JP7257432B2 - 軸受装置および回転機械 - Google Patents
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Description
回転機械の回転シャフトを回転可能に支持するように構成された軸受装置であって、
軸受ハウジングに支持されるセミフロート軸受と、
前記軸受ハウジングに固定された回り止めピンであって、前記セミフロート軸受の外側面に形成された挿入孔に外周側から挿入される挿入部を有する回り止めピンと、を備え、
前記挿入孔又は前記挿入部の少なくとも一方は、前記回転シャフトの軸線に直交する平面視において、前記挿入孔又は前記挿入部のうちの他方に向かって突出する少なくとも1つの突出部を有する。
前記軸受装置と、
前記回転シャフトと、を備える。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
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。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。
図1は、本開示の一実施形態にかかる回転機械の構成を説明するための概略構成図である。図1では、回転機械1(ターボチャージャ1A)の軸線、すなわち回転シャフト2の軸線LAに沿った断面が概略的に示されている。
回転機械1は、図1に示されるように、回転シャフト2と、回転シャフト2を回転可能に支持するように構成された軸受装置3と、軸受装置3を収容する軸受ハウジング4と、を備える。軸受装置3は、軸受ハウジング4に支持されるセミフロート軸受5と、軸受ハウジング4に固定された回り止めピン6と、を備える。
図2は、本開示の一実施形態にかかる回転機械の軸受装置近傍の軸線に沿った断面を概略的に示す概略断面図である。図3は、本開示の一実施形態にかかる回転機械の軸受装置近傍の軸線に直交する断面(図2のA-B断面)を概略的に示す概略断面図である。
セミフロート軸受5は、図2に示されるように、回転シャフト2が挿通されるシャフト挿通孔51を有する筒状(図示例では、円筒状)に形成されている。セミフロート軸受5は、図2に示されるような軸線LAに沿った断面視において、軸方向Xに沿って延在してシャフト挿通孔51を構成する内側面52(内周面)と、軸方向Xに沿って延在する外側面53(外周面)と、内側面52および外側面53の軸端同士を繋ぐ一対の軸端面54A、55Aと、を有する。
具体的には、セミフロート軸受5は、セミフロート軸受5の外側面53と軸受ハウジング4の支持面44との間の外周側空間S1に形成される油膜を介して、軸受支持部43(軸受ハウジング4)に支持されるようになっている。セミフロート軸受5は、セミフロート軸受5の内側面52と回転シャフト2の外側面21との間の内周側空間S2に形成される油膜を介して、回転シャフト2を回転可能に支持するようになっている。また、セミフロート軸受5は、内周側空間S2に形成される油膜を介して回転シャフト2のラジアル荷重を負担するようになっている。セミフロート軸受5は、セミフロート軸受5の軸端面54A、55Aとスラストカラー31、32との間の軸方向隙間S3、S4に供給される潤滑油を介して、回転シャフト2のスラスト荷重を負担するようになっている。
セミフロート軸受5は、外側面53に形成された、回り止めピン6を挿入させるための挿入孔56を有する。図示される実施形態では、挿入孔56は、軸方向Xにおいて、セミフロート軸受5の中央位置に形成されているが、軸方向Xにおける上記中央位置からずれた位置に形成してもよい。挿入孔56には、回り止めピン6が外周側から挿入されている。挿入孔56は、外側面53に形成された挿入孔56の外側開口縁571からセミフロート軸受5の内周側に向かって延在している。図示される実施形態では、挿入孔56は、外側面53から内側面52までに亘り貫通する貫通孔56Aを含む。なお、他の幾つかの実施形態では、挿入孔56は、非貫通孔であってもよい。
回り止めピン6は、中心軸CAに沿って長手方向を有する棒状に形成されている。回り止めピン6は、中心軸CAの延在方向における一方側が上述した挿入孔56に緩く挿入されている。すなわち、回り止めピン6は、挿入孔56に対して隙間を開けた状態で嵌められている。回り止めピン6と挿入孔56との間の隙間は、上述した軸方向隙間S3、S4よりも短くなっており、セミフロート軸受5が軸方向Xにずれた場合に、セミフロート軸受5と一対のスラストカラー31、32とが接触する前に、回り止めピン6と挿入孔56とが接触するようになっている。
図4は、比較例にかかる軸受装置を説明するための説明図である。図4では、ターボチャージャ1Aに搭載された軸受装置03の軸線LAに直交する断面が概略的に示されている。
比較例にかかる軸受装置03は、図4に示されるように、軸受ハウジング4に支持されるセミフロート軸受05と、軸受ハウジング4に固定された回り止めピン06と、を備える。回り止めピン06は、セミフロート軸受05の外側面053に形成された挿入孔056に外周側から挿入される挿入部061を有する。
