WO2009107819A1 - 排気ターボ過給機のスラスト軸受の冷却装置 - Google Patents

排気ターボ過給機のスラスト軸受の冷却装置 Download PDF

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WO2009107819A1
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land portion
taper
thrust
thrust bearing
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西岡忠相
諌山秀一
牧野武朗
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三菱重工業株式会社
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    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/23Gas turbine engines
    • F16C2360/24Turbochargers

Definitions

  • the present invention is configured to support a thrust load acting between an exhaust turbine of an exhaust turbocharger driven by exhaust gas discharged from an exhaust manifold of an engine and a compressor by a thrust bearing.
  • the present invention relates to a cooling device for a thrust bearing device of an air turbocharger equipped with a cooling device for a thrust bearing.
  • FIG. 9 is a sectional view in the axial direction of the main part of a general exhaust turbocharger.
  • 1 is an exhaust turbine
  • 2 is a compressor
  • the exhaust turbine 1 and the compressor 2 are integrally coupled by a turbine shaft 3.
  • the turbine shaft 3 is supported on a bearing housing 10 by journal bearings 4 and 4 at two locations from the center.
  • the turbine shaft 3 has a thrust load S, which is the difference between the axial force of the exhaust turbine 1 and the axial force of the compressor 2, on the right side of the figure (the direction of the exhaust turbine 1). (It may act toward the left in Fig. 9). '
  • This thrust load S is received by the compressor side thrust collar (thrust disk) 5 with the inner circumference fixed to the turbine shaft 3 and the turbine ⁇ (law thrust collar 6 with the inner circumference fixed to the turbine shaft 3.
  • the thrust load S is supported by a thrust bearing 7 which is sandwiched between the two thrust collars 5 and 6 and whose outer periphery is fixed to the bearing box 10.
  • FIG. 10 is a schematic plan view of the thrust bearing 7.
  • the thrust bearing 7 is a tapered land type bearing in which a taper land type bearing that contacts the compressor side thrust collar 5 is composed of a taper part 52 connected to the oil supply port and a land part 51 connected to the taper part 52. Tapered land type bearings having a part 50 and contacting the turbine ⁇ law thrust thruster 6 are connected to the oil supply port.
  • the taper land portion 60 is composed of a portion 62 and a land portion 61 connected to the taper portion 62, and is constituted by the two taper land type bearings.
  • a thrust bearing 7 comprising these two tapered land type bearings is supported by the bearing housing 3.
  • the taper land type thrust bearing 7 includes a taper land portion on both sides of a fixed flange portion (core metal) 7 a fixed to the bearing base 3.
  • a plurality of 50 and 60 are arranged in the circumferential direction. (For example, JP 2003-222 A
  • a tapered land bearing can be configured by implanting a taper portion and a land portion as bearing pads on a fixed flange.
  • a taper land bearing is constructed by alternately planting bearing pads including a taper portion and a land portion on both sides of the fixed flange portion (core metal) 7a in the circumferential direction.
  • the thrust bearing 7 is described, and the fixing flange portion ⁇ a is omitted in each drawing.
  • Such a taper land type thrust bearing 7 includes a bearing pad having a taper portion and a land portion on a bearing surface facing a “thrust collar (slide disk)” as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-222123.
  • the taper land part 50 and the taper land part 60 are composed of a taper part 52, 62 and a land.
  • the parts 51 and 61 are arranged identically.
  • 100 a is the heart of the turbocharger.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2006-77803 and Japanese Patent Laid-Open No. 2003-232340 disclose that the thrust bearing includes a taper portion that is in communication with a fuel filler port and a taper portion that is connected to the taper portion. Tapered land bearings with lands are shown.
  • the thrust bearing 7 of the powerful exhaust turbocharger employs, for example, a taper land type bearing in which bearing pads each having a taper portion and a land are arranged on both sides of the fixed flange portion in the circumferential direction.
  • DPF diesel, particulate, filter
  • An object of the present invention is to provide a cooling device for a thrust bearing of an exhaust turbocharger capable of suppressing an increase in the temperature of the thrust bearing and extending the life of the thrust bearing. To do.
  • the present invention achieves such an object.
  • the thrust bearing is supported by a thrust bearing sandwiched between the two thrust collars and fixed at the outer periphery, and the thrust bearing includes a tapered portion communicating with the oil filler port and a land portion continuously provided with the tapered portion.
  • the tapered land type bearing has a tapered land portion, and the tapered portion and the land portion are slidably contacted with the turbine side thrust collar and the compressor side thrust collar to support the thrust load.
  • a thrust bearing is arranged on the load side and a taper is placed on the opposite side of the load. The phase is shifted in the circumferential direction so that the projections in the axial direction of the land portions do not coincide with each other, and the land portion on the load side is installed to be cooled by the oil flow from the tapered portion on the opposite side of the load. It will be a special floor.
  • the invention is configured as follows.
  • the number of taper lands between the load-side taper land portion and the load-side taper land portion is the same as the load-side taper land portion. It is configured so as to be larger than the terminal portion.
  • a step bearing having a plurality of grooves with a square cross section in the circumferential direction is formed, and the load side is formed on the tapered land portion.
  • the present invention provides a cooling device for a thrust bearing device of the exhaust turbocharger
  • the thrust bearing has oil holes communicating with the taper portions of the load land side and the taper land portion on the load opposite side in the inside corresponding to the taper land portion on the load side and the taper land portion on the load opposite side.
  • the land is formed and cooled by the oil introduced into the oil hole.
  • the present invention provides a cooling device for a thrust bearing device of the exhaust turbocharger
  • the taper land type bearing is characterized in that the surface roughness in the vicinity of the bottom of the taper portion is formed to be rougher than other portions, thereby improving the cooling action.
  • the present invention provides a cooling device for a thrust bearing device of the exhaust turbocharger
  • the present invention provides a cooling device for a thrust bearing device of the exhaust turbocharger
  • a plurality of oil grooves are formed along a circumferential direction on an inner periphery of a thrust collar corresponding to at least the load-side tapered land portion of the turbine-side thrust collar or the compressor-side thrust collar. Through the oil groove The oil is supplied to the tapered land portion.
