JP6847720B2

JP6847720B2 - Thrust bearing device and turbocharger

Info

Publication number: JP6847720B2
Application number: JP2017048733A
Authority: JP
Inventors: 貴也二江; 洋輔段本; 直之長井; 裕太石井
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2017-03-14
Filing date: 2017-03-14
Publication date: 2021-03-24
Anticipated expiration: 2037-03-14
Also published as: JP2018151030A

Description

本発明は、タービンとコンプレッサとが回転軸により連結されて構成される過給機において、回転軸を回転自在に支持すると共に、回転軸の軸方向に作用するスラスト荷重を受け止めるスラスト軸受装置、このスラスト軸受装置が適用される過給機に関するものである。 The present invention is a thrust bearing device that rotatably supports a rotating shaft and receives a thrust load acting in the axial direction of the rotating shaft in a supercharger in which a turbine and a compressor are connected by a rotating shaft. It relates to a supercharger to which a thrust bearing device is applied.

排気タービン過給機は、コンプレッサとタービンとが回転軸により一体に連結され、このコンプレッサ及びタービンがハウジング内に回転自在に収容されて構成されている。そして、排気ガスがハウジング内に供給され、タービンを回転することで回転軸が駆動回転し、コンプレッサを回転駆動する。コンプレッサは、外部から空気を吸入し、羽根車で加圧して圧縮空気とし、この圧縮空気を内燃機関などに供給する。 The exhaust turbine supercharger is configured such that a compressor and a turbine are integrally connected by a rotating shaft, and the compressor and the turbine are rotatably housed in a housing. Then, the exhaust gas is supplied into the housing, and by rotating the turbine, the rotating shaft is driven and rotated, and the compressor is rotationally driven. The compressor sucks air from the outside, pressurizes it with an impeller to make compressed air, and supplies this compressed air to an internal combustion engine or the like.

このような排気タービン過給機において、回転軸は、ハウジングに対してジャーナル軸受とスラスト軸受により回転自在に支持されている。従来のスラスト軸受装置は、回転軸の外周部に固定されたスラストスリーブ及びスラストリングと、外周部がハウジングに固定されて内周部がスラストスリーブとスラストリングの間に嵌合するスラスト軸受とにより構成されている。そのため、回転軸の軸方向の一方側に作用するスラスト荷重は、スラストスリーブを介してスラスト軸受が受け止め、回転軸の軸方向の他方側に作用するスラスト荷重は、スラストリングを介してスラスト軸受が受け止める。 In such an exhaust turbine supercharger, the rotating shaft is rotatably supported by a journal bearing and a thrust bearing with respect to the housing. A conventional thrust bearing device is composed of a thrust sleeve and a thrust ring fixed to the outer peripheral portion of a rotating shaft, and a thrust bearing in which the outer peripheral portion is fixed to a housing and the inner peripheral portion is fitted between the thrust sleeve and the thrust ring. It is configured. Therefore, the thrust load acting on one side of the rotating shaft in the axial direction is received by the thrust bearing via the thrust sleeve, and the thrust load acting on the other side of the rotating shaft in the axial direction is received by the thrust bearing via the thrust ring. Take it.

このようなスラスト軸受装置としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。 As such a thrust bearing device, for example, there is one described in Patent Document 1 below.

特開２０１３−００２５５９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-002559

一般的に、過給機の回転数の上昇に伴ってスラスト荷重が上昇するものであり、このとき、低回転域での上昇率が高くて高回転域での上昇率が低いものと考えられていた。即ち、回転数の上昇に対するスラスト荷重の変動をグラフで表すと、上に凸形状となるような曲線形で表すことができる。ところが、実際には、低回転域での上昇率が低くて高回転域での上昇率が高いものであり、回転数の上昇に対するスラスト荷重の変動をグラフで表すと、下に凸形状となるような曲線形となる。そのため、設計時における回転数に対するスラスト荷重の変動と、実際の回転数に対するスラスト荷重の変動の差があり、スラスト軸受装置の負荷能力が実際に回転軸に作用する荷重に適応していないおそれがある。 Generally, the thrust load increases as the rotation speed of the turbocharger increases. At this time, it is considered that the increase rate in the low rotation range is high and the increase rate in the high rotation range is low. Was there. That is, when the fluctuation of the thrust load with respect to the increase in the number of revolutions is represented by a graph, it can be represented by a curved shape having a convex shape upward. However, in reality, the rate of increase in the low rpm range is low and the rate of increase in the high rpm range is high, and when the fluctuation of the thrust load with respect to the increase in the number of revolutions is represented by a graph, it becomes a downward convex shape. It becomes a curved shape like. Therefore, there is a difference between the fluctuation of the thrust load with respect to the rotation speed at the time of design and the fluctuation of the thrust load with respect to the actual rotation speed, and the load capacity of the thrust bearing device may not be adapted to the load actually acting on the rotation shaft. is there.

本発明は、上述した課題を解決するものであり、負荷能力を実際に回転軸に作用する荷重に適応させることで装置のコンパクト化を図るスラスト軸受装置及び過給機を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a thrust bearing device and a supercharger for making the device compact by adapting the load capacity to the load actually acting on the rotating shaft. To do.

上述の目的を達成するために、本発明のスラスト軸受装置は、回転軸に固定される筒部材と、前記筒部材の外周部に前記回転軸の軸方向に所定隙間を空けて設けられる円板形状をなす一対のフランジ部と、外周部がハウジングに支持されて内周部が前記所定隙間に配置されるスラスト軸受と、前記回転軸の軸方向の一方側に荷重が作用したときに前記フランジ部または前記スラスト軸受が変形することで前記フランジ部と前記スラスト軸受との接触面積を増加させる変形部と、を備えることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the thrust bearing device of the present invention is provided with a tubular member fixed to a rotating shaft and a disk provided on the outer peripheral portion of the tubular member with a predetermined gap in the axial direction of the rotating shaft. A pair of flanges having a shape, a thrust bearing whose outer peripheral portion is supported by a housing and whose inner peripheral portion is arranged in the predetermined gap, and the flange when a load is applied to one side in the axial direction of the rotating shaft. It is characterized by including a portion or a deformed portion that increases the contact area between the flange portion and the thrust bearing by deforming the thrust bearing.

従って、回転軸にスラスト荷重が作用すると、変形部により筒部材のフランジ部またはスラスト軸受が変形することで、フランジ部とスラスト軸受との接触面積を増加することとなる。即ち、スラスト荷重の変動に応じて軸受有効面積が変化することとなり、軸受負荷能力を実際に回転軸に作用する荷重に適応させることで装置のコンパクト化を図ることができる。 Therefore, when a thrust load acts on the rotating shaft, the flange portion or the thrust bearing of the tubular member is deformed by the deformed portion, so that the contact area between the flange portion and the thrust bearing is increased. That is, the effective bearing area changes according to the fluctuation of the thrust load, and the device can be made compact by adapting the bearing load capacity to the load actually acting on the rotating shaft.

本発明のスラスト軸受装置では、前記フランジ部と前記スラスト軸受の対向する一方の面に外径側が前記スラスト軸受側に位置して内径側が前記フランジ部側に位置するリング形状をなす傾斜面が設けられることを特徴としている。 In the thrust bearing device of the present invention, a ring-shaped inclined surface having an outer diameter side located on the thrust bearing side and an inner diameter side located on the flange portion side is provided on one surface of the flange portion and the thrust bearing facing each other. It is characterized by being able to be.

従って、フランジ部またはスラスト軸受に傾斜面を設けることで、回転軸に作用するスラスト荷重の上昇に応じて筒部材のフランジ部またはスラスト軸受の変形量が大きくなり、傾斜面とフランジ部またはスラスト軸受との接触面積が増加することとなり、スラスト荷重の変動に応じて軸受有効面積を適正に変化させることができる。 Therefore, by providing an inclined surface on the flange portion or the thrust bearing, the amount of deformation of the flange portion or the thrust bearing of the tubular member increases according to the increase in the thrust load acting on the rotating shaft, and the inclined surface and the flange portion or the thrust bearing The contact area with the bearing increases, and the effective bearing area can be appropriately changed according to the fluctuation of the thrust load.

本発明のスラスト軸受装置では、前記傾斜面は、前記フランジ部における前記スラスト軸受に対向する面に設けられ、外径側に比べて内径側が前記スラスト軸受から離間することを特徴としている。 In the thrust bearing device of the present invention, the inclined surface is provided on the surface of the flange portion facing the thrust bearing, and the inner diameter side is separated from the thrust bearing as compared with the outer diameter side.

従って、フランジ部における前記スラスト軸受に対向する面に傾斜面を設けることで、スラスト軸受の形状を変更することなく、容易に傾斜面を設けることができる。 Therefore, by providing the inclined surface on the surface of the flange portion facing the thrust bearing, the inclined surface can be easily provided without changing the shape of the thrust bearing.

本発明のスラスト軸受装置では、前記変形部は、前記筒部材と前記フランジ部との連結部にリング形状をなして設けられ、前記回転軸の軸方向における厚さが前記フランジ部における前記回転軸の軸方向における厚さより薄く設定される薄肉部であることを特徴としている。 In the thrust bearing device of the present invention, the deformed portion is provided in a ring shape at the connecting portion between the tubular member and the flange portion, and the thickness of the rotating shaft in the axial direction is the thickness of the rotating shaft in the flange portion. It is characterized by being a thin portion that is set thinner than the thickness in the axial direction of.

従って、変形部を薄肉部とすることで、回転軸にスラスト荷重が作用したとき、筒部材のフランジ部を容易に変形させてスラスト軸受との接触面積を増加させることができ、構造の簡素化を図ることができる。 Therefore, by making the deformed portion a thin portion, when a thrust load is applied to the rotating shaft, the flange portion of the tubular member can be easily deformed to increase the contact area with the thrust bearing, and the structure is simplified. Can be planned.

本発明のスラスト軸受装置では、前記筒部材は、前記回転軸の外周部に軸方向に直列に固定されるスラストスリーブとスラストリングであることを特徴としている。 The thrust bearing device of the present invention is characterized in that the tubular member is a thrust sleeve and a thrust ring that are fixed in series in the outer peripheral portion of the rotating shaft in the axial direction.

従って、筒部材を既存のスラストスリーブとスラストリングにすることで、部品点数の増加を防止してコストの増加を抑制することができると共に、回転軸の軸方向の一方側及び他方側のスラスト荷重に対して対応することができる。 Therefore, by using the existing thrust sleeve and thrust ring for the tubular member, it is possible to prevent an increase in the number of parts and suppress an increase in cost, and a thrust load on one side and the other side in the axial direction of the rotating shaft. Can be dealt with.

本発明のスラスト軸受装置では、前記傾斜面は、前記スラスト軸受における前記フランジ部に対向する面に設けられ、内径側に比べて外径側が前記スラスト軸受から離間することを特徴としている。 In the thrust bearing device of the present invention, the inclined surface is provided on a surface of the thrust bearing facing the flange portion, and the outer diameter side is separated from the thrust bearing as compared with the inner diameter side.

従って、傾斜面をスラスト軸受におけるフランジ部に対向する面に設けることで、スラスト軸受だけを形状変更すればよく、部品点数の増加を防止して製造コストの増加を抑制することができる。 Therefore, by providing the inclined surface on the surface of the thrust bearing facing the flange portion, it is only necessary to change the shape of the thrust bearing, and it is possible to prevent an increase in the number of parts and suppress an increase in manufacturing cost.

