专利名称：涡轮增压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及装备于内燃机的涡轮增压器。
背景技术：
在搭载于车辆等的内燃机(以下也称为发动机)中，搭载有利用排气能量的涡轮增压器(增压器，supercharger)0涡轮增压器一般具备通过在发动机的排气通路中流动的排气而旋转的涡轮；将进气通路内的空气强制向发动机的燃烧室送入的压缩机叶轮；和连结这些涡轮与压缩机叶轮的连结轴。在这样的结构的涡轮增压器中，配置于排气通路的涡轮通过排气的能量而旋转，伴随于此配置于进气通路的压缩机叶轮旋转，由此对进入空气进行增压，向发动机的各气缸的燃烧室强制送入增压空气。
作为这种涡轮增压器，能够进行与排气能量相対的增压压力调整的可变喷嘴叶片式涡轮增压器众所周知。可变喷嘴叶片式涡轮增压器，例如具备具有多个喷嘴叶片(也称为可动叶片)的可变喷嘴叶片机构，所述喷嘴叶片配置于涡轮壳体的排气气体流路，将该排气气体流路的流路面积设为可变；和向这些喷嘴叶片给予移位(旋转)的致动器等，所述可变喷嘴叶片式涡轮增压器通过变更喷嘴叶片的开度以使互相相邻的喷嘴叶片之间的流路面积(节气门面积)变化，调整向涡轮导入的排气气体的流速(例如，參照专利文献I 专利文献3)。通过这样进行排气气体的流速调整，能够调整涡轮以及压缩机叶轮的转速，能够调整被导入发动机的燃烧室的空气的压力，所以能够谋求例如与加速性相关的转矩响应性、和/或对于输出、燃料消耗(燃料消耗率)、排放的适合的自由度等的提高。另外，在涡轮增压器中，作为控制增压压力的方法，具有如下所述的方法设置旁通涡轮的排气旁通通路，并且设置对该排气旁通通路进行开闭的排气旁通阀，调整该排气旁通阀的开度，调整旁通涡轮的排气气体量，由此控制增压压力(參照专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献I :特开2011-017326号公报专利文献2 :特开2005-351089号公报专利文献3 :特开2009-299505号公报
发明内容
发明所要解决的课题在可变喷嘴叶片式涡轮增压器中，具备将配置于涡轮外壳的外部的致动器的驱动カ向涡轮外壳内部的连杆机构(可变喷嘴叶片机构)传递的驱动轴；和将该驱动轴支撑得旋转自如的轴套(bush)。在该驱动轴的外周面与轴套的内周面之间,设有用于将驱动轴设为能够旋转的间隙。另外，这些驱动轴以及轴套配置成分别面向收纳上述连杆机构的连杆室的内部(涡轮外壳的内部)与外部(大气侧)。因此，在连杆室内的压カ上升了的情况下，连杆室内的压カ与大气压的压差会变大，由此有时会引起排气气体从连杆室内(涡轮外壳内)流入上述驱动轴的外周面与轴套的内周面之间的情況。当变为这样的状态时，涡轮外壳内的排气中所含的未燃烧HC (Hydrocarbons :碳氢化合物)恐会通过上述驱动轴与轴套之间而向外部流出。另外，在装备于涡轮增压器的排气旁通阀装置中也一祥，形成为将配置于涡轮外壳外部的致动器的驱动カ通过驱动轴向涡轮外壳内部的驱动机构(气门开闭机构)传递的结构，所以具有与上述的可变喷嘴叶片机构的情况同样的问题。另外，在上述专利文献I以及专利文献2中，公开了将贯通涡轮增压器的外壳的驱动轴与轴套之间的间隙密封的结构，但就这些公报所记载的密封结构而言，虽然能够减少排气气体通过驱动轴与轴套之间向外部泄漏，但在完全阻止排气向外部流出这一点上仍具有改良的余地。本发明是考虑这样的实际情况而进行的，其目的在于，在具备将配置于涡轮外壳 的外部的致动器的驱动カ向涡轮外壳内部的驱动机构传递的驱动轴和将该驱动轴支撑得旋转自如的轴套的涡轮增压器中，实现能够可靠地阻止涡轮外壳内的排气气体通过驱动轴与轴套之间而向外部流出的结构。用于解决课题的技术方案本发明是ー种涡轮增压器，具备压缩机叶轮，其设置于内燃机的进气通路；涡轮，其设置于排气通路；驱动轴，其设置成贯通涡轮外壳，将配置于所述涡轮外壳外部的致动器的驱动カ向该涡轮外壳内的驱动机构传递；和轴套，其将所述驱动轴以旋转自如的状态支撑于所述涡轮外壳，所述涡轮增压器中在所述轴套的所述涡轮外壳外部侧的端部(夕卜部空气侧的端部)设有密封件。该密封件具备圆环状的树脂制的密封件主体和金属制的弹簧。而且，在所述密封件主体上，形成有与所述驱动轴的外周面顶接的内周面和能够与设置于所述驱动轴的所述涡轮外壳外部侧的部件接触的端面；所述弹簧向径向的内周侧以及外周侧按压所述密封件主体。