  • the thrust bearing shifts the phases of the taper land portion arranged on the load side and the taper land portion arranged on the load side in the circumferential direction so that the taper land portion on the load side is opposite to the load land side.
  • the taper land portion of the load side is arranged so that the taper portion of the taper land portion on the opposite side of the load corresponds to the land portion of the taper land portion on the load side, and the oil flow from the taper portion on the opposite side of the load is Since the load-side land is cooled, the taper of the tapered land on the opposite side of the load bulges into the land of the thick taper-land on the load side.
  • the high temperature land portion can be easily cooled by the par portion.
  • the load is reduced and the amount of oil is reduced.
  • the number of tapered land parts on the opposite side of the load where the load increases is larger than the tapered land part on the load side with a high load and a small amount of oil. The part can be cooled.
  • a step bearing having a plurality of grooves having a square cross section in the circumferential direction is formed, and if the load side is configured as the tapered land portion, the opposite side of the load is formed. Since a step bearing with a large number of square cross-section grooves formed in the circumferential direction is configured, the amount of oil retained increases, and this oil reduces the amount of oil with a high load and a small amount of oil. Can be effectively cooled.
  • the thrust bearing has an oil hole communicating with the taper portions of the load side and the taper land portion on the load opposite side in the inside corresponding to the taper land portion on the load side and the taper land portion on the load opposite side. Therefore, the land portions of the taper land portions on the load side and the load opposite side can be efficiently cooled by the oil flowing through the oil holes communicating with the taper portions on the load side and the load opposite side. Further, by forming the surface roughness in the vicinity of the bottom of the tapered portion of the tapered land type bearing to be rougher than other portions, the surface becomes rough, and the formation of the turbulent flow makes it possible to heat the rough portion of the surface. Improve the transmission rate and improve the cooling effect Can do.
  • a plurality of oil grooves are formed along a circumferential direction on an inner periphery of the thrust collar corresponding to at least the load-side tapered land portion of the turbine-side thrust collar or the compressor-side thrust collar. Since the oil passed therethrough is supplied to the taper land portion, the oil on the inner periphery of the thrust collar corresponding to the load side taper land portion passes through the oil groove, and the load side taper land. As a result, the temperature of the taper land portion on the load side can be reduced.
  • the above-described embodiments can suppress the temperature rise of the thrust bearing and can extend the life of the thrust bearing.
  • FIG. 1 is a conceptual plan view of a thrust bearing in which a plurality of bearing pads that respectively form a tapered portion and a land portion according to a first embodiment of the present invention are arranged in the circumferential direction.
  • FIG. 2 is a conceptual plan view of the thrust bearing according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a conceptual plan view of the thrust bearing according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a conceptual plan view of the thrust bearing according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic plan view on one side of the thrust bearing according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a partial side top view of a thrust bearing according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 (A) is a cross-sectional view of the main part near the thrust bearing according to the seventh embodiment of the present invention.
  • (B) is an enlarged view of the Z part of (A).
  • FIG. 8 shows (A) the compressor side thrust collar according to the eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. (B) is a Y-Y sectional view of (A).
  • FIG. 9 is a sectional view in the axial direction of the main part of an exhaust turbocharger to which the present invention is applied.
  • FIG. 10 is a diagram corresponding to FIG. 1 showing the prior art. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 9 is a cross-sectional view in the axial direction of the main part of the exhaust turbo-hyper thread compounder to which the present invention is applied.
  • the thrust load S which is the difference between the axial force of the exhaust turbine 1 and the axial force of the compressor 2, is applied to the turbine shaft 3 on the right side of the figure (the direction of the exhaust turbine 1 In some cases, it works toward the left in Fig. 9).
  • This thrust load S is received by the compressor side thrust collar 1 whose inner circumference is fixed to the turbine shaft 3 and the turbine side thrust collar 1 whose inner circumference is fixed to the turbine shaft 3, and this thrust load S is It is supported by a thrust bearing 7 sandwiched between the two thrust collars 5 and 6 and having an outer periphery fixed to a bearing housing 10.
  • the present invention relates to a cooling structure of a thrust bearing device that receives such a thrust load.
  • FIG. 1 is a conceptual plan view of a thrust bearing in which a plurality of tapered bearing pads and land bearing pads are alternately arranged in the circumferential direction on the turbine shaft outer periphery according to the first embodiment of the present invention. is there.
  • the thrust bearing 7 includes a taper land type bearing contacting the compressor side thrust collar 5 and a taper part 52 connected to the oil supply port and a land part 51 connected to the taper part 52.
  • the taper land portion 50 is formed.
  • the taper land type bearing contacting the turbine side thrust collar 6 has a taper land portion 60 comprising a taper portion 62 connected to the oil supply port and a land portion 61 connected to the taper portion 62. And has two tapered land type bearings.
  • a thrust bearing 7 composed of these two tapered land type bearings is supported by the bearing housing 10.
  • a taper land type bearing that contacts the compressor side thrust collar 5 may be on the load side, but in the following explanation, a taper land type bearing that contacts the turbine side thrust collar 6 is used.
  • the taper land type bearing that contacts the load side and compressor side thrust collar 5 will be described as the load opposite side.
  • the thrust bearing 7 shifts the phases of the taper land portion 60 arranged on the load side and the taper land portion 50 arranged on the load opposite side in the circumferential direction, and
  • the load-side tapered land portion 60 and the load-side taper land portion 50 are installed so that the load-side tapered land portion 60 is cooled by the load-side tapered land portion 50.
  • the taper land portion 60 on the load side and the taper land portion 50 on the opposite side of the load are connected to the land portion 61 of the taper land portion 60 on the load side.
  • the taper portion 52 of the taper land portion 50 on the opposite side of the load bulges out on the land portion 61 of the thick taper land portion 60 on the load side, so that the wall is thin. Therefore, the high-temperature land portion 61 can be cooled by the oil flow from the tapered portion 52.
