可变容量型涡轮增压器的轴承防锈装置的制作方法

1.本公开涉及一种可变容量型涡轮增压器的轴承防锈装置。


背景技术：

2.一般地，在可变容量型涡轮增压器中，使向涡轮外突出的操作轴旋转，从而开闭多个可动喷嘴叶片，该多个可动喷嘴叶片被设置于涡轮的喷嘴。操作轴由被设置于涡轮壳体的轴承可旋转地支撑。
3.先行技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本国特开2012-47090号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的技术问题
7.但是，有时，锈会浸入到轴承与操作轴的接触部。当发生这样的锈的浸入时，操作轴的旋转时的摩擦会増加，可能会发生旋转不良。
8.因此，本公开鉴于上述情况而完成，其目的在于提供一种能够抑制轴承与操作轴的接触部处的锈的浸入的可变容量型涡轮增压器的轴承防锈装置。
9.用于解决技术问题的技术手段
10.根据本公开的一个方案，可提供一种可变容量型涡轮增压器的轴承防锈装置，包括：
11.多个喷嘴叶片，其被可开闭地设置于涡轮的喷嘴，
12.连杆机构，其被连结于所述多个喷嘴叶片，
13.机构室，其被形成在涡轮壳体内，并收容所述连杆机构，
14.轴承，其被设置于所述涡轮壳体，使所述机构室与所述涡轮壳体的外部连通，以及
15.操作轴，其被可旋转地设置在所述轴承内，具有被连接于所述连杆机构上的一端；
16.该可变容量型涡轮增压器的轴承防锈装置的特征在于，
17.包括气体供给装置，该气体供给装置被构成为从所述涡轮外向所述轴承与所述操作轴的接触部供给所述压力气体。
18.优选的是，所述操作轴包括：第1接触面，其被形成于所述机构室侧，并与所述轴承接触，第2接触面，其被形成于外部侧，并与所述轴承接触，以及缩径部，其被形成于所述第1接触面及所述第2接触面之间，并从所述轴承分离；
19.所述气体供给装置在所述缩径部的轴向位置处，向所述轴承内供给压力气体。
20.优选的是，所述气体供给装置供给比所述机构室内的压力更高压的压力气体。
21.优选的是，所述压力气体为由所述涡轮增压器的压缩机生成的压缩空气。
22.优选的是，所述压力气体为被贮留于气罐的压缩空气。
23.优选的是，所述气体供给装置包括止回阀，该止回阀用于防止压力气体供给方向
的相反方向的逆流。
24.优选的是，所述气体供给装置包括：喷嘴，其被设置于所述轴承，并向所述轴承内供给压力气体；气体供给源；以及配管，其连接所述喷嘴及所述气体供给源。
25.发明效果
26.根据本公开，能够抑制轴承与操作轴的接触部处的锈的浸入。
附图说明
27.图1是可变容量型涡轮增压器的概略纵剖侧视图。
28.图2是图1的主要部分放大图。
29.图3是从图1的iii－iii线观察时的概略主视图。
30.图4是表示压力气体供给前的状态的概略纵剖侧视图。
31.图5是表示压力气体供给后的状态的概略纵剖侧视图。
32.图6是表示变形例的概略纵剖侧视图。
具体实施方式
33.以下，参照附图，对本公开的实施方式进行说明。另外，应注意的是，本公开不被限定于以下实施方式这点。
34.图1是本实施方式的可变容量型涡轮增压器的概略纵剖侧视图。图2是图1的主要部分放大图，图3是取下后述壳体罩，从图1的iii－iii线观察时的概略主视图。为了容易理解，图3以透视图来表示。
35.适用本实施方式的涡轮增压器的内燃机(也称引擎)为车辆用柴油引擎。车辆为货车等大型车辆。但是，内燃机的种类、形式、用途等并无特别限定，例如引擎也可以为汽油引擎。
36.为了方便，将前后左右上下各方向如图所示地决定。但是，应注意的是，这些各方向仅是为了便于说明而决定的这点。
37.将涡轮的中心轴即涡轮轴以附图标记c来示出。以下只要没有特别说明，将以涡轮轴c为基准的轴向、半径方向及周向简称为轴向、半径方向及周向。
