WO2011058627A1 - 軸受装置 - Google Patents
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- F16C35/077—Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element between housing and outer race ring
Definitions
- the present invention relates to a bearing device including a bearing portion that supports a rotor shaft within a bearing housing.
- the present invention relates to a bearing device having an oil hole penetrating the bearing portion from the outer periphery to the inner periphery.
- FIG. 7 An example of a turbocharger equipped with this type of bearing device is shown in FIG.
- a turbine blade 102 is provided integrally with one end of the turbine shaft 101, and an impeller 103 of a compressor is provided integrally with the other end of the turbine shaft 101.
- the turbine shaft 101 is rotatably supported in a bearing housing 108 by a bearing portion including a bearing holder 107 and a ball bearing 105.
- the ball bearings 105 and 105 are fitted into both end portions of the bearing holder 107.
- the bearing holder 107 has a substantially cylindrical shape, and is fitted in the bearing housing 108 with a predetermined radial clearance.
- Two groove portions 1073 and 1074 are formed in the circumferential direction 1071 of the bearing holder 107 in the circumferential direction, and an annular oil passage is formed by these groove portions 1073 and 1074 and the bearing holder support surface 1081 in the bearing housing 108. Yes.
- the groove 1074 on the turbine blade 102 side is provided with a lubricating oil ejection hole (so-called oil jet) 1085 that communicates with the inner periphery of the bearing holder 107, and the lubricating oil in the groove 1074 passes through the lubricating oil ejection hole 1085 through the turbine. It is ejected from the blade 102 side toward the ball bearing 105 on the right side in the figure which is easily affected by heat, and this ball bearing 105 is cooled.
- oil jet lubricating oil ejection hole
- Patent Documents 1 to 3 disclose a turbocharger including a bearing device having the above-described lubricating oil ejection hole.
- patent document 4 does not describe the lubricating oil ejection hole, a technique for removing a foreign substance in the lubricating oil by providing a foreign substance reservoir formed of a cylindrical space in the middle of the lubricating oil passage is disclosed. Has been.
- the lubricating oil for lubricating and cooling the bearing portion may contain foreign matters such as burrs and casting sand during processing.
- the above-described lubricating oil ejection hole oil jet
- the temperature of the ball bearing rises, and there is a possibility that an appropriate oil film cannot be maintained in the ball bearing.
- the bearing portion is a floating bearing (semi-floating bearing or full floating bearing)
- the oil hole penetrates the floating bearing from the outer periphery to the inner periphery, and the lubricating oil supplied from the bearing housing side is supplied to the turbine. This is an oil passage that supplies the shaft. In this case, if the oil hole is blocked, an appropriate oil film may not be maintained between the turbine shaft and the floating bearing.
- the present invention was devised in view of such a problem, and an oil hole penetrating the bearing portion from the outer periphery to the inner periphery is provided by a foreign matter mixed in the oil without providing another component such as an oil filter. It is an object of the present invention to provide a bearing device that can reduce the possibility of being blocked.
- the bearing device of the present invention is configured as follows in order to solve the above problems.
- the bearing device of the present invention includes a bearing portion that supports a turbine shaft in a bearing housing, an annular oil passage formed in a circumferential direction between the bearing housing and the bearing portion, and an outer periphery of the bearing portion.
- a bearing portion that supports a turbine shaft in a bearing housing, an annular oil passage formed in a circumferential direction between the bearing housing and the bearing portion, and an outer periphery of the bearing portion.
- a foreign matter regulating gap is formed by a gap between the portion and the bearing housing, and the maximum value of the radial gap of the foreign matter regulating gap is smaller than the minimum value of the inner diameter of the oil hole. Is.
- the bearing device having such a configuration, since the maximum value of the radial clearance of the foreign matter restriction gap is smaller than the minimum value of the inner diameter of the oil hole, foreign matter that can pass through the foreign matter restriction gap passes through the oil hole. Is more likely to do. Thereby, the possibility that the oil hole is blocked by the foreign matter mixed in the oil is reduced.
- the bearing portion may support a rotor shaft in the bearing housing while forming an oil film damper with the bearing housing.
- the bearing device having such a configuration, it is possible to reduce the possibility that the oil hole is blocked by a foreign matter mixed in the oil without installing an oil filter exclusively for the bearing device.
- the oil amount and hydraulic pressure necessary to form the oil film damper can be ensured without worrying about a decrease in the supply oil amount and hydraulic pressure.
- the sum of the flow area of the oil hole and the flow area of the oil film damper forming gap that forms the oil film damper downstream of the foreign substance regulating gap is the flow of the foreign substance regulating gap. It is desirable that it is smaller than the road area.
- the oil amount supplied to the bearing device is supplied to the required amount of oil discharged from the oil hole and the oil film damper forming gap without increasing the oil amount / hydraulic pressure.
- the required amount of oil can be easily secured.
- the bearing portion includes, for example, a bearing holder that is fitted in the bearing housing and forms an oil film damper with the bearing housing, and a ball bearing that supports the turbine shaft in the bearing holder.
- the annular oil passage is formed in the circumferential direction between the bearing housing and the bearing holder, and the oil hole penetrates the bearing holder from the outer periphery to the inner periphery, and the foreign matter passes from the annular oil passage. It is an oil ejection hole that is arranged so that oil is supplied through a regulating gap and that ejects oil toward the ball bearing or the vicinity of the ball bearing.
- the bearing portion is, for example, a semi-floating bearing that is fitted in the bearing housing so as not to rotate around the axis.
- the bearing portion is, for example, a full floating bearing that is fitted in the bearing housing so as to be rotatable about an axis.
- bearing device of the present invention may be configured as follows.
- the bearing device of the present invention has a groove portion formed in the circumferential direction on the outer periphery, a bearing portion that supports the rotor shaft in the bearing housing, the bearing housing, and the bearing portion provided in the bearing housing.
- An oil supply passage communicating with an annular oil passage formed in the circumferential direction between the groove portion and the groove portion of the bearing portion through the inner periphery of the bearing portion, and oil is supplied from the annular oil passage.
- an oil hole disposed so as to have the same.
- the groove has a tapered bottom surface that is inclined about the axis of the rotor shaft.
- a foreign matter regulating gap is formed by a gap between the outer peripheral line passing through the portion of the inlet contour of the oil hole closest to the axis of the rotor in the circumferential direction and the bearing housing.
- the maximum value of the radial clearance of the foreign material regulating gap is smaller than the minimum value of the inner diameter of the oil hole, and the downstream end of the oil supply path is from a radial clearance larger than the radial clearance of the foreign material regulating clearance. It opens to one side area of the annular oil passage.
- the maximum value of the radial clearance of the foreign matter regulating gap is smaller than the minimum value of the inner diameter of the oil hole, and the downstream end of the oil supply path is the diameter of the foreign matter regulating gap. Since it opens to one side region of the annular oil passage composed of a radial clearance larger than the directional clearance, the foreign matter mixed in the oil supplied to the annular oil passage always passes through the foreign matter formation clearance. And since the foreign material which can pass through this foreign material control gap has high possibility of passing through an oil hole, possibility that the oil hole will be obstruct
- the bearing portion may support a rotor shaft in the bearing housing while forming an oil film damper with the bearing housing.
- the bearing device having such a configuration, it is possible to reduce the possibility that the oil hole is blocked by a foreign matter mixed in the oil without installing an oil filter exclusively for the bearing device.
- the oil amount and hydraulic pressure necessary for forming the oil film damper can be ensured without worrying about a decrease in the supply oil amount and hydraulic pressure due to the installation of the oil filter.
- the bearing portion includes, for example, a bearing holder that is fitted in the bearing housing and forms an oil film damper with the bearing housing, and a ball bearing that supports the rotor shaft in the bearing holder.
- the groove portion of the bearing portion is formed in the circumferential direction on the outer periphery of the bearing holder, and the annular oil passage is formed in the circumferential direction between the bearing housing and the groove portion of the bearing holder, and the oil hole Is arranged so as to penetrate from the bottom surface of the groove portion of the bearing holder to the inner periphery of the bearing holder, and to be supplied with oil from the annular oil passage through the foreign matter regulating gap, An oil ejection hole that ejects oil toward the vicinity of the ball bearing.
- a through hole communicating with the annular oil passage is formed in the bearing housing in order to collect foreign matter in the annular oil passage.
- the foreign matter in the oil that could not pass through the foreign matter regulating gap is collected from the annular oil passage into the through hole and discharged from the bearing housing. Thereby, the possibility that foreign matter remains in the annular oil passage and bites into the foreign matter regulating gap can be reduced.
- the bearing housing is formed with a recess communicating with the annular oil passage in order to collect foreign matter in the annular oil passage.
- the bearing device having such a configuration the foreign matter in the oil that could not pass through the foreign matter regulating gap is collected from the annular oil passage into the recess. Thereby, the possibility that foreign matter remains in the annular oil passage and bites into the foreign matter regulating gap can be reduced.
- the concave portion instead of the through hole for collecting foreign matter a decrease in hydraulic pressure in the annular oil passage is suppressed. Thereby, it becomes easy to maintain the oil pressure in the oil film damper forming gap, and it becomes easy to form a good oil film damper.
- a through hole communicating with the lowest position of the annular oil passage is formed in the bearing housing in order to collect foreign matter in the annular oil passage.
- the foreign matter in the oil that could not pass through the foreign matter regulating gap particularly the foreign matter that easily settles against the oil, drops to the lowest position of the annular oil passage and passes through the above-mentioned penetration. It is collected in the hole and discharged from the bearing housing. Thereby, the possibility that foreign matter remains in the annular oil passage and bites into the foreign matter regulating gap can be further reduced.
- the bearing housing is formed with a recess communicating with the lowest position of the annular oil passage in order to collect foreign matter in the annular oil passage.
- the foreign matter in the oil that could not pass through the foreign matter regulating gap falls to the lowest position of the annular oil passage and falls into the concave portion. To be recovered. Thereby, the possibility that foreign matter remains in the annular oil passage and bites into the foreign matter regulating gap can be further reduced.
- the concave portion instead of the through hole for collecting foreign matter, a decrease in hydraulic pressure in the annular oil passage is suppressed. Thereby, it becomes easy to maintain the oil pressure in the oil film damper forming gap, and it becomes easy to form a good oil film damper.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of a turbocharger including a bearing device of the present invention.
- FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG.
- a turbine blade 2 is provided integrally with one end of a turbine shaft 1 (rotor shaft), and an impeller 3 of a compressor is provided integrally with the other end of the turbine shaft 1.
