JP2013002466A - Thrust bearing structure and supercharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スラスト軸受構造及び過給機に関し、特に、回転軸の回転方向が異なる場合であっても容易に対応することができるスラスト軸受構造及び該スラスト軸受構造を有する過給機に関する。 The present invention relates to a thrust bearing structure and a supercharger, and more particularly, to a thrust bearing structure that can easily cope with a case where the rotation direction of a rotating shaft is different, and a turbocharger having the thrust bearing structure.
過給機（例えば、ターボチャージャ）は、エンジンの排気エネルギーでタービンを駆動し、その回転軸と同軸に連結されたコンプレッサを駆動させて空気を圧縮し、エンジンに高密度の圧縮空気を供給することにより、エンジンの出力を増大させる装置である。かかる過給機は、一般に、タービンの外殻を構成するタービンハウジングと、回転軸（又はシャフト）を枢支するセンターハウジング（又は軸受ハウジング）と、コンプレッサの外殻を構成するコンプレッサハウジングと、を有する。 A turbocharger (for example, a turbocharger) drives a turbine with the exhaust energy of an engine, drives a compressor coaxially connected to its rotating shaft to compress air, and supplies high-density compressed air to the engine. This is a device that increases the output of the engine. Such a turbocharger generally includes a turbine housing that constitutes the outer shell of the turbine, a center housing (or bearing housing) that pivotally supports a rotating shaft (or shaft), and a compressor housing that constitutes the outer shell of the compressor. Have.
また、過給機は、一般に、回転軸の軸方向に生じるスラスト力を保持し、回転軸の移動を規制するスラスト軸受構造を有している。かかるスラスト軸受構造は、回転軸に保持され回転軸とともに回転するスラストカラーと、スラストカラーの回転軸の軸方向における両側に配置される一対のスラスト軸受と、を有している（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。 The supercharger generally has a thrust bearing structure that holds a thrust force generated in the axial direction of the rotating shaft and restricts the movement of the rotating shaft. Such a thrust bearing structure includes a thrust collar that is held by a rotating shaft and rotates together with the rotating shaft, and a pair of thrust bearings that are disposed on both sides in the axial direction of the rotating shaft of the thrust collar (for example, Patent Documents). 1 and Patent Document 2).
特許文献１に記載されたスラスト軸受構造は、スラスト軸受にテーパランド型スラスト軸受を採用したものである。テーパランド型スラスト軸受は、回転軸に設けられたスラストディスク（スラストカラー）と対向する軸受面に、給油ポートに連続するテーパ部と、このテーパ部に連なるランド部とを有する軸受パッドが、周方向に複数個設けられたものである。 The thrust bearing structure described in Patent Document 1 employs a taper land type thrust bearing for the thrust bearing. A taper land type thrust bearing has a bearing pad having a taper portion continuous with an oil supply port on a bearing surface facing a thrust disk (thrust collar) provided on a rotating shaft and a land portion continuous with the taper portion. A plurality are provided in the direction.
特許文献２に記載されたスラスト軸受構造は、テーパランド型スラスト軸受において、スラスト軸受と接触摺動するスラストカラーの負荷側摺動面が小径部に移るにつれて前記スラスト軸受との隙間が多くなるようにテーパ状に形成したものである。このスラストカラーは、負荷側摺動面が円板状中心に向って軸受との隙間が厚くなるようにテーパ加工が施されているので、回転作動時のスラストカラーの左右温度差による熱変形が生じても、負荷側スラストカラーと軸受との油膜厚さを一様に保つことができる。 The thrust bearing structure described in Patent Document 2 is such that in the tapered land type thrust bearing, the clearance with the thrust bearing increases as the load side sliding surface of the thrust collar that slides in contact with the thrust bearing moves to the small diameter portion. It is formed in a taper shape. This thrust collar is tapered so that the load-side sliding surface faces the center of the disk and the gap between the bearing and the bearing becomes thicker. Even if it occurs, the oil film thickness between the load side thrust collar and the bearing can be kept uniform.
ところで、テーパランド型スラスト軸受を採用した過給機において、その回転軸の回転方向は、自動車メーカー等の過給機を搭載する機器側のメーカーの要請により、時計回り又は反時計回りに設定される。したがって、同じ過給機であっても、搭載される機器の種類によって、時計回り用の過給機と反時計回り用の過給機とを用意しなければならず、スラスト軸受構造も回転軸の回転方向に応じて製造し、組み付ける必要があった。 By the way, in the supercharger adopting the taper land type thrust bearing, the rotation direction of the rotating shaft is set to be clockwise or counterclockwise according to the request of the manufacturer on the side of the equipment on which the supercharger such as an automobile manufacturer is mounted. The Therefore, even for the same turbocharger, a supercharger for clockwise rotation and a supercharger for counterclockwise rotation must be prepared depending on the type of equipment mounted, and the thrust bearing structure also has a rotating shaft. It was necessary to manufacture and assemble it according to the rotation direction.
したがって、従来のスラスト軸受構造では、部品点数が増加して製造コスト及び組付工数が増加してしまう、組付け時に誤組付けがないか確認する必要があることから組付工数が増加してしまう等の問題があった。 Therefore, in the conventional thrust bearing structure, the number of parts increases, resulting in an increase in manufacturing cost and assembly man-hours. There was a problem such as.
