本發明涉及一種軸承裝置及具備該軸承裝置的旋轉機械。
背景技術:
在全球推進地球環境保護的趨勢中,不斷加強例如汽車發動機等內燃機中關于排氣、燃料消耗率的限制。增壓器通過將壓縮空氣送入發動機,與自然進氣相比能夠降低排氣量。因此,是對改善燃料消耗率及減少CO2非常有效的設備。
增壓器中,通過發動機的排氣旋轉驅動渦輪,由此使同軸上的離心壓縮機的葉輪旋轉。通過葉輪的旋轉而被壓縮的空氣通過被擴壓器減速而升壓,并經過渦旋流路供給至發動機。作為增壓器的驅動方法,除了通過排氣驅動的方式以外,還已知有例如基于電動機的驅動或基于經由變速器的原動機的驅動等各種方式。
這種增壓器具有連結驅動部與離心壓縮機的葉輪的旋轉軸,作為旋轉軸的軸承,例如使用滑動軸承,通過流體潤滑使用。軸承由承受徑向載荷的徑向軸承(軸頸軸承)與承受推力載荷的推力軸承構成。
增壓器中,隨著排氣規定及高輸出化,要求高速旋轉,且向旋轉軸的載荷處于增加的趨勢。并且,排氣驅動的增壓器中,若排氣壓力變高,則向旋轉軸的載荷處于變大的趨勢。隨著這種向旋轉軸的載荷的增大,旋轉軸中的旋轉時的摩擦損失增大且軸承損失變大,存在使增壓器的性能下降的問題。
在此,專利文獻1中公開有在能夠旋轉的旋轉軸的流體式推力軸承(軸向軸承)中,具有在內側容納軸的非旋轉式軸承殼體與和旋轉軸一體旋轉的軸承梳之間自由浮動的所謂的浮動盤的結構。通過浮動盤,降低在軸承殼體與軸承梳之間產生的流體中的相對速度差,抑制剪切應力并實現摩擦阻力的降低,減少摩擦損失。
以往技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特表2010-540857號公報
技術實現要素:
發明要解決的技術課題
然而,專利文獻1的技術中,僅實現了推力軸承中的摩擦損失的減少,存在并未充分實現軸頸軸承(承受徑向載荷的滑動軸承)也包括在內的整個旋轉軸(軸)的軸承損失的減少的問題。
本發明提供一種能夠減少由于旋轉軸的旋轉而產生的整個旋轉軸的軸承損失的軸承裝置及具備該軸承裝置的旋轉機械。
用于解決技術課題的手段
本發明的一方式所涉及的軸承裝置具備:凸緣部,沿繞軸線旋轉的旋轉軸的徑向突出并與該旋轉軸一同旋轉;靜止襯套,在所述軸線的方向上與所述凸緣部分開配置,圍繞所述旋轉軸的外周面,在支承該旋轉軸的殼體上設置成相對于所述旋轉軸無法沿所述軸線的方向相對移動;及旋轉襯套,以通過這些凸緣部及靜止襯套從所述軸線方向被夾住的方式配置于所述凸緣部與所述靜止襯套之間,并且圍繞所述旋轉軸的外周面,懸浮在流體中并相對于所述旋轉軸及所述殼體能夠相對旋轉,所述旋轉襯套具有:刃帶面,在分別與所述凸緣部及所述靜止襯套相對的朝向所述軸線的方向的面上,沿著這些凸緣部及靜止襯套中朝向所述軸線方向的面;及錐面,與所述刃帶面連續,以隨著朝向所述旋轉軸的旋轉方向的相反方向,與所述凸緣部及所述靜止襯套的間隙沿所述軸線的方向逐漸變大的方式傾斜。
根據該結構,旋轉襯套圍繞旋轉軸而在流體中懸浮,發揮作為所謂的浮動盤的作用,旋轉襯套的朝向徑向內側的面作為徑向墊片面發揮作用,能夠通過旋轉襯套內周面與旋轉軸的外周面之間的流體承受來自旋轉軸的徑向的載荷。
并且,以被夾在凸緣部與靜止襯套之間的方式,配置有在流體中懸浮并相對于旋轉軸及殼體能夠相對旋轉的旋轉襯套。因此,旋轉襯套的朝向軸線方向的面相對于凸緣部及靜止襯套中的朝向軸線方向的面,作為推力墊片面發揮作用,旋轉襯套能夠承受推力方向的載荷。
