推力轴承构造以及具备该推力轴承构造的增压器的制造方法
【专利摘要】本发明提供推力轴承构造。该推力轴承构造（39）具备具有环垫片（67）的推力环（41）、和在与推力环对置的面的与环垫片（67）对应的位置具有轴承垫片（71）的推力轴承（43）。轴承垫片（71）具有锥形部（73）和与锥形部（73）的外缘连续地形成的平坦部（75）。在假设向轴承垫片（71）与环垫片（67）之间供给的油滴、且假设转子轴（15）的旋转速度恒定的情况下，锥形部（73）具有如下斜面，该斜面形成为沿基于由转子轴（15）的旋转对油滴作用的离心力而规定的油滴的轨道T、随着朝向其下游侧而壁厚逐渐变厚。
【专利说明】推力轴承构造以及具备该推力轴承构造的增压器
【技术领域】
[0001]本发明涉及对在轴向上产生的推力载荷进行支承的推力轴承构造以及具备该推力轴承构造的增压器。
【背景技术】
[0002]作为旋转机械的ー个例子而公知的增压器具备壳体、能够旋转地设于该壳体的转子轴、安装于该转子轴的一端的压缩机叶轮、以及安装于该转子轴的另一端的涡轮机叶轮。压缩机叶轮利用离心カ而压缩空气，涡轮机叶轮利用排出气体的压カ能而产生旋转力。由于压缩机叶轮和涡轮机叶轮经由转子轴而相互连结，所以它们一体旋转。该旋转吋，转子轴不仅在旋转方向上、也在轴向上受到载荷。因此，增压器具有支承轴向的载荷(所谓推力载荷)的推力轴承构造。
[0003]关于该推力轴承构造，专利文献I中公开了利用润滑油的楔效果的结构。专利文献I的推力轴承构造具有推力环和推力轴承。推力环和推力轴承均形成为环状，并沿转子轴的轴向相互对置地排列。推力环固定于转子轴，与该转子轴一体旋转。
[0004]另外，在推力环的一面具有环垫片。环垫片的表面与转子轴的轴心正交。另一方面，推力轴承在与环垫片对置的面具有多个轴承垫片。各轴承垫片具有锥形部和平坦部。锥形部的表面沿转子轴的旋转方向以逐渐地接近环垫片的方式傾斜。換言之，锥形部形成为其壁厚沿转子轴的旋转方向逐渐变厚。平坦部的表面与转子轴的轴心正交，与锥形部的旋转方向侧连续。也就是，当推力环的环垫片和推力轴承的轴承垫片相互对置时，两者的间隔在平坦部最窄。
[0005]在环垫片与推力轴承之间充满润滑油。当转子轴与环垫片一起旋转吋，由于该旋转和润滑油的粘性使润滑油沿旋转方向流动。另ー方面，如上所述，环垫片-轴承垫片的间隔在平坦部最窄。即，润滑油的流动在平坦部与环垫片之间集中，从而在平坦部以及锥形部中的平坦部ー侧，润滑油内的压カ上升，而使环垫片和推力轴承相互分离。这样的效果一般被称作楔效果。增压器的运转过程中，利用该楔效果，能够支承对转子轴作用的推力载荷。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开2002-364635号公报
【发明内容】
[0009]发明所要解决的课题
[0010]旋转机械中，当务之急是确保相对于推力载荷的高的支承能力。这是由于在增压器的情况下，強烈要求压カ比或者膨胀比等的提高，伴随于此，对转子轴作用的推力载荷增大。
[0011]本发明的目的在于，提供能够以较高的等级确保负荷能力的新的结构的推力轴承构造以及具备该推力轴承构造的增压器。[0012]用于解决课题的方法
[0013]本发明的第一方案是支承对转子轴作用的轴向的推力载荷的推力轴承构造，其主旨在于，该推力轴承构造具备固定于能够旋转的转子轴上的推力环和与上述推力环对置的推力轴承，上述推力环在与上述推力轴承对置的面上具有环垫片，上述推力轴承在与上述推力环对置的面的、与上述环垫片对应的位置具有轴承垫片，上述环垫片及上述轴承垫片中的任ー垫片具有锥形部、和与上述锥形部的外缘连续地形成的平坦部，在假定上述轴承垫片与上述环垫片之间的油滴的情况下，锥形部具有如下斜面，该斜面形成为沿上述油滴的轨道、随着朝向其下游侧而壁厚逐渐变厚，其中，上述油滴的轨道基于针对由上述转子轴的旋转产生的上述油滴的离心カ而决定，上述平坦部具有与上述转子轴的轴心正交的平面。