例えば、上述した特許文献１に記載されたスラスト軸受構造では、タービン側及びコンプレッサ側の両方のスラスト軸受にテーパランド部が形成されており、スラストカラーはタービン側の面とコンプレッサ側の面とが表裏対称の平面形状を有する円板状に形成されている。したがって、スラストカラーは表裏対称の平面形状であるため、回転軸の回転方向を考慮する必要はないが、タービン側及びコンプレッサ側の両方のスラスト軸受は、回転軸の回転方向に応じて、テーパ面の向きを調整して組み付けなければならない。 For example, in the thrust bearing structure described in Patent Document 1 described above, tapered land portions are formed on both the turbine side and compressor side thrust bearings, and the thrust collar has a turbine side surface and a compressor side surface. It is formed in a disk shape having a plane shape that is symmetrical to the front and back. Therefore, since the thrust collar has a plane shape that is symmetric with respect to the front and back, it is not necessary to consider the rotation direction of the rotating shaft, but the thrust bearings on both the turbine side and the compressor side are tapered surfaces according to the rotating direction of the rotating shaft. It must be assembled by adjusting the direction of the.
また、上述した特許文献２に記載されたスラスト軸受構造では、タービン側及びコンプレッサ側の両方のスラスト軸受にテーパランド部が形成されており、更に、スラストカラーの負荷側摺動面に径方向のテーパ面が形成されており、スラストカラーのタービン側の面とコンプレッサ側の面とが表裏非対称に形成されている。したがって、タービン側及びコンプレッサ側の両方のスラスト軸受だけでなく、スラストカラーの表裏も回転軸の回転方向に応じて調整して組み付けなければならない。 Further, in the thrust bearing structure described in Patent Document 2 described above, both the turbine-side and compressor-side thrust bearings are formed with tapered land portions, and the thrust collar has a radial direction on the load-side sliding surface. A tapered surface is formed, and the turbine side surface and the compressor side surface of the thrust collar are formed asymmetrically on the front and back sides. Therefore, not only the thrust bearings on both the turbine side and the compressor side, but also the front and back surfaces of the thrust collar must be adjusted and assembled according to the rotation direction of the rotating shaft.
本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、回転軸の回転方向が異なる場合であっても、部品点数及び組付工数の増加を抑制することができるスラスト軸受構造及び過給機を提供することを目的とする。 The present invention has been devised in view of the above-described problems, and a thrust bearing structure and a supercharger capable of suppressing an increase in the number of parts and the number of assembling steps even when the rotation direction of the rotating shaft is different. The purpose is to provide a machine.
本発明によれば、回転軸に保持され該回転軸とともに回転するスラストカラーと、該スラストカラーの前記回転軸の軸方向における両側に配置される一対のスラスト軸受と、を有し、前記スラスト軸受によって前記回転軸及び前記スラストカラーの移動を規制するスラスト軸受構造であって、前記スラストカラーの前記スラスト軸受と対峙する受圧面に、前記回転軸を垂線とする平面に対して傾斜したテーパ面と、該テーパ面に連なり前記平面に平行なランド面と、を前記回転軸の周方向に交互に複数配置した、ことを特徴とするスラスト軸受構造が提供される。 According to the present invention, the thrust bearing includes a thrust collar that is held by the rotating shaft and rotates together with the rotating shaft, and a pair of thrust bearings that are disposed on both sides of the thrust collar in the axial direction of the rotating shaft. A thrust bearing structure for restricting movement of the rotary shaft and the thrust collar, wherein a pressure-receiving surface facing the thrust bearing of the thrust collar is a tapered surface inclined with respect to a plane having the rotary shaft as a perpendicular line. A thrust bearing structure is provided in which a plurality of land surfaces that are continuous with the tapered surface and parallel to the plane are alternately arranged in the circumferential direction of the rotating shaft.
また、本発明によれば、排気ガスの供給により駆動されるタービンと、該タービンと同軸に連結された回転軸と、該回転軸と同軸に連結されることによって駆動され空気を吸入するコンプレッサと、前記回転軸の移動を規制するスラスト軸受構造と、を有する過給機であって、前記スラスト軸受構造は、前記回転軸に保持され前記回転軸とともに回転するスラストカラーと、該スラストカラーの前記回転軸の軸方向における両側に配置される一対のスラスト軸受と、を有し、前記スラストカラーの前記スラスト軸受と対峙する受圧面に、前記回転軸を垂線とする平面に対して傾斜したテーパ面と、該テーパ面に連なり前記平面に平行なランド面と、を前記回転軸の周方向に交互に複数配置した、ことを特徴とする過給機が提供される。 In addition, according to the present invention, a turbine driven by supply of exhaust gas, a rotary shaft connected coaxially with the turbine, and a compressor driven by being connected coaxially with the rotary shaft and sucking air A thrust bearing structure for restricting movement of the rotating shaft, wherein the thrust bearing structure is held by the rotating shaft and rotates together with the rotating shaft; and the thrust collar of the thrust collar A pair of thrust bearings disposed on both sides in the axial direction of the rotating shaft, and a tapered surface inclined with respect to a plane having the rotating shaft as a perpendicular to a pressure-receiving surface facing the thrust bearing of the thrust collar And a plurality of land surfaces that are continuous with the taper surface and parallel to the plane are alternately arranged in the circumferential direction of the rotating shaft.