并且,作為具有作為浮動盤的功能的旋轉襯套的效果,通過旋轉襯套與旋轉軸一同旋轉,旋轉軸與旋轉襯套之間、凸緣部與旋轉襯套之間的流體的速度梯度變小。因此,能夠減少剪切應力引起的的摩擦損失。
并且,由于旋轉軸及旋轉襯套的旋轉而沿旋轉方向產生流速且使旋轉襯套浮動的流體在錐面上升并到達刃帶面。刃帶面與錐面相比,與凸緣部及靜止襯套的距離(間隙)較小,因此在與凸緣部及靜止襯套之間形成尖細的空間,刃帶面上在流體中產生楔形膜壓力及擠壓膜壓力。通過流體中的該壓力,靜止襯套與旋轉襯套、及凸緣部與旋轉襯套不會直接接觸,能夠提高承受在旋轉的旋轉軸中產生的推力方向的載荷的軸承性能。
并且,本發明的第二方式所涉及的軸承裝置中,上述第一方式中的所述靜止襯套為與所述殼體不同的部件,所述軸承裝置還具備固定所述靜止襯套與所述殼體的靜止襯套固定部。
由此,殼體的形狀得到簡化,制造變得容易。并且,靜止襯套被施加載荷和摩擦等力,易消耗、劣化,因此若靜止襯套為獨立的部件,則在保養檢修或修理更換時易檢修和更換。
并且,本發明的第三方式所涉及的軸承裝置中,上述第二方式中的所述靜止襯套固定部可以是嵌入到貫穿所述殼體與所述靜止襯套的孔部的銷。
通過將銷用于靜止襯套固定部,能夠輕松地將靜止襯套固定于殼體。
本發明的第四方式所涉及的軸承裝置中,上述第三方式中的所述靜止襯套固定部上可以以貫穿所述徑向的方式形成有排出所述流體的排出孔。
通過設置這種排出孔,流入到被靜止襯套圍繞的旋轉軸的外周面與靜止襯套的內周面之間且使旋轉襯套懸浮的流體向徑向外側排出,通過排出由于污染等而變得不需要的流體,能夠減少旋轉軸的旋轉時的攪拌損失、摩擦損失。并且,通過在靜止襯套固定部形成排出孔,能夠輕松地形成排出孔。并且,當產生排出孔的堵塞等不良情況時,只要卸下靜止襯套固定部即可,檢修、更換變得輕松。
并且,本發明的第五方式所涉及的軸承裝置中,上述第二方式中的所述靜止襯套固定部可以是如下支承部件,即,夾裝于所述殼體與所述靜止襯套之間,限制該靜止襯套的所述軸線的方向的移動,并容許向所述徑向的移動。
靜止襯套有時會追隨旋轉軸的軸振動而向徑向移動,但通過將支承部件用于靜止襯套固定部,能夠容許靜止襯套向徑向的移動,因此能夠抑制旋轉軸的一端接觸。與此同時,限制靜止襯套的軸線方向的移動,因此還可確保靜止襯套中的作為推力方向的軸承裝置的功能。
并且,本發明的第六方式所涉及的軸承裝置中,上述第五方式中的所述靜止襯套固定部可以是彈性體。
由此,靜止襯套追隨軸振動,能夠抑制旋轉軸的一端接觸。并且,通過彈性體的彈力,發揮使旋轉軸返回原來的位置(未作用有軸振動的狀態的初始位置)的作用。
本發明的第七方式所涉及的軸承裝置中,上述第一至第六的任一方式中的所述靜止襯套上可以以沿所述徑向貫穿的方式形成有排出所述流體的排出孔。
由此,流入到被靜止襯套圍繞的旋轉軸的外周面與靜止襯套的內周面之間且使旋轉襯套懸浮的流體向徑向外側排出,通過排出由于污染等而變得不需要的流體,能夠減少旋轉軸的旋轉時的攪拌損失、摩擦損失。
本發明的第八方式所涉及的軸承裝置中,上述第一至第七的任一方式中的所述旋轉軸的外周面與和該外周面相對的所述靜止襯套的內周面之間的所述徑向的距離可大于所述旋轉軸的外周面與和該外周面相對的所述旋轉襯套的內周面之間的所述徑向的距離。
靜止襯套的內周面與和該內周面相對而旋轉的旋轉軸的外周面之間的距離變大,流入到該靜止襯套內周面與旋轉軸的外周面之間且使旋轉襯套懸浮的流體中的徑向的速度梯度變小,能夠減小流體的剪切應力并減少旋轉損失。
