JPS62170727A - 排気タ−ビン過給機 - Google Patents

排気タ−ビン過給機

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JPS62170727A
JPS62170727A JP62007977A JP797787A JPS62170727A JP S62170727 A JPS62170727 A JP S62170727A JP 62007977 A JP62007977 A JP 62007977A JP 797787 A JP797787 A JP 797787A JP S62170727 A JPS62170727 A JP S62170727A
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JP
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bearing
sleeve
webs
supercharger
safety
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Application number
JP62007977A
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English (en)
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ノーバート・ツローホ
アーノー・フオルシユター
ウーベー・ミユンケル
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Howden Turbo GmbH
Original Assignee
Kuehnle Kopp and Kausch AG
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Publication date
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    • Y10S384/00—Bearings
    • Y10S384/90—Cooling or heating
    • Y10S384/901—Floating bushing

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】 本発明は、軸受ケージング内に配置されてシャフトを半
径方向において支承する、軸線方向での両端部領域名々
に内側軸受面及び外側ジャケット面を具えたスリーブと
、このスリーブの軸受ケージング内腔内ての回転を防止
する、やはり軸受ケーシング内に配置された安全手段と
を有し、スリーブと内腔壁との間隙内に存在する潤滑材
が緩衝を実現する（Ｊ１気クービン過給機に係わる。
カナダ特許第７１８７．１５号から、スリーブの一方の
軸線方向端部に市及びスリッ１へが設けられている排気
クーピン過給機か公知である。軸受ケーシングと回転不
能に結合された圧力ブレ−Ｉ・が対応するスリット及び
歯を有［、これらのスリブ１〜及＝４− び歯とスリーブの歯及びスリットとが係合する。
このような構成は、スリーブのシャフト回転軸線周囲へ
の回転を阻止するだけではない。その他の自由度も十分
に制限され、その際特に、長手軸線と直交する他の２空
間軸線の周囲への回転の自由度が実際上火われる。並進
の自由度も、スリーブ及び圧力プレートの歯の接触面に
おいて面加圧が生起するため少なからず制限される。こ
の公知スリーブのフローティング構成は、必要なように
実現されない。スリーブ中央には潤滑材用に２個の小孔
が設けられており、また該スリーブは比較的大きい質量
を有する。この公知排気タービン過給機では、約８０，
０００回転／ｍｉｎ、以下の回転数が実現され得る。
西独実用新案登録第７３３７６２４号からは、軸線方向
に互いに離隔した２個の軸受ブシュを有する排気タービ
ン過給機が公知である。２個の軸受ブシュ間の中央に第
三のブシュが配置され、このブシュは軸受ケーンング内
にプレス嵌めによって設置されている。両軸受ブシュは
、可能な僅かの回動を互いに独立に行ない招るように、
弾性要素によって中央のブシュと結合されている。上記
回動の緩衝には、潤滑用の圧力油が用いられる。このた
めフローテインク支持は達成されず、特に軸受ブシュは
シャツ１−の半径方向支持にも軸線方向支持にも有用て
ない。更に、軸受ブシ・ユは所Ｊｙの制限内で互いに独
立に運動する。
ロータが高速で回転すると゛オイルホイ・ンプ′。
と呼称される効果が現出し１１；、この効果は第一ある
