JP2016114221A - Bearing for supercharger - Google Patents
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本発明は、タービン軸を回転自在に支持する過給機用軸受に関する。特に、製造が容易でありながら、軸受の内周面に形成されたガイド溝に流通する潤滑油中の異物がタービン軸と軸受との間に侵入することを抑制できる過給機用軸受に関する。 The present invention relates to a turbocharger bearing that rotatably supports a turbine shaft. In particular, the present invention relates to a turbocharger bearing that can be easily manufactured but can prevent foreign matters in lubricating oil flowing in guide grooves formed on the inner peripheral surface of the bearing from entering between a turbine shaft and the bearing.
内燃機関(エンジン)の出力を高める装置の一つとして、排気ガスを利用して圧縮した空気を内燃機関に送り込む過給機(ターボチャージャー)が知られている(特許文献1を参照)。過給機は、タービンホイールとコンプレッサホイールとを連結するタービン軸と、タービン軸を回転自在に支持する軸受(ベアリング)と、タービン軸及び軸受を収容するベアリングハウジングとを備える。そして、ベアリングハウジングに形成された軸受孔に軸受を収容し、ハウジングに対してタービン軸を回転自在に支持する構造が一般的である。自動車用の過給機の軸受には通常、フローティングメタルが用いられており、フローティングメタルには、セミフローティングメタルとフルフローティングメタルとがある。 As one of devices for increasing the output of an internal combustion engine (engine), a supercharger (turbocharger) that sends compressed air using an exhaust gas to the internal combustion engine is known (see Patent Document 1). The supercharger includes a turbine shaft that connects the turbine wheel and the compressor wheel, a bearing that rotatably supports the turbine shaft, and a bearing housing that houses the turbine shaft and the bearing. In general, the bearing is accommodated in a bearing hole formed in the bearing housing, and the turbine shaft is rotatably supported with respect to the housing. A floating metal is usually used for a bearing of a supercharger for an automobile, and the floating metal includes a semi-floating metal and a full floating metal.
特許文献1には、フローティングメタルの内周面(すべり面)にガイド溝を備える過給機が開示されている。このガイド溝は、フローティングメタルの軸方向に延在され、潤滑油が流通される。ガイド溝を形成するフローティングメタルの壁部のうち、タービン軸の回転方向前方側の壁部には異物保持部が形成されている。異物保持部は、潤滑油中に混入する異物をガイド溝内に捕捉する。 Patent Document 1 discloses a supercharger including a guide groove on an inner peripheral surface (slip surface) of a floating metal. The guide groove extends in the axial direction of the floating metal, and the lubricating oil is circulated. Of the wall portions of the floating metal that form the guide grooves, a foreign matter holding portion is formed on the wall portion on the front side in the rotational direction of the turbine shaft. The foreign matter holding part captures foreign matter mixed in the lubricating oil in the guide groove.
特許文献1では、軸受の内周面(すべり面)に潤滑油の流通を促進するためのガイド溝を設けると共に、ガイド溝に入り込んだ異物がタービン軸と軸受との間に噛み込むことを抑制するために異物保持部を設けることを提案している。具体的には、異物保持部が形成されるガイド溝の形状について、すべり面におけるタービン軸の回転方向前方側の壁部と連続する部分の接線と、異物保持部を形成するタービン軸の回転方向前方側の壁部とが成す角度のうち、壁部よりタービン軸の回転方向前方側の角度が90度以下であることが記載されている。 In Patent Document 1, a guide groove for promoting the flow of lubricating oil is provided on the inner peripheral surface (slip surface) of the bearing, and foreign matter that has entered the guide groove is prevented from being caught between the turbine shaft and the bearing. In order to do so, it has been proposed to provide a foreign matter holding part. Specifically, with respect to the shape of the guide groove in which the foreign matter holding part is formed, the tangent of the portion that is continuous with the wall portion on the front side in the rotational direction of the turbine shaft on the sliding surface and the rotational direction of the turbine shaft that forms the foreign matter holding part Among the angles formed by the front wall portion, the angle on the front side in the rotational direction of the turbine shaft from the wall portion is 90 degrees or less.
