专利名称：电动增压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内置有电动机的电动增压器。
背景技术：
将利用压缩机提高了密度的空气提供给发动机(engine)的情况称为增压(supercharging)，其中，将通过排气能量来供给压缩机的驱动功的设备称为排气涡轮增压器(exhaust-gas turbocharger )。
图l是表示现有的排气涡轮增压器的一个例子的图。如该图所示，现有的排气涡轮增压器一般由隔着轴承单元40配置的压缩机41和涡轮42构成，压缩机41内置有压缩机叶轮41a，涡轮42内置有涡轮叶轮42a。压缩机叶轮41a和涡轮叶轮42a通过被轴承单元40支承的连接轴(轴43)相互连结，由发动机的排气旋转驱动涡轮叶轮42a，经由轴43将该旋转力传递给压缩机叶轮41a，利用压缩机叶轮41a压缩空气，而向发动机增压进气。
而且，在该图中，轴承单元40具有对轴43的径向力进行支承的径向轴承44和支承推力的推力轴承45。径向轴承44在该实例中是全浮式轴承，也有时是半浮式轴承。
推力轴承45在该实例中，由与轴43—同旋转的圆板状的推力轴环46、和对推力轴环46的轴向移动进行阻止的涡轮侧推力轴承47及压缩机侧推力轴承48构成。
另一方面，在上述的排气涡轮增压器中，为了辅助低速旋转时的加速而已经提出了一种内置电动机的方案(例如专利文献l)。下面，将这种内置了电动机的排气涡轮增压器简单称为"电动增压器"。
专利文献1的涡轮增压器如图2所示，具备旋转驱动转子的电动机(定子51和转子52)。转子由涡轮叶轮53、压缩机叶轮54、连结二者的轴55及安装有电动机的转子52的间隔轴环56构成。轴55被单一的半浮式轴承57支承。该半浮式轴承57具有与涡轮53的轮毂53a和间隔轴环56卡合的推力面57a、 57b。
根据该构成，由半浮式轴承57的与涡轮的轮毂53a和间隔轴环56卡合的推力面57a、 57b支承对转子作用的推力。
专利文献l:美国专利第6， 449， 950号i兑明书"ROTOR AND BEARINGSYSTEM FOR ELECTRICALLY ASSISTED丽BOC證GER"
在排气涡轮增压器中，由于作用于涡轮叶轮的压力一般比作用于压缩机叶轮的压力高，所以，在朝向压缩机叶轮的方向会产生大的推力。
因此，需要向支承排气涡轮增压器的旋转轴的推力轴承供给足够量的润滑油。
但是，当在径向轴承的外侧具备推力轴承、在推力轴承与压缩机叶轮之间内置有电动机时，存在着轴的悬伸量增大对应于推力轴承及电动机的长度的量的问题。
例如在图1的现有例中，如杲在压缩机叶轮41a与密封板49之间内置电动机的定子及转子，则至少需要使轴的悬伸量增长与电动^L的定子相当的量，有可能降低高速旋转时的旋转稳定性。
而且，在内置了电动机的定子及转子的图2的现有例中，由于半浮式轴承57的两端的推力面57a、 57b的间隔长，所以，存在着因热膨胀等而容易在推力方向出现间隙(松动)的问题。并且，在该实例中，难以向承受朝向压缩机叶轮的方向的大推力的推力面57a供给、排出足够量的润滑油。
发明内容
本发明是为了解决这样的问题点而提出的方案。即，本发明的目的在于，提供一种在径向轴承的外侧具备推力轴承，即便在推力轴承与压缩机叶轮之间内置有电动机的情况下，也能缩短轴的悬伸量、向承受压缩机方向的大推力的推力面供给足够量的润滑油，且能够从推力面顺畅地排出润滑油的电动增压器。
根据本发明，提供一种电动增压器，具备压缩机叶轮、固定在壳体内的电机定子、和被该电机定子旋转驱动的电机转子，其特征在于，
