JP2013002312A - Turbocharger - Google Patents

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容久 佐南
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the whirling of a rotary shaft in a bearing of the rotary shaft of a turbocharger.SOLUTION: A turbocharger 1 includes a movable housing 25 that has a cylindrical body annularly surrounding a bush 9 on an outer circumferential side of the bush 9 and is movable in an axial direction, and a drive means 26 for driving the movable housing 25 to relatively displace in the axial direction with respect to the bush 9. Moreover, outer circumferential clearances 11 are formed between an outer circumferential surface of the bush 9 and an inner circumferential surface of the movable housing 25, and oil is supplied to the outer circumferential clearances 11. The outer circumferential clearances 11 change according to a relative position of the movable housing 25 with respect to the bush 9. Therefore, the outer circumferential clearances 11 can be changed according to, for example, whether a possibility that a whirl vibration occurs is high, and thus, the whirling of the rotary shaft 2 can be suppressed.

Description

本発明は、ターボチャージャーに関するものであり、特にターボチャージャーの回転軸の軸受け構造に係わる。   The present invention relates to a turbocharger, and more particularly to a bearing structure for a rotating shaft of a turbocharger.

従来から、数十万rpmもの高速で回転するターボチャージャーでは、タービンの羽根車とコンプレッサの羽根車とを連結する回転軸のジャーナル軸受けの構造として、いわゆる浮動ブッシュ軸受けが多用されている。この浮動ブッシュ軸受けは、ハウジングと回転軸との間に円筒状のブッシュを挿入し、ブッシュの内周側および外周側の両方にオイルを供給して油膜を形成するものである。そして、ブッシュは、内周側の油圧により駆動されながら、外周側の油圧により制動され、回転軸の回転数に応じた回転数で回転する。   Conventionally, in a turbocharger rotating at a high speed of several hundred thousand rpm, a so-called floating bush bearing is frequently used as a journal bearing structure of a rotating shaft connecting a turbine impeller and a compressor impeller. In this floating bush bearing, a cylindrical bush is inserted between a housing and a rotating shaft, and oil is supplied to both the inner and outer peripheral sides of the bush to form an oil film. The bush is driven by the oil pressure on the inner peripheral side, is braked by the oil pressure on the outer peripheral side, and rotates at a rotational speed corresponding to the rotational speed of the rotary shaft.

ところで、高速回転する回転軸のすべり軸受けでは、回転と非同期のホワール振動が自励的に回転軸に発生し、回転軸がすりこぎ状に振れ回ることが周知となっている。
そこで、ターボチャージャーの浮動ブッシュ軸受けでは、ホワール振動に起因する回転軸の振れ回りを抑制するべく、種々の対策が提案されて公知となっている。
By the way, in a sliding bearing of a rotating shaft that rotates at high speed, it is well known that whirl vibration that is asynchronous with rotation is generated on the rotating shaft by itself, and the rotating shaft swings in a saw-tooth manner.
Therefore, in the floating bush bearing of a turbocharger, various countermeasures have been proposed and known in order to suppress the rotation of the rotating shaft caused by whirl vibration.

例えば、特許文献1のターボチャージャーによれば、ブッシュとハウジングとを軸方向に弾性変形可能な支持部材により機械的に連結する。これにより、回転軸のホワール振動を減衰させることができるとしている。
また、特許文献2のターボチャージャーによれば、ブッシュをタービン側ブッシュとコンプレッサ側ブッシュとに分け、タービン側ブッシュ、コンプレッサ側ブッシュのそれぞれで内周側、外周側にクリアランスを形成する。
For example, according to the turbocharger of Patent Document 1, the bush and the housing are mechanically connected by a support member that is elastically deformable in the axial direction. Thereby, the whirl vibration of the rotating shaft can be attenuated.
Further, according to the turbocharger of Patent Document 2, the bush is divided into a turbine side bush and a compressor side bush, and a clearance is formed on each of the turbine side bush and the compressor side bush on the inner peripheral side and the outer peripheral side.

そして、ホワール振動が、主に、回転軸の重心から遠いコンプレッサ側の諸元に起因しているものとみなし、コンプレッサ側ブッシュにおいて内周側クリアランスを小さく設定するとともに外周側クリアランスを大きく設定することで、回転軸のホワール振動を抑制することができるとしている。   And, it is considered that the whirl vibration is mainly caused by the specifications on the compressor side far from the center of gravity of the rotating shaft, and the inner peripheral clearance is set small and the outer peripheral clearance is set large in the compressor bush. Therefore, it is said that the whirl vibration of the rotating shaft can be suppressed.

しかし、特許文献1のターボチャージャーによれば、シャフトの振動減衰は支持部材の弾性変形に依存しており、変形と復元との繰り返しによって支持部材が疲労していく。このため、支持部材の強度が低下して支持部材が破壊する虞がある。
また、特許文献2のターボチャージャーは、ホワール振動の抑制に対して効果的であるものの、ホワール振動がさほど顕著に現れていない場合、コンプレッサ側ブッシュにおいて外周側クリアランスが大きいことに起因して、逆に、振れ回りが発生する虞が高まる。
However, according to the turbocharger of Patent Document 1, the vibration attenuation of the shaft depends on the elastic deformation of the support member, and the support member becomes fatigued by repeated deformation and restoration. For this reason, there exists a possibility that the intensity | strength of a supporting member may fall and a supporting member may be destroyed.
Further, although the turbocharger of Patent Document 2 is effective for suppressing the whirl vibration, when the whirl vibration is not so noticeable, the reverse clearance is caused by the large outer peripheral clearance in the compressor bush. In addition, there is an increased risk that the whirling will occur.

特開2010−138757号公報JP 2010-138757 A 特許第4386563号公報Japanese Patent No. 4386563

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、ターボチャージャーの回転軸の軸受けにおいて、回転軸の振れ回りを抑制できるようにすることにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to make it possible to suppress the rotation of the rotating shaft in the bearing of the rotating shaft of the turbocharger.

〔請求項1の手段〕
請求項1の手段によれば、ターボチャージャーは、排気ガスにより回転するタービンと吸入空気を圧縮するコンプレッサとを連結する回転軸を軸受けするブッシュと、ブッシュの外周側でブッシュを環状に包囲する筒体であって軸方向に可動である可動ハウジングと、可動ハウジングを駆動してブッシュに対し軸方向に相対的に変位させる駆動手段とを備える。また、ブッシュの外周面と可動ハウジングの内周面との間にはクリアランスが形成されてオイルが供給され、クリアランスは、可動ハウジングのブッシュに対する相対的な位置に応じて変化する。
[Means of Claim 1]
According to the means of claim 1, the turbocharger includes a bush that supports a rotating shaft that connects a turbine that is rotated by exhaust gas and a compressor that compresses intake air, and a cylinder that annularly surrounds the bush on the outer peripheral side of the bush. A movable housing that is movable in the axial direction and a driving means that drives the movable housing to displace relative to the bush in the axial direction. In addition, a clearance is formed between the outer peripheral surface of the bush and the inner peripheral surface of the movable housing, and oil is supplied. The clearance changes according to the relative position of the movable housing with respect to the bush.

これにより、例えば、ホワール振動が発生する虞が高いか否かに応じて、ブッシュの外周面と可動ハウジングの内周面との間のクリアランス(外周側クリアランス)を変化させることができる。すなわち、ホワール振動が発生する虞が高いときには、外周側クリアランスが大きくなるように可動ハウジングを位置取りさせてホワール振動に起因する振れ回り発生の虞を低減することができる。   Thereby, for example, the clearance (outer peripheral clearance) between the outer peripheral surface of the bush and the inner peripheral surface of the movable housing can be changed depending on whether or not there is a high possibility of occurrence of whirl vibration. That is, when there is a high risk of occurrence of whirl vibration, the movable housing can be positioned so that the outer peripheral clearance is increased, thereby reducing the possibility of occurrence of whirling due to whirl vibration.

