JP2008128042A - ターボチャージャの軸受構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】流体軸受100a,100bの支持孔111には、フローティングメタル120とともにロータリーシャフト40が内挿されている。フローティングメタル120には、ロータリーシャフト40が挿通される挿通孔121と挿通孔121から延びて外周面に開口する潤滑油導入孔122とが形成されている。支持孔111の内周には潤滑油導入孔122と対向可能な位置に開口する潤滑油供給口112が形成されている。潤滑油供給口112から吐出される潤滑油により支持孔111とフローティングメタル120との間、挿通孔121とロータリーシャフト40との間には流体層が形成される。フローティングメタル120には潤滑油導入孔122から軸方向に離間した位置に挿通孔121から外周に貫通する吐出孔123が形成されている。
【選択図】図2
Description
請求項1に記載の発明は、ターボチャージャの一対のホイールを連結するロータリーシャフトが挿通される挿通孔と同挿通孔から延びて外周面に開口する潤滑油導入孔とが形成された円筒状のフローティングメタルと、前記挿通孔に挿通された前記ロータリーシャフトが前記フローティングメタルとともに内挿される支持孔が形成されるとともに同支持孔の内周における前記潤滑油導入孔と対向可能な位置に開口する潤滑油供給口が形成された支持部とを備え、前記支持孔と前記フローティングメタルの外周との間、並びに前記挿通孔と前記ロータリーシャフトとの間に前記潤滑油供給口から吐出される潤滑油による流体層が形成される一対の流体軸受を前記ロータリーシャフトの軸方向に離間してそれぞれ配設したターボチャージャの軸受構造において、前記一対の流体軸受のうち少なくとも一方の流体軸受における前記フローティングメタルは、前記潤滑油導入孔から前記ロータリーシャフトの軸方向に離間した位置に、前記挿通孔から同フローティングメタルの外周に貫通する吐出孔が形成されてなることをその要旨とする。
請求項9に記載の発明は、請求項8に記載のターボチャージャの軸受構造において、前記フローティングメタルは、前記潤滑油導入孔よりも他方の流体軸受に近い中央側の部分、又は前記潤滑油導入孔よりも直近の前記ホイールに近いホイール側の部分のうち、いずれか一方にのみ前記吐出孔が形成され、前記一対のスナップリングのうち同吐出孔に近いスナップリングの内径が他方のスナップリングの内径よりも大きく設定されることをその要旨とする。
請求項16に記載の発明は、請求項15に記載のターボチャージャの軸受構造において、前記潤滑油供給口は、前記支持孔の周方向に等角度間隔を隔てて複数形成されてなることをその要旨とする。
以下、図1〜図4を参照して、この発明を車両用ターボチャージャのロータリーシャフトを支持する軸受構造に具体化した第1の実施形態について説明する。
(1)ホワール振動による旋回運動に伴って支持孔111の内周面とフローティングメタル120とが接近すると、吐出孔123から吐出される潤滑油によって、フローティングメタル120を支持孔111の中心側に押し戻す反力が発生する。これにより、ロータリーシャフト40の旋回運動を抑制することができ、ロータリーシャフト40のホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することができるようになる。
・上記実施形態では、フローティングメタル120に6つの吐出孔123を設ける構成を示したが、吐出孔123を1〜5つ、又は7つ以上形成する構成を採用することもできる。尚、ホワール振動の発生を抑制する上では、吐出孔123を極力多く設けることが望ましい。
(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について、図5を参照して説明する。本実施形態は第1の実施形態とフローティングメタル120の形状が異なるものであるため、同様の部材については同一の符号を付すのみとしてその説明を割愛し、両者の相違点を中心に説明する。尚、図5(a),(b)は本実施形態にかかるフローティングメタル120を拡大して示しており、図5(a)はフローティングメタル120の側面図、図5(b)は図5(a)におけるb‐b線に沿った断面構造を示す断面図である。
(4)潤滑油導入孔122を通じて挿通孔121内に供給される潤滑油を油溝124を通じてより確実に吐出孔123に導くことができるようになる。その結果、吐出孔123から吐出される潤滑油の量が多くなり、ホワール振動による騒音の発生をより好適に抑制することができる。
・油溝124は、潤滑油導入孔122から延びて吐出孔123に至るように形成されていればよい。即ち、フローティングメタル120の端部120aまで連通していなくてもよい。例えば、図6(a),(b)に示されるようにフローティングメタル120の端部120aにおける油溝124の開口部を樹脂等からなる封止部材150によって塞ぐようにしてもよい。これによりフローティングメタル120の端部120a側から流出する潤滑油を減少させることができ、吐出孔123から吐出する潤滑油の量を更に増加させることができるようになる。
