JPS632012B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はターボチヤージヤの軸受構造に関す
る。

従来よりターボチヤージヤにおいてはターボチ
ヤージヤの回転軸を支承するために種々の構造の
フローテイングラジアル軸受が採用されている。
例えば、ターボチヤージヤ回転軸を一対のフロー
テイングラジアル軸受により支承し、ターボチヤ
ージヤの軸受支承用円筒孔内にリング溝を形成し
てそのリング溝内に嵌着した一対のスナツプリン
グによつてラジアル軸受の軸方向移動を規制する
ようにしている。しかしながら、このようにスナ
ツプリングによつてラジアル軸受の軸方向移動を
規制するようにした場合にはスナツプリングと接
触する軸受端面がスナツプリングによつて損傷を
受けるという問題を生ずる。更に、ターボチヤー
ジヤの軸受支承用円筒孔内にリング溝を形成する
のに複雑な加工を必要とし、斯くして製造コスト
の高騰を招くという問題がある。また、フローテ
イングラジアル軸受として一対のフローテイング
ラジアル軸受をそれらと一体形成のスペーサを介
して互いに剛固に連結したフローテイングラジア
ル軸受が提案されている。この種のフローテイン
グラジアル軸受ではその軸長が長いために複雑な
精密加工が必要となるという問題があるばかりで
なく一対のフローテイング軸受が連動して運動す
るので振動の減衰作用が阻害されるという問題を
生ずる。更に、排気ターボチヤージヤでは排気タ
ービンに近い側のフローテイング軸受の方が温度
上昇しやすいがこのフローテイング軸受の熱がコ
ンプレツサに近い側のフローテイング軸受にスペ
ーサを介して容易に伝達するのでコンプレツサに
近い側のフローテイング軸受の温度も上昇してし
まうという問題がある。また、各フローテイング
軸受の摺動面の潤滑油が逃げにくいので軸受の摩
擦損失が増大するという問題がある。

本発明はフローテイング軸受が損傷を受けるこ
となく簡単な構造でもつてフローテイング軸受の
軸方向運動を規制でき、しかもターボチヤージヤ
の運転状態に拘わらずに常時良好な潤滑作用を確
保して摩擦損失を低減でき、更に全体構造を簡単
化することのできるフローテイングラジアル軸受
構造を提供することにある。

以下、添附図面を参照して本発明を詳細に説明
する。

第１図を参照すると、１は機関本体、２は吸気
マニホルド、３は排気マニホルド、４は燃料噴射
弁、５はターボチヤージヤを夫々示す。ターボチ
ヤージヤ５はセンターハウジング６と、このセン
ターハウジング６の一端部にバンド７によつて固
定されたタービンハウジング８と、センターハウ
ジング６の他端部にスナツプリング９によつて固
定されたコンプレツサハウジング１０と、センタ
ーハウジング６内に回転可能に挿入された回転軸
１１と、この回転軸１１の一端部に一体形成され
たタービンホイール１２と、回転軸１１の他端部
にナツト１３によつて固定されたインペラ１４と
を具備する。コンプレツサハウジング１０内には
空気流入口１５と、ベーンレスデイフユーザ１６
と、スクロール形の空気吐出室１７が形成され、
この空気吐出室１７は空気ダクト１８を介して吸
気マニホルド２に連結される。一方、タービンハ
ウジング８はスクロール形の排気ガス流入室１９
と、タービンノズル２０と、排気ガス流出口２１
とを具備し、排気ガス流入室１９は排気ダクト２
２を介して排気マニホルド３に連結される。機関
運転時にはインペラ１４の回転運動により圧縮さ
れた空気吐出室１７内の圧縮空気が空気ダクト１
８を介して吸気マニホルド２内に送り込まれる。
次いで吸気マニホルド２内に送り込まれた空気内
に燃料噴射弁４から燃料が噴射され、斯くして形
成された混合気が機関シリンダ内に供給される。
一方、機関シリンダから排出された排気ガスは排
気ダクト２２を介して排気ガス流入室１９内に送
り込まれ、次いで排気ガス流入室１９内の排気ガ
スはタービンノズル２０から噴出してタービンホ
イール１２に回転力を与えた後、排気ガス流出口
２１から排出される。

