JP2017066950A - タービン用軸受 - Google Patents
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Abstract
【課題】異音が発生しにくく、軽量で、冷却性能に優れたセミフローティング型のタービン用軸受の提供にある。【解決手段】ターボチャージャ10のハウジングに形成されて潤滑油が充填された軸受室20内でターボチャージャの回転軸16を回転可能に支持する円筒状の軸受18、60を備えたセミフローティング型のタービン用軸受において、軸受18、60は、軸受18、60を貫通し、潤滑油が流通する軸受給油孔46と、軸受18、60の内部を中空に形成した中空部47、62とを備え、軸受給油孔46は中空部47、62に連通され、軸受給油孔46と中空部47、62とは潤滑油の循環経路を形成していることを特徴とするタービン用軸受。【選択図】 図2
Description
この発明は、車両用ターボチャージャ等に用いられるタービン用軸受に関する。
例えば、特許文献1には、セミフローティング型のタービン用軸受を備える車両用過給機が開示されている。特許文献1に開示された車両用過給機は、コンプレッサインペラとタービンホイールを同軸上に一体的に連結する回転軸と、回転軸を支持するタービン用軸受と、タービン用軸受とを収容する軸受ハウジングとを備えている。タービン用軸受は、軸受ハウジングに回り止めピンを介して回転を規制された状態で連結されており、回転軸は、軸受ハウジングに対して回転可能となっている。
軸受ハウジングの内部にはオイルが充填されており、軸受ハウジングの内周面とタービン用軸受の外周面との間、及び、タービン用軸受の内周面と回転軸の外周面との間には油膜が形成されている。タービン用軸受は、油膜を介して回転軸を回転可能に支持している。
タービン用軸受には、フルフローティング型のタービン用軸受とセミフローティング型のタービン用軸受とが存在する。特許文献1に開示された車両用過給機では、車両用ターボチャージャの異音(ホワール音)低減の観点から、回転が規制されていて比較的異音が発生しにくいセミフローティング型のタービン用軸受が用いられている。
しかしながら、特許文献1の車両用過給機で用いられるセミフローティング型のタービン用軸受は、フルフローティング型のタービン用軸受と比較して、異音は発生しにくいものの、質量が大きく、冷却性能が劣るという問題がある。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、異音が発生しにくく、軽量で、冷却性能に優れたセミフローティング型のタービン用軸受の提供にある。
上記の課題を解決するために、本発明はターボチャージャのハウジングに形成されて潤滑油が充填された軸受室内でターボチャージャの回転軸を回転可能に支持する円筒状の軸受を備えたセミフローティング型のタービン用軸受において、前記軸受は、前記軸受を貫通し、潤滑油が流通する軸受給油孔と、前記軸受の内部を中空に形成した中空部と、を備え、前記軸受給油孔は前記中空部に連通され、前記軸受給油孔と前記中空部とは潤滑油の循環経路を形成していることを特徴とする。
本発明によれば、軸受の内部に中空部が備えられるタービン用軸受は軽量であって、潤滑油の中で慣性力を低減でき、また、軸受給油孔と中空部とにより潤滑油の循環経路が形成されており、冷却性能に優れる。
また、上記のタービン用軸受において、前記軸受は、前記軸受の軸心方向の両端に形成された一対の円筒状の軸受部と、前記一対の軸受部を接続する円筒状の連結部と、を備え、前記連結部は前記中空部を備えても良い。
この場合、一対の軸受部を除く軸受の連結部に中空部が備えられるから、タービン用軸受は耐荷重性に優れる。
この場合、一対の軸受部を除く軸受の連結部に中空部が備えられるから、タービン用軸受は耐荷重性に優れる。
また、上記のタービン用軸受において、前記軸受は、前記軸心方向の端面を貫通し、潤滑油が流通する軸受排油孔を備え、前記軸受排油孔は前記中空部に連通され、前記軸受給油孔と前記中空部と前記軸受排油孔とは前記潤滑油の循環経路を形成しても良い。
この場合、軸受給油孔と中空部と軸受排油孔とにより潤滑油の循環経路が形成されており、タービン用軸受はさらに冷却性能に優れる。
この場合、軸受給油孔と中空部と軸受排油孔とにより潤滑油の循環経路が形成されており、タービン用軸受はさらに冷却性能に優れる。
本発明は、異音が発生しにくく、軽量で、冷却性能に優れたセミフローティング型のタービン用軸受を提供することができる。
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態に係るタービン用軸受について図面を参照して説明する。
以下、本発明の第1の実施形態に係るタービン用軸受について図面を参照して説明する。
図1に示す本実施形態のターボチャージャ10は、車両用の過給機である。図1において、紙面上側がターボチャージャ10の上側であり、紙面下側がターボチャージャ10の下側である。