- the turbine blade 2 is installed in an exhaust gas passage in the turbine housing, and is rotated by exhaust gas flowing through the exhaust gas passage.
- the impeller 3 is installed in a fresh air passage in a compressor housing (not shown). The impeller 3 is rotated by the rotational torque of the turbine blade 2 transmitted through the turbine shaft 1 and sends fresh air to an intake surge tank (not shown) while pressurizing.
- the turbine shaft 1 is rotatably supported in a bearing housing 8 by a bearing portion including a bearing holder 7 and a pair of ball bearings 5 and 5.
- the ball bearings 5 and 5 are radial bearings that support a load in a direction perpendicular to the rotation axis, and are fitted into both ends of a bearing holder 7 described later.
- Reference numeral 11 denotes a sleeve 11 fitted on the outer periphery of the turbine shaft 1 between the inner rings 51, 51 of the ball bearings 5, 5, in order to maintain the distance between the inner rings 51, 51 of the ball bearings 5, 5. Is provided.
- the bearing holder 7 has a substantially cylindrical shape and is fitted in the bearing housing 8 so as not to rotate. That is, the bearing holder 7 is fixed to the bearing housing 8 with the pin 6 so as not to rotate around the cylindrical axis.
- a predetermined gap is secured between the bearing holder 7 and the bearing housing 8, and movement in the radial direction is possible within the range of this gap.
- a first groove portion 72, a second groove portion 73, and a third groove portion 74 are formed in parallel to each other on the outer periphery 71 of the bearing holder 7 along the circumferential direction.
- An annular oil passage is formed between these grooves 72 to 74 and a cylindrical bearing holder support surface 89 formed in the bearing housing 8.
- Lubricating oil is supplied from 82 and 82.
- the lubricating oil supplied to the gap space 9 forms an oil film damper that attenuates vibration between the bearing holder 7 and the bearing housing 8.
- the lubricating oil supplied from the first groove 72 and the second groove 73 to both axial sides of the turbine shaft 1 is a gap (indeterminate) between the third groove 74 and both end faces 75 and 75 of the bearing holder 7 and the opposing walls.
- the ball bearings 5 and 5, the turbine shaft 1 and the like are also supplied.
- the third groove 74 is provided closest to the turbine blade 2 among the above-described grooves 72 to 74, and a lubricating oil ejection hole (so-called oil jet) leading from the third groove 74 to the inner periphery 79 of the bearing holder 7. ) 76 is formed.
- the lubricating oil ejection hole 76 is provided to eject the lubricating oil toward the ball bearing 5 or the vicinity of the ball bearing 5 to cool the ball bearing 5.
- the lubricating oil ejection holes 76 are large and small two-diameter holes having a smaller diameter on the inner peripheral side of the bearing holder 7.
- Numeral 781 is a lubricating oil discharge port formed in the lower part of the bearing holder 7 and communicating the inner periphery 79 and the outer periphery 71 of the bearing holder.
- the discharge port 781 is provided to discharge the lubricating oil flowing into the bearing holder 7 downward.
- the bearing housing 8 is connected between the turbine housing and the compressor housing.
- the bearing housing 8 is formed with a lubricating oil supply path 81 that is an oil path for supplying lubricating oil.
- the lubricating oil supply passage 81 is branched into two locations on the downstream side, and communicates with each annular oil passage formed between the first groove portion 72 and the second groove portion 73 of the bearing holder 7 and the bearing holder support surface 89. (It communicates directly without interposing a foreign matter regulating gap and an oil film damper forming gap, which will be described later).
- the bearing holder support surface 89 of the bearing housing 8 is provided with a foreign matter recovery portion 87 that communicates with the lowest position of the annular oil passage formed between the second groove 73 of the bearing holder 7 and the bearing holder support surface 89. It has been.
- recovery part 87 is directly connected to the said cyclic
- the foreign matter collection unit 87 is provided to collect foreign matter precipitated from the second groove 73 of the bearing holder 7.
- the foreign material recovery part 87 illustrated in the drawing is a through hole that is formed at the lowest position of the bearing holder support surface 89 of the bearing housing 8 and penetrates the peripheral wall 891 of the bearing housing 8.
- the foreign matter collecting portion 87 includes a large-diameter hole portion 871 and a small-diameter hole portion 872 having a smaller diameter and continuously provided below the large-diameter hole portion 871.
- the large-diameter hole 871 preferably has an inner diameter that is the same as or slightly larger than the groove width of the second groove 73. However, it is preferable that the large-diameter hole 871 does not communicate with the discharge port 781 and the third groove 74.
- the opening area is preferably as small as possible in order to form a good oil film damper.
- recovery part 87 may be connected with positions other than the lowest position with respect to an annular oil path.
- Reference numeral 84 denotes a lubricating oil discharge port formed at the lowest position of the peripheral wall 891 of the bearing housing 8 so as to be continuous with the discharge port 781.
- the discharge port 84 is also provided to discharge the lubricating oil flowing into the bearing holder 7 downward.
- Numeral 88 is an oil discharge port of the turbocharger. Lubricating oil flowing out from the discharge ports 781 and 84 and other portions is discharged from the oil discharge port 88 to the lower side of the turbocharger.
- the outer periphery 71 of the bearing holder 7 has a diameter ⁇ D so as to secure a gap (hereinafter also referred to as “oil film damper forming gap”) that forms an oil film damper between the bearing holder 8 and the bearing holder support surface 89 of the bearing housing 8.
- the set oil film damper forming portion 77, the first groove portion 72 to the third groove portion 74 described above, and a foreign matter regulating gap forming portion 70 described later are formed.
- the oil film damper forming portion 77 is formed on the impeller 3 side from the first groove portion 72, between the first groove portion 72 and the second groove portion 73, and on the turbine blade 2 side from the third groove portion 74.
- the diameter ⁇ D of the oil film damper forming portion 77 is the maximum value of the radial clearance with respect to the bearing holder support surface 89 of the bearing housing 8 (difference between the inner diameter of the bearing holder support surface 89 and the outer diameter of the oil film damper formation portion 77). Is set to be C 2 .
- the maximum value C 2 of the radial clearance may be, for example, 0.1mm approximately.
- the foreign matter regulating gap forming portion 70 is formed between the second groove portion 73 and the third groove portion 74 on the outer periphery 71 of the bearing holder 7.
- the foreign substance regulating gap forming portion 70 forms a foreign substance regulating gap 91 that does not allow foreign substances of a certain size or more to pass through the gap with the bearing holder support surface 89 of the bearing housing 8.
- the maximum value of the radial clearance of the foreign matter regulating gap 91 represented by C 1.
- the dimensions C 1 , C 2 , D and the minimum value d of the inner diameter of the lubricating oil injection hole 76 satisfy the following expression 1.
- C 2 ⁇ D / 2 is a flow area of the lubricating oil passing between the oil film damper forming portion 77 and the bearing holder support surface 89.
- [pi] d 2/4 is a flow passage area of the lubricating oil ejection hole 76.
- C 1 ⁇ D / 2 is a flow passage area of the lubricating oil that passes through the foreign matter regulating gap 91.
- the inner diameter ⁇ Z of the small-diameter hole 872 of the foreign material collecting part 87 satisfies the following expression 4.
- the lubricating oil is supplied from the oil supply hole 86 at a certain pressure or more (above the pressure necessary to form the oil film damper) Is supplied to the first groove 72 and the second groove 73 through the lubricating oil supply path 81 and the branch paths 82 and 82. Then, through these first groove 72 and second groove 73, lubricating oil is supplied to the third groove 74, the gap space 9 and the like, whereby an oil film damper is formed and lubricated from the lubricating oil ejection hole 76. Oil gushes.
- the foreign matter that could not pass through the foreign matter restricting gap 91 falls below the second groove portion 73 and is collected by the foreign matter collecting portion 87.
- the foreign matter collected by the foreign matter collection unit 87 is further discharged downward from the small diameter hole portion 872 of the foreign matter collection unit 87. For this reason, foreign matter does not accumulate in the lower part of the 2nd groove part 73, and a possibility that a foreign material remains in the 2nd groove part 73 and it bites into the foreign material control gap 91 can be reduced.
- the lubricating oil supplied to the lubricating oil supply hole 76 and the clearance space 9A downstream from the inlet of the lubricating oil supply hole 76 is supplied through the foreign substance regulating gap 91.
- the sum of the flow passage area of the lubricating oil supply hole 76 and the flow passage area of the gap space (oil film damper forming gap) 9A is the flow passage of the foreign matter regulating gap 91. It is smaller than the area. Therefore, the amount of lubricating oil ejected from the lubricating oil ejection hole 76 can be secured to the same level as that of the turbocharger according to the conventional example (see FIG.
- the bearing device it is possible to reduce the possibility that the lubricating oil ejection hole is blocked by foreign matter without installing a fine oil filter exclusively for the turbocharger.
- problems such as enlargement of the size of the turbocharger, increase in the number of parts, and decrease in oil pressure of the oil film damper occur.
- it is possible to reduce the possibility that the lubricating oil ejection hole is blocked by foreign matter without causing such a problem.
- the foreign matter regulating gap 91 is provided at a position close to the lubricating oil ejection hole 76 (within the entire length range of the bearing holder 7). It is also possible to prevent foreign matter such as chips generated at a location relatively close to the lubricating oil ejection hole 76 such as the oil supply path 81 from entering the lubricating oil ejection hole 76.
- the bearing device it is possible to reduce the possibility that the lubricating oil ejection hole is blocked by foreign matter without increasing the diameter of the lubricating oil ejection hole.
- the capacity (supply oil amount / hydraulic pressure) of the upstream oil supply device (oil pump) is maintained in order to maintain the momentum of the lubricating oil discharged from the lubricating oil injection hole.
- the oil amount in a bearing part will increase and the stirring resistance of oil will also increase. As a result, the turbocharger drive response may be deteriorated.
- the foreign material recovery part 87 already described penetrates the peripheral wall 891 of the bearing housing 8 and communicates the inside of the second groove part 73 with the waste oil space 80 which is a pressure release region (region close to atmospheric pressure). For this reason, the pressure in the 2nd groove part 73 falls, and it is also considered that a favorable oil film damper cannot be maintained. In order to maintain the hydraulic pressure in the second groove 73 and the oil film damper formation gap, it is necessary to increase the capacity (supply oil amount / hydraulic pressure) of the upstream oil supply device (oil pump).