第１図に示されるように回転軸１１は中央軸部
分１１ａと、大径軸部分１１ｂと、小径軸部分１
１ｃから構成され、大径軸部分１１ｂとセンター
ハウジング６間にはシール用ピストンリング２３
が挿入される。また、センターハウジング６の内
部に貫通形成された軸受支承用円筒孔２４内には
互いに間隔を隔だてて一対のフローテイングラジ
アル軸受２５が配置され、このフローテイングラ
ジアル軸受２５によつて回転軸１１が回転可能に
支承される。一方、回転軸１１の小径軸部分１１
ｃ上には回転軸１１を軸方向において支承するた
めにスラスト軸受２６が設けられる。このスラス
ト軸受２６は一対のデイスク状ランナ２７を一体
形成したランナ部材２８と、これらの各ランナ２
７とわずかな間隔を隔だててランナ２７間に挿入
配置された固定軸受板２９から構成される。ラン
ナ部材２８はスペーサ３０並びにインペラ１４を
介してナツト１３により小径軸部分１１ｃに固定
され、一方固定軸受板２９は隔壁部材３１を介し
てスナツプリング３２によりセンターハウジング
６に固定される。また、隔壁部材３１とスペーサ
３０間はメカニカルシール構造３３となつてい
る。一方、センターハウジング６内には潤滑油注
入口３４と潤滑油分配孔３５が形成され、潤滑油
注入口３４は図示しない潤滑油供給ポンプに連結
される。固定軸受板２９内には回転軸１１の軸線
と平行に延びる潤滑油流出孔３６が形成され、こ
の潤滑油流出孔３６は潤滑油孔３７を介して潤滑
油分配孔３５に連結される。従つて潤滑油注入口
３４から注入された潤滑油は潤滑油孔３７を介し
て潤滑油流出孔３６からライナ２７と固定軸受板
２９間に流出し、斯くしてスラスト軸受２６の潤
滑作用が行なわれることになる。一方、センター
ハウジング６内には更に潤滑油分配孔３５からフ
ローテイング軸受２５に向けて延びる一対の潤滑
油供給孔３８が形成され、これら潤滑油供給孔３
８から流出する潤滑油によつてフローテイング軸
受２５の潤滑作用が行なわれることになる。

第２図を参照すると、センターハウジング６内
に形成された軸受支承用円筒孔２４はその全長に
亘つて同一の直径を有し、しかも潤滑油供給孔３
８並びに潤滑油排出開口３９を除いてリング溝等
が形成されていない滑らかな円筒状内壁面を有す
る。軸受支承用円筒孔２４と中央軸部分１１ａと
の間には同一形状を有する一対の中空円筒状フロ
ーテイングラジアル軸受２５と、これらラジアル
軸受２５間に配置された中空円筒状スリーブ４０
とが挿入される。第２図からわかるように各ラジ
アル軸受２５の外径は中空スリーブ４０の外径と
ほぼ等しく、一方中空スリーブ４０は各ラジアル
軸受２５の内径よりも大きな内径を有する。ま
た、各ラジアル軸受２５の外径並びに中空スリー
ブ４０の外径は円筒孔２４の内径よりもわずかば
かり小さく形成されている。更に、第２図から中
空スリーブ４０の軸方向長さはラジアル軸受２５
の軸方向長さより長いことがわかる。インペラ１
４（第１図）に近い側に位置するラジアル軸受２
５の端面はランナ２７の側壁面と接触可能に対面
配置されており、一方タービンホイール１２（第
１図）に近い側のラジアル軸受２５の端面は中央
軸部分１１ａと大径軸部分１１ｂの接続段部４１
と接触可能に対面配置されている。従つてランナ
２７並びに段部４１はラジアル軸受２５並びに中
空スリーブ４０の軸方向移動を規制するストツパ
の機能を果す。なお、ラジアル軸受２５並びに中
空スリーブ４０は、ラジアル軸受２５とランナ２
７間、各ラジアル軸受２５と中空スリーブ４０間
並びにラジアル軸受２５と段部４１間にわずかな
間隙が形成されるような寸法を有する。従つてラ
ジアル軸受２５並びに中空スリーブ４０はランナ
２７と段部４１によつて遊合状態で保持されるこ
とになる。第２図から第４図に示されるようにラ
ジアル軸受２５の周壁中央部には複数個の潤滑油
流通孔４２が形成され、これらの潤滑油流通孔４
２と整列可能なように潤滑油供給孔３８が配置さ
れる。一方、第２図、第５図並びに第６図に示さ
れるように中空スリーブ４０の外周壁面中央部に
はその全周に亘つて延びる外周溝４３が形成さ
れ、更にこの外周溝４３の底壁４４と中空スリー
ブ４０の内壁面とを連結する複数個の潤滑油流通
孔４５が中空スリーブ４０内に形成される。