幾つかの実施形態にかかる軸受装置3は、図5~図9に示されるように、軸受ハウジング4に支持されるセミフロート軸受5と、軸受ハウジング4に固定された回り止めピン6と、を備える。回り止めピン6は、セミフロート軸受5の外側面53に形成された挿入孔56に外周側から挿入される挿入部61を有する。挿入孔56又は挿入部61の少なくとも一方は、図5、図7、図8に示されるような、回転シャフト2の軸線LAに直交する平面視において、挿入孔56又は挿入部61のうちの他方に向かって突出する少なくとも1つの突出部7を有する。軸受装置3は、セミフロート軸受5が回転シャフト2の径方向や周方向にずれた場合には、挿入孔56又は挿入部61の少なくとも一方に形成された突出部7(図示例では、凸曲面部71)が、挿入孔56又は挿入部61のうちの他方に接触するようになっている。
なお、図5~図9に示される実施形態では、挿入孔56又は挿入部61の何れか一方に突出部7が形成されているが、他の幾つかの実施形態では、挿入孔56および挿入部61の両方に突出部7が形成されていてもよい。
幾つかの実施形態では、図5~図7に示されるように、上述した少なくとも1つの突出部7は、回り止めピン6の挿入部61に形成されたピン側突出部7Aを含む。換言すると、挿入部61は、挿入孔56に向かって突出する少なくとも1つのピン側突出部7Aを有する。
幾つかの実施形態では、図8、図9に示されるように、上述した少なくとも1つの突出部7は、セミフロート軸受5の挿入孔56に形成された挿入孔側突出部7Bを含む。換言すると、挿入孔56は、挿入部61に向かって突出する少なくとも1つの挿入孔側突出部7Bを有する。
回転機械(1)の回転シャフト(2)を回転可能に支持するように構成された軸受装置(3)であって、
軸受ハウジング(4)に支持されるセミフロート軸受(5)と、
前記軸受ハウジング(4)に固定された回り止めピン(6)であって、前記セミフロート軸受(5)の外側面(53)に形成された挿入孔(56)に外周側から挿入される挿入部(61)を有する回り止めピン(6)と、を備え、
前記挿入孔(56)又は前記挿入部(61)の少なくとも一方は、前記回転シャフト(2)の軸線(LA)に直交する平面視において、前記挿入孔(56)又は前記挿入部(61)のうちの他方に向かって突出する少なくとも1つの突出部(7)を有する。
前記少なくとも1つの突出部(7)は、前記挿入部(61)に形成されたピン側突出部(7A)を含む。
前記少なくとも1つの突出部(7)は、前記挿入孔(56)に形成された挿入孔側突出部(7B)を含む。
前記少なくとも1つの突出部(7)は、前記回転シャフト(2)の前記軸線(LA)に直交する平面視において、凸湾曲状に突出する凸曲面部(71)を含む。
前記ピン側突出部(7A)は、前記回転シャフト(2)の前記軸線(LA)に直交する平面視において、凸湾曲状に突出するピン側凸曲面部(71A)を含み、
前記ピン側凸曲面部(71A)は、前記挿入部(61)の前記挿入孔(56)に対向する面(外側面65A)における前記回転シャフト(2)の径方向の半分以上の範囲にわたって形成された。
前記ピン側突出部(7A)は、
前記回転シャフト(2)の前記軸線(LA)に直交する平面視において、凸湾曲状に突出する第1のピン側凸曲面部(71C)と、
前記回転シャフト(2)の前記軸線(LA)に直交する平面視における前記第1のピン側凸曲面部(71C)よりも外周側において、凸湾曲状に突出する第2のピン側凸曲面部(71D)と、を含む。
前記挿入孔側突出部(7B)は、前記回転シャフト(2)の軸線(LA)に直交する平面視において、凸湾曲状に突出する挿入孔側凸曲面部(71B)を含み、
前記挿入孔側凸曲面部(71B)は、前記挿入孔(56)の前記挿入部(61)に対向する面(内側面57)における前記回転シャフト(2)の径方向の半分以上の範囲にわたって形成された。
前記少なくとも1つの突出部(7)は、前記回り止めピン(6)の中心軸(CA)に直交する平面視において、環状に形成された。
前記挿入孔(56)は、前記セミフロート軸受(5)の前記外側面(53)から内側面(52)までに亘り貫通する貫通孔(56A)を含み、
前記回り止めピン(6)は、前記セミフロート軸受(5)の前記内側面(52)と前記回転シャフト(2)の外側面(21)との間(内周側空間S2)に潤滑油を供給するための潤滑油流路(66)が内部に形成された。
前記回転シャフト(2)に取り付けられる一対のスラストカラー(31、32)であって、前記セミフロート軸受(5)の軸方向における一端部(54)および他端部(55)に対して各々が隙間(軸方向隙間S3、S4)を在して配置された一対のスラストカラー(31、32)をさらに備える。
上記1)から上記10)までの何れかに記載の軸受装置(3)と、
前記回転シャフト(2)と、を備える。
1A ターボチャージャ
2 回転シャフト
