WO2022181510A1 - ガス軸受装置及びターボチャージャ - Google Patents

ガス軸受装置及びターボチャージャ Download PDF

Info

Publication number
WO2022181510A1
WO2022181510A1 PCT/JP2022/006818 JP2022006818W WO2022181510A1 WO 2022181510 A1 WO2022181510 A1 WO 2022181510A1 JP 2022006818 W JP2022006818 W JP 2022006818W WO 2022181510 A1 WO2022181510 A1 WO 2022181510A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotating shaft
pair
snap rings
housing
bearing device
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/006818
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
貴也 二江
秀一 諫山
徹 鈴木
直道 柴田
Original Assignee
三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 filed Critical 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社
Priority to CN202280014814.3A priority Critical patent/CN116897252A/zh
Priority to DE112022000416.9T priority patent/DE112022000416T5/de
Priority to US18/277,209 priority patent/US20240141952A1/en
Publication of WO2022181510A1 publication Critical patent/WO2022181510A1/ja

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/08Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
    • F02B39/10Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio electric
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/16Arrangement of bearings; Supporting or mounting bearings in casings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F16C17/024Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with flexible leaves to create hydrodynamic wedge, e.g. radial foil bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F16C17/026Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with helical grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure, e.g. herringbone grooves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C27/00Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/02Sliding-contact bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/40Application in turbochargers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2226/00Joining parts; Fastening; Assembling or mounting parts
    • F16C2226/50Positive connections
    • F16C2226/70Positive connections with complementary interlocking parts
    • F16C2226/74Positive connections with complementary interlocking parts with snap-fit, e.g. by clips
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2300/00Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/20Application independent of particular apparatuses related to type of movement
    • F16C2300/22High-speed rotation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/23Gas turbine engines
    • F16C2360/24Turbochargers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/02Shafts; Axles
    • F16C3/023Shafts; Axles made of several parts, e.g. by welding

