电动增压压缩机、其装配方法及内燃的制造方法
【专利摘要】本发明的目的在于实现一种电动增压压缩机，能够简化构成，装配容易，降低振动和噪音且附带马达逆变器，能够抑制马达输出和转轴输出的损失，电动增压压缩机具备：内置有电动马达（46）和马达逆变器（48）的一体型外壳（14）；及配置于电动马达（46）两侧的球轴承（24）和减震套筒构成体（54），减震套筒构成体（54）由大径套筒（56）、弹簧导向件（58）、螺旋弹簧（62）和球轴承（60）构成。在球轴承（24、60）和套筒（34）、大径套筒（56）之间形成有间隙（s1），由配置于两侧的各种支承部件支承球轴承（24、60）的内圈（240）或外圈（242）。在套筒（34）和大径套筒（56）的外侧设有对它们进行弹性支承的弹性O型环（38）。
【专利说明】电动增压压缩机、其装配方法及内燃机
【技术领域】
[0001]本发明涉及例如搭载于车辆并由电动马达驱动的电动增压压缩机、其装配方法及装配有该电动增压压缩机的内燃机。
【背景技术】
[0002]为了提高内燃机的热效率，在车辆设有涡轮增压机，该涡轮增压机具备设于吸气通路的压缩机及设于排气通路的涡轮机。最近，作为改善涡轮增压机的涡轮滞后、响应性的单元之一，由电动马达驱动的电动增压压缩机受到关注。然而，电动增压压缩机在耐久性、易装配性和车辆搭载时的易安装性等方面存在很多问题。
[0003]从降低轴振动的观点出发，电动增压压缩机一般采用在两端支承重量大的马达转子的局部的方式。专利文献I公开了这种两端支承方式的电动增压压缩机。以下，根据图8说明这种方式。电动增压压缩机100A的外壳由压缩机外壳102、马达外壳104、设于马达外壳104的两侧的轴承外壳106a和106b构成。在压缩机外壳102的内部收容有压缩机叶轮108，转轴110从压缩机叶轮108的中心部向马达外壳104侧延伸地设置。
[0004]在转轴110上安装有马达转子112，在马达外壳104的内部设有定子(省略图示)。该定子配置于与马达转子112相向的位置。在轴承外壳106a和106b的内侧设有在马达外壳104的两侧支承转轴110的轴承114。压缩机外壳102的入口 102a与内燃机的吸气通路连接，通过压缩机叶轮108旋转，供气a被吸入并被压缩，向吸气通路的出口侧排出。
[0005]图9表示以单臂支承转轴110的电动增压压缩机100B。在电动增压压缩机100B中，在压缩机外壳102和马达外壳104之间设有轴承外壳106。在轴承外壳106的内侧设有多个轴承114。利用这些轴承114来支承转轴110。
[0006]专利文献1:日本特开平2002 - 369474号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的课题
[0008]从两侧支承电动马达的两端支承方式的电动增压压缩机能够稳定地支承电动马达，并有效地降低振动，但由于在电动马达的两侧设置轴承，所以装配麻烦。另一方面，单臂式与两端支承方式相比装配容易，但从降低振动的观点来看并不有利。
[0009]另外，专利文献I的电动增压压缩机在离开马达外壳的位置上设有控制马达转速的马达逆变器。这种分离的配置从易装配性和对车辆的易搭载性的观点出发是有利的，但电动马达和马达逆变器的距离越远，则在电动马达和马达逆变器之间流动的电流阻力越大。因此，在电动马达和马达逆变器之间流动的电流的损失增大，马达输出降低。特别是，在搭载于车辆的发电装置的有限的发电能力下，马达输出降低在性能方面是不利的。
[0010]另外，电动马达的转速越大，则施加在转轴上的载荷的不平衡和电动马达的磁吸引力的影响越大。因此，存在如下问题:在转轴上产生的振动变大，并产生转轴的输出降低，另外，噪音也变大。[0011]本发明鉴于这样的现有技术问题而作出，目的在于实现一种电动增压压缩机及其装配方法，能够简化构成，装配容易，降低振动和噪音，且在设有马达逆变器的情况下，能够抑制马达输出和转轴输出的损失。
[0012]解决课题用的方法
[0013]为了实现这种目的，本发明的电动增压压缩机具备:压缩机叶轮，内置于压缩机外壳；电动马达，驱动压缩机叶轮的转轴；马达逆变器，控制转轴的转速；及滚动轴承，设于电动马达的两侧并将转轴支承为旋转自如，该电动增压压缩机的特征在于，具备:套筒，电动马达和上述马达逆变器直列地相邻配置于转轴上，该套筒设置成在滚动轴承的外侧在该套筒与滚动轴承之间形成有间隙；支承部件，从两侧夹持滚动轴承的外圈或内圈的侧面并支承滚动轴承；及减震器机构，设置于套筒的外侧并弹性地支承该套筒。
