JP2019007541A - Trust bearing and turbocharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転軸に作用する軸方向のスラスト荷重を支持するスラスト軸受およびターボチャージャに関する。 The present invention relates to a thrust bearing and a turbocharger that support an axial thrust load acting on a rotating shaft.
特許文献1には、第一板材と第二板材とが重ね合わされて形成されたスラスト軸受が開示されている。第一板材、第二板材は、各々、スラストカラーに摺接する摺動面を備えている。摺動面には、油路を介して、潤滑油が供給される。同文献記載のスラスト軸受によると、第一板材と第二板材との界面を利用して、油路を確保することができる。このため、油路の加工が簡単である。
しかしながら、同文献記載のスラスト軸受の油路は、上下方向(垂直方向)に直線状に延在している。このため、エンジン停止の際、油路内の潤滑油は、全量、重力により流下し、油路から流出してしまう。したがって、エンジン始動の際、スラスト軸受の油路および摺動面は、潤滑油がない、言わば「空」の状態である。よって、エンジン始動時には、まず、エンジン側の油路からスラスト軸受の油路に潤滑油が流動し、続いて、スラスト軸受の油路から摺動面に潤滑油が流動することにより、摺動面に潤滑油が供給されることになる。このため、エンジン始動時に、スラスト軸受の摺動面に迅速に潤滑油を供給することが困難である。そこで、本発明は、摺動面に迅速に潤滑油を供給可能なスラスト軸受およびターボチャージャを提供することを目的とする。 However, the oil passage of the thrust bearing described in the same document extends linearly in the vertical direction (vertical direction). For this reason, when the engine is stopped, all of the lubricating oil in the oil passage flows down due to gravity and flows out of the oil passage. Therefore, when the engine is started, the oil passage and the sliding surface of the thrust bearing are in an “empty” state without lubricating oil. Therefore, when starting the engine, first, the lubricating oil flows from the oil passage on the engine side to the oil passage of the thrust bearing, and then, the lubricating oil flows from the oil passage of the thrust bearing to the sliding surface. Lubricating oil will be supplied. For this reason, it is difficult to quickly supply the lubricating oil to the sliding surface of the thrust bearing when starting the engine. Therefore, an object of the present invention is to provide a thrust bearing and a turbocharger that can supply lubricating oil to a sliding surface quickly.
上記課題を解決するため、本発明のスラスト軸受は、回転軸に作用する軸方向のスラスト荷重を支持する摺動面と、前記摺動面に潤滑油を供給する油路と、前記油路に配置され、前記潤滑油を貯留可能な油溜まり部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a thrust bearing according to the present invention includes a sliding surface that supports an axial thrust load acting on a rotating shaft, an oil passage that supplies lubricating oil to the sliding surface, and an oil passage. And an oil reservoir that can store the lubricating oil.
また、上記課題を解決するため、本発明のターボチャージャは、上記スラスト軸受を備えるターボチャージャであって、前記回転軸は、コンプレッサインペラとタービンインペラとを連結し、前記摺動面は、前記回転軸の外周面に取り付けられるスラストカラーに摺接することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a turbocharger according to the present invention is a turbocharger including the thrust bearing, wherein the rotating shaft connects a compressor impeller and a turbine impeller, and the sliding surface is the rotating It is characterized by being in sliding contact with a thrust collar attached to the outer peripheral surface of the shaft.
本発明のスラスト軸受およびターボチャージャによると、潤滑油の供給停止中(ターボチャージャの場合は、例えばエンジン停止中)に、油溜まり部に潤滑油を貯留することができる。このため、潤滑油の供給開始時(ターボチャージャの場合は、例えばエンジン始動時)に、潤滑油を迅速に摺動面に供給することができる。 According to the thrust bearing and the turbocharger of the present invention, the lubricating oil can be stored in the oil reservoir while the supply of the lubricating oil is stopped (in the case of a turbocharger, for example, the engine is stopped). For this reason, the lubricating oil can be rapidly supplied to the sliding surface when the supply of the lubricating oil is started (in the case of a turbocharger, for example, when the engine is started).
以下、本発明のスラスト軸受およびターボチャージャの実施の形態について説明する。 Embodiments of a thrust bearing and a turbocharger according to the present invention will be described below.