Definitions

  • the present disclosure relates to gas bearing devices and turbochargers.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2021-030501 filed with the Japan Patent Office on February 26, 2021, the content of which is incorporated herein.
  • Patent Document 1 a ring-shaped top foil in which a rotatable cylindrical rotating shaft is passed inside and the inner peripheral surface is spaced from the outer peripheral surface of the rotating shaft, and a top foil is provided on the outer periphery and rotates.
  • a gas bearing device includes a damping member that damps vibration in a direction that intersects the axis of a rotating shaft inside, and a ring-shaped housing that is provided on the outer periphery of the damping member.
  • the present disclosure has been made in view of the above-described problems, and aims to provide a gas bearing device and a turbocharger that can suppress the temperature rise of the top foil due to mechanical loss during rotation of the rotating shaft.
  • the gas bearing device is A gas bearing device using gas as a working fluid, a rotating shaft; a housing through which the rotating shaft passes; an annular top foil provided inside the housing and surrounding the outer periphery of the rotating shaft; a back spring provided between the top foil and the housing, and having a plurality of peaks contacting the top foil and a plurality of valleys contacting the housing; a pair of snap rings fitted in a shaft hole through which the rotating shaft of the housing passes, and restricting movement of the back spring in the axial direction of the rotating shaft; with At least one of the pair of snap rings or a region of the rotating shaft facing at least one of the pair of snap rings has a turning groove inclined with respect to the axis of the rotating shaft.
  • the gas bearing device of the present disclosure when the rotating shaft rotates, air is introduced between the rotating shaft and the top foil, and the rotating shaft and the top foil are cooled. It is possible to suppress the temperature rise of the top foil due to loss.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a turbocharger in which a gas bearing device according to an embodiment is built;
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing the configuration of the gas bearing device shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the gas bearing device shown in FIG. 2;
  • 3 is a front view of the snap ring shown in FIG. 2;
  • FIG. FIG. 4B is a transverse sectional view (AA sectional view) of the snap ring shown in FIG. 4-1;
  • FIG. 4 is a view (cross-sectional view) showing an example in which both of a pair of snap rings are provided with turning grooves inclined with respect to the axis of the rotating shaft;
  • FIG. 10 is a view (cross-sectional view) showing an example in which a rotating shaft is provided with a turning groove that is inclined with respect to the axis of the rotating shaft.
  • FIG. 4 is a diagram (cross-sectional view) conceptually showing the relationship between the snap ring and the back spring, showing a state before the rotating shaft is installed.
  • FIG. 4 is a view (cross-sectional view) conceptually showing the relationship between the snap ring and the back spring, showing a state during low-speed rotation of the rotating shaft.
  • FIG. 4 is a diagram (cross-sectional view) conceptually showing the relationship between the snap ring and the back spring, showing a state when the rotating shaft rotates at medium speed. It is a figure for demonstrating the support rigidity of a back spring.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing the configuration of a turbocharger 1 incorporating a gas bearing device 10 according to an embodiment.
  • the turbocharger 1 incorporating the gas bearing device 10 according to the embodiment is mounted on, for example, an automobile engine.
  • the turbocharger 1 includes a turbine 3 that rotates with the flow of exhaust gas, and a compressor 5 that takes in and compresses air as the turbine 3 rotates.
  • the turbine 3 has a turbine housing 31 and turbine rotor blades 33 (turbine impeller) rotatably housed in the turbine housing 31, and the compressor 5 has a compressor housing 51 and a compressor housing 51 rotatably. and a housed impeller 53 (compressor impeller).
  • Each of the turbine housing 31 and the compressor housing 51 is fixed to a bearing housing 71 in which the gas bearing device 10 is built by fastening members (for example, bolts). They are interconnected by a rotary shaft 91 passing through the bearing device 10). Therefore, the turbine rotor blades 33, the impeller 53 and the rotating shaft 91 are arranged on the same axis line AXL.
  • the turbine rotor blades 33 are rotated, for example, by exhaust gas discharged from an automobile engine, which causes the impeller 53 to rotate via a rotating shaft 91, thereby supplying air to the automobile engine. Compressed.
  • the turbine housing 31 is composed of a cylindrical portion 31a (shroud portion) that houses the turbine rotor blades 33, and a scroll portion 31b that surrounds a portion of the cylindrical portion 31a on the bearing housing 71 side.
  • the scroll portion 31b has an exhaust gas inlet (not shown) and communicates with the cylindrical portion 31a through a throat portion 31c.
  • An opening of the cylindrical portion 31a on the side opposite to the bearing housing 71 forms an exhaust gas outlet 31d.
  • An end wall 75 (turbine-side end wall) of the bearing housing 71 is fitted into the opening of the turbine housing 31 on the bearing housing 71 side.
  • An end wall 75 of the bearing housing 71 is fastened to one end of a cylindrical peripheral wall 73 (bearing housing main body) by a fastening member (for example, a bolt), and constitutes a part (end wall 75) of the bearing housing 71. do.
  • a seal portion 751 is provided in the end wall 75 , a seal hole is formed in the seal portion 751 so as to penetrate through the center of the end wall 75 , and the rotating shaft 91 is arranged in the seal portion 751 .
  • the compressor housing 51 is composed of a cylindrical portion 51a (shroud portion) that houses the impeller 53, and a scroll portion 51b that surrounds the portion of the cylindrical portion 51a on the bearing housing 71 side.
  • the scroll portion 51b has an air supply outlet (not shown) and communicates with the cylindrical portion 51a through the diffuser portion 51c.
  • An opening of the cylindrical portion 51a on the side opposite to the bearing housing 71 forms an inlet 51d for supplying air.
  • An end wall 77 (compressor-side end wall) of the bearing housing 71 is fitted into the opening of the compressor housing 51 on the bearing housing 71 side.
  • An end wall 77 of the bearing housing 71 is fastened to the other end of the peripheral wall 73 (bearing housing main body) with a fastening member (for example, a bolt), and constitutes a part of the bearing housing 71 (end wall 77).
  • An annular seal portion 771 is fitted to the end wall 77 .
  • a seal hole is formed through the center of the seal portion 771 , and the rotating shaft 91 is arranged in the seal portion 771 .
  • bearing portions 76 and 78 are provided on a turbine-side end wall 75 and a compressor-side end wall 77, respectively, and bearing holes 761 and 781 are formed in the bearing portions 76 and 78, respectively.
  • the gas bearing device 10 according to the present embodiment is arranged as a radial bearing in each of the bearing holes 761 and 781, and the rotating shaft 91 passes through each of the bearing holes of the bearing portions 76 and 78 while passing through each of the gas bearing devices 10. 761,781.
