JP2011226469A - ターボチャージャ - Google Patents

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Abstract

【課題】潤滑油膜が正常に機能しないときに、滑り軸受が十分な緊急運転作用を有し、それによって、場合によっては滑り軸受の完全な機能不全を伴って軸受が即座に故障することが回避される、ターボチャージャを提供する。
【解決手段】翼車を支持する軸と、当該軸を回転自在に軸受ケーシングにおいて支持する少なくとも一つの滑り軸受とを有するターボチャージャであって、前記滑り軸受は、二つの軸受部材であって、それぞれが、回転しながら行われる滑り運動を可能にする滑り面を対向的に備える二つの軸受部材を有しており、当該二つの軸受部材のうちの一方の軸受部材の滑り面が、前記二つの軸受部材のうちの他方の軸受部材の滑り面よりも軟らかく形成されているターボチャージャは、前記軟らかい方の滑り面が黒鉛を含有する鉄ベース材料から形成されていることを特徴とする。
【選択図】図3

Description

本発明は請求項1のおいて書き部に記載のターボチャージャに関する。
上記の種類のターボチャージャは、例えば特許文献1および特許文献2から知られている。
滑り軸受を備えたさらなるターボチャージャは、例えば特許文献3に記載されている。
滑り軸受を備えたこのようなターボチャージャにおいて、翼車(タービン翼車、コンプレッサ翼車)を支持する軸は、好適に鋼から製造されており、軸受ケーシングもしくは中央ケーシングは鉄ベース合金、例えば鋳鉄および、特に球状黒鉛鋳鉄から製造されている。
このようなターボチャージャにおける滑り軸受は、ラジアル軸受もしくはラジアル玉軸受として、スラスト軸受もしくは推力軸受として、および/あるいはスラスト軸受とラジアル軸受との組み合わせとして形成されていてよい。
このようなターボチャージャにおいて設けられている滑り軸受は、二つの軸受部材であって、それぞれが、回転しながら行われる滑り運動を可能にする滑り面を対向的に備える軸受部材を有しており、当該二つの軸受部材のうちの一方の軸受部材の滑り面は、当該滑り面と滑りながら協働する、当該二つの軸受部材のうちの他方の軸受部材の滑り面よりも軟らかく形成されている。
このとき滑り軸受の軸受部材は、通常、以下の材料から成る。
軸受ブシュ、軸受ディスク、
輪郭形状加工されたスラスト軸受、カウンタスラスト軸受: 鉛青銅
アルミニウム
軟質金属

軸、ボールレース、輪郭形状加工されないスラスト軸受: 硬化鋼

軸受ケーシング、軸受ボックス: 球状黒鉛鋳鉄
ターボチャージャの作動中、滑りながら協働する滑り軸受の軸受部材の滑り面の間には、潤滑油膜がなくてはならない。当該潤滑油膜は滑り面同士の金属が接触することを防ぐ。潤滑油膜が機能しない場合、軟らかい方の軸受部材の滑り面が、硬い方の軸受部材の滑り面に対して動き、このとき一定の緊急運転作用もしくは緊急潤滑作用が提供されるようになっている。
軟らかい方の滑り面のための材料として、軟質金属、好ましくは鉛青銅、アルミニウムまたは白色合金が用いられる。このような材料選択は長年、標準技術であった。周速が小さく、かつ、固有負荷が小さい滑り軸受に応用する場合、軟らかい方の滑り面に対してこのような材料選択を行うことによって、所望の緊急運転作用が提供される。
滑り軸受の協働する滑り面が回転しながら滑り移動する際に、80m/sおよびそれ以上の滑り速度を有するターボチャージャにおいて、従来技術による材料選択ではもはや完全な機能が果たせない。ターボチャージャの滑り軸受においてこのような材料選択を行った場合に、以下のような不利点が明らかになっている。
1.所望の緊急運転作用が提供されない。潤滑油膜が短時間機能しなくなったとき、軟質金属は当該軟質金属の融点が低いために、すぐに溶融して、当該軟質金属の形を失うからである。これによって最初は局所に限られている機能不全領域は突然拡大し、即座に滑り軸受は完全な機能不全に陥る。
2.潤滑油内の硬い粒子(例えばチップ、溶接ビード、排ガス残留物など)が軟らかい方の滑り面の材料内に埋め込まれ、研磨剤として硬い方の滑り面(対向面)に作用し得る。これによって磨耗が増大する。
3.軸受ディスクまたは軸受ブシュが回転するとき、軟質金属の剛性が小さいことは構成部材の安全性に対してマイナスに作用する。特に温度が上昇する際、構成部材の剛性は減少するので、場合によっては遠心力に耐えられない。