図1に示すように、ターボチャージャ10は、タービンハウジング11と、コンプレッサハウジング12と、軸受ハウジング13と、タービンホイール14と、コンプレッサインペラ15と、回転軸16とを備える。
軸受ハウジング13の中心部には、軸受室20が設けられ、軸受室20内にはタービン用軸受が収容される。タービン用軸受は、円筒状の軸受18を備える。軸受室20内で軸受18は回転軸16を回転可能に支持する。
軸受ハウジング13は、潤滑油を軸受室20に供給するハウジング給油孔23を備える。また、軸受ハウジング13は、後述するように軸受18の回転を規制する回り止めピン24が嵌挿されるピン孔25を備える。
回転軸16は外周面53を備え、タービンハウジング11側にロータ軸部30と、コンプレッサハウジング12側にインペラ嵌合部31とを備える。ロータ軸部30には、タービンホイール14が装着され、インペラ嵌合部31には、シーリングカラー32を介してコンプレッサインペラ15が装着されている。シーリングカラー32の外周には、軸受ハウジング13との間にリテーナ28が嵌合されている。
ロータ軸部30のスリンガー33には、全周にわたって環状溝34が形成されており、環状溝34には、軸受ハウジング13の内周面35と密接するリング状のシールリング36が嵌め込まれている。シーリングカラー32の外周面37には、全周にわたって環状溝38が形成されており、環状溝38には、リテーナ28の内周面29と密接するリング状のシールリング39が嵌め込まれている。
タービンハウジング11は、内部にタービンホイール14を収容した状態で、ボルト(図示しない)を介して軸受ハウジング13に締結される。コンプレッサハウジング12は、内部にコンプレッサインペラ15を収容した状態で、ボルト(図示しない)を介して軸受ハウジング13に締結される。
軸受18は、金属製(例えば銅合金製)のすべり軸受けであって耐摩耗性に優れ、セミフローティング型のタービン用軸受である。図2及び図3に示すように、軸受18は円筒状であって、内周側に回転軸16を収容し、回転軸16を回転可能に支持する。
図3に示すように、軸受18は、軸心X方向に沿ったタービンハウジング11側の端部である円筒状の第1軸受部40と、コンプレッサハウジング12側の端部である円筒状の第2軸受部41と、第1軸受部40と第2軸受部41とを連結する中間部としての円筒状の連結部42とを備える。第1軸受部40は外周面43及び内周面54を備え、第2軸受部41は外周面44及び内周面55を備える。連結部42は外周面45及び内周面56を備える。第1軸受部40と第2軸受部41は、本発明の軸受部である。
図2及び図3に示すように、連結部42の外径は、第1軸受部40及び第2軸受部41の外径と比較して小さい。第1軸受部40及び第2軸受部41の外径は、軸受室20の内径よりわずかに小さい。軸受18は、軸受室20に収容された状態で、第1軸受部40の外周面43及び第2軸受部41の外周面44と、軸受ハウジング13の内周面35との間にわずかな隙間S1が存在する。連結部42の外周面45と軸受ハウジング13の内周面35との間には、隙間S1と比較して大きな隙間S2が存在する。第1軸受部40の内周面54及び第2軸受部41の内周面55と、回転軸16の外周面53との間にわずかな隙間S3が存在する。連結部42の内周面56と回転軸16の外周面53との間には、隙間S3と比較して大きな隙間S4が存在する。
軸受18の連結部42の上部には、連結部42を貫通し、内部に潤滑油が流通し、潤滑油を外周側から内周側に供給する軸受給油孔46が設けられる。軸受18は、軸受18の内部を中空に形成した中空部47を備える。中空部47は、軸受18の円筒状の壁の内部を軸心X方向全体に延び、第1軸受部40と連結部42と第2軸受部41とにわたって形成される。軸受18は、ロストワックス法による鋳造により成形されて、軸受18の内部には中空部47が設けられる。中空部47は軸受給油孔46と連通する。軸受給油孔46及び中空部47は、本発明の潤滑油の循環経路を形成する。
連結部42の下部には、回り止めピン24が嵌挿される軸受ピン孔48が軸受給油孔46と対応する位置に貫設される。回り止めピン24が軸受ハウジング13のピン孔25と連結部42の軸受ピン孔48とに嵌挿されて、軸受18は軸受ハウジング13に対して回り止めされる。軸受18は、回り止めピン24により、軸心X方向の移動と、軸心Xを中心とする回転とが規制されている。
軸受18は、軸心X方向のタービンハウジング11側の端面である第1軸端面49に第1排油孔50と、コンプレッサハウジング12側の端面である第2軸端面51に第2排油孔52とを備える。第1排油孔50と第2排油孔52は、夫々、軸受給油孔46から遠い位置にある第1軸端面49の下部と第2軸端面51の下部を貫通して絞り形状が付加されて設けられ、内部に潤滑油が流通する。中空部47は第1排油孔50と第2排油孔52とに夫々連通される。第1軸端面49及び第2軸端面51は、本発明の端面である。第1排油孔50及び第2排油孔52は、本発明の軸受排油孔である。第1排油孔50及び第2排油孔52は、本発明の潤滑油の循環経路を形成する。
