向上大范围内的冷却剂冷却。结果，滚动轴承10a和10b的温度可以保持在低水平。

因此，用于滚动轴承10a和10b的润滑结构和用于冷却滚动轴承10a和10b的大冷却水套26可以设置在壳体40内，且结构可以被形成为简单和紧凑的设计。

虽然未示出，但可以使用改良的润滑结构以用于冷却该涡轮增压器内的滚动轴承10a和10b，其中，用于存储润滑油的箱部分设置在壳体40的主体部分40a附近，且润滑油通过供给装置从该箱部分供给到中心孔43。在此情况中，润滑结构也是下述类型，即其中用于滚动轴承10a和10b的润滑油仅存在于壳体40内。即，该箱部分虽然与主体部分40a分开但安装在主体部分40a上，使得箱部分和主体部分40a组合为单一的结构，且可以说该箱部分形成在壳体40内。

此外，可以使用另一种改良的润滑结构，其中，用于存储用于滚动轴承10a和10b的润滑油的箱部分设置在壳体40的外部，且润滑油从该箱部分通过供给装置供给到中心孔43。即，在该润滑结构中，用于滚动轴承10a和10b的润滑油仅存在于壳体40内，箱部分内和在壳体40和箱部分之间延伸的供给装置内。

在这些润滑结构中，用于滚动轴承10a和10b的润滑油也仅在壳体40内的中心孔43和箱部分之间流动。即，这些润滑结构的每个与发动机油在其中流动的那些部分独立，且因此用于滚动轴承10a和10b的润滑油将不会被例如形成在发动机内的碳渣的异物污染。

接着，将描述设置在该涡轮增压器内的滚动轴承10a和10b。成对的滚动轴承10a和10b(在下文中称为“滚动轴承10”)具有相同的构造。

在图3中，该滚动轴承10包括装配在涡轮机轴41上的单独的内圈1，固定到壳体40的中心孔43的内周表面上的单独的外圈3，和介于在内圈1和外圈3之间的单独的中间圈2。内圈1、中间圈2和外圈3以该次序在轴线C的方向上布置，并且在轴向上相对于彼此偏置。滚动轴承10进一步包括可滚动地布置在形成在内圈1和中间圈2之间的环形空间内的一排第一滚动体4，和可滚动地布置在形成在中间圈2和外圈3之间的环形空间内的一排第二滚动体5。

第一滚动体4以及第二滚动体5分别包括多个球，且多个球4a(第一滚动体4)通过笼8保持在圆周(其中心布置在轴线C上)上，而多个球5a(第二滚动体5)通过笼9保持在圆周(其中心布置在轴线C上)上。径向布置在外侧的球5a的数量大于径向布置在内侧的球4a的数量。球4a和5a具有相同的直径。替代地，球4a和球5a可以在直径方面相互不同，且例如球5a的直径可以小于球4a的直径。因此，当球5的直径降低时，在具有球5a的轴承部分处的摩擦转矩可以降低，且滚动轴承10的旋转阻力可以降低。因此，涡轮机轴41的旋转响应增强，且起始特性(起始时，转速突然增加)增强，且较有效地抑制涡轮机的滞后。

内圈1是环形构件，且其内周表面用作装配在涡轮机轴41上的装配面，且接触了球4a(第一滚动体)的第一滚道11形成在内圈1的外周表面上。

外圈3是环形构件且其外周表面用作装配到壳体40的中心孔43的内周表面的装配面，且接触了球5a(第二滚动体5)的第二滚道31形成在外圈3的内周表面上。内圈1的轴向尺寸大致等于外圈3的轴向尺寸。

中间圈2是环形构件，且在轴向尺寸上大于内圈1和外圈3。接触了球4a(第一滚动体)的第三滚道21形成在中间圈2的内周表面的部分上，且接触了球5a(第二滚动体5)的第四滚道22形成在中间圈2的外周表面的部分上。使它们的轴线和轴线C一致的内圈1、中间圈2和外圈3在轴线C的方向上彼此偏置，并且以彼此同心的关系布置。