しかし、特許文献1に記載するような形状の溝を軸受の内周面に機械加工によって形成するには、複雑かつ精密な加工作業が必要となるため、軸受の製造が困難であり、製造コストも高くなる。特に、自動車用の過給機はサイズが小さく、軸受のサイズも小さいことから、特許文献1に記載するような形状の溝を形成することが難しい。したがって、製造が容易でありながら、軸受の内周面に形成されたガイド溝によって潤滑油の流通を促進できつつ、ガイド溝に流通する潤滑油中の異物がタービン軸と軸受との間に侵入することを抑制できる軸受の開発が望まれる。 However, in order to form a groove having a shape as described in Patent Document 1 on the inner peripheral surface of the bearing by machining, a complicated and precise machining operation is required. Also gets higher. In particular, since the turbocharger for automobiles is small in size and the bearing is small in size, it is difficult to form a groove having a shape as described in Patent Document 1. Therefore, while easy to manufacture, the guide groove formed on the inner peripheral surface of the bearing can promote the flow of the lubricating oil, and foreign matter in the lubricating oil flowing through the guide groove enters between the turbine shaft and the bearing. Development of a bearing that can suppress this is desired.
そこで、本発明の目的の一つは、製造が容易でありながら、軸受の内周面に形成されたガイド溝に流通する潤滑油中の異物がタービン軸と軸受との間に侵入することを抑制できる過給機用軸受を提供することにある。 Accordingly, one of the objects of the present invention is to make it possible for foreign matter in the lubricating oil flowing in the guide groove formed on the inner peripheral surface of the bearing to enter between the turbine shaft and the bearing while being easy to manufacture. It is providing the bearing for superchargers which can be suppressed.
(1)本発明の一形態に係る過給機用軸受は、筒状で、タービン軸を回転自在に支持する過給機用軸受である。過給機用軸受は、軸受の少なくとも一方の端部において潤滑油が流通するガイド溝が軸受の周方向に交差する方向に延びるように形成された内周面と、軸受の内周面とガイド溝の壁面とがなす角部のうち、タービン軸の回転方向前方側の角部に形成され、ガイド溝に流通する潤滑油中の異物がタービン軸と軸受との間の隙間に侵入することを抑制する突起と、を備える。突起は機械加工によって形成されたバリである。 (1) A turbocharger bearing according to an embodiment of the present invention is a turbocharger bearing that is cylindrical and rotatably supports a turbine shaft. The supercharger bearing includes an inner peripheral surface formed such that a guide groove through which lubricating oil flows at at least one end of the bearing extends in a direction intersecting the circumferential direction of the bearing, and the inner peripheral surface of the bearing and the guide Of the corners formed by the wall surface of the groove, formed at the corners on the front side in the rotational direction of the turbine shaft, and foreign matter in the lubricating oil flowing through the guide groove enters the gap between the turbine shaft and the bearing. And a protrusion to be suppressed. The protrusion is a burr formed by machining.