<ターボチャージャの構成>
まず、本実施形態のターボチャージャの構成について説明する。なお、以降の図において、前後方向は本発明の「軸方向」に対応している。図1に、本実施形態のターボチャージャの軸方向断面図を示す。図1に示すように、本実施形態のターボチャージャ1は、ジャーナル軸受3と、スラスト軸受4と、回転部5と、ベアリングハウジング90と、コンプレッサハウジング91と、タービンハウジング92と、を備えている。
<Turbocharger configuration>
First, the configuration of the turbocharger of this embodiment will be described. In the following drawings, the front-rear direction corresponds to the “axial direction” of the present invention. FIG. 1 shows an axial sectional view of the turbocharger of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the
ベアリングハウジング90の内部には、油路901a、901bと、軸受収容部902a、902bと、が形成されている。油路901a、901bには、潤滑油が流れている。前側または後側から見て、軸受収容部902aは、ベアリングハウジング90の径方向中心部に配置されている。軸受収容部902bは、軸受収容部902aの前側に配置されている。
ジャーナル軸受3は、円筒状を呈している。ジャーナル軸受3は、軸受収容部902aに収容されている。スラスト軸受4は、軸受収容部902bに収容されている。スラスト軸受4については、後で詳しく説明する。コンプレッサハウジング91は、ベアリングハウジング90の前側に配置されている。タービンハウジング92は、ベアリングハウジング90の後側に配置されている。
The journal bearing 3 has a cylindrical shape. The journal bearing 3 is accommodated in the bearing accommodating portion 902a. The thrust bearing 4 is accommodated in the bearing accommodating portion 902b. The thrust bearing 4 will be described in detail later. The
回転部5は、ベアリングハウジング90に対して、回転可能である。回転部5は、回転軸50と、コンプレッサインペラ51と、タービンインペラ52と、スラストカラー53と、カラーターボシールリング54と、を備えている。回転軸50は、ベアリングハウジング90を前後方向に貫通している。回転軸50は、ジャーナル軸受3により、径方向外側から、回転可能に支持されている。図2に、図1の枠II内の拡大図を示す。図2に示すように、スラストカラー53は、回転軸50の外周面に配置されている。スラストカラー53は、スラスト軸受4の摺動対象物である。スラストカラー53は、カラー本体530と、フランジ531と、を備えている。カラー本体530は、筒部530aと、フランジ部530bと、を備えている。筒部530aは、前後方向に延在する円筒状を呈している。フランジ部530bは、筒部530aの後端から径方向外側に張り出している。フランジ531は、筒部530aの前側に配置されている。スラストカラー53は、スラスト軸受4により、前後方向から、回転可能に支持されている。図1に示すように、カラーターボシールリング54は、回転軸50の外周面に配置されている。カラーターボシールリング54は、スラストカラー53の前側に配置されている。コンプレッサインペラ51は、回転軸50の前端に取り付けられている。タービンインペラ52は、回転軸50の後端に連なっている。すなわち、回転軸50は、コンプレッサインペラ51とタービンインペラ52とを連結している。
The rotating
<スラスト軸受の構成>
次に、本実施形態のスラスト軸受の構成について説明する。図3に、本実施形態のスラスト軸受の透過前面図を示す。図4に、同スラスト軸受の分解斜視図を示す。図2に示すように、スラスト軸受4は、筒部530aの径方向外側に環装されている。スラスト軸受4は、前側のフランジ531と、後側のフランジ部530bと、の間に配置されている。スラスト軸受4は、第一部材40と、第二部材41と、油路42と、油溜まり部43と、を備えている。
<Structure of thrust bearing>
Next, the structure of the thrust bearing of this embodiment is demonstrated. In FIG. 3, the permeation | transmission front view of the thrust bearing of this embodiment is shown. FIG. 4 shows an exploded perspective view of the thrust bearing. As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、第一部材40は、前側から見て馬蹄状(下向きに開口するC字状)を呈している。図2〜図4に示すように、第一部材40は、第一油溝400と、二つの第一油孔401と、第一摺動面402と、を備えている。第一摺動面402は、本発明の「摺動面」の概念に含まれる。第一油溝400は、第一部材40の後面(第二部材41側の面)に凹設されている。第一油溝400は、蛇行しながら径方向に延在している。すなわち、第一油溝400の途中には、湾曲部400aが形成されている。湾曲部400aは、前側から見てS字状に蛇行している。第一油孔401は、第一油溝400の溝底に開設されている。第一油孔401は、前後方向に延在している。第一摺動面402は、第一部材40の前面に配置されている。第一摺動面402は、前側のフランジ531の後面に、油膜を介して摺接している。第一油孔401は、第一摺動面402に開口している。
