KR102661579B1 - 저널 베어링 구조 및 그것을 구비한 과급기 - Google Patents

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Abstract

내주면 (21a) 에 의해 회전축을 지지하는 저널 베어링 (21) 과, 내주면 (21a) 에 의해 저널 베어링 (21) 의 외주면 (21b) 을 유지하는 베어링 하우징 (15C) 을 구비하고, 저널 베어링 (21) 은, 내주면 (21a) 과 외주면 (21b) 을 연통시키는 급유공 (21c) 을 갖고, 베어링 하우징 (15C) 은, 내주면 (15a) 을 향하여 개구하는 급유공 (15b) 을 갖고, 베어링 하우징 (15C) 의 내주면 (15a) 에는, 축선 (X) 주위의 둘레 방향으로 연장됨과 함께 급유공 (15b) 으로부터 배출되는 윤활유를 급유공 (21c) 으로 유도하는 급유 홈 (15c) 이 형성되어 있는 저널 베어링 구조 (100) 를 제공한다.

Description

저널 베어링 구조 및 그것을 구비한 과급기
본 발명은, 저널 베어링 구조 및 그것을 구비한 과급기에 관한 것이다.
종래, 회전축의 직경 방향의 하중 (래디얼 하중) 을 지지하는 저널 베어링 구조가 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1 에는, 배기 터빈 과급기의 터빈에 일체로 형성된 회전축의 래디얼 하중을 1 쌍의 저널 베어링 구조에 의해 지지하는 것이 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 2018-145942호
저널 베어링 구조는, 예를 들어, 회전축을 지지하는 저널 베어링 (부시 메탈) 과 베어링 하우징에 의해 구성되고, 베어링 하우징에 저널 베어링을 압입함으로써 저널 베어링이 베어링 하우징에 유지된다. 또한, 예를 들어, 저널 베어링과 베어링 하우징에는, 저널 베어링과 회전축의 간극에 윤활유를 공급하기 위해서, 각각 회전축의 축선 주위의 둘레 방향의 동일 위치에 급유공이 형성된다. 둘레 방향의 동일 위치에 급유공이 형성되기 때문에, 베어링 하우징의 급유공에 공급되는 윤활유는, 저널 베어링의 급유공을 통하여, 저널 베어링과 회전축의 간극에 공급된다.
그러나, 예를 들어, 회전축과 저널 베어링이 시이징되어, 저널 베어링이 베어링 하우징에 압입된 상태가 해제되게 되면, 베어링 하우징의 급유공과 저널 베어링의 급유공의 둘레 방향의 위치가 상이한 위치가 되어 버린다. 이 경우, 베어링 하우징의 급유공과 저널 베어링의 급유공이 연통하지 않는 상태가 되어, 저널 베어링과 회전축의 간극에 윤활유가 공급되지 않는 상태가 되게 된다.
본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 저널 베어링의 급유공과 베어링 하우징의 급유공의 둘레 방향의 위치가 상이한 상태가 되어도, 저널 베어링과 회전축의 간극에 윤활유를 공급하는 것이 가능한 저널 베어링 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 양태에 관련된 저널 베어링 구조는 이하의 수단을 채용한다.
본 발명의 일 양태에 관련된 저널 베어링 구조는, 축선을 따라 연장되는 원통상으로 형성되는 제 1 내주면 및 제 1 외주면을 갖고, 그 제 1 내주면에 의해 회전축을 지지하는 저널 베어링과, 상기 축선을 따라 연장되는 원통상으로 형성되는 제 2 내주면을 갖고, 그 제 2 내주면에 의해 상기 저널 베어링의 상기 제 1 외주면을 유지하는 베어링 하우징을 구비하고, 상기 저널 베어링은, 상기 제 1 내주면과 상기 제 1 외주면을 연통시키는 제 1 급유공을 갖고, 상기 베어링 하우징은, 상기 제 2 내주면을 향하여 개구하는 제 2 급유공을 갖고, 상기 베어링 하우징의 상기 제 2 내주면 및 상기 저널 베어링의 상기 제 1 외주면의 적어도 어느 것에는, 상기 축선 주위의 둘레 방향으로 연장됨과 함께 상기 제 2 급유공으로부터 배출되는 윤활유를 상기 제 1 급유공으로 유도하는 급유 홈이 형성되어 있다.