具有推力轴承，所述推力轴承可旋转地支承作用于涡轮轴的推力，该推力轴承由与涡轮轴一同旋转的小径圆板状的推力轴环、和对承构成，
压缩机侧推力轴承包括具有与推力轴环相接的大致相同直径的推力面的小径环部、和在比推力轴环靠向涡轮侧被固定于壳体的凸缘部，该小径环部和凸缘部被配置在轴向上不同的位置。
根据本发明的优选实施方式，电机定子的涡轮侧线圏端的内面形成为向涡轮侧扩展的锥面，
并且，将压缩机侧推力轴承和电机定子之间隔开的密封板，形成为位于前述锥面的内侧的切头圓锥形。
另外，小径环部与切头圆锥部是一体构造或分体构造。
此外，在前述压缩机側推力轴承的切头圓锥部内面和与之对置的壳体外面，设置有相互对置且朝向排油口延伸的凹槽，通过该组合形成朝向排油口的排油路。
根据上述本发明的构成，由于由与涡轮轴一同旋转的小径圓板状的推力轴环、和阻止该推力轴环的轴向移动的涡轮侧推力轴承及压缩机侧推力轴承构成，所以，由涡轮侧推力轴承及压缩机侧推力轴承把持推力轴环，能够可旋转地支承作用于涡轮轴的两个方向的推力。
而且，由于压缩机侧推力轴承由小径环部和切头圆锥部构成，该切头圓锥部的涡轮側端部在比推力轴环靠向涡轮側被固定于壳体，所以，能够使径向轴承延伸到比压缩机侧推力轴承的固定位置靠向压缩机侧，相应地可缩短轴的悬伸量。
并且，通过电机定子的涡轮侧线圏端的内面形成为向涡轮侧扩展的锥面，将压缩机侧推力轴承和电机定子之间隔开的密封板形成为位于前述锥面的内侧的切头圆锥形，可以在相同的轴向位置沿半径方向重合各个切头圆锥形的压缩机侧推力轴承、密封板及电机定子的渴轮侧内面。
因此，根据该构成，即使在推力轴承与压缩机叶轮之间内置有电动机的情况下，也能够缩短轴的悬伸量。
而且，通过将小径环部和切头圓锥部形成为一体构造，可以减少部件个数。并且，相反地通过以分体构造按嵌入等方式进行一体化，可降低制造成本。
另外，通过在前述压缩机侧推力轴承的切头圆锥部内面和与之对置的壳体外面，设置相互对置且朝向排油口延伸的凹槽，由该组合形成朝向排油口的排油路，可以控制排油的朝向、提高排油性。
图l是表示现有的排气涡轮增压器的一个例子的图。
图2是专利文献1的涡轮增压器的构成图。 图3是本发明的电动增压器的整体构成图。 图4是图3的局部放大图。 图5是压缩机侧推力轴承的其他的构成图。
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的优选实施例进行说明。其中，在各附 图中对公共的部分赋予相同的附图标记，并省略重复的说明。
图3是本发明的电动增压器的整体构成图。在该图中，本发明的 电动增压器10具备涡轮轴12、压缩机叶轮14及壳体。在该实例中， 壳体由轴承壳体16、涡轮壳体18及压缩机壳体20构成。
涡轮轴12在一端(图中左端)具有渴轮叶轮11。在该实例中，涡 轮叶轮11与涡轮轴12—体形成，但本发明不限定于此，也可以是独 立安装涡轮叶轮ll的构成。
压缩机叶轮14按照与涡轮轴12 —体旋转的方式通过轴端螺母15 与涡轮轴12的另一端(图中右端)连结。
轴承壳体16通过径向轴承17可旋转地支承涡轮轴12。另外，涡 轮轴12被推力轴承30支承为在轴向不移动。
涡轮壳体18将涡轮叶轮11包围以使涡轮叶轮11可旋转，且与轴 承壳体16连结。该涡轮壳体18具有从外部向内部导入排气的涡旋 室18a、和将排气从涡旋室18a引导至涡轮叶轮11的形成为环状的流 路18b。
并且，在流路18b中，沿周方向以一定的间隔配置有多个喷嘴翼 19。该喷嘴翼19是可变喷嘴翼，优选可以改变在其间形成的流路面积， 但本发明不限定于此，也可以是固定喷嘴翼。