4.軸受材料とケーシング材料と軸材料の熱膨張係数が異なることによって、特にラジアル滑り軸受において、運転中に静止状態に対して半径方向隙間が変化する。これによってラジアル軸受の減衰挙動の変化が生じ得る。それによって、運転が不安定になるか、あるいは、少なくともラジアル滑り軸受の構成が困難になる。
5.特に、鋼から成る基材に対して、溶融または溶射によって軟質金属が設けられる、複合材料軸受において、不完全な溶融が原因となって、軟質金属層がはがれることがある。これによって軸受の破損が生じ得る。
浮動式軸受ディスクを備えるスラスト軸受もしくは推力軸受において、軟質金属軸受の不利点を、硬化され、かつ、コーティングされた軸受ディスクを用いることによって解消しようとする努力が一部でなされている。これによって、上記の2,3,4に記載の問題は解決され得る。この場合、軟質金属層の剥離が直ちに滑り軸受の破損につながることはない。上記1.において述べた、緊急運転作用の欠如という問題は軽減されるものの、解決はされない。最も一般に使われているコーティングは400℃を超える温度において破壊され、それによって当該コーティングが有する、摩擦を緩和する作用は突然低下し、これもまた即座に軸受が破損する結果を招く。
独国特許出願公開第69004849号明細書 独国特許出願公開第102006053726号明細書 独国特許出願公開第19641673号明細書
本発明は請求項1のおいて書き部に記載のターボチャージャであって、当該ターボチャージャの単独または複数の滑り軸受は、潤滑油膜が正常に機能しないときに、十分な緊急運転作用を有し、それによって、場合によっては滑り軸受の完全な機能不全を伴って軸受が即座に故障することが回避される、ターボチャージャを提供することを課題とする。
上記の課題は請求項1に記載のターボチャージャによって実現される。本発明のさらなる構成は従属請求項に記載されている。
本発明により、翼車を支持する軸と、当該軸を回転自在に軸受ケーシングにおいて支持している少なくとも一つの滑り軸受とを備えるターボチャージャが提供される。当該ターボチャージャにおいて、滑り軸受は、二つの軸受部材であって、それぞれが、回転しながら行われる滑り運動を可能にする滑り面を対向的に備える二つの軸受部材を有しており、当該二つの軸受部材のうちの一方の軸受部材の滑り面は、当該滑り面と滑りながら協働する、当該二つの軸受部材のうちの他方の軸受部材の滑り面よりも軟らかく形成されている。本発明に係るターボチャージャは、軟らかい方の滑り面が黒鉛を含有する鉄ベース材料から形成されていることを特徴とする。
好適に、軸は鋼から製造されており、軸受ケーシングは球状黒鉛鋳鉄のような、鉄ベース材料から製造されている。
軟らかい方の滑り面の材料は、包含されている黒鉛のためにすでに、高温に耐える固体潤滑剤を含んでいる。当該固体潤滑剤は緊急運転作用を著しく向上させる。鉄ベース材料の融点は軟質金属の融点をはるかに上回る。潤滑油膜が短時間、機能不全に陥った場合、軟らかい方の滑り面の鉄ベース材料は溶融せず、専ら硬い方の摩擦相手(他方の、より硬い滑り面)によって剥がされる。軸受の破損は多くの場合局所的に、場所的に限定された箇所において始まるので、滑り軸受はこのような材料の剥離によって、自己治癒作用を有する。滑り軸受において、局所的な磨耗は増大するが、軸受が自発的に機能不全に陥ることはない。
鉄ベース材料は軟質金属よりもはるかに硬いので、軟らかい方の滑り面に包含され得る汚染物質は少なくなる。それによって、当該汚染物質は、他の構成的手段(例えば汚染物質用溝)を介して滑り軸受の外に洗い流すことができ、そのようにして滑り軸受にとどまる時間がはるかに短くなる。その結果、本発明に係るターボチャージャの滑り軸受は、軟質金属の軸受に比べて磨耗が減少する。
本発明の実施の形態によれば、黒鉛を含む鉄ベース材料は球状黒鉛鋳鉄によって形成されている。
球状黒鉛鋳鉄は非常に容易に加工され得るので、本発明に係るターボチャージャの滑り軸受は容易かつ廉価に製造可能である。
本発明のさらなる実施の形態によれば、軟らかい方の滑り面を有する軸受部材は、完全に黒鉛を含む鉄ベース材料から製造されている。
黒鉛を含む鉄ベース材料が軟質金属に比べて高い剛性を有するとともに、温度の影響下で当該黒鉛を含む鉄ベース材料の剛性の減少が軟質金属に比べて小さいことにより、滑り軸受の安全性は、特に軸受ディスクが回転する場合(浮動式構成)に高められる。