また、ホワール振動が発生する虞が低いときには、外周側クリアランスが小さくなるように可動ハウジングを位置取りさせて、外周側クリアランスが大きいことに起因する振れ回り発生の虞を低減することができる。
このため、ターボチャージャーの回転軸の軸受けにおいて、回転軸の振れ回りを抑制することができる。
Further, when the possibility of occurrence of whirl vibration is low, the movable housing is positioned so that the outer peripheral clearance becomes smaller, and the possibility of occurrence of whirling due to the large outer peripheral clearance can be reduced.
For this reason, in the bearing of the rotating shaft of the turbocharger, the swinging of the rotating shaft can be suppressed.

〔請求項2の手段〕
請求項2の手段によれば、ブッシュは、軸方向に関してタービンに近いタービン側ブッシュと、軸方向に関してコンプレッサに近いコンプレッサ側ブッシュとに分かれている。また、クリアランスは、可動ハウジングとタービン側ブッシュとの間で形成されるタービン側クリアランスと、可動ハウジングとコンプレッサ側ブッシュとの間で形成されるコンプレッサ側クリアランスとに分かれている。
[Means of claim 2]
According to the means of claim 2, the bush is divided into a turbine side bush close to the turbine in the axial direction and a compressor side bush close to the compressor in the axial direction. Further, the clearance is divided into a turbine side clearance formed between the movable housing and the turbine side bush, and a compressor side clearance formed between the movable housing and the compressor side bush.

そして、タービン側クリアランスおよびコンプレッサ側クリアランスは、可動ハウジングのタービン側ブッシュおよびコンプレッサ側ブッシュに対する相対的な位置に応じて変化する。
これにより、回転軸の軸受けにおけるすべり面を低減することができるので、焼付回避に対する信頼性を高めることができる。
The turbine-side clearance and the compressor-side clearance change according to the relative positions of the movable housing with respect to the turbine-side bush and the compressor-side bush.
Thereby, since the sliding surface in the bearing of a rotating shaft can be reduced, the reliability with respect to a seizure avoidance can be improved.

〔請求項3の手段〕
請求項3の手段によれば、可動ハウジングの内周面には外周側に窪む凹部と内周側に突出する凸部とが軸方向に交互に設けられている。そして、クリアランスは、ブッシュの外周面が凹部と径方向に対向することで大きくなり、ブッシュの外周面が凸部と径方向に対向することで小さくなる。
この手段は、クリアランスを可動ハウジングのブッシュに対する相対的な位置に応じて変化させる一態様を示すものである。
[Means of claim 3]
According to the third aspect of the present invention, the inner peripheral surface of the movable housing is provided with concave portions that are recessed toward the outer peripheral side and convex portions that protrude toward the inner peripheral side, alternately in the axial direction. The clearance increases when the outer peripheral surface of the bush faces the concave portion in the radial direction, and decreases when the outer peripheral surface of the bush faces the convex portion in the radial direction.
This means shows one aspect in which the clearance is changed according to the relative position of the movable housing with respect to the bush.

〔請求項4の手段〕
請求項4の手段によれば、軸方向に隣り合う凹部と凸部に関し、凹部の外周底面と凸部の内周頂面とを軸方向に接続する段面は傾斜している。
これにより、ブッシュの角部が可動ハウジングの相対的な変位に干渉する虞を低減することができる。
[Means of claim 4]
According to the fourth aspect of the present invention, the step surface connecting the outer peripheral bottom surface of the concave portion and the inner peripheral top surface of the convex portion in the axial direction is inclined with respect to the concave portion and the convex portion adjacent in the axial direction.
Thereby, the possibility that the corners of the bush may interfere with the relative displacement of the movable housing can be reduced.

〔請求項5の手段〕
請求項5の手段によれば、凹部の外周底面および凸部の内周頂面には、それぞれ、クリアランスにオイルを導く油路が開口している。
これにより、外周側クリアランスに確実にオイルを供給することができる。
[Means of claim 5]
According to the fifth aspect of the present invention, oil passages for guiding oil to the clearance are opened on the outer peripheral bottom surface of the concave portion and the inner peripheral top surface of the convex portion, respectively.
Thereby, oil can be reliably supplied to the outer peripheral side clearance.

〔請求項6の手段〕
請求項6の手段によれば、ターボチャージャーは、回転軸の単位時間当たりの回転回数(回転軸の回転数)を検出する軸回転数検出手段と、軸回転数検出手段による検出値が所定の範囲内にある場合に、ブッシュの外周面が凹部と径方向に対向するように駆動手段を動作させる制御手段とを備える。
[Means of claim 6]
According to the means of claim 6, the turbocharger has a shaft rotation number detecting means for detecting the number of rotations of the rotating shaft per unit time (the number of rotations of the rotating shaft), and a detection value by the shaft rotation number detecting means is a predetermined value. And a control unit that operates the driving unit so that the outer peripheral surface of the bush faces the concave portion in the radial direction when within the range.

ホワール振動の振動数は、回転軸を含む軸系に固有の数値(以下、ホワール振動数と呼ぶ。)になるので、ホワール振動は、回転軸の回転数がホワール振動数に近い範囲で顕著になる。
そこで、ターボチャージャーにおいて、回転軸の回転数を検出可能にするとともに、回転数の検出値がホワール振動数を含む所定の範囲内にある場合にブッシュの外周面と凹部とを径方向に対向させるように駆動手段を制御する。つまり、回転数の検出値がホワール振動数に近い範囲にあるときに、ホワール振動を抑制することができるように外周側クリアランスを大きくする。
Since the frequency of the whirl vibration is a numerical value inherent to the shaft system including the rotation axis (hereinafter referred to as the whirl frequency), the whirl vibration is prominent in the range where the rotation speed of the rotation shaft is close to the whirl frequency. Become.
Therefore, in the turbocharger, the rotational speed of the rotating shaft can be detected, and when the detected value of the rotational speed is within a predetermined range including the whirl frequency, the outer peripheral surface of the bush and the concave portion are opposed to each other in the radial direction. The drive means is controlled as follows. That is, when the detected value of the rotational speed is in a range close to the whirl frequency, the outer peripheral clearance is increased so that the whirl vibration can be suppressed.

これにより、ホワール振動が顕著に現れているか否かを判断するために、例えば、高速フーリエ変換等の煩雑な処理を制御周期ごとに行なう必要がなくなるので、簡便にホワール振動が顕著に現れているか否かを判断して駆動手段を制御することができる。   This eliminates the need to perform complicated processing such as fast Fourier transform for each control period in order to determine whether or not the whirling vibration is noticeable. It is possible to control the driving means by judging whether or not.

ターボチャージャーの全体構成図である(実施例)。It is a whole block diagram of a turbocharger (Example). ターボチャージャーの要部構成図である(実施例)。It is a principal part block diagram of a turbocharger (Example). ターボチャージャーの分解構成図である(実施例)。It is a disassembled block diagram of a turbocharger (Example). ターボチャージャーの可動ハウジングが一端側に移動した状態の要部構成図である(実施例)。It is a principal part block diagram of the state which the movable housing of the turbocharger moved to the one end side (Example). ターボチャージャーの回転数特性を示す特性図である(実施例)。It is a characteristic view which shows the rotation speed characteristic of a turbocharger (Example).

実施形態のターボチャージャーは、排気ガスにより回転するタービンと吸入空気を圧縮するコンプレッサとを連結する回転軸を軸受けするブッシュと、ブッシュの外周側でブッシュを環状に包囲する筒体であって軸方向に可動である可動ハウジングと、可動ハウジングを駆動してブッシュに対し軸方向に相対的に変位させる駆動手段とを備える。また、ブッシュの外周面と可動ハウジングの内周面との間にはクリアランス(外周側クリアランス)が形成されてオイルが供給され、クリアランスは、可動ハウジングのブッシュに対する相対的な位置に応じて変化する。   The turbocharger according to the embodiment includes a bush that supports a rotating shaft that connects a turbine that is rotated by exhaust gas and a compressor that compresses intake air, and a cylindrical body that annularly surrounds the bush on the outer peripheral side of the bush. And a drive means for driving the movable housing and displacing the bush relative to the bush in the axial direction. In addition, a clearance (outer peripheral clearance) is formed between the outer peripheral surface of the bush and the inner peripheral surface of the movable housing, and oil is supplied, and the clearance changes according to the relative position of the movable housing with respect to the bush. .