(第3の実施形態)
以下、第3の実施形態について図7を参照して説明する。本実施形態は第1の実施形態とフローティングメタル120の形状が異なるものであるため、同様の部材については同一の符号を付すのみとしてその説明を割愛し、両者の相違点を中心に説明する。尚、図7(a),(b)は本実施形態にかかるフローティングメタル120を拡大して示しており、図7(a)はフローティングメタル120の側面図、図7(b)は図7(a)におけるb‐b線に沿った断面構造を示す断面図である。
(5)潤滑油導入孔122を流れる潤滑油の一部は、油孔125を通じて吐出孔123に導入されるようになり、潤滑油導入孔122を通じて供給される潤滑油をより確実に吐出孔123に導くことができるようになる。その結果、吐出孔123から吐出される潤滑油の量が多くなり、ホワール振動による騒音の発生をより好適に抑制することができる。
・油孔125は、潤滑油導入孔122から延びて吐出孔123に至るように形成されていればよい。即ち、フローティングメタル120の端部120aまで連通していなくてもよい。例えば、図8(a),(b)に示されるようにフローティングメタル120の端部120aにおける油孔125の開口部を樹脂等からなる封止部材160によって塞ぐようにしてもよい。これにより開口部からの潤滑油の流出を抑制することができ、吐出孔123から吐出する潤滑油の量を更に増加させることができるようになる。
(第4の実施形態)
以下、第4の実施形態について図9を参照して説明する。本実施形態は第1の実施形態とフローティングメタル120の形状が異なるものであるため、同様の部材については同一の符号を付すのみとしてその説明を割愛し、両者の相違点を中心に説明する。尚、図9(a),(b)は本実施形態にかかるフローティングメタル120を拡大して示しており、図9(a)はフローティングメタル120の側面図、図9(b)は図9(a)におけるb‐b線に沿った断面構造を示す断面図である。
(6)潤滑油導入孔122を通じてフローティングメタル120の挿通孔121とロータリーシャフト40との間に供給され流体層を形成する潤滑油は、挿通孔121のタービンホイール60側の開口部121a及び中央側の開口部121bから流出する。このとき、吐出孔123が形成されるタービンホイール60側の開口部121aの開口面積が、吐出孔123が形成されていない中央側の開口部121bの開口面積よりも大きく設定されているため、タービンホイール60側の開口部121aから流出する潤滑油の量が、中央側の開口部121bから流出する潤滑油の量よりも多くなる。その結果、潤滑油導入孔122を通じて挿通孔121の内周へと供給される潤滑油は、吐出孔123が形成されたタービンホイール60側の部分により多く流れ込むようになり、吐出孔123から吐出する潤滑油の量を多くすることができるようになる。
・図10に示されるように中央側の開口部121bからタービンホイール60側の部分における開口部121aにかけて次第にその内径が大きくなるようにテーパ状の挿通孔121を形成するようにしてもよい。
(第5の実施形態)
以下、第5の実施形態について図13を参照して説明する。本実施形態は第1の実施形態とスナップリングの形状が異なるものであるため、同様の部材については同一の符号を付すのみとしてその説明を割愛し、両者の相違点を中心に説明する。尚、図13はこの実施形態にかかるタービンホイール60側の流体軸受100aを拡大して示す断面図である。
挿通孔121の内周とロータリーシャフト40との間に供給された潤滑油の一部は、フローティングメタル120の開口部121a,121bから流出する。そして、開口部121a,121bから流出した潤滑油は図13に破線矢印で示されるようにスナップリング131,132の内周とロータリーシャフト40との隙間から流出する。
(8)スナップリング131,132のうち、吐出孔123に近いタービンホイール60側のスナップリング131の内径D1が、中央側のスナップリング132の内径D2よりも大きく設定されている。そのため、スナップリング131の内周とロータリーシャフト40との隙間から流出する潤滑油の量が、スナップリング132の内周とロータリーシャフト40との隙間から流出する潤滑油の量よりも多くなる。その結果、吐出孔123が形成されるタービンホイール60側の開口部121aから流出する潤滑油の量が、吐出孔123が形成されていない中央側の開口部121bから流出する潤滑油の量よりも多くなる。そのため、潤滑油導入孔122を通じて挿通孔121の内周へと供給される潤滑油は、タービンホイール60側に多く流れ込むようになり、吐出孔123から吐出する潤滑油の量を多くすることができるようになる。
