CN101983282A

CN101983282A - 涡轮增压器

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Publication number: CN101983282A
Application number: CN2008801284380A
Authority: CN
Inventors: 松山良满
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2008-04-08
Filing date: 2008-04-08
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2028-04-08
Also published as: CN101983282B; US8794905B2; KR101182122B1; WO2009125452A1; KR20100093618A; EP2261482B1; US20100316485A1; EP2261482A1; EP2261482A4

Abstract

本发明的涡轮增压器在将涡轮轴(5)支撑在轴承壳体(3)上的轴承部(31)与前方的叶轮(6)之间配置有控油环(36)，与轴承壳体(3)一体地具有与控油环(36)的前部外周相对峙、防止润滑油从轴承部(31)向叶轮(6)一侧泄漏的密封盘(44)，该密封盘位于叶轮(6)的背面，在轴承壳体(3)中还形成有控油环对峙部(39)，该控油环对峙部(39)与控油环(36)的后部外周相对峙、构成贮油部(40)，密封盘(44)由压入盘(47)构成，压入盘(47)的直径小于叶轮(6)的外径，并且相对于用来对控油环对峙部(39)的外周(42)进行加工或对控油环对峙部(39)上所具有的排油孔(41)进行加工的最小作业口径为同等大小以上。

Description

涡轮增压器

技术领域

本发明涉及防止润滑油从轴承部向叶轮一侧漏出的涡轮增压器。

背景技术

一般来说，涡轮增压器如图1、图2所示，在涡轮壳体1与压缩机壳体2之间一体地配置有轴承壳体3，涡轮轴5经由轴承部4而回转自如地支撑在轴承壳体3中。在涡轮轴5的一侧(前方一侧)上，具有被压缩机壳体2包围的叶轮6，并且在涡轮轴5的另一侧(后方一侧)上，具有被涡轮壳体1包围的涡轮转子7。

配置在轴承壳体3的内部的轴承部4由推力轴承构成，该推力轴承包括：作为在涡轮轴5的轴向上隔开间隔配置的回转轴承的浮动衬套4a；限制浮动衬套4a在轴向上的移动的内盘4b；经由螺栓8固定在轴承壳体3内的外侧推力挡盖4c；配置在内盘4b与外侧推力挡盖4c之间并与涡轮轴5的台肩5a抵接的止推轴环4d。

此外，轴承壳体3上形成有朝向涡轮轴5的轴向形成的供给孔9、以及从供给孔9向浮动衬套4a分支的第1分支流路10，向供给孔9供给的润滑油从第1分支流路10向浮动衬套4a与轴承壳体3之间、以及浮动衬套4a与涡轮轴5之间供给而形成油膜，以对涡轮轴5的回转进行支撑。其中，在浮动衬套4a上，为了在浮动衬套4a与涡轮轴5之间形成油膜而具有径向贯通的油路11。

再有，轴承壳体3上形成有从供给孔9另外分支的第2分支流路12，向供给孔9供给的润滑油从第2分支流路12经由形成于外侧推力挡盖4c上的油路13，向外侧推力挡盖4c与止推轴环4d之间供给而形成油膜，以承受推力载荷。

另一方面，在涡轮轴5的外周上轴承部4的止推轴环4d与叶轮6之间具有筒状的控油环14。在控油环14的前部14a的外周面上形成有环状的槽14b，并且该槽14b中配置有活塞环状的密封环15。而且，控油环14的后部14c与外侧推力挡盖4c的内周面具有间隙16地嵌合。

在与控油环14的前部14a外周相对峙的位置上，配置有经由螺栓17固定在轴承壳体3上的密封盘18，配置在前述控油环14的槽14b中的活塞环状的密封环15在向外扩张的弹簧力的作用下与该密封盘18的内周端面抵接。此外，密封盘18位于叶轮6的背面且形成为大于叶轮6的外径，而且形成有用于对来自压缩机的压缩空气进行整流的扩压部19的流路20的一部分。

在驱动这样的涡轮增压器时，涡轮转子7将在引擎废气等的作用下回转，通过涡轮轴5的回转，叶轮6受到驱动而从吸气口21吸入空气进行压缩。压缩后的空气在经过扩压部19的流路20整流后对下游侧的引擎进行增压，以谋求引擎的输出性能的提高(例如参照专利文献1)。

