KR20190106719A - Supercharger - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시는, 회전축을 스러스트 방향으로 지지하는 스러스트 베어링을 구비하는 과급기에 관한 것이다.The present disclosure relates to a supercharger having a thrust bearing for supporting a rotation shaft in the thrust direction.
회전축과, 그 회전축의 외주에 장착된 스러스트 칼라와, 그 스러스트 칼라를 통해서 회전축에 작용하는 스러스트 하중을 지지하는 스러스트 베어링을 구비하는 과급기가 널리 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1).The supercharger provided with a rotating shaft, the thrust collar attached to the outer periphery of the rotating shaft, and the thrust bearing which supports the thrust load which acts on a rotating shaft through the thrust collar is known widely (for example, patent document 1).
최근, 엔진의 소형화 요구에 수반하여, 엔진에 장착되는 과급기의 대용량화가 요구되고 있다. 과급기를 대용량인 것으로 하면, 과급기의 회전축에 작용하는 스러스트 하중이 커지므로, 회전축의 회전시에 있어서의 축심의 기울기가 커진다. 회전축의 축심의 기울기가 커지면, 스러스트 칼라와 스러스트 베어링의 사이에서 편접촉이 발생하여, 스러스트 베어링이나 스러스트 칼라에 편접촉에 의한 급격한 온도 상승이나 눌어붙음을 발생시킬 우려가 높아진다.In recent years, with the demand for downsizing of the engine, there has been a demand for a larger capacity of the supercharger mounted on the engine. When the supercharger is a large capacity, the thrust load acting on the rotary shaft of the supercharger increases, so that the inclination of the shaft center during rotation of the rotary shaft increases. When the inclination of the shaft center of the rotary shaft becomes larger, there is a possibility that one-sided contact occurs between the thrust collar and the thrust bearing, and a sudden temperature rise or sticking due to the one-sided contact with the thrust bearing and the thrust collar is increased.
특허문헌 1 에 기재된 과급기는, 스러스트 베어링의 스러스트 칼라측의 단면 (端面) 에 탄성 변형 가능한 내주 패드를 마련하여, 회전축 및 스러스트 칼라가 기울었을 때에, 내주 패드가 스러스트 베어링으로부터 떨어지도록 탄성 변형함으로써, 내주 패드와 스러스트 칼라의 사이에 스러스트 하중을 지지하기 위한 유막 (油膜) 두께를 확보하여, 내주 패드에 스러스트 하중 부담 능력을 발휘시키는 것이 기재되어 있다.The supercharger of
특허문헌 1 에 기재된 과급기는, 상기 서술한 탄성 변형에 있어서의 변형과 복원의 반복에 의해, 스러스트 베어링의 내주 패드가 피로 파괴될 우려가 있다. 또, 내주 패드의 피로에 의한 탄성력의 저하에 의해, 스러스트 베어링과 스러스트 칼라의 사이의 유막 두께를 확보할 수 없어, 스러스트 베어링이나 스러스트 칼라에 급격한 온도 상승이나 눌어붙음을 발생시킬 우려가 있다.The supercharger described in
상기 서술한 사정을 감안하여, 본 발명의 적어도 일 실시형태의 목적은, 장기간에 걸쳐 회전축의 회전시에 있어서의 기울기를 억제할 수 있음과 함께, 회전축이나 스러스트 부재가 스러스트 베어링에 접촉하는 것을 방지할 수 있는 과급기를 제공하는 것에 있다.In view of the above-described circumstances, an object of at least one embodiment of the present invention can suppress the inclination during the rotation of the rotary shaft for a long time and prevent the rotary shaft or the thrust member from contacting the thrust bearing. It is to provide supercharger which we can do.
(1) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 관련된 과급기는, (1) The supercharger which concerns on at least one Embodiment of this invention,
회전축과,Rotation axis,
상기 회전축의 일단에 형성되는 컴프레서 휠과, A compressor wheel formed at one end of the rotating shaft;
상기 회전축에 끼워 맞춰지는 스러스트 부재와,A thrust member fitted to the rotary shaft;
상기 회전축의 축선 방향에 있어서 상기 스러스트 부재에 인접하여 배치됨과 함께, 상기 회전축을 스러스트 방향으로 지지하는 스러스트 베어링과, A thrust bearing disposed adjacent to the thrust member in the axial direction of the rotary shaft and supporting the rotary shaft in the thrust direction;
상기 스러스트 부재 및 상기 스러스트 베어링을 수납하는 하우징을 구비하고, A housing accommodating the thrust member and the thrust bearing;
상기 축선 방향으로 직교하는 방향에 있어서의 상기 스러스트 부재의 외주면과 상기 하우징의 사이에는 상기 회전축의 축선 방향 및 둘레 방향의 적어도 일부에 클리어런스가 형성되고, 상기 클리어런스에는 오일이 흘러들도록 구성되고, A clearance is formed between an outer peripheral surface of the thrust member in the direction orthogonal to the axial direction and the housing in at least a part of the axial direction and the circumferential direction of the rotational shaft, and the clearance is configured such that oil flows into the clearance.
상기 회전축 및 상기 스러스트 부재가 회전했을 때에, 상기 클리어런스에 흘러든 상기 오일이, 상기 스러스트 부재를 상기 축선 방향으로 직교하는 방향을 따라 압압 (押壓) 하는 유막 압력을 발생시키도록 구성되어 있다.When the rotating shaft and the thrust member rotate, the oil flowing into the clearance generates an oil film pressure that presses the thrust member along a direction orthogonal to the axial direction.
상기 (1) 의 구성에 의하면, 과급기는, 회전축과, 회전축의 일단에 형성되는 컴프레서 휠과, 회전축에 끼워 맞춰지는 스러스트 부재와, 회전축의 축선 방향에 있어서 스러스트 부재에 인접하여 배치됨과 함께, 회전축을 스러스트 방향으로 지지하는 스러스트 베어링과, 스러스트 부재 및 스러스트 베어링을 수납하는 하우징을 구비하고 있다. 회전축의 축선 방향으로 직교하는 방향에 있어서의 스러스트 부재의 외주면과 하우징의 사이에는 회전축의 축선 방향 및 둘레 방향의 적어도 일부에 클리어런스가 형성되고, 클리어런스에는 오일이 흘러들도록 구성되어 있다. 그리고, 회전축 및 스러스트 부재가 회전했을 때에, 클리어런스에 흘러든 오일이 스러스트 부재를 축선 방향으로 직교하는 방향을 따라 압압하는 유막 압력을 발생시키도록 구성되어 있다.According to the structure of said (1), the supercharger is arrange | positioned adjacent to a thrust member in the axial direction of a rotating shaft, the compressor wheel provided in the end of a rotating shaft, the thrust member fitted to a rotating shaft, and the axial direction of a rotating shaft, And a housing for housing the thrust bearing and the thrust bearing for supporting the thrust bearing in the thrust direction. A clearance is formed between the outer peripheral surface of the thrust member in the direction orthogonal to the axial direction of the rotation shaft and the housing in at least a part of the axial direction and the circumferential direction of the rotation shaft, and oil is flowed into the clearance. And when the rotating shaft and thrust member rotate, it is comprised so that the oil which flowed into clearance may generate | generate the oil film pressure which presses along the direction orthogonal to a thrust member in an axial direction.