  • FIG. 2 is a conceptual plan view of the thrust bearing according to the second embodiment of the present invention.
  • the number of taper land portions of the load side taper land portion 60 and the load opposite taper land portion 50 is equal to the number of taper land portions 50 on the load opposite side. It is configured to be larger than the taper land portion 60 on the load side.
  • the number of taper land portions 50 on the load opposite side where the load is small and the oil amount is large is larger than the taper land portion 60 on the load side where the oil amount is high and the oil amount is small.
  • the load side taper land portion 60 can be cooled by the oil in the taper land portion 50 on the load opposite side. Thereby, the temperature rise of the thrust bearing 7 can be suppressed, and the life of the thrust bearing 7 can be extended.
  • FIG. 3 is a conceptual plan view of the thrust bearing according to the third embodiment of the present invention.
  • the thrust bearing 7 is replaced with a taper land portion 50 on the opposite side of the load in the first embodiment and the second embodiment.
  • the portion 53 is configured as a step bearing 55 which is continuous in the circumferential direction, and the load side is configured as a tapered land portion 60 similar to the first embodiment and the second embodiment.
  • the opposite side of the load is constituted by the step bearing 55 having a plurality of square cross-section grooves 5 4 and land portions 53 in the circumferential direction.
  • the tapered land portion 60 on the load side with a high load and a small amount of oil can be effectively cooled. Thereby, the temperature rise of the thrust bearing 7 can be suppressed, and the life of the thrust bearing 7 can be extended.
  • FIG. 4 is a conceptual plan view of the thrust bearing according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the thrust bearing 7 is provided on the load side inside the land corresponding to the land portion 61 of the tapered land portion 60 on the load side and the land portion 51 of the tapered land portion 50 on the opposite side of the load. longitudinal communicating with ⁇ Pi the oil holes 5 9 tapered land portion 6 0 of the tapered portion 6 2 and the load opposite the tapered land portion 5 0 of the tapered portion 5 2 force ⁇ al, laterally of the oil holes 5 9
  • the oil holes 58 are alternately formed for each taper land portion 50, 60.
  • the oil in the tapered portions 6 2, 5 2 flows through the oil holes 5 9, 5 8 communicating with the tapered portions 6 2, 52 on the load side and the load opposite side.
  • the land portions 61, 51 of the taper land portions 60, 50 on the load side and the load opposite side can be efficiently cooled from the back portion.
  • FIG. 5 is a schematic plan view on one side of the thrust bearing according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the surface roughness in the vicinity of the bottom portion (W portion in FIG. 5) of the tapered portion 52 of the tapered land type bearing is formed to be rougher than other portions.
  • the formation of the turbulent flow due to the rough surface of the W portion improves the heat transfer coefficient of the rough portion of the surface as, thereby improving the cooling effect.
  • FIG. 6 is a partial side top view of the thrust bearing according to the sixth embodiment of the present invention.
  • a load-side tapered land portion 50 disposed on the load side and a load-side tapered land portion 60 disposed on the load opposite side are provided, and the taper on the load opposite side is provided.
  • a shroud 73 is provided on the outer periphery of the land portion 60 to shield oil leakage from the tapered land portion 60.
  • 6 1 is a land part.
  • the load side temperature can be lowered by blocking the oil leakage on the opposite side of the load by the shroud 73 and turning the oil to the load side 50. .
  • FIG. 7 is a sectional view of the main part in the vicinity of the thrust bearing according to the seventh embodiment of the present invention.
  • (B) is an enlarged view of the Z part of (A).
  • a load-side tapered land portion 50 disposed on the load side and a load-side tapered land portion 60 disposed on the load opposite side are provided, and the inner periphery of the thrust bearing 7 is provided.
  • a plurality of oil grooves 8 along the outer peripheral surface 74 are formed on the outer peripheral surface 74 of the tapered land portion 50 on the load side corresponding to the above.
  • the oil groove 8 may be a screw groove.
  • oil from the opposite side of the load is stored in the plurality of oil grooves 8 along the outer peripheral surface 74 of the load-side tapered land portion 50, and this oil passes through the oil groove 8 to load. Since it flows to the taper land 50 on the side, the temperature of the taper land portion 50 on the load side decreases, and the cooling effect can be improved.
  • FIG. 8A is a front view of the compressor-side thrust collar according to the eighth embodiment of the present invention.
  • (B) is a Y-Y sectional view of (A).
  • a plurality of oil grooves along the circumferential direction are formed on the inner periphery of the thrust collar 5 corresponding to at least the load-side tapered land portion 50 of the turbine-side thrust collar or the compressor-side thrust collar. 9 is formed, and the oil passing through the oil groove 9 is supplied to the tapered land portion 50.
  • the oil on the inner periphery of the thrust collar 5 corresponding to the load-side tapered land portion 50 passes through the oil groove 9 to the taper-land portion 50 on the load side.
  • the temperature of the taper land section on the load side 50 The degree can be lowered.
  • the present invention it is possible to suppress the temperature increase of the thrust bearing in which a plurality of tapered land portions each composed of a taper portion, a land portion, and a force are arranged in the turbine shaft circumferential direction, thereby suppressing the life of the thrust bearing. It is possible to provide a cooling device for a thrust bearing of an exhaust turbocharger that can extend the operating range.