本発明のスラスト軸受装置では、前記変形部は、前記スラスト軸受の内周部にリング形状をなして設けられ、前記回転軸の軸方向における厚さが前記スラスト軸受の外周部における前記回転軸の軸方向における厚さより薄く設定される薄肉部であることを特徴としている。 In the thrust bearing device of the present invention, the deformed portion is provided in a ring shape on the inner peripheral portion of the thrust bearing, and the thickness of the rotating shaft in the axial direction is the thickness of the rotating shaft on the outer peripheral portion of the thrust bearing. It is characterized by being a thin portion that is set thinner than the thickness in the axial direction.

従って、変形部を薄肉部とすることで、回転軸にスラスト荷重が作用したとき、スラスト軸受を容易に変形させてフランジ部との接触面積を増加させることができ、構造の簡素化を図ることができる。 Therefore, by making the deformed part a thin part, when a thrust load acts on the rotating shaft, the thrust bearing can be easily deformed to increase the contact area with the flange part, and the structure can be simplified. Can be done.

本発明のスラスト軸受装置では、前記変形部は、前記スラスト軸受の内周部に前記回転軸の軸方向に変形用隙間を空けて設けられる円板形状をなす一対の変形フランジ部であることを特徴としている。 In the thrust bearing device of the present invention, the deformed portion is a pair of deformed flange portions having a disk shape provided on the inner peripheral portion of the thrust bearing with a gap for deformation in the axial direction of the rotating shaft. It is a feature.

従って、変形部を変形フランジ部とすることで、回転軸にスラスト荷重が作用したとき、変形フランジ部を容易に変形させてフランジ部との接触面積を増加させることができる。 Therefore, by using the deformed flange portion as the deformed flange portion, when a thrust load is applied to the rotating shaft, the deformed flange portion can be easily deformed and the contact area with the flange portion can be increased.

また、本発明の過給機は、中空形状をなすハウジングと、前記ハウジングに装着される前記スラスト軸受装置と、前記ハウジングに前記スラスト軸受装置により回転自在に支持される回転軸と、前記回転軸における軸方向の一端部に設けられるタービンと、前記回転軸における軸方向の他端部に設けられるコンプレッサと、を備えることを特徴とするものである。 Further, the supercharger of the present invention includes a hollow-shaped housing, the thrust bearing device mounted on the housing, a rotating shaft rotatably supported by the thrust bearing device on the housing, and the rotating shaft. A turbine provided at one end in the axial direction and a compressor provided at the other end in the axial direction of the rotating shaft are provided.

従って、排ガスによりタービンが回転し、回転力が回転軸を介してタービンに伝達されてこのタービンが回転する。このとき、回転軸にスラスト荷重が作用すると、変形部により筒部材のフランジ部またはスラスト軸受が変形することで、フランジ部とスラスト軸受との接触面積を増加することとなる。即ち、スラスト荷重の変動に応じて軸受有効面積が変化することとなり、軸受負荷能力を実際に回転軸に作用する荷重に適応させることで装置のコンパクト化を図ることができる。 Therefore, the exhaust gas rotates the turbine, and the rotational force is transmitted to the turbine via the rotating shaft to rotate the turbine. At this time, when a thrust load acts on the rotating shaft, the flange portion or the thrust bearing of the tubular member is deformed by the deformed portion, so that the contact area between the flange portion and the thrust bearing is increased. That is, the effective bearing area changes according to the fluctuation of the thrust load, and the device can be made compact by adapting the bearing load capacity to the load actually acting on the rotating shaft.

また、本発明の過給機は、中空形状をなすハウジングと、前記ハウジングに回転自在に支持される回転軸と、前記回転軸における軸方向の一端部に設けられるタービンと、前記回転軸における軸方向の他端部に設けられるコンプレッサと、前記コンプレッサ背面側と前記ハウジングとの間にリング形状をなして設けられる圧力調整用空間部と、前記コンプレッサの吐出口側空間部と前記圧力調整用空間部との間に設けられる第１シール隙間と、前記圧力調整用空間部と回転軸側空間部との間に設けられる第２シール隙間と、を備えることを特徴とするものである。 Further, the supercharger of the present invention includes a hollow housing, a rotating shaft rotatably supported by the housing, a turbine provided at one end of the rotating shaft in the axial direction, and a shaft in the rotating shaft. A compressor provided at the other end in the direction, a pressure adjusting space provided in a ring shape between the compressor back surface side and the housing, a discharge port side space of the compressor, and the pressure adjusting space. It is characterized by including a first seal gap provided between the portions and a second seal gap provided between the pressure adjusting space portion and the rotating shaft side space portion.

従って、吐出口側空間部の圧力が高くなると、コンプレッサを介して回転軸にタービン側へのスラスト荷重が作用し、第１シール隙間が大きくなる一方、第２シール隙間が小さくなり、圧力調整用空間部の圧力が高くなる。圧力調整用空間部の圧力が高くなると、コンプレッサを介して回転軸にコンプレッサ側へのスラスト荷重が作用する。その結果、吐出口側空間部と圧力調整用空間部との差圧によりスラスト荷重を低減することができ、負荷能力を実際に回転軸に作用する荷重に適応させることで装置のコンパクト化を図ることができる。 Therefore, when the pressure in the space on the discharge port side becomes high, a thrust load on the rotating shaft acts on the rotating shaft via the compressor, and the first seal gap becomes large, while the second seal gap becomes small, for pressure adjustment. The pressure in the space increases. When the pressure in the pressure adjusting space becomes high, a thrust load on the compressor side acts on the rotating shaft via the compressor. As a result, the thrust load can be reduced by the differential pressure between the discharge port side space and the pressure adjustment space, and the load capacity is adapted to the load that actually acts on the rotating shaft to make the device more compact. be able to.

本発明のスラスト軸受装置及び過給機によれば、負荷能力を実際に回転軸に作用する荷重に適応させることで装置のコンパクト化を図ることができる。 According to the thrust bearing device and the supercharger of the present invention, the device can be made compact by adapting the load capacity to the load actually acting on the rotating shaft.

図１は、第１実施形態の排気タービン過給機を表す全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an exhaust turbine turbocharger according to the first embodiment. 図２は、第１実施形態のスラスト軸受装置を表す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the thrust bearing device of the first embodiment. 図３は、スラスト軸受装置の作用を表す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the operation of the thrust bearing device. 図４は、スラスト軸受装置の作用を表す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the operation of the thrust bearing device. 図５は、過給機回転数に対するスラスト荷重を表すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the thrust load with respect to the turbocharger rotation speed. 図６は、第２実施形態のスラスト軸受装置を表す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the thrust bearing device of the second embodiment. 図７は、第３実施形態のスラスト軸受装置を表す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the thrust bearing device of the third embodiment. 図８は、過給機回転数に対するスラスト荷重を表すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the thrust load with respect to the turbocharger rotation speed.

以下に添付図面を参照して、本発明に係るスラスト軸受装置及び過給機の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。 Hereinafter, preferred embodiments of the thrust bearing device and the turbocharger according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to this embodiment, and when there are a plurality of embodiments, the present invention also includes a combination of the respective embodiments.

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の排気タービン過給機を表す全体構成図、図２は、第１実施形態のスラスト軸受装置を表す断面図である。 [First Embodiment]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an exhaust turbine supercharger of the first embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a thrust bearing device of the first embodiment.

図１に示すように、排気タービン過給機１１は、主に、タービン１２と、コンプレッサ１３と、回転軸１４とにより構成され、これらがハウジング１５内に収容されている。 As shown in FIG. 1, the exhaust turbine supercharger 11 is mainly composed of a turbine 12, a compressor 13, and a rotating shaft 14, and these are housed in a housing 15.

ハウジング１５は、内部が中空に形成され、タービン１２の構成を収容する第一空間部Ｓ１をなすタービンハウジング１５Ａと、コンプレッサ１３の構成を収容する第二空間部Ｓ２をなすコンプレッサハウジング１５Ｂと、回転軸１４を収容する第三空間部Ｓ３をなすベアリングハウジング１５Ｃとを有している。ベアリングハウジング１５Ｃの第三空間部Ｓ３は、タービンハウジング１５Ａの第一空間部Ｓ１とコンプレッサハウジング１５Ｂの第二空間部Ｓ２との間に位置している。 The housing 15 is formed to be hollow, and has a turbine housing 15A forming a first space portion S1 accommodating the configuration of the turbine 12 and a compressor housing 15B forming a second space portion S2 accommodating the configuration of the compressor 13. It has a bearing housing 15C forming a third space portion S3 for accommodating the shaft 14. The third space portion S3 of the bearing housing 15C is located between the first space portion S1 of the turbine housing 15A and the second space portion S2 of the compressor housing 15B.

回転軸１４は、タービン１２側の端部がタービン側軸受であるジャーナル軸受２１により回転自在に支持され、コンプレッサ１３側の端部がコンプレッサ側軸受であるジャーナル軸受２２により回転自在に支持され、且つ、スラスト軸受２３により回転軸１４が延在する軸方向への移動を規制されている。回転軸１４は、軸方向における一端部にタービン１２のタービンディスク２４が固定されている。タービンディスク２４は、タービンハウジング１５Ａの第一空間部Ｓ１に収容され、外周部に軸流型をなす複数のタービン翼２５が周方向に所定間隔で設けられている。また、回転軸１４は、軸方向における他端部にコンプレッサ１３のコンプレッサ羽根車２６が固定されている。コンプレッサ羽根車２６は、コンプレッサハウジング１５Ｂの第二空間部Ｓ２に収容され、外周部に複数のブレード２７が周方向に所定間隔で設けられている。 The end of the rotary shaft 14 on the turbine 12 side is rotatably supported by the journal bearing 21 which is the turbine side bearing, and the end on the compressor 13 side is rotatably supported by the journal bearing 22 which is the compressor side bearing. , The thrust bearing 23 regulates the axial movement of the rotating shaft 14 extending. The turbine disk 24 of the turbine 12 is fixed to one end of the rotating shaft 14 in the axial direction. The turbine disk 24 is housed in the first space portion S1 of the turbine housing 15A, and a plurality of turbine blades 25 forming an axial flow type are provided on the outer peripheral portion at predetermined intervals in the circumferential direction. Further, the compressor impeller 26 of the compressor 13 is fixed to the other end of the rotating shaft 14 in the axial direction. The compressor impeller 26 is housed in the second space portion S2 of the compressor housing 15B, and a plurality of blades 27 are provided on the outer peripheral portion at predetermined intervals in the circumferential direction.

