JP6954857B2 - Supercharger - Google Patents

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Description

本開示は、回転軸をスラスト方向に支持するスラストベアリングを備える過給機に関する。 The present disclosure relates to a turbocharger including a thrust bearing that supports a rotating shaft in the thrust direction.

回転軸と、該回転軸の外周に取付けられたスラストカラーと、該スラストカラーを介して回転軸に作用するスラスト荷重を支持するスラストベアリングと、を備える過給機が広く知られている（例えば、特許文献１）。 A turbocharger including a rotating shaft, a thrust collar attached to the outer periphery of the rotating shaft, and a thrust bearing that supports a thrust load acting on the rotating shaft via the thrust collar is widely known (for example,). , Patent Document 1).

近年、エンジンの小型化要求に伴い、エンジンに取付けられる過給機の大容量化が要求されている。過給機を大容量なものにすると、過給機の回転軸に作用するスラスト荷重が大きくなるので、回転軸の回転時における軸心の傾きが大きくなる。回転軸の軸心の傾きが大きくなると、スラストカラーとスラストベアリングとの間で片当たりが生じて、スラストベアリングやスラストカラーに片当たりによる急激な温度上昇や焼付きを生じる虞が高まる。 In recent years, with the demand for miniaturization of engines, the capacity of superchargers attached to engines has been required to be increased. When the capacity of the turbocharger is increased, the thrust load acting on the rotating shaft of the turbocharger becomes large, so that the inclination of the axis during the rotation of the rotating shaft becomes large. When the inclination of the axis of the rotating shaft becomes large, one-sided contact occurs between the thrust collar and the thrust bearing, and there is an increased risk that the thrust bearing or the thrust collar will suddenly rise in temperature or seize due to one-sided contact.

特許文献１に記載の過給機は、スラストベアリングのスラストカラー側の端面に弾性変形可能な内周パッドを設けて、回転軸及びスラストカラーが傾いた際に、内周パッドがスラストベアリングから離れるように弾性変形することで、内周パッドとスラストカラーとの間にスラスト荷重を支持するための油膜厚さを確保して、内周パッドにスラスト荷重負担能力を発揮させることが記載されている。 The supercharger described in Patent Document 1 is provided with an elastically deformable inner peripheral pad on the end face of the thrust bearing on the thrust collar side, and the inner peripheral pad is separated from the thrust bearing when the rotating shaft and the thrust collar are tilted. It is described that by elastically deforming in this way, the oil film thickness for supporting the thrust load is secured between the inner peripheral pad and the thrust collar, and the inner peripheral pad exerts the thrust load bearing capacity. ..

特開２００３−２３２３４０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-232340

特許文献１に記載の過給機は、上述した弾性変形における変形と復元との繰り返しにより、スラストベアリングの内周パッドが疲労破壊する虞がある。また、内周パッドの疲労による弾性力の低下により、スラストベアリングとスラストカラーとの間の油膜厚さを確保することができずに、スラストベアリングやスラストカラーに急激な温度上昇や焼付きを生じる虞がある。 In the turbocharger described in Patent Document 1, the inner peripheral pad of the thrust bearing may be fatigue-fractured due to repeated deformation and restoration in the above-mentioned elastic deformation. In addition, due to the decrease in elastic force due to the fatigue of the inner peripheral pad, it is not possible to secure the oil film thickness between the thrust bearing and the thrust collar, causing a rapid temperature rise and seizure in the thrust bearing and thrust collar. There is a risk.

上述した事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、長期間にわたり回転軸の回転時における傾きを抑制することができるとともに、回転軸やスラスト部材がスラストベアリングに接触することを防止することができる過給機を提供することにある。 In view of the above circumstances, an object of at least one embodiment of the present invention is to suppress the inclination of the rotating shaft during rotation for a long period of time and prevent the rotating shaft and the thrust member from coming into contact with the thrust bearing. Is to provide a supercharger that can be.

（１）本発明の少なくとも一実施形態にかかる過給機は、
回転軸と、
前記回転軸の一端に設けられるコンプレッサホイールと、
前記回転軸に嵌合されるスラスト部材と、
前記回転軸の軸線方向において前記スラスト部材に隣接して配置されるとともに、前記回転軸をスラスト方向に支持するスラストベアリングと、
前記スラスト部材および前記スラストベアリングを収納するハウジングと、を備え、
前記軸線方向に直交する方向における前記スラスト部材の外周面と前記ハウジングとの間には前記回転軸の軸線方向および周方向の少なくとも一部にクリアランスが形成され、前記クリアランスにはオイルが流れ込むように構成され、
前記回転軸および前記スラスト部材が回転した際に、前記クリアランスに流れ込んだ前記オイルが、前記スラスト部材を前記軸線方向に直交する方向に沿って押圧する油膜圧力を発生させるように構成されている。 (1) The turbocharger according to at least one embodiment of the present invention is
Rotation axis and
A compressor wheel provided at one end of the rotating shaft and
A thrust member fitted to the rotating shaft and
A thrust bearing that is arranged adjacent to the thrust member in the axial direction of the rotating shaft and supports the rotating shaft in the thrust direction.
A housing for accommodating the thrust member and the thrust bearing is provided.
A clearance is formed between the outer peripheral surface of the thrust member and the housing in a direction orthogonal to the axial direction at least in the axial direction and the circumferential direction of the rotating shaft so that oil flows into the clearance. Configured
When the rotating shaft and the thrust member rotate, the oil flowing into the clearance is configured to generate an oil film pressure that presses the thrust member along a direction orthogonal to the axial direction.

上記（１）の構成によれば、過給機は、回転軸と、回転軸の一端に設けられるコンプレッサホイールと、回転軸に嵌合されるスラスト部材と、回転軸の軸線方向においてスラスト部材に隣接して配置されるとともに、回転軸をスラスト方向に支持するスラストベアリングと、スラスト部材およびスラストベアリングを収納するハウジングと、を備えている。回転軸の軸線方向に直交する方向におけるスラスト部材の外周面とハウジングとの間には回転軸の軸線方向および周方向の少なくとも一部にクリアランスが形成され、クリアランスにはオイルが流れ込むように構成されている。そして、回転軸およびスラスト部材が回転した際に、クリアランスに流れ込んだオイルがスラスト部材を軸線方向に直交する方向に沿って押圧する油膜圧力を発生させるように構成されている。 According to the configuration of (1) above, the supercharger is a rotating shaft, a compressor wheel provided at one end of the rotating shaft, a thrust member fitted to the rotating shaft, and a thrust member in the axial direction of the rotating shaft. It is arranged adjacent to each other and includes a thrust bearing that supports the rotation shaft in the thrust direction, and a housing that houses the thrust member and the thrust bearing. A clearance is formed between the outer peripheral surface of the thrust member and the housing in a direction orthogonal to the axial direction of the rotating shaft in at least a part of the axial direction and the circumferential direction of the rotating shaft, and the clearance is configured so that oil flows into the clearance. ing. Then, when the rotating shaft and the thrust member rotate, the oil flowing into the clearance is configured to generate an oil film pressure that presses the thrust member along the direction orthogonal to the axial direction.

このため、クリアランスに流れ込んだオイルは、回転軸およびスラスト部材が回転した際に潤滑膜を形成し、スラスト部材を軸線方向に直交する方向に沿って軸線に向かって押圧する油膜圧力を発生させるので、回転軸の回転時における軸線の傾きを抑制することができる。したがって、回転軸やスラスト部材がスラストベアリングに接触することを防止することもできる。回転軸やスラスト部材とスラストベアリングとの接触を防止することで、回転軸、スラスト部材およびスラストベアリングの摩耗による損傷を抑制することができ、過給機を長期間にわたり使用することが可能になる。 Therefore, the oil that has flowed into the clearance forms a lubricating film when the rotating shaft and the thrust member rotate, and generates an oil film pressure that presses the thrust member toward the axis along the direction orthogonal to the axis direction. , It is possible to suppress the inclination of the axis line when the rotating shaft is rotated. Therefore, it is possible to prevent the rotating shaft and the thrust member from coming into contact with the thrust bearing. By preventing contact between the rotating shaft or thrust member and the thrust bearing, damage due to wear of the rotating shaft, thrust member and thrust bearing can be suppressed, and the turbocharger can be used for a long period of time. ..

