JP6949200B2 - 回転機械、及びターボチャージャー - Google Patents
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Description
回転軸が回転した状態で、外輪の外周面とハウジングの内周面との間に油が供給されると、外輪の外周面とハウジングの内周面との間に油が配置された部分が油膜ダンパとして機能する(例えば、特許文献1参照。)。
これにより、ハウジングと外輪との間に供給された油が外輪の端から外輪の外側に漏れ
出ることを抑制することができる。
また、このように、外輪の両端のうち、軸線方向における第1の油供給孔の形成位置からの距離が近い端と第1の油供給孔との間である外側領域に、外輪の端から前記第1の油供給孔に向かう方向に傾斜した第1の溝を形成することで、外輪の端に移動した油を第1の溝に沿って、外輪の端から第1の油供給孔に向かう方向に移動させることが可能となる。
これにより、ハウジングと外輪との間に供給された油が外輪の端から外輪の外側に漏れ
出ることを抑制することができる。
また、このように、外側領域のうち、第1の溝の形成位置と第1の油供給孔との間に、第1の溝とは逆の方向に傾斜し、回転方向前方側において、一端が第1の溝の一端と接続された第3の溝を形成することで、回転軸が回転した状態において、第1の溝の一端と第3の溝の一端とが接続された部分(油溜まり部)に油を溜めやすくすることが可能となる。これにより、外輪の端に向かう方向に油が移動しにくくなるため、外輪の端から油が漏れ出ることを抑制することができる。
図1〜図3を参照して、本発明の実施形態に係るターボチャージャー10について説明する。図1において、Oは回転軸21の軸線(以下、「軸線O」という)、Daは回転軸21の軸線Oが延びる軸線方向(以下、「軸線方向Da」という)、Drは回転軸21の径方向(以下、「径方向Dr」という)、Dcは回転軸21を中心とした周方向(以下、「周方向Dc」という)をそれぞれ示している。
また、図2において、図1に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
また、以下の説明において、回転軸21が回転する方向の前方側を「回転方向B前方側」という。図3において、図2に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
また、図3では、説明の便宜上、第2の凹部37B1,37B2の位置も示す。
外輪32は、外輪本体37と、第1の凹部37Aと、第2の凹部37B1,37B2と、外周面37a,37bと、第2の油供給孔37C1,37C2と、排油穴37Dと、を有する。
外輪本体37は、円筒状の部材である。外輪本体37は、ハウジング25の内周面25aとの間にクリアランスCを形成した状態で、内輪31の外周面31aと対向するようにハウジング25の内側に固定されている。
第2の凹部37B1,37B2は、それぞれ外輪本体37の周方向に延びている。第2の凹部37B1,37B2は、リング状の溝である。
回転軸21が回転した状態において、外周面37a,37b、外周面37a,37bと対向するハウジング25の内周面25a、外周面37a,37bと内周面25aとの間に配置された油39からなる構造体は、油膜ダンパとして機能する。
第2の油供給孔37C2は、外輪本体37のうち、第2の凹部37B2が形成され、かつ上端部に位置する部分を径方向Drに貫通するように形成されている。
上記構成とされた第2の油供給孔37C1,37C2は、ハウジング25から供給された油39を内輪31と外輪32との間(具体的には、複数の転動体34)に供給する。
排油穴37Dは、ハウジング25から供給され、軸受23の内部を通過した油を軸受23の外部に排出するための穴である。
ハウジング本体41は、外輪本体37の外周面37a,37bと対向する内周面41aを有する。ハウジング本体41の内周面41aは、ハウジング25の内周面25aに対応する面である。
油供給管接続口41Bには、油39を供給する油供給管(図示せず)の端部が接続される。
