CN110273750A - 涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

一种涡轮增压器，抑制排气向涡轮壳体的外部漏出，同时使废气旁通阀适当地转动。涡轮增压器具备涡轮、具有贯通孔的涡轮壳体、具有轴的废气旁通阀、以及将轴支承为能够滑动的衬套。衬套被压入于贯通孔。贯通孔具有其轴线方向上的第1端及第2端，贯通孔在包含第1端的区域具有圆锥面，圆锥面在从第2端朝向第1端的方向上直径变大。衬套具有与圆锥面的整周抵接的抵接部。轴的外周面及衬套的内周面中的至少一方具有沿贯通孔的径向凹陷的凹部。在贯通孔的轴线方向上，凹部所处的范围同圆锥面与抵接部的抵接部分所处的范围至少部分一致。

Description

涡轮增压器

技术领域

本发明涉及涡轮增压器。

背景技术

日本特开2015-163782号公报的涡轮增压器具备收容涡轮(英文：turbine wheel)的涡轮壳体。涡轮壳体具有使比涡轮靠排气上游侧处与比涡轮靠排气下游侧处连通并绕过涡轮的旁通通路。并且，在涡轮壳体安装有用于对旁通通路进行开闭的废气旁通阀。

涡轮壳体的壁部具有用于供废气旁通阀的轴插通的贯通孔。在该贯通孔中压入有筒状的衬套。衬套将废气旁通阀的轴支承为能够转动。在轴转动时，轴的外周面相对于衬套的内周面滑动。

发明内容

发明要解决的课题

在上述公报的涡轮增压器中，在涡轮壳体的内部流通的排气有时会通过贯通孔的内周面与衬套的外周面之间而向涡轮壳体的外部漏出。若使衬套相对于贯通孔的压入量变大，则能够使贯通孔的内周面与衬套的外周面更强力地紧贴。但是，在这样的结构中，有时衬套会向径向内侧变形，而轴相对于衬套的滑动阻力变大。并且，若轴相对于衬套的滑动阻力过度变大，则废气旁通阀难以相对于衬套转动。

用于解决课题的技术方案

用于解决上述课题的涡轮增压器具备：涡轮；涡轮壳体，所述涡轮壳体收容所述涡轮，并具有：具有贯通孔的壁部、和使比所述涡轮靠排气上游侧处与比所述涡轮靠排气下游侧处连通的旁通通路；废气旁通阀，所述废气旁通阀安装于所述涡轮壳体并构成为对所述旁通通路进行开闭，并且具有轴；以及衬套，所述衬套被压入于所述涡轮壳体的所述贯通孔并且将所述轴支承为能够滑动。所述贯通孔具有其轴线方向上的第1端及第2端，所述贯通孔在包含所述第1端的区域具有圆锥面，所述圆锥面在从所述第2端朝向所述第1端的方向上直径变大。所述衬套具有与所述圆锥面的整周抵接的抵接部。所述轴的外周面及所述衬套的内周面中的至少一方具有沿所述贯通孔的径向凹陷的凹部。在所述贯通孔的轴线方向上，所述凹部所处的范围同所述圆锥面与所述抵接部的抵接部分所处的范围至少部分一致。

发明的效果

根据本申请发明，能够抑制排气向涡轮壳体的外部漏出，同时能够使废气旁通阀适当地转动。

附图说明

图1是具备实施方式的涡轮增压器的内燃机的概略图。

图2是实施方式的涡轮增压器的整体图。

图3是示出图2的涡轮增压器的一部分的剖视图。

具体实施方式

以下，根据图1～图3说明本发明的实施方式。首先，对应用了本发明的车辆的内燃机100的概略构成进行说明。

如图1所示，内燃机100具备用于从该内燃机100的外部导入进气的进气通路11。在进气通路11连接有使燃料与进气混合而燃烧的气缸12。在气缸12连接有用于从该气缸12排出排气的排气通路13。

内燃机100具备用于利用排气的流动来压缩进气的涡轮增压器20。涡轮增压器20具备压缩机壳体21、轴承壳体22、涡轮壳体30、以及安装于涡轮壳体30的废气旁通阀50。压缩机壳体21安装于进气通路11。涡轮壳体30安装于排气通路13。压缩机壳体21与涡轮壳体30经由轴承壳体22连接。