上記過給機用軸受によれば、潤滑油が流通するガイド溝が形成された内周面(すべり面)を備えることで、潤滑油の流通を促進でき、タービン軸と軸受との間に潤滑油が十分に供給される。そのため、潤滑油でタービン軸と軸受との間を潤滑して、その油膜でタービン軸と軸受との摩擦を低減できる。更に、ガイド溝に流通する潤滑油中の異物がタービン軸と軸受との間の隙間に侵入することを抑制する突起を備えることで、異物がタービン軸と軸受との間に入り込むことを抑制できる。そのため、異物の噛み込みによる軸受の摩耗などを低減でき、摩耗などによる破損などの発生を低減できる。また、突起は、タービン軸が挿通される貫通孔やガイド溝を軸受に形成する際の機械加工によって形成されたバリであることから、機械加工と同時に容易に形成でき、突起(バリ)の形成には、複雑かつ精密な加工精度も要求されないため、低コストで実現できる。軸受などの機械部品では、バリを除去することが通常であるが、上記過給機用軸受では、バリを残すことから、バリ取りの必要がなく、加工工数を削減できる。したがって、上記過給機用軸受は、機械加工する際に形成された突起(バリ)によって、軸受の内周面に形成されたガイド溝に流通する潤滑油中の異物がタービン軸と軸受との間に侵入することを抑制できる上、製造も容易である。 According to the above turbocharger bearing, by providing an inner peripheral surface (slip surface) formed with a guide groove through which the lubricating oil flows, it is possible to promote the flow of the lubricating oil and lubricate between the turbine shaft and the bearing. Oil is supplied sufficiently. Therefore, the lubricating oil can lubricate between the turbine shaft and the bearing, and the oil film can reduce the friction between the turbine shaft and the bearing. Furthermore, by providing a protrusion that prevents foreign matter in the lubricating oil flowing through the guide groove from entering the gap between the turbine shaft and the bearing, foreign matter can be prevented from entering between the turbine shaft and the bearing. . For this reason, it is possible to reduce the wear of the bearing due to the biting of foreign matter, and to reduce the occurrence of breakage due to wear or the like. In addition, since the protrusion is a burr formed by machining when forming a through hole or guide groove through which the turbine shaft is inserted in the bearing, it can be easily formed simultaneously with machining, and the formation of the protrusion (burr) In addition, complicated and precise machining accuracy is not required, so it can be realized at low cost. In mechanical parts such as bearings, it is normal to remove burrs. However, in the above-described turbocharger bearing, burrs are left, so there is no need to remove burrs, and the number of processing steps can be reduced. Therefore, in the turbocharger bearing, foreign matter in the lubricating oil flowing in the guide groove formed on the inner peripheral surface of the bearing is caused by the protrusions (burrs) formed when machining the turbine shaft and the bearing. In addition to being able to suppress intrusion, the manufacture is easy.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係る過給機用軸受の具体例を説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。最初に、図1を参照して、過給機の概略を説明し、その後、図2〜図4を参照して、実施形態に係る過給機用軸受について詳細に説明する。 Hereinafter, a specific example of a turbocharger bearing according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same reference numerals in the figure indicate the same names. First, the outline of the supercharger will be described with reference to FIG. 1, and then the supercharger bearing according to the embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4.
