JP2014152608A - Bearing structure of turbocharger and turbocharger including the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bearing structure of a turbocharger capable of suppressing increase of a peripheral velocity of a contact part of a shaft and a bearing even when the contact part wears out, and a turbocharger including the same.SOLUTION: A first engagement portion (front-side first engagement portion 80a and rear-side first engagement portion 80b) formed into a recessed shape toward the axial direction, is formed on an axial end portion of a shaft 80 supported by a bearing. A sliding portion with the shaft 80, of the bearing is provided with a second engagement portion (second engagement portion 183a and second engagement portion 203a) formed into a projecting shape toward the axial direction of the shaft 80, and engageable with the first engagement portion. The projecting shape has a shape of a rotary body on a rotation axis C approximately in parallel with the axial direction of the shaft 80, and a bus line of the projecting shape is formed so that a distance L1 between the bus line and the rotation axis C is shorter than a distance L2 between a straight line connecting from an apex Pt of the projecting shape to point Pb on an outer peripheral face of a basic end portion of the projecting shape, and the rotation axis C.

Description

本発明は、内燃機関に設けられるターボチャージャの軸受構造及びそれを具備するターボチャージャの技術に関する。   The present invention relates to a bearing structure of a turbocharger provided in an internal combustion engine and a technology of a turbocharger including the same.

従来、内燃機関に設けられるターボチャージャの軸受構造及びそれを具備するターボチャージャの技術は公知となっている。例えば、特許文献1に記載の如くである。   2. Description of the Related Art Conventionally, a turbocharger bearing structure provided in an internal combustion engine and a technology of a turbocharger including the same are well known. For example, as described in Patent Document 1.

特許文献1に記載のターボチャージャ(過給機)においては、軸受ハウジング(ベアリングハウジング)内に配置された軸受(ベアリング)を介してシャフト(ロータ軸)の中途部が回転可能に支持されている。軸受ハウジングの一側方にはコンプレッサハウジングが配置され、当該コンプレッサハウジングによってシャフトの一端部に連結されたコンプレッサ(コンプレッサインペラ)が内包されている。また、軸受ハウジングの他側方にはタービンハウジングが配置され、当該タービンハウジングによってシャフトの他端部に連結されたタービン(タービンインペラ)が内包されている。   In the turbocharger (supercharger) described in Patent Document 1, a middle portion of a shaft (rotor shaft) is rotatably supported via a bearing (bearing) disposed in a bearing housing (bearing housing). . A compressor housing is disposed on one side of the bearing housing, and a compressor (compressor impeller) connected to one end of the shaft by the compressor housing is included. A turbine housing is disposed on the other side of the bearing housing, and a turbine (turbine impeller) connected to the other end of the shaft by the turbine housing is included.

このようなターボチャージャにおいて、シャフトと軸受との摩擦を低減するために、当該シャフトの径を小さくし、当該シャフトと軸受とが接触する部分における周速(相対的な速度)を低くすることが考えられる。しかし、この方法によればシャフトの強度が低下してしまうため、周速の低下には限界がある。   In such a turbocharger, in order to reduce the friction between the shaft and the bearing, the diameter of the shaft is reduced, and the peripheral speed (relative speed) at the portion where the shaft and the bearing are in contact is reduced. Conceivable. However, according to this method, the strength of the shaft is reduced, so there is a limit to the reduction in the peripheral speed.

そこで、図8に示すようなターボチャージャの軸受構造が考えられる。   Therefore, a turbocharger bearing structure as shown in FIG. 8 is conceivable.

この軸受構造においては、シャフト880の端部(端面)に凹形状(略円錐状)の係合部880aが形成される。また、当該凹形状の係合部880aと係合可能な凸形状(略円錐状)の係合部983aが形成された軸受980が、図示せぬターボチャージャのコンプレッサハウジング(又はタービンハウジング)内に配置される。当該軸受980の係合部983aをシャフト880の係合部880aに係合させることによって、シャフト880が軸受980に回転可能に支持される。   In this bearing structure, a concave (substantially conical) engaging portion 880 a is formed at the end (end surface) of the shaft 880. A bearing 980 having a convex (substantially conical) engaging portion 983a engageable with the concave engaging portion 880a is provided in a compressor housing (or turbine housing) of a turbocharger (not shown). Be placed. By engaging the engaging portion 983a of the bearing 980 with the engaging portion 880a of the shaft 880, the shaft 880 is rotatably supported by the bearing 980.

このような軸受構造においては、シャフト880と軸受980とが接触する部分(係合部880a及び係合部983a)は、当該シャフト880の軸線(回転中心)付近に位置するため、シャフト880の径を小さくすることなく当該部分の周速を低くすることができる。   In such a bearing structure, the portions where the shaft 880 and the bearing 980 are in contact (the engaging portion 880a and the engaging portion 983a) are located in the vicinity of the axis (rotation center) of the shaft 880. It is possible to reduce the peripheral speed of the portion without reducing.

しかしながら、このような軸受構造においても、係合部983aが摩耗すると、シャフト880と軸受980とが接触する部分の周速が高くなってしまう。以下、具体的に説明する。   However, even in such a bearing structure, when the engaging portion 983a is worn, the peripheral speed of the portion where the shaft 880 and the bearing 980 come into contact with each other increases. This will be specifically described below.

図8(b)に示すように、当初はシャフト880と軸受980とが係合部983aの先端部近傍の部分Y1において接していたとする。当該部分Y1の、シャフト880の軸線(回転中心)からの距離Q1は小さいため、当該部分Y1における周速は低い。   As shown in FIG. 8B, it is assumed that the shaft 880 and the bearing 980 are initially in contact with each other at the portion Y1 in the vicinity of the distal end portion of the engaging portion 983a. Since the distance Q1 of the portion Y1 from the axis (rotation center) of the shaft 880 is small, the peripheral speed in the portion Y1 is low.

しかし、係合部983aが摩耗すると、シャフト880と軸受980とは、係合部983aの部分Y1よりも基端部側(前側)の部分Y2において接するようになる。当該部分Y2の、シャフト880の軸線(回転中心)からの距離Q2は前述の部分Y1の距離Q1よりも大きいため、当該部分Y2における周速は部分Y1における周速より高くなってしまう。これによって、シャフト880と軸受980との摩擦が増加し、当該接触する部分の摩耗が促進されてしまう。   However, when the engaging portion 983a is worn, the shaft 880 and the bearing 980 come into contact with each other at the base end portion (front side) portion Y2 of the portion Y1 of the engaging portion 983a. Since the distance Q2 of the portion Y2 from the axis (rotation center) of the shaft 880 is larger than the distance Q1 of the portion Y1, the peripheral speed in the portion Y2 is higher than the peripheral speed in the portion Y1. As a result, the friction between the shaft 880 and the bearing 980 increases, and wear of the contacting portion is promoted.

特開2011−220167号公報JP 2011-220167 A

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、シャフトと軸受との接触部分が摩耗しても、当該部分における周速の増加を抑制することが可能であり、ひいては当該部分の摩擦の増加を抑制することが可能なターボチャージャの軸受構造及びそれを具備するターボチャージャを提供することである。   The present invention has been made in view of the situation as described above, and the problem to be solved is that even when the contact portion between the shaft and the bearing is worn, it is possible to suppress an increase in peripheral speed at the portion. Therefore, it is an object to provide a turbocharger bearing structure capable of suppressing an increase in friction of the part and a turbocharger including the same.

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。   The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.

