CN104379900B - 增压器 - Google Patents

增压器 Download PDF

Info

Publication number
CN104379900B
CN104379900B CN201380031794.1A CN201380031794A CN104379900B CN 104379900 B CN104379900 B CN 104379900B CN 201380031794 A CN201380031794 A CN 201380031794A CN 104379900 B CN104379900 B CN 104379900B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mentioned
bearing
turbine wheel
wheel shaft
face
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201380031794.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104379900A (zh
Inventor
采浦宽
大谷友美
大东佑
大东佑一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Publication of CN104379900A publication Critical patent/CN104379900A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104379900B publication Critical patent/CN104379900B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/051Axial thrust balancing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/16Arrangement of bearings; Supporting or mounting bearings in casings
    • F01D25/166Sliding contact bearing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/18Lubricating arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/051Axial thrust balancing
    • F04D29/0513Axial thrust balancing hydrostatic; hydrodynamic thrust bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/056Bearings
    • F04D29/057Bearings hydrostatic; hydrodynamic
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/06Lubrication
    • F04D29/063Lubrication specially adapted for elastic fluid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/10Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/10Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load
    • F16C17/102Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure
    • F16C17/107Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure with at least one surface for radial load and at least one surface for axial load
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C27/00Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/02Sliding-contact bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/106Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
    • F16C33/1065Grooves on a bearing surface for distributing or collecting the liquid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/106Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
    • F16C33/107Grooves for generating pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/14Lubrication of pumps; Safety measures therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00Pumping installations or systems
    • F04D25/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/024Units comprising pumps and their driving means the driving means being assisted by a power recovery turbine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/40Application in turbochargers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/50Bearings
    • F05D2240/52Axial thrust bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/50Bearings
    • F05D2240/53Hydrodynamic or hydrostatic bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/50Bearings
    • F05D2240/54Radial bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/10Two-dimensional
    • F05D2250/15Two-dimensional spiral
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/60Fluid transfer
    • F05D2260/607Preventing clogging or obstruction of flow paths by dirt, dust, or foreign particles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/23Gas turbine engines
    • F16C2360/24Turbochargers

Abstract

增压器具备设置在增压器主体内且在插通孔(21)旋转自如地轴支承涡轮轴(7)的轴承(20)、和与轴承(20)的涡轮轴7的轴向的端面(26、27)对置的对置部(25a、25b)。端面导向部(28)设置在轴承(20)的与对置部的对置面、或者对置部的与轴承的对置面的任一方,使轴承(20)的端面(26)的涡轮轴的径向外周缘(26b)与插通孔(21)连通的端面导向部(28)从轴承(20)的端面(26、27)的与插通孔(21)连通的部分朝向涡轮轴(7)的旋转方向前方侧延伸。

