JPWO2016031013A1 - 軸受装置、及び回転機械 - Google Patents
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Abstract
Description
また、フランジ部と静止ブッシュとの間に挟まれるようにして、流体中に浮遊して回転軸及びハウジングに対して相対回転可能な回転ブッシュが配置されている。このため、回転ブッシュの軸線方向を向く面が、フランジ部及び静止ブッシュにおける軸線方向を向く面に相対してスラストパッド面として機能し、回転ブッシュがスラスト方向の荷重をうけることができる。
また、フローティングディスクとしての機能を有する回転ブッシュの効果として、回転ブッシュが回転軸に連れ回ることにより、回転軸と回転ブッシュとの間、フランジ部と回転ブッシュとの間での流体の速度勾配が小さくなる。よって、せん断応力による摩擦損失を低減することができる。
また、回転軸、及び回転ブッシュの回転によって回転方向に流速の生じた回転ブッシュを浮動させる流体がテーパ面をのぼり、ランド面に達する。ランド面はテーパ面に比べ、フランジ部及び静止ブッシュとの距離(隙間)が小さくなっているため、フランジ部及び静止ブッシュとの間に先細りの空間を形成しており、ランド面では流体の中にくさび膜圧力及びしぼり膜圧力が生じている。流体中のこの圧力により、静止ブッシュと回転ブッシュ、及び、フランジ部と回転ブッシュとが直接接触することなく、回転する回転軸に生じるスラスト方向の荷重を受ける軸受性能を向上させることができる。
以下、本発明の実施形態に係るターボチャージャ1(回転機械)について、図面を参照して詳細に説明する。
図1に示すように、ターボチャージャ1は、回転可能な回転軸5と、回転軸5とともに回転する排気タービン2及び圧縮機3と、回転軸5を覆うハウジング4と、ハウジング4に設けられて回転軸5を支持する軸受装置8とを備えている。
このターボチャージャ1は、図示しないエンジンからの排気ガスGにより排気タービン2が回転し、当該回転に伴って圧縮機3が圧縮した空気ARをエンジンに供給する。
第1フランジ部16Aは、圧縮機3と排気タービン2との間における圧縮機3側で、回転軸5に外嵌して固定された筒状のスリーブ15に形成されて、回転軸5の径方向外側に回転軸5から環状に突出している。ここで第1フランジ部16Aは、回転軸5に直接形成されていてもよい。
静止ブッシュ固定部14は、本実施形態では、静止ブッシュ13における軸線O方向の中央位置に設けられている。
第1回転ブッシュ10Aは、第1フランジ部16Aに対して圧縮機3とは軸線Oの方向に反対側に配置され、かつ、静止ブッシュ13に対して軸線Oの方向に圧縮機3側に配置されている。即ち、第1回転ブッシュ10Aは軸線Oの方向に挟まれるようにして、第1フランジ部16と静止ブッシュ13との間に配置されている。
一方で、静止ブッシュ13相対するスラストパッド面19に形成されたテーパ面26B(26)は、スラストパッド面19における径方向内側の端縁と、径方向外側の端縁との間の全域にわたって形成されている。
このようにして、テーパ面26Aよりもテーパ面26Bの方が面積が大きくなっている。換言すると、ランド面25の面積に対するテーパ面26の面積の比が、フランジ部16側よりも静止ブッシュ13側で大きくなっている。
また、回転ブッシュ10における軸線O方向を向く面(スラストパッド面19)の両側に、このようなランド面25、及びテーパ面26が形成されていなくともよい。即ち、軸線O方向の一方側のスラストパッド面19にのみにランド面25、及びテーパ面26が形成されていてもよい。
また、第1回転ブッシュ10A(又は第2回転ブッシュ10B)のみに、ランド面25、及びテーパ面26が形成されていてもよい。
以下、図4を参照して、本発明の第二実施形態のターボチャージャ31(回転機械)について説明する。
第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、回転軸35の形状が第一実施形態とは異なっている。
以下、図5を参照して、本発明の第三実施形態のターボチャージャ41(回転機械)について説明する。
第一及び第二実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、軸受装置48における静止ブッシュ43の形状が第一及び第二実施形態とは異なっている。
これにより、凹部44の底面44a(径方向内側を向く面)と該底面44aに相対する回転軸5の外周面との距離の方が、回転軸5の外周面と該外周面に相対する回転ブッシュ10の内周面との距離に比べて大きくなっている。
以下、図6を参照して、本発明の第四実施形態のターボチャージャ51(回転機械)について説明する。
第一から第三実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、軸受装置58における静止ブッシュ固定部54が第一から第三実施形態とは異なっている。
この排出孔54aは、ターボチャージャ51が設置された際に、下方に向かって延びるように形成されているとよい。