油分配部41Cは、油供給管接続口41Bに連通する空間である。油分配部41Cは、油供給管接続口41Bから軸受23に向かう方向に延びている。
第1の油供給孔41Dの他方の端は、径方向Drにおいて、第2の凹部37B1と対向している。第1の油供給孔41Dは、油分配部41Cに供給された油39を第2の凹部37B1に供給する。
第1の油供給孔41Eの他方の端は、径方向Drにおいて、第2の凹部37B 2 と対向している。第1の油供給孔41Eは、油分配部41Cに供給された油39を第2の凹部37B2に供給する。
第1の溝41Hは、外輪32の一方の端から第1の油供給孔41Dに向かう方向に傾斜している。第1の溝41Hは、外輪32の一方の端から第1の油供給孔41Dに向かう方向に傾斜した螺旋状の溝である。
第1の溝41Hは、回転軸21の回転方向B前方側に向かうにしたがって第1の油供給孔41Dに向かう方向に油39を案内する。
第1の溝41Hの外側の端は、ハウジング25の一方の端に到達しないように形成されている。第1の溝41Hの内側の端は、第2の凹部37B1の外側に配置されている。
第1の溝41Iは、外輪32の他方の端から第1の油供給孔41Eに向かう方向に傾斜している。第1の溝41Iは、第1の溝41Hとは逆の方向に傾斜した螺旋状の溝である。
第1の溝41Iは、回転軸21の回転方向B前方側に向かうにしたがって第1の油供給孔41Eに向かう方向に油39を案内する。
第1の溝41Iの外側の端は、ハウジング25の他方の端に到達しないように形成されている。第1の溝41Iの内側の端は、第2の凹部37B2の外側に配置されている。
これにより、ハウジング25と外輪32との間に供給された油39が外輪32の端から外輪32の外側に漏れ出ることを抑制することができる。
環状部材14は、径方向Dr内側において、シール部材を介して、スラストスリーブ12と接触するとともに、径方向Dr外側において、シール部材を介して、ハウジング本体41と接触している。
また、環状部材14の内側部分は、軸線方向Daにおいて、スラストカラー12Aに当接されている。この部分は、スラスト軸受として機能する。
タービンホイール18は、回転軸21の他方の端部に設けられている。タービンホイール18の外側には、タービン用ハウジング(図示せず)が設けられている。
これにより、ハウジング25と外輪32との間に供給された油39が外輪の端から外輪の外側に漏れ出ることを抑制することができる。
つまり、第1の実施形態の第1変形例の回転機械45において、溝部は、第1の溝41I,41Hと、第2の溝46A,46Bと、で構成されている。
第2の溝46A,46Bは、第2の油供給孔37C1,37C2、及び第1の油排出口41Fを避けるように、ハウジング本体41の内周面41aに形成されている。
第2の溝46Aは、第1の油排出口41Fと第2の油供給孔37C1との間に配置されている。第2の溝46Aは、第1の溝41Hとは逆の方向に傾斜している。
第2の溝46Bは、第1の油排出口41Fと第2の油供給孔37C2との間に配置されている。第2の溝46Bは、第1の溝41Iとは逆の方向に傾斜している。
また、第2の溝46A,46Bを形成する位置は、中央領域E3であればよく、図5に示す第2の溝46A,46Bの形成位置に限定されない。
ハウジング51は、第1の実施形態で説明したハウジング25に第2の溝51A,51Bを形成したこと以外は、ハウジング25と同様に構成されている。
つまり、第1の実施形態の第2変形例において、溝部は、第1の溝41I,41Hと、第2の溝51A,51Bと、で構成されている。
第2の溝51Aは、第1の油排出口41Fと第2の油供給孔37C1との間に配置されている。第2の溝51Aは、第1の溝41Hと同じ方向に傾斜している。
第2の溝51Bは、第1の油排出口41Fと第2の油供給孔37C2との間に配置されている。第2の溝51Bは、第1の溝41Iと同じ方向に傾斜している。
また、第2の溝51A,51Bを形成する位置は、中央領域E3であればよく、図6に示す第2の溝51A,51Bの形成位置に限定されない。
図7を参照して、本発明の第2の実施形態の回転機械60について説明する。図7において、図1に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