Description

增压器
技术领域
本发明涉及具备承受推力负荷的轴承的增压器。
背景技术
以往,公知有在一端设有涡轮叶轮且在另一端设有压缩机叶轮的涡轮轴旋转自如地保持于轴承壳体的增压器。该增压器与发动机连接。涡轮叶轮利用从发动机排出的废气而进行旋转。该涡轮叶轮的旋转经由涡轮轴传递到压缩机叶轮,从而压缩机叶轮旋转。这样,增压器伴随着压缩机叶轮的旋转来压缩空气而对发动机增压。
在轴承壳体内设有轴支承涡轮轴的轴承。轴承在支承涡轮轴时,承受径向负荷和推力负荷。在该轴承的涡轮轴的轴向的端面和与该端面对置的例如推力环之间供给润滑油。这样的轴承和推力环因推力负荷而相互碰撞,因此在该状态下润滑油难以浸入两者之间。在专利文献1所记载的增压器中,在轴承中的与推力环接触的端面上沿轴承的径向呈放射状地设有供润滑油流动的多个槽。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-23858号公报
发明内容
发明所要解决的课题
假设在润滑油中混入有异物的情况下,异物从轴承的内周面到达端面。然后,异物与润滑油一起利用伴随涡轮轴的旋转的离心力而向轴承的径向外侧方而且向旋转方向的前方飞出。因此,在上述的专利文献1所记载的增压器中,存在异物从槽在周向露出而咬入推力环与轴承之间,使得轴承损伤、或者槽闭塞而导致润滑油不易流动之类的问题。
本发明的目的在于提供增压器,其在轴承中,通过提高混入到润滑油中的异物的排出性,从而减少轴承的损伤,并且提高润滑性能。
用于解决课题的方案
本发明的第一方案是一种增压器,其特征在于,具备:增压器主体;涡轮轴,其旋转自如地容纳于上述增压器主体内,在一端设有涡轮叶轮并且在另一端设有压缩机叶轮;轴承,其设置在上述增压器主体内,在插通孔中旋转自如地轴支承上述涡轮轴;以及对置部,其与上述轴承的上述涡轮轴的轴向的端面对置,在上述轴承的与上述对置部的对置面、或者该对置部的与该轴承的对置面的任一方设有使上述轴承的端面的上述涡轮轴的径向外周缘与上述插通孔连通的端面导向部,上述端面导向部从上述轴承的端面的与上述插通孔连通的部分朝向上述涡轮轴的旋转方向前方侧延伸。
还可以是,上述端面导向部形成异物与润滑油一起从设有该端面导向部的上述对置面朝向上述径向外侧排出的路径,其延伸方向沿着承受上述涡轮轴的旋转力的上述润滑油的油滴的移动方向。
还可以是,上述轴承由具备轴承面的衬套构成,该轴承面在与上述涡轮轴之间保持油膜并承受该涡轮轴的径向负荷。
还可以是,在上述轴承面、或者与上述轴承面对置的上述涡轮轴的外周面设有由从该涡轮轴的轴向的一端侧延伸到另一端侧的槽形成的轴承面导向部,上述轴承面导向部的上述涡轮轴的轴向的一端侧与上述端面导向部连通,并且该涡轮轴的轴向的一端侧位于比另一端侧靠上述涡轮轴的旋转方向前方侧。
还可以是,上述轴承面导向部形成异物与润滑油一起从上述轴承面朝向上述端面导向部排出的路径,其延伸方向沿着承受上述涡轮轴的旋转力的上述润滑油的油滴的移动方向。
还可以是,上述轴承由通过设于上述增压器主体的销而限制旋转方向以及轴向的移动的半浮式轴承构成。
本发明的第二方案是一种增压器,其特征在于,具备:增压器主体;涡轮轴,其旋转自如地容纳于上述增压器主体内,在一端设有涡轮叶轮并且在另一端设有压缩机叶轮;推力环,其与上述涡轮轴一体旋转;以及推力轴承,其在上述涡轮轴的轴向上与上述推力环对置配置,且在插通孔插通该涡轮轴,并且经由该推力环承受上述涡轮轴的推力负荷,在上述推力轴承的与上述推力环的对置面、或者该推力环的与该推力轴承的对置面的任一方设有使上述推力环中的、上述涡轮轴的径向外周缘与上述插通孔连通的端面导向部,上述端面导向部从上述推力轴承的端面的与上述插通孔连通的部分朝向上述涡轮轴的旋转方向前方侧延伸。
还可以是,上述端面导向部形成异物与润滑油一起从设有该端面导向部的上述对置面朝向上述径向外侧排出的路径,其延伸方向沿着承受上述涡轮轴的旋转力的上述润滑油的油滴的移动方向。
发明的效果如下。
根据本发明,通过提高轴承的异物的排出性,能够减少轴承的损伤,并且提高润滑性能。
附图说明
图1是本发明的实施方式的增压器的概要剖视图。
图2是图1的轴承壳体内部的部分放大图。
图3(a)是从增压器主体的前侧捕捉本发明的实施方式的轴承的端面的图。图3(b)是作为比较例表示的设于以往的增压器的轴承的主视图。
图4是本发明的实施方式的轴承的与轴向平行的面的剖视图。
图5是本发明的实施方式的变形例的轴承壳体内部的概要剖视图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。该实施方式中所示的尺寸、材料、其他具体的数值等只不过是用于容易理解发明的例示,尤其是,除了特别说明的情况,不对本发明进行限定。此外,在本说明书以及附图中,对于实际上具有相同的功能、结构的要素,通过标注相同的符号而省略重复说明,另外,对于与本发明没有直接关系的要素省略图示。
