JPS60168917A

JPS60168917A - 気体軸受装置

Info

Publication number: JPS60168917A
Application number: JP59024085A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Katayama; 薫片山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-02-10
Filing date: 1984-02-10
Publication date: 1985-09-02
Also published as: DE3503695A1; US4573808A; GB8502476D0; GB2153928A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）この発明は例えば自動車用のターボチャージｌｌやガス
タービン等に使用される気体軸受装置の改良に関する。

（従来技術）潤滑用の油を用いない気体軸受は、摩擦トルクの低いこ
と、回転が特に滑らかなこと、高低温に使用できること
等の特徴のために、気体の圧縮機を必要とするにもかか
わらず、様々な分野で使われている。

第１図は自動車用のターボチせ一ジャの軸受に気体軸受
を適用した例で〈［８滑Ｊ第１５巻第９号ｐ５９５〜ｐ
６０１・・・十合晋−著゛日本における気体軸受実用化
の現況”−１９７０年刊行参照）、１はタービン、２は
コンプレッサのインペラ、３はタービンハウジング、４
はコンプレッザハウジング、５はセンタハウジングであ
る。

タービン１とインペラ２とは共通回転軸としてのシャフ
ト６により一体的に連結され、シャフト６がセンタハウ
ジング５に嵌装されたジャーナル軸受７の軸受孔８に所
定の間隙で挿入されている。

ジャーナル軸受７の内部には多数噛の吸気孔９が形成さ
れており、この吸気孔９の先端にそれぞれ軸受面１０に
開口する絞り部１１が設けられる。

ジャーナル軸受７の外周部には各給気孔９に連通づる円
周溝１２が形成され、センタハウジング５を貫通して円
周溝１２に接続する給気管１３を配設している。

他方、１４はスラスト軸受で、この軸受１４にも給気管
１３に接続する給気孔１５と、給気孔１５の先端にイン
ペラ２背側に開口する絞り部１６が形成される。尚、図
示はされていないが、タービン側にも同様のスラスト軸
受が設けられている。

いま、図外の圧縮機から給気管１３を介して圧縮空気（
加圧空気）が送られると、この圧縮空気は各給気孔９，
１５から絞り部１１．１６を通ってシャフト６およびイ
レンペラ２と各軸受７，１４との間隙に噴出、供給され
、これによりシｐフト６が軸受面１０および１４から浮
トして、軸受７．１４と摺接することなく支持されるの
である。

なお、１７．１８は圧縮空気の１７１気潜で、軸受７に
供給された圧縮空気を排気溝１７．１８から排気管（図
示しない）を介して外部に排出する。

しかしながら、このような従来例にあっては、タービン
１が高温（例えば９００’Ｃ）の排気ガスにさらされる
ため、その熱がシ１シフト６に伝達されシトフト６が高
温になる反面、外気にさらされるレンタハウジング５や
内部を圧縮空気が通るジャーナル軸受７等では、それほ
ど温度がＩ−昇することがなく、そのため高温のシせフ
ト６に対してかなりの温度差が生じることになる。

周囲の温度によって軸受性能に影響を及ぼづ心配はなく
、またジャーナル軸受７等が比較的低温に保たれるとい
う利貞があるが、このＪ、うに温度差を生じると、これ
らの熱膨張の差ににす、シＰフト６ど軸受７どの間隙が
狭まってしまい、この結果軸受７の機能が低下すると共
に、特に高速回転時には振動等によってシャフト６と軸
受７とが摺接しやすくなり、これらが摩耗したり焼付き
かねず、ひどいときには破損するといった問題がある。

（発明の目的）この発明は、熱膨張に起因する軸受との間隙の挟まりを
防ぐようにして上記問題点の解決を図り、信頼性の高い
気体軸受装置を提供づることを目的としている。

（発明の開示）そのため第１の発明は、内部に中空部を形成した円筒部
材がシャフトの外周に同軸上に配設され、円筒部材の側
面の面板を介してシャフトに固定される。

そして、この円筒部材がジャーナル軸受に、イの軸受面
に所定の間隙で挿入され、この間隙に圧縮空気を供給す
ることにより、円筒部材を介してシャフトを支持させる
。

ターボチャージＶ等においては、タービンと共にシャフ
トが高温になるが、シャフトとの連結部分が減少するた
め、その熱が円筒部材まで伝わりにりくく、したがって
円筒部材の熱膨張が抑えられ、軸受に対する所定の間隙
が保たれるのである。。