[0014]在本发明的电动增压压缩机中，由于电动马达和马达逆变器直列地相邻配置于转轴上，所以能够将电动马达和马达逆变器之间的电流损失抑制到最小限度。另外，在由两端支承电动马达引起的振动降低效果的基础上，由于在滚动轴承和配置于滚动轴承外侧的套筒之间形成有间隙，所以通过该间隙，能够吸收滚动轴承的热膨胀并切断转轴的振动，能够抑制振动从转轴向电动马达和逆变器传递。此外，通过形成该间隙，能够抑制转轴、滚动轴承产生的偏载荷，所以能够使装置构成简单化且低成本化，并能够抑制转轴的输出降低。
[0015]此外，由于在套筒的外侧设有减震器机构，所以能够进一步抑制向电动马达和逆变器传递振动。另外，由于由支承部件从两侧侧面夹持滚动轴承的外圈或内圈，所以能够稳定地固定滚动轴承，因此，能够由滚动轴承稳定地承受从压缩机叶轮等施加于转轴的轴向力，这有助于降低振动和噪音，并且能够使装置构成简单化和低成本化。
[0016]在本装置中，滚动轴承也可以由润滑脂密封型滚动轴承构成。由此，由于滚动轴承由润滑脂密封型滚动轴承构成，所以不需要用于向滚动轴承供给润滑油的润滑油配管等装置，能够使装置构成简单化和低成本化。
[0017]在本发明装置中，减震器机构也可以在套筒和与该套筒相向的外壳的内侧面之间形成有间隙，并在该间隙夹装有具有弹性的减震器部件。由此，能够实现简单且低成本的减震器机构。
[0018]在本发明装置中，减震器机构也可以在套筒和与该套筒相向的外壳的内侧面之间形成有间隙，并在该间隙形成有润滑油的油膜。这样一来，通过形成润滑油的油膜，无需担心减震器部件发生经年劣化，能够实现长寿命的减震器机构。
[0019]在本发明装置中，配置于马达逆变器侧的滚动轴承和设于该滚动轴承的外侧的套筒也可以由减震套筒构成体构成，该减震套筒构成体包括:大径套筒，在两端具有向内侧突出的内侧卡定部；圆筒状的弹簧导向件，配置于大径套筒的内侧，在一端具有向外侧突出的外侧卡定部；滚动轴承，配置于大径套筒的内侧，在该滚动轴承与大径套筒之间形成吸收滚动轴承的热膨胀并切断转轴的振动的间隙，并由大径套筒的一内侧卡定部和弹簧导向件的外侧卡定部夹持；及弹簧部件，配置于在大径套筒和弹簧导向件之间形成的圆筒状空间，经由该外侧卡定部而向滚动轴承施加弹性夹持力。
[0020]由于上述减震套筒构成体通过弹簧部件向滚动轴承施加弹性夹持力，所以即使对于滚动轴承的位置变动，也能始终保持对滚动轴承的夹持力。因此，容许滚动轴承的尺寸公差、固定于转轴的各部件(马达转子、套筒等)的安装误差并能够保持对滚动轴承的夹持力。因此，由于能够放宽各部件的容许尺寸公差，所以能够降低各部件的制造费用。另外，通过使用被预先装配成一体的减震套筒构成体，轴承机构的装配变得容易。
[0021]在本发明装置中，也可以在配置于压缩机侧的滚动轴承和隔片之间设有弹簧部件。当供气绕到压缩机叶轮的背面侧时，向该背面侧施加供气压力。由此，在转轴的轴线方向上，产生作用于压缩机侧的拉力。因此，通过在配置于压缩机侧的滚动轴承和隔片之间设置弹簧部件，能够弹性地承受上述拉力。因此，能够防止在滚动轴承和隔片之间产生过大的载荷，能够防止滚动轴承和隔片的损伤。
[0022]在本发明装置中，吸气旁通通路和设于该吸气旁通通路的旁通阀也可以与压缩机外壳一体地形成，其中该吸气旁通通路在所述压缩机外壳与吸气通路连接，并相对于所述压缩机叶轮使吸气旁通。由此，无需特别设置吸气旁通通路，能够使电动增压压缩机紧凑化。因此，容易向车辆搭载。
[0023]本发明的内燃机是在吸气通路设有本发明的电动增压压缩机的内燃机。通过将本发明的电动增压压缩机装配于内燃机中，能够使内燃机紧凑化，所以容易向车辆搭载。另夕卜，通过能够使内燃机紧凑化，能够提高燃油经济性。另外，能够降低电动增压压缩机的振动和噪音。
[0024]本发明的内燃机具备:涡轮增压机，具备设于该电动增压压缩机的上游侧或下游侧的吸气通路的压缩机和设于排气通路的涡轮机；及排气再循环机构，将一部分排气从排气通路返回吸气通路。在上述作用效果的基础上，通过组合本发明的电动增压压缩机和涡轮增压机，能够提高内燃机的输出，并且能够提高过度运行时的响应性。另外，通过设置排气再循环机构，能够抑制排气中的NOx的产生。