- the pressure in the second groove 73 is maintained by making the foreign material recovery part 87 ⁇ / b> A a bottomed type recess that does not directly communicate with the pressure release region.
- the foreign matter collecting portion 87A also communicates with the lowest position of the annular oil passage formed between the second groove 73 and the bearing holder support surface 89 in the bearing housing 8 (a foreign matter regulating gap and an oil film damper forming gap are interposed).
- the bearing holder 8 is provided at the lowest position of the bearing holder support surface 89 of the bearing housing 8.
- the foreign matter recovery portion 87A does not communicate with the discharge port 781 and the third groove portion 74.
- the foreign material recovery part 87A may communicate with the annular oil passage at a position other than the lowest position.
- the bearing device provided in the turbocharger in the present embodiment employs a semi-floating bearing 5A as a bearing portion that supports the turbine shaft 1 in the bearing housing 8A.
- the semi-floating bearing 5A has a substantially cylindrical shape and is non-rotatably fitted in the bearing housing 8A. That is, the semi-floating bearing 5A is fixed to the bearing housing 8A by the pin 6 so as not to rotate around the cylindrical axis. However, in order to form an oil film damper between the semi-floating bearing 5A and the bearing housing 8A, a predetermined gap is secured between the semi-floating bearing 5A and the bearing housing 8A. The semi-floating bearing 5A can be moved in the radial direction.
- first groove portion 54 and the second groove portion 55 are formed on the outer periphery 53 of the semi-floating bearing 5A at intervals from each other along the circumferential direction.
- An annular oil passage is formed between the grooves 54 and 55 and the cylindrical bearing support surface 89A in the bearing housing 8A. This annular oil passage communicates with a lubricating oil supply passage 81 provided in the bearing housing 8A (direct communication without interposing a foreign matter regulating gap and an oil film damper forming gap). Lubricating oil is supplied directly.
- the lubricating oil supplied to the first groove portion 54 flows out to both sides in the axial direction of the turbine shaft 1 and is formed in a substantially annular shape formed between the outer periphery 53 of the semi-floating bearing 5A and the bearing support surface 89A of the bearing housing 8A. It is supplied to the gap space 9B.
- the lubricating oil supplied to the clearance space 9B forms an oil film damper that attenuates vibration between the semi-floating bearing 5A and the bearing housing 8A.
- the lubricating oil supplied to the clearance space 9B is also supplied to the second groove portion 55, a clearance (not shown) between both end surfaces of the semi-floating bearing 5A and the opposing surface, the turbine shaft 1, and the like.
- the second groove 55 is provided closer to the turbine blade 2 than the first groove 54, and an oil hole 58 is formed from the second groove 55 to the inner periphery 57 of the semi-float bearing 5A.
- the oil hole 58 functions as an oil passage for supplying the lubricating oil supplied to the second groove portion 55 to the inner periphery 57 side of the semi-floating bearing 5A.
- the lubricating oil supplied to the inner periphery 57 side of the semi-floating bearing 5A is supplied between the inner periphery 57 of the semi-floating bearing 5A and the turbine shaft 1 to form an oil film damper and a lubricating oil film.
- the diameter of the outer periphery 53 of the semi-floating bearing 5A is set so as to secure a gap for forming an oil film damper (hereinafter also referred to as “oil film damper forming gap”) with the bearing support surface 89A of the bearing housing 8A.
- oil film damper forming gap an oil film damper
- the oil film damper forming portion 59, the grooves 54 and 55 described above, and the foreign matter regulating gap forming portion 50 are formed.
- the oil film damper forming portion 59 is formed on the impeller 3 side from the first groove portion 54 and on the turbine blade 2 side from the second groove portion 55.
- the foreign matter regulating gap forming portion 50 is formed between the first groove portion 54 and the second groove portion 55, and is a foreign matter that does not allow foreign matters of a certain size or more to pass through the gap with the bearing support surface 89A of the bearing housing 8A.
- a regulation gap 91 is formed.
- annular oil passage formed by the first groove portion 54 of the semi-floating bearing 5A and the bearing support surface 89A is also formed on the bearing support surface 89A of the bearing housing 8A in the present embodiment.
- a foreign matter collecting portion 87 that communicates (directly communicates without interposing the foreign matter regulating gap and the oil film damper forming gap) is provided at the lowest position.
- the foreign material recovery part 87 may be a through-hole, or may be a foreign material recovery part 87A (see FIG. 3) consisting of the aforementioned recesses.
- recovery part 87 or 87A may be connected to positions other than the lowest position with respect to the annular oil path.
- each part of the semi-floating bearing 5A are set as in the first embodiment. That is, the maximum value of the radial clearance of the foreign matter regulating clearance 91 is set smaller than the minimum value of the internal diameter of the oil hole 58. This reduces the possibility that the oil hole 58 is blocked by foreign matter in the lubricating oil.
- the sum of the flow path area of the oil hole 58 and the flow path area of the clearance space 9B (gap space between the bearing support surface 89A and the outer periphery of the semi-floating bearing 5A) downstream from the inlet of the oil hole 58 is the foreign object regulation.
- the flow path area of the gap 91 is smaller. For this reason, the amount of oil supplied to the turbine shaft 1 side through the oil hole 58 can be sufficiently ensured without increasing the amount of oil and hydraulic pressure of the lubricating oil to be supplied. Further, a sufficient amount of oil can be supplied also to the clearance space 9B on the downstream side of the second groove portion 55 provided with the oil hole 58, and a good oil film damper can be formed in the clearance space 9B.
- the bearing device provided in the turbocharger in the present embodiment employs a full floating bearing 5B as a bearing portion that supports the turbine shaft 1 in the bearing housing 8B.
- the full floating bearing 5B has a substantially cylindrical shape and is rotatably fitted in the bearing housing 8B. Further, in order to form the oil film damper and the lubricating oil film, a predetermined gap is secured between the full floating bearing 5B and the bearing housing 8B, and movement in the radial direction is possible within the range of the gap. It has become.
- Reference numeral 92 is a thrust bearing that receives the thrust force of the turbine shaft 1 while rotating
- reference numeral 93 is a ring member that is externally fitted to the turbine shaft 1 so as to rotate and is engaged with the thrust bearing 92 in the axial direction.
- Reference numeral 94 denotes a restricting member fixed in the bearing housing 8B. The movement of the full floating bearing 5B in the axial direction is limited to a predetermined range by the ring member 93 and the regulating member 94.
- the first groove portion 54A, the second groove portion 54B, the third groove portion 55A, and the fourth groove portion 55B are formed at intervals from each other along the circumferential direction.
- An annular oil passage is formed between these grooves 54A, 54B, 55A, 55B and a cylindrical bearing support surface 89B in the bearing housing 8B.
- Each annular oil passage formed between the first groove portion 54A and the second groove portion 54B and the bearing support surface 89B communicates with the branch passages 82, 82 of the lubricating oil supply passage 81 provided in the bearing housing 8B (foreign matter regulation).
- the gaps and the oil film damper formation gaps are directly communicated with each other), and the lubricating oil is directly supplied from the branch paths 82 and 82, respectively.
- the lubricating oil supplied to the first groove portion 54A and the second groove portion 54B flows out to both sides in the axial direction of the turbine shaft 1 and is supplied between the outer periphery 53A of the full floating bearing 5B and the bearing support surface 89B.
- the lubricating oil supplied to the clearance space 9C forms an oil film damper that attenuates vibration between the full floating bearing 5B and the bearing housing 8B.
- the lubricating oil supplied to the clearance space 9C is also supplied to the third groove portion 55A, the fourth groove portion 55B, both end faces of the full floating bearing 5B, the turbine shaft 1, and the like.
- the third groove portion 55A and the fourth groove portion 55B are provided on both outer sides in the axial direction of the first groove portion 54A and the second groove portion 54B, and the third groove portion 55A and the fourth groove portion 55B (the outer periphery 53A of the full floating bearing 5B). ) To the inner periphery 57A of the full floating bearing 5B.
- These oil holes 58A function as oil passages for supplying the lubricating oil supplied to the third groove portion 55A and the fourth groove portion 55B to the inner periphery 57A side of the full floating bearing 5B.
- the lubricating oil supplied to the inner periphery 57A side of the full floating bearing 5B is supplied between the inner periphery 57A of the full floating bearing 5B and the turbine shaft 1 to form an oil film damper and a lubricating oil film.
- the diameter of outer periphery 53A of full floating bearing 5B is set so as to secure a gap for forming an oil film damper (hereinafter also referred to as “oil film damper forming gap”) with bearing support surface 89B of bearing housing 8B.
- the oil film damper forming portion 59A, the groove portions 54A, 54B, 55A, and 55B described above, and the foreign matter regulating gap forming portion 50A are formed.
- the oil film damper forming portion 59A is formed on the impeller 3 side from the third groove portion 55A, on the turbine blade 2 side from the fourth groove portion 55B, and between the first groove portion 54A and the second groove portion 54B.
- the foreign matter regulating gap forming part 50A is formed between the first groove part 54A and the third groove part 55A, and between the second groove part 54B and the fourth groove part 55B.
- These foreign matter restriction gap forming portions 50A form a foreign matter restriction gap 91 that does not allow foreign matters larger than a certain size to pass through due to the gap with the bearing support surface 89B.
- the first groove portion 54A and the second groove portion 54B of the full floating bearing 5B are formed between the bearing support surface 89B and the bearing support surface 89B of the bearing housing 8B in the present embodiment.
- a foreign matter collecting portion 87 that communicates is provided at the lowest position of each annular oil passage.
- the foreign matter collecting part 87 may be a through hole as shown in the figure, or may be a foreign matter collecting part 87A (see FIG. 3) consisting of the above-described recesses.
- recovery part 87 or 87A may be connected to positions other than the lowest position with respect to the annular oil path.
- each part of the full floating bearing 5B are set as in the first embodiment. That is, the maximum value of the radial clearance of the foreign matter regulating clearance 91 is set smaller than the minimum value of the inner diameter of the oil hole 58A. This reduces the possibility that the oil hole 58A is blocked by foreign matter in the lubricating oil.
- the sum of the flow passage area of the oil hole 58A and the flow passage area of the clearance space 9C (gap space between the bearing support surface 89B and the outer periphery of the full floating bearing 5B) downstream from the inlet of the oil hole 58A is the foreign matter regulation.
- the flow path area of the gap 91 is smaller. For this reason, the amount of oil supplied to the turbine shaft 1 side through the oil hole 58A can be sufficiently secured without increasing the amount of oil and hydraulic pressure of the lubricating oil to be supplied.
