CN104813044B - 浮动衬套轴承装置以及具有该浮动衬套轴承装置的增压器 - Google Patents

浮动衬套轴承装置以及具有该浮动衬套轴承装置的增压器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种浮动衬套轴承装置以及具有该浮动衬套轴承装置的增压器，其振动稳定性良好，并且轴承损失少。在能够旋转地支承旋转轴(R)的浮动衬套轴承装置(1)中具有：轴承外壳(10)；浮动衬套(20)，在轴承外壳的内部，能够旋转地配置在旋转轴与轴承外壳的内周面(10a)之间；衬套侧供油孔(22)，贯穿浮动衬套，能够将润滑油供给到旋转轴与浮动衬套的内周面(20a)之间，浮动衬套的内周面形成为非圆形，由此，在旋转轴与浮动衬套的内周面之间，与两者的相对位置无关地形成有具有规定以上的间隙的间隙部(g)，并且，形成有与该间隙部连通的衬套侧供油孔(22)。

Description

浮动衬套轴承装置以及具有该浮动衬套轴承装置的增压器
技术领域
本发明涉及一种能够旋转地支承旋转轴的浮动衬套轴承装置以及具有该浮动衬套轴承装置的增压器。
背景技术
在能够旋转地支承旋转轴的轴承装置中，公知的是在轴承外壳与旋转轴之间能够旋转地配置有浮动衬套的浮动衬套轴承装置(例如，参见专利文献1)。该浮动衬套轴承装置构成为，通过向轴承外壳与浮动衬套之间的间隙以及在浮动衬套与旋转轴之间的间隙供给润滑油从而形成油膜，利用在这些间隙中形成的油膜，能够旋转地支承旋转轴。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2012-207584号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
然而，在以往的浮动衬套轴承装置中，其旋转轴、浮动衬套的内外周面以及轴承外壳内周面的横截面形状均形成为圆形。本发明人发现，像以往这样的浮动衬套轴承装置，容易发生与旋转轴的旋转不同步的非同步振动。例如，这种非同步振动可能更容易在搭载于机动车发动机上的小型增压器中产生。
本发明的至少一实施方式鉴于上述现有技术的问题而作成，其目的在于提供一种具有振动稳定性良好并且轴承损失小的浮动衬套轴承装置以及具有该浮动衬套轴承装置的增压器。
用于解决技术课题的技术方案
为了达到上述目的，本发明的浮动衬套轴承装置的至少一实施方式为，
一种浮动衬套轴承装置，其能够旋转地支承旋转轴，具有：
轴承外壳；
浮动衬套，在所述轴承外壳的内部，能够旋转地配置在所述旋转轴与所述轴承外壳的内周面之间；
衬套侧供油孔，贯穿所述浮动衬套，能够将润滑油供给到所述旋转轴与所述浮动衬套的内周面之间，
所述浮动衬套的内周面形成为非圆形，由此，在所述旋转轴与所述浮动衬套的内周面之间，与两者的相对位置无关地形成有具有规定以上的间隙的间隙部，并且，与该间隙部连通形成有所述衬套侧供油孔。
利用这样的浮动衬套轴承装置，浮动衬套的内周面形成为非圆形，浮动衬套的内周面与旋转轴的间隙在周向上不均匀地形成，与两者的相对位置无关地形成有具有规定以上间隙的间隙部。因此，相对于轴承动态特性直接项，交叉项相对地减少，轴承装置的振动稳定性得到提高。另外，由于浮动衬套的内周面与旋转轴的平均间隙增加，相比于浮动衬套的内周面形成为正圆形的情况，能够降低轴承损失。
另外，由于与间隙部连通而形成有衬套侧供油孔，因此能够提高浮动衬套内侧的供油特性以及振动稳定性，并且能够降低轴承损失。
另外，在本发明一实施方式中，