此时，在轴承部4中，一旦从供给孔9供给润滑油，将在浮动衬套4a与轴承壳体3之间、以及浮动衬套4a与涡轮轴5之间形成油膜，形成油膜后的润滑油从内盘4b与涡轮轴5之间的间隙、内盘4b与止推轴环4d之间的间隙流出。另一方面，润滑油也向外侧推力挡盖4c与止推轴环4d之间供给而形成油膜，形成油膜后的润滑油从控油环14的后部14c与外侧推力挡盖4c之间的间隙16流出。

专利文献1：特开2002-38966号公报

但是，在涡轮增压器中，若按照现有例那样在轴承壳体3上组装分体的密封盘18的结构，则会在扩压部19的流路20中产生因螺栓17的螺栓头部17a而产生的凹凸22、以及因密封盘18的边界部分而产生的凹凸23，因此，存在着空气的流动紊乱而增压效率低下的问题。此外，在进行密封盘18的组装时，存在着在空气经过叶轮6增压的扩压部19的流路20中因工具等原因而产生伤痕的可能性，而在产生伤痕的场合，同样存在着空气流动紊乱而增压效率低下的问题。再有，轴承壳体3的螺纹加工等会导致加工费用增加，而且在进行密封盘18的组装时所使用的螺栓17等零部件数量增加，因此，存在着制造成本增加的问题。

此外，虽然从控油环14的后部14c与外侧推力挡盖4c之间的间隙16流出的润滑油以从外侧推力挡盖4c与密封盘18之间的空间24向外部流出为佳，然而，由于涡轮轴5及控油环14高速回转，因而存在着这样的问题，即，润滑油变成雾沫并堆积在外侧推力挡盖4c的周边，该雾沫一直到达密封环15处，并从密封环15向叶轮6一侧泄漏。

发明内容

本发明是鉴于上述实际情况而提出的，其目的是提供一种谋求增压效率的提高并使制造成本降低、而且使从轴承部流出的油不向叶轮一侧漏出的涡轮增压器。

本发明作为一种涡轮增压器，在将涡轮轴支撑在轴承壳体上的轴承部与前方的叶轮之间配置有控油环，并且，具有与控油环的前部外周相对峙的、防止油从轴承部向叶轮一侧泄漏的密封盘，而该密封盘与轴承壳体成一体形成并位于叶轮的背面，还具有与控油环的后部外周相对峙而在轴承壳体中构成贮油部的控油环对峙部，其特征是，前述密封盘由压入盘构成，该压入盘的直径，小于叶轮的外径，并且相对于用来对前述控油环对峙部的外周进行加工或对前述控油环对峙部上所具有的排油孔进行加工的最小作业口径，在同等大小以上。

此外，本发明的优选方案是，贮油部具有：在控油环的后部的端部向外周突出的第1突出部、在轴向的中途位置向外周突出的第2突出部、在前述控油环对峙部上形成的与第1突出部相向的第1对峙部、以及、在前述控油环对峙部上形成的与第2突出部相向的第2对峙部。

似这样，根据本发明的涡轮增压器，由于将压入盘压入固定密封盘中使之与轴承壳体一体化，因而不需要以螺栓进行固定从而避免因螺栓头而产生凹凸，而且由于压入盘的直径小于叶轮的外径，因而能够使因压入盘的边界部分等原因而形成的凹凸位于与扩压部的流路不同的、叶轮的背面，因此，能够防止空气因凹凸的存在而紊乱，防止增压效率低下。此外，即使在将压入盘压入时因工具等造成伤痕的场合，也能够使该伤痕位于与扩压部的流路不同的、叶轮的背面，因此，能够防止空气因该伤痕凹凸的存在而紊乱，防止增压效率低下。再有，由于密封盘由压入盘形成，因此，不仅不需要为了将其固定在轴承壳体上而进行螺纹加工等因而加工费用得到抑制，而且不需要以螺栓进行组装因而减少了零部件数量，其结果制造成本降低。