38.涡轮增压器1包括：涡轮2，其由排气驱动；以及压缩机3，其由涡轮2驱动，对吸入空气进行压缩或增压。涡轮2包括：涡轮壳体4；以及涡轮叶轮5，其被可旋转地设置在涡轮壳体4内。压缩机3包括：压缩机壳体6；以及叶轮7，其被可旋转地设置在压缩机壳体6内。涡轮叶轮5与叶轮7被涡轮轴8彼此同轴地结合。涡轮壳体4及压缩机壳体6与位于它们之间的中心壳体9结合。涡轮轴8被中心壳体9内的中心轴承10支承为可与涡轮轴c同轴地旋转。由此，涡轮叶轮5、涡轮轴8及叶轮7成为一体，被与涡轮轴c同轴地配置，且能够围绕涡轮轴c旋转。
39.涡轮壳体4具有：壳体主体11，其收容涡轮叶轮5；以及壳体罩12，其被固定于壳体主体11的前端部。在壳体主体11的内部，形成有：喷嘴13，其将排气从半径方向外侧供给到涡轮叶轮5；以及涡轮涡旋室14，其将从涡轮入口(未图示)导入的排气在整周位置处供给到喷嘴13。
40.在压缩机壳体6的内部，形成有：扩散器15，其将从叶轮7排出的压缩空气向半径方向外侧引导；以及压缩机涡旋室16，其将从扩散器15排出的压缩空气向压缩机出口(未图
示)沿周向引导。
41.此外，涡轮增压器1包括：多个喷嘴叶片21，其被可开闭地设置于喷嘴13；连杆机构22，其被连结于多个喷嘴叶片21；机构室23，其被形成在涡轮壳体4内，并收容连杆机构22；轴承24，其被设置于涡轮壳体4，使机构室23与外部连通；以及操作轴25，其被可旋转地设置在轴承24内，一端(前端)被连接于连杆机构22。
42.轴承24被形成为滑动轴承。轴承24由具有预定长度、且内外径一定的金属管例如钢管形成，被配置为与涡轮轴c平行地沿前后方向延伸。轴承24贯穿壳体主体11并被固定于壳体主体11，其前端部(内侧端部)位于机构室23内，其后端部(外侧端部)位于涡轮壳体4的外部。
43.在该轴承24内，同轴且可旋转地设置有操作轴25。操作轴25能够围绕其中心轴c1旋转。操作轴25的前端和后端从轴承24突出。在操作轴25的前端，固定有连杆机构22的驱动板26。在操作轴25的后端，固定有操作杆27。操作杆27介由连杆28而被连结于驱动器(未图示)，并由驱动器围绕中心轴c1进行旋转驱动。驱动器的驱动力介由连杆机构22最终被传递到喷嘴叶片21。驱动器例如由伺服电机形成。
44.操作轴25包括：作为第1接触面的内侧接触面29；作为第2接触面的外侧接触面30；以及缩径部31，其被形成在内侧接触面29和外侧接触面30之间。内侧接触面29被形成于中心轴c1的方向上的机构室23侧，与轴承24的内周面接触。外侧接触面30被形成于中心轴c1的方向上的外部侧，与轴承24的内周面接触。缩径部31被形成为比内侧接触面29及外侧接触面30更为小径，并从轴承24的内周面分离。由此，在轴承24与缩径部31之间，形成间隙32。
45.在连杆机构22中，驱动板26与操作轴25一体地旋转。驱动板26被形成为向下的两叉的叉状，在其叉部分，可滑动地夹着四边形的接头板33。在接头板33上，可旋转地安装有销34的后端部。销34的前端部被可旋转地安装于协调环35的输入臂部36。协调环35被形成为围绕涡轮轴c一周的环板状，并由壳体主体11可围绕涡轮轴c旋转地支撑。
46.协调环35被如下所述地连结于多个(在本实施方式中，为15个)喷嘴叶片21，该多个喷嘴叶片21被在周向上等间隔地配置。首先，喷嘴叶片21一体地具有作为其旋转轴的叶片轴37。叶片轴37被可滑动旋转地插过壳体主体11的轴承孔38，并向机构室23内突出。在该突出的叶片轴37的前端部，固定有叶片臂39。
47.叶片臂39被形成为指向半径方向外侧的两叉的叉状。在其叉部分，可滑动地夹着大致四边形的接头板40。在接头板40上，可旋转地安装有销41的后端部。销41的前端部被可旋转地安装于协调环35。
48.由此，操作轴25的旋转通过连杆机构22传递到喷嘴叶片21，喷嘴叶片21被旋转。如图3所示，在操作轴25沿a1方向旋转时，协调环35会沿b1方向旋转，喷嘴叶片21会沿v1方向即闭阀方向旋转。相反，当操作轴25沿a2方向旋转时，协调环35会沿b2方向旋转，喷嘴叶片21会沿v2方向即开阀方向旋转。