上述したスラスト軸受構造及び過給機において、前記テーパ面は、例えば、前記受圧面の周方向に沿って潤滑油が流れる方向に向かって、前記スラスト軸受との距離が狭まるように傾斜している。 In the thrust bearing structure and the supercharger described above, the tapered surface is inclined so that the distance from the thrust bearing is reduced, for example, in the direction in which the lubricating oil flows along the circumferential direction of the pressure receiving surface. .
前記スラストカラーは、前記受圧面の両面に前記テーパ面及び前記ランド面が形成されていてもよい。また、前記回転軸の回転方向に応じて、前記スラストカラーを反転させて前記回転軸に保持させるようにしてもよい。 In the thrust collar, the tapered surface and the land surface may be formed on both surfaces of the pressure receiving surface. Further, the thrust collar may be reversed and held on the rotation shaft in accordance with the rotation direction of the rotation shaft.
前記スラスト軸受は、前記スラストカラーと対峙する受圧面が平面状に形成されていてもよい。 The thrust bearing may have a flat pressure receiving surface facing the thrust collar.
上述した本発明に係るスラスト軸受構造及び過給機によれば、テーパランド部（テーパ部及びランド部）をスラストカラーに形成することにより、スラスト軸受にテーパランド部を形成する必要がなく、回転軸の回転方向が異なる場合であっても、スラストカラーの組付けを変更するだけで対応することができる。したがって、回転軸の回転方向に対応したスラスト軸受を製造する必要がなく、部品点数及び組付工数の増加を抑制することができる。 According to the thrust bearing structure and the supercharger according to the present invention described above, by forming the taper land portion (taper portion and land portion) in the thrust collar, it is not necessary to form the taper land portion in the thrust bearing, and the rotation Even if the rotation direction of the shaft is different, it can be dealt with by simply changing the assembly of the thrust collar. Therefore, it is not necessary to manufacture a thrust bearing corresponding to the rotating direction of the rotating shaft, and an increase in the number of parts and assembly man-hours can be suppressed.
特に、スラストカラーの両面にテーパランド部を形成することにより、回転軸の回転方向が異なる場合であっても、スラストカラーを反転させて回転軸に保持させるだけで、時計回り及び反時計回りの両方の回転に対応することができ、効果的に部品点数及び組付工数の増加を抑制することができる。 In particular, by forming tapered lands on both sides of the thrust collar, even if the rotation direction of the rotating shaft is different, the thrust collar can be reversed and held on the rotating shaft to rotate clockwise and counterclockwise. Both rotations can be handled, and the increase in the number of parts and assembly man-hours can be effectively suppressed.
以下、本発明の実施形態について図１〜図５を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係る過給機の断面図である。図２は、図１に示したスラストカラーを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は図２（ｂ）におけるＣ−Ｃ断面図、を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is a cross-sectional view of the supercharger according to the first embodiment of the present invention. 2A and 2B are diagrams illustrating the thrust collar illustrated in FIG. 1, where FIG. 2A is a perspective view, FIG. 2B is a front view, and FIG. 2C is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. Yes.
本発明の第一実施形態に係る過給機１は、図１及び図２に示したように、排気ガスの供給により駆動されるタービン２と、タービン２と同軸に連結された回転軸３と、回転軸３と同軸に連結されることによって駆動され空気を吸入するコンプレッサ４と、回転軸３の移動を規制するスラスト軸受構造５と、を有し、スラスト軸受構造５は、回転軸３に保持され回転軸３とともに回転するスラストカラー５１と、スラストカラー５１の回転軸３の軸方向における両側に配置される一対のスラスト軸受（コンプレッサ側スラスト軸受５２及びタービン側スラスト軸受５３）と、を有し、スラストカラー５１のスラスト軸受５２，５３と対峙する受圧面５１ａに、回転軸３を垂線とする平面に対して傾斜したテーパ面５１１と、テーパ面５１１に連なり回転軸３を垂線とする平面に平行なランド面５１２と、を回転軸３の周方向に交互に複数配置したものである。 As shown in FIGS. 1 and 2, the supercharger 1 according to the first embodiment of the present invention includes a turbine 2 that is driven by supply of exhaust gas, and a rotary shaft 3 that is coaxially connected to the turbine 2. The compressor 4 is driven by being coaxially connected to the rotating shaft 3 and sucks air, and the thrust bearing structure 5 that restricts the movement of the rotating shaft 3. The thrust bearing structure 5 is attached to the rotating shaft 3. A thrust collar 51 that is held and rotated together with the rotary shaft 3, and a pair of thrust bearings (compressor-side thrust bearing 52 and turbine-side thrust bearing 53) disposed on both sides of the thrust collar 51 in the axial direction of the rotary shaft 3. Further, a pressure receiving surface 51 a facing the thrust bearings 52, 53 of the thrust collar 51, a tapered surface 511 inclined with respect to a plane having the rotation shaft 3 as a perpendicular line, and a tapered surface 511 are connected. Ri and land surface 512 parallel to the plane of the rotating shaft 3 and perpendicular, in which a plurality arranged alternately in the circumferential direction of the rotary shaft 3.