此外，由于由控油环和控油环对峙部构成贮油部，使从轴承部流出的润滑油流入贮油部并通过排油孔立即向外部排出，因此，能够使从控油环与控油环对峙部之间向叶轮一侧渗出的润滑油的量极力减少。再有，设置在密封盘上的供压入盘压入的孔的口径，系能够对控油环对峙部的外周进行加工的口径，因此，通过适当地形成控油环对峙部的外周，使从控油环与控油环对峙部之间渗出的润滑油沿着控油环对峙部的外周流动，便能够防止润滑油朝向密封盘流动，不向叶轮一侧泄漏。再有，设置在密封盘上的供压入盘压入的孔的口径，系能够在控油环对峙部上加工排油孔的口径，因而能够使从轴承部流入贮油部的润滑油从前述排油孔立即向外部排出，因此，能够防止润滑油朝向密封盘流动，防止润滑油向叶轮一侧泄漏。

在本发明中，当贮油部由在控油环的后部的端部向外周突出的第1突出部、在轴向的中途位置向外周突出的第2突出部、在控油环对峙部上形成的与第1突出部相向的第1对峙部、以及、在控油环对峙部上形成的与第2突出部相向的第2对峙部构成时，能够使贮油部容易形成。

根据本发明的涡轮增压器，具有以下优异的效果，即，以具有压入盘的密封盘的构成能够谋求增压效率的提高并且降低制造成本，再有，以设置在控油环与控油环对峙部之间的贮油部的构成，能够接受从轴承部流出的润滑油并从排油孔立即向外部排出，因而能够使润滑油不向叶轮一侧泄漏。

附图说明

图1是对现有的涡轮增压器进行展示的概略图。

图2是对现有的控油环及密封盘放大进行展示的概略图。

图3是对作为本发明实施例的涡轮增压器进行展示的概略图。

图4是对控油环及密封盘放大进行展示的概略图。

图5是对轴承壳体及控油环对峙部进行展示的概略图。

图6是对排油孔的流路进行展示的概略图。

图7是对形成控油环对峙部的状态进行展示的概念图。

图8是对密封盘上设置控油环的状态进行展示的概略图。

图9是将密封盘压入轴承壳体中后的概念图。

图10是对压入工装进行展示的概略图。

附图标记说明：

3 轴承壳体

5 涡轮轴

6 叶轮

31 轴承部

36 控油环

36a 前部

36c 后部

36d 第1突出部

36e 第2突出部

39 控油环对峙部

39a 第1对峙部

39b 第2对峙部

40 贮油部

41 排油孔

42 外周

44 密封盘

47 压入盘

具体实施方式

下面，对本发明的实施例参照附图进行说明。

图3～图10是本发明的实施例，凡赋予与图1、图2同一附图标记的部分均表示同一物，为了解决过去从轴承部4排出润滑油所带来的问题，本发明实施例的涡轮增压器如下构成。

在轴承壳体3的内部对涡轮轴5进行支撑的图3、图4的轴承部31由具有对涡轮轴5以两点进行支撑的一体结构的浮动衬套32构成。在浮动衬套32上，通过形成在轴承壳体3上的供给孔33、以及从供给孔33延伸的流路34供给有润滑油，在浮动衬套32与轴承壳体3之间、以及浮动衬套32与涡轮轴5之间形成油膜，对涡轮轴5的回转进行支撑。其中，浮动衬套32上具有为了在浮动衬套32与涡轮轴5之间形成油膜而在径向上贯通的油路35。

在轴承部31的浮动衬套32的一侧(前方一侧)具有控油环36，该控油环36位于涡轮轴5外周的浮动衬套32与前方的叶轮6之间，兼作涡轮轴5的推力轴承。在控油环36的前部36a的外周面上形成有环状的槽36b，该槽36b中配置有活塞环状的密封环37。此外，在控油环36的后部36c的外周形成有控油环对峙部39，该圆筒状的控油环对峙部39从对轴承部31进行支撑的轴承壳体3的内周部38沿着涡轮轴5的轴向向前方一侧延伸。