본 발명의 일 양태에 관련된 저널 베어링 구조에 의하면, 베어링 하우징의 제 2 내주면 및 저널 베어링의 제 1 외주면의 적어도 어느 것에 급유 홈이 형성되어 있다. 그 때문에, 저널 베어링이 베어링 하우징에 유지된 상태가 해제되어 제 1 급유공과 제 2 급유공의 둘레 방향의 위치가 상이한 위치가 되어도, 제 2 급유공으로부터 배출되는 윤활유가 제 1 급유공으로 유도되는 상태가 유지된다. 따라서, 저널 베어링의 급유공과 베어링 하우징의 급유공의 둘레 방향의 위치가 상이한 상태가 되어도, 저널 베어링과 회전축의 간극에 윤활유를 공급하는 것이 가능한 저널 베어링 구조를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 관련된 저널 베어링 구조에 있어서, 상기 급유 홈은, 상기 베어링 하우징의 상기 제 2 내주면에 형성되어 있어도 된다. 급유 홈이 베어링 하우징측에 형성되기 때문에, 저널 베어링이 박육화하여 강도가 저하하는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 관련된 저널 베어링 구조에 있어서, 상기 급유 홈은, 상기 저널 베어링의 상기 제 1 외주면에 형성되어 있어도 된다. 급유 홈이 저널 베어링측에 형성되기 때문에, 베어링 하우징측에 형성하는 경우에 비하여, 급유 홈을 형성하는 가공을 용이하게 실시할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 관련된 저널 베어링 구조에 있어서, 상기 급유 홈의 상기 축선 방향의 폭은, 상기 제 2 급유공의 상기 축선 방향의 폭 이하여도 된다. 급유 홈의 축선 방향의 폭을 제 2 급유공의 축선 방향의 폭보다 넓게 하면, 베어링 하우징의 제 2 내주면이 저널 베어링의 제 1 외주면을 유지하는 영역이 감소하여, 베어링 하우징에 의한 저널 베어링의 유지력이 저하하게 된다. 본 발명의 일 양태에 관련된 저널 베어링 구조에서는, 급유 홈의 축선 방향의 폭이 제 2 급유공의 축선 방향의 폭 이하이기 때문에, 전술한 문제를 억제할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 관련된 저널 베어링 구조에 있어서, 상기 급유 홈은, 상기 축선 주위의 둘레 방향의 전체 둘레에 형성되어 있어도 된다. 급유 홈이 둘레 방향의 전체 둘레에 형성되기 때문에, 베어링 하우징의 급유공과 저널 베어링의 급유공의 둘레 방향의 위치가 어떠한 둘레 방향의 위치 관계가 되었을 경우에도, 급유 홈에 의해 제 2 급유공으로부터 제 1 급유공으로 윤활유를 확실하게 공급할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 관련된 저널 베어링 구조에 있어서, 상기 제 1 급유공이 배치되는 상기 둘레 방향의 제 1 위치와, 상기 제 2 급유공이 배치되는 상기 둘레 방향의 제 2 위치가 상이한 위치여도 된다. 제 1 급유공과 제 2 급유공의 둘레 방향의 위치가 상이한 위치여도, 급유 홈을 통하여 제 2 급유공으로부터 제 1 급유공으로 윤활유를 공급할 수 있다. 그 때문에, 예를 들어, 베어링 하우징에 저널 베어링을 장착할 때에 제 1 급유공과 제 2 급유공의 둘레 방향의 위치를 일치시킬 필요가 없기 때문에, 장착 작업이 용이해진다. 또한, 저널 베어링에 형성되는 제 1 급유공의 수보다 베어링 하우징에 형성되는 제 2 급유공의 수를 적게 해도 급유 홈을 통하여 윤활유가 공급되기 때문에, 베어링 하우징에 윤활유를 공급하는 급유 계통을 간소화할 수 있다.
본 발명에 의하면, 저널 베어링의 급유공과 베어링 하우징의 급유공의 둘레 방향의 위치가 상이한 상태가 되어도, 저널 베어링과 회전축의 간극에 윤활유를 공급하는 것이 가능한 저널 베어링 구조를 제공할 수 있다.
도 1 은, 제 1 실시형태의 배기 터빈 과급기의 전체 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 2 는, 도 1 에 나타내는 A 부분의 부분 확대도이다.
도 3 은, 도 2 에 나타내는 저널 베어링 구조의 I-I 화살표로부터 본 단면이다.
도 4 는, 도 1 에 나타내는 A 부분의 부분 확대도이다.
도 5 는, 도 4 에 나타내는 저널 베어링 구조의 II-II 화살표로부터 본 단면도이다.
도 6 은, 도 1 에 나타내는 A 부분의 부분 확대도이다.
도 7 은, 도 6 에 나타내는 저널 베어링 구조의 III-III 화살표로부터 본 단면도이다.
도 8 은, 도 1 에 나타내는 A 부분의 부분 확대도이다.
도 9 는, 도 8 에 나타내는 저널 베어링 구조의 IV-IV 화살표로부터 본 단면도이다.
〔제 1 실시형태〕
이하, 본 발명의 제 1 실시형태의 배기 터빈 과급기에 대하여, 도 1 을 사용하여 설명한다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 배기 터빈 과급기 (11) 는, 주로, 터빈 (12) 과, 컴프레서 (13) 와, 회전축 (14) 에 의해 구성되고, 이들이 하우징 (15) 내에 수용되어 있다.
하우징 (15) 은, 내부가 중공으로 형성되고, 터빈 (12) 의 구성을 수용하는 제 1 공간부 (S1) 를 이루는 터빈 하우징 (15A) 과, 컴프레서 (13) 의 구성을 수용하는 제 2 공간부 (S2) 를 이루는 컴프레서 하우징 (15B) 과, 회전축 (14) 을 수용하는 제 3 공간부 (S3) 를 이루는 베어링 하우징 (15C) 을 가지고 있다. 베어링 하우징 (15C) 의 제 3 공간부 (S3) 는, 터빈 하우징 (15A) 의 제 1 공간부 (S1) 와 컴프레서 하우징 (15B) 의 제 2 공간부 (S2) 사이에 위치하고 있다.
회전축 (14) 은, 터빈 (12) 측의 단부가 터빈측 베어링인 저널 베어링 (21) 에 의해 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되고, 컴프레서 (13) 측의 단부가 컴프레서측 베어링인 저널 베어링 (22) 에 의해 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되고, 또한, 트러스트 베어링 (23) 에 의해 회전축 (14) 이 연장되는 축 방향으로의 이동이 규제되어 있다. 회전축 (14) 은, 축 방향에 있어서의 일단부에 터빈 (12) 의 터빈 휠 (24) 이 고정되어 있다.
터빈 휠 (24) 은, 터빈 하우징 (15A) 의 제 1 공간부 (S1) 에 수용되고, 외주부에 복수의 터빈 날개 (25) 가 둘레 방향으로 소정 간격으로 형성되어 있다. 또한, 회전축 (14) 은, 축 방향에 있어서의 타단부에 나사부 (37) 가 형성되어 있고, 컴프레서 (13) 의 컴프레서 날개차 (26) 의 나사공 (38) 에 체결되어 있다. 컴프레서 날개차 (26) 는, 컴프레서 하우징 (15B) 의 제 2 공간부 (S2) 에 수용되고, 외주부에 복수의 블레이드 (27) 가 둘레 방향으로 소정 간격으로 형성되어 있다.