이 때문에, 클리어런스에 흘러든 오일은, 회전축 및 스러스트 부재가 회전했을 때에 윤활막을 형성하고, 스러스트 부재를 축선 방향으로 직교하는 방향을 따라 축선을 향하여 압압하는 유막 압력을 발생시키므로, 회전축의 회전시에 있어서의 축선의 기울기를 억제할 수 있다. 따라서, 회전축이나 스러스트 부재가 스러스트 베어링에 접촉하는 것을 방지할 수도 있다. 회전축이나 스러스트 부재와 스러스트 베어링의 접촉을 방지함으로써, 회전축, 스러스트 부재 및 스러스트 베어링의 마모에 의한 손상을 억제할 수 있고, 과급기를 장기간에 걸쳐 사용하는 것이 가능해진다.For this reason, the oil flowing into the clearance forms a lubricating film when the rotating shaft and the thrust member rotate, and generates an oil film pressure that pushes the thrust member toward the axis along the direction orthogonal to the axial direction. Inclination of the axis can be suppressed. Therefore, it is also possible to prevent the rotating shaft and the thrust member from contacting the thrust bearing. By preventing contact between the rotating shaft, the thrust member, and the thrust bearing, damage due to abrasion of the rotating shaft, the thrust member, and the thrust bearing can be suppressed, and the supercharger can be used for a long time.
(2) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (1) 의 구성에 있어서,(2) In some embodiments, in the structure of said (1),
상기 클리어런스의 크기를 C, 상기 스러스트 부재의 외측 치수를 D 로 했을 경우에, 적어도 일부에 있어서의 상기 클리어런스는, 클리어런스비 C/D 가 5/1000 ≤ C/D ≤ 10/1000 의 조건을 만족한다.When the magnitude | size of the said clearance is C and the outer dimension of the thrust member is D, the clearance in at least one part satisfies the condition of clearance ratio C / D of 5/1000 <= C / D <10/1000 do.
상기 (2) 의 구성에 의하면, 적어도 일부에 있어서의 클리어런스가 상기 서술한 조건을 만족하므로, 클리어런스에 흘러든 오일이 적절한 유막 압력을 발휘할 수 있다. 또한, 클리어런스비가 C/D < 5/1000 인 경우에는, 회전축의 회전시에 있어서의 기울기에 의해, 회전축이나 스러스트 부재가 스러스트 베어링에 접촉할 우려가 있다. 또, 클리어런스비가 10/1000 < C/D 인 경우에는, 오일이 충분한 유막 압력을 발휘할 수 없을 우려가 있다.According to the configuration of (2), since the clearance in at least a part satisfies the above-described conditions, the oil flowing in the clearance can exhibit an appropriate oil film pressure. Moreover, when clearance ratio is C / D <5/1000, there exists a possibility that a rotating shaft and a thrust member may contact a thrust bearing by the inclination at the time of rotation of a rotating shaft. Moreover, when clearance ratio is 10/1000 <C / D, there exists a possibility that oil may not exhibit sufficient oil film pressure.
(3) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (1) 또는 (2) 의 구성에 있어서, (3) In some embodiments, in the structure of said (1) or (2),
상기 클리어런스는, 상기 축선 방향에 있어서의 상기 스러스트 베어링측의 적어도 일부가 상기 스러스트 베어링으로부터 떨어진 측에 비하여 크게 형성되어 있다.The clearance is formed larger than at least a portion of the thrust bearing side in the axial direction relative to the side away from the thrust bearing.
상기 (3) 의 구성에 의하면, 오일이 클리어런스의 스러스트 베어링측으로부터 용이하게 흘러들 수 있고, 또한, 오일이 클리어런스의 스러스트 베어링으로부터 떨어진 측으로부터 흘러나오기 어렵게 되어 있다. 이 때문에, 오일에 의한 스러스트 부재를 축선 방향으로 직교하는 방향을 따라 압압하는 유막 압력을 증가시킬 수 있다.According to the configuration of (3), the oil can easily flow from the thrust bearing side of the clearance, and the oil is difficult to flow from the side away from the thrust bearing of the clearance. For this reason, the oil film pressure which presses the thrust member by oil along the direction orthogonal to an axial direction can be increased.
(4) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (3) 의 구성에 있어서,(4) In some embodiments, in the structure of said (3),
상기 하우징의 상기 클리어런스를 형성하는 부분의 내측 치수는, 상기 축선 방향에 있어서의 상기 스러스트 베어링측의 적어도 일부가 상기 스러스트 베어링으로부터 떨어진 측에 비하여 크게 형성되어 있다.An inner dimension of the portion forming the clearance of the housing is larger than at least a portion of the thrust bearing side in the axial direction relative to the side away from the thrust bearing.
상기 (4) 의 구성에 의하면, 오일이 클리어런스의 스러스트 베어링측으로부터 용이하게 흘러들 수 있고, 또한, 오일이 클리어런스의 스러스트 베어링으로부터 떨어진 측으로부터 흘러나오기 어렵게 되어 있다. 이 때문에, 오일에 의한 스러스트 부재를 축선 방향으로 직교하는 방향을 따라 압압하는 유막 압력을 증가시킬 수 있다.According to the configuration of (4), the oil can easily flow from the thrust bearing side of the clearance, and the oil is difficult to flow from the side away from the thrust bearing of the clearance. For this reason, the oil film pressure which presses the thrust member by oil along the direction orthogonal to an axial direction can be increased.
(5) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (3) 또는 (4) 의 구성에 있어서, (5) In some embodiments, in the structure of said (3) or (4),
상기 스러스트 부재의 외측 치수는, 상기 축선 방향에 있어서의 상기 스러스트 베어링측의 적어도 일부가 상기 스러스트 베어링으로부터 떨어진 측에 비하여 작게 형성되어 있다.An outer dimension of the thrust member is smaller than at least a portion of the thrust bearing side in the axial direction relative to the side away from the thrust bearing.
상기 (5) 의 구성에 의하면, 오일이 클리어런스의 스러스트 베어링측으로부터 용이하게 흘러들 수 있고, 또한, 오일이 클리어런스의 스러스트 베어링으로부터 떨어진 측으로부터 흘러나오기 어렵게 되어 있다. 이 때문에, 오일에 의한 스러스트 부재를 축선 방향으로 직교하는 방향을 따라 압압하는 유막 압력을 증가시킬 수 있다.According to the configuration of (5), oil can easily flow from the thrust bearing side of the clearance, and oil is difficult to flow from the side away from the thrust bearing of the clearance. For this reason, the oil film pressure which presses the thrust member by oil along the direction orthogonal to an axial direction can be increased.
(6) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (3) 의 구성에 있어서,(6) In some embodiments, in the structure of said (3),
상기 스러스트 부재는, 상기 축선 방향에 있어서의 상기 스러스트 베어링측의 단부 (端部) 의 적어도 일부에 모따기면을 갖는다.The thrust member has a chamfered surface at at least a part of an end portion on the thrust bearing side in the axial direction.
상기 (6) 의 구성에 의하면, 스러스트 부재의 축선 방향에 있어서의 스러스트 베어링측의 단부의 적어도 일부에 모따기면을 갖고 있으므로, 오일이 클리어런스의 스러스트 베어링측으로부터 용이하게 흘러들 수 있고, 또한, 오일이 클리어런스의 스러스트 베어링으로부터 떨어진 측으로부터 흘러나오기 어렵게 되어 있다. 이 때문에, 오일에 의한 스러스트 부재를 축선 방향으로 직교하는 방향을 따라 압압하는 유막 압력을 증가시킬 수 있다. 또, 모따기면은 절삭 등에 의해 용이하게 형성 가능하다.According to the configuration of (6), since at least a part of the end of the thrust bearing side in the axial direction of the thrust member has a chamfered surface, oil can easily flow from the thrust bearing side of the clearance, and the oil It is difficult to flow out from the side away from the thrust bearing of this clearance. For this reason, the oil film pressure which presses the thrust member by oil along the direction orthogonal to an axial direction can be increased. The chamfered surface can be easily formed by cutting or the like.
(7) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (1) ∼ (6) 의 구성에 있어서, (7) In some embodiments, in the structure of said (1)-(6),
상기 하우징은, 상기 회전축의 둘레 방향에 있어서 상기 클리어런스가 부분적으로 확대되는 확경부 (擴徑部) 가 균등하게 배치되도록 구성되어 있다. The housing is configured such that an enlarged diameter portion in which the clearance is partially enlarged is arranged evenly in the circumferential direction of the rotation shaft.