いは第二の臨界回転数の２倍を上回る回転数において現
出し得る。上記効果によってシャフトは、シャツ１〜端
部かシへ・フトの回転に重なる第二の回転運動を幾何的
軸線周囲に行なう方向へと励起される。シャフトの、軸
線方向に互いに離隔して配置された二つの軸受面間に位
置する部分は反対方向に回動し、即ちいわゆる蝿約い効
果が生じる。
上記型なる回転運動がシャフトの回転数の１７２の回転
数で実現する場合、シャツｌ〜と軸受ブシュとの間に金
属接触が起こり祠、その結果軸受の支持力が全く失われ
、軸受が破壊される恐れがある。
シャフトの変形は、軸受ブシュ端部に許容できない縁部
圧迫をもたらし得る。シャツＩ・の回転数の約１７２の
回転数で自由に、かつ互いと共に回転する２個のフロー
ディング軸受ブシュは、僅かな半径方向運動及び傾斜運
動をその都度互いに独立に実施し得る。しかしこの構成
は、特に１５０，０００回転／　ｍ　ｉ　ｎを上回る非
常に大きい回転数で回転する小型のＪＪ＋気タービン過
給機において機能上確実な支承を可能にするには不十分
である。上記のような小型排気タービン過給択は、シャ
ツ１〜直径がきわめて小さいので対応して僅かな回転質
量しか有さす、シャツ１への変形に基づいて条件付けら
れる不均衡荷重はロータの質量の１００倍にまで達し得
る。上述のようなシャフトの撓み、乃至はそれによ−）
で生じるｌｌ’ｌｌ杓い効果は許容し難く大規模となり
得、それによって先に述べた機械的損傷がもたらされ爬
−るだ（・）でなく、強度の雑音発生も惹起され得る。
従って本発明は、特に回転数が大きく寸法が小さい１３
１気タ一ヒン過給機であって、非常に確実な機能並びに
長い耐用年数の下で良好なロータ安定性を保証する過給
機の提供を目的とする。排気タービン過給機はきわめて
細い、乃至可撓性のシャツ１〜を設置され爬るべきてあ
り、また摩擦損失は僅かに留められるべきである。回転
質量、特にタービン翼車、ｍｌいシャフト並びに圧縮１
ａＥ車の回転質量が小さい場合も安定なロータダイナミ
ックスと、更には雑音の少ない運転とが保証されるべき
である。排気タービン過給機は、１５０　、０００回転
を上回る、ネ冒こ少なくとら２００，０００回転／ｍｉ
ｎ、まての大回転数において機能上確実に、かつ長期間
作動するべきである。
上記目的達成のために、スリーブが軸線方向に互いに離
隔して位置する２個の、軸受面を具えた軸受ブシュに分
割されていること、両軸受ブシュは細長くかつ実質的に
剛性である複数個のウェブによって互いに結合されてい
ること、及び安全手段が軸受ケーシングと結合されたピ
ンを含み、このピンは上記ウェブのうちの１個に当接す
ることが提案される。
本発明による排気タービン過給機は単純な構造て非常に
確実に機能する点において優れ、その際回転数か１５０
，０００回転／＋ｎｉｎ、を上回る場合でも、軸受の損
傷あるいは不快な騒音は確実に回避され得る。シャツ１
−は、軸受摩擦損失が僅かであるためきわめて小さい直
径を有し得、安定な運転が先に示した詫欠点を伴うこと
なく達成される。２個の軸受ブシュ同士を直接結合する
べく配置された複数個のウェブは弾性てなく、従ってそ
れ自体剛性の紹造体を揚成し、この揚造体はその全体に
おいてフロー１〜し７，３、また長手軸線周囲への回転
以外のあらゆる運動を行ない袷る。細長い」二層ウェブ
によ−）で、両軸受ブシュは互いに対する幾何学的関連
性をｔ：Ｉｕ持する。ウェブ間に開口部が存在すること
によってスリーブの全質量は著しく減少され、このこと
は回転数が大きい場合の振動特性にとって特に重要であ
る。上記開口部はス１コツトとじて形成されており、こ
のスロットの周方向での幅は、＃（ｔｌ長いウェブの幅
よりはるかに広い。軸線方向に仲良するウェブは、その
全長にわたって実質的に同じ幅に形成されている。内側
軸受面の軸線方向長さが比較的短いことは摩擦の減少に
畜与し、一方外側ジャゲント面の、本発明によって内側
軸受面の軸線方向長さより大きく想定された軸線方向長
さは比１１１交的大きい圧搾油１６１をもたらし、それ
によ−）て良好な緩衝か確実に実現される。両軸受ブシ
ュが複数個のウェブによって直接結合され、前記ウェブ
間には開口部が存在することによって、潤泪材乃至油の
支障無い流れか保証される。
本発明によ−）で細長く形成されたウェブ並ひに該ウェ
ブよりはるかに幅広い開口部によって、軸受空隙から中
心部の方へと流れる潤滑材の滞留か回避され、その結果
、潤滑材の滞留に起因する望ましくない制動が防止され
る。スリーブ乃至両軸受ブシュは軸線方向荷重の受容に
は有用てなく、もっばらラジアル軸受としてのみ有効て
あり、なぜならそうてないと軸線方向力の受容かスリー
ブの自由な運動乃至フローティングを妨けるからである
