JP2008031949A - 過給機 - Google Patents

過給機 Download PDF

Info

Publication number
JP2008031949A
JP2008031949A JP2006207973A JP2006207973A JP2008031949A JP 2008031949 A JP2008031949 A JP 2008031949A JP 2006207973 A JP2006207973 A JP 2006207973A JP 2006207973 A JP2006207973 A JP 2006207973A JP 2008031949 A JP2008031949 A JP 2008031949A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thrust bearing
compressor
turbine shaft
turbine
oil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006207973A
Other languages
English (en)
Inventor
Masatoshi Eguchi
雅俊 江口
Kazuhiro Onitsuka
和宏 鬼束
Masahiro Shimizu
政宏 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP2006207973A priority Critical patent/JP2008031949A/ja
Publication of JP2008031949A publication Critical patent/JP2008031949A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/23Gas turbine engines
    • F16C2360/24Turbochargers

Abstract

【課題】ラジアル軸受の外側にスラスト軸受を備え、供給した潤滑油が軸受部からスムーズに排出して潤滑油による抵抗を低減することができる過給機を提供する
【解決手段】タービン軸12に作用するスラスト力を回転可能に支持するスラスト軸受30を備える。スラスト軸受30は、タービン軸と共に回転する円板状のスラストカラー32と、スラストカラーの軸方向移動を阻止するタービン側スラストベアリング34及びコンプレッサ側スラストベアリング36とからなる。コンプレッサ側スラストベアリング36は、スラストカラーと接する表面にハウジング内から潤滑油を供給する油供給流路36aと、タービン軸が貫通する中空貫通孔の内面に設けられた環状の凹溝36bと、この凹溝内に溜まる潤滑油を下方に落下させる油排出流路36cとを有する
【選択図】図2