터빈 하우징 (15A) 은, 터빈 날개 (25) 에 대하여 배기 가스의 입구 통로 (31) 와 배기 가스의 출구 통로 (32) 가 형성되어 있다. 그리고, 터빈 하우징 (15A) 은, 입구 통로 (31) 로부터 유입되는 배기 가스 흐름이 복수의 터빈 날개 (25) 에 유도됨으로써, 터빈 (12) 을 구동 회전할 수 있다. 컴프레서 하우징 (15B) 은, 컴프레서 날개차 (26) 에 대하여 흡입구 (34) 와 압축 공기 토출구 (35) 가 형성되어 있다. 컴프레서 날개차 (26) 에 의해 압축된 공기는, 압축 공기 토출구 (35) 로 배출된다.
그 때문에, 이 배기 터빈 과급기 (11) 는, 엔진 (도시 생략) 으로부터 배출된 배기 가스에 의해 터빈 (12) 이 구동하고, 터빈 (12) 의 회전이 회전축 (14) 에 전달되어 컴프레서 (13) 가 구동하고, 이 컴프레서 (13) 가 연소용 기체를 압축하여 엔진에 공급한다. 따라서, 엔진으로부터의 배기 가스는, 배기 가스의 입구 통로 (31) 를 통과하여, 배기 가스 흐름이 복수의 터빈 날개 (25) 에 유도됨으로써, 복수의 터빈 날개 (25) 가 고정된 터빈 휠 (24) 을 통하여 터빈 (12) 이 구동 회전한다.
그리고, 복수의 터빈 날개 (25) 를 구동한 배기 가스는, 출구 통로 (32) 로부터 외부로 배출된다. 한편, 터빈 (12) 에 의해 회전축 (14) 이 회전하면, 일체의 컴프레서 날개차 (26) 가 회전하고, 흡입구 (34) 를 통하여 공기가 흡입된다. 흡입된 공기는, 컴프레서 날개차 (26) 에서 가압되어 압축 공기가 되고, 이 압축 공기는, 압축 공기 토출구 (35) 로부터 엔진에 공급된다.
다음으로, 본 실시형태의 저널 베어링 구조 (100) 에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시형태의 저널 베어링 구조 (100) 는, 회전축 (14) 을 지지하는 베어링 구조로서, 저널 베어링 (21) 과, 베어링 하우징 (15C) 을 구비한다. 이하에서는, 저널 베어링 (21) 에 대하여 설명하지만, 저널 베어링 (22) 의 구조는 저널 베어링 (21) 과 동일하기 때문에 설명을 생략한다.
도 2 및 도 4 는, 도 1 에 나타내는 A 부분의 부분 확대도로서, 본 실시형태의 저널 베어링 구조 (100) 를 나타낸다. 도 3 은, 도 2 에 나타내는 저널 베어링 구조 (100) 의 I-I 화살표로부터 본 단면도이다. 도 5 는, 도 4 에 나타내는 저널 베어링 구조 (100) 의 II-II 화살표로부터 본 단면도이다. 도 2 내지 도 5 에 있어서, 축선 (X) 은 도 1 에 나타내는 회전축 (14) 의 중심축이지만, 회전축 (14) 의 도시를 생략하고 있다. 이하, 도 2 및 도 3 에 나타내는 저널 베어링 구조 (100) 에 대하여 주로 설명하고, 도 4 및 도 5 에 나타내는 저널 베어링 구조 (100) 에서 동일한 부호를 가지는 구성에 대한 설명을 생략한다.
도 2 및 도 3 에 나타내는 저널 베어링 구조 (100) 는, 저널 베어링 (21) 의 급유공 (21c) 과 베어링 하우징 (15C) 의 급유공 (15b) 의 둘레 방향의 위치가 일치한 상태를 나타낸다. 한편, 도 4 및 도 5 에 나타내는 저널 베어링 구조 (100) 는, 저널 베어링 (21) 의 급유공 (21c) 과 베어링 하우징 (15C) 의 급유공 (15b) 의 둘레 방향의 위치가 상이한 상태를 나타낸다. 도 2 및 도 3 에 나타내는 저널 베어링 구조 (100) 는 제조 당초의 상태를 나타내고, 도 4 및 도 5 에 나타내는 저널 베어링 구조 (100) 는 사용에 의해 회전축 (14) 과 저널 베어링 (21) 이 시이징되어, 저널 베어링 (21) 이 베어링 하우징 (15C) 에 압입된 상태가 적어도 일시적으로 해제된 후의 상태를 나타낸다.
도 2 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 저널 베어링 (21) 은, 축선 (X) 을 따라 연장되는 원통상으로 형성되는 내주면 (제 1 내주면) (21a) 과, 축선 (X) 을 따라 연장되는 원통상으로 형성되는 외주면 (제 1 외주면) (21b) 을 갖는 원통상 부재이다. 저널 베어링 (21) 은, 내주면 (21a) 에 의해 회전축 (14) 을 지지한다. 저널 베어링 (21) 은, 베어링 하우징 (15C) 에 압입됨으로써 베어링 하우징 (15C) 에 장착된다.
저널 베어링 (21) 은, 축선 (X) 을 따라 연장되는 원통상으로 형성되는 백 메탈 (21A) 과, 백 메탈 (21A) 의 내측에 접합되는 베어링 메탈 (21B) 을 갖는다. 백 메탈 (21A) 은, 철 등의 금속 재료에 의해 형성된다. 베어링 메탈 (21B) 은, 구리 합금이나 백금 등의 금속 재료에 의해 형성된다.