。
木明ｉｎｎ　壽には詳述しないが、シャツ１〜用として
スラスト軸受も設置されている。本発明によって設置さ
れた安全手段はもっばらスリーブの、シャフトの回転方
向での固定に用いられる。ピンは複数個の結合ウェブの
うりの１個に、本発明の範囲内で実質的に点状に当接し
、該ウェブと係合する。
この手段によっては一つの回転自由度しか失われず、そ
の池の自由度は所与のクリアランスに対応−、１，１− して、フローＩ・して配置されたスリーブのために存続
する。安全手段は、スリーブの軸線方向運動の可能性を
一切制限しない。スリーブの回転軸線周囲への回転は、
該スリーブのその他の自由な運動乃至フローティングの
可能性を損なうことなく阻止され、その際当然ながら運
動の限界は組み込みの余裕に対応して、軸受ケーシング
内で有効である。ロータの重量かシー・フＩ・の不均衡
荷重に比較して非常に小さく、その際′″縄約ポテンシ
ャル“が対応して大きいという事実を考広して、両軸受
ブシュ乃至軸受面の間隔は比較的狭く規定されている。
本発明の特別な一構成は、内側軸受面の軸線方向長さが
外側ジャゲット面の軸線方向長さに対して０．２５〜０
５：１の比率を有することを特徴とする。
この特徴によって、一方では内側軸受面の領域において
きわめて僅かな軸受摩擦しか生ぜず、他方てはジャケッ
ト面が比較的大きいため良好な圧搾油桜街による優れた
安定性が保証されるような最適の寸法決定が達成される
。
本発明の別の重要な一暢成は、両軸受ブシュの内側軸受
面各々の軸線方向長さが軸受ブシュの内径に対して０．
３・−〇、５：１の比率を有することを特徴とする。ご
く小さいシャツＩ・直径との直接の関連て重要であるこ
の設置１によって、軸受摩擦損失が低減される。
本発明の特別の一構成ては、スリーブはクリアランスを
有する軸線方向両端部において安全要素、特に安全リン
グによって軸線方向変位を防止される。単純でコスＩ・
的に好ましい製造と、更にはスリーブの自由な運動とが
保証される。本発明の範囲内において、軸スラストはも
っばら分附したスラスト軸受によって受容される。上記
安全リングは、同時に絞り要素としても機能する。それ
によってジャケット面と軸受ケーシングの内腔の壁との
間の空隙内で高い圧力が発生し得、この圧力は圧搾油緩
衝との関連において特に重要である。同じ理由から、ジ
ャケット面のスリーブ中央の方を向いた端部も絞り部と
して形成されている。この形成は好ましくは、開口部の
形成乃至ウェブの加工の際に生じる突起部を存続させる
ことによって実現される。
本発明の更に別の一糀成において、スリーブは軸受ケー
シング内に、複数個のウェブか実質的に一水平面内に位
置し、かつウェブ間の開口部が垂直に下方乃至上方を向
くように配置されている。
ウェブは本発明によれば比較的細長く形成されて、シャ
ツ１〜側方に配置されている。油の一様で自由な流れが
、下方を向いた開口部によって保証される。２個の側方
ウェブをＩｆするスリーブの対称な揚造によって、取り
付はエラーが排除され得る。
本発明によるスリーブでは、ウェブの軸線方向長さは各
軸受ブシーＩ−のジャゲツＩ−面の軸線方向長さと実質
的に同じである。
本発明を、添付ｕ面に示した具体例に基づき以下に詳述
する。
ルに漣 第１図左手に圧縮機ケーシング２を、また右手にタービ
ンケーシング４を示す。圧縮機ケーシング２とタービン
ケーシング４とは、軸受ケーシング６を介して公知のよ
うに互いに結合されている。
圧縮機翼車１０はタービン翼車１２同様、シャフＩ〜１
４上に回転不能に配置されている。軸受ケーシング６内
での軸線方向支承には、スラスト軸受１６が用いられる
。穿孔１８を通して、特にモータからの圧力油が軸受ケ
ーシング６に供給され、この油は通常のように軸受の潤
滑及び冷却に用いられる。
シャツＩ〜１４は比較的小さい直径を有し、軸受ケーシ
ング６の内腔内で軸線方向に互いに離隔した２個の軸受
ブシュ２０．２２によって支承されている。
上記両軸受ブシュ２０．２２は軸線方向に伸長する２個
の細長いウェブ２４によって互いに結合されて、一体的
にスリーブ２６を構成している。この図には一方の、即
ち図Ｔ面の背後に位置する方のウェブ２４の力を示す。
地方のウェブは対応して、図平面手前に位置する。従っ
てスリーブ２６は両ウェブ２４間に、スロワ１〜として
形成された２個の開口部２８を有する。２個のウェブ２
４は実質的に一半径面内てそれぞれシャフト１４側方に
配置されており、垂直方向下方に位置する開口部２８を
通って、潤滑材は妨げられることなく流動し得、スリー
ブの中央領域における油の滞留とそれに起因する損失は
回避される。本発明によれば更に両ウェブ２４は、両軸