本發明的第九方式所涉及的軸承裝置中,上述第八方式中的所述旋轉軸可在與配置有所述靜止襯套的所述軸線的方向的區域對應的部分縮徑。
由此,靜止襯套的內周面與和該內周面相對而旋轉的旋轉軸的外周面之間的距離變大,流入到該靜止襯套的內周面與旋轉軸的外周面之間且使旋轉襯套懸浮的流體中的徑向的速度梯度變小。因此,能夠減小流體的剪切應力并減少旋轉損失。并且,通過旋轉軸小徑化,能夠減少旋轉軸的慣性轉矩,并提高旋轉軸的旋轉效率。
本發明的第十方式所涉及的軸承裝置中,上述第八方式中的所述靜止襯套中,可在與所述旋轉軸的外周面相對的內周面遍及所述旋轉軸的周向而形成有從徑向內側朝向外側凹陷的凹部,所述凹部的底面與和該底面相對的所述旋轉軸的外周面之間的距離大于所述旋轉軸的外周面與和該外周面相對的所述旋轉襯套的內周面之間的距離。
徑向上的凹部的底面與旋轉軸之間的距離大于徑向上的旋轉襯套與旋轉軸之間的距離。因此,能夠減小流入到靜止襯套的內周面與和該內周面相對而旋轉的旋轉軸的外周面之間且使旋轉襯套懸浮的流體的剪切應力,并能夠減少旋轉損失。
本發明的第十一方式所涉及的旋轉機械具備上述第一至第十中任一方式中的軸承裝置及通過所述軸承裝置支承的旋轉軸。
發明效果
根據上述軸承裝置及旋轉機械,旋轉襯套從推力及徑向的兩個方向承受旋轉軸的載荷,由此能夠減少由于旋轉軸的旋轉而產生的整個旋轉軸的軸承損失。
附圖說明
圖1是本發明的第一實施方式所涉及的渦輪增壓器的整體側視圖。
圖2A是表示本發明的第一實施方式所涉及的渦輪增壓器中的旋轉襯套的圖,是表示與凸緣部相對的朝向軸線方向的面的圖。
圖2B是表示本發明的第一實施方式所涉及的渦輪增壓器中的旋轉襯套的圖,是表示包含軸線的剖面的圖。
圖2C是表示本發明的第一實施方式所涉及的渦輪增壓器中的旋轉襯套的圖,是表示與靜止襯套相對的朝向軸線方向的面的圖。
圖3是本發明的第一實施方式所涉及的渦輪增壓器中的包含旋轉襯套的軸線的剖視圖的主要部分放大圖。
圖4是本發明的第二實施方式所涉及的渦輪增壓器中的包含軸承裝置的軸線的剖視圖。
圖5是本發明的第三實施方式所涉及的渦輪增壓器中的包含軸承裝置的軸線的剖視圖。
圖6是本發明的第四實施方式所涉及的渦輪增壓器中的包含軸承裝置的軸線的剖視圖。
圖7是本發明的第五實施方式所涉及的渦輪增壓器中的包含軸承裝置的軸線的剖視圖。
圖8是本發明的第六實施方式所涉及的渦輪增壓器中的包含軸承裝置的軸線的剖視圖。
具體實施方式
〔第一實施方式〕
以下,參考附圖,對本發明的實施方式所涉及的渦輪增壓器1(旋轉機械)進行詳細說明。
如圖1所示,渦輪增壓器1具備能夠旋轉的旋轉軸5、與旋轉軸5一同旋轉的排氣渦輪2及壓縮機3、覆蓋旋轉軸5的殼體4及設置于殼體4而支承旋轉軸5的軸承裝置8。
該渦輪增壓器1中,通過來自未圖示的發動機的排氣G,排氣渦輪2旋轉,隨著該旋轉,壓縮機3向發動機供給已壓縮的空氣AR。
旋轉軸5能夠以軸線O為中心進行旋轉。
排氣渦輪2與壓縮機3一體結合于旋轉軸5,旋轉軸5的一端配置有排氣渦輪2,另一端配置有壓縮機3。
殼體4以從外周側覆蓋旋轉軸5而將其容納于內部的方式配置于排氣渦輪2與壓縮機3之間,并支承旋轉軸5。
軸承裝置8是所謂的流體式的滑動軸承。該軸承裝置8中,在排氣渦輪2與壓縮機3之間具備繞旋轉軸5配置的凸緣部16、旋轉襯套10及靜止襯套13。
旋轉軸5及軸承裝置8的周圍存在流體(在此為潤滑油OI)。潤滑油OI經由形成于殼體4并向旋轉軸5的外周側開口的供油流路4a,從殼體4的外側供給至殼體4的內側的軸承裝置8的周圍。
