JP6309651B2 - ターボ機械 - Google Patents
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Description
なお、排油流路として、例えば、スラスト軸受の一方の端面と軸受ハウジングの内壁面に形成された軸受溝とで囲まれる空間や、スラスト軸受の他方の端面とオイルディフレクタとで囲まれる空間や、少なくとも、作動流体流路と軸受空間とを隔てる隔壁によって囲まれる空間を挙げることができる。
この過給機では、オイルディフレクタの下部に形成する舌片を水平方向に対して傾斜させることで、スラスト軸受の他方の端面とオイルディフレクタとで囲まれる空間(排油流路)の排油口部の潤滑油による閉塞を防止するようになっている。
しかし、ターボ機械の回転数上昇(又は潤滑油の供給量増加)に伴って、油案内流路部に存在する潤滑油が増加し、油案内流路部において気液境界面が径方向内側に移動し、潤滑油とスラストカラー外周面とが接触してしまうことがある。ここで、潤滑油は、スラスト軸受とスラストカラーとの摺接部の幅広い角度領域から飛散し、油案内流路部の外周壁に衝突した後に該外周壁によって排油口部に向かって案内されながら流れる。このため、特に油案内流路部の下流側の領域において潤滑油量が増加し、潤滑油とスラストカラー外周面とが接触してしまう傾向がある。潤滑油とスラストカラー外周面とが接触すると、スラストカラーが潤滑油を撹拌することになり、メカロスが発生してしまう。
このため、特許文献1では、潤滑油の撹拌ロスに伴うターボ機械の効率低下を抑制するための対策が十分に講じられているとは言えない。
回転軸と、
前記回転軸の周りに設けられた一対のスラストカラーと、
前記一対のスラストカラー間の軸方向位置において、前記回転軸の周りに設けられるスラスト軸受と、
前記回転軸の周りに設けられ、前記スラスト軸受と前記スラストカラーとの間の摺接部を潤滑した後の潤滑油を排出するための排油流路と、を備え、
前記排油流路は、
前記排油流路内の前記潤滑油を下方に排出するための排油口部と、
前記排油口部よりも上方に設けられ、前記摺接部からの前記潤滑油を前記回転軸の周方向に案内して前記排油口部に導くように構成された油案内流路部と、
を含み、
前記油案内流路部は、前記回転軸の回転方向に関して非対称の形状であり、前記回転方向における上流側の第1位置において最小流路断面積を有し、且つ、前記第1位置よりも下流側の第2位置において最大流路断面積を有する
ことを特徴とする。
なお、幾つかの実施形態では、油案内流路部の「流路断面積」は、回転軸の半径方向に沿った油案内流路部の断面の面積を意味する。
前記油案内流路部は、前記回転方向に沿って前記第1位置から前記第2位置に向かうにつれて前記流路断面積が増加する。
上記(2)の構成によれば、油案内流路部の流路を回転方向における上流側の第1位置から下流側の第2位置に向かって拡大するようにしたので、潤滑油量が増加しやすい油案内流路部の下流側の領域において、潤滑油とスラストカラー外周面との接触を効果的に防止できる。よって、スラストカラーによる潤滑油の撹拌に伴うターボ機械のメカロスを一層抑制できる。
前記回転軸の半径方向における前記油案内流路部の流路幅が、前記第1位置に比べて前記第2位置の方が大きい。
上記(3)の構成では、油案内流路部の半径方向流路幅が一定ではなく、回転方向における上流側の第1位置の半径方向流路幅に比べて、下流側の第2位置の半径方向流路幅の方が大きくなっている。このため、油案内流路部の下流側の領域における潤滑油とスラストカラー外周面との接触を防止しやすい。よって、スラストカラーによる潤滑油の撹拌に伴うターボ機械のメカロスを効果的に抑制できる。
前記油案内流路部の外周縁は、前記回転軸の軸中心からずれた位置に中心を有する円弧形状である。
上記(4)の構成によれば、例えば旋盤を用いた単純な加工により、油案内流路部の円弧形状の外周縁を形成することができる。したがって、上述の(3)の構成(回転方向における上流側の第1位置に比べて下流側の第2位置の半径方向流路幅の方が大きい構成)を実現するに当たり、加工性を向上させることでターボ機械の製造コストを低減できる。
前記円弧形状の前記中心は、少なくとも、前記回転方向における前記油案内流路部の上流側領域から下流側領域に向かって水平方向に前記軸中心からずれた位置に存在する。
上記(5)の構成によれば、油案内流路部は、回転軸の中心軸を通る鉛直平面よりも上流側において、半径方向流路幅が最も狭くなる箇所(スロート部)を有する。そして、油案内流路部は、スロート部から排油口部に向かって下流側に向かうにつれて半径方向流路幅が徐々に拡大するようになっている。このため、例えば旋盤を用いた単純な加工が可能であるにもかかわらず、油案内流路部の下流側の領域における潤滑油とスラストカラー外周面との接触を効果的に防止できる。よって、ターボ機械の加工性を損なうことなく、スラストカラーによる潤滑油の撹拌に伴うターボ機械のメカロスを効果的に抑制できる。
前記回転軸の軸方向における前記油案内流路部の流路幅が、前記第1位置に比べて前記第2位置の方が大きい。