更具体地说，上述密封件被嵌入于设置于轴套的涡轮外壳外部侦K外部空气侧)的端部的圆环状的凹部，通过上述弹簧的弾性力，将密封件主体的内周面按压到驱动轴的外周面，将密封件主体的外周面按压到轴套的凹部的内周面。根据本发明，在将驱动轴支撑得旋转自如的轴套的外部空气侧的端部设有密封件，所以即使涡轮外壳变为高温，也能够减小树脂制的密封件主体所受的热的影响。由此，能够抑制密封件主体的弾性カ减弱。另外，通过弹簧的弾性カ将密封件主体按压到驱动轴的外周面以及凹部的内周面，所以能够强化密封力(紧固力)。而且，当涡轮外壳内的压カ(排气气体压力)升高时,通过该压カ将密封件主体向外部侧按压,密封件主体的端面以被按压到驱动轴端部的部件(驱动连杆等)的状态顶接于驱动轴端部的部件，所以在该部分也能够发挥密封功能。由此，能够通过I个密封件得到双重的密封结构，能够确保高密封性。这样，在本发明中，在将驱动轴支撑得旋转自如的轴套的外部空气侧的端部设有密封性优异的密封件，所以能够可靠地阻止涡轮外壳内的排气气体通过驱动轴的外周面与轴套的内周面之间而向外部流出。在本发明中，作为密封件主体的材质，优选为耐热性高且摩擦系数低的氟树脂，特别优选为PTFE (聚四氟こ烯)。作为本发明的具体结构，能够列举下面的结构密封件主体，具有圆环状的凹部，在该凹部的内周侧以及外周侧分别设有内唇部以及外唇部，并且在该密封件主体的凹部嵌入有弹簧，而且，通过该弹簧的弹性力，将密封件主体的内唇部按压到驱动轴的外周面，将密封件主体的外唇部按压到轴套的内周面。在该情况下，优选，将上述密封件配置成密封件主体的凹部的开ロ朝向涡轮外壳内部侧，并且将上述弹簧的截面形状(用通过驱动轴的中心的平面剖切出的截面形状)设为向涡轮外壳内部侧开ロ的弯折形状(例如V形或者U形)。如果采用这样的结构，当涡轮外壳内的压カ升高时，弯折形状(例如截面为V形)的弹簧会向打开方向变形。即，弹簧向将密封件主体的内唇部(内周面)按压到驱动轴的外周面的方向以及将密封件主体的外唇部(外周面)按压到轴套的内周面的方向变形。而且，涡轮外壳内的压カ变得越高，这些按压カ就变得越强，所以即使涡轮外壳内的压カ变为高压，也能够确保能够耐受该高压的高密封性。其結果，能够可靠地阻止涡轮外壳内的排气气体向外部流出。作为应用本发明的涡轮增压器的一例，能够列举可变喷嘴叶片式涡轮增压器，其具备可变喷嘴叶片机构，其具有设置于涡轮的外周侧的多个喷嘴叶片，通过变更所述多个喷嘴叶片的开度来调整排气气流；驱动轴，其连结涡轮外壳内部的所述可变喷嘴叶片机构 的驱动臂与涡轮外壳外部的驱动连杆；和将所述驱动轴旋转自如地支撑的轴套。在这样的涡轮增压器中也一祥，通过在轴套的涡轮外壳外部侧的端部(大气侧的端部)设有上述结构的密封件，能够可靠地阻止涡轮外壳内的排气气体通过驱动轴的外周面与轴套的内周面之间而向外部流出。发明的效果根据本发明，在具有贯通涡轮外壳的驱动轴和旋转自如地支撑该驱动轴的轴套的涡轮增压器中，在轴套的涡轮外壳外部侧的端部设有密封性优异的密封件，所以能够可靠地阻止涡轮外壳内的排气气体通过驱动轴与轴套之间而向外部流出。
图I是表示应用本发明的涡轮增压器的柴油发动机的一例的概略结构图。图2是表示本发明的涡轮增压器的一例的纵剖视图。图3是从涡轮增压器的外侧观察可变喷嘴叶片机构的图。另外，在图3中示出喷嘴叶片处于开放侧的状态。图4是从涡轮增压器的内侧观察可变喷嘴叶片机构的图。另外，在图4中示出喷嘴叶片处于开放侧的状态。图5是从涡轮增压器的外侧观察可变喷嘴叶片机构的图。另外，在图5中示出喷嘴叶片处于关闭侧的状态。图6是从涡轮增压器的内侧观察可变喷嘴叶片机构的图。另外，在图6中示出喷嘴叶片处于关闭侧的状态。图7是图3的C-C处剖视图。图8是将表示弹簧密封件的一例的纵剖视图(a)以及主视图(b)合并进行表示的图。图9是表示构成图8的弹簧密封件的弹簧的一部分的立体图。图10是表示弹簧密封件的其他的例子的纵剖视图。
图11是表示排气旁通阀装置的结构的图。另外，在图11中示出阀全闭状态。图12是表示排气旁通阀装置的结构的图。另外，在图12中表示阀全开状态。图13是图11的D-D处剖视图。另外，在图13中将涡轮外壳的一部分省略。图14是表示排气旁通阀以及连杆机构的一部分的结构的立体图。图15是图13的要部放大剖视图。