图1是本实施方式的增压器C的概要剖视图。以下,将图1所示的箭头F方向作为增压器C的前侧、将箭头R方向作为增压器C的后侧来进行说明。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:轴承壳体2;通过紧固螺栓3连结于轴承壳体2的前侧的涡轮壳体4;以及通过紧固螺栓5连结于轴承壳体2的后侧的压缩机壳体6,上述部件被一体化。
在轴承壳体2形成有轴承孔2a。轴承孔2a沿增压器C的前后方向贯通。由设于该轴承孔2a的后述的轴承20而旋转自如地轴支承有涡轮轴7。在涡轮轴7的前端部(一端)一体地固定有涡轮叶轮8。涡轮叶轮8旋转自如地容纳于涡轮壳体4内。另外,在涡轮轴7的后端部(另一端)一体地固定有压缩机叶轮9。压缩机叶轮9旋转自如地容纳于压缩机壳体6内。
在压缩机壳体6上形成有吸气口10。吸气口10在增压器C的后侧开口,并且与未图示的空气过滤器连接。另外,在由紧固螺栓5将轴承壳体2和压缩机壳体6连接后的状态下,由这两壳体2、6的对置面形成对空气进行压缩而升压的扩散流路11。扩散流路11从涡轮轴7(压缩机叶轮9)的径向内侧朝向外侧形成为环状,在上述的径向内侧,经由压缩机叶轮9与吸气口10连通。
另外,在压缩机壳体6上设有压缩机涡旋流路12。压缩机涡旋流路12形成为环状,位于比扩散流路11靠涡轮轴7(压缩机叶轮9)的径向外侧。压缩机涡旋流路12与未图示的发动机的吸气口连通,并且还与扩散流路11连通。因此,若压缩机叶轮9旋转,则从吸气口10向压缩机壳体6内吸入流体,并且该被吸入的流体在扩散流路11以及压缩机涡旋流路12升压而被导入发动机的吸气口。
在涡轮壳体4形成有吐出口13。吐出口13在增压器C的前侧开口,并且与未图示的废气净化装置连接。另外,在涡轮壳体4设有流路14和涡轮涡旋流路15。涡轮涡旋流路15形成为环状,并位于比流路14靠涡轮轴7(涡轮叶轮8)的径向外侧。涡轮涡旋流路15与导入从未图示的发动机的排气歧管排出的废气的未图示的气体流入口连通。并且,涡轮涡旋流路15还与上述的流路14连通。废气从气体流入口导入涡轮涡旋流路15,经由流路14以及涡轮叶轮8导入吐出口13。因此,废气在其流通过程中会使涡轮叶轮8旋转。并且,上述的涡轮叶轮8的旋转力经由涡轮轴7传递到压缩机叶轮9,从而如上所述,利用压缩机叶轮9的旋转力,流体升压而被导入发动机的吸气口。
图2是图1的轴承壳体2内部的部分放大图。以下,参照图2对利用容纳于增压器主体1内的轴承20的涡轮轴7的支撑结构进行说明。
在本实施方式中,轴承20由滑动轴承(衬套)构成,该滑动轴承在与涡轮轴7之间产生滑动运动,并且在与涡轮轴7之间产生油膜压力。轴承20设有沿轴向贯通的插通孔21,并插入轴承壳体2的轴承孔2a。
在轴承20设有沿与轴向垂直的方向贯通的贯通孔20a。销22插通贯通孔20a。销22还插通设于轴承壳体2的轴承孔2a的内侧的定位孔2b。销22利用向这些孔的插通来限制轴承20在旋转方向以及轴向的移动。
在本实施方式中,轴承20旋转自如地轴支撑插通于插通孔21的涡轮轴7。此外,轴承20由销22来限制其移动。因此,轴承20作为所谓半浮式轴承(半浮式金属)发挥功能。
在轴承20的内周面中的涡轮叶轮8侧和压缩机叶轮9侧分别设有轴承面(runningsurface:波状表面)23、24。轴承面23、24由供给至轴承20的内部的润滑油而在与涡轮轴7之间保持油膜,承受来自涡轮轴7的径向负荷。此外,润滑油经由形成于轴承壳体2的油路2c、以及形成于轴承20且设于与油路2c对置的位置的油路20b来供给。
推力环25a(对置部)固定于涡轮轴7的涡轮叶轮8侧的端部附近,且与涡轮轴7一体旋转。该推力环25a与轴承20的涡轮轴7的轴向的端面26对置,使涡轮轴7的推力负荷作用于该端面26。
挡油部件25b(对置部)固定于涡轮轴7的压缩机叶轮9侧的端部附近,且与涡轮轴7一体旋转。该挡油部件25b防止从轴承壳体2漏出的润滑油因涡轮轴7的旋转产生的离心力沿径向飞散而使润滑油达到压缩机叶轮9的背面。该挡油部件25b与轴承20的涡轮轴7的轴向的端面27对置。另外,挡油部件25b还作为使涡轮轴7的推力负荷作用于该端面27的推力环而发挥功能。
在此,对轴承20和涡轮轴7的组装工序进行简单说明。在组装工序中,首先,将轴承20固定于轴承壳体2的轴承孔2a。在该状态下,将在前端部固定有涡轮叶轮8的涡轮轴7从其后端部插通于轴承20的插通孔21。
然后,从在轴承孔2a的压缩机叶轮9侧突出的、涡轮轴7的后端部插通挡油部件25b并固定。挡油部件25b以与形成于涡轮轴7的阶梯部接触的状态固定于涡轮轴7,但此时,设计成相对于轴承20的轴向长度而将推力环25a与挡油部件25b的间隔稍微变大。