以下、図7を参照して、本発明の第五実施形態のターボチャージャ61(回転機械)について説明する。
第一から第四実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、軸受装置68における静止ブッシュ63が第一から第四実施形態と異なっている。また、本実施形態では回転軸35は、第二実施形態と同様に一部で縮径した形状をなしている。
またこの排出孔63aは、ターボチャージャ61が設置された際に、下方に向かって延びるように形成されているとよい。
以下、図8を参照して、本発明の第六実施形態のターボチャージャ71(回転機械)について説明する。
第一から第五実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、軸受装置78における静止ブッシュ固定部74が第一から第五実施形態と異なっている。
上述の実施形態を組み合わせた構成を採用してもよい。例えば、第二実施形態の回転軸35と、第四実施形態の排出孔54aを併用してもよい。
2 排気タービン
3 圧縮機
4 ハウジング
4a 給油流路
5 回転軸
8 軸受装置
10 回転ブッシュ
10A 第1回転ブッシュ
10B 第2回転ブッシュ
10a 給油孔
13 静止ブッシュ
14 静止ブッシュ固定部
15 スリーブ
16 フランジ部
16A 第1フランジ部
16B 第2フランジ部
17 孔部
18 ジャーナルパッド面
19 スラストパッド面
O 軸線
OI 潤滑油(流体)
G 排気ガス
AR 空気
25 ランド面
26(26A、26B) テーパ面
R 回転方向
31 ターボチャージャ(回転機械)
35 回転軸
36 大径外周面
37 小径外周面
38 段差面
41 ターボチャージャ(回転機械)
43 静止ブッシュ
44 凹部
44a 底面
48 軸受装置
51 ターボチャージャ(回転機械)
54 静止ブッシュ固定部
54a 排出孔
58 軸受装置
61 ターボチャージャ(回転機械)
63 静止ブッシュ
63a 排出孔
68 軸受装置
71 ターボチャージャ(回転機械)
73 静止ブッシュ
74 静止ブッシュ固定部
78 軸受装置
Claims (11)
- 軸線回りに回転する回転軸の径方向に突出して該回転軸とともに回転するフランジ部と、
前記フランジ部と前記軸線の方向に離間して配置され、前記回転軸の外周面を囲い、該回転軸を支持するハウジングに前記回転軸に対して前記軸線の方向に相対移動不能となるように設けられた静止ブッシュと、
前記フランジ部と前記静止ブッシュとの間に、これらフランジ部及び静止ブッシュによって前記軸線の方向から挟まれるように配置されるとともに前記回転軸の外周面を囲い、流体中に浮遊して前記回転軸及び前記ハウジングに対して相対回転可能な回転ブッシュと、
を備え、
前記回転ブッシュは、
前記フランジ部及び前記静止ブッシュとそれぞれ相対する前記軸線の方向を向く面に、これらフランジ部及び静止ブッシュにおける前記軸線の方向を向く面に沿うランド面と、
前記ランド面に連続し、前記回転軸の回転方向と反対方向に向かうに従って、前記軸線の方向に前記フランジ部及び前記静止ブッシュとの隙間が大きくなるように傾斜するテーパ面と、
を有する軸受装置。 - 前記静止ブッシュは、前記ハウジングと別部材であり、
前記静止ブッシュと前記ハウジングとを固定する静止ブッシュ固定部をさらに備える請求項1に記載の軸受装置。 - 前記静止ブッシュ固定部は、前記ハウジングと前記静止ブッシュとを貫通する孔部に嵌入されたピンである請求項2に記載の軸受装置。
- 前記静止ブッシュ固定部には、前記径方向に貫通するように、前記流体を排出する排出孔が形成されている請求項3に記載の軸受装置。
- 前記静止ブッシュ固定部は、前記ハウジングと前記静止ブッシュとの間に介在され、該静止ブッシュの前記軸線の方向の移動を規制し、前記径方向への移動を許容する支持部材である請求項2に記載の軸受装置。
- 前記静止ブッシュ固定部は、弾性体である請求項5に記載の軸受装置。
- 前記静止ブッシュには、前記径方向に貫通するように、前記流体を排出する排出孔が形成されている請求項1から6のいずれか一項に記載の軸受装置。
- 前記回転軸の外周面と、該外周面と相対する前記静止ブッシュの内周面との前記径方向の距離の方が、前記回転軸の外周面と、該外周面に相対する前記回転ブッシュの内周面との前記径方向の距離に比べ、大きくなっている請求項1から7のいずれか一項に記載の軸受装置。
- 前記回転軸は、前記静止ブッシュが配置された前記軸線の方向の領域に対応する部分で縮径している請求項8に記載の軸受装置。
- 前記静止ブッシュには、前記回転軸の外周面に相対する内周面に、径方向内側から外側に向かって凹む凹部が前記回転軸の周方向にわたって形成され、
前記凹部の底面と該底面に相対する前記回転軸の外周面との距離の方が、前記回転軸の外周面と該外周面に相対する前記回転ブッシュの内周面との距離に比べ、大きくなっている請求項8に記載の軸受装置。 - 請求項1から10のいずれか一項に記載の軸受装置と、
前記軸受装置によって支持される回転軸と、
を備える回転機械。
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