상기 (7) 의 구성에 의하면, 하우징에 의해 클리어런스가 부분적으로 확대되는 확경부와 확경부보다 클리어런스가 작은 부분을 형성함으로써, 오일이 클리어런스의 확경부에 용이하게 흘러들 수 있고, 또한, 오일이 클리어런스의 확경부보다 클리어런스가 작은 부분으로부터 흘러나오기 어렵게 되어 있다. 이 때문에, 둘레 방향에 있어서의 복수 지점에 유막 압력의 피크부를 형성할 수 있으므로, 오일에 의한 스러스트 부재를 축선 방향으로 직교하는 방향을 따라 압압하는 유막 압력을 증가시킬 수 있다.According to the configuration of (7), by forming the enlarged diameter portion where the clearance is partially enlarged by the housing and the portion having a smaller clearance than the enlarged diameter portion, oil can easily flow into the enlarged diameter portion of the clearance, The clearance is less likely to flow out of the smaller portion than the enlarged diameter portion of the clearance. For this reason, since the peak part of oil film pressure can be formed in the several point in the circumferential direction, the oil film pressure which presses the thrust member by oil along the direction orthogonal to an axial direction can be increased.
특히, 축선 방향에 있어서의 스러스트 베어링측의 적어도 일부의 클리어런스가 스러스트 베어링으로부터 떨어진 측의 클리어런스에 비해 크게 형성되어 있는 경우에는, 둘레 방향에 있어서의 복수 지점에 형성된 유막 압력의 피크부에 있어서의 유막 압력을 상승시킬 수 있다.Particularly, when at least part of the clearance on the thrust bearing side in the axial direction is formed larger than the clearance on the side away from the thrust bearing, the oil film at the peak of the oil film pressure formed at a plurality of points in the circumferential direction Can increase the pressure.
(8) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (1) ∼ (7) 의 구성에 있어서, (8) In some embodiments, in the structure of said (1)-(7),
상기 하우징은, 상기 컴프레서 휠의 배면에 대향하는 면에 복수의 오목부를 포함하는 비접촉 시일이 형성되었다.The housing was formed with a non-contact seal including a plurality of recesses on a surface of the compressor wheel that faces the rear surface of the compressor wheel.
상기 (8) 의 구성에 의하면, 복수의 오목부를 포함하는 비접촉 시일에 의해, 컴프레서 휠의 배면과 당해 배면에 대향하는 하우징의 면의 사이에 흘러든 압축 기체는, 회전축 및 컴프레서 휠이 회전했을 때에 윤활막을 형성하고, 컴프레서 휠을 축선 방향을 따라 압압하는 기체 막 압력을 발생시키므로, 회전축의 회전시에 있어서의 축선의 기울기를 억제할 수 있다. 따라서, 컴프레서 휠이 하우징에 접촉하는 것을 방지할 수도 있다. 컴프레서 휠과 하우징의 접촉을 방지함으로써, 컴프레서 휠 및 하우징의 마모에 의한 손상을 억제할 수 있고, 과급기를 장기간에 걸쳐 사용하는 것이 가능해진다.According to the configuration of (8), the compressed gas that flows between the back surface of the compressor wheel and the surface of the housing facing the back surface by the non-contact seal including the plurality of recesses, when the rotary shaft and the compressor wheel rotated. Since a lubricating film is formed and the gas film pressure which presses a compressor wheel along an axial direction is produced, the inclination of the axial line at the time of rotation of a rotating shaft can be suppressed. Thus, the compressor wheel can be prevented from contacting the housing. By preventing contact between the compressor wheel and the housing, damage caused by abrasion of the compressor wheel and the housing can be suppressed, and the supercharger can be used for a long time.
(9) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (1) ∼ (8) 의 구성에 있어서, (9) In some embodiments, in the structure of said (1)-(8),
상기 회전축의 타단에 형성되는 터빈 휠을 추가로 구비한다.Further provided is a turbine wheel formed on the other end of the rotary shaft.
상기 (9) 의 구성에 의하면, 과급기는, 컴프레서 휠 및 터빈 휠을 구비하는 터보차저이다. 터보차저는, 컴프레서 휠에 작용하는 예를 들어 압축 공기 등의 기체의 압력이, 터빈 휠에 작용하는 예를 들어 배기 가스 등의 기체의 압력보다 낮기 때문에, 회전축의 회전시에 있어서 컴프레서 휠측이 터빈 휠측에 비하여 크게 돌아다니게 된다. 이와 같은 터보차저의 회전축이더라도, 상기 서술한 바와 같이 클리어런스에 흘러든 오일이 스러스트 부재에 대하여 유막 압력을 작용시킴으로써, 회전축의 회전시에 있어서의 기울기를 억제할 수 있다.According to the structure of said (9), a supercharger is a turbocharger provided with a compressor wheel and a turbine wheel. In the turbocharger, the pressure of a gas such as compressed air, which acts on the compressor wheel, is lower than the pressure of a gas such as exhaust gas, which acts on the turbine wheel. It will move around much larger than the wheel. Even in the rotary shaft of such a turbocharger, as mentioned above, the oil which flowed into the clearance acts the oil film pressure on the thrust member, and the inclination at the time of rotation of the rotary shaft can be suppressed.
본 발명의 적어도 일 실시형태에 의하면, 회전축의 회전시에 있어서의 기울기를 억제할 수 있음과 함께, 회전축이나 스러스트 부재가 스러스트 베어링에 접촉하는 것을 방지할 수 있는 과급기가 제공된다.According to at least one embodiment of the present invention, it is possible to suppress the inclination at the time of rotation of the rotating shaft and to provide a supercharger which can prevent the rotating shaft and the thrust member from contacting the thrust bearing.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 과급기의 전체 구조를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2 는, 도 1 에 나타내는 과급기의 일부를 확대하여 나타내는 개략 단면도이다.
도 3 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 과급기에 있어서의 하우징 내부의 주요한 구성 요소를 개략적으로 나타내는 회전축의 축선 방향을 따른 개략 단면도이다.
도 4 는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 과급기에 있어서의 클리어런스비와 유막 압력의 관계를 개략적으로 나타내는 그래프이다.
도 5 는, 본 발명의 다른 일 실시형태에 관련된 과급기에 있어서의 하우징 내부의 주요한 구성 요소를 개략적으로 나타내는 회전축의 축선 방향을 따른 개략 단면도이다.
도 6 은, 본 발명의 다른 일 실시형태에 관련된 과급기에 있어서의 하우징 내부의 주요한 구성 요소를 개략적으로 나타내는 회전축의 축선 방향을 따른 개략 단면도이다.
도 7 은, 본 발명의 다른 일 실시형태에 관련된 과급기에 있어서의 하우징 내부의 주요한 구성 요소를 개략적으로 나타내는 회전축의 축선 방향을 따른 개략 단면도이다.
도 8 은, 본 발명의 다른 일 실시형태에 관련된 과급기에 있어서의 하우징 내부의 주요한 구성 요소를 개략적으로 나타내는 회전축의 둘레 방향을 따른 개략 단면도이다.
도 9 는, 본 발명의 다른 일 실시형태에 관련된 과급기에 있어서의 하우징 내부의 주요한 구성 요소를 개략적으로 나타내는 회전축의 둘레 방향을 따른 개략 단면도이다.
도 10 은, 본 발명의 다른 일 실시형태에 관련된 과급기에 있어서의 하우징 내부의 주요한 구성 요소를 개략적으로 나타내는 회전축의 축선 방향을 따른 개략 단면도이다.
도 11 은, 본 발명의 다른 일 실시형태에 관련된 과급기를 설명하기 위한 도면으로서, 컴프레서 휠 및 하우징을 개략적으로 나타내는 회전축의 축선 방향을 따른 개략 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram for demonstrating the whole structure of the supercharger which concerns on one Embodiment of this invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged portion of the supercharger shown in FIG. 1. FIG.
3 is a schematic cross-sectional view along the axial direction of a rotating shaft schematically showing the main components inside the housing in the supercharger according to the embodiment of the present invention.