  • the rotating shaft 91 has a pair of shaft portions 91a and 91b, an intermediate portion 91c, a turbine rotor blade attachment portion 91d, and a compressor impeller attachment portion 91e.
  • the pair of shaft portions 91a and 91b are portions arranged in the shaft holes of the bearing portions 76 and 78 while passing through the gas bearing devices 10, and extend into the seal portions 751 and 773, respectively.
  • the intermediate portion 91c is provided between the pair of shaft portions 91a and 91b, has a larger diameter than the pair of shaft portions 91a and 91b, and has a step at the boundary between the pair of shaft portions 91a and 91b.
  • the turbine rotor blade attachment portion 91d is a portion provided at the end portion on the turbine 3 side, has a smaller diameter than the shaft portion 91a, and has a step with the shaft portion 91a.
  • the compressor impeller attachment portion 91e is a portion provided at the end portion on the compressor 5 side, and has a smaller diameter than the shaft portion 91b and a step between the shaft portion 91b and the turbine rotor blade attachment portion 91d. ing.
  • the turbine rotor blade 33 consists of a hub 33a and a plurality of blades 33b.
  • the hub 33a has a rotationally symmetrical shape about the axis AXL.
  • One end of the hub 33a is located on the exhaust gas outlet side in the direction along the axis AXL, and the other end of the hub 33a is located on the bearing housing 71 side.
  • the outer peripheral surface of the hub 33a has a trumpet shape that expands from one end side toward the other end side, and the hub 33a has a rear surface facing the bearing housing 71 on the other end side.
  • the hub 33a is provided with mounting holes 33a1 passing through the hub 33a along the axis AXL, and the mounting holes 33a1 are open at both ends of the hub 33a.
  • the plurality of blades 33b are integrally attached to the outer peripheral surface of the hub 33a and arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the hub 33a.
  • the impeller 53 consists of a hub 53a and a plurality of blades 53b.
  • the hub 53a has a rotationally symmetrical shape about the axis AXL.
  • One end side of the hub 53a is positioned on the inlet side of the supply air in the direction along the axis AXL, and the other end side of the hub 53a is positioned on the bearing housing 71 side.
  • the outer peripheral surface of the hub 53a has a trumpet shape expanding from one end side to the other end side, and the hub 53a has a rear surface facing the bearing housing 71 (end wall 75) on the other end side.
  • the impeller 53 consists of a hub 53a and a plurality of blades 53b.
  • the hub 53a has a rotationally symmetrical shape about the axis AXL. In the direction along the axis AXL, one end side of the hub 53a is located on the inlet 51d side of the supply air, and the other end side of the hub 53a is located on the bearing housing 71 side.
  • the outer peripheral surface of the hub 53a has a trumpet shape expanding from one end side to the other end side, and the hub 53a has a rear surface facing the bearing housing 71 (end wall 75) on the other end side.
  • the hub 53a is provided with mounting holes 53a1 passing through the hub 53a along the axis AXL, and the mounting holes 53a1 are open at both ends of the hub 53a.
  • the plurality of blades 53b are integrally attached to the outer peripheral surface of the hub 53a and arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the hub 53a.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing the structure of the gas bearing device 10 shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a transverse sectional view schematically showing the structure of the gas bearing device 10 shown in FIG. be.
  • 4-1 is a front view of the snap rings 17 and 19 shown in FIG. 2
  • FIG. 4-2 is a cross-sectional view (AA cross-sectional view) of the snap rings 17 and 19 shown in FIG. 4-1. ).
  • the gas bearing device 10 is a bearing device that rotatably supports a rotating shaft 9 using gas as a working fluid. and a pair of snap rings 17, 19.
  • a rotating shaft 9 passes through the housing 11 .
  • the housing 11 is configured by the bearing portion 76 (78) described above, and the rotating shaft 9 is configured by the rotating shaft 91 described above.
  • the top foil 13 is provided inside the housing 11 and has an annular shape surrounding the outer circumference of the rotating shaft 9 .
  • the back spring 15 is provided between the top foil 13 and the housing 11 (shaft hole), and has a plurality of peaks 15a contacting the top foil 13 and a plurality of valleys 15b contacting the housing 11, respectively.
  • a pair of snap rings 17 and 19 are fitted into a shaft hole through which the rotating shaft 9 of the housing 11 passes, and restrict movement of the back spring 15 in the axial direction of the rotating shaft 9 .
  • the pair of snap rings 17 and 19 are snap rings for holes, and are fitted into ring grooves (circumferential grooves) provided in the shaft hole through which the rotating shaft 9 of the housing 11 passes. Fixed by elastic restoring force.
  • the pair of snap rings 17 and 19 are annular with a part notched, and are formed so that the outer circumference and the inner circumference are concentrically aligned. Holes 17a and 19a for tools are provided in the portion.
  • FIG. 5 is a view (cross-sectional view) showing an example in which turning grooves 17c, 19c inclined with respect to the axis AXL of the rotating shaft 9 are provided on the inner periphery of each of the pair of snap rings 17, 19, and
  • FIG. 3 is a view (sectional view) showing an example in which turning grooves 9a1 and 9a2 inclined with respect to the axis AXL of the rotating shaft 9 are provided in the rotating shaft 9.
  • the gas bearing device 10 has an inner circumference of at least one of the pair of snap rings 17 and 19 or at least one of the pair of snap rings 17 and 19 of the rotary shaft 9. , there are turning grooves 17c, 19c, 9a1, 9a2 inclined with respect to the axis AXL of the rotating shaft 9.
  • each of the pair of snap rings 17 and 19 has swivel grooves 17c and 19c inclined with respect to the axis AXL of the rotating shaft 9 on the inner periphery thereof.
  • the turning grooves 17c, 19c form spirals on the inner peripheries of the snap rings 17, 19 if air is introduced between the rotating shaft 9 and the top foil 13 by the rotation of the rotating shaft 9.
  • the snap rings 17 and 19 may be formed with airfoils on their inner peripheries.
  • turning grooves 9a1 and 9a2 inclined with respect to the axis line AXL of the rotating shaft 9 are provided in regions of the rotating shaft 9 facing the pair of snap rings 17 and 19, respectively.
  • the turning grooves 9a1 and 9a2 may form a spiral on the outer circumference of the rotating shaft 9 as long as air is introduced between the rotating shaft 9 and the top foil 13 by the rotation of the rotating shaft 9.
  • an airfoil may be formed on the outer circumference of the rotating shaft 9 .
  • the turning grooves 17c, 19c of at least one of the pair of snap rings 17, 19 extend toward the area surrounded by the pair of snap rings 17, 19 in the direction opposite to the direction of rotation of the rotating shaft 9. inclined to According to such a configuration, when the rotating shaft 9 rotates, air is introduced between the rotating shaft 9 and the top foil 13 by the turning grooves 17c, 19c of at least one of the pair of snap rings 17, 19. be.