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記クリアランスの大きさをＣ、前記スラスト部材の外側寸法をＤとした場合に、少なくとも一部における前記クリアランスは、クリアランス比Ｃ／Ｄが５／１０００≦Ｃ／Ｄ≦１０／１０００の条件を満たす。 (2) In some embodiments, in the configuration of (1) above,
When the size of the clearance is C and the outer dimension of the thrust member is D, the clearance in at least a part satisfies the condition that the clearance ratio C / D is 5/1000 ≦ C / D ≦ 10/1000. ..

上記（２）の構成によれば、少なくとも一部におけるクリアランスが上述した条件を満たすので、クリアランスに流れ込んだオイルが適切な油膜圧力を発揮することができる。なお、クリアランス比がＣ／Ｄ＜５／１０００の場合には、回転軸の回転時における傾きにより、回転軸やスラスト部材がスラストベアリングに接触する虞がある。また、クリアランス比が１０／１０００＜Ｃ／Ｄの場合には、オイルが十分な油膜圧力を発揮できない虞がある。 According to the configuration of the above (2), since the clearance in at least a part satisfies the above-mentioned condition, the oil flowing into the clearance can exert an appropriate oil film pressure. When the clearance ratio is C / D <5/1000, the rotating shaft and the thrust member may come into contact with the thrust bearing due to the inclination of the rotating shaft during rotation. Further, when the clearance ratio is 10/1000 <C / D, there is a possibility that the oil cannot exert a sufficient oil film pressure.

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記クリアランスは、前記軸線方向における前記スラストベアリング側の少なくとも一部が前記スラストベアリングから離れた側に比べて大きく形成されている。 (3) In some embodiments, in the configuration of (1) or (2) above,
The clearance is formed so that at least a part of the thrust bearing side in the axial direction is larger than that of the side away from the thrust bearing.

上記（３）の構成によれば、オイルがクリアランスのスラストベアリング側から容易に流れ込むことができ、且つ、オイルがクリアランスのスラストベアリングから離れた側から流れ出し難くなっている。このため、オイルによるスラスト部材を軸線方向に直交する方向に沿って押圧する油膜圧力を増加させることができる。 According to the configuration of (3) above, the oil can easily flow in from the thrust bearing side of the clearance, and it is difficult for the oil to flow out from the side away from the thrust bearing of the clearance. Therefore, it is possible to increase the oil film pressure that presses the thrust member with oil along the direction orthogonal to the axial direction.

（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、
前記ハウジングの前記クリアランスを形成する部分の内側寸法は、前記軸線方向における前記スラストベアリング側の少なくとも一部が前記スラストベアリングから離れた側に比べて大きく形成されている。 (4) In some embodiments, in the configuration of (3) above,
The inner dimension of the portion of the housing forming the clearance is formed so that at least a part of the thrust bearing side in the axial direction is larger than the side away from the thrust bearing.

上記（４）の構成によれば、オイルがクリアランスのスラストベアリング側から容易に流れ込むことができ、且つ、オイルがクリアランスのスラストベアリングから離れた側から流れ出し難くなっている。このため、オイルによるスラスト部材を軸線方向に直交する方向に沿って押圧する油膜圧力を増加させることができる。 According to the configuration (4) above, the oil can easily flow from the thrust bearing side of the clearance, and the oil is difficult to flow out from the side away from the thrust bearing of the clearance. Therefore, it is possible to increase the oil film pressure that presses the thrust member with oil along the direction orthogonal to the axial direction.

（５）幾つかの実施形態では、上記（３）又は（４）の構成において、
前記スラスト部材の外側寸法は、前記軸線方向における前記スラストベアリング側の少なくとも一部が前記スラストベアリングから離れた側に比べて小さく形成されている。 (5) In some embodiments, in the configuration of (3) or (4) above,
The outer dimension of the thrust member is formed to be smaller than the side where at least a part of the thrust bearing side in the axial direction is separated from the thrust bearing.

上記（５）の構成によれば、オイルがクリアランスのスラストベアリング側から容易に流れ込むことができ、且つ、オイルがクリアランスのスラストベアリングから離れた側から流れ出し難くなっている。このため、オイルによるスラスト部材を軸線方向に直交する方向に沿って押圧する油膜圧力を増加させることができる。 According to the configuration of (5) above, the oil can easily flow from the thrust bearing side of the clearance, and the oil is difficult to flow out from the side away from the thrust bearing of the clearance. Therefore, it is possible to increase the oil film pressure that presses the thrust member with oil along the direction orthogonal to the axial direction.

（６）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、
前記スラスト部材は、前記軸線方向における前記スラストベアリング側の端部の少なくとも一部に面取り面を有する。 (6) In some embodiments, in the configuration of (3) above,
The thrust member has a chamfered surface at least a part of the end portion on the thrust bearing side in the axial direction.

上記（６）の構成によれば、スラスト部材の軸線方向におけるスラストベアリング側の端部の少なくとも一部に面取り面を有しているので、オイルがクリアランスのスラストベアリング側から容易に流れ込むことができ、且つ、オイルがクリアランスのスラストベアリングから離れた側から流れ出し難くなっている。このため、オイルによるスラスト部材を軸線方向に直交する方向に沿って押圧する油膜圧力を増加させることができる。また、面取り面は切削などにより容易に形成可能である。 According to the configuration (6) above, since at least a part of the end portion on the thrust bearing side in the axial direction of the thrust member has a chamfered surface, oil can easily flow from the thrust bearing side of the clearance. Moreover, it is difficult for the oil to flow out from the side away from the thrust bearing of the clearance. Therefore, it is possible to increase the oil film pressure that presses the thrust member with oil along the direction orthogonal to the axial direction. Further, the chamfered surface can be easily formed by cutting or the like.

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（６）の構成において、
前記ハウジングは、前記回転軸の周方向において前記クリアランスが部分的に拡大される拡径部が均等に配置されるように構成されている。 (7) In some embodiments, in the configurations (1) to (6) above,
The housing is configured such that the enlarged diameter portions, in which the clearance is partially expanded, are evenly arranged in the circumferential direction of the rotating shaft.

上記（７）の構成によれば、ハウジングによりクリアランスが部分的に拡大される拡径部と拡径部よりもクリアランスが小さい部分とを設けることで、オイルがクリアランスの拡径部に容易に流れ込むことができ、且つ、オイルがクリアランスの拡径部よりもクリアランスが小さい部分から流れ出し難くなっている。このため、周方向における複数箇所に油膜圧力のピーク部を形成できるので、オイルによるスラスト部材を軸線方向に直交する方向に沿って押圧する油膜圧力を増加させることができる。 According to the configuration of (7) above, the oil easily flows into the enlarged diameter portion of the clearance by providing the enlarged diameter portion where the clearance is partially expanded by the housing and the portion where the clearance is smaller than the enlarged diameter portion. Moreover, it is difficult for the oil to flow out from the portion where the clearance is smaller than the diameter-expanded portion of the clearance. Therefore, since the oil film pressure peaks can be formed at a plurality of locations in the circumferential direction, the oil film pressure that presses the thrust member by oil along the direction orthogonal to the axial direction can be increased.

特に、軸線方向におけるスラストベアリング側の少なくとも一部のクリアランスがスラストベアリングから離れた側のクリアランスに比べて大きく形成されている場合には、周方向における複数箇所に形成された油膜圧力のピーク部における油膜圧力を上昇させることができる。 In particular, when at least a part of the clearance on the thrust bearing side in the axial direction is formed larger than the clearance on the side away from the thrust bearing, the oil film pressure peaks formed at a plurality of locations in the circumferential direction are formed. The oil film pressure can be increased.

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（７）の構成において、
前記ハウジングは、前記コンプレッサホイールの背面に対向する面に複数の凹部を含む非接触シールが設けられた。
上記（８）の構成によれば、複数の凹部を含む非接触シールにより、コンプレッサホイールの背面と当該背面に対向するハウジングの面との間に流れ込んだ圧縮気体は、回転軸およびコンプレッサホイールが回転した際に潤滑膜を形成し、コンプレッサホイールを軸線方向に沿って押圧する気体膜圧力を発生させるので、回転軸の回転時における軸線の傾きを抑制することができる。したがって、コンプレッサホイールがハウジングに接触することを防止することもできる。コンプレッサホイールとハウジングとの接触を防止することで、コンプレッサホイールおよびハウジングの摩耗による損傷を抑制することができ、過給機を長期間にわたり使用することが可能になる。 (8) In some embodiments, in the configurations (1) to (7) above,
The housing is provided with a non-contact seal including a plurality of recesses on a surface facing the back surface of the compressor wheel.
According to the configuration (8) above, the rotating shaft and the compressor wheel rotate the compressed gas that has flowed between the back surface of the compressor wheel and the surface of the housing facing the back surface due to the non-contact seal including a plurality of recesses. At that time, a lubricating film is formed to generate a gas film pressure that presses the compressor wheel along the axial direction, so that the inclination of the axial line during rotation of the rotating shaft can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent the compressor wheel from coming into contact with the housing. By preventing contact between the compressor wheel and the housing, damage due to wear of the compressor wheel and the housing can be suppressed, and the supercharger can be used for a long period of time.