受ブシュ２０．２２の後段に詳述する外側シャケ・ント
面３２と軸線方向においてほぼ同じ長さを有する。
スリーブ２６は、安全リンク３０によって軸線方向運動
を防止されている。軸線方向での支承がもっばらスラス
ト軸受１６によって行なわれ、その際スリーブ２６は軸
受クーシンク６内において安全リング３０同士の間に、
クリアランスを設けて配置されていることが重要である
。本発明により軸線方向に伸長するスロワＩ〜として形
成された開口部２８によって、スリーブの全質量は最小
化され、慣性力が著しく減ぜられた際のスリーブの自由
な運動が実現される。
第２図に示した拡大図から知見されるように、外側ジャ
ケット面３２は内側軸受面３４より軸線方向において長
い。従って、軸受ケーシング６の内腔の壁、即ち軸受ケ
ーシング６の内表面３６とジャケット面３２との間には
、内側軸受面よりはるかに大きい面積及び軸線方向長さ
を有する圧搾油空隙が存在する。本発明によって大きい
圧搾油膜が生じ、上記圧搾油空隙に基づく機能上確実な
緩衝が達成される。本発明の範囲内において、側皮承部
の圧搾油空隙に各１個の穿孔３８．４０が達しており、
これらの穿孔３８．４０を経て圧力油が供給される。軸
受ブシュ２０．２２乃至スリーブ２６の軸線方向両端面
にスリーブ固定用に配置された安全リング３０は、同口
４に圧搾油空隙の絞り要素としても機能し、それによっ
て確実な圧力発生が保証される。ジャケット面の内側端
部も、絞り部として形成されている。
この形成は本発明によれば、ウェブ２４製造の際に開口
部の形成によって生じる、ジャケット面を僅かに越えて
半径方向外側へ突出する突起部を存続させることによっ
て容易に実現される。２個の軸受ブシュは各々、周方向
に等間隔に分配された４個の穿孔４２を具えた外周溝を
有し、上記穿孔４２を経て圧力油は内側軸受面３４に到
達する。本発明によれば内側軸受面３４には、軸線方向
においてスリーブ中央部の方へ向かう、直径の拡大され
た拡張部４４が接続している。この拡張部４４は連続的
に、やはりシャフト１４に対して対応する半径方向距離
を有するウェブ２４へと８行する。両拡張部４４は軸受
面のオーダの寸法の軸線方向延長部を有する。
即ち、内側軸受面３４は外側ジャケット面３２よりはる
かに小さく、その結果摩擦損失は僅かなものに維持され
得る。
第３図は、スリーブ２Ｇの固定手段乃至スリーブ２６の
回転の阻止手段を示す。この図からは、スリーブ２６の
一方のウェブ２４が知見され得る。軸受ケーシング６に
は安全ピン４６が配置されており、このピン４６の先端
はウェブ２４の側方表面４８に当接している。上記当接
は実質的に点状に実現し、それ以外スリーブ２６の運動
は妨げられない。安全ピン４６によっては、も−）ばら
回転が阻止される。本発明の範囲内において、ビン４６
は実質的に両軸受ブシュ２０．２２間の中央でウェブ２
４と係合する。回転を阻止されるほかは、スリーブ２６
はジャケット面及び軸受ケーシング間のクリアランス並
びに内側軸受面３４及びシャフト１４間のクリアランス
に対応して、また更には安全リングに対するクリアラン
スに対応して、自由にフロー１〜して配置されている。
安全ピン４６は、軸線方向での固定は一切実現しない。
安全ピン４６が半径方向にではなく、半径面に平行に配
置されていることも重要である。製造公差に起因して余
りに深くねじ込まれた安全ピン４６にシャフトが当たる
ことが回避される。軸線方向に伸長するウェブ２４は比
較的細長く形成されているが、それにもかかわらず軸線
方向に互いに離隔して位置する２個の軸受ブシュ同士の
強固な結合を保証する。本発明による２個のウェブ２４
は、本来開口部２８の領域に存在する材料を除去するこ
とにより、偉かな手間で製造される。
【図面の簡単な説明】
第１図は排気タービン過給機の軸線方向断面図、第２図
は２個の軸受ブシュを有するスリーブの拡大図、第３図
は第１図の線Ａ−Ａにおける断面図である。 ２・・・・・・圧縮機ケーシング、４・・・・・・ター
ビンケーシング、６・・・・・・軸受ケーシング、１０
・・・・・・圧縮機翼車、１２・・・・・・タービン翼
車、１４・・・・・・シャフト、１６・・・・・・スラ
スＩ・軸受、１８，３８，４０．４２・・・・・・穿孔
、２０．２２・旧・・軸−２０＝ 受ブシュ、２４・・・・・・ウェブ、２６・・・・・・
スリーブ、２８・・・・・・開口部、３０・・・・・・
安全リング、３２・・、・・・ジャケット面、３４・・
・・・・内側軸受面、３６・・・・・・内表面、４４・
旧・・拡張部、４６・・・・・・安全ピン、４８・・・
・・・側方表面。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）軸受ケーシング内に配置されてシャフトを半径方