以上の構成を有するターボチャージャ10の軸受18の作用について以下説明する。
潤滑油は、ハウジング給油孔23から軸受ハウジング13の内周側の軸受室20に供給されて、軸受室20の内部を流通する。潤滑油は、ハウジング給油孔23から軸受ハウジング13の内周面35と連結部42の外周面45との間の隙間S2を流れ、軸受18の軸受給油孔46を介して回転軸16に供給される。そして、潤滑油は軸受ハウジング13の内周側の軸受室20に充填される。したがって、軸受18は、潤滑油の中で、軸受ハウジング13の内周面35と回転軸16の外周面53との間において浮いている。
潤滑油は、ハウジング給油孔23から軸受ハウジング13の内周側の軸受室20に供給されて、軸受室20の内部を流通する。潤滑油は、ハウジング給油孔23から軸受ハウジング13の内周面35と連結部42の外周面45との間の隙間S2を流れ、軸受18の軸受給油孔46を介して回転軸16に供給される。そして、潤滑油は軸受ハウジング13の内周側の軸受室20に充填される。したがって、軸受18は、潤滑油の中で、軸受ハウジング13の内周面35と回転軸16の外周面53との間において浮いている。
第1軸受部40の外周面43と第2軸受部41の外周面44と、軸受ハウジング13の内周面35との隙間S1及び第1軸受部40の内周面54と第2軸受部41の内周面55と、回転軸16の外周面53との隙間S3に潤滑油により油膜が形成されており、回転軸16及び軸受18が潤滑される。
また、潤滑油は、軸受給油孔46を介して中空部47にも流通する。潤滑油は、軸受18の軸受給油孔46から軸心X方向に沿ってタービンハウジング11側及びコンプレッサハウジング12側の両方向に流れる。中空部47において、潤滑油は、第1軸端面49及び第2軸端面51に向かって、かつ、重力により下方向に向かって流れる。そして、潤滑油は、第1軸端面49の下部の第1排油孔50及び第2軸端面51の下部の第2排油孔52を介して軸受18の内周側から外側に排出される。したがって、軸受給油孔46と中空部47と、第1排油孔50及び第2排油孔52とは、潤滑油の循環経路を形成する。
本実施形態では、以下の作用効果を奏する。
(1)軸受18は軸受18の内部に円筒状の中空である中空部47を備える。したがって、軸受18は軽量である。よって、軸受18は潤滑油の中で慣性力を低減できる。
(1)軸受18は軸受18の内部に円筒状の中空である中空部47を備える。したがって、軸受18は軽量である。よって、軸受18は潤滑油の中で慣性力を低減できる。
(2)軸受18は軸受18の内部に中空部47を備え、中空部47は軸受給油孔46と連通し、第1軸端面49及び第2軸端面51の下部に第1排油孔50及び第2排油孔52を備える。軸受ハウジング13のハウジング給油孔23から軸受給油孔46を介して軸受18の内周側に供給された潤滑油の一部は、中空部47の内部を流通し、第1排油孔50及び第2排油孔52から軸受18の外側に排出される。したがって、軸受給油孔46と中空部47と第1排油孔50及び第2排油孔52とは、潤滑油の循環経路を形成する。よって、潤滑油により回転軸16との摩擦熱により温度が上昇した軸受18を冷却することができ、軸受18は冷却性能に優れる。
(3)第1排油孔50と第2排油孔52は、夫々、第1軸端面49の下部と第2軸端面51の下部を貫通して絞り形状が付加されて設けられ、内部に潤滑油が流通する。したがって、ターボチャージャ10の各種使用状況における潤滑油の量が最適化される。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。
本実施形態は、軸受の中空部を有底状に形成した例である。本実施形態では、第1の実施形態と同じ要素については、第1の実施形態の説明を援用し共通の符号を用いて説明する。
次に、第2の実施形態について説明する。
本実施形態は、軸受の中空部を有底状に形成した例である。本実施形態では、第1の実施形態と同じ要素については、第1の実施形態の説明を援用し共通の符号を用いて説明する。
図4に示すように、軸受60は円筒状であって、軸受60の内部に中空部62を備える。中空部62は軸受給油孔46に連通され、軸受60の連結部42のみに形成されており、第1軸受部40及び第2軸受部41には形成されていない。潤滑油は、軸受60の軸受給油孔46から中空部62を軸心X方向に沿ってタービンハウジング11側及びコンプレッサハウジング12側の両方向に流れる。潤滑油は中空部62の内部を流通し、そして、軸受給油孔46に戻り、軸受給油孔46を介して軸受18の内周側に排出される。したがって、軸受給油孔46及び中空部62は、潤滑油の循環経路を形成する。
本実施形態では、以下の作用効果を奏する。
(4)軸受60は連結部42に中空部62を備える。有効軸受部である第1軸受部40及び第2軸受部41は中空ではなく、したがって、軸受として軸受60は耐荷重性に優れる。
(4)軸受60は連結部42に中空部62を備える。有効軸受部である第1軸受部40及び第2軸受部41は中空ではなく、したがって、軸受として軸受60は耐荷重性に優れる。