  • the turning grooves 9 a 1 and 9 a 2 of the rotating shaft 9 are inclined in the same direction as the rotation direction of the rotating shaft 9 toward the region surrounded by the pair of snap rings 17 and 19 . According to such a configuration, air is introduced between the rotating shaft 9 and the top foil 13 by the turning grooves 9 a 1 and 9 a 2 of the rotating shaft 9 by rotating the rotating shaft 9 .
  • Each of the pair of snap rings 17, 19 has a self-lubricating inner peripheral surface 17b, 19b.
  • the inner peripheral surfaces 17b, 19b of the pair of snap rings 17, 19 have self-lubricating properties, so that the load of the rotating shaft 9 is absorbed only by the back spring 15 when the rotating shaft 9 rotates at a low speed. Since there is no need to support the back spring 15, the support rigidity of the back spring 15 can be reduced. As a result, a gas film can be reliably formed between the rotating shaft 9 and the top foil 13 when the rotating shaft 9 rotates at high speed. By reducing the support rigidity of the back spring 15, the pair of snap rings 17 and 19 support the rotary shaft 9 when the rotary shaft 9 rotates at low speed. Since the inner peripheral surfaces 17b, 19b have self-lubricating properties, one snap ring 17, 19 can reliably rotatably support the rotating shaft 9. As shown in FIG.
  • Each of the pair of snap rings 17, 19 is made of a self-lubricating material. According to such a configuration, each of the pair of snap rings 17 and 19 is made of a self-lubricating material, so that the inner peripheral surfaces 17b and 19b of each of the pair of snap rings 17 and 19 are self-lubricating. have. Therefore, the supporting rigidity of the backup spring can be reduced.
  • a self-lubricating material is a synthetic resin.
  • the synthetic resin is a highly functional resin called engineering plastic (engineering plastic), and for example, MC nylon, polyacetal (POM), etc. can be used.
  • engineering plastic engineing plastic
  • MC nylon polyacetal
  • POM polyacetal
  • each of the pair of snap rings 17, 19 is made of synthetic resin.
  • FIG. 7 is a view (sectional view) conceptually showing the relationship between the snap rings 17, 19 and the back spring 15, and FIG. 7-2 is a diagram showing the state of the rotating shaft 9 during low speed rotation, and FIG. 7-3 is a diagram showing the state of the rotating shaft 9 during medium speed rotation.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the support rigidity of the back spring 15. As shown in FIG. Although the top foil 13 is omitted in FIG. 7, the top foil 13 is an essential component, and does not mean that the top foil 13 is not an essential component.
  • the back spring 15 alone can rotate the rotating shaft as shown in FIG. 7-2. It is no longer necessary to support the load of 9, and the support rigidity of the back spring 15 can be reduced.
  • the support rigidity of the back spring 15 is, as shown in FIG.
  • the rotating shaft 9 when the rotating shaft 9 is installed, the rotating shaft 9 is supported by the back spring 15 and the snap rings 17, 19, and the height of the crest 15a of the back spring 15 is the same as that of the snap rings 17, 19. It is located at the same height as the inner circumference of 19. Even when the rotating shaft 9 rotates at a low speed, the peaks 15a of the back spring 15 are positioned at the same height as the inner circumferences of the snap rings 17 and 19, and the rotating shaft 9 is positioned between the back spring 15 and the snap rings 17 and 19. supported by As shown in FIG.
  • a gas film can be reliably formed between the rotating shaft 9 and the top foil 13 when the rotating shaft 9 rotates at high speed.
  • the pair of snap rings 17 and 19 support the rotary shaft 9 when the rotary shaft 9 rotates at low speed. Since the inner peripheral surfaces 17b, 19b have self-lubricating properties, the pair of snap rings 17, 19 can reliably rotatably support the rotating shaft 9. As shown in FIG.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes modifications of the above-described embodiments and modes in which these modes are combined as appropriate.
  • a gas bearing device (10) includes: A gas bearing device using gas as a working fluid, a rotating shaft (9); a housing (11) through which the rotating shaft (9) penetrates; An annular top foil (13) provided inside the housing (11) and surrounding the outer circumference of the rotating shaft (9); Provided between the top foil (13) and the housing (11), each of a plurality of peaks (15a) contacting the top foil (13) and valleys (15b) contacting the housing (11) is provided. a back spring (15); A pair of snap rings (17, 19) fitted into a shaft hole through which the rotating shaft (9) of the housing (11) passes to restrict the movement of the back spring (15) in the axial direction of the rotating shaft (9).
  • a gas bearing device (10) according to another aspect is the gas bearing device (10) according to [1],
  • the turning grooves (9a1, 9a2) of the rotating shaft (9) are inclined in the same direction as the rotating direction of the rotating shaft (9) toward the region surrounded by the pair of snap rings (17, 19). is doing.
  • a gas bearing device (10) according to another aspect is the gas bearing device (10) according to [1] or [2],
  • the turning grooves (17c, 19c) of at least one of the pair of snap rings (17, 19) extend toward the region surrounded by the pair of snap rings (17, 19). It is slanted in the direction opposite to the direction of rotation.
  • a gas bearing device (10) according to another aspect is the gas bearing device (10) according to any one of [1] to [3],
  • Each of the pair of snap rings (17, 19) has a self-lubricating inner peripheral surface (17b, 19b) for the rotating shaft (9).
  • the inner peripheral surfaces (17b, 19b) of the pair of snap rings (17, 19) have self-lubricating properties, so that the back spring (15) can be lubricated when the rotating shaft (9) rotates at a low speed. It is no longer necessary to support the load of the rotating shaft (9) by itself, and the support rigidity of the back spring (15) can be reduced. As a result, a gas film can be reliably formed between the rotating shaft (9) and the top foil (13) when the rotating shaft (9) rotates at high speed.
  • the pair of snap rings (17, 19) support the rotating shaft (9) when the rotating shaft (9) rotates at low speed. Since the inner peripheral surfaces (17b, 19b) of the snap rings (17, 19) have self-lubricating properties, the pair of snap rings (17, 19) reliably rotatably support the rotating shaft (9). be able to.
  • a gas bearing device (10) according to another aspect is the gas bearing device (10) according to [4],
  • Each of the pair of snap rings (17, 19) is made of a self-lubricating material.
  • each of the pair of snap rings (17, 19) is made of a self-lubricating material, so that the inner peripheral surfaces (17b, 19b) of each of the pair of snap rings (17, 19) ) are self-lubricating. Therefore, the support rigidity of the back spring (15) can be reduced.
  • a gas bearing device (10) according to another aspect is the gas bearing device (10) according to [5],
  • the self-lubricating material is a synthetic resin.
  • each of the pair of snap rings (17, 19) is made of synthetic resin.
  • a turbocharger according to the aspect of [7], A gas bearing device (10) according to any one of [1] to [6] above is provided.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Support Of The Bearing (AREA)
  • Mounting Of Bearings Or Others (AREA)