如图2所示，涡轮壳体30作为整体具备环状的周壁31、与周壁31相连的圆弧部36以及凸缘37。周壁31及圆弧部36在内侧区划出主通路38。圆弧部36以包围周壁31的外周的方式配置。凸缘37从圆弧部36的排气上游端朝向径向外侧伸出。在凸缘37连接有排气通路13中的比涡轮壳体30靠排气上游侧的部分。排气通过圆弧部36而被导入周壁31的内部空间，由此在主通路38内流通。

如图1所示，主通路38收容涡轮93。另外，涡轮壳体30具有在周壁31及圆弧部36的内侧区划出的旁通通路39，旁通通路39使主通路38中的比涡轮93靠上游侧的部分与主通路38中的比涡轮93靠下游侧的部分连通。即，排气通过旁通通路39并绕过涡轮93地流通。

在涡轮93连接有连结轴92的第1端。连结轴92的轴线方向中央部分收容于轴承壳体22的内部。连结轴92由轴承壳体22的内部的未图示的轴承支承为能够旋转。在连结轴92的第2端连接有压缩机叶轮(英文：compressor wheel)91。压缩机叶轮91收容于压缩机壳体21的内部。

在主通路38内流通的排气被吹到涡轮93上，由此涡轮93旋转。在涡轮93旋转时，压缩机叶轮91经由连结轴92进行旋转而进行进气的增压。

如图1所示，废气旁通阀50构成为对旁通通路39进行开闭。废气旁通阀50经由连结构件70与致动器75的输出轴连结。

接着，对废气旁通阀50的周边构成具体地进行说明。

如图2所示，大致圆柱形状的凸台(轴毂，英文：boss)部32从作为涡轮壳体30的壁部的周壁31的一部分朝向涡轮壳体30的外侧突出。如图3所示，周壁31及凸台部32具有截面为大致圆形的贯通孔33。贯通孔33以沿着凸台部32的中心轴线的方式延伸。贯通孔33使涡轮壳体30的内部与外部连通。

如图3所示，贯通孔33包括沿着该贯通孔33的轴线方向(图3中的左右方向)从涡轮壳体30的内侧朝向外侧依次排列的内部侧圆锥面33a、压入周面33b以及外部侧圆锥面33c。内部侧圆锥面33a随着沿着轴线方向朝向涡轮壳体30的内部而直径变大。压入周面33b沿着贯通孔33的轴线方向具有大致相同的直径。外部侧圆锥面33c随着沿着贯通孔33的轴线方向朝向涡轮壳体30的外部而直径变大。

涡轮增压器20还具备圆筒形状的衬套80。衬套80具备沿着轴线方向直径恒定的压入部81、和具有比压入部81大的直径的抵接部82。压入部81与抵接部82沿着轴线方向排列，抵接部82位于轴线方向的第1端。衬套80的抵接部82位于涡轮壳体30的内部。

衬套80的压入部81被压入于贯通孔33的压入周面33b。压入部81的外径在压入于压入周面33b之前比该压入周面33b的直径稍大，在压入到压入周面33b的状态下与该压入周面33b的直径实质上相同。压入部81的外周面以与压入周面33b紧贴的方式进行面接触。另外，压入部81的轴线方向上的长度比压入周面33b的轴线方向上的长度长。压入部81的抵接部82位于比贯通孔33的压入周面33b靠涡轮壳体30的内部侧的位置。

抵接部82具有以随着从压入部81朝向涡轮壳体30的内部而直径变大的方式延伸的圆锥面即抵接面82a、和衬套80的轴线方向上的端面80a。抵接面82a相对于衬套80的中心轴线的倾斜角与内部侧圆锥面33a相对于贯通孔33的中心轴线的倾斜角实质上相同。并且，抵接面82a与内部侧圆锥面33a以遍及整周地紧贴的方式进行面接触。

如图3所示，废气旁通阀50作为整体具备圆柱形状的轴51、和臂56。轴51的轴线与贯通孔33及衬套80的中心轴线一致，轴51的径向与贯通孔33及衬套80的径向一致。轴51的外径与衬套80的内径实质上相等。轴51以轴51的外周面能够相对于衬套80的内周面滑动的形态配置于衬套80内。衬套80将轴51支承为能够滑动。轴51具有配置于涡轮壳体30的内部的内端(图3中的右端)和配置于涡轮壳体30的外部的外端(图3中的左端)。