また、ブッシュは、軸方向に関してタービンに近いタービン側ブッシュと、軸方向に関してコンプレッサに近いコンプレッサ側ブッシュとに分かれている。また、クリアランスは、可動ハウジングとタービン側ブッシュとの間で形成されるタービン側クリアランスと、可動ハウジングとコンプレッサ側ブッシュとの間で形成されるコンプレッサ側クリアランスとに分かれている。   The bush is divided into a turbine side bush close to the turbine in the axial direction and a compressor side bush close to the compressor in the axial direction. Further, the clearance is divided into a turbine side clearance formed between the movable housing and the turbine side bush, and a compressor side clearance formed between the movable housing and the compressor side bush.

そして、タービン側クリアランスおよびコンプレッサ側クリアランスは、可動ハウジングのタービン側ブッシュおよびコンプレッサ側ブッシュに対する相対的な位置に応じて変化する。   The turbine-side clearance and the compressor-side clearance change according to the relative positions of the movable housing with respect to the turbine-side bush and the compressor-side bush.

また、可動ハウジングの内周面には外周側に窪む凹部と内周側に突出する凸部とが軸方向に交互に設けられている。そして、クリアランスは、ブッシュの外周面が凹部と径方向に対向することで大きくなり、ブッシュの外周面が凸部と径方向に対向することで小さくなる。
なお、軸方向に隣り合う凹部と凸部に関し、凹部の外周底面と凸部の内周頂面とを軸方向に接続する段面は傾斜している。また、凹部の外周底面および凸部の内周頂面には、それぞれ、クリアランスにオイルを導く油路が開口している。
In addition, concave portions that are recessed toward the outer peripheral side and convex portions that protrude toward the inner peripheral side are alternately provided in the axial direction on the inner peripheral surface of the movable housing. The clearance increases when the outer peripheral surface of the bush faces the concave portion in the radial direction, and decreases when the outer peripheral surface of the bush faces the convex portion in the radial direction.
In addition, regarding the recessed part and convex part which are adjacent to an axial direction, the step surface which connects the outer peripheral bottom face of a recessed part and the inner peripheral top face of a convex part is inclined. In addition, oil passages for guiding oil to the clearance are opened on the outer peripheral bottom surface of the recess and the inner peripheral top surface of the protrusion, respectively.

さらに、ターボチャージャーは、回転軸の単位時間当たりの回転回数(回転軸の回転数)を検出する軸回転数検出手段と、軸回転数検出手段による検出値が所定の範囲内にある場合に、ブッシュの外周面が凹部と径方向に対向するように駆動手段を動作させる制御手段とを備える。   Furthermore, the turbocharger has a shaft rotation number detecting means for detecting the number of rotations of the rotating shaft per unit time (the number of rotations of the rotating shaft), and a value detected by the shaft rotation number detecting means is within a predetermined range. And control means for operating the drive means so that the outer peripheral surface of the bush faces the recess in the radial direction.

〔実施例の構成〕
実施例のターボチャージャー1の構成を、図1〜図4に基づいて説明する。
ターボチャージャー1は、内燃機関(図示せず)から排気された排気ガスのエネルギーを利用して吸入空気を圧縮するとともに内燃機関に送り込むものであり、排気ガスのエネルギーを回収しつつ内燃機関本来の排気量を超える混合気を吸入して燃焼させることを可能とし、燃費の低減や排気ガスの有害成分の低減を目指すものである。
[Configuration of Example]
The structure of the turbocharger 1 of an Example is demonstrated based on FIGS. 1-4.
The turbocharger 1 compresses intake air using the energy of exhaust gas exhausted from an internal combustion engine (not shown) and sends it to the internal combustion engine. It aims to reduce the fuel consumption and the harmful components of exhaust gas by allowing the air-fuel mixture exceeding the displacement to be inhaled and combusted.

このターボチャージャー1は、排気ガスの熱エネルギーや運動エネルギーを回転軸2の回転エネルギーへ変換するタービン3と、回転軸2から伝わる回転トルクにより吸入空気を圧縮して内燃機関に送り込むコンプレッサ4と、回転軸2を軸受けするジャーナル軸受け5およびスラスト軸受け6とを備える。   The turbocharger 1 includes a turbine 3 that converts heat energy and kinetic energy of exhaust gas into rotational energy of a rotating shaft 2, a compressor 4 that compresses intake air by rotational torque transmitted from the rotating shaft 2, and sends the compressed air to an internal combustion engine. A journal bearing 5 and a thrust bearing 6 for bearing the rotary shaft 2 are provided.

ここで、タービン3は、タービンハウジング3Hの排気ガスの通路3Lに羽根車3Iを回転自在となるように収容することで形成され、コンプレッサ4は、コンプレッサハウジング4Hの吸入空気の通路4Lに羽根車4Iを回転自在となるように収容することで形成されている。また、回転軸2は、羽根車3Iと羽根車4Iとを連結する。すなわち、回転軸2の軸方向の一端に羽根車4Iがナット4Nにより取り付けられ、他端に羽根車3Iが溶接等により取り付けられている。   Here, the turbine 3 is formed by accommodating the impeller 3I so as to be rotatable in the exhaust gas passage 3L of the turbine housing 3H, and the compressor 4 is inserted in the intake air passage 4L of the compressor housing 4H. It is formed by accommodating 4I so as to be rotatable. The rotating shaft 2 connects the impeller 3I and the impeller 4I. That is, the impeller 4I is attached to one end of the rotating shaft 2 in the axial direction by the nut 4N, and the impeller 3I is attached to the other end by welding or the like.

このような構成により、ターボチャージャー1は、排気ガスのエネルギーを利用して羽根車3Iを高速回転させ、その回転トルクで羽根車4Iを回転駆動することにより吸入空気を圧縮して内燃機関に送り込む。
また、タービン3の単位時間当たりの回転回数(回転数)は、数十万rpmもの高速に達するものであり、ジャーナル軸受け5にはいわゆる浮動ブッシュ軸受けが採用されている。
With such a configuration, the turbocharger 1 uses the energy of the exhaust gas to rotate the impeller 3I at high speed, and the impeller 4I is rotationally driven by the rotational torque to compress the intake air and send it to the internal combustion engine. .
Further, the number of rotations per unit time (the number of rotations) of the turbine 3 reaches as high as several hundred thousand rpm, and so-called floating bush bearings are adopted as the journal bearings 5.

すなわち、ジャーナル軸受け5は、軸受けハウジング8と回転軸2との間に円筒状のブッシュ9を挿入し、ブッシュ9の内周側および外周側のそれぞれにクリアランス10、11を形成するとともにオイルを供給して油膜を形成することで構成されている(以下、ブッシュ9の内周側、外周側のそれぞれに形成されるクリアランス10、11をそれぞれ内周側、外周側クリアランス10、11と呼ぶ。)。なお、外周側クリアランス11には、軸受けハウジング8に設けられた油路12を通じてオイルが供給される。また、内周側クリアランス10には、ブッシュ9に設けられた油路12を通じて外周側クリアランス11からオイルが供給される。   That is, in the journal bearing 5, a cylindrical bush 9 is inserted between the bearing housing 8 and the rotary shaft 2, the clearances 10 and 11 are formed on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the bush 9, and oil is supplied. (Hereinafter, the clearances 10 and 11 formed on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the bush 9 are referred to as inner peripheral side and outer peripheral side clearances 10 and 11, respectively). . Note that oil is supplied to the outer clearance 11 through an oil passage 12 provided in the bearing housing 8. In addition, oil is supplied from the outer peripheral side clearance 11 to the inner peripheral side clearance 10 through an oil passage 12 provided in the bush 9.