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Abstract

スラスト軸受の温度の上昇を抑えて、該スラスト軸受の寿命を延長し得る、排気ターボ過給機のスラスト軸受の冷却装置を提供する。排気ターボ過給機のスラスト軸受の冷却装置において、前記スラスト軸受は、スラスト軸受は、給油口に連通されるテーパー部と該テーパー部に連設されるランド部とよりなるテーパーランド部を有するテーパーランド型軸受として構成され、該テーパー部及びランド部と前記タービン側スラストカラー及びコンプレッサ側スラストカラーを摺接させて、該スラスト荷重を支承するように構成された排気ターボ過給機のスラスト軸受装置において、 テーパー部とランド部とからなるテーパーランド部がタービン軸周方向に複数配置して構成されたスラスト軸受は、負荷側に配置されるテーパーランド部と負荷反対側に配置されるテーパーランド部の軸方向の投影が一致しないように、位相を円周方向にずらし、前記負荷側のランド部を前記負荷反対側のテーパー部よりの油流れで冷却するように設置した。

Description

明 細 書 排気ターボ過給機のスラスト軸受の冷却装置 技術分野
本発明は、 エンジンの排気マ二ホールドから排出される排気ガスにより駆動さ れる排気タ一ポ過給機の排気タービンとコンプレッサとの間に作用するスラスト 荷重を、 スラスト軸受で支承するように構成されたスラスト軸受の冷却装置を備 えたお気ターボ過給機のスラスト軸受装置の冷却装置に関する。 背景技術
図 9は、 一般的な排気ターボ過給機の主要部の軸線方向の断面図である。 図 9 において、 1は排気タービン、 2はコンプレッサで、 該排気タービン 1とコンプ レッサ 2とはタービン軸 3にて一体に結合されている。 前記タービン軸 3は中央 よりの 2箇所をジャーナル軸受 4 , 4で軸受箱 1 0に支承されている。
前記排気ターボ過給機においては、 前記タービン軸 3に、 排気タービン 1の軸 方向力とコンプレッサ 2の軸方向力との差であるスラスト荷重 Sが図の右方 (排 気タービン 1の方向) に向けて作用する (図 9の左方に向けて作用する場合もあ る)。 '
このスラスト荷重 Sは、 内周をタービン軸 3に固定されたコンプレッサ側スラ ストカラー (スラストディスク) 5と、 内周をタービン軸 3に固定されたタービ ン^(則スラストカラー 6にて受圧し、 このスラスト荷重 Sを、 前記 2つのスラスト カラー 5、 6に挟持され外周を軸受箱 1 0に固定されたスラスト軸受 7で支承し ている。
図 1 0は前記スラスト軸受 7の平面概念図である。
該スラスト軸受 7は、 コンプレッサ側スラストカラ一 5に接触するテーパーラ ンド型軸受が、 給油口に連通されるテーパー部 5 2と該テーパー部 5 2に連設さ れるランド部 5 1とよりなるテーパーランド部 5 0を有し、 またタービン^ ί則スラ ストカラ 6に接触するテーパーランド型軸受が、 給油口に連通されるテーパー 部 62と該テーパー部 62に連設されるランド部 61とよりなるテーパーランド 部 60を有し、 かかる 2つのテーパーランド型軸受により構成されている。 この 2つのテーパーランド型軸受からなるスラスト軸受 7を、 前記軸受箱 3で支承し ている。
即ち、 前記テーパーランド型のスラスト軸受 7は、 図 10に示すように、 軸受 台 3に固定される固定フランジ部 (芯金) 7 aの両側に、 夫々テーパーランド部
50, 60を周方向に複数個配設して構成される。 (例えば特開 2003— 222
123号公報に示されるように、 テーパー部とランド部を夫々軸受パッドとして 固定フランジに植設してテーパーランド軸受として構成することもできる。) 尚、 以下に示す本発明の説明においては、 前記固定フランジ部 (芯金) 7aの 両側にテーパー部とランド部からなる軸受パッドを夫々周方向に交互に植設して テーパーランド軸受として構成されたものを、 スラスト軸受 7として説明し、 各 図面には前記固定フランジ部 Ί aを省略している。
かかるテーパーランド型スラスト軸受 7は、 例えば特開 2003-22212 3号公報に示されるように、 「スラストカラー (スライドディスク)」 と対向する 軸受面に、 テーパー部とランド部とを有する軸受パッドが周方向に複数個配置し て構成したもので、 前記公報に示される従来技術は、 図 10に示すように、 前記 テーパーランド部 50とテーパーランド部 60とは、 テーパー部 52、 62及ぴ ランド部 51、 61が同一に配置されている。 100 aは過給機の中心である。 また、 特開 2006— 77803号公報及ぴ特開 2003— 232340号公 報には、 前記スラスト軸受を、 給油口に連通されるテーパー部と該テーパー部に 連設されるランド部とよりなるテーパーランド部を有するテーパーランド型軸受 力 ^構成した技術が示されている。
力かる排気ターボ過給機のスラスト軸受 7は、 例えば固定フランジ部の両側に 夫々テーパー部とランドからなる軸受パッドが周方向に配設したテーパーランド 型軸受が採用されている。 一方で、 排気ターボ過給機の使用環境は、 排気ガス規 制によって DPF (ディーゼル、 パチキュレート、 フィルター) の採用が必須と なっている。 それに伴い排気タービン 1の出口圧力が上昇し、 圧力のパランスが 変化して、 スラスト荷重 Sが増加する傾向にあり、 これにより前記スラスト軸受 7に掛かる荷重が増加し、 スラスト軸受 7の寿命が低下する傾向にある。
従って、 前記スラスト軸受 7に掛かる荷重の増加により、 スラスト軸受 7の温 度が上昇し、 かかるスラスト軸受 7の温度上昇が、 スラスト軸受 7の寿命の低下 の大きな要素となっている。 発明の開示
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、 スラスト軸受の温度の上昇を抑えて、 該スラスト軸受の寿命を延長し得る、 排気ターボ過給機のスラスト軸受の冷却装 置を提供することを目的とする。