言い換えれば本発明に係る滑り軸受であって、当該滑り軸受の、軟らかい方の滑り面を有する軸受部材が、完全に、球状黒鉛鋳鉄のような黒鉛を含む鉄ベース材料から製造されている滑り軸受は、当該滑り軸受の剛性が向上しているために、単一材料軸受として構成することができ、複合材料軸受としての構成を不要にする。これによってコストが節約されるだけでなく、破損の危険も低減される。
すでに冒頭で述べた通り、ターボチャージャの軸受ケーシングは、通常、鋳鉄から製造されており、好適に球状黒鉛鋳鉄から製造されている。軟らかい方の滑り面を有する軸受部材の材料は、軸受ケーシングの材料と同族の材料に属するので、軟らかい方の滑り面を有する軸受部材の熱膨張係数は、軸受ケーシングの熱膨張係数と一致する。それによって、特にラジアル滑り軸受の軸受隙間は、運転中、ごくわずかしか変化し得ず、異なる潤滑油温度に対する滑り軸受の感受性は著しく低減する。ラジアル滑り軸受の低温時隙間を設計する際、変化した挙動を考慮する必要があると思われる。
本発明のさらなる実施の形態によれば、軟らかい方の滑り面を有する軸受部材は、軸受ケーシングによって形成されている。
また、発明のさらなる実施の形態によれば、軟らかい方の滑り面を有する軸受部材は、軸受ケーシングの基材と一体的に、あるいは、軸受ケーシングの基材に着脱自在に固定された軸受ケーシング部材、例えばケーシングカバーまたは押さえ部材と一体的に形成されている。
例えば別個の軸受ブシュを省くことができるこのような方法で、滑り軸受は本発明に係るターボチャージャにおいて、より容易かつ廉価に実現される。
ターボチャージャの滑り軸受は、好適にラジアル軸受、スラスト軸受として、あるいはスラスト・ラジアル軸受として形成されている。軸受ケーシング内で軸を支持する全ての軸受が、本発明に応じて形成された滑り軸受として形成されているのが、より好適である。
本発明のさらなる実施の形態によれば、滑り軸受は、回転式もしくは浮動式、あるいは、固定式もしくは非浮動式の滑り軸受として形成されている。
換言すれば、軟らかい方の滑り面のための黒鉛を含む鉄ベース材料は、回転式および固定式のラジアル軸受に対しても、回転式および固定式のスラスト軸受に対しても用いられ得る。
好適な実施の形態に基づくとともに、添付の図を参照しながら、以下に本発明をより詳しく説明する。
本発明の実施の形態によるターボチャージャの断面を概略的に示す図である。 本発明のさらなる実施の形態によるターボチャージャの断面を概略的に示す図である。 スラスト軸受として形成されている本発明の実施の形態による滑り軸受の断面を概略的に示す図である。 ラジアル軸受として形成されている本発明の実施の形態による滑り軸受の断面を概略的に示す図である。
図1は、本発明の実施の形態によるターボチャージャ1の断面を概略的に示している。
ターボチャージャ1は球状黒鉛鋳鉄から製造されているケーシング10を有している。当該ケーシングは、タービンケーシング11と、コンプレッサケーシング12と、当該タービンケーシング11とコンプレッサケーシング12との間に設けられている軸受ケーシングもしくは中央ケーシング13と、を有している。
軸受ケーシング13内では、硬化鋼から成る軸20が、それぞれラジアル軸受として形成されている二つの滑り軸受30,30と、スラスト軸受として形成されている少なくとも一つの滑り軸受40とを介して、回転自在に支持されており、径方向にも軸方向にも支承されている。
図1に示す実施の形態によれば、それぞれラジアル軸受として形成されている二つの滑り軸受30,30は、軸受ケーシング13の側面に位置するように設けられ、スラスト軸受として形成されている滑り軸受40は、コンプレッサケーシング12に隣接し、かつ、ラジアル軸受として形成されている滑り軸受30と、コンプレッサケーシング12との間に設けられている。代替的に、スラスト軸受は滑り軸受30,30の間に設けられていてもよい。
軸20は、当該軸にねじれ強さを有して取り付けられている、タービンケーシング11内に設けられた第一の翼車(タービン翼車)21と、コンプレッサケーシング12内に設けられた第二の翼車(コンプレッサ翼車)22とを支持している。
図2は、本発明のさらなる実施の形態によるターボチャージャ1'の断面を概略的に示している。
ターボチャージャ1'は球状黒鉛鋳鉄から製造されているケーシング10'を有している。当該ケーシングは、タービンケーシング11'と、コンプレッサケーシング12'と、当該タービンケーシング11'とコンプレッサケーシング12'との間に設けられている軸受ケーシングもしくは中央ケーシング13'と、を有している。