49.在图3中，附图标记42表示将壳体罩12螺栓固定于壳体主体11时使用的多个内螺纹孔。附图标记43表示为了避免叶片轴37的干扰而设置于协调环35的长孔。
50.当将壳体罩12安装于壳体主体11时，在它们之间会形成被密闭的机构室23。连杆机构22被配置在该机构室23内。
51.在这样的涡轮增压器1中，锈会浸入到轴承24与操作轴25的接触部，操作轴25的旋
转时的摩擦会増加，可能会发生旋转不良。
52.因此，在本实施方式中，为了抑制这样的锈的浸入，设置有轴承防锈装置。轴承防锈装置包括气体供给装置50，该气体供给装置50被构成为向轴承24与操作轴25的接触部供给来自涡轮2外的压力气体。
53.气体供给装置50包括：喷嘴51，其被设置于轴承24，并向轴承24内供给压力气体；作为气体供给源的压缩机3；以及配管52，其连接喷嘴51及压缩机3。在本实施方式中，将压缩机3用作气体供给源，将由压缩机3生成的压缩空气用作压力气体。
54.喷嘴51由管接头(例如螺纹接头)形成，该管接头贯穿轴承24的内外，并被固定于轴承24。喷嘴51在缩径部31所在中心轴c1方向的位置，被垂直于中心轴c1地配置，并且位于涡轮壳体4的外部。喷嘴51向轴承24与缩径部31之间的间隙32排出高压的压缩空气。如此，气体供给装置50在缩径部31的轴向位置处，将压力气体供给到轴承24内。
55.配管52包括：出口管53，其被安装于压缩机壳体6；以及连结管54，其连结喷嘴51和出口管53。出口管53与喷嘴51同样，由管接头(例如螺纹接头)形成，该管接头贯穿压缩机壳体6的内外，并被固定于压缩机壳体6。出口管53与叶轮7的下游侧的压缩机涡旋室16连通，从压缩机涡旋室16抽出压缩空气。
56.连结管54由橡胶制的软管或管形成。但是，连结管54的材质是任意的，也可以为金属制或树脂制。连结管54的上游端被连接于出口管53，下游端被连接于喷嘴51。
57.此外，气体供给装置50包括止回阀55，该止回阀55用于防止压力气体供给方向的相反方向的逆流。在本实施方式中，止回阀55被设置于配管52，并被设置于连结管54的中途。但是，其设置位置是任意的，例如也可以被一体地组装于喷嘴51或出口管53。止回阀55仅容许从压缩机3侧向轴承24侧的流动，禁止逆向的流动。
58.接着，如前所述，有时，锈会浸入到轴承24与操作轴25的接触部，成为所谓锈蚀的状态。所谓该接触部，是指内侧接触面29和轴承24的接触部(称为内侧接触部)43、以及外侧接触面30和轴承24的接触部(称为外侧接触部)44。
59.锈的原因多种多样，主要可举出在涡轮壳体4的机构室23内产生的锈。从喷嘴13通过的排气从叶片轴37与轴承孔38之间的微小间隙通过，且是微量的，但会漏出到机构室23内。由于该排气，在机构室23内会产生锈。
60.尤其是，在引擎的低负荷运转时及低温运转时、以及外部大气温度为低温的环境下，排气温度较低，因此有时排气所包含的水蒸气会低于露点而冷凝，产生冷凝水。在冷凝水中，溶入了在燃料的燃烧过程中生成的硫酸、硝酸、有机酸等，因此冷凝水为腐蚀性较高的酸性水。因此，当冷凝水附着在机构室23内时，会易于产生锈。
61.在引擎运转中，排气会漏出到机构室23内，因此机构室23内的压力会比外部的大气压更高。因此，会生成从机构室23通过轴承24与操作轴25之间漏出到外部的排气的流动。随着该流动，机构室23内的锈也会移动。
62.在机构室23内产生的锈一部分剥离，在室内移动，从驱动板26与轴承24前端面的间隙通过，并浸入到内侧接触部43。然后，移动到中心轴c1方向外侧，并依次通过间隙32和外侧接触部44，最终被排出到外部。另外，有时，其他异物也会与锈混杂地浸入、移动。
63.另一方面，作为其他原因，可举出在涡轮增压器1的外表面部，尤其是在外侧接触部44附近产生的锈。在冬季，作为防冻剂，有时会在路面散布盐(岩盐或氯化钙等融雪剂)。
该盐会混入到附着于涡轮增压器1的外表面部的雨水或冷凝水中，生成腐蚀性较高的盐水。通过该盐水，涡轮增压器1的外表面部会生锈。