[0014]本发明的第二方案是利用来自发动机的排出气体的能量来对供给至上述发动机侧的空气进行增压的增压器，其主g在干，该增压器具备壳体、能够旋转地设于上述壳体的上述转子轴、安装于上述转子轴的一端且利用离心カ来压缩气体的压缩机叶轮、安装于上述转子轴的另一端且利用气体的压カ能来产生旋转カ的涡轮机叶轮、以及支承对上述转子轴作用的轴向的推力载荷的推力轴承构造，上述推力轴承构造具有固定于上述转子轴上的推力环、和与上述推力环对置的推力轴承，上述推力环在与上述推力轴承对置的面上具有环垫片，上述推力轴承在与上述推力环对置的面的、与上述环垫片对应的位置具有轴承垫片，上述环垫片及上述轴承垫片中的任ー垫片具有锥形部、和与上述锥形部的外缘连续地形成的平坦部，在假定上述轴承垫片与上述环垫片之间的油滴的情况下，锥形部具有如下斜面，该斜面形成为沿上述油滴的轨道、随着朝向其下游侧而壁厚逐渐变厚，其中，上述油滴的轨道基于针对由上述转子轴的旋转产生的上述油滴的离心カ而决定，上述平坦部具有与上述转子轴的轴心正交的平面。
[0015]优选上述任ー垫片形成为环状。
[0016]优选上述任ー垫片沿圆周方向设有多个。
[0017]优选上述油滴的轨道是假设上述转子轴的旋转速度恒定的情况下的轨道。
[0018]本发明的效果如下。
[0019]根据本发明，可提供能够以较高的等级确保负荷能力的新的结构的推力轴承构造以及具备该推力轴承构造的增压器。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明的一个实施方式的车辆用增压器的侧剖视图。
[0021]图2是图1的矢视部II的放大图。
[0022]图3 Ca)是表示本发明的一个实施方式的第一推力轴承的后侧面(背面)的图，图3 (b)是第一推力轴承的侧剖视图。
[0023]图4 (a)是沿规定的油滴的轨道的第一轴承垫片的剖视图，图4 (b)以及图4 (C)是其变形例。
[0024]图5是说明油滴的轨道的径向成分以及角度成分(圆周方向成分)的图。
[0025]图6 Ca)是本发明的一个实施方式的第二推力轴承的侧剖视图，图6 (b)是表示第二推力轴承的前侧面(正面)的图，图6 (c)是沿规定的油滴的轨道的图6 (b)的第二轴承垫片的剖视图。
[0026]图7 (a)是表示本发明的一个实施方式的推力环的后侧面(背面)的图，图7 (b)是本发明的一个实施方式的推力环的侧剖视图，图7 (c)是表示本发明的一个实施方式的推力环的前侧面的图。
[0027]图8 (a)是沿规定的油滴的轨道的第一环垫片的剖视图，图8 (b)是沿规定的油滴的轨道的第二环垫片的剖视图。
[0028]图9是表示本发明的一个实施方式的第一推力轴承的后侧面的图。
[0029]图10是表示本发明的一个实施方式的第二推力轴承的前侧面的图。
[0030]图11 (a)是表示本发明的一个实施方式的推力环的后侧面(背面)的图，图11 (b)是表示本发明的一个实施方式的推力环的前侧面的图。
【具体实施方式】
[0031]參照图1至图10对本发明的一个实施方式进行说明。附图中，“FF”表示前方，“FR”表示后方。此外，这些方向不限定本发明。
[0032]图1以及图2表示本实施方式的增压器I。增压器I例如用于车辆，利用来自发动机(图示省略)的排出气体的能量，来对供给至发动机的空气进行增压(压缩)。
[0033]增压器I具备壳体(轴承壳体)3。壳体3具有在其内侧构成壳体3的一部分的支承块5。在支承块5，贯通形成有沿前后方向延伸的设置孔7。