タービンハウジング１５Ａは、タービン翼２５に対して排気ガスの入口通路３１と排気ガスの出口通路３２が設けられている。そして、タービンハウジング１５Ａは、入口通路３１とタービン翼２５との間にタービンノズル３３が設けられており、このタービンノズル３３により静圧膨張された軸方向の排気ガス流が複数のタービン翼２５に導かれることで、タービン１２を駆動回転することができる。コンプレッサハウジング１５Ｂは、コンプレッサ羽根車２６に対して吸入口３４と圧縮空気吐出口３５が設けられている。そして、コンプレッサハウジング１５Ｂは、コンプレッサ羽根車２６と圧縮空気吐出口３５との間にディフューザ３６が設けられている。コンプレッサ羽根車２６により圧縮された空気は、ディフューザ３６を通って排出される。 The turbine housing 15A is provided with an exhaust gas inlet passage 31 and an exhaust gas outlet passage 32 for the turbine blade 25. The turbine housing 15A is provided with a turbine nozzle 33 between the inlet passage 31 and the turbine blade 25, and the axial exhaust gas flow statically expanded by the turbine nozzle 33 is applied to the plurality of turbine blades 25. By being guided, the turbine 12 can be driven and rotated. The compressor housing 15B is provided with a suction port 34 and a compressed air discharge port 35 for the compressor impeller 26. The compressor housing 15B is provided with a diffuser 36 between the compressor impeller 26 and the compressed air discharge port 35. The air compressed by the compressor impeller 26 is discharged through the diffuser 36.

そのため、この排気タービン過給機１１は、エンジン（図示せず）から排出された排ガスによりタービン１２が駆動し、タービン１２の回転が回転軸１４に伝達されてコンプレッサ１３が駆動し、このコンプレッサ１３が燃焼用気体を圧縮してエンジンに供給する。従って、エンジンからの排気ガスは、排気ガスの入口通路３１を通り、タービンノズル３３により静圧膨張され、軸方向の排気ガス流が複数のタービン翼２５に導かれることで、複数のタービン翼２５が固定されたタービンディスク２４を介してタービン１２が駆動回転する。そして、複数のタービン翼２５を駆動した排気ガスは、出口通路３２から外部に排出される。一方、タービン１２により回転軸１４が回転すると、一体のコンプレッサ羽根車２６が回転し、吸入口３４を通って空気が吸入される。吸入された空気は、コンプレッサ羽根車２６で加圧されて圧縮空気となり、この圧縮空気は、ディフューザ３６を通り、圧縮空気吐出口３５からエンジンに供給される。 Therefore, in the exhaust turbine supercharger 11, the turbine 12 is driven by the exhaust gas discharged from the engine (not shown), the rotation of the turbine 12 is transmitted to the rotating shaft 14, and the compressor 13 is driven, and the compressor 13 is driven. Compresses the combustion gas and supplies it to the engine. Therefore, the exhaust gas from the engine passes through the exhaust gas inlet passage 31 and is statically expanded by the turbine nozzle 33, and the exhaust gas flow in the axial direction is guided to the plurality of turbine blades 25, so that the plurality of turbine blades 25 The turbine 12 is driven and rotated via the turbine disk 24 to which the turbine 12 is fixed. Then, the exhaust gas that drives the plurality of turbine blades 25 is discharged to the outside from the outlet passage 32. On the other hand, when the rotating shaft 14 is rotated by the turbine 12, the integrated compressor impeller 26 is rotated and air is sucked through the suction port 34. The sucked air is pressurized by the compressor impeller 26 to become compressed air, and this compressed air passes through the diffuser 36 and is supplied to the engine from the compressed air discharge port 35.

上述した排気タービン過給機１１にて、図１及び図２に示すように、第１実施形態のスラスト軸受装置４０は、スラストスリーブ（筒部材）４１と、スラストリング（筒部材）４２と、スラスト軸受２３と、板バネ４３とを備えている。 In the exhaust turbine supercharger 11 described above, as shown in FIGS. 1 and 2, the thrust bearing device 40 of the first embodiment includes a thrust sleeve (cylinder member) 41, a thrust ring (cylinder member) 42, and a thrust ring (cylinder member) 42. It includes a thrust bearing 23 and a leaf spring 43.

回転軸１４は、ジャーナル軸受２１，２２に支持される大径部１４Ａと、スラスト軸受２３に支持される小径部１４Ｂとが設けられ、大径部１４Ａと小径部１４Ｂとの間に段付部１４Ｃが設けられている。スラスト軸受２３は、回転軸１４が貫通する貫通孔２３ａが形成された円板形状をなし、各平面側に回転軸１４の軸方向にほぼ直行する受圧面２３Ａ，２３Ｂが設けられている。 The rotating shaft 14 is provided with a large diameter portion 14A supported by the journal bearings 21 and 22 and a small diameter portion 14B supported by the thrust bearing 23, and a stepped portion is provided between the large diameter portion 14A and the small diameter portion 14B. 14C is provided. The thrust bearing 23 has a disk shape in which a through hole 23a through which the rotating shaft 14 penetrates is formed, and pressure receiving surfaces 23A and 23B substantially orthogonal to the axial direction of the rotating shaft 14 are provided on each plane side.

スラストスリーブ４１は、回転軸１４における小径部１４Ｂの外周部に周方向及び軸方向に相対移動不能に固定されている。スラストスリーブ４１は、円筒形状をなすスリーブ本体５１と、円板形状をなしてスリーブ本体５１における軸方向の一方側に一体に設けられるフランジ部５２とから構成されている。また、スラストリング４２は、回転軸１４における小径部１４Ｂの外周部に周方向及び軸方向に相対移動不能に固定されている。スラストリング４２は、円筒形状をなすリング本体５３と、円板形状をなしてリング本体５３における軸方向の一方側に一体に設けられるフランジ部５４とから構成されている。そして、スラストスリーブ４１とスラストリング４２は、スリーブ本体５１とリング本体５３が回転軸１４の軸方向に直列に配置され、スリーブ本体５１の一端部とリング本体５３の一端部が当接している。また、スラストスリーブ４１は、スリーブ本体５１の他端部がコンプレッサ羽根車２６の背面２６ａに当接し、スラストリング４２は、リング本体５３の他端部が回転軸１４の段付部１４Ｃの端面に当接している。 The thrust sleeve 41 is fixed to the outer peripheral portion of the small diameter portion 14B on the rotating shaft 14 so as to be relatively immovable in the circumferential direction and the axial direction. The thrust sleeve 41 is composed of a sleeve body 51 having a cylindrical shape and a flange portion 52 having a disk shape and integrally provided on one side of the sleeve body 51 in the axial direction. Further, the thrust ring 42 is fixed to the outer peripheral portion of the small diameter portion 14B on the rotating shaft 14 so as to be relatively immovable in the circumferential direction and the axial direction. The thrust ring 42 is composed of a ring body 53 having a cylindrical shape and a flange portion 54 having a disk shape and integrally provided on one side of the ring body 53 in the axial direction. In the thrust sleeve 41 and the thrust ring 42, the sleeve body 51 and the ring body 53 are arranged in series in the axial direction of the rotating shaft 14, and one end of the sleeve body 51 and one end of the ring body 53 are in contact with each other. Further, in the thrust sleeve 41, the other end of the sleeve body 51 is in contact with the back surface 26a of the compressor impeller 26, and in the thrust ring 42, the other end of the ring body 53 is on the end surface of the stepped portion 14C of the rotating shaft 14. It is in contact.

回転軸１４の外周部にスラストスリーブ４１とスラストリング４２が直列をなして固定されることで、各フランジ部５２，５４の間に回転軸１４の軸方向に沿う所定隙間Ｓ４が設けられる。スラスト軸受２３は、外周部がベアリングハウジング１５Ｃに固定され、内周部がこの所定隙間Ｓ４に配置されている。板バネ４３は、中心部に貫通孔が設けられた円板形状をなし、外周部がベアリングハウジング１５Ｃに固定され、内周部がスラストスリーブ４１のフランジ部５２に接触している。即ち、板バネ４３は、自身の付勢力によりフランジ部５２を介してスラストスリーブ４１をスラストリング４２側に押圧している。 By fixing the thrust sleeve 41 and the thrust ring 42 in series to the outer peripheral portion of the rotating shaft 14, a predetermined gap S4 along the axial direction of the rotating shaft 14 is provided between the flange portions 52 and 54. The outer peripheral portion of the thrust bearing 23 is fixed to the bearing housing 15C, and the inner peripheral portion is arranged in the predetermined gap S4. The leaf spring 43 has a disk shape having a through hole at the center thereof, the outer peripheral portion thereof is fixed to the bearing housing 15C, and the inner peripheral portion is in contact with the flange portion 52 of the thrust sleeve 41. That is, the leaf spring 43 presses the thrust sleeve 41 toward the thrust ring 42 side via the flange portion 52 by its own urging force.

そして、本実施形態にて、第１実施形態のスラスト軸受装置４０は、回転軸１４の軸方向の一方側に荷重が作用したときに、スラストスリーブ４１及びスラストリング４２の各フランジ部５２，５４が変形することで、各フランジ部５２，５４とスラスト軸受２３との接触面積を増加させる変形部が設けられている。 Then, in the present embodiment, the thrust bearing device 40 of the first embodiment has the flange portions 52, 54 of the thrust sleeve 41 and the thrust ring 42 when a load is applied to one side of the rotating shaft 14 in the axial direction. Is provided to provide a deformed portion that increases the contact area between the flange portions 52 and 54 and the thrust bearing 23.

スラストスリーブ４１は、外周側傾斜面６１と内周側傾斜面６２と頂部６３と薄肉部６４とが設けられている。外周側傾斜面６１は、フランジ部５２におけるスラスト軸受２３に対向する面に設けられ、外周部側に配置されて内径側に比べて外径側がスラスト軸受２３の受圧面２３Ａから離間するようなリング状をなす平坦な傾斜面となっている。内周側傾斜面６２は、フランジ部５２におけるスラスト軸受２３に対向する面に設けられ、内周部側に配置されて外径側に比べて内径側がスラスト軸受２３の受圧面２３Ａから離間するようなリング状をなす平坦な傾斜面となっている。頂部６３は、外周側傾斜面６１と内周側傾斜面６２との間に設けられたリング形状をなす頂点である。この頂部６３は、外周側傾斜面６１と内周側傾斜面６２がスラスト軸受２３の受圧面２３Ａに対してそれぞれ径方向に傾斜していることから、スラスト軸受２３の受圧面２３Ａに接触している。なお、各傾斜面６１，６２は、径方向に湾曲した曲面であってもよい。 The thrust sleeve 41 is provided with an outer peripheral side inclined surface 61, an inner peripheral side inclined surface 62, a top portion 63, and a thin-walled portion 64. The outer peripheral side inclined surface 61 is provided on the surface of the flange portion 52 facing the thrust bearing 23, and is arranged on the outer peripheral portion side so that the outer diameter side is separated from the pressure receiving surface 23A of the thrust bearing 23 as compared with the inner diameter side. It has a flat slope. The inner peripheral side inclined surface 62 is provided on the surface of the flange portion 52 facing the thrust bearing 23, and is arranged on the inner peripheral portion side so that the inner diameter side is separated from the pressure receiving surface 23A of the thrust bearing 23 as compared with the outer diameter side. It has a flat slope with a smooth ring shape. The top portion 63 is a ring-shaped apex provided between the outer peripheral side inclined surface 61 and the inner peripheral side inclined surface 62. Since the outer peripheral side inclined surface 61 and the inner peripheral side inclined surface 62 are inclined in the radial direction with respect to the pressure receiving surface 23A of the thrust bearing 23, the top portion 63 comes into contact with the pressure receiving surface 23A of the thrust bearing 23. There is. The inclined surfaces 61 and 62 may be curved surfaces curved in the radial direction.