（９）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（８）の構成において、
前記回転軸の他端に設けられるタービンホイールをさらに備える。
上記（９）の構成によれば、過給機は、コンプレッサホイールおよびタービンホイールを備えるターボチャージャである。ターボチャージャは、コンプレッサホイールに作用する例えば圧縮空気などの気体の圧力が、タービンホイールに作用する例えば排ガスなどの気体の圧力よりも低いので、回転軸の回転時においてコンプレッサホイール側がタービンホイール側に比べて大きく触れ回ることになる。このようなターボチャージャの回転軸であっても、上述したようにクリアランスに流れ込んだオイルがスラスト部材に対して油膜圧力を作用させることで、回転軸の回転時における傾きを抑制することができる。 (9) In some embodiments, in the configurations (1) to (8) above,
A turbine wheel provided at the other end of the rotating shaft is further provided.
According to the configuration of (9) above, the supercharger is a turbocharger including a compressor wheel and a turbine wheel. In the turbocharger, the pressure of a gas such as compressed air acting on the compressor wheel is lower than the pressure of a gas such as exhaust gas acting on the turbine wheel, so that the compressor wheel side is compared with the turbine wheel side when the rotating shaft is rotating. It will be touched greatly. Even with such a turbocharger rotating shaft, the oil flowing into the clearance exerts an oil film pressure on the thrust member as described above, so that the inclination of the rotating shaft during rotation can be suppressed.

本発明の少なくとも一実施形態によれば、回転軸の回転時における傾きを抑制することができるとともに、回転軸やスラスト部材がスラストベアリングに接触することを防止することができる過給機が提供される。 According to at least one embodiment of the present invention, there is provided a supercharger capable of suppressing the inclination of the rotating shaft during rotation and preventing the rotating shaft and the thrust member from coming into contact with the thrust bearing. NS.

本発明の一実施形態にかかる過給機の全体構造を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the whole structure of the supercharger which concerns on one Embodiment of this invention. 図１に示す過給機の一部を拡大して示す概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which shows the part of the supercharger shown in FIG. 1 enlarged. 本発明の一実施形態にかかる過給機におけるハウジング内部の主要な構成要素を概略的に示す回転軸の軸線方向に沿った概略断面図である。It is schematic cross-sectional view along the axial direction of the rotation axis which shows roughly the main component inside the housing in the supercharger which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる過給機におけるクリアランス比と油膜圧力との関係を概略的に示すグラフである。It is a graph which shows roughly the relationship between the clearance ratio and the oil film pressure in the supercharger which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の他の一実施形態にかかる過給機におけるハウジング内部の主要な構成要素を概略的に示す回転軸の軸線方向に沿った概略断面図である。It is a schematic cross-sectional view along the axial direction of the rotation axis which shows roughly the main component inside the housing in the supercharger which concerns on another embodiment of this invention. 本発明の他の一実施形態にかかる過給機におけるハウジング内部の主要な構成要素を概略的に示す回転軸の軸線方向に沿った概略断面図である。It is a schematic cross-sectional view along the axial direction of the rotation axis which shows roughly the main component inside the housing in the supercharger which concerns on another embodiment of this invention. 本発明の他の一実施形態にかかる過給機におけるハウジング内部の主要な構成要素を概略的に示す回転軸の軸線方向に沿った概略断面図である。It is a schematic cross-sectional view along the axial direction of the rotation axis which shows roughly the main component inside the housing in the supercharger which concerns on another embodiment of this invention. 本発明の他の一実施形態にかかる過給機におけるハウジング内部の主要な構成要素を概略的に示す回転軸の周方向に沿った概略断面図である。It is schematic cross-sectional view along the circumferential direction of the rotation axis which shows roughly the main component inside the housing in the supercharger which concerns on another embodiment of this invention. 本発明の他の一実施形態にかかる過給機におけるハウジング内部の主要な構成要素を概略的に示す回転軸の周方向に沿った概略断面図である。It is schematic cross-sectional view along the circumferential direction of the rotation axis which shows roughly the main component inside the housing in the supercharger which concerns on another embodiment of this invention. 本発明の他の一実施形態にかかる過給機におけるハウジング内部の主要な構成要素を概略的に示す回転軸の軸線方向に沿った概略断面図である。It is a schematic cross-sectional view along the axial direction of the rotation axis which shows roughly the main component inside the housing in the supercharger which concerns on another embodiment of this invention. 本発明の他の一実施形態にかかる過給機を説明するための図であって、コンプレッサホイールおよびハウジングを概略的に示す回転軸の軸線方向に沿った概略断面図である。It is a figure for demonstrating the supercharger which concerns on another Embodiment of this invention, and is the schematic cross-sectional view along the axial direction of the rotation axis which shows the compressor wheel and the housing schematicly.

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同様の符号を付し説明を省略することがある。 Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention to this, but are merely explanatory examples. No.
For example, expressions that represent relative or absolute arrangements such as "in a certain direction", "along a certain direction", "parallel", "orthogonal", "center", "concentric" or "coaxial" are exact. Not only does it represent such an arrangement, but it also represents a state of relative displacement with tolerances or angles and distances to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "same", "equal", and "homogeneous" that indicate that things are in the same state not only represent exactly the same state, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state.
For example, an expression representing a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also an uneven portion or chamfering within a range in which the same effect can be obtained. The shape including the part and the like shall also be represented.
On the other hand, the expressions "equipped", "equipped", "equipped", "included", or "have" one component are not exclusive expressions that exclude the existence of other components.
The same components may be designated by the same reference numerals and the description thereof may be omitted.

図１は、本発明の一実施形態にかかる過給機の全体構造を説明するための概略図である。図２は、図１に示す過給機の一部を拡大して示す概略断面図である。図３は、本発明の一実施形態にかかる過給機におけるハウジング内部の主要な構成要素を概略的に示す回転軸の軸線方向に沿った概略断面図である。 FIG. 1 is a schematic view for explaining the overall structure of the turbocharger according to the embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a part of the turbocharger shown in FIG. 1 in an enlarged manner. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view along the axial direction of the rotation axis which schematically shows the main components inside the housing in the supercharger according to the embodiment of the present invention.

図１〜１１に示される幾つかの実施形態にかかる過給機１は、船舶用のターボチャージャであり、図１、２に示されるように、軸線方向（図１、２中左右方向）に沿って延在する回転軸２と、回転軸２の軸線方向の一端に設けられるコンプレッサホイール１１と、回転軸２の軸線方向の他端に設けられるタービンホイール１２と、を備えている。そして、過給機１は、図２、３に示されるように、回転軸２に嵌合されるスラスト部材３（スラストカラー）と、回転軸２の軸線方向においてスラスト部材３に隣接して配置されるとともに回転軸２をスラスト方向に支持するスラストベアリング４と、スラスト部材３およびスラストベアリング４を収納するハウジング５と、をさらに備えている。 The supercharger 1 according to some embodiments shown in FIGS. 1 to 11 is a turbocharger for a ship, and as shown in FIGS. 1 and 2, in the axial direction (in the left and right directions in FIGS. 1 and 2). It includes a rotating shaft 2 extending along the axis, a compressor wheel 11 provided at one end of the rotating shaft 2 in the axial direction, and a turbine wheel 12 provided at the other end of the rotating shaft 2 in the axial direction. Then, as shown in FIGS. 2 and 3, the supercharger 1 is arranged adjacent to the thrust member 3 (thrust collar) fitted to the rotating shaft 2 and the thrust member 3 in the axial direction of the rotating shaft 2. It is further provided with a thrust bearing 4 that supports the rotating shaft 2 in the thrust direction, and a housing 5 that houses the thrust member 3 and the thrust bearing 4.