3,03 軸受装置
4 軸受ハウジング
5,05 セミフロート軸受
6,06 回り止めピン
7 突出部
7A ピン側突出部
7B 挿入孔側突出部
11 インペラ
12 タービンロータ
13 コンプレッサハウジング
14 タービンハウジング
31 スラストカラー
32 スラストカラー
41 内部空間
42 潤滑油導入路
43 軸受支持部
44 支持面
45 径方向孔
46 雌ねじ
47 プラグ
48 空間
49 排油空間
51 シャフト挿通孔
52 内側面
53 外側面
54 一端部
54A 軸端面
55 他端部
55A 軸端面
56,056 挿入孔
56A 貫通孔
57,057 内側面
61,061 挿入部
62 非挿入部
63 大径部
64 小径部
65,065 外側面
66 潤滑油流路
67 貫通孔
68 給油孔
71 凸曲面部
71A,71C,71D ピン側凸曲面部
71B 挿入孔側凸曲面部
72,75 最突部
73,76 外側凸曲面
74,77 内側凸曲面
CA (回り止めピンの)中心軸
L1 第1の仮想線
L2 第2の仮想線
LA (回転シャフトの)軸線
S1 外周側空間
S2 内周側空間
S3,S4 軸方向隙間
X (回転シャフトの)軸方向
XC (軸方向の)コンプレッサ側
XT (軸方向の)タービン側
Y (回転シャフトの)径方向
Claims (10)
- 回転機械の回転シャフトを回転可能に支持するように構成された軸受装置であって、
軸受ハウジングに支持されるセミフロート軸受と、
前記軸受ハウジングに固定された回り止めピンであって、前記セミフロート軸受の外側面に形成された挿入孔に外周側から挿入される挿入部を有する回り止めピンと、を備え、
前記挿入孔又は前記挿入部の少なくとも一方は、前記回転シャフトの軸線に直交する平面視において、前記挿入孔又は前記挿入部のうちの他方に向かって突出する少なくとも1つの突出部を有し、
前記少なくとも1つの突出部は、前記挿入部に形成されたピン側突出部を含み、
前記ピン側突出部は、前記回転シャフトの径方向における外側に向かうにつれて前記軸線からの距離が小さくなる外側凸曲面を有する、
軸受装置。 - 回転機械の回転シャフトを回転可能に支持するように構成された軸受装置であって、
軸受ハウジングに支持されるセミフロート軸受と、
前記軸受ハウジングに固定された回り止めピンであって、前記セミフロート軸受の外側面に形成された挿入孔に外周側から挿入される挿入部を有する回り止めピンと、を備え、
前記挿入孔又は前記挿入部の少なくとも一方は、前記回転シャフトの軸線に直交する平面視において、前記挿入孔又は前記挿入部のうちの他方に向かって突出する少なくとも1つの突出部を有し、
前記少なくとも1つの突出部は、前記挿入孔に形成された挿入孔側突出部を含む、
軸受装置。 - 前記少なくとも1つの突出部は、前記回転シャフトの前記軸線に直交する平面視において、凸湾曲状に突出する凸曲面部を含む、
請求項1又は2に記載の軸受装置。 - 前記ピン側突出部は、前記回転シャフトの前記軸線に直交する平面視において、凸湾曲状に突出するピン側凸曲面部を含み、
前記ピン側凸曲面部は、前記挿入部の前記挿入孔に対向する面における前記回転シャフトの径方向の半分以上の範囲にわたって形成された、
請求項1に記載の軸受装置。 - 前記ピン側突出部は、
前記回転シャフトの前記軸線に直交する平面視において、凸湾曲状に突出する第1のピン側凸曲面部と、
前記回転シャフトの前記軸線に直交する平面視における前記第1のピン側凸曲面部よりも外周側において、凸湾曲状に突出する第2のピン側凸曲面部と、を含む、
請求項1に記載の軸受装置。 - 前記挿入孔側突出部は、前記回転シャフトの軸線に直交する平面視において、凸湾曲状に突出する挿入孔側凸曲面部を含み、
前記挿入孔側凸曲面部は、前記挿入孔の前記挿入部に対向する面における前記回転シャフトの径方向の半分以上の範囲にわたって形成された、
請求項2に記載の軸受装置。 - 前記少なくとも1つの突出部は、前記回り止めピンの中心軸に直交する平面視において、環状に形成された、
請求項1乃至6の何れか1項に記載の軸受装置。 - 前記挿入孔は、前記セミフロート軸受の前記外側面から内側面までに亘り貫通する貫通孔を含み、
前記回り止めピンは、前記セミフロート軸受の前記内側面と前記回転シャフトの外側面との間に潤滑油を供給するための潤滑油流路が内部に形成された、
請求項1乃至7の何れか1項に記載の軸受装置。 - 前記回転シャフトに取り付けられる一対のスラストカラーであって、前記セミフロート軸受の軸方向における一端部および他端部に対して各々が隙間を在して配置された一対のスラストカラーをさらに備える、
請求項1乃至8の何れか1項に記載の軸受装置。 - 請求項1乃至9の何れか1項に記載の軸受装置
と、
前記回転シャフトと、を備える、
回転機械。
Priority Applications (6)
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