ターボチヤージヤ運転時に潤滑油供給孔３８か
ら供給された潤滑油の一部はラジアル軸受２５と
円筒孔２４間の間隙に送り込まれ、残りの潤滑油
は潤滑油流通孔４２を介してラジアル軸受２５と
回転軸１１間の間隙に送り込まれる。ラジアル軸
受２５と円筒孔２４間の間隙内に送り込まれた潤
滑油は一方ではランナ２７或いは段部４１に向け
て流動し、他方では中空スリーブ４０と円筒孔２
４間の間隙に送り込まれる。中空スリーブ４０と
円筒孔２４間に送り込まれた潤滑油は次いで中空
スリーブ４０の外周溝４３内に送り込まれ、次い
でこの潤滑油は潤滑油排出開口３９から排出され
る。一方、ラジアル軸受２５と回転軸１１間に送
り込まれた潤滑油は一方ではランナ２７或いは段
部４１に向けて流動し、他方では中空スリーブ４
０と回転軸１１間の大きな間隙内に送り込まれ
る。中空スリーブ４０と回転軸１１間の間隙内に
送り込まれた潤滑油は次いで中空スリーブ４０の
潤滑油流通孔４５を介して排出される。また、回
転軸１１が回転するとラジアル軸受２５は回転軸
１１の回転方向と同一方向に回転軸１１よりも低
い回転数でもつて回転し、このときフローテイン
グラジアル軸受２５と円筒孔２４間の間隙はラジ
アル軸受２５と回転軸１１間の間隙とほぼ等しく
なる。一方、中空スリーブ４０の内周壁面と回転
軸１１間における粘性抵抗はラジアル軸受２５の
内壁面と回転軸１１間における粘性抵抗よりも小
さく、従つて中空スリーブ４０は回転軸１１の回
転方向にラジアル軸受２５よりも低い回転数で回
転する。従つて中空スリーブ４０とラジアル軸受
２５の接触端面は時々刻々変化しており、従つて
これら接触端面が偏減りすることがないのでこれ
ら接触面間に常時均一の潤滑油膜層を形成するこ
とができる。

本発明によれば上述のように中空スリーブ４０
とラジアル軸受２５の接触端面間に常時均一の潤
滑油膜層を形成できるのでそれら接触端面間にお
いて円滑な摺動が確保され、その結果接触端面に
おける摩耗を極度に低減することができるので十
分に長い寿命を確保することができる。また、ラ
ジアル軸受２５並びに中空スリーブ４０が回転軸
１１の軸線方向の移動を規制しているのではなく
回転軸１１の軸線方向の移動はスラスト軸受２６
のみによつて規制されている。従つてラジアル軸
受２５並びに中空スリーブ４０の軸線方向の寸法
に対してさほど高い精度が要求されず、斯くして
ラジアル軸受２５並びに中空スリーブ４０の加工
精度をさほど高くする必要がないという利点があ
る。また、タービンホイール１２に近い側のラジ
アル軸受２５はインペラ１４に近い側のラジアル
軸受２５に比べて温度が高くなり、従つてこれら
のラジアル軸受２５の熱膨張には差が生じる。し
かしながら、このように熱膨張に差が生じてもラ
ジアル軸受２５と中空スリーブ４０間の間隙は互
いに等しくなるように自動的に調節され、斯くし
てラジアル軸受２５と中空スリーブ４０の接触端
面間には常時適切な潤滑油膜が形成されるので、
ラジアル軸受２５の耐久性を向上せしめることが
できる。また、円筒孔２４はその全長に亘つて内
径が一定でありしかも円筒孔２４内にはリング溝
等を形成する必要がないので円筒孔２４の形成が
容易であるばかりでなく円筒孔２４の寸法精度が
向上するという利点もある。また、中空スリーブ
４０の潤滑油流通孔４５の両開口端は円筒孔２４
並びに回転軸１１と接触することがない。従つて
潤滑油流通孔４５の両開口端の周縁に面取りを施
こさなくともこれら両開口端周縁部が円筒孔２４
並びに回転軸１１に損傷を与えることがなく、斯
くして潤滑油流通孔４５の加工が容易であるとい
う利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るターボチヤージヤの側面
断面図、第２図は第１図の一部拡大側面断面図、
第３図はフローテイングラジアル軸受の軸断面
図、第４図は第３図の―線に沿つてみた断面
図、第５図は中空スリーブの軸断面図、第６図は
第５図の―線に沿つてみた断面図である。 ５……ターボチヤージヤ、１１……回転軸、１
２……タービンホイール、１４……インペラ、２
５……フローテイングラジアル軸受、２６……ス
ラスト軸受、４０……中空スリーブ、４２，４５
……潤滑油流通孔、４３……外周溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ターボチヤージヤの回転軸をターボチヤージ
   ヤハウジングの軸受支承用円筒孔内に挿入された
   一対の中空円筒状フローテイングラジアル軸受に
   よつて支承するようにしたターボチヤージヤの軸
   受構造において、ターボチヤージヤハウジングの
   上記軸受支承用円筒孔の直径をその全長に亘つて
   等しく形成し、該軸受支承用円筒孔内に一対の中
   空円筒状フローテイングラジアル軸受と、該ラジ
   アル軸受間に挿入された中空円筒状スリーブとを
   回転可能に配置し、該中空スリーブの外径を上記
   ラジアル軸受の外径とほぼ等しく形成すると共に
   該中空スリーブの内径を該ラジアル軸受の内径よ
   りも大きく形成し、該ラジアル軸受対と中空スリ
   ーブの軸方向移動を阻止するために該ラジアル軸
   受の両極端端面と遊合する一対のストツパを上記
   回転軸上に設け、該中空スリーブの外周壁面中央
   部に中空スリーブの全外周に亘つて延びる外周溝
   を形成し、該外周溝の底壁と中空スリーブ内壁面
   とを連結する潤滑油流通孔を中空スリーブに形成
   したターボチヤージヤの軸受構造。