所述浮动衬套的内周面形成为由中心点不同的多个圆弧组合构成的多圆弧形或椭圆形。
根据这样的结构，从几何学来说，能够容易地构成由上述非圆形构成的浮动衬套的内周面。另外，例如，与将浮动衬套的内周面形成为凹凸形状的情况相比，能够使旋转轴与浮动衬套的内周面之间的间隙平缓地变化。
另外，在本发明一实施方式中，
在所述轴承外壳的内周面，在所述旋转轴的负载方向以及与该负载方向相反的方向上分别形成有面积各自不同的凹部，在面积大的凹部连通有外壳侧供油孔，该外壳侧供油孔贯穿所述轴承外壳并能够将润滑油供给到所述浮动衬套的外周面与所述轴承外壳的内周面之间。
根据这样的结构，由于面积大的凹部上连通有外壳侧供油孔，因此利用两个凹部中的供油压(供油压＝油压×面积)的差使浮动衬套向面积小的凹部按压。由此，由于浮动衬套的离心率增加，振动稳定性提高。
另外，通过在旋转轴的负载方向以及与该负载方向相反的方向上分别设置有凹部，使该凹部作为储油器发挥作用，提高浮动衬套内侧的供油特性。
另外，在本发明一实施方式中，
在所述轴承外壳的内周面形成有油槽，该油槽将分别形成在所述旋转轴的负载方向以及与该负载方向相反方向上的两个凹部连接起来。
根据这样的结构，润滑油经由该油槽会流至不与外壳侧供油孔连通的凹部，因此浮动衬套内侧的供油特性能够得到进一步提高。
另外，在本发明一实施方式中，
在所述轴承外壳的内周面，所述外壳侧供油孔与形成在与所述旋转轴的负载方向相反的方向的第一凹部连通。
根据这样的结构，由于外壳侧供油孔与形成在与旋转轴的负载方向相反的方向的第一凹部连通，因此利用上述供油压的差使旋转轴向负荷的作用方向进一步按压。由此，浮动衬套的离心率进一步增加，轴承的振动稳定性提高。
另外，在本发明一实施方式中，
在所述轴承外壳的内周面，所述外壳侧供油孔与形成在所述旋转轴的负载方向的第二凹部连通。
根据这样的结构，由于外壳侧供油孔与在旋转轴的负载方向上形成的第二凹部连通，因此浮动衬套易于上浮，起动性提高。
另外，在本发明一实施方式中，
在所述浮动衬套的外周面形成有沿周向设置的周向槽。
根据这样的结构，由于浮动衬套外周面的摩擦转矩减少，浮动衬套的转速增加，因此能够降低浮动衬套内侧的轴承损失。并且，利用周向槽的阻尼效果增强润滑油膜的衰减效果，因此振动稳定性提高。
另外，在本发明一实施方式中，
在所述浮动衬套的外周面形成有多个部分槽，所述衬套侧供油孔与所述部分槽连通。
根据这样的结构，能够提高浮动衬套内侧供油特性以及振动稳定性，并且降低轴承损失。
另外，在本发明一实施方式中，
所述部分槽形成为相对于轴向向不同方向倾斜延伸的两个槽部交叉形成的平面V形，该V形的开口侧朝向所述浮动衬套的旋转方向侧，并且所述衬套侧供油孔与所述两个槽部的交叉部连通。
根据这样的结构，由于衬套侧供油孔与易于聚集润滑油的两个槽部的交叉部连通，因此浮动衬套的内侧的供油特性得到进一步的提高。
另外，本发明中增压器的至少一实施方式，其特征在于，至少具有：
旋转轴；
与所述旋转轴的一端部连结的压缩机转子；
能够旋转地支承所述旋转轴的上述实施方式中的浮动衬套轴承装置。
利用这种结构，能够构成具有振动稳定性良好并且轴承损失少的浮动衬套轴承装置的增压器。
发明效果
根据本发明的至少一实施方式，能够提供振动稳定性良好并且轴承损失少的浮动衬套轴承装置、以及具备该浮动衬套轴承装置的增压器。
附图说明
图1是表示本发明一实施方式的浮动衬套轴承装置的剖面图。
图2是示意说明轴承外壳的内周面形成的凹部的说明图。
图3是表示本发明一实施方式的浮动衬套轴承装置的变形例的剖面图。
图4是表示本发明一实施方式的浮动衬套轴承装置的变形例的剖面图。