軸受62は、外輪32に替えて、外輪64を有すること以外は、軸受け23と同様に構成されている。
外輪64は、外側領域E1,E2に対応する外周面37bに、第1の溝41H,41Iを形成したこと以外は、外輪32と同様に構成されている。
図8を参照して、本発明の第3の実施形態の回転機械70について説明する。図8において、図2及び図7に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
つまり、第3の実施形態の回転機械では、ハウジング25及び外輪64のそれぞれに対して第1の溝41H,41Iが形成されている。
図9及び図10を参照して、本発明の第4の実施形態の回転機械80について説明する。図9において、図2に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。図10において、図9に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
第1の溝82Aは、外側領域E1のうち、外輪32の一方の端側に位置する内周面41aに形成されている。第1の溝82Aは、外輪32の一方の端から第1の油供給孔41Dに向かう方向に傾斜している。
第1の溝82Aは、第1の実施形態で説明した第1の溝41Hよりも長さの短い溝である。第1の溝82Aは、周方向Dcに間隔を空けて複数形成されている。
第3の溝82Bは、第1の溝82Aの傾斜方向とは逆の方向に傾斜している。回転方向B前方側において、第3の溝82Bの一端は、第1の溝の82Aの一端と接続されている。
回転軸21が回転した状態において、第3の溝82Bの一端と第1の溝82Aの一端とが接続された部分(第1及び第3の溝82A,82Bの一部)である油溜まり部81Aaには、第1の溝82A及び第3の溝82Bにより導かれた油39が溜まりやすい。油溜まり部81Aaに溜まった油39は、油膜ダンパの一部として機能する。
上記構成とされた溝部81Aの形状としては、例えば、図10に示すV字形状やU字形状(図示せず)を用いることが可能である。
第1の溝82Cは、外側領域E2のうち、外輪32の他方の端側に位置する内周面41aに形成されている。第1の溝82Cは、外輪32の他方の端から第1の油供給孔41Eに向かう方向に傾斜している。
第1の溝82Cは、第1の実施形態で説明した第1の溝41Iよりも長さの短い溝である。第1の溝82Cは、周方向Dcに間隔を空けて複数形成されている。
第3の溝82Dは、第1の溝82Cの傾斜方向とは逆の方向に傾斜している。回転方向B前方側において、第3の溝82Dの一端は、第1の溝の82Cの一端と接続されている。
回転軸21が回転した状態において、第3の溝82Dの一端と第1の溝82Cの一端とが接続された部分(第1及び第3の溝82C,82Dの一部)である油溜まり部81Baには、第1の溝82C及び第3の溝82Dにより導かれた油39が溜まりやすい。油溜まり部81Baに溜まった油39は、油膜ダンパの一部として機能する。
上記構成とされた溝部81Bの形状としては、例えば、図10に示すV字形状やU字形状(図示せず)を用いることが可能である。
第4の溝93Aは、第3の溝82Bと中央領域E3との間に位置する外側領域E1に形成されている。第4の溝93Aは、第1の溝82Aと同じ方向に傾斜する溝である。第4の溝93Aは、第1の溝82Aよりも長さの長い溝である。第4の溝93Aは、周方向Dcに複数形成されている。第4の溝93Aの一端は、第3の溝82Bの他端と接続されている。
第4の溝93Bは、第3の溝82Dと中央領域E3との間に位置する外側領域E2に形成されている。第4の溝93Bは、第1の溝82Cと同じ方向に傾斜する溝である。第4の溝93Bは、第1の溝82Cよりも長さの長い溝である。第4の溝93Bは、周方向Dcに複数形成されている。第4の溝93Bの一端は、第3の溝82Dの他端と接続されている。
第4の溝93Bは、溝部81Bとは別体とされており、一部が周方向Dcに配置された互いに隣り合う溝部81Bの間に配置されている。