・タービンホイール60側のスナップリングとして、例えば、図14に示されるようにその内周に切り欠き134が形成されたスナップリング133を適用する構成を採用することもできる。スナップリング133の内径D2は、中央側のスナップリング132の内径D2と等しく設定されているが、矩形状の複数の切り欠き134が設けられているため、その開口面積はそれら切り欠き134の分だけ他方のスナップリング132の開口面積よりも大きくなっている。そのため、上記第5の実施形態におけるスナップリング131に替えて、こうしたスナップリング133をタービンホイール60側のスナップリングとして適用した場合にあっても、スナップリング133とロータリーシャフト40との間から流出する潤滑油の量がスナップリング132とロータリーシャフト40との間から流出する潤滑油の量よりも多くなり、上記第5の実施形態と同様に吐出孔123からの潤滑油の吐出量を多くすることができるようになる。また勿論、このように吐出孔123に近いタービンホイール60側のスナップリング133の内周部分に複数の切り欠き134を設ける構成にあって更に、スナップリングの内径を中央側のスナップリング132の内径D2よりも大きく設定する構成を併せて採用することもできる。
(第6の実施形態)
以下、第6の実施形態について図15(a),(b)を参照して説明する。尚、図15(a)はこの実施形態にかかるタービンホイール60側の流体軸受100aを拡大して示す断面図であり、図15(b)は図15(a)のb‐b線に沿った断面構造を示す断面図である。また、本実施形態にあってもタービンホイール60側に位置する流体軸受100aと、コンプレッサホイール70側に位置する流体軸受100bは左右対称な略同様の構成を有しているため、以下ではタービンホイール60側の流体軸受100aについてのみ説明を行い、コンプレッサホイール70側の流体軸受100bについての説明は割愛する。
(9)ホワール振動による旋回運動に伴って支持孔111の内周面とフローティングメタル120とが接近すると、潤滑油吐出通路129から吐出される潤滑油によって、フローティングメタル120を支持孔111の中心側に押し戻す反力が発生する。これにより、ロータリーシャフト40の旋回運動を抑制することができ、ロータリーシャフト40のホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することができるようになる。
・上記実施形態では、フローティングメタル120に6つの潤滑油吐出通路129を設ける構成を示したが、潤滑油吐出通路を1〜5つ、又は7つ以上形成する構成を採用することもできる。尚、ホワール振動の発生を抑制する上では、潤滑油吐出通路129を極力多く設けることが望ましい。
(第7の実施形態)
以下、第7の実施形態について図16(a),(b)を参照して説明する。尚、図16(a)はこの実施形態にかかるタービンホイール60側の流体軸受100aを拡大して示す断面図であり、図16(b)は図16(a)におけるb‐b線に沿った断面構造を示す断面図である。
(11)旋回運動に伴ってライナ200の内周面とフローティングメタル120の外周面とが接近すると、潤滑油吐出口211から吐出される潤滑油によって、フローティングメタル120を支持孔111の中心側に押し戻す反力が発生する。これにより、ロータリーシャフト40の旋回運動を抑制することができ、ロータリーシャフト40のホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することができるようになる。
・上記実施形態では、ライナ200に6つの潤滑油吐出口211を設ける構成を示したが、潤滑油吐出通路を1〜5つ、又は7つ以上形成する構成を採用することもできる。尚、ホワール振動の発生を抑制する上では、潤滑油吐出通路129を極力多く設けることが望ましい。
(第8の実施形態)
以下、第8の実施形態について図17(a),(b)を参照して説明する。尚、図17(a)はこの実施形態にかかるタービンホイール60側の流体軸受100aを拡大して示す断面図であり、図17(b)は図17(a)におけるb‐b線に沿った断面構造を示す断面図である。
(13)潤滑油供給口310は、フローティングメタル120に形成される潤滑油導入孔122と対向する位置からロータリーシャフト40の軸方向にずらして設けられている。そのため、旋回運動に伴って支持孔111の内周面とフローティングメタル120の外周面とが接近すると、潤滑油供給口310からフローティングメタル120の外周面に向かって吐出される潤滑油によってフローティングメタル120を支持孔の中心側に押し戻す反力が発生する。これにより、ロータリーシャフト40の旋回運動を抑制することができ、ロータリーシャフト40のホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することができるようになる。