図１に示した過給機１は、流体機械の一例である。過給機１は、タービン２の外殻を構成するタービンハウジング２ａと、回転軸３を枢支する軸受ハウジング３ａと、コンプレッサ４の外殻を構成するコンプレッサハウジング４ａと、を有している。なお、過給機１の構成は、例えば、従来の車両用過給機（いわゆるターボチャージャ）と同じ構成を有している。 The supercharger 1 shown in FIG. 1 is an example of a fluid machine. The supercharger 1 includes a turbine housing 2 a that constitutes the outer shell of the turbine 2, a bearing housing 3 a that pivotally supports the rotary shaft 3, and a compressor housing 4 a that constitutes the outer shell of the compressor 4. The supercharger 1 has the same configuration as that of a conventional vehicle supercharger (so-called turbocharger), for example.
タービン２は、遠心式タービンであり、複数の動翼２１を有する翼車２２の回転軸周りに渦巻き形状に形成されたスクロール部２３と、スクロール部２３に排気ガスを供給する排気ガス入口（図示せず）と、翼車２２に供給された排気ガスを回転軸３の延伸方向に排出する排気ガス出口２４と、を有している。 The turbine 2 is a centrifugal turbine, and has a scroll portion 23 formed in a spiral shape around the rotation axis of an impeller 22 having a plurality of rotor blades 21, and an exhaust gas inlet for supplying exhaust gas to the scroll portion 23 (see FIG. And an exhaust gas outlet 24 for discharging the exhaust gas supplied to the impeller 22 in the extending direction of the rotary shaft 3.
コンプレッサ４は、いわゆる遠心式圧縮機であり、羽根車４１の回転軸周りに渦巻き形状に形成されたスクロール部４２と、回転軸３の延伸方向から空気を供給する空気入口４３と、羽根車４１により圧縮された空気をスクロール部４２から外部に排出する空気出口（図示せず）と、を有している。また、羽根車４１の表面には、複数のコンプレッサインペラ４４が精密鋳造等により一体に形成されている。 The compressor 4 is a so-called centrifugal compressor, and includes a scroll portion 42 formed in a spiral shape around the rotation axis of the impeller 41, an air inlet 43 that supplies air from the extending direction of the rotation shaft 3, and the impeller 41. And an air outlet (not shown) for discharging the compressed air to the outside from the scroll portion 42. A plurality of compressor impellers 44 are integrally formed on the surface of the impeller 41 by precision casting or the like.
回転軸３は、大径部分３１及び小径部分３２を有し、従来と同様に、仕上加工、硬化処理及び外径研削が施された後、大径部分３１の一端が翼車２２に接合され、動翼２１と一体化されている。また、大径部分３１と小径部分３２との間には、スラストカラー５１が配置され、スラストカラー５１の軸方向両側にはコンプレッサ側スラスト軸受５２及びタービン側スラスト軸受５３が配置され、スラストカラー５１が挟持されている。また、コンプレッサ側スラスト軸受５２の背面には油切り３３が配置され、回転軸３の小径部分３２の先端部には、羽根車４１が嵌合され、軸端ナット３４により固定される。 The rotary shaft 3 has a large-diameter portion 31 and a small-diameter portion 32. After finishing, hardening, and outer diameter grinding, one end of the large-diameter portion 31 is joined to the impeller 22 as in the conventional case. The rotor blade 21 is integrated. A thrust collar 51 is disposed between the large-diameter portion 31 and the small-diameter portion 32, and a compressor-side thrust bearing 52 and a turbine-side thrust bearing 53 are disposed on both axial sides of the thrust collar 51. Is pinched. An oil drain 33 is disposed on the rear surface of the compressor-side thrust bearing 52, and an impeller 41 is fitted to the tip of the small-diameter portion 32 of the rotary shaft 3 and is fixed by a shaft end nut 34.
また、軸受ハウジング３ａは、回転軸３の径方向の荷重を受ける一対のラジアル軸受３ｂと、軸受ハウジング３ａとタービン２との間を遮熱する遮熱板３ｃと、軸受ハウジング３ａとコンプレッサ４との間を遮断するシールプレート３ｄと、回転軸３の軸方向の荷重（スラスト力）を受けるスラスト軸受（コンプレッサ側スラスト軸受５２及びタービン側スラスト軸受５３）と、ラジアル軸受３ｂ及びスラスト軸受５２，５３に潤滑油を供給する潤滑油供給配管３ｅと、を有する。 The bearing housing 3 a includes a pair of radial bearings 3 b that receive a radial load of the rotary shaft 3, a heat shield plate 3 c that shields heat between the bearing housing 3 a and the turbine 2, a bearing housing 3 a, and a compressor 4. A seal plate 3d for blocking the gap, a thrust bearing (compressor-side thrust bearing 52 and turbine-side thrust bearing 53) that receives an axial load (thrust force) of the rotary shaft 3, a radial bearing 3b and thrust bearings 52, 53 And a lubricating oil supply pipe 3e for supplying the lubricating oil.