저널 베어링 (21) 은, 축선 (X) 에 직교하는 직경 방향으로 연장됨과 함께 내주면 (21a) 과 외주면 (21b) 의 쌍방으로 개구하는 급유공 (제 1 급유공) (21c) 을 갖는다. 급유공 (21c) 은, 내주면 (21a) 과 외주면 (21b) 을 연통시켜, 베어링 하우징 (15C) 으로부터 공급되는 윤활유를 내주면 (21a) 과 회전축 (14) 사이의 간극에 공급한다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 저널 베어링 (21) 에는, 3 개의 급유공 (21c) 이 축선 (X) 주위의 둘레 방향으로 120°간격으로 3 개 지점에 형성되어 있다. 급유공 (21c) 은, 1 개만, 180°간격으로 2 개, 90°간격으로 4 개 등, 임의의 개수를 형성하도록 해도 된다.
저널 베어링 (21) 의 내주측의 급유공 (21c) 의 주위에는, 내주면 (21a) 을 형성하는 베어링 메탈 (21B) 이 형성되지 않는 오목부 (21d) 가 형성되어 있다. 오목부 (21d) 는, 주위의 내주면 (21a) 보다 외주면 (21b) 측을 향하여 패인 영역이다. 급유공 (21c) 으로부터 유출되는 윤활유는, 오목부 (21d) 에 일정량을 유지한 상태에서, 회전축 (14) 의 회전에 의해, 내주면 (21a) 과 회전축 (14) 사이로 유도된다. 오목부 (21d) 를 형성함으로써, 급유공 (21c) 으로부터 배출되는 윤활유를 원활하게 내주면 (21a) 과 회전축 (14) 사이로 유도할 수 있다.
도 2 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 베어링 하우징 (15C) 은, 축선 (X) 을 따라 연장되는 원통상으로 형성되는 내주면 (제 2 내주면) (15a) 을 갖고, 내주면 (15a) 에 의해 저널 베어링 (21) 의 외주면 (21b) 을 유지하는 부재이다. 베어링 하우징 (15C) 은, 내주면 (15a) 에 대하여 저널 베어링 (21) 의 외주면 (21b) 을 압입함으로써 저널 베어링 (21) 을 유지한다.
베어링 하우징 (15C) 은, 급유공 (제 2 급유공) (15b) 과, 급유 홈 (15c) 을 갖는다. 급유공 (15b) 은, 축선 (X) 에 직교하는 직경 방향으로 연장됨과 함께 내주면 (15a) 을 향하여 개구하는 관통공이다. 급유공 (15b) 은, 베어링 하우징 (15C) 의 내부에 형성되는 급유 계통 (도시 생략) 으로부터 공급되는 윤활유를, 후술하는 급유 홈 (15c) 을 통하여 저널 베어링 (21) 의 급유공 (21c) 에 공급한다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 베어링 하우징 (15C) 에는, 저널 베어링 (21) 의 급유공 (21c) 과 대응하도록, 3 개의 급유공 (15b) 이 축선 (X) 주위의 둘레 방향으로 120°간격으로 3 개 지점에 형성되어 있다. 급유공 (15b) 은, 1 개만, 180°간격으로 2 개, 90°간격으로 4 개 등, 급유공 (21c) 과 동수의 임의의 개수를 형성하도록 해도 된다.
급유 홈 (15c) 은, 축선 (X) 주위의 둘레 방향을 따라 연장됨과 함께 둘레 방향의 전체 둘레에 형성되고, 직경 방향으로 깊이를 갖는 홈이다. 급유 홈 (15c) 은, 베어링 하우징 (15C) 의 내주면 (15a) 에 형성되어 있고, 축선 (X) 으로부터 멀어지는 방향으로 패여 있다. 급유 홈 (15c) 은, 급유공 (15b) 으로부터 배출되는 윤활유를 저널 베어링 (21) 의 급유공 (21c) 으로 유도한다. 본 실시형태의 급유 홈 (15c) 은 베어링 하우징 (15C) 의 내주면 (15a) 에 형성되어 있고, 저널 베어링 (21) 의 외주면 (21b) 에는 형성되어 있지 않다. 그 때문에, 저널 베어링 (21) 이 박육화하여 강도가 저하하는 것을 억제할 수 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 급유 홈 (15c) 의 축선 (X) 방향의 폭 (W1) 은, 급유공 (15b) 의 축선 (X) 방향의 폭 (W2) 과 대략 동일하게 되어 있다. 급유공 (15b) 과 급유공 (21c) 의 폭은 각각 W2 로 동등하다. 급유공 (15b) 은 단면에서 보았을 때 원형의 구멍이기 때문에, 급유공 (15b) 의 축선 (X) 방향의 폭 (W2) 은 급유공 (15b) 의 직경과 일치한다. 폭 (W1) 과 폭 (W2) 은, 예를 들어, 이하의 식 (1) 과 같은 관계를 갖는 것이 바람직하다.
W1 ≤ W2 (1)
급유 홈 (15c) 의 폭 (W1) 을 급유공 (21c) 의 폭 (W2) 이하로 하고 있는 것은, 베어링 하우징 (15C) 과 저널 베어링 (21) 의 접촉 면적을 충분히 확보하고, 저널 베어링 (21) 이 베어링 하우징 (15C) 에 압입에 의해 고정되는 상태를 확실하게 유지하기 위함이다.
도 2 및 도 3 에 나타내는 저널 베어링 구조 (100) 는, 저널 베어링 (21) 의 급유공 (21c) 과 베어링 하우징 (15C) 의 급유공 (15b) 의 둘레 방향의 위치가 일치한 상태를 나타낸다. 도 2 및 도 3 에 나타내는 저널 베어링 구조 (100) 는 제조 당초의 상태를 나타내고 있다. 도 3 에 화살표로 나타내는 바와 같이, 급유공 (15b) 으로부터 급유 홈 (15c) 으로 유도된 윤활유는, 그 일부가 급유 홈 (15c) 을 따라 둘레 방향으로 흐르기는 하지만, 주로 직경 방향을 따라 급유공 (21c) 에 유입된다. 이것은, 급유공 (15b) 으로부터 급유 홈 (15c) 으로 유입된 윤활유의 유입 방향의 연장선 상에 급유공 (21c) 이 배치되어 있고, 또한 급유 홈 (15c) 의 개구 면적에 대하여 급유공 (21c) 의 개구 면적이 크기 때문이다.