由此,若涡轮轴7沿轴向移动,则推力环25a与轴承20的端面26面接触,或者挡油部件25b与轴承20的端面27面接触。也就是,轴承20经由推力环25a以及挡油部件25b而承受涡轮轴7的推力负荷。
图3(a)是从增压器主体1的前侧捕捉轴承20的端面26的图。图3(b)所示的比较例表示设于以往的增压器上的轴承B。在该比较例中,在轴承B的端面B1设有供润滑油流动的多个槽D。这些槽D沿轴承B的径向呈放射状延伸。涡轮轴S(图3(b)中用虚线表示)相对于轴承B向由空白箭头所示的方向旋转。因此,假设在异物进入到设于轴承B的槽D的情况下,异物a如单点划线的箭头所示,因伴随涡轮轴S的旋转的离心力而向轴承B的径向外侧方而且旋转方向的前方飞出。并且,异物a咬入槽D中的、涡轮轴S的旋转方向的前方侧的边界部分L,与该边界部分L接触后,有可能被推力环推出而夹在推力环与轴承B之间。
如图3(a)所示,在轴承20与推力环25a的对置面设有端面导向部(第一导向部)28。在本实施方式中,端面导向部28设于轴承20的端面26。端面导向部28作为使轴承20的端面26中的涡轮轴7(图3(a)中用虚线表示)的径向外周缘26b与内周缘26a(插通孔21)连通的槽(凹部)而形成。另外,端面导向部28形成异物a与润滑油一起从推力环25a与端面26的对置面朝向径向外侧排出的路径。
此外,与端面26相同,在轴承20的端面27也设有端面导向部28。设于任意的端面26、27的端面导向部28的结构实际上相同,因此以下对设于端面26侧的端面导向部28进行说明。
如图3(a)所示,涡轮轴7向顺时针方向(图3(a)中用空白箭头表示)旋转。端面导向部28从轴承20的端面26的径向的内周缘26a朝向外周缘26b,并且朝向涡轮轴7的旋转方向的前方侧延伸。
若涡轮轴7旋转,则由于伴随涡轮轴7的旋转的离心力,异物a与润滑油一起向由单点划线的箭头表示的方向移动。即、异物a向轴承20的径向外侧方而且旋转方向的前方飞出。另一方面,端面导向部28也沿着润滑油、异物a飞出的方向设置。因此,异物a咬入涡轮轴7的旋转方向的前方侧的边界部分28a与推力环25a之间的可能性变低。另外,异物a以与边界部分28a接触的状态被推力环25a推出的可能性也变低。也就是,异物a难以在与轴承20之间咬入。
若具体地说明,则端面导向部28的延伸方向沿着承受涡轮轴7的旋转力的润滑油的油滴的移动方向。异物a与润滑油一起移动,异物a的移动方向与润滑油(油滴)的移动方向大致相同。
油滴的移动方向基于以下的数学式1~数学式5导出。在此,以轴承20的径向的中心为原点,假想从水平方向(图3(a)中左右方向)开始以逆时针方向为正的相位角为θ、距离原点的距离为r的极坐标系,作为初始条件,在时刻t=0,设定位于端面26的内周缘26a的油滴的周向的相位角为θ1、设定油滴距离原点的距离为r1。另外,油滴的周向的角速度ω例如为假想涡轮轴7的转速的最大值的状态下的、油滴的角速度。
首先,在设定油滴距离原点的距离为r、油滴的角速度为ω、时刻为t时,油滴的径向的速度ur表示为以下数学式1。
[式1]
…(数学式1)
另外,在时刻t的、油滴的周向的相位角θ、油滴的周向的速度uθ分别由以下的数学式2、数学式3表示。
[式2]
θ=ωl+θ1…(数学式2)
[式3]
u0=rω…(数学式3)
在此,若使上述的数学式1变形,则得到数学式4。
[式4]
…(数学式4)
关于数学式4,若基于上述的初始条件(时刻t=0时,油滴距离原点的距离r=r1)进行积分则导出数学式5,若将两边的积分式分别依次展开,则变形为数学式6、数学式7、数学式8。
[式5]
…(数学式5)
[式6]
…(数学式6)
[式7]
…(数学式7)
[式8]
…(数学式8)
并且,若将上述的数学式2中对ωt解出的、ωt=θ-θ1代入数学式8的右边,则导出数学式9。
[式9]
…(数学式9)
接着,若将数学式9变形,则导出以下的数学式10。
[数10]
…(数学式10)
若参照数学式10则可知,油滴距离原点的距离r由油滴的初始位置(时刻t=0的位置)和油滴的周向的相位角θ决定,不依赖于时刻t。
端面导向部28由沿着这样的数学式5确定的油滴的移动方向延伸。因此,异物a伴随油滴的移动与油滴一起沿着端面导向部28从内周缘26a向外周缘26b移动而排出。其结果,本实施方式的增压器C能够明显地降低异物从端面导向部28在周向露出而咬入25a与轴承20之间的可能性。
图4是与轴承20的轴向平行的面的剖视图。如图4所示,在轴承面23、24设有轴承面导向部(第二导向部)29。轴承面导向部29是向涡轮轴7的径向外侧方凹入的槽。轴承面导向部29形成异物a与润滑油一起从轴承面23、24朝向端面导向部28排出的路径。