過給機１のハウジング５は、図２に示されるように、コンプレッサホイール１１を収納するコンプレッサハウジング５Ａと、タービンホイール１２を収納するタービンハウジング５Ｂと、スラストベアリング４を収納するベアリングハウジング５Ｃと、を含んでいる。ベアリングハウジング５Ｃは、図２に示されるように、回転軸２の軸線方向において、コンプレッサハウジング５Ａとタービンハウジング５Ｂとの間に配置されて、例えばボルトを用いた螺合などによりコンプレッサハウジング５Ａやタービンハウジング５Ｂに固定されている。また、ベアリングハウジング５Ｃは、図２に示されるように、スラスト部材３およびスラストベアリング４を回転軸２の径方向（回転軸２の軸線方向に直交する方向）の内側に収納している。 As shown in FIG. 2, the housing 5 of the turbocharger 1 includes a compressor housing 5A for accommodating the compressor wheel 11, a turbine housing 5B for accommodating the turbine wheel 12, and a bearing housing 5C for accommodating the thrust bearing 4. Includes. As shown in FIG. 2, the bearing housing 5C is arranged between the compressor housing 5A and the turbine housing 5B in the axial direction of the rotating shaft 2, and the compressor housing 5A and the turbine are formed by, for example, screwing with bolts. It is fixed to the housing 5B. Further, as shown in FIG. 2, the bearing housing 5C houses the thrust member 3 and the thrust bearing 4 inside in the radial direction of the rotating shaft 2 (the direction orthogonal to the axial direction of the rotating shaft 2).

また、過給機１は、図２に示されるように、回転軸２の軸線方向におけるスラスト部材３に対してスラストベアリング４とは反対側にスラストベアリング１３をさらに備えている。スラストベアリング１３は、スラストベアリング４と同様に、回転軸２の軸線方向においてスラスト部材３に隣接して配置されるとともに回転軸２をスラスト方向に支持している。 Further, as shown in FIG. 2, the supercharger 1 further includes a thrust bearing 13 on the side opposite to the thrust bearing 4 with respect to the thrust member 3 in the axial direction of the rotating shaft 2. Like the thrust bearing 4, the thrust bearing 13 is arranged adjacent to the thrust member 3 in the axial direction of the rotating shaft 2 and supports the rotating shaft 2 in the thrust direction.

また、過給機１は、図２に示されるように、ベアリングハウジング５Ｃの径方向の内側に収納されるとともに回転軸２を回転可能に支持する一対のジャーナルベアリング１４、１５をさらに備えている。図２に示されるように、ジャーナルベアリング１４は、回転軸２の軸線方向におけるコンプレッサホイール１１側に配置されており、ジャーナルベアリング１５は、回転軸２の軸線方向におけるタービンホイール１２側に配置されている。 Further, as shown in FIG. 2, the supercharger 1 further includes a pair of journal bearings 14 and 15 that are housed inside the bearing housing 5C in the radial direction and rotatably support the rotating shaft 2. .. As shown in FIG. 2, the journal bearing 14 is arranged on the compressor wheel 11 side in the axial direction of the rotating shaft 2, and the journal bearing 15 is arranged on the turbine wheel 12 side in the axial direction of the rotating shaft 2. There is.

スラスト部材３は、図３に示されるように、外周面３１と内周面３２とを有し、回転軸２の外周面２１に内周面３２が嵌合することにより回転軸２に固定されている。このため、スラスト部材３は、回転軸２の回転に同期して回転するようになっている。スラスト部材３は、図３に示されるように外径寸法が一定の円管状に形成されたスラスト部材３Ａを含んでいる。 As shown in FIG. 3, the thrust member 3 has an outer peripheral surface 31 and an inner peripheral surface 32, and is fixed to the rotating shaft 2 by fitting the inner peripheral surface 32 to the outer peripheral surface 21 of the rotating shaft 2. ing. Therefore, the thrust member 3 rotates in synchronization with the rotation of the rotation shaft 2. As shown in FIG. 3, the thrust member 3 includes a thrust member 3A formed in a circular tubular shape having a constant outer diameter dimension.

スラストベアリング４は、図３に示されるように、外周面４１と内周面４２とを有する円形状に形成されており、ハウジング５に外周面４１が嵌合されてハウジング５に固定されるとともに回転軸２が内周面４２に緩く挿通されている。 As shown in FIG. 3, the thrust bearing 4 is formed in a circular shape having an outer peripheral surface 41 and an inner peripheral surface 42, and the outer peripheral surface 41 is fitted to the housing 5 and fixed to the housing 5. The rotating shaft 2 is loosely inserted through the inner peripheral surface 42.

ハウジング５は、図３に示されるように、スラスト部材３を回転軸２の径方向の内側に収納するスラスト部材収納部５１と、スラストベアリング４を嵌合するスラストベアリング嵌合部５２と、を少なくとも含んでいる。そして、回転軸２の径方向におけるスラスト部材３の外周面４１とハウジング５との間には回転軸２の軸線方向および周方向の少なくとも一部にクリアランス６が形成されている。 As shown in FIG. 3, the housing 5 includes a thrust member storage portion 51 for accommodating the thrust member 3 in the radial direction of the rotation shaft 2 and a thrust bearing fitting portion 52 for fitting the thrust bearing 4. At least includes. A clearance 6 is formed between the outer peripheral surface 41 of the thrust member 3 and the housing 5 in the radial direction of the rotating shaft 2 at least in the axial direction and the circumferential direction of the rotating shaft 2.

クリアランス６にはオイルが流れ込むように構成されており、且つ、クリアランス６に流れ込んだオイルは、回転軸２およびスラスト部材３が回転した際に、スラスト部材３を軸線方向に直交する方向に沿って押圧する油膜圧力を発生させるように構成されている。具体的には、図３に示されるような、スラストベアリング４の内周面４２と回転軸２の外周面２１との間にオイルが供給されるように構成されている。スラストベアリング４の内周面４２と回転軸２の外周面２１との間に供給されたオイルは、スラストベアリング４の軸線方向におけるスラスト部材３側の端面４３と、スラスト部材３の端面４３に対向する第１端面３３と、の間を通り、クリアランス６に流れ込むようになっている。クリアランス６に流れ込んだオイルは、図３に示されるように、回転軸２およびスラスト部材３が回転した際に、スラスト部材３を径方向に沿って押圧する油膜圧力を発生させる。 The clearance 6 is configured so that oil flows into the clearance 6, and the oil that has flowed into the clearance 6 runs along the direction orthogonal to the axial direction of the thrust member 3 when the rotating shaft 2 and the thrust member 3 rotate. It is configured to generate a pressing oil film pressure. Specifically, as shown in FIG. 3, oil is supplied between the inner peripheral surface 42 of the thrust bearing 4 and the outer peripheral surface 21 of the rotating shaft 2. The oil supplied between the inner peripheral surface 42 of the thrust bearing 4 and the outer peripheral surface 21 of the rotating shaft 2 faces the end surface 43 on the thrust member 3 side in the axial direction of the thrust bearing 4 and the end surface 43 of the thrust member 3. It passes between the first end surface 33 and flows into the clearance 6. As shown in FIG. 3, the oil flowing into the clearance 6 generates an oil film pressure that presses the thrust member 3 along the radial direction when the rotating shaft 2 and the thrust member 3 rotate.

上述したように、幾つかの実施形態にかかる過給機１は、上述した回転軸２と、回転軸２の一端に設けられる上述したコンプレッサホイール１１と、回転軸２に嵌合される上述したスラスト部材３と、回転軸２の軸線方向においてスラスト部材３に隣接して配置されるとともに、回転軸２をスラスト方向に支持する上述したスラストベアリング４と、スラスト部材３およびスラストベアリング４を収納する上述したハウジング５と、を備えている。そして、回転軸２の軸線方向に直交する方向におけるスラスト部材３の外周面３１とハウジング５との間にはクリアランス６が形成され、クリアランス６にはオイルが流れ込むように構成されている。さらに、回転軸２およびスラスト部材３が回転した際に、クリアランス６に流れ込んだオイルがスラスト部材３を軸線方向に直交する方向に沿って押圧する油膜圧力を発生させるように構成されている。 As described above, the supercharger 1 according to some embodiments is fitted to the rotary shaft 2 described above, the compressor wheel 11 provided at one end of the rotary shaft 2, and the rotary shaft 2 described above. The thrust member 3 is arranged adjacent to the thrust member 3 in the axial direction of the rotating shaft 2, and the above-mentioned thrust bearing 4 that supports the rotating shaft 2 in the thrust direction, and the thrust member 3 and the thrust bearing 4 are housed. It includes the housing 5 described above. A clearance 6 is formed between the outer peripheral surface 31 of the thrust member 3 and the housing 5 in a direction orthogonal to the axial direction of the rotating shaft 2, and the clearance 6 is configured so that oil flows into the clearance 6. Further, when the rotating shaft 2 and the thrust member 3 rotate, the oil flowing into the clearance 6 is configured to generate an oil film pressure that presses the thrust member 3 along the direction orthogonal to the axial direction.

