JPWO2018030179A1 - 過給機 - Google Patents
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Abstract
ハウジング(ベアリングハウジング2)と、ハウジングに設けられ、軸受面7f、7gを有する軸受部材7と、軸受面7f、7gと回転軸方向に対向する被軸受面30a、40a、および、被軸受面30a、40aの外周から延在し、被軸受面30a、40aよりも軸受面7f、7gから離隔した離隔部(離隔面30b、40b、段差部30c、40c)が形成された大径部(カラー部8a、油切り部材21)を有するシャフト8と、を備える。
Description
本開示は、シャフトおよび軸受面を備える過給機に関する。
従来、シャフトが設けられた過給機が知られている。シャフトの一端には、タービンインペラが設けられる。シャフトの他端には、コンプレッサインペラが設けられる。過給機では、エンジンから排出される排気ガスによってタービンインペラが回転する。タービンインペラが回転すると、コンプレッサインペラが回転する。コンプレッサインペラの回転によって空気が圧縮される。圧縮された空気は、エンジンに送出される。
特許文献1には、ハウジングに形成された軸受孔に、軸受部材が収容された過給機が開示されている。軸受部材は、シャフトを回転自在に軸支する。
一般的に、シャフトやインペラあるいは軸受部材といった部品は、過給機の仕様に応じて設計が異なっている。そのため、各部品は、仕様ごとに製造されている。そこで、異なる仕様に対しても、部品を共通化することができる過給機の提案が希求されている。
本開示の目的は、仕様が異なる場合にも共通の部品を用いることができる過給機を提供することである。
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る過給機は、ハウジングと、ハウジングに設けられ、軸受面を有する軸受部材と、軸受面と回転軸方向に対向する被軸受面、および、被軸受面の外周から延在し、被軸受面よりも軸受面から離隔した離隔部が形成された大径部を有するシャフトと、を備える。
また、離隔部はテーパ形状であってもよい。
また、離隔部は、被軸受面よりも径方向外側に位置する離隔面と、離隔面と被軸受面との間に位置する段差と、を備えてもよい。
また、被軸受面の外径は、軸受面の外径よりも小さくてもよい。
また、軸受部材は、シャフトが挿通される環状の本体部の端部に軸受面が設けられてもよい。
本開示によれば、仕様が異なる場合にも共通の部品を用いることができる。
以下に添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き限定されるものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また直接関係のない要素は図示を省略する。
図1は、過給機Cの概略断面図である。以下では、図1に示す矢印L方向を過給機Cの左側として説明する。図1に示す矢印R方向を過給機Cの右側として説明する。図1に示すように、過給機Cは、過給機本体1を備える。過給機本体1は、ベアリングハウジング2(ハウジング)を備えている。ベアリングハウジング2の左側には、締結機構3によってタービンハウジング4が連結される。ベアリングハウジング2の右側には、締結ボルト5によってコンプレッサハウジング6が連結される。ベアリングハウジング2、タービンハウジング4、コンプレッサハウジング6は一体化されている。
ベアリングハウジング2のタービンハウジング4近傍の外周面には、突起2aが設けられている。突起2aは、ベアリングハウジング2の径方向に突出する。タービンハウジング4のベアリングハウジング2近傍の外周面には、突起4aが設けられている。突起4aは、タービンハウジング4の径方向に突出する。ベアリングハウジング2の突起2aとタービンハウジング4の突起4aは、締結機構3によってバンド締結される。締結機構3は、例えば、突起2a、4aを挟持するGカップリングで構成される。
ベアリングハウジング2には、軸受孔2bが形成されている。軸受孔2bは、ベアリングハウジング2を過給機Cの左右方向に貫通する。軸受孔2bに設けられた軸受部材7によって、シャフト8が回転自在に軸支されている。シャフト8の左端部には、タービンインペラ9が取り付けられている。タービンインペラ9は、タービンハウジング4内に回転自在に収容されている。また、シャフト8の右端部には、コンプレッサインペラ10が設けられている。コンプレッサインペラ10は、コンプレッサハウジング6内に回転自在に収容されている。