即ち、請求項1においては、コンプレッサとタービンとを連結するシャフトを回転可能に支持するターボチャージャの軸受構造であって、コンプレッサハウジングの吸気口の内径部又はタービンハウジングの排気口の内径部の少なくとも一方に固定されると共に、前記シャフトの軸方向端部を回転可能に支持する軸受を具備し、前記軸受によって支持される前記シャフトの軸方向端部には、軸方向に向かって凹形状又は凸形状に形成される第一係合部が形成され、前記軸受の前記シャフトとの摺動部には、前記シャフトの軸方向に向かって凸形状又は凹形状に形成されると共に、前記第一係合部と係合可能な第二係合部が形成され、前記凸形状は、前記シャフトの軸方向に略平行な回転軸についての回転体形状であり、前記回転軸を含む断面視における前記凸形状の母線は、当該母線と前記回転軸との距離が、当該凸形状の頂点から当該凸形状の基端部の外周面上の点までを結ぶ直線と前記回転軸との距離よりも短くなるように形成されるものである。   That is, according to the first aspect of the present invention, there is provided a turbocharger bearing structure that rotatably supports a shaft connecting the compressor and the turbine, wherein at least an inner diameter portion of an intake port of the compressor housing or an inner diameter portion of an exhaust port of the turbine housing. A bearing fixed to one side and rotatably supporting the axial end of the shaft is provided, and the axial end of the shaft supported by the bearing has a concave or convex shape in the axial direction. A first engaging portion formed in a shape is formed, and a sliding portion of the bearing with the shaft is formed in a convex shape or a concave shape in the axial direction of the shaft, and the first engagement portion is formed. A second engaging portion that can be engaged with the joint portion is formed, and the convex shape is a rotating body shape about a rotating shaft that is substantially parallel to the axial direction of the shaft, and includes a section that includes the rotating shaft The distance between the generatrix and the rotation axis is a distance between the rotation axis and a straight line that connects the vertex of the convex shape to a point on the outer peripheral surface of the base end of the convex shape. Is formed to be shorter.

請求項2においては、請求項1に記載のターボチャージャの軸受構造を具備するものである。   According to a second aspect, the turbocharger bearing structure according to the first aspect is provided.

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。   As effects of the present invention, the following effects can be obtained.

請求項1においては、シャフトと軸受との接触部分が摩耗しても、当該部分における周速の増加を抑制することができ、ひいては当該部分の摩擦の増加を抑制することができる。   In Claim 1, even if the contact part of a shaft and a bearing wears, the increase in the peripheral speed in the said part can be suppressed, and the increase in the friction of the said part can be suppressed by extension.

請求項2においては、シャフトと軸受との接触部分が摩耗しても、当該部分における周速の増加を抑制することができ、ひいては当該部分の摩擦の増加を抑制することができる。   In Claim 2, even if the contact part of a shaft and a bearing wears, the increase in the peripheral speed in the said part can be suppressed, and the increase in the friction of the said part can also be suppressed by extension.

本発明の一実施形態に係るターボチャージャの動作の概要を示した模式図。The schematic diagram which showed the outline | summary of operation | movement of the turbocharger which concerns on one Embodiment of this invention. ターボチャージャの構成を示した側面断面図。Side surface sectional drawing which showed the structure of the turbocharger. (a)コンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受を示した正面図。(b)同じく、側面断面図。(A) The front view which showed the compressor side journal thrust bearing. (B) Similarly, a side sectional view. (a)タービン側ジャーナルスラスト軸受を示した側面断面図。(b)同じく、正面図。(A) Side surface sectional drawing which showed the turbine side journal thrust bearing. (B) Similarly, a front view. 第二係合部及び前側第一係合部の形状を示した側面断面拡大図。The side surface sectional enlarged view which showed the shape of the 2nd engaging part and the front side 1st engaging part. 第二係合部と前側第一係合部との係合の様子を示した側面断面拡大図。The side surface sectional enlarged view which showed the mode of engagement with a 2nd engaging part and a front side 1st engaging part. (a)第二係合部を凹形状としたコンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受を示した正面図。(b)同じく、側面断面図。(A) The front view which showed the compressor side journal thrust bearing which made the 2nd engaging part the concave shape. (B) Similarly, a side sectional view. (a)課題を有するシャフト及び軸受を示した側面断面図。(b)同じく、摩耗による接触部分の変化の様子を示した側面断面拡大図。(A) Side surface sectional drawing which showed the shaft and bearing which have a subject. (B) Similarly, the side cross-sectional enlarged view showing the change of the contact portion due to wear.

以下の説明においては、図中に記した矢印に従って、前後方向、上下方向及び左右方向をそれぞれ定義する。   In the following description, the front-rear direction, the up-down direction, and the left-right direction are defined according to the arrows shown in the drawing.

まず、図1を用いて、本発明の一実施形態に係るターボチャージャ10の動作の概要について説明する。   First, the outline of the operation of the turbocharger 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

ターボチャージャ10は、エンジンのシリンダ2に圧縮空気を送り込むものである。空気は吸気通路1を通ってシリンダ2へと供給される。当該空気は、吸気通路1の途中に配置されたエアクリーナ4、ターボチャージャ10、インタークーラ5、及びスロットルバルブ6を順に通過してシリンダ2へと供給される。この際、ターボチャージャ10のコンプレッサ100によって当該空気が圧縮されるため、より多くの空気をシリンダ2内へと送り込むことができる。   The turbocharger 10 sends compressed air into the cylinder 2 of the engine. Air is supplied to the cylinder 2 through the intake passage 1. The air passes through an air cleaner 4, a turbocharger 10, an intercooler 5, and a throttle valve 6 arranged in the middle of the intake passage 1 in order, and is supplied to the cylinder 2. At this time, since the air is compressed by the compressor 100 of the turbocharger 10, more air can be fed into the cylinder 2.

シリンダ2内で燃焼した後の高温の空気(排気)は、排気通路3を通って排出される。この際、当該排気がターボチャージャ10のタービン120を回転させ、この回転がコンプレッサ100に伝達されることで、吸気通路1内の空気を圧縮することができる。   Hot air (exhaust gas) after combustion in the cylinder 2 is exhausted through the exhaust passage 3. At this time, the exhaust gas rotates the turbine 120 of the turbocharger 10, and this rotation is transmitted to the compressor 100, whereby the air in the intake passage 1 can be compressed.

また、タービン120の上流側においては、排気通路3が分流され、当該タービン120を通過しない通路が別途形成される。当該通路はウェイストゲートバルブ7によって開閉可能とされる。また、当該ウェイストゲートバルブ7は、アクチュエータ8によって開閉駆動される。さらに、アクチュエータ8の動作は、電磁バルブ等から構成される負圧発生機構9によって制御される。アクチュエータ8によってウェイストゲートバルブ7を開閉することで、タービン120へと送られる排気の流量を調節することができる。   Further, on the upstream side of the turbine 120, the exhaust passage 3 is divided and a passage that does not pass through the turbine 120 is formed separately. The passage can be opened and closed by a waste gate valve 7. The waste gate valve 7 is driven to open and close by an actuator 8. Further, the operation of the actuator 8 is controlled by a negative pressure generating mechanism 9 composed of an electromagnetic valve or the like. By opening and closing the waste gate valve 7 by the actuator 8, the flow rate of the exhaust gas sent to the turbine 120 can be adjusted.

次に、図2から図4までを用いて、ターボチャージャ10の構成について説明する。   Next, the configuration of the turbocharger 10 will be described with reference to FIGS.