[0034]在设置孔7内，设置有作为径向轴承的一个例子的半浮式轴承9。在半浮式轴承9的侧面，经由支承块5插入止动销11，阻止半浮式轴承9的旋转。此外，在半浮式轴承9的中间部，贯通形成有通孔13。
[0035]半浮式轴承9将沿前后方向延伸的转子轴15支承为能够旋转。换言之，在支承块5，经由半浮式轴承9而能够旋转地设有转子轴15。在转子轴15的前端以及后端，分别安装有压缩机叶轮17以及涡轮机叶轮27。因此，压缩机叶轮17、涡轮机叶轮27、以及转子轴15一体旋转。压缩机叶轮17利用离心カ而压缩气体(例如空气)。涡轮机叶轮27利用排出气体的压カ能而产生旋转力。
[0036]压缩机壳体19设置在壳体3的前侧，其收放压缩机叶轮17。另外，压缩机壳体19具有收进ロ 21、扩散器22、涡旋状的涡形流路(压缩机涡形流路)23以及排出ロ 25。收进ロ21以与压缩机叶轮17的入口侧连通的方式朝向增压器I的前方开ロ。扩散器22形成于压缩机叶轮17的出ロ侧，进行从压缩机叶轮17排出的气体的减速以及压缩。涡形流路23以与扩散器22的出ロ侧连通的方式设置，排出ロ 25以与涡形流路23的出ロ侧连通的方式形成。因此，由扩散器22减速后的压缩气体通过涡形流路23，从排出ロ 25排出。
[0037]涡轮壳体29设于壳体3的后侧，其收放涡轮机叶轮27。涡轮壳体29具有收进ロ31、涡旋状的涡形流路(涡轮涡形流路)33以及排出ロ 35。收进ロ 31以与涡形流路33的入ロ侧连通的方式形成，涡形流路33以其出口侧与涡轮机叶轮27的入口侧连通的方式设置。排出ロ 35以与涡轮机叶轮27的出口侧连通的方式朝向增压器I的后方开ロ。因此，从收进ロ 31流入的排出气体通过涡形流路33，向涡轮机叶轮27流入。由于向涡轮机叶轮27流入的排出气体的压力，驱动涡轮机叶轮27，并使之旋转。之后，排出气体从排出ロ 35排出。
[0038]也可以在涡轮壳体29内的涡形流路33与涡轮机叶轮27之间，配设使向涡轮机叶轮27侧供给的排出气体的流路面积(流量)可变的可变喷嘴机构37。此外，可变喷嘴机构37由公知的结构构成。因此，省略对于可变喷嘴机构37的详细的说明，作为构成本说明书的一部分，例如援用日本特开2009-243300号公报、日本特开2009-243431号公报的内容。
[0039]如图2所示，增压器I具备推力轴承构造39。推力轴承构造39利用润滑油G的楔效果支承对转子轴15作用的轴向的推力载荷。推力轴承构造39具备固定于转子轴15的推力环41、设于推力环41的前侧的推力轴承(第一推力轴承)43、以及设于推力环41的后侧的推力轴承(第二推力轴承)45。推力轴承43支承前方的推力载荷，推力轴承45支承后方的推力载荷。此外，推力轴承构造39的详细结构将于后文叙述。
[0040]如图2所示，壳体3具有在其上部(图2所示的壳体3的上部分)形成的供油ロ 47、形成干支承块5的供油通路(第一供油通路)49、以及形成干支承块5的供油通路(第二供油通路)51。从供油ロ 47收进润滑油G。供油通路49使供油ロ 47与设置孔7连通，向半浮式轴承9与转子轴15之间供给润滑油G。另外，供油通路51使供油ロ 47与推力轴承构造39的设置位置连通，向推力轴承43与推力环41之间以及推力轴承45与推力环41之间供给润滑油G。
[0041]如图2所示，壳体3在支承块5的下方(图2的下方)具有容纳润滑油G的容纳室53。另外，在容纳室53的下部形成有排油ロ 55。向容纳室53流入的润滑油G经由排油ロ55向壳体3的外侧排出。