スラスト軸受構造５は、図１に示したように、回転軸３に保持され回転軸３とともに回転するスラストカラー５１と、スラストカラー５１の回転軸３の軸方向における両側に配置される一対のスラスト軸受（コンプレッサ側スラスト軸受５２及びタービン側スラスト軸受５３）と、により構成される。潤滑油供給配管３ｅから供給された潤滑油は、コンプレッサ側スラスト軸受５２に形成された給油ポート５２ａを介してスラストカラー５１の受圧面５１ａに供給される。 As shown in FIG. 1, the thrust bearing structure 5 includes a thrust collar 51 that is held by the rotating shaft 3 and rotates together with the rotating shaft 3, and a pair of thrust collars that are disposed on both sides of the axial direction of the rotating shaft 3 of the thrust collar 51. Bearings (compressor side thrust bearing 52 and turbine side thrust bearing 53). The lubricating oil supplied from the lubricating oil supply pipe 3 e is supplied to the pressure receiving surface 51 a of the thrust collar 51 through the oil supply port 52 a formed in the compressor side thrust bearing 52.
図２（ａ）及び（ｂ）に示したように、スラストカラー５１は、略円板形状をなしており、回転軸３に保持され回転軸３とともに回転するように構成されている。スラストカラー５１の軸方向の両面がスラスト軸受５２，５３と対峙する受圧面５１ａを構成している。すなわち、受圧面５１ａは、回転軸３を垂線とする平面を構成する。なお、図２（ａ）に示したスラストカラー５１は、コンプレッサ側の受圧面５１ａを図示しており、図２（ｂ）はコンプレッサ側の受圧面５１ａの正面図である。 As shown in FIGS. 2A and 2B, the thrust collar 51 has a substantially disk shape, and is configured to be held by the rotating shaft 3 and rotate together with the rotating shaft 3. Both axial surfaces of the thrust collar 51 constitute pressure receiving surfaces 51 a that face the thrust bearings 52 and 53. That is, the pressure receiving surface 51a constitutes a plane having the rotation axis 3 as a perpendicular line. The thrust collar 51 shown in FIG. 2A illustrates a compressor-side pressure receiving surface 51a, and FIG. 2B is a front view of the compressor-side pressure receiving surface 51a.
図２（ａ）及び（ｂ）に示したように、コンプレッサ側の受圧面５１ａのベース面５１３からテーパ面５１１が軸方向の肉厚が増す方向に傾斜して形成され、ベース面５１３と平行なランド面５１２が形成される。このベース面５１３、テーパ面５１１及びランド面５１２は、図示したように、この並び順に回転軸３の周方向に複数配置される（例えば、２〜８個程度）。 As shown in FIGS. 2A and 2B, the taper surface 511 is inclined from the base surface 513 of the pressure-receiving surface 51 a on the compressor side in the direction in which the axial thickness increases, and is parallel to the base surface 513. A land surface 512 is formed. As shown in the figure, a plurality of the base surfaces 513, the tapered surfaces 511, and the land surfaces 512 are arranged in the circumferential direction of the rotating shaft 3 in this arrangement order (for example, about 2 to 8 pieces).
また、テーパ面５１１は、受圧面５１ａの周方向に沿って潤滑油が流れる方向に向かって、スラスト軸受５２，５３との距離が狭まるように傾斜している。すなわち、回転軸３の回転方向と反対方向に、ベース面５１３、テーパ面５１１及びランド面５１２が、この並び順に形成される。 Further, the tapered surface 511 is inclined so that the distance from the thrust bearings 52 and 53 is reduced in the direction in which the lubricating oil flows along the circumferential direction of the pressure receiving surface 51a. That is, the base surface 513, the taper surface 511, and the land surface 512 are formed in this order in the direction opposite to the rotation direction of the rotating shaft 3.
かかる構成により、ベース面５１３に供給された潤滑油は、回転軸３の回転、すなわち、スラストカラー５１の回転に伴って、テーパ面５１１に沿ってランド面５１２とコンプレッサ側スラスト軸受５２との狭い隙間に入り込み、スラストカラー５１の受圧面５１ａとコンプレッサ側スラスト軸受５２の受圧面（図示せず）との間で油膜を形成することができる。したがって、スラスト軸受構造５の磨耗や焼付きを抑制することができる。 With this configuration, the lubricating oil supplied to the base surface 513 is narrow between the land surface 512 and the compressor-side thrust bearing 52 along the tapered surface 511 along with the rotation of the rotating shaft 3, that is, the rotation of the thrust collar 51. An oil film can be formed between the pressure receiving surface 51 a of the thrust collar 51 and the pressure receiving surface (not shown) of the compressor side thrust bearing 52 by entering the gap. Therefore, wear and seizure of the thrust bearing structure 5 can be suppressed.
また、回転軸の回転方向に対して、徐々に隙間が狭くなるテーパ面５１１を形成したことにより、受圧面５１ａの周方向の圧力分布を安定させることができ、コンプレッサ側スラスト軸受５２とタービン側スラスト軸受５３との間でスラストカラー５１を安定して保持することができる。 Further, by forming the tapered surface 511 in which the gap gradually narrows with respect to the rotation direction of the rotating shaft, the pressure distribution in the circumferential direction of the pressure receiving surface 51a can be stabilized, and the compressor side thrust bearing 52 and the turbine side can be stabilized. The thrust collar 51 can be stably held between the thrust bearing 53.