在控油环36的后部36c与控油环对峙部39之间构成了贮油部40。贮油部40具有：在控油环36的后部36c的端部向外周突出的第1突出部36d，位于轴向中途且向外周突出的第2突出部36e，形成于控油环对峙部39上并与第1突出部36d相对向的第1对峙部39a，形成于控油环对峙部39上并与第2突出部36e相对向的第2对峙部39b；由位于第1突出部36d与第2突出部36e之间的槽40a、以及位于第1对峙部39a与第2对峙部39b之间的槽40b构成。此外，贮油部40具有从槽40b上向外周一侧贯穿控油环对峙部39的多个排油孔41，排油孔41是从槽40b上朝向外侧倾斜着向远离叶轮6的方向延伸而形成。

其中，控油环对峙部39的前方一侧端部的外周42是通过图7所示的加工工具43进行两级加工，从而在确保壁厚的同时，从内周朝向外周向后方一侧后退地形成的，润滑油沿着控油环对峙部39的外周42远离叶轮6地向外部流动。

当对轴承部31的浮动衬套32进行润滑时，虽然与现有例的轴承部4同样，润滑油从浮动衬套32与轴承壳体3之间、以及浮动衬套32与涡轮轴5之间流出，但流出的润滑油会从控油环36的第1突出部36d与控油环对峙部39的第1对峙部39a之间流入贮油部40中而暂时贮留，通过排油孔41向远离叶轮6一侧的方向排出。由此，随着涡轮轴5及控油环36高速回转，从控油环36的第2突出部36e与控油环对峙部39的第2对峙部39b之间渗出的润滑油的量很少，渗出的润滑油再沿着控油环对峙部39的外周42向远离叶轮6的方向流动，从整体上防止润滑油流向叶轮6一侧。

另一方面，为了解决过去因密封盘18与轴承壳体3是分体的而带来的问题，本发明的涡轮增压器还如下构成。

在与控油环36的前部36a外周对峙的位置上，具有位于叶轮6的背面并与轴承壳体3一体化的密封盘44。密封盘44由固定密封盘45以及压入盘47构成，该固定密封盘45与轴承壳体3一体形成并延伸至叶轮6的背面的所需要的位置上，该压入盘47被紧密地压入该固定密封盘45的内周的孔46中。此外，配置在控油环36的槽36b中的密封环37在向外扩张的弹簧力的作用下与压入盘47的内周端面抵接。

其中，压入盘47的外径比叶轮6的外径小，并且相对于为了穿过固定密封盘45的孔46以加工工具43对控油环对峙部39的外周42进行加工或对排油孔41进行加工而需要的最小作业口径具有同等以上的大小。此外，图3、图4的压入盘47的外径与控油环对峙部39的外周直径相同或比控油环对峙部39的外周直径大若干(相同直径以上)。若孔46为大口径，虽然易于以加工工具43对控油环对峙部39的外周42及排油孔41进行加工，但由于会使压入盘47的直径也大，存在着压入作业所需要的力增大的问题，因而优选地使孔46及压入盘47的口径为小口径。

在将压入盘47压入到固定密封盘45的孔46中时，首先，如图8所示，将控油环36经由密封环37配置在压入盘47的内周面上，其次，如图9所示，将轴承壳体3以压缩机一侧向上的状态配置在台座48上，以配置了控油环36的压入盘47对准固定密封盘45的孔46的状态临时配置，再使用图10所示的压入夹具49以压力机进行压入。由此，以控油环36的第1突出部36d及第2突出部36e与轴承壳体3的第1对峙部39a及第2对峙部39b对齐、与轴承壳体3的固定密封盘45之间(边界部分)不产生台阶的状态进行配置。其中，图10的50是压力接受部，该压力接受部向外周突出以使压力机的力作用在将密封盘44压入的压入夹具49上。

在将压入盘47及控油环36配置在轴承壳体3上之后，进行涡轮轴5、叶轮6、涡轮转子7、涡轮壳体1、压缩机壳体2等的组装而构成涡轮增压器整体。进行驱动时，靠引擎的废气使涡轮转子7回转以对连接在涡轮轴5上的叶轮6进行驱动，叶轮6从吸气口21吸入空气进行压缩，压缩后的空气经扩压部19的流路20整流后增压到下游侧的引擎。