このため、クリアランス６に流れ込んだオイルは、図３に示されるように、回転軸２およびスラスト部材３が回転した際に潤滑膜を形成し、スラスト部材３を軸線方向に直交する方向に沿って軸線に向かって押圧する油膜圧力を発生させるので、回転軸２の回転時における軸線の傾きを抑制することができる。したがって、回転軸２やスラスト部材３がスラストベアリング４に接触することを防止することもできる。回転軸２やスラスト部材３とスラストベアリング４との接触を防止することで、回転軸２、スラスト部材３およびスラストベアリング４の摩耗による損傷を抑制することができ、過給機１を長期間にわたり使用することが可能になる。 Therefore, as shown in FIG. 3, the oil flowing into the clearance 6 forms a lubricating film when the rotating shaft 2 and the thrust member 3 rotate, and the thrust member 3 is formed along the direction orthogonal to the axial direction. Since the oil film pressure that presses toward the axis line is generated, the inclination of the axis line during rotation of the rotating shaft 2 can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent the rotating shaft 2 and the thrust member 3 from coming into contact with the thrust bearing 4. By preventing contact between the rotating shaft 2 and the thrust member 3 and the thrust bearing 4, damage due to wear of the rotating shaft 2, the thrust member 3 and the thrust bearing 4 can be suppressed, and the turbocharger 1 can be used for a long period of time. It will be possible to use it.

幾つかの実施形態では、図３に示されるように、上述したクリアランス６の大きさをＣ、上述したスラスト部材３の外側寸法をＤとした場合に、回転軸２の軸線方向および周方向の少なくとも一部におけるクリアランス６は、クリアランス比Ｃ／Ｄが５／１０００≦Ｃ／Ｄ≦１０／１０００の条件を満たす。ここで、図４は、本発明の一実施形態にかかる過給機におけるクリアランス比と油膜圧力との関係を概略的に示すグラフである。図４に示されるように、クリアランス比Ｃ／Ｄが小さくなるとクリアランス６内のオイルが発揮する油膜圧力が上昇する傾向がある。しかし、クリアランス比Ｃ／Ｄが小さすぎると回転軸２やスラスト部材３がスラストベアリング４に接触したり、焼付きが起こる可能性が高まる。よって、クリアランス比Ｃ／Ｄが上述した条件を満たす場合には、クリアランス６に流れ込んだオイルが適切な油膜圧力を発揮することができる。なお、クリアランス比がＣ／Ｄ＜５／１０００の場合には、回転軸２の回転時における傾きにより、回転軸２やスラスト部材３がスラストベアリング４に接触する虞がある。また、クリアランス比が１０／１０００＜Ｃ／Ｄの場合には、図４に示されるように、オイルが十分な油膜圧力を発揮できない虞がある。 In some embodiments, as shown in FIG. 3, when the size of the clearance 6 described above is C and the outer dimension of the thrust member 3 described above is D, the axial direction and the circumferential direction of the rotating shaft 2 Clearance 6 in at least a part satisfies the condition that the clearance ratio C / D is 5/1000 ≦ C / D ≦ 10/1000. Here, FIG. 4 is a graph schematically showing the relationship between the clearance ratio and the oil film pressure in the turbocharger according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, when the clearance ratio C / D becomes small, the oil film pressure exerted by the oil in the clearance 6 tends to increase. However, if the clearance ratio C / D is too small, the possibility that the rotating shaft 2 and the thrust member 3 come into contact with the thrust bearing 4 or seizure occurs increases. Therefore, when the clearance ratio C / D satisfies the above-mentioned condition, the oil flowing into the clearance 6 can exert an appropriate oil film pressure. When the clearance ratio is C / D <5/1000, the rotating shaft 2 and the thrust member 3 may come into contact with the thrust bearing 4 due to the inclination of the rotating shaft 2 during rotation. Further, when the clearance ratio is 10/1000 <C / D, as shown in FIG. 4, there is a possibility that the oil cannot exert a sufficient oil film pressure.

図５〜７は、本発明の他の一実施形態にかかる過給機におけるハウジング内部の主要な構成要素を概略的に示す回転軸の軸線方向に沿った概略断面図である。図５〜７に示されるように、幾つかの実施形態では、上述したクリアランス６は、軸線方向におけるスラストベアリング４側の少なくとも一部がスラストベアリング４から離れた側に比べて大きく形成されている。この場合には、オイルがクリアランス６のスラストベアリング４側から容易に流れ込むことができ、且つ、オイルがクリアランス６のスラストベアリング４から離れた側から流れ出し難くなっている。このため、オイルによるスラスト部材３を軸線方向に直交する方向に沿って押圧する油膜圧力を増加させることができる。 5 to 7 are schematic cross-sectional views along the axial direction of the rotation axis which schematically show the main components inside the housing in the supercharger according to another embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 5 to 7, in some embodiments, the clearance 6 described above is formed so that at least a part of the thrust bearing 4 side in the axial direction is larger than the side away from the thrust bearing 4. .. In this case, the oil can easily flow in from the thrust bearing 4 side of the clearance 6, and it is difficult for the oil to flow out from the side away from the thrust bearing 4 of the clearance 6. Therefore, it is possible to increase the oil film pressure that presses the thrust member 3 with oil along the direction orthogonal to the axial direction.

図５に示される実施形態では、上述したハウジング５のクリアランス６を形成する部分の内側寸法は、軸線方向におけるスラストベアリング４側の少なくとも一部がスラストベアリング４から離れた側に比べて大きく形成されている。ここで、ハウジング５のクリアランス６を形成する部分とは、スラスト部材３の外周面３１に対向する内側面５３を含むクリアランス形成部５４を意味する。具体的には、クリアランス形成部５４には、図５に示されるように、軸線方向におけるスラストベアリング４側に向かうにつれて軸方向における肉厚が徐々に薄くなるようなテーパ面５５が形成されている。このため、クリアランス形成部５４の内側寸法は、軸線方向におけるスラストベアリング４側がスラストベアリング４から離れた側に比べて大きく形成されている。この場合には、オイルがクリアランス６のスラストベアリング４側から容易に流れ込むことができ、且つ、オイルがクリアランス６のスラストベアリング４から離れた側から流れ出し難くなっている。このため、オイルによるスラスト部材３を軸線方向に直交する方向に沿って押圧する油膜圧力を増加させることができる。 In the embodiment shown in FIG. 5, the inner dimension of the portion of the housing 5 forming the clearance 6 is formed to be larger than the side where at least a part of the thrust bearing 4 side in the axial direction is separated from the thrust bearing 4. ing. Here, the portion forming the clearance 6 of the housing 5 means the clearance forming portion 54 including the inner side surface 53 facing the outer peripheral surface 31 of the thrust member 3. Specifically, as shown in FIG. 5, the clearance forming portion 54 is formed with a tapered surface 55 such that the wall thickness in the axial direction gradually decreases toward the thrust bearing 4 side in the axial direction. .. Therefore, the inner dimension of the clearance forming portion 54 is formed so that the thrust bearing 4 side in the axial direction is larger than the side away from the thrust bearing 4. In this case, the oil can easily flow in from the thrust bearing 4 side of the clearance 6, and it is difficult for the oil to flow out from the side away from the thrust bearing 4 of the clearance 6. Therefore, it is possible to increase the oil film pressure that presses the thrust member 3 with oil along the direction orthogonal to the axial direction.