[0025]另外，本发明的电动增压压缩机的装配方法包括:第一工序，从转轴的马达逆变器侧端使马达转子嵌入于转轴并在使马达转子与形成于转轴的扩径部卡定的状态下进行固定；第二工序，从转轴的压缩机侧端使滚动轴承嵌入于转轴并在使滚动轴承与扩径部卡定的状态下进行固定，并且，从转轴的马达逆变器侧端使减震套筒构成体嵌入于转轴，在与马达转子相邻的位置上进行固定；第三工序，在轴承外壳的内侧面设有套筒，在该套筒的外侧设有第一减震器机构，从转轴的压缩机侧使轴承外壳和压缩机叶轮嵌入于转轴，将压缩机叶轮固定于转轴，并且套筒在滚动轴承的外侧形成吸收滚动轴承的热膨胀且切断转轴的振动的间隙而配置；及第四工序，在兼用作电动马达和马达逆变器的外壳的一体型外壳的内侧面设有第二减震器机构，从两侧用压缩机外壳和一体型外壳覆盖以第一工序至第三工序的装配工序装配而成的转轴装配构成体，在由压缩机外壳和一体型外壳夹持轴承外壳的状态下，将压缩机外壳和一体型外壳连接，并将第二减震器机构配置于大径套筒的外侧。
[0026]根据本发明的方法，通过从两侧使马达转子和滚动轴承与形成于转轴的扩径部卡定，马达转子和滚动轴承的定位变得容易。另外，通过预先制作减震套筒构成体，并将减震套筒构成体与马达转子相邻配置，马达逆变器侧轴承机构的安装变得容易。另外，制作兼用作电动马达和马达逆变器的外壳的一体型外壳，以由压缩机外壳和一体型外壳夹持轴承外壳的方式来连接压缩机外壳和一体型外壳，所以能够以一个工序完成电动增压压缩机的外壳的装配。
[0027]这样一来，根据本发明的方法，能够缩短具有降低振动和其他优点的本发明的电动增压压缩机的装配工序，能够容易地进行装配。[0028]发明效果
[0029]根据本发明的电动增压压缩机，具备:压缩机叶轮，内置于压缩机外壳；电动马达，驱动压缩机叶轮的转轴；马达逆变器，控制转轴的转数；及滚动轴承，设于电动马达的两侧并将转轴支承为旋转自如，其中电动增压压缩机具备:套筒，将电动马达和上述马达逆变器直列地相邻配置于转轴上，并设置成在滚动轴承的外侧在该套筒与滚动轴承之间形成有间隙；支承部件，从两侧夹持滚动轴承的外圈或内圈的侧面并支承滚动轴承；及减震器机构，设置于套筒的外侧并弹性地支承套筒，所以能够大幅度降低电动马达和马达逆变器的振动。此外，由于转轴、滚动轴承不产生偏载荷，所以能够使装置构成简单化和低成本化，并且能够抑制转轴的输出降低。而且，对于施加于转轴的推力，能够稳定地固定滚动轴承。
[0030]根据本发明的内燃机，由于本发明的电动增压压缩机设于吸气通路，所以能够使内燃机紧凑化。因此，能够提高燃油经济性，容易向车辆搭载且能够提高燃油经济性。另外，能够降低电动增压压缩机的振动和噪音。
[0031]根据本发明的电动增压压缩机的装配方法，由于由上述第一工序至第四工序的装配工序构成，所以能够缩短本发明的电动增压压缩机的装配工序，容易进行装配。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是本发明的电动增压压缩机的第一实施方式所涉及的正面剖视图。
[0033]图2是上述电动增压压缩机的轴承机构的局部放大剖视图。
[0034]图3是上述电动增压压缩机的压缩机叶轮的局部放大剖视图。
[0035]图4是本发明的电动增压压缩机的第二实施方式所涉及的轴承机构的局部放大首1J视图。
[0036]图5是本发明的电动增压压缩机的第三实施方式所涉及的压缩机外壳的局部剖视图。
[0037]图6是本发明的内燃机的第一实施方式所涉及的系统图。
[0038]图7是本发明方法的第一实施方式所涉及的装配工序图。
[0039]图8是现有两端支承方式的电动增压压缩机的正面剖视图。
[0040]图9是现有单臂式电动增压压缩机的正面剖视图。
【具体实施方式】
[0041]以下，使用图示的实施方式详细说明本发明。但该实施方式中记载的构成元件的尺寸、材质、形状、其相对配置等只要没有特别特定的记载，则并不旨在将本发明的范围仅限定于此。
[0042](实施方式I)