そして、ブッシュ9は、内周側クリアランス10の油圧により駆動されながら、外周側クリアランス11の油圧により制動され、回転軸2の回転数に応じた回転数で回転する。
ここで、軸受けハウジング8は、タービンハウジング3Hとコンプレッサハウジング4Hとの間に配置されてブッシュ9等を収容するとともに内周側、外周側クリアランス10、11を形成する。
The bush 9 is driven by the hydraulic pressure of the inner peripheral clearance 10, is braked by the hydraulic pressure of the outer peripheral clearance 11, and rotates at a rotational speed corresponding to the rotational speed of the rotary shaft 2.
Here, the bearing housing 8 is disposed between the turbine housing 3H and the compressor housing 4H, and accommodates the bush 9 and the like, and forms inner and outer clearances 10 and 11.

また、スラスト軸受け6は、軸受けハウジング8の一端側に配置される中間ハウジング14にスラストベアリング15およびカラー16a、16bを収容し、カラー16a、16bに回転軸2を通すとともにカラー16aに回転軸2の段部2aを当接させて構成されている。そして、スラスト軸受け6において、中間ハウジング14、スラストベアリング15、カラー16a、16bおよび回転軸2等により形成される隙間には、軸受けハウジング8や中間ハウジング14に設けられた油路12を通じてオイルが供給されている。   In the thrust bearing 6, the thrust bearing 15 and the collars 16a and 16b are accommodated in an intermediate housing 14 disposed on one end side of the bearing housing 8, the rotating shaft 2 is passed through the collars 16a and 16b, and the rotating shaft 2 is mounted on the collar 16a. The step portion 2a is in contact with each other. In the thrust bearing 6, oil is supplied to the gap formed by the intermediate housing 14, the thrust bearing 15, the collars 16 a and 16 b, the rotating shaft 2, and the like through the oil passage 12 provided in the bearing housing 8 and the intermediate housing 14. Has been.

また、ブッシュ9の他端側、一端側には、それぞれ、通路3L、4Lへのオイル漏れを防止するオイル漏れ防止機構18、19が設けられている。
オイル漏れ防止機構18は、主に、回転軸2の他端側で回転軸2と軸受けハウジング8との間を封鎖するC字状のシールリング20により構成され、オイルは、シールリング20により通路3Lに漏れ出すのを阻止される。なお、軸受けハウジング8の他端にはスペーサ21が装着されている。
In addition, oil leakage prevention mechanisms 18 and 19 for preventing oil leakage to the passages 3L and 4L are provided on the other end side and one end side of the bush 9, respectively.
The oil leakage prevention mechanism 18 is mainly configured by a C-shaped seal ring 20 that seals between the rotary shaft 2 and the bearing housing 8 on the other end side of the rotary shaft 2, and the oil passes through the seal ring 20. It is prevented from leaking to 3L. A spacer 21 is attached to the other end of the bearing housing 8.

また、オイル漏れ防止機構19は、主に、キャップ22に嵌まって中間ハウジング14に収容されるプレート23により構成されている。ここで、プレート23は、スラスト軸受け6における各種の隙間に供給されたオイルを軸受けハウジング8の方に戻すことができるように設けられている。   The oil leakage prevention mechanism 19 is mainly composed of a plate 23 that is fitted into the cap 22 and accommodated in the intermediate housing 14. Here, the plate 23 is provided so that oil supplied to various gaps in the thrust bearing 6 can be returned to the bearing housing 8.

なお、中間ハウジング14では、最も一端側においてサークリップ23aが収容され、スラストベアリング15、キャップ22およびプレート23は、サークリップ23aにより他端側に付勢されている。また、キャップ22と中間ハウジング14との間、コンプレッサハウジング4Hと中間ハウジング14との間、軸受けハウジング8と中間ハウジング14との間には、適宜、Oリングが配置されている。   In the intermediate housing 14, the circlip 23a is accommodated on the most end side, and the thrust bearing 15, the cap 22 and the plate 23 are urged to the other end side by the circlip 23a. An O-ring is appropriately disposed between the cap 22 and the intermediate housing 14, between the compressor housing 4H and the intermediate housing 14, and between the bearing housing 8 and the intermediate housing 14.

そして、ターボチャージャー1は、回転軸2の振れ回りを抑制するべく、次のような構成を有している。
すなわち、ターボチャージャー1は、回転軸2を軸受けするブッシュ9と、ブッシュ9の外周側でブッシュ9を環状に包囲する筒体であって軸方向に可動である可動ハウジング25と、可動ハウジング25を駆動してブッシュ9に対し軸方向に相対的に変位させる駆動手段26と、回転軸2の回転数を検出する軸回転数検出手段27と、軸回転数検出手段27による検出値に応じて駆動手段26を動作させる制御手段28とを備える。
The turbocharger 1 has the following configuration in order to suppress the swing of the rotating shaft 2.
That is, the turbocharger 1 includes a bush 9 that supports the rotating shaft 2, a cylindrical body that annularly surrounds the bush 9 on the outer peripheral side of the bush 9, and a movable housing 25 that is movable in the axial direction. Drive means 26 that is driven to displace relative to the bush 9 in the axial direction, shaft rotation speed detection means 27 that detects the rotation speed of the rotary shaft 2, and drive according to a detection value by the shaft rotation speed detection means 27. And control means 28 for operating the means 26.

ブッシュ9は、軸方向に関してタービン3に近いタービン側ブッシュ9Tと、軸方向に関してコンプレッサ4に近いコンプレッサ側ブッシュ9Cとに分かれており、タービン側、コンプレッサ側ブッシュ9T、9Cは、円筒カラー29により軸方向に隔てられている。   The bush 9 is divided into a turbine side bush 9T close to the turbine 3 in the axial direction and a compressor side bush 9C close to the compressor 4 in the axial direction. The turbine side and compressor side bushes 9T and 9C are Separated in direction.

また、内周側クリアランス10は、可動ハウジング25とタービン側ブッシュ9Tとの間で形成されるタービン側クリアランス10Tと、可動ハウジング25とコンプレッサ側ブッシュ9Cとの間で形成されるコンプレッサ側クリアランス10Cとに分かれ、同様に、外周側クリアランス11も、可動ハウジング25とタービン側ブッシュ9Tとの間で形成されるタービン側クリアランス11Tと、可動ハウジング25とコンプレッサ側ブッシュ9Cとの間で形成されるコンプレッサ側クリアランス11Cとに分かれている。   The inner circumferential clearance 10 includes a turbine-side clearance 10T formed between the movable housing 25 and the turbine-side bush 9T, and a compressor-side clearance 10C formed between the movable housing 25 and the compressor-side bush 9C. Similarly, the outer peripheral side clearance 11 is also a turbine side clearance 11T formed between the movable housing 25 and the turbine side bush 9T, and a compressor side formed between the movable housing 25 and the compressor side bush 9C. It is divided into clearance 11C.

可動ハウジング25は、軸受けハウジング8の一部であり、軸方向に移動自在となるように軸受けハウジング8の本体をなすハウジング本体8Aにより外周側からガイドされている。また、可動ハウジング25の内周面には外周側に窪む凹部31T、31Cおよび内周側に突出する凸部32T、32Cが設けられ、軸方向に一端から他端に向かって凸部32C、凹部31C、凸部32T、凹部31Tの順に設けられている。   The movable housing 25 is a part of the bearing housing 8 and is guided from the outer peripheral side by a housing body 8A that forms the body of the bearing housing 8 so as to be movable in the axial direction. In addition, the inner peripheral surface of the movable housing 25 is provided with concave portions 31T and 31C that are recessed toward the outer peripheral side and convex portions 32T and 32C that protrude toward the inner peripheral side, and the convex portions 32C that extend from one end to the other end in the axial direction. The concave portion 31C, the convex portion 32T, and the concave portion 31T are provided in this order.