臂56具有从轴51的内端弯曲并延伸的弯曲部57、和大致四方板状的固定部58。弯曲部57具有与轴51连接的端部57a、和从端部57a呈圆弧状弯曲并延伸的部分。弯曲部57的端部57a具有中心与轴51的轴线一致的圆形的截面。即，端部57a的轴线与轴51的轴线一致。端部57a的直径比轴51的直径大。在轴51与端部57a的分界部分具有遍及轴51的整周地延伸的台阶面50a。台阶面50a与衬套80的端面80a相对并且与端面80a面接触。

固定部58从弯曲部57中的与轴51相反的一侧的端部(图3中的下端)延伸。固定部58具有从固定部58的第1面(图3中的纸面里侧的面)贯通至第2面的固定孔(省略图示)。在固定部58安装有对旁通通路39进行开闭的阀芯61。阀芯61具备大致圆柱形状的阀轴63。阀轴63的轴向的中央部分配置在固定部58的固定孔内。阀轴63的第1端(图3中的纸面里侧的端)从固定部58的固定孔突出。大致圆板形状的阀板62从阀轴63的第1端延伸。阀板62的直径比阀轴63的直径大。阀轴63的第2端(图3中的纸面近前侧的端)从固定部58的固定孔突出。在阀轴63的第2端固定有大致圆板形状的支承板66。

如图3所示，涡轮增压器20还具备连结构件70。连结构件70具备大致板形状的连杆臂71、连结销72以及作为整体呈棒状的杆73。连杆臂71具有固定于轴51的外端(图3中的左端)的第1端、和第1端的相反侧的第2端。连杆臂71的第2端经由连结销72与杆73连结。杆73具有与连杆臂71的第2端连结的第1端、和如图2所示那样与致动器75的输出轴连结的第2端。致动器75相对于压缩机壳体21固定。

在此，如图3中用双点划线所示，在杆73的第1端与连杆臂71的第2端连结之前，与致动器75的输出轴连结了的杆73的第1端位于比轴51的外端离开涡轮壳体30的位置(图3中的左侧)。因此，在杆73的第1端与连杆臂71的第2端连结了的状态下，杆73在轴线方向上朝向涡轮壳体30的内侧(图3中的右侧)弹性变形。因此，杆73经由连杆臂71对废气旁通阀50的轴51在贯通孔33的轴线方向上从涡轮壳体30的内部朝向外部施力。即，在本实施方式中，杆73是对轴51施力的施力构件。此外，在图3中，将杆73的第1端与连杆臂71的第2端连结之前的杆73的第1端的位置夸张地图示于涡轮壳体30的外侧。

在通过致动器75的驱动而使废气旁通阀50的轴51绕自身的轴线向第1方向转动时，废气旁通阀50的阀板62覆盖旁通通路39而关闭该旁通通路39。另外，在通过致动器75的驱动而使废气旁通阀50的轴51绕自身的轴线向第2方向转动时，废气旁通阀50的阀板62从旁通通路39离开而打开该旁通通路39。

如图3所示，废气旁通阀50的轴51在外周面具有凹部52。凹部52朝向贯通孔33的径向内侧凹陷。凹部52遍及轴51的整周地延伸。在贯通孔33的轴线方向上，凹部52所处的范围同抵接面82a与内部侧圆锥面33a的抵接部分所处的范围至少部分一致。凹部52的轴线方向上的长度比衬套80的抵接面82a与贯通孔33的内部侧圆锥面33a的抵接部分的轴线方向上的长度长。即，在本实施方式中，在贯通孔33的轴线方向上，凹部52所处的范围包括抵接面82a与内部侧圆锥面33a的抵接部分所处的范围的整体。

对本实施方式的作用及效果进行说明。

如图3所示，在涡轮壳体30的贯通孔33中压入有衬套80。假设在衬套80不具备抵接部82的情况下，压入部81的外周面仅与贯通孔33的压入周面33b面接触。在该情况下，在涡轮壳体30的内部流通的排气有可能会通过压入周面33b与压入部81的外周面之间而向涡轮壳体30的外部漏出。

在本实施方式中，衬套80的抵接面82a与贯通孔33的内部侧圆锥面33a以遍及整周地紧贴的方式抵接。因此，在本实施方式中，除了压入周面33b与压入部81抵接着之外，衬套80的抵接面82a也与贯通孔33的内部侧圆锥面33a抵接着，因此，能够抑制排气向涡轮壳体30的外部漏出。

