JPS61189317A - 空気軸受装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ターボチャージャなどに用いる空気軸受装
置に関する。

［従来技術］ 空気軸受には、周知のように、動圧型と静圧型とがある
。

動圧型は、軸にヘリングボーン形状又は、対のスパイラ
ル形状のグループを設けたものである。

更に詳しく述べると、軸には、軸の左右に分れる前述の
形状の多数の斜の細い溝と山が刻まれた動圧型の軸受部
が設けられ、これと軸受とで構成される軸受すきまに、
軸の回転によって周囲の気体（空気）をかきこみ、その
空気の圧力作用、いわゆる動圧効果によって軸を浮上さ
せるものである。

通常この斜の細い溝の深さは２０μ程度又はこれ以下で
ある。この動圧型の適用をターボチャージャで試みる例
として、特開昭５８−３７３１９などがあげられる。

また静圧型は、軸受すきまに外部から圧力空気　。

を供給し、その静圧により軸を浮上させるものである。

これらの空気軸受を適用する狙いは、いずれも摩擦損失
低減によるターボチャージャ等の加速性並びに、原動機
低速トルク及び加速性の向上、或いは、潤滑油を省略で
きることなどである。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このような従来の動圧型空気軸受にあっ
ては、軸の回転によって生ずる動圧効果を用いて軸を浮
上させる構造となっていたため、高速回転に達するまで
、例えば、ターボチャージャでは１万ｒｐ＋ｍ程度、ま
たはそれ以上に達するまで、軸が浮上せず軸受と固体接
触するという問題点があった。

このため、■原動機の低速状態で摩擦損失を生じ、ター
ボチャージャの加速性、即ち、原動機低速トルク及び加
速性向上の改善効果が期待していたものより低くなる。

■原動機の始動及び停止のたびに軸接触を生ずるので、
長期間使用すると摩耗により軸受に損傷を生ずるという
付随的問題点を生ずるものであった。

しかして、前記公報のものは、この動圧型空気軸受に高
圧空気を供給するようにしているが、この高圧空気はコ
ンプレッサホイール側高圧空気室のものを用いる為、始
動、停止時は勿論、低速回転でも所定の圧力とならず、
結局、前述の動圧型の持つ問題点を生ずるものであった
。

また、静圧型空気軸受は、負荷能力が高く前述の欠点が
ない代りに、空気ポンプを必要とするので、そのための
余分な駆動エネルギを消費するという問題点があった。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
るもので、軸受構造を動圧型と静圧型のハイブリッド構
造として、動圧効果だけでは軸が浮上しないような低速
回転ｆｉＡ域では軸受部へ空気を圧送して軸を浮上させ
ることにより上記問題点を解決することを目的としてい
る。

［問題点を解決するための手段］ この発明は前記目的を達成するため、動圧型軸受にアキ
ュムレータよりの圧力空気を軸受すきまに供給する通路
を設けると共に、運転条件に応じて前記通路による圧力
空気の供給を制御する制御装置を設けたものである。

［作用］ 低速回転領域においては、シリ御装置により軸受部にア
キュムレータより通路を介して圧力空気を送り、その静
圧により軸を浮上させるので、軸の固体接触が防止され
る。また、高速回転領域ではアキュムレータよりの圧力
空気を制御装置のストップ弁により止め、専ら、動圧効
果により軸を浮上させ固体接触を防止する。このように
、圧力空気の不要な運転条件でアキュムレータの圧力空
気を使用しないので、そのための駆動エネルギを「約で
きることになる。

［実施例］ 第１図は、この発明の一実施例を示す図である。

まず構成を説明すると、軸１は軸受部２においてへリン
グボーン形状又は、対のスパイラル形状のグループが円
周上に形成されている。即ち、斜の細い溝３及び山４が
左右に分れて多数段けられ、その深さ又は高さは２０μ
程度のものである。

この軸受部２に対面して軸受すきま６を介して円筒状の
軸受７が左右幅を若干多くして設けられる。軸受７は多
孔質の軸受材で例えば焼結合金よりなり、ケース８にそ
の外周を保持される。軸受７の孔１７は多数の通路を形
成し、ケース８の導入口９とは外周溝５により連通し、
そして内周は軸受すきま６に連通する。アキュムレータ
１０は圧力空気を蓄えており、制御装置１９により、運
転条件に応じて、この圧力空気を前述の軸受７の通路１
７を介して軸受すきま６に供給する。