また、図２（ｃ）に示したように、ベース面５１３から段差部５１４を介してテーパ面５１１を形成するようにしてもよい。かかる構成により、テーパ面５１１を有するスラストカラー５１の加工を容易に行うことができる。なお、段差部５１４を省略して、ベース面５１３から滑らかにテーパ面５１１を形成するようにしてもよい。 Further, as illustrated in FIG. 2C, a tapered surface 511 may be formed from the base surface 513 through the step portion 514. With this configuration, the thrust collar 51 having the tapered surface 511 can be easily processed. Note that the stepped portion 514 may be omitted, and the tapered surface 511 may be smoothly formed from the base surface 513.
上述したように、テーパ面５１１及びランド面５１２をスラストカラー５１に形成することにより、この受圧面５１ａと対峙するスラスト軸受（ここでは、コンプレッサ側スラスト軸受５２）の受圧面には、テーパランド部を形成する必要がなく、回転軸３の回転方向が異なる場合であっても、スラストカラー５１を交換するだけで対応することができる。したがって、回転軸３の回転方向に対応したスラスト軸受（例えば、コンプレッサ側スラスト軸受５２）を製造する必要がなく、部品点数及び組付工数の増加を抑制することができる。 As described above, the tapered surface 511 and the land surface 512 are formed on the thrust collar 51, so that the pressure bearing surface of the thrust bearing (here, the compressor side thrust bearing 52) facing the pressure receiving surface 51a has a tapered land portion. Even if the rotation direction of the rotary shaft 3 is different, it is possible to cope with this by simply replacing the thrust collar 51. Therefore, it is not necessary to manufacture a thrust bearing (for example, the compressor side thrust bearing 52) corresponding to the rotation direction of the rotating shaft 3, and an increase in the number of parts and assembly man-hours can be suppressed.
なお、上述した第一実施形態では、コンプレッサ側の受圧面５１ａに、テーパ面５１１及びランド面５１２を形成した場合について説明したが、これは潤滑油の給油ポート５２ａがコンプレッサ側スラスト軸受５２に形成されていることが多いためである。勿論、過給機１又はスラスト軸受構造５の構成によっては、タービン側の受圧面５１ａに、テーパ面５１１及びランド面５１２を形成するようにしてもよい。 In the first embodiment described above, the case where the taper surface 511 and the land surface 512 are formed on the pressure-receiving surface 51a on the compressor side has been described, but this is because the lubricating oil supply port 52a is formed on the compressor-side thrust bearing 52. It is because it is often done. Of course, depending on the configuration of the supercharger 1 or the thrust bearing structure 5, the tapered surface 511 and the land surface 512 may be formed on the turbine pressure-receiving surface 51a.
次に、本発明の第二実施形態に係るスラスト軸受構造５について説明する。ここで、図３は、本発明の第二実施形態に係るスラスト軸受構造において、回転軸が反時計回りする場合のスラストカラーの保持状態を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図、を示している。図４は、図３に示したスラストカラーを反転させた状態を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は図４（ａ）に示したスラストカラーの側面図、を示している。図５は、本発明の第二実施形態に係るスラスト軸受構造のスラスト軸受を示す図であり、（ａ）はコンプレッサ側スラスト軸受の正面図、（ｂ）はタービン側スラスト軸受の正面図、を示している。なお、上述した第一実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。 Next, the thrust bearing structure 5 which concerns on 2nd embodiment of this invention is demonstrated. Here, FIG. 3 is a diagram showing a holding state of the thrust collar when the rotation shaft rotates counterclockwise in the thrust bearing structure according to the second embodiment of the present invention, (a) is a perspective view, (b) ) Shows a side view. 4A and 4B are diagrams showing a state in which the thrust collar shown in FIG. 3 is reversed. FIG. 4A is a perspective view, and FIG. 4B is a side view of the thrust collar shown in FIG. Yes. FIG. 5 is a view showing a thrust bearing having a thrust bearing structure according to the second embodiment of the present invention, wherein (a) is a front view of the compressor side thrust bearing, and (b) is a front view of the turbine side thrust bearing. Show. In addition, about the same component as 1st embodiment mentioned above, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図３（ａ）及び（ｂ）に示したように、第二実施形態に係るスラスト軸受構造５におけるスラストカラー５１は、受圧面５１ａの両面にテーパ面５１１及びランド面５１２が形成されている。ここでは、両面に形成したテーパ面５１１、ランド面５１２及びベース面５１３が同じ位相となるように形成されている。したがって、コンプレッサ側の受圧面５１ａにおけるテーパ面５１１の反対側であるタービン側の受圧面５１ａにはテーパ面５１１が形成され、同様に、ランド面５１２の反対側にはランド面５１２が形成され、ベース面５１３の反対側にはベース面５１３が形成されている。なお、回転軸３及びスラストカラー５１は、図の矢印方向（反時計回り）に回転するものとする。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the thrust collar 51 in the thrust bearing structure 5 according to the second embodiment has a tapered surface 511 and a land surface 512 formed on both surfaces of the pressure receiving surface 51a. Here, the tapered surface 511, the land surface 512, and the base surface 513 formed on both surfaces are formed in the same phase. Therefore, a tapered surface 511 is formed on the turbine-side pressure-receiving surface 51a opposite to the tapered surface 511 of the compressor-side pressure-receiving surface 51a, and similarly, a land surface 512 is formed on the opposite side of the land surface 512, A base surface 513 is formed on the opposite side of the base surface 513. In addition, the rotating shaft 3 and the thrust collar 51 shall rotate in the arrow direction (counterclockwise) of a figure.