轴承面23的轴承面导向部29从涡轮轴7的轴向的一端23a侧延伸到另一端23b侧。轴承面24的轴承面导向部29也从涡轮轴7的轴向的一端24a侧延伸到另一端24b侧。另外,轴承面23的轴承面导向部29在涡轮轴7的轴向的一端23a侧与端面26侧的端面导向部28连通。同样地,轴承面24的轴承面导向部29在涡轮轴7的轴向的一端24a侧与端面27侧的端面导向部28连通。任意的导向部29都是涡轮轴7的轴向的一端23a、24a侧位于比另一端23b、24b侧靠涡轮轴7的旋转方向(图中用箭头表示)的前方侧。即、各导向部29沿着通过涡轮轴7的旋转将轴承面23、24上的异物a推出的方向延伸。
具有上述的结构的轴承面导向部29对异物a与端面导向部28同样地发挥作用。即、即使异物a因涡轮轴7向涡轮轴7的旋转方向的前方侧被推出,也由于轴承面导向部29沿着推出的方向设置,因此异物a难以咬入轴承面23、24与轴承20之间。
另外,轴承面导向部29的延伸方向沿着承受涡轮轴7的旋转力的润滑油的油滴的移动方向。因此,与上述的端面导向部28相同地,能够明显地降低异物a从轴承面导向部29在周向露出而咬入轴承面23、24与轴承20之间的可能性。
(变形例)
图5是本实施方式的变形例的轴承壳体2内部的概要剖视图。如图5所示,在该变形例中,除了半浮式轴承(轴承20)以外,还配置有推力轴承30、32和推力环34。如图5所示,推力环34配置在涡轮轴7的压缩机叶轮9侧。推力轴承30、32分别配置在推力环34(对置部)的轴向的一侧(在图5为推力环34的左侧)和另一侧(在图5中为推力环34的右侧)。
推力环34固定于涡轮轴7,且与涡轮轴7一体旋转。推力环34具有面对推力轴承30的对置面34b和、面对推力轴承32的对置面34a。
推力轴承30具有沿涡轮轴7的轴向贯通的贯通孔30a、和面对推力环34的对置面34b的对置面30b。推力轴承32具有沿涡轮轴7的轴向贯通的贯通孔32a、和面对推力环34的对置面34a的对置面32b。涡轮轴7插通贯通孔30a以及贯通孔32a。因此,推力轴承30、32承受涡轮轴7的轴向的负载。另外,涡轮轴7与推力轴承30、32具有相对旋转的关系。
油路2c分支为与油路20b侧不同的路径,还与压缩机叶轮9侧的推力轴承32连通。润滑油供给至推力轴承32的对置面32b和推力环34的对置面34a,对其进行润滑。
另外,润滑油经由油路20b供给至轴承20,然后,向推力轴承30、推力环34流动。因此,润滑油供给至推力轴承30的对置面30b和推力环34的对置面34b,对其进行润滑。
润滑油用于上述的润滑之后,从设于轴承壳体2的排油路36排出。
在形成于推力轴承30的对置面30b设有端面导向部。该端面导向部具有与图3(a)所示的端面导向部28相同的形状,使推力环34的涡轮轴7的径向外周缘与贯通孔30a连通。
本变形例的端面导向部从与贯通孔30a连通的部分朝向涡轮轴7的旋转方向的前方侧延伸。该端面导向部形成异物a与润滑油一起从推力轴承30以及推力环34的对置面30b、34b朝向径向外侧排出的路径。因此,能够提高异物a的排出性。
另外,设于对置面30b的端面导向部的延伸方向沿着承受涡轮轴7的旋转力的润滑油的油滴的移动方向,因此能够进一步提高异物a的排出性。
在此,对在推力轴承30的对置面30b设有端面导向部的情况进行了说明,但端面导向部也可以设置在推力环34的对置面34b。
在上述的实施方式中,对轴承20由半浮式轴承构成的情况进行了说明,但轴承20也可以由全浮式轴承构成。该情况下,全浮式轴承以比涡轮轴7低的转速旋转,相对于涡轮轴7进行相对旋转,因此通过设置朝向涡轮轴7的旋转方向前方侧延伸的端面导向部28,从而能够提高异物a的排出性。
在上述的实施方式中,对端面导向部28作为与轴承20和推力环25a、挡油部件25b的对置面而设于轴承20侧的端面26、27的情况进行了说明,但端面导向部28也可以设于推力环25a、挡油部件25b侧各自的端面。
另外,在上述的实施方式中,对轴承面导向部29设于轴承20侧的轴承面23、24的情况进行了说明,但轴承面导向部29也可以设于涡轮轴7中的与轴承面23、24对置的外周面。
另外,如图3(a)的虚线所示,端面导向部28也可以沿内周缘26a的切线方向而且朝向涡轮轴7的旋转方向的前方侧直线状延伸。端面导向部28内的异物受到经由润滑油而承受的涡轮轴的旋转力(离心力)的影响。端面导向部28的深度(槽深度)越大,该影响越小。因此,异物的轨迹容易成为朝向内周缘26a的切线方向的直线状轨迹。因此,即便使端面导向部28与切线方向平行地直线延伸,对于异物也能够得到与上述相同的排出性。
以上,参照附图对本发明的优选实施方式进行了说明,不言而喻,本发明并不限定于该实施方式。只要是本领域人员,在技术方案的范围所记载的范畴内,显然能够想到各种变更例或修正例,关于这些各种变更例或修正例当然理解为属于本发明的技术范围。
产业上的可利用性
本发明能够利用于具备承受推力负荷的轴承的增压器。