また、第２の発明は、上記円筒部材に複数の穴が設けら
れ、この穴は円筒部材の円筒面や側面に開口してその中
空部に連通ずるように形成される。

円筒部材と軸受との間隙に供給された圧縮空気は、円筒
部材の穴を通って中空部を流れるようになり、円筒部材
を良く冷却する。したがって、円筒部材の熱膨張がより
抑えられ、軸受との間隙が一層安定に保たれる。

（実施例）第２図は本発明を自動車用のターボチャージャに適用し
た例を示すもので、１はタービン、２はコンプレッサの
インペラ、３はタービンハウジング、４はコンプレッサ
ハウジング、５はヒンタハウジングである。

このタービン１はインペラ２とを連結する回転軸として
のシャフト１９は、センタハウジング５に嵌装されたジ
ャーナル軸受２ｏの軸受孔２１に挿入されるが、このシ
ャフト１９の外周に円筒部材２２が同軸上に配設される
。

この円筒部材２２は、シャフト１９のジャーナル部どな
る円筒部２３とその側面の面板２４とからなり、内部に
中空部２５が形成されると共に、面板２４がシャフト１
９に例えば圧入され、面板２４を介してシトフト１９に
固定される。

そして、この円筒部２３がジャーナル軸受２０に対して
所定の間隙２６で挿入され、この場合例えば２０〜３０
μの間隙２６に設定、される。

一方、ジャーナル軸受２０は、はぼ第１図と同様に、そ
の内部に多数の給気孔２７が形成され、それぞれ給気孔
２７の先端に軸受面２８に［１１０１６絞り部２９が設
けられる。絞り部２９　Ｊ５よび給気孔２７は軸方向と
円周方向に均等に設けられる。

ジャーナル軸受２０の外周とセンタハウジング５内周と
の間に給気孔７に連通する空隙３１が形成され、この空
隙３１にセンタハウジング５を貫通して配設された給気
管３２が接続される。

この給気管３２には図示しない圧縮機が接続され、この
圧縮機から所定の圧力の圧縮空気が供給される。

また、ジャープル軸受２０の軸受面２８の中央部円周に
排気溝３３が形成され、この排気溝３３は軸受２０およ
びセンタハウジング５を貞通する排気管３４に接続され
る。

なお、３５．３６はスラスト軸受を示し、ぞの他の構成
について第１図と実質的に同一部分には同符号を付し申
複説明を省１する。

このような構成により、圧縮機から給気管３２を介して
送られた圧縮空気は、空隙３１から各給気孔２７，１５
、絞り部２９．１６を通ってジャーナル軸受２０とシャ
フト１９４こ固定された円筒部材２２どの間隙２６およ
びスラス１へ軸受３５とインペラ２等の間隙に噴出、供
給される。

したがって、その圧縮空気により、ジャーナル軸受２０
からシャフト１９が円筒部材２２とＪｔに浮上し、ま）
（インペラ２がスラスト軸受３５がら１１１１れ、これ
に」：リシトフト１９が回転自由に支持されるのである
。

ところで、このようなターボチＶ−ジャでは、タービン
１が高温のガスにより駆動されるために、そのガスの熱
がタービン１からシャフト１９に伝達され、シャフト１
９がかなりの高温になる。

ところが、シャフト１９の外周には円筒部材２２が面板
２４を介して固定されており、このためシャフト１９と
円筒部材２２との連結部分が少なく、伝熱面積が小さい
ものとなっている。

したがって、シャフト１９から円筒部材２２に熱が伝わ
りにくく、これによりシャフト１９が高温になっても円
筒部材２２がそれほど高温になることがなく、熱による
膨張が抑えられるのである。

この結果、従来例のように熱膨張に起因してジャーナル
軸受２０との間隙が狭まるようなことはなく、所定の間
隙を保つことができ、軸受２０等の摩耗や焼付きの心配
が回避されると共に、常に気体軸受としての良好な機能
を輯持することができる。