ここで、凹部31T、31Cの外周底面33および凸部32T、32Cの内周頂面34は、可動ハウジング25自体と同心の円筒面として設けられ、軸方向他端側の凹部31Tの外周底面33と軸方向一端側の凹部31Cの外周底面33とは同径である。また、軸方向他端側の凸部32Tの内周頂面34と軸方向一端側の凸部32Cの内周頂面34とは同径である。   Here, the outer peripheral bottom surface 33 of the concave portions 31T and 31C and the inner peripheral top surface 34 of the convex portions 32T and 32C are provided as a cylindrical surface concentric with the movable housing 25 itself, and the outer peripheral bottom surface 33 of the concave portion 31T on the other axial end side. And the outer peripheral bottom surface 33 of the concave portion 31C on one axial end side have the same diameter. The inner peripheral top surface 34 of the convex portion 32T on the other axial end side and the inner peripheral top surface 34 of the convex portion 32C on the one axial end side have the same diameter.

以上により、タービン側、コンプレッサ側クリアランス11T、11Cは、それぞれ、可動ハウジング25のタービン側、コンプレッサ側ブッシュ9T、9Cに対する相対的な位置に応じて変化する。すなわち、タービン側、コンプレッサ側クリアランス11T、11Cは、それぞれ、タービン側、コンプレッサ側ブッシュ9T、9Cの外周面が凹部31T、31Cの外周底面33と径方向に対向することで大きくなり(図4参照。)、タービン側、コンプレッサ側ブッシュ9T、9Cの外周面が凸部32T、32Cの内周頂面34と径方向に対向することで小さくなる(図1、図2参照。)。   As described above, the turbine side and compressor side clearances 11T and 11C change in accordance with the relative positions of the movable housing 25 with respect to the turbine side and the compressor side bushes 9T and 9C, respectively. That is, the turbine-side and compressor-side clearances 11T and 11C become larger when the outer peripheral surfaces of the turbine-side and compressor-side bushes 9T and 9C are opposed to the outer peripheral bottom surfaces 33 of the recesses 31T and 31C in the radial direction, respectively (see FIG. 4). ), The outer peripheral surfaces of the turbine-side and compressor-side bushes 9T, 9C are made smaller by facing the inner peripheral top surfaces 34 of the convex portions 32T, 32C in the radial direction (see FIGS. 1 and 2).

なお、軸方向に隣り合う凹部31Tと凸部32Tに関し、凹部31Tの外周底面33と凸部32Tの内周頂面34とを軸方向に接続する段面35は傾斜している。同様に、凹部31Cの外周底面33と凸部32Cの内周頂面34とを軸方向に接続する段面35も傾斜している。   In addition, regarding the concave portion 31T and the convex portion 32T adjacent in the axial direction, the step surface 35 connecting the outer peripheral bottom surface 33 of the concave portion 31T and the inner peripheral top surface 34 of the convex portion 32T in the axial direction is inclined. Similarly, the stepped surface 35 that connects the outer peripheral bottom surface 33 of the concave portion 31C and the inner peripheral top surface 34 of the convex portion 32C in the axial direction is also inclined.

また、凹部31T、31Cの外周底面33および凸部32T、32Cの内周頂面34には、外周側クリアランス11にオイルを導く油路12が開口している。
ここで、ジャーナル軸受け5における油路12の構成について説明する。
An oil passage 12 that guides oil to the outer peripheral side clearance 11 is opened in the outer peripheral bottom surface 33 of the concave portions 31T and 31C and the inner peripheral top surface 34 of the convex portions 32T and 32C.
Here, the configuration of the oil passage 12 in the journal bearing 5 will be described.

まず、軸受けハウジング8の本体ハウジングには、オイルの供給ポート37および排出ポート38が設けられており、油路12は、供給ポート37からジャーナル、スラスト軸受け5、6の各部にオイルが供給されて排出ポート38から排出されるように構成されている。そして、供給ポート37には、他端側の内周側、外周側クリアランス10T、11Tにオイルを供給するための油路12a、一端側の内周側、外周側クリアランス10C、11Cにオイルを供給するための油路12b、および、スラスト軸受け6にオイルを供給するための油路12cが接続している。   First, the body housing of the bearing housing 8 is provided with an oil supply port 37 and a discharge port 38, and the oil passage 12 is supplied with oil from the supply port 37 to the journal and thrust bearings 5 and 6. It is configured to be discharged from the discharge port 38. The supply port 37 is supplied with oil passage 12a for supplying oil to the inner peripheral side on the other end, outer clearances 10T and 11T, and to the inner peripheral side and outer clearances 10C and 11C on one end side. An oil passage 12b for supplying oil to the thrust bearing 6 and an oil passage 12c for supplying oil to the thrust bearing 6 are connected.

そして、可動ハウジング25には、径方向に貫通する油路12d、12e、12f、12gが周方向に関して同じ位置に、他端から一端に向かって順次に設けられている。
ここで、油路12d、12fは、それぞれ凹部31T、31Cの外周底面33に開口している。そして、油路12d、12fの外周面における開口は、可動ハウジング25が一端側へ変位して外周側クリアランス11が大きいときに油路12a、12bの開口と径方向に向かい合い(図4参照。)、オイルは、油路12a、12bから油路12d、12fに流入して外周側クリアランス11T、11Cに供給される。
In the movable housing 25, oil passages 12d, 12e, 12f, and 12g penetrating in the radial direction are sequentially provided at the same position in the circumferential direction from the other end toward the one end.
Here, the oil passages 12d and 12f open to the outer peripheral bottom surfaces 33 of the recesses 31T and 31C, respectively. The openings on the outer peripheral surfaces of the oil passages 12d and 12f face the openings of the oil passages 12a and 12b in the radial direction when the movable housing 25 is displaced to one end side and the outer peripheral clearance 11 is large (see FIG. 4). The oil flows into the oil passages 12d and 12f from the oil passages 12a and 12b, and is supplied to the outer peripheral side clearances 11T and 11C.

また、油路12e、12gは、凸部32T、32Cの内周頂面34に開口している。そして、油路12e、12gの外周面における開口は、可動ハウジング25が他端側へ変位して外周側クリアランス11が小さいときに油路12a、12bの開口と径方向に向かい合い(図1、図2参照。)、オイルは、油路12a、12bから油路12e、12gに流入して外周側クリアランス11T、11Cに供給される。   The oil passages 12e and 12g are opened on the inner peripheral top surfaces 34 of the convex portions 32T and 32C. The openings on the outer peripheral surfaces of the oil passages 12e and 12g are opposed to the openings of the oil passages 12a and 12b in the radial direction when the movable housing 25 is displaced to the other end side and the outer peripheral clearance 11 is small (FIG. 1, FIG. 2), the oil flows from the oil passages 12a and 12b into the oil passages 12e and 12g and is supplied to the outer circumferential clearances 11T and 11C.

さらに、タービン側、コンプレッサ側ブッシュ9T、9Cには、それぞれ、径方向に貫通する油路12h、12iが設けられており、油路12h、12iを通じて外周側クリアランス11T、11Cから内周側クリアランス10T、10Cにオイルが供給される。   Further, oil passages 12h and 12i that penetrate in the radial direction are provided in the turbine side and compressor side bushes 9T and 9C, respectively, and from the outer circumference side clearances 11T and 11C through the oil passages 12h and 12i, the inner circumference side clearance 10T. Oil is supplied to 10C.

また、タービン側、コンプレッサ側ブッシュ9T、9Cには、それぞれ、油路12h、12iとは回転軸2を挟んで対称となる側に、径方向に貫通する油路12j、12kが設けられており、油路12j、12kを通じて内周側クリアランス10T、10Cから外周側クリアランス11T、11Cにオイルが排出される。また、可動ハウジング25には、油路12d〜12gとは回転軸2を挟んで対称となる側に、径方向に貫通する油路12mが設けられており、油路12mを通じて外周側クリアランス11T、11Cから排出ポート38に向かってオイルが排出される。   The turbine side and compressor side bushes 9T and 9C are respectively provided with oil passages 12j and 12k penetrating in the radial direction on the side symmetrical to the oil passages 12h and 12i with respect to the rotating shaft 2. The oil is discharged from the inner peripheral side clearances 10T and 10C to the outer peripheral side clearances 11T and 11C through the oil passages 12j and 12k. The movable housing 25 is provided with an oil passage 12m penetrating in the radial direction on the side symmetrical to the oil passages 12d to 12g with the rotation shaft 2 interposed therebetween, and the outer clearance 11T through the oil passage 12m. The oil is discharged from 11C toward the discharge port 38.