[実施形態]
<過給機>
図1に示す過給機Tは、図示しないエンジンの排気ガスを利用して圧縮した空気をエンジンに送り込む自動車用の排気タービン過給機(所謂、ターボチャージャ)である。過給機Tは、タービン軸10と、軸受20と、タービン軸10及び軸受20を収容するベアリングハウジング30とを備える。
[Embodiment]
<Supercharger>
A supercharger T shown in FIG. 1 is an automobile exhaust turbine supercharger (so-called turbocharger) that sends compressed air using engine exhaust gas (not shown) to the engine. The supercharger T includes a
(タービン軸)
タービン軸10は、両端にタービンホイール11及びコンプレッサホイール12が結合され、タービンホイール11とコンプレッサホイール12とを連結する。タービンホイール11は、排気経路の途中(例えばエキゾーストマニホールド(図示略)よりも下流側)に設けられ、コンプレッサホイール12は、吸気経路の途中(例えばインテークマニホールド(図示略)よりも上流側)に設けられる。排気経路に流れる排気ガスによってタービンホイール11が回転することで、タービン軸10が回転し、タービン軸10を介してコンプレッサホイール12が回転することによって、吸気経路の空気を圧縮してエンジンへ送り込む。
(Turbine shaft)
The
(軸受)
軸受20は、タービン軸10が挿通される貫通孔が形成された円筒状の部品であり、タービン軸10を回転自在に支持する。軸受20は、両端部の内径が中間部の内径より小さく(図2(A)も参照)、タービン軸10の外径とほぼ等しくなっており、両端部の内周面がタービン軸10を支持する。つまり、軸受20の両端部の内周面にすべり面が形成されている。軸受20は、タービン軸10が挿通された状態で、ベアリングハウジング30に形成された軸受孔31に収容されている。この例では、軸受20は、セミフローティングメタルである。軸受20の詳細な説明は後述する。
(bearing)
The
(ベアリングハウジング)
ベアリングハウジング30は、タービン軸10及び軸受20を収容する軸受孔31が形成されており、軸受20を介して、タービン軸10が軸受孔31に回転自在に支持されている。ベアリングハウジング30には、軸受孔31に貫通し、軸受20に潤滑油を供給する油供給路33と、軸受20を潤滑して排出された潤滑油を排出する油排出路35が形成されている。軸受20には、油供給路33の出口開口に対向する位置に外周面から内周面に貫通する油孔21が形成されており(図2(A)も参照)、油供給路33から軸受20に供給された潤滑油は、油孔21を通ってタービン軸10と軸受20との間に供給される。供給された潤滑油は、軸受20の両端面側に流れて開口から排出され、油排出路35に排出される。ベアリングハウジング30の両側には、タービンホイール11を収容するタービンハウジング40と、コンプレッサホイール12を収容するコンプレッサハウジング50が接続されている。
(Bearing housing)
The bearing
<軸受>
以下、図2〜図4を参照しながら、過給機Tに備える軸受20の詳細を説明する。図2において、右図(A)は、軸受20の中心軸を通り、軸方向に平行な面で切断した縦断面図であり、左図(B)は、右図(A)におけるB−B線を通り、軸受20の軸方向に垂直な面で切断した横断面図である。図3,図4は、タービン軸10が挿通された軸受20の横断面における1つのガイド溝23が形成された部分近傍を拡大した図であり、理解を容易にするため、断面を示すハッチングを省略している。
<Bearing>
Hereinafter, the details of the
(ガイド溝)
軸受20は、図2(A)に示すように、両端部において、潤滑油が流通するガイド溝23が軸受20の周方向に交差する方向に延びるように形成された内周面(すべり面)を備える。この例では、図2(B)に示すように、軸受20の両端部のそれぞれの内周面(すべり面)に、両端面から軸方向に延びるガイド溝23が周方向に等間隔に4つ形成されている。各ガイド溝23は、軸受20の周方向に直交する方向(換言すれば軸受20の軸方向に平行な方向)に形成されている。各ガイド溝23の断面形状は、略円弧状(より具体的には略半円形状)である。ガイド溝23の本数や断面形状は、適宜変更可能である。例えば、ガイド溝23の断面形状を略三角形状や略矩形状、略逆台形状としたり、略楕円弧状、略半楕円形状としたりすることができる。
(Guide groove)
As shown in FIG. 2A, the
ガイド溝23には、油孔21を通ってタービン軸10と軸受20との間に供給された潤滑油が流通する(図1も参照)。タービン軸10が回転すると、その回転に伴って、タービン軸10の周囲に回転方向に沿った流れが発生し、その周方向の流れによって、ガイド溝23から軸受20の内周面側に潤滑油が流出してタービン軸10と軸受20との間に入り込み、油膜が形成される。潤滑油は、ガイド溝23を通って軸受20の両端面側に流れ、端面開口から排出される。ガイド溝23は、潤滑油の流通を促進すると共に、潤滑油中の異物を流れ易くすることから、ガイド溝23により、通油性と共に異物の排出性も向上する。そのため、タービン軸10と軸受20との間に潤滑油が十分に供給され油膜が形成され易く、すべり面の潤滑性が向上する他、異物の滞留や付着を抑制して、異物による潤滑油の詰まりを抑制できる。