在此，衬套80的抵接面82a以与贯通孔33的内部侧圆锥面33a紧贴的方式，以相应的力与该内部侧圆锥面33a抵接。于是，衬套80中的与内部侧圆锥面33a抵接着的部分朝向径向内侧变形。假设在废气旁通阀50的轴51不具有凹部52的情况下，在如上述那样衬套80发生变形时，有时衬套80的内周面与轴51的外周面强力地紧贴，而轴51相对于衬套80的滑动阻力变得过大。

与此相对，在本实施方式中，在贯通孔33的径向上，在抵接面82a与内部侧圆锥面33a的抵接部分的内侧具有凹部52。因此，即使如上述那样衬套80发生变形，也能够通过轴51的凹部52来吸收(缓冲)衬套80的变形量。由此，因上述那样的衬套80的变形而导致衬套80的内周面与轴51的外周面过度强力地紧贴的情形得到抑制。其结果是，能够抑制衬套80的内周面与轴51的外周面之间的滑动阻力变得过大。

而且，在本实施方式中，凹部52遍及轴51的整周地延伸。因此，在设置有凹部52的区域中，在整周上衬套80的内周面与轴51的外周面难以抵接。由此，在本实施方式中，与在轴51的周向的一部分设置有凹部52的结构相比，能够进一步减小轴51相对于衬套80的滑动阻力。

若由于制造上的尺寸误差等而使轴51的外径相对于衬套80的内径变小，则在涡轮壳体30的内部流通的排气也可能会通过衬套80与轴51之间而向涡轮壳体30的外部漏出。

在本实施方式中，废气旁通阀50的台阶面50a与衬套80的端面80a面接触。因此，在本实施方式中，排气难以通过台阶面50a(臂56的端部57a)与端面80a之间流入衬套80与轴51之间。由此，除了衬套80的内周面与轴51的外周面抵接以外，还能够通过台阶面50a与端面80a抵接，来抑制排气向涡轮壳体30的外部漏出。

另外，在本实施方式中，废气旁通阀50的轴51被杆73在贯通孔33的轴线方向上从涡轮壳体30的内部朝向外部施力。因此，在本实施方式中，与轴51未被施力的结构相比，台阶面50a被按压于端面80a。由此，在台阶面50a与端面80a之间难以产生间隙。其结果是，即使例如在轴51转动时振动，也能够抑制排气通过衬套80的内周面与轴51的外周面之间而向涡轮壳体30的外部漏出的情形。

在此，在排气在涡轮壳体30的内部流通着时，涡轮壳体30的内部的压力比涡轮壳体30的外部的压力高。因此，在贯通孔33的轴线方向上，从涡轮壳体30的内侧朝向外侧的力作用于废气旁通阀50。于是，在贯通孔33的轴线方向上，废气旁通阀50的台阶面50a从涡轮壳体30的内侧朝向外侧按压于衬套80的端面80a。并且，贯通孔33的内部侧圆锥面33a与衬套80的抵接面82a更强力地紧贴。其结果是，能够利用涡轮壳体30的内部与外部的压力差来抑制在端面80a与台阶面50a(臂56的端部57a)之间、以及内部侧圆锥面33a与抵接面82a之间产生间隙。

本实施方式能够如以下那样变更来实施。本实施方式以及以下的变更例在技术上不矛盾的范围内能够相互组合来实施。

·在贯通孔33的轴线方向上，凹部52所处的范围可以仅同衬套80的抵接面82a与贯通孔33的内部侧圆锥面33a的抵接部分所处的范围的一部分一致。即，在贯通孔33的轴线方向上，凹部52所处的范围同抵接面82a与内部侧圆锥面33a的抵接部分所处的范围至少部分一致即可。

·在上述实施方式中，贯通孔33的轴线方向上的凹部52的长度能够适当变更。例如，轴线方向上的凹部52的长度也可以比抵接面82a与内部侧圆锥面33a的抵接部分在轴线方向上的长度短。