なお、油路12cに流入したオイルは、中間ハウジング14やスラストベアリング15等に設けられた油路12を通ってスラスト軸受け6における各種の隙間に供給され、プレート23により軸受けハウジング8の方に戻されて排出ポート38に向かう。   The oil flowing into the oil passage 12c is supplied to various gaps in the thrust bearing 6 through the oil passage 12 provided in the intermediate housing 14 and the thrust bearing 15 and returned to the bearing housing 8 by the plate 23. To the discharge port 38.

駆動手段26は、例えば、油圧ピストンのような周知の駆動力発生装置40と、駆動力発生装置40で発生した駆動力により軸方向に進退するアーム41とを有し、アーム41の先端が可動ハウジング25に固定されている。これにより、駆動手段26は、アーム41を介して駆動力発生装置40の駆動力を可動ハウジング25に伝達し、可動ハウジング25を軸方向に駆動する。
軸回転数検出手段27は、例えば、電磁ピックアップ式の周知の回転数センサである。
The driving means 26 includes, for example, a known driving force generator 40 such as a hydraulic piston, and an arm 41 that moves forward and backward in the axial direction by the driving force generated by the driving force generator 40, and the tip of the arm 41 is movable. It is fixed to the housing 25. Thereby, the drive means 26 transmits the drive force of the drive force generator 40 to the movable housing 25 via the arm 41, and drives the movable housing 25 in the axial direction.
The shaft rotation speed detection means 27 is, for example, a known rotation speed sensor of an electromagnetic pickup type.

制御手段28は、制御処理、演算処理を行うCPU、各種プログラムや各種データを保存する記憶装置、入力回路、出力回路等の機能を含んで構成される周知構造のマイクロコンピュータであり、軸回転数検出手段27等の各種検出手段から入力される検出値に応じて駆動手段26の動作を制御し、可動ハウジング25を目標とする位置に移動させる。   The control means 28 is a microcomputer having a well-known structure configured to include functions of a CPU for performing control processing and arithmetic processing, a storage device for storing various programs and various data, an input circuit, an output circuit, and the like. The operation of the driving means 26 is controlled in accordance with detection values input from various detection means such as the detection means 27, and the movable housing 25 is moved to a target position.

以下、制御手段28による可動ハウジング25の位置制御を説明する。
可動ハウジング25の位置制御は、軸回転数検出手段27による検出値に応じて外周側クリアランス11の大きさが変化するように、可動ハウジング25をタービン側、コンプレッサ側ブッシュ9T、9Cに対して軸方向に相対的に変位させるものである。
Hereinafter, position control of the movable housing 25 by the control means 28 will be described.
The position of the movable housing 25 is controlled with respect to the turbine side and the compressor side bushes 9T and 9C so that the size of the outer peripheral side clearance 11 changes according to the value detected by the shaft rotation number detecting means 27. It is displaced relative to the direction.

すなわち、制御手段28は、軸回転数検出手段27による検出値が所定の範囲α内にある場合(図5参照。)、回転軸2においてホワール振動が発生する虞が高いものとみなし、外周側クリアランス11T、11Cが大きくなる位置に可動ハウジング25を変位させ、ホワール振動に起因する振れ回り発生の虞を低減する。また、制御手段28は、軸回転数検出手段27による検出値が範囲α外にある場合、回転軸2においてホワール振動が発生する虞が低いものとみなし、外周側クリアランス11T、11Cが小さくなる位置に可動ハウジング25を変位させ、外周側クリアランス11T、11Cが大きいことに起因する振れ回り発生の虞を低減する。   That is, the control means 28 considers that there is a high risk of occurrence of whirl vibration on the rotary shaft 2 when the value detected by the shaft rotational speed detection means 27 is within the predetermined range α (see FIG. 5). The movable housing 25 is displaced to a position where the clearances 11T and 11C are increased, thereby reducing the possibility of occurrence of swinging due to whirl vibration. Further, when the value detected by the shaft rotational speed detecting means 27 is outside the range α, the control means 28 regards that the possibility that the whirl vibration is generated in the rotating shaft 2 is low, and the position where the outer peripheral side clearances 11T and 11C become small. The movable housing 25 is displaced to reduce the possibility of the occurrence of run-out due to the large outer peripheral clearances 11T and 11C.

つまり、制御手段28は、軸回転数検出手段27による検出値が範囲α内にある場合に、ブッシュ9の外周面が凹部31T、31Cの外周底面33と径方向に対向するように可動ハウジング25を一端側に変位させ(図4参照。)、軸回転数検出手段27による検出値が範囲α外にある場合に、ブッシュ9の外周面が凸部32T、32Cの内周頂面34と径方向に対向するように可動ハウジング25を他端側に変位させる(図1、図2参照。)。   That is, when the detected value by the shaft rotation number detecting means 27 is within the range α, the control means 28 is configured so that the outer peripheral surface of the bush 9 faces the outer peripheral bottom surface 33 of the recesses 31T and 31C in the radial direction. Is displaced to one end side (see FIG. 4), and when the value detected by the shaft rotational speed detection means 27 is outside the range α, the outer peripheral surface of the bush 9 is the diameter of the inner peripheral top surface 34 of the convex portions 32T and 32C. The movable housing 25 is displaced to the other end side so as to face each other (see FIGS. 1 and 2).

ここで、ホワール振動の振動数は、回転軸2を含む軸系に固有の数値(以下、ホワール振動数と呼ぶ。)になるので、ホワール振動は、回転軸2の回転数がホワール振動数に近い範囲で顕著になる。   Here, since the frequency of the whirl vibration is a numerical value unique to the shaft system including the rotation shaft 2 (hereinafter referred to as the whirl frequency), the rotation frequency of the rotation shaft 2 is changed to the whirl frequency. It becomes noticeable in the near range.

すなわち、回転軸2の回転数がホワール振動数に略一致している場合、例えば、回転軸2の回転角に関する時系列データをフーリエ変換することで得られる回転数特性は、図5の特生線Laに示すように、ホワール振動数で大きなピークを示すものとなる。また、回転軸2の回転数がホワール振動数よりも相当に大きい数値(以下、有意大側回転数と呼ぶ。)である場合、同様の回転数特性は、図5の特生線Lbに示すように、有意大側回転数でピークを示すものの、ピークの高さは特性線Laのホワール振動数におけるピークほど高くならない。   That is, when the rotational speed of the rotating shaft 2 substantially matches the whirl frequency, for example, the rotational speed characteristics obtained by Fourier transforming the time-series data related to the rotational angle of the rotating shaft 2 are the characteristics shown in FIG. As indicated by the line La, a large peak is exhibited at the whirl frequency. Further, when the rotational speed of the rotary shaft 2 is a numerical value considerably larger than the whirl frequency (hereinafter referred to as a significant large rotational speed), the same rotational speed characteristic is indicated by a special line Lb in FIG. As described above, although the peak is shown at the significant rotation speed, the height of the peak is not as high as the peak at the whirl frequency of the characteristic line La.