[0042]如图2所示，在转子轴15固定有挡油环57。挡油环57位于压缩机叶轮17与推力环41之间。另外，环状的密封板59以包围挡油环57的外周面的方式设置。在挡油环57的外周面与密封板59的内周面之间设有密封圈61。密封圈61抑制润滑油G从壳体3的内侧向压缩机叶轮17的设置空间泄漏以及抑制气体(空气)从压缩机叶轮17的设置空间向壳体3的内侧泄漏。
[0043]如图2所示，在壳体3的后侧部形成有能够供转子轴15插入的插入孔63。在该插入孔63与转子轴15的外周面之间设有密封圈65。密封圈65抑制润滑油G从壳体3的内侧向涡轮机叶轮27的设置空间泄漏以及抑制排出气体从涡轮机叶轮27的设置空间向壳体3的内侧泄漏。
[0044]接着，对本实施方式的推力轴承构造39的结构进行详细说明。
[0045]如图2所示，推力轴承构造39具备推力环41。推力环41形成为扁平的环状，并固定在贯通其中心的转子轴15上。在推力环41的前面具有环垫片(第一环垫片)67。环垫片67形成为与转子轴15正交的环状的平面。另外，推力环41在背面具有环垫片(第二环垫片)69。环垫片69与环垫片67相同，形成为与转子轴15正交的环状的平面。
[0046]推力轴承构造39具备设于推力环41的前侧的推力轴承(第一推力轴承)43。推力轴承43对经由推力环41而传递的前方的推力载荷进行支承。推力轴承43在与推力环41的环垫片67对置的面上具有轴承垫片(第一轴承垫片)71。润滑油G介于轴承垫片71与环垫片67之间。因此，利用润滑油G的楔效果(后述)，在产生上述的推力载荷的期间，也能够使推力环41在推力轴承43上顺利地旋转。
[0047]如图3 Ca)所示，轴承垫片71具有锥形部73、和与锥形部73的外缘连续地形成的平坦部(land)75。从旋转轴向(前后方向)观察时，锥形部73以及平坦部75均形成为环状。[0048]如图4 (a)所示，锥形部73具有沿规定的油滴的轨道(轨道方向)T并以随着朝向其下游侧而壁厚逐渐变厚的方式形成的斜面。換言之，锥形部73具有如下斜面，即、该斜面形成为随着远离转子轴15的轴心,而接近轴承垫片71后方的、与转子轴15的轴心正交的面(例如，推力环41的环垫片67)。在假定以转子轴15的轴心为中心的任意半径的圆的情况下，该圆上的锥形部73的壁厚恒定。以下，为便于说明，将规定的油滴的轨道T仅称作轨道T。
[0049]此外，锥形部73的斜面只要形成为随着朝向轨道T的下游侧而该锥形部73的壁厚逐渐变厚，则其倾斜的变化为任意的。即，可以如图4 (a)所示，该斜面以包含直线LI的方式具有恒定的傾斜度，也可以如图4 (b)所示，形成为相对于直线LI向下凸，并且也可以如图4 (c)所示，形成为相对于直线LI向上凸[0050]另ー方面，平坦部75具有以与轨道T的锥形部73的下游侧连续的方式形成的平面。该平面与转子轴15的轴心正交。因此，平坦部75的壁厚沿圆周方向恒定。
[0051]此处，轨道T指的是，假定向轴承垫片71与环垫片67之间供给的润滑油G的油滴、且假设增压器I的运转过程中的转子轴15的旋转速度恒定的情况下的该油滴的轨道。该油滴的移动方向基于针对由转子轴15的旋转产生的油滴的离心カ而決定。即，轨道T表示受到该离心カ的影响而移动的油滴的轨道。
[0052]使用图5对油滴的轨道进行说明。图5中表示具备具有上述的斜面的锥形部14、和具有上述的平面的平坦部16的垫片12。关于垫片12上的位置，此处采用以垫片12的中心0为中心的极坐标系，油滴绕中心0以等速度逆时针旋转。以上的假设情况下，对于垫片12上的油滴的初始位置，若将其径向成分r、角度成分分别设为^(其中，除0以外)、Stl，则由于油滴受到旋转时的离心力，从而在由P表示的轨道上移动。该轨道P与图3的轨道T、后述的图6的轨道S对应。此外，对于轨道P上的任意点的径向成分！而言，若由9表示该位置的角度成分则能够通过下式计算。