压缩机壳体20将压缩机叶轮14包围以使压缩机叶轮14可旋转、 且与轴承壳体16连结。该压缩机壳体20具有向内部导入压缩空气 的涡旋室20a、和将压缩空气从压缩机叶轮14引导至涡旋室20a的形
6成为环状的流路20b。
根据上述的构成，可利用发动机的排气旋转驱动涡轮叶轮ll，经 由涡轮轴12将该旋转力传递给压缩机叶轮14,通过压缩机叶轮14压 缩空气，而向发动机增压进气。
而且，在图3中，本发明的电动增压器IO还具备电机转子22及 电机定子24。
电机转子22是电动机的转子，电机定子24是电动机的定子。由 电机转子22和电机定子24构成不带电刷的交流电动机。
在本发明中，电机定子24的涡轮側线圏端(coil end) 24a的内 面形成为向涡轮侧扩展的锥面。该锥面的形成在不损害功能的范围中， 可以通过冲压等^f吏线圈端24a、即绕组变形。
而且，电机转子22比电才几定子24轴长短，优选接近涡轮轴12的 压缩机叶轮14被固定。
优选该交流电动机可以对应涡轮轴12的高速旋转(例如至少10 ~ 20万rpm)，且可实现加速时的旋转驱动和减速时的再生运转。另外， 优选该交流电动机的驱动电压与搭载于车辆的电池的直流电压(例如 12V)相同或比其高(例如24 - 36V)。通过提高驱动电压，可以4吏交 流电动机小型化。
图4是图3的局部放大图。
如该图所示，本发明的推力轴承30由与涡轮轴12 —同旋转的小 径圆板状的推力轴环32、和阻止推力轴环32的轴向移动的涡轮侧推力 轴承34及压缩机侧推力轴承36构成。
压缩机侧推力轴承36是由小径环部37和切头圆锥部38构成的、 中央向压缩机侧鼓出的切头圆锥形状。在该实例中，为了减少部件个 数，小径环部37和切头圆锥部38为一体构造。
小径环部37具有与推力轴环32相接的大致相同直径的推力面 37a。切头圓锥部38具有从小径环部37的外周面向涡轮侧渐增的圆锥 状外面，其涡轮侧端部38a (即凸缘部)在比推力轴环32靠向涡轮侧 被固定于壳体。
换言之，压缩机侧推力轴承36具备与推力轴环32相接的具有 大致相同直径的推力面的小径环部37、和在比推力轴环32靠向涡轮侧 被固定于壳体的凸缘部38a，该小径环部37和凸缘部38a在轴向净皮配置在不同的位置。
因此，凸缘部比小径环部37靠向涡轮侧。 压缩机侧推力轴承36具有油供给流路36a。
油供给流路36a具有从轴承壳体16内向与推力轴环32相接的表 面(图中左面)供给润滑油的功能。
而且，在压缩才几侧推力轴承36的切头圆锥部38的内面和与之对 置的轴承壳体16的外面，设置有比涡轮轴12位于下方、相互对置且 朝向排油口延伸的凹槽38b、 16b，通过该组合形成了朝向排油口的排 油路。
图5是压缩机侧推力轴承的其他的构成图。
在该图中，压缩机侧推力轴承36是由小径环部37和切头圆锥部 38构成的、中央向压缩机侧鼓出的切头圓锥形状。而且，在该实例中， 为了降低制造成本，小径环部37和切头圆锥部38是通过嵌合等而一 体化的分体构造。在该实例中，涡轮侧端部38a (即凸缘部)也在比推 力轴环32靠向涡轮侧被固定于壳体，凸缘部38a比小径环部37靠向 涡轮侧。
其他的构成与图4同样。
根据上述本发明的构成，由于由与涡轮轴12 —同旋转的小径圆板 状推力轴环32、和对该推力轴环的轴向移动进行阻止的涡轮侧推力轴 承34及压缩机侧推力轴承36构成，所以，可以由涡轮侧推力轴承34 及压缩机侧推力轴承36把持推力轴环34，可旋转地支承作用于涡轮轴 12的两个方向的推力。