한편, 도 4 및 도 5 에 나타내는 저널 베어링 구조 (100) 는, 저널 베어링 (21) 의 급유공 (21c) 과 베어링 하우징 (15C) 의 급유공 (15b) 의 둘레 방향의 위치가 상이한 상태를 나타낸다. 도 4 및 도 5 에 나타내는 저널 베어링 구조 (100) 는 사용에 의해 회전축 (14) 과 저널 베어링 (21) 이 시이징되어, 저널 베어링 (21) 이 베어링 하우징 (15C) 에 압입된 상태가 적어도 일시적으로 해제된 후의 상태를 나타낸다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 저널 베어링 (21) 의 급유공 (21c) 과 베어링 하우징 (15C) 의 급유공 (15b) 의 둘레 방향의 위치는, 축선 (X) 둘레로 각도 θ 만큼 상이한 위치가 되어 있다. 도 5 에 화살표로 나타내는 바와 같이, 급유공 (15b) 으로부터 급유 홈 (15c) 으로 유도된 윤활유는, 급유 홈 (15c) 을 따라 둘레 방향으로 흐른 후에, 직경 방향을 따라 급유공 (21c) 으로 유입된다.
도 4 및 도 5 에 나타내는 상태에서, 급유 홈 (15c) 이 형성되어 있지 않은 경우, 급유공 (15b) 의 내주측의 단부가 저널 베어링 (21) 의 외주면 (21b) 에 의해 폐색된다. 그 때문에, 베어링 하우징 (15C) 의 급유공 (15b) 으로부터 저널 베어링 (21) 의 급유공 (21c) 으로 윤활유가 공급되지 않는 상태가 된다. 그에 반하여, 급유 홈 (15c) 이 형성되는 본 실시형태의 베어링 하우징 (15C) 에서는, 저널 베어링 (21) 의 급유공 (21c) 과 베어링 하우징 (15C) 의 급유공 (15b) 의 둘레 방향의 위치가 상이한 상태가 되어도, 급유공 (15b) 으로부터 급유공 (21c) 으로 윤활유를 공급할 수 있다.
이상 설명한 본 실시형태의 저널 베어링 구조 (100) 가 나타내는 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
본 실시형태의 저널 베어링 구조 (100) 에 의하면, 베어링 하우징 (15C) 의 내주면 (15a) 에 급유 홈 (15c) 이 형성되어 있다. 그 때문에, 저널 베어링 (21) 이 베어링 하우징 (15C) 에 유지된 상태가 해제되어 급유공 (15b) 과 급유공 (21c) 의 둘레 방향의 위치가 상이한 위치가 되어도, 급유공 (15b) 으로부터 배출되는 윤활유가 급유공 (21c) 으로 유도되는 상태가 유지된다. 따라서, 저널 베어링 (21) 의 급유공 (21c) 과 베어링 하우징 (15C) 의 급유공 (15b) 의 둘레 방향의 위치가 상이한 상태가 되어도, 저널 베어링 (21) 과 회전축 (14) 의 간극에 윤활유를 공급하는 것이 가능한 저널 베어링 구조 (100) 를 제공할 수 있다.
본 실시형태의 저널 베어링 구조 (100) 에 있어서, 급유 홈 (15c) 의 축선 (X) 방향의 폭 (W1) 은, 급유공 (15b) 의 축선 (X) 방향의 폭 (W2) 과 대략 동일하다. 급유 홈 (15c) 의 축선 (X) 방향의 폭 (W1) 을 급유공 (15b) 의 축선 (X) 방향의 폭 (W2) 보다 지나치게 넓게 하면, 베어링 하우징 (15C) 의 내주면 (15a) 이 저널 베어링 (21) 의 외주면 (21b) 을 유지하는 영역이 감소하여, 베어링 하우징 (15C) 에 의한 저널 베어링 (21) 의 유지력이 저하하게 된다.
또한, 급유 홈 (15c) 의 축선 (X) 방향의 폭 (W1) 을 급유공 (15b) 의 축선 (X) 방향의 폭 (W2) 보다 지나치게 좁게 하면, 급유공 (15b) 으로부터 급유 홈 (15c) 으로의 윤활유의 공급이 원활하게 실시되지 않게 된다. 본 실시형태의 저널 베어링 구조 (100) 에서는, 급유 홈 (15c) 과 급유공 (15b) 의 축선 (X) 방향의 폭이 대략 동일하기 때문에, 전술한 문제를 억제할 수 있다.
본 실시형태의 저널 베어링 구조 (100) 에 있어서, 급유 홈 (15c) 은, 축선 (X) 주위의 둘레 방향의 전체 둘레에 형성되어 있다. 급유 홈 (15c) 이 둘레 방향의 전체 둘레에 형성되기 때문에, 베어링 하우징 (15C) 의 급유공 (15b) 과 저널 베어링 (21) 의 급유공 (21c) 의 둘레 방향의 위치가 어떠한 둘레 방향의 위치 관계가 된 경우에도, 급유 홈 (15c) 에 의해 급유공 (15b) 으로부터 급유공 (21c) 으로 윤활유를 확실하게 공급할 수 있다.