本発明はかかる目的を達成するもので、 排気ターボ過給機の排気タービンとコ ンプレッサとの間に作用するスラスト荷重を、 内周をタービン軸にそれぞれ固定 されたタービン側スラストカラ一及びコンプレッサ側スラストカラ一を介して、 前記 2つのスラストカラ一に挟持され外周を固定されたスラスト軸受で支承し、 該スラスト軸受は、 給油口に連通されるテーパー部と該テーパー部に連設される ランド部とよりなるテーパーランド部を有するテーパーランド型軸受として構成 され、 該テーパー部及びランド部と前記タービン側スラストカラ一及びコンプレ ッサ側スラストカラーを摺接させて、 該スラスト荷重を支承するように構成され た排気ターボ過給機のスラスト軸受装置において、
テーパー部とランド部と力 らなるテーパーランド部がタ一ビン軸周方向に複数 配置して構成されたスラスト軸受は、 負荷側に配置されるテーパーランド部と負 荷反対側に配置されるテーパーランド部の軸方向の投影が一致しないように、 位 相を円周方向にずらし、 前記負荷側のランド部を前記負荷反対側のテーパー部よ りの油流れで冷却するように設置したことを特 ί敷とする。
かかる発明において、 具体的には次のように構成する。
( 1 ) 前記負荷側のテーパーランド部のランド部に前記負荷反対側のテーパー ランド部のテーパー部が対応するように設置し、 該負荷反対側のテーパー部で負 荷側のランド部を冷却するように設置する。
( 2 ) 前記負荷側のテーパーランド部と負荷側のテーパーランド部とのテーパ 一ランド部の数を、 該負荷反対側のテーパーランド部の数が負荷側のテーパーラ ンド部よりも多くなるように構成する。
( 3 ) 前記負荷反対側のテーパーランド部に変えて多数の角型断面の溝が円周 方向に連続したステップ軸受に構成するとともに、 前記負荷側は前記テーパーラ ンド部に構成する。
また、 本発明は、 前記排気ターボ過給機のスラスト軸受装置の冷却装置におい て、
前記スラスト軸受は、 負荷側のテーパーランド部及ぴ負荷反対側のテーパーラ ンド部のランド部に対応する内部に、 前記負荷側及び負荷反対側のテーパーラン ド部のテーパー部に連通するオイル孔を形成し、 該オイル孔に導入されるオイル により、 前記各ランド部を冷却するように構成されたことを特徴とする。
また、 本発明は、 前記排気ターボ過給機のスラスト軸受装置の冷却装置におい て、
前記テーパーランド型軸受のテーパー部の底部近傍の表面粗度を他の部分より も粗く形成し、 冷却作用を向上させたことを特徴とする。
また、 本発明は、 前記排気ターボ過給機のスラスト軸受装置の冷却装置におい て、
負荷側に配置される負荷側のテーパーランド部と、 負荷反対側に配置される負 荷反対側のテーパーランド部とを備え、 該負荷反対側のテーパーランド部の外周 部に該テ^"パーランド部からのオイルの漏れを遮蔽するシュラゥドを設けたこと を特徴とする。
また、 本発明は、 前記排気タ ボ過給機のスラスト軸受装置の冷却装置におい て、
前記負荷側に配置される負荷側のテーパーランド部と、 負荷反対側に配置され る負荷反対側のテーパーランド部とを備え、 前記スラスト軸受の内周に対応する 前記負荷側のテーパーランド部の外周面に、 該外周面に沿った複数の油溝を形成 した特徴とする。
また、 本発明は、 前記タービン側スラストカラーまたはコンプレッサ側スラス トカラ一のうち少なくとも前記負荷側のテーパーランド部に対応するスラストカ ラーの内周に、 円周方向に沿って複数のオイル溝を形成し、 該オイル溝を通った オイルを前記テーパーランド部に供給するように構成された特徴とする。
本発明によれば、 スラスト軸受は、 負荷側に配置されるテーパーランド部と負 荷側に配置されるテーパーランド部の位相を円周方向にずらし、 該負荷側のテー パーランド部と負荷反対側のテーパーランド部とを、 前記負荷側のテーパーラン ド部のランド部に前記負荷反対側のテーパーランド部のテーパー部が対応するよ うに設置し、 該負荷反対側のテーパー部よりの油流れで負荷側のランド部を冷却 するように設置したので、 肉厚の厚い負荷側のテーパーランド部のランド部に、 負荷反対側のテーパーランド部のテーパー部が膨出して薄肉となるので、 該テー パー部によって高温のランド部を容易に冷却することができる。
また、 負荷側と負荷反対側のテーパーランド部の数を異ならせ、 該負荷反対側 のテーパーランド部の数が負荷側のテーパーランド部よりも多くなるように構成 すれば、荷重が少なくオイル量が多くなる負荷反対側のテーパーランド部の数を、 高荷重でオイル量の少ない負荷側のテーパーランド部よりも多くなるように構成 したことにより、 負荷反対側のオイルで、 負荷側のテーパーランド部を冷却する ことができる。
また、 負荷反対側のテーパーランド部に変えて多数の角型断面の溝が円周方向 に連続したステップ軸受に構成するとともに、 前記負荷側は前記テーパーランド 部に構成すれば、 負荷反対側を多数の角型断面の溝が円周方向に連続したステツ プ軸受に構成したので、 オイルの保持量が多くなり、 かかるオイルにより、 高荷 重でオイル量の少なレ、負荷側のテーパーランド部を、 効果的に冷却することがで さる。
また、 スラスト軸受は、 負荷側のテーパーランド部及び負荷反対側のテーパー ランド部のランド部に対応する内部に、 前記負荷側及び負荷反対側のテーパーラ ンド部のテーパー部に連通するオイル孔を形成したので、 かかる負荷側及び負荷 反対側のテーパー部に連通するオイル孔に通流するオイルにより、 負荷側及び負 荷反対側のテーパーランド部のランド部を、 効率よく冷却することができる。 また、 前記テーパーランド型軸受のテーパー部の底部近傍の表面粗度を他の部 分よりも粗く形成することにより、 表面 の粗くなることによる、 乱流の形成 によって、 該表面 の粗い部分の熱伝達率が向上し、 冷却効果を向上すること ができる。