薄肉部６４は、スリーブ本体５１とフランジ部５２との連結部にリング形状をなして設けられている。薄肉部６４は、回転軸１４の軸方向における厚さが、フランジ部５２における回転軸１４の軸方向における厚さより薄く設定されている。そのため、スラストスリーブ４１は、フランジ部５２にスラスト荷重が作用としたとき、フランジ部５２がスリーブ本体５１に対して薄肉部６４を支点として回転軸１４の軸方向に弾性変形可能となっている。そのため、この薄肉部６４が前述した変形部として機能する。 The thin-walled portion 64 is provided in a ring shape at the connecting portion between the sleeve main body 51 and the flange portion 52. The thickness of the thin portion 64 in the axial direction of the rotating shaft 14 is set to be thinner than the thickness of the rotating shaft 14 in the axial direction of the flange portion 52. Therefore, when a thrust load acts on the flange portion 52, the thrust sleeve 41 can be elastically deformed in the axial direction of the rotating shaft 14 with the thin-walled portion 64 as a fulcrum with respect to the sleeve main body 51. Therefore, this thin-walled portion 64 functions as the above-mentioned deformed portion.

また、スラストリング４２は、傾斜面６５と頂部６６と薄肉部６７とが設けられている。傾斜面６５は、フランジ部５４におけるスラスト軸受２３に対向する面に設けられ、外径側に比べて内径側がスラスト軸受２３の受圧面２３Ｂから離間するようなリング状をなす平坦な傾斜面となっている。頂部６６は、傾斜面６５の外径側端部に設けられたリング形状をなす頂点である。この頂部６６は、傾斜面６５がスラスト軸受２３の受圧面２３Ｂに対して径方向に傾斜していることから、スラスト軸受２３の受圧面２３Ｂに接触している。なお、各傾斜面６５は、径方向に湾曲した曲面であってもよい。 Further, the thrust ring 42 is provided with an inclined surface 65, a top portion 66, and a thin-walled portion 67. The inclined surface 65 is provided on the surface of the flange portion 54 facing the thrust bearing 23, and is a flat inclined surface having a ring shape so that the inner diameter side is separated from the pressure receiving surface 23B of the thrust bearing 23 as compared with the outer diameter side. ing. The top 66 is a ring-shaped apex provided at the outer diameter side end of the inclined surface 65. Since the inclined surface 65 is inclined in the radial direction with respect to the pressure receiving surface 23B of the thrust bearing 23, the top portion 66 is in contact with the pressure receiving surface 23B of the thrust bearing 23. Each inclined surface 65 may be a curved surface curved in the radial direction.

薄肉部６７は、リング本体５３とフランジ部５４との連結部にリング形状をなして設けられている。薄肉部６７は、回転軸１４の軸方向における厚さが、フランジ部５４における回転軸１４の軸方向における厚さより薄く設定されている。そのため、スラストリング４２は、フランジ部５４にスラスト荷重が作用としたとき、フランジ部５４がリング本体５３に対して薄肉部６７を支点として回転軸１４の軸方向に弾性変形可能となっている。そのため、この薄肉部６７が前述した変形部として機能する。 The thin-walled portion 67 is provided in a ring shape at the connecting portion between the ring main body 53 and the flange portion 54. The thickness of the thin portion 67 in the axial direction of the rotating shaft 14 is set to be thinner than the thickness of the rotating shaft 14 in the axial direction of the flange portion 54. Therefore, when a thrust load acts on the flange portion 54, the thrust ring 42 can be elastically deformed in the axial direction of the rotating shaft 14 with the thin-walled portion 67 as a fulcrum with respect to the ring body 53. Therefore, this thin-walled portion 67 functions as the above-mentioned deformed portion.

ここで、上述したスラスト軸受装置４０の作用を説明する。図３及び図４は、スラスト軸受装置の作用を表す断面図である。 Here, the operation of the thrust bearing device 40 described above will be described. 3 and 4 are cross-sectional views showing the operation of the thrust bearing device.

そのため、排気タービン過給機１１が停止して回転軸１４の回転が停止しているとき、図２に示すように、スラスト軸受装置４０にて、スラストスリーブ４１は、フランジ部５２の頂部６３だけがスラスト軸受２３の受圧面２３Ａに接触すると共に、スラストリング４２は、フランジ部５４の頂部６６だけがスラスト軸受２３の受圧面２３Ｂに接触している。 Therefore, when the exhaust turbine supercharger 11 is stopped and the rotation of the rotating shaft 14 is stopped, as shown in FIG. 2, in the thrust bearing device 40, the thrust sleeve 41 is only the top 63 of the flange portion 52. Is in contact with the pressure receiving surface 23A of the thrust bearing 23, and in the thrust ring 42, only the top 66 of the flange portion 54 is in contact with the pressure receiving surface 23B of the thrust bearing 23.

そして、排気タービン過給機１１が稼働して回転軸１４が回転し、図３に示すように、回転軸１４に対して軸方向の一方側にスラスト荷重Ｆ１が作用すると、ベアリングハウジング１５Ｃの固定されたスラスト軸受２３に対して、回転軸１４とスラストスリーブ４１とスラストリング４２が同方向に若干移動する。すると、スラストリング４２は、フランジ部５４が薄肉部６７を支点としてスラスト荷重Ｆ１とは逆方向に変形し、傾斜面６５の一部または全部がスラスト軸受２３の受圧面２３Ｂに接触する。即ち、スラストリング４２のフランジ部５４とスラスト軸受２３の受圧面２３Ｂとの接触面積が増加する。つまり、スラスト荷重Ｆ１の上昇に伴ってフランジ部５４の変形量が大きくなることから、傾斜面６５とスラスト軸受２３の受圧面２３Ｂとの接触面積が増加する。そのため、スラスト軸受２３は、スラスト荷重Ｆ１の増加に対して軸受有効面積が増加することから、スラスト荷重Ｆ１の大きさに見合ったスラスト負荷能力が確保される。 Then, when the exhaust turbine supercharger 11 operates, the rotating shaft 14 rotates, and the thrust load F1 acts on one side in the axial direction with respect to the rotating shaft 14, the bearing housing 15C is fixed. The rotating shaft 14, the thrust sleeve 41, and the thrust ring 42 move slightly in the same direction with respect to the thrust bearing 23. Then, the flange portion 54 of the thrust ring 42 is deformed in the direction opposite to the thrust load F1 with the thin-walled portion 67 as a fulcrum, and a part or all of the inclined surface 65 comes into contact with the pressure receiving surface 23B of the thrust bearing 23. That is, the contact area between the flange portion 54 of the thrust ring 42 and the pressure receiving surface 23B of the thrust bearing 23 increases. That is, since the amount of deformation of the flange portion 54 increases as the thrust load F1 increases, the contact area between the inclined surface 65 and the pressure receiving surface 23B of the thrust bearing 23 increases. Therefore, since the effective bearing area of the thrust bearing 23 increases with the increase of the thrust load F1, the thrust load capacity commensurate with the magnitude of the thrust load F1 is secured.

一方、図４に示すように、回転軸１４に対して軸方向の他方側にスラスト荷重Ｆ２が作用すると、ベアリングハウジング１５Ｃの固定されたスラスト軸受２３に対して、回転軸１４とスラストスリーブ４１とスラストリング４２が同方向に若干移動する。すると、スラストスリーブ４１は、フランジ部５２が薄肉部６４を支点としてスラスト荷重Ｆ２とは逆方向に変形し、内周側傾斜面６２の一部または全部がスラスト軸受２３の受圧面２３Ａに接触する。即ち、スラストスリーブ４１のフランジ部５２とスラスト軸受２３の受圧面２３Ａとの接触面積が増加する。つまり、スラスト荷重Ｆ２の上昇に伴ってフランジ部５２の変形量が大きくなることから、内周側傾斜面６２とスラスト軸受２３の受圧面２３Ａとの接触面積が増加する。そのため、スラスト軸受２３は、スラスト荷重Ｆ２の増加に対して軸受有効面積が増加することから、スラスト荷重Ｆ２の大きさに見合ったスラスト負荷能力が確保される。 On the other hand, as shown in FIG. 4, when the thrust load F2 acts on the other side in the axial direction with respect to the rotating shaft 14, the rotating shaft 14 and the thrust sleeve 41 are applied to the fixed thrust bearing 23 of the bearing housing 15C. The thrust ring 42 moves slightly in the same direction. Then, in the thrust sleeve 41, the flange portion 52 is deformed in the direction opposite to the thrust load F2 with the thin wall portion 64 as a fulcrum, and a part or all of the inner peripheral side inclined surface 62 comes into contact with the pressure receiving surface 23A of the thrust bearing 23. .. That is, the contact area between the flange portion 52 of the thrust sleeve 41 and the pressure receiving surface 23A of the thrust bearing 23 increases. That is, since the amount of deformation of the flange portion 52 increases as the thrust load F2 increases, the contact area between the inner peripheral side inclined surface 62 and the pressure receiving surface 23A of the thrust bearing 23 increases. Therefore, since the effective bearing area of the thrust bearing 23 increases with the increase of the thrust load F2, the thrust load capacity corresponding to the magnitude of the thrust load F2 is secured.

なお、上述の説明にて、図３に示すように、回転軸１４にスラスト荷重Ｆ１が作用すると、スラスト軸受２３によりスラストリング４２のフランジ部５４が変形するが、板バネ４３の付勢力によりスラストスリーブ４１のフランジ部５２も変形するが、スラスト軸受２３の受圧面２３Ａに接触してもしなくてもよい。また、図４に示すように、回転軸１４にスラスト荷重Ｆ２が作用すると、スラスト軸受２３によりスラストスリーブ４１のフランジ部５２が変形するが、スラストリング４２のフランジ部５４は変形してもしなくてもよい。 In the above description, as shown in FIG. 3, when the thrust load F1 acts on the rotating shaft 14, the flange portion 54 of the thrust ring 42 is deformed by the thrust bearing 23, but the thrust is caused by the urging force of the leaf spring 43. The flange portion 52 of the sleeve 41 is also deformed, but it may or may not come into contact with the pressure receiving surface 23A of the thrust bearing 23. Further, as shown in FIG. 4, when the thrust load F2 acts on the rotating shaft 14, the flange portion 52 of the thrust sleeve 41 is deformed by the thrust bearing 23, but the flange portion 54 of the thrust string 42 is not deformed. May be good.

図５は、過給機回転数に対するスラスト荷重を表すグラフである。従来、図５に実線で表すように、過給機回転数の上昇に伴ってスラスト荷重が上昇し、低回転域での上昇率が高くて高回転域での上昇率が低いものと考えられており、上に凸形状となるような曲線形で表される。ところが、本出願人の実験によると、過給機回転数に対するスラスト荷重が複数の黒点で表され、低回転域での上昇率が低くて高回転域での上昇率が高いものとなり、図５に一点鎖線で表すように、下に凸形状となるような曲線形となった。そのため、本実施形態のスラスト軸受装置４０によれば、前述したように、スラスト荷重の上昇に伴ってフランジ部５２，５４とスラスト軸受２３との接触面積が増加することから、過給機回転数とスラスト荷重との関係は、図５に一点鎖線で表すものとなり、スラスト荷重の大きさに見合ったスラスト負荷能力を確保することができる。 FIG. 5 is a graph showing the thrust load with respect to the turbocharger rotation speed. Conventionally, as shown by the solid line in FIG. 5, it is considered that the thrust load increases as the turbocharger rotation speed increases, the increase rate in the low rotation range is high, and the increase rate in the high rotation range is low. It is represented by a curved shape that is convex upward. However, according to the experiment of the applicant, the thrust load with respect to the turbocharger rotation speed is represented by a plurality of black dots, and the rate of increase in the low speed range is low and the rate of increase in the high speed range is high. As shown by the alternate long and short dash line, it has a curved shape that is convex downward. Therefore, according to the thrust bearing device 40 of the present embodiment, as described above, the contact area between the flange portions 52 and 54 and the thrust bearing 23 increases as the thrust load increases, so that the supercharger rotation speed The relationship between the thrust load and the thrust load is represented by a single point chain line in FIG. 5, and the thrust load capacity corresponding to the magnitude of the thrust load can be secured.

