JP2020051392A - Bearing structure of exhaust turbo supercharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関に付帯する排気ターボ過給機の軸受の構造に関する。 The present invention relates to a bearing structure of an exhaust turbocharger attached to an internal combustion engine.
内燃機関の気筒から排出される排気ガスの持つエネルギを利用してタービンホイール(または、インペラ)を回転させ、その回転をコンプレッサホイール(インペラ)に伝達し、吸入空気を加圧圧縮(過給)して気筒へと送り込む排気ターボ過給機が周知である。 The turbine wheel (or impeller) is rotated using the energy of the exhaust gas discharged from the cylinder of the internal combustion engine, and the rotation is transmitted to the compressor wheel (impeller) to compress and compress the intake air (supercharging). An exhaust turbocharger that feeds a cylinder to a cylinder is well known.
タービンホイールとコンプレッサホイールとを繋ぐシャフトをベアリングハウジング(または、センターハウジング)において軸受するために、セミフローティングベアリングを採用することが少なくない。セミフローティングベアリングでは、シャフトを挿通する筒状のベアリングメタルをハウジング内に形成した軸受孔に配置し、かつこのベアリングメタルの軸方向に沿った変位及び軸回りの回転を制止するべく、ハウジング及びベアリングメタルの双方を貫くピンを圧入する(例えば、下記特許文献を参照)。 Semi-floating bearings are often used to support a shaft connecting a turbine wheel and a compressor wheel in a bearing housing (or a center housing). In a semi-floating bearing, a cylindrical bearing metal through which a shaft is inserted is arranged in a bearing hole formed in a housing, and a housing and a bearing are arranged so as to suppress displacement of the bearing metal in the axial direction and rotation around the axis. A pin that penetrates both sides of the metal is press-fitted (for example, see the following Patent Document).
しかしながら、そのピンがハウジング及びベアリングメタルから抜け落ちてしまうのを完全に予防することはできない。 However, it is not possible to completely prevent the pins from falling off the housing and the bearing metal.
ピンに代えてボルトを使用することも考えられなくはないものの、ねじの螺合による取付位置の精度は低い。そのために、ベアリングメタルひいてはシャフトの位置のばらつきを招き、タービンホイールまたはコンプレッサホイールの翼とハウジングとの間隙が拡大して効率が悪化することが懸念される。 Although it is not conceivable to use bolts instead of pins, the accuracy of the mounting position by screwing the screws is low. For this reason, there is a concern that variations in the position of the bearing metal and thus the shaft may be caused, the gap between the blades of the turbine wheel or the compressor wheel and the housing may be enlarged, and the efficiency may be deteriorated.
本発明は、排気ターボ過給機の軸受となるセミフローティングベアリングにおいて、ベアリングメタルを位置決めするピンの抜出を抑止することを所期の目的としている。 It is an object of the present invention to suppress removal of a pin for positioning a bearing metal in a semi-floating bearing serving as a bearing of an exhaust turbocharger.
本発明は、排気ターボ過給機のタービンホイールとコンプレッサホイールとを繋ぐシャフトをベアリングハウジングにおいて軸受する構造に係り、前記シャフトを挿通する筒状をなしその周壁にピン孔が穿たれたベアリングメタルと、前記ベアリングハウジングに設けられ前記シャフト及び前記ベアリングメタルを挿入する軸受孔を包有しその周壁に貫通孔が穿たれた軸受部と、前記貫通孔及び前記ピン孔に挿入することにより前記ベアリングメタルの前記ベアリングハウジングに対する軸方向の相対変位及び軸回りの相対回転を制止するピンと、前記ピンを挿入した前記貫通孔に外側から螺着するボルトとを具備することを特徴とする。 The present invention relates to a structure in which a shaft connecting a turbine wheel and a compressor wheel of an exhaust turbocharger is supported in a bearing housing, the bearing metal having a cylindrical shape through which the shaft is inserted and having a pin hole formed in a peripheral wall thereof. A bearing portion provided in the bearing housing and having a bearing hole into which the shaft and the bearing metal are inserted, the bearing portion having a through hole formed in a peripheral wall thereof; and the bearing metal being inserted into the through hole and the pin hole. A pin for restraining relative displacement in the axial direction and relative rotation about the axis with respect to the bearing housing, and a bolt screwed from the outside into the through hole into which the pin is inserted.