[0043]基于图1?图3说明本发明的电动增压压缩机的第一实施方式。本实施方式的电动增压压缩机10设于车辆所搭载的内燃机的吸气通路(省略图示)。电动增压压缩机10的外壳由压缩机外壳12、兼作电动马达和马达逆变器的外壳的一体型外壳14及轴承外壳16构成。在压缩机外壳12的内部收容有压缩机叶轮18。在压缩机叶轮18的中心轴线上设置有贯通孔，转轴20的端部嵌入到该贯通孔，螺母26与形成于该端部的螺纹部20a螺合，由此转轴20的压缩机侧端部与压缩机叶轮18连接。转轴20配置于外壳的中心轴线上。[0044]多个叶轮片28呈放射状地突设于压缩机叶轮18的外周面。通过压缩机叶轮18旋转，供气a从吸气通路被吸入并被压缩，并向内燃机的进气歧管(省略图示)供给。在压缩机外壳12和一体型外壳14上形成有具有相互抵接的平坦的凸缘面的凸缘部12a和14a。利用凸缘部12a和14a夹持轴承外壳16的凸缘部16a，用螺栓50连接凸缘部12a和14a，由此能够在一个工序中装配电动增压压缩机10的所有外壳。
[0045]在转轴20的中央形成有圆板状的扩径部20b。在轴承外壳16的内部，作为滚动轴承的一种的球轴承24在与扩径部20b接触的位置被压入于转轴20。球轴承24在内部密封有润滑脂G，并具备防止润滑脂泄漏的密封部件248 (参照图2)。球轴承24的内圈240的一侧面与扩径部20b抵接。在球轴承24和压缩机叶轮18之间设有套筒40。内圈240的另一侧面与套筒40的端面接触。这样一来，球轴承24的内圈240的两侧面由扩径部20b和套筒40夹持。
[0046]隔片30通过螺栓32而与轴承外壳16连接。隔片30位于压缩机叶轮18和球轴承24之间，隔片30的突出端与球轴承24的外圈242的侧面接触而支承球轴承24。
[0047]如图2所示，在球轴承24的外侧设有套筒34。在球轴承24的外周面和套筒34的内周面之间形成有间隙Si。间隙Si被设定为能够吸收球轴承24在最高温度(例如IO(TC)下的热膨胀和转轴20的振动所需的最小量的尺寸。在套筒34和轴承外壳16的内周面之间也形成有间隙s2。将由于作用于转轴20的磁吸引力、转轴20的振动而向球轴承24、60施加的载荷考虑在内，算出弹性O型环38对该载荷的变形量，根据该变形量考虑安全率，将间隙s2设定为弹性支承所需的最小量。
[0048]在轴承外壳16的内表面刻设有两条四方形截面的凹槽36,嵌入有由橡胶材料构成的弹性O型环38。弹性O型环38以埋入间隙s2的方式设置，发挥使套筒34弹性地与轴承外壳16的内表面接触的弹性支承作用。
[0049]球轴承24具备保持滚动体244的保持器246和固定于外圈242并密封润滑脂G的密封部件248，其中球状的滚动体244位于内圈240和外圈242之间。马达转子22在与扩径部20b的另一侧面接触的状态下被压入于转轴20。在马达转子22的外侧，与马达转子22保持间隔地配置有马达线圈42。在马达线圈42的外侧配置有马达定子44。
[0050]由马达转子22、马达线圈42和马达定子44构成电动马达46，马达线圈42和马达定子44内置于兼用作电动马达46和马达逆变器48的外壳的一体型外壳14。
[0051]减震套筒构成体54经由四方形截面的环状隔片52而与马达转子22相邻地配置。如图7所示，减震套筒构成体54由圆筒状的大径套筒56、圆筒状的弹簧导向件58、与球轴承24相同结构的润滑脂密封型球轴承60及螺旋弹簧62构成。在大径套筒56的一端内周面向内突设有环状的内侧卡定部56a,在另一端内周面上沿周向安装有向内突出的多个固定销64。在弹簧导向件58的一端外周面上向外突设有环状的外侧卡定部58a。
[0052]在由大径套筒56和弹簧导向件58形成的圆筒状空间收容螺旋弹簧62，在固定销64和外侧卡定部58a之间嵌入有球轴承60的外圈242。这样一来，球轴承24的外圈242从两侧由固定销64和外侧卡定部58a夹持。螺旋弹簧62的弹力经由外侧卡定部58a而施加于球轴承60的外圈242。
[0053]在球轴承24的外圈242的外周面和大径套筒56的内表面之间形成有间隙si。间隙Si被设定为能够吸收球轴承60在最高温度(例如IO(TC)下的热膨胀和转轴20的振动所需的最小量。在大径套筒56的外周面和一体型外壳14的内周面之间形成有间隙s2。如图2所示，在一体型外壳14的内表面刻设有两条四方形截面的凹槽36，嵌入有由橡胶材料构成的弹性O型环38。弹性O型环38以埋入间隙s2的方式配置，发挥使套筒34弹性地与一体型外壳14的内表面接触的弹性支承作用。