Claims (8)

1.一种增压器,其特征在于,具备:
增压器主体;
涡轮轴,其旋转自如地容纳于上述增压器主体内,在一端设有涡轮叶轮并且在另一端设有压缩机叶轮;
轴承,其设置在上述增压器主体内,在插通孔中旋转自如地轴支承上述涡轮轴;以及
对置部,其与上述轴承的上述涡轮轴的轴向的端面对置,
在上述轴承的与上述对置部的对置面、或者该对置部的与该轴承的对置面的任一方设有使上述轴承的端面中的上述涡轮轴的径向外周缘与上述插通孔连通的端面导向部,
上述端面导向部从上述轴承的端面中的与上述插通孔连通的部分朝向上述涡轮轴的旋转方向前方侧延伸,
上述端面导向部形成异物与润滑油一起从设有该端面导向部的上述对置面朝向上述径向外侧排出的路径,就其延伸方向而言,关于承受上述涡轮轴的旋转力的上述润滑油的油滴,若使距离作为上述轴承的径向的中心的原点的距离及相位角分别为r及θ,使初始条件下的距离上述原点的距离及相位角分别为r1及θ1,则满足表示上述油滴的轨迹的下式:
<mrow> <mi>r</mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>r</mi> <mn>1</mn> </msub> <mi>exp</mi> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mfrac> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&amp;theta;</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;theta;</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>.</mo> </mrow>
2.根据权利要求1所述的增压器,其特征在于,
上述轴承由具备轴承面的衬套构成,该轴承面在与上述涡轮轴之间保持油膜并承受该涡轮轴的径向负荷。
3.根据权利要求2所述的增压器,其特征在于,
在上述轴承面、或者与上述轴承面对置的上述涡轮轴的外周面设有由从该涡轮轴的轴向的一端侧延伸到另一端侧的槽形成的轴承面导向部,
上述轴承面导向部的上述涡轮轴的轴向的一端侧与上述端面导向部连通,并且该涡轮轴的轴向的一端侧位于比另一端侧靠上述涡轮轴的旋转方向前方侧。
4.根据权利要求3所述的增压器,其特征在于,
上述轴承面导向部形成异物与润滑油一起从上述轴承面朝向上述端面导向部排出的路径,其延伸方向沿着承受上述涡轮轴的旋转力的上述润滑油的油滴的移动方向。
5.根据权利要求2所述的增压器,其特征在于,
上述轴承由利用设于上述增压器主体的销而限制旋转方向以及轴向的移动的半浮式轴承构成。
6.根据权利要求3所述的增压器,其特征在于,
上述轴承由利用设于上述增压器主体的销而限制旋转方向以及轴向的移动的半浮式轴承构成。
7.根据权利要求4所述的增压器,其特征在于,
上述轴承由利用设于上述增压器主体的销而限制旋转方向以及轴向的移动的半浮式轴承构成。
8.一种增压器,其特征在于,具备:
增压器主体;
涡轮轴,其旋转自如地容纳于上述增压器主体内,在一端设有涡轮叶轮并且在另一端设有压缩机叶轮;
推力环,其与上述涡轮轴一体旋转;以及
推力轴承,其在上述涡轮轴的轴向上与上述推力环对置配置,且在插通孔插通该涡轮轴,并且经由该推力环承受上述涡轮轴的推力负荷,
在上述推力轴承的与上述推力环的对置面、或者该推力环的与该推力轴承的对置面的任一方设有使上述推力环中的、上述涡轮轴的径向外周缘与上述插通孔连通的端面导向部,
上述端面导向部从上述推力轴承的端面中的与上述插通孔连通的部分朝向上述涡轮轴的旋转方向前方侧延伸,
上述端面导向部形成异物与润滑油一起从设有该端面导向部的上述对置面朝向上述径向外侧排出的路径,就其延伸方向而言,关于承受上述涡轮轴的旋转力的上述润滑油的油滴,若使距离作为上述轴承的径向的中心的原点的距离及相位角分别为r及θ,使初始条件下的距离上述原点的距离及相位角分别为r1及θ1,则满足表示上述油滴的轨迹的下式:
<mrow> <mi>r</mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>r</mi> <mn>1</mn> </msub> <mi>exp</mi> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mfrac> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&amp;theta;</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;theta;</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>.</mo> </mrow> 2
CN201380031794.1A 2012-06-29 2013-06-26 增压器 Active CN104379900B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012146253 2012-06-29
JP2012-146253 2012-06-29
PCT/JP2013/067514 WO2014003057A1 (ja) 2012-06-29 2013-06-26 過給機