4 is a graph schematically showing a relationship between a clearance ratio and an oil film pressure in a supercharger according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5: is schematic sectional drawing along the axial direction of the rotating shaft which shows the principal component inside the housing in the supercharger which concerns on another embodiment of this invention.
FIG. 6: is schematic sectional drawing along the axial direction of the rotating shaft which shows the principal component inside the housing in the supercharger which concerns on another embodiment of this invention.
FIG. 7: is schematic sectional drawing along the axial direction of the rotating shaft which shows the principal component inside the housing in the supercharger which concerns on another embodiment of this invention.
FIG. 8: is schematic sectional drawing along the circumferential direction of the rotating shaft which shows the principal component inside the housing in the supercharger which concerns on another embodiment of this invention.
9 is a schematic cross-sectional view along a circumferential direction of a rotating shaft schematically showing the main components inside the housing in the supercharger according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10: is schematic sectional drawing along the axial direction of the rotating shaft which shows the principal component inside the housing in the supercharger which concerns on another embodiment of this invention.
FIG. 11 is a diagram for explaining the supercharger according to another embodiment of the present invention, which is a schematic cross-sectional view along the axial direction of a rotating shaft schematically showing a compressor wheel and a housing. FIG.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 몇 가지 실시형태에 대해서 설명한다. 단, 실시형태로서 기재되어 있거나 또는 도면에 도시되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은, 본 발명의 범위를 이것에 한정하는 취지가 아니라, 단순한 설명예에 지나지 않는다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, some embodiment of this invention is described with reference to an accompanying drawing. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described as embodiments or shown in the drawings are not merely intended to limit the scope of the present invention thereto, but are merely illustrative examples.
예를 들어, 「어느 방향으로」, 「어느 방향을 따라」, 「평행」, 「직교」, 「중심」, 「동심」 혹은 「동축」 등의 상대적 혹은 절대적인 배치를 나타내는 표현은, 엄밀하게 그러한 배치를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 동일한 기능이 얻어지는 정도의 각도나 거리를 가지고 상대적으로 변위하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.For example, an expression representing a relative or absolute arrangement of "in one direction", "in which direction", "parallel", "orthogonal", "center", "concentric", or "coaxial" is strictly such. Not only the arrangement is shown, but also the state in which the displacement or relative displacement is achieved with an angle or distance of the degree to which the same function is obtained.
예를 들어, 「동일」, 「동등하다」 및 「균질」 등의 사물이 동등한 상태인 것을 나타내는 표현은, 엄밀하게 동등한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 동일한 기능이 얻어지는 정도의 차이가 존재하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.For example, an expression indicating that objects such as "equal", "equal", and "homogeneous" are equal states not only indicates a strictly equivalent state but also a difference in tolerance or degree to which the same function is obtained. It shall also show the state which it is doing.
예를 들어, 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타내는 표현은, 기하학적으로 엄밀한 의미에서의 사각 형상나 원통 형상 등의 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 동일한 효과가 얻어지는 범위에서, 요철부나 모따기부 등을 포함하는 형상도 나타내는 것으로 한다.For example, the expression representing a shape such as a rectangular shape or a cylindrical shape indicates not only a shape such as a rectangular shape or a cylindrical shape in a geometrically precise sense, but also includes an uneven part, a chamfer part, and the like within a range in which the same effect is obtained. It is also assumed that the shape to be described.
한편, 하나의 구성 요소를 「비치하다」, 「갖추다」, 「구비하다」, 「포함하다」, 또는, 「가진다」 라는 표현은, 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적인 표현은 아니다.On the other hand, the expression "having", "having", "equipment", "include", or "having" one component is not an exclusive expression excluding the existence of other components.
또한, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략하는 경우가 있다.In addition, about the same structure, the same code | symbol may be attached | subjected and description may be abbreviate | omitted.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 과급기의 전체 구조를 설명하기 위한 개략도이다. 도 2 는, 도 1 에 나타내는 과급기의 일부를 확대하여 나타내는 개략 단면도이다. 도 3 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 과급기에 있어서의 하우징 내부의 주요한 구성 요소를 개략적으로 나타내는 회전축의 축선 방향을 따른 개략 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram for demonstrating the whole structure of the supercharger which concerns on one Embodiment of this invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged portion of the supercharger shown in FIG. 1. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view along the axial direction of a rotating shaft schematically showing the main components inside the housing in the supercharger according to the embodiment of the present invention.