図６に示される実施形態では、上述したスラスト部材３の外側寸法は、軸線方向におけるスラストベアリング４側の少なくとも一部がスラストベアリング４から離れた側に比べて小さく形成されている。具体的には、スラスト部材３は、図６に示されるように、円錐台形状に形成されたスラスト部材３Ｂを含んでいる。スラスト部材３Ｂは、上述した第１端面３３における外径寸法が、軸線方向における第１端面３３とは反対側の第２端面３４における外径寸法よりも小さく形成されている。つまり、スラスト部材３Ｂには、図６に示されるように、軸線方向におけるスラストベアリング４側に向かうにつれて外径寸法が徐々に小さくなるようなテーパ面３５が形成されている。この場合には、オイルがクリアランス６のスラストベアリング４側から容易に流れ込むことができ、且つ、オイルがクリアランス６のスラストベアリング４から離れた側から流れ出し難くなっている。このため、オイルによるスラスト部材３Ｂを軸線方向に直交する方向に沿って押圧する油膜圧力を増加させることができる。また、スラスト部材３Ｂは、ハウジング５に比べて設計変更や加工が容易である。 In the embodiment shown in FIG. 6, the outer dimension of the thrust member 3 described above is formed to be smaller than the side where at least a part of the thrust bearing 4 side in the axial direction is separated from the thrust bearing 4. Specifically, the thrust member 3 includes a thrust member 3B formed in a truncated cone shape, as shown in FIG. The thrust member 3B is formed so that the outer diameter dimension of the first end surface 33 described above is smaller than the outer diameter dimension of the second end surface 34 on the side opposite to the first end surface 33 in the axial direction. That is, as shown in FIG. 6, the thrust member 3B is formed with a tapered surface 35 such that the outer diameter dimension gradually decreases toward the thrust bearing 4 side in the axial direction. In this case, the oil can easily flow in from the thrust bearing 4 side of the clearance 6, and it is difficult for the oil to flow out from the side away from the thrust bearing 4 of the clearance 6. Therefore, it is possible to increase the oil film pressure that presses the thrust member 3B with oil along the direction orthogonal to the axial direction. Further, the thrust member 3B is easier to design and process than the housing 5.

図７に示される実施形態では、上述したスラスト部材３は、回転軸２の軸線方向におけるスラストベアリング４側の端部の少なくとも一部に面取り面３６を有するスラスト部材３Ｃを含んでいる。スラスト部材３Ｃは、図７に示されるように、円管状に形成されており、第１端面３３の外周端部に面取り面３６が形成されている。図７に示される実施形態では、面取り面３６は、回転軸２の軸線方向に沿った断面視において外形輪郭が円弧状に形成されたＲ面取りが施されているが、回転軸２の軸線方向に沿った断面視において外形輪郭が直線状に形成されたＣ面取りが施されてもよい。この場合には、スラスト部材３Ｃの軸線方向におけるスラストベアリング４側の端部の少なくとも一部に面取り面３６を有しているので、オイルがクリアランス６のスラストベアリング４側から容易に流れ込むことができ、且つ、オイルがクリアランス６のスラストベアリング４から離れた側から流れ出し難くなっている。このため、オイルによるスラスト部材３Ｃを軸線方向に直交する方向に沿って押圧する油膜圧力を増加させることができる。また、面取り面３６は切削などにより容易に形成可能である。 In the embodiment shown in FIG. 7, the above-mentioned thrust member 3 includes a thrust member 3C having a chamfered surface 36 at least a part of an end portion on the thrust bearing 4 side in the axial direction of the rotating shaft 2. As shown in FIG. 7, the thrust member 3C is formed in a circular tubular shape, and a chamfered surface 36 is formed at the outer peripheral end portion of the first end surface 33. In the embodiment shown in FIG. 7, the chamfered surface 36 is subjected to R chamfering in which the outer contour is formed in an arc shape in a cross-sectional view along the axial direction of the rotating shaft 2, but the axial direction of the rotating shaft 2 C chamfering may be performed in which the outer contour is formed to be linear in the cross-sectional view along the above. In this case, since the chamfered surface 36 is provided at least a part of the end portion of the thrust member 3C on the thrust bearing 4 side in the axial direction, oil can easily flow from the thrust bearing 4 side having the clearance 6. Moreover, it is difficult for the oil to flow out from the side away from the thrust bearing 4 having the clearance 6. Therefore, it is possible to increase the oil film pressure that presses the thrust member 3C with oil along the direction orthogonal to the axial direction. Further, the chamfered surface 36 can be easily formed by cutting or the like.

図８、９は、本発明の他の一実施形態にかかる過給機におけるハウジング内部の主要な構成要素を概略的に示す回転軸の周方向に沿った概略断面図である。図８、９に示されるように、幾つかの実施形態では、上述したハウジング５は、上述した回転軸２の周方向においてクリアランス６が部分的に拡大された拡径部６２が均等に配置されるように構成されている。ここで、拡径部６２が均等に配置されるとは、回転軸２の回転時にクリアランス６に発生する油膜圧力の合力が回転軸２を偏心させる偏心荷重として作用しないような配置されることを意味している。 8 and 9 are schematic cross-sectional views along the circumferential direction of the rotation axis which schematically show the main components inside the housing in the supercharger according to another embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 8 and 9, in some embodiments, the housing 5 described above is evenly arranged with a diameter-expanded portion 62 having a partially enlarged clearance 6 in the circumferential direction of the rotation shaft 2 described above. It is configured to. Here, the fact that the enlarged diameter portions 62 are evenly arranged means that the resultant force of the oil film pressure generated in the clearance 6 during the rotation of the rotating shaft 2 does not act as an eccentric load that eccentricizes the rotating shaft 2. Means.

具体的には、図８に示される実施形態では、ハウジング５の内側面５３は、回転軸２の径方向外側に向かって断面視における輪郭形状が円弧状になるように凹んだ凹部５６が１８０°毎に設けられることにより、断面視における輪郭形状が楕円形状に形成されている。ハウジング５の内側面５３とスラスト部材３の外周面３１との間に形成されるクリアランス６は、回転軸２の周方向において、２つの小径部６１と、小径部６１よりもクリアランス６が大きく２つの拡径部６２と、が交互に設けられている。図８、９において点線で示される円は、説明の便宜上設けたものであり、クリアランス６の大きさを小径部６１と同じ大きさにしたものである。 Specifically, in the embodiment shown in FIG. 8, the inner surface 53 of the housing 5 has 180 recesses 56 recessed so that the contour shape in a cross-sectional view becomes an arc shape toward the outer side in the radial direction of the rotating shaft 2. By providing each °, the contour shape in the cross-sectional view is formed into an elliptical shape. The clearance 6 formed between the inner surface 53 of the housing 5 and the outer peripheral surface 31 of the thrust member 3 has two smaller diameter portions 61 and a larger clearance 6 than the smaller diameter portion 61 in the circumferential direction of the rotating shaft 2. The two enlarged diameter portions 62 are provided alternately. The circles shown by the dotted lines in FIGS. 8 and 9 are provided for convenience of explanation, and the size of the clearance 6 is the same as that of the small diameter portion 61.

また、図９に示される実施形態では、ハウジング５の内側面５３は、回転軸２の径方向外側に向かって断面視における輪郭形状が円弧状になるように凹んだ凹部５６が１２０°毎に設けられることにより、断面視における輪郭形状が角部を丸めた三角形状に形成されている。ハウジング５の内側面５３とスラスト部材３の外周面３１との間に形成されるクリアランス６は、回転軸２の周方向において、３つの小径部６１と、小径部６１よりもクリアランス６が大きく３つの拡径部６２と、が交互に設けられている。 Further, in the embodiment shown in FIG. 9, the inner side surface 53 of the housing 5 has recesses 56 recessed in an arc shape in a cross-sectional view toward the outer side in the radial direction of the rotation shaft 2 at every 120 °. By being provided, the contour shape in the cross-sectional view is formed into a triangular shape with rounded corners. The clearance 6 formed between the inner side surface 53 of the housing 5 and the outer peripheral surface 31 of the thrust member 3 has three smaller diameter portions 61 and a clearance 6 larger than the small diameter portion 61 in the circumferential direction of the rotating shaft 2. The two enlarged diameter portions 62 are provided alternately.

上記の構成によれば、ハウジング５によりクリアランス６が部分的に拡大された拡径部６２と拡径部６２よりもクリアランスが小さい部分（小径部６１）とを設けることで、オイルがクリアランス６の拡径部６２に容易に流れ込むことができ、且つ、オイルがクリアランス６の拡径部６２よりもクリアランスが小さい部分（小径部６１）から流れ出し難くなっている。このため、周方向における複数箇所に油膜圧力のピーク部を形成できるので、オイルによるスラスト部材３を回転軸２の軸線方向に直交する方向に沿って押圧する油膜圧力を増加させることができる。特に、回転軸２の軸線方向におけるスラストベアリング４側の少なくとも一部のクリアランス６がスラストベアリング４から離れた側のクリアランス６に比べて大きく形成されている場合には、周方向における複数箇所に形成された油膜圧力のピーク部における油膜圧力を上昇させることができる。 According to the above configuration, the oil has a clearance 6 by providing the enlarged diameter portion 62 in which the clearance 6 is partially expanded by the housing 5 and the portion (small diameter portion 61) having a smaller clearance than the enlarged diameter portion 62. It can easily flow into the enlarged diameter portion 62, and it is difficult for oil to flow out from a portion (small diameter portion 61) having a smaller clearance than the enlarged diameter portion 62 of the clearance 6. Therefore, since the oil film pressure peaks can be formed at a plurality of locations in the circumferential direction, the oil film pressure that presses the thrust member 3 with oil along the direction orthogonal to the axial direction of the rotation axis 2 can be increased. In particular, when at least a part of the clearance 6 on the thrust bearing 4 side in the axial direction of the rotating shaft 2 is formed larger than the clearance 6 on the side away from the thrust bearing 4, it is formed at a plurality of locations in the circumferential direction. The oil film pressure at the peak portion of the oil film pressure can be increased.

