JP2014020461A - ターボチャージャ用軸受装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ターボチャージャの回転軸を回転自在に支持する一対の転がり軸受と、一対の転がり軸がり受を保持する保持部材と、オイルフィルムダンパを介して保持部材を保持する軸受ハウジングとを備え、保持部材の外周面には、互いに軸方向に離れて配置された一対の周溝21が形成され、保持部材と軸受ハウジングとの間の、オイルフィルムダンパを形成するための隙間が各周溝21の軸方向両側に形成され、一対の周溝のうちタービンインペラ側の周溝21の軸方向外側に設けられた隙間s1aを流れるオイルの流量が、同軸方向内側に設けられた隙間を流れるオイルの流量よりも多く設定されている。
【選択図】図3
Description
回転軸132は、軸方向に離れて配置された一対の転がり軸受111,112によって回転自在に支持されている。一対の転がり軸受111,112は、外輪が筒形状の保持部材120の内周面に嵌合されている。保持部材120の外周面には、互いに軸方向に離れて2つの周溝121,122が形成されている。軸受ハウジング136には、各周溝121,122に向けてエンジンオイルを供給するための給油通路137が形成されている。軸受ハウジング136と保持部材120との間であって周溝121,122の軸方向両側には、それぞれ隙間s1(s1a,s1b)、s2(s2a,s2b)が形成されている。そして、給油通路137から各周溝121,122に供給されたエンジンオイルは、各隙間s1,s2に入り込み、ダンパ機能によって回転軸132の振動を吸収する。
一方、従来の軸受装置においては、周溝121,122内へ向けて供給されたエンジンオイルはその軸方向両側へほぼ均等に分かれて両側の隙間s1a,s1b,s2a,s2bに供給される。タービンインペラ側の周溝121へ供給されたエンジンオイルのうち、軸方向外側の隙間s1aを通って排出されるエンジンオイルは、タービンインペラ側の回転軸132の端部や転がり軸受111の冷却のために寄与するが、軸方向内側の隙間s1bを通って中央通路138aから排出されるエンジンオイルは、ほとんどこれらの冷却には寄与せずに排出されてしまう。
この構成によれば、タービンインペラ側の周溝の軸方向外側の隙間を流れるオイルの流動抵抗を、同軸方向内側の隙間を流れるオイルの流動抵抗よりも小さくすることができ、その結果、軸方向外側の隙間を流れるオイルの流量を、軸方向内側の隙間を流れるオイルの流量よりも多く設定することができる。
この構成によれば、タービンインペラ側の周溝の軸方向外側の隙間を流れるオイルの流動抵抗を、同軸方向内側の隙間を流れるオイルの流動抵抗よりも小さくすることができ、その結果、軸方向外側の隙間を流れるオイルの流量を、軸方向内側の隙間を流れるオイルの流量よりも多く設定することができる。なお、保持部材は、前記隙間の範囲内で軸受ハウジング内を径方向に移動可能であり、この移動によって前記隙間の径方向幅も変動するが、本発明でいう「前記隙間の径方向幅」は、軸受ハウジングと保持部材とが同一軸心上に配置された状態における径方向幅をいう。
このような構成によって、保持部材の軸方向両側において略同等のオイルフィルムダンパの性能を得ることができ、回転軸の振動をバランスよく吸収することができる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るターボチャージャ用軸受装置を備えたターボチャージャの概略構成を示す断面図である。図1に示されるように、本実施形態のターボチャージャTは、タービンハウジング31に形成された排気流路31aを流通する排気により、回転軸32の一端側(図1における右側)に固定されたタービンインペラ33を回転させるようになっている。
一対の転がり軸受11,12は、互いに軸方向に離れて配置されている。各転がり軸受11,12は、回転軸32に外嵌された内輪15と、この内輪15の径方向外側に配置された外輪16と、内輪15と外輪16との間に転動自在に配置された複数の玉(転動体)17と、これらの玉17を円周方向に沿って所定間隔に保持する保持器18とを備えたアンギュラ玉軸受である。各転がり軸受11,12には、定位置予圧方式によって予圧が付与されている。なお、以下の説明において、「軸方向外側」とは、一対の転がり軸受11,12の間の軸方向中央位置(図2に符号Xで示す)から各転がり軸受11,12へ向かう方向(図2における左右外側へ向かう方向)をいい、「軸方向内側」(又は「軸方向内方」)とは、その逆方向をいう。