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。
○ 上記の実施形態では、中空部は円筒状としたが、この限りでない。軸受の内部に中空状に設ければ良く、軸受給油孔から軸心方向に沿ったらせん状に延びるように設けても良い。この場合、循環経路が長くなるため、潤滑油によって軸受が十分に冷却され、軸受はより冷却性能に優れる。
○ 上記の実施形態では、中空部は、軸受をロストワックス法による鋳造により形成することにより軸受の内部に設けるとしたが、この限りでない。中空部を軸受の内部に設ければ良く、2本の筒を軸心方向に沿って接続することにより軸受を形成し、軸受の内部に中空部を設けても良い。
○ 上記の実施形態では、第1排油孔と第2排油孔には、夫々、絞り形状が付加されるとしたが、この限りでない。第1排油孔と第2排油孔のうち少なくとも一方に絞り形状が付加されていれば良く、第1排油孔のみに絞り形状が付加されていても良い。
○ 上記の実施形態では、タービン用軸受を車両用ターボチャージャに用いる例について説明したが、この限りでない。タービン用軸受として利用できればよく、例えば、船舶用ターボチャージャのタービン用軸受として用いても良い。また、発電所において設置されている発電タービンのタービン用軸受として用いても良い。
10 ターボチャージャ
13 軸受ハウジング(ハウジングとしての)
16 回転軸
18、60 軸受
20 軸受室
40 第1軸受部(軸受部としての)
41 第2軸受部(軸受部としての)
42 連結部
46 軸受給油孔
47、62 中空部
49 第1軸端面(端面としての)
51 第2軸端面(端面としての)
50 第1排油孔(軸受排油孔としての)
52 第2排油孔(軸受排油孔としての)
13 軸受ハウジング(ハウジングとしての)
16 回転軸
18、60 軸受
20 軸受室
40 第1軸受部(軸受部としての)
41 第2軸受部(軸受部としての)
42 連結部
46 軸受給油孔
47、62 中空部
49 第1軸端面(端面としての)
51 第2軸端面(端面としての)
50 第1排油孔(軸受排油孔としての)
52 第2排油孔(軸受排油孔としての)
Claims (3)
- ターボチャージャのハウジングに形成されて潤滑油が充填された軸受室内でターボチャージャの回転軸を回転可能に支持する円筒状の軸受を備えたセミフローティング型のタービン用軸受において、
前記軸受は、前記軸受を貫通し、潤滑油が流通する軸受給油孔と、
前記軸受の内部を中空に形成した中空部と、を備え、
前記軸受給油孔は前記中空部に連通され、
前記軸受給油孔と前記中空部とは潤滑油の循環経路を形成していることを特徴とするタービン用軸受。 - 前記軸受は、前記軸受の軸心方向の両端に形成された一対の円筒状の軸受部と、前記一対の軸受部を接続する円筒状の連結部と、を備え、
前記連結部は前記中空部を備えることを特徴とする請求項1記載のタービン用軸受。 - 前記軸受は、前記軸受の軸心方向の端面を貫通し、潤滑油が流通する軸受排油孔を備え、
前記軸受排油孔は前記中空部に連通され、
前記軸受給油孔と前記中空部と前記軸受排油孔とは前記潤滑油の循環経路を形成していることを特徴とする請求項1記載のタービン用軸受。
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---|---|---|---|
JP2015192426A JP2017066950A (ja) | 2015-09-30 | 2015-09-30 | タービン用軸受 |
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Publication Number | Publication Date |
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Citations (3)
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---|---|---|---|---|
JP2012219788A (ja) * | 2011-04-13 | 2012-11-12 | Toyota Industries Corp | ターボチャージャ |
JP2014092057A (ja) * | 2012-11-02 | 2014-05-19 | Toyota Motor Corp | ターボチャージャーの軸受構造 |
WO2014105377A1 (en) * | 2012-12-27 | 2014-07-03 | Borgwarner Inc. | Fluid film conical or hemispherical floating ring bearings |
-
2015
- 2015-09-30 JP JP2015192426A patent/JP2017066950A/ja active Pending
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