- a sufficient amount of oil can be supplied to the clearance space 9C downstream of the third groove portion 55A and the fourth groove portion 55B provided with the oil holes 58A, and a good oil film damper can be formed in the clearance space 9C. it can.
- the bearing device provided in the turbocharger according to the present embodiment is the same as the bearing holder 7 according to the first embodiment, except that the second groove 55 is omitted, and the branch path 82 of the lubricating oil supply path 81 includes the third groove 74 and the bearing holder. It communicates with an annular oil passage formed between the support surface 89 (direct communication without an oil film damper forming gap).
- the third groove portion 74 has a tapered bottom surface 74 b inclined with respect to the axis of the turbine shaft 1.
- the bottom surface 74b is reduced in diameter from the turbine blade 2 side toward the impeller 3 side with the axis of the turbine shaft 1 as the center.
- the foreign matter regulating gap 91A that does not allow the passage of foreign matters of a certain size or larger includes the outer circumferential line L1 that passes through the portion 761 that is closest to the axis of the rotor 1 in the inlet contour of the lubricating oil ejection hole 76, and the bearing. It is formed by a radial clearance between the holder support surface 89 and the holder support surface 89.
- the downstream end of the branch path 82 of the lubricant oil supply path 81 is open to an annular oil path formed between the third groove portion and the bearing holder support surface 89 in the region S described later.
- the region S is a region on one side of the annular oil passage composed of a radial clearance larger than the radial clearance of the foreign matter regulating gap 91.
- the region S is a region closer to the axial compressor 3 than the foreign matter regulating gap 91.
- the foreign material collection part 87 is provided on the bearing holder support surface 89, and the foreign material collection part 87 has the third groove 74 on the bearing holder support surface 89.
- the foreign material recovery part 87 may be a through-hole, or may be a foreign material recovery part 87A (see FIG. 3) consisting of the aforementioned recesses.
- recovery part 87 or 87A may be connected to positions other than the lowest position with respect to the annular oil path.
- the turbocharger having the bearing holder 7A configured as described above, when lubricating oil is discharged and supplied from the oil supply hole 86 at a certain pressure or higher (more than the pressure necessary to form the oil film damper), The lubricating oil is supplied to the first groove portion 72 and the third groove portion 74 through the lubricating oil supply path 81 and the branch paths 82 and 82. Then, the lubricating oil is supplied to the gap space 9 and the like through the first groove portion 72 and the third groove portion 74, thereby forming an oil film damper. The lubricating oil in the third groove 74 is ejected from the lubricating oil ejection hole 76 toward the ball bearing 5.
- the maximum value C 2 + C 3 of the radial clearance of the foreign matter restricting gap 91A is smaller than the minimum value d of the inner diameter of the lubricating oil ejection hole 76 from Equation 6 described above, and therefore can pass through the foreign matter restricting gap 91A.
- the foreign matter passes through the lubricating oil ejection hole 76. Therefore, the possibility that the lubricating oil ejection hole 76 is blocked by foreign matter in the lubricating oil is reduced.
- the foreign matter that could not pass through the foreign matter regulating gap 91A falls below the third groove portion 74 and is collected by the foreign matter collecting portion 87.
- the foreign matter collected in the foreign matter collection part 87 is further discharged downward from the small diameter hole part 872 of the foreign matter collection part 87.
- the present invention can be applied to, for example, a bearing device including an oil film damper formed between the bearing housing and a bearing portion that supports the turbine shaft in the bearing housing.
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Abstract
軸受ハウジング内でタービン軸を支持するベアリング部を備えるターボチャージャにおいて、上記ベアリング部を外周から内周に亘って貫通する油路が潤滑油中に混入した異物によって閉塞される可能性を低減する軸受装置を提供する。 タービン軸1をベアリングハウジング8内で支持するベアリング部と、ベアリングハウジング8とベアリング部のベアリングホルダ7との間に周方向に形成された環状油路73と、ベアリング部の外周から内周に亘って貫通し、前記環状油路73からオイルが供給されるように配設された潤滑油噴出孔76と、を備え、環状油路と潤滑油噴出孔76との間に、ベアリングホルダ7の外周71とベアリングハウジング8との隙間からなる異物規制隙間91が形成され、この異物規制隙間91の径方向隙間の最大値C1が、潤滑油噴出孔76の内径寸法の最小値dより小さい。
Description
本発明は、ベアリングハウジング内でロータ軸を支持するベアリング部を備えた軸受装置に関する。特にベアリング部を外周から内周に亘って貫通した油孔を有する軸受装置に関する。
この種の軸受装置を備えるターボチャージャの一例を図7に示す。図7では、タービン軸101の一端部にタービンブレード102が回転一体に設けられ、タービン軸101の他端部にコンプレッサのインペラ103が回転一体に設けられている。
タービン軸101は、ベアリングハウジング108内で、ベアリングホルダ107とボールベアリング105とからなるベアリング部によって回転自在に支持されている。ボールベアリング105,105は、ベアリングホルダ107の両端部内に嵌め込まれている。
ベアリングホルダ107は、略円筒形状をしており、ベアリングハウジング108内に所定の径方向隙間を確保して嵌め込まれている。ベアリングホルダ107の外周1071には、周方向に2つの溝部1073,1074が形成されており、これらの溝部1073,1074とベアリングハウジング108内のベアリングホルダ支持面1081とで環状油路が形成されている。
