涡轮增压器用轴承装置、以及涡轮增压器用轴承装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及对在内燃机中使用的涡轮增压器的旋转轴进行支承的轴承装置。
【背景技术】
[0002]为了提高内燃机的效率，一般使用涡轮增压器。涡轮增压器具有配置于内燃机的排气路的涡轮叶轮、配置于内燃机的吸气路的压气机叶轮、以及连结涡轮叶轮与压气机叶轮之间的涡轮轴。于是，借助通过内燃机的排气路的排出气体的力来使涡轮叶轮旋转，该旋转经由涡轮轴传递至压气机叶轮，从而对内燃机的吸气路内的空气进行压缩。该被压缩的空气与燃料混合而成为混合气，送入内燃机。
[0003]该涡轮增压器的涡轮轴以每分钟10万转?每分钟20万转左右的极其高的速度旋转。为了抑制这样高速旋转的涡轮轴的振动，涡轮轴大多利用使用油膜阻尼器的轴承装置来支承。油膜阻尼器通过将从油栗供给的油导入被支承体的周围，利用油膜支承被支承体，利用该油的粘弹性吸收被支承体的振动。
[0004]作为这样的涡轮增压器用的轴承装置，公知有下述专利文献I?4所记载的轴承装置。该轴承装置具有支承涡轮轴的一对滚珠轴承(涡轮叶轮侧滚珠轴承以及压气机叶轮侧滚珠轴承)，在该涡轮叶轮侧滚珠轴承的外圈与压气机叶轮侧滚珠轴承的外圈之间，安装有对两外圈向使它们离开的方向施力的弹簧，利用该弹簧的力对一对滚珠轴承分别施加预压。
[0005]然而，若像专利文献I?4那样利用弹簧对滚珠轴承施加预压，则滚珠轴承的内部的摩擦损耗变得比较大。
[0006]因此，在下述专利文献5中，为了减少滚珠轴承的摩擦损耗，提出一种去掉预压用的弹簧的轴承装置。该轴承装置具有供涡轮轴贯通的筒体、安装于该筒体的一方的轴向端部的涡轮叶轮侧滚珠轴承、安装于上述筒体的另一方的轴向端部的压气机叶轮侧滚珠轴承、配置于涡轮叶轮侧滚珠轴承的外圈与压气机叶轮侧滚珠轴承的外圈之间的外圈隔离件、以及收纳筒体的轴承外壳。
[0007]而且，在轴承外壳的内周与筒体的外周之间，形成有在半径方向上支承筒体的油膜。另外，轴承外壳具有与筒体的两侧的轴向端面对置的一对对置壁，在该对置壁与筒体的轴向端面之间也形成有在轴向上支承筒体的油膜。这里，涡轮叶轮侧滚珠轴承的外圈以及压气机叶轮侧滚珠轴承的外圈，分别配置于比筒体的两端的轴向端面更后退的位置。另外，上述外圈分别以能够向轴向外侧移动的状态嵌入筒体。
[0008]上述的专利文献5的轴承装置构成为，利用配置于涡轮叶轮侧滚珠轴承的外圈与压气机叶轮侧滚珠轴承的外圈之间的外圈隔离件，来保持外圈彼此的轴向间隔，在两外圈之间不存在预压用的弹簧，因此能够抑制滚珠轴承的摩擦损耗。另外，该轴承装置沿着收纳有对涡轮轴进行支承的一对滚珠轴承的筒体的外周以及两端形成油膜，因此能够有效地吸收涡轮轴的振动。
[0009]专利文献I:日本实开昭62-35195号公报
[0010]专利文献2:日本特开平4-72424号公报[0011 ] 专利文献3:日本特开平4-8825号公报
[0012]专利文献4:日本实公平6-40908号公报
[0013]专利文献5:日本专利第5075000号公报
[0014]上述的专利文献5所记载的轴承装置配置为支承涡轮轴的一对滚珠轴承均从筒体的两端的轴向端面后退，滚珠轴承的外圈能够向轴向外侧自由地移动。
[0015]因此，在涡轮轴高速旋转时，伴随着该涡轮轴的振动，支承涡轮轴的一对滚珠轴承的外圈也沿轴向移动。这里，在筒体的轴向端面形成有用于吸收涡轮轴的振动的油膜，但在支承涡轮轴的一对滚珠轴承的外圈的轴向端面不存在用于吸收振动的油膜，外圈能够向轴向外侧自由地移动。因此，滚珠相对于外圈的接触位置(接触角)因涡轮轴的振动而变得不稳定，其结果是，特别是在涡轮轴产生因受迫振动导致的共振、自激振动时，存在产生外圈与滚珠之间的滑动导致的滚珠轴承的发热、异常磨损的担忧。
【发明内容】
[0016]本发明所要解决的课题在于，提供一种涡轮轴振动时、支承涡轮轴的一对滚珠轴承难以产生发热、异常磨损的涡轮增压器用轴承装置。
[0017]为了解决上述课题，在本发明中，涡轮增压器用轴承装置采用以下结构，具有:
[0018]筒体，其供连结涡轮叶轮与压气机叶轮的涡轮轴贯通；
[0019]涡轮叶轮侧滚珠轴承，其具有嵌入于上述筒体的一方的轴向端部的外圈、配置于该外圈的内侧并与上述涡轮轴的外周嵌合的内圈、以及安装于上述外圈与内圈之间的多个滚珠；