コンプレッサハウジング6には、吸気口11が形成されている。吸気口11は、過給機Cの右側に開口する。吸気口11は、不図示のエアクリーナに接続される。また、締結ボルト5によってベアリングハウジング2とコンプレッサハウジング6が連結された状態では、ベアリングハウジング2とコンプレッサハウジング6の対向面によって、ディフューザ流路12が形成される。ディフューザ流路12は、空気を昇圧する。ディフューザ流路12は、シャフト8の径方向内側から外側に向けて環状に形成されている。ディフューザ流路12は、上記の径方向内側において、コンプレッサインペラ10を介して吸気口11に連通している。
また、コンプレッサハウジング6には、コンプレッサスクロール流路13が設けられている。コンプレッサスクロール流路13は環状である。コンプレッサスクロール流路13は、例えば、ディフューザ流路12よりもシャフト8の径方向外側に位置している。コンプレッサスクロール流路13は、不図示のエンジンの吸気口、および、ディフューザ流路12に連通している。したがって、コンプレッサインペラ10が回転すると、吸気口11からコンプレッサハウジング6内に空気が吸気される。吸気された空気は、コンプレッサインペラ10の翼間を流通する過程において、遠心力の作用により加圧加速される。加圧加速された空気は、ディフューザ流路12およびコンプレッサスクロール流路13で昇圧されて、エンジンの吸気口に導かれる。
タービンハウジング4には、吐出口14が形成されている。吐出口14は、過給機Cの左側に開口する。吐出口14は、不図示の排気ガス浄化装置に接続される。また、タービンハウジング4には、流路15と、タービンスクロール流路16とが設けられている。タービンスクロール流路16は環状である。タービンスクロール流路16は、流路15よりもタービンインペラ9の径方向外側に位置する。タービンスクロール流路16は、不図示のガス流入口と連通している。このガス流入口には、不図示のエンジンの排気マニホールドから排出される排気ガスが導かれる。したがって、ガス流入口からタービンスクロール流路16に導かれた排気ガスは、流路15およびタービンインペラ9を介して吐出口14に導かれる。排気ガスは、その流通過程においてタービンインペラ9を回転させる。
そして、上記のタービンインペラ9の回転力は、シャフト8を介してコンプレッサインペラ10に伝達される。コンプレッサインペラ10の回転力によって、上記のとおりに、空気が昇圧されてエンジンの吸気口に導かれる。
図2は、図1の一点鎖線部分を抽出した図である。図2に示すように、ベアリングハウジング2の内部には軸受構造Sが設けられている。軸受構造Sでは、ベアリングハウジング2に油路2cが形成される。油路2cから軸受孔2bに潤滑油が流入する。潤滑油は、軸受孔2bに設けられた軸受部材7に供給される。
本実施形態では、一般的にセミフローティング軸受と呼ばれる軸受部材7が設けられている。軸受部材7は、環状の本体部7aを有する。本体部7aの内部には、シャフト8が挿通されている。本体部7aの内周面には、2つのラジアル軸受面7b、7cが形成されている。ラジアル軸受面7b、7cは、シャフト8の回転軸方向(以下、単に「軸方向」と称す)に離隔している。
本体部7aには、油孔7dが形成されている。油孔7dは、本体部7aを内周面から外周面まで貫通する。軸受孔2bに供給された潤滑油の一部は、油孔7dを通って、本体部7aの内周面側に流入する。本体部7aの内周面側に流入した潤滑油は、シャフト8とラジアル軸受面7b、7cとの間隙に供給される。そして、シャフト8とラジアル軸受面7b、7cとの間隙に供給された潤滑油の油膜圧力によって、シャフト8が軸支される。
また、本体部7aには、貫通孔7eが設けられる。貫通孔7eは、内周面から外周面まで貫通する。ベアリングハウジング2には、ピン孔2dが形成されている。ピン孔2dは、貫通孔7eに対向する。ピン孔2dは、軸受孔2bを形成する壁部を貫通している。ピン孔2dには、図2中、下側から位置決めピン20が圧入される。位置決めピン20の先端は、軸受部材7の貫通孔7eに挿入される。位置決めピン20により、軸受部材7の回転、および、軸方向の移動が規制される。
また、シャフト8には、本体部7aに対して、図2中、右側(コンプレッサインペラ10側)に油切り部材21(大径部)が設けられている。油切り部材21は、環状部材である。油切り部材21は、シャフト8の軸方向に伝ってコンプレッサインペラ10側に流れる潤滑油を、径方向外側に飛散させる。これにより、油切り部材21は、コンプレッサインペラ10側への潤滑油の漏出を抑制する。