    向において支承する、軸線方向での両端部領域各々に内
    側軸受面及び外側ジャケット面を具えたスリーブと、こ
    のスリーブの軸受ケーシング内腔内での回転を防止する
    、やはり軸受ケーシング内に配置された安全手段とを有
    し、スリーブと内腔壁との間隙内に存在する潤滑材が緩
    衝を実現する排気タービン過給機であって、前記スリー
    ブは各々前記軸受面を具えた、軸線方向において互いに
    離隔して位置する２個の軸受ブシュに区分されており、
    前記両軸受ブシュは複数個の細長くかつ硬いウェブによ
    って互いに結合されており、また前記安全手段は前記ウ
    ェブのうちの１個と係合するピンを含むことを特徴とす
    る排気タービン過給機。
  2. （２）細長いウェブが実質的に軸線方向に伸長して配置
    されており、かつその全長にわたって実質的に同じ幅に
    形成されており、及び／またはウェブ同士の間の開口部
    が周方向においてウェブより大きい角度領域を占めるス
    ロットとして形成されていることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項に記載の過給機。
  3. （３）軸受ブシュの内側軸受面の軸線方向長さが外側ジ
    ャケット面の軸線方向長さに対して０．２５〜０．５：
    １の比率を有し、及び／または軸受ブシュの内径に対し
    て０．３〜０．５：１の比率を有することを特徴とする
    特許請求の範囲第１項または第２項に記載の過給機。
  4. （４）各ウェブがウェブ同士の間に存在する開口部より
    はるかに小さい周方向領域を占め、及び／またはウェブ
    が一方のジャケット面と軸線方向において実質的に同じ
    長さに形成されていることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項から第３項のいずれかに記載の過給機。
  5. （５）各内側軸受面にスリーブ中央部のウェブの方へ向
    かう拡張部が接続し、この拡張部は好ましくは前記軸受
    面と実質的に同じ軸線方向長さを有することを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載の
    過給機。
  6. （６）スリーブがその、クリアランスを有する軸線方向
    両端部において安全要素、特に安全リングによって軸線
    方向変位を防止されており、及び／または安全要素が同
    時に、ジャケット面と軸受ケーシングの軸受ブシュを受
    容する内腔の壁との間に存在する潤滑材のための絞り要
    素としても機能することを特徴とする特許請求の範囲第
    １項から第５項のいずれかに記載の過給機。
  7. （７）ジャケット面及び／または内側軸受面の特にスリ
    ーブ中央の方を向いた端部が絞り部として形成されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第６項の
    いずれかに記載の過給機。
  8. （８）各軸受ブシュ用に別個の潤滑材供給部、特に穿孔
    が軸受ケーシングに設けられており、また各軸受ブシュ
    は潤滑材供給用の周方向溝を有し、その際特に４個の半
    径方向導入孔を経て潤滑材は内側軸受面に供給されるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項から第７項のいず
    れかに記載の過給機。
  9. （９）スリーブが軸受ケーシング内に、複数個のウェブ
    がシャフト側方において実質的に一水平面内に位置し、
    その際ウェブ間の開口部は下方乃至上方に垂直に位置す
    るように配置されていることを特徴とする特許請求の範
    囲第１項から第８項のいずれかに記載の過給機。
  10. （１０）軸受ケーシングに取り付けられた、特にねじ式
    に取り付けられた安全ピンの先端が１個のウェブの側方
    表面に当接し、及び／または安全ピンが半径面、特に垂
    直な半径面から所与の距離だけ離隔して配置されており
    、及び／または安全ピンがスリーブと実質的に軸線方向
    中央において係合することを特徴とする特許請求の範囲
    第１項から第９項のいずれかに記載の過給機。
JP62007977A 1986-01-16 1987-01-16 排気タ−ビン過給機 Pending JPS62170727A (ja)

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