Abstract

ガス軸受装置は、ガスを作動流体とするガス軸受装置であって、回転軸と、前記回転軸が貫通するハウジングと、前記ハウジングの内部に設けられ、前記回転軸の外周を囲繞する、環状のトップフォイルと、前記トップフォイルと前記ハウジングとの間に設けられ、前記トップフォイルに当接する山と前記ハウジングに当接する谷とが各々複数設けられたバックスプリングと、前記ハウジングの前記回転軸が貫通する軸穴に嵌め込まれ、前記回転軸の軸方向において前記バックスプリングの移動を規制する一対のスナップリングと、を備え、前記一対のスナップリングの少なくとも一方、又は、前記回転軸の前記一対のスナップリングの少なくとも一方に対向する領域に、前記回転軸の軸線に対して傾斜した旋回溝を有する。

Description

ガス軸受装置及びターボチャージャ
 本開示は、ガス軸受装置及びターボチャージャに関する。
 本願は、2021年2月26日に日本国特許庁に出願された特願2021-030501号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 特許文献1には、回転自在な円柱状の回転軸を内側に通し、かつ内周面が回転軸の外周面と間隔を空けるリング状のトップフォイルと、トップフォイルの外周に設けられ、かつ回転中の回転軸の軸芯に交差する方向の振動を減衰させる減衰部材と、減衰部材の外周に設けられたリング状のハウジングと、を備えたガス軸受装置が開示されている。
特開2020-122555号公報
 しかしながら、ガスの粘度は油の粘度よりも低いためにガス軸受装置の負荷能力が小さく、低速回転・高面圧下では機械損失が大きくなる虞がある。また、ガスの冷却性能は油の冷却性能よりも低いので、回転軸の高速回転時の機械損失による軸受部(トップフォイル)の温度上昇が懸念される。
 本開示は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、回転軸の回転時の機械損失によるトップフォイルの温度上昇を抑制できるガス軸受装置及びターボチャージャを提供することを目的とする。
 上記目的を達成するため、本開示に係るガス軸受装置は、
 ガスを作動流体とするガス軸受装置であって、
 回転軸と、
 前記回転軸が貫通するハウジングと、
 前記ハウジングの内部に設けられ、前記回転軸の外周を囲繞する、環状のトップフォイルと、
 前記トップフォイルと前記ハウジングとの間に設けられ、前記トップフォイルに当接する山と前記ハウジングに当接する谷とが各々複数設けられたバックスプリングと、
 前記ハウジングの前記回転軸が貫通する軸穴に嵌め込まれ、前記回転軸の軸方向において前記バックスプリングの移動を規制する一対のスナップリングと、
 を備え、
 前記一対のスナップリングの少なくとも一方、又は、前記回転軸の前記一対のスナップリングの少なくとも一方に対向する領域に、前記回転軸の軸線に対して傾斜した旋回溝を有する。
 本開示のガス軸受装置によれば、回転軸が回転することで、回転軸とトップフォイルとの間に空気が導入され、回転軸とトップフォイルが冷却されるので、回転軸の回転時の機械損失によるトップフォイルの温度上昇を抑制できる。
実施形態に係るガス軸受装置が内蔵されたターボチャージャの構成を概略的に示す断面図である。 図1に示したガス軸受装置の構成を概略的に示す縦断面図である。 図2に示したガス軸受装置の構成を概略的に示す横断面図である。 図2に示したスナップリングの正面図である。 図4-1に示したスナップリングの横断面図(A-A断面図)である。 一対のスナップリングの両方に回転軸の軸線に対して傾斜した旋回溝を設けた例を示す図(断面図)である。 回転軸に回転軸の軸線に対して傾斜した旋回溝を設けた例を示す図(断面図)である。 スナップリングとバックスプリングとの関係を概念的に示す図(断面図)であって、回転軸を設置する前の状態を示す図である。 スナップリングとバックスプリングとの関係を概念的に示す図(断面図)であって、回転軸の低速回転時の状態を示す図である。 スナップリングとバックスプリングとの関係を概念的に示す図(断面図)であって、回転軸の中速回転時の状態を示す図である。 バックスプリングの支持剛性を説明するための図である。
 以下、添付図面を参照して実施形態に係るガス軸受装置及びターボチャージャについて説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
 図1は、実施形態に係るガス軸受装置10が内蔵されたターボチャージャ1の構成を概略的に示す縦断面図である。
 実施形態に係るガス軸受装置10が内蔵されたターボチャージャ1は、例えば、自動車用のエンジンに搭載される。ターボチャージャ1は、排気ガスの流れを受けて回転するタービン3と、タービン3の回転によって空気を取り込んで圧縮するコンプレッサ5と、を備えて構成される。タービン3は、タービンハウジング31と、タービンハウジング31内に回転可能に収容されたタービン動翼33(タービンインペラ)とを有し、コンプレッサ5は、コンプレッサハウジング51と、コンプレッサハウジング51内に回転可能に収容されたインペラ53(コンプレッサインペラ)とを有する。
 タービンハウジング31及びコンプレッサハウジング51の各々は、締結部材(例えばボルト)によってガス軸受装置10が内蔵された軸受ハウジング71に固定され、タービン動翼33及びインペラ53の各々は、軸受ハウジング71内(ガス軸受装置10)を貫通する回転軸91によって相互に連結されている。よって、タービン動翼33、インペラ53及び回転軸91は、同一の軸線AXL上に配置されている。そして、タービン動翼33は、例えば、自動車のエンジンから排出された排気ガスによって回転させられ、これにより回転軸91を介してインペラ53が回転させられ、自動車用のエンジンに供給される給気が圧縮される。
 例えば、タービンハウジング31は、タービン動翼33を収容する筒部31a(シュラウド部)と、筒部31aの軸受ハウジング71側の部分を囲むスクロール部31bとからなる。スクロール部31bは、図示しない排気ガスの入口を有するとともに、スロート部31cを介して筒部31aと連通している。筒部31aの軸受ハウジング71と反対側の開口は、排気ガスの出口31dを形成している。
 タービンハウジング31の軸受ハウジング71側の開口には、軸受ハウジング71の端壁75(タービン側端壁)が嵌合されている。軸受ハウジング71の端壁75は、筒状に形成された周壁73(軸受ハウジング本体)の一端部に締結部材(例えば、ボルト)によって締結され、軸受ハウジング71の一部(端壁75)を構成する。端壁75には、シール部751が設けられ、シール部751には、端壁75の中央を貫通するシール穴が形成されており、回転軸91はシール部751内に配置されている。
 例えば、コンプレッサハウジング51は、インペラ53を収容する筒部51a(シュラウド部)と、筒部51aの軸受ハウジング71側の部分を囲むスクロール部51bとからなる。スクロール部51bは、図示しない給気の出口を有するとともに、ディフューザ部51cを介して筒部51aと連通している。筒部51aの軸受ハウジング71と反対側の開口は、給気の入口51dを形成している。
 コンプレッサハウジング51の軸受ハウジング71側の開口には、軸受ハウジング71の端壁77(コンプレッサ側端壁)が嵌合されている。軸受ハウジング71の端壁77は、周壁73(軸受ハウジング本体)の他端部に締結部材(例えば、ボルト)によって締結され、軸受ハウジング71の一部(端壁77)を構成する。端壁77には環状のシール部771が嵌合されている。シール部771には、中央を貫通するシール穴が形成され、回転軸91はシール部771内に配置されている。
 軸受ハウジング71の内部には、タービン側端壁75とコンプレッサ側端壁77とに各々軸受部76,78が設けられ、各軸受部76,78には軸受穴761,781が形成されている。各軸受穴761,781には、ラジアル軸受として、本実施形態に係るガス軸受装置10が配置され、回転軸91は各ガス軸受装置10を貫通した状態で各軸受部76,78の各軸受穴761,781内に配置される。