・上記実施形態では、ライナ300に6つの潤滑油供給口310を設ける構成を示したが、潤滑油吐出通路を1〜5つ、又は7つ以上形成する構成を採用することもできる。尚、ホワール振動の発生を抑制する上では、潤滑油供給口310を極力多く設けることが望ましい。
・上記各実施形態では、タービンホイール60側の流体軸受100a、コンプレッサホイール70側の流体軸受100bの双方について、本発明を適用する構成を示したが、タービンホイール60側の流体軸受100a及びコンプレッサホイール70側の流体軸受100bのうち、一方の流体軸受にのみ本発明を適用することもできる。
Claims (16)
- ターボチャージャの一対のホイールを連結するロータリーシャフトが挿通される挿通孔と同挿通孔から延びて外周面に開口する潤滑油導入孔とが形成された円筒状のフローティングメタルと、前記挿通孔に挿通された前記ロータリーシャフトが前記フローティングメタルとともに内挿される支持孔が形成されるとともに同支持孔の内周における前記潤滑油導入孔と対向可能な位置に開口する潤滑油供給口が形成された支持部とを備え、前記支持孔と前記フローティングメタルの外周との間、並びに前記挿通孔と前記ロータリーシャフトとの間に前記潤滑油供給口から吐出される潤滑油による流体層が形成される一対の流体軸受を前記ロータリーシャフトの軸方向に離間してそれぞれ配設したターボチャージャの軸受構造において、
前記一対の流体軸受のうち少なくとも一方の流体軸受における前記フローティングメタルは、前記潤滑油導入孔から前記ロータリーシャフトの軸方向に離間した位置に、前記挿通孔から同フローティングメタルの外周に貫通する吐出孔が形成されてなる
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。 - 請求項1に記載のターボチャージャの軸受構造において、
前記吐出孔は、前記挿通孔の周方向に等角度間隔を隔てて複数形成されてなる
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。 - 請求項1又は請求項2に記載のターボチャージャの軸受構造において、
前記フローティングメタルは、前記挿通孔の内周面に前記潤滑油導入孔から延びて前記吐出孔に至る油溝が形成されてなる
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載のターボチャージャの軸受構造において、
前記フローティングメタルは、その外周と前記挿通孔との間に前記潤滑油導入孔と前記吐出孔とを連通する油孔が形成されてなる
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。 - 前記吐出孔は、前記フローティングメタルにおける前記潤滑油導入孔よりも他方の流体軸受に近い中央側の部分及び前記潤滑油導入孔よりも直近の前記ホイールに近いホイール側の部分のうち、少なくともホイール側の部分に形成される
請求項1〜4のいずれか一項に記載のターボチャージャの軸受構造。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載のターボチャージャの軸受構造において、
前記フローティングメタルは、同フローティングメタルにおける前記潤滑油導入孔よりも他方の流体軸受に近い中央側の部分及び前記潤滑油導入孔よりも直近の前記ホイールに近いホイール側の部分のうち、いずれか一方にのみ前記吐出孔が形成され、前記中央側の部分及び前記ホイール側の部分のうち、前記吐出孔が形成される部分における前記挿通孔の開口部が他方の開口部よりもその開口面積が大きく設定されてなる
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。 - 請求項6に記載のターボチャージャの軸受構造において、
前記挿通孔は、その内径が前記潤滑油導入孔から前記吐出孔に向かって次第に大きくなるテーパ面を含む
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。 - 前記フローティングメタルの両端から前記ロータリーシャフトの軸方向に所定の間隔だけ離間して前記支持孔の内周にその外周部分が嵌設され前記フローティングメタルの軸方向の移動を規制する一対のスナップリングを備える
請求項1〜7のいずれか一項に記載のターボチャージャの軸受構造。 - 請求項8に記載のターボチャージャの軸受構造において、
前記フローティングメタルは、前記潤滑油導入孔よりも他方の流体軸受に近い中央側の部分、又は前記潤滑油導入孔よりも直近の前記ホイールに近いホイール側の部分のうち、いずれか一方にのみ前記吐出孔が形成され、前記一対のスナップリングのうち同吐出孔に近いスナップリングの内径が他方のスナップリングの内径よりも大きく設定される