図１０は、本発明の他の一実施形態にかかる過給機におけるハウジング内部の主要な構成要素を概略的に示す回転軸の軸線方向に沿った概略断面図である。上述した幾つかの実施形態は、図１０に示されるような、フローティングディスク７を備える過給機１についても適用可能である。すなわち、幾つかの実施形態では、上述した過給機１は、図１０に示されるように、上述した回転軸２に緩く挿通されるフローティングディスク７であって、上述した回転軸２の軸線方向におけるスラスト部材３とスラストベアリング４との間に配置されるフローティングディスク７をさらに備えている。換言するとスラストベアリング４は、フローティングディスク７を介してスラスト部材３に隣接して配置されている。フローティングディスク７は、図１０に示されるように、外周面７１と内周面７２とを有する円管状に形成されており、外周面７１とハウジング５の内側面５３との間にオイルが流れる隙間が設けられるとともに、回転軸２が内周面７２に緩く挿通されている。このようなフローティングディスク７を備える過給機１であっても、クリアランス６にオイルが流れ込むので、クリアランス６に流れ込んだオイルがスラスト部材３に対して油膜圧力を作用させることができる。 FIG. 10 is a schematic cross-sectional view along the axial direction of the rotation axis which schematically shows the main components inside the housing in the supercharger according to another embodiment of the present invention. Some of the above-described embodiments are also applicable to the turbocharger 1 including the floating disk 7, as shown in FIG. That is, in some embodiments, the turbocharger 1 described above is a floating disc 7 loosely inserted into the rotating shaft 2 described above, as shown in FIG. 10, in the axial direction of the rotating shaft 2 described above. Further includes a floating disc 7 arranged between the thrust member 3 and the thrust bearing 4 in the above. In other words, the thrust bearing 4 is arranged adjacent to the thrust member 3 via the floating disc 7. As shown in FIG. 10, the floating disc 7 is formed in a circular tubular shape having an outer peripheral surface 71 and an inner peripheral surface 72, and a gap through which oil flows between the outer peripheral surface 71 and the inner surface 53 of the housing 5. Is provided, and the rotating shaft 2 is loosely inserted into the inner peripheral surface 72. Even in the turbocharger 1 provided with such a floating disc 7, the oil flows into the clearance 6, so that the oil flowing into the clearance 6 can exert an oil film pressure on the thrust member 3.

図１１は、本発明の他の一実施形態にかかる過給機を説明するための図であって、コンプレッサホイールおよびハウジングを概略的に示す回転軸の軸線方向に沿った概略断面図である。図１１に示されるように、幾つかの実施形態では、上述したハウジング５は、上述したコンプレッサホイール１１の背面１１１に対向する面５７に複数の凹部８１を含む非接触シール８が設けられている。複数の凹部８１は、回転軸２の周方向および径方向に沿って複数並んで配置され、面５７よりも回転軸２の軸線方向に沿って半球状に凹んで形成されている。 FIG. 11 is a diagram for explaining a supercharger according to another embodiment of the present invention, and is a schematic cross-sectional view taken along the axial direction of a rotating shaft that schematically shows a compressor wheel and a housing. As shown in FIG. 11, in some embodiments, the housing 5 described above is provided with a non-contact seal 8 including a plurality of recesses 81 on a surface 57 facing the back surface 111 of the compressor wheel 11 described above. .. A plurality of the recesses 81 are arranged side by side along the circumferential direction and the radial direction of the rotary shaft 2, and are formed to be hemispherically recessed along the axial direction of the rotary shaft 2 with respect to the surface 57.

上記の構成によれば、複数の凹部８１を含む非接触シール８により、コンプレッサホイール１１の背面１１１とハウジング５の背面１１１に対向する面５７との間に流れ込んだ圧縮気体は、回転軸２およびコンプレッサホイール１１が回転した際に潤滑膜を形成し、コンプレッサホイール１１を軸線方向に沿って押圧する気体膜圧力を発生させるので、回転軸２の回転時における軸線の傾きを抑制することができる。したがって、コンプレッサホイール１１がハウジング５に接触することを防止することもできる。コンプレッサホイール１１とハウジング５との接触を防止することで、コンプレッサホイール１１およびハウジング５の摩耗による損傷を抑制することができ、過給機１を長期間にわたり使用することが可能になる。なお、図１１に示される本構成は過給機に単独で用いられてもよいし、上述した幾つかの実施形態とともに用いられてもよい。 According to the above configuration, the compressed gas that has flowed between the back surface 111 of the compressor wheel 11 and the surface 57 facing the back surface 111 of the housing 5 by the non-contact seal 8 including the plurality of recesses 81 is the rotating shaft 2 and the rotating shaft 2. When the compressor wheel 11 rotates, a lubricating film is formed to generate a gas film pressure that presses the compressor wheel 11 along the axial direction, so that the inclination of the axis line during the rotation of the rotating shaft 2 can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent the compressor wheel 11 from coming into contact with the housing 5. By preventing contact between the compressor wheel 11 and the housing 5, damage due to wear of the compressor wheel 11 and the housing 5 can be suppressed, and the supercharger 1 can be used for a long period of time. The present configuration shown in FIG. 11 may be used alone for the turbocharger, or may be used together with some of the above-described embodiments.

上述したように、幾つかの実施形態では、上述した過給機１は、図１、２に示されるように、回転軸２の軸線方向における他端に設けられるタービンホイール１２をさらに備えている。すなわち、上述した過給機１は、コンプレッサホイール１１及びタービンホイール１２を備えるターボチャージャである。この場合には、コンプレッサホイール１１に作用する例えば圧縮空気などの気体の圧力が、タービンホイール１２に作用する例えば排ガスなどの気体の圧力よりも低いので、回転軸２の回転時においてコンプレッサホイール１１側がタービンホイール１２側に比べて大きく触れ回ることになる。このようなターボチャージャの回転軸２であっても、上述したようにクリアランス６に流れ込んだオイルがスラスト部材３に対して油膜圧力を作用させることで、回転軸２の回転時における傾きを抑制することができる。 As described above, in some embodiments, the turbocharger 1 described above further comprises a turbine wheel 12 provided at the other end of the rotating shaft 2 in the axial direction, as shown in FIGS. .. That is, the supercharger 1 described above is a turbocharger including a compressor wheel 11 and a turbine wheel 12. In this case, since the pressure of a gas such as compressed air acting on the compressor wheel 11 is lower than the pressure of a gas such as exhaust gas acting on the turbine wheel 12, the compressor wheel 11 side is moved when the rotating shaft 2 is rotated. It will be touched more than the turbine wheel 12 side. Even with the rotating shaft 2 of such a turbocharger, the oil flowing into the clearance 6 exerts an oil film pressure on the thrust member 3 as described above, thereby suppressing the inclination of the rotating shaft 2 during rotation. be able to.

なお、上述した幾つかの実施形態では、過給機１について船舶用のターボチャージャを例に説明したが、過給機１は船舶用のターボチャージャに限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、過給機１は自動車用のターボチャージャであってもよく、ターボチャージャ以外の装置であってもよい。また、過給機１は上述したタービンホイール１２を備えない構成にしてもよい。タービンホイール１２を備えない過給機１としては、例えば、不図示の電動機によりコンプレッサホイール１１を回転させる電動コンプレッサなどが挙げられる。 In some of the above-described embodiments, the supercharger 1 has been described by taking a turbocharger for ships as an example, but the turbocharger 1 is not limited to the turbocharger for ships, and various changes can be made. It is possible. For example, the supercharger 1 may be a turbocharger for automobiles, or may be a device other than the turbocharger. Further, the supercharger 1 may be configured not to include the turbine wheel 12 described above. Examples of the turbocharger 1 not provided with the turbine wheel 12 include an electric compressor in which the compressor wheel 11 is rotated by an electric motor (not shown).