图5是表示本发明一实施方式的浮动衬套轴承装置的变形例的剖面图。
图6是表示本发明一实施方式的浮动衬套轴承装置的变形例的剖面图。
图7是表示本发明一实施方式的浮动衬套轴承装置的浮动衬套的纵向剖面图。
图8是表示本发明一实施方式的浮动衬套的外观图。
图9是图8所示的浮动衬套的变形例。
图10是具备本发明的浮动衬套轴承装置的增压器的一实施方式的示意图。
图11是具备本发明的浮动衬套轴承装置的增压器的一实施方式的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图具体说明本发明的实施方式。
需要说明的是，本发明的范围不仅限于以下实施方式。以下的实施方式中所记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，并不是将本发明的范围限定于此，仅为说明例。
图1是表示本发明一实施方式的浮动衬套轴承装置的剖面图。如图1所示，本实施方式中的浮动衬套轴承装置1a构成为由轴承外壳10以及浮动衬套20形成，并能够旋转地支承旋转轴R。
如图1所示，轴承外壳10形成为截面圆筒形。在其内周面10a上，在图中上侧的位置形成有第一凹部14a，并且在其周向的相反侧的位置形成有第二凹部14b。这些第一凹部14a以及第二凹部14b形成为面积互不相同。在本实施方式的轴承外壳10中，二者中的第一凹部14a的面积形成得更大。另外，图中的箭头F指示旋转轴R的负载方向，上述第二凹部14b形成在轴承外壳内周面10a的负载方向F上。
如图2(a)所示，图1的轴承外壳10形成为第一凹部14a的宽度Ba比第二凹部14b的宽度Bb大。另外，第一凹部14a的长度La形成为与第二凹部14b的长度Lb相等。由此，第一凹部14a的面积Aa比第二凹部14b的面积Ab大。
另一方面，如图2(b)所示，不形成为Ba与Bb相等，而形成为La＞Lb，由此，第一凹部14a的面积能够较大地形成。
另外，如图2所示，第一凹部14a与第二凹部14b通过在轴承外壳10的内周面10a的周向上形成的油槽16相互连接。
另外，如图1所示，外壳侧供油孔12沿径向贯穿轴承外壳10。并且，被加压的润滑油经由外壳侧供油孔12供给至浮动衬套20的外周面20b与轴承外壳10的内周面10a之间，并在二者之间形成油膜。
此时，外壳侧供油孔12连通于面积大的第一凹部14a，润滑油经由上述油槽16、轴承外壳内周面10a与浮动衬套外周面20a之间的间隙向第二凹部14b供给。因此，第一凹部14a的油压高于第二凹部14b的油压。另外，如上所述，由于第一凹部14a的面积大于第二凹部14b的面积，所以构成为第一凹部14a下压浮动衬套20的供油压(第一凹部14a的油压×第一凹部14a的面积)大于第二凹部14b提起浮动衬套20的供油压(第二凹部14b的油压×第二凹部14b的面积)。
如图1所示，在轴承外壳10的内部，浮动衬套20配置在旋转轴R与轴承外壳10的内周面10a之间。并且，浮动衬套20以能够向图1中的箭头r所指示的方向与旋转轴R一起旋转的状态配置在轴承外壳10的内部。
另外，如图1所示，浮动衬套20形成为将具有中心点各不相同的内周面20a的三个圆弧部20A组合构成的多圆弧形。并且，如图中的双点划线所示，即使在由圆形截面形成的旋转轴R在浮动衬套20的内部移动的情况下，在旋转轴R与浮动衬套20的内周面20a之间，与二者相对位置无关地形成有具有规定以上的间隙的间隙部g。