軸受ケーシング13'内では、硬化鋼から成る軸20'が、それぞれラジアル軸受として形成されている二つの滑り軸受30',30'と、スラスト軸受として形成されている少なくとも一つの滑り軸受40'とを介して、回転自在に支持されており、径方向にも軸方向にも支承されている。
図2に示す実施の形態によれば、それぞれラジアル軸受として形成されている二つの滑り軸受30',30'は、それぞれタービンケーシング11'もしくはコンプレッサケーシング12'の側面に位置するように設けられ、スラスト軸受として形成されている滑り軸受40'は、それぞれラジアル軸受として形成されている二つの滑り軸受30',30'の間の中心に設けられている。代替的に、スラスト軸受は滑り軸受30',30'の間に設けられていてもよい。
軸20'は、当該軸にねじれ強さを有して取り付けられている、タービンケーシング11'内に設けられた第一の翼車(タービン翼車)21'と、コンプレッサケーシング12'内に設けられた第二の翼車(コンプレッサ翼車)22'と、を支持している。
図3は、図1のターボチャージャ1の、スラスト軸受として形成されている滑り軸受40の断面を、極めて概略的に示している。
スラスト軸受として形成されている滑り軸受40は、当該滑り軸受上に形成されるとともに、円形の突出部(オイルリングまたはボールレースとも表される)として形成された第一の軸受部材41と、軸20に浮動式に支持されるスラスト軸受ディスクとして形成された、第二の軸受部材42とを有している。
第二の軸受部材42(スラスト軸受ディスク)は内径42aを有しており、当該内径は、軸20の外径20aに比べて、大き過ぎる穴として構成されている。
第一の軸受部材41(軸の円形突出部)は、軸20のように、硬化鋼から製造されており、側方滑り面41bを有しており、当該側方滑り面は、黒鉛を含む鉄ベース材料(本図の場合は球状黒鉛鋳鉄)から製造されている第二の軸受部材42(スラスト軸受ディスク)の第一の側方滑り面42bに対向しており、それによって、二つの滑り面41b,42bは互いに相対的に回転しながら滑り運動を行うことができる。
第二の軸受部材42はさらに、第二の側方滑り面42cを有しており、当該第二の側方滑り面は軸受ケーシング13のショルダに形成されている側方滑り面13cに対向しており、それによって二つの滑り面42c,13cは互いに相対的に回転しながら滑り運動を行うことができる。
ターボチャージャ1の運転中に、図に示されていない潤滑油供給部を介して、第一の軸受部材41の側方滑り面41bと、第二の軸受部材42の第一の側方滑り面42bとの間、および、第二の軸受部材42の第二の側方滑り面42cと、軸受ケーシング13の側方滑り面13cとの間に、それぞれ形成されている軸受間隙43,44において、それぞれ潤滑油膜が作り出され、それによって、軸20とともに回転する第一の軸受部材41は、流体力学的に、軸方向において第二の軸受部材42に支持されており、当該第二の軸受部材は、流体力学的に、軸方向において軸受ケーシング13に支持されている。
第二の軸受部材42が球状黒鉛鋳鉄から製造されていることによって、当該第二の軸受部材の第一の側方滑り面42bは、当該第一の側方滑り面に対向するとともに、当該第一の側方滑り面と滑りながら協働する、第一の軸受部材41の側方滑り面41bよりも軟らかく形成されている。それによって、潤滑油膜が機能不全であるとき、第一の軸受部材41の側方滑り面41bは、緊急運転時に、固体摩擦もしくは乾燥摩擦を介して、第二の軸受部材42の第一の側方滑り面42b上を滑る。このとき、第二の軸受部材42の第一の側方滑り面42bは、球状黒鉛鋳鉄に含まれる黒鉛を介して、必要とされる緊急運転時の潤滑を提供する。
図3から分かる通り、第一の軸受部材41に比べてより軟らかい滑り面42bを有する第二の軸受部材42は、完全に黒鉛を含む鉄ベース材料(球状黒鉛鋳鉄)から製造されており、それによって、ターボチャージャ1の運転中に、およそ半分の軸回転数で回転する第二の軸受部材42の剛性に関して、問題はない。