また、本体部7aの軸方向の両端には、それぞれ軸受面7f、7gが形成されている。軸受面7fは、本体部7aのうちタービンインペラ9側の端部に形成される。軸受面7gは、本体部7aのうちコンプレッサインペラ10側の端部に形成される。油切り部材21は、本体部7aの軸受面7gと軸方向に対向する。軸受面7gには、油切り部材21から図中左側にスラスト荷重が作用する。
また、シャフト8には、本体部7aよりもタービンインペラ9側にカラー部8a(大径部)が設けられている。カラー部8aは、本体部7aの軸受面7fと軸方向に対向する。軸受面7fには、カラー部8aから図中右側にスラスト荷重が作用する。
このように、本体部7aは、位置決めピン20によって軸方向の移動が規制された状態で、油切り部材21およびカラー部8aによって軸方向に挟まれている。本体部7aと油切り部材21との間隙には、ラジアル軸受面7cを潤滑した潤滑油が導かれる。また、本体部7aとカラー部8aとの間隙には、ラジアル軸受面7bを潤滑した潤滑油が導かれる。これにより、シャフト8が軸方向に移動すると、油切り部材21またはカラー部8aが、本体部7aとの間の油膜圧力によって支持される。
また、本体部7aの外周面のうち、軸方向の両端側それぞれには、ダンパ部7h、7iが形成されている。ダンパ部7h、7iは、軸受孔2bの内周面と本体部7aとの間隙に供給された潤滑油の油膜圧力によって、シャフト8の振動を抑制する。
ベアリングハウジング2には、軸受孔2bよりも上方に飛散空間22、23が形成されている。飛散空間22は、軸受孔2bにおけるタービンインペラ9側の開口に連続している。また、飛散空間23は、軸受孔2bにおけるコンプレッサインペラ10側の開口に連続している。飛散空間22、23は、軸受孔2bよりも径方向外側で周方向に延在している。そして、飛散空間22、23は、排油空間24に連通している。排油空間24は、軸受孔2bよりも下方に形成される。また、軸受孔2bと排油空間24との間には、連通開口部25、26が形成されている。連通開口部25は、タービンインペラ9側で、軸受孔2bと排油空間24とを連通させている。連通開口部26は、コンプレッサインペラ10側で、軸受孔2bと排油空間24とを連通させている。
軸受部材7は、軸受孔2bよりも軸方向の全長が長い。本体部7aの両端に形成された軸受面7f、7gは、軸受孔2bからそれぞれ軸方向に突出している。そのため、ラジアル軸受面7bおよび軸受面7fを潤滑した後の潤滑油は、軸受面7fから径方向に飛散する。また、ダンパ部7hに供給された潤滑油は、軸受孔2bのタービンインペラ9側の開口から飛散する。飛散した潤滑油の大半は、カラー部8aの回転に伴う遠心力の作用の助けもあり、飛散空間22および連通開口部25を介して、排油空間24に排出される。
同様に、ラジアル軸受面7cおよび軸受面7gを潤滑した後の潤滑油は、軸受面7gから径方向に飛散する。また、ダンパ部7iに供給された潤滑油は、軸受孔2bからコンプレッサインペラ10側に飛散する。飛散した潤滑油の大半は、油切り部材21の回転に伴う遠心力の作用の助けもあり、飛散空間23および連通開口部26を介して排油空間24に排出される。
ここで、上記のシャフト8(タービンインペラ9およびコンプレッサインペラ10を含む)は、過給機Cの仕様に応じて設計される。そのため、シャフト8は、形状や寸法が仕様ごとに異なっている。また、例えば、過給機Cの容量が変われば、軸受部材7に要求される耐スラスト荷重性能も変わる。そのため、過給機Cの仕様ごとに、スラスト軸受面の形状、主には、スラスト軸受として機能させる面積も異なってくる。このように、過給機Cの仕様ごとに、シャフト8のみならず、軸受面7f、軸受面7gの面積を異にする軸受部材7も設計、製造される。そのため、多数の部品が製造、保管されることになる。本実施形態では、異なる仕様に対して、部品を共通化するべく、シャフト8が次のように構成されている。
図3(a)は、図2中左側の破線部分を示す。図3(b)は、図2中右側の破線部分を示す。図3(a)、図3(b)に示すように、軸受部材7の本体部7aのうち、タービンインペラ9側の端面には、軸受面7fが形成されている。また、本体部7aのうち、コンプレッサインペラ10側の端面には、軸受面7gが形成されている。軸受部材7の両端面には、面取り加工が施されている。そのため、厳密にいえば、軸受面7f、7gの外径は、本体部7aの外径よりも小さい。