具体实施例方式以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。一发动机一
首先，关于应用本发明的涡轮增压器的发动机(内燃机)进行说明。图I是表不对搭载于车辆的发动机I的一例进行表不的概略结构的图。该例的发动机I是例如共轨式缸内直喷型的四缸柴油发动机，在气缸盖上连接有用于向各气缸分配进入空气的进气歧管2和使从各气缸排出的排气气体集合的排气歧管3。在进气歧管2的入口连接有用于从大气中吸入空气而向该进气歧管2引导的进气通路4。在进气通路4上，配置有空气滤清器6、后述的涡轮增压器100的压缩机叶轮102、用于将通过涡轮增压器100中的增压而升温了的进入空气强制冷却的中冷器8以及节气门7等。另ー方面，在排气通路5上，配置有NOx吸藏催化剂(NSR催化剂NOx StorageReduction 催化剂)91 与 DPNR 催化剂(Diesel Paticulate-NOxStorage Reduction 催化剂)92。另外，在排气系统中，配置有向排气歧管3的内部(比涡轮机外壳111靠排气流的上游侧的排气通路)添加燃料的燃料添加阀10。通过从该燃料添加阀10向排气歧管3内进行燃料添加，能够使催化剂床温上升，并且能够释放以及还原浄化由上述NOx催化剂吸收了的N0X，使NOx催化剂的NOx吸收能力恢复。另外，也可以代替来自这样的燃料添加阀10的燃料添加，通过来自发动机I的燃料喷射阀(injection)的后喷射(post-injection),向催化剂上游侧的排气通路供给燃料。一涡轮增压器ー在发动机I上，装备有利用排气压力而对进入空气进行增压的涡轮增压器(增压器，supercharger) 100。涡轮增压器100如图I以及图2所示，由配置于排气通路5的涡轮101、配置于进气通路4的压缩机叶轮102以及将这些涡轮101与压缩机叶轮102连结得一体旋转的连结轴103等构成，配置于排气通路5的涡轮101通过排气的能量而旋转，伴随于此配置于进气通路4的压缩机叶轮102旋转。而且，通过压缩机叶轮102的旋转对进入空气进行增压，向发动机I的各气缸的燃烧室强制送入增压空气。涡轮101被收纳于涡轮机外壳111内，压缩机叶轮102被收纳于压缩机外壳112内。另外，支撑连结轴103的浮动轴承103a、103a被收纳于中心外壳(轴承外壳)113内，在该中心外壳113的两侧安装有上述涡轮机外壳111与压缩机外壳112。
该例子的涡轮增压器100是可变喷嘴式涡轮增压器(VNT)，在涡轮101侧设有可变喷嘴叶片机构120，能够通过调整该可变喷嘴叶片机构120的开度而调整发动机I的增压。关于可变喷嘴叶片机构120的详情将后述。另外，在该例子的涡轮增压器100中，如图11 图13所示，还在涡轮机外壳111上形成有排气旁通通路115，设有对该排气旁通通路115进行开闭的排气旁通阀201。关于具备排气旁通阀201及其WGV致动器204等的排气旁通阀装置200的详情将后述。—EGR 装置一另外，在发动机I上装备有EGR装置130。EGR装置130是通过向进入空气导入排气气体的一部分而使燃烧室内的燃烧温度下降以降低NOx的产生量的装置。EGR装置130如图I所示，具备EGR通路(排气还流通路)131。EGR通路131的一端部连接于进气歧管2与节气门7之间的进气通路4。EGR通路131的另一端部连接于排 气歧管3，排气气体(EGR气体)的一部分通过EGR通路131被导入进气通路4。通过将EGR气体(与空气相比较比热高、氧量少的气体)导入进气通路4，能够使缸内的燃烧温度下降以降低NOx的产生量。在EGR通路131的途中，设有对该EGR通路131进行开闭的EGR气门134。在EGR通路131上的EGR气门134的上游(排气侧)，设有用于对在EGR通路131内流动的EGR气体进行冷却的EGR冷却器132。通过该EGR冷却器132的冷却使EGR气体的密度升高，能够在确保进入空气量的同时提高EGR率。另外，在EGR装置130中，设有用于旁通EGR冷却器132以使EGR气体流动的EGR旁通通路131a。在该EGR旁通通路131a与EGR通路131的连接部(EGR气流的下游侧的连接部)，设有调整EGR通路131的开度与EGR旁通通路131a的开度的切换控制阀133。