第３図、第４図は第２の発明の実施例を示づもので、シ
ャフト１９に固定される円筒部材３７に、その中空部２
５と外部どを連通づる複数の穴３８゜３９が形成される
。

この場合、円筒部材３７の側面の面板４０に４つの穴３
８が均等に開設されると其に、円筒部４１の中央部にほ
ぼ同じ４つの穴３９が円周方向に均等に開設される。こ
の穴３９は第２図に示すジャーナル軸受２０の排気溝３
３に聞［１する。

なお、４２は補強用の面板で、この面板４２と側面の面
板４０とで円筒部材３７をシ１Ｔ）１〜１９に固定する
ようにしても良い。ただし、このとき面板４２にも面板
４０と同じように穴３８が形成される。

これによれば、給気孔２７、絞り部２９から円筒部材３
７とジャーナル軸受２０との間隙に供給された圧縮空気
は、軸受２０の排気溝３３からハウジング５外に排出さ
れる一方、円筒部材３７の両側面から面板４０の穴３８
を通つ−（中空部２５に流入し、円筒部４１の穴３９か
ら排気溝３３へと流れるようになる。

したがって、円筒部材３７およびシャフ１〜１９が圧縮
空気によって良く冷却され、このため円筒部材３７の熱
膨張を充分に抑えることができ、軸受２０との間隙を一
層安定した状態に保つことができる。

なお、穴３８．３９は円筒部材３７と軸受２０との間隙
から離れた位貿にあるので、軸受２０の機能に悪影響を
及ぼす心配はない。

第５図は、同じ（本発明の他の実施例を示づもので、円
筒部材４３の中空部２５に連通する穴３９．４４を円筒
部４５のみに形成したものである。

この場合、穴３９は円筒部４５の中空部に開設される一
方、円筒部４５をジャーナル軸受２０よりも長くして、
ジャーナル軸受２０からはずれた位胃の円筒部１１５に
穴４４が開設される。

この穴３９．４４は円筒部４５の円周方向に均等に複数
開設され、これによれば側面の面板４６に穴を設けない
ため、面板４６の強度が高められる。

（発明の効果）自動車用のターボチャージｖ等のにうに回転するシＶフ
トがかなりの高温になっても、その熱が円筒部材にそれ
ほど伝わることがないため、熱膨張ににり円筒部材と軸
受との間隙が狭まることを抑制でき、軸受として安定し
た性０ピを確保することができる。

Ｊ、た、圧縮空気にＪ、り円筒部材が的確に冷ｕ＋され
るので、円筒部材と軸受とでほぼ所定の間隙を保つこと
ができ、一層優れた軸受ｔ！Ｉ能を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の構成断面図、第２図は本発明の実施例
を示す構成断面図、第３図、第４図は水弟２の発明の実
施例を示す円筒部材の断面図と側面図、第５図は同じく
本発明の池の実施例を示４部分構成断面図である。１９・・・シャフト、２０・・・ジャーナル軸受、２２
・・・円筒部材、２５・・・中空部、２７・・・給気孔
、３７・・・円筒部材、３８．３９・・・穴、／Ｉ３・
・・円筒部材、４４・・・穴。

Claims

【特許請求の範囲】１６　外部から供給される加圧空気によりシ１１フ１〜
を軸受から浮上させる気体軸受装置において、シャフト
との間に環状の中空部を形成するように円筒部材をシャ
フトの外周に同軸上に固定し、この円筒部材を軸受に所
定の間隙で挿入し、この間隙に加圧空気を供給するよう
にしたことを特徴とづる気体軸受装置。２、　外部から供給される加圧空気にＪ：リシャフ１〜
を軸受から浮上させる気体軸受装置において、シャフト
どの間に環状の中空部を形成するように円筒部材をシ１
７７１−の外周に同軸十に固定し、この円筒部材を軸受
に所定の間隙で挿入し、この間隙に加圧空気を供給づる
一方、前記円筒部材に間口してその中空部に連通ずる複
数の穴を形成したことを特徴とプる気体軸受装置。３、　上記穴は、上記円筒部材と軸受との間隙から離れ
た位置に形成される特許請求の範囲第２項記載の気体軸
受装置。