中间圈2包括环形形状的直径较大的圈部分7和环形形状的直径较小的圈部分6，和布置在直径较大的圈部分7和直径较小的圈部分6之间且将它们相互连接的环形形状的倾斜的圈部分15。直径较小的圈部分6的外周表面的直径小于直径较大的圈部分7的外周表面的直径。倾斜的圈部分15以与轴线C的倾斜的关系线性地延伸。直径较大的圈部分7布置在内圈1的径向外部，带有介于在圈部分7和内圈1之间所述排第一滚动体4。外圈3布置在直径较小的圈部分6(直径较小的圈部分6与直径较大的圈部分7通过倾斜的圈部分15轴向连续)的径向外侧，带有介于在外圈3和圈部分6之间的所述排第二滚动体5。因此，外圈3可以在直径上减小，且滚动轴承10形成为其中避免了在径向方向上很突出的径向布置的结构。

环形的第三滚道21形成在直径较大的圈部分7的内周表面和倾斜的圈部分15的内周表面之间的边界部分处，且环形的第四滚道22形成在直径较小的圈部分6的外周表面和倾斜的圈部分15的外周表面之间的边界部分处。中间圈2在其纵向截面内具有弯曲的形状。

接触第四滚道22的第二滚动体5的节圆直径D3大于接触第三滚道21的第一滚动体4的节圆直径D4。因此，所述排的第一滚动体4和所述排的第二滚动体5可以在轴向方向上相互靠近布置，带有介于在所述排的第一滚动体4和所述排的第二滚动体5之间倾斜的圈部分15，且滚动轴承10的轴向尺寸可以降低。节圆直径意味着通过所述排的球的中心的圆的直径。

此外，球4a(第一滚动4)布置为与成对的相对的第一滚道11和第三轨道21成角度接触，且球5a(第二滚动体5)布置为与成对的相对的第四滚道22和第二滚道31成角度接触。对于第一和第二滚动体的接触角θ1和θ2相互相等，且例如在图3中为15°。因此，滚动轴承10可以接收在轴线C的方向上的载荷(轴向载荷)。此外，滚动轴承10形成为在轴线C的方向上延伸的轴向布置，且因此具有轴向减振性能。

此外，中间圈2形成为适合于实现滚动体4和5的角向接触的结构。即，第四滚道22形成在中间圈2的在直径较小的圈部分6和倾斜的圈部分15之间的边界部分处的外周上，因此，关于分别布置在第四滚道22的相对侧的肩部部分处，倾斜的圈部分15的肩部直径大于直径较小的圈部分6的肩部直径。因此，利用了倾斜的圈部分15的倾斜，第四滚道22可被形成角向接触的滚道。第三滚道21也形成在直径较大部分7和倾斜的圈部分15之间的边界部分处，因此，关于分别布置在第三滚道21的相对侧的肩部部分处，倾斜的圈部分15的肩部直径小于直径较大的圈部分7的肩部直径。因此，利用了倾斜的圈部分15的倾斜，第三滚道21可被形成角向接触滚道。

因此，内圈1和外圈3需要在它们的一个肩部部分处加厚，以使得所述排的滚动体4和所述排的滚动体5可以分别与内圈1和外圈3角向接触地布置。然而，中间圈2不需要为实现滚动体4和5的角向接触而被在一个肩部部分(倾斜的圈部分15)处加厚。因此，中间圈2的结构被简化，且中间圈2可以通过使具有均匀厚度的外周壁的圆柱形构件塑性地变形而容易地制造。

在该中间圈2中，直径较小的圈部分6在直径上小于直径较大的圈部分7，如上所述，且直径较小的圈部分6的第四滚道22的滚道直径D2小于直径较大的圈部分7的第三滚道21的滚道直径D1(D2<D1)。第四滚道22的滚道直径D2是滚道22的直径最小的部分的直径，且第三滚道21的滚道直径D1是滚道21的直径最大部分的直径。