 回転軸91は、一対の軸部91a,91b、中間部91c、タービン動翼取付部91d及びコンプレッサインペラ取付部91eを有する。一対の軸部91a,91bは、各ガス軸受装置10を貫通した状態で各軸受部76,78の各軸穴内に配置される部分であり、各々シール部751,773内に延びている。中間部91cは、一対の軸部91a,91b間に設けられる部分であり、一対の軸部91a,91bよりも大径であって一対の軸部91a,91bとの境界に段差が設けられている。タービン動翼取付部91dは、タービン3側の端部に設けられる部分であり、軸部91aよりも小径であって軸部91aとの間に段差が設けられている。コンプレッサインペラ取付部91eは、コンプレッサ5側の端部に設けられる部分であり、タービン動翼取付部91dと同様に、軸部91bよりも小径であって軸部91bとの間に段差が設けられている。
 タービン動翼33は、ハブ33aと、複数の翼33bとからなる。ハブ33aは、軸線AXLの周りに回転対称な形状を有する。軸線AXLに沿う方向においてハブ33aの一端側は排気ガスの出口側に位置し、ハブ33aの他端側は軸受ハウジング71側に位置している。ハブ33aの外周面は一端側から他端側に向かって拡大するラッパ形状を有し、ハブ33aは、他端側に軸受ハウジング71と対向する背面を有する。
 ハブ33aには、軸線AXLに沿ってハブ33aを貫通する取付穴33a1が設けられており、取付穴33a1はハブ33aの両端において開口している。複数の翼33bは、ハブ33aの外周面に一体に取り付けられ、ハブ33aの周方向に所定の間隔をもって配列されている。
 インペラ53は、ハブ53aと、複数の翼53bとからなる。ハブ53aは、軸線AXLの周りに回転対称な形状を有する。軸線AXLに沿う方向においてハブ53aの一端側は給気の入口側に位置し、ハブ53aの他端側は軸受ハウジング71側に位置している。ハブ53aの外周面は一端側から他端側に向かって拡大するラッパ形状を有し、ハブ53aは、他端側に軸受ハウジング71(端壁75)と対向する背面を有する。
 インペラ53は、ハブ53aと、複数の翼53bとからなる。ハブ53aは、軸線AXLの周りに回転対称な形状を有する。軸線AXLに沿う方向においてハブ53aの一端側は給気の入口51d側に位置し、ハブ53aの他端側は軸受ハウジング71側に位置している。ハブ53aの外周面は一端側から他端側に向かって拡大するラッパ形状を有し、ハブ53aは、他端側に軸受ハウジング71(端壁75)と対向する背面を有する。
 ハブ53aには、軸線AXLに沿ってハブ53aを貫通する取付穴53a1が設けられており、取付穴53a1はハブ53aの両端において開口している。複数の翼53bは、ハブ53aの外周面に一体に取り付けられ、ハブ53aの周方向に所定の間隔をもって配列されている。
 図2は、図1に示したガス軸受装置10の構成を概略的に示す縦断面図であり、図3は、図2に示したガス軸受装置10の構成を概略的に示す横断面図である。図4-1は、図2に示したスナップリング17,19の正面図であり、図4-2は、図4-1に示したスナップリング17,19の横断面図(A-A断面図)である。
 図2及び図3に示すように、ガス軸受装置10は、ガスを作動流体として回転軸9を回転可能に支持する軸受装置であって、回転軸9、ハウジング11、トップフォイル13、バックスプリング15及び一対のスナップリング17,19を備えている。
 ハウジング11には、回転軸9が貫通している。例えば、ハウジング11は、上述した軸受部76(78)によって構成され、回転軸9は、上述した回転軸91によって構成される。
 トップフォイル13は、ハウジング11の内部に設けられ、回転軸9の外周を囲繞する環状である。
 バックスプリング15は、トップフォイル13とハウジング11(軸穴)との間に設けられ、トップフォイル13に当接する山15aとハウジング11に当接する谷15bとが各々複数設けられている。
 一対のスナップリング17,19は、ハウジング11の回転軸9が貫通する軸穴に嵌め込まれ、回転軸9の軸方向においてバックスプリング15の移動を規制する。一対のスナップリング17,19は、穴用のスナップリングであって、ハウジング11の回転軸9が貫通する軸穴に設けられたリング溝(周方向溝)に嵌め込まれ、スナップリング17,19の弾性復元力によって固定される。図4に示すように、一対のスナップリング17,19は、一部が切り欠かれた円環状であって、外周円と内周円とが同一中心となるように形成され、切り欠きの両端部に工具用の穴17a,19aが設けられている。
 図5は、一対のスナップリング17,19の各々の内周に回転軸9の軸線AXLに対して傾斜した旋回溝17c,19cを設けた例を示す図(断面図)であり、図6は、回転軸9に回転軸9の軸線AXLに対して傾斜した旋回溝9a1,9a2を設けた例を示す図(断面図)である。
 図5及び図6に示すように、実施形態に係るガス軸受装置10は、一対のスナップリング17,19の少なくとも一方の内周、又は、回転軸9の一対のスナップリング17,19の少なくとも一方に対向する領域に、回転軸9の軸線AXLに対して傾斜した旋回溝17c,19c,9a1,9a2を有する。
 例えば、図5に示す例では、一対のスナップリング17,19の各々の内周に回転軸9の軸線AXLに対して傾斜した旋回溝17c,19cを有する。旋回溝17c,19cは、回転軸9の回転によって回転軸9とトップフォイル13との間に空気を導入するものであれば、スナップリング17,19の内周に螺旋を形成するものであってもよいし、スナップリング17,19の内周に翼型を形成するものであってもよい。
 例えば、図6に示す例では、回転軸9の一対のスナップリング17,19の各々に対向する領域に、回転軸9の軸線AXLに対して傾斜した旋回溝9a1,9a2を有する。旋回溝9a1,9a2は、回転軸9の回転によって回転軸9とトップフォイル13との間に空気を導入するものであれば、回転軸9の外周に螺旋を形成するものであってもよいし、回転軸9の外周に翼型を形成するものであってもよい。
 このような構成によれば、回転軸9が回転することで、回転軸9とトップフォイル13との間に空気が導入され、回転軸9とトップフォイル13が冷却されるので、回転軸9の回転軸9の機械損失によるトップフォイル13の温度上昇を抑制できる。
 図5に示すように、一対のスナップリング17,19の少なくとも一方が有する旋回溝17c,19cは、一対のスナップリング17,19に囲まれた領域に向けて回転軸9の回転方向と反対方向に傾斜している。
 このような構成によれば、回転軸9が回転することで、一対のスナップリング17,19の少なくとも一方が有する旋回溝17c,19cによって回転軸9とトップフォイル13との間に空気が導入される。
 図6に示すように、回転軸9が有する旋回溝9a1,9a2は、一対のスナップリング17,19に囲まれた領域に向けて回転軸9の回転方向と同一方向に傾斜している。
 このような構成によれば、回転軸9が回転することで、回転軸9が有する旋回溝9a1,9a2によって回転軸9とトップフォイル13との間に空気が導入される。
 一対のスナップリング17,19の各々は、自己潤滑性の内周面17b,19bを有する。
 このような構成によれば、一対のスナップリング17,19の各々の内周面17b,19bは自己潤滑性を有するので、回転軸9の低速回転時にバックスプリング15だけで回転軸9の荷重を支持する必要がなくなり、バックスプリング15の支持剛性を小さくすることができる。これにより、回転軸9の高速回転時に回転軸9とトップフォイル13との間にガス膜を確実に形成することができる。また、バックスプリング15の支持剛性を小さくすることで、回転軸9の低速回転時に一対のスナップリング17,19が回転軸9を支持することになるが、一対のスナップリング17,19の各々の内周面17b,19bが自己潤滑性を有することで、一つのスナップリング17,19が回転軸9を確実に回転可能に支持することができる。
 一対のスナップリング17,19の各々は、自己潤滑性材料で構成されている。
 このような構成によれば、一対のスナップリング17,19の各々は自己潤滑性材料で構成されているので、一対のスナップリング17,19の各々の内周面17b,19bは自己潤滑性を有する。よって、バックアップスプリングの支持剛性を小さくできる。
 自己潤滑性材料は、合成樹脂である。例えば、合成樹脂は、エンジニアリングプラスチック(エンプラ)と称される高機能樹脂であり、例えば、MCナイロン、ポリアセタール(POM)等が採用可能である。
 このような構成によれば、一対のスナップリング17,19の各々は合成樹脂で構成される。