根据本发明实施例的涡轮增压器，由于将压入盘47压入固定密封盘45中而与轴承壳体3一体化，因而不需要以螺栓进行固定从而避免因螺栓头而产生凹凸，而且由于使压入盘47的直径小于叶轮6的外径，因而能够使因压入盘47的边界部分等原因而产生的凹凸位于与扩压部19的流路20不同的、叶轮6的背面，因此，能够防止空气因凹凸的存在而紊乱，防止增压效率低下。此外，即使在将压入盘47压入时压入夹具49等工具产生伤痕的场合，也能够使该伤痕位于与扩压部19的流路20不同的、叶轮6的背面，因此，能够防止空气因该伤痕凹凸的存在而紊乱，防止增压效率低下。再有，由于密封盘44由压入盘47形成，因此，不仅不需要为了将其固定在轴承壳体3上而进行螺纹加工等，加工费用得到抑制，而且不需要以螺栓进行组装，减少了零部件数量，其结果制造成本降低。

此外，由于由控油环36和控油环对峙部39构成贮油部40，使从轴承部31流出的润滑油流入贮油部40并通过排油孔41立即向外部排出，因此，即使在涡轮轴5及控油环36高速回转的场合，也能够使从控油环36与控油环对峙部39之间向密封盘44一侧渗出的润滑油的量很少，从轴承部31渗出的润滑油不会经由密封环37向叶轮6一侧漏出。再有，由于与压入盘47的直径相对应的固定密封盘45的孔46的口径为能够对控油环对峙部39的外周42进行加工的口径，因此，通过适当地形成控油环对峙部39的外周42，使得从控油环36与控油环对峙部39之间渗出的润滑油沿着控油环对峙部39的外周42流动，能够防止润滑油向密封环37方向流动。再有，与压入盘47的直径相对应的固定密封盘45的孔46的口径为能够在控油环对峙部39上加工出排油孔41的口径，因此，能够在形成于控油环36与控油环对峙部39之间的贮油部40上加工排油孔41，将流入贮油部40中的润滑油从排油孔41立即向外部排出，以防止润滑油向密封盘44一侧流动，因而避免润滑油经密封环37向叶轮6一侧泄漏。

在本发明的实施例中，由于贮油部40由在控油环36的后部36c的端部向外周突出的第1突出部36d、在轴向的中途位置向外周突出的第2突出部36e、形成在控油环对峙部39上并与第1突出部36d相对向的第1对峙部39a、以及形成在控油环对峙部39上并与第2突出部36e相对向的第2对峙部39b形成，因而贮油部40容易形成，此外，由于从轴承部31流出的润滑油容易流入贮油部40中，因而即使在涡轮轴5及控油环36高速回转的场合，也能够使得从控油环36与控油环对峙部39之间向密封盘44一侧渗出的油的量很少，因此，能够防止从轴承部31流出的润滑油经密封环37向叶轮6一侧漏出。

此外，本发明的涡轮增压器并不仅限于上述实施例，轴承部的形态并不仅限于实施例，也可以是现有例的结构或其它结构，除此之外，毋庸置疑，在不脱离本发明要旨的范围内可以增加各种各样的变更。

Claims

1.一种涡轮增压器，在将涡轮轴支撑在轴承壳体上的轴承部与前方的叶轮之间配置有控油环，并且，与轴承壳体一体地具有与控油环的前部外周相对峙、防止油从轴承部向叶轮一侧泄漏的密封盘，该密封盘位于叶轮的背面，另外，在轴承壳体中还形成有控油环对峙部，该控油环对峙部与前述控油环的后部外周相对峙，构成贮油部，其特征是，前述密封盘由压入盘构成，该压入盘的直径小于前述叶轮的外径，并且相对于用来对前述控油环对峙部的外周进行加工或对前述控油环对峙部上所具有的排油孔进行加工的最小作业口径为同等大小以上。

2.如权利要求1所记载的涡轮增压器，其特征是，前述贮油部具有：在控油环的后部的端部向外周突出的第1突出部、在轴向的中途位置向外周突出的第2突出部、形成在前述控油环对峙部上并与第1突出部相对向的第1对峙部、以及形成在前述控油环对峙部上并与第2突出部相对向的第2对峙部。