溝３、山４よりなる軸受部２と軸受７は動圧型、また、
軸受部２と軸受７と通路１７とアキュムレータ１０など
は、静圧型の空気軸受を夫々構成し両者のハイブリッド
化が行なわれている。

なお、多孔質通路１７は普通のオリフィス絞り又は、自
戒絞りでもよく、或いはその他のものとの組合せでもよ
い。

第２図は、自動車用ターボチャージャに適用した場合の
軸受空気供給系統を示した図である。

空気の導入口９には空気配管１５を介してアキュムレー
タ１０より圧力空気が供給され、この圧力空気はバッテ
リイ１６によって駆動される空気ポンプ１１で発生され
る。空気配管１５に設けられたストップ弁１２は判断回
路１３により開閉制御され、この判断回路１３には図示
しない回転数検出装置による軸回転数信号２０及び原動
機のイグニッションスイッチによるイグニッション信号
２１が入力される。このイグニッション信号２１はディ
ーゼルエンジンの場合、燃料遮断弁の開閉信号にする。

圧力スイッチ１４はアキュムレータ１０の内圧を検出し
、これが所定値以下に低下したとき、電動式の空気ポン
プ１１に信号を送り、これを作動して空気をアキュムレ
ータに供給するよう作用するスイッチである。

これらの判断回路１３、ストップ弁１２等は前述の制御
装置１９を構成するものである。

次に作用を説明する。

第１図において、制御装置１９は、軸接触を生ずる低速
回転域や起動停止時には、アキュムレータ１０よりの圧
力空気を導入口９、円周溝５及び無数の多孔質通路１７
を経て全周から軸受すきま６に供給して静圧にて軸１を
支持し、高速回転域には、圧力空気の供給を止め、ヘリ
ングボーン形状°　等の溝３及び山４の回転により周囲
空気をかきこみ、その動圧で軸１を支持し、これによっ
て、ターボチャージャの加速特性改善や軸接触による損
傷防止を図ることができると共に、出力損失やコスト上
昇を最低限度に１持できるものである。

具体的には、第２図に示すように、軸回転数信号２０と
イグニッション信号（ディーゼルエンジンの場合は燃料
遮断弁開閉信号）２１を入力する判断回路１３からの信
号でストップ弁１２が開閉し圧力空気の供給又は停止を
行なう。エンジンの起動停止を含めた負荷状態と軸回転
数及び圧力空気の状態を表に示すと以下のとおりである
。

上記の表より、圧力空気はエンジン起動時から供給し、
負荷要領によって決まる軸接触を起す回転数が一定値に
なる迄供給し、それ以上は停止して動圧型軸受として作
用させ、エンジン停止時には軸回転数が一定値に下ると
圧力空気の供給を開始し軸停止直前に停止することが判
る。

なお、アキュムレータ１０の内圧が所定圧より低下する
と、圧力スイッチ１４がこれを検出して空気ポンプ１１
を駆動し、その内圧を常時、所定圧以上に保つ。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、この発明によれば、その構成
を動圧型軸受に７キユムレータよりの圧力空気を軸受す
きまに供給する通路を設けると共に、運転条件に応じて
前記通路による圧力空気の供給を制御する制御Ｉｌ装置
を設ける構成としたため、動圧型と静圧型のハイブリッ
ド構造として軸の回転数に応じて軸受空気の供給停止を
行うことにより、動圧型と静圧型の特長を生かすことが
できると共に、ターボチャージャ等に適用した場合は、
軸接触による摩擦損失の増大なしに、加速性能改善効果
を最大限に発揮することができ、更に、圧力空気源の駆
動エネルギ節減、及び、軸接触による損傷防止を実現で
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図は自
動車用ターボチャージャへの適用実施例図である。 図面に現われた符号の説明 １・・・軸　　　　　　　　２・・・動圧型の軸受部３
・・・溝　　　　　　　　４・・・山５・・・円周溝　
　　　　　６・・・軸受すぎま７・・・軸受　　　　　
　　８・・・ケース９・・・空気導入口　　　１０・・
・アキュムレータ１１・・・空気ポンプ　　　１２・・
・ストップ弁１３・・・判断回路　　　　１４・・・圧
力スイッチ１５・・・空気配管　　　　１６・・・バッ
テリイ１７・・・多孔質の通路　　１９・・・制御装置
２０・・・軸回転数信号 ２１・・・イグニッション信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 動圧型軸受に、アキュムレータよりの圧力空気を軸受す
   きまに供給する通路を設けると共に、運転条件に応じて
   前記通路による圧力空気の供給を制御する制御装置を設
   けてなる空気軸受装置。