かかる構成により、テーパ面５１１及びランド面５１２を形成した受圧面５１ａと対峙するスラスト軸受（コンプレッサ側スラスト軸受５２及びタービン側スラスト軸受５３）の受圧面には、テーパランド部を形成する必要がない。 With this configuration, it is not necessary to form a taper land portion on the pressure receiving surface of the thrust bearing (compressor side thrust bearing 52 and turbine side thrust bearing 53) facing the pressure receiving surface 51a on which the tapered surface 511 and the land surface 512 are formed. .
具体的には、図５（ａ）に示したように、コンプレッサ側スラスト軸受５２は、スラストカラー５１と対峙する受圧面５２ｂが略平面状に形成されている。すなわち、コンプレッサ側スラスト軸受５２は、従来技術のようなテーパランド部を有していない。したがって、回転軸３の回転方向が時計回りであっても反時計回りであっても同じ構成を採用することができ、部品点数及び組付工数の増加を抑制することができる。なお、コンプレッサ側スラスト軸受５２には、図示したように、スラスト軸受構造５に潤滑油を供給する給油ポート５２ａ及び給油ライン５２ｃが形成されていてもよい。 Specifically, as shown in FIG. 5A, the compressor side thrust bearing 52 has a pressure receiving surface 52 b that faces the thrust collar 51 in a substantially flat shape. That is, the compressor side thrust bearing 52 does not have a taper land portion as in the prior art. Therefore, the same configuration can be adopted regardless of whether the rotation direction of the rotary shaft 3 is clockwise or counterclockwise, and an increase in the number of parts and assembly man-hours can be suppressed. The compressor-side thrust bearing 52 may be formed with an oil supply port 52a and an oil supply line 52c for supplying lubricating oil to the thrust bearing structure 5, as shown in the figure.
また、図５（ｂ）に示したように、タービン側スラスト軸受５３は、スラストカラー５１と対峙する受圧面５３ａが略平面状に形成されている。すなわち、タービン側スラスト軸受５３は、従来技術のようなテーパランド部を有していない。したがって、回転軸３の回転方向が時計回りであっても反時計回りであっても同じ構成を採用することができ、部品点数及び組付工数の増加を抑制することができる。 Further, as shown in FIG. 5B, the turbine side thrust bearing 53 has a pressure receiving surface 53 a that faces the thrust collar 51 in a substantially flat shape. That is, the turbine side thrust bearing 53 does not have a taper land portion as in the prior art. Therefore, the same configuration can be adopted regardless of whether the rotation direction of the rotary shaft 3 is clockwise or counterclockwise, and an increase in the number of parts and assembly man-hours can be suppressed.
一方、上述した第二実施形態に係るスラスト軸受構造５では、回転軸３の回転方向に応じて、スラストカラー５１を反転させて回転軸３に保持させるようにしている。例えば、図４（ａ）及び（ｂ）に示したように、回転軸３及びスラストカラー５１は、図の矢印方向（時計回り）に回転するものとする。この回転方向は、図３（ａ）に示した回転方向と反対の回転方向である。 On the other hand, in the thrust bearing structure 5 according to the second embodiment described above, the thrust collar 51 is reversed and held on the rotary shaft 3 in accordance with the rotation direction of the rotary shaft 3. For example, as shown in FIGS. 4A and 4B, the rotating shaft 3 and the thrust collar 51 are assumed to rotate in the direction of the arrow (clockwise) in the figure. This rotation direction is a rotation direction opposite to the rotation direction shown in FIG.
このように、回転軸３の回転方向が逆転している場合には、図４（ａ）に示したように、スラストカラー５１の表裏を反転させて回転軸３に保持させる。すなわち、スラストカラー５１は、図３（ｂ）におけるコンプレッサ側の受圧面５１ａが、図４（ｂ）におけるタービン側の受圧面５１ａを構成し、図３（ｂ）におけるタービン側の受圧面５１ａが、図４（ｂ）におけるコンプレッサ側の受圧面５１ａを構成するように、反転されて回転軸３に保持される。 Thus, when the rotation direction of the rotating shaft 3 is reversed, the front and back of the thrust collar 51 are reversed and held on the rotating shaft 3 as shown in FIG. That is, in the thrust collar 51, the compressor-side pressure-receiving surface 51a in FIG. 3B constitutes the turbine-side pressure-receiving surface 51a in FIG. 4B, and the turbine-side pressure-receiving surface 51a in FIG. 4B is inverted and held on the rotary shaft 3 so as to constitute a compressor-side pressure receiving surface 51a in FIG.
その結果、図４（ｂ）に示したように、回転軸３の回転方向が時計回りの場合であっても、テーパ面５１１は、受圧面５１ａの周方向に沿って潤滑油が流れる方向に向かって、スラスト軸受５２，５３との距離が狭まるように傾斜することとなる。すなわち、回転軸３の回転方向と反対方向に、ベース面５１３、テーパ面５１１及びランド面５１２が形成されることとなる。 As a result, as shown in FIG. 4B, even when the rotation direction of the rotating shaft 3 is clockwise, the tapered surface 511 is in a direction in which the lubricating oil flows along the circumferential direction of the pressure receiving surface 51a. In the direction toward the thrust bearings 52 and 53, the inclination is reduced. That is, the base surface 513, the tapered surface 511, and the land surface 512 are formed in the direction opposite to the rotation direction of the rotation shaft 3.