而且，由于压缩机側推力轴承36由小径环部37和切头圓锥部38 构成，该切头圓锥部38的涡轮侧端部38a在比推力轴环32靠向涡轮 侧被固定在轴承壳体16上，所以，能够使径向轴承延伸到比压缩机侧 推力轴承36的固定位置靠向压缩机侧，相应地，可以缩短轴的悬伸量。
并且，在压缩机侧推力轴承36的切头圆锥部38的内面和与之对 置的轴承壳体16的外面，设置有相互对置且朝向排油口延伸的凹槽 38b、 16b,通过由该组合形成朝向排油口的排油路，可控制排油的朝 向，提高排油性。
在图3 ~图4中，电机转子22设置在压缩机侧推力轴承36与压缩 才凡叶轮14之间。而且，本发明的电动增压器还具备密封板26、挡油部件28及密封 部件29。
密封板26在该实例中被固定于轴承壳体16，是将压缩机侧推力轴 承36与电机转子22之间隔开的隔壁。在本发明中，密封板26位于上 述电机定子24的涡轮侧锥面的内侧，形成为切头圆锥状。
才艮据该构成，可以在相同的轴向位置沿着半径方向重叠各个切头 圆锥形的压缩机侧推力轴承36、密封板26及电机定子24的涡轮侧内 面。
因此，根据该构成，即使在推力轴承与压缩机叶轮之间内置有电 动机的情况下，也可以缩短轴的悬伸量。
而且，挡油部件28位于密封板26与压缩机侧推力轴承36之间， 被固定于涡轮轴12,与涡轮轴12—同旋转。该挡油部件28具有比压 缩机側推力轴承36的中空贯通孔大，且与涡轮轴12大致正交的垂直 面28a
密封部件29对挡油部件28与密封板26之间进行液密式密封。 另外，本发明不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨 范围，当然可进行各种变更。
权利要求
1. 一种电动增压器，具备一端具有涡轮叶轮的涡轮轴、被涡轮轴旋转驱动的压缩机叶轮、固定在壳体内的电机定子、和被该电机定子旋转驱动的电机转子，其特征在于，具有推力轴承，所述推力轴承可旋转地支承作用于涡轮轴的推力，该推力轴承由与涡轮轴一同旋转的小径圆板状的推力轴环、和对该推力轴环的轴向移动进行阻止的涡轮侧推力轴承及压缩机侧推力轴承构成，压缩机侧推力轴承包括具有与推力轴环相接的大致相同直径的推力面的小径环部、和在涡轮侧被固定于壳体的凸缘部，该小径环部和凸缘部的轴向位置不同。
2、 根据权利要求1所述的电动增压器，其特征在于，电机定子的涡轮侧线圏端的内面形成为向涡轮侧扩展的锥面，并且，将压缩机侧推力轴承和电机定子之间隔开的密封板，形成为位于前述锥面的内侧的切头圆锥形。
3、 根据权利要求1所述的电动增压器，其特征在于，在前述压缩机侧推力轴承的切头圆锥部内面和与之对置的壳体外面，设置有相互对置且朝向排油口延伸的凹槽，通过该组合形成朝向排油口的排油路。
全文摘要
本发明提供一种电动增压器，具有推力轴承(30)，所述推力轴承(30)可旋转地支承作用于涡轮轴(12)的推力。推力轴承(30)由与涡轮轴一同旋转的小径圆板状的推力轴环(32)、和对推力轴环的轴向移动进行阻止的涡轮侧推力轴承(34)及压缩机侧推力轴承(36)构成。压缩机侧推力轴承(36)包括具有与推力轴环相接的大致相同直径的推力面的小径环部(37)、和在涡轮侧被固定于壳体(16)的凸缘部(38a)，将它们配置在轴向上不同的位置。
文档编号F02B39/00GK101460724SQ20078002045
公开日2009年6月17日 申请日期2007年4月25日 优先权日2006年6月2日
发明者涩井康行, 清水政宏 申请人:株式会社Ihi