〔제 2 실시형태〕
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태의 배기 터빈 과급기에 대하여 설명한다. 본 실시형태는, 제 1 실시형태의 변형예로서, 이하에서 특별히 설명하는 경우를 제외하고, 제 1 실시형태와 동일한 것으로 하여, 이하에서의 설명을 생략한다. 본 실시형태의 배기 터빈 과급기는, 저널 베어링 구조를 제외하고, 제 1 실시형태의 배기 터빈 과급기와 동일하다.
제 1 실시형태의 저널 베어링 구조 (100) 는, 베어링 하우징 (15C) 의 내주면 (15a) 에 축선 (X) 주위로 둘레 방향으로 연장되는 급유 홈 (15c) 을 형성하는 것이었다. 그에 반하여, 본 실시형태의 저널 베어링 구조 (100A) 는, 저널 베어링 (21) 의 외주면 (21b) 에 급유 홈 (21e) 을 형성한 것이다.
도 6 및 도 8 은, 도 1 에 나타내는 A 부분의 부분 확대도로서, 본 실시형태의 저널 베어링 구조 (100A) 를 나타낸다. 도 7 은, 도 6 에 나타내는 저널 베어링 구조 (100A) 의 III-III 화살표로부터 본 단면도이다. 도 9 는, 도 8 에 나타내는 저널 베어링 구조 (100A) 의 IV-IV 화살표로부터 본 단면도이다. 도 6 내지 도 9 에 있어서, 축선 (X) 은 도 1 에 나타내는 회전축 (14) 의 중심축이지만, 회전축 (14) 의 도시를 생략하고 있다. 이하, 도 6 및 도 7 에 나타내는 저널 베어링 구조 (100A) 에 대하여 주로 설명하고, 도 8 및 도 9 에 나타내는 저널 베어링 구조 (100) 에서 동일한 부호를 가지는 구성에 대한 설명을 생략한다.
도 6 및 도 7 에 나타내는 저널 베어링 구조 (100A) 는, 저널 베어링 (21) 의 급유공 (21c) 과 베어링 하우징 (15C) 의 급유공 (15b) 의 둘레 방향의 위치가 일치한 상태를 나타낸다. 한편, 도 8 및 도 9 에 나타내는 저널 베어링 구조 (100A) 는, 저널 베어링 (21) 의 급유공 (21c) 과 베어링 하우징 (15C) 의 급유공 (15b) 의 둘레 방향의 위치가 상이한 상태를 나타낸다.
도 6 및 도 7 에 나타내는 저널 베어링 구조 (100A) 는 제조 당초의 상태를 나타내고, 도 8 및 도 9 에 나타내는 저널 베어링 구조 (100A) 는 사용에 의해 회전축 (14) 과 저널 베어링 (21) 이 시이징되어, 저널 베어링 (21) 이 베어링 하우징 (15C) 에 압입된 상태가 적어도 일시적으로 해제된 후의 상태를 나타낸다.
저널 베어링 (21) 은, 급유 홈 (21e) 을 갖는다. 급유 홈 (21e) 은, 축선 (X) 주위의 둘레 방향을 따라 연장됨과 함께 둘레 방향의 전체 둘레에 형성되고, 직경 방향으로 깊이를 갖는 홈이다. 급유 홈 (21e) 은, 저널 베어링 (21) 의 외주면 (21b) 에 형성되어 있고, 축선 (X) 에 가까워지는 방향으로 패여 있다. 급유 홈 (21e) 은, 급유공 (15b) 으로부터 배출되는 윤활유를 저널 베어링 (21) 의 급유공 (21c) 으로 유도한다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 급유 홈 (21e) 의 축선 (X) 방향의 폭 (W3) 은, 급유공 (15b) 의 축선 (X) 방향의 폭 (W2) 과 대략 동일하게 되어 있다. 급유공 (15b) 과 급유공 (21c) 의 폭은 각각 W2 로 동등하다. 급유공 (15b) 은 단면에서 보았을 때에 원형의 구멍이기 때문에, 급유공 (15b) 의 축선 (X) 방향의 폭 (W2) 은 급유공 (15b) 의 직경과 일치한다. 폭 (W3) 과 폭 (W2) 은, 예를 들어, 이하의 식 (2) 와 같은 관계를 갖는 것이 바람직하다.
W3 ≤ W2 (2)
급유 홈 (21e) 의 폭 (W3) 을 급유공 (15b) 의 폭 (W2) 이하로 하고 있는 것은, 베어링 하우징 (15C) 과 저널 베어링 (21) 의 접촉 면적을 충분히 확보하여, 저널 베어링 (21) 이 베어링 하우징 (15C) 에 압입에 의해 고정되는 상태를 확실하게 유지하기 위함이다.
도 6 및 도 7 에 나타내는 저널 베어링 구조 (100A) 는, 저널 베어링 (21) 의 급유공 (21c) 과 베어링 하우징 (15C) 의 급유공 (15b) 의 둘레 방향의 위치가 일치한 상태를 나타낸다. 도 6 및 도 7 에 나타내는 저널 베어링 구조 (100A) 는 제조 당초의 상태를 나타내고 있다. 도 7 에 화살표로 나타내는 바와 같이, 급유공 (15b) 으로부터 급유 홈 (21e) 으로 유도된 윤활유는, 그 일부가 급유 홈 (21e) 을 따라 둘레 방향으로 흐르기는 하지만, 주로 직경 방향을 따라 급유공 (21c) 으로 유입된다. 이것은, 급유공 (15b) 으로부터 급유 홈 (21e) 으로 유입된 윤활유의 유입 방향의 연장선 상에 급유공 (21c) 이 배치되어 있고, 또한 급유 홈 (21e) 의 개구 면적에 대하여 급유공 (21c) 의 개구 면적이 크기 때문이다.