一可变喷嘴叶片机构一接下来，參照图I 图7关于涡轮增压器100的可变喷嘴叶片机构120进行说明。该例子的可变喷嘴叶片机构120配设于形成于涡轮增压器100的涡轮机外壳111与中心外壳113之间的连杆室114。可变喷嘴叶片机构120具备多个(例如12片)喷嘴叶片12ト·· 121 ;环状的一致环(unison ring) 122 ;位于该一致环122的内周侧的、一部分卡合于一致环122的多个开闭臂123··· 123 ;用于驱动该各开闭臂123的驱动臂124 ;连结于各开闭臂123的、用于驱动各喷嘴叶片121的叶片轴125，和保持各叶片轴125的喷嘴板126。多个喷嘴叶片121··· 121等间隔地配置于涡轮101的外周侧。各喷嘴叶片121配置于喷嘴板126上，能够以叶片轴125为中心按预定角度转动。上述驱动臂124能够以驱动轴128为中心转动。另外，驱动轴128 —体安装于驱动连杆127的一端部，当该驱动连杆127转动吋，伴随于此，驱动轴128转动、驱动臂124转动(摆动)。另外，驱动轴128配置成，贯通中心外壳113的壁体，分别面向连杆室114的内部与外部(大气侧)。另外，驱动轴128经由轴套104旋转自如地被支撑于中心外壳113。关于该驱动轴128的支撑结构将后述。在上述一致环122的内周面，嵌合有各开闭臂123的外周侧端部，当一致环122旋转时，该旋转力被向各开闭臂123传递。具体地说，一致环122配设成能够相对于喷嘴板126向周向滑动。在设置于该一致环122的内周缘的多个凹部122a中，嵌合有驱动臂124以及各开闭臂123的外周侧端部，一致环122的旋转カ被向各开闭臂123传递。各开闭臂123能够以叶片轴125为中心转动。各叶片轴125旋转自如地被支撑于喷嘴板126，通过这些叶片轴125，将开闭臂123与喷嘴叶片121 —体连结。上述喷嘴板126固定于涡轮机外壳111。在喷嘴板126中插入有销126a (參照图3以及图5)，在该销126a上嵌合有辊子126b。辊子126b对一致环122的内周面进行导向。由此，一致环122被保持于辊子126b而向预定方向旋转。在以上结构中，当上述驱动连杆127转动时，该转动カ经由驱动轴128以及驱动臂124向一致环122被传递。伴随该一致环122的转动，各开闭臂123转动(摆动)从而各喷嘴叶片121转动。而且，在该例子的可变喷嘴叶片机构120中，连接杆129经由连结销127a转动自如地连结于驱动连杆127的另一端部。该连接杆129连结于VN致动器106，通过该VN致动器106使上述连接杆129移动(前进、后退)，由此驱动连杆127转动，伴随于此，各喷嘴叶片 121转动(移位)。具体地说，如图3所示，通过向图中箭头Xl方向拉动连接杆129(连接杆129的后退)，一致环122向图中箭头Yl方向旋转，如图4所示，各喷嘴叶片121以叶片轴125为中心向图中逆时针方向(Yl方向)转动而将喷嘴叶片开度(VN开度)设定得较大。另ー方面，如图5所示，通过向图中箭头X2方向推动连接杆129(连接杆129的前进)，一致环122向图中箭头Y2方向旋转，如图6所示，各喷嘴叶片121以叶片轴125为中心向图中顺时针方向(Y2方向)转动而将喷嘴叶片开度(VN开度)设定得较小。另外，作为VN致动器106，可以列举例如具备电动马达(DC马达)和将该电动马达的旋转转换成直线运动而向上述连接杆129传递的转换机构(例如，具有蜗杆(worm gear)以及啮合于该蜗杆的蜗轮的齿轮机构等)的致动器。另外，作为VN致动器106，也可以使用将从负压源供给的负压作为动カ源而工作的负压致动器或者正压致动器。在以上结构的涡轮增压器100中，在收纳上述涡轮101的涡轮机外壳111中，设有涡轮机外壳涡流室111a，向该涡轮机外壳涡流室Illa供给排气气体，通过该排气气体的流动，涡轮机外壳111旋转。此时，如上所述，通过调整各喷嘴叶片121的摆动位置以设定其摆动角度，能够调整从涡轮机外壳涡流室Illa向涡轮101的排气的流量以及流速。由此能够调整增压性能，例如，如果调整各喷嘴叶片121的转动位置(移位)使得在发动机I的低转速时喷嘴叶片121彼此之间的流路面积(节气门面积)减小，则排气气体的流速会増大，能够从发动机低转速区域开始得到较高的增压压力。一驱动轴的支撑结构一接下来，參照图7关于可变喷嘴叶片机构120的驱动轴128的支撑结构进行说明。