ターボチャージャ10は、主としてコンプレッサハウジング20、タービンハウジング40、センタープレート60、遮熱部材70、シャフト80、コンプレッサ100、タービン120、コンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180及びタービン側ジャーナルスラスト軸受200を具備する。   The turbocharger 10 mainly includes a compressor housing 20, a turbine housing 40, a center plate 60, a heat shield member 70, a shaft 80, a compressor 100, a turbine 120, a compressor side journal thrust bearing 180, and a turbine side journal thrust bearing 200.

図2に示すコンプレッサハウジング20は、吸気通路1(図1参照)の一部を形成すると共に、コンプレッサ100を内包するものである。コンプレッサハウジング20は、主として第一コンプレッサハウジング21及び第二コンプレッサハウジング22を具備する。   The compressor housing 20 shown in FIG. 2 forms a part of the intake passage 1 (see FIG. 1) and contains the compressor 100. The compressor housing 20 mainly includes a first compressor housing 21 and a second compressor housing 22.

第一コンプレッサハウジング21は、コンプレッサハウジング20の前部を構成するものである。第一コンプレッサハウジング21は、後方が開放された略箱状に形成される。第一コンプレッサハウジング21には、吸気口21aが形成される。   The first compressor housing 21 constitutes a front portion of the compressor housing 20. The first compressor housing 21 is formed in a substantially box shape with the rear opened. An intake port 21 a is formed in the first compressor housing 21.

吸気口21aは、第一コンプレッサハウジング21の内部と外部とを連通する貫通孔である。吸気口21aは、第一コンプレッサハウジング21の前側面に形成される。吸気口21aは、その軸線が前後方向を向くように形成される。吸気口21aは、断面視(前後方向から見て)略円形となるように形成される。   The intake port 21 a is a through hole that communicates the inside and the outside of the first compressor housing 21. The intake port 21 a is formed on the front side surface of the first compressor housing 21. The intake port 21a is formed such that its axis is directed in the front-rear direction. The air inlet 21a is formed so as to be substantially circular when viewed in cross section (viewed from the front-rear direction).

第二コンプレッサハウジング22は、コンプレッサハウジング20の後部を構成するものである。第二コンプレッサハウジング22は、略板状に形成される。第二コンプレッサハウジング22は、第一コンプレッサハウジング21の開放された後部を閉塞するように、当該第一コンプレッサハウジング21の後部に適宜固定される。   The second compressor housing 22 constitutes the rear part of the compressor housing 20. The second compressor housing 22 is formed in a substantially plate shape. The second compressor housing 22 is appropriately fixed to the rear portion of the first compressor housing 21 so as to close the opened rear portion of the first compressor housing 21.

タービンハウジング40は、排気通路3(図1参照)の一部を形成すると共に、タービン120を内包するものである。タービンハウジング40は、略箱状に形成される。タービンハウジング40は、コンプレッサハウジング20の後方に配置され、当該コンプレッサハウジング20(より詳細には、第二コンプレッサハウジング22)に適宜(締結バンド、ボルト、拡散接合、摩擦接合等により)固定される。タービンハウジング40には、排気口40aが形成される。   The turbine housing 40 forms part of the exhaust passage 3 (see FIG. 1) and contains the turbine 120. The turbine housing 40 is formed in a substantially box shape. The turbine housing 40 is disposed behind the compressor housing 20, and is appropriately fixed to the compressor housing 20 (more specifically, the second compressor housing 22) (by fastening bands, bolts, diffusion bonding, friction bonding, or the like). An exhaust port 40 a is formed in the turbine housing 40.

排気口40aは、タービンハウジング40の内部と外部とを連通する貫通孔である。排気口40aは、タービンハウジング40の後側面に形成される。排気口40aは、その軸線が前後方向を向くように形成される。排気口40aは、コンプレッサハウジング20の吸気口21aと同一軸線上に形成される。排気口40aは、断面視(前後方向から見て)略円形となるように形成される。   The exhaust port 40 a is a through hole that communicates the inside and the outside of the turbine housing 40. The exhaust port 40 a is formed on the rear side surface of the turbine housing 40. The exhaust port 40a is formed such that its axis is directed in the front-rear direction. The exhaust port 40 a is formed on the same axis as the intake port 21 a of the compressor housing 20. The exhaust port 40a is formed so as to be substantially circular when viewed in cross section (viewed in the front-rear direction).

センタープレート60は、コンプレッサハウジング20の内部空間とタービンハウジング40の内部空間とを隔離するものである。センタープレート60は、タービンハウジング40の開口された前部に配置され、当該開口部を閉塞する。センタープレート60には、貫通孔60aが形成される。   The center plate 60 isolates the internal space of the compressor housing 20 from the internal space of the turbine housing 40. The center plate 60 is disposed at the opened front portion of the turbine housing 40 and closes the opening. A through hole 60 a is formed in the center plate 60.

貫通孔60aは、センタープレート60を前後方向に連通するものである。貫通孔60aは、その軸線が前後方向を向くように形成される。貫通孔60aは、コンプレッサハウジング20の吸気口21a及びタービンハウジング40の排気口40aと同一軸線上に形成される。貫通孔60aは、断面視(前後方向から見て)略円形となるように形成される。   The through hole 60a communicates the center plate 60 in the front-rear direction. The through hole 60a is formed such that its axis is directed in the front-rear direction. The through hole 60 a is formed on the same axis as the intake port 21 a of the compressor housing 20 and the exhaust port 40 a of the turbine housing 40. The through-hole 60a is formed so as to be substantially circular when viewed in cross section (viewed from the front-rear direction).

遮熱部材70は、コンプレッサハウジング20とタービンハウジング40との間での熱の移動を抑制するためのものである。遮熱部材70は、耐熱性の高い金属材料等により形成される。遮熱部材70は、板状の部材を、コンプレッサハウジング20及びタービンハウジング40の形状に合わせて適宜加工(折曲加工等)することにより形成される。遮熱部材70は、その板面を前後方向に向けた状態で、コンプレッサハウジング20とタービンハウジング40との間に配置され、当該コンプレッサハウジング20とタービンハウジング40とに挟まれるようにして固定される。遮熱部材70には、貫通孔70a及び冷却通路70bが形成される。   The heat shield member 70 is for suppressing heat transfer between the compressor housing 20 and the turbine housing 40. The heat shield member 70 is formed of a metal material having high heat resistance. The heat shield member 70 is formed by appropriately processing (bending or the like) a plate-like member in accordance with the shape of the compressor housing 20 and the turbine housing 40. The heat shield member 70 is disposed between the compressor housing 20 and the turbine housing 40 with the plate surface thereof directed in the front-rear direction, and is fixed so as to be sandwiched between the compressor housing 20 and the turbine housing 40. . The heat shield member 70 is formed with a through hole 70a and a cooling passage 70b.

貫通孔70aは、遮熱部材70を前後方向に連通するものである。貫通孔70aは、その軸線が前後方向を向くように形成される。貫通孔70aは、コンプレッサハウジング20の吸気口21a及びタービンハウジング40の排気口40aと同一軸線上に形成される。貫通孔70aは、断面視(前後方向から見て)略円形となるように形成される。   The through-hole 70a communicates the heat shield member 70 in the front-rear direction. The through-hole 70a is formed so that its axis is directed in the front-rear direction. The through hole 70 a is formed on the same axis as the intake port 21 a of the compressor housing 20 and the exhaust port 40 a of the turbine housing 40. The through hole 70a is formed so as to have a substantially circular shape when viewed in cross section (viewed from the front-rear direction).