したがって、回転軸３の回転方向が時計回りの場合であっても、スラストカラー５１を反転させるだけで、図３に示した回転軸３の回転方向が反時計回りの場合と同様にスラスト軸受構造５としての効果を発揮する。 Therefore, even if the rotation direction of the rotating shaft 3 is clockwise, the thrust bearing structure is the same as the case where the rotating direction of the rotating shaft 3 shown in FIG. The effect as 5 is demonstrated.
すなわち、上述した第二実施形態に係るスラスト軸受構造５によれば、スラストカラー５１の両面にテーパランド部（テーパ面５１１及びランド面５１２）を形成したことにより、回転軸３の回転方向が異なる場合であっても、スラストカラー５１を反転させて回転軸３に保持させるだけで、時計回り及び反時計回りの両方の回転に対応することができ、効果的に部品点数及び組付工数の増加を抑制することができる。 That is, according to the thrust bearing structure 5 according to the second embodiment described above, since the taper land portions (taper surface 511 and land surface 512) are formed on both surfaces of the thrust collar 51, the rotation direction of the rotary shaft 3 is different. Even in this case, it is possible to cope with both clockwise and counterclockwise rotations simply by reversing the thrust collar 51 and holding it on the rotary shaft 3, effectively increasing the number of parts and assembly man-hours. Can be suppressed.
上述した第二実施形態に係るスラスト軸受構造５のスラストカラー５１において、コンプレッサ側の受圧面５１ａ及びタービン側の受圧面５１ａに形成された、ベース面５１３、テーパ面５１１及びランド面５１２の位相を一致させているが、コンプレッサ側の受圧面５１ａとタービン側の受圧面５１ａとにおいて、ベース面５１３、テーパ面５１１及びランド面５１２の位相を異なるように配置してもよい。 In the thrust collar 51 of the thrust bearing structure 5 according to the second embodiment described above, the phases of the base surface 513, the tapered surface 511, and the land surface 512 formed on the compressor-side pressure receiving surface 51a and the turbine-side pressure receiving surface 51a are changed. However, the phase of the base surface 513, the taper surface 511, and the land surface 512 may be different between the pressure receiving surface 51a on the compressor side and the pressure receiving surface 51a on the turbine side.
また、ベース面５１３、テーパ面５１１及びランド面５１２の割合（面積比）、配置個数（繰り返し数）、テーパ面５１１の傾斜角度等についても、コンプレッサ側の受圧面５１ａとタービン側の受圧面５１ａとで異なるように変更してもよい。 Further, with respect to the ratio (area ratio) of the base surface 513, the tapered surface 511 and the land surface 512, the number of arrangement (the number of repetitions), the inclination angle of the tapered surface 511, etc., the pressure receiving surface 51a on the compressor side and the pressure receiving surface 51a on the turbine side. You may change so that it may differ.
本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
１ 過給機
２ タービン
３ 回転軸
４ コンプレッサ
５ スラスト軸受構造
５１ スラストカラー
５１ａ 受圧面
５２ コンプレッサ側スラスト軸受
５２ｂ 受圧面
５３ タービン側スラスト軸受
５３ａ 受圧面
５１１ テーパ面
５１２ ランド面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Supercharger 2 Turbine 3 Rotating shaft 4 Compressor 5 Thrust bearing structure 51 Thrust collar 51a Pressure receiving surface 52 Compressor side thrust bearing 52b Pressure receiving surface 53 Turbine side thrust bearing 53a Pressure receiving surface 511 Tapered surface 512 Land surface
Claims (6)
前記スラストカラーの前記スラスト軸受と対峙する受圧面に、前記回転軸を垂線とする平面に対して傾斜したテーパ面と、該テーパ面に連なり前記平面に平行なランド面と、を前記回転軸の周方向に交互に複数配置した、ことを特徴とするスラスト軸受構造。 A thrust collar held on the rotating shaft and rotating together with the rotating shaft; and a pair of thrust bearings disposed on both sides of the thrust collar in the axial direction of the rotating shaft. A thrust bearing structure that restricts the movement of the thrust collar,
A taper surface inclined with respect to a plane having the rotation axis as a perpendicular to a pressure receiving surface of the thrust collar facing the thrust bearing, and a land surface connected to the taper surface and parallel to the plane are arranged on the rotation shaft. A thrust bearing structure, wherein a plurality of the bearings are alternately arranged in the circumferential direction.
前記スラスト軸受構造は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のスラスト軸受構造である、ことを特徴とする過給機。 A turbine driven by the supply of exhaust gas, a rotating shaft connected coaxially with the turbine, a compressor driven coaxially with the rotating shaft and sucking air, and restricting movement of the rotating shaft A turbocharger having a thrust bearing structure,
The said thrust bearing structure is a thrust bearing structure in any one of Claims 1-5, The supercharger characterized by the above-mentioned.
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