本発明によれば、排気ターボ過給機の軸受となるセミフローティングベアリングにおいて、ベアリングメタルを位置決めするピンの抜出を適切に抑止できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the semi-floating bearing used as a bearing of an exhaust turbocharger, extraction of the pin which positions a bearing metal can be suppressed appropriately.
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、本実施形態における排気ターボ過給機の全体構造を示している。本実施形態の排気ターボ過給機は、ハウジング(または、ケーシング)をアルミニウム合金を材料とした、水冷方式の過給機である。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the overall structure of an exhaust turbocharger according to the present embodiment. The exhaust turbocharger of the present embodiment is a water-cooled turbocharger in which a housing (or a casing) is made of an aluminum alloy.
ハウジングは、ベアリングハウジング(センターハウジング)2、タービンハウジング1及びコンプレッサハウジング3を備える。本実施形態にあって、ベアリングハウジング2とコンプレッサハウジング3とは別個の部材であるが、ベアリングハウジング2とタービンハウジング1とは一体に成形している。
The housing includes a bearing housing (center housing) 2, a turbine housing 1, and a
ベアリングハウジング2には、軸受孔22を包有する軸受部21を形成し、この軸受孔22にセミフローティングベアリングを設けて、タービンホイール(インペラ)4とコンプレッサホイール(インペラ)5とを繋ぐ回転軸となるシャフト6を回転自在に軸受する。タービンホイール4はタービンハウジング1内に、コンプレッサホイール5はコンプレッサハウジング3内に、それぞれ収容する。
A
コンプレッサハウジング3には、吸気口31が開口している。また、ベアリングハウジング2とコンプレッサハウジング3とを締結することにより、両者の間にディフューザ流路32を形成する。ディフューザ流路32は、吸気口31から取り入れる空気を昇圧する。ディフューザ流路32は、シャフト6の軸方向と直交する径方向の内側から外側に向かって環状をなし、その内側端がコンプレッサホイール5を介して吸気口31に連通している。
An
加えて、コンプレッサハウジング3に、コンプレッサスクロール流路33を設けている。コンプレッサスクロール流路33は、ディフューザ流路32よりも径方向の外側にあって環状をなしている。コンプレッサスクロール流路33は、ディフューザ流路32、及び内燃機関の気筒に連なる吸気通路に連通する。
In addition, a
コンプレッサホイール5が回転すると、吸気口31からコンプレッサハウジング3内に空気が吸引される。その空気は、コンプレッサホイール5の翼間を流通する過程で、遠心力の作用により増速される。増速された空気は、ディフューザ流路32及びコンプレッサスクロール流路33で昇圧されて、内燃機関の吸気通路に導かれる。
When the compressor wheel 5 rotates, air is sucked from the
タービンハウジング1には、排気口11が開口している。また、タービンハウジング1には、排気流路12及びタービンスクロール流路13を形成している。タービンスクロール流路13は、排気流路12よりも径方向の外側にあって環状をなしている。タービンスクロール流路13は、排気流路12、及び内燃機関の気筒に連なる排気通路に連通する。
An
内燃機関の気筒から排出され、タービンスクロール流路13に導かれた排気ガスは、排気流路12及びタービンホイール4を介して排気口11へと至る。その排気は、タービンホイール4の翼間を流通する過程で、タービンホイール4を回転させる。タービンホイール4の回転力は、シャフト6及びコンプレッサホイール5に伝達され、これらを回転させる。結果として、吸入空気がコンプレッサホイール5の回転力により昇圧された過給気となって、内燃機関の気筒に供給される。
The exhaust gas discharged from the cylinder of the internal combustion engine and guided to the
図2に、本実施形態における排気ターボ過給機の軸受の構造を示している。ベアリングハウジング2には、セミフローティングベアリングに潤滑油を供給するための給油路23を開設している。給油路23は、同じくベアリングハウジング2に形成した軸受孔22に連通しており、潤滑油が給油路23から軸受孔22に流入する。
FIG. 2 shows a structure of a bearing of the exhaust turbocharger in the present embodiment. The bearing