本発明に係るターボチャージャ1のスラスト軸受40として形成された図3に示す実施の形態と相違して、本発明のさらなる実施の形態によれば、スラスト軸受ディスク(第二の軸受部材42)は省略されていてもよい。この場合、黒鉛を含む鉄ベース材料(球状黒鉛鋳鉄)から製造されている軸受ケーシング13は、第一の軸受部材41に比べてより軟らかい滑り面13cを有し、かつ、第二の軸受部材を形成することになる。その場合、第一の軸受部材41の側方滑り面41bは、すべり運動を行いながら協働するとき、流体力学的に、軸方向において軸受ケーシング13の側方滑り面13cに支持されることになる。
図3に示す実施の形態の上記の変化形態によれば、軟らかい方の滑り面13cを有する軸受部材は軸受ケーシング13の基材と一体的に形成されているであろう。図に示されていないさらなる変化形態によれば、軟らかい方の滑り面13cを有する軸受部材が、軸受ケーシング13の基材に着脱自在に固定された軸受ケーシング部材、例えばケーシングカバーと一体的に形成されていることも、当然可能である。
図3および図3の変化形態に関連して説明した通り、スラスト軸受として形成された滑り軸受40は、このように回転式(浮動式)滑り軸受としても、固定式(非浮動式)滑り軸受としても形成され得る。
図4は、図2のターボチャージャ1’の、それぞれラジアル軸受として形成されている滑り軸受30’,30’の断面を概略的に示す図である。
ラジアル軸受として形成されている滑り軸受30'は、第一の軸受部材31’として、軸20’の長手方向部分を有するとともに、軸受ケーシング13’の穴13a’に固定的に装入されている軸受ブシュとして形成された第二の軸受部材32’を有している。
第二の軸受部材32’(軸受ブシュ)は滑り面32b’を形成する内径32a’を有しており、当該内径は、軸20の外径20a’ に比べて、大き過ぎる穴として構成されている。
軸の外径20a’は、第一の軸受部材31’(軸20’の長手方向部分)の領域において、第二の軸受部材32’の滑り面32b’に対向する滑り面31b’を形成し、それによって二つの滑り面31b’ ,32b’は、互いに相対的に回転しながら滑り運動を行うことができる。
ターボチャージャ1’の運転中に、図に示されていない潤滑油供給部を介して、第一の軸受部材31’の滑り面31b’と、第二の軸受部材32’の滑り面32b’との間に形成されている軸受間隙33’において、潤滑油膜が作り出され、それによって、回転する軸20’は、当該軸によって形成されている第一の軸受部材31’を介して、流体力学的に、軸方向において第二の軸受部材32’に支持されており、当該第二の軸受部材は、流体力学的に、軸方向において軸受ケーシング13’に支持されている。
第二の軸受部材32’が球状黒鉛鋳鉄から製造されていることによって、当該第二の軸受部材の滑り面32b’は、当該滑り面に対向するとともに、当該滑り面と滑りながら協働する、軸20’によって形成されている第一の軸受部材31’の滑り面31b’よりも軟らかく形成されている。それによって、潤滑油膜が機能不全であるとき、軸20’によって形成されている第一の軸受部材31’の滑り面31b’は、緊急運転時に、固体摩擦もしくは乾燥摩擦を介して、第二の軸受部材32’の滑り面32b’上を滑る。このとき、第二の軸受部材32’の滑り面32b’は、球状黒鉛鋳鉄に含まれる黒鉛を介して、必要とされる緊急運転時の潤滑を提供する。
ラジアル軸受30’として形成された、本発明に係るターボチャージャ1’の図4に示す実施の形態と相違して、本発明のさらなる実施の形態によれば、軸受ブシュ(第二の軸受部材32’)は省略されていてもよい。この場合、黒鉛を含む鉄ベース材料(球状黒鉛鋳鉄)から製造されているとともに、滑り面13b’を形成する穴13a’を有する軸受ケーシング13’は、軸20’によって形成されている第一の軸受部材31’に比べてより軟らかい滑り面13b’を有し、かつ、第二の軸受部材を形成することになる。その場合、軸20’によって形成される第一の軸受部材31’の滑り面31b’は、すべり運動を行いながら協働するとき、流体力学的に、軸方向において軸受ケーシング13’の滑り面13b’に支持されることになる。
図4に示す実施の形態の上記の変化形態によれば、軟らかい方の滑り面13b’を有する軸受部材は軸受ケーシング13’の基材と一体的に形成されているであろう。図に示されていないさらなる変化形態によれば、軟らかい方の滑り面13b’を有する軸受部材が、軸受ケーシング13’の基材に着脱自在に固定された軸受ケーシング部材、例えばケーシングカバーと一体的に形成されていることも、当然可能である。