タービンブレード102側の溝部1074には、ベアリングホルダ107の内周に通じる潤滑油噴出孔(所謂オイルジェット)1085が形成されており、溝部1074内の潤滑油はこの潤滑油噴出孔1085を通じて、タービンブレード102側から熱影響を受け易い図中右側のボールベアリング105に向かって噴出され、このボールベアリング105を冷却するようになっている。
特許文献1~3には、既述の潤滑油噴出孔を有する軸受装置を備えるターボチャージャが開示されている。
なお、特許文献4には、潤滑油噴出孔の記載はないが、潤滑油路の途中に円柱状空間からなる異物溜りが設けられ、この異物溜まりにより潤滑油中の異物を除去する技術が開示されている。
ところで、軸受部を潤滑・冷却するための潤滑油には、加工時のバリや鋳砂等の異物が混入していることがある。この場合、ベアリング部を外周から内周に亘って貫通した油孔、例えば既述の潤滑油噴出孔(オイルジェット)、が潤滑油に混入した異物によって閉塞する可能性がある。潤滑油噴出孔が閉塞すると、ボールベアリングの温度が上昇し、ボールベアリング内で適切な油膜を維持できなくなるおそれがある。
また、ベアリング部がフローティングベアリング(セミフローティングベアリング又はフルフローティングベアリング)である場合は、上記油孔は、フローティングベアリングを外周から内周に亘って貫通し、ベアリングハウジング側から供給される潤滑油をタービン軸側へ供給する油路となる。この場合、上記油孔が閉塞すると、タービン軸とフローティングベアリングとの間で適切な油膜を維持できないおそれがある。
もちろん、専らターボチャージャのために目の細かいオイルフィルタを設置すれば、上記油孔が異物によって閉塞する可能性を低減することができる。しかし、そうすれば、部品点数が増加して、オイルフィルタを含めた装置の体格が大きくなってしまうなどの別の問題が生じる。
本発明は、かかる問題点に鑑みて創案されたものであり、オイルフィルタ等の別部品を設けることなく、ベアリング部を外周から内周に亘って貫通する油孔がオイル内に混入した異物によって閉塞される可能性を低減することができる軸受装置を提供することを目的とする。
本発明の軸受装置は、上記課題を解決するために、以下のように構成されている。
すなわち、本発明の軸受装置は、ベアリングハウジング内でタービン軸を支持するベアリング部と、前記ベアリングハウジングと前記ベアリング部との間で周方向に形成された環状油路と、前記ベアリング部の外周から内周に亘って貫通し、前記環状油路からオイルが供給されるように配設された油孔と、を備えるものを前提とし、前記環状油路と前記油孔との間に、前記ベアリング部と前記ベアリングハウジングとの隙間からなる異物規制隙間が形成されており、この異物規制隙間の径方向隙間の最大値が、前記油孔の内径の最小値より小さくなっていることを特徴とするものである。
かかる構成を備える軸受装置によれば、異物規制隙間の径方向隙間の最大値が、油孔の内径の最小値より小さくなっていることから、異物規制隙間を通過できる異物は、油孔を通過する可能性が高くなる。これにより、油孔がオイルに混入している異物によって閉塞される可能性が低減する。
前記ベアリング部は、前記ベアリングハウジングとの間でオイルフィルムダンパを形成しながら同ベアリングハウジング内でロータ軸を支持するものであってもよい。
かかる構成を備える軸受装置によれば、専らこの軸受装置のためのオイルフィルタを設置することなく、上記油孔がオイルに混入している異物によって閉塞する可能性を低減できることから、オイルフィルタ設置による供給油量・油圧の低下を懸念することなく、オイルフィルムダンパを形成するために必要な油量・油圧を確保することができる。
また、上記軸受装置において、前記油孔の流路面積と、前記異物規制隙間の下流側でオイルフィルムダンパを形成するオイルフィルムダンパ形成隙間の流路面積との和が、前記異物規制隙間の流路面積より小さくなっていることが望ましい。
かかる構成を備える軸受装置によれば、この軸受装置に供給するオイルの油量・油圧を増加させなくても、油孔から吐出するオイルの必要油量や、上記オイルフィルムダンパ形成隙間に供給されるオイルの必要油量を容易に確保することができる。
前記ベアリング部は、例えば、前記ベアリングハウジング内に内嵌され、同ベアリングハウジングとの間でオイルフィルムダンパを形成するベアリングホルダと、このベアリングホルダ内でタービン軸を支持するボールベアリングとからなり、前記環状油路は、前記ベアリングハウジングと前記ベアリングホルダとの間で周方向に形成されており、前記油孔は、前記ベアリングホルダを外周から内周に亘って貫通し、前記環状油路から前記異物規制隙間を介してオイルが供給されるように配設され、前記ボールベアリング又は前記ボールベアリングの近傍に向かってオイルを噴出するオイル噴出孔である。
前記ベアリング部は、例えば、前記ベアリングハウジング内に軸線回りに回転不能に内嵌されたセミフローティングベアリングである。
前記ベアリング部は、例えば、前記ベアリングハウジング内に軸線回りに回転自在に内嵌されたフルフローティングベアリングである。
また、本発明の軸受装置は、以下のように構成されてもよい。
すなわち、本発明の軸受装置は、外周に周方向に形成された溝部を有し、ベアリングハウジング内でロータ軸を支持するベアリング部と、前記ベアリングハウジングに設けられて、前記ベアリングハウジングと前記ベアリング部の溝部との間で周方向に形成される環状油路に連通するオイル供給路と、前記ベアリング部の溝部から同ベアリング部の内周に亘って貫通し、前記環状油路からオイルが供給されるように配設された油孔と、を備えるものである。前記溝部は、前記ロータ軸の軸線を中心として傾斜したテーパ状の底面を有する。前記油孔の入口輪郭のうち最も前記ロータの軸線に近い部分を周方向に通過する外周線と、前記ベアリングハウジングとの隙間から異物規制隙間が形成されている。この異物規制隙間の径方向隙間の最大値は、前記油孔の内径の最小値より小さくなっており、前記オイル供給路の下流端は、前記異物規制隙間の径方向隙間より大きい径方向隙間からなる環状油路の片側領域に対して開口している。
かかる構成を備える軸受装置によれば、異物規制隙間の径方向隙間の最大値が、油孔の内径の最小値より小さくなっており、かつ、オイル供給路の下流端は、異物規制隙間の径方向隙間より大きい径方向隙間からなる環状油路の片側領域に対して開口していることから、環状油路に供給されたオイルに混入している異物は必ず異物形成隙間を通過する。そして、この異物規制隙間を通過できる異物は、油孔を通過する可能性が高いので、油孔がオイルに混入している異物によって閉塞される可能性が低減する。
前記ベアリング部は、前記ベアリングハウジングとの間でオイルフィルムダンパを形成しながら同ベアリングハウジング内でロータ軸を支持するものであってもよい。
かかる構成を備える軸受装置によれば、専らこの軸受装置のためのオイルフィルタを設置することなく、上記油孔がオイルに混入している異物によって閉塞する可能性を低減できる。これにより、オイルフィルタ設置による供給油量・油圧の低下を懸念することなく、オイルフィルムダンパを形成するために必要な油量・油圧を確保することができる。
前記ベアリング部は、例えば、前記ベアリングハウジング内に内嵌され、同ベアリングハウジングとの間でオイルフィルムダンパを形成するベアリングホルダと、このベアリングホルダ内でロータ軸を支持するボールベアリングとからなり、前記ベアリング部の溝部は、前記ベアリングホルダの外周に周方向に形成されており、前記環状油路は、前記ベアリングハウジングと前記ベアリングホルダの溝部との間で周方向に形成されており、前記油孔は、前記ベアリングホルダの溝部の底面から同ベアリングホルダの内周に亘って貫通し、前記環状油路から前記異物規制隙間を介してオイルが供給されるように配設され、前記ボールベアリング又は前記ボールベアリングの近傍に向かってオイルを噴出するオイル噴出孔である。
前記ベアリングハウジングには、前記環状油路内の異物を回収するために、同環状油路に連通する貫通孔が形成されていることが好ましい。
かかる構成を備える軸受装置によれば、異物規制隙間を通過することができなかったオイル中の異物は、上記環状油路から上記貫通孔に回収されてベアリングハウジングから排出される。これにより、異物が環状油路内に残存して異物規制隙間に噛み込む可能性を低減できる。
また、前記ベアリングハウジングには、前記環状油路内の異物を回収するために、同環状油路に連通する凹部が形成されていることが好ましい。
かかる構成を備える軸受装置によれば、異物規制隙間を通過することができなかったオイル中の異物は、環状油路から上記凹部に回収される。これにより、異物が環状油路内に残存して異物規制隙間に噛み込む可能性を低減できる。また、異物回収のために、貫通孔ではなく、凹部を採用したことにより、環状油路内での油圧低下が抑制される。これにより、オイルフィルムダンパ形成隙間での油圧を維持し易くなり、良好なオイルフィルムダンパを形成し易くなる。
また、前記ベアリングハウジングには、前記環状油路内の異物を回収するために、同環状油路の最下位置に連通する貫通孔が形成されていることが更に好ましい。
かかる構成を備える軸受装置によれば、異物規制隙間を通過することができなかったオイル中の異物、特にオイルに対して沈殿し易い異物は、環状油路の最下位置まで落下して上記貫通孔に回収されベアリングハウジングから排出される。これにより、異物が環状油路内に残存して異物規制隙間に噛み込む可能性を更に低減できる。
また、前記ベアリングハウジングには、前記環状油路内の異物を回収するために、同環状油路の最下位置に連通する凹部が形成されていることが更に好ましい。
かかる構成を備える軸受装置によれば、異物規制隙間を通過することができなかったオイル中の異物、特にオイルに対して沈殿し易い異物は、環状油路の最下位置まで落下して上記凹部に回収される。これにより、異物が環状油路内に残存して異物規制隙間に噛み込む可能性を更に低減できる。また、異物回収のために、貫通孔ではなく、凹部を採用したことにより、環状油路内での油圧低下が抑制される。これにより、オイルフィルムダンパ形成隙間での油圧を維持し易くなり、良好なオイルフィルムダンパを形成し易くなる。
本発明によれば、オイルフィルタ等の別部品を設けることなく、ベアリング部を外周から内周に亘って貫通する油孔がオイル内に混入した異物によって閉塞される可能性を低減することができる。
[第1の実施形態]
-ターボチャージャの構成-
以下、本発明の第1の実施の形態について説明する。
-ターボチャージャの構成-
以下、本発明の第1の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の軸受装置を含むターボチャージャの断面図である。図2は図1の要部拡大図である。
図1に示すように、タービン軸1(ロータ軸)の一端部には、タービンブレード2が回転一体に設けられ、タービン軸1の他端部には、コンプレッサのインペラ3が回転一体に設けられている。タービンブレード2は、タービンハウジング内の排気ガス流路に設置されており、排気ガス流路を流れる排気ガスによって回転される。インペラ3は、コンプレッサハウジング(不図示)内の新気流路に設置されている。インペラ3は、タービン軸1を介して伝達されるタービンブレード2の回転トルクによって回転され、新気を加圧しながら図示しない吸気サージタンクへ送り込む。
タービン軸1は、ベアリングハウジング8内で、ベアリングホルダ7および一対のボールベアリング5,5からなるベアリング部によって回転自在に支持されている。
上記ボールベアリング5,5は、回転軸に対して垂直な方向への荷重を支えるラジアル軸受であり、後述するベアリングホルダ7の両端部内に嵌め込まれている。なお、符号11は、ボールベアリング5,5の内輪51,51間においてタービン軸1の外周に外嵌されたスリーブ11であり、ボールベアリング5,5の内輪51,51間の距離を維持するために設けられている。