64.锈的一部分会剥离，接近外侧接触部44。然后，该锈在从操作杆27与轴承24后端面之间的间隙通过后，浸入到外侧接触部44。然后，有时也会进一步向中心轴c1方向内侧移动，依次浸入到间隙32和内侧接触部43。
65.在上述锈的移动过程中，锈会停止于内侧接触部43和外侧接触部44并堆积。有时，锈会通过操作轴25的旋转而从接触部43、44排出，但当堆积速度大于排出速度时，堆积量会逐渐増加。
66.当锈附着、堆积于接触部43、44时，操作轴25的旋转时的摩擦会増加，最坏的情况下，操作轴25会固接于轴承24，不会移动。于是，会存在以下可能：操作轴25发生旋转不良，操作轴25的旋转动作、乃至喷嘴叶片21的开闭动作不会正常进行。
67.因此，在本实施方式中，为了抑制锈向接触部43、44的附着，通过气体供给装置50向轴承24内供给压缩空气。参照图4及图5，对此时的动作进行说明。
68.图4表示压缩空气供给前的锈r附着的状态。锈r不仅附着于内侧接触部43及外侧接触部44，而且随处附着。
69.在该状态下，当压缩机涡旋室16内的压力变得比机构室23内的压力更高时，止回阀55会开阀，如图5中以箭头示出的那样，压缩机涡旋室16内的压缩空气依次从出口管53及连结管54通过，被从喷嘴51供给到间隙32内。
70.压缩空气被分为：气流f1，其流向涡轮壳体4的内侧；以及气流f2，其流向外侧。流向内侧的气流f1将附着于内侧接触部43的锈r推出，并排出到机构室23内。流向外侧的气流f2将附着于外侧接触部44的锈r推出，并排出到外部。如此，能够除去附着于内侧接触部43及外侧接触部44的锈。此时，同时，也能够除去附着于间隙32的锈。
71.此外，当压缩机涡旋室16内的压力比机构室23内的压力更高时，压缩空气会被始终供给，因此能够通过上述气流f1、f2来抑制新的锈r向内侧接触部43及外侧接触部44的浸入。因此，能够预防锈r的附着。
72.如此，气体供给装置50供给比机构室23内的压力更高压的压力气体。
73.另一方面，在压缩机涡旋室16内的压力为机构室23内的压力以下时，止回阀55会被闭阀。因此，能够抑制机构室23内的排气逆流到压缩机涡旋室16内的情况。
74.如此，根据本实施方式，因为设置了气体供给装置50，所以能够抑制轴承24与操作轴25的接触部43、44处的锈r的浸入。
75.此外，根据本实施方式，即使在设置了内侧接触部43及外侧接触部44这样的两个接触部的情况下，也能够有效地抑制锈r向两接触部的浸入。
76.此外，根据本实施方式，因为供给比机构室23内的压力更高压的压缩空气，所以能够将浸入到内侧接触部43的锈r可靠地排出到机构室23内。
77.此外，根据本实施方式，因为将由涡轮增压器1的压缩机3生成的压缩空气作为压力气体来利用，所以不另行设置气体供给源即可，能够谋求构成的简化。此外，能够缩短从气体供给源到气体供给位置(喷嘴51)的距离，并减少压力损失。
78.此外，根据本实施方式，因为供给来自涡轮2外的压力气体，所以对于接触部处的锈附着抑制是有利的。即，当将来自涡轮2内的压力气体，即排气供给到接触部时，如上所
述，接触部会因来源于排气冷凝的酸性水而越发生锈。然而，在本实施方式中，因为供给来自涡轮2外的压力气体，所以能够避免这样的生锈，并能够提高防锈效果。
79.以上，对本公开的实施方式详细地进行了叙述，但本公开的实施方式及变形例也能够有多种考虑。
80.(1)例如，如图6所示，也可以将被与涡轮增压器1另行地设置的气罐61作为压力气体的供给源，将被贮留于气罐61中的压缩空气作为压力气体来使用。在本实施方式的车辆的情况下，为了制动器等的动作而具备这样的气罐61，因此通过对其进行利用，不另行设置气体供给源即可。
81.(2)作为压力气体，也可以使用空气以外的气体，例如氮气、氩气等非可燃性气体。
82.(3)轴承与操作轴的接触部也可以为一个。在该情况下，优选向接触部直接供给压力气体。