[0053]r=r0 exp [ ( 0 - 0 0) 2/2]
[0054]如图3 Ca)以及图3 (b)所示，在推力轴承43的背面具有圆弧状的凹部77和存积凹处85。凹部77和存积凹处85均位于轴承垫片71的外周。存积凹处85与凹部77连通。即，存积凹处85以其一部分夹在凹部77的两端部之间的方式形成于推力轴承43的背面的下部。凹部77接受从轴承垫片71的平坦部75排出的润滑油G。另外，存积凹处85也与平坦部75邻接，从而起到与凹部77相同的功能。并且，存积凹处85比凹部77在径向上宽度宽地形成，从而也能够暂时存积流入凹部77的润滑油G。
[0055]在推力轴承43的背面具有多个供油凹处79和槽81。供油凹处79在径向上在凹部77的外侧、沿圆周方向隔开间隔地形成。图3 (a)的方式中，形成三个供油凹处79，其中，中央的供油凹处79与供油通路51的开ロ部对置。槽81在推力轴承43的背面的周边形成为圆弧状，使这多个供油凹处79连通。因此，图3 (a)的方式中，除了中央的供油凹处79以外，各供油凹处79经由槽81而与供油通路51连通。
[0056]推力轴承43具有与供油凹处79连通的连接通路83。连接通路83是贯通孔，其一端在对应的供油凹处79开ロ，其另一端在轴承垫片71的锥形部73开ロ。因此，从供油通路51供给的润滑油G通过供油凹处79，井根据情况地也通过槽81，经由连接通路83，到达锥形部73。[0057]如图2所示，推力轴承构造39具备设于推力环41的后侧的推力轴承(第二推力轴承)45。推力轴承45对经由推力环41传递的后方的推力载荷进行支承。在推力轴承45的与推力环41的环垫片69对置的面上具有轴承垫片(第二轴承垫片)87。润滑油G介于轴承垫片87与环垫片69之间。因此，利用润滑油G的楔效果(后述)，在产生上述的推力载荷的期间，也能够使推力环41在推力轴承45上顺利地旋转。
[0058]如图6 (a)所示，轴承垫片87具有锥形部89、和与锥形部89的外缘连续地形成的平坦部91。从旋转轴向(前后方向)观察时，锥形部89以及平坦部91均形成为环状。
[0059]如图6 (C)所示，锥形部89具有沿规定的油滴的轨道(轨道方向)S并以随着朝向其下游侧而壁厚逐渐变厚的方式形成的斜面。換言之，锥形部89具有如下斜面，即、该斜面形成为随着远离转子轴15的轴心,而接近轴承垫片87的前方的、与转子轴15的轴心正交的面(例如，推力环41的环垫片69)。在假定以转子轴15的轴心为中心的任意半径的圆的情况下，该圆上的锥形部89的壁厚恒定。
[0060]此外，锥形部89的斜面只要形成为随着朝向轨道S的下游侧而该锥形部89的壁厚逐渐变厚，则其倾斜的变化是任意的。即，可以如图6 (c)所示，该斜面以包括直线L2的方式具有恒定的傾斜度，也可以如点划线所示的锥形部89a那样，以相对于直线L2向下凸的方式形成斜面。另外，也可以如以点划线表示的锥形部89b那样，以相对于直线L2向上凸的方式形成斜面。
[0061]另ー方面，平坦部91具有以与轨道S的锥形部89的下游侧连续的方式形成的平面。该平面与转子轴15的轴心正交。因此，平坦部91的壁厚沿圆周方向恒定。
[0062]此处，轨道S指的是，假定向轴承垫片87与环垫片69之间供给的润滑油G的油滴、且假设增压器I的运转过程中的转子轴15的旋转速度恒定的情况下的该油滴的轨道。该油滴的移动方向基于针对由转子轴15的旋转产生的油滴的离心カ而決定。即，轨道S表示受到该离心カ的影响而移动的油滴的轨道。此外，轨道S的方向与轨道T的方向相同。
[0063]推力轴承构造39不限定于上述的结构，例如，能够如下变更。