图7是图3的C-C处剖视图。在图7所示的结构中，在形成上述连杆室114的中心外壳113的壁体上设有轴套支撑孔113a，在该轴套支撑孔113a中压入有圆筒形状的轴套104。驱动轴128旋转自如地被支撑于在该轴套104。驱动轴128以及轴套104贯通中心外壳113的壁体，配置成分别面向连杆室114内与外部(大气侧)。而且，在该驱动轴128的外部空气侧(连杆室114的外部侧)的端部一体安装有上述驱动连杆127。另外，在驱动轴128的连杆室114侧(涡轮外壳侧)的端部一体安装有上述驱动臂124。这样，连杆室114外部(中心外壳113外部)的驱动连杆127与连杆室114内的驱动臂124经由驱动轴128而连结，当驱动连杆127通过上述VN致动器106的驱动カ而转动吋，该转动カ通过驱动轴128向驱动臂124传递使驱动臂124转动。伴随该驱动臂124的转动，上述各喷嘴叶片121转动(移位)。在以上的支撑结构中，为了将驱动轴128设为能够旋转，在驱动轴128的外周面与轴套104的内周面之间设有间隙。另外，将驱动臂124的侧面124a (轴套104侧的面)与驱动连杆127的侧面127a (轴套104侧的面)之间的距离设定为比轴套104的轴向长度(轴套104的两端面104a、104b之间的距离)大预定量，在驱动臂124的侧面124a与轴套104的端面104a (连杆室114内部侧的端面)之间以及驱动连杆127的侧面127a与轴套104的端面104b (外部空气侧的端面)之间的任一方或者双方存在间隙。但是，来自涡轮机外壳111的排气气体流入收纳可变喷嘴叶片机构(连杆机构)120 的连杆室114。在该排气气体中含有未燃烧燃料(未燃烧HC)。特别是，在从上述的燃料添加阀10向比涡轮机外壳111靠上游侧处执行燃料添加和/或后喷射的情况下，排气气体中所含的未燃烧HC量会增多。另外，在图7所示的支撑结构中，如上所述，为了将驱动轴128设为能够旋转，在驱动轴128与轴套104之间设有间隙。因此，当涡轮机外壳111内的压カ也就是连杆室114内的压カ上升使连杆室114内的压カ与大气压的压差变大时，具有由此引起排气气体从连杆室114内流入上述驱动轴128与轴套104之间的间隙(驱动轴128的外周面与轴套104的内周面之间)的情況。当变为这样的状况时，涡轮机外壳111内的排气气体中所含的未燃烧HC恐会通过上述驱动轴128与轴套104之间而向外部流出。另外，涡轮增压器100的中心外壳113 —般使用鉄。在这里，在寒冷地带，冬季会在道路上撒融雪剂等，因此该融雪剂等会附着于中心外壳113使其生锈。另外，在未铺设公路地区和/或热带雨林地区等，由于泥和/或水滴等导致中心外壳113生锈。当这样在中心外壳113产生的锈迹长大、剥落时，该剥落的锈迹会由于排气脉动而进入驱动轴128与轴套104之间或者轴套104的端面(连杆室114内部侧的端面)与驱动臂124之间，具有可变喷嘴叶片机构120等的运动变差的情況。为了消除这一点，在该例子中，如图7所示，在轴套104的外部空气侧的端部(中心外壳113的外部侧的端部)设有弹簧密封件105。该弹簧密封件105嵌入设置于轴套104的外部侧的端部的圆环状的凹部141。弹簧密封件105如图8以及图9所示，形成为将圆环状的密封件主体151与弹簧152组合在一起而成的结构。密封件主体151是氟树脂(例如PTFE)的成型品或者加工品。在密封件主体151上设有圆环状的凹部151f，在该凹部151f的内周侧以及外周侧分别设有圆环状的内唇部151a以及外唇部151c。另外，密封件主体151具备与驱动轴128的外周面接触的内周面151b(内唇部151a的内周面)。另外，密封件主体151具备与轴套104的内周面(圆环状凹部141的内周面)顶接的外周面151d (外唇部151c的外周面)。进而，在密封件主体151中，形成有能够与设置于驱动轴128的外部侧的端部的驱动连杆127接触的端面151e。