ベアリングホルダ7は、略円筒形状をしており、ベアリングハウジング8内に、回転不能に嵌め込まれている。すなわち、ベアリングホルダ7は、その円筒軸線回りに回転しないように、ベアリングハウジング8に対してピン6にて固定されている。但し、オイルフィルムダンパを形成するために、ベアリングホルダ7とベアリングハウジング8との間には所定の隙間が確保されており、この隙間の範囲内で径方向への移動が可能となっている。
また、図2に示すように、ベアリングホルダ7の外周71には、周方向に沿って第1溝部72、第2溝部73および第3溝部74が互いに間隔をおいて平行に形成されている。これらの溝部72~74とベアリングハウジング8内に形成された、円筒状のベアリングホルダ支持面89との間で環状油路が形成される。
第1溝部72および第2溝部73がベアリングホルダ支持面89との間に形成する各環状油路には、後述する潤滑油供給路81の分岐路82,82が連通しており、この分岐路82,82から潤滑油が供給される。これら第1溝部72および第2溝部73に供給された潤滑油は、タービン軸1の軸線方向両側に流れ出し、ベアリングホルダ7の外周71とベアリングハウジング8のベアリングホルダ支持面89との間に形成される略円環状の隙間空間9に供給される。隙間空間9に供給された潤滑油は、ベアリングホルダ7とベアリングハウジング8との間で振動を減衰するオイルフィルムダンパを形成する。
また、第1溝部72および第2溝部73からタービン軸1の軸線方向両側に供給される潤滑油は、第3溝部74、ベアリングホルダ7の両端面75,75とその対向壁との隙間(不図示)、両ボールベアリング5,5、タービン軸1などにも供給される。
第3溝部74は、既述の溝部72~74の中で最もタービンブレード2側に設けられており、この第3溝部74からベアリングホルダ7の内周79に通じる潤滑油噴出孔(所謂オイルジェット)76が形成されている。
上記潤滑油噴出孔76は、ボールベアリング5又はボールベアリング5の近傍に向かって潤滑油を噴出し、ボールベアリング5を冷却するために設けられている。なお、図1において、潤滑油噴出孔76は、ベアリングホルダ7の内周側の方が小径となった大小2段の異径孔となっている。
符号781は、ベアリングホルダ7の下部に形成され、ベアリングホルダの内周79と外周71を連通する潤滑油の排出口である。この排出口781は、ベアリングホルダ7内に流れ込んだ潤滑油を下方に排出するために設けられている。
ベアリングハウジング8は、タービンハウジングとコンプレッサハウジングとの間に連結されている。このベアリングハウジング8には、潤滑油を供給する油路である潤滑油供給路81が形成されている。この潤滑油供給路81は、下流側で2箇所に分岐しており、ベアリングホルダ7の第1溝部72および第2溝部73がベアリングホルダ支持面89との間に形成する各環状油路に連通(後述する異物規制隙間、オイルフィルムダンパ形成隙間を介在することなく直接的に連通)している。
また、ベアリングハウジング8のベアリングホルダ支持面89には、ベアリングホルダ7の第2溝部73がベアリングホルダ支持面89との間に形成する環状油路の最下位置に連通する異物回収部87が設けられている。なお、異物回収部87は、後述する異物規制隙間、オイルフィルムダンパ形成隙間を介在することなく上記環状油路に直接的に連通している。この異物回収部87は、ベアリングホルダ7の第2溝部73から沈殿した異物を回収するために設けられている。図面に例示する異物回収部87は、ベアリングハウジング8のベアリングホルダ支持面89の最下位置に形成され、ベアリングハウジング8の周壁891を貫通した貫通孔である。この異物回収部87は、大径孔部871と、これより小径で大径孔部871の下方に連続して設けられた小径孔部872とからなる。大径孔部871は、好ましくは、第2溝部73の溝幅寸法と同寸法又はその寸法より若干大きい内径を有する。但し、大径孔部871は、排出口781、第3溝部74に連通しないものとすることが好ましい。また、小径孔部872の寸法については、良好なオイルフィルムダンパを形成するために、その開口面積はできるだけ小さい方が好ましい。なお、異物回収部87は、環状油路に対して最下位置以外の位置で連通したものであってもよい。
符号84は、上記排出口781に連続するように、ベアリングハウジング8の周壁891の最下位置に形成された潤滑油の排出口である。この排出口84も、ベアリングホルダ7内に流れ込んだ潤滑油を下方に排出するために設けられている。
符号88は、ターボチャージャの排油口であり、上記排出口781,84、その他の箇所から流れ出た潤滑油がこの排油口88からターボチャージャの下方に排出される。
-ベアリングホルダの寸法-
つぎに、ベアリングホルダ7の寸法について図2を参照して説明する。ベアリングホルダ7の外周71は、ベアリングハウジング8のベアリングホルダ支持面89との間にオイルフィルムダンパを形成する隙間(以下「オイルフィルムダンパ形成隙間」ともいう。)を確保するようにその直径φDが設定されたオイルフィルムダンパ形成部77と、既述の第1溝部72~第3溝部74と、後述する異物規制隙間形成部70とが形成されている。
つぎに、ベアリングホルダ7の寸法について図2を参照して説明する。ベアリングホルダ7の外周71は、ベアリングハウジング8のベアリングホルダ支持面89との間にオイルフィルムダンパを形成する隙間(以下「オイルフィルムダンパ形成隙間」ともいう。)を確保するようにその直径φDが設定されたオイルフィルムダンパ形成部77と、既述の第1溝部72~第3溝部74と、後述する異物規制隙間形成部70とが形成されている。
オイルフィルムダンパ形成部77は、第1溝部72よりインペラ3側と、第1溝部72と第2溝部73との間と、第3溝部74よりタービンブレード2側とに形成されている。オイルフィルムダンパ形成部77の直径φDはベアリングハウジング8のベアリングホルダ支持面89に対して径方向隙間の最大値(ベアリングホルダ支持面89の内径とオイルフィルムダンパ形成部77の外径との差)がC2となるように設定されている。ここで、径方向隙間の最大値C2は、例えば0.1mm程度とすることができる。
異物規制隙間形成部70は、ベアリングホルダ7の外周71の第2溝部73と第3溝部74との間に形成されている。この異物規制隙間形成部70は、ベアリングハウジング8のベアリングホルダ支持面89との隙間で、一定サイズ以上の異物を通さない異物規制隙間91を形成する。この異物規制隙間91の径方向隙間の最大値をC1で表す。
ところで、既述の各寸法C1、C2、Dと潤滑油噴出孔76の内径の最小値dとは、次式1を満たしている。
C2+d2/2D < C1 < d・・・(1)
この式1より次式2
C2+d2/2D < C1・・・(2)
を取り出し、両辺にπD/2を掛けると、
C2πD/2+πd2/4 < C1πD/2・・・(3)
となる。
この式1より次式2
C2+d2/2D < C1・・・(2)
を取り出し、両辺にπD/2を掛けると、
C2πD/2+πd2/4 < C1πD/2・・・(3)
となる。
このうち、C2πD/2は、オイルフィルムダンパ形成部77とベアリングホルダ支持面89との間を通る潤滑油の流路面積である。πd2/4は、潤滑油噴出孔76の流路面積である。C1πD/2は、異物規制隙間91を通る潤滑油の流路面積である。
また、異物回収部87の小径孔部872の内径φZは、次式4を満たす。
Z > C1・・・(4)
例えば上記数式1~4の条件を満たす寸法として、C1=0.2mm、C2=0.1mm、d=0.6、D=21、Z=1.5が一例として挙げられる。
例えば上記数式1~4の条件を満たす寸法として、C1=0.2mm、C2=0.1mm、d=0.6、D=21、Z=1.5が一例として挙げられる。
以上のように各部の寸法が設定されたベアリングホルダ7およびベアリングハウジング8を有するターボチャージャにおいては、給油孔86から一定の圧力以上(オイルフィルムダンパを形成するのに必要な圧力以上)で潤滑油が吐出供給されると、その潤滑油は潤滑油供給路81、分岐路82,82を通じて、先ず、第1溝部72および第2溝部73に供給される。そして、これらの第1溝部72および第2溝部73を介して、第3溝部74、隙間空間9等に潤滑油が供給され、これにより、オイルフィルムダンパが形成され、潤滑油噴出孔76から潤滑油が噴出する。
このとき、異物規制隙間91の径方向隙間の最大値C1と潤滑油噴出孔76の内径の最小値dとの関係は既述の式1より、
C1 < d・・・(5)
となるので、異物規制隙間91を通過可能な異物は、潤滑油噴出孔76を通過する可能性が高い。したがって、潤滑油噴出孔76が潤滑油中の異物により閉塞される可能性が低減する。
C1 < d・・・(5)
となるので、異物規制隙間91を通過可能な異物は、潤滑油噴出孔76を通過する可能性が高い。したがって、潤滑油噴出孔76が潤滑油中の異物により閉塞される可能性が低減する。
また、異物規制隙間91を通過することができなかった異物は、第2溝部73の下方に落下して異物回収部87に回収される。異物回収部87に回収された異物は、さらに異物回収部87の小径孔部872から下方へ排出される。このため、第2溝部73の下部に異物が堆積することがなく、第2溝部73内に異物が残存して異物規制隙間91に噛み込む可能性を低減できる。
また、潤滑油供給孔76とこの潤滑油供給孔76の入口より下流側となる隙間空間9Aに供給される潤滑油は異物規制隙間91を通過して供給される。しかし、既述の式3に示されるように、潤滑油供給孔76の流路面積と上記隙間空間(オイルフィルムダンパ形成隙間)9Aの流路面積との和が、異物規制隙間91の流路面積より小さくなっている。このため、供給する潤滑油の油量・油圧を増加させることなく、潤滑油噴出孔76から噴出する潤滑油の油量を従来例に係るターボチャージャ(図7参照)と同程度確保することができる。また、潤滑油噴出孔76が設けられた第3溝部74より下流側の隙間空間9Aにも十分な油量を供給でき、当該隙間空間9Aに良好なオイルフィルムダンパを形成することができる。
また、本実施形態に係る軸受装置によれば、専らターボチャージャのために目の細かいオイルフィルタを設置することなく、潤滑油噴出孔が異物によって閉塞する可能性を低減することができる。つまり、目の細かいオイルフィルタ等の別部品を設けると、ターボチャージャの体格の肥大化、部品点数の増加、オイルフィルムダンパの油圧低下などの問題を生じるが、本実施形態に係る軸受装置によれば、そのような問題を生じることなく、潤滑油噴出孔が異物によって閉塞する可能性を低減することができる。
また、本実施形態に係る軸受装置によれば、潤滑油噴出孔76に近い位置(ベアリングホルダ7の全長範囲内)に異物規制隙間91が設けられているので、例えば、ベアリングハウジング8内の潤滑油供給路81など、潤滑油噴出孔76に比較的近い場所で発生する切粉等の異物が潤滑油噴出孔76へ侵入することも抑制することができる。
また、本実施形態に係る軸受装置によれば、潤滑油噴出孔の孔径を大きくすることなく、潤滑油噴出孔が異物によって閉塞する可能性を低減することができる。つまり、潤滑油噴出孔の孔径を大きくした場合、潤滑油噴出孔から噴出する潤滑油の勢いを維持するために、上流側のオイル供給装置(オイルポンプ)の能力(供給油量・油圧)を高めることが必要となるが、そうすると、軸受部における油量が増大し、オイルの攪拌抵抗も増大する。その結果、ターボチャージャの駆動レスポンスが悪化するおそれがある。また、上流側のオイル供給装置の能力を高めると、オイルが新気流路や排気ガス流路へ漏出するおそれが生じる。しかし、本実施形態に係る軸受装置によればオイル供給装置の能力を高めることなく、潤滑油噴出孔が異物によって閉塞する可能性を低減することができるので、オイル供給装置の能力を高めることに伴う上記問題は発生しない。
-異物回収部の変形例-
既述の異物回収部87は、ベアリングハウジング8の周壁891を貫通して、第2溝部73内と、圧力解放領域(大気圧に近い領域)である廃油空間80とを連通している。このため、第2溝部73内の圧力が低下し、良好なオイルフィルムダンパを維持できなくなることも考えられる。第2溝部73内およびオイルフィルムダンパ形成隙間内の油圧を維持するためには、上流側のオイル供給装置(オイルポンプ)の能力(供給油量・油圧)を高めなければならない。
既述の異物回収部87は、ベアリングハウジング8の周壁891を貫通して、第2溝部73内と、圧力解放領域(大気圧に近い領域)である廃油空間80とを連通している。このため、第2溝部73内の圧力が低下し、良好なオイルフィルムダンパを維持できなくなることも考えられる。第2溝部73内およびオイルフィルムダンパ形成隙間内の油圧を維持するためには、上流側のオイル供給装置(オイルポンプ)の能力(供給油量・油圧)を高めなければならない。
しかし、図3に示すように、異物回収部87Aを圧力解放領域と直接連通しない有底タイプの凹部とすることで、第2溝部73内の圧力は維持される。なお、この異物回収部87Aもベアリングハウジング8において第2溝部73がベアリングホルダ支持面89との間に形成する環状油路の最下位置に連通(異物規制隙間、オイルフィルムダンパ形成隙間を介在することなく直接的に連通)する位置に設けられており、ベアリングハウジング8のベアリングホルダ支持面89の最下位置に設けられている。また、この異物回収部87Aも、排出口781、第3溝部74に連通しないようにすることが好ましい。なお、異物回収部87Aは、環状油路に対して最下位置以外の位置で連通したものであってもよい。
[第2の実施形態]
つぎに第2の実施形態について図4に基づいて説明する。なお、第1の実施形態における構成と同様のものについては同符号を付して説明を省略する。
つぎに第2の実施形態について図4に基づいて説明する。なお、第1の実施形態における構成と同様のものについては同符号を付して説明を省略する。
本実施形態におけるターボチャージャが備える軸受装置は、タービン軸1をベアリングハウジング8A内で支持する軸受部として、セミフローティングベアリング5Aを採用したものである。
セミフローティングベアリング5Aは、略円筒形状をしており、ベアリングハウジング8A内に回転不能に嵌め込まれている。すなわち、セミフローティングベアリング5Aは、その円筒軸線回りに回転しないように、ベアリングハウジング8Aに対してピン6にて固定されている。但し、セミフローティングベアリング5Aとベアリングハウジング8Aとの間でオイルフィルムダンパを形成するために、セミフローティングベアリング5Aとベアリングハウジング8Aとの間には所定の隙間が確保されており、この隙間の範囲内でセミフローティングベアリング5Aは径方向への移動が可能となっている。
また、セミフローティングベアリング5Aの外周53には、周方向に沿って第1溝部54および第2溝部55が互いに間隔をあけて形成されている。これらの溝部54,55とベアリングハウジング8A内の円筒状のベアリング支持面89Aとの間で環状油路が形成される。この環状油路はベアリングハウジング8A内に設けられた潤滑油供給路81に連通(異物規制隙間、オイルフィルムダンパ形成隙間を介在することなく直接的に連通)しており、この潤滑油供給路81から潤滑油が直接供給されるようになっている。この第1溝部54に供給された潤滑油は、タービン軸1の軸線方向両側に流れ出し、セミフローティングベアリング5Aの外周53とベアリングハウジング8Aのベアリング支持面89Aとの間に形成される略円環状の隙間空間9Bに供給される。隙間空間9Bに供給された潤滑油は、セミフローティングベアリング5Aとベアリングハウジング8Aとの間で振動を減衰するオイルフィルムダンパを形成する。
また、隙間空間9Bに供給される潤滑油は、第2溝部55、セミフローティングベアリング5Aの両端面とその対向面との隙間(不図示)、タービン軸1などにも供給される。
第2溝部55は、第1溝部54よりもタービンブレード2側に設けられており、この第2溝部55からセミフロートベアリング5Aの内周57に通じる油孔58が形成されている。この油孔58は、第2溝部55に供給された潤滑油をセミフローティングベアリング5Aの内周57側に供給する油路として機能する。セミフローティングベアリング5Aの内周57側に供給された潤滑油は、セミフローティングベアリング5Aの内周57とタービン軸1との間に供給されオイルフィルムダンパおよび潤滑油膜を形成する。
セミフローティングベアリング5Aの外周53は、ベアリングハウジング8Aのベアリング支持面89Aとの間でオイルフィルムダンパを形成する隙間(以下「オイルフィルムダンパ形成隙間」ともいう。)を確保するようにその直径が設定されたオイルフィルムダンパ形成部59と、既述の溝部54,55と、異物規制隙間形成部50とが形成されている。オイルフィルムダンパ形成部59は、第1溝部54よりインペラ3側と、第2溝部55よりタービンブレード2側とに形成されている。
また、異物規制隙間形成部50は、第1溝部54と第2溝部55との間に形成されており、ベアリングハウジング8Aのベアリング支持面89Aとの隙間で、一定サイズ以上の異物を通さない異物規制隙間91を形成する。
また、第1の実施形態と同様に、本実施形態におけるベアリングハウジング8Aのベアリング支持面89Aにも、セミフローティングベアリング5Aの第1溝部54がベアリング支持面89Aとの間に形成する環状油路の最下位置に連通(異物規制隙間、オイルフィルムダンパ形成隙間を介在することなく直接的に連通)する異物回収部87が設けられている。異物回収部87は図示するように貫通孔からなるものであってもよいし、既述の凹部からなる異物回収部87A(図3参照)であってもよい。また、異物回収部87又は87Aは、環状油路に対して最下位置以外の位置で連通したものであってもよい。
また、本実施形態においても、第1の実施形態と同様にセミフローティングベアリング5Aの各部の寸法が設定されている。すなわち、異物規制隙間91の径方向隙間の最大値が油孔58の内径の最小値より小さく設定されている。これにより潤滑油中の異物で油孔58が閉塞される可能性が低減する。
また、油孔58の流路面積と油孔58の入口より下流側の隙間空間9B(ベアリング支持面89Aとセミフローティングベアリング5Aの外周との隙間空間)の流路面積との和が、異物規制隙間91の流路面積より小さくなっている。このため、供給する潤滑油の油量・油圧を増加させることなく、油孔58を通じてタービン軸1側へ供給する油量を十分に確保することができる。また、油孔58が設けられた第2溝部55より下流側の隙間空間9Bにも十分な油量を供給でき、当該隙間空間9Bに良好なオイルフィルムダンパを形成することができる。
[第3の実施形態]
つぎに第3の実施形態について図5に基づいて説明する。なお、第1の実施形態における構成と同様のものについては同符号を付して説明を省略する。
つぎに第3の実施形態について図5に基づいて説明する。なお、第1の実施形態における構成と同様のものについては同符号を付して説明を省略する。
本実施形態におけるターボチャージャが備える軸受装置は、タービン軸1をベアリングハウジング8B内で支持する軸受部として、フルフローティングベアリング5Bを採用したものである。
フルフローティングベアリング5Bは、略円筒形状をしており、ベアリングハウジング8B内に回転自在に嵌め込まれている。また、オイルフィルムダンパおよび潤滑油膜を形成するために、フルフローティングベアリング5Bとベアリングハウジング8Bとの間には所定の隙間が確保されており、この隙間の範囲内で径方向への移動が可能となっている。
符号92は、タービン軸1のスラスト力を回転しつつ受けるスラストベアリングであり、符号93はタービン軸1に回転一体に外嵌され、スラストベアリング92に対して軸線方向に係合したリング部材である。また、符号94は、ベアリングハウジング8B内に固定された規制部材である。フルフローティングベアリング5Bは上記リング部材93と規制部材94とによって軸線方向への移動が所定範囲に限定されている。
また、フルフローティングベアリング5Bの外周53Aには、周方向に沿って第1溝部54A、第2溝部54B、第3溝部55Aおよび第4溝部55Bが互いに間隔をあけて形成されている。これらの溝部54A,54B,55A,55Bとベアリングハウジング8B内の円筒状のベアリング支持面89Bとの間で環状油路が形成される。第1溝部54Aおよび第2溝部54Bがベアリング支持面89Bとの間に形成する各環状油路にはベアリングハウジング8B内に設けられた潤滑油供給路81の分岐路82,82が連通(異物規制隙間、オイルフィルムダンパ形成隙間を介在することなく直接的に連通)しており、この分岐路82,82からそれぞれ潤滑油が直接供給されるようになっている。これらの第1溝部54Aおよび第2溝部54Bに供給された潤滑油は、タービン軸1の軸線方向両側に流れ出し、フルフローティングベアリング5Bの外周53Aとベアリング支持面89Bとの間に供給される。隙間空間9Cに供給された潤滑油は、フルフローティングベアリング5Bとベアリングハウジング8Bとの間で振動を減衰するオイルフィルムダンパを形成する。
また、隙間空間9Cに供給される潤滑油は、第3溝部55A、第4溝部55B、フルフローティングベアリング5Bの両端面、タービン軸1などにも供給される。
第3溝部55Aおよび第4溝部55Bは、第1溝部54Aおよび第2溝部54Bの軸線方向両外側に設けられており、これらの第3溝部55Aおよび第4溝部55B(フルフローティングベアリング5Bの外周53A)からフルフローティングベアリング5Bの内周57Aに亘ってそれぞれ油孔58Aが貫通して設けられている。
これらの油孔58Aは、第3溝部55A,第4溝部55Bに供給された潤滑油をフルフローティングベアリング5Bの内周57A側に供給するための油路として機能する。フルフローティングベアリング5Bの内周57A側に供給された潤滑油は、フルフローティングベアリング5Bの内周57Aとタービン軸1との間に供給されオイルフィルムダンパおよび潤滑油膜を形成する。
フルフローティングベアリング5Bの外周53Aは、ベアリングハウジング8Bのベアリング支持面89Bとの間でオイルフィルムダンパを形成する隙間(以下「オイルフィルムダンパ形成隙間」ともいう。)を確保するようにその直径が設定されたオイルフィルムダンパ形成部59Aと、既述の溝部54A,54B,55A,55Bと、異物規制隙間形成部50Aとが形成されている。オイルフィルムダンパ形成部59Aは、第3溝部55Aよりインペラ3側と、第4溝部55Bよりタービンブレード2側と、第1溝部54Aと第2溝部54Bの間と、に形成されている。
また、異物規制隙間形成部50Aは、第1溝部54Aと第3溝部55Aとの間、および、第2溝部54Bと第4溝部55Bとの間に形成されている。これら異物規制隙間形成部50Aは、ベアリング支持面89Bとの隙間により、一定サイズ以上の異物を通さない異物規制隙間91を形成する。
また、第1の実施形態と同様に、本実施形態におけるベアリングハウジング8Bのベアリング支持面89Bにも、フルフローティングベアリング5Bの第1溝部54Aおよび第2溝部54Bがベアリング支持面89Bとの間に形成する各環状油路の最下位置に連通(異物規制隙間、オイルフィルムダンパ形成隙間を介在することなく直接的に連通)する異物回収部87がそれぞれ設けられている。異物回収部87は、図示するように貫通孔からなるものであってもよいし、既述の凹部からなる異物回収部87A(図3参照)であってもよい。また、異物回収部87又は87Aは、環状油路に対して最下位置以外の位置で連通したものであってもよい。