[0054]套筒66与减震套筒构成体54相邻地被压入于转轴20。套筒66的一端与球轴承60的内圈240的侧面抵接，并固定球轴承60。在套筒66的另一端向外突设有传感器对象68。在转轴20的逆变器侧端形成有螺纹部20c，螺母70与螺纹部20c螺合。马达逆变器48与电动马达46相邻地配置于一体型外壳14的内部。在一体型外壳14的内表面,在与传感器对象68相向的位置安装有检测转轴20的转速的旋转传感器72。
[0055]根据本实施方式，通过由润滑脂密封型球轴承24和60来支承转轴20，无需用于向球轴承供给润滑油的润滑油供给配管等润滑油供给单元。因此，能够使电动增压压缩机10的构成简单化和低成本化。
[0056]另外，通过由配置于电动马达46两侧的球轴承24和60来支承重量大的电动马达46，能够降低转轴20的振动。除此之外，以配置于球轴承24和60的内圈或外圈两侧的部件来夹持球轴承24和60的内圈或外圈，在球轴承24和60与配置于球轴承24和60外侧的套筒34、大径套筒56之间形成有能够吸收球轴承的热膨胀和转轴20的振动的间隙Si，所以能够有效地防止转轴20的振动传递至电动马达46和马达逆变器48。另外，通过形成间隙Si，能够抑制转轴20、球轴承24和60产生的偏载荷，所以能够抑制转轴20的输出降低。
[0057]此外，将因作用于转轴20的磁吸引力、转轴20的振动而施加于球轴承24和60的载荷考虑在内，在套筒34或大径套筒56与轴承外壳16或一体型外壳14的内表面之间形成间隙s2，以弹性O型环38弹性地支承套筒34或大径套筒56的外周面，所以能够大幅度降低电动马达46和马达逆变器48的振动。另外，由于利用配置于球轴承24、60的内圈或外圈两侧的部件来夹持球轴承24、60的内圈或外圈，所以能够利用球轴承24、60稳定地承受从压缩机叶轮18等施加于转轴20的轴向力,这也有助于降低振动。这样一来，由于能够大幅度降低电动增压压缩机10的振动，所以也能够大幅度降低电动增压压缩机10产生的噪音。
[0058]另外，在一体型外壳14的内部内置有电动马达46和马达逆变器48，并将它们相邻地设置，所以能够将电动马达46和马达逆变器48之间的电流损失抑制在最小限度。由此，能够将马达输出的降低抑制在最小限度。
[0059]此外，通过在一体型外壳14的内部设置减震套筒构成体54，能够吸收各部件在转轴20的轴向上的尺寸公差及安装误差并利用螺旋弹簧62的弹力从两侧夹持球轴承60的内圈240及外圈242。由此，即使各部件产生尺寸公差、安装误差时，也能够稳定地固定球轴承60。而且，弹性O型环38的硬度也可以使用按照JIS标准为70以上的硬度。另外，通过将施加于球轴承60的螺旋弹簧62的弹力设为70?90N (牛顿)，能够稳定地固定球轴承60。
[0060]此外，通过改变压缩机叶轮18的材质、形状，能够降低惯性力矩，提高过度运行时的响应性，并降低转轴20的振动。例如，不使用通常使用的铝合金而使用镁、树脂等，由此能够降低惯性力矩。另外，如图3所示，通过将压缩机叶轮18的背面18a设为与转轴20垂直的平面，能够缩短压缩机叶轮18的全长。另外，通过在背面18a刻设截面为半月或半圆形状的圆形或椭圆形状的凹槽18b，能够减轻压缩机叶轮18的重量。
[0061]另外，当供气a进入到压缩机叶轮18的背面18a时，向背面18a施加供气压力，转轴20在轴线方向上产生作用于压缩机侧的拉力。有可能由于该拉力而在隔片30和球轴承24之间产生过大的载荷。因此，在上述第一实施方式中，也可以在隔片30和球轴承24之间安装螺旋弹簧等弹簧部件。由此，能够防止在隔片30和球轴承24之间产生过大的载荷，能够防止隔片30和球轴承24的损伤。
[0062](实施方式2)
[0063]接下来，基于图4对本发明的电动增压压缩机的第二实施方式进行说明。本实施方式在轴承外壳16的内表面刻设有宽度比凹槽36宽的四方形截面的凹槽74，并将具有四方形截面的宽度大的平板状橡胶制的减震器76与该凹槽74嵌合。弹性减震器76与套筒34接触并在套筒34的两侧面分别形成间隙Si和s2及其他构成与第一实施方式相同。