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104379900A CN104379900A (zh) 2015-02-25
CN104379900B true CN104379900B (zh) 2017-09-22

Family

ID=49783198

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380031794.1A Active CN104379900B (zh) 2012-06-29 2013-06-26 增压器

Country Status (5)

Country Link
US (2) US9790950B2 (zh)
JP (1) JP6007982B2 (zh)
CN (1) CN104379900B (zh)
DE (1) DE112013003184T5 (zh)
WO (1) WO2014003057A1 (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150219152A1 (en) * 2012-10-02 2015-08-06 Borgwarner Inc. End face oil configuration for journal bearings
DE112015001775B4 (de) 2014-04-11 2020-07-09 Borgwarner Inc. Mehrteiliges Radiallager
DE112015002702T5 (de) * 2014-06-09 2017-03-16 Ihi Corporation Turbolader
CN106460917B (zh) * 2014-07-09 2019-02-05 株式会社Ihi 轴承结构以及增压器
JPWO2016027617A1 (ja) * 2014-08-21 2017-04-27 株式会社Ihi 軸受構造、および、過給機
JP2018510999A (ja) * 2015-04-10 2018-04-19 ボーグワーナー インコーポレーテッド オイルフローの配分及び制御システム並びに方法
JP6418331B2 (ja) * 2015-08-11 2018-11-07 株式会社Ihi 軸受構造、および、過給機
WO2017149671A1 (ja) * 2016-03-01 2017-09-08 三菱重工業株式会社 軸受装置および排気タービン過給機
CN108884758B (zh) * 2016-03-31 2020-07-31 株式会社Ihi 增压器
DE102016222625A1 (de) * 2016-11-17 2018-05-17 Turbo Energy Private Limited Lagerbuchse für eine Welle eines Turboladers
US10495097B2 (en) * 2016-12-12 2019-12-03 Garrett Transporation I Inc. Turbocharger assembly
DE102018204162A1 (de) 2018-03-19 2019-09-19 Turbo Energy Germany Gmbh Lagerbuchse für eine Welle eines Turboladers
US11698078B2 (en) * 2018-03-30 2023-07-11 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Rotating machine and turbocharger
KR20200058209A (ko) * 2018-11-19 2020-05-27 현대자동차주식회사 오일공급구조 베어링이 구비된 터보차저
CN111365287A (zh) 2018-12-25 2020-07-03 珠海格力电器股份有限公司 轴承支撑组件及其加工方法、离心压缩机
US10954998B1 (en) 2019-09-30 2021-03-23 Borgwarner Inc. Thrust bearing assembly and a turbocharger including the same