セミフローティングベアリングの要素となるベアリングメタル7は、その内にシャフト6を挿通することのできる筒状をなす。ベアリングメタル7の内周面には、シャフト6の外周面に極近接する複数の軸受面71を形成してある。それらの軸受面71は、軸方向に沿って互いに離隔している。ベアリングメタル7の周壁における、給油路23に臨む所定箇所には、当該周壁を径方向に沿って貫通する油孔72を穿っている。給油路23から軸受孔22に供給された潤滑油の一部は、油孔72を通じてベアリングメタル7の内空に流入し、シャフト6の外周面とベアリングメタル7の軸受面71との間隙に入り込む。そして、その潤滑油の油膜圧力によってシャフト6を軸支する。
The bearing metal 7 which is an element of the semi-floating bearing has a cylindrical shape through which the
また、ベアリングメタル7の外周面には、軸受部21の軸受孔22の内周面に極近接する複数のダンパ面73を形成してある。それらのダンパ面73は、軸方向に沿って互いに離隔している。給油路23から軸受孔22に供給された潤滑油の一部は、ベアリングメタル7のダンパ面73と軸受孔22の内周面との間隙に入り込む。そして、その潤滑油の油膜圧力によってシャフト6の振動を抑制する。
Further, on the outer peripheral surface of the bearing metal 7, a plurality of
ベアリングメタル7の周壁における所定箇所には、ピン孔74を穿っている。ピン孔74は、少なくともベアリングメタル7の外周面に開口する。本実施形態では、ピン孔74をベアリングメタル7の周壁を径方向に沿って貫通する貫通孔としており、ピン孔74はベアリングメタル7の内周面にも開口する。
A
ベアリングハウジング2の軸受部21の周壁における、ベアリングメタル7のピン孔74に臨む所定箇所には、当該周壁を径方向に沿って貫通する貫通孔24を穿っている。この貫通孔24は、軸受部21の周壁の外周面に開口する外方領域242の内径が、軸受部21の周壁の内周面即ち軸受孔22側に開口する内方領域241の内径よりも大きくなっており、内方領域241と外方領域242との間に段差が存在する。さらに、この貫通孔24の外方領域242の内周には、雌ねじを切ってある。
A through
フルフローティングベアリングと異なり、セミフローティングベアリングでは、シャフト6を挿通した状態で軸受孔22内に配置するベアリングメタル7の、ベアリングハウジング2の軸受部21に対する軸方向に沿った相対変位及び軸回りの相対回転を規制する。そのために、ベアリングメタル7をベアリングハウジング2に対して位置決めするピン8を、軸受部21の外側から貫通孔24の内方領域241に圧入し、かつベアリングメタル7のピン孔74に挿入する。
Unlike the full floating bearing, in the semi-floating bearing, the relative displacement along the axial direction of the bearing metal 7 arranged in the
ピン8は、軸受部21の周壁の厚み及びベアリングメタル7の周壁の厚みの合算に近い長さの軸部81と、軸部81に連接する頭部82とを有する。軸部81の外径は、貫通孔24の内方領域241の内周に緊密に嵌合して貫通孔24から容易に抜出しない大きさに設定する。頭部82の外径は、軸部81の外径よりも大きく、軸部81と頭部82との間に段差が存在する。
The pin 8 has a
軸受部21及びベアリングメタル7にピン8を組み付けるにあたっては、その軸部81を、軸受部21の外側から貫通孔24及びピン孔74に貫入する。ピン8の軸部81が貫通孔24の内方領域241に圧入する一方で、頭部82は貫通孔24の内方領域241よりも径が大きいために、貫通孔24の内方領域241に侵入することができない。換言すれば、貫通孔24の内方領域241と外方領域242との段差にピン8の頭部82が当接し、ピン8がそれ以上内奥に(シャフト6の中心軸に近づく方向に)入り込まないようにするストッパとなる。
When assembling the pin 8 to the
排気ターボ過給機の点検や修理の際にピン8を取り外して過給機を解体できるよう、ピン8には予め頭部82側に開口する雌ねじ孔83を形成してある。この雌ねじ孔83に工具を螺着し、その工具を把持して外側に強く引っ張れば、ピン8をピン孔74及び貫通孔24から抜き出すことが可能である。
A
加えて、本実施形態では、ピン8が貫通孔24の内方領域241から脱出して軸受部21の外側に脱落することを確実に予防するべく、貫通孔24の外方領域242に、貫通孔24を外側から閉塞するボルト9を螺着する。ボルト9の軸部91の外周には、貫通孔24の外方領域242の内周の雌ねじと螺合する雄ねじを切ってある。ボルト9の頭部92の外径は、貫通孔24の外方領域242の外径よりも十分に大きい。従って、ボルト9を螺着したとき、貫通孔24の外方領域242の開口縁にボルト9の頭部92が当接し、ボルト9がそれ以上内奥に入り込まない。そして、貫通孔24の内方領域241に圧入したピン8の頭部82と、外方領域242に螺着したボルト9の軸部91との間には隙間が存在し、ピン8とボルト9とは当接しない。