上記(6)の構成では、油案内流路部の軸方向流路幅が一定ではなく、回転方向における上流側の第1位置の軸方向流路幅に比べて、下流側の第2位置の軸方向流路幅の方が大きくなっている。このため、油案内流路部の下流側の領域における潤滑油とスラストカラー外周面との接触を防止しやすい。よって、スラストカラーによる潤滑油の撹拌に伴うターボ機械のメカロスを効果的に抑制できる。
前記回転方向における最上流位置における前記油案内流路部の流路断面積が、前記回転方向における最下流位置における前記油案内流路部の流路断面積よりも小さい。
上記(7)の構成によれば、排油口部に到達した潤滑油が再び油案内流路部に流入してしまうことを抑制できる。よって、油案内流路部における潤滑油量を減らすことができ、油案内流路部内における潤滑油とスラストカラー外周面との接触を防止しやすくなる。よって、スラストカラーによる潤滑油の撹拌に伴うターボ機械のメカロスを効果的に抑制できる。
前記油案内流路部の外周縁の形状は、1本以上の曲線、複数本の直線、又は、1本以上の直線及び1本以上の曲線の複合形状によって形成される。
前記スラスト軸受を収容する軸受ハウジングをさらに備え、
前記排油流路は、前記スラスト軸受の第1端面と、該第1端面に対向する前記軸受ハウジングの内壁面に形成された軸受溝とで囲まれる空間によって形成される第1排油流路を含む。
上記(9)の構成によれば、スラスト軸受の第1端面と軸受ハウジングの軸受溝とで囲まれる空間によって形成される排油流路(第1排油流路)を、上記(1)乃至(8)で説明した構成としたので、第1排油流路からの排油性が向上し、第1排油流路内における潤滑油とスラストカラー外周面との接触を防止しやすくなる。よって、第1排油流路内におけるスラストカラーによる潤滑油の撹拌を防止し、ターボ機械のメカロスを抑制できる。
前記スラスト軸受の第2端面と、該第2端面側に位置する前記スラストカラーの前記スラスト軸受との摺接面とは反対側の端面と、に対向して設けられるオイルディフレクタをさらに備え、
前記排油流路は、前記オイルディフレクタと前記スラストカラーと前記スラスト軸受とで囲まれる空間によって形成される第2排油流路を含む。
上記(10)の構成によれば、スラスト軸受、スラストカラー及びオイルディフレクタとで囲まれる空間によって形成される排油流路(第2排油流路)を、上記(1)乃至(8)で説明した構成としたので、第2排油流路からの排油性が向上し、第2排油流路内における潤滑油とスラストカラー外周面との接触を防止しやすくなる。よって、第2排油流路内におけるスラストカラーによる潤滑油の撹拌を防止し、ターボ機械のメカロスを抑制できる。
前記回転軸とともに回転するように構成された羽根車と、
前記羽根車が設けられるとともに作動流体が流れる作動流体流路と、
前記作動流体流路と、前記スラスト軸受及び前記一対のスラストカラーが収容された軸受空間と、を隔てる隔壁と、をさらに備え、
前記排油流路は、少なくとも前記隔壁によって囲まれる空間により形成される第3排油流路を含む。
上記(11)の構成によれば、作動流体流路と軸受空間とを隔てる隔壁によって囲まれる空間によって形成される排油流路(第3排油流路)を、上記(1)乃至(8)で説明した構成としたので、第3排油流路からの排油性が向上し、第3排油流路内における潤滑油とスラストカラー外周面との接触を防止しやすくなる。よって、第3排油流路内におけるスラストカラーによる潤滑油の撹拌を防止し、ターボ機械のメカロスを抑制できる。
回転軸と、
前記回転軸とともに回転するように構成された羽根車と、
前記羽根車が設けられるとともに作動流体が流れる作動流体流路と、
前記回転軸の周りに設けられた一対のスラストカラーと、
前記一対のスラストカラー間の軸方向位置において、前記回転軸の周りに設けられるスラスト軸受と、
前記作動流体流路と、前記スラスト軸受及び前記一対のスラストカラーが収容された軸受空間と、を隔てる隔壁と、
前記スラスト軸受の前記隔壁側において前記回転軸の周りに設けられ、前記スラスト軸受と前記スラストカラーとの間の摺接部を潤滑した後の潤滑油を排出するための排油流路と、を備え、
前記隔壁は、前記軸受空間側の前記隔壁の表面から前記スラスト軸受に向かって突出するように設けられて前記回転軸の周方向に沿って延在する縁部を含み、
前記排油流路は、前記軸受空間側の前記隔壁の前記表面と前記縁部とによって囲まれる空間により形成されており、
前記縁部は、前記縁部の下方領域が切り欠かれており、上下非対称の形状となっていることを特徴とする。
なお、上記(12)の構成は、上述の(1)乃至(11)の何れかの構成と組み合わせてもよい。
前記下方領域における前記縁部は、軸方向において前記スラスト軸受に近づくにつれて下方に向かう傾斜面を有する。
上記(13)の構成によれば、スラスト軸受に近づくにつれて下方に向かう傾斜面を隔壁の下方領域における縁部に設けたので、排油流路の下側領域を形成する排油口部からの潤滑油の排出がより一層促進される。よって、排油流路内における潤滑油とスラストカラー外周面との接触を効果的に防止し、スラストカラーによる潤滑油の撹拌に伴うターボ機械のメカロスをより一層抑制できる。
回転軸と、
前記回転軸の周りに設けられた一対のスラストカラーと、
前記一対のスラストカラー間の軸方向位置において、前記回転軸の周りに設けられるスラスト軸受と、
前記回転軸の周りに設けられ、前記スラスト軸受と前記スラストカラーとの間の摺接部を潤滑した後の潤滑油を排出するための排油流路と、を備え、
