JP6816961B2 - 排気ガスターボチャージャー - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文に記載された排気ガスターボチャージャーに関する。

このカテゴリーに属する排気ガスターボチャージャーは、コンプレッサロータを備えたコンプレッサハウジングを有し、そのロータはシャフトの一端に固定されている。

また、この排気ガスターボチャージャーは、タービンロータを備えたタービンハウジングを有し、そのロータは上記シャフトのもう一方の端に固定されている。

上記のコンプレッサハウジングとタービンハウジングの間にベアリングハウジングがあり、コンプレッサハウジングとタービンハウジングの両方に連結している。ベアリングハウジングには、この排気ガスターボチャージャーのシャフトのためのベアリング装置が取り付けてある。

図５は、既知の形態の同型のベアリング装置のベアリングブッシュを示し、ベアリングブッシュは環状の溝ＲＮが備わっており、オイル供給路としても設計されている。この既存のターボチャージャーのラジアルベアリングブッシュ（原文、環状の溝）は、ベアリングブッシュＬＢの外側円周面上または外側輪郭に配置されている（例示されている）。オイル供給孔(複数)は環状の溝に配置されており、ひとつのオイル孔をＯＺＢとして参照し、全部のオイル孔を表すものとする。

既知の従来型ベアリング装置では、排気ガスターボチャージャー運転中に異音および回転運動上の問題が起こることがある。

そこで本発明の課題は、異音や回転運動を改善するため、請求項１の前文に記載された種類の排気ガスターボチャージャーを提供することである。

この課題は、請求項１の機能によって解決される。このような形の本発明の排気ガスターボチャージャーの運転において、前述のシステムはすべりベアリングのロータ動力学的に対して（減衰および油作動に関して）異方性を現し、回転運動の問題とさらに異音に対し（特にサブシンクロナス運動メカニズムおよび油膜とのシンクロナイズ現象に関して）有意義な効果が得られる。

さらに、本発明の排気ガスターボチャージャーシステムの前述のベアリング部分を別の形態にすることによってさらなる非対称性を得ると、前述のシンクロナイズ現象を低減させることができる。

本発明の明細、特徴、効果について、以下の実施態様の詳細と図面で説明する。
図１は、本発明の排気ガスターボチャージャーの１つの実施形態の断面図である。 図２は、本発明のすべりベアリングブッシュを簡明に図式化したものである。 図３は、本発明の第二の実施形態の図２に対応する説明図である。 図４は、本発明の別の実施形態の図２に対応する説明図である。 図５は、従来技術のベアリングブッシュを簡潔に図式化したものである。

上述の書面による発明の開示と並んで、ここでは補足のため図１から４の図に明確に関連させて説明する。

図１は、排気ガスターボチャージャーをやや簡潔に図式化したものである。排気ガスターボチャージャー１がタービンハウジング５とコンプレッサハウジング９を含む。タービンハウジング５とコンプレッサハウジング９は、ベアリングハウジング８で連結されている。コンプレッサ背壁４がコンプレッサハウジング９のタービン側の連結部を形成する。コンプレッサハウジング９の中には、コンプレッサロータ２がある。タービンハウジング５にはタービンロータ６がある。コンプレッサロータ２はシャフト１０の一端１０Ａに固定され、タービンロータ６はシャフト１０の一端１０Ｂで固定される。シャフト１０は、この実施例ではベアリングブッシュ７Ａと７Ｂとを互いに距離を置いて配置したベアリング装置７を経由してベアリングハウジング８の中にラジアルに取り付けられている。スラスト軸受又はアキシアル軸受１１は、シャフト１０を軸方向に設置するベアリングハウジング８に取り付けられている。タービンロータ６は、内燃機関の排気ガスの流れによって回転する。このようにしてコンプレッサロータ２がシャフト１０を通じて同様に回転する。コンプレッサロータにより、内燃機関のチャチャージエアーが充填される。