[0064]根据本实施方式，在第一实施方式中获得的作用效果的基础上，通过形成一个宽度大的凹槽74，凹槽的加工变得容易，并且通过设置宽度大的弹性减震器76，能够提高转轴20的弹性支承功能，并进一步降低电动马达46和马达逆变器48的振动。而且，也可以将弹性减震器76设为波板形状。或者也可以将弹性O型环38或弹性减震器76设为树脂制或具有凹凸形状的金属材料(例如公差环)。
[0065]作为减震机构的其他替代单元，也可以采用向间隙s2供给润滑油的结构，在间隙s2形成油膜而起到弹性支承作用。若采用油膜形成方式，则无需考虑弹性减震器的劣化，能够长期保持弹性支承作用。
[0066](实施方式3)
[0067]接下来，基于图5对本发明的电动增压压缩机的第三实施方式进行说明。本实施方式是在内燃机的吸气通路具备使压缩机叶轮18旁通的旁通通路的例子。压缩机外壳12具备供气a的排出口 12b。另外，在压缩机外壳12 —体地形成有旁通通路78，在旁通通路
78设有旁通阀79。
[0068]根据本实施方式，在将电动增压压缩机装配在搭载于车辆的发动机时，无需安装供气a的旁通管。因此，能够使电动增压压缩机紧凑化，容易向车辆搭载。
[0069](实施方式4)
[0070]接下来，基于图6对本发明的内燃机的第一实施方式进行说明。在图6中，在搭载于车辆的发动机80中设有吸气通路82和排气通路84。将本发明的电动增压压缩机10设于吸气通路82。横跨吸气通路82和排气通路84而设有涡轮增压机86。涡轮增压机86具备在电动增压压缩机10的上游侧设于吸气通路82的压缩机862、设于排气通路84的涡轮机864及将压缩机862和涡轮机864连接的转轴860。
[0071]在吸气通路82设有使电动增压压缩机10的压缩机叶轮18旁通的旁通通路820、设于旁通通路820的旁通阀822及设于压缩机叶轮18的下游侧的中间冷却器824。在排气通路84设有使润轮机864芳通的芳通通路840及设于芳通通路820的芳通阀842。
[0072]另外，具备与涡轮机864的下游侧排气通路84和压缩机862的上游侧吸气通路82连接的低压排气再循环通路88。在低压排气再循环通路88设有流量调节阀880和中间冷却器882。另外，具备与涡轮机864的上游侧排气通路84连接且在压缩机862的下游侧与压缩机叶轮18的上游侧吸气通路82连接的高压排气再循环通路90。在高压排气再循环通路90设有流量调节阀900和中间冷却器902。
[0073]另外，设有控制旁通阀822、864和流量调节阀880、900的开度并且控制发动机80的运行的E⑶(发动机控制器单元)92。通过控制旁通阀822或864的开度，能够控制吸气通路82或排气通路84的流量。另外，通过控制流量调节阀880或900的开度，能够控制排气再循环。吸气通路82在压缩机862的上游侧形成分支。分支通路82a被引导地设于电动增压压缩机10的电动马达46和马达逆变器48的内部，对电动马达46和马达逆变器48进行冷却。分支通路82a在电动马达46和马达逆变器48的下游侧与吸气通路82合流。
[0074]在这种构成中，被吸入到吸气通路82的供气a由涡轮增压机86和电动增压压缩机10两阶段地增压后，向发动机80供给。为了降低排气中的NOx量，一部分排气从低压排气再循环通路88或高压排气再循环通路90返回到吸气通路82。根据运行状况，E⑶92控制上述旁通阀和流量调节阀的开度。例如在低载荷运行时，由于向排气通路84排出的排气的压力低，所以通过低压排气再循环通路88将排气返回到吸气通路82。在高载荷运行时，由于向排气通路84排出的排气的压力高，所以通过高压排气再循环通路90将排气返回到吸气通路82。
[0075]在从低载荷运行向高载荷运行转移的过度运行时，通过主要从低压排气再循环通路88将大量排气返回到吸气通路82，并利用电动增压压缩机10进行高压增压，能够抑制燃油经济性的恶化并降低排气中的NOx量。
[0076]根据本实施方式，通过从低压排气再循环通路88和高压排气再循环通路90将排气返回到吸气通路82，能够降低排气中的NOx量。另外，通过在吸气通路82分两级配置有涡轮增压机86和电动增压压缩机10，能够增大发动机80的输出。因此，由于能够使发动机80小型化，所以能够提高燃油经济性并且能够提高增压运行时的响应性。