Description

本発明は、過給機に関する。
圧縮機により密度を高めた空気を機関(エンジン)に供給することを過給(supercharging)といい、このうち排気エネルギにより圧縮機の駆動仕事をまかなうものを排気タービン過給機(exhaust‐gas turbocharger)と呼ぶ。
排気タービン過給機は、一般的に、軸受ユニットを挟んで配置された圧縮機(コンプレッサ)とタービンからなり、圧縮機はコンプレッサインペラを、タービンはタービンインペラをそれぞれ内蔵する。コンプレッサインペラとタービンインペラは、軸受ユニットで支持された連結軸(シャフト)で互いに連結されており、エンジンの排ガスでタービンインペラを回転駆動し、この回転力を連結軸を介してコンプレッサインペラに伝達し、コンプレッサインペラで空気を圧縮してエンジンに過給するようになっている。
排気タービン過給機の軸受、及びその給油手段として、特許文献1,2が開示されている。
特許文献1の軸受装置は、図4に示すように、軸受ケース71のスラスト軸受72,73の外周に対応する位置に油溜め用空所74を設け、この空所74と軸受台75と排油口76とを連通する左右各2個所の排油通路77を設けたものである。
特許文献2の過給機は、図5に示すように、タービンシャフト81、ラジアル軸受82、段付き部83、オイルドレン84を有する過給機において、ラジアル軸受の側壁面から段付き部までの距離Lを、タービン回転数がエンジンのアイドル運転時のタービン回転数より大きい領域で、ラジアル軸受の端部から移動したオイルが段付き部に非接触となる距離としたものである。
実開昭60−52352号公報、「排気タービン過給機の軸受装置」 特開2002−54448号公報、「内燃機関用排気タービン式過給機及び過給システム」
排気タービン過給機では、一般的にタービンインペラに作用する圧力がコンプレッサインペラに作用する圧力より高いため、コンプレッサインペラに向かう方向に大きなスラスト力が発生する。
そのため、排気タービン過給機の回転軸を支持するスラスト軸受には十分な量の潤滑油を供給する必要がある。
しかし、ラジアル軸受のコンプレッサ側外側にスラスト軸受を備える場合、コンプレッサ側の潤滑油流路が複雑なため、供給された潤滑油が軸受部から排出しにくくなり、潤滑油による抵抗が増大するおそれがあった。
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ラジアル軸受のコンプレッサ側外側にスラスト軸受を備える場合でも、供給した潤滑油が軸受部からスムーズに排出して潤滑油による抵抗を低減することができる過給機を提供することにある。
本発明によれば、タービンインペラを一端に有するタービン軸と、タービン軸で回転駆動されるコンプレッサインペラを備えた過給機であって、
タービン軸に作用するスラスト力を回転可能に支持するスラスト軸受を備え、
該スラスト軸受は、タービン軸と共に回転する円板状のスラストカラーと、該スラストカラーの軸方向移動を阻止するタービン側スラストベアリング及びコンプレッサ側スラストベアリングとからなり、
コンプレッサ側スラストベアリングは、スラストカラーと接する表面にハウジング内から潤滑油を供給する油供給流路と、タービン軸が貫通する中空貫通孔の内面に設けられた環状の凹溝と、該凹溝内に溜まる潤滑油を下方に落下させる油排出流路とを有する、ことを特徴とする過給機が提供される。
本発明の好ましい実施形態によれば、コンプレッサ側スラストベアリングとコンプレッサインペラの間を仕切る固定隔壁と、該固定隔壁とコンプレッサ側スラストベアリングとの間に位置しタービン軸と共に回転する油切り部材と、該油切り部材と固定隔壁との間を液密にシールするシール部材とを有し、
前記油切り部材は、コンプレッサ側スラストベアリングの中空貫通孔より大きく、かつタービン軸にほぼ直交する垂直面を有する。
上記本発明の構成によれば、スラスト軸受が、タービン軸と共に回転する円板状のスラストカラーとタービン側スラストベアリング及びコンプレッサ側スラストベアリングとからなるので、タービン側スラストベアリング及びコンプレッサ側スラストベアリングでスラストカラーを把持して、タービン軸に作用する両方向のスラスト力を回転可能に支持することができる。
また、コンプレッサ側スラストベアリングが、スラストカラーと接する表面にハウジング内から潤滑油を供給する油供給流路を有するので、この油供給流路から十分な量の潤滑油を供給することにより、コンプレッサインペラに向かう方向の大きなスラスト力をコンプレッサ側スラストベアリングとスラストカラーの間に介在する潤滑油で低抵抗かつ確実に支持することができる。
さらに、コンプレッサ側スラストベアリングが、タービン軸が貫通する中空貫通孔の内面に設けられた環状の凹溝と、該凹溝内に溜まる潤滑油を下方に落下させる油排出流路とを有するので、中空貫通孔の内面とタービン軸の隙間からコンプレッサ側に流出しようとする潤滑油を環状凹溝で捕捉し、ここに溜まった潤滑油を油排出流路を通して下方にスムーズに落下させることができる。
従って、本発明によれば、ラジアル軸受のコンプレッサ側外側にスラスト軸受を備える場合でも、供給した潤滑油が軸受部からスムーズに排出して潤滑油による抵抗を減らし、シールの性能を確保し、過給機全体の信頼性を高めることができる。
以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
図1は、本発明の過給機の全体構成図である。この図において、本発明の過給機10は、タービン軸12、コンプレッサインペラ14、およびハウジングを備える。ハウジングは、この例では、ベアリングハウジング16、タービンハウジング18、及びコンプレッサハウジング20からなる。
タービン軸12は、タービンインペラ11を一端(図で左端)に有する。この例において、タービンインペラ11はタービン軸12に一体的に形成されているが、本発明はこれに限定されず、タービンインペラ11を別に取り付ける構成であってもよい。
コンプレッサインペラ14は、タービン軸12の他端(図で右端)に軸端ナット15により一体で回転するように連結されている。
ベアリングハウジング16は、タービン軸12をラジアル軸受17で回転可能に支持する。また、タービン軸12は、スラスト軸受30により軸方向に移動しないように支持されている。
タービンハウジング18は、タービンインペラ11を回転可能に囲み、かつベアリングハウジング16に連結されている。このタービンハウジング18は、内部に外部から排ガスが導入されるスクロール室18aと、スクロール室18aからタービンインペラ11まで排ガスを案内する環状に形成された流路18bを有する。