As shown in FIG. 3, the
図3に示すように、第二部材41は、前側から見て馬蹄状を呈している。図2〜図4に示すように、第二部材41は、第一部材40の後側隣りに並置されている。第二部材41は、第一部材40に、例えばピンなどにより、固定されている。第二部材41の前面は、第一油溝400を後側から封止している。第二部材41は、給油孔410と、二つの第二油孔411と、第二摺動面412と、を備えている。第二摺動面412は、本発明の「摺動面」の概念に含まれる。給油孔410は、第二部材41を前後方向に貫通している。給油孔410の後端(上流端)は、ベアリングハウジング90の油路901aに連通している。給油孔410の前端(下流端)は、第一油溝400に連なっている。第二油孔411は、第二部材41を前後方向に貫通している。第二摺動面412は、第二部材41の後面に配置されている。第二摺動面412は、後側のフランジ部530bの前面に、油膜を介して摺接している。第二油孔411は、第二摺動面412に開口している。
As shown in FIG. 3, the
油路42は、上流側から下流側に向かって、給油孔410と、第一油溝400と、第一油孔401および第二油孔411と、を備えている。図2に示すように、油路42を介して、ベアリングハウジング90の油路901aから、第一摺動面402および第二摺動面412に、潤滑油Oが供給されている。
The
油溜まり部43は、第一油溝400の湾曲部400aに配置されている。油溜まり部43は、底部430と、堰部431と、を備えている。底部430は、S字状の湾曲部400aのうち、下向きに膨出するC字状部分の外周縁に配置されている。堰部431は、S字状の湾曲部400aのうち、上向きに膨出するC字状部分の内周縁に配置されている。底部430は、堰部431の上流側に配置されている。底部430は、堰部431よりも高度が低い。
The
<スラスト軸受の動き>
次に、本実施形態のスラスト軸受の動きについて説明する。図5(A)に、エンジン駆動中におけるスラスト軸受の油路の前面図を示す。図5(B)に、エンジン停止中におけるスラスト軸受の油路の前面図を示す。図5(C)に、エンジン始動時におけるスラスト軸受の油路の前面図を示す。なお、図5(A)〜図5(C)は、図3から油路42を抽出したものである。
<Thrust bearing movement>
Next, the movement of the thrust bearing of this embodiment will be described. FIG. 5A shows a front view of the oil passage of the thrust bearing during engine driving. FIG. 5B shows a front view of the oil passage of the thrust bearing while the engine is stopped. FIG. 5C shows a front view of the oil passage of the thrust bearing when the engine is started. 5A to 5C are obtained by extracting the
図2、図5(A)に示すように、エンジン駆動中において、油路42は、潤滑油Oにより満たされている。潤滑油Oは、ベアリングハウジング90の油路901a→給油孔410→第一油溝400(油溜まり部43含む)→二つの第一油孔401の順に流動し、第一摺動面402に供給される。並びに、潤滑油Oは、ベアリングハウジング90の油路901a→給油孔410→第一油溝400(油溜まり部43含む)→二つの第二油孔411の順に流動し、第二摺動面412に供給される。このように、エンジン駆動中(回転軸50回転中)においては、第一摺動面402および第二摺動面412に形成される油膜を介して、スラスト軸受4は、回転軸50に作用する前後方向のスラスト荷重を支持している。
As shown in FIGS. 2 and 5A, the
図5(B)に示すように、図5(A)のエンジン駆動中からエンジンが停止すると、ベアリングハウジング90の油路901aから油路42に、潤滑油Oが供給されなくなる。このため、油路42の潤滑油Oは、自重により油路42から流れ落ちる。しかしながら、油路42の潤滑油Oの全量が油路42から流れ落ちる訳ではない。油路42の湾曲部400aには、油溜まり部43が配置されている。油溜まり部43の底部430は、堰部431の上流側に配置されている。また、底部430は、堰部431よりも高度が低い。このため、油路42の潤滑油Oの一部は、底部430に貯留される。このように、エンジン停止中(回転軸50停止中)においては、潤滑油Oの一部が、油溜まり部43に貯留されている。
As shown in FIG. 5B, when the engine is stopped while the engine is driven in FIG. 5A, the lubricating oil O is not supplied from the oil passage 901a of the bearing
図5(C)に示すように、図5(B)のエンジン停止中からエンジンが始動すると、ベアリングハウジング90の油路901aから油路42に、潤滑油Oが供給され始める。まず、油路901aに残留していた空気A(図5(C)に一点鎖線矢印で示す)が、油路42に流れ込む。空気Aは、油溜まり部43から、潤滑油Oを押し出す。押し出された潤滑油Oは、第一油孔401および第二油孔411を介して、第一摺動面402および第二摺動面412に供給される。このように、エンジン始動時(回転軸50回転開始時)においては、油溜まり部43の潤滑油Oが、迅速に第一摺動面402および第二摺動面412に供給される。その後、空気Aは油路42から排出され、図5(A)に示すように、油路42は潤滑油Oにより満たされる。
As shown in FIG. 5C, when the engine is started while the engine is stopped in FIG. 5B, the lubricating oil O starts to be supplied from the oil passage 901 a of the bearing