また、図3(a)に示すように、シャフト8のカラー部8aは、シャフト8の小径部8bよりも径が大きい。換言すれば、カラー部8aは、本体部7aの外側で、小径部8bから径方向に突出している。ここで、小径部8bは、シャフト8のうち、ラジアル軸受面7bに対向する部位を含む。小径部8bは、本体部7aに挿通される。そして、カラー部8aの外径は、軸受面7fおよび本体部7aの外径よりも大きい。カラー部8aは、本体部7aよりもタービンインペラ9側に位置する。本体部7a側(軸受面7f側)に軸受対向面30が臨んでいる。つまり、本体部7aの端面は、軸受対向面30と対向する。
軸受対向面30は、被軸受面30aと、離隔面30b(離隔部)および段差部30c(離隔部、段差)と、を備えている。被軸受面30aは、離隔面30bよりもシャフト8の径方向内側に位置している。被軸受面30aは、小径部8bに連続している。より詳細には、被軸受面30aは、小径部8bから径方向に略垂直に起立している。つまり、被軸受面30aは、小径部8bから径方向に延在している。一方、離隔面30bは、被軸受面30aよりも径方向外側に位置している。離隔面30bは、被軸受面30aよりも軸受面7fから離隔している。離隔面30bは、被軸受面30aに対して、軸受面7fと反対側(図3(a)中、左側、軸受面7fから離隔する側)に位置している。より詳細には、被軸受面30aと離隔面30bとの間には段差部30cが設けられている。離隔面30bは、段差部30cを介して、被軸受面30aの外周縁に連続している。つまり、カラー部8aには、軸受面7fと回転軸方向に対向する被軸受面30a、および、離隔部(離隔面30bおよび段差部30c)が形成されている。離隔部(離隔面30bおよび段差部30c)は、被軸受面30aの外周から延在する。離隔部(離隔面30bおよび段差部30c)は、被軸受面30aよりも軸受面7fから離隔する。
段差部30cの外径は、被軸受面30a側から離隔面30b側に向かうにしたがって、漸増する。すなわち、段差部30cの外径は、軸受面7fから軸方向に離隔するにしたがって、漸増する。これにより、被軸受面30aと離隔面30bとの間に段差が形成される。離隔面30bは、被軸受面30aよりも径方向外側であって、被軸受面30aよりも軸受面7fから離隔する。なお、離隔面30bは、被軸受面30aと同様に、シャフト8の径方向に沿って延在している。つまり、段差部30cは、径の異なる被軸受面30aの外周と、離隔面30bの内周とを接続している。
そして、被軸受面30aの外径は、軸受面7fの外径よりも小さい。つまり、被軸受面30aは、軸受面7fの範囲内に収まる寸法関係となっている。その結果、軸受面7fのうち、スラスト軸受面として機能する範囲は、被軸受面30aに対向する部分となる。ここで、スラスト軸受面として機能する範囲は、カラー部8aから軸受部材7に作用するスラスト荷重を受ける範囲である。軸受面7fの外周縁近傍の一部(被軸受面30aよりも径方向外側に位置し、離隔面30bに対向する部分)は、スラスト軸受面としては機能しない。
これは、スラスト軸受面として機能する面積(すなわち、軸受部材7に要求される耐スラスト荷重性能)が、軸受部材7の軸受面7fではなく、シャフト8のカラー部8aによって管理されていることを意味する。上記のとおり、過給機Cは、仕様に応じて、シャフト8、タービンインペラ9およびコンプレッサインペラ10が設計される。このとき、要求される耐スラスト荷重性能から、スラスト軸受面として機能する面積が決定される。そして、決定した面積を確保するように、被軸受面30aが形成される。このように、スラスト軸受面として機能する面積を、仕様に応じて設計が異なるシャフト8側で管理することができる。そのため、異なる仕様の過給機Cごとに、軸受面7fを変更する必要がない。
また、ここでは、軸受部材7は、ラジアル荷重に加えてスラスト荷重も受ける、所謂スラスト一体型で構成される。そして、シャフト8のカラー部8aには、軸受面7fおよび本体部7aよりも径方向外側まで延在する離隔面30bが設けられている。また、ベアリングハウジング2には、突出壁部2eが設けられている。突出壁部2eは、離隔面30bの外周面に対して僅かな間隙を維持して対向する。このとき、離隔面30bは、突出壁部2eよりも、軸受部材7側(本体部7a側、軸受面7f側)に位置している。より詳細には、カラー部8aの外周面のうち、タービンインペラ9側の一部は、突出壁部2eに径方向に対向する。また、カラー部8aの外周面のうち、離隔面30b側の一部は、突出壁部2eよりも軸受部材7側(本体部7a側、軸受面7f側)に位置している。したがって、離隔面30bの径方向外側には、飛散空間22に連通する通路が位置する。換言すれば、離隔面30bの外径の軸方向位置は、飛散空間22の開口と重なる。こうした関係となるように、被軸受面30aと離隔面30bとの軸方向の距離(つまり、段差量)を設定することで、オイルシール性能を向上することができる。すなわち、本実施形態の過給機Cによれば、離隔面30bを設けることで、オイルシール性能が担保されている。