 図7は、スナップリング17,19とバックスプリング15との関係を概念的に示す図(断面図)であって、図7-1は、回転軸9を設置する前の状態を示す図、図7-2は、回転軸9の低速回転時の状態を示す図、図7-3は、回転軸9の中速回転時の状態を示す図である。また、図8は、バックスプリング15の支持剛性を説明するための図である。尚、図7ではトップフォイル13を省略するが、トップフォイル13は必須の構成であり、トップフォイル13が必須の構成でないことを意味するものではない。
 上述したように、一対のスナップリング17,19の各々の内周面17b,19bが自己潤滑性を有している場合には、図7-2に示すように、バックスプリング15だけで回転軸9の荷重を支持する必要がなくなり、バックスプリング15の支持剛性を小さくすることができる。バックスプリング15の支持剛性は、図8に示すように、バックスプリング15の変形のし難さであり、回転軸9がバックスプリング15から得られる反力(R)である。
 バックスプリング15の支持剛性を小さくしたガス軸受装置10では、図7-1に示すように、回転軸9を設置する前の状態では、バックスプリング15の山15aの高さが自然長となり、スナップリング17,19の内周よりも内側に位置する。図7-2に示すように、回転軸9を設置した状態では、回転軸9がバックスプリング15とスナップリング17,19とに支持され、バックスプリング15の山15aの高さがスナップリング17,19の内周と同じ高さに位置する。回転軸9の低速回転時の状態でもバックスプリング15の山15aの高さがスナップリング17,19の内周と同じ高さに位置し、回転軸9はバックスプリング15とスナップリング17,19とに支持される。図7-3に示すように、回転軸9の中速回転時の状態では、回転軸9がスナップリング17,19の内周から浮き上がり、回転軸9はバックスプリング15によって支持される。このときバックスプリング15の山15aの高さはスナップリング17,19の内周よりも内側に位置する。
 このような構成によれば、回転軸9の高速回転時に回転軸9とトップフォイル13との間にガス膜を確実に形成することができる。また、バックスプリング15の支持剛性を小さくすることで、回転軸9の低速回転時に一対のスナップリング17,19が回転軸9を支持することになるが、一対のスナップリング17,19の各々の内周面17b,19bが自己潤滑性を有することで、一対のスナップリング17,19が回転軸9を確実に回転可能に支持することができる。
 本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
 上記各実施形態に記載の内容は、例えば、以下のように把握される。
[1]の態様に係るガス軸受装置(10)は、
 ガスを作動流体とするガス軸受装置であって、
 回転軸(9)と、
 前記回転軸(9)が貫通するハウジング(11)と、
 前記ハウジング(11)の内部に設けられ、前記回転軸(9)の外周を囲繞する、環状のトップフォイル(13)と、
 前記トップフォイル(13)と前記ハウジング(11)との間に設けられ、前記トップフォイル(13)に当接する山(15a)と前記ハウジング(11)に当接する谷(15b)とが各々複数設けられたバックスプリング(15)と、
 前記ハウジング(11)の前記回転軸(9)が貫通する軸穴に嵌め込まれ、前記回転軸(9)の軸方向において前記バックスプリング(15)の移動を規制する一対のスナップリング(17,19)と、
 を備え、
 前記一対のスナップリング(17,19)の少なくとも一方、又は、前記回転軸(9)の前記一対のスナップリング(17,19)の少なくとも一方に対向する領域に、前記回転軸(9)の軸線に対して傾斜した旋回溝(17c,19c,9a1,9a2)を有する。
 このような構成によれば、回転軸(9)が回転することで、回転軸(9)とトップフォイル(13)との間に空気が導入され、回転軸(9)とトップフォイル(13)が冷却されるので、回転軸(9)の回転時の機械損失によるトップフォイル(13)の温度上昇を抑制できる。
[2]別の態様に係るガス軸受装置(10)は、[1]に記載のガス軸受装置(10)であって、
 前記回転軸(9)が有する前記旋回溝(9a1,9a2)は、前記一対のスナップリング(17,19)に囲まれた領域に向けて前記回転軸(9)の回転方向と同一方向に傾斜している。
 このような構成によれば、回転軸(9)が回転することで、回転軸(9)が有する旋回溝(9a1,9a2)によって回転軸(9)とトップフォイル(13)との間に空気が導入される。
[3]別の態様に係るガス軸受装置(10)は、[1]又は[2]に記載のガス軸受装置(10)であって、
 前記一対のスナップリング(17,19)の少なくとも一方が有する前記旋回溝(17c,19c)は、前記一対のスナップリング(17,19)に囲まれた領域に向けて前記回転軸(9)の回転方向と反対方向に傾斜している。
 このような構成によれば、回転軸(9)が回転することで、一対のスナップリング(17,19)の少なくとも一方が有する旋回溝(17c,19c)によって回転軸(9)とトップフォイル(13)との間に空気が導入される。
[4]別の態様に係るガス軸受装置(10)は、[1]から[3]のいずれか一つに記載のガス軸受装置(10)であって、
 前記一対のスナップリング(17,19)の各々は、前記回転軸(9)が自己潤滑性の内周面(17b,19b)を有する。
 このような構成によれば、一対のスナップリング(17,19)の各々の内周面(17b,19b)は自己潤滑性を有するので、回転軸(9)の低速回転時にバックスプリング(15)だけで回転軸(9)の荷重を支持する必要がなくなり、バックスプリング(15)の支持剛性を小さくすることができる。これにより、回転軸(9)の高速回転時に回転軸(9)とトップフォイル(13)との間にガス膜を確実に形成することができる。また、バックスプリング(15)の支持剛性を小さくすることで、回転軸(9)の低速回転時に一対のスナップリング(17,19)が回転軸(9)を支持することになるが、一対のスナップリング(17,19)の各々の内周面(17b,19b)が自己潤滑性を有することで、一対のスナップリング(17,19)が回転軸(9)を確実に回転可能に支持することができる。
[5]別の態様に係るガス軸受装置(10)は、[4]に記載のガス軸受装置(10)であって、
 前記一対のスナップリング(17,19)の各々は、自己潤滑性材料で構成されている。
 このような構成によれば、一対のスナップリング(17,19)の各々は自己潤滑性材料で構成されているので、一対のスナップリング(17,19)の各々の内周面(17b,19b)は自己潤滑性を有する。よって、バックスプリング(15)の支持剛性を小さくできる。
[6]別の態様に係るガス軸受装置(10)は、[5]に記載のガス軸受装置(10)であって、
 前記自己潤滑性材料は、合成樹脂である。
 このような構成によれば、一対のスナップリング(17,19)の各々は合成樹脂で構成される。
[7]の態様に係るターボチャージャは、
 上記[1]から[6]のいずれか一つに記載のガス軸受装置(10)を備える。
 このような構成によれば、回転軸(9)が回転することで、回転軸(9)とトップフォイル(13)との間に空気が導入され、回転軸(9)とトップフォイル(13)が冷却されるので、回転軸(9)の回転時の機械損失によるトップフォイル(13)の温度上昇を抑制できる。
1  ターボチャージャ
3  タービン
31  タービンハウジング
31a  筒部(シュラウド部)
31b  スクロール部
31c  スロート部
31d  排気ガスの出口
33  タービン動翼(タービンインペラ)
33a  ハブ
33a1  取付穴
33b  翼
5  コンプレッサ
51  コンプレッサハウジング
51a  筒部(シュラウド部)
51b  スクロール部
51c  ディフューザ部
51d  給気の入口
53  インペラ(コンプレッサインペラ)
53a  ハブ
53a1  取付穴
53b  翼
71  軸受ハウジング
73  周壁(軸受ハウジング本体)
75  端壁(タービン側端壁)
751  シール部
76  軸受部
761  軸受穴
77  端壁(コンプレッサ側端壁)
771  蓋部材
773  シール部
78  軸受部
781  軸受穴
9  回転軸
9a1,9a2  旋回溝
91  回転軸
91a,91b  軸部
91c  中間部
91d  タービン動翼取付部
91e  コンプレッサインペラ取付部
10  ガス軸受装置
11  ハウジング
13  トップフォイル
15  バックスプリング
15a  山
15b  谷
17,19  スナップリング
17a,19a  工具用の穴
17b,19b  内周面
17c,19c  旋回溝
AXL  軸線