また、上述した幾つかの実施形態では、スラスト部材３は、円管状や円錐台形状に形成されていたが、角管状や角錐台形状に形成されていてもよい。また、上述した幾つかの実施形態では、ハウジング５の内側面５３は、スラスト部材３の外周面３１の全周を連続的に覆うようになっていたが、スラスト部材３の外周面３１の周方向における一部を断続的に覆うようにしてもよい。 Further, in some of the above-described embodiments, the thrust member 3 is formed in a circular tubular shape or a truncated cone shape, but may be formed in a square tubular shape or a pyramidal trapezoidal shape. Further, in some of the above-described embodiments, the inner surface 53 of the housing 5 continuously covers the entire circumference of the outer peripheral surface 31 of the thrust member 3, but the circumference of the outer peripheral surface 31 of the thrust member 3 is reached. Part of the direction may be covered intermittently.

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes a modified form of the above-described embodiment and a combination of these embodiments as appropriate.

１ 過給機
１１ コンプレッサホイール
１１１ 背面
１２ タービンホイール
１３ スラストベアリング
１４，１５ ジャーナルベアリング
２ 回転軸
２１ 外周面
３，３Ａ〜３Ｃ スラスト部材
３１ 外周面
３２ 内周面
３３ 第１端面
３４ 第２端面
３５ テーパ面
３６ 面取り面
４ スラストベアリング
４１ 外周面
４２ 内周面
４３ 端面
５ ハウジング
５Ａ コンプレッサハウジング
５Ｂ タービンハウジング
５Ｃ ベアリングハウジング
５１ スラスト部材収納部
５２ スラストベアリング嵌合部
５３ 内側面
５４ クリアランス形成部
５５ テーパ面
５６ 凹部
５７ 面
６ クリアランス
６１ 小径部
６２ 拡径部
７ フローティングディスク
７１ 外周面
７２ 内周面
８ 非接触シール
８１ 凹部
1 Supercharger 11 Compressor wheel 111 Back surface 12 Turbine wheel 13 Thrust bearing 14,15 Journal bearing 2 Rotating shaft 21 Outer peripheral surface 3,3A to 3C Thrust member 31 Outer peripheral surface 32 Inner peripheral surface 33 First end surface 34 Second end surface 35 Tapered Surface 36 Chamfered surface 4 Thrust bearing 41 Outer surface 42 Inner peripheral surface 43 End surface 5 Housing 5A Compressor housing 5B Turbine housing 5C Bearing housing 51 Thrust member storage 52 Thrust bearing fitting 53 Inner surface 54 Clearance forming portion 55 Tapered surface 56 Recess 57 Surface 6 Clearance 61 Small diameter 62 Expanded diameter 7 Floating disk 71 Outer peripheral 72 Inner peripheral 8 Non-contact seal 81 Recess

Claims (8)

回転軸と、
前記回転軸の一端に設けられるコンプレッサホイールと、
前記回転軸に嵌合されるスラスト部材と、
前記回転軸の軸線方向において前記スラスト部材に隣接して配置されるとともに、前記回転軸をスラスト方向に支持するスラストベアリングと、
前記スラスト部材および前記スラストベアリングを収納するハウジングと、を備え、
前記軸線方向に直交する方向における前記スラスト部材の外周面と前記ハウジングとの間には前記回転軸の軸線方向および周方向の少なくとも一部にクリアランスが形成され、前記クリアランスにはオイルが流れ込むように構成され、
前記回転軸および前記スラスト部材が回転した際に、前記クリアランスに流れ込んだ前記オイルが、前記スラスト部材を前記軸線方向に直交する方向に沿って押圧する油膜圧力を発生させるように構成されており、
前記クリアランスは、前記軸線方向における前記スラストベアリング側の少なくとも一部が前記スラストベアリングから離れた側に比べて大きく形成されている
過給機。 Rotation axis and
A compressor wheel provided at one end of the rotating shaft and
A thrust member fitted to the rotating shaft and
A thrust bearing that is arranged adjacent to the thrust member in the axial direction of the rotating shaft and supports the rotating shaft in the thrust direction.
A housing for accommodating the thrust member and the thrust bearing is provided.
A clearance is formed between the outer peripheral surface of the thrust member and the housing in a direction orthogonal to the axial direction at least in the axial direction and the circumferential direction of the rotating shaft so that oil flows into the clearance. Configured
When the rotating shaft and the thrust member rotate, the oil flowing into the clearance is configured to generate an oil film pressure that presses the thrust member along a direction orthogonal to the axial direction .
The clearance is a supercharger in which at least a part of the thrust bearing side in the axial direction is formed larger than the side away from the thrust bearing. 前記ハウジングの前記クリアランスを形成する部分の内側寸法は、前記軸線方向における前記スラストベアリング側の少なくとも一部が前記スラストベアリングから離れた側に比べて大きく形成されている
請求項１に記載の過給機。 Internal dimensions of the part forming the clearance of the housing, the supercharging according to claim 1, wherein at least a portion of the thrust bearing side in the axial direction is formed larger than on the side remote from the thrust bearing Machine. 前記スラスト部材の外側寸法は、前記軸線方向における前記スラストベアリング側の少なくとも一部が前記スラストベアリングから離れた側に比べて小さく形成されている
請求項１又は２に記載の過給機。 The supercharger according to claim 1 or 2 , wherein the outer dimension of the thrust member is formed so that at least a part of the thrust bearing side in the axial direction is smaller than the side away from the thrust bearing. 前記スラスト部材は、前記軸線方向における前記スラストベアリング側の端部の少なくとも一部に面取り面を有する
請求項１に記載の過給機。 The supercharger according to claim 1 , wherein the thrust member has a chamfered surface at least a part of an end portion on the thrust bearing side in the axial direction. 回転軸と、
前記回転軸の一端に設けられるコンプレッサホイールと、
前記回転軸に嵌合されるスラスト部材と、
前記回転軸の軸線方向において前記スラスト部材に隣接して配置されるとともに、前記回転軸をスラスト方向に支持するスラストベアリングと、
前記スラスト部材および前記スラストベアリングを収納するハウジングと、を備え、
前記軸線方向に直交する方向における前記スラスト部材の外周面と前記ハウジングとの間には前記回転軸の軸線方向および周方向の少なくとも一部にクリアランスが形成され、前記クリアランスにはオイルが流れ込むように構成され、
前記回転軸および前記スラスト部材が回転した際に、前記クリアランスに流れ込んだ前記オイルが、前記スラスト部材を前記軸線方向に直交する方向に沿って押圧する油膜圧力を発生させるように構成されており、
前記ハウジングは、前記回転軸の周方向において前記クリアランスが部分的に拡大される拡径部が均等に配置されるように構成されている
過給機。 Rotation axis and
A compressor wheel provided at one end of the rotating shaft and
A thrust member fitted to the rotating shaft and
A thrust bearing that is arranged adjacent to the thrust member in the axial direction of the rotating shaft and supports the rotating shaft in the thrust direction.
A housing for accommodating the thrust member and the thrust bearing is provided.
A clearance is formed between the outer peripheral surface of the thrust member and the housing in a direction orthogonal to the axial direction at least in the axial direction and the circumferential direction of the rotating shaft so that oil flows into the clearance. Configured
When the rotating shaft and the thrust member rotate, the oil flowing into the clearance is configured to generate an oil film pressure that presses the thrust member along a direction orthogonal to the axial direction .
The housing is configured so that the enlarged diameter portion in which the clearance is partially expanded is evenly arranged in the circumferential direction of the rotating shaft . 前記クリアランスの大きさをＣ、前記スラスト部材の外側寸法をＤとした場合に、少なくとも一部における前記クリアランスは、クリアランス比Ｃ／Ｄが５／１０００≦Ｃ／Ｄ≦１０／１０００の条件を満たす
請求項１乃至５の何れか１項に記載の過給機。 When the size of the clearance is C and the outer dimension of the thrust member is D, the clearance in at least a part satisfies the condition that the clearance ratio C / D is 5/1000 ≦ C / D ≦ 10/1000. The supercharger according to any one of claims 1 to 5. 前記ハウジングは、前記コンプレッサホイールの背面に対向する面に複数の凹部を含む非接触シールが設けられた
請求項１乃至６の何れか１項に記載の過給機。 The supercharger according to any one of claims 1 to 6 , wherein the housing is provided with a non-contact seal including a plurality of recesses on a surface facing the back surface of the compressor wheel. 前記回転軸の他端に設けられるタービンホイールをさらに備える
請求項１乃至７の何れか１項に記載の過給機。 The supercharger according to any one of claims 1 to 7 , further comprising a turbine wheel provided at the other end of the rotating shaft.
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