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60227011A (ja) 1984-04-23 1985-11-12 Ebara Corp スラスト軸受
JPH06146910A (ja) * 1992-11-12 1994-05-27 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ターボチャージャのスラスト軸受
US5308169A (en) * 1992-11-20 1994-05-03 Cummins Engine Company, Inc. Bearing system for turbocharger
US5454646A (en) * 1994-10-27 1995-10-03 Caterpillar Inc. Journal bearing for use with high speed shafting
DE19641673B4 (de) 1996-10-11 2005-09-01 Abb Turbo Systems Ag Axialgleitlager
JP3924844B2 (ja) 1997-05-30 2007-06-06 石川島播磨重工業株式会社 ターボチャージャのスラスト軸受構造
GB0108119D0 (en) * 2001-03-30 2001-05-23 Holset Engineering Co Oil control device
JP2005133635A (ja) 2003-10-30 2005-05-26 Toyota Motor Corp ターボチャージャの軸受構造
JP2007023856A (ja) 2005-07-14 2007-02-01 Keiichi Suzuki 排気ガス浄化装置およびその取付構造
JP2007023858A (ja) * 2005-07-14 2007-02-01 Toyota Motor Corp ターボ過給機の軸受構造
JP2007046642A (ja) 2005-08-08 2007-02-22 Toyota Motor Corp 過給機およびフルフロートベアリング
JP2008190498A (ja) 2007-02-07 2008-08-21 Toyota Motor Corp ターボチャージャの軸受構造
US7670056B2 (en) * 2007-03-22 2010-03-02 Honeywell International Inc. Stepped outer diameter semi-floating bearing
JP5218822B2 (ja) 2008-03-31 2013-06-26 株式会社Ihi ターボチャージャシステム
JP5277901B2 (ja) * 2008-11-21 2013-08-28 株式会社Ihi 車両用過給機の潤滑油シール構造
CN101749321B (zh) * 2010-02-02 2011-06-29 常州市中瑞汽车配件有限公司 增压器用止推轴承

Also Published As

Publication number Publication date
US20170342998A1 (en) 2017-11-30
CN104379900A (zh) 2015-02-25
JP6007982B2 (ja) 2016-10-19
WO2014003057A1 (ja) 2014-01-03
US10598184B2 (en) 2020-03-24
DE112013003184T5 (de) 2015-03-19
US20150078884A1 (en) 2015-03-19
US9790950B2 (en) 2017-10-17
JPWO2014003057A1 (ja) 2016-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104379900B (zh) 增压器
CN101842603B (zh) 用于涡轮增压器的各向异性轴承支撑件
CN105492766B (zh) 带有轴承和间隔件的组件
EP1896696B1 (en) Turbocharger bearing and associated components
US10267181B2 (en) Turbomachine with axial stop member
CN108138844A (zh) 轴承构造以及增压器
EP1923541A2 (en) Lubrication scavenge system
CN102767400A (zh) 具有阻尼特征的轴承组件
JP2006125394A (ja) 逆回転タービンエンジンおよびそれを組み立てる方法
CN106460648B (zh) 轴承构造及增压器
CN106460917B (zh) 轴承结构以及增压器
CN106795808A (zh) 涡轮机械
EP3443204B1 (en) Flow strakes for turbocharger bearing housing oil core
CN106662154A (zh) 轴承构造以及增压器
CN107850125B (zh) 轴承结构以及增压器
CN108699957A (zh) 喷嘴驱动机构、增压器、以及可变容量型增压器
CN107850114A (zh) 多圆弧轴承以及增压器
JP2010127318A (ja) 回転軸の潤滑構造
CN107923439B (zh) 轴承构造以及增压器
JP2011021623A (ja) ころ軸受の外輪及びころ軸受
CN109477419A (zh) 可变容量型增压器
CN106640352B (zh) 一种使用滚珠全浮动轴承的涡轮增压器
JP2016011714A (ja) スラスト軸受、および、過給機
CN109477421A (zh) 增压器
JP6539507B2 (ja) 軸受ユニット

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant