JP2695669B2 - 傾斜位置補正機構を有するスラスト軸受支承装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ターボチャージャーのための傾斜位置補正
機構を有するスラスト軸受支承装置であって、ラジアル
滑り軸受及びスラスト軸受セグメントを受容するための
軸受ケーシングを有しており、軸受ケーシングが該軸受
ケーシングを回転機械の軸ケーシング内に固定するため
の固定フランジ、該固定フランジに隣接の中央のケーシ
ング部分、及び外側のケーシング部分を備えており、中
央のケーシング部分が軸受軸線に対して垂直な互いに隔
てられた２つの平面内にウエブによって制限された周方
向スリットを有しており、中央のケーシング部分が前記
ウエブを介して一方で固定フランジに結合され、かつ他
方で外側のケーシング部分に結合されており、前記各平
面のウエブが互いに直径方向で相対しており、周方向ス
リットの端部が軸平行方向で縦スリットに拡張されてい
る形式のものに関する。

技術分野 軸方向に作用する運転負荷を伴う高速回転するターボ
機械において、この運転負荷は、一般的に１つのラジア
ル軸受によつて共通のケーシング内に配置されているス
ラスト軸受によつて受止められる。運転負荷、すなわち
車両における変向に基づく渦巻作用による、あるいは製
造に起因する支承装置の不正確さにもよるロータアンバ
ランス及び／又は傾倒運動によつて、軸ひいてはスラス
ト軸受の軸受室が傾斜することになる。このため例え
ば、船舶デイーゼル機関の大型ターボチヤージヤーが公
知であるが、これにおいては運転方向を変える場合にタ
ーボチヤージヤーロータの大きな慣性モーメントが著し
い渦巻モーメントを生ぜしめ、このことによりスラスト
軸受の片側負荷及び消耗を導き、並びにエツジ圧着によ
つて、スラスト軸受によつて共通の軸受ケーシングに収
容されているラジアル軸受の、これが滑り軸受である限
りでは、このラジアル軸受の片側負荷及び消耗も導く。

背景技術 ターボチヤージヤー機関のための傾斜位置補正機構を
有する公知の軸受支承装置においては、滑り軸受及びス
ラスト軸受の定置の支持リングを受容する軸受ケーシン
グがフランジを備えており、このフランジの周面が硬い
リングとして形成されていて、該リングは軸受部材を受
容するハブ部分と、公知のリングに較べて壁薄の円板に
よつて結合されており、この円板は、軸受負荷が強い場
合にはその弾性的な可縮性によつてスラスト軸受及び滑
り軸受への衝突を緩衝し、かつその滑り面の片側消耗を
避ける。しかしすでに述べたように、公知の円板は、タ
ーボチヤージヤーの軸ケーシングに軸受ケーシングを固
定するために硬く、壁厚のリングとして形成されている
フランジの周面に較べてのみ壁薄である。しかも、円板
は絶対的に、その変形が規定の許容寸法を上回わらない
程に硬くなつていなければならない。

このような設計だけでは、許容される変形を制限する
ための手段なしにこの変形の中止を保証することはでき
ない。それ故に、ターボチヤージヤーのためのこのよう
な支承装置を改良する場合には、硬いフランジリングを
軸受ケーシングのボス部分と結合する前述の円板が、比
較的薄く、実際には硬いダイヤフラムとして形成されて
おり、その故にこのダイヤフラムは、軸に作用する条片
によつて簡単に変形されるようになつており、しかしこ
の変形は、運転負荷によつて実際には顕著に変形できな
い極めて硬い中間フランジによつて、規定される許容値
に制限される。このような中間フランジは軸ケーシング
と、軸受ケーシングのダイヤフラムフランジとの間に締
込まれており、さらに中間フランジの内側周面部分は、
ダイヤフラムフランジの内側周面におけるリング部分の
ためのストツパとして使用され、しかも負荷されない状
態ではこのリング部分のリング状端面と中間フランジと
の間に例えば1mmの軸方向の遊びが存在しており、この
遊びは、例えばスラスト軸受及び滑り軸受の軸受滑り面
の傾倒によつてダイヤフラムフランジの最大変形を規定
する。最大変形が生じる場合には、ダイヤフラムフラン
ジの内側周面における前述のリング部分の端面が中間フ
ランジの隣接する周面部分に当接し、このことは、軸受
周面にわたつて負荷が変動する場合に、例えばアンバラ
ンス時に、互いに滑るリング状面の全周にわたつて変動
する点状の滑り摩擦を導き、かつ時間が経過すると両者
の間の遊びを拡大することになる。さらにこのことは、
負荷が大きい場合には遅かれ早かれ、軸の許容変形より
著しく大きくなり、このことにより軸受部材の高い摩耗
を導く。

フランス国出願Ａ−2279141号明細書によりカツプリ
ングの形状の軸受本体か公知であり、この軸受本体の傾
斜位置補正に関する可縮性は、半硬質エラストマから成
る部材によつて調節される。処でこのような軸受本体を
良好な緩衝のために著しく弾性的にしようとすると、大
きな軸方向の可縮性が準備されなければならず、このこ
とは平面上で半径方向に延びるスリツトによつても具体
化される。さらに、曲り易い本体は完全にねじれを必要
としていると言わなければならず、このことにより疲労
発生を迅速に導くことになる。

発明の課題 本発明の課題は、先に述べた使用例のためのスラスト
軸受支承装置において、公知の構成の前述の欠点を排除
することである。すなわち、軸受支承装置は、許容され
る変形を可能とするために十分に弾性的でなければなら
ず、並びに大きな変形を阻止するために耐摩耗性でなけ
ればならない。

本発明によるスラスト軸受支承装置は、軸受ケーシン
グが唯一の部材から成っており、それぞれのケーシング
部分内で開口する縦スリットがケーシング部分の軸線方
向の部分範囲にわたってのみ延びており、前記一方の平
面の周方向スリットのウエブが前記他方の平面の周方向
のスリットのウエブに対して、同じ平面に配置された互
いに隣接する２つのウエブ間の半分の角度間隔だけずら
されていることを特徴としている。

以下に本発明を図示した２つの実施例に関して詳しく
説明する。

図面の簡単な説明 図面中： 第１図は本発明の第１実施例の斜視図、第２図及び第
３図は第１実施例の互いに垂直な２つの投影方向におけ
る２つの正面図、第４図は第３図の上半分に記載された
破断平面IV−IVに沿つた軸断面図、第５図及び第６図は
第２実施例の軸断面図もしくは側面図、第７図及び第８
図はこの実施例の、第５図に示す破断線VII−VIIもしく
はVIII−VIIIに沿つた２つの断面図である。

実施例の説明 第１図に示す第１実施例において符号１は固定フラン
ジを示しており、この固定フランジは軸受ケーシング２
と一体に形成されている。フランジ１は、例えば排ガス
ターボチヤージヤーの軸ケーシングの内側において軸受
ケーシング２に固定するために使用され、しかも圧縮機
側で排ガスターボチヤージヤーに対してタービンの軸方
向推力が向けられている。孔３は図示しない軸受ブシユ
を受容するために使用され、該軸受ブシユは焼きばめに
よつて孔３内に固定的に取付けられていて、かつ滑り軸
受及びその端面側で公知の形式のスラスト軸受を受容す
るために規定されている。

軸受支承装置の必要な可縮性は、ケーシング２の全方
向で可能な規定された角度偏差である運転負荷の作用下
で、ケーシング２におけるスリツトによつて得られ、該
スリツトは、平行な２つの平面で延びていてかつケーシ
ング２の準カルダン運動を軸ケーシングと不動に結合さ
れるフランジ１に対して相対的に行なう。フランジ１に
直接接して、互いに半径方向で向かい合う２つのスリツ
ト４が設けられており、該スリツトの両端部はケーシン
グ２の周面において各１つのウエブ５で終わつている。
スリツト端部６は乳棒状拡張部の形状を有しており、こ
のことによつてウエブ５は、予期される運転負荷時に互
いに向かい合う両方のウエブを通つて延びる軸線を中心
にしたケーシング２の曲げを可能にするような長さの軸
方向延長部を有している。

ウエブ５は抵抗モーメント及び軸方向負荷に関して永
久的強さで設計されている。

スリツト４に対して90°だけずらした、同一寸法及び
同一形状の２つのスリツト７は、やはり互いに直径方向
で向かい合う２つのウエブ８を制限する。スリツト７は
軸受ケーシング２を中央のケーシング部分９と外側のケ
ーシング部分10とに分割する。後者は図示しない軸受ス
リーブを受容するために使用れさ、該軸受スリーブはス
ラスト軸受のための公知の形式の滑り軸受ブシユ及びレ
ースセグメントを有している。軸受スリーブは孔３内に
焼きばめされており、しかも焼きばめは外側のケーシン
グ部分10の範囲にわたつてのみ延びており、しかしこの
孔によつて中央のケーシング部分９においては軸受滑り
面に対する潤滑オイル供給のための環状室を制限する。

ウエブ５及び８はヒンジを形成し、このヒンジはスラ
スト軸受の完全な傾斜位置に、この場合ケーシング部分
９及び10が著しく変形されることなしに追随する。

第２図及び第３図は、互いに90°だけずらした２つの
投影方法で見て、第１図による実施例の２つの正面図を
示す。外側ケーシング部分はこの構成においては、シー
ルリングを受容するために方形横断面のリングみぞを備
えている。第４図は、軸断面IV−IVにおいて、第２図を
参照、この構成の上側半分を示す。

大きな重いロータ及びこのことによつて強く負荷され
る軸受において、つまりウエブ５もしくは８の間に位置
するスラスト軸受セグメントの支持部が許容されないそ
の変形を排除するのに十分でないような軸受において、
第５図乃至第８図に示す変化実施例を使用することがで
きる。この変化実施例の構成は、両方のスリツト4,7に
各２つのウエブ５もしくは８を有する変化実施例とは、
各４つのスリツト11及び12を有するそのスリツト平面に
各４つのウエブ13もしくは14が存在していることによつ
て異なる。第５図に示された破断線VII−VII及びVIII−
VIIIに相応する第７図及び第８図は、スリツト11の間の
ウエブ13がスリツト12の間のウエブ14に対して45°だけ
周方向で互いにずらされている。第８図には、第７図か
らのウエブ13の輪郭が一点鎖線で記入されていて、この
輪郭はウエブ14に対する角度関係を示す。

ここでは解釈形式で以下に説明する： このような所謂「４−ポイント−変化実施例」におい
ては、それ故に支持は、４−セグメント−スラスト軸受
の全ての力導入個所において行なわれる。要するに力の
流れは、ここにおいては４つの支えによつて弾性的なば
ねリング15に導入され、かつここからさらに、固定フラ
ンジ１におけるすでに述べた45°だけずらした４つの支
えに導入される。このような解決策は、カルダン構成に
比して、構成スペースはわずかしか必要とせず、かつ先
に背景技術下で引用されているようなダイヤフラム解決
策に比して、同じ軸方向の可縮性においてほぼフアタク
２だけ良い傾斜位置特性を有する。このような４−ポイ
ント支えは、同様に摩耗ないし作動し、かつ今日の軸受
支承装置に対してこ交換可能にするのに有利に適してい
る。これに関連して、中間リング15が、最小の軸方向の
ばね弾性のために軸方向の構成が製造される限りでは可
能な曲げにのみ要求されいていることを注意する必要が
ある。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ターボチャージャーのための傾斜位置補正
   機構を有するスラスト軸受支承装置であって、ラジアル
   滑り軸受及びスラスト軸受セグメントを受容するための
   軸受ケーシング（２）を有しており、軸受ケーシング
   （２）が該軸受ケーシングを回転機械の軸ケーシング内
   に固定するための固定フランジ（１）、該固定フランジ
   （１）に隣接の中央のケーシング部分（９）、及び外側
   のケーシング部分（10）を備えており、中央のケーシン
   グ部分（９）が軸受軸線に対して垂直な互いに隔てられ
   た２つの平面内にウエブ（5,13;8,14）によって制限さ
   れた周方向スリット（4,7;11,12）を有しており、中央
   のケーシング部分（９）が前記ウエブ（5,13;8,14）を
   介して一方で固定フランジ（１）に結合され、かつ他方
   で外側のケーシング部分（10）に結合されており、前記
   各平面のウエブ（5,13;8,14）が互いに直径方向で相対
   しており、前記周方向スリットの端部が軸平行方向で縦
   スリットに拡張されている形式のものにおいて、軸受ケ
   ーシング（２）が唯一の部材から成っており、それぞれ
   のケーシング部分（9,10）内で開口する縦スリットがケ
   ーシング部分（9,10）の軸線方向の部分範囲にわたって
   のみ延びており、前記一方の平面の周方向スリット（4,
   11）のウエブ（5,13）が前記他方の平面の周方向スリッ
   ト（7,12）のウエブ（8,14）に対して、同じ平面に配置
   された互いに隣接する２つのウエブ（5,13）間の半分の
   角度間隔（90°,45°）だけずらされていることを特徴
   とする、傾斜位置補正機構を有するスラスト軸受支承装
   置
2. 【請求項２】第１の平面の周方向スリット（4,11）が直
   接に固定フランジ（１）に隣接しており、中央のケーシ
   ング部分（９）が、第１の平面の周方向スリット（4,1
   1）を制限するウエブ（5,13）を介してのみ固定フラン
   ジ（１）に結合されており、第２の平面の周方向スリッ
   ト（7,12）が直接に外側のケーシング部分（10）に隣接
   しており、中央のケーシング部分（９）が、第２の平面
   の周方向スリット（7,12）を制限するウエブ（8,14）を
   介してのみ外側のケーシング部分（10）に結合されてい
   る請求項１記載のスラスト軸受支承装置。
3. 【請求項３】一方の平面の周方向スリット（４）のウエ
   ブ（５）と他方の平面の周方向スリット（７）のウエブ
   （８）とが周方向で互いに90°だけずらされている請求
   項１又は２記載のスラスト軸受支承装置。
4. 【請求項４】一方の平面の周方向スリット（11）のウエ
   ブ（13）と他方の平面の周方向スリット（12）のウエブ
   （14）とが周方向で互いに45°だけずらされている請求
   項１又は２記載のスラスト軸受支承装置。