한편, 도 8 및 도 9 에 나타내는 저널 베어링 구조 (100A) 는, 저널 베어링 (21) 의 급유공 (21c) 과 베어링 하우징 (15C) 의 급유공 (15b) 의 둘레 방향의 위치가 상이한 상태를 나타낸다. 도 8 및 도 9 에 나타내는 저널 베어링 구조 (100) 는 사용에 의해 회전축 (14) 과 저널 베어링 (21) 이 시이징되어, 저널 베어링 (21) 이 베어링 하우징 (15C) 에 압입된 상태가 적어도 일시적으로 해제된 후의 상태를 나타낸다.
도 9 에 나타내는 바와 같이, 저널 베어링 (21) 의 급유공 (21c) 과 베어링 하우징 (15C) 의 급유공 (15b) 의 둘레 방향의 위치는, 축선 (X) 주위로 각도 θ 만큼 상이한 위치가 되어 있다. 도 9 에 화살표로 나타내는 바와 같이, 급유공 (15b) 으로부터 급유 홈 (21e) 으로 유도된 윤활유는, 급유 홈 (21e) 을 따라 둘레 방향으로 흐른 후에, 직경 방향을 따라 급유공 (21c) 으로 유입된다.
도 8 및 도 9 에 나타내는 상태에서, 급유 홈 (21e) 이 형성되어 있지 않은 경우, 급유공 (15b) 의 내주측의 단부가 저널 베어링 (21) 의 외주면 (21b) 에 의해 폐색된다. 그 때문에, 베어링 하우징 (15C) 의 급유공 (15b) 으로부터 저널 베어링 (21) 의 급유공 (21c) 으로 윤활유가 공급되지 않는 상태가 된다. 그에 반하여, 급유 홈 (21e) 이 형성되는 본 실시형태의 저널 베어링 (21) 에서는, 저널 베어링 (21) 의 급유공 (21c) 과 베어링 하우징 (15C) 의 급유공 (15b) 의 둘레 방향의 위치가 상이한 상태가 되어도, 급유공 (15b) 으로부터 급유공 (21c) 으로 윤활유를 공급할 수 있다.
이상 설명한 본 실시형태의 저널 베어링 구조 (100A) 에 의하면, 저널 베어링 (21) 의 외주면 (21b) 에 급유 홈 (21e) 이 형성되어 있다. 그 때문에, 저널 베어링 (21) 이 베어링 하우징 (15C) 에 유지된 상태가 해제되어 급유공 (15b) 과 급유공 (21c) 의 둘레 방향의 위치가 상이한 위치가 되어도, 급유공 (15b) 으로부터 배출되는 윤활유가 급유공 (21c) 으로 유도되는 상태가 유지된다. 따라서, 저널 베어링 (21) 의 급유공 (21c) 과 베어링 하우징 (15C) 의 급유공 (15b) 의 둘레 방향의 위치가 상이한 상태가 되어도, 저널 베어링 (21) 과 회전축 (14) 의 간극에 윤활유를 공급하는 것이 가능한 저널 베어링 구조 (100A) 를 제공할 수 있다.
본 실시형태의 급유 홈 (21e) 은 저널 베어링 (21) 의 외주면 (21b) 에 형성되어 있고, 제 1 실시형태와 같이 베어링 하우징 (15C) 의 내주면 (15a) 에는 형성되어 있지 않다. 베어링 하우징 (15C) 보다 저널 베어링 (21) 이 작은 부재이다. 그 때문에, 베어링 하우징 (15C) 의 내주면 (15a) 에 급유 홈 (15c) 을 형성하는 가공보다, 저널 베어링 (21) 의 외주면 (21b) 에 급유 홈 (21e) 을 형성하는 가공이 용이하다. 본 실시형태에 의하면, 급유 홈을 형성하는 가공을 용이하게 실시할 수 있다.
본 실시형태의 저널 베어링 구조 (100A) 에 있어서, 급유 홈 (21e) 의 축선 (X) 방향의 폭 (W3) 은, 급유공 (15b) 의 축선 (X) 방향의 폭 (W2) 과 대략 동일하다. 급유 홈 (21e) 의 축선 (X) 방향의 폭 (W3) 을 급유공 (15b) 의 축선 (X) 방향의 폭 (W2) 보다 지나치게 넓게 하면, 베어링 하우징 (15C) 의 내주면 (15a) 이 저널 베어링 (21) 의 외주면 (21b) 을 유지하는 영역이 감소하여, 베어링 하우징 (15C) 에 의한 저널 베어링 (21) 의 유지력이 저하하게 된다.
또한, 급유 홈 (21e) 의 축선 (X) 방향의 폭 (W3) 을 급유공 (15b) 의 축선 (X) 방향의 폭 (W2) 보다 지나치게 좁게 하면, 급유공 (15b) 으로부터 급유 홈 (21e) 으로의 윤활유의 공급이 원활하게 실시되지 않게 된다. 본 실시형태의 저널 베어링 구조 (100A) 에서는, 급유 홈 (21e) 과 급유공 (15b) 의 축선 (X) 방향의 폭이 대략 동일하기 때문에, 전술한 문제를 억제할 수 있다.
본 실시형태의 저널 베어링 구조 (100A) 에 있어서, 급유 홈 (21e) 은, 축선 (X) 주위의 둘레 방향의 전체 둘레에 형성되어 있다. 급유 홈 (21e) 이 둘레 방향의 전체 둘레에 형성되기 때문에, 베어링 하우징 (15C) 의 급유공 (15b) 과 저널 베어링 (21) 의 급유공 (21c) 의 둘레 방향의 위치가 어떠한 둘레 방향의 위치 관계가 된 경우에도, 급유 홈 (21e) 에 의해 급유공 (15b) 으로부터 급유공 (21c) 으로 윤활유를 확실하게 공급할 수 있다.