<作用効果>
次に、本実施形態のスラスト軸受およびターボチャージャの作用効果について説明する。図5(B)に示すように、本実施形態のスラスト軸受4およびターボチャージャ1によると、エンジン停止中に、油溜まり部43に潤滑油Oを貯留することができる。このため、図5(C)に示すように、エンジン始動時に、潤滑油Oを迅速に第一摺動面402および第二摺動面412に供給することができる。
<Effect>
Next, the effect of the thrust bearing and turbocharger of this embodiment will be described. As shown in FIG. 5B, according to the
図2、図4に示すように、スラスト軸受4は、重ね合わされた複数の部材(第一部材40、第二部材41)により、形成されている。このため、例えばプレス加工などにより、第一部材40に、簡単に、第一油溝400、第一油孔401を形成することができる。並びに、第二部材41に、簡単に、給油孔410、第二油孔411を形成することができる。また、第一部材40と第二部材41との界面を利用して、第一油溝400を、簡単に配置することができる。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
図3に示すように、油溜まり部43は、底部430と堰部431とを備えている。底部430は、堰部431の上流側に配置されている。また、底部430は、堰部431よりも高度が低い。このため、図5(B)に示すように、エンジン停止中に、油溜まり部43から潤滑油Oが流出するのを、抑制することができる。
As shown in FIG. 3, the
<その他>
以上、本発明のスラスト軸受およびターボチャージャの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
<Others>
The embodiments of the thrust bearing and the turbocharger according to the present invention have been described above. However, the embodiment is not particularly limited to the above embodiment. Various modifications and improvements that can be made by those skilled in the art are also possible.
図6(A)〜図6(C)に、その他の実施形態(その1〜その3)のエンジン停止中における、スラスト軸受の油路の前面図を示す。なお、図5(B)と対応する部位については、同じ符号で示す。
FIGS. 6A to 6C are front views of the oil passages of the thrust bearings when the engine is stopped in other embodiments (
図6(A)に示すように、油路42に対して、支流状に油溜まり部43を配置してもよい。始動時においては、空気A(図5(C)参照)や潤滑油Oの圧力、エンジンの振動などにより、潤滑油Oが油溜まり部43から流れ出す。
As shown in FIG. 6A, an
図6(B)に示すように、油路42に対して、邪魔板状に複数の油溜まり部43を配置してもよい。始動時においては、空気A(図5(C)参照)や潤滑油Oの圧力、エンジンの振動などにより、潤滑油Oが複数の油溜まり部43から流れ出す。
As shown in FIG. 6B, a plurality of
図6(C)に示すように、上流側の油孔(上流側の第一油孔401および第二油孔411)に対応して、油溜まり部43を配置してもよい。並びに、下流側の油孔(下流側の第一油孔401および第二油孔411)に対応して、油溜まり部43を配置してもよい。こうすると、始動時において、上流側の油孔のみならず、下流側の油孔にも、迅速に潤滑油Oを供給することができる。
As shown in FIG. 6C, the
図6(A)、図6(B)に示すように、エンジン駆動中において、油溜まり部43の潤滑油Oが流動しにくくてもよい。図5(A)、図6(C)に示すように、エンジン駆動中において、油溜まり部43の潤滑油Oが流動しやすくてもよい。油溜まり部43は、潤滑油Oの供給停止中に、潤滑油Oを貯留可能であればよい。また、油溜まり部43は、潤滑油Oの供給開始時に、第一摺動面402および第二摺動面412に、潤滑油Oを供給可能であればよい。
As shown in FIGS. 6 (A) and 6 (B), the lubricating oil O in the
図7に、その他の実施形態(その4)のターボチャージャのスラスト軸受の透過前面図を示す。なお、図3と対応する部位については、同じ符号で示す。図7に示すように、円環状のスラスト軸受4として、本発明のスラスト軸受を具現化してもよい。また、図2に示す第一油孔401および第二油孔411は、配置しなくてもよい。スラスト軸受4の内周面44まで第一油溝400を延長すると共に、内周面44と、スラストカラー53の筒部530aの外周面と、の隙間を介して、第一油溝400から、第一摺動面402および第二摺動面412に、潤滑油Oを供給してもよい。
FIG. 7 shows a transparent front view of a thrust bearing of a turbocharger according to another embodiment (part 4). In addition, about the site | part corresponding to FIG. 3, it shows with the same code | symbol. As shown in FIG. 7, the thrust bearing of the present invention may be embodied as an