また、図3(b)に示すように、シャフト8に設けられた油切り部材21は、小径部8bよりも径が大きい。小径部8bは、シャフト8のうち、ラジアル軸受面7cに対向する部位を含む。具体的には、シャフト8は、小径部8bよりもコンプレッサインペラ10側に、先端部8cを備えている。先端部8cは、小径部8bよりも径が小さい。小径部8bと先端部8cとの間には、段差面8dが形成されている。段差面8dは、径方向に延在する。
先端部8cには、段差面8dに接触するまで、油切り部材21が挿通される。次いで、コンプレッサインペラ10が挿通される。そして、段差面8dとコンプレッサインペラ10との間に油切り部材21を挟持した状態で、先端部8cの先端がボルト締めされる。こうして、油切り部材21およびコンプレッサインペラ10がシャフト8に取り付けられる。このとき、軸受部材7の本体部7a(軸受面7g)と、油切り部材21との間には、僅かな間隙が維持される。
より詳細には、油切り部材21の外径は、軸受面7gおよび本体部7aの外径よりも大きい。また、油切り部材21は、本体部7aよりもコンプレッサインペラ10側に位置する。本体部7a側(軸受面7g側)に、軸受対向面40が臨んでいる。つまり、本体部7aの端面は、軸受対向面40に対向する。
軸受対向面40は、被軸受面40aおよび離隔面40b(離隔部)を備えている。被軸受面40aは、離隔面40bよりもシャフト8の径方向内側に位置している。より詳細には、被軸受面40aは、段差面8dおよび軸受面7gに対向する。また、被軸受面40aは、シャフト8から径方向に略垂直に起立している。つまり、被軸受面40aは、シャフト8から径方向に延在している。一方、離隔面40bは、被軸受面40aよりも径方向外側に位置している。そして、離隔面40bは、被軸受面40aよりも軸受面7gから離隔している。離隔面40bは、被軸受面40aに対して、軸受面7gと反対側(図3(b)中、右側、軸受面7gから離隔する側)に位置している。より詳細には、被軸受面40aと離隔面40bとの間には、段差部40c(離隔部、段差)が設けられている。離隔面40bは、段差部40cを介して、被軸受面40aの外周縁に連続している。
段差部40cの外径は、被軸受面40a側から離隔面40b側に向かうにしたがって、漸増する。すなわち、段差部40cの外径は、軸受面7gから軸方向に離隔するにしたがって、漸増する。被軸受面40aと離隔面40bとの間に段差が形成される。離隔面40bは、被軸受面40aよりも径方向外側であって、被軸受面40aよりも軸受面7gから離隔する。なお、離隔面40bは、被軸受面40aと同様に、シャフト8の径方向に沿って延在している。つまり、段差部40cは、径の異なる被軸受面40aの外周と、離隔面40bの内周とを接続している。
そして、被軸受面40aの外径は、軸受面7gの外径よりも小さい。つまり、被軸受面40aは、軸受面7gの範囲内に収まる寸法関係となっている。その結果、軸受面7gのうち、スラスト軸受面として機能する範囲は、被軸受面40aに対向する部分となる。ここで、スラスト軸受面として機能する範囲は、油切り部材21から軸受部材7に作用するスラスト荷重を受ける範囲である。軸受面7gの外周縁近傍の一部(被軸受面40aよりも径方向外側に位置し、離隔面40bに対向する部分)は、スラスト軸受面としては機能しない。
これは、スラスト軸受面として機能する面積(すなわち、軸受部材7に要求される耐スラスト荷重性能)が、軸受部材7の軸受面7gではなく、油切り部材21によって管理されていることを意味する。過給機Cの仕様に応じてシャフト8の径が変更されれば、油切り部材21のうち、先端部8cが挿通される孔径も変更しなければならない。したがって、カラー部8aと同様に、スラスト軸受面として機能する面積を、仕様に応じて設計が異なる油切り部材21で管理すれば、異なる仕様の過給機Cごとに、軸受面7gを変更する必要がない。
また、油切り部材21の軸受対向面40は、軸受面7gおよび本体部7aよりも径方向外側まで延在する。離隔面40bの径方向外側には、飛散空間23に連通する通路が位置する。換言すれば、離隔面40bの外径の軸方向位置は、飛散空間23の開口と重なる。こうした関係となるように、被軸受面40aと離隔面40bとの軸方向の距離(つまり、段差量)を設定することで、コンプレッサインペラ10側におけるオイルシール性能も担保することができる。