83.(4)也可以是，取代止回阀，而设置电磁阀，并通过控制单元来控制该电磁阀。在该情况下，轴承防锈装置包括：气体供给装置，其包含电磁阀；控制单元；第1压力传感器，其对机构室内的压力进行检测；以及第2压力传感器，其对气体供给源的气体压力进行检测。控制单元在由第2压力传感器检测到的气体压力比由第1压力传感器检测到的机构室内压力更高的情况下，使电磁阀开阀，在其以外的情况下，使电磁阀闭阀。对于控制单元，例如能够使用为了引擎控制而被搭载于车辆的电子控制单元(ecu(electronic control unit))。
84.本公开的实施方式并不仅限于前述实施方式，由保护范围规定的本公开的思想所包含的一切变形例或应用例、等同物均被包含在本公开中。因此，本公开不应被限定性地解释，也能够适用于归属于本公开的思想范围内的其他任意技术。
85.本技术基于2020年7月15日申请的日本国专利申请(特愿2020-121558)，并将其内容作为参照援引于此。
86.附图标记说明
87.1 涡轮增压器
88.2 涡轮
89.3 压缩机
90.4 涡轮壳体
91.13 喷嘴
92.21 喷嘴叶片
93.22 连杆机构
94.23 机构室
95.24 轴承
96.25 操作轴
97.29 内侧接触面
98.30 外侧接触面
99.31 缩径部
100.43 内侧接触部
101.44 外侧接触部
102.50 气体供给装置
103.51 喷嘴
104.52 配管
105.55 止回阀
106.61 气罐

技术特征：
1.一种可变容量型涡轮增压器的轴承防锈装置，包括：多个喷嘴叶片，其被可开闭地设置于涡轮的喷嘴；连杆机构，其被连结于所述多个喷嘴叶片；机构室，其被形成在涡轮壳体内，并收容所述连杆机构；轴承，其被设置于所述涡轮壳体，使所述机构室与所述涡轮壳体的外部连通；以及操作轴，其被可旋转地设置在所述轴承内，具有被连接于所述连杆机构上的一端，该可变容量型涡轮增压器的轴承防锈装置的特征在于，包括气体供给装置，该气体供给装置被构成为从所述涡轮外向所述轴承与所述操作轴的接触部供给压力气体。2.如权利要求1所述的可变容量型涡轮增压器的轴承防锈装置，其中，所述操作轴包括：第1接触面，其被形成于所述机构室侧，并与所述轴承接触；第2接触面，其被形成于外部侧，并与所述轴承接触；以及缩径部，其被形成于所述第1接触面及所述第2接触面之间，并从所述轴承分离，所述气体供给装置在所述缩径部的轴向位置处，向所述轴承内供给所述压力气体。3.如权利要求1或2所述的可变容量型涡轮增压器的轴承防锈装置，其中，所述气体供给装置供给比所述机构室内的压力更高的所述压力气体。4.如权利要求1～3的任意一项所述的可变容量型涡轮增压器的轴承防锈装置，其中，所述压力气体为由所述涡轮增压器的压缩机生成的压缩空气。5.如权利要求1～3的任意一项所述的可变容量型涡轮增压器的轴承防锈装置，其中，所述压力气体为被贮留于气罐的压缩空气。6.如权利要求1～5的任意一项所述的可变容量型涡轮增压器的轴承防锈装置，其中，所述气体供给装置包括止回阀，该止回阀用于防止压力气体供给方向的相反方向的逆流。7.如权利要求1～6的任意一项所述的可变容量型涡轮增压器的轴承防锈装置，其中，所述气体供给装置包括：喷嘴，其被设置于所述轴承，向所述轴承内供给压力气体；气体供给源；以及配管，其连接所述喷嘴及所述气体供给源。

技术总结
可变容量型涡轮增压器(1)包括：多个喷嘴叶片(21)，其被可开闭地设置于涡轮(2)的喷嘴(13)；连杆机构(22)，其被连结于多个喷嘴叶片；机构室(23)，其被形成在涡轮壳体(4)内，并收容连杆机构；轴承(24)，其被设置于涡轮壳体，使机构室与涡轮壳体的外部连通；以及操作轴(25)，其被可旋转地设置在轴承内，一端被连接于连杆机构。可变容量型涡轮增压器的轴承防锈装置包括气体供给装置(50)，该气体供给装置(50)被构成为从涡轮外向轴承与操作轴的接触部(43)、(44)供给压力气体。(44)供给压力气体。(44)供给压力气体。


技术研发人员：大芦嘉郎
受保护的技术使用者：五十铃自动车株式会社
技术研发日：2021.07.12
技术公布日：2023/5/16