冷却通路70bは、冷却水を流通させることで、当該遮熱部材70を冷却するためのものである。冷却通路70bは、遮熱部材70の内部に形成される。冷却通路70bの両端部(不図示)は、遮熱部材70の外周面に連通され、当該部分を介して冷却水の供給及び排出が行われる。   The cooling passage 70b is for cooling the heat shield member 70 by circulating cooling water. The cooling passage 70 b is formed inside the heat shield member 70. Both end portions (not shown) of the cooling passage 70b are communicated with the outer peripheral surface of the heat shield member 70, and cooling water is supplied and discharged through the portion.

なお、遮熱部材70における冷却通路70bの経路は適宜決定されるが、遮熱部材70を満遍なく冷却できるように、当該遮熱部材70全域に亘って形成されることが望ましい。   In addition, although the path | route of the cooling passage 70b in the thermal insulation member 70 is determined suitably, it is desirable to form over the said thermal insulation member 70 so that the thermal insulation member 70 can be cooled uniformly.

図2から図4までに示すシャフト80は、コンプレッサ100とタービン120を連結するものである。シャフト80は略円柱状に形成され、その長手方向を前後方向に向けて配置される。シャフト80は、センタープレート60の貫通孔60a及び遮熱部材70の貫通孔70aに挿通される。当該シャフト80の貫通孔60aに挿通された部分には図示せぬシールリングが設けられる。シャフト80の一端(前端)は、コンプレッサハウジング20内まで延設される。シャフト80の他端(後端)は、タービンハウジング40内まで延設される。シャフト80には、前側第一係合部80a及び後側第一係合部80bが形成される。   The shaft 80 shown in FIGS. 2 to 4 connects the compressor 100 and the turbine 120. The shaft 80 is formed in a substantially cylindrical shape, and is arranged with its longitudinal direction facing the front-rear direction. The shaft 80 is inserted into the through hole 60 a of the center plate 60 and the through hole 70 a of the heat shield member 70. A seal ring (not shown) is provided at a portion inserted through the through hole 60 a of the shaft 80. One end (front end) of the shaft 80 extends into the compressor housing 20. The other end (rear end) of the shaft 80 extends into the turbine housing 40. The shaft 80 is formed with a front first engagement portion 80a and a rear first engagement portion 80b.

図3に示す前側第一係合部80aは、シャフト80の前端面に形成される凹形状の部分(凹部)である。前側第一係合部80aの形状については、後ほど詳細に説明する。   The front first engaging portion 80 a shown in FIG. 3 is a concave portion (concave portion) formed on the front end surface of the shaft 80. The shape of the front first engagement portion 80a will be described in detail later.

図4に示す後側第一係合部80bは、シャフト80の後端面に形成される凹形状の部分(凹部)である。後側第一係合部80bの形状は、前側第一係合部80aの形状と同一となるように形成される。   The rear first engaging portion 80b shown in FIG. 4 is a concave portion (concave portion) formed on the rear end surface of the shaft 80. The shape of the rear first engaging portion 80b is formed to be the same as the shape of the front first engaging portion 80a.

コンプレッサ100は、空気を圧縮するための羽根車である。コンプレッサ100は、コンプレッサハウジング20内に、吸気口21aと対向するように配置される。コンプレッサ100は、シャフト80の一端(前端)に固定される。   The compressor 100 is an impeller for compressing air. The compressor 100 is disposed in the compressor housing 20 so as to face the intake port 21a. The compressor 100 is fixed to one end (front end) of the shaft 80.

タービン120は、空気(流体)の運動を自身の回転運動に変換するための羽根車である。タービン120は、タービンハウジング40内に、排気口40aと対向するように配置される。タービン120は、シャフト80の他端(後端)に一体的に形成される。   The turbine 120 is an impeller for converting the motion of air (fluid) into its own rotational motion. The turbine 120 is disposed in the turbine housing 40 so as to face the exhaust port 40a. The turbine 120 is formed integrally with the other end (rear end) of the shaft 80.

図2及び図3に示すコンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180は、シャフト80を滑らかに回転可能となるように支持するものである。コンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180は、主として外周部181、リブ182及び摺動部183を具備する。   The compressor-side journal thrust bearing 180 shown in FIGS. 2 and 3 supports the shaft 80 so that it can rotate smoothly. The compressor-side journal thrust bearing 180 mainly includes an outer peripheral portion 181, a rib 182, and a sliding portion 183.

外周部181は、正面視環状に形成される部分である。外周部181の外周面の直径は、コンプレッサハウジング20の吸気口21aの内径と略同一となるように形成される。   The outer peripheral part 181 is a part formed in an annular shape when viewed from the front. The diameter of the outer peripheral surface of the outer peripheral portion 181 is formed to be substantially the same as the inner diameter of the intake port 21 a of the compressor housing 20.

図3に示すリブ182は、外周部181の内周面から当該外周部181の中心部に向けて延設される部分である。リブ182は、リブ182の内周面の複数個所(本実施形態においては、3箇所)からそれぞれ当該外周部181の中心部に向けて延設される。   The rib 182 shown in FIG. 3 is a portion extending from the inner peripheral surface of the outer peripheral portion 181 toward the central portion of the outer peripheral portion 181. The ribs 182 extend from a plurality of locations (three locations in the present embodiment) on the inner peripheral surface of the rib 182 toward the center of the outer peripheral portion 181.

摺動部183は、外周部181の中心部に形成される部分である。摺動部は、リブ182によって支持される。摺動部183には、第二係合部183aが形成される。   The sliding part 183 is a part formed at the center of the outer peripheral part 181. The sliding portion is supported by the rib 182. A second engaging portion 183 a is formed on the sliding portion 183.

第二係合部183aは、摺動部183の後側面に形成される凸形状の部分(凸部)である。第二係合部183aの形状については、後ほど詳細に説明する。   The second engaging portion 183 a is a convex portion (convex portion) formed on the rear side surface of the sliding portion 183. The shape of the second engagement portion 183a will be described in detail later.

図2及び図3に示すように、上述の如く構成されたコンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180は、コンプレッサハウジング20の吸気口21a内において、シャフト80の前方に配置される。コンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180の第二係合部183aは、シャフト80の前側第一係合部80a内に挿入されることにより当該前側第一係合部80aと係合される。コンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180は、この状態でコンプレッサハウジング20の吸気口21aの内径部に適宜固定される。   As shown in FIGS. 2 and 3, the compressor-side journal thrust bearing 180 configured as described above is disposed in front of the shaft 80 in the air inlet 21 a of the compressor housing 20. The second engagement portion 183a of the compressor side journal thrust bearing 180 is engaged with the front first engagement portion 80a by being inserted into the front first engagement portion 80a of the shaft 80. In this state, the compressor-side journal thrust bearing 180 is appropriately fixed to the inner diameter portion of the intake port 21a of the compressor housing 20.

図2及び図4に示すタービン側ジャーナルスラスト軸受200は、シャフト80を滑らかに回転可能となるように支持するものである。タービン側ジャーナルスラスト軸受200は、主として外周部201、リブ202及び摺動部203を具備する。   The turbine-side journal thrust bearing 200 shown in FIGS. 2 and 4 supports the shaft 80 so that it can rotate smoothly. The turbine-side journal thrust bearing 200 mainly includes an outer peripheral portion 201, a rib 202, and a sliding portion 203.

なお、タービン側ジャーナルスラスト軸受200は、コンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180と同一形状となるように形成される。すなわち、タービン側ジャーナルスラスト軸受200の外周部201、リブ202及び摺動部203(第二係合部203a)は、コンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180の外周部181、リブ182及び摺動部183(第二係合部183a)にそれぞれ対応し、当該各部は同一形状となるように形成される。   The turbine side journal thrust bearing 200 is formed to have the same shape as the compressor side journal thrust bearing 180. That is, the outer peripheral portion 201, the rib 202, and the sliding portion 203 (second engaging portion 203a) of the turbine side journal thrust bearing 200 are the outer peripheral portion 181 of the compressor side journal thrust bearing 180, the rib 182, and the sliding portion 183 (first step). The two engaging portions 183a) are formed so as to have the same shape.