以上説明したように、シャフト8に設けられたカラー部8aおよび油切り部材21において、被軸受面30a、40aの径方向の長さ(換言すれば、離隔面30b、40bの径方向の長さ)がコントロールされる。こうして、スラスト軸受面として機能する面積が管理される。これにより、軸受面7f、7gは、異なる仕様の過給機Cごとに、変更の必要がなくなる。そのため、軸受部材7は、仕様の異なる過給機Cで共用することが可能となる。
また、被軸受面30a、40aの径方向外側に、離隔面30b、40bを設ける分だけ、カラー部8aや油切り部材21の外径が大きくなる。カラー部8aおよび油切り部材21は、スラスト荷重を軸受部材7に作用させる機能に加えて、タービンインペラ9側やコンプレッサインペラ10側へのオイル漏れを防止する機能を有する。離隔面30b、40bを設けて径が大きくなれば、その分だけ遠心力が増す。その結果、径方向に潤滑油を飛散させる力が大きくなり、オイルシール性能を向上することができる。
図4(a)は、第1変形例を説明する図である。図4(b)は、第2変形例を説明する図である。図4(c)は、第3変形例を説明する図である。図4(a)、図4(b)、図4(c)には、図3(a)に対応する部分を示す。なお、以下に説明する第1〜3変形例は、シャフト8の軸受対向面30が上記実施形態と異なり、その他の構成は上記実施形態と同じである。したがって、以下では、重複説明を避けるために、上記実施形態と異なる部分のみを説明する。図4(a)に示す第1変形例は、カラー部8aが本体部7aよりもタービンインペラ9側に位置する。本体部7a側(軸受面7f側)に軸受対向面50が臨んでいる。つまり、本体部7aの端面は、軸受対向面50に対向している。
軸受対向面50は、被軸受面50aおよび離隔面50b(離隔部)を備えている。被軸受面50aは、離隔面50bよりもシャフト8の径方向内側に位置している。被軸受面50aは、小径部8bに連続している。離隔面50bは、被軸受面50aよりも径方向外側に位置している。離隔面50bは、被軸受面50aよりも軸受面7fから離隔している。より詳細には、離隔面50bは、径方向内側が被軸受面50aに連続している。離隔面50bは、軸受面7fから軸方向に離隔するにつれて径が漸増するテーパ形状となっている。第1変形例においても、被軸受面50aの外径は、本体部7aの外径よりも小さい。また、離隔面50bの外径は、軸受面7fおよび本体部7aの外径よりも大きい。
また、図4(b)に示す第2変形例は、カラー部8aが本体部7aよりもタービンインペラ9側に位置する。本体部7a側(軸受面7f側)に軸受対向面60が臨んでいる。つまり、本体部7aの端面は、軸受対向面60に対向している。軸受対向面60は、被軸受面60aおよび離隔面60bを備えている。被軸受面60aは、離隔面60bよりもシャフト8の径方向内側に位置している。被軸受面60aは、小径部8bに連続している。離隔面60bは、被軸受面60aよりも径方向外側に位置する。離隔面60bは、被軸受面60aよりも軸受面7fから離隔している。より詳細には、離隔面60bの径方向内側が、被軸受面60aに連続している。離隔面60bは、離隔面60bよりも本体部7a側に曲率中心を有する湾曲面となっている。第2変形例においても、被軸受面60aの外径は、本体部7aの外径よりも小さい。離隔面60bの外径は、軸受面7fおよび本体部7aの外径よりも大きい。
また、図4(c)に示す第3変形例では、カラー部8aが本体部7aよりもタービンインペラ9側に位置する。本体部7a側(軸受面7f側)に軸受対向面70が臨んでいる。つまり、本体部7aの端面に、軸受対向面70が対向している。軸受対向面70は、被軸受面70aおよび離隔面70b(離隔部)を備えている。被軸受面70aは、離隔面70bよりもシャフト8の径方向内側に位置している。被軸受面70aは、小径部8bに連続している。離隔面70bは、被軸受面70aよりも径方向外側に位置する。離隔面70bは、被軸受面70aよりも軸受面7fから離隔している。より詳細には、離隔面70bは、径方向内側が被軸受面70aに連続している。離隔面70bは、離隔面70bよりもタービンインペラ9側(本体部7aと反対側)に曲率中心を有する湾曲面となっている。第3変形例においても、被軸受面70aの外径は、本体部7aの外径よりも小さい。離隔面70bの外径は、軸受面7fおよび本体部7aの外径よりも大きい。
以上のように、第1〜3変形例によっても、上記実施形態と同様の作用効果を実現可能である。なお、ここでは、カラー部8aに軸受対向面50、60、70を設ける場合について説明した。ただし、上記実施形態における油切り部材21の軸受対向面40を、第1〜3変形例と同様の構成としてもよい。この場合、油切り部材21に、軸受対向面50、60、70が設けられる。