本発明の排気ガスターボチャージャー１のベアリング装置７は、異方的ラジアル滑り軸受として作られている。始めに説明した通り、このラジアル滑り軸受の異方性は、ベアリング側、シャフト側および/またはベアリングハウジング８側で得ることができる。例として次に、ラジアル滑り軸受７のベアリングブッシュの異なった形状タイプをもとに異方性を得る方法を説明する。説明を簡潔にするために図２から４では、ベアリングブッシュの給油のための油孔は示されていない。その代り図１に一つの給油のための油孔を番号１４として示し、同様のものが図２から４のベアリングブッシュにも可能であるとした。その場合の油孔は一でも複数でもよい。これについては図５の番号ＯＺＢも参照されたい。

図２は、Ｍ１５を中心とする中央空洞部１６と環状溝１７を持つベアリングブッシュ１５の実施例を示す。環状溝１７はベアリングブッシュ１５に対しＶ幅分だけ中心から離れて設けられているので、環状溝１７の中心Ｍ１７が生じている。こうして生じた斜線部１８により、環状溝１７の輪郭が明示されている。

図３は、ブッシュの中心Ｍ１９、中心空洞部２１および環状溝２０を持ち、不均一な形に構築されているベアリングブッシュ１９を示している。そして２６から２９の丸みを帯びた角部分でつながる２２から２５の外郭線を持った実質的に四角形も表している。外郭線２５はここでベアリングブッシュ１９の円周３０からａだけ離れている。異なった挿入深さの数は、要求度に応じて異なる。例として、ここでは円周上を横切って挿入深さの変更を三回繰り返したものとする。

ベアリングブッシュ１９では、角部分２９の接線Ｔ１は、これに平行して移動した外側円周面３０の接線Ｔ２からｂだけ離れていて、ｂはａより小さい。特殊例としては、この距離ｂを０まで減少することによって、このシステムに外側円周面にａという寸法の深さを持つポケットだけを形成させることもできる。

図４は本発明の第三の実施の形態のベアリングブッシュ３１を表すもので、円形外周３３、円形空洞部３４および中心点Ｍ３１を示している。

ベアリングブッシュ３１には環状溝３２が設けられているが、そこに少なくとも一つの溝（しかしこの例では３５,３６,３７,３８の４つの溝）が備わっていて、流動に特有の影響を与える。

３５から３８の各溝は同一にできているので、溝３５を例にその構造を説明する。溝は先の尖った形で、接線４０によって環状溝３２の外郭線３９から始まる外郭３９を形成し、尖った先端４１で終わる。先端４１からは外郭線３９へ帰還線４２が戻る、これは接線４０に対して鋭角αをなす。それによって生じる環状溝３２の輪郭を斜線で表し、番号４３とした。一方図３の環状溝の輪郭は番号４４で示される。

この課題は、請求項１の特徴によって解決される。

つまり、本発明の排気ガスターボチャージャーには、異方的ラジアル滑り軸受として構築されたベアリング装置が備わっている。「異方的ラジアル滑り軸受」とは、「異方的」という定義通りその特性や働きが方向性に依存するような、この発明に適ったすべり軸受のことである。

これに従って、本発明の排気ガスターボチャージャーの滑り軸受構造では、その異方性を軸受側に持たせてもよいし、特にベアリングブッシュの運転に関してはシャフト側でもハウジング側でも構わない。

各狭義の請求項は、本発明をさらに有意義に展開させるものである。

つまり、本発明の原則に従えば、通常二つ設けられるベアリングブッシュのうち少なくとも一つが異方性を持つようにすることができる。

その場合、給油のための油孔で油の流動に繋がる不均一な形状の環状溝を持つベアリングブッシュを設けることができる。

代替として、ベアリングブッシュの中心から偏心的位置にあり、給油のための油孔と連結作用する環状溝を構築することもできる。その場合外側円周面に、ベアリングブッシュの中心から外れた位置に丸い輪郭の環状溝をつけることもできるし、円周面に異なった深さの作業が想定されている場合は別の自由な形状の輪郭でも構わない。

さらには、幅の異なる環状溝を円周面に設けることも可能である。

さらに別の代替として、流動に影響を与えるような特別な輪郭を環状溝につけることによって、回転体の運動原理に基づいてブッシュの回転数や油の還流または流動を最適化することも可能である。