図4に示す実施の形態の、図に示されていないさらなる変化形態によれば、軸受ケーシング13’の穴13a’は、第二の軸受部材32’(軸受ブシュ)の外径に比べて、大き過ぎる穴として構成されていてもよく、それによって、第二の軸受部材32’は穴13a’において浮動式に支持されることになる。この場合、第二の軸受部材32’の外径(当該外径はこの場合、さらなる滑り面を形成する)と、軸受ケーシング13’の穴13a’によって形成される滑り面13b’との間に、さらなる軸受間隙が形成され、当該軸受間隙において、ターボチャージャ1’の運転中に、潤滑油供給部を介して、潤滑油膜が作り出され、それによって、回転する軸20’は、軸20’によって形成されている第一の軸受部材31’を介して、流体力学的に、軸方向において第二の軸受部材32’に支持されており、当該第二の軸受部材は、流体力学的に、軸方向において軸受ケーシング13’に支持されることになる。さらなる実施の形態によれば、滑り軸受30,30および30’,30’の二つの軸受ブシュは、部分的に統合されていてもよい。
図4から分かる通り、第一の軸受部材31’に比べて軟らかい滑り面32b’を有する第二の軸受部材32’(軸受ブシュ)は、完全に黒鉛を含む鉄ベース材料(球状黒鉛鋳鉄)から製造されており、それによって、ターボチャージャ1’の運転中に、およそ半分の軸回転数で回転する第二の軸受部材32’の剛性に関して、問題はない。
図4および図4の変化形態に関連して説明した通り、結論として、それぞれラジアル軸受として形成されている滑り軸受30’,30’もまた、回転式(浮動式)滑り軸受としても、固定式(非浮動式)滑り軸受としても形成され得る。
最後に、図1から4に関して説明された、本発明の図に示されていない実施の形態による滑り軸受30,30’,40,40’は、スラスト・ラジアル軸受として、すなわち、スラスト軸受とラジアル軸受との組み合わせとして形成されていてもよいことに留意すべきである。
1;1’ ターボチャージャ
10;10’ ケーシング
11;11’ タービンケーシング
12;12’ コンプレッサケーシング
13;13’ 軸受ケーシング
13a’ 穴
13b’ 滑り面
13c 滑り面
20;20’ 軸
20a;20a’ 外径
21;21’ 翼車
22;22’ 翼車
30;30’ 滑り軸受
31’ 軸受部材
31b’ 滑り面
32’ 滑り軸受
32a’ 内径
32b’ 滑り面
33’ 軸受間隙
40;40’ 滑り軸受
41 軸受部材
41b 滑り面
42 軸受部材
42a 内径
42b 滑り面
42c 滑り面
43 軸受間隙
44 軸受間隙

Claims (7)

  1. 翼車(21,22;21',22')を支持した軸(20;20’)と、当該軸(20;20’)を回転自在に軸受ケーシング(13;13’)において支持した少なくとも一つの滑り軸受(30,40;30’,40')とを有するターボチャージャであって、
    前記滑り軸受(30,40;30’,40')は、二つの軸受部材(31’,32';41,42)であって、それぞれが、回転しながら行われる滑り運動を可能にする滑り面(31b’,32b',41b,42b)を対向的に備えた二つの軸受部材を有しており、当該二つの軸受部材(31’,32';41,42)のうちの一方の軸受部材の滑り面は、当該滑り面と滑りながら協働する、前記二つの軸受部材のうちの他方の軸受部材の滑り面よりも軟らかく形成されているターボチャージャにおいて、
    前記軟らかい方の滑り面(32b';42b)が黒鉛を含有する鉄ベース材料から形成されていることを特徴とするターボチャージャ。
  2. 前記黒鉛を含有する鉄ベース材料は球状黒鉛鋳鉄から形成されている、請求項1に記載のターボチャージャ(1;1')。
  3. 前記軟らかい方の滑り面(32b';42b)を有する前記軸受部材(32;42)は、完全に黒鉛を含有する鉄ベース材料から製造されている、請求項1または2に記載のターボチャージャ(1;1')。
  4. 前記軟らかい方の滑り面を有する前記軸受部材は、前記軸受ケーシング(13;13’)から製造されている、請求項1から3のいずれか一項に記載のターボチャージャ(1;1')。
  5. 前記軟らかい方の滑り面を有する前記軸受部材は、前記軸受ケーシング(13;13’)の基材と一体的に形成されているか、または、前記軸受ケーシング(13;13’)の前記基材に着脱自在に固定された軸受ケーシング部材と一体的に形成されている、請求項4に記載のターボチャージャ(1;1')。