保持部材20は、軸方向の両端が開放された円筒形状に形成されている。保持部材20の内周面における軸方向の両端部には、段差部20aを介して内径が拡大された拡径部20bが形成されている。そして、各拡径部20bに各転がり軸受11,12の外輪16が嵌合されることによって、保持部材20に各転がり軸受11,12が保持されている。各外輪16は、段差部20aに当接することによって軸方向内方への移動が制限されている。
図3及び図4にも示されるように、各周溝21,22は、段面形状が略三角形状であり、傾斜角度の異なる一対の底面21a,21b,22a,22bを有している。そして、転がり軸受11,12により近い一方の底面21a,22aの方が、他方の底面21b、22bよりも傾斜角度が小さく、軸方向に長く形成されている。
なお、保持部材20の外周面における軸方向中央部と外端部(周溝21,22及びダンパ形成面41,42を除く保持部材20の外周面)は、ダンパ形成面41,42に対して相対的に凹んだ外周溝26とされている。そして、排出口25の径方向外端部は、軸方向中央の外周溝26の底面で開口している。
また、第1の内側ダンパ形成面41bと第2の内側ダンパ形成面42bとの軸方向の幅w1b,w2b、すなわち、第1の内側隙間s1bと第2の内側隙間s2bとの軸方向の幅w1b,w2bは、同一の寸法とされている。
本実施形態では、周溝21,22から第1,第2の外側隙間s1a,s2aへ流れるオイルの流量を、第1,第2の内側隙間s1b、s2bへ流れるオイルの流量よりも多く設定するための方法が第1の実施形態とは異なっている。
例えば、上記各実施形態では、各隙間s1a,s1b,s2a,s2bの軸方向幅w1a,w1b,w2a,w2bや径方向幅t1a,t1b,t2a,t2bは、保持部材20の外周面に形成されたダンパ形成面41a,41b,42a,42bの軸方向幅によって定められていたが、例えば保持部材20の外周面を、周溝21,22を除いて一定の外径とし、軸受ハウジング36の支持部36aの内周面における軸方向の一部を径方向内方へ膨出させてダンパ形成面を形成し、このダンパ形成面によって各隙間s1a,s1b、s2a,s2bの軸方向幅w1a,w1b,w2a,w2bや径方向幅t1a,t1b,t2a,t2bを規定してもよい。
上記実施形態では、タービンインペラ33側とコンプレッサインペラ34側とで、外側隙間s1a,s2a同士、内側隙間s1b,s2b同士の軸方向幅又は径方向幅を同一寸法としていたが、コンプレッサインペラ34側の第2の外側隙間s2aと第2の内側隙間s2bとの軸方向幅や径方向幅を同一寸法としてもよい。
Claims (4)
- タービンインペラとコンプレッサインペラとを軸方向の各端部に備えた回転軸を回転自在に支持し、かつ互いに軸方向に離れて配置された一対の転がり軸受と、筒形状に形成されるとともにその内周面において一対の転がり軸受を保持する保持部材と、この保持部材の外周面との間に微小な隙間をあけて配置され、当該隙間に形成されたオイルフィルムダンパを介して前記保持部材を保持する軸受ハウジングと、を備えているターボチャージャ用軸受装置であって、
前記保持部材の外周面には、前記オイルフィルムダンパを形成するためのオイルが供給され、かつ互いに軸方向に離れて配置された一対の周溝が形成され、
前記オイルフィルムダンパを形成するための前記隙間が前記各周溝の軸方向両側に形成され、
一対の前記周溝のうち、前記タービンインペラ側の前記周溝の軸方向外側に設けられた前記隙間を流れるオイルの流量が、同軸方向内側に設けられた前記隙間を流れるオイルの流量よりも多く設定されていることを特徴とするターボチャージャ用軸受装置。 - 前記タービンインペラ側の前記周溝の軸方向外側に設けられた前記隙間の軸方向幅が、同軸方向内側に設けられた前記隙間の軸方向幅よりも小さい、請求項1に記載のターボチャージャ用軸受装置。
- 前記タービンインペラ側の前記周溝の軸方向外側に設けられた前記隙間の径方向幅が、同軸方向内側に設けられた前記隙間の径方向幅よりも大きい、請求項1又は2に記載のターボチャージャ用軸受装置。
- 一対の前記周溝のうち前記コンプレッサインペラ側の前記周溝の軸方向外側に設けられた前記隙間を流れるオイルの流量が、前記タービンインペラ側の前記周溝の軸方向外側に設けられた前記隙間を流れるオイルの流量と略同一とされ、
前記コンプレッサインペラ側の前記周溝の軸方向内側に設けられた前記隙間を流れるオイルの流量が、前記タービンインペラ側の前記周溝の軸方向内側に設けられた前記隙間を流れるオイルの流量と略同一とされている、請求項2又は3に記載のターボチャージャ用軸受装置。
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