作為凸緣部16,設置有第1凸緣部16A與第2凸緣部16B這兩個。
第1凸緣部16A在壓縮機3與排氣渦輪2之間的壓縮機3側,形成于外嵌在旋轉軸5并固定的筒狀的軸套15,并從旋轉軸5向旋轉軸5的徑向外側以環狀突出。其中,第1凸緣部16A可以直接形成于旋轉軸5。
第2凸緣部16B在壓縮機3與排氣渦輪2之間的排氣渦輪2側,以從旋轉軸5向旋轉軸5的徑向外側以環狀突出的方式與旋轉軸5一體形成。其中,第2凸緣部16B可以與第1凸緣部16A相同地形成于外嵌在旋轉軸5的筒狀的軸套。
靜止襯套13在軸線O的方向上與凸緣部16分開配置。即,以被夾在第1凸緣部16A與第2凸緣部16B之間的方式配置。該靜止襯套13圍繞旋轉軸5的外周面,以相對于旋轉軸5無法沿軸線O的方向相對移動的方式設置于殼體4。
更具體而言,靜止襯套13為以圍繞旋轉軸5的外周面的方式形成的圓筒狀的部件。并且,旋轉軸5的外周面與靜止襯套13的內周面之間存在潤滑油OI。在渦輪增壓器1停止運行的狀態下,這些旋轉軸5與靜止襯套13保持在不接觸的狀態。
本實施方式中,靜止襯套13為與殼體4不同的部件。靜止襯套13的外周面與殼體4相接,銷或固定螺釘即靜止襯套固定部14以從殼體4側向靜止襯套13,嵌入(或插入)到遍及整個徑向區域貫穿殼體4與靜止襯套13而形成的孔部17的方式設置。由此,通過靜止襯套固定部14固定殼體4與靜止襯套13。
本實施方式中,靜止襯套固定部14設置于靜止襯套13中的軸線O的方向的中央位置。
在此,可以不設置靜止襯套固定部14而靜止襯套13與殼體4一體形成。
作為旋轉襯套10,設置有第1旋轉襯套10A與第2旋轉襯套10B這兩個。
第1旋轉襯套10A相對于第1凸緣部16A,沿軸線O方向配置于壓縮機3的相反一側,且相對于靜止襯套13,沿軸線O方向配置于壓縮機3的一側。即,第1旋轉襯套10A以沿軸線O方向被夾住的方式配置于第1凸緣部16與靜止襯套13之間。
第1旋轉襯套10A為以圍繞旋轉軸5的外周面的方式形成的圓筒狀的部件,朝向軸線O的方向的一面與凸緣部16中的朝向軸線O的方向的面相對。并且,朝向軸線O的方向的另一面與靜止襯套13中的朝向軸線O的方向的面相對。
旋轉軸5的外周面與第1旋轉襯套10A的內周面之間、第1旋轉襯套10A與靜止襯套13之間、及第1旋轉襯套10A與第1凸緣部16A之間存在潤滑油OI,并形成有油膜。旋轉軸5與旋轉襯套10并不接觸,旋轉襯套10在潤滑油OI中懸浮并自由浮動。
第1旋轉襯套10A上形成有沿徑向貫穿并且與殼體4的供油流路4a連通的供油孔10a。
由此,旋轉襯套10的內周面作為承受旋轉軸5的軸頸載荷的徑向墊片面18發揮作用。并且,與第1凸緣部16A及靜止襯套13相對的朝向軸線O的方向的面作為承受推力載荷的推力墊片面19發揮作用。
第2旋轉襯套10B具有與第1旋轉襯套10A相同的結構,承受旋轉軸5的軸頸載荷及推力載荷。第2旋轉襯套10B相對于靜止襯套13,配置于軸線O的方向上的第1旋轉襯套10A的相反一側。更具體而言,相對于第2凸緣部16B,沿軸線O的方向配置于排氣渦輪2的相反一側,且相對于靜止襯套13,沿軸線O的方向配置于排氣渦輪2的一側。因此,第2旋轉襯套10B以沿軸線O方向被夾住的方式形成于第2凸緣部16B與靜止襯套13之間。
若整理軸承裝置8中的各構成要件的配置關系,則沿軸線O方向分開配置有第1凸緣部16A與第2凸緣部16B,第1凸緣部16A與第2凸緣部16B之間配置有靜止襯套13。而且,第1凸緣部16與靜止襯套13之間配置有第1旋轉襯套10A,第2凸緣部16B與靜止襯套13之間配置有第2旋轉襯套10B。