前記排油流路は、
前記排油流路内の前記潤滑油を下方に排出するための排油口部と、
前記排油口部よりも上方に設けられ、前記摺接部からの前記潤滑油を前記回転軸の周方向に案内して前記排油口部に導くように構成された油案内流路部と、
を含み、
前記油案内流路部の各位置における前記潤滑油の流速をVとし、前記油案内流路部の各位置における流路断面積をSとし、前記スラスト軸受への前記潤滑油の供給量をQとしたとき、V×S>Qの関係式を満たすことを特徴とする。
なお、上記(14)の構成は、上述の(1)乃至(13)の何れかの構成と組み合わせてもよい。
前記ターボ機械は、前記回転軸の両側にそれぞれ設けられるタービンと圧縮機とを備える過給機である。
上記(15)の構成によれば、スラスト軸受とスラストカラーとの摺接部を潤滑した後の潤滑油を排油流路からスムーズに排出することができ、排油流路内における潤滑油とスラストカラー外周面との接触を防止することができる。よって、スラストカラーによる潤滑油の撹拌に伴う過給機(ターボ機械)のメカロスを抑制できる。
図1に示す過給機1は、内燃機関に吸気を強制的に送り込むための過給機であれば特に限定されず、例えば、自動車用の過給機であってもよいし、舶用の過給機であってもよい。
また、タービン2の回転軸10は、軸受8を介してハウジング6に支持されている。また、回転軸10は、軸受8を挟んでタービン2に対して軸方向の反対側において、コンプレッサ4のコンプレッサホイール5に連結されている。一実施形態では、軸受8は、後述するスラスト軸受20を含んでいる。
図2は、一実施形態に係るターボ機械の内部構造を示す断面図である。図3は、スラスト軸受とスラストカラーとの摺接部を潤滑した後の潤滑油の油案内流路部内における流れを示すCFD解析結果である。図4は、油案内流路部内における潤滑油の分布について説明するための模式図であり、図4(a)はターボ機械の低回転時における潤滑油の分布を示しており、図4(b)はターボ機械の高回転時における潤滑油の分布を示している。図5(a)〜図5(e)は、回転軸の回転方向に沿った周方向位置と油案内流路部の流路断面積との関係を示すグラフである。なお、図5(a)〜図5(e)において、xは回転軸の回転方向に沿った周方向位置であり、x=0は油案内流路部の上流側端の位置を示しており、x=Xoutは油案内流路部の下流側端の位置を示している。図6は、一実施形態に係る排油流路の油案内流路部の形状を示す断面図である。図7は、一実施形態に係る第1排油流路を形成する軸受ハウジングの正面図である。図8は、図7に示す軸受ハウジングの斜視図である。図9は、一実施形態に係る第2排油流路を形成するオイルディフレクタの正面図である。図10は、図9に示すオイルディフレクタの斜視図である。図11は、一実施形態に係る第3排油流路を形成する隔壁(インサート)の斜視図である。
幾つかの実施形態では、軸受8は、スラスト軸受20及びラジアル軸受30を含む。スラスト軸受20は、インサート(隔壁)50とハウジング6とによって挟み込まれた状態で、ハウジング6に固定される。スラスト軸受20は、回転軸10の外周に取り付けられた一対のスラストカラー12(12A,12B)の間の軸方向位置において、回転軸10の周りに設けられる。スラストカラー12Aはスラスト軸受20の第1端面20A側に位置し、スラストカラー12Bはスラスト軸受20の第2端面20B側に位置する。
スラストカラー12Bは、スリーブ部15と、スリーブ部15の外周面から突出するようにスリーブ部15の端部に設けられたつば部16と、を含む。スラストカラー12Bのスリーブ部15は、後述のオイルディフレクタ40及びインサート(隔壁)50に設けられた貫通孔に挿入される。また、スラストカラー12Bのつば部16は、スラスト軸受20の第2端面20Bと摺接するようになっている。
これにより、スラスト軸受20とスラストカラー12(12A,12B)との摺接部には、スラスト軸受20の給油孔21を介して、給油路7から潤滑油が供給されるようになっている。同様に、ラジアル軸受30の回転軸10との摺接部には、ラジアル軸受30の給油孔31を介して、給油路7から潤滑油が供給されるようになっている。
第1排油流路210は、スラスト軸受20を収容する軸受ハウジング6の内壁面に形成された軸受溝212と、スラスト軸受20の第1端面20Aとで囲まれる空間によって形成される。
第2排油流路220は、オイルディフレクタ40とスラストカラー12Bとスラスト軸受20の第2端面20Bとで囲まれる空間によって形成される。なお、オイルディフレクタ40は、スラスト軸受20から排出される潤滑油を軸受ハウジング6の下方に位置する排油口9に向けて案内するための部材であり、一実施形態では板金加工によって形成される。オイルディフレクタ40は、スラスト軸受20の第2端面20Bと、スラストカラー12Bのつば部16のスラスト軸受20とは反対側の端面と、に対向して設けられる。また、オイルディフレクタ40は、スラスト軸受20の第2端面20Bに対向するディスク部42と、ディスク部42の下方に位置してスラスト軸受20側に向かってせり出す舌部44と、を含んでいる。これにより、スラスト軸受20の第2端面20Bとスラストカラー12Bとの摺接部から飛散した潤滑油をディスク部42で受け止めて舌部44に導き、舌部44に沿って潤滑油を下方に流し、スラスト軸受20の下方に設けられた開口22と舌部44との間を通して潤滑油を排出するようになっている。