上述の如く構成されたタービン側ジャーナルスラスト軸受200は、タービンハウジング40の排気口40a内において、シャフト80の後方に配置される。タービン側ジャーナルスラスト軸受200の第二係合部203aは、シャフト80の後側第一係合部80b内に挿入されることにより当該後側第一係合部80bと係合される。タービン側ジャーナルスラスト軸受200は、この状態でタービンハウジング40の排気口40aの内径部に適宜固定される。   The turbine-side journal thrust bearing 200 configured as described above is disposed behind the shaft 80 in the exhaust port 40 a of the turbine housing 40. The second engagement portion 203a of the turbine-side journal thrust bearing 200 is engaged with the rear first engagement portion 80b by being inserted into the rear first engagement portion 80b of the shaft 80. The turbine-side journal thrust bearing 200 is appropriately fixed to the inner diameter portion of the exhaust port 40a of the turbine housing 40 in this state.

上述の如く構成されたターボチャージャ10において、エンジンのシリンダ2からの排気によってタービン120が回転し、当該排気はタービンハウジング40の排気口40aを介して排出される。タービン120の回転は、シャフト80を介してコンプレッサ100へと伝達される。コンプレッサ100が回転することにより、コンプレッサハウジング20の吸気口21aから供給される空気を圧縮し、当該圧縮された空気をエンジンのシリンダ2へと送ることができる。   In the turbocharger 10 configured as described above, the turbine 120 is rotated by the exhaust from the cylinder 2 of the engine, and the exhaust is discharged through the exhaust port 40 a of the turbine housing 40. The rotation of the turbine 120 is transmitted to the compressor 100 via the shaft 80. By rotating the compressor 100, the air supplied from the intake port 21a of the compressor housing 20 can be compressed, and the compressed air can be sent to the cylinder 2 of the engine.

当該ターボチャージャ10において、シャフト80の軸方向(軸線に平行な方向)に加わる荷重は、コンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180及びタービン側ジャーナルスラスト軸受200によって支持される。より具体的には、シャフト80に前方から後方に向かって加わる荷重はタービン側ジャーナルスラスト軸受200によって、シャフト80に後方から前方に向かって加わる荷重はコンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180によって、それぞれ支持される。   In the turbocharger 10, a load applied in the axial direction of the shaft 80 (direction parallel to the axis) is supported by the compressor-side journal thrust bearing 180 and the turbine-side journal thrust bearing 200. More specifically, the load applied to the shaft 80 from the front to the rear is supported by the turbine-side journal thrust bearing 200, and the load applied to the shaft 80 from the rear to the front is supported by the compressor-side journal thrust bearing 180, respectively. .

シャフト80の径方向(軸線に垂直な方向)に加わる荷重も、コンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180及びタービン側ジャーナルスラスト軸受200によって支持される。このように、シャフト80の径方向に加わる荷重を2点(コンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180及びタービン側ジャーナルスラスト軸受200)で支持することで、当該シャフト80を傾斜させることなく安定して支持することができる。   A load applied in the radial direction (direction perpendicular to the axis) of the shaft 80 is also supported by the compressor-side journal thrust bearing 180 and the turbine-side journal thrust bearing 200. Thus, by supporting the load applied in the radial direction of the shaft 80 at two points (the compressor side journal thrust bearing 180 and the turbine side journal thrust bearing 200), the shaft 80 can be supported stably without being inclined. Can do.

また、シャフト80の両端部(前端部及び後端部)をコンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180及びタービン側ジャーナルスラスト軸受200によってそれぞれ支持することにより、当該シャフト80の中途部を支持することなく当該シャフト80を安定して支持することができる。これによって、シャフト80の中途部を支持するための構成(すなわち、当該シャフト80の中途部を支持するためのハウジング(軸受ハウジング))を廃止することができ、ひいてはターボチャージャ10全体(特に、前後方向長さ)の小型化及び軽量化を図ることができる。またこれに伴って、コストの削減を図ることもできる。   Further, both end portions (front end portion and rear end portion) of the shaft 80 are supported by the compressor-side journal thrust bearing 180 and the turbine-side journal thrust bearing 200, respectively, so that the shaft 80 can be supported without supporting the middle portion of the shaft 80. Can be stably supported. As a result, the configuration for supporting the middle part of the shaft 80 (that is, the housing (bearing housing) for supporting the middle part of the shaft 80) can be eliminated, and the turbocharger 10 as a whole (in particular, the front and rear). (Direction length) can be reduced in size and weight. Along with this, the cost can be reduced.

また、シャフト80の中途部を支持するためのハウジングを廃止し、ターボチャージャ10全体を小型化した場合、コンプレッサハウジング20とタービンハウジング40が近接することになる。この場合、エンジンのシリンダ2からの排気によって高温になったタービンハウジング40の熱がコンプレッサハウジング20へと伝達され、当該コンプレッサハウジング20の耐久性の低下や各摺動部での焼き付きの発生等の種々の熱害が発生し易くなる。しかし、本実施形態においては、コンプレッサハウジング20とタービンハウジング40との間に遮熱部材70を配置したことによって、当該コンプレッサハウジング20とタービンハウジング40との間での熱の移動を抑制することができ、ひいては前述の種々の熱害の発生を抑制することができる。   Further, when the housing for supporting the middle portion of the shaft 80 is eliminated and the entire turbocharger 10 is downsized, the compressor housing 20 and the turbine housing 40 are brought close to each other. In this case, the heat of the turbine housing 40 that has become hot due to the exhaust from the cylinder 2 of the engine is transmitted to the compressor housing 20, and the durability of the compressor housing 20 is reduced and seizure occurs at each sliding portion. Various heat damages are likely to occur. However, in the present embodiment, by disposing the heat shield member 70 between the compressor housing 20 and the turbine housing 40, it is possible to suppress heat transfer between the compressor housing 20 and the turbine housing 40. As a result, it is possible to suppress the occurrence of the various heat damages described above.

また、上記軸受ハウジングの廃止に伴って、シャフト80の全長(前後方向長さ)を短くすることができるため、ホワール振動の低減を図ることができる。さらに、当該軸受ハウジングへの潤滑油の供給が不要となるため、当該潤滑油の供給及び排出方向を意識した設計が不要となり、ターボチャージャ10の搭載(位置及び方向)の自由度が拡大する。   Further, with the abolition of the bearing housing, the total length (length in the front-rear direction) of the shaft 80 can be shortened, so that the whirl vibration can be reduced. Furthermore, since supply of lubricating oil to the bearing housing is not required, a design that takes into account the supply and discharge directions of the lubricating oil is not required, and the degree of freedom in mounting (position and direction) of the turbocharger 10 is increased.

また、シャフト80は、コンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180及びタービン側ジャーナルスラスト軸受200によって滑らかに回転可能となるように支持される。   The shaft 80 is supported by the compressor-side journal thrust bearing 180 and the turbine-side journal thrust bearing 200 so as to be smoothly rotatable.

コンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180は、その第二係合部183aをシャフト80の前側第一係合部80aに係合させることによって当該シャフト80を支持する。ここで、コンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180はシャフト80の軸線上(若しくは当該軸線に近い点)で当該シャフト80の前側第一係合部80aの内周面と摺動可能に接することになる。   The compressor-side journal thrust bearing 180 supports the shaft 80 by engaging the second engaging portion 183 a with the front first engaging portion 80 a of the shaft 80. Here, the compressor-side journal thrust bearing 180 is slidably in contact with the inner peripheral surface of the front first engaging portion 80a of the shaft 80 on the axis of the shaft 80 (or a point close to the axis).