そこで、例えば、ホワール振動数を中心として+側および−側に同じ回転数幅となるように範囲αを設定し、軸回転数検出手段27による検出値が範囲α内にある場合、回転軸2においてホワール振動が発生する虞が高いものとみなし、ホワール振動に起因する振れ回り発生の虞を低減する。また、軸回転数検出手段27による検出値が範囲α外にある場合、回転軸2においてホワール振動が発生する虞が低いものとみなし、外周側クリアランス11が大きいことに起因する振れ回り発生の虞を低減する。   Therefore, for example, when the range α is set to have the same rotation speed width on the + side and the − side with respect to the whirl frequency, and the detection value by the shaft rotation speed detection means 27 is within the range α, the rotation shaft 2 Is considered to have a high possibility of occurrence of whirl vibration, and the risk of occurrence of whirling due to whirl vibration is reduced. Further, when the value detected by the shaft rotational speed detection means 27 is outside the range α, it is considered that there is a low risk of occurrence of whirl vibration in the rotary shaft 2 and there is a risk of occurrence of whirling due to the large outer peripheral clearance 11. Reduce.

〔実施例の効果〕
実施例のターボチャージャー1は、回転軸2を軸受けするブッシュ9と、ブッシュ9の外周側でブッシュ9を環状に包囲する筒体であって軸方向に可動である可動ハウジング25と、可動ハウジング25を駆動してブッシュ9に対し軸方向に相対的に変位させる駆動手段26とを備える。また、ブッシュ9の外周面と可動ハウジング25の内周面との間には外周側クリアランス11が形成されてオイルが供給され、外周側クリアランス11は、可動ハウジング25のブッシュ9に対する相対的な位置に応じて変化する。
[Effects of Examples]
The turbocharger 1 according to the embodiment includes a bush 9 that supports a rotating shaft 2, a cylindrical body that annularly surrounds the bush 9 on the outer peripheral side of the bush 9, and a movable housing 25 that is movable in the axial direction. And a driving means 26 for moving the shaft relative to the bush 9 in the axial direction. Further, an outer peripheral clearance 11 is formed between the outer peripheral surface of the bush 9 and the inner peripheral surface of the movable housing 25, and oil is supplied. The outer peripheral clearance 11 is positioned relative to the bush 9 of the movable housing 25. It changes according to.

これにより、ホワール振動が発生する虞が高いか否かに応じて、外周側クリアランス11を変化させることができる。すなわち、ホワール振動が発生する虞が高いときには、外周側クリアランス11が大きくなるように可動ハウジング25を位置取りさせてホワール振動に起因する振れ回り発生の虞を低減することができる。   Thereby, the outer peripheral side clearance 11 can be changed depending on whether or not there is a high possibility of occurrence of whirl vibration. That is, when there is a high risk of occurrence of whirl vibration, the movable housing 25 can be positioned so that the outer peripheral clearance 11 is increased, thereby reducing the possibility of occurrence of whirling due to whirl vibration.

また、ホワール振動が発生する虞が低いときには、外周側クリアランス11が小さくなるように可動ハウジング25を位置取りさせて、外周側クリアランス11が大きいことに起因する振れ回り発生の虞を低減することができる。
このため、ターボチャージャー1のジャーナル軸受け5において、回転軸2の振れ回りを抑制することができる。
Further, when the possibility of occurrence of whirl vibration is low, the movable housing 25 is positioned so that the outer peripheral side clearance 11 becomes smaller, so that the possibility of occurrence of swinging due to the larger outer peripheral side clearance 11 can be reduced. it can.
For this reason, in the journal bearing 5 of the turbocharger 1, it is possible to suppress the swing of the rotating shaft 2.

また、ブッシュ9は、軸方向に関してタービン3に近いタービン側ブッシュ9Tと、軸方向に関してコンプレッサ4に近いコンプレッサ側ブッシュ9Cとに分かれており、外周側クリアランス11は、可動ハウジング25とタービン側ブッシュ9Tとの間で形成されるタービン側クリアランス11Tと、可動ハウジング25とコンプレッサ側ブッシュ9Cとの間で形成されるコンプレッサ側クリアランス11Cとに分かれている。   The bush 9 is divided into a turbine-side bush 9T close to the turbine 3 in the axial direction and a compressor-side bush 9C close to the compressor 4 in the axial direction, and the outer peripheral clearance 11 has a movable housing 25 and a turbine-side bush 9T. And a compressor side clearance 11C formed between the movable housing 25 and the compressor bushing 9C.

そして、タービン側クリアランス11Tおよびコンプレッサ側クリアランス11Cは、可動ハウジング25のタービン側ブッシュ9Tおよびコンプレッサ側ブッシュ9Cに対する相対的な位置に応じて変化する。
これにより、ジャーナル軸受け5におけるすべり面を低減することができるので、焼付回避に対する信頼性を高めることができる。
The turbine-side clearance 11T and the compressor-side clearance 11C change according to the relative positions of the movable housing 25 with respect to the turbine-side bush 9T and the compressor-side bush 9C.
Thereby, since the sliding surface in the journal bearing 5 can be reduced, the reliability with respect to a seizure avoidance can be improved.

また、可動ハウジング25において軸方向に隣り合う凹部31T、31Cと凸部32T、32Cに関し、凹部31T、31Cの外周底面33と凸部32T、32Cの内周頂面34とを軸方向に接続する段面35は傾斜している。
これにより、ブッシュ9の角部が可動ハウジング25の変位に干渉する虞を低減することができる。
In addition, regarding the concave portions 31T and 31C and the convex portions 32T and 32C adjacent in the movable housing 25 in the axial direction, the outer peripheral bottom surface 33 of the concave portions 31T and 31C and the inner peripheral top surface 34 of the convex portions 32T and 32C are connected in the axial direction. The step surface 35 is inclined.
Thereby, the possibility that the corners of the bush 9 interfere with the displacement of the movable housing 25 can be reduced.

また、凹部31Tの外周底面33、凸部32Tの内周頂面34、凹部31Cの外周底面33および凸部32Cの内周頂面34には、それぞれ油路12d〜12gが開口しており、油路12d、12eおよび油路12f、12gは、それぞれ、タービン側、コンプレッサ側クリアランス11T、11Cにオイルを導く。
これにより、タービン側、コンプレッサ側クリアランス11T、11Cに確実にオイルを供給することができる。
Also, oil passages 12d to 12g are opened on the outer peripheral bottom surface 33 of the recess 31T, the inner peripheral top surface 34 of the convex portion 32T, the outer peripheral bottom surface 33 of the concave portion 31C and the inner peripheral top surface 34 of the convex portion 32C, respectively. The oil passages 12d and 12e and the oil passages 12f and 12g guide oil to the turbine side and compressor side clearances 11T and 11C, respectively.
Thereby, oil can be reliably supplied to the turbine side and compressor side clearances 11T and 11C.

さらに、ターボチャージャー1は、回転軸2の回転数を検出する軸回転数検出手段27と、軸回転数検出手段27による検出値がホワール振動数を含む範囲α内にある場合に、ブッシュ9の外周面が凹部31T、31Cと径方向に対向するように駆動手段26を動作させる制御手段28とを備える。
ホワール振動は、回転軸2の回転数がホワール振動数に近い範囲で顕著になる。
そこで、回転軸2の回転数の検出値が範囲α内にあるときに、ホワール振動を抑制することができるようにタービン側、コンプレッサ側クリアランス11T、11Cを大きくする。
Further, the turbocharger 1 detects the rotation speed of the bush 9 when the rotation speed detection means 27 for detecting the rotation speed of the rotation shaft 2 and the value detected by the rotation speed detection means 27 is within the range α including the whirl frequency. And a control means 28 for operating the driving means 26 so that the outer peripheral surface faces the recesses 31T and 31C in the radial direction.
The whirl vibration becomes prominent when the rotation speed of the rotary shaft 2 is close to the whirl vibration frequency.
Therefore, when the detected value of the rotational speed of the rotating shaft 2 is within the range α, the turbine side and compressor side clearances 11T and 11C are increased so that the whirl vibration can be suppressed.

これにより、ホワール振動が顕著に現れているか否かを判断するために、例えば、高速フーリエ変換等の煩雑な処理を制御周期ごとに行なう必要がなくなるので、簡便にホワール振動が顕著に現れているか否かを判断して駆動手段26を制御することができる。   This eliminates the need to perform complicated processing such as fast Fourier transform for each control period in order to determine whether or not the whirling vibration is noticeable. It can be determined whether or not the driving means 26 can be controlled.