在此,參考圖2A、圖2B、圖2C及圖3,對旋轉襯套10的詳細內容進行說明。
旋轉襯套10中,在分別與凸緣部16及靜止襯套13相對的朝向軸線O的方向的面即推力墊片面19具有刃帶面25與錐面26。
刃帶面25為沿著凸緣部16及靜止襯套13中的朝向軸線O的方向的面的面,即,沿旋轉軸5的徑向擴展的面。該刃帶面25可以不與凸緣部16及靜止襯套13中的朝向軸線O的方向的面完全平行。
錐面26為與刃帶面25連續,并以隨著朝向旋轉軸5的旋轉方向R的相反方向,沿軸線O的方向遠離凸緣部16(或靜止襯套13)的方式傾斜的面。即,錐面26以隨著朝向旋轉軸5的旋轉方向R的相反方向,與凸緣部16及靜止襯套13的間隙沿軸線O方向變大的方式傾斜。
通過沿旋轉軸5的周向交替設置刃帶面25與錐面26,旋轉襯套10的推力墊片面19沿軸線O的方向形成為凹凸狀。并且,刃帶面25與凸緣部16(或靜止襯套13)之間的間隙較小,而錐面26與凸緣部16(或靜止襯套13)之間的間隙較大。
在此,本實施方式中,形成于與凸緣部16相對的推力墊片面19的錐面26A(26)形成于推力墊片面19中靠徑向內側的位置。即,錐面26A形成于推力墊片面19的徑向內側的端緣與徑向的中途位置之間的區域。
另一方面,形成于與靜止襯套13相對的推力墊片面19的錐面26B(26)遍及推力墊片面19中的徑向內側的端緣與徑向外側的端緣之間的整個區域而形成。
由此,錐面26B的面積大于錐面26A的面積。換言之,錐面26的面積相對于刃帶面25的面積之比在靜止襯套13側大于凸緣部16側。
在此,錐面26A與錐面26B可以形成為相同面積。
并且,可以不在旋轉襯套10中的朝向軸線O方向的面(推力墊片面19)的兩側形成這種刃帶面25及錐面26。即,可以僅在軸線O方向的一側的推力墊片面19形成有刃帶面25及錐面26。
并且,可以僅在第1旋轉襯套10A(或第2旋轉襯套10B)形成有刃帶面25及錐面26。
根據這種渦輪增壓器1,軸承裝置8中的旋轉襯套10圍繞旋轉軸5而懸浮在潤滑油OI中,發揮作為所謂的浮動盤的作用。并且,通過旋轉襯套10的內周面與旋轉軸5的外周面之間的油膜,能夠承受在旋轉軸中產生的徑向的載荷。
并且,通過在凸緣部16與靜止襯套13之間配置旋轉襯套10,旋轉襯套10能夠承受推力方向的載荷。
并且,作為具有作為浮動盤的功能的旋轉襯套10的效果,通過旋轉襯套10與旋轉軸5一同旋轉,且通過旋轉襯套10相對于旋轉軸5相對旋轉,旋轉軸5與旋轉襯套10之間、凸緣部16與旋轉襯套10之間的潤滑油OI的速度梯度變小。其結果,能夠減少剪切應力引起的摩擦損失。
并且,靜止襯套13為與殼體4不同的部件,由此殼體4的形狀得到簡化,殼體4的制造變得容易。而且,靜止襯套13被施加載荷和摩擦等力,易消耗、劣化,因此若靜止襯套13為獨立的部件,則在保養檢修或修理更換時易檢修和更換
并且,通過旋轉軸5及旋轉襯套10的旋轉而沿旋轉方向R產生流速的潤滑油OI在錐面26上升并到達刃帶面25。
刃帶面25與錐面26相比,與凸緣部16及靜止襯套13的距離較小。因此,在與凸緣部16及靜止襯套13之間形成尖細的空間,刃帶面25中在潤滑油OI中產生楔形膜壓力及擠壓膜壓力。
通過這種壓力,靜止襯套13與旋轉襯套10、及凸緣部16與旋轉襯套10不會直接接觸,能夠提高承受旋轉軸5的推力方向的載荷的軸承性能。