[0064]如图7 (C)以及图8 (a)所示，推力环41的环垫片67也可以具有与推力轴承45的轴承垫片87相同的构造。即，环垫片67也可以具有锥形部93、和与锥形部93的外缘连续地形成的平坦部95。该情况下，从旋转轴向(前后方向)观察时，锥形部93以及平坦部95均形成为以转子轴15的轴心为中心的环状。另ー方面，推力轴承43的轴承垫片71形成为与转子轴15正交的平面。
[0065]如图8 (a)所示，锥形部93具有沿轨道T并以随着朝向其下游侧而壁厚逐渐变厚的方式形成的斜面。換言之，锥形部93具有如下斜面，S卩、该斜面形成为随着远离转子轴15的轴心，而接近推力环41前方的、与转子轴15的轴心正交的面(例如，推力轴承43的轴承垫片71)。在假定以转子轴15的轴心为中心的任意半径的圆的情况下,该圆上的锥形部93的壁厚恒定。另ー方面，平坦部95具有以与轨道T的锥形部93的下游侧连续的方式形成的平面。该平面与转子轴15的轴心正交。因此，平坦部95的壁厚沿圆周方向恒定。
[0066]此外，锥形部93的斜面只要形成为随着朝向轨道T的下游侧而该锥形部93的壁厚逐渐变厚，则其倾斜的变化是任意的。即，该斜面可以以包括直线L3的方式具有恒定的傾斜度，也可以形成为相对于直线L3向下凸，也可以形成为相对于直线L3向上凸(作为类似的例子參照图4 (a)?图4 (C))。[0067]如图7 (a)以及图8 (b)所示，推力环41的环垫片69也可以具有与推力轴承43的轴承垫片71相同的构造。即，环垫片69也可以具有锥形部97、和与锥形部97的外缘连续地形成的平坦部99。该情况下，从旋转轴向(前后方向)观察时，锥形部97以及平坦部99均形成为以转子轴15的轴心为中心的环状。另ー方面，推力轴承45的轴承垫片87形成为与转子轴15正交的平面。
[0068]如图8 (b)所示，锥形部97具有沿轨道S以随着朝向其下游侧而壁厚逐渐变厚的方式形成的斜面。換言之，锥形部97具有如下斜面，S卩，该斜面形成为随着远离转子轴15的轴心，而接近推力环41后方的、与转子轴15的轴心正交的面(例如，推力轴承45的轴承垫片87)。在假定以转子轴15的轴心为中心的任意半径的圆的情况下,该圆上的锥形部93的壁厚恒定。另ー方面，平坦部99具有以与轨道S的锥形部93的下游侧连续的方式形成的平面。该平面与转子轴15的轴心正交。因此，平坦部99的壁厚沿圆周方向恒定。
[0069]此外，锥形部97的斜面只要形成为随着朝向轨道S的下游侧而该锥形部97的壁厚逐渐变厚，则其倾斜的变化是任意的。即，该斜面可以以包括直线L4的方式具有恒定的傾斜度，也可以形成为相对于直线L4向下凸，也可以形成为相对于直线L4向上凸(作为类似的例子參照图4 (a)?图4 (C))。
[0070]如图9所示，推力轴承43的轴承垫片71也可以由具有锥形部73和平坦部75、且沿圆周方向按照规定的角度配置的多个垫片72构成。该情况下，各垫片72具有沿轨道T形成的一对边缘部72a、72b、由半径不同的圆弧构成的ー对圆弧状边缘部72c、72d。此外，在边缘部72a以及边缘部72b的形状决定中假定的各油滴的初始位置在包括圆弧状边缘部72c在内的相同圆上，但相互在圆周方向上分离。另外，圆弧状边缘部72c划分径向的锥形部73的内缘，圆弧状边缘部72d划分径向的平坦部75的外缘。在圆弧状边缘部72c的长度短的情况下，例如图9所示，从轴向(前后方向)观察时，各垫片72大致形成为扇形。如上所述，边缘部72a、72b在轨道T行进的方向上延伸。即，被边缘部72a和边缘部72b夹着的空间内的润滑油G (油滴)能够沿图5所示的轨道P而到达平坦部75。