なお、上記実施形態および変形例では、ラジアル荷重を受けるラジアル軸受面7b、7cと、スラスト荷重を受ける軸受面7f、7gと、が1つの軸受部材7に設けられる場合について説明した。しかしながら、ラジアル荷重を受ける軸受面と、スラスト荷重を受ける軸受面とを、それぞれ別の軸受部材に設けてもよい。
図5は、第2の実施形態の軸受構造SSを説明する図である。なお、この第2の実施形態では、軸受構造SSのみが上記実施形態と異なる。その他の構成は上記実施形態と同じである。したがって、以下では、重複説明を避けるために、上記実施形態と同じ構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
この第2の実施形態の過給機CCは、ベアリングハウジング2の軸受孔2bに、軸受部材101が設けられている。図5では、軸受部材101を1つのみ示している。実際には、シャフト102の軸方向に離隔して、2つの軸受部材101が設けられる。軸受部材101は、本体部101aを備えている。本体部101aは環状である。本体部101aには、シャフト8が挿通される。本体部101aの内周面には、軸受面101bが形成されている。シャフト102は、軸支部102aを備えている。軸支部102aは、本体部101aに径方向に対向する部位を含む。軸支部102aは、軸受部材101によって回転自在に軸支されている。また、シャフト102には、先端部102bが設けられる。先端部102bは、軸支部102aよりもコンプレッサインペラ10側(図5中、右側、カラー103側)に位置する。先端部102bは、軸支部102aよりも小径である。軸支部102aと先端部102bとの間には、段差部102c(段差)が形成されている。段差部102cは、径方向に延在する。
そして、先端部102bには、カラー103(大径部)が取り付けられている。カラー103は、軸受対向面110と、軸受対向面120と、を備えている。軸受対向面110は、タービンインペラ9側に臨む。軸受対向面120は、コンプレッサインペラ10側に臨む。カラー103は、軸受対向面110の内径側が段差部102cに接触する。カラー103は、先端部102bに設けられている。ベアリングハウジング2には、タービン側軸受部材130(軸受部材)が設けられている。タービン側軸受部材130は、軸受対向面110に対向する。また、ベアリングハウジング2には、コンプレッサ側軸受部材140が設けられている。コンプレッサ側軸受部材140は、軸受対向面120に対向する。つまり、カラー103は、タービン側軸受部材130およびコンプレッサ側軸受部材140の間に位置している。
タービン側軸受部材130は、軸受面130aを備えている。軸受面130aは、カラー103の軸受対向面110に対向する。コンプレッサ側軸受部材140は、軸受面140aを備えている。軸受面140aは、カラー103の軸受対向面120に対向する。そして、軸受面130aと軸受対向面110との間、および、軸受面140aと軸受対向面120との対向間隔に、潤滑油が供給される。潤滑油の油膜圧力によってシャフト102が支持される。
ここで、軸受対向面110は、被軸受面110aおよび離隔面110b(離隔部)を備えている。被軸受面110aは、離隔面110bよりもシャフト102の径方向内側に位置している。より詳細には、被軸受面110aは、段差部102cおよび軸受面130aに対向する。被軸受面110aは、シャフト8から径方向に略垂直に起立している。つまり、被軸受面110aは、シャフト8から径方向に延在している。一方、離隔面110bは、被軸受面110aよりも径方向外側に位置する。離隔面110bは、被軸受面110aよりも軸受面130aから離隔している。より詳細には、離隔面110bの径方向内側が、被軸受面110aに連続している。そして、離隔面110bは、軸受面130aから軸方向に離隔するにつれて、径が徐々に漸増する。離隔面110bの径方向外側は、ほぼシャフト102の径方向に延在している。離隔面110bの外径は、タービン側軸受部材130および軸受面130aの外径よりも大きい。
このように、離隔面110bは、被軸受面110aよりも径方向外側に位置する。離隔面110bは、被軸受面110aよりも軸受面130aから離隔する。そして、被軸受面110aの外径は、軸受面130aの外径よりも小さい。つまり、被軸受面110aは、軸受面130aの範囲内に収まる寸法関係となっている。その結果、軸受面130aのうち、スラスト軸受面として機能する範囲は、被軸受面110aに対向する部分となる。ここで、スラスト軸受面として機能する範囲は、カラー103からタービン側軸受部材130に作用するスラスト荷重を受ける範囲である。換言すれば、軸受面130aの外周縁近傍の一部(つまり、被軸受面110aよりも径方向外側に位置し、離隔面110bに対向する部分)は、スラスト軸受面としては機能しない。