〔다른 실시형태〕
이상의 설명에 있어서, 급유 홈 (15c) 및 급유 홈 (21e) 은, 축선 (X) 주위의 전체 둘레에 형성되는 것으로 했지만, 다른 양태여도 된다. 예를 들어, 급유 홈 (15c) 및 급유 홈 (21e) 을, 축선 (X) 주위의 둘레 방향의 일부의 영역 (예를 들어, 둘레 절반분의 영역) 에 형성하도록 해도 된다.
또한, 이상의 설명에 있어서, 급유 홈은, 베어링 하우징 (15C) 의 내주면 (15a) 또는 저널 베어링 (21) 의 외주면 (21b) 의 어느 일방에 형성하는 것으로 했지만, 다른 양태여도 된다. 예를 들어, 급유 홈은, 베어링 하우징 (15C) 의 내주면 (15a) 및 저널 베어링 (21) 의 외주면 (21b) 의 쌍방에 형성해도 된다. 급유 홈을 쌍방에 형성함으로써, 급유 홈을 유통하는 윤활유의 용적을 충분히 확보할 수 있다. 이와 같이, 급유 홈은, 베어링 하우징 (15C) 의 내주면 (15a) 및 저널 베어링 (21) 의 외주면 (21b) 의 적어도 어느 것에 형성하면 된다.
이상에서 설명한 저널 베어링 구조 (100) 는, 사용에 의해 회전축 (14) 과 저널 베어링 (21) 이 시이징되어, 저널 베어링 (21) 이 베어링 하우징 (15C) 에 압입된 상태가 적어도 일시적으로 해제되었을 경우, 급유공 (21c) 이 배치되는 둘레 방향의 위치와, 급유공 (15b) 이 배치되는 둘레 방향의 위치가 상이한 위치가 된다.
그에 반하여, 다른 양태로서, 저널 베어링 구조 (100) 의 제조시부터, 급유공 (21c) 이 배치되는 둘레 방향의 위치와, 급유공 (15b) 이 배치되는 둘레 방향의 위치가 상이한 위치로 해도 된다. 이 경우, 예를 들어, 베어링 하우징 (15C) 에 저널 베어링 (21) 을 장착할 때에 급유공 (21c) 과 급유공 (15b) 의 둘레 방향의 위치를 일치시킬 필요가 없기 때문에, 장착 작업이 용이해진다.
또한, 저널 베어링 (21) 에 형성되는 급유공 (21c) 의 수보다 베어링 하우징 (15C) 에 형성되는 급유공 (15b) 의 수를 적게 해도 된다. 예를 들어, 저널 베어링 (21) 에 형성되는 급유공 (21c) 의 수를 3 개로 하고, 베어링 하우징 (15C) 에 형성되는 급유공 (15b) 의 수를 1 개로 해도 된다. 저널 베어링 (21) 에 형성되는 급유공 (21c) 의 수보다 베어링 하우징 (15C) 에 형성되는 급유공 (15b) 의 수를 적게 해도 급유 홈 (15c) 을 통하여 윤활유가 공급되기 때문에, 베어링 하우징 (15C) 에 윤활유를 공급하는 급유 계통을 간소화할 수 있다.
11 ; 배기 터빈 과급기
15C ; 베어링 하우징
15a ; 내주면
15b ; 급유공
15c ; 급유 홈
21 ; 저널 베어링
21A ; 백 메탈
21B ; 베어링 메탈
21a ; 내주면
21b ; 외주면
21c ; 급유공
21d ; 오목부
21e ; 급유 홈
22 ; 저널 베어링
100, 100A ; 저널 베어링 구조
X ; 축선

Claims (8)

  1. 축선을 따라 연장되는 원통상으로 형성되는 제 1 내주면 및 제 1 외주면을 갖고, 그 제 1 내주면에 의해 회전축을 지지하는 저널 베어링과,
    상기 축선을 따라 연장되는 원통상으로 형성되는 제 2 내주면을 갖고, 그 제 2 내주면에 의해 상기 저널 베어링의 상기 제 1 외주면을 유지하는 베어링 하우징을 구비하고,
    상기 저널 베어링은, 상기 제 1 내주면과 상기 제 1 외주면을 연통시키는 제 1 급유공을 갖고,
    상기 베어링 하우징은, 상기 제 2 내주면을 향하여 개구하는 제 2 급유공을 갖고,
    상기 베어링 하우징의 상기 제 2 내주면 및 상기 저널 베어링의 상기 제 1 외주면의 적어도 어느 것에는, 상기 축선 주위의 둘레 방향으로 연장됨과 함께 상기 제 2 급유공으로부터 배출되는 윤활유를 상기 제 1 급유공으로 유도하는 급유 홈이 형성되어 있고,
    상기 제 1 급유공이 상기 둘레 방향의 제 1 위치에 배치되고, 상기 제 2 급유공이 상기 둘레 방향의 제 2 위치에 배치되고, 상기 제 1 급유공과 상기 제 2 급유공이 상기 둘레 방향에서 중복되는 위치에 배치되지 않도록 상기 제 1 위치 및 상기 제 2 위치가 설정되어 있고,
    상기 저널 베어링은, 상기 베어링 하우징에 압입됨으로써 상기 베어링 하우징에 장착되어 있는, 저널 베어링 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 급유 홈은, 상기 베어링 하우징의 상기 제 2 내주면에 형성되어 있는, 저널 베어링 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 급유 홈은, 상기 저널 베어링의 상기 제 1 외주면에 형성되어 있는, 저널 베어링 구조.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급유 홈의 상기 축선 방향의 폭은, 상기 제 2 급유공의 상기 축선 방향의 폭 이하인, 저널 베어링 구조.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급유 홈은, 상기 축선 주위의 둘레 방향의 전체 둘레에 형성되어 있는, 저널 베어링 구조.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 저널 베어링 구조와,
    상기 저널 베어링 구조에 의해 지지되는 상기 회전축과,
    상기 회전축에 연결되는 컴프레서를 구비하는, 과급기.
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