[0077]另外，在本实施方式中，也可以仅设置低压排气再循环通路88或高压排气再循环通路90中的任一个通路。
[0078](实施方式5)
[0079]接下来，基于图7对本发明方法的第一实施方式进行说明。在转轴20的中央形成有扩径部20b。在马达转子22的中央沿轴向贯穿地设有贯通孔22a。首先，将马达转子22从转轴20的逆变器侧端插入，在马达转子22的小径侧端面与扩径部20b抵接的状态下，利用冷装或压入等方法将马达转子22固定于转轴20。接下来，将球轴承24从转轴20的压缩机侧端插入，在球轴承24与扩径部20b抵接的状态下，利用冷装或压入等方法将球轴承24固定于转轴20。
[0080]将具有四方形截面的隔片52和减震套筒构成体54从转轴20的逆变器侧端插入。减震套筒构成体54中，大径套筒56、小径弹簧导向件58、球轴承60和螺旋弹簧62利用固定销64而一体化。隔片52位于马达转子22和减震套筒构成体54之间。在这三者接触的状态下，利用冷装或压入等方法将球轴承24固定于转轴20。接下来，将具有传感器对象68的套筒66安装于转轴20，将螺母70与螺纹部20c螺合。
[0081]接下来，将轴承外壳16和压缩机叶轮18按该顺序安装于转轴20，将螺母26与螺纹部20c螺合。弹性O型环38、套筒34和隔片30通过螺栓32预先与轴承外壳16连接。弹性O型环38和套筒34在球轴承24的外周侧形成间隙Si地配置。另外，在轴承外壳16的内表面和套筒34之间也形成有间隙s2。球轴承24的内圈的两侧面由隔片52和套筒66夹持。
[0082]接下来，对以上述工序装配成的转轴装配构成体，从两侧安装压缩机外壳12和一体型外壳14。利用压缩机外壳12和一体型外壳14的彼此相向的凸缘12a和14a来夹持轴承外壳16的凸缘部16a，利用螺栓50来连接凸缘部12a和凸缘部14a。
[0083]根据本实施方式，通过从两侧使马达转子22和球轴承24与形成于转轴20的扩径部20b卡定，马达转子22和球轴承24的定位变得容易。另外，通过预先制作减震套筒构成体54，并将减震套筒构成体54与马达转子22相邻地配置，马达逆变器侧轴承机构的安装变得容易。另外，制作兼用作电动马达46和马达逆变器48的外壳的一体型外壳14，利用压缩机外壳12和一体型外壳14的凸缘部夹持轴承外壳16的凸缘部，并利用螺栓50将压缩机外壳12和一体型外壳14连接,所以能够以一个工序来完成电动增压压缩机10的外壳的装配。
[0084]这样一来，根据本实施方式，能够缩短具有降低振动和其他优点的电动增压压缩机10的装配工序，能够容易地进行装配。
[0085]工业实用性
[0086]根据本发明，能够实现紧凑且装配容易、并能降低振动和噪音的电动增压压缩机。另外，通过将该电动增压压缩机组装于内燃机中，能够使内燃机紧凑化，向车辆的等差能够易于进行。
[0087]附图标记说明
[0088]10U00AU00B 电动增压压缩机
[0089]12、102 压缩机外壳
[0090]12a、14a、16a 凸缘部
[0091]14 一体型外壳
[0092]16、106、106a、106b 轴承外壳
[0093]18、108压缩机叶轮
[0094]20、110 转轴
[0095]20b扩径部
[0096]22、112马达转子
[0097]24、60 球轴承
[0098]240 内圈
[0099]242 外圈
[0100]244滚动体
[0101]246保持器
[0102]248密封部件
[0103]26、70 螺母
[0104]28叶轮片
[0105]30、52 隔片
[0106]32、50 螺栓
[0107]34、40、66 套筒[0108]36,74 凹槽
[0109]38弹性O型环
[0110]42马达线圈
[0111]44马达定子
[0112]46电动马达
[0113]48马达逆变器
[0114]54减震套筒构成体
[0115]56大径套筒
[0116]56a内侧卡定部
[0117]58弹簧导向件
[0118]58a外侧卡定部
[0119]62螺旋弹 簧
[0120]64固定销
[0121]68传感器对象
[0122]72旋转传感器
[0123]76弹性减震器
[0124]78旁通通路
[0125]79旁通阀