第3排油流路230は、少なくともインサート50によって囲まれる空間により形成される。なお、インサート50は、回転軸10とともに回転するように構成された羽根車110が設けられる作動流体流路と、軸受ハウジング6の内部の軸受空間と、を隔てる隔壁である。インサート50によって、軸受空間から作動流体流路への潤滑油の流出が防止される。また、インサート50は、オイルディフレクタ40をスラスト軸受20の第2端面20Bに押し付けて、オイルディフレクタ40を保持する役割も有する。
すなわち、各排油流路200(210,220,230)は、回転軸10の周方向に沿った略環状流路であり、この略環状流路の下方領域が排油口部202であり、略環状流路の上方領域が油案内流路部204である。
その結果、図3に示すように、スラスト軸受20とスラストカラー12(12A,12B)との摺接部を潤滑した後の潤滑油は、排油流路200内において、回転軸10の回転方向に沿った旋回成分を有することが明らかになった。また、旋回成分を持つ潤滑油は、排油流路200のうち排油口部202の上方に設けられる油案内流路部204内において、油案内流路部204の外周壁205に押し付けられ、油案内流路部204の外周壁205に沿って排油口部202に向かって流れることが分かった。
具体的には、図4(a)に示すように、ターボ機械100の低回転時(又は潤滑油の供給量が少ないとき)、油案内流路部204の外周壁205に沿って流れる潤滑油の気液境界面206はスラストカラー12(12A,12B)の外周面よりも径方向外側に位置し、潤滑油とスラストカラー12(12A,12B)の外周面との直接の接触が起きにくい。
一方、ターボ機械100の回転数上昇(又は潤滑油の供給量増加)に伴って、油案内流路部204に存在する潤滑油が増加すると、図4(b)に示すように、油案内流路部204において気液境界面206が径方向内側に移動する。このため、潤滑油とスラストカラー12(12A,12B)の外周面とが接触してしまう可能性がある。
なお、潤滑油は、スラスト軸受20とスラストカラー12(12A,12B)との摺接部から、摺接部の外周縁の接線方向に沿って放射状に飛散し、油案内流路部204の外周壁205に衝突した後、外周壁205に沿って周方向に流れる。このため、図4(a)及び図4(b)に示すように、油案内流路部204内における潤滑油量は上流側から下流側に向かって増大する傾向にあり、潤滑油の油膜厚さは油案内流路部204の上流側端(x=0の周方向位置)から下流側端(x=Xoutの周方向位置)に向かって増加する。よって、ターボ機械100の高回転時において、潤滑油とスラストカラー12(12A,12B)の外周面との接触が起きやすいのは、油案内流路部204における下流側領域である。
但し、図4(a)及び図4(b)に示したのは潤滑油の分布傾向を説明するための一例にすぎず、油案内流路部204の下方の排油口部202からの潤滑油の排油流量によっては図4(a)及び図4(b)とは異なる潤滑油の分布となる場合があり得る。
これにより、油案内流路部204が回転軸10の回転方向に関して対称な形状である場合に比べて排油性が向上し、油案内流路部204の下流側の領域においても、潤滑油とスラストカラー12(12A,12B)の外周面との接触が起こりにくくなる。よって、スラストカラー12(12A,12B)による潤滑油の撹拌に伴うターボ機械100のメカロスを一層抑制できる。
この場合、油案内流路部204の流路が上流側の第1位置(x=x1)から下流側の第2位置(x=x2)に向かって拡大するので、潤滑油量が増加しやすい油案内流路部204の下流側の領域において、潤滑油とスラストカラー12(12A,12B)の外周面との接触を効果的に防止できる。
これにより、排油口部202に到達した潤滑油が再び油案内流路部204に流入してしまうことを抑制できる。よって、油案内流路部204における潤滑油量を減らすことができ、油案内流路部204内における潤滑油とスラストカラー12(12A,12B)の外周面との接触を防止しやすくなる。
また、図5(c)及び図5(d)に示す例示的な実施形態では、油案内流路部204の流路断面積は、油案内流路部204の上流側端(x=0)から一旦減少し、油案内流路部204の途中の位置(x=x1)において最小流路断面積Sminになった後、増加傾向に転じて最終的には第2位置(x=x2)において最大流路断面積Smaxになる。なお、図5(c)に示すように、第1位置から第2位置に向かう油案内流路部204の流路断面積の増加傾向は油案内流路部204の下流側端(x=Xout)まで継続してもよい。あるいは、図5(d)に示すように、第1位置から第2位置に向かう油案内流路部204の流路断面積の増加傾向が、油案内流路部204の下流側端(x=Xout)の手前の第2位置(x=x2<Xout)において終了し、x2≦x≦Xoutの範囲では油案内流路部204の流路断面積が最大流路断面積Smaxで一定に維持されてもよい。なお、図5(c)及び図5(d)に示す例では、油案内流路部204の流路断面積の変化は非線形的であるが、油案内流路部204の流路断面積の変化は線形的であってもよい。