在以上的构造中，所述排的球4a(第一滚动体4)可滚动地介于在内圈1和中间圈2的成对的相对的第一滚道11和第三滚道21之间，且所述排的球5a(第二滚动体5)可滚动地介于在中间圈2和外圈3的成对的相对的第二滚道31和第四滚道22之间。该滚动轴承10具有多排(两级)的滚动体4和5，它们布置在内圈1(装配在涡轮机轴41上)和外圈3(固定到壳体40内)之间。即，该滚动轴承10包括由内圈1、第一滚动体4和用作外圈的中间圈2形成的第一轴承部分A，和由用作内圈的中间圈2、第二滚动体5和外圈3形成的第二轴承部分B。

在以上构造的滚动轴承10中，当涡轮机轴41以预定的转速旋转时，滚动轴承10的内圈1以该预定的转速相对于外圈3旋转。在该旋转状况中，该预定的转速分配到布置在两级内的第一轴承部分A和第二轴承部分B。即，虽然内圈1与涡轮机轴41一起旋转，但中间圈2根据内圈1的旋转在低于内圈1的速度下旋转(即处于减速状况)。因此，每个轴承部分处的转速小于以上预定的转速。具体地，当涡轮机轴41旋转时，例如以20万转/分旋转时，靠近涡轮机轴41的第一(内部)轴承部分A以16万转/分旋转，而靠近壳体40的第二(外部)轴承部分B以4万转/分旋转，也就是，在以低于第一轴承部分A的速度旋转。分别分配到布置在多级内的轴承部分A和轴承部分B的转速根据涡轮机轴41的转速(也就是，内圈1的转速)而自动地改变。此时，包括外圈3的第二轴承部分B以低于包括内圈1的第一轴承部分A的速度的速度旋转，且转速以预定的比率分配到轴承部分A和轴承部分B。

在该滚动轴承10的中间圈2中，第四滚道22形成在直径较小的圈部分6(在直径上小于直径较大的圈部分7)和倾斜的圈部分15之间的边界部分的外周表面上。以该构造，第二滚动体5(接触形成于在直径较小的圈部分6和倾斜的圈部分15之间的边界部分处的第四滚道22)布置在径向内部位置处，且因此滚动轴承10的径向尺寸可以降低。即，外圈3的外径可以降低。因此，壳体40的中心孔43(其中，滚动轴承10a和10b(见图1)被固定地接收)的内径可以降低。结果，冷却水套26的容量可以增加。

此外，在该滚动轴承10的中间圈2内，第三滚道21形成于在直径较大部分7和倾斜的圈部分15之间的边界部分的内周表面上，且第四滚道22形成于在直径较小部分6和倾斜的圈部分15之间的边界部分的外周表面上。因此，可以降低滚动轴承10的轴向尺寸。

此处将参考图5描述。在比较例中，滚道仅形成在中间圈52的直径较大的圈部分57的内周上，以点划线表示，且滚道也在仅形成在直径较小的圈部分56的外周上，接触各自滚道的一排滚动体54的中央面和一排滚动体55的中央面之间的距离Q增加，和滚动轴承的总的轴向长度增加。然而，在本发明中，第三滚道21的部分和第四滚道22的部分分别形成在倾斜的圈部分15的内周表面上和外周表面上，如在图5中以实线表示，因此，分别接触第三滚道21和第四滚道22的所述排的滚动体4的中央面和所述排的滚动体5的中央面之间的距离P可以形成得小于距离Q(P<Q)。即，所述排的滚动体4和所述排的滚动体5可以相互更靠近地布置，且因此滚动轴承的轴向尺寸可以降低。

此外，第三滚道21的部分和第四滚道22的部分分别形成在倾斜的圈部分15的内周表面上和外周表面上，且接触第四滚道22的第二滚动体5的节圆直径D3大于接触了第三滚道21的第一滚动体4的节圆直径D4，且因此所述排的第一滚动体4和所述排的第二滚动体5可以在轴线C的方向上相互靠近地布置。因此，滚动轴承10在轴线C的方向上的尺寸可以降低。因此，用于接收滚动轴承10的空间在轴向方向上可以降低，且其他零件可以邻近于滚动轴承设置。