The lubricating oil supplied between the
(突起)
更に、軸受20は、図3,図4に示すように、軸受20の内周面(すべり面)22とガイド溝23の壁面とがなす角部24f,24bのうち、タービン軸10の回転方向前方側の角部24fに形成された突起25を備える。突起25は、ガイド溝23に流通する潤滑油中の異物fがタービン軸10と軸受20との間の隙間に侵入することを抑制する。突起25としては、図3に示すような、角部24fにおけるガイド溝23の壁面から軸受20の内周面22の接線方向に突出する突起25aや、図4に示すような、角部24fにおける軸受20の内周面22からガイド溝23の壁面の接線方向に突出する突起25bが挙げられる。
(Projection)
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the
ここで、突起25による異物の侵入抑制メカニズムについて説明する。上述したように、タービン軸10が回転すると、タービン軸10の回転方向(図3,図4中、白抜き矢印で示す)に沿った周方向の流れ(図3,図4中、細線矢印で示す)が発生し、それに伴いガイド溝23内にも、壁面に沿ってタービン軸10の回転方向後方側の角部24bから前方側の角部24fに向かう周方向の流れが生じる。そのため、ガイド溝23の潤滑油中に異物fが混入していると、上記流れによって異物fがガイド溝23の壁面に沿って移動し、ガイド溝23の角部24f側から軸受20の内周面22側に異物fが潤滑油と一緒に流出しようとする。角部24fから軸受20の内周面22の接線方向に突出する図3に示す突起25aの場合、突起25aによってガイド溝23から異物fが流出することが阻止され、タービン軸10と軸受20との間に異物fが侵入することを抑制する。角部24fからガイド溝23の壁面の接線方向に突出する図4に示す突起25bの場合、軸受20の内周面22において突起25bの形成箇所ではタービン軸10との間隔が狭く、突起25bによってガイド溝23から内周面22側への異物fの移動が阻止され、タービン軸10と軸受20との間に異物fが侵入することを抑制する。
Here, a mechanism for suppressing foreign matter intrusion by the
また、突起25は、機械加工によって形成されたバリである。機械加工としては、切削加工や研削加工が挙げられる。以下、突起25の形成方法について説明する。
Further, the
角部24fから軸受20の内周面22の接線方向に突出する図3に示す突起25a(バリ)を形成する場合、軸受20にガイド溝23を形成した後、軸受20の内周面22を機械加工すると共に、内周面22に対してその加工方向をタービン軸10の回転方向と反対方向(図3でいえば、時計回り)にする。具体的には、例えば、以下のような形成方法が挙げられる。貫通孔が形成された円筒状の軸受素材にガイド溝23を形成する。ガイド溝23の形成は、例えばエンドミルなどの回転切削工具を用いて切削加工することで形成することが挙げられる。そして、ガイド溝23を形成した後、軸受素材の内周面を、例えばドリルやエンドミル、リーマなどの回転切削工具を用いて切削加工する。その際、回転切削工具の回転方向をタービン軸10の回転方向と反対方向にすることで、内周面22に対して加工方向がタービン軸10の回転方向と反対方向になり、軸受20の内周面22の接線方向に突出するバリ(突起25a)が角部24fに形成される。切削加工の場合、軸受素材の内周面を、例えばバイトなどの旋削工具を用いて旋削加工してもよい。この場合、軸受素材をタービン軸10の回転方向と同じ方向に回転させながら旋削加工することで、内周面22に対して加工方向がタービン軸10の回転方向と反対方向になる。或いは、軸受素材の内周面を、例えば砥石やヤスリなどの研削工具を用いて研削加工することが挙げられる。この場合、研削工具をタービン軸10の回転方向と反対方向に回転又は移動させながら研削加工することで、内周面22に対して加工方向がタービン軸10の回転方向と反対方向になる。その他の形成方法としては、円柱状の軸受素材の両端部に、中心軸の同一円周上に軸方向にガイド溝23となる穴を切削加工して形成した後、その穴のガイド溝23となる部分を残して、中心軸方向に貫通孔を切削加工して形成することが挙げられる。そして、貫通孔を形成する際、切削工具をタービン軸10の回転方向と反対方向に回転させながら切削加工することで、内周面22に対して加工方向がタービン軸10の回転方向と反対方向になる。
When the
角部24fからガイド溝23の壁面の接線方向に突出する図4に示す突起25b(バリ)を形成する場合、貫通孔が形成された円筒状の軸受20にガイド溝23を形成する際、ガイド溝23の壁面を機械加工すると共に、壁面に対してその加工方向をタービン軸10の回転方向と同じ方向(図4でいえば、反時計回り)にする。具体的には、ガイド溝23の壁面を、回転切削工具を用いて切削加工する。その際、回転切削工具の回転方向をタービン軸10の回転方向と同じ方向にすることで、壁面に対して加工方向がタービン軸10の回転方向と同じ方向になり、ガイド溝23の壁面の接線方向に突出するバリ(突起25b)が角部24fに形成される。或いは、ガイド溝23の壁面を、研削工具を用いて研削加工し、その際、研削工具をタービン軸10の回転方向と同じ方向に回転又は移動させながら研削加工することで、壁面に対して加工方向がタービン軸10の回転方向と同じ方向になる。
When forming the
上述した実施形態に係る過給機用軸受20は、以下の効果を奏することができる。
The
潤滑油が流通するガイド溝23が形成された内周面(すべり面)を備えることで、ガイド溝23により通油性と共に異物の排出性が向上するため、タービン軸10と軸受20との間の潤滑性が向上する他、異物の滞留や付着を抑制できる。