弹簧152是通过对具有耐腐蚀性的金属板进行弯折加工等而成形的部件，成形为用通过驱动轴128的中心(密封件主体151的中心轴)的平面剖切出的截面形状为V形。弹簧152以其开ロ侧(V形的开ロ侧)朝向连杆室114侧(与端面151e相反的相反侧)的姿势嵌入密封件主体151的凹部151f。而且，以上的结构的弹簧密封件105以密封件主体151的凹部151f的开ロ朝向连杆室114侧(涡轮外壳的内部侧)的状态并且以使弯折形状的弹簧152压缩了的状态(弯折角度变小的状态)嵌入轴套104的端部的凹部141。通过这样在轴套104的端部(外部空气侧的端部)预先设置弹簧密封件105，能够达成下面的密封效果。(I)将弹簧密封件105设置于轴套104的外部空气侧的端部，所以即使涡轮机外壳111和/或中心外壳113变为高温，也能够减小树脂制的密封件主体151所受的热的影响。由此，能够将温度设为密封件主体151的耐热温度以下，能够抑制密封件主体151的弾性力减弱。
(2)弹簧152以由驱动轴128的外周面与轴套104的内周面压缩的状态嵌入密封件主体151的凹部151f，通过该弹簧152的弹性力，将密封件主体151的内唇部151a向驱动轴128的外周面按压，并且将密封件主体151的外唇部151c向轴套104的内周面(凹部141的内周面)按压，所以能够强化密封力(紧固力)。而且，即使树脂制的密封件主体151的密封力下降，也能够通过弹簧152的弾性力来确保密封力，所以能够维持高的密封性。(3)当连杆室114内(涡轮机外壳111内)的压カ(排气气体压力)升高吋，弹簧密封件105向驱动连杆127被按压，密封件主体151的端面151e在被按压于驱动连杆127的状态下顶接于驱动连杆127，所以除了驱动轴128向密封件主体151的内周面151b顶接而产生的密封功能外，还能够发挥密封件主体151的端面151e向驱动连杆127顶接而产生的密封功能。由此能够通过I个弹簧密封件105得到双重的密封结构，能够确保高密封性。(4)当连杆室114内的压カ升高吋，截面弯折形状(截面为V形)的弹簧152向打开方向变形。即，弯折形状的弹簧152，向将密封件主体151的内唇部151a按压到驱动轴128的外周面的方向以及将密封件主体151的外唇部151c按压到轴套104的内周面(凹部141的内周面)的方向变形。而且，连杆室114内(涡轮机外壳111内)的压カ变得越高，这些唇部151a、151c的按压カ就变得越强，所以即使连杆室114内的压カ变为高压，也能够确保能够耐受该高压的高密封性。另外，同样地,连杆室114内的压カ变得越高，越将密封件主体151的端面151e大力按压到驱动连杆127的侧面127a，所以该部分处的密封性也会升高。这样，通过在轴套104的外部空气侧的端部设置弹簧密封件105，能够发挥优异的密封性能，所以能够可靠地阻止连杆室114内(涡轮机外壳111内)的排气气体通过驱动轴128的外周面与轴套104的内周面之间而向外部流出。另外，即使在中心外壳113产生的锈迹长大而剥落，也能够阻止该剥落的锈迹进入驱动轴128与轴套104之间和/或轴套104的端面104a (连杆室114内部侧的端面)与驱动臂124的侧面124a之间。进而，能够可靠地阻止未燃烧HC进入驱动轴128的外周面与轴套104的内周面之间。由此，也就不会有未燃烧HC进入驱动轴128与轴套104之间而引起的问题，也就是由于未燃烧HC附着于驱动轴128的外周面、轴套104的内周面、驱动连杆127的侧面127a等、变质(堵塞)而产生的沉积堆积的问题。在这里，关于采用了图7所示的密封结构的涡轮增压器100的实体机械，在通过实验等检查排气气体的向外部的泄漏时，结果能够确认，即使涡轮机外壳111内的压カ(连杆室114内的压力)上升变为高压(例如300kPa)，也完全没有检测出排气气体从驱动轴128的贯通部(驱动轴128与轴套104之间)向外部泄漏，能够完全阻止排气气体的流出。另外，在图8以及图9所示的弹簧密封件105中，作为弹簧152使用截面形状为V形的弹簧，但也可以如图10所示，使用将用通过驱动轴128的中心(密封件主体351的中心轴)的平面剖切出的截面形状为U形状的弹簧352嵌入密封件主体351的凹部351f而成的弹簧密封件305。另外，也可以使用将弹簧152、352埋入密封件主体151、351而成的结构的弹簧密封件。另外，在图7所示的结构中，以密封件主体151的凹部151f朝向连杆室114侧的姿势将弹簧密封件105嵌入轴套104的端部的凹部141，但该弹簧密封件105的朝向也可以为相反朝向(凹部151f朝向驱动轴128侧(外部空气侧)的姿势)。