  6. 前記滑り軸受(30,40;30’,40')は、ラジアル軸受として、スラスト軸受として、またはスラスト・ラジアル軸受として形成されている、請求項1から5のいずれか一項に記載のターボチャージャ(1;1')。
  7. 前記滑り軸受(30,40;30’,40')は、回転式滑り軸受または固定式滑り軸受として形成されている、請求項1から6のいずれか一項に記載のターボチャージャ(1;1')。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020506334A (ja) * 2017-02-08 2020-02-27 アーベーベー ターボ システムズ アクチエンゲゼルシャフト 流体力学的な軸方向固定手段を有する滑り軸受

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8991175B2 (en) * 2012-03-28 2015-03-31 GM Global Technology Operations LLC Control of balance drift in turbocharger rotating assembly
DE102013002605A1 (de) * 2013-02-15 2014-08-21 Man Diesel & Turbo Se Turbolader und Axiallagerscheibe für einen Turbolader

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02305326A (ja) * 1989-05-02 1990-12-18 Allied Signal Inc ターボチヤージヤのベアリング装置
JPH10121977A (ja) * 1996-10-11 1998-05-12 Asea Brown Boveri Ag スラスト滑り軸受
JP2004346417A (ja) * 2003-05-26 2004-12-09 Komatsu Ltd 溶射皮膜摺動材料、摺動部材および摺動部品並びにそれが適用される装置
DE102006053726A1 (de) * 2006-11-15 2008-06-05 Man Diesel Se Axialgleitlager
JP2008215090A (ja) * 2007-02-28 2008-09-18 Denso Corp スクロール型圧縮機およびその製造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE718247C (de) * 1940-05-07 1942-03-06 H C Robert Ardelt Dr Ing Verfahren zum Herstellen von gusseisernen Lagerschalen

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02305326A (ja) * 1989-05-02 1990-12-18 Allied Signal Inc ターボチヤージヤのベアリング装置
JPH10121977A (ja) * 1996-10-11 1998-05-12 Asea Brown Boveri Ag スラスト滑り軸受
JP2004346417A (ja) * 2003-05-26 2004-12-09 Komatsu Ltd 溶射皮膜摺動材料、摺動部材および摺動部品並びにそれが適用される装置
DE102006053726A1 (de) * 2006-11-15 2008-06-05 Man Diesel Se Axialgleitlager
JP2008215090A (ja) * 2007-02-28 2008-09-18 Denso Corp スクロール型圧縮機およびその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020506334A (ja) * 2017-02-08 2020-02-27 アーベーベー ターボ システムズ アクチエンゲゼルシャフト 流体力学的な軸方向固定手段を有する滑り軸受
JP7050818B2 (ja) 2017-02-08 2022-04-08 エービービー スウィッツァーランド リミテッド 流体力学的な軸方向固定手段を有する滑り軸受

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