도 1 ∼ 11 에 나타나는 몇 가지 실시형태에 관련된 과급기 (1) 는, 선박용의 터보차저이며, 도 1, 2 에 나타내는 바와 같이, 축선 방향 (도 1, 2 중 좌우 방향) 을 따라 연장되는 회전축 (2) 과, 회전축 (2) 의 축선 방향의 일단에 형성되는 컴프레서 휠 (11) 과, 회전축 (2) 의 축선 방향의 타단에 형성되는 터빈 휠 (12) 을 구비하고 있다. 그리고, 과급기 (1) 는, 도 2, 3 에 나타내는 바와 같이, 회전축 (2) 에 끼워 맞춰지는 스러스트 부재 (3) (스러스트 칼라) 와, 회전축 (2) 의 축선 방향에 있어서 스러스트 부재 (3) 에 인접하여 배치됨과 함께 회전축 (2) 을 스러스트 방향으로 지지하는 스러스트 베어링 (4) 과, 스러스트 부재 (3) 및 스러스트 베어링 (4) 을 수납하는 하우징 (5) 을 추가로 구비하고 있다.The
과급기 (1) 의 하우징 (5) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 컴프레서 휠 (11) 을 수납하는 컴프레서 하우징 (5A) 과, 터빈 휠 (12) 을 수납하는 터빈 하우징 (5B) 과, 스러스트 베어링 (4) 을 수납하는 베어링 하우징 (5C) 을 포함하고 있다. 베어링 하우징 (5C) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 회전축 (2) 의 축선 방향에 있어서, 컴프레서 하우징 (5A) 과 터빈 하우징 (5B) 의 사이에 배치되어, 예를 들어 볼트를 사용한 나사 결합 등에 의해 컴프레서 하우징 (5A) 이나 터빈 하우징 (5B) 에 고정되어 있다. 또, 베어링 하우징 (5C) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 스러스트 부재 (3) 및 스러스트 베어링 (4) 을 회전축 (2) 의 직경 방향 (회전축 (2) 의 축선 방향으로 직교하는 방향) 의 내측에 수납되어 있다.As shown in FIG. 2, the
또, 과급기 (1) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 회전축 (2) 의 축선 방향에 있어서의 스러스트 부재 (3) 에 대하여 스러스트 베어링 (4) 과는 반대측에 스러스트 베어링 (13) 을 추가로 구비하고 있다. 스러스트 베어링 (13) 은, 스러스트 베어링 (4) 과 마찬가지로, 회전축 (2) 의 축선 방향에 있어서 스러스트 부재 (3) 에 인접하여 배치됨과 함께 회전축 (2) 을 스러스트 방향으로 지지하고 있다.Moreover, as shown in FIG. 2, the
또, 과급기 (1) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 베어링 하우징 (5C) 의 직경 방향의 내측에 수납됨과 함께 회전축 (2) 을 회전 가능하게 지지하는 1 쌍의 저널 베어링 (14, 15) 을 추가로 구비하고 있다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 저널 베어링 (14) 은, 회전축 (2) 의 축선 방향에 있어서의 컴프레서 휠 (11) 측에 배치되어 있고, 저널 베어링 (15) 은, 회전축 (2) 의 축선 방향에 있어서의 터빈 휠 (12) 측에 배치되어 있다.In addition, as shown in FIG. 2, the
스러스트 부재 (3) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 외주면 (31) 과 내주면 (32) 을 갖고, 회전축 (2) 의 외주면 (21) 에 내주면 (32) 이 끼워 맞춰짐으로써 회전축 (2) 에 고정되어 있다. 이 때문에, 스러스트 부재 (3) 는, 회전축 (2) 의 회전에 동기하여 회전하도록 되어 있다. 스러스트 부재 (3) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이 외경 치수가 일정한 원관상 (圓管狀) 으로 형성된 스러스트 부재 (3A) 를 포함하고 있다.As shown in FIG. 3, the
스러스트 베어링 (4) 은, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 외주면 (41) 과 내주면 (42) 을 갖는 원형상으로 형성되어 있고, 하우징 (5) 에 외주면 (41) 이 끼워 맞춰져 하우징 (5) 에 고정됨과 함께 회전축 (2) 이 내주면 (42) 에 느슨하게 삽입 통과되어 있다.As shown in FIG. 3, the
하우징 (5) 은, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 스러스트 부재 (3) 를 회전축 (2) 의 직경 방향의 내측에 수납하는 스러스트 부재 수납부 (51) 와, 스러스트 베어링 (4) 을 끼워 맞추는 스러스트 베어링 끼워 맞춤부 (52) 를 적어도 포함하고 있다. 그리고, 회전축 (2) 의 직경 방향에 있어서의 스러스트 부재 (3) 의 외주면 (41) 과 하우징 (5) 의 사이에는 회전축 (2) 의 축선 방향 및 둘레 방향의 적어도 일부에 클리어런스 (6) 가 형성되어 있다.As shown in FIG. 3, the
클리어런스 (6) 에는 오일이 흘러들도록 구성되어 있고, 또한, 클리어런스 (6) 에 흘러든 오일은, 회전축 (2) 및 스러스트 부재 (3) 가 회전했을 때에, 스러스트 부재 (3) 를 축선 방향으로 직교하는 방향을 따라 압압하는 유막 압력을 발생시키도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 도 3 에 나타나는 바와 같은, 스러스트 베어링 (4) 의 내주면 (42) 과 회전축 (2) 의 외주면 (21) 의 사이에 오일이 공급되도록 구성되어 있다. 스러스트 베어링 (4) 의 내주면 (42) 과 회전축 (2) 의 외주면 (21) 의 사이에 공급된 오일은, 스러스트 베어링 (4) 의 축선 방향에 있어서의 스러스트 부재 (3) 측의 단면 (43) 과, 스러스트 부재 (3) 의 단면 (43) 에 대향하는 제 1 단면 (33) 의 사이를 통과하고, 클리어런스 (6) 에 흘러들도록 되어 있다. 클리어런스 (6) 에 흘러든 오일은, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 회전축 (2) 및 스러스트 부재 (3) 가 회전했을 때에, 스러스트 부재 (3) 를 직경 방향을 따라 압압하는 유막 압력을 발생시킨다.The oil is flowed into the
상기 서술한 바와 같이, 몇 가지 실시형태에 관련된 과급기 (1) 는, 상기 서술한 회전축 (2) 과, 회전축 (2) 의 일단에 형성되는 상기 서술한 컴프레서 휠 (11) 과, 회전축 (2) 에 끼워 맞춰지는 상기 서술한 스러스트 부재 (3) 와, 회전축 (2) 의 축선 방향에 있어서 스러스트 부재 (3) 에 인접하여 배치됨과 함께, 회전축 (2) 을 스러스트 방향으로 지지하는 상기 서술한 스러스트 베어링 (4) 과, 스러스트 부재 (3) 및 스러스트 베어링 (4) 을 수납하는 상기 서술한 하우징 (5) 을 구비하고 있다. 그리고, 회전축 (2) 의 축선 방향으로 직교하는 방향에 있어서의 스러스트 부재 (3) 의 외주면 (31) 과 하우징 (5) 의 사이에는 클리어런스 (6) 가 형성되고, 클리어런스 (6) 에는 오일이 흘러들도록 구성되어 있다. 또한, 회전축 (2) 및 스러스트 부재 (3) 가 회전했을 때에, 클리어런스 (6) 에 흘러든 오일이 스러스트 부재 (3) 를 축선 방향으로 직교하는 방향을 따라 압압하는 유막 압력을 발생시키도록 구성되어 있다.As described above, the
이 때문에, 클리어런스 (6) 에 흘러든 오일은, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 회전축 (2) 및 스러스트 부재 (3) 가 회전했을 때에 윤활막을 형성하고, 스러스트 부재 (3) 를 축선 방향으로 직교하는 방향을 따라 축선을 향하여 압압하는 유막 압력을 발생시키므로, 회전축 (2) 의 회전시에 있어서의 축선의 기울기를 억제할 수 있다. 따라서, 회전축 (2) 이나 스러스트 부재 (3) 가 스러스트 베어링 (4) 에 접촉하는 것을 방지할 수도 있다. 회전축 (2) 이나 스러스트 부재 (3) 와 스러스트 베어링 (4) 의 접촉을 방지함으로써, 회전축 (2), 스러스트 부재 (3) 및 스러스트 베어링 (4) 의 마모에 의한 손상을 억제할 수 있고, 과급기 (1) 를 장기간에 걸쳐 사용하는 것이 가능해진다.For this reason, the oil which flowed into the