并且，如图1所示，衬套侧供油孔22沿径向贯穿浮动衬套20，并与上述间隙部g连通。供给至浮动衬套外周面20b与轴承外壳内周面10a之间的间隙的润滑油经由该衬套侧供油孔22也供给至旋转轴R与浮动衬套内周面20a之间的间隙，在二者的间隙之间形成油膜。这样，通过使衬套侧供油孔22形成为与间隙部g连通，与旋转轴R的位置无关，润滑油稳定地供给到浮动衬套20的内侧。
另外，如图1所示，上述三个圆弧部20A具有中心点各不相同的外周面20b。在轴承外壳10的内周面10a与浮动衬套20的外周面20b之间，与浮动衬套20的位置无关，形成有具有规定以上间隙的间隙部g′。并且，上述衬套侧供油孔22形成为与该间隙部g′连通。由此，与浮动衬套20的位置无关，润滑油稳定地供给到浮动衬套20的内侧。
利用如上所述地构成的本实施方式的浮动衬套轴承装置1a，如上所述，浮动衬套20的内周面20a形成为由多圆弧形构成的非圆形，浮动衬套20的内周面20a与旋转轴R之间的间隙在周向不均匀地形成。与二者的相对位置无关，形成有具有规定以上间隙的间隙部g。因此，相对于轴承动态特性直接项，交叉项相对减少，轴承装置的振动稳定性得到提高。另外，由于旋转轴R与浮动衬套20的内周面20a的平均间隙增加，因此比起将浮动衬套内周面20a形成为正圆形的情况，能够减低轴承损失。
另外如上所述，由于与间隙部g连通而形成衬套侧供油孔22，因此能够提高浮动衬套20的内侧的供油特性和振动稳定性，降低轴承损失。
另外如上所述，由于外壳侧供油孔12与面积大的第一凹部14a连通，通过第一凹部14a与第二凹部14b这两个凹部的供油压的差，使浮动衬套20向第二凹部14b被按压。由此，浮动衬套20的离心率增加，提高振动稳定性。
另外如上所述，由于旋转轴R的负载方向以及与该负载方向相反的方向上分别设有凹部，这些第一凹部14a以及第二凹部14b分别作为储油器发挥作用，提高浮动衬套20的内侧的供油特性。
另外如上所述，在利用油槽16使第一凹部14a与第二凹部14b连接时，润滑油经由油槽16也流至不与外壳侧供油孔12连通的第二凹部14b，由此提高浮动衬套20的内侧的供油特性。
另外在上述实施方式中，外壳侧供油孔12与第一凹部14a连通，第一凹部14a形成在与旋转轴R的负载方向F相反的方向。因此，通过上述第一凹部14a与第二凹部14b的供油压的差，使旋转轴R向其负载方向F进一步被按压。由此，能够使浮动衬套20的离心率进一步增加，能够提高轴承的振动稳定性。
相对于此，如图3所示的浮动衬套轴承装置1b，也能够构成为外壳侧供油孔12与第二凹部14b连通，该第二凹部14b形成在旋转轴R的负载方向F。根据这样的结构，由于外壳侧供油孔12与形成在旋转轴R的负载方向F的第二凹部14b连通，因此利用从外壳侧供油孔12供给的被加压润滑油使浮动衬套20上浮。由此，在轴承外壳10的内周面10a与浮动衬套20的外周面20b的间隙中提前形成油膜，因此旋转开始时的轴承损失降低，起动性提高。
另外在上述实施方式中，轴承外壳10的内周面10a与浮动衬套20的外周面20b之间的间隙在周向上不均匀地形成，在二者的间隙中形成有上述间隙部g′。然而本发明的浮动衬套轴承装置1不限定于此。至少，在旋转轴R与浮动衬套20的内周面20a之间的间隙不均匀地形成，在二者的间隙中形成有上述间隙部g的情况下，如图4所示的浮动衬套轴承装置1c，轴承外壳10的内周面10a与浮动衬套20的外周面20b之间的间隙可以在周向上均匀地形成。