このように第１実施形態のスラスト軸受装置にあっては、回転軸１４に固定されるスラストスリーブ４１及びスラストリング４２と、スラストスリーブ４１及びスラストリング４２の外周部に所定隙間Ｓ４を空けて設けられる各フランジ部５２，５４と、外周部がハウジング１５に支持されて内周部が所定隙間Ｓ４に配置されるスラスト軸受２３と、回転軸１４にスラスト荷重が作用したときにフランジ部５２，５４が変形することでフランジ部５２，５４とスラスト軸受２３との接触面積を増加させる変形部とを設けている。 As described above, in the thrust bearing device of the first embodiment, the thrust sleeve 41 and the thrust ring 42 fixed to the rotating shaft 14 and the thrust sleeve 41 and the thrust ring 42 are provided with a predetermined gap S4 on the outer periphery thereof. The flange portions 52, 54, the thrust bearing 23 whose outer peripheral portion is supported by the housing 15 and whose inner peripheral portion is arranged in the predetermined gap S4, and the flange portions 52, 54 when a thrust load acts on the rotating shaft 14. Is provided to provide a deformed portion that increases the contact area between the flange portions 52 and 54 and the thrust bearing 23 when the thrust bearing 23 is deformed.

従って、回転軸１４にスラスト荷重が作用すると、変形部によりスラストスリーブ４１及びスラストリング４２の各フランジ部５２，５４が変形することで、各フランジ部５２，５４とスラスト軸受２３との接触面積を増加することとなる。即ち、スラスト荷重の変動に応じて軸受有効面積が変化することとなり、軸受負荷能力を実際に回転軸１４に作用する荷重に適応させることで装置のコンパクト化を図ることができる。 Therefore, when a thrust load acts on the rotating shaft 14, the flange portions 52 and 54 of the thrust sleeve 41 and the thrust ring 42 are deformed by the deformed portion, so that the contact area between the flange portions 52 and 54 and the thrust bearing 23 is increased. It will increase. That is, the effective bearing area changes according to the fluctuation of the thrust load, and the device can be made compact by adapting the bearing load capacity to the load actually acting on the rotating shaft 14.

第１実施形態のスラスト軸受装置では、スラストスリーブ４１及びスラストリング４２の各フランジ部５２，５４におけるスラスト軸受２３に対向する面にリング形状をなす傾斜面６２，６５を設けている。従って、各フランジ部５２，５４に傾斜面６２，６５を設けることで、回転軸１４に作用するスラスト荷重の上昇に応じてフランジ部５２，５４の変形量が大きくなり、傾斜面６２，６５とスラスト軸受２３との接触面積が増加することとなり、スラスト荷重の変動に応じて軸受有効面積を適正に変化させることができる。 In the thrust bearing device of the first embodiment, the inclined surfaces 62 and 65 having a ring shape are provided on the surfaces of the flange portions 52 and 54 of the thrust sleeve 41 and the thrust ring 42 facing the thrust bearing 23. Therefore, by providing the inclined surfaces 62 and 65 on the flange portions 52 and 54, the amount of deformation of the flange portions 52 and 54 increases according to the increase in the thrust load acting on the rotating shaft 14, and the inclined surfaces 62 and 65 become the same. The contact area with the thrust bearing 23 is increased, and the effective area of the bearing can be appropriately changed according to the fluctuation of the thrust load.

この場合、傾斜面６２，６５をスラストスリーブ４１及びスラストリング４２の各フランジ部５２，５４に設けることで、スラスト軸受２３の形状を変更することなく、容易に傾斜面６２，６５を設けることができる。また、既存のスラストスリーブ４１とスラストリング４２を用いることで、部品点数の増加を防止してコストの増加を抑制することができると共に、回転軸１４の軸方向の一方側及び他方側のスラスト荷重に対して対応することができる。 In this case, by providing the inclined surfaces 62 and 65 on the flange portions 52 and 54 of the thrust sleeve 41 and the thrust ring 42, the inclined surfaces 62 and 65 can be easily provided without changing the shape of the thrust bearing 23. it can. Further, by using the existing thrust sleeve 41 and thrust ring 42, it is possible to prevent an increase in the number of parts and suppress an increase in cost, and a thrust load on one side and the other side of the rotating shaft 14 in the axial direction. Can be dealt with.

第１実施形態のスラスト軸受装置では、変形部として、スラストスリーブ４１及びスラストリング４２に薄肉部６４，６７を設けている。従って、変形部を薄肉部６４，６７とすることで、回転軸１４にスラスト荷重が作用したとき、フランジ部５２，５４を容易に変形させてスラスト軸受２３との接触面積を増加させることができ、構造の簡素化を図ることができる。 In the thrust bearing device of the first embodiment, thin-walled portions 64 and 67 are provided on the thrust sleeve 41 and the thrust ring 42 as deformed portions. Therefore, by using the thin-walled portions 64 and 67 as the deformed portions, the flange portions 52 and 54 can be easily deformed and the contact area with the thrust bearing 23 can be increased when a thrust load is applied to the rotating shaft 14. , The structure can be simplified.

また、第１実施形態の過給機にあっては、中空形状をなすハウジング１５と、ハウジング１５に装着されるスラスト軸受装置４０と、ハウジング１５にスラスト軸受装置４０により回転自在に支持される回転軸１４と、回転軸１４における軸方向の一端部に設けられるタービン１２と、回転軸１４における軸方向の他端部に設けられるコンプレッサ１３とを設けている。 Further, in the supercharger of the first embodiment, the hollow housing 15, the thrust bearing device 40 mounted on the housing 15, and the rotation rotatably supported by the thrust bearing device 40 on the housing 15. A shaft 14, a turbine 12 provided at one end of the rotating shaft 14 in the axial direction, and a compressor 13 provided at the other end of the rotating shaft 14 in the axial direction are provided.

従って、排ガスによりタービン１２が回転し、回転力が回転軸１４を介してタービン１２に伝達されてこのタービン１２が回転する。このとき、回転軸１４にスラスト荷重が作用すると、変形部によりスラストスリーブ４１及びスラストリング４２の各フランジ部５２，５４が変形することで、各フランジ部５２，５４とスラスト軸受２３との接触面積を増加することとなる。即ち、スラスト荷重の変動に応じて軸受有効面積が変化することとなり、軸受負荷能力を実際に回転軸１４に作用する荷重に適応させることで装置のコンパクト化を図ることができる。 Therefore, the exhaust gas rotates the turbine 12, and the rotational force is transmitted to the turbine 12 via the rotating shaft 14, and the turbine 12 rotates. At this time, when a thrust load acts on the rotating shaft 14, the flange portions 52, 54 of the thrust sleeve 41 and the thrust ring 42 are deformed by the deformed portion, so that the contact area between the flange portions 52, 54 and the thrust bearing 23 is formed. Will be increased. That is, the effective bearing area changes according to the fluctuation of the thrust load, and the device can be made compact by adapting the bearing load capacity to the load actually acting on the rotating shaft 14.

［第２実施形態］
図６は、第２実施形態のスラスト軸受装置を表す断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。 [Second Embodiment]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the thrust bearing device of the second embodiment. Members having the same functions as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

第２実施形態において、図６に示すように、スラスト軸受装置７０は、スラストスリーブ（筒部材）７１と、スラストリング（筒部材）７２と、スラスト軸受７３と、板バネ４３とを備えている。 In the second embodiment, as shown in FIG. 6, the thrust bearing device 70 includes a thrust sleeve (cylinder member) 71, a thrust ring (cylinder member) 72, a thrust bearing 73, and a leaf spring 43. ..

スラストスリーブ７１は、回転軸１４における小径部１４Ｂの外周部に周方向及び軸方向に相対移動不能に固定されている。スラストスリーブ７１は、円筒形状をなすスリーブ本体８１と、円板形状をなしてスリーブ本体８１における軸方向の一方側に一体に設けられるフランジ部８２とから構成されている。また、スラストリング７２は、回転軸１４における小径部１４Ｂの外周部に周方向及び軸方向に相対移動不能に固定されている。スラストリング７２は、円筒形状をなすリング本体８３と、円板形状をなしてリング本体８３における軸方向の一方側に一体に設けられるフランジ部８４とから構成されている。そして、スラストスリーブ７１とスラストリング７２は、スリーブ本体８１とリング本体８３が回転軸１４の軸方向に直列に配置され、スリーブ本体８１の一端部とリング本体８３の一端部が当接している。また、スラストスリーブ７１は、スリーブ本体８１の他端部がコンプレッサ羽根車２６の背面２６ａに当接し、スラストリング７２は、リング本体８３の他端部が回転軸１４の段付部１４Ｃの端面に当接している。 The thrust sleeve 71 is fixed to the outer peripheral portion of the small diameter portion 14B on the rotating shaft 14 so as to be relatively immovable in the circumferential direction and the axial direction. The thrust sleeve 71 is composed of a sleeve body 81 having a cylindrical shape and a flange portion 82 having a disk shape and integrally provided on one side of the sleeve body 81 in the axial direction. Further, the thrust ring 72 is fixed to the outer peripheral portion of the small diameter portion 14B on the rotating shaft 14 so as to be relatively immovable in the circumferential direction and the axial direction. The thrust ring 72 is composed of a ring body 83 having a cylindrical shape and a flange portion 84 having a disk shape and integrally provided on one side of the ring body 83 in the axial direction. In the thrust sleeve 71 and the thrust ring 72, the sleeve body 81 and the ring body 83 are arranged in series in the axial direction of the rotating shaft 14, and one end of the sleeve body 81 and one end of the ring body 83 are in contact with each other. Further, in the thrust sleeve 71, the other end of the sleeve body 81 is in contact with the back surface 26a of the compressor impeller 26, and in the thrust ring 72, the other end of the ring body 83 is on the end surface of the stepped portion 14C of the rotating shaft 14. It is in contact.