몇 가지 실시형태에서는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 클리어런스 (6) 의 크기를 C, 상기 서술한 스러스트 부재 (3) 의 외측 치수를 D 로 했을 경우에, 회전축 (2) 의 축선 방향 및 둘레 방향의 적어도 일부에 있어서의 클리어런스 (6) 는, 클리어런스비 C/D 가 5/1000 ≤ C/D ≤ 10/1000 의 조건을 만족한다. 여기서, 도 4 는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 과급기에 있어서의 클리어런스비와 유막 압력의 관계를 개략적으로 나타내는 그래프이다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 클리어런스비 C/D 가 작아지면 클리어런스 (6) 내의 오일이 발휘하는 유막 압력이 상승하는 경향이 있다. 그러나, 클리어런스비 C/D 가 지나치게 작으면 회전축 (2) 이나 스러스트 부재 (3) 가 스러스트 베어링 (4) 에 접촉하거나, 눌어붙음이 발생할 가능성이 높아진다. 따라서, 클리어런스비 C/D 가 상기 서술한 조건을 만족하는 경우에는, 클리어런스 (6) 에 흘러든 오일이 적절한 유막 압력을 발휘할 수 있다. 또한, 클리어런스비가 C/D < 5/1000 인 경우에는, 회전축 (2) 의 회전시에 있어서의 기울기에 의해, 회전축 (2) 이나 스러스트 부재 (3) 가 스러스트 베어링 (4) 에 접촉할 우려가 있다. 또, 클리어런스비가 10/1000 < C/D 인 경우에는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 오일이 충분한 유막 압력을 발휘할 수 없을 우려가 있다.In some embodiments, as shown in FIG. 3, when the magnitude | size of the
도 5 ∼ 7 은, 본 발명의 다른 일 실시형태에 관련된 과급기에 있어서의 하우징 내부의 주요한 구성 요소를 개략적으로 나타내는 회전축의 축선 방향을 따른 개략 단면도이다. 도 5 ∼ 7 에 나타내는 바와 같이, 몇 가지 실시형태에서는, 상기 서술한 클리어런스 (6) 는, 축선 방향에 있어서의 스러스트 베어링 (4) 측의 적어도 일부가 스러스트 베어링 (4) 으로부터 떨어진 측에 비하여 크게 형성되어 있다. 이 경우에는, 오일이 클리어런스 (6) 의 스러스트 베어링 (4) 측으로부터 용이하게 흘러들 수 있고, 또한, 오일이 클리어런스 (6) 의 스러스트 베어링 (4) 으로부터 떨어진 측으로부터 흘러나오기 어렵게 되어 있다. 이 때문에, 오일에 의한 스러스트 부재 (3) 를 축선 방향으로 직교하는 방향을 따라 압압하는 유막 압력을 증가시킬 수 있다.5-7 is schematic sectional drawing along the axial direction of the rotating shaft which shows the main component inside the housing in the supercharger which concerns on another embodiment of this invention. As shown in FIGS. 5-7, in some embodiments, the
도 5 에 나타내는 실시형태에서는, 상기 서술한 하우징 (5) 의 클리어런스 (6) 를 형성하는 부분의 내측 치수는, 축선 방향에 있어서의 스러스트 베어링 (4) 측의 적어도 일부가 스러스트 베어링 (4) 으로부터 떨어진 측에 비하여 크게 형성되어 있다. 여기서, 하우징 (5) 의 클리어런스 (6) 를 형성하는 부분이란, 스러스트 부재 (3) 의 외주면 (31) 에 대향하는 내측면 (53) 을 포함하는 클리어런스 형성부 (54) 를 의미한다. 구체적으로는, 클리어런스 형성부 (54) 에는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 축선 방향에 있어서의 스러스트 베어링 (4) 측을 향함에 따라서 축방향에 있어서의 두께가 서서히 얇아지는 테이퍼면 (55) 이 형성되어 있다. 이 때문에, 클리어런스 형성부 (54) 의 내측 치수는, 축선 방향에 있어서의 스러스트 베어링 (4) 측이 스러스트 베어링 (4) 으로부터 떨어진 측에 비하여 크게 형성되어 있다. 이 경우에는, 오일이 클리어런스 (6) 의 스러스트 베어링 (4) 측으로부터 용이하게 흘러들 수 있고, 또한, 오일이 클리어런스 (6) 의 스러스트 베어링 (4) 으로부터 떨어진 측으로부터 흘러나오기 어렵게 되어 있다. 이 때문에, 오일에 의한 스러스트 부재 (3) 를 축선 방향으로 직교하는 방향을 따라 압압하는 유막 압력을 증가시킬 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 5, at least a part of the
도 6 에 나타내는 실시형태에서는, 상기 서술한 스러스트 부재 (3) 의 외측 치수는, 축선 방향에 있어서의 스러스트 베어링 (4) 측의 적어도 일부가 스러스트 베어링 (4) 으로부터 떨어진 측에 비하여 작게 형성되어 있다. 구체적으로는, 스러스트 부재 (3) 는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 원추대 (圓錐臺) 형상으로 형성된 스러스트 부재 (3B) 를 포함하고 있다. 스러스트 부재 (3B) 는, 상기 서술한 제 1 단면 (33) 에 있어서의 외경 치수가, 축선 방향에 있어서의 제 1 단면 (33) 과는 반대측의 제 2 단면 (34) 에 있어서의 외경 치수보다 작게 형성되어 있다. 요컨대, 스러스트 부재 (3B) 에는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 축선 방향에 있어서의 스러스트 베어링 (4) 측을 향함에 따라서 외경 치수가 서서히 작아지는 테이퍼면 (35) 이 형성되어 있다. 이 경우에는, 오일이 클리어런스 (6) 의 스러스트 베어링 (4) 측으로부터 용이하게 흘러들 수 있고, 또한, 오일이 클리어런스 (6) 의 스러스트 베어링 (4) 으로부터 떨어진 측으로부터 흘러나오기 어렵게 되어 있다. 이 때문에, 오일에 의한 스러스트 부재 (3B) 를 축선 방향으로 직교하는 방향을 따라 압압하는 유막 압력을 증가시킬 수 있다. 또, 스러스트 부재 (3B) 는, 하우징 (5) 에 비해 설계 변경이나 가공이 용이하다.In embodiment shown in FIG. 6, the outer dimension of the
도 7 에 나타내는 실시형태에서는, 상기 서술한 스러스트 부재 (3) 는, 회전축 (2) 의 축선 방향에 있어서의 스러스트 베어링 (4) 측의 단부의 적어도 일부에 모따기면 (36) 을 갖는 스러스트 부재 (3C) 를 포함하고 있다. 스러스트 부재 (3C) 는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 원관상으로 형성되어 있고, 제 1 단면 (33) 의 외주 단부에 모따기면 (36) 이 형성되어 있다. 도 7 에 나타내는 실시형태에서는, 모따기면 (36) 은, 회전축 (2) 의 축선 방향을 따른 단면 (斷面) 에서 봤을 때 외형 윤곽이 원호상으로 형성된 R 모따기가 실시되어 있지만, 회전축 (2) 의 축선 방향을 따른 단면에서 봤을 때 외형 윤곽이 직선상으로 형성된 C 모따기가 실시되어도 된다. 이 경우에는, 스러스트 부재 (3C) 의 축선 방향에 있어서의 스러스트 베어링 (4) 측의 단부의 적어도 일부에 모따기면 (36) 을 갖고 있으므로, 오일이 클리어런스 (6) 의 스러스트 베어링 (4) 측으로부터 용이하게 흘러들 수 있고, 또한, 오일이 클리어런스 (6) 의 스러스트 베어링 (4) 으로부터 떨어진 측으로부터 흘러나오기 어렵게 되어 있다. 이 때문에, 오일에 의한 스러스트 부재 (3C) 를 축선 방향으로 직교하는 방향을 따라 압압하는 유막 압력을 증가시킬 수 있다. 또, 모따기면 (36) 은 절삭 등에 의해 용이하게 형성 가능하다.In the embodiment shown in FIG. 7, the
도 8, 9 는, 본 발명의 다른 일 실시형태에 관련된 과급기에 있어서의 하우징 내부의 주요한 구성 요소를 개략적으로 나타내는 회전축의 둘레 방향을 따른 개략 단면도이다. 도 8, 9 에 나타내는 바와 같이, 몇 가지 실시형태에서는, 상기 서술한 하우징 (5) 은, 상기 서술한 회전축 (2) 의 둘레 방향에 있어서 클리어런스 (6) 가 부분적으로 확대된 확경부 (62) 가 균등하게 배치되도록 구성되어 있다. 여기서, 확경부 (62) 가 균등하게 배치된다는 것은, 회전축 (2) 의 회전시에 클리어런스 (6) 에 발생하는 유막 압력의 합력이 회전축 (2) 을 편심시키는 편심 하중으로서 작용하지 않는 배치되는 것을 의미하고 있다.8 and 9 are schematic cross-sectional views along the circumferential direction of the rotating shaft schematically showing the main components inside the housing in the supercharger according to another embodiment of the present invention. 8 and 9, in some embodiments, the
구체적으로는, 도 8 에 나타내는 실시형태에서는, 하우징 (5) 의 내측면 (53) 은, 회전축 (2) 의 직경 방향 외측을 향하여 단면에서 봤을 때의 윤곽 형상이 원호상이 되도록 패인 오목부 (56) 가 180° 마다 형성됨으로써, 단면에서 봤을 때의 윤곽 형상이 타원 형상으로 형성되어 있다. 하우징 (5) 의 내측면 (53) 과 스러스트 부재 (3) 의 외주면 (31) 의 사이에 형성되는 클리어런스 (6) 는, 회전축 (2) 의 둘레 방향에 있어서, 2 개의 소경부 (61) 와, 소경부 (61) 보다 클리어런스 (6) 가 크게 2 개의 확경부 (62) 가 번갈아 형성되어 있다. 도 8, 9 에 있어서 점선으로 나타내는 원은, 설명의 편의상 형성한 것이며, 클리어런스 (6) 의 크기를 소경부 (61) 와 동일한 크기로 한 것이다.Specifically, in the embodiment shown in FIG. 8, the