さらに、流路18bには、複数のノズル翼19が周方向に一定の間隔で配置されている。このノズル翼19は、可変ノズル翼であり、その間に形成される流路面積を変化できることが好ましいが、本発明はこれに限定されず固定ノズル翼であってもよい。
また、流路18bにノズル翼19の無い形態であってもよい。
コンプレッサハウジング20は、コンプレッサインペラ14を回転可能に囲み、かつベアリングハウジング16に連結されている。このコンプレッサハウジング20は、内部に圧縮空気が導入されるスクロール室20aと、コンプレッサインペラ14からスクロール室20aまで圧縮空気を案内する環状に形成された流路20bを有する。
上述した構成により、エンジンの排ガスでタービンインペラ11を回転駆動し、この回転力をタービン軸12を介してコンプレッサインペラ14に伝達し、コンプレッサインペラ14で空気を圧縮してエンジンに過給することができる。
図1の例は、過給機の加速を補助するためのモータロータ22およびモータステータ24を備える。モータロータ22は、電動機の回転子であり、モータステータ24は、電動機の固定子である。モータロータ22とモータステータ24によりブラシレスの交流電動機が構成される。
モータロータ22は、好ましくはタービン軸12に固定されている。
なお、本発明においては過給機の加速を補助するための電動機は必ずしも必要ではなく、モータロータ22およびモータステータ24はなくともよい。
図2は、図1の部分拡大図である。
この図に示すように、本発明のスラスト軸受30は、タービン軸12と共に回転する円板状のスラストカラー32と、スラストカラー32の軸方向移動を阻止するタービン側スラストベアリング34及びコンプレッサ側スラストベアリング36とからなる。
コンプレッサ側スラストベアリング36は、油供給流路36a、環状の凹溝36b、及び油排出流路36cを有する。
油供給流路36aは、スラストカラー32と接する表面(図で左面)にベアリングハウジング16内から潤滑油を供給する機能を有する。
また、環状凹溝36bは、タービン軸12が貫通する中空貫通孔の内面に設けられている。
さらに、油排出流路36cは、環状凹溝36b内に溜まる潤滑油を下方に落下させる機能を有する。油排出流路36cは、この例では下方に向けてほぼ鉛直に設けられているが、タービン軸の回転にともない、環状溝部36bにたまる潤滑油にも回転しているため、その回転力によって下方に落下しやすくするために、斜めに開けることも有効である。
図3は、図2と同様の、本発明の別の実施形態図である。
この図においても、スラスト軸受30は、タービン軸12と共に回転する円板状のスラストカラー32と、スラストカラー32の軸方向移動を阻止するタービン側スラストベアリング(図示せず)及びコンプレッサ側スラストベアリング36とからなる。
コンプレッサ側スラストベアリング36の形状はこの図では平板状である。
またコンプレッサ側スラストベアリング36は、図2と同様の油供給流路36a、環状の凹溝36b、及び油排出流路36cを有する。油排出流路36cは、この例では下方に向けて斜めに設けられている。
図3は、モータロータ22およびモータステータ24がない点で図2の構成と異なるが、その他の構成は図2と同様である。
上述した本発明の構成によれば、スラスト軸受30が、タービン軸と共に回転する円板状のスラストカラー32とタービン側スラストベアリング34及びコンプレッサ側スラストベアリング36とからなるので、タービン側スラストベアリング34及びコンプレッサ側スラストベアリング36でスラストカラー32を軸方向に把持して、タービン軸12に作用する両方向のスラスト力を回転可能に支持することができる。
また、コンプレッサ側スラストベアリング36が、スラストカラー32と接する表面にハウジング内から潤滑油を供給する油供給流路36aを有するので、この油供給流路36aから十分な量の潤滑油を供給することにより、コンプレッサインペラに向かう方向の大きなスラスト力をコンプレッサ側スラストベアリング36とスラストカラー32の間に介在する潤滑油で低抵抗かつ確実に支持することができる。
さらに、コンプレッサ側スラストベアリング36が、タービン軸12が貫通する中空貫通孔の内面に設けられた環状の凹溝36bと、凹溝36b内に溜まる潤滑油を下方に落下させる油排出流路36cとを有するので、中空貫通孔の内面とタービン軸の隙間からコンプレッサ側に流出しようとする潤滑油を環状凹溝36bで捕捉し、ここに溜まった潤滑油を油排出流路36cを通して下方にスムーズに落下させることができる。
本発明の過給機は、固定隔壁26、油切り部材28、及びシール部材29を有する。
固定隔壁26は、この例ではベアリングハウジング16に固定され、コンプレッサ側スラストベアリング36とコンプレッサインペラの間を仕切る隔壁である。
油切り部材28は、固定隔壁26とコンプレッサ側スラストベアリング36との間に位置し、タービン軸12に固定され、タービン軸12と共に回転する。この油切り部材28は、コンプレッサ側スラストベアリング36の中空貫通孔より大きく、かつタービン軸12にほぼ直交する垂直面28aを有する。
シール部材29は、油切り部材28と固定隔壁26との間を液密にシールする。
この構成により、環状凹溝36bで捕捉できずに環状凹溝36bを超えてコンプレッサ側に流れ、油切り部材28の垂直面28aまで達した潤滑油を油切り部材28の高速回転による遠心力で半径方向外方に振り飛ばすことができる。
従って、垂直面28aの軸方向反対側に位置するシール部材29まで達する潤滑油量を大幅に低減することができ、コンプレッサ側のシール部に到達する潤滑油量を減らし、シールの性能を確保し、過給機全体の信頼性を高めることができる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
本発明の過給機の全体構成図である。 図1の部分拡大図である。 本発明の別の実施形態図である。 特許文献1の軸受装置の模式図である。 特許文献2の過給機の模式図である。
符号の説明
10 過給機、11 タービンインペラ、12 タービン軸、
14 コンプレッサインペラ、15 軸端ナット、
16 ベアリングハウジング、17 ラジアル軸受、
18 タービンハウジング、18a スクロール室、18b 流路、
19 ノズル翼、20 コンプレッサハウジング、20a スクロール室、
20b 流路、22 モータロータ、24 モータステータ、
26 固定隔壁、28 油切り部材、29 シール部材、
30 スラスト軸受、32 スラストカラー、
34 タービン側スラストベアリング、
36 コンプレッサ側スラストベアリング、
36a 油供給流路、36b 凹溝、36c 油排出流路