·在上述实施方式中，凹部52也可以设置于轴51的周向的一部分。至少在设置有凹部52的部分，能够吸收(缓冲)衬套80向径向内侧的变形，因此能够期待滑动阻力的降低。

·在上述实施方式中，也可以代替轴51的凹部52或者在此基础上，具有衬套80的内周面朝向径向外侧凹陷的凹部。在该情况下，在贯通孔33的轴线方向上，衬套80的凹部所处的范围同抵接面82a与内部侧圆锥面33a的抵接部分所处的范围至少部分一致即可。

·在上述实施方式中，臂56的端部57a的形状能够变更。例如，只要台阶面50a遍及整周地设置，则与端部57a的轴线正交的截面也可以是椭圆形状或大致四方形状。

另外，只要排气通过衬套80的内周面与轴51的外周面之间而向涡轮壳体30的外部漏出的可能性小，则也可以是，台阶面50a设置于周向的一部分，或者省略台阶面50a。

·在上述实施方式中，施力构件的结构能够适当变更。例如，也可以是，在贯通孔33的轴线方向上，在凸台部32与连杆臂71之间配置作为施力构件的碟形弹簧(日文：皿バネ)。并且，也可以是，利用该碟形弹簧对轴51在贯通孔33的轴线方向上从涡轮壳体30的内部侧朝向外部侧施力。在该情况下，也可以不利用杆73对轴51施力。

另外，即使例如在轴51转动时产生振动，只要在台阶面50a(臂56的端部57a)与衬套80的端面80a之间产生间隙的可能性小，则也可以省略对轴51施力的施力构件。

·在上述实施方式中，衬套80中的抵接部也可以位于贯通孔33的轴线方向上的涡轮壳体30的外部侧。即使例如不利用涡轮壳体30的内部与外部的压力差，只要能够充分抑制排气向涡轮壳体30的外部漏出，则也可以使衬套80的抵接部与贯通孔33的外部侧圆锥面33c抵接。即，衬套80的抵接部也可以配置在涡轮壳体30的外部。在该情况下，衬套80的抵接部可以遍及外部侧圆锥面33c的整周地紧贴。在该情况下，只要同该抵接部与外部侧圆锥面33c的抵接部分相配合地变更凹部52的位置即可。

·在上述实施方式中，衬套80中的抵接部82的形状能够适当变更。例如，抵接面82a相对于衬套80的中心轴线的倾斜角也可以比内部侧圆锥面33a相对于贯通孔33的中心轴线的倾斜角大。在该情况下，也是只要使衬套80的抵接面82a的一部分与内部侧圆锥面33a以遍及整周地紧贴的方式至少线接触即可。

Claims (5)

1.一种涡轮增压器，具备：

涡轮；

涡轮壳体，所述涡轮壳体收容所述涡轮，并具有：具有贯通孔的壁部、和使比所述涡轮靠排气上游侧处与比所述涡轮靠排气下游侧处连通的旁通通路；

废气旁通阀，所述废气旁通阀安装于所述涡轮壳体并构成为对所述旁通通路进行开闭，并且具有轴；以及

衬套，所述衬套被压入于所述涡轮壳体的所述贯通孔并且将所述轴支承为能够滑动，

所述贯通孔具有其轴线方向上的第1端及第2端，所述贯通孔在包含所述第1端的区域具有圆锥面，所述圆锥面在从所述第2端朝向所述第1端的方向上直径变大，

所述衬套具有与所述圆锥面的整周抵接的抵接部，

所述轴的外周面及所述衬套的内周面中的至少一方具有沿所述贯通孔的径向凹陷的凹部，

在所述贯通孔的轴线方向上，所述凹部所处的范围同所述圆锥面与所述抵接部的抵接部分所处的范围至少部分一致。

2.根据权利要求1所述的涡轮增压器，

所述凹部遍及所述轴或所述衬套的整周地延伸。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮增压器，

所述轴具有配置在所述涡轮壳体的内部的内端，

所述废气旁通阀还具有：从所述轴的所述内端延伸的臂、在所述轴与所述臂的分界部分遍及整周地延伸并与所述衬套相对的台阶面、以及安装于所述臂并构成为对所述旁通通路进行开闭的阀芯，

所述台阶面与所述衬套的端面面接触。

4.根据权利要求3所述的涡轮增压器，

所述涡轮增压器具备在所述贯通孔的轴线方向上、从所述涡轮壳体的内部朝向外部对所述轴施力的施力构件。

5.根据权利要求3或4所述的涡轮增压器，

所述贯通孔的所述第1端位于所述涡轮壳体的内部。