또, 도 9 에 나타내는 실시형태에서는, 하우징 (5) 의 내측면 (53) 은, 회전축 (2) 의 직경 방향 외측을 향하여 단면에서 봤을 때의 윤곽 형상이 원호상이 되도록 패인 오목부 (56) 가 120° 마다 형성됨으로써, 단면에서 봤을 때의 윤곽 형상이 모서리부를 둥글게 한 삼각 형상으로 형성되어 있다. 하우징 (5) 의 내측면 (53) 과 스러스트 부재 (3) 의 외주면 (31) 의 사이에 형성되는 클리어런스 (6) 는, 회전축 (2) 의 둘레 방향에 있어서, 3 개의 소경부 (61) 와, 소경부 (61) 보다 클리어런스 (6) 가 크게 3 개의 확경부 (62) 가 번갈아 형성되어 있다.In addition, in the embodiment shown in FIG. 9, the
상기의 구성에 의하면, 하우징 (5) 에 의해 클리어런스 (6) 가 부분적으로 확대된 확경부 (62) 와 확경부 (62) 보다 클리어런스가 작은 부분 (소경부 (61)) 을 형성함으로써, 오일이 클리어런스 (6) 의 확경부 (62) 에 용이하게 흘러들 수 있고, 또한, 오일이 클리어런스 (6) 의 확경부 (62) 보다 클리어런스가 작은 부분 (소경부 (61)) 으로부터 흘러나오기 어렵게 되어 있다. 이 때문에, 둘레 방향에 있어서의 복수 지점에 유막 압력의 피크부를 형성할 수 있으므로, 오일에 의한 스러스트 부재 (3) 를 회전축 (2) 의 축선 방향으로 직교하는 방향을 따라 압압하는 유막 압력을 증가시킬 수 있다. 특히, 회전축 (2) 의 축선 방향에 있어서의 스러스트 베어링 (4) 측의 적어도 일부의 클리어런스 (6) 가 스러스트 베어링 (4) 으로부터 떨어진 측의 클리어런스 (6) 에 비해 크게 형성되어 있는 경우에는, 둘레 방향에 있어서의 복수 지점에 형성된 유막 압력의 피크부에 있어서의 유막 압력을 상승시킬 수 있다.According to the above structure, oil is formed by forming the
도 10 은, 본 발명의 다른 일 실시형태에 관련된 과급기에 있어서의 하우징 내부의 주요한 구성 요소를 개략적으로 나타내는 회전축의 축선 방향을 따른 개략 단면도이다. 상기 서술한 몇 가지 실시형태는, 도 10 에 나타내는 바와 같은, 플로팅 디스크 (7) 를 구비하는 과급기 (1) 에 대해서도 적용 가능하다. 즉, 몇 가지 실시형태에서는, 상기 서술한 과급기 (1) 는, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 회전축 (2) 에 느슨하게 삽입 통과되는 플로팅 디스크 (7) 로서, 상기 서술한 회전축 (2) 의 축선 방향에 있어서의 스러스트 부재 (3) 와 스러스트 베어링 (4) 의 사이에 배치되는 플로팅 디스크 (7) 를 추가로 구비하고 있다. 바꿔 말하면 스러스트 베어링 (4) 은, 플로팅 디스크 (7) 를 통해서 스러스트 부재 (3) 에 인접하여 배치되어 있다. 플로팅 디스크 (7) 는, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 외주면 (71) 과 내주면 (72) 을 갖는 원관상으로 형성되어 있고, 외주면 (71) 과 하우징 (5) 의 내측면 (53) 의 사이에 오일이 흐르는 간극이 형성됨과 함께, 회전축 (2) 이 내주면 (72) 에 느슨하게 삽입 통과되어 있다. 이와 같은 플로팅 디스크 (7) 를 구비하는 과급기 (1) 이더라도, 클리어런스 (6) 에 오일이 흘러들므로, 클리어런스 (6) 에 흘러든 오일이 스러스트 부재 (3) 에 대하여 유막 압력을 작용시킬 수 있다.FIG. 10: is schematic sectional drawing along the axial direction of the rotating shaft which shows the principal component inside the housing in the supercharger which concerns on another embodiment of this invention. Some embodiment mentioned above is applicable also to the
도 11 은, 본 발명의 다른 일 실시형태에 관련된 과급기를 설명하기 위한 도면으로서, 컴프레서 휠 및 하우징을 개략적으로 나타내는 회전축의 축선 방향을 따른 개략 단면도이다. 도 11 에 나타내는 바와 같이, 몇 가지 실시형태에서는, 상기 서술한 하우징 (5) 은, 상기 서술한 컴프레서 휠 (11) 의 배면 (111) 에 대향하는 면 (57) 에 복수의 오목부 (81) 를 포함하는 비접촉 시일 (8) 이 형성되어 있다. 복수의 오목부 (81) 는, 회전축 (2) 의 둘레 방향 및 직경 방향을 따라 복수 나란히 배치되고, 면 (57) 보다 회전축 (2) 의 축선 방향을 따라 반구상으로 패여 형성되어 있다.FIG. 11 is a diagram for explaining the supercharger according to another embodiment of the present invention, which is a schematic cross-sectional view along the axial direction of a rotating shaft schematically showing a compressor wheel and a housing. FIG. As shown in FIG. 11, in some embodiments, the
상기의 구성에 의하면, 복수의 오목부 (81) 를 포함하는 비접촉 시일 (8) 에 의해, 컴프레서 휠 (11) 의 배면 (111) 과 하우징 (5) 의 배면 (111) 에 대향하는 면 (57) 의 사이에 흘러든 압축 기체는, 회전축 (2) 및 컴프레서 휠 (11) 이 회전했을 때에 윤활막을 형성하고, 컴프레서 휠 (11) 을 축선 방향을 따라 압압하는 기체 막 압력을 발생시키므로, 회전축 (2) 의 회전시에 있어서의 축선의 기울기를 억제할 수 있다. 따라서, 컴프레서 휠 (11) 이 하우징 (5) 에 접촉하는 것을 방지할 수도 있다. 컴프레서 휠 (11) 과 하우징 (5) 의 접촉을 방지함으로써, 컴프레서 휠 (11) 및 하우징 (5) 의 마모에 의한 손상을 억제할 수 있고, 과급기 (1) 를 장기간에 걸쳐 사용하는 것이 가능해진다. 또한, 도 11 에 나타내는 본 구성은 과급기에 단독으로 사용되어도 되고, 상기 서술한 몇 가지 실시형태와 함께 사용되어도 된다.According to the said structure, the
상기 서술한 바와 같이, 몇 가지 실시형태에서는, 상기 서술한 과급기 (1) 는, 도 1, 2 에 나타내는 바와 같이, 회전축 (2) 의 축선 방향에 있어서의 타단에 형성되는 터빈 휠 (12) 을 추가로 구비하고 있다. 즉, 상기 서술한 과급기 (1) 는, 컴프레서 휠 (11) 및 터빈 휠 (12) 을 구비하는 터보차저이다. 이 경우에는, 컴프레서 휠 (11) 에 작용하는 예를 들어 압축 공기 등의 기체의 압력이, 터빈 휠 (12) 에 작용하는 예를 들어 배기 가스 등의 기체의 압력보다 낮기 때문에, 회전축 (2) 의 회전시에 있어서 컴프레서 휠 (11) 측이 터빈 휠 (12) 측에 비하여 크게 돌아다니게 된다. 이와 같은 터보차저의 회전축 (2) 이더라도, 상기 서술한 바와 같이 클리어런스 (6) 에 흘러든 오일이 스러스트 부재 (3) 에 대하여 유막 압력을 작용시킴으로써, 회전축 (2) 의 회전시에 있어서의 기울기를 억제할 수 있다.As mentioned above, in some embodiment, the
또한, 상기 서술한 몇 가지 실시형태에서는, 과급기 (1) 에 대해서 선박용의 터보차저를 예로 설명했지만, 과급기 (1) 는 선박용의 터보차저에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 변경이 가능하다. 예를 들어, 과급기 (1) 는 자동차용의 터보차저여도 되고, 터보차저 이외의 장치여도 된다. 또, 과급기 (1) 는 상기 서술한 터빈 휠 (12) 을 구비하지 않는 구성으로 해도 된다. 터빈 휠 (12) 을 구비하지 않는 과급기 (1) 로는, 예를 들어, 도시하지 않은 전동기에 의해 컴프레서 휠 (11) 을 회전시키는 전동 컴프레서 등을 들 수 있다.In addition, in some embodiment mentioned above, although the turbocharger for ships was demonstrated about the
또, 상기 서술한 몇 가지 실시형태에서는, 스러스트 부재 (3) 는, 원관상이나 원추대 형상으로 형성되어 있었지만, 각관상 (角管狀) 이나 각추대 (角錐臺) 형상으로 형성되어 있어도 된다. 또, 상기 서술한 몇 가지 실시형태에서는, 하우징 (5) 의 내측면 (53) 은, 스러스트 부재 (3) 의 외주면 (31) 의 전체 둘레를 연속적으로 덮도록 되어 있었지만, 스러스트 부재 (3) 의 외주면 (31) 의 둘레 방향에 있어서의 일부를 단속적으로 덮도록 해도 된다.In addition, in some embodiment mentioned above, although the
본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되는 것은 아니라, 상기 서술한 실시형태에 변형을 가한 형태나, 이들 형태를 적절히 조합한 형태도 포함한다.This invention is not limited to embodiment mentioned above, The form which added the deformation | transformation to embodiment mentioned above, and the form which combined these forms suitably are also included.