另外在上述实施方式中，浮动衬套20形成为将具有中心点各不相同的内周面20a的三个圆弧部20A组合而构成的多圆弧形。然而本发明的浮动衬套轴承装置1不限定于此，能够通过适当组合适当数量的圆弧部而构成。从制造性的观点来说，所组合的圆弧部的数量以二至五个的范围为宜。图5例示具备浮动衬套20的浮动衬套轴承装置1d，浮动衬套20将具有中心点各不相同的内周面20a的两个圆弧部20B组合而构成。另外，如图6所示的浮动衬套轴承装置1e，能够将浮动衬套20的内周面20a形成为椭圆形。
根据这样的结构，从几何学来说，能够容易地构成由上述非圆形构成的浮动衬套20的内周面20a。另外，例如，与将浮动衬套20的内周面20a形成为凹凸形状的情况相比，能够使旋转轴R与浮动衬套20的内周面20a之间的间隙平缓地变化。
图7是表示本发明一实施方式的浮动衬套轴承装置的浮动衬套的纵向剖面图。需要说明的是，本实施方式中的浮动衬套20与上述实施方式的浮动衬套20基本为相同的结构，同样的结构标注相同的附图标记，不再赘述。
如图7所示，本实施方式的浮动衬套20在其外周面20b上形成有沿周向设置有周向槽24。该周向槽24优选为，跨过外周面20b的整周连续形成，但是周向上也可以有一部分未形成为周向槽24的部分。另外，对周向槽24的数量没有特别的限制。如图7中的示例，例如一条周向槽24遍及浮动衬套20的外周面20b的整周连续形成。
通过形成这样的周向槽24，由于浮动衬套20的外周面20b的摩擦转矩减小，浮动衬套20的转速增加，因此能够降低浮动衬套20的内侧的轴承损失。并且，通过周向槽24的阻尼效果能够强化润滑油膜的衰减效果，因此振动稳定性也提高。
另外，如图7所示，上述衬套侧供油孔22可以与周向槽24连通设置。利用这样的结构，能够提高浮动衬套20的内侧的供油特性以及振动稳定性，并能降低轴承损失。
图8是表示本发明的一实施方式的浮动衬套的外观图。需要说明的是，本实施方式中的浮动衬套20与上述实施方式的浮动衬套20基本为相同的结构，同样结构标注相同的附图标记，不再赘述。
如图8所示，本实施方式的浮动衬套20在其外周面20b上形成有多个部分槽26a。该部分槽26a形成为相对于轴向向不同方向倾斜延伸的两个槽部27a、28a交叉形成的平面V形。另外，所述部分槽26a配置朝向为相对于浮动衬套20的旋转方向r，其旋转方向侧成为V形的开口侧。并且，在所述两个槽部27a、28a的交叉部连通设置有所述衬套侧供油孔22。
根据这样的结构，随着浮动衬套20的旋转，润滑油容易通过槽部27a、28a向交叉部聚集。并且，由于衬套侧供油孔22与该易于聚集润滑油的交叉部连通，因此浮动衬套20的内侧的供油特性得到进一步地提高。
需要说明的是，部分槽26的实施方式不限于图8所示的部分槽26a的实施方式。例如，如图9所示，也能够使长条状的部分槽26b的长度方向沿周向配置朝向，并将其配置为交错形。这时，如图9所示，在长条状的部分槽26b中，通过使上述衬套侧供油孔22与浮动衬套20的旋转方向r的相反侧的位置连通，随着浮动衬套20的旋转，润滑油容易向衬套侧供油孔22聚集，浮动衬套20的内侧的供油特性进一步提高。
图10是表示具有本发明的浮动衬套轴承装置的增压器一实施方式的示意图。如图10所示，本实施方式的增压器100构成为涡轮增压器100a，该涡轮增压器100a具备：旋转轴R、分别与旋转轴R的两端部连结的压缩机转子102以及涡轮机转子104、能够旋转地支承旋转轴R的上述浮动衬套轴承装置1。
压缩机转子102配置在发动机的进气通路。另一方面，涡轮机转子104配置在发动机的排气通路。并且，通过利用从发动机排出的排气使涡轮机转子104旋转，并使压缩机转子102随此同轴驱动来对在进气通路流动的空气进行压缩，而向发动机供给增压空气。