回転軸１４の外周部にスラストスリーブ７１とスラストリング７２が直列をなして固定されることで、各フランジ部８２，８４の間に回転軸１４の軸方向に沿う所定隙間Ｓ４が設けられる。スラスト軸受７３は、回転軸１４が貫通する貫通孔７３ａが形成された円板形状をなし、各平面側に回転軸１４の軸方向にほぼ直行する受圧面７３Ａ，７３Ｂが設けられている。スラスト軸受７３は、外周部がベアリングハウジング１５Ｃに固定され、内周部が所定隙間Ｓ４に配置されている。板バネ４３は、中心部に貫通孔が設けられた円板形状をなし、外周部がベアリングハウジング１５Ｃに固定され、内周部がスラストスリーブ７１のフランジ部８２に接触している。即ち、板バネ４３は、自身の付勢力によりフランジ部８２を介してスラストスリーブ７１をスラストリング７２側に押圧している。 By fixing the thrust sleeve 71 and the thrust ring 72 in series to the outer peripheral portion of the rotating shaft 14, a predetermined gap S4 along the axial direction of the rotating shaft 14 is provided between the flange portions 82 and 84. The thrust bearing 73 has a disk shape in which a through hole 73a through which the rotating shaft 14 penetrates is formed, and pressure receiving surfaces 73A and 73B substantially orthogonal to the axial direction of the rotating shaft 14 are provided on each plane side. The outer peripheral portion of the thrust bearing 73 is fixed to the bearing housing 15C, and the inner peripheral portion is arranged in the predetermined gap S4. The leaf spring 43 has a disk shape having a through hole at the center thereof, the outer peripheral portion thereof is fixed to the bearing housing 15C, and the inner peripheral portion is in contact with the flange portion 82 of the thrust sleeve 71. That is, the leaf spring 43 presses the thrust sleeve 71 toward the thrust ring 72 side via the flange portion 82 by its own urging force.

そして、本実施形態にて、第２実施形態のスラスト軸受装置７０は、回転軸１４の軸方向の一方側に荷重が作用したときに、スラスト軸受７３が変形することで、各フランジ部８２，８４とスラスト軸受７３との接触面積を増加させる変形部が設けられている。 Then, in the present embodiment, in the thrust bearing device 70 of the second embodiment, when a load is applied to one side in the axial direction of the rotating shaft 14, the thrust bearing 73 is deformed, so that each flange portion 82, A deformed portion is provided to increase the contact area between the 84 and the thrust bearing 73.

スラスト軸受７３は、内周部に回転軸１４の軸方向に変形用隙間Ｓ５を空けて円板形状をなす一対の変形フランジ部９１，９２が設けられている。第１変形フランジ部９１は、第１傾斜面９３と頂部９４と薄肉部９５とが設けられている。第１傾斜面９３は、第１変形フランジ部９１におけるスラストスリーブ７１に対向する面に設けられ、内径側に比べて外径側がスラストスリーブ７１のフランジ部８２の対向面から離間するようなリング状をなす平坦な傾斜面となっている。頂部９４は、第１傾斜面９３の内径側端部に設けられたリング形状をなす頂点である。この頂部９４は、第１傾斜面９３がスラストスリーブ７１に対して径方向に傾斜していることから、スラストスリーブ７１に接触している。 The thrust bearing 73 is provided with a pair of deformable flange portions 91 and 92 having a disk shape with a deformation gap S5 in the axial direction of the rotating shaft 14 at the inner peripheral portion. The first deformed flange portion 91 is provided with a first inclined surface 93, a top portion 94, and a thin-walled portion 95. The first inclined surface 93 is provided on the surface of the first deformed flange portion 91 facing the thrust sleeve 71, and has a ring shape such that the outer diameter side is separated from the facing surface of the flange portion 82 of the thrust sleeve 71 as compared with the inner diameter side. It has a flat slope. The top portion 94 is a ring-shaped apex provided at the inner diameter side end portion of the first inclined surface 93. The top portion 94 is in contact with the thrust sleeve 71 because the first inclined surface 93 is inclined in the radial direction with respect to the thrust sleeve 71.

薄肉部９５は、第１変形フランジ部９１の分岐部にリング形状をなして設けられている。薄肉部９５は、回転軸１４の軸方向における厚さが、スラスト軸受７３における回転軸１４の軸方向における厚さより薄く設定されている。そのため、スラスト軸受７３は、第１変形フランジ部９１にスラスト荷重が作用したとき、第１変形フランジ部９１が薄肉部９５を支点として回転軸１４の軸方向に弾性変形可能となっている。そのため、この薄肉部９５が前述した変形部として機能する。なお、薄肉部９５は、第１変形フランジ部９１の内径側端部より薄く形成されている。 The thin-walled portion 95 is provided in a ring shape at the branch portion of the first deformable flange portion 91. The thickness of the thin portion 95 in the axial direction of the rotating shaft 14 is set to be thinner than the thickness of the rotating shaft 14 in the thrust bearing 73 in the axial direction. Therefore, in the thrust bearing 73, when a thrust load is applied to the first deformable flange portion 91, the first deformable flange portion 91 can be elastically deformed in the axial direction of the rotating shaft 14 with the thin-walled portion 95 as a fulcrum. Therefore, this thin-walled portion 95 functions as the above-mentioned deformed portion. The thin-walled portion 95 is formed thinner than the inner diameter side end portion of the first deformed flange portion 91.

また、第２変形フランジ部９２は、第２傾斜面９６と頂部９７と薄肉部９８とが設けられている。第２傾斜面９６は、第２変形フランジ部９２におけるスラストリング７２に対向する面に設けられ、内径側に比べて外径側がスラストリング７２のフランジ部８４の対向面から離間するようなリング状をなす平坦な傾斜面となっている。頂部９７は、第２傾斜面９６の内径側端部に設けられたリング形状をなす頂点である。この頂部９７は、第２傾斜面９６がスラストリング７２に対して径方向に傾斜していることから、スラストリング７２に接触している。 Further, the second deformed flange portion 92 is provided with a second inclined surface 96, a top portion 97, and a thin-walled portion 98. The second inclined surface 96 is provided on the surface of the second deformed flange portion 92 facing the thrust ring 72, and has a ring shape such that the outer diameter side is separated from the facing surface of the thrust ring 72 of the thrust ring 72 as compared with the inner diameter side. It has a flat slope. The top portion 97 is a ring-shaped apex provided at the inner diameter side end portion of the second inclined surface 96. The top portion 97 is in contact with the thrust ring 72 because the second inclined surface 96 is inclined in the radial direction with respect to the thrust ring 72.

薄肉部９８は、第２変形フランジ部９２の分岐部にリング形状をなして設けられている。薄肉部９８は、回転軸１４の軸方向における厚さが、スラスト軸受７３における回転軸１４の軸方向における厚さより薄く設定されている。そのため、スラスト軸受７３は、第２変形フランジ部９２にスラスト荷重が作用したとき、第２変形フランジ部９２が薄肉部９８を支点として回転軸１４の軸方向に弾性変形可能となっている。そのため、この薄肉部９８が前述した変形部として機能する。なお、薄肉部９８は、第２変形フランジ部９２の内径側端部より薄く形成されている。 The thin-walled portion 98 is provided in a ring shape at the branch portion of the second deformed flange portion 92. The thickness of the thin portion 98 in the axial direction of the rotating shaft 14 is set to be thinner than the thickness of the rotating shaft 14 in the thrust bearing 73 in the axial direction. Therefore, in the thrust bearing 73, when a thrust load is applied to the second deformable flange portion 92, the second deformable flange portion 92 can be elastically deformed in the axial direction of the rotating shaft 14 with the thin-walled portion 98 as a fulcrum. Therefore, this thin-walled portion 98 functions as the above-mentioned deformed portion. The thin portion 98 is formed thinner than the inner diameter side end portion of the second deformed flange portion 92.

そのため、排気タービン過給機１１が停止して回転軸１４の回転が停止しているとき、スラスト軸受装置７０にて、スラスト軸受７３は、各変形フランジ部９１，９２の頂部９４，９７だけがスラストスリーブ７１及びスラストリング７２の各フランジ部８２，８４に接触している。 Therefore, when the exhaust turbine supercharger 11 is stopped and the rotation of the rotating shaft 14 is stopped, in the thrust bearing device 70, the thrust bearing 73 has only the tops 94 and 97 of the deformed flange portions 91 and 92. It is in contact with the flange portions 82 and 84 of the thrust sleeve 71 and the thrust ring 72.

そして、排気タービン過給機１１が稼働して回転軸１４が回転し、回転軸１４に対して軸方向の一方側（図６にて左方）にスラスト荷重が作用すると、ベアリングハウジング１５Ｃの固定されたスラスト軸受７３に対して、回転軸１４とスラストスリーブ７１とスラストリング７２が同方向に若干移動する。すると、スラスト軸受７３は、第２変形フランジ部９２が薄肉部９８を支点としてスラスト荷重と同方向に変形し、第２傾斜面９６（受圧面７３Ｂ）の一部または全部がフランジ部８４に接触する。即ち、スラストリング７２のフランジ部８４とスラスト軸受７３の受圧面７３Ｂとの接触面積が増加する。つまり、スラスト荷重の上昇に伴って第２変形フランジ部９２の変形量が大きくなることから、第２傾斜面９６（受圧面７３Ｂ）とフランジ部８４との接触面積が増加する。そのため、スラスト軸受７３は、スラスト荷重の増加に対して軸受有効面積が増加することから、スラスト荷重の大きさに見合ったスラスト負荷能力が確保される。 Then, when the exhaust turbine supercharger 11 operates, the rotating shaft 14 rotates, and a thrust load acts on one side (left in FIG. 6) in the axial direction with respect to the rotating shaft 14, the bearing housing 15C is fixed. The rotating shaft 14, the thrust sleeve 71, and the thrust ring 72 move slightly in the same direction with respect to the thrust bearing 73. Then, in the thrust bearing 73, the second deformed flange portion 92 is deformed in the same direction as the thrust load with the thin wall portion 98 as a fulcrum, and a part or all of the second inclined surface 96 (pressure receiving surface 73B) comes into contact with the flange portion 84. To do. That is, the contact area between the flange portion 84 of the thrust ring 72 and the pressure receiving surface 73B of the thrust bearing 73 increases. That is, since the amount of deformation of the second deformed flange portion 92 increases as the thrust load increases, the contact area between the second inclined surface 96 (pressure receiving surface 73B) and the flange portion 84 increases. Therefore, since the effective area of the thrust bearing 73 increases with respect to the increase in the thrust load, the thrust load capacity corresponding to the magnitude of the thrust load is secured.

一方、回転軸１４に対して軸方向の他方側（図６にて右方）にスラスト荷重が作用すると、ベアリングハウジング１５Ｃの固定されたスラスト軸受７３に対して、回転軸１４とスラストスリーブ７１とスラストリング７２が同方向に若干移動する。すると、スラスト軸受７３は、第１変形フランジ部９１が薄肉部９５を支点としてスラスト荷重と同方向に変形し、第１傾斜面９３の一部または全部がフランジ部８２に接触する。即ち、スラストスリーブ７１のフランジ部８２とスラスト軸受７３の受圧面２３Ａとの接触面積が増加する。つまり、スラスト荷重の上昇に伴って第１変形フランジ部９１の変形量が大きくなることから、第１傾斜面９３（受圧面７３Ａ）とフランジ部８２との接触面積が増加する。そのため、スラスト軸受７３は、スラスト荷重の増加に対して軸受有効面積が増加することから、スラスト荷重の大きさに見合ったスラスト負荷能力が確保される。 On the other hand, when a thrust load acts on the other side in the axial direction (right side in FIG. 6) with respect to the rotating shaft 14, the rotating shaft 14 and the thrust sleeve 71 are applied to the fixed thrust bearing 73 of the bearing housing 15C. The thrust ring 72 moves slightly in the same direction. Then, in the thrust bearing 73, the first deformed flange portion 91 is deformed in the same direction as the thrust load with the thin wall portion 95 as a fulcrum, and a part or all of the first inclined surface 93 comes into contact with the flange portion 82. That is, the contact area between the flange portion 82 of the thrust sleeve 71 and the pressure receiving surface 23A of the thrust bearing 73 increases. That is, since the amount of deformation of the first deformed flange portion 91 increases as the thrust load increases, the contact area between the first inclined surface 93 (pressure receiving surface 73A) and the flange portion 82 increases. Therefore, since the effective area of the thrust bearing 73 increases with respect to the increase in the thrust load, the thrust load capacity corresponding to the magnitude of the thrust load is secured.