このように、シャフト80とコンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180とが接触する部分の回転半径(シャフト80の軸線からの距離)は0(若しくは0に近い値)になる。このため、シャフト80とコンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180とが接触する部分における周速(相対的な速度)は、第二係合部183aの頂点部においては0(第二係合部183aのその他の部分においては0に近い小さい値)となる。従って、シャフト80とコンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180とが接触する部分の摩擦を抑制することができる。またこれによって、当該部分の耐摩耗性及び耐焼付き性能の向上を図ると同時に、摩擦トルク損失が低減されることによる過渡性能及びターボ効率の向上を図ることができる。   Thus, the rotation radius (distance from the axis of the shaft 80) of the portion where the shaft 80 and the compressor-side journal thrust bearing 180 are in contact is 0 (or a value close to 0). For this reason, the peripheral speed (relative speed) at the portion where the shaft 80 and the compressor-side journal thrust bearing 180 are in contact with each other is 0 at the apex of the second engagement portion 183a (other portions of the second engagement portion 183a). (Small value close to 0 in the portion). Therefore, it is possible to suppress friction at a portion where the shaft 80 and the compressor-side journal thrust bearing 180 are in contact with each other. As a result, the wear resistance and seizure resistance of the part can be improved, and at the same time, the transient performance and the turbo efficiency can be improved by reducing the friction torque loss.

また同様に、タービン側ジャーナルスラスト軸受200も、シャフト80の軸線上(若しくは当該軸線に近い点)で当該シャフト80の後側第一係合部80bの内周面と摺動可能に接することになる。従って、シャフト80とタービン側ジャーナルスラスト軸受200とが接触する部分の摩擦を抑制することができる。またこれによって、当該部分の耐摩耗性及び耐焼付き性能の向上を図ると同時に、摩擦トルク損失が低減されることによる過渡性能及びターボ効率の向上を図ることができる。   Similarly, the turbine-side journal thrust bearing 200 is slidably in contact with the inner peripheral surface of the rear first engaging portion 80b of the shaft 80 on the axis of the shaft 80 (or a point close to the axis). Become. Accordingly, it is possible to suppress friction at a portion where the shaft 80 and the turbine-side journal thrust bearing 200 are in contact with each other. As a result, the wear resistance and seizure resistance of the part can be improved, and at the same time, the transient performance and the turbo efficiency can be improved by reducing the friction torque loss.

なお、軸受ハウジングを用いてシャフト80の中途部を支持する構成(従来の技術のような構成)の場合、当該シャフト80の径を小さくすることで、その支持部における周速を低くすることも可能である。しかし、この方法によればシャフト80の強度が低下してしまうため、周速の低下には限界がある。これに比べて本実施形態に係る軸受構造では、シャフト80の径を小さくする必要がないため、当該シャフト80の強度を保ったまま周速を低下させることが可能である。   In the case of a configuration that supports the middle portion of the shaft 80 using a bearing housing (configuration as in the prior art), the peripheral speed of the support portion may be lowered by reducing the diameter of the shaft 80. Is possible. However, according to this method, the strength of the shaft 80 is reduced, so there is a limit to the reduction in peripheral speed. Compared to this, in the bearing structure according to the present embodiment, since it is not necessary to reduce the diameter of the shaft 80, it is possible to reduce the circumferential speed while maintaining the strength of the shaft 80.

また、上述の如くコンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180の摺動部183及びタービン側ジャーナルスラスト軸受200の摺動部203の摩擦(摩耗)を抑制することができるため、当該摺動部183及び摺動部203を潤滑及び冷却する必要性が低くなる。これによって、潤滑油による潤滑を省く(又は、簡素なグリスによる潤滑等とする)ことが可能となる。   Further, as described above, the friction (wear) of the sliding portion 183 of the compressor side journal thrust bearing 180 and the sliding portion 203 of the turbine side journal thrust bearing 200 can be suppressed. The need to lubricate and cool 203 is reduced. As a result, it is possible to omit lubrication with lubricating oil (or lubrication with simple grease or the like).

また、シャフト80の支持部(コンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180及びタービン側ジャーナルスラスト軸受200)への潤滑油の供給量を全体的に減らすことができるため、当該潤滑油の攪拌抵抗を低減することができ、ひいては機械的損失を低減し、ターボ効率の向上を図ることができる。   Further, since the supply amount of the lubricating oil to the support portion of the shaft 80 (the compressor-side journal thrust bearing 180 and the turbine-side journal thrust bearing 200) can be reduced as a whole, the stirring resistance of the lubricating oil can be reduced. As a result, mechanical loss can be reduced and turbo efficiency can be improved.

さらに、コンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180は、コンプレッサハウジング20の吸気口21a内に配置されているため、当該吸気口21aを介してターボチャージャ10へと供給される空気によって冷却される。これによって、コンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180の摺動部183を冷却するための機構を別途設ける必要がなくなる(設けるとしても、大きな冷却能力は必要ないため、構成を簡略化することができる)。   Further, since the compressor side journal thrust bearing 180 is disposed in the intake port 21a of the compressor housing 20, it is cooled by the air supplied to the turbocharger 10 through the intake port 21a. Accordingly, it is not necessary to separately provide a mechanism for cooling the sliding portion 183 of the compressor side journal thrust bearing 180 (even if it is provided, a large cooling capacity is not necessary, so the configuration can be simplified).

なお、タービンハウジング40内はエンジンのシリンダ2からの排気によって高温となるため、タービン側ジャーナルスラスト軸受200を冷却及び潤滑する機構を別途設けても良い。   Since the turbine housing 40 is heated by exhaust from the cylinder 2 of the engine, a mechanism for cooling and lubricating the turbine side journal thrust bearing 200 may be separately provided.

以下では、コンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180の第二係合部183a及びシャフト80の前側第一係合部80aの形状について詳細に説明する。
なお、タービン側ジャーナルスラスト軸受200の第二係合部203a及びシャフト80の後側第一係合部80bについては同一の形状であるため、説明を省略する。
Below, the shape of the 2nd engaging part 183a of the compressor side journal thrust bearing 180 and the front 1st engaging part 80a of the shaft 80 is demonstrated in detail.
Since the second engagement portion 203a of the turbine side journal thrust bearing 200 and the rear first engagement portion 80b of the shaft 80 have the same shape, the description thereof is omitted.

図5に示すように、第二係合部183aの凸形状及び前側第一係合部80aの凹形状は、所定の回転軸Cについての回転体形状となるように形成される。図5には、当該回転軸Cを含む断面を示している。   As shown in FIG. 5, the convex shape of the second engaging portion 183a and the concave shape of the front first engaging portion 80a are formed so as to have a rotating body shape about a predetermined rotation axis C. FIG. 5 shows a cross section including the rotation axis C.

ここで、回転軸Cとは、シャフト80の軸方向(本実施形態においては、前後方向)に略平行な軸である。   Here, the rotation axis C is an axis substantially parallel to the axial direction of the shaft 80 (the front-rear direction in the present embodiment).