[0071]推力轴承45的轴承垫片87也可以具有与图9所示的轴承垫片71相同的结构。即，如图10所示，轴承垫片87也可以由具有锥形部89和平坦部91、且沿圆周方向按照规定的角度配置的多个垫片88构成。该情况下，各垫片88具有沿轨道S形成的一对边缘部88a、88b、由半径不同的圆弧构成的ー对圆弧状边缘部88c、88d。此外，边缘部88a以及边缘部88b的形状决定中假定的各油滴的初始位置在包括圆弧状边缘部88c的相同圆上，但相互在圆周方向上分离。另外，圆弧状边缘部88c划分径向的锥形部89的内缘，圆弧状边缘部88d划分径向的平坦部91的外缘。在圆弧状边缘部88c的距离短的情况下，例如图10所示，从轴向(前后方向)观察时，各垫片88大致形成为扇形。如上所述，边缘部88a、88b在轨道S行进的方向上延伸。即，被边缘部88a和边缘部88b夹着的空间内的润滑油G (油滴)能够沿图5所示的轨道P到达平坦部91。
[0072]推力环41的环垫片67以及环垫片69也可以具有与图9所示的轴承垫片71以及图10所示的轴承垫片87相同的结构。S卩，如图11 (b)所示，环垫片67也可以由具有锥形部93和平坦部95、且沿圆周方向按照规定的角度配置的多个垫片68构成。另ー方面，环垫片69也可以由具有锥形部97和平坦部99、且按照规定的角度配置的多个垫片70构成。这些垫片68、70具有与图9的垫片72以及图10的垫片88相同的形状。因此，省略此处的详细的说明。
[0073]接着，对本实施方式的作用以及效果进行说明。
[0074]从气体收进ロ 31收进的排出气体经由涡轮涡形流路33从涡轮机叶轮27的入ロ侧向出ロ侧流通。此时，排出气体的压カ能使涡轮机叶轮27旋转。另ー方面，压缩机叶轮17经由转子轴15而与涡轮机叶轮27连结。因此，转子轴15以及压缩机叶轮17与涡轮机叶轮27 —体旋转。因此，能够通过压缩机叶轮17的旋转而从收进ロ 21收进气体(例如空气)，另外，能够对收进的气体进行压縮。该压缩气体经由涡形流路23而从排出ロ 25排出。因此，能够在发动机等对气体进行增压。
[0075]增压器I的运转过程中，润滑油G经由供油ロ 47以及供油通路49而向半浮式轴承9与转子轴15之间供给。因此，润滑油G在半浮式轴承9与转子轴15之间作为润滑剂而发挥功能，防止它们间的烧结等。此外，向半浮式轴承9与转子轴15之间供给的润滑油G经由容纳室53而从排油ロ 55向壳体3的外侧排出。
[0076]另外，增压器I的运转过程中，润滑油G经由供油通路51、供油凹处79、连接通路83等向推力轴承43与推力环41之间、以及推力轴承45与推力环41之间供给。此时，轴承垫片71与环垫片67之间、以及轴承垫片87与环垫片69之间也被润滑油G充满。其結果，利用轴承垫片71和环垫片67的配合来产生润滑油G的楔效果，并利用该楔效果，能够支承对转子轴15作用的前方的推力载荷。另外，利用轴承垫片87和环垫片69的配合来产生润滑油G的楔效果，从而能够支承对转子轴15作用的后方的推力载荷。
[0077]本实施方式中，在相互对置的轴承垫片以及环垫片中的一方，设有锥形部。该锥形部是沿规定的油滴的轨道(參照图5)以随着朝向其下游侧而壁厚逐渐变厚的方式倾斜的斜面，在该斜面的外缘(下游侧端部)连续地形成有平坦部。因此，与沿转子轴的旋转方向R倾斜的情况相比，能够提高向平坦部行进或者到达平坦部的润滑油G的比例。即，能够提高向轴承垫片与环垫片之间供给的润滑油G中的有助于楔效果的润滑油G的比例(有助率)，从而能够充分并且高效地发挥润滑油G的楔效果。其结果，本实施方式的推力轴承构造能够得到相对于推力载荷的闻的支承能力。
[0078]此外，本发明不限定于上述的实施方式的说明，例如，能够将上述的推力轴承构造用于增压器以外的旋转机械等，并且能够以各种方式实施。另外，本发明所包含的权利范围不限定于这些实施方式。