利用这种结构，能够提供一种具有振动稳定性良好并且轴承损失小的浮动衬套轴承装置的涡轮增压器100a。
需要说明的是，本发明的增压器100不限于上述涡轮增压器100a。如图11所示，也可以构成为代替涡轮机转子104而具有电动机106，利用电动机106使旋转轴R旋转从而驱动压缩机转子102的电动增压器100b。
如上所述，对本发明的优选方式进行了说明，但本发明不限于以上方式，在不脱离本发明目的的范围内可以进行各种变化。
工业实用性
本发明的至少一实施方式，作为能够旋转地支承旋转轴的浮动衬套轴承装置，例如，适用于搭载在机动车发动机上的小型增压器等。
附图标记说明
1、1a～1e 浮动衬套轴承装置
10 轴承外壳
10a 轴承外壳内周面
12 外壳侧供油孔
14a、14b 凹部
16 油槽
20 浮动衬套
20a 浮动衬套内周面
20b 浮动衬套外周面
20A、20B 圆弧部
22 衬套侧供油孔
24 周向槽
26a、26b 部分槽
27a、28a 槽部
100 增压器
100a 涡轮增压器
100b 电动增压器
102 压缩机转子
104 涡轮机转子
106 电动机

Claims (9)

1.一种浮动衬套轴承装置，其能够旋转地支承旋转轴，其特征在于，具有：
轴承外壳；
浮动衬套，在所述轴承外壳的内部，能够旋转地配置在所述旋转轴与所述轴承外壳的内周面之间；
衬套侧供油孔，贯穿所述浮动衬套，能够将润滑油供给到所述旋转轴与所述浮动衬套的内周面之间，
所述浮动衬套的内周面形成为非圆形，由此，在所述旋转轴与所述浮动衬套的内周面之间，与两者的相对位置无关地形成有具有规定以上的间隙的间隙部，并且，与该间隙部连通形成有所述衬套侧供油孔，
在所述轴承外壳的内周面，在所述旋转轴的负载方向以及与该负载方向相反的方向上分别形成有面积各自不同的凹部，其中，在面积大的凹部连通有外壳侧供油孔，该外壳侧供油孔贯穿所述轴承外壳并能够将润滑油供给到所述浮动衬套的外周面与所述轴承外壳的内周面之间。
2.如权利要求1所述的浮动衬套轴承装置，其特征在于，
所述浮动衬套的内周面形成为由中心点不同的多个圆弧组合构成的多圆弧形或椭圆形。
3.如权利要求1所述的浮动衬套轴承装置，其特征在于，
在所述轴承外壳的内周面形成有油槽，该油槽将分别形成在所述旋转轴的负载方向以及与该负载方向相反方向上的两个凹部连接起来。
4.如权利要求1或3所述的浮动衬套轴承装置，其特征在于，
在所述轴承外壳的内周面，所述外壳侧供油孔与形成在与所述旋转轴的负载方向相反的方向的第一凹部连通。
5.如权利要求1或3所述的浮动衬套轴承装置，其特征在于，
在所述轴承外壳的内周面，所述外壳侧供油孔与形成在所述旋转轴的负载方向的第二凹部连通。
6.如权利要求1所述的浮动衬套轴承装置，其特征在于，
在所述浮动衬套的外周面形成有沿周向设置的周向槽。
7.如权利要求1所述的浮动衬套轴承装置，其特征在于，
在所述浮动衬套的外周面形成有多个部分槽，所述衬套侧供油孔与所述部分槽连通。
8.如权利要求7所述的浮动衬套轴承装置，其特征在于，
所述部分槽形成为相对于轴向向各自不同方向倾斜延伸的两个槽部交叉形成的平面V形，该V形的开口侧朝向所述浮动衬套的旋转方向侧，并且所述衬套侧供油孔与所述两个槽部的交叉部连通。
9.一种增压器，其特征在于，至少具有：
旋转轴；
与所述旋转轴的一端部连结的压缩机转子；
能够旋转地支承所述旋转轴的如权利要求1所述的浮动衬套轴承装置。
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