また、 負荷側に配置される負荷側のテーパーランド部と負荷反対側に配置され る負荷反対側のテーパーランド部とを備え、 該負荷反対側のテーパーランド部の 外周部に該テーパーランド部からのオイルの漏れを遮蔽するシュラウドを設けた ので、 負荷反対側のオイルの漏れをシユラウドにより遮断し、 その分のオイルを 負荷側のテーパーランド部に廻すことにより、 負荷側の温度を下げることができ る。
また、 前記タービン側スラストカラ一またはコンプレッサ側スラストカラ一の うち少なくとも前記負荷側のテーパーランド部に対応するスラストカラ一の内周 に、 円周方向に沿って複数のオイル溝を形成し、 該オイル溝を通ったオイルを前 記テーパーランド部に供給するように構成されたので、 前記負荷側のテーパーラ ンド部に対応するスラストカラ一の内周のオイルが前記オイル溝を通って、 前記 負荷側のテーパーランド部に供給されることとなつて、 負荷側のテーパーランド 部の温度をさげることができる。
本発明によれば、 以上のような各形態によって、 スラスト軸受の温度の上昇を 抑えることができて、 該スラスト軸受の寿命を延長することができる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の第 1実施例に係るテーパー部とランド部を夫々形成する軸受 パッドが周方向に複数個配置して構成されたスラスト軸受の平面概念図である。 第 2図は、 本発明の第 2実施例に係る前記スラスト軸受の平面概念図である。 第 3図は、 本発明の第 3実施例に係る前記スラスト軸受の平面概念図である。 第 4図は、 本発明の第 4実施例に係る前記スラスト軸受の平面概念図である。 第 5図は、 本発明の第 5実施例に係る前記スラスト軸受の片側平面概念図であ る。
第 6図は、 本発明の第 6実施例に係るスラスト軸受の一部側面上視図である。 第 7図は、 (A)は本発明の第 7実施例に係るスラスト軸受近傍の要部断面図で ある。 (B ) は (A) の Z部拡大図である。
第 8図は、 (A) は本発明の第 8実施例に係るコンプレッサ側スラストカラー の正面図である。 (B ) は (A) の Y— Y断面図である。
第 9図は、 本発明が適用される排気ターボ過給機の主要部の軸線方向の断面図 である。
第 1 0図は、 従来技術を示す図 1対応図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。 但し、 この実施例 に記載されている構成部品の寸法、 材質、 形状、 その相対配置などは特に特定的 な記載がない限り、 この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、 単なる 説明例にすぎない。
図 9は、 本発明が適用される排気ターボ過糸合機の主要部の軸線方向の断面図で ある。
力、かる 気ターボ過給機においては、 タービン軸 3に、 排気タービン 1の軸方 向力とコンプレッサ 2の軸方向力との差であるスラスト荷重 Sが図の右方 (排気 タービン 1の方向、 図 9の左方に向けて作用する場合もある) に向けて作用して いる。
このスラスト荷重 Sは、 内周をタービン軸 3に固定されたコンプレッサ側スラ ストカラ一 5と、 内周をタービン軸 3に固定されたタービン側スラストカラ一 6 にて受圧し、 このスラスト荷重 Sを、 前記 2つのスラストカラー 5、 6に挟持さ れ外周を軸受箱 1 0に固定されたスラスト軸受 7で支承している。
本発明は、 かかるスラスト荷重を受圧するスラスト軸受装置の冷却構造に関す るものである。
【実施例 1】
図 1は前記本発明の第 1実施例に係るタービン軸外周に、 テーパー部軸受パッ ドとランド部軸受パッドとが交互に周方向に複数対配置して構成されたスラスト 軸受の平面概念図である。
図 1において、 スラスト軸受 7は、 コンプレッサ側スラストカラー 5に接触す るテーパーランド型軸受が、 給油口に連通されるテーパー部 5 2と該テーパー部 5 2に連設されるランド部 5 1とよりなるテーパーランド部 5 0を有している。 またタービン側スラストカラー 6に接触するテーパーランド型軸受が、 給油口 に連通されるテーパー部 6 2と該テーパー部 6 2に連設されるランド部 6 1とよ りなるテーパーランド部 6 0を有し、 かかる 2つのテーパーランド型軸受により 構成されている。
この 2つのテーパーランド型軸受からなるスラスト軸受 7を、 前記軸受箱 1 0 で支承している。
ここで、 タービン側スラストカラー 6に変えて、 コンプレッサ側スラストカラ 一 5に接触するテーパーランド型軸受が負荷側の場合もあるが、 以下の説明では タービン側スラストカラ一 6に接触するテーパーランド型軸受を負荷側、 コンプ レッサ側スラストカラ一 5に接触するテ一パーランド型軸受を負荷反対側として 説明する。
図 1において、 この実施例においては、 前記スラスト軸受 7は、 負荷側に配置 されるテーパーランド部 6 0と負荷反対側に配置されるテーパーランド部 5 0の 位相を円周方向にずらし、 前記負荷側のテーパーランド部 6 0と負荷反対側のテ 一パーランド部 5 0とを、 前記負荷側のテーパーランド部 6 0を前記負荷反対側 のテーパーランド部 5 0で冷却するように設置している。
具体的には、 負荷側のテーパーランド部 6 0と負荷反対側のテーパーランド部 5 0とを、 前記負荷側のテーパーランド部 6 0のランド部 6 1に前記負荷反対側 のテーパーランド部 5 0のテーパー部 5 2が対応するように設置し、 図 1のよう に円周方向にずれ Tを形成し、 該負荷反対側のテーパー部 5 2で負荷側のランド 部 6 1を冷却するように設置している。
従って、 係る第 1実施例によれば、 肉厚の厚い負荷側のテーパーランド部 6 0 のランド部 6 1に、 負荷反対側のテーパーランド部 5 0のテーパー部 5 2が膨出 して薄肉となるので、 該テーパー部 5 2よりの油流れによつて高温のランド部 6 1を冷却することができる。