このように第２実施形態のスラスト軸受装置にあっては、回転軸１４に固定されるスラストスリーブ７１及びスラストリング７２と、スラストスリーブ７１及びスラストリング７２の外周部に所定隙間Ｓ４を空けて設けられる各フランジ部８２，８４と、外周部がハウジング１５に支持されて内周部が所定隙間Ｓ４に配置されるスラスト軸受７３と、回転軸１４にスラスト荷重が作用したときにスラスト軸受７３が変形することでフランジ部８２，８４とスラスト軸受７３との接触面積を増加させる変形部とを設けている。 As described above, in the thrust bearing device of the second embodiment, the thrust sleeve 71 and the thrust ring 72 fixed to the rotating shaft 14 and the thrust sleeve 71 and the thrust ring 72 are provided with a predetermined gap S4 on the outer periphery thereof. Each of the flange portions 82 and 84, the thrust bearing 73 whose outer peripheral portion is supported by the housing 15 and whose inner peripheral portion is arranged in the predetermined gap S4, and the thrust bearing 73 are deformed when a thrust load is applied to the rotating shaft 14. By doing so, a deformed portion that increases the contact area between the flange portions 82 and 84 and the thrust bearing 73 is provided.

従って、回転軸１４にスラスト荷重が作用すると、変形部によりスラスト軸受７３が変形することで、各フランジ部８２，８４とスラスト軸受７３との接触面積を増加することとなる。即ち、スラスト荷重の変動に応じて軸受有効面積が変化することとなり、軸受負荷能力を実際に回転軸１４に作用する荷重に適応させることで装置のコンパクト化を図ることができる。 Therefore, when a thrust load acts on the rotating shaft 14, the thrust bearing 73 is deformed by the deformed portion, so that the contact area between the flange portions 82 and 84 and the thrust bearing 73 is increased. That is, the effective bearing area changes according to the fluctuation of the thrust load, and the device can be made compact by adapting the bearing load capacity to the load actually acting on the rotating shaft 14.

第２実施形態のスラスト軸受装置では、傾斜面９３，９６をスラスト軸受７３におけるフランジ部８２，８４に対向する面に設けている。従って、スラスト軸受７３だけを形状変更すればよく、部品点数の増加を防止して製造コストの増加を抑制することができる。 In the thrust bearing device of the second embodiment, the inclined surfaces 93 and 96 are provided on the surfaces of the thrust bearing 73 facing the flange portions 82 and 84. Therefore, it is only necessary to change the shape of the thrust bearing 73, and it is possible to prevent an increase in the number of parts and suppress an increase in manufacturing cost.

第２実施形態のスラスト軸受装置では、変形部として、スラスト軸受７３の内周部側に薄肉部９５，９８を設けている。従って、変形部を薄肉部９５，９８とすることで、回転軸１４にスラスト荷重が作用したとき、スラスト軸受７３を容易に変形させてフランジ部８２，８４との接触面積を増加させることができ、構造の簡素化を図ることができる。 In the thrust bearing device of the second embodiment, thin-walled portions 95 and 98 are provided on the inner peripheral portion side of the thrust bearing 73 as deformed portions. Therefore, by making the deformed portions 95 and 98 thin-walled portions, when a thrust load is applied to the rotating shaft 14, the thrust bearing 73 can be easily deformed and the contact area with the flange portions 82 and 84 can be increased. , The structure can be simplified.

第２実施形態のスラスト軸受装置では、変形部として、スラスト軸受７３の内周部に変形用隙間Ｓ５を空けて一対の変形フランジ部９１，９２を設けている。従って、変形部を変形フランジ部９１，９２とすることで、回転軸１４にスラスト荷重が作用したとき、変形フランジ部９１，９２を容易に変形させてフランジ部８２，８４との接触面積を増加させることができる。 In the thrust bearing device of the second embodiment, as a deformation portion, a pair of deformation flange portions 91 and 92 are provided as a deformation portion with a deformation gap S5 at the inner peripheral portion of the thrust bearing 73. Therefore, by using the deformed flange portions 91 and 92 as the deformed portions, when a thrust load is applied to the rotating shaft 14, the deformed flange portions 91 and 92 are easily deformed to increase the contact area with the flange portions 82 and 84. Can be made to.

[第３実施形態]
図７は、第３実施形態のスラスト軸受装置を表す断面図、図８は、過給機回転数に対するスラスト荷重を表すグラフである。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。 [Third Embodiment]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the thrust bearing device of the third embodiment, and FIG. 8 is a graph showing the thrust load with respect to the supercharger rotation speed. Members having the same functions as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

第３実施形態において、図７に示すように、排気タービン過給機１００は、主に、タービン１２（図１参照）と、コンプレッサ１３と、回転軸１４とにより構成され、これらがハウジング１５内に収容されている。 In the third embodiment, as shown in FIG. 7, the exhaust turbine supercharger 100 is mainly composed of a turbine 12 (see FIG. 1), a compressor 13, and a rotating shaft 14, and these are inside the housing 15. Is housed in.

コンプレッサ１３にて、コンプレッサ羽根車２６は、外周部に周方向に沿ってフランジ部１０１が設けられる一方、ベアリングハウジング１５Ｃにおけるディフューザ３６に面する端面にカバー部材１０２が固定されている。カバー部材１０２は、中心部に貫通孔が形成された円板形状をなし、外周部がベアリングハウジング１５Ｃに固定され、内周部がコンプレッサ羽根車２６のフランジ部１０１に対して、所定隙間を空けて回転軸１４の軸方向に重なるように位置している。また、ベアリングハウジング１５Ｃは、コンプレッサ羽根車２６の背面２６ａに対向する位置に凹部１０３が形成されると共に、コンプレッサ羽根車２６の背面２６ａ側に突出する凸部１０４が形成されている。 In the compressor 13, the compressor impeller 26 is provided with a flange portion 101 on the outer peripheral portion along the circumferential direction, while the cover member 102 is fixed to the end surface of the bearing housing 15C facing the diffuser 36. The cover member 102 has a disk shape having a through hole formed in the central portion, the outer peripheral portion is fixed to the bearing housing 15C, and the inner peripheral portion has a predetermined gap with respect to the flange portion 101 of the compressor impeller 26. It is located so as to overlap the rotating shaft 14 in the axial direction. Further, in the bearing housing 15C, a recess 103 is formed at a position facing the back surface 26a of the compressor impeller 26, and a convex portion 104 projecting toward the back surface 26a of the compressor impeller 26 is formed.

コンプレッサ羽根車２６の背面２６ａとベアリングハウジング１５Ｃとの間にリング形状をなして圧力調整用空間部Ｐ２が設けられる。また、コンプレッサ１３における圧縮空気吐出口３５（ディフューザ３６）側の吐出口側空間部Ｐ１と圧力調整用空間部Ｐ２との間に第１シール隙間Ｓ１１が設けられている。この第１シール隙間Ｓ１１は、コンプレッサ羽根車２６のフランジ部１０１とカバー部材１０２との間の軸方向隙間である。更に、圧力調整用空間部Ｐ２と回転軸側空間部Ｐ３との間に第２シール隙間Ｓ１２が設けられている。回転軸側空間部Ｐ３は、スラスト軸受装置を構成するスラストスリーブ７１が配置される空間部であり、第２シール隙間Ｓ１２は、コンプレッサ羽根車２６の背面２６ａとベアリングハウジング１５Ｃの凸部１０４との間の軸方向隙間である。 A ring-shaped pressure adjusting space P2 is provided between the back surface 26a of the compressor impeller 26 and the bearing housing 15C. Further, a first seal gap S11 is provided between the discharge port side space P1 on the compressed air discharge port 35 (diffuser 36) side of the compressor 13 and the pressure adjusting space P2. The first seal gap S11 is an axial gap between the flange portion 101 of the compressor impeller 26 and the cover member 102. Further, a second seal gap S12 is provided between the pressure adjusting space portion P2 and the rotating shaft side space portion P3. The rotating shaft side space portion P3 is a space portion in which the thrust sleeve 71 constituting the thrust bearing device is arranged, and the second seal gap S12 is formed between the back surface 26a of the compressor impeller 26 and the convex portion 104 of the bearing housing 15C. Axial gap between them.

そのため、コンプレッサ１３の回転時に、吐出口側空間部Ｐ１の圧力が高くなると、コンプレッサ１３がタービン１２側に押圧されて回転軸１４に対してタービン１２側へのスラスト荷重が作用する。すると、このスラスト荷重によりコンプレッサ１３がタービン１２側に移動し、第１シール隙間Ｓ１１が大きくなる一方、第２シール隙間Ｓ１２が小さくなる。すると、圧力調整用空間部Ｐ２の容積が減少して圧力が高くなることから、ベアリングハウジング１５Ｃに対してコンプレッサ１３を押圧する圧力が高くなり、回転軸１４に対してコンプレッサ１３側へのスラスト荷重が作用する。すると、このスラスト荷重によりコンプレッサ１３がタービン１２とは逆側に移動し、第１シール隙間Ｓ１１が小さくなる一方、第２シール隙間Ｓ１２が大きくなる。即ち、吐出口側空間部Ｐ１と圧力調整用空間部Ｐ２との圧力変動により第１シール隙間Ｓ１１と第２シール隙間Ｓ１２の大きさが変動し、スラスト荷重を低減することができる。その結果、負荷能力を実際に回転軸１４に作用する荷重に適応させることで装置のコンパクト化を図ることができる。 Therefore, when the pressure of the discharge port side space P1 increases during the rotation of the compressor 13, the compressor 13 is pressed toward the turbine 12 and a thrust load acts on the rotating shaft 14 toward the turbine 12. Then, the compressor 13 moves to the turbine 12 side due to this thrust load, and the first seal gap S11 becomes larger, while the second seal gap S12 becomes smaller. Then, since the volume of the pressure adjusting space P2 decreases and the pressure increases, the pressure for pressing the compressor 13 against the bearing housing 15C increases, and the thrust load toward the compressor 13 with respect to the rotating shaft 14 increases. Works. Then, the compressor 13 moves to the opposite side of the turbine 12 due to this thrust load, and the first seal gap S11 becomes smaller, while the second seal gap S12 becomes larger. That is, the size of the first seal gap S11 and the second seal gap S12 fluctuates due to the pressure fluctuation between the discharge port side space portion P1 and the pressure adjusting space portion P2, and the thrust load can be reduced. As a result, the device can be made compact by adapting the load capacity to the load actually acting on the rotating shaft 14.