ー排气旁通阀装置一接下来，參照图11 图15关于排气旁通阀装置200进行说明。该例子的排气旁通阀装置200具备排气旁通阀201、连杆机构202以及WGS致动器204 等。首先，在对排气旁通阀装置200进行说明之前，对涡轮机外壳111的结构的一部分进行说明。在该例子的涡轮机外壳111上，如图I以及图11 图13所示，形成有旁通涡轮101的排气旁通通路115。排气旁通通路115具备贯通涡轮机外壳111的壁体Illb的圆形的排气旁通孔115a，连通于涡轮101的上游侧(排气气流的上游侧)与排气气体出口通路llle。在上述排气旁通孔115a的周缘部(排气气体出ロ通路Ille侧的周缘部)设有阀座(valve seat)116。排气旁通阀201具备相对于设置于润轮机外壳111的上述阀座116就座或者离开以对上述排气旁通通路115进行开闭的圆形的阀体211 ;和将该阀体211在开闭方向(相对于阀座116接触离开的方向)移动的驱动臂212，通过该驱动臂212的摆动，能够使阀体211在将排气旁通通路115关闭的位置(全闭位置图11)与将排气旁通通路115完全开放的位置(全开位置图12)之间移动。另外，涡轮机外壳111的阀座116也包含于排气旁通阀201的构成部件中。排气旁通阀201的驱动臂212 —体安装于驱动轴221的一端部(涡轮机外壳111内部侧的端部)。在驱动轴221的另一端部(外部侧的端部)一体安装有驱动连杆222。驱动轴221由轴套203支撑得旋转自如。轴套203是圆筒形状的部件，被压入于设置于涡轮机外壳111的壁体Illc的轴套支撑孔Illd中(參照图15)。该轴套203以及驱动轴221贯通涡轮机外壳111的壁体，配置成分别面向涡轮机外壳111内部与外部(大气侧)。而且，在驱动连杆222的另一端部经由连结销224旋转自如地连结有连接杆223的一端部。连接杆223连结于WGV致动器204，通过由该WGV致动器204使上述连接杆223移动(前进、后退)，驱动连杆222以及驱动轴221转动使驱动臂212摆动。通过该驱动臂212的摆动，阀体211在全闭位置(图11)与全开位置(图12)之间移动。由此排气旁通阀201进行开闭。另外，WGV致动器204既可以是将从负压源供给的负压设为动カ源而工作的负压致动器，也可以是正压致动器。另外，WGV致动器204也可以是将电动马达设为驱动源的电动式致动器。在这里，在图15所示的支撑结构中，为了将驱动轴221设为能够旋转，也在驱动轴221的外周面与轴套203的内周面之间设有间隙。另外，将驱动臂212的侧面212a (轴套203侧的面)与驱动连杆222的侧面222a (轴套203侧的面)之间的距离设定为比轴套203的轴向长度(轴套203的两端面203a、203b之间的距离)大预定量，在驱动臂212的侧面212a与轴套203的端面203a (涡轮机外壳111内部侧的端面)之间以及驱动连杆222的侧面222a与轴套203的端面203b (外部空气侧的端面)之间的任一方或者双方存在间隙。这样在图15所示的支撑结构中，在驱动轴221的贯通部分也存在间隙，所以与图7所示的支撑结构同样地，涡轮机外壳111内的排气气体恐会通过上述驱动轴221与轴套203之间而向外部流出。另外，当在涡轮机外壳111等上产生的锈迹长大而剥落时，在该剥落的锈迹进入驱动轴221的外周面与轴套203的内周面之间或者轴套203的端面203a(涡轮机外壳111内部侧的端面)与驱动臂212的侧面212a之间的情况下，有时排气旁通阀201的动作会变差。 为了消除这一点，在该例子中，如图15所示，在轴套203的外部空气侧的端部(涡轮机外壳111的外部侧的端部)也设有弹簧密封件105。该弹簧密封件105嵌入于设置于轴套203的外部侧的端部的圆环状的凹部231中。弹簧密封件105为与图8以及图9所示的弹簧密封件同样结构，因此，通过图15所示的结构，也能够可靠地阻止涡轮机外壳111内的排气气体通过驱动轴221的外周面与轴套203的内周面之间而向外部流出。另外，即使涡轮机外壳111产生的锈迹长大而剥落，也能够阻止该剥落的锈迹进入驱动轴221与轴套203之间和/或轴套203的端面203a (涡轮机外壳111内部侧的端面)与驱动臂212的侧面212a之间。进而，也不会有上述的未燃烧HC的附着、变质(堵塞)而产生的沉积堆积的问题。一其他实施方式一在以上的例子中，关于将本发明应用于具备可变喷嘴叶片机构与排气旁通阀的涡轮增压器的情况进行了说明，但本发明并不限于此，也能够应用于具备可变喷嘴叶片机构或者排气旁通阀的任一方的涡轮增压器。