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。 - 請求項8又は請求項9に記載のターボチャージャの軸受構造において、
前記フローティングメタルは、前記潤滑油導入孔よりも他方の流体軸受に近い中央側の部分及び前記潤滑油導入孔よりも直近の前記ホイールに近いホイール側の部分のうち、いずれか一方にのみ前記吐出孔が形成され、前記一対のスナップリングのうち前記吐出孔に近い一方のスナップリングは、その内周に切り欠きが形成されてなる
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。 - ターボチャージャの一対のホイールを連結するロータリーシャフトが挿通される挿通孔と同挿通孔から延びて外周面に開口する潤滑油導入孔とが形成された円筒状のフローティングメタルと、前記挿通孔に挿通された前記ロータリーシャフトが前記フローティングメタルとともに内挿される支持孔が形成されるとともに同支持孔の内周における前記潤滑油導入孔と対向可能な位置に開口する潤滑油供給口が形成された支持部とを備え、前記支持孔と前記フローティングメタルの外周との間、並びに前記挿通孔と前記ロータリーシャフトとの間に前記潤滑油供給口から吐出される潤滑油による流体層が形成される一対の流体軸受を前記ロータリーシャフトの軸方向に離間してそれぞれ配設したターボチャージャの軸受構造において、
前記フローティングメタルは、前記潤滑油導入孔から分岐するとともに前記フローティングメタルの外周における前記潤滑油導入孔の開口部から前記ロータリーシャフトの軸方向に離間した位置に開口する潤滑油吐出通路が形成されてなる
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。 - 請求項11に記載のターボチャージャの軸受構造において、
前記潤滑油吐出通路は、前記開口部が前記フローティングメタルの前記挿通孔の周方向に等角度間隔を隔てて開口するように複数形成されてなる
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。 - ターボチャージャの一対のホイールを連結するロータリーシャフトが挿通される挿通孔と同挿通孔から延びて外周面に開口する潤滑油導入孔とが形成された円筒状のフローティングメタルと、前記挿通孔に挿通された前記ロータリーシャフトが前記フローティングメタルとともに内挿される支持孔が形成されるとともに同支持孔の内周における前記潤滑油導入孔と対向可能な位置に開口する潤滑油供給口が形成された支持部とを備え、前記支持孔と前記フローティングメタルの外周との間、並びに前記挿通孔と前記ロータリーシャフトとの間に前記潤滑油供給口から吐出される潤滑油による流体層が形成される一対の流体軸受を前記ロータリーシャフトの軸方向に離間してそれぞれ配設したターボチャージャの軸受構造において、
前記支持部は、前記支持孔の内周における前記潤滑油供給口から前記ロータリーシャフトの軸方向に離間した位置に形成され同支持孔内に潤滑油を吐出する潤滑油吐出口を備える
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。 - 請求項13に記載のターボチャージャの軸受構造において、
前記潤滑油吐出口は、前記支持孔の周方向に等角度間隔を隔てて複数形成されてなる
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。 - ホイールロータリーシャフトターボチャージャの一対のホイールを連結するロータリーシャフトが挿通される挿通孔と同挿通孔から延びて外周面に開口する潤滑油導入孔とが形成された円筒状のフローティングメタルと、前記挿通孔に挿通された前記ロータリーシャフトが前記フローティングメタルとともに内挿される支持孔が形成されるとともに同支持孔の内周面に開口する潤滑油供給口が形成された支持部とを備え、前記支持孔と前記フローティングメタルの外周との間、並びに前記挿通孔と前記ロータリーシャフトとの間に前記潤滑油供給口から吐出される潤滑油による流体層が形成される一対の流体軸受を前記ロータリーシャフトの軸方向に離間してそれぞれ配設したターボチャージャの軸受構造において、
前記潤滑油供給口は、前記潤滑油導入孔と対向可能な位置から前記ロータリーシャフトの軸方向に離間した位置に形成され、同支持孔内に潤滑油を吐出する
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。 - 請求項15に記載のターボチャージャの軸受構造において、
前記潤滑油供給口は、前記支持孔の周方向に等角度間隔を隔てて複数形成されてなる
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。
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