この場合、重心のアンバランスが起こることがあるので、調整するかまたは建設的な処置で回避することが好ましい。

本発明の原理は、内部および外部の軸受面（シャフト/ブッシュおよび/またはブッシュ/ハウジング）のいわゆる「セミフロートまたはフルフロートベアリング」に適用できる。さらにこの原理は、シャフト、ブッシュおよび/またはベアリングハウジングにおいて、滑り軸受のさらに別の構造と組み合わせることもできる。ここでは、ベアリングブッシュまたはその環状溝の油孔の数や影響は殆どない。前述のように、ベアリングハウジングの領域の本発明に従い、一般的に可能な実施の形態を利用して、排気ガスターボチャージャーの滑り軸受の異方性を達成できるのなら、重心のアンバランスは問題にならない。

１ 排気ガスターボチャージャー
２ コンプレッサロータ
３ スラスト軸受
４ コンプレッサ背壁
５ タービンハウジング
６ タービンロータ
７ ベアリング装置
７Ａ、７Ｂ ベアリングブッシュ
８ ベアリングハウジング
９ コンプレッサハウジング
１０ シャフト
１０Ａ 端１
１０Ｂ 端２
１１ スラスト軸受装置
１２ シーリングブッシュ
１３ ベアリングボディ
１４ 給油するための油孔
１５ 異方性を持つラジアル滑り軸受ブッシュ
１６ 中央空洞部
１７ 環状溝
１８ 環状溝の輪郭
１９ ベアリングブッシュ
２０ 環状溝
２１ 中心空洞部
２２−２５ 外郭断面図
２６−２９ 角部分
３０ 外側円周面
３１ ベアリングブッシュ
３２ 環状溝
３３ 外側円周面
３４ 中央空洞部
３５−３８ 溝
３９ 外郭線
４０ 接線
４１ 先端
４２ 帰還線
４３、４４ 溝の輪郭
Ｔ１、Ｔ２ 接線線
Ｖ 移動幅
ａ、ｂ 距離
α 角度
Ｍ１５、Ｍ１７、Ｍ１９、Ｍ３１ 中心点

Claims (7)

1. 排気ガスターボチャージャー（１）であって、
   コンプレッサロータ（２）が、シャフト（１０）の第一の端（１０Ａ）に配置されたコンプレッサハウジング（９）と、
   タービンロータ（６）が、前記シャフト（１０）の第二の端（１０Ｂ）に配置されたタービンハウジング（５）と、
   前記コンプレッサハウジング（９）と前記タービンハウジング（５）の間に配置され、かつ前記両者と連結され、前記シャフト（１０）用のベアリング装置（７）を有するベアリングハウジング（８）、とを含み、
   前記ベアリング装置（７）が、異方的ラジアル滑りベアリング装置として設計され、
   前記ベアリング装置が少なくとも一つの異方性に設計されたベアリングブッシュ（１５，１９，３１）を有し、
   前記ベアリングブッシュ（１９）が不均一な環状の溝（２０）を有し、又は、前記ベアリングブッシュ（１５）がその中心点（Ｍ１５）に対してＶ幅分だけ偏心した環状の溝（１７）を有する、排気ガスターボチャージャー。
2. 前記ベアリングブッシュ（３１）が少なくとも一つの鋭角の尖端部（３５−３８）を備える環状の溝（３２）を有することを特徴とする、請求項１に記載の排気ガスターボチャージャー。
3. 互いに同じ角距離に位置する、４つの前記尖端部（３５−３８）が備わった、請求項２に記載の排気ガスターボチャージャー。
4. 請求項２または３に記載の排気ガスターボチャージャーで、ひとつまたは複数の溝（３５−３８）は、それぞれ前記環状の溝（３２）の接線（４０）から外周（３９）と、前記外周（３９）のもどりライン（４２）とから構成されており、前記もどりライン（４２）が前記接線（４０）に対し鋭角（α）をなすことを特徴とする、排気ガスターボチャージャー。
5. 前記ベアリング装置（７）が異方性に設計されたベアリングハウジング（８）を持つことを特徴とする、請求項１に記載の排気ガスターボチャージャー。
6. 前記環状溝は円周を横切った挿入深さの変更を有する、請求項１記載の排気ガスターボチャージャー。
7. 請求項２〜請求項６のいずれか一つに記載の異方性に設計されたベアリングブッシュ（１５，１９，３１）。