さらに、図5(e)に示す例示的な実施形態では、油案内流路部204の上流側端(x=0)から第1位置(x=x1)までの範囲では油案内流路部204の流路断面積は最小流路断面積Sminで一定であるが、x1≦x≦x2の範囲では、油案内流路部204の流路断面積は最大流路断面積Smaxまで単調増加する。その後、油案内流路部204の流路断面積の増加傾向はなくなり、x2<x≦Xoutの範囲では、油案内流路部204の流路断面積は最大流路断面積Smaxで一定である。なお、図5(e)に示す例では、油案内流路部204の流路断面積の変化は線形的であるが、油案内流路部204の流路断面積の変化は非線形的であってもよい。
この場合、油案内流路部204の半径方向流路幅Wrは一定ではなく、回転方向における上流側の第1位置x=x1の半径方向流路幅Wr1に比べて、下流側の第2位置x=x2の半径方向流路幅Wr2の方が大きくなっている。このため、油案内流路部204の下流側の領域における潤滑油とスラストカラー12(12A,12B)の外周面との接触を防止しやすい。
なお、図6に示す例示的な実施形態では、油案内流路部204の上流側端(x=0)と下流側端(x=Xout)との間に存在する第1位置x=x1において、油案内流路部204の半径方向流路幅Wrは最小値Wr1になる。また、油案内流路部204の下流側端(x=Xout)に存在する第2位置x=x2において、油案内流路部204の半径方向流路幅Wrは最大値Wr2になる。
この場合、例えば旋盤を用いた単純な加工により、油案内流路部204の円弧形状の外周縁(外周壁205)を形成することができる。したがって、油案内流路部204の上記構成(回転方向における上流側の第1位置x1に比べて下流側の第2位置x2の半径方向流路幅Wrの方が大きい構成)を実現するに当たり、加工性を向上させることでターボ機械100の製造コストを低減できる。
この場合、油案内流路部204は、回転軸10の中心軸を通る鉛直平面よりも上流側において、半径方向流路幅Wrが最も狭くなる箇所(スロート部)を有する。図6に示す例では、第1位置x1において、半径方向流路幅Wrが最も狭くなっている。そして、油案内流路部204は、スロート部(x=x1)から排油口部202に向かって下流側に向かうにつれて半径方向流路幅Wrが徐々に拡大するようになっている。このため、例えば旋盤を用いた単純な加工が可能であるにもかかわらず、油案内流路部204の下流側の領域における潤滑油とスラストカラー12(12A,12B)の外周面との接触を効果的に防止できる。
具体的には、図7及び図8に示すように、第1排油流路210の油案内流路部204の外周縁(外周壁205)は、回転軸10の軸中心Oからずれた位置に中心O’を有する円弧形状を有する。また、第1排油流路210の油案内流路部204の外周縁(外周壁205)の円弧中心O’は、少なくとも、回転軸10の回転方向(図中の矢印方向)における油案内流路部204の上流側領域から下流側領域に向かって水平方向に回転軸10の軸中心Oからずれた位置に存在する。なお、図7及び図8に示す例では、第1排油流路210の油案内流路部204の外周縁(外周壁205)の円弧中心O’は、水平方向だけでなく、鉛直方向においても、回転軸10の軸中心Oに対して下方にオフセットされている。
具体的には、図9及び図10に示すように、第2排油流路220の油案内流路部204の外周縁(外周壁205)は、回転軸10の軸中心Oからずれた位置に中心O’を有する円弧形状を有する。また、第2排油流路220の油案内流路部204の外周縁(外周壁205)の円弧中心O’は、少なくとも、回転軸10の回転方向(図中の矢印方向)における油案内流路部204の上流側領域から下流側領域に向かって水平方向に回転軸10の軸中心Oからずれた位置に存在する。なお、図9及び図10に示す例では、第2排油流路220の油案内流路部204の外周縁(外周壁205)の円弧中心O’は、水平方向だけでなく、鉛直方向においても、回転軸10の軸中心Oに対して下方にオフセットされている。
具体的には、図11に示すように、第3排油流路230の油案内流路部204の外周縁(外周壁205)は、回転軸10の軸中心Oからずれた位置に中心O’を有する円弧形状を有する。また、第2排油流路220の油案内流路部204の外周縁(外周壁205)の円弧中心O’は、少なくとも、回転軸10の回転方向(図中の矢印方向)における油案内流路部204の上流側領域から下流側領域に向かって水平方向に回転軸10の軸中心Oからずれた位置に存在する。なお、図11に示す例では、第3排油流路230の油案内流路部204の外周縁(外周壁205)の円弧中心O’は、水平方向だけでなく、鉛直方向においても、回転軸10の軸中心Oに対して下方にオフセットされている。
図12は、他の実施形態に係る油案内流路部の形状を示す断面図である。図13は、さらに別の実施形態に係る油案内流路部の形状を示す断面図である。