而且,旋轉襯套10中的推力墊片面19上,錐面26的面積在靜止襯套13側大于凸緣部16側。因此,在靜止襯套13與錐面26B之間產生比凸緣部16與錐面26A之間更大的壓力,能夠抑制靜止襯套13與錐面26B的接觸。
根據本實施方式的渦輪增壓器1,軸承裝置8中的旋轉襯套10從推力及徑向的兩個方向承受旋轉軸5的載荷,由此能夠減少由于旋轉軸5的旋轉而產生的整個旋轉軸5的軸承損失。
〔第二實施方式〕
以下,參考圖4,對本發明的第二實施方式的渦輪增壓器31(旋轉機械)進行說明。
對與第一實施方式相同的構成要件,標注相同符號并省略詳細說明。
本實施方式中,旋轉軸35的形狀與第一實施方式不同。
旋轉軸35在與配置有靜止襯套13的軸線O的方向的區域對應的部分縮徑。即,旋轉軸35的外周面與和該外周面相對的靜止襯套13的內周面之間的徑向的距離大于旋轉軸的外周面與和該外周面相對的旋轉襯套10的內周面之間的徑向的距離。由此,靜止襯套13與旋轉軸35之間的間隙變大。
更具體而言,旋轉軸35具有:大徑外周面36,形成于在徑向上與旋轉襯套10相對的位置;小徑外周面37,在徑向上與靜止襯套13相對的位置,形成為直徑小于大徑外周面36;及臺階面38,連接這些大徑外周面36與小徑外周面37且朝向軸線O的方向。
根據本實施方式的渦輪增壓器31,靜止襯套13的內周面與和該內周面相對而旋轉的旋轉軸35的外周面之間的距離變大。因此,流入到靜止襯套13的內周面與旋轉軸35的外周面之間的潤滑油OI的油膜中的徑向的速度梯度變小,能夠減小潤滑油OI的剪切應力并減少軸承裝置8中的旋轉損失。
而且,通過旋轉軸35局部縮徑而小徑化,能夠減小旋轉軸35的慣性轉矩,并能夠提高旋轉軸35的旋轉效率。
〔第三實施方式〕
以下,參考圖5,對本發明的第三實施方式的渦輪增壓器41(旋轉機械)進行說明。
對與第一及第二實施方式相同的構成要件,標注相同符號并省略詳細說明。
本實施方式中,軸承裝置48中的靜止襯套43的形狀與第一及第二實施方式不同。
靜止襯套43上,在與旋轉軸5的外周面相對的內周面,遍及旋轉軸5的周向以環狀形成有從徑向內側朝向外側凹陷的凹部44。
由此,凹部44的底面44a(朝向徑向內側的面)與和該底面44a相對的旋轉軸5的外周面之間的距離大于旋轉軸5的外周面與和該外周面相對的旋轉襯套10的內周面之間的距離。
根據本實施方式的渦輪增壓器41,徑向上的凹部44的底面44a與旋轉軸5之間的距離大于徑向上的旋轉襯套10與旋轉軸5之間的距離。因此,能夠減小流入到靜止襯套43的內周面與和該內周面相對的旋轉軸5的外周面之間的潤滑油OI的剪切應力。其結果,能夠減少軸承裝置48中的旋轉損失。
〔第四實施方式〕
以下,參考圖6,對本發明的第四實施方式的渦輪增壓器51(旋轉機械)進行說明。
對與第一至第三實施方式相同的構成要件,標注相同符號并省略詳細說明。
本實施方式中,軸承裝置58中的靜止襯套固定部54與第一至第三實施方式不同。
靜止襯套固定部54與第一實施方式相同,是嵌入到形成于殼體4及靜止襯套13的孔部17的銷,但該銷上以沿徑向貫穿的方式形成有向靜止襯套13及殼體4的外部排出潤滑油OI的排出孔54a。即,銷呈空心筒狀。
設置有渦輪增壓器51時,該排出孔54a形成為朝向下方延伸即可。
根據本實施方式的渦輪增壓器51,能夠通過排出孔54a向徑向外側排出流入到被靜止襯套13圍繞的旋轉軸5的外周面與靜止襯套13的內周面之間的潤滑油OI。
其結果,能夠向軸承裝置58的外部排出由于污染等而變得不需要的潤滑油OI,并能夠減少旋轉軸5的旋轉時的攪拌損失、摩擦損失。