1 : 과급기
11 : 컴프레서 휠
111 : 배면
12 : 터빈 휠
13 : 스러스트 베어링
14, 15 : 저널 베어링
2 : 회전축
21 : 외주면
3, 3A ∼ 3C : 스러스트 부재
31 : 외주면
32 : 내주면
33 : 제 1 단면
34 : 제 2 단면
35 : 테이퍼면
36 : 모따기면
4 : 스러스트 베어링
41 : 외주면
42 : 내주면
43 : 단면
5 : 하우징
5A : 컴프레서 하우징
5B : 터빈 하우징
5C : 베어링 하우징
51 : 스러스트 부재 수납부
52 : 스러스트 베어링 끼워 맞춤부
53 : 내측면
54 : 클리어런스 형성부
55 : 테이퍼면
56 : 오목부
57 : 면
6 : 클리어런스
61 : 소경부
62 : 확경부
7 : 플로팅 디스크
71 : 외주면
72 : 내주면
8 : 비접촉 시일
81 : 오목부1: supercharger
11: compressor wheel
111: back side
12: turbine wheel
13: thrust bearing
14, 15: journal bearing
2: axis of rotation
21: outer circumference
3, 3A-3C: thrust member
31: outer circumference
32: inner circumference
33: first cross section
34: second cross section
35 tapered surface
36: Chamfer Surface
4: thrust bearing
41: outer circumference
42: inner circumference
43: cross section
5: housing
5A: Compressor Housing
5B: Turbine Housing
5C: Bearing Housing
51: thrust member storage unit
52: thrust bearing fitting
53: inner side
54: clearance forming portion
55 tapered surface
56: recess
57: cotton
6: clearance
61: small diameter part
62: enlarged neck
7: floating disc
71: outer circumference
72: inner circumference
8: non-contact seal
81: recess
Claims (9)
상기 회전축의 일단에 형성되는 컴프레서 휠과,
상기 회전축에 끼워 맞춰지는 스러스트 부재와,
상기 회전축의 축선 방향에 있어서 상기 스러스트 부재에 인접하여 배치됨과 함께, 상기 회전축을 스러스트 방향으로 지지하는 스러스트 베어링과,
상기 스러스트 부재 및 상기 스러스트 베어링을 수납하는 하우징을 구비하고,
상기 축선 방향으로 직교하는 방향에 있어서의 상기 스러스트 부재의 외주면과 상기 하우징의 사이에는 상기 회전축의 축선 방향 및 둘레 방향의 적어도 일부에 클리어런스가 형성되고, 상기 클리어런스에는 오일이 흘러들도록 구성되고,
상기 회전축 및 상기 스러스트 부재가 회전했을 때에, 상기 클리어런스에 흘러든 상기 오일이, 상기 스러스트 부재를 상기 축선 방향으로 직교하는 방향을 따라 압압 (押壓) 하는 유막 압력을 발생시키도록 구성되어 있는, 과급기.Rotation axis,
A compressor wheel formed at one end of the rotating shaft;
A thrust member fitted to the rotary shaft;
A thrust bearing disposed adjacent to the thrust member in the axial direction of the rotary shaft and supporting the rotary shaft in the thrust direction;
A housing accommodating the thrust member and the thrust bearing;
A clearance is formed between an outer peripheral surface of the thrust member in the direction orthogonal to the axial direction and the housing in at least a part of the axial direction and the circumferential direction of the rotational shaft, and the clearance is configured such that oil flows into the clearance.
The supercharger is comprised so that when the said rotating shaft and the thrust member rotate, the oil which flowed into the said clearance produces the oil film pressure which presses the thrust member along the direction orthogonal to the said axial direction. .
상기 클리어런스의 크기를 C, 상기 스러스트 부재의 외측 치수를 D 로 했을 경우에, 적어도 일부에 있어서의 상기 클리어런스는, 클리어런스비 C/D 가 5/1000 ≤ C/D ≤ 10/1000 의 조건을 만족하는, 과급기.The method of claim 1,
When the magnitude | size of the said clearance is C and the outer dimension of the thrust member is D, the clearance in at least one part satisfies the condition of clearance ratio C / D of 5/1000 <= C / D <10/1000 Supercharger.
상기 클리어런스는, 상기 축선 방향에 있어서의 상기 스러스트 베어링측의 적어도 일부가 상기 스러스트 베어링으로부터 떨어진 측에 비하여 크게 형성되어 있는, 과급기.The method according to claim 1 or 2,
Said clearance is a supercharger in which at least one part of the thrust bearing side in the said axial direction is formed large compared with the side away from the thrust bearing.
상기 하우징의 상기 클리어런스를 형성하는 부분의 내측 치수는, 상기 축선 방향에 있어서의 상기 스러스트 베어링측의 적어도 일부가 상기 스러스트 베어링으로부터 떨어진 측에 비하여 크게 형성되어 있는, 과급기.The method of claim 3, wherein
The inside dimension of the part which forms the said clearance of the said housing is a supercharger in which at least one part of the said thrust bearing side in the said axial direction is formed large compared with the side away from the said thrust bearing.
상기 스러스트 부재의 외측 치수는, 상기 축선 방향에 있어서의 상기 스러스트 베어링측의 적어도 일부가 상기 스러스트 베어링으로부터 떨어진 측에 비하여 작게 형성되어 있는, 과급기.The method according to claim 3 or 4,
The outer dimension of the said thrust member is a supercharger in which at least one part of the said thrust bearing side in the said axial direction is formed small compared with the side away from the said thrust bearing.
상기 스러스트 부재는, 상기 축선 방향에 있어서의 상기 스러스트 베어링측의 단부 (端部) 의 적어도 일부에 모따기면을 갖는, 과급기.The method of claim 3, wherein
The thrust member has a chamfer on at least a part of an end portion on the thrust bearing side in the axial direction.
상기 하우징은, 상기 회전축의 둘레 방향에 있어서 상기 클리어런스가 부분적으로 확대되는 확경부 (擴徑部) 가 균등하게 배치되도록 구성되어 있는, 과급기.The method according to any one of claims 1 to 6,
The housing is configured such that an enlarged diameter portion, in which the clearance is partially enlarged in the circumferential direction of the rotation shaft, is arranged evenly.
상기 하우징은, 상기 컴프레서 휠의 배면에 대향하는 면에 복수의 오목부를 포함하는 비접촉 시일이 형성된, 과급기.The method according to any one of claims 1 to 7,
And the housing is provided with a non-contact seal including a plurality of recesses on a surface of the compressor wheel that faces the rear surface of the compressor wheel.
상기 회전축의 타단에 형성되는 터빈 휠을 추가로 구비하는, 과급기.The method according to any one of claims 1 to 8,
The turbocharger further provided with the turbine wheel formed in the other end of the said rotating shaft.
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