また、本実施形態においても、第1の実施形態と同様にフルフローティングベアリング5Bの各部の寸法が設定されている。すなわち、異物規制隙間91の径方向隙間の最大値が油孔58Aの内径の最小値より小さく設定されている。これにより潤滑油中の異物で油孔58Aが閉塞される可能性が低減する。
また、油孔58Aの流路面積と油孔58Aの入口より下流側の隙間空間9C(ベアリング支持面89Bとフルフローティングベアリング5Bの外周との隙間空間)の流路面積との和が、異物規制隙間91の流路面積より小さくなっている。このため、供給する潤滑油の油量・油圧を増加させることなく、油孔58Aを通じてタービン軸1側へ供給する油量を十分に確保することができる。また、油孔58Aが設けられた第3溝部55A、第4溝部55Bより下流側の隙間空間9Cにも十分な油量を供給でき、当該隙間空間9Cに良好なオイルフィルムダンパを形成することができる。
[第4の実施形態]
つぎに第4の実施形態について図6に基づいて説明する。なお、第1の実施形態における構成と同様のものについては同符号を付して説明を省略する。
つぎに第4の実施形態について図6に基づいて説明する。なお、第1の実施形態における構成と同様のものについては同符号を付して説明を省略する。
本実施形態におけるターボチャージャが備える軸受装置は、第1の実施の形態におけるベアリングホルダ7において、第2溝部55が省略され、潤滑油供給路81の分岐路82は、第3溝部74とベアリングホルダ支持面89との間に形成される環状油路に連通(オイルフィルムダンパ形成隙間を介在することなく直接的に連通)している。
また、第3溝部74は、タービン軸1の軸線を中心として傾斜したテーパ状の底面74bを有している。本実施形態では、タービンブレード2側からインペラ3側に向かってタービン軸1の軸線を中心に縮径した底面74bとなっている。
本実施形態では、一定サイズ以上の異物を通さない異物規制隙間91Aは、潤滑油噴出孔76の入口輪郭のうち最もロータ1の軸線に近い部分761を周方向に通過する外周線L1と、ベアリングホルダ支持面89との間の径方向隙間で形成される。
そして、オイルフィルムダンパ形成部77と円形の上記外周線L1との半径差をC3とすれば、異物規制隙間91Aの径方向隙間の最大値は、C2+C3となり、このC2+C3は次式6を満たす。
C2+C3 < d・・・(6)
すなわち、異物規制隙間91Aの径方向隙間の最大値C2+C3は、潤滑油噴出孔76の内径の最小値dより小さくなっている。
すなわち、異物規制隙間91Aの径方向隙間の最大値C2+C3は、潤滑油噴出孔76の内径の最小値dより小さくなっている。
また、潤滑油供給路81の分岐路82の下流端は、後述する領域S内で第3溝部とベアリングホルダ支持面89との間で形成される環状油路に対して開口している。上記領域Sは、異物規制隙間91の径方向隙間より大きい径方向隙間からなる環状油路の片側の領域であり、本実施形態では、異物規制隙間91より軸線方向コンプレッサ3側の領域である。
また、本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、異物回収部87がベアリングホルダ支持面89に設けられており、この異物回収部87は、第3溝部74がベアリングホルダ支持面89との間に形成する環状油路の最下位置に連通(オイルフィルムダンパ形成隙間を介在することなく連通)している。異物回収部87は図示するように貫通孔からなるものであってもよいし、既述の凹部からなる異物回収部87A(図3参照)であってもよい。また、異物回収部87又は87Aは、環状油路に対して最下位置以外の位置で連通したものであってもよい。
以上のように構成されたベアリングホルダ7Aを有するターボチャージャにおいては、給油孔86から一定の圧力以上(オイルフィルムダンパを形成するのに必要な圧力以上)で潤滑油が吐出供給されると、その潤滑油は潤滑油供給路81、分岐路82,82を通じて、第1溝部72および第3溝部74に供給される。そして、これらの第1溝部72および第3溝部74を介して、隙間空間9等に潤滑油が供給され、これにより、オイルフィルムダンパが形成される。また、第3溝部74内の潤滑油は、潤滑油噴出孔76からボールベアリング5に向けて噴出する。
このとき、既述の式6より、異物規制隙間91Aの径方向隙間の最大値C2+C3は潤滑油噴出孔76の内径の最小値dより小さいことから、異物規制隙間91Aを通過可能な異物は、潤滑油噴出孔76を通過する可能性が高い。したがって、潤滑油噴出孔76が潤滑油中の異物により閉塞される可能性が低減する。
また、異物規制隙間91Aを通過することができなかった異物は、第3溝部74の下方に落下して異物回収部87に回収される。異物回収部87に回収された異物は、さらに異物回収部87の小径孔部872から下方へ排出される。
以上に説明した実施形態では本発明の軸受装置をターボチャージャに適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明の軸受装置の適用範囲は、ターボチャージャに限定されず、その他の種類の回転機にも適用可能である。
本発明は、例えば、ベアリングハウジングとの間でオイルフィルムダンパを形成し、タービン軸をベアリングハウジング内で支持するベアリング部を備える軸受装置に適用可能である。
L1 外周線
S 領域内
1 タービン軸(ロータ軸)
5 ボールベアリング(ベアリング部)
5A セミフローティングベアリング
5B フルフローティングベアリング
7,7A ベアリングホルダ(ベアリング部)
8 ベアリングハウジング
87 異物回収部(異物を回収するための貫通孔)
87A 異物回収部(異物を回収するための凹部)
54,55,72,73,74 溝部(環状油路)
58 油孔
74 第3溝部
74b 底面
76 潤滑油噴出孔(油孔)
81 潤滑油供給路(オイル供給路)
82 分岐路(オイル供給路)
91、91A 異物規制隙間
761 入口輪郭のうち最もロータの軸線に近い部分
S 領域内
1 タービン軸(ロータ軸)
5 ボールベアリング(ベアリング部)
5A セミフローティングベアリング
5B フルフローティングベアリング
7,7A ベアリングホルダ(ベアリング部)
8 ベアリングハウジング
87 異物回収部(異物を回収するための貫通孔)
87A 異物回収部(異物を回収するための凹部)
54,55,72,73,74 溝部(環状油路)
58 油孔
74 第3溝部
74b 底面
76 潤滑油噴出孔(油孔)
81 潤滑油供給路(オイル供給路)
82 分岐路(オイル供給路)
91、91A 異物規制隙間
761 入口輪郭のうち最もロータの軸線に近い部分
Claims (13)
- ベアリングハウジング内でロータ軸を支持するベアリング部と、
前記ベアリングハウジングと前記ベアリング部との間で周方向に形成された環状油路と、
前記ベアリング部の外周から内周に亘って貫通し、前記環状油路からオイルが供給されるように配設された油孔と、
を備える軸受装置において、
前記環状油路と前記油孔との間に、前記ベアリング部と前記ベアリングハウジングとの隙間からなる異物規制隙間が形成されており、
この異物規制隙間の径方向隙間の最大値が、前記油孔の内径の最小値より小さくなっていることを特徴とする軸受装置。 - 請求項1に記載の軸受装置において、
前記ベアリング部は、前記ベアリングハウジングとの間でオイルフィルムダンパを形成しながら同ベアリングハウジング内でロータ軸を支持するものであることを特徴とする軸受装置。 - 請求項2に記載の軸受装置において、
前記油孔の流路面積と、前記異物規制隙間の下流側でオイルフィルムダンパを形成するオイルフィルムダンパ形成隙間の流路面積との和が、前記異物規制隙間の流路面積より小さいことを特徴とする軸受装置。 - 請求項2に記載の軸受装置において、
前記ベアリング部は、前記ベアリングハウジング内に内嵌され、同ベアリングハウジングとの間でオイルフィルムダンパを形成するベアリングホルダと、このベアリングホルダ内でロータ軸を支持するボールベアリングとからなり、
前記環状油路は、前記ベアリングハウジングと前記ベアリングホルダとの間で周方向に形成されており、
前記油孔は、前記ベアリングホルダを外周から内周に亘って貫通し、前記環状油路から前記異物規制隙間を介してオイルが供給されるように配設され、前記ボールベアリング又は前記ボールベアリングの近傍に向かってオイルを噴出するオイル噴出孔である、ことを特徴とする軸受装置。 - 請求項2に記載の軸受装置において、
前記ベアリング部は、前記ベアリングハウジング内に軸線回りに回転不能に内嵌されたセミフローティングベアリングであることを特徴とする軸受装置。 - 請求項2に記載の軸受装置において、
前記ベアリング部は、前記ベアリングハウジング内に軸線回りに回転自在に内嵌されたフルフローティングベアリングであることを特徴とする軸受装置。 - 外周に周方向に形成された溝部を有し、ベアリングハウジング内でロータ軸を支持するベアリング部と、
前記ベアリングハウジングに設けられて、前記ベアリングハウジングと前記ベアリング部の溝部との間で周方向に形成される環状油路に連通するオイル供給路と、
前記ベアリング部の溝部から同ベアリング部の内周に亘って貫通し、前記環状油路からオイルが供給されるように配設された油孔と、
を備える軸受装置において、
前記溝部は、前記ロータ軸の軸線を中心として傾斜したテーパ状の底面を有し、
前記油孔の入口輪郭のうち最も前記ロータの軸線に近い部分を周方向に通過する外周線と、前記ベアリングハウジングとの隙間から異物規制隙間が形成され、
この異物規制隙間の径方向隙間の最大値が、前記油孔の内径の最小値より小さくなっており、
前記オイル供給路の下流端は、前記異物規制隙間の径方向隙間より大きい径方向隙間からなる環状油路の片側領域に対して開口していることを特徴とする軸受装置。 - 請求項7に記載の軸受装置において、
前記ベアリング部は、前記ベアリングハウジングとの間でオイルフィルムダンパを形成しながら同ベアリングハウジング内でロータ軸を支持するものであることを特徴とする軸受装置。 - 請求項8に記載の軸受装置において、
前記ベアリング部は、前記ベアリングハウジング内に内嵌され、同ベアリングハウジングとの間でオイルフィルムダンパを形成するベアリングホルダと、このベアリングホルダ内でロータ軸を支持するボールベアリングとからなり、
前記ベアリング部の溝部は、前記ベアリングホルダの外周に周方向に形成されており、
前記環状油路は、前記ベアリングハウジングと前記ベアリングホルダの溝部との間で周方向に形成されており、
前記油孔は、前記ベアリングホルダの溝部の底面から同ベアリングホルダの内周に亘って貫通し、前記環状油路から前記異物規制隙間を介してオイルが供給されるように配設され、前記ボールベアリング又は前記ボールベアリングの近傍に向かってオイルを噴出するオイル噴出孔である、ことを特徴とする軸受装置。 - 請求項1~9の何れか1項に記載の軸受装置において、
前記ベアリングハウジングには、前記環状油路内の異物を回収するために、同環状油路に連通する貫通孔が形成されていることを特徴とする軸受装置。 - 請求項1~9の何れか1項に記載の軸受装置において、
前記ベアリングハウジングには、前記環状油路内の異物を回収するために、同環状油路に連通する凹部が形成されていることを特徴とする軸受装置。 - 請求項1~9の何れか1項に記載の軸受装置において、
前記ベアリングハウジングには、前記環状油路内の異物を回収するために、同環状油路の最下位置に連通する貫通孔が形成されていることを特徴とする軸受装置。 - 請求項1~9の何れか1項に記載の軸受装置において、
前記ベアリングハウジングには、前記環状油路内の異物を回収するために、同環状油路の最下位置に連通する凹部が形成されていることを特徴とする軸受装置。
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