By providing the inner peripheral surface (slip surface) formed with the
更に、タービン軸10の回転方向前方側の角部24fに突起25(突起25a,25b)を備え、この突起25がガイド溝23に流通する潤滑油中の異物fがタービン軸10と軸受20との間の隙間に侵入することを抑制することから、異物fがタービン軸10と軸受20との間に入り込むことを抑制できる。そのため、異物fの噛み込みによる軸受20の摩耗などを低減でき、摩耗などによる破損などの発生を低減できる。また、突起25は、軸受20を製造する際に、軸受20の内周面22やガイド溝23の壁面を機械加工することによって形成されたバリであることから、機械加工と同時に容易に形成でき、低コストで実現できる。加えて、突起25をバリによって形成することから、バリ取りの必要がなく、加工工数を削減できる。
Further, a protrusion 25 (
突起25は、機械加工によって形成されたバリであるため、過給機を使用しているうちに摩耗により消滅する程度のものであり、軸受としての機能に与える影響も小さい。特に、角部24fからガイド溝23の壁面の接線方向に突出する図4に示す突起25bの場合、摩滅し易い。一般に、自動車では、エンジンと過給機の潤滑油を共用しており、エンジンの使用初期において、金属摩耗紛が発生し易く、異物fとして金属摩耗紛が潤滑油に混入し易い。そのため、使用初期において、タービン軸10と軸受20との間に異物fが侵入する確率が高く、異物fの噛み込みが発生し易い。つまり、使用初期において、タービン軸10と軸受20との間への異物fの侵入を抑制することが効果的である。したがって、使用によって経時的に突起25が摩滅するようなことがあっても、使用初期において、突起25により異物fの侵入を抑制することから効果が高い。
Since the
上述した実施形態では、軸受がセミフローティングメタルである場合について説明したが、軸受はフルフローティングメタルであってもよい。 In the embodiment described above, the case where the bearing is a semi-floating metal has been described, but the bearing may be a full floating metal.
本発明は、これらの例示に限定されず、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The present invention is not limited to these exemplifications, is shown by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.
本発明の過給機用軸受は、自動車用の過給機に好適に利用できる。 The supercharger bearing of the present invention can be suitably used for a supercharger for automobiles.
T 過給機
10 タービン軸
11 タービンホイール 12 コンプレッサホイール
20 軸受
21 油孔 22 内周面(すべり面)
23 ガイド溝 24f,24b 角部
25,25a,25b 突起(バリ)
30 ベアリングハウジング
31 軸受孔
33 油供給路 35 油排出路
40 タービンハウジング 50 コンプレッサハウジング
f 異物
23
30
Claims (1)
前記軸受の少なくとも一方の端部において潤滑油が流通するガイド溝が前記軸受の周方向に交差する方向に延びるように形成された内周面と、
前記軸受の内周面と前記ガイド溝の壁面とがなす角部のうち、前記タービン軸の回転方向前方側の角部に形成され、前記ガイド溝に流通する前記潤滑油中の異物が前記タービン軸と前記軸受との間の隙間に侵入することを抑制する突起と、を備え、
前記突起は機械加工によって形成されたバリである過給機用軸受。 A turbocharger bearing that is cylindrical and rotatably supports a turbine shaft,
An inner peripheral surface formed such that a guide groove through which lubricating oil flows at at least one end of the bearing extends in a direction intersecting the circumferential direction of the bearing;
Of the corners formed by the inner peripheral surface of the bearing and the wall surface of the guide groove, the foreign matter in the lubricating oil that is formed at the corner on the front side in the rotational direction of the turbine shaft and circulates in the guide groove is the turbine. A protrusion that suppresses entry into the gap between the shaft and the bearing,
The supercharger bearing, wherein the protrusion is a burr formed by machining.
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