[0079]エ业上的应用可行性
[0080]根据本发明，能够提高向推力轴承构造的轴承垫片与环垫片之间供给的润滑油中的有助于楔效果的比例，而能够充分并且高效地发挥楔效果。因此，能够提供具有相对于推力载荷的高的支承能力的推力轴承构造以及具备该推力轴承构造的增压器。
【权利要求】
1.ー种推力轴承构造，其支承对转子轴作用的轴向的推力载荷，该推力轴承构造的特征在干， 具备:固定于能够旋转的转子轴上的推力环；以及 与上述推力环对置的推力轴承， 上述推力环在与上述推力轴承对置的面上具有环垫片， 上述推力轴承在与上述推力环对置的面的、与上述环垫片对应的位置具有轴承垫片，上述环垫片及上述轴承垫片中的任ー垫片具有锥形部、和与上述锥形部的外缘连续地形成的平坦部， 在假定上述轴承垫片与上述环垫片之间的油滴的情况下，锥形部具有如下斜面，该斜面形成为沿上述油滴的轨道、随着朝向其下游侧而壁厚逐渐变厚，其中，上述油滴的轨道基于针对由上述转子轴的旋转产生的上述油滴的离心カ而決定， 上述平坦部具有与上述转子轴的轴心正交的平面。
2. 根据权利要求1所述的推力轴承构造，其特征在干， 上述任ー垫片形成为环状。
3.根据权利要求1所述的推力轴承构造，其特征在干， 上述任ー垫片沿圆周方向设有多个。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的推力轴承构造，其特征在干， 上述油滴的轨道是假设上述转子轴的旋转速度恒定的情况下的轨道。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的推力轴承构造，其特征在干， 上述推力轴承构造用于如下增压器，该增压器具备壳体、能够旋转地设于上述壳体的上述转子轴、安装于上述转子轴的一端且利用离心カ来压缩气体的压缩机叶轮、以及安装于上述转子轴的另一端且利用气体的压カ能来产生旋转カ的涡轮机叶轮。
6.一种增压器，是利用来自发动机的排出气体的能量来对供给至上述发动机侧的空气进行增压的增压器，其特征在干， 具备:壳体； 能够旋转地设于上述壳体的上述转子轴； 安装于上述转子轴的一端且利用离心カ来压缩气体的压缩机叶轮； 安装于上述转子轴的另一端且利用气体的压カ能来产生旋转カ的涡轮机叶轮；以及 支承对上述转子轴作用的轴向的推力载荷的推力轴承构造， 上述推力轴承构造具有: 固定于上述转子轴的推力环；以及 与上述推力环对置的推力轴承， 上述推力环在与上述推力轴承对置的面上具有环垫片， 上述推力轴承在与上述推力环对置的面的、与上述环垫片对应的位置具有轴承垫片，上述环垫片及上述轴承垫片中的任ー垫片具有锥形部、和与上述锥形部的外缘连续地形成的平坦部， 在假定上述轴承垫片与上述环垫片之间的油滴的情况下，锥形部具有如下斜面，该斜面形成为沿上述油滴的轨道、随着朝向其下游侧而壁厚逐渐变厚，其中，上述油滴的轨道基于针对由上述转子轴的旋转产生的上述油滴的离心カ而決定，上述平坦部具有与上述转子轴的轴心正交的平面。
7.根据权利要求6所述的增压器，其特征在干，上述任ー垫片形成为环状。
8.根据权利要求6所述的增压器，其特征在干，上述任ー垫片沿圆周方向设有多个。
9.根据权利要求6~8中任一项所述的增压器，其特征在干，上述油滴的轨道 是假设上述转子轴的旋转速度恒定的情况下的轨道。
【文档编号】F02B39/00GK103492733SQ201280020086
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年4月16日 优先权日:2011年4月27日
【发明者】采浦宽 申请人:株式会社Ihi