在以上的例子中，关于将本发明应用于共轨式缸内直喷型的多缸(四缸)柴油发动机的情况进行了说明。本发明并不限于此，也能够应用于例如六缸柴油发动机等其他任意缸数的柴油发动机。另外，在以上的例子中，关于柴油发动机的控制的例子进行了说明，但本发明并不限于此，本发明也能够应用于具备涡轮增压器的汽油发动机的控制。产业上的应用可能性本发明能够利用于装备于发动机(内燃机)的涡轮增压器，更详细地说，能够有效地利用于具备驱动轴与将该驱动轴支撑得旋转自如的轴套的涡轮增压器的上述驱动轴的贯通部的密封，所述驱动轴将配置于涡轮外壳的外部的致动器的驱动カ向涡轮外壳内部的机构传递。符号说明I:发动机4 :进气通路
5 :排气通路100:涡轮增压器101 :润轮102 :压缩机叶轮111 :涡轮机外壳(涡轮外壳)112 :压缩机外壳(涡轮外壳)113 :中心外壳(润轮外壳) 114:连杆室115:排气旁通通路115a:排气旁通孔120:可变喷嘴叶片机构124 :驱动臂127:驱动连杆128 :驱动轴129:连接杆104 :轴套141 :凹部105:弹簧密封件151 :密封件主体151a:内唇部151b:内周面151c:外唇部151d:外周面151e :端部151f:凹部152 :弹簧106:VN 致动器200 :排气旁通阀装置201 :排气旁通阀212 :驱动臂202 :连杆机构221 :驱动轴222:驱动连杆223:连接杆224:连结销203 :轴套231 :凹部204:WGV 致动器
权利要求
1.ー种涡轮增压器，具备压缩机叶轮，其设置于内燃机的进气通路；涡轮，其设置于所述内燃机的排气通路；驱动轴，其设置成贯通涡轮外壳，将配置于所述涡轮外壳外部的致动器的驱动カ向该涡轮外壳内的驱动机构传递；和轴套，其将所述驱动轴以旋转自如的状态支撑于所述涡轮外壳，所述涡轮增压器中 在所述轴套的所述涡轮外壳外部侧的端部设有密封件， 所述密封件具备圆环状的树脂制的密封件主体，其具有与所述驱动轴的外周面接触的内周面和能够与设置于所述驱动轴的所述涡轮外壳外部侧的部件接触的端面；和金属制的弹簧，其向径向的内周侧以及外周侧按压所述密封件主体。
2.根据权利要求I所述的涡轮增压器，其特征在于 所述密封件主体，具有沿着周向的圆环状的凹部，在所述凹部的内周侧以及外周侧分别设有内唇部以及外唇部，并且所述弹簧嵌入该密封件主体的所述圆环状的凹部，通过所述弹簧的弾性力，将所述密封件主体的所述内唇部按压于所述驱动轴的外周面，将所述密封件主体的所述外唇部按压于所述轴套的内周面。
3.根据权利要求2所述的涡轮增压器，其特征在干 所述密封件配置成所述密封件主体的凹部的开ロ朝向所述涡轮外壳内部侧，并且所述弹簧的用通过所述驱动轴的中心的平面剖切出的截面形状形成为向所述涡轮外壳内部侧开ロ的弯折形状。
4.根据权利要求3所述的涡轮增压器，其特征在于 所述弹簧的所述截面形状形成为V形或者U形。
5.根据权利要求I 4中的任意ー项所述的涡轮增压器，其特征在于具备 可变喷嘴叶片机构，其具有设置于涡轮的外周侧的多个喷嘴叶片，通过变更所述多个喷嘴叶片的开度来调整排气气流； 驱动轴，其连结涡轮外壳内部的所述可变喷嘴叶片机构的驱动臂与涡轮外壳外部的驱动连杆；和 将所述驱动轴旋转自如地支撑的轴套， 在所述轴套的所述涡轮外壳外部侧的端部设有所述密封件。
全文摘要
一种涡轮增压器，具备将致动器的驱动力向涡轮外壳内的机构传递的驱动轴和旋转自如地支撑该驱动轴的轴套，在轴套的外部空气侧的端部设有密封件。该密封件具备树脂制的密封件主体和嵌入该密封件主体的凹部的金属制的弹簧，通过该弹簧的弹性力将密封件主体的内唇部按压到驱动轴的内周面。进而，在密封件主体上预先形成能够与设置于驱动轴的外部空气侧的部件(驱动连杆)接触的端面。通过将这样的结构的密封件设置于轴套的外部空气侧的端部，能够发挥优异的密封性能，所以能够可靠地阻止涡轮外壳内的排气气体通过驱动轴的外周面与轴套的内周面之间而向外部流出。
文档编号F02B37/24GK102822472SQ201180016530
公开日2012年12月12日 申请日期2011年3月31日 优先权日2011年3月31日
发明者五十岚修, 山田和伴, 川端和典, 加藤丈幸, 住范彦 申请人:丰田自动车株式会社