In addition, in the present embodiment, in order to surely prevent the pin 8 from coming out of the
本実施形態では、排気ターボ過給機のタービンホイール4とコンプレッサホイール5とを繋ぐシャフト6をベアリングハウジング2において軸受する構造であって、前記シャフト6を挿通する筒状をなしその周壁にピン孔74が穿たれたベアリングメタル7と、前記ベアリングハウジング2に設けられ前記シャフト6及び前記ベアリングメタル7を挿入する軸受孔22を包有しその周壁に貫通孔24が穿たれた軸受部21と、前記貫通孔24及び前記ピン孔74に挿入することにより前記ベアリングメタル7の前記ベアリングハウジング2に対する軸方向の相対変位及び軸回りの相対回転を制止するピン8と、前記ピン8を挿入した前記貫通孔24に外側から螺着するボルト9とを具備する軸受の構造を構成した。
The present embodiment has a structure in which a
本実施形態によれば、セミフローティングベアリングにおいてベアリングメタル7を位置決めするピン8の抜出を適切に抑止できる。 According to the present embodiment, in the semi-floating bearing, extraction of the pin 8 for positioning the bearing metal 7 can be appropriately suppressed.
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的な構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 Note that the present invention is not limited to the embodiment described in detail above. The specific configuration of each part can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、車両等に搭載される内燃機関の排気ターボ過給機に適用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to an exhaust turbocharger of an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like.
2…ベアリングハウジング
21…軸受部
22…軸受孔
24…貫通孔
4…タービンホイール
5…コンプレッサホイール
6…シャフト
7…ベアリングメタル
74…ピン孔
8…ピン
9…ボルト
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記シャフトを挿通する筒状をなしその周壁にピン孔が穿たれたベアリングメタルと、
前記ベアリングハウジングに設けられ前記シャフト及び前記ベアリングメタルを挿入する軸受孔を包有しその周壁に貫通孔が穿たれた軸受部と、
前記貫通孔及び前記ピン孔に挿入することにより前記ベアリングメタルの前記ベアリングハウジングに対する軸方向の相対変位及び軸回りの相対回転を制止するピンと、
前記ピンを挿入した前記貫通孔に外側から螺着するボルトと
を具備する軸受の構造。 A structure in which a shaft connecting the turbine wheel and the compressor wheel of the exhaust turbocharger is bearing in a bearing housing,
A bearing metal having a cylindrical shape through which the shaft is inserted and having a pin hole formed in a peripheral wall thereof;
A bearing portion provided in the bearing housing, the bearing portion including a bearing hole for inserting the shaft and the bearing metal, and a through hole formed in a peripheral wall thereof;
A pin for preventing relative displacement in the axial direction and relative rotation about the axis of the bearing metal with respect to the bearing housing by being inserted into the through hole and the pin hole;
And a bolt screwed from the outside into the through hole into which the pin is inserted.
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