Claims (7)

  1.  ガスを作動流体とするガス軸受装置であって、
     回転軸と、
     前記回転軸が貫通するハウジングと、
     前記ハウジングの内部に設けられ、前記回転軸の外周を囲繞する、環状のトップフォイルと、
     前記トップフォイルと前記ハウジングとの間に設けられ、前記トップフォイルに当接する山と前記ハウジングに当接する谷とが各々複数設けられたバックスプリングと、
     前記ハウジングの前記回転軸が貫通する軸穴に嵌め込まれ、前記回転軸の軸方向において前記バックスプリングの移動を規制する一対のスナップリングと、
     を備え、
     前記一対のスナップリングの少なくとも一方、又は、前記回転軸の前記一対のスナップリングの少なくとも一方に対向する領域に、前記回転軸の軸線に対して傾斜した旋回溝を有する、ガス軸受装置。
  2.  前記回転軸が有する前記旋回溝は、前記一対のスナップリングに囲まれた領域に向けて前記回転軸の回転方向と同一方向に傾斜している、
     請求項1に記載のガス軸受装置。
  3.  前記一対のスナップリングの少なくとも一方が有する前記旋回溝は、前記一対のスナップリングに囲まれた領域に向けて前記回転軸の回転方向と反対方向に傾斜している、
     請求項1又は2に記載のガス軸受装置。
  4.  前記一対のスナップリングの各々は、前記回転軸が自己潤滑性の内周面を有する、請求項1から3のいずれか一項に記載のガス軸受装置。
  5.  前記一対のスナップリングの各々は、自己潤滑性材料で構成されている、請求項4に記載のガス軸受装置。
  6.  前記自己潤滑性材料は、合成樹脂である、請求項5に記載のガス軸受装置。
  7.  請求項1から6のいずれか一項に記載のガス軸受装置を備えるターボチャージャ。
PCT/JP2022/006818 2021-02-26 2022-02-21 ガス軸受装置及びターボチャージャ WO2022181510A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202280014814.3A CN116897252A (zh) 2021-02-26 2022-02-21 气体轴承装置及涡轮增压器
DE112022000416.9T DE112022000416T5 (de) 2021-02-26 2022-02-21 Gaslagervorrichtung und turbolader
US18/277,209 US20240141952A1 (en) 2021-02-26 2022-02-21 Gas bearing device and turbocharger

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021030501A JP2022131521A (ja) 2021-02-26 2021-02-26 ガス軸受装置及びターボチャージャ
JP2021-030501 2021-02-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022181510A1 true WO2022181510A1 (ja) 2022-09-01

Family

ID=83047982

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/006818 WO2022181510A1 (ja) 2021-02-26 2022-02-21 ガス軸受装置及びターボチャージャ

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240141952A1 (ja)
JP (1) JP2022131521A (ja)
CN (1) CN116897252A (ja)
DE (1) DE112022000416T5 (ja)
WO (1) WO2022181510A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63166719U (ja) * 1987-04-20 1988-10-31
JPH07293559A (ja) * 1994-04-19 1995-11-07 Nippon Seiko Kk すべり軸受
JP2004092771A (ja) * 2002-08-30 2004-03-25 Shimadzu Corp フォイル型動圧ガス軸受
KR100938919B1 (ko) * 2007-08-22 2010-01-28 한국기계연구원 그루브가 형성된 포일 베어링
US20150362012A1 (en) * 2012-11-02 2015-12-17 Yury Ivanovich Ermilov Foil bearing assembly

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7257156B2 (ja) 2019-01-31 2023-04-13 三菱重工業株式会社 ガス軸受及び回転機械
JP2021030501A (ja) 2019-08-20 2021-03-01 三菱ケミカル株式会社 ストレッチ包装用フィルム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63166719U (ja) * 1987-04-20 1988-10-31
JPH07293559A (ja) * 1994-04-19 1995-11-07 Nippon Seiko Kk すべり軸受
JP2004092771A (ja) * 2002-08-30 2004-03-25 Shimadzu Corp フォイル型動圧ガス軸受
KR100938919B1 (ko) * 2007-08-22 2010-01-28 한국기계연구원 그루브가 형성된 포일 베어링
US20150362012A1 (en) * 2012-11-02 2015-12-17 Yury Ivanovich Ermilov Foil bearing assembly

Also Published As

Publication number Publication date
DE112022000416T5 (de) 2023-10-05
US20240141952A1 (en) 2024-05-02
JP2022131521A (ja) 2022-09-07
CN116897252A (zh) 2023-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6325546B1 (en) Fan assembly support system
US4355850A (en) Bearing of a turbomachine
US20090238689A1 (en) Shaft bearing assembly
WO2014066080A1 (en) Fluid film hydrodynamic flexure pivot tilting pad semi-floating ring journal bearing with compliant dampers
JPH09166221A (ja) シール範囲に高温を有しかつ/又は高速回転する流体機械のための接触シール
WO2015157053A1 (en) Multi-piece journal bearing
JP6288885B2 (ja) 軸受装置、及び回転機械
WO2022181510A1 (ja) ガス軸受装置及びターボチャージャ
US11486411B2 (en) Seal assembly
WO2022181509A1 (ja) ガス軸受装置及びターボチャージャ
JPS61268804A (ja) 可変タ−ビンノズル式過給機
US20190107052A1 (en) Turbocharger
JP5565159B2 (ja) 可変容量タービン
JP6146507B2 (ja) 可変ノズルユニット及び可変容量型過給機
JP6197302B2 (ja) 可変ノズルユニット及び可変容量型過給機
JP2012057507A (ja) シール構造及び過給機
CN109196230B (zh) 叶轮、旋转机械、涡轮增压器
JP2016113937A (ja) ターボチャージャ用軸受機構
WO2022168897A1 (ja) スラスト軸受装置及びターボチャージャ
JPWO2019077962A1 (ja) 過給機のシール構造
WO2022118606A1 (ja) 軸受構造、および、過給機
US11821339B2 (en) Turbocharger
US11493052B2 (en) Bearing and turbocharger
CN216767490U (zh) 转动装置及燃气轮机
JPH10281094A (ja) 遠心式流体機械

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22759546

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18277209

Country of ref document: US

Ref document number: 202280014814.3

Country of ref document: CN

Ref document number: 112022000416

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22759546

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1