并且,通過在靜止襯套固定部54形成排出孔54a,能夠輕松地形成排出孔54a。因此,產生排出孔54a的堵塞等不良情況時,只要卸下靜止襯套固定部54即可,檢修、更換變得輕松。
〔第五實施方式〕
以下,參考圖7,對本發明的第五實施方式的渦輪增壓器61(旋轉機械)進行說明。
對與第一至第四實施方式相同的構成要件,標注相同符號并省略詳細說明。
本實施方式中,軸承裝置68中的靜止襯套63與第一至第四實施方式不同。并且,本實施方式中,旋轉軸35與第二實施方式相同,呈局部縮徑的形狀。
靜止襯套63上以沿徑向貫穿的方式形成有排出潤滑油OI的排出孔63a。本實施方式中,以從軸線O的方向的兩側夾住靜止襯套固定部14的方式,形成有一對排出孔63a。
并且,設置有渦輪增壓器61時,該排出孔63a形成為朝向下方延伸即可。
根據本實施方式的渦輪增壓器61,能夠通過排出孔63a向徑向外側排出流入到被靜止襯套63圍繞的旋轉軸35的外周面與靜止襯套63的內周面之間的潤滑油OI。其結果,通過排出由于污染等而變得不需要的潤滑油OI,并能夠減少旋轉軸35的旋轉時的攪拌損失、摩擦損失。
本實施方式中,僅在靜止襯套63形成了排出孔63a,但也可以如第四實施方式,同時使用形成有排出孔54a的靜止襯套固定部54。
〔第六實施方式〕
以下,參考圖8,對本發明的第六實施方式的渦輪增壓器71(旋轉機械)進行說明。
對與第一至第五實施方式相同的構成要件,標注相同符號并省略詳細說明。
本實施方式中,軸承裝置78中的靜止襯套固定部74與第一至第五實施方式不同。
靜止襯套固定部74為如下支承部件,即,夾裝于殼體4與靜止襯套73之間,限制靜止襯套73的軸線O的方向的移動,并容許向徑向的移動。
本實施方式中,靜止襯套固定部74為由樹脂等能夠彈性變形的材料形成的彈性體,呈以軸線O為中心的環狀。并且,通過分別配置于靜止襯套73中的軸線O的方向的兩端部的位置,在軸線O方向相互分開而設置有一對。
根據本實施方式的渦輪增壓器71,靜止襯套固定部74為彈性體,由此靜止襯套73追隨旋轉軸5的軸振動,能夠抑制靜止襯套73向旋轉軸5的一端接觸。
并且,通過彈性體的彈力,發揮使旋轉軸5返回原來的位置(未作用有軸振動的狀態的初始位置)的作用。因此,能夠通過軸承裝置78穩定地支承旋轉軸5,并且通過潤滑油OI的油膜承受旋轉軸5的徑向載荷。
在此,靜止襯套固定部74例如可以是板簧或螺旋彈簧等彈簧部件。并且,也可以是單純的能夠彈性變形的金屬、樹脂等的板狀部件、環狀部件。
以上,對本發明的實施方式進行了詳細說明,但也可在不脫離本發明的技術思想的范圍內稍作設計變更。
可采用組合上述實施方式的結構。例如,可以同時使用第二實施方式的旋轉軸35與第四實施方式的排出孔54a。
并且,上述的實施方式中,對設置兩個旋轉襯套的例子進行了說明,但旋轉襯套可以僅有一個。并且,旋轉襯套也可以設置三個以上,此時,可以沿軸線O方向相互分開設置多個靜止襯套。
產業上的可利用性
根據上述的軸承裝置及旋轉機械,通過旋轉襯套從推力及徑向的兩個方向承受旋轉軸的載荷,能夠減少由于旋轉軸的旋轉而產生的整個旋轉軸的軸承損失。
符號說明