Claims (2)

  1. タービンインペラを一端に有するタービン軸と、タービン軸で回転駆動されるコンプレッサインペラを備えた過給機であって、
    タービン軸に作用するスラスト力を回転可能に支持するスラスト軸受を備え、
    該スラスト軸受は、タービン軸と共に回転する円板状のスラストカラーと、該スラストカラーの軸方向移動を阻止するタービン側スラストベアリング及びコンプレッサ側スラストベアリングとからなり、
    コンプレッサ側スラストベアリングは、スラストカラーと接する表面にハウジング内から潤滑油を供給する油供給流路と、タービン軸が貫通する中空貫通孔の内面に設けられた環状の凹溝と、該凹溝内に溜まる潤滑油を下方に落下させる油排出流路とを有する、ことを特徴とする過給機。
  2. コンプレッサ側スラストベアリングとコンプレッサインペラの間を仕切る固定隔壁と、該固定隔壁とコンプレッサ側スラストベアリングとの間に位置しタービン軸と共に回転する油切り部材と、該油切り部材と固定隔壁との間を液密にシールするシール部材とを有し、
    前記油切り部材は、コンプレッサ側スラストベアリングの中空貫通孔より大きく、かつタービン軸にほぼ直交する垂直面を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の過給機。

JP2006207973A 2006-07-31 2006-07-31 過給機 Pending JP2008031949A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006207973A JP2008031949A (ja) 2006-07-31 2006-07-31 過給機

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006207973A JP2008031949A (ja) 2006-07-31 2006-07-31 過給機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008031949A true JP2008031949A (ja) 2008-02-14

Family

ID=39121648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006207973A Pending JP2008031949A (ja) 2006-07-31 2006-07-31 過給機

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008031949A (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010121589A (ja) * 2008-11-21 2010-06-03 Ihi Corp 車両用過給機の潤滑油シール構造
US8001781B2 (en) * 2006-06-02 2011-08-23 Ihi Corporation Motor-driven supercharger
US8096126B2 (en) 2006-06-02 2012-01-17 Ihi Corporation Motor-driven supercharger
US8622691B2 (en) 2008-01-28 2014-01-07 Ihi Corporation Supercharger
US20140233873A1 (en) * 2011-12-27 2014-08-21 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Thrust bearing device for supercharger
WO2016203970A1 (ja) * 2015-06-16 2016-12-22 株式会社Ihi シール構造および過給機
WO2017014155A1 (ja) * 2015-07-22 2017-01-26 株式会社Ihi オイルシール構造、および、過給機