図12に示す実施形態では、油案内流路部204の外周壁205は、油案内流路部204の上流側端(x=x0)において回転軸10に向かって水平方向に突出する突出部208を有する。突出部208を除く油案内流路部204の外周壁205は回転軸10の軸中心Oから下方にずれた位置に中心O’を有する円弧形状である。なお、突出部208の突出量は、突出部208の先端の上方の角部とスラストカラー12(12A,12B)の外周面との間における油案内流路部204の径方向流路幅Wr1が最小となるように決定される。すなわち、油案内流路部204の入口側端(x=0)における油案内流路部204の径方向流路幅をWr0とし、油案内流路部204の出口側端(x=Xout=x2)における油案内流路部204の径方向流路幅をWrout(=Wr2)とし、回転軸10の軸中心Oから鉛直上方に伸ばした直線に相当する周方向位置(x=x3)における油案内流路部204の径方向流路幅をWr3としたとき、Wr1<Wr0<Wr3<Wrout=Wr2の関係式が成立する。このように、油案内流路部204の外周壁205に突出部208を設けることで、回転方向における最上流位置(x=0)における油案内流路部204の流路断面積が、回転方向における最下流位置(x=Xout)における油案内流路部204の流路断面積よりも小さくなる。これにより、排油口部202に到達した潤滑油が再び油案内流路部204に流入してしまうことを抑制できる。
また、さらに別の実施形態では、油案内流路部204の外周壁205は、1本以上の曲線、複数本の直線、又は、1本以上の直線及び1本以上の曲線の複合形状によって形成される。図13に示す例示的な実施形態では、油案内流路部204の外周壁205は、回転軸の回転方向(図中の矢印方向)の上流側から順に、直線部205A、直線部205B、曲線部205Cの複合形状によって形成されている。
また、図14にはオイルディフレクタ40の凹部46の深さに分布を持たせた例を示したが、第1排油流路210の油案内流路部204を形成する軸受ハウジング6の軸受溝212、および/または、第3排油流路230の油案内流路部204を形成する隔壁(インサート)50の凹部52の深さについても、第1位置(x=x1)に比べて第2位置(x=x2)の方が大きくなるような分布を持たせてもよい。
具体的には、図15及び図16に示すように、軸受ハウジング6の軸受溝212の深さが第1位置(x=x1)に比べて第2位置(x=x2)の方が大きくなっているため、第1排油流路210の油案内流路部204は、第1位置における軸方向幅W11よりも第2位置におけるW12の方が大きい。
また、図15及び図16に示すように、オイルディフレクタ40の凹部の深さが第1位置(x=x1)に比べて第2位置(x=x2)の方が大きくなっているため、第2排油流路220の油案内流路部204は、第1位置における軸方向幅W21よりも第2位置におけるW22の方が大きい。
さらに、図15及び図16に示すように、隔壁(インサート)50の凹部の深さが第1位置(x=x1)に比べて第2位置(x=x2)の方が大きくなっているため、第3排油流路230の油案内流路部204は、第1位置における軸方向幅W31よりも第2位置におけるW32の方が大きい。
なお、図15及び図16に示す例示的な実施形態では、第1排油流路210、第2排油流路220及び第3排油流路230のそれぞれについて、軸方向流路幅が第1位置(x=x1)に比べて第2位置(x=x2)の方が大きくなるような分布を油案内流路部204に持たせているが、少なくとも一つの排油流路200(210,220,230)について油案内流路部204の軸方向流路幅を周方向において異ならせてもよい。
図17は、一実施形態に係るターボ機械300の断面図である。図18は、図17に示すターボ機械300の隔壁(インサート)50の正面図である。図19は、図17に示すターボ機械300の隔壁(インサート)50の斜視図である。
なお、図17〜19において、図2〜図16と共通の箇所については同一の符号を付しており、図2〜図16を参照しながら説明したターボ機械100の構成は、以下で説明するターボ機械300にも適用可能である。特に、図5〜図16で説明した各排油流路200(210,220,230)の具体的構成については、以下で説明するターボ機械300の各排油流路200にも適用可能である。
このように、第3排油流路230を形成する隔壁(インサート)50の縁部54を、下方領域が切り欠かれた上下非対称の形状とすることで、第3排油流路230のうち下方領域を形成する排油口部202からの潤滑油の排出が促進される。これにより、隔壁(インサート)50の縁部54が上下対称である形状に比べて、第3排油流路230内における潤滑油とスラストカラー12Bの外周面との接触が起こりにくい。
このように、縁部54の切欠き領域(下方領域)に傾斜面56を設けることで、第3排油流路のうち下方領域を形成する排油口部202からの潤滑油の排出がより一層促進される。よって、第3排油流路230内における潤滑油とスラストカラー12Bの外周面との接触を効果的に防止できる。
図20は、一実施形態に係るターボ機械400の排油流路200の構成を示す模式図である。なお、以下で説明するターボ機械400は、排油流路200の構成を除けば、上述したターボ機械100及びターボ機械300と同一であるから、ここでは排油流路200の構成だけを説明する。ターボ機械100及びターボ機械300について説明した事項については、以下のターボ機械400にも適用可能である。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
2 タービン