これにより、 スラスト軸受 7の温度の上昇を抑えることができて、 該スラスト 軸受 7の寿命を延長することができる。
【実施例 2】
図 2は前記本発明の第 2実施例に係る前記スラスト軸受の平面概念図である。 この第 2実施例においては、 負荷側のテーパーランド部 6 0と負荷反対側のテ 一パーランド部 5 0とのテーパーランド部の数を、 該負荷反対側のテーパーラン ド部 5 0の数が負荷側のテーパーランド部 6 0よりも多くなるように構成してい る。
その他の構成は前記第 1実施例と同様であり、 これと同一の部材は同一の符号 で示す。
力かる第 2実施例によれば、 荷重が少なくオイル量が多くなる負荷反対側のテ 一パーランド部 5 0の数を、 高荷重でオイル量の少ない負荷側のテーパーランド 部 6 0よりも多くなるように構成したことにより、 負荷反対側のテーパーランド 部 5 0のオイルで、 負荷側のテ一パーランド部 6 0を冷却することができる。 これにより、 スラスト軸受 7の温度の上昇を抑えることができて、 該スラスト 軸受 7の寿命を延長することができる。
【実施例 3】
図 3は前記本発明の第 3実施例に係る前記スラスト軸受の平面概念図である。 この第 3実施例においては、 スラスト軸受 7は、 前記第 1実施例及び第 2実施 例のおける負荷反対側のテーパーランド部 5 0に変えて、 多数の角型断面の溝 5 4及ぴランド部 5 3が円周方向に連続したステップ軸受 5 5に構成するとともに、 前記負荷側は前記第 1実施例及び第 2実施例と同様なテーパーランド部 6 0に構 成する。
その他の構成は前記第 1実施例と同様であり、 これと同一の部材は同一の符号 で示す。
' かかる第 3実施例によれば、 負荷反対側を多数の角型断面の溝 5 4及びランド 部 5 3が円周方向に連続したステップ軸受 5 5に構成したので、 ステップ軸受 5 5におけるオイルの保持量が多くなり、 かかるオイルにより、 高荷重でオイル量 の少ない負荷側のテーパーランド部 6 0を、 効果的に冷却することができる。 これにより、 スラスト軸受 7の温度の上昇を抑えることができて、 該スラスト 軸受 7の寿命を延長することができる。
【実施例 4】
図 4は本発明の第 4実施例に係る前記スラスト軸受の平面概念図である。 この第 4実施例においては、 スラスト軸受 7は、 負荷側のテーパーランド部 6 0のランド部 6 1及び負荷反対側のテーパーランド部 5 0のランド部 5 1に対応 する内部に、 前記負荷側のテーパーランド部 6 0のテーパー部6 2及び負荷反対 側のテーパーランド部 5 0のテーパー部 5 2力ゝら、 横方向のオイル孔 5 9に及ぴ 該オイル孔 5 9に連通する縦方向のオイル孔 5 8を、 各テーパーランド部 5 0, 6 0毎に、 交互に形成する。
その他の構成は前記第 1実施例と同様であり、 これと同一の部材は同一の符号 で示す。
かかる第 4実施例によれば、 負荷側及び負荷反対側のテーパー部 6 2, 5 2に 連通するオイル孔 5 9 , 5 8に、 前記テーパー部 6 2 , 5 2内のオイルが通流す ることにより、 負荷側及ぴ負荷反対側のテーパーランド部 6 0, 5 0のランド部 6 1 , 5 1を、 背部から効率よく冷却することができる。
これにより、 スラスト軸受 7の温度の上昇を抑えることができて、 該スラスト 軸受 7の寿命を延長することができる。
【実施例 5】
図 5は本発明の第 5実施例に係る前記スラスト軸受の片側平面概念図である。 この第 5実施例においては、 前記テーパーランド型軸受のテーパー部 5 2の底 部近傍 (図 5の W部) の表面粗度を他の部分よりも粗く形成している。
その他の構成は前記第 1実施例と同様であり、 これと同一の部材は同一の符号 で示す。
かかる第 5実施例によれば、 W部の表面 の粗くなることによる乱流の形成 によって、 該表面 asの粗い部分の熱伝達率が向上し、 冷却効果を向上すること ができる。
【実施例 6】
図 6は本発明の第 6実施例に係るスラスト軸受の一部側面上視図である。 この第 6実施例においては、 負荷側に配置される負荷側のテーパーランド部 5 0と負荷反対側に配置される負荷反対側のテーパーランド部 6 0とを備え、 該負 荷反対側のテーパーランド部 6 0の外周部に該テーパーランド部 6 0らのオイル の漏れを遮蔽するシユラウド 7 3を設けている。 6 1はランド部である。 かかる第 6実施例によれば、 負荷反対側のオイルの漏れをシュラウド 7 3によ り遮断し、 その分のオイルを負荷側 5 0に廻すことにより、 負荷側の温度を下げ ることができる。
これにより、 スラスト軸受 7の温度の上昇を抑えることができて、 該スラスト 軸受 7の寿命を延長することができる。
【実施例 7】
図 7 (A) は本発明の第 7実施例に係る前記スラスト軸受近傍の要部断面図で ある。 (B ) は (A) の Z部拡大図である。
この第 7実施例においては、 負荷側に配置される負荷側のテーパーランド部 5 0と負荷反対側に配置される負荷反対側のテーパーランド部 6 0とを備え、 スラ スト軸受 7の内周に対応する負荷側のテーパーランド部 5 0の外周面 7 4に、 該 外周面 7 4に沿つた複数の油溝 8を形成している。前記油溝 8はねじ溝でも良 、。 かかる第 7実施例によれば、 負荷側のテーパーランド部 5 0の外周面 7 4に沿 つた複数の油溝 8に、 負荷反対側からのオイルを貯め、 このオイルが前記油溝 8 を通して負荷側のテーパーランド 5 0に流れるので、 負荷側のテーパーランド部 5 0の温度が下がり、 冷却効果を向上することができる。
これにより、 スラスト軸受 7の温度の上昇を抑えることができて、 該スラスト 軸受 7の寿命を延長することができる。
【実施例 8】