本実施形態においては、第二係合部183aの凸形状及び前側第一係合部80aの凹形状の回転軸Cは、シャフト80の軸線と一致する(重複する)ものとするが、厳密には、シャフト80がコンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180に対して若干傾く場合もあるため、シャフト80の軸線とコンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180の回転軸Cとが完全に一致しない場合もあり得る。   In the present embodiment, the rotational axis C of the convex shape of the second engaging portion 183a and the concave shape of the front first engaging portion 80a is assumed to be coincident with (overlapping with) the axis of the shaft 80. Since the shaft 80 may be slightly inclined with respect to the compressor-side journal thrust bearing 180, the axis of the shaft 80 and the rotation axis C of the compressor-side journal thrust bearing 180 may not completely coincide.

第二係合部183aの凸形状の頂点をPt、当該凸形状の基端部(図5における最右端部)の外周面上の点をPbとする。   Let the convex vertex of the second engagement portion 183a be Pt, and the point on the outer peripheral surface of the convex proximal end portion (the rightmost end portion in FIG. 5) be Pb.

第二係合部183aの凸形状は、断面視において点Pbから頂点Ptに向かって曲線状になるように形成される。また第二係合部183aの凸形状は、回転軸C上の任意の点Pcとその母線(図5において第二係合部183aの外周面を示す線)との距離L1が、点Pcと頂点Ptから点Pbまでを結ぶ直線との距離L2よりも短くなるように形成される。このようにして、第二係合部183aの凸形状は、断面視において回転軸Cの内側に凹む曲線状に形成される。   The convex shape of the second engagement portion 183a is formed to be a curved shape from the point Pb to the vertex Pt in a cross-sectional view. The convex shape of the second engagement portion 183a is such that the distance L1 between an arbitrary point Pc on the rotation axis C and its generatrix (a line indicating the outer peripheral surface of the second engagement portion 183a in FIG. 5) is It is formed to be shorter than the distance L2 from the straight line connecting the vertex Pt to the point Pb. In this way, the convex shape of the second engagement portion 183a is formed in a curved shape that is recessed inside the rotation axis C in a cross-sectional view.

前側第一係合部80aの凹形状は、第二係合部183aの凸形状に沿うような形状に形成される。より詳細には、前側第一係合部80aの凹形状は、第二係合部183aよりも若干外側に幅広くなるように形成される。   The concave shape of the front first engaging portion 80a is formed in a shape that follows the convex shape of the second engaging portion 183a. More specifically, the concave shape of the front first engagement portion 80a is formed to be slightly wider outward than the second engagement portion 183a.

図6に示すように、上述の如く構成された第二係合部183aと前側第一係合部80aとを係合させると、第二係合部183aは、その凸形状の先端部で前側第一係合部80aの凹形状の底部と接する。   As shown in FIG. 6, when the second engaging portion 183 a configured as described above and the front first engaging portion 80 a are engaged, the second engaging portion 183 a is a front end portion of the convex shape. It contacts the bottom of the concave shape of the first engaging portion 80a.

ここで、側面断面視において、第二係合部183aの凸形状の先端部は半径r1の円弧状に、前側第一係合部80aの凹形状の底部は半径r2の円弧状に、それぞれ形成される。また第二係合部183aの半径r1は、前側第一係合部80aの半径r2よりも小さくなるように形成される。このように構成することにより、第二係合部183aが前側第一係合部80aに完全に嵌め合わされて、シャフト80の回転が阻害されるのを防止することができる。   Here, in a side sectional view, the convex tip portion of the second engagement portion 183a is formed in an arc shape having a radius r1, and the concave bottom portion of the front side first engagement portion 80a is formed in an arc shape having a radius r2. Is done. The radius r1 of the second engagement portion 183a is formed to be smaller than the radius r2 of the front first engagement portion 80a. By comprising in this way, it can prevent that the 2nd engaging part 183a is completely fitted by the front side 1st engaging part 80a, and the rotation of the shaft 80 is inhibited.

シャフトが回転することによって第二係合部183aの先端部が摩耗すると、当該第二係合部183aは、当該先端部よりもやや基端部側(前方)の部分X1で前側第一係合部80aと接するようになる。当該部分X1の、シャフト80の軸線(回転軸C)からの距離をR1とする。   When the distal end portion of the second engagement portion 183a is worn due to the rotation of the shaft, the second engagement portion 183a is engaged with the front side first engagement at a portion X1 slightly proximal to the front end portion (front side). It comes into contact with the portion 80a. A distance of the portion X1 from the axis line (rotation axis C) of the shaft 80 is R1.

なお、説明の便宜上、第二係合部183aは外周面上の1つの点(部分X1)で前側第一係合部80aと接するものとしたが、実際には当該部分X1を含む一定範囲の面(曲面)で前側第一係合部80aと接する。   For convenience of explanation, the second engaging portion 183a is assumed to be in contact with the front first engaging portion 80a at one point (part X1) on the outer peripheral surface. However, in practice, the second engaging part 183a has a certain range including the part X1. The surface (curved surface) is in contact with the front first engagement portion 80a.

シャフト80がさらに回転することによって第二係合部183aの先端近傍(部分X1を含む部分)が摩耗すると、当該第二係合部183aは、徐々に部分X1よりもやや基端部側(前方)の部分X2で前側第一係合部80aと接するようになる。当該部分X2の、シャフト80の軸線(回転軸C)からの距離をR2とする。   When the shaft 80 further rotates and the vicinity of the distal end of the second engagement portion 183a (the portion including the portion X1) wears, the second engagement portion 183a gradually becomes slightly proximal (side forward) from the portion X1. ) Portion X2 comes into contact with the front first engaging portion 80a. The distance of the portion X2 from the axis line (rotation axis C) of the shaft 80 is R2.

ここで、第二係合部183aの凸形状は、断面視において回転軸Cの内側に凹む曲線状に形成されているため、前側第一係合部80aとの接触部分が部分X1から部分X2へ(基端部側へ)と移動したとしても、当該接触部分のシャフト80の軸線(回転軸C)からの距離(距離R2−距離R1)はあまり増加しない。   Here, since the convex shape of the second engagement portion 183a is formed in a curved shape that is recessed inside the rotation axis C in a cross-sectional view, the contact portion with the front first engagement portion 80a is changed from the portion X1 to the portion X2. Even if it moves to (to the base end side), the distance (distance R2−distance R1) from the axis (rotation axis C) of the shaft 80 of the contact portion does not increase so much.

すなわち、第二係合部183aが摩耗したとしても、第二係合部183aと前側第一係合部80aが接触する部分のシャフト80の軸線からの距離(回転半径)はあまり増加しないため、当該接触部分における周速もあまり増加しない。従って、当該接触部分における摩擦の増加を抑制することができ、ひいては当該接触部分の摩耗の進行や損傷の発生を抑制することができる。   That is, even if the second engagement portion 183a is worn, the distance (rotation radius) from the axis of the shaft 80 of the portion where the second engagement portion 183a and the front first engagement portion 80a are in contact does not increase so much. The peripheral speed at the contact portion does not increase so much. Therefore, an increase in friction at the contact portion can be suppressed, and as a result, progress of wear and occurrence of damage at the contact portion can be suppressed.