[0020]压气机叶轮侧滚珠轴承，其具有嵌入于上述筒体的另一方的轴向端部的外圈、配置于该外圈的内侧并与上述涡轮轴的外周嵌合的内圈、以及安装于上述外圈与内圈之间的多个滚珠；
[0021]外圈隔离件，其配置于上述涡轮叶轮侧滚珠轴承的外圈与上述压气机叶轮侧滚珠轴承的外圈之间，保持上述外圈彼此间的轴向间隔；以及
[0022]轴承外壳，其以在半径方向上支承上述筒体的油膜沿着上述筒体的外周形成的方式收纳上述筒体，
[0023]上述轴承外壳具有与上述涡轮叶轮侧滚珠轴承的外圈的轴向外侧对置的涡轮叶轮侧的对置壁、和与上述压气机叶轮侧滚珠轴承的外圈的轴向外侧对置的压气机叶轮侧的对置壁，
[0024]上述涡轮叶轮侧滚珠轴承的外圈以及上述压气机叶轮侧滚珠轴承的外圈，在与上述筒体的轴向端面相同的轴向位置或比该轴向端面更向轴向外侧偏移的位置具有轴向端面，以在各自的上述外圈与上述对置壁之间形成在轴向上支承外圈的油膜。
[0025]若采用该结构，则沿着支承涡轮轴的一对滚珠轴承(S卩，涡轮叶轮侧滚珠轴承与压气机叶轮侧滚珠轴承)的外圈的轴向端面形成有用于吸收振动的油膜，因此涡轮轴振动时也难以在外圈与滚珠之间产生滑动，能够防止支承涡轮轴的滚珠轴承的发热、异常磨损。另夕卜，利用配置于涡轮叶轮侧滚珠轴承的外圈与压气机叶轮侧滚珠轴承的外圈之间的外圈隔离件来保持外圈彼此间的轴向间隔，因此与在两外圈之间设置预压用的弹簧的结构相比，能够将滚珠轴承的摩擦损耗抑制得小。
[0026]可以将与上述筒体另行形成的外圈隔离件组装于筒体，但优选上述外圈隔离件与上述筒体形成为一体。这样一来，筒体与外圈隔离件在轴向上的相对位置固定，因此能够以高精度管理外圈的轴向端面与筒体的轴向端面的相对位置。
[0027]可以在上述涡轮叶轮侧滚珠轴承的内圈与上述压气机叶轮侧滚珠轴承的内圈之间设置保持两内圈的轴向间隔的内圈隔离件，但也可以代替设置该内圈隔离件，而构成为一体地具有内圈延长部，该内圈延长部向轴向内侧延长而形成以使上述涡轮叶轮侧滚珠轴承的内圈与上述压气机叶轮侧滚珠轴承的内圈的、轴向内侧的端面彼此接触。这样一来，在向涡轮叶轮侧滚珠轴承的内圈与压气机叶轮侧滚珠轴承的内圈插通涡轮轴时，在这两内圈之间不存在内圈隔离件，因此插通涡轮轴的作业变容易。
[0028]另外，在本发明中，作为上述的涡轮增压器用轴承装置的制造方法，提供以下的构成的方法，具有:
[0029]外圈制造工序，制造上述涡轮叶轮侧滚珠轴承的外圈与上述压气机叶轮侧滚珠轴承的外圈；
[0030]外圈分类工序，将在上述外圈制造工序中制造出的外圈根据外圈的轴向宽度尺寸分类为多个组；
[0031]筒体制造工序，制造与上述外圈隔离件一体的上述筒体；
[0032]筒体分类工序，将在上述筒体制造工序中制造出的筒体根据上述外圈隔离件的轴向宽度尺寸分类为多个组；以及
[0033]匹配工序，将在上述外圈分类工序中分类为多个组的外圈与在上述筒体分类工序中分类为多个组的筒体，按照对应的组进行组装。
[0034]若通过该制造方法制造涡轮增压器用轴承装置，则无论制造外圈时不可避免地产生的外圈的轴向宽度尺寸的偏差(公差)、制造与外圈隔离件一体的筒体时不可避免地产生的外圈隔离件的轴向宽度尺寸的偏差如何，能够制造从涡轮叶轮侧滚珠轴承的外圈的轴向端面至压气机叶轮侧滚珠轴承的外圈的轴向端面的轴向尺寸的精度高的轴承装置。因此，能够沿支承涡轮轴的一对滚珠轴承的外圈的轴向端面形成具有稳定的厚度的油膜。
[0035]本发明的涡轮增压器用轴承装置的支承涡轮轴的一对滚珠轴承的外圈被沿着外圈的轴向端面形成的油膜在轴向上支承，因此涡轮轴振动时也难以在外圈与滚珠之间产生滑动，其结果是，能够防止滚珠轴承的发热、异常磨损。
【附图说明】
[0036]图1是安装了本发明的实施方式所涉及的涡轮增压器用轴承装置的涡轮增压器的剖视图。
[0037]图2是图1所示的涡轮增压器用轴承装置的放大剖视图。
[0038]图3是图1所示的轴承装置的压气机叶轮侧滚珠轴承附近的放大剖视图。
[0039]图4是表示图3所示的外圈的轴向外侧的端面与筒体的轴向端面成为相同的轴向位置的变形例的放大剖视图。
[0040]图5是表示在图3所示的外圈设置有凸缘部的变形例的放大剖视图。
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