図 8 (A) は本発明の第 8実施例に係る前記コンプレッサ側スラストカラーの 正面図である。 (B ) は (A) の Y— Y断面図である。
この第 8実施例においては、 タービン側スラストカラ一またはコンプレッサ側 スラストカラ一のうち少なくとも前記負荷側のテーパーランド部 5 0に対応する スラストカラー 5の内周に、 円周方向に沿って複数のオイル溝 9を形成し、 該ォ ィル溝 9を通ったオイ.ルを前記テーパーランド部 5 0に供給するように構成して いる。
かかる第 8実施例によれば、 前記負荷側のテーパーランド部 5 0に対応するス ラストカラ一 5の内周のオイルが前記オイル溝 9を通って、 前記負荷側のテーパ 一ランド部 5 0に供給されることとなって、 負荷側のテーパーランド部 5 0の温 度を下げることができる。
これにより、 スラスト軸受 7の温度の上昇を抑えることができて、 該スラスト 軸受 7の寿命を延長することができる。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 テーパー部とランド部と力 らなるテーパーランド部がタ一ビ ン軸周方向に複数配置して構成されたスラスト軸受の温度の上昇を抑えて、 該ス ラスト軸受の寿命を延長し得る排気ターボ過給機のスラスト軸受の冷却装置を提 供できる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 排気ターボ過給機の排気タ一ビンとコンプレッサとの間に作用するスラ スト荷重を、 内周をタービン軸にそれぞれ固定されたタービン側スラストカラ一 及ぴコンプレッサ側スラストカラーを介して、 前記 2つのスラストカラーに挟持 され外周を固定されたスラスト軸受で支承し、 該スラスト軸受は、 給油口に連通 されるテーパー部と該テーパー部に連設されるランド部とよりなるテーパーラン ド部がタ一ビン軸周方向に複数配置して構成されたテーパーランド型軸受であり、 該テーパーランド部と前記タ一ビン側スラストカラ一及ぴコンプレッサ側スラス トカラーを摺接させて、 該スラスト荷重を支承するように構成された排気ターボ 過給機のスラスト軸受装置において、
前記スラスト軸受は、 負荷側に配置されるテーパーランド部と負荷反対側に配 置されるテーパーランド部の投影が一致しないように、位相を円周方向にずらし、 前記負荷側のランド部を前記負荷反対側のテーパー部よりの油流れで冷却するよ うに設置したことを特徴とする排気ターボ過給機のスラスト軸受の冷却装置。
2 . 前記負荷側のテーパーランド部のランド部に前記負荷反対側のテーパー ランド部のテーパー部が対応するように設置し、 該負荷反対側のテーパー部で負 荷側のランド部を冷却するように設置したことを特徴とする請求項 1記載の排気 ターボ過糸合機のスラスト軸受の冷却装置。
3 . 前記負荷側のテーパーランド部と負荷反対側のテーパーランド部とのテ 一パーランド部の数を、 該負荷反対側のテーパーランド部の数が負荷側のテーパ 一ランド部よりも多くなるように構成したことを特徴とする請求項 1記載の排気 ターボ過給機のスラスト軸受の冷却装置。
4 . 前記負荷反対側のテーパーランド部に変えて多数の角型断面の溝が円周 方向に連続したステップ軸受に構成するとともに、 ΙΐίΙΒ負荷側は前記テーパーラ ンド部に構成したことを特徴とする請求項 1記載の排気ターボ過給機のスラスト 軸受の冷却装置。
5 . 排気タ一ポ過給機の排気タ一ビンとコンプレッサとの間に作用するスラ スト荷重を、 内周をタービン軸にそれぞれ固定されたタービン側スラストカラ一 及ぴコンプレッサ側スラストカラ一を介して、 前記 2つのスラストカラ一に挟持 され外周を固定されたスラスト軸受で支承し、 該スラスト軸受は、 給油口に連通 されるテーパー部と該テーパー部に連設されるランド部とよりなるテーパーラン ド部がタービン軸周方向に複数配置して構成されたテーパーランド型軸受であり、 該テーパーランド部と前記タービン側スラストカラ一及びコンプレッサ側スラス トカラーを摺接させて、 該スラスト荷重を支承するように構成された排気ターボ 過給機のスラスト軸受装置において、
前記スラスト軸受は、 負荷側のテーパーランド部及ぴ負荷反対側のテーパーラ ンド部のランド部に対応する内部に、 前記負荷側及び負荷反対側のテーパーラン ド部のテーパー部に連通するオイル孔を形成し、 該オイル孔に導入されるオイル により、 前記負荷側のランド部を前記負荷反対側のテーパー部よりの油流れで冷 却するように構成されたことを特徴とする排気ターボ過給機のスラスト軸受の冷 却装置。
6 . 前記テーパーランド型軸受のテーパー部の底部近傍の表面粗度を他の部分 よりも粗く形成し、 冷却作用を向上させたことを特徴とする請求項 1記載の排気 ターボ過給機のスラスト軸受の冷却装置。
7. 負荷側に配置される負荷側のテーパーランド部と、 負荷反対側に配置さ れる負荷反対側のテーパーランド部とを備え、 該負荷反対側のテーパーランド部 の外周部に該テーパーランド部からのオイルの漏れを遮蔽するシュラウドを設け たことを特徴とする請求項 1記載の排気ターボ過給機のスラスト軸受の冷却装置。
8 . 前記負荷側に配置される負荷側のテーパーランド部と、 負荷反対側に配置 される負荷反対側のテーパーランド部とを備え、
前記スラスト軸受の内周に対応する前記負荷側のテーパーランド部の外周面に、 該外周面に沿った複数の油溝を形成したことを特徴とする請求項 1記載の排気タ —ボ過給機のスラスト軸受の冷却装置。
9 . 前記タービン側スラストカラ一またはコンプレッサ側スラストカラ一のう ち少なくとも前記負荷側のテーパーランド部に対応するスラストカラ一の内周に、 円周方向に沿つて複数のオイル溝を形成し、 該オイル溝を通つたオイルを前記テ 一パーランド部に供給するように構成されたことを特徴とする請求項 1記載の排 気ターボ過給機のスラスト軸受の冷却装置,
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