[0126]80发动机
[0127]82吸气通路
[0128]84排气通路
[0129]86涡轮增压机
[0130]88低压排气再循环通路
[0131]90高压排气再循环通路
[0132]92ECU
[0133]104马达外壳
[0134]114 轴承
[0135]G润滑脂
[0136]a 供气
[0137]sl、s2 间隙
【权利要求】
1.一种电动增压压缩机，具备: 压缩机叶轮，内置于压缩机外壳； 电动马达，驱动该压缩机叶轮的转轴； 马达逆变器，控制该转轴的转速 '及 滚动轴承，设于该电动马达的两侧，并将所述转轴支承为旋转自如， 所述电动增压压缩机的特征在于，具备: 套筒，所述电动马达和所述马达逆变器直列地相邻配置于所述转轴上，该套筒设置成在所述滚动轴承的外侧在所述套筒与所述滚动轴承之间形成有间隙； 支承部件，从两侧夹持所述滚动轴承的外圈或内圈的侧面并支承滚动轴承；及 减震器机构，配置于所述套筒的外侧并弹性地支承该套筒。
2.根据权利要求1所述的电动增压压缩机，其特征在于， 所述滚动轴承由润滑脂密封型滚动轴承构成。
3.根据权利要求1所述的电动增压压缩机，其特征在于， 所述减震器机构在所述套筒和与该套筒相向的外壳的内侧面之间形成有间隙，并在该间隙夹装有具有弹 性的减震器部件。
4.根据权利要求1所述的电动增压压缩机，其特征在于， 所述减震器机构在所述套筒和与该套筒相向的外壳的内侧面之间形成有间隙，并在该间隙形成有润滑油的油膜。
5.根据权利要求1所述的电动增压压缩机，其特征在于， 配置于所述马达逆变器侧的滚动轴承和该滚动轴承的外侧所设的所述套筒由减震套筒构成体构成，其中所述减震套筒构成体包括: 大径套筒，在两端具有向内侧突出的内侧卡定部； 圆筒状的弹簧导向件，配置于大径套筒的内侧且在一端具有向外侧突出的外侧卡定部; 滚动轴承，配置于大径套筒的内侧，在该滚动轴承与大径套筒之间形成所述间隙并由大径套筒的一内侧卡定部和弹簧导向件的外侧卡定部夹持该滚动轴承；及 弹簧部件，配置于在大径套筒和弹簧导向件之间形成的圆筒状空间，并经由该外侧卡定部而向滚动轴承施加弹性夹持力。
6.根据权利要求1所述的电动增压压缩机，其特征在于， 在配置于所述压缩机侧的滚动轴承和隔片之间设有弹簧部件。
7.根据权利要求1所述的电动增压压缩机，其特征在于， 吸气旁通通路和设于该吸气旁通通路的旁通阀与压缩机外壳一体地形成，其中所述吸气旁通通路在所述压缩机外壳与吸气通路连接，并相对于所述压缩机叶轮使吸气旁通。
8.一种内燃机，其特征在于，在吸气通路设有权利要求1所述的电动增压压缩机。
9.根据权利要求8所述的内燃机，其特征在于，具备: 涡轮增压机，具有设于所述电动增压压缩机的上游侧或下游侧的吸气通路的压缩机和设于排气通路的涡轮机 '及 排气再循环机构，将一部分排气从所述排气通路返回所述吸气通路。
10.一种电动增压压缩机的装配方法，在权利要求5所述的电动增压压缩机的装配方法中，包括: 第一工序，从转轴的马达逆变器侧端使马达转子嵌入于转轴并在使马达转子与形成于转轴的扩径部卡定的状态下进行固定； 第二工序，从转轴的压缩机侧端使滚动轴承嵌入于转轴并在使滚动轴承与所述扩径部卡定的状态下进行固定，并且从转轴的马达逆变器侧端使所述减震套筒构成体嵌入于转轴，在与所述马达转子相邻的位置上进行固定； 第三工序，在轴承外壳的内侧面设有套筒和在该套筒的外侧设有第一减震器机构，从转轴的压缩机侧端使轴承外壳和压缩机叶轮嵌入于转轴，将压缩机叶轮固定于转轴，并且所述套筒在所述滚动轴承的外侧形成所述间隙而配置；及 第四工序，在兼用作电动马达和马达逆变器的外壳的一体型外壳的内侧面设有第二减震器机构，从两侧用压缩机外壳和一体型外壳覆盖以第一工序至第三工序的装配工序装配而成的转轴装配构成体，在由压缩机外壳和一体型外壳夹持轴承外壳的状态下，将压缩机外壳和一体型外壳连接，并将第二减震器机构配置于所述大径套筒的外侧。
【文档编号】F04D29/056GK103649545SQ201280028640
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年7月5日 优先权日:2011年7月15日
【发明者】安秉一, 惠比寿干, 铃木浩 申请人:三菱重工业株式会社