また、第一油溝400の代わりに、第二部材41の前面に第二油溝を凹設してもよい。そして、当該第二油溝を第一部材40の後面により封止してもよい。また、第一部材40の後面に第一油溝400を、第二部材41の前面に第二油溝を、各々凹設し、これらの油溝同士を合体させることにより、油路42の少なくとも一部を形成してもよい。
Further, instead of the
油溜まり部43の配置数、保油量(エンジン停止中における潤滑油Oの貯留量)、位置、形状等は特に限定しない。例えば、第一摺動面402および第二摺動面412の下端よりも下側に、油溜まり部43を配置してもよい。こうすると、エンジン停止中に、油溜まり部43から潤滑油Oが流出しにくい。また、図2に点線Bで示すように、第一油溝400の溝底面に、下向きに膨出するC字状の油溜まり部43を凹設してもよい。スラスト軸受4を構成する部材(第一部材40、第二部材41)の数は特に限定しない。単一の部材、または三つ以上の部材により、スラスト軸受4を構成してもよい。
There are no particular limitations on the number of
1:ターボチャージャ、3:ジャーナル軸受、4:スラスト軸受、5:回転部、40:第一部材、41:第二部材、42:油路、43:油溜まり部、44:内周面、50:回転軸、51:コンプレッサインペラ、52:タービンインペラ、53:スラストカラー、54:カラーターボシールリング、90:ベアリングハウジング、91:コンプレッサハウジング、92:タービンハウジング、400:第一油溝、400a:湾曲部、401:第一油孔、402:第一摺動面(摺動面)、410:給油孔、411:第二油孔、412:第二摺動面(摺動面)、430:底部、431:堰部、530:カラー本体、530a:筒部、530b:フランジ部、531:フランジ、901a:油路、902a:軸受収容部、902b:軸受収容部、A:空気、O:潤滑油 1: turbocharger, 3: journal bearing, 4: thrust bearing, 5: rotating part, 40: first member, 41: second member, 42: oil passage, 43: oil reservoir, 44: inner peripheral surface, 50 : Rotating shaft, 51: compressor impeller, 52: turbine impeller, 53: thrust collar, 54: collar turbo seal ring, 90: bearing housing, 91: compressor housing, 92: turbine housing, 400: first oil groove, 400a: Curved portion, 401: first oil hole, 402: first sliding surface (sliding surface), 410: oil supply hole, 411: second oil hole, 412: second sliding surface (sliding surface), 430: Bottom part, 431: Weir part, 530: Collar body, 530a: Tube part, 530b: Flange part, 531: Flange, 901a: Oil passage, 902a: Bearing housing part, 902b: Bearing housing part, A Air, O: lubricating oil
Claims (5)
前記摺動面に潤滑油を供給する油路と、
前記油路に配置され、前記潤滑油を貯留可能な油溜まり部と、
を備えるスラスト軸受。 A sliding surface for supporting an axial thrust load acting on the rotating shaft;
An oil passage for supplying lubricating oil to the sliding surface;
An oil reservoir disposed in the oil passage and capable of storing the lubricating oil;
A thrust bearing comprising.
前記第一部材の前記軸方向隣りに配置される第二部材と、
を備え、
前記油路の少なくとも一部は、前記第一部材と前記第二部材との界面に配置される請求項1に記載のスラスト軸受。 A first member;
A second member disposed adjacent to the first member in the axial direction;
With
The thrust bearing according to claim 1, wherein at least a part of the oil passage is disposed at an interface between the first member and the second member.
前記回転軸は、コンプレッサインペラとタービンインペラとを連結し、
前記摺動面は、前記回転軸の外周面に取り付けられるスラストカラーに摺接するターボチャージャ。 A turbocharger comprising the thrust bearing according to any one of claims 1 to 4,
The rotating shaft connects a compressor impeller and a turbine impeller,
The sliding surface is a turbocharger that is in sliding contact with a thrust collar attached to the outer peripheral surface of the rotating shaft.
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