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60153826A (ja) * 1984-01-24 1985-08-13 松下電器産業株式会社 ハンドミキサ−
JPH0642361A (ja) * 1992-07-20 1994-02-15 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ターボチャージャのスラスト軸受装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60153826A (ja) * 1984-01-24 1985-08-13 松下電器産業株式会社 ハンドミキサ−
JPH0642361A (ja) * 1992-07-20 1994-02-15 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ターボチャージャのスラスト軸受装置

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8001781B2 (en) * 2006-06-02 2011-08-23 Ihi Corporation Motor-driven supercharger
US8096126B2 (en) 2006-06-02 2012-01-17 Ihi Corporation Motor-driven supercharger
US8622691B2 (en) 2008-01-28 2014-01-07 Ihi Corporation Supercharger
JP2010121589A (ja) * 2008-11-21 2010-06-03 Ihi Corp 車両用過給機の潤滑油シール構造
US20140233873A1 (en) * 2011-12-27 2014-08-21 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Thrust bearing device for supercharger
US9169865B2 (en) * 2011-12-27 2015-10-27 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Thrust bearing device for supercharger
WO2016203970A1 (ja) * 2015-06-16 2016-12-22 株式会社Ihi シール構造および過給機
CN107683374A (zh) * 2015-06-16 2018-02-09 株式会社Ihi 密封结构以及增压器
JPWO2016203970A1 (ja) * 2015-06-16 2018-04-05 株式会社Ihi シール構造および過給機
US10662965B2 (en) 2015-06-16 2020-05-26 Ihi Corporation Sealing structure and turbocharger
WO2017014155A1 (ja) * 2015-07-22 2017-01-26 株式会社Ihi オイルシール構造、および、過給機
CN107614849A (zh) * 2015-07-22 2018-01-19 株式会社Ihi 油封构造及增压器
JPWO2017014155A1 (ja) * 2015-07-22 2018-04-05 株式会社Ihi オイルシール構造、および、過給機
US10400824B2 (en) 2015-07-22 2019-09-03 Ihi Corporation Oil seal structure and turbocharger
CN107614849B (zh) * 2015-07-22 2019-12-24 株式会社Ihi 油封构造及增压器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2009095985A1 (ja) 過給機
KR101117943B1 (ko) 전동 과급기
JP5277901B2 (ja) 車両用過給機の潤滑油シール構造
JP5450646B2 (ja) 排気ガス・ターボチャージャの軸受ハウジングをシールするための装置
JP2008031949A (ja) 過給機
JP5135981B2 (ja) 遠心圧縮機
US20150125263A1 (en) Flinger oil seal and turbocharger incorporating the same
JP2007297973A (ja) 過給機
EP2602487B1 (en) Vane pump
KR20170131492A (ko) 오일 가이드를 구비한 오일 디플렉터
JP6128129B2 (ja) 可変容量型過給機及び可変容量型過給機用ハウジングの製造方法
KR101382309B1 (ko) 터보 차저용 베어링
JP6523655B2 (ja) 過給機およびこれを備えたエンジン
JP2005163641A (ja) ターボチャージャ
CN108700112B (zh) 轴承装置及废气涡轮增压器
JP5398420B2 (ja) 過給機、これを備えたディーゼル機関およびこれを備えた船舶
KR101532439B1 (ko) 배기 가스 터보 과급기용 스러스트 베어링 시일
JP6550525B2 (ja) 軸受装置および排気タービン過給機
JP5605942B2 (ja) 排気ターボ過給機
EP3698060B1 (en) A turbo bearing system
JPH0752339Y2 (ja) 過給機
JP2009191794A (ja) ハイブリッド排気タービン過給機
JP2019214956A (ja) オイルセパレータ
JP2010096119A (ja) ターボチャージャ用軸受装置
JP2003293783A (ja) 過給機の油シール装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090529

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110113

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110114

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110210

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110901