3 タービンホイール
4 コンプレッサ
5 コンプレッサホイール
6 ハウジング
6 軸受ハウジング
7 給油路
8 軸受
9 排油口
10 回転軸
12,12A,12B スラストカラー
13,15 スリーブ部
14,16 つば部
20 スラスト軸受
20A 第1端面
20B 第2端面
21,31 給油孔
22 開口
30 ラジアル軸受
40 オイルディフレクタ
42 ディスク部
44 舌部
46 凹部
50 インサート
50A 表面
52 凹部
54 縁部
56 傾斜面
100,300,400 ターボ機械
110 羽根車
200 排油流路
202 排油口部
204 油案内流路部
205 外周壁
205A,205B 直線部
205C 曲線部
206 気液境界面
208 突出部
210 第1排油流路
212 軸受溝
220 第2排油流路
230 第3排油流路
Claims (12)
- 回転軸と、
前記回転軸の周りに設けられた一対のスラストカラーと、
前記一対のスラストカラー間の軸方向位置において、前記回転軸の周りに設けられるスラスト軸受と、
前記回転軸の周りに略環状に設けられ、前記スラスト軸受と前記スラストカラーとの間の摺接部を潤滑した後の潤滑油を排出するための環状流路と、を備え、
前記環状流路は、
前記環状流路の下方領域を形成するとともに前記環状流路内の前記潤滑油を下方に排出するための排油口部と、
前記環状流路の上方領域を形成するように前記排油口部よりも上方に設けられ、前記摺接部からの前記潤滑油を前記回転軸の周方向に案内して前記排油口部に導くように構成された油案内流路部と、
を含み、
前記環状流路の前記上方領域を形成する前記油案内流路部は、前記回転軸の回転方向に関して非対称の形状であり、前記回転方向における上流側の第1位置において最小流路断面積を有し、且つ、前記第1位置よりも下流側の第2位置において最大流路断面積を有するとともに、
前記油案内流路部は、前記回転方向に沿って前記第1位置から前記第2位置に向かうにつれて前記流路断面積が増加する
ことを特徴とするターボ機械。 - 回転軸と、
前記回転軸の周りに設けられた一対のスラストカラーと、
前記一対のスラストカラー間の軸方向位置において、前記回転軸の周りに設けられるスラスト軸受と、
前記回転軸の周りに略環状に設けられ、前記スラスト軸受と前記スラストカラーとの間の摺接部を潤滑した後の潤滑油を排出するための環状流路と、を備え、
前記環状流路は、
前記環状流路の下方領域を形成するとともに前記環状流路内の前記潤滑油を下方に排出するための排油口部と、
前記環状流路の上方領域を形成するように前記排油口部よりも上方に設けられ、前記摺接部からの前記潤滑油を前記回転軸の周方向に案内して前記排油口部に導くように構成された油案内流路部と、
を含み、
前記環状流路の前記上方領域を形成する前記油案内流路部は、前記回転軸の回転方向に関して非対称の形状であり、前記回転方向における上流側の第1位置において最小流路断面積を有し、且つ、前記第1位置よりも下流側の第2位置において最大流路断面積を有するとともに、
前記回転軸の半径方向における前記油案内流路部の流路幅が、前記第1位置に比べて前記第2位置の方が大きく、
前記油案内流路部の外周縁は、前記回転軸の軸中心からずれた位置に中心を有する円弧形状であるターボ機械。 - 前記油案内流路部は、前記回転方向に沿って前記第1位置から前記第2位置に向かうにつれて前記流路断面積が増加することを特徴とする請求項2に記載のターボ機械。
- 前記円弧形状の前記中心は、少なくとも、前記回転方向における前記油案内流路部の上流側領域から下流側領域に向かって水平方向に前記軸中心からずれた位置に存在することを特徴とする請求項2又は3に記載のターボ機械。
- 前記回転軸の軸方向における前記油案内流路部の流路幅が、前記第1位置に比べて前記第2位置の方が大きいことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載のターボ機械。
- 回転軸と、
前記回転軸の周りに設けられた一対のスラストカラーと、
前記一対のスラストカラー間の軸方向位置において、前記回転軸の周りに設けられるスラスト軸受と、
前記回転軸の周りに略環状に設けられ、前記スラスト軸受と前記スラストカラーとの間の摺接部を潤滑した後の潤滑油を排出するための環状流路と、を備え、
前記環状流路は、
前記環状流路の下方領域を形成するとともに前記環状流路内の前記潤滑油を下方に排出するための排油口部と、
前記環状流路の上方領域を形成するように前記排油口部よりも上方に設けられ、前記摺接部からの前記潤滑油を前記回転軸の周方向に案内して前記排油口部に導くように構成された油案内流路部と、
を含み、
前記環状流路の前記上方領域を形成する前記油案内流路部は、前記回転軸の回転方向に関して非対称の形状であり、前記回転方向における上流側の第1位置において最小流路断面積を有し、且つ、前記第1位置よりも下流側の第2位置において最大流路断面積を有するとともに、
前記回転方向における最上流位置における前記油案内流路部の流路断面積が、前記回転方向における最下流位置における前記油案内流路部の流路断面積よりも小さいことを特徴とするターボ機械。 - 前記油案内流路部の外周縁の形状は、1本以上の曲線、複数本の直線、又は、1本以上の直線及び1本以上の曲線の複合形状によって形成されることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載のターボ機械。