以上の如く、本実施形態に係るターボチャージャ10の軸受構造は、コンプレッサ100とタービン120とを連結するシャフト80を回転可能に支持するターボチャージャ10の軸受構造であって、コンプレッサハウジング20の吸気口21aの内径部及びタービンハウジング40の排気口40aの内径部に固定されると共に、シャフト80の軸方向端部を回転可能に支持する軸受(コンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180及びタービン側ジャーナルスラスト軸受200)を具備し、前記軸受によって支持されるシャフト80の軸方向端部には、軸方向に向かって凹形状に形成される第一係合部(前側第一係合部80a及び後側第一係合部80b)が形成され、前記軸受のシャフト80との摺動部には、シャフト80の軸方向に向かって凸形状に形成されると共に、前記第一係合部と係合可能な第二係合部(第二係合部183a及び第二係合部203a)が形成され、前記凸形状は、シャフト80の軸方向に略平行な回転軸Cについての回転体形状であり、回転軸Cを含む断面視における前記凸形状の母線は、当該母線と回転軸Cとの距離L1が、当該凸形状の頂点Ptから当該凸形状の基端部の外周面上の点Pbまでを結ぶ直線と回転軸Cとの距離L2よりも短くなるように形成されるものである。   As described above, the bearing structure of the turbocharger 10 according to the present embodiment is a bearing structure of the turbocharger 10 that rotatably supports the shaft 80 that connects the compressor 100 and the turbine 120, and the intake port of the compressor housing 20. Bearings that are fixed to the inner diameter portion of 21a and the inner diameter portion of the exhaust port 40a of the turbine housing 40 and that rotatably support the axial end portion of the shaft 80 (compressor side journal thrust bearing 180 and turbine side journal thrust bearing 200) And a first engagement portion (a front first engagement portion 80a and a rear first engagement) formed in a concave shape in the axial direction at an axial end portion of the shaft 80 supported by the bearing. A joint portion 80b) is formed, and the sliding portion of the bearing with the shaft 80 faces the axial direction of the shaft 80. And a second engagement portion (second engagement portion 183a and second engagement portion 203a) that can be engaged with the first engagement portion is formed. It is a rotating body shape about a rotation axis C substantially parallel to the axial direction of 80, and the convex bus in the sectional view including the rotation axis C has a distance L1 between the bus and the rotation axis C of the convex shape. It is formed so as to be shorter than the distance L2 between the rotation axis C and a straight line connecting the vertex Pt to the point Pb on the outer peripheral surface of the convex base end portion.

また、本実施形態に係るターボチャージャ10は、上述のターボチャージャ10の軸受構造を具備することを特徴とするものである。   Further, the turbocharger 10 according to the present embodiment is characterized by including the above-described bearing structure of the turbocharger 10.

このように構成することにより、シャフト80と軸受との接触部分が摩耗しても、当該部分における周速の増加を抑制することができ、ひいては当該部分の摩擦の増加を抑制することができる。これによって、当該部分の摩耗の進行や損傷の発生を抑制することができる。   By comprising in this way, even if the contact part of the shaft 80 and a bearing wears, the increase in the peripheral speed in the said part can be suppressed, and by extension, the increase in the friction of the said part can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the progress of wear and the occurrence of damage of the portion.

なお、図7に示すように、シャフト80の前側第一係合部80aを凸形状に、コンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180の摺動部183に形成される第二係合部183aを凹形状に、それぞれ形成することも可能である。
このように、前側第一係合部80aと第二係合部183aの、いずれか一方が凸形状で、他方が凹形状であれば、どちらを凸形状(凹形状)としても良い。
As shown in FIG. 7, the front first engaging portion 80 a of the shaft 80 has a convex shape, and the second engaging portion 183 a formed on the sliding portion 183 of the compressor-side journal thrust bearing 180 has a concave shape. Each can also be formed.
Thus, as long as one of the front side first engaging portion 80a and the second engaging portion 183a has a convex shape and the other has a concave shape, either one may have a convex shape (concave shape).

またこれと同様に、シャフト80の後側第一係合部80bを凸形状に、タービン側ジャーナルスラスト軸受200の摺動部203に形成される第二係合部203aを凹形状に、それぞれ形成することも可能である。   Similarly, the rear first engaging portion 80b of the shaft 80 is formed in a convex shape, and the second engaging portion 203a formed in the sliding portion 203 of the turbine side journal thrust bearing 200 is formed in a concave shape. It is also possible to do.

また、本実施形態においては、シャフト80の両端をそれぞれ軸受(コンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180及びタービン側ジャーナルスラスト軸受200)によって回転可能に支持するものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、コンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受180又はタービン側ジャーナルスラスト軸受200のうちいずれか一方を廃止し、その代わりにシャフト80の中途部を他の軸受で回転可能に支持する構成とすることも可能である。   In this embodiment, both ends of the shaft 80 are rotatably supported by bearings (compressor-side journal thrust bearing 180 and turbine-side journal thrust bearing 200). However, the present invention is not limited to this. Alternatively, either the compressor-side journal thrust bearing 180 or the turbine-side journal thrust bearing 200 may be eliminated, and instead, the middle portion of the shaft 80 may be rotatably supported by another bearing.

10 ターボチャージャ
20 コンプレッサハウジング
21a 吸気口
40 タービンハウジング
40a 排気口
80 シャフト
80a 前側第一係合部(第一係合部)
80b 後側第一係合部(第一係合部)
100 コンプレッサ
120 タービン
180 コンプレッサ側ジャーナルスラスト軸受(軸受)
183a 第二係合部
200 タービン側ジャーナルスラスト軸受(軸受)
203a 第二係合部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Turbocharger 20 Compressor housing 21a Intake port 40 Turbine housing 40a Exhaust port 80 Shaft 80a Front side 1st engaging part (1st engaging part)
80b Rear first engaging portion (first engaging portion)
100 Compressor 120 Turbine 180 Compressor-side journal thrust bearing (bearing)
183a Second engaging portion 200 Turbine side journal thrust bearing (bearing)
203a Second engaging portion

Claims (2)

コンプレッサとタービンとを連結するシャフトを回転可能に支持するターボチャージャの軸受構造であって、
コンプレッサハウジングの吸気口の内径部又はタービンハウジングの排気口の内径部の少なくとも一方に固定されると共に、前記シャフトの軸方向端部を回転可能に支持する軸受を具備し、
前記軸受によって支持される前記シャフトの軸方向端部には、軸方向に向かって凹形状又は凸形状に形成される第一係合部が形成され、
前記軸受の前記シャフトとの摺動部には、前記シャフトの軸方向に向かって凸形状又は凹形状に形成されると共に、前記第一係合部と係合可能な第二係合部が形成され、
前記凸形状は、
前記シャフトの軸方向に略平行な回転軸についての回転体形状であり、
前記回転軸を含む断面視における前記凸形状の母線は、
当該母線と前記回転軸との距離が、当該凸形状の頂点から当該凸形状の基端部の外周面上の点までを結ぶ直線と前記回転軸との距離よりも短くなるように形成されることを特徴とする、
ターボチャージャの軸受構造。
A turbocharger bearing structure that rotatably supports a shaft connecting a compressor and a turbine,
A bearing that is fixed to at least one of the inner diameter portion of the intake port of the compressor housing or the inner diameter portion of the exhaust port of the turbine housing and rotatably supports the axial end portion of the shaft;
A first engagement portion formed in a concave shape or a convex shape in the axial direction is formed at an axial end portion of the shaft supported by the bearing,
A sliding portion of the bearing with the shaft is formed in a convex shape or a concave shape in the axial direction of the shaft, and a second engaging portion that can be engaged with the first engaging portion is formed. And
The convex shape is
It is a rotating body shape about a rotation axis substantially parallel to the axial direction of the shaft,
The convex generatrix in cross-sectional view including the rotation axis is
The distance between the generatrix and the rotation axis is formed to be shorter than the distance between the rotation axis and a straight line connecting the vertex of the convex shape to a point on the outer peripheral surface of the base end portion of the convex shape. It is characterized by
Turbocharger bearing structure.
請求項1に記載のターボチャージャの軸受構造を具備することを特徴とする、
ターボチャージャ。
The turbocharger bearing structure according to claim 1 is provided.
Turbocharger.
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