〔変形例〕
ターボチャージャー1の態様は、実施例に限定されず種々の変形例を考えることができる。
例えば、実施例のターボチャージャー1によれば、ブッシュ9は、タービン側、コンプレッサ側ブッシュ9T、9Cに分かれており、外周側クリアランス11も、タービン側、コンプレッサ側クリアランス11T、11Cに分かれていたが、タービン側、コンプレッサ側に分かれていない1つのブッシュ9を用いてもよく、外周側クリアランス11もタービン側、コンプレッサ側に分けることなく1つとしてもよい。
[Modification]
The aspect of the turbocharger 1 is not limited to an Example, Various modifications can be considered.
For example, according to the turbocharger 1 of the embodiment, the bush 9 is divided into the turbine side and the compressor side bushes 9T and 9C, and the outer peripheral side clearance 11 is also divided into the turbine side and the compressor side clearances 11T and 11C. One bush 9 that is not divided between the turbine side and the compressor side may be used, and the outer peripheral clearance 11 may be one without being divided into the turbine side and the compressor side.

また、実施例のターボチャージャー1によれば、制御手段28は、軸回転数検出手段27による検出値が範囲α内にあるか否かに応じて、外周側クリアランス11が変化するように駆動手段26を動作させていたが、例えば、回転軸2の回転角に関する時系列データに基づき制御周期ごとにフーリエ変換を行って回転数特性を求め、振動レベルのホワール振動数における数値が閾値を超えているか否かに基づいて駆動手段26を動作させてもよい。   Further, according to the turbocharger 1 of the embodiment, the control means 28 is a drive means so that the outer peripheral clearance 11 changes depending on whether or not the value detected by the shaft rotation speed detection means 27 is within the range α. 26, for example, Fourier transform is performed for each control period based on time-series data related to the rotation angle of the rotating shaft 2 to obtain a rotation speed characteristic, and the numerical value of the vibration level at the whirl frequency exceeds the threshold value. The driving means 26 may be operated based on whether or not there is.

1 ターボチャージャー
2 回転軸
3 タービン
4 コンプレッサ
9 ブッシュ
9T タービン側ブッシュ
9C コンプレッサ側ブッシュ
11 外周側クリアランス(クリアランス)
11T タービン側クリアランス
11C コンプレッサ側クリアランス
12、12d〜12g 油路
25 可動ハウジング
26 駆動手段
27 軸回転数検出手段
28 制御手段
31T、31C 凹部
32T、32C 凸部
33 外周底面
34 内周頂面
35 段面
α 範囲(所定の範囲)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Turbocharger 2 Rotating shaft 3 Turbine 4 Compressor 9 Bush 9T Turbine side bush 9C Compressor side bush 11 Outer peripheral side clearance (clearance)
11T Turbine-side clearance 11C Compressor-side clearance 12, 12d to 12g Oil passage 25 Movable housing 26 Drive means 27 Shaft rotational speed detection means 28 Control means 31T, 31C Concavity 32T, 32C Convex portion 33 Outer peripheral bottom surface 34 Inner peripheral top surface 35 Step surface α range (predetermined range)

Claims (6)

排気ガスにより回転するタービンと吸入空気を圧縮するコンプレッサとを連結する回転軸を軸受けするブッシュと、
このブッシュの外周側で前記ブッシュを環状に包囲する筒体であって軸方向に可動である可動ハウジングと、
この可動ハウジングを駆動して前記ブッシュに対し軸方向に相対的に変位させる駆動手段とを備え、
前記ブッシュの外周面と前記可動ハウジングの内周面との間にはクリアランスが形成されてオイルが供給され、
前記クリアランスは、前記可動ハウジングの前記ブッシュに対する相対的な位置に応じて変化することを特徴とするターボチャージャー。
A bush that supports a rotating shaft that connects a turbine that is rotated by exhaust gas and a compressor that compresses intake air; and
A movable housing that annularly surrounds the bush on the outer peripheral side of the bush and is movable in the axial direction;
Driving means for driving the movable housing to displace relative to the bush in the axial direction;
A clearance is formed between the outer peripheral surface of the bush and the inner peripheral surface of the movable housing, and oil is supplied,
The turbocharger, wherein the clearance changes according to a relative position of the movable housing with respect to the bush.
請求項1に記載のターボチャージャーにおいて、
前記ブッシュは、軸方向に関して前記タービンに近いタービン側ブッシュと、軸方向に関して前記コンプレッサに近いコンプレッサ側ブッシュとに分かれており、
前記クリアランスは、前記可動ハウジングと前記タービン側ブッシュとの間で形成されるタービン側クリアランスと、前記可動ハウジングと前記コンプレッサ側ブッシュとの間で形成されるコンプレッサ側クリアランスとに分かれており、
前記タービン側クリアランスおよび前記コンプレッサ側クリアランスは、前記可動ハウジングの前記タービン側ブッシュおよび前記コンプレッサ側ブッシュに対する相対的な位置に応じて変化することを特徴とするターボチャージャー。
The turbocharger according to claim 1, wherein
The bush is divided into a turbine side bush close to the turbine in the axial direction and a compressor side bush close to the compressor in the axial direction,
The clearance is divided into a turbine side clearance formed between the movable housing and the turbine side bush, and a compressor side clearance formed between the movable housing and the compressor side bush,
The turbocharger, wherein the turbine side clearance and the compressor side clearance change according to a relative position of the movable housing with respect to the turbine side bush and the compressor side bush.
請求項1または請求項2に記載のターボチャージャーにおいて、
前記可動ハウジングの内周面には外周側に窪む凹部と内周側に突出する凸部とが軸方向に交互に設けられ、
前記クリアランスは、前記ブッシュの外周面が前記凹部と径方向に対向することで大きくなり、前記ブッシュの外周面が前記凸部と径方向に対向することで小さくなることを特徴とするターボチャージャー。
In the turbocharger according to claim 1 or 2,
On the inner peripheral surface of the movable housing, concave portions that are recessed toward the outer peripheral side and convex portions that protrude toward the inner peripheral side are alternately provided in the axial direction,
The turbocharger is characterized in that the clearance increases when the outer peripheral surface of the bush faces the concave portion in the radial direction and decreases when the outer peripheral surface of the bush faces the convex portion in the radial direction.
請求項3に記載のターボチャージャーにおいて、
軸方向に隣り合う前記凹部と前記凸部に関し、前記凹部の外周底面と前記凸部の内周頂面とを軸方向に接続する段面は傾斜していることを特徴とするターボチャージャー。
The turbocharger according to claim 3, wherein
A turbocharger characterized in that, with respect to the concave portion and the convex portion adjacent to each other in the axial direction, a step surface connecting the outer peripheral bottom surface of the concave portion and the inner peripheral top surface of the convex portion in the axial direction is inclined.
請求項3または請求項4に記載のターボチャージャーにおいて、
前記凹部の外周底面および前記凸部の内周頂面には、それぞれ、前記クリアランスにオイルを導く油路が開口していることを特徴とするターボチャージャー。
In the turbocharger according to claim 3 or 4,
The turbocharger, wherein oil passages for guiding oil to the clearance are opened on the outer peripheral bottom surface of the concave portion and the inner peripheral top surface of the convex portion, respectively.
請求項3ないし請求項5の内のいずれか1つに記載のターボチャージャーにおいて、
前記回転軸の単位時間当たりの回転回数を検出する軸回転数検出手段と、
この軸回転数検出手段による検出値が所定の範囲内にある場合に、前記ブッシュの外周面が前記凹部と径方向に対向するように前記駆動手段を動作させる制御手段とを備えるターボチャージャー。
In the turbocharger as described in any one of Claim 3 thru | or 5,
Shaft rotation number detecting means for detecting the number of rotations per unit time of the rotation shaft;
A turbocharger comprising: a control unit that operates the driving unit so that an outer peripheral surface of the bush is opposed to the concave portion in a radial direction when a value detected by the shaft rotation number detection unit is within a predetermined range.
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