また、第1〜第4の実施形態で説明した回転機械11,45,50,60,70,80,90,100は、ターボチャージャー以外の装置にも適用可能である。
11,45,50,60,70,80,90,100 回転機械
12 スラストスリーブ
12A スラストカラー
14 環状部材
16 コンプレッサホイール
18 タービンホイール
21 回転軸
23,62 軸受
25,46,51,61,81,91 ハウジング
25a,41a 内周面
31 内輪
31a,37a,37b 外周面
32,64 外輪
34 転動体
37 外輪本体
37A 第1の凹部
37B1,37B2 第2の凹部
37C1,37C2 第2の油供給孔
37D 排油穴
39 油
41 ハウジング本体
41B 油供給管接続口
41C 油分配部
41D,41E 第1の油供給孔
41F 第1の油排出口
41G 第2の油排出口
41H,41I,82A,82C 第1の溝
46A,46B,51A,51B 第2の溝
81A,81B,92A,92B 溝部
81Aa,81Ba 油溜まり部
82B,82D 第3の溝
93A,93B 第4の溝
B 回転方向
C クリアランス
Da 軸線方向
Dc 周方向
Dr 径方向
E1,E2 外側領域
E3 中央領域
O 軸線
Claims (7)
- 軸線に沿って延びる回転軸と、
前記回転軸を軸線回りに回転可能に支持する軸受と、を備え、
前記軸受は、
前記回転軸に外嵌された内輪と、
外輪本体、前記外輪本体の中央部に形成されて周方向に延びている第1の凹部、及び、前記外輪本体における前記第1の凹部よりも前記軸線方向一方側の部分に形成されて周方向に延びている第2の凹部を有するとともに前記内輪の外周面側に設けられた外輪と、
前記内輪及び前記外輪の間に配置された転動体と、
を有し、
前記外輪の外周面との間に油が配置されるクリアランスを形成する内周面、及び前記クリアランスに前記油を供給する第1の油供給孔を有するハウジングを更に備え、
前記第1の油供給孔は、前記第2の凹部と対向しており、
前記外輪の外周面、及び該外輪の外周面と対向する前記ハウジングの内周面のうち、少なくとも一方に、前記回転軸の回転方向前方側に向かうにしたがって前記第1の油供給孔に向かう方向に前記油を案内する溝部が形成されており、
前記溝部は、第1の溝及び第3の溝を含み、
前記第1の溝は、前記外輪の両端のうち、軸線方向における前記第1の油供給孔の形成位置からの距離が近い端と前記第1の油供給孔との間である外側領域に形成されており、
前記第1の溝は、前記外輪の端から前記第1の油供給孔に向かう方向に傾斜しており、
前記第3の溝は、前記外側領域のうち、前記第1の溝の形成位置と前記第1の油供給孔との間に形成され、前記第1の溝とは逆の方向に傾斜しており、
前記回転方向前方側において、前記第1の溝の一端と前記第3の溝の一端とが接続されている回転機械。 - 前記溝部は、前記外側領域に形成され、前記第1の溝と同じ方向に傾斜する第4の溝を有する請求項1記載の回転機械。
- 前記第4の溝の長さは、前記第1の溝の長さよりも長く、
前記第4の溝の一端は、前記第3の溝の他端と接続されている請求項2記載の回転機械。 - 前記第4の溝の長さは、前記第1の溝の長さよりも長く、
前記第4の溝は、前記第1の溝及び第3の溝とは別体とされている請求項2記載の回転機械。 - 前記第1の溝及び前記第3の溝を含む溝部は、前記回転軸の周方向に対して間隔を空けて複数形成されている請求項1から4のうち、いずれか一項記載の回転機械。
- 前記外輪は、
前記第2の凹部が形成された部分を前記回転軸に向かう方向に貫通して形成され、前記転動体に前記油を供給する第2の油供給孔と、
前記第2の油供給孔が形成された側とは反対側に形成され、前記油を排出する排油穴と、
を更に有する請求項1から5のうち、いずれか一項記載の回転機械。 - 請求項1から6のうち、いずれか一項の回転機械と、
前記回転軸の一方の端部に設けられたコンプレッサホイールと、
前記回転軸の他方の端部に設けられたタービンホイールと、
を備えたターボチャージャー。
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