これは、スラスト軸受面として機能する面積(すなわち、タービン側軸受部材130に要求される耐スラスト荷重性能)が、タービン側軸受部材130の軸受面130aではなく、カラー103によって管理されていることを意味する。過給機CCの仕様に応じてシャフト102の径が変更されれば、カラー103のうち、先端部102bが挿通される孔径も変更しなければならない。したがって、スラスト軸受面として機能する面積を、仕様に応じて設計が異なるカラー103で管理すれば、異なる仕様の過給機CCごとに、軸受面130aを変更する必要がない。つまり、この第2の実施形態においても、上記と同様に、部品の共通化を図ることができる。
なお、この第2の実施形態においても、軸受対向面110を、軸受対向面30、50、60、70と同様の形状としてもよい。また、ここでは、カラー103のうち、軸受対向面110にのみ離隔面110bを設けることとした。ただし、軸受対向面120は、軸受対向面110と同様の形状であってもよい。ただし、過給機CCにおいては、コンプレッサインペラ10側からタービンインペラ9側に作用するスラスト荷重よりも、タービンインペラ9側からコンプレッサインペラ10側に作用するスラスト荷重の方が大きい。つまり、軸受対向面110は、軸受対向面120に比べて、要求される耐スラスト荷重性能が低い。そのため、上記のように、軸受対向面110にのみ、被軸受面110aおよび離隔面110bを設けることで、効果的にメカロス(機械損失)を低減させることができる。
以上、添付図面を参照しながら本開示の一実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記各実施形態および変形例では、被軸受面30a、40a、50a、60a、70a、110aの外径が、それぞれ軸受面7f、7g、130aの外径よりも小さい場合について説明した。しかしながら、被軸受面と軸受面との寸法関係はこれに限らない。したがって、例えば、上記実施形態において、被軸受面30aの外径を、軸受面7fの外径より大きくしてもよい。
また、上記各実施形態および変形例では、カラー部8a、油切り部材21、カラー103の外径が、それぞれ本体部7a、タービン側軸受部材130の外径よりも大きい場合について説明した。しかしながら、これらの寸法関係も上記実施形態および変形例に限定されるものではない。
本開示は、シャフトおよび軸受面を備える過給機に利用することができる。
2:ベアリングハウジング(ハウジング) 7:軸受部材 7a:本体部 7f:軸受面 7g:軸受面 8:シャフト 8a:カラー部(大径部) 21:油切り部材(大径部) 30a:被軸受面 30b:離隔面(離隔部) 30c:段差部(離隔部、段差) 40a:被軸受面 40b:離隔面(離隔部) 40c:段差部(離隔部、段差) 50a:被軸受面 50b:離隔面(離隔部) 60a:被軸受面 60b:離隔面(離隔部) 70a:被軸受面 70b:離隔面(離隔部) 102:シャフト 103:カラー(大径部) 110a:被軸受面 110b:離隔面(離隔部) 130:タービン側軸受部材(軸受部材) 130a:軸受面 C:過給機 CC:過給機
Claims (7)
- ハウジングと、
前記ハウジングに設けられ、軸受面を有する軸受部材と、
前記軸受面と回転軸方向に対向する被軸受面、および、前記被軸受面の外周から延在し、前記被軸受面よりも前記軸受面から離隔した離隔部が形成された大径部を有するシャフトと、
を備える過給機。 - 前記離隔部はテーパ形状である請求項1に記載の過給機。
- 前記離隔部は、前記被軸受面よりも径方向外側に位置する離隔面と、前記離隔面と前記被軸受面との間に位置する段差と、を備える請求項1に記載の過給機。
- 前記被軸受面の外径は、前記軸受面の外径よりも小さい請求項1に記載の過給機。
- 前記被軸受面の外径は、前記軸受面の外径よりも小さい請求項2に記載の過給機。
- 前記被軸受面の外径は、前記軸受面の外径よりも小さい請求項3に記載の過給機。
- 前記軸受部材は、前記シャフトが挿通される環状の本体部の端部に前記軸受面が設けられている請求項1から6のいずれか1項に記載の過給機。
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