1-渦輪增壓器(旋轉機械),2-排氣渦輪,3-壓縮機,4-殼體,4a-供油流路,5-旋轉軸,8-軸承裝置,10-旋轉襯套,10A-第1旋轉襯套,10B-第2旋轉襯套,10a-供油孔,13-靜止襯套,14-靜止襯套固定部,15-軸套,16-凸緣部,16A-第1凸緣部,16B-第2凸緣部,17-孔部,18-徑向墊片面,19-推力墊片面,O-軸線,OI-潤滑油(流體),G-排氣,AR-空氣,25-刃帶面,26(26A、26B)-錐面,R-旋轉方向,31-渦輪增壓器(旋轉機械),35-旋轉軸,36-大徑外周面,37-小徑外周面,38-臺階面,41-渦輪增壓器(旋轉機械),43-靜止襯套,44-凹部,44a-底面,48-軸承裝置,51-渦輪增壓器(旋轉機械),54-靜止襯套固定部,54a-排出孔,58-軸承裝置,61-渦輪增壓器(旋轉機械),63-靜止襯套,63a-排出孔,68-軸承裝置,71-渦輪增壓器(旋轉機械),73-靜止襯套,74-靜止襯套固定部,78-軸承裝置。
權利要求書(按照條約第19條的修改)
1.一種軸承裝置,其具備:
凸緣部,沿繞軸線旋轉的旋轉軸的徑向突出并與該旋轉軸一同旋轉;
靜止襯套,在所述軸線的方向上與所述凸緣部分開配置,圍繞所述旋轉軸的外周面,在支承該旋轉軸的殼體上設置成相對于所述旋轉軸無法沿所述軸線的方向相對移動;及
旋轉襯套,以通過這些凸緣部及靜止襯套從所述軸線方向被夾住的方式配置于在所述凸緣部與所述靜止襯套之間,并且圍繞所述旋轉軸的外周面,懸浮在流體中并相對于所述旋轉軸及所述殼體能夠相對旋轉,
所述旋轉襯套具有:
焊盤面,在分別與所述凸緣部及所述靜止襯套相對的朝向所述軸線方向的面上,沿著這些凸緣部及靜止襯套中朝向所述軸線方向的面;及
錐面,與所述焊盤面連續,以隨著朝向所述旋轉軸的旋轉方向的相反方向,與所述凸緣部及所述靜止襯套的間隙沿所述軸線的方向變大的方式傾斜,
所述錐面的面積相對于所述焊盤面的面積之比在所述靜止襯套側大于所述凸緣部側。
2.根據權利要求1所述的軸承裝置,其中,
所述靜止襯套為與所述殼體不同的部件,
所述軸承裝置還具備固定所述靜止襯套與所述殼體的靜止襯套固定部。
3.根據權利要求2所述的軸承裝置,其中,
所述靜止襯套固定部為嵌入到貫穿所述殼體與所述靜止襯套的孔部的銷。
4.根據權利要求3所述的軸承裝置,其中,
所述靜止襯套固定部上以沿所述徑向貫穿的方式形成有排出所述流體的排出孔。
5.根據權利要求2所述的軸承裝置,其中,
所述靜止襯套固定部夾裝于所述殼體與所述靜止襯套之間,限制該靜止襯套的所述軸線的方向的移動,并容許向所述徑向的移動,
所述靜止襯套固定部為彈性體。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的軸承裝置,其中,
所述靜止襯套上以沿所述徑向貫穿的方式形成有排出所述流體的排出孔。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的軸承裝置,其中,
所述旋轉軸的外周面與和該外周面相對的所述靜止襯套的內周面之間的所述徑向的距離大于所述旋轉軸的外周面與和該外周面相對的所述旋轉襯套的內周面之間的所述徑向的距離。
8.根據權利要求7所述的軸承裝置,其中,
所述旋轉軸在與配置有所述靜止襯套的所述軸線方向的區域對應的部分縮徑。
9.根據權利要求7所述的軸承裝置,其中,
所述靜止襯套中,在與所述旋轉軸的外周面相對的內周面,遍及所述旋轉軸的周向而形成有從徑向內側朝向外側凹陷的凹部,
所述凹部的底面與和該底面相對的所述旋轉軸的外周面之間的距離大于所述旋轉軸的外周面與和該外周面相對的所述旋轉襯套的內周面之間的距離。
10.一種旋轉機械,其具備權利要求1至9中任一項所述的軸承裝置及通過所述軸承裝置支承的旋轉軸。