- 回転軸と、
前記回転軸の周りに設けられた一対のスラストカラーと、
前記一対のスラストカラー間の軸方向位置において、前記回転軸の周りに設けられるスラスト軸受と、
前記回転軸の周りに略環状に設けられ、前記スラスト軸受と前記スラストカラーとの間の摺接部を潤滑した後の潤滑油を排出するための環状流路と、を備え、
前記環状流路は、
前記環状流路の下方領域を形成するとともに前記環状流路内の前記潤滑油を下方に排出するための排油口部と、
前記環状流路の上方領域を形成するように前記排油口部よりも上方に設けられ、前記摺接部からの前記潤滑油を前記回転軸の周方向に案内して前記排油口部に導くように構成された油案内流路部と、
を含み、
前記環状流路の前記上方領域を形成する前記油案内流路部は、前記回転軸の回転方向に関して非対称の形状であり、前記回転方向における上流側の第1位置において最小流路断面積を有し、且つ、前記第1位置よりも下流側の第2位置において最大流路断面積を有するとともに、
前記スラスト軸受を収容する軸受ハウジングをさらに備え、
前記環状流路は、前記スラスト軸受の第1端面と、該第1端面に対向する前記軸受ハウジングの内壁面に形成された軸受溝とで囲まれる空間によって形成される第1排油流路を含むことを特徴とするターボ機械。 - 回転軸と、
前記回転軸の周りに設けられた一対のスラストカラーと、
前記一対のスラストカラー間の軸方向位置において、前記回転軸の周りに設けられるスラスト軸受と、
前記回転軸の周りに略環状に設けられ、前記スラスト軸受と前記スラストカラーとの間の摺接部を潤滑した後の潤滑油を排出するための環状流路と、を備え、
前記環状流路は、
前記環状流路の下方領域を形成するとともに前記環状流路内の前記潤滑油を下方に排出するための排油口部と、
前記環状流路の上方領域を形成するように前記排油口部よりも上方に設けられ、前記摺接部からの前記潤滑油を前記回転軸の周方向に案内して前記排油口部に導くように構成された油案内流路部と、
を含み、
前記環状流路の前記上方領域を形成する前記油案内流路部は、前記回転軸の回転方向に関して非対称の形状であり、前記回転方向における上流側の第1位置において最小流路断面積を有し、且つ、前記第1位置よりも下流側の第2位置において最大流路断面積を有するとともに、
前記スラスト軸受の第2端面と、該第2端面側に位置する前記スラストカラーの前記スラスト軸受との摺接面とは反対側の端面と、に対向して設けられるオイルディフレクタをさらに備え、
前記環状流路は、前記オイルディフレクタと前記スラストカラーと前記スラスト軸受とで囲まれる空間によって形成される第2排油流路であることを特徴とするターボ機械。 - 前記回転軸とともに回転するように構成された羽根車と、
前記羽根車が設けられるとともに作動流体が流れる作動流体流路と、
前記作動流体流路と、前記スラスト軸受及び前記一対のスラストカラーが収容された軸受空間と、を隔てる隔壁と、をさらに備え、
前記環状流路は、少なくとも前記隔壁によって囲まれる空間により形成される第3排油流路を含むことを特徴とする請求項1乃至9の何れか一項に記載のターボ機械。 - 回転軸と、
前記回転軸の周りに設けられた一対のスラストカラーと、
前記一対のスラストカラー間の軸方向位置において、前記回転軸の周りに設けられるスラスト軸受と、
前記回転軸の周りに略環状に設けられ、前記スラスト軸受と前記スラストカラーとの間の摺接部を潤滑した後の潤滑油を排出するための環状流路と、を備え、
前記環状流路は、
前記環状流路の下方領域を形成するとともに前記環状流路内の前記潤滑油を下方に排出するための排油口部と、
前記環状流路の上方領域を形成するように前記排油口部よりも上方に設けられ、前記摺接部からの前記潤滑油を前記回転軸の周方向に案内して前記排油口部に導くように構成された油案内流路部と、
を含み、
前記環状流路の前記上方領域を形成する前記油案内流路部は、
前記回転軸の回転方向における上流側の第1位置において最小流路断面積を有し、且つ、前記第1位置よりも下流側の第2位置において最大流路断面積を有し、
前記油案内流路部の各位置における前記潤滑油の流速をVとし、前記油案内流路部の各位置における流路断面積をSとし、前記スラスト軸受への前記潤滑油の供給量をQとしたとき、V×S>Qの関係式を満たす
ように、前記回転方向に関して非対称の形状を有する
ことを特徴とするターボ機械。 - 前記ターボ機械は、前記回転軸の両側にそれぞれ設けられるタービンと圧縮機とを備える過給機であることを特徴とする請求項1乃至11の何れか一項に記載のターボ機械。
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US20070092387A1 (en) * | 2005-10-21 | 2007-04-26 | Borgwarner Inc. | Oil discharge assembly for a turbocharger |
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