此外，在图3中示出的中间圈2中，第四滚道22的滚道表面22a布置在第三滚道21的滚道表面21a的径向内侧，且因此接触第四滚道22的所述排的第二滚动体5布置为在径向上更靠近轴线C，且因此滚动体的径向尺寸可以进一步降低。

本发明的滚动轴承10是这样的类型，即至少一个中间圈2介于在内圈1和外圈3之间，且多个滚动体可滚动地介于在内圈和中间圈的相对的滚道之间，且多个滚动体可滚动地介于在中间圈和外圈的相对的滚道之间。两个中间圈2a和2b可以介于在内圈1和外圈3之间，如图4中所示。在此情况中，内圈1、第一中间圈2a、第二中间圈2b和外圈3以该次序在轴向方向上布置，并且在轴向方向上彼此偏置。一排第一滚动体45可滚动地介于在内圈1和第一中间圈2a之间，且一排第二滚动体46可滚动地介于在第一中间圈2a和第二中间圈2b之间，且一排第三滚动体47可滚动地介于在第二中间圈2b和外圈3之间。

中间圈2a和2b在构造上与以上的实施例的中间圈2相同，且中间圈2a和2b的每个包括环形形状的直径较大的圈部分7和环形形状的直径较小的圈部分6，和布置在直径较大的圈部分7和直径较小的圈部分6之间并使它们相互连接的环形形状的倾斜的圈部分15。在中间圈部分2a和2b的每个中，第三滚道21形成在直径较大的圈部分7的内周表面和倾斜的圈部分15的内周表面之间的边界部分处，第四滚道22形成在直径较小的圈部分6的外周表面和倾斜的圈部分15的外周表面之间的边界部分处。

该滚动轴承10包括设置在内圈1(装配在涡轮机轴41上)和外圈3(固定到壳体40)之间的三个级内的三排滚动体45、46和47。即，该滚动轴承10包括第一轴承部分E，第一轴承部分E通过内圈1、第一滚动体45和用作外圈的第一中间圈2a形成；第二轴承部分F，第二轴承部分F由用作内圈的第一中间圈2a、第二滚动体46和用作外圈的第二中间圈2b形成；第三轴承部分G，第三轴承部分G通过用作内圈的第二中间圈2b、第三滚动体47和外圈3形成。以该构造，滚动轴承10的总的转速分配到轴承部分E、F和G，且能获得较适合于高速运行的滚动轴承10。

在本发明的滚动轴承10中，其部件部分可以由已知的材料制成，且特别地当球(滚动体)和中间圈由轻量陶瓷材料制成时，实现了能支承在更高的速度下旋转的轴的结构。

在以上实施例的每个的滚动轴承10中，内圈1可以相对于外圈3在下述转速下旋转，即，该转速是所述排的滚动体(也就是，轴承部分)的转速之和。以该构造，滚动轴承10总体上能很好地适合于高速旋转。因此，在该滚动轴承10中，可允许的总的转速增加，且滚动轴承10能在高度安全地情况下支承旋转的涡轮机轴41，且即使当该涡轮机轴41以高速旋转时也能稳定地支承涡轮机轴41。

此外，总的转速分配到轴承部分，且因此也可以抑制由于高速旋转导致的温度上升。因此，由于温度改变导致的轴承部分的尺寸改变也可以被降低到小的程度。而且除此以外，因为在每个轴承部分处的转速降低，所以关于用于滚动轴承10的润滑剂可以获得有利的效果。即，温度上升被抑制，且因此可以使用与目前使用的润滑油相比在耐热性上更低的且更便宜的类型的润滑油。而且除此以外，可以使用在保护地球环境方面更有利的植物油和生物可降解油。

此外，总的转速分配到多级轴承部分，使得在每个轴承部分处的转速被降低，且因此在每个轴承部分处的旋转阻力降低。因此，滚动轴承10可以总体上形成为低转矩的结构。因此，在采用这样的滚动轴承10的增压器内，在滚动轴承10的旋转力矩被降低，且因此增强旋转响应，且能抑制涡轮机的滞后。