図８は、過給機回転数に対するスラスト荷重を表すグラフである。従来、図８に実線で表すように、過給機回転数の上昇に伴ってスラスト荷重が上昇し、低回転域での上昇率が高くて高回転域での上昇率が低いものと考えられており、上に凸形状となるような曲線形で表される。ところが、本出願人の実験によると、過給機回転数に対するスラスト荷重が複数の黒点で表され、低回転域での上昇率が低くて高回転域での上昇率が高いものとなり、図８に一点鎖線で表すように、上に凸形状となるような曲線形となった。そのため、本実施形態の排気タービン過給機１００によれば、前述したように、吐出口側空間部Ｐ１と圧力調整用空間部Ｐ２との差圧により回転軸１４に作用するスラスト荷重を低減することができることから、過給機回転数とスラスト荷重との関係は、図８に一点鎖線で表すものとなり、スラスト荷重の大きさに見合ったスラスト負荷能力を確保することができる。 FIG. 8 is a graph showing the thrust load with respect to the turbocharger rotation speed. Conventionally, as shown by the solid line in FIG. 8, it is considered that the thrust load increases as the turbocharger rotation speed increases, the increase rate in the low rotation range is high, and the increase rate in the high rotation range is low. It is represented by a curved shape that is convex upward. However, according to the experiment of the applicant, the thrust load with respect to the turbocharger rotation speed is represented by a plurality of black dots, and the rate of increase in the low speed range is low and the rate of increase in the high speed range is high. As shown by the alternate long and short dash line, it has a curved shape that is convex upward. Therefore, according to the exhaust turbine supercharger 100 of the present embodiment, as described above, the thrust load acting on the rotating shaft 14 is reduced by the differential pressure between the discharge port side space portion P1 and the pressure adjusting space portion P2. Therefore, the relationship between the supercharger rotation speed and the thrust load is represented by a single point chain line in FIG. 8, and the thrust load capacity corresponding to the magnitude of the thrust load can be secured.

第３実施形態の過給機にあっては、中空形状をなすハウジング１５と、ハウジング１５に回転自在に支持される回転軸１４と、回転軸１４における軸方向の一端部に設けられるタービン１２と、回転軸１４における軸方向の他端部に設けられるコンプレッサ１３と、コンプレッサ１３の背面２６ａとハウジング１５との間にリング形状をなして設けられる圧力調整用空間部Ｐ２と、コンプレッサ１３の吐出口側空間部Ｐ１と圧力調整用空間部Ｐ２との間に設けられる第１シール隙間Ｓ１１と、圧力調整用空間部Ｐ２と回転軸側空間部Ｐ３との間に設けられる第２シール隙間Ｓ１１とを設けている。 In the compressor of the third embodiment, the hollow housing 15, the rotating shaft 14 rotatably supported by the housing 15, and the turbine 12 provided at one end of the rotating shaft 14 in the axial direction. , The compressor 13 provided at the other end of the rotating shaft 14 in the axial direction, the pressure adjusting space P2 provided in a ring shape between the back surface 26a of the compressor 13 and the housing 15, and the discharge port of the compressor 13. The first seal gap S11 provided between the side space portion P1 and the pressure adjusting space portion P2 and the second seal gap S11 provided between the pressure adjusting space portion P2 and the rotating shaft side space portion P3 are provided. It is provided.

従って、吐出口側空間部Ｐ１の圧力が高くなると、コンプレッサ１３を介して回転軸１４にタービン１２側へのスラスト荷重が作用し、第１シール隙間Ｓ１１が大きくなる一方、第２シール隙間Ｓ１２が小さくなり、圧力調整用空間部Ｐ２の圧力が高くなる。圧力調整用空間部Ｐ２の圧力が高くなると、コンプレッサ１３を介して回転軸１４にコンプレッサ１３側へのスラスト荷重が作用する。その結果、吐出口側空間部Ｐ１と圧力調整用空間部Ｐ２との差圧によりスラスト荷重を低減することができ、負荷能力を実際に回転軸１４に作用する荷重に適応させることで装置のコンパクト化を図ることができる。 Therefore, when the pressure in the discharge port side space P1 becomes high, a thrust load acts on the rotating shaft 14 via the compressor 13 toward the turbine 12 side, and the first seal gap S11 becomes large, while the second seal gap S12 becomes large. The pressure becomes smaller and the pressure in the pressure adjusting space P2 becomes higher. When the pressure in the pressure adjusting space P2 becomes high, a thrust load on the compressor 13 side acts on the rotating shaft 14 via the compressor 13. As a result, the thrust load can be reduced by the differential pressure between the discharge port side space P1 and the pressure adjusting space P2, and the load capacity is adapted to the load actually acting on the rotating shaft 14, so that the device is compact. Can be achieved.

１１，１００排気タービン過給機
１２タービン
１３コンプレッサ
１４回転軸
１５ハウジング
２１，２２ジャーナル軸受
２３，７３スラスト軸受
２４タービンディスク
２５タービン翼
２６コンプレッサ羽根車
２７ブレード
４０，７０スラスト軸受装置
４１，７１スラストスリーブ
４２，７２スラストリング
４３板バネ
５１，８１スリーブ本体
５２，５４，８２，８４フランジ部
５３，８３リング本体
６１外周側傾斜面
６２内周側傾斜面
６３，６６，９４，９７頂部
６４，６７，９５，９８薄肉部
６５傾斜面
９１第１変形フランジ部
９２第２変形フランジ部
９３第１傾斜面
９６第２傾斜面
Ｐ１吐出口側空間部
Ｐ２圧力調整用空間部
Ｐ３回転軸側空間部
Ｓ１１第１シール隙間
Ｓ１２第２シール隙間 11,100 Exhaust turbine supercharger 12 Turbine 13 Compressor 14 Rotating shaft 15 Housing 21,22 Journal bearing 23,73 Thrust bearing 24 Turbine disk 25 Turbine blade 26 Compressor impeller 27 Blade 40,70 Thrust bearing device 41,71 Thrust sleeve 42, 72 Thrust ring 43 Leaf spring 51, 81 Sleeve body 52, 54, 82, 84 Flange part 53, 83 Ring body 61 Outer peripheral side inclined surface 62 Inner peripheral side inclined surface 63, 66, 94, 97 Top 64, 67, 95,98 Thin wall part 65 Inclined surface 91 1st deformed flange part 92 2nd deformed flange part 93 1st inclined surface 96 2nd inclined surface P1 Discharge port side space part P2 Pressure adjustment space part P3 Rotating shaft side space part S11 No. 1 seal gap S12 2nd seal gap

Claims

回転軸に固定される筒部材と、
前記筒部材の外周部に前記回転軸の軸方向に所定隙間を空けて設けられる円板形状をなす一対のフランジ部と、
外周部がハウジングに支持されて内周部が前記所定隙間に配置されるスラスト軸受と、
前記回転軸に対して前記回転軸の軸方向の一方側へのスラスト荷重が作用したときに前記フランジ部または前記スラスト軸受が変形することでスラスト荷重の変動に応じて前記フランジ部と前記スラスト軸受との接触面積を増加させる変形部と、
を備え、
前記フランジ部と前記スラスト軸受の対向する一方の面に外径側が前記スラスト軸受側に位置して内径側が前記フランジ部側に位置するリング形状をなす傾斜面が設けられる、
ことを特徴とするスラスト軸受装置。 A tubular member fixed to the rotating shaft and
A pair of disc-shaped flange portions provided on the outer peripheral portion of the tubular member with a predetermined gap in the axial direction of the rotating shaft.
A thrust bearing whose outer peripheral portion is supported by the housing and whose inner peripheral portion is arranged in the predetermined gap.
When a thrust load acts on the rotating shaft in one side in the axial direction of the rotating shaft, the flange portion or the thrust bearing is deformed, so that the flange portion and the thrust bearing respond to fluctuations in the thrust load. Deformed parts that increase the contact area with
Bei to give a,
A ring-shaped inclined surface having an outer diameter side located on the thrust bearing side and an inner diameter side located on the flange portion side is provided on one surface of the flange portion and the thrust bearing facing each other.
A thrust bearing device characterized by the fact that.

前記傾斜面は、前記フランジ部における前記スラスト軸受に対向する面に設けられ、外径側に比べて内径側が前記スラスト軸受から離間することを特徴とする請求項１に記載のスラスト軸受装置。 The thrust bearing device according to claim 1 , wherein the inclined surface is provided on a surface of the flange portion facing the thrust bearing, and the inner diameter side is separated from the thrust bearing as compared with the outer diameter side.

前記変形部は、前記筒部材と前記フランジ部との連結部にリング形状をなして設けられ、前記回転軸の軸方向における厚さが前記フランジ部における前記回転軸の軸方向における厚さより薄く設定される薄肉部であることを特徴とする請求項２に記載のスラスト軸受装置。 The deformed portion is provided in a ring shape at the connecting portion between the tubular member and the flange portion, and the thickness of the rotating shaft in the axial direction is set to be thinner than the thickness of the flange portion in the axial direction of the rotating shaft. The thrust bearing device according to claim 2 , wherein the portion is a thin portion to be formed.

前記筒部材は、前記回転軸の外周部に軸方向に直列に固定されるスラストスリーブとスラストリングであり、前記スラストスリーブと前記スラストリングは、円筒形状をなすスリーブ本体と、円板形状をなしてスリーブ本体５１における軸方向の一方側に一体に設けられるフランジ部とを有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のスラスト軸受装置。 The tubular member is a thrust sleeve and a thrust ring fixed in series with the outer peripheral portion of the rotating shaft in the axial direction, and the thrust sleeve and the thrust ring have a cylindrical sleeve body and a disk shape. The thrust bearing device according to claim 2 or 3 , further comprising a flange portion integrally provided on one side of the sleeve body 51 in the axial direction.

前記傾斜面は、前記スラスト軸受における前記フランジ部に対向する面に設けられ、内径側に比べて外径側が前記フランジ部から離間することを特徴とする請求項１に記載のスラスト軸受装置。 The thrust bearing device according to claim 1 , wherein the inclined surface is provided on a surface of the thrust bearing facing the flange portion, and the outer diameter side is separated from the flange portion as compared with the inner diameter side.

前記変形部は、前記スラスト軸受の内周部にリング形状をなして設けられ、前記回転軸の軸方向における厚さが前記スラスト軸受の外周部における前記回転軸の軸方向における厚さより薄く設定される薄肉部であることを特徴とする請求項５に記載のスラスト軸受装置。 The deformed portion is provided in a ring shape on the inner peripheral portion of the thrust bearing, and the thickness of the rotating shaft in the axial direction is set to be thinner than the thickness of the outer peripheral portion of the thrust bearing in the axial direction of the rotating shaft. The thrust bearing device according to claim 5 , wherein the thrust bearing device is a thin portion.

前記変形部は、前記スラスト軸受の内周部に前記回転軸の軸方向に変形用隙間を空けて設けられる円板形状をなす一対の変形フランジ部であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のスラスト軸受装置。 The flexible portion has claim 5, wherein wherein said a pair of deformable flange portion on the inner periphery disk shape provided at a deforming gap in the axial direction of the rotational axis of the thrust bearing Item 6. The thrust bearing device according to Item 6.

中空形状をなすハウジングと、
前記ハウジングに装着される請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のスラスト軸受装置と、
前記ハウジングに前記スラスト軸受装置により回転自在に支持される回転軸と、
前記回転軸における軸方向の一端部に設けられるタービンと、
前記回転軸における軸方向の他端部に設けられるコンプレッサと、
を備えることを特徴とする過給機。
Hollow housing and
The thrust bearing device according to any one of claims 1 to 7 , which is mounted on the housing.
A rotating shaft rotatably supported by the thrust bearing device in the housing,
A turbine provided at one end in the axial direction of the rotating shaft,
A compressor provided at the other end of the rotating shaft in the axial direction,
A supercharger characterized by being equipped with.