此外，轴承部分布置在多级内，且因此当将预载荷施加到滚动轴承10时，可以实现对轴承部分的每个处的预载荷调整。因此，对于总的滚动轴承10的预载荷可以细微且精确地调整。

此外，每个笼具有环形形状，且当在横截面中看时，每个笼在轴线C的方向上从其一个端部向其另一个端部倾斜，如在图3和图4中示出。具体地，在图3中，笼8和9的每个包括直径较大的部分13a、直径较小的部分和将直径较大的部分13a与直径较小的部分13b在轴向方向上相互连接的倾斜的部分13c，且该倾斜部分13c以与中间圈2的倾斜的圈部分15类似的方式倾斜。以该构造，当球4a、5a滚动时，笼8、9搅动了球4a、5a附近的空气，因此增强冷却效果。以上所述的包括多个叶片的叶片构件(未示出)可以被设置在笼8、9处。

滚动轴承10不限制于以上的实施例，其可以采用任何其他适合的形式，且中间圈的数量可以多于两个。在此情况中，每个轴承部分处的转速进一步被降低，且可以获得能很好地适合于更高速度的滚动轴承。

Claims (10)

1.一种增压器，包括其内设置了冷却水套的壳体，和通过滚动轴承支承在所述壳体的中心部分内的中心孔内的涡轮机轴，涡轮机安装在所述涡轮机轴的一个端部上，且在轴向方向上布置在所述壳体外侧，其中

用于所述滚动轴承的润滑油仅存在于所述壳体内，

所述冷却水套设置在所述壳体的主体部分内，在从所述主体部分的一个轴向端部到其另一个轴向端部的区域上。

2.根据权利要求1所述的增压器，其中，所述冷却水套包括通道，所述通道用于使冷却剂围绕中心孔在周向上流动至少超过一圈。

3.一种增压器，包括其内设置有冷却水套的壳体和通过滚动轴承支承在所述壳体的中心部分内的中心孔内的涡轮机轴，涡轮机安装在所述涡轮机轴的一个端部上且在轴向方向上布置在所述壳体的外侧，其中

所述冷却水套包括通道，所述通道用于使冷却剂围绕中心孔在周向上流动至少超过一圈。

4.根据权利要求2或3所述的增压器，其中，所述通道被构造为使得冷却剂在一个方向上沿圆周流动，然后返回，且在与该一个方向相反的另一个方向上沿圆周流动。

5.根据权利要求4所述的增压器，其中，所述通道包括至少一个第一通道部分，用于使冷却剂在一个方向上流动，至少一个第二通道部分，用于使冷却剂在另一个方向上流动，和至少一个返回通道部分，其将所述第一通道部分和所述第二通道部分相互连接，且所述第一通道部分和所述第二通道部分在轴向方向上并置。

6.根据权利要求1至5的任一项所述的增压器，其中，所述冷却水套的一部分布置在所述涡轮机和在所述主体部分内的所述滚动轴承之间。

7.根据权利要求1至6的任一项所述的增压器，进一步包括：介于在所述涡轮机和所述壳体之间的热屏蔽构件，其中，空气室介于所述热屏蔽构件和所述壳体之间。

8.根据权利要求1至7的任一项所述的增压器，进一步包括：箱部分，其设置在所述壳体内或所述壳体的主体部分附近，用于存储润滑油，以及供给装置，其用于将所述润滑油从所述箱部分供给到所述中心孔。

9.根据权利要求8所述的增压器，其中，所述供给装置包括：叶片构件，用于根据所述涡轮机轴的旋转而在所述中心孔内产生空气流动，以在所述中心孔内形成相对于所述箱部分内的压力为负压的压力，以及润滑剂通道，其从所述箱部分通向所述中心孔，并且通过所述负压将所述润滑油从所述箱部分吸上来，通过所述润滑剂通道流到所述中心孔。

10.根据权利要求8或9所述的增压器，其中，所述供给装置包括芯绳构件，其设置在所述箱部分和所述中心孔之间，以通过所述芯绳构件的毛细作用将所述润滑油从所述箱部分供给到所述中心孔。

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