JP2002349551A - スラスト軸受装置およびターボチャージャ - Google Patents
スラスト軸受装置およびターボチャージャInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/04—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
- F16C17/047—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only with fixed wedges to generate hydrodynamic pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2360/00—Engines or pumps
- F16C2360/23—Gas turbine engines
- F16C2360/24—Turbochargers
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 潤滑油を負荷側に積極的に供給することによ
り、消費潤滑油量が少なくかつ損失が小さいスラスト軸
受装置を実現する。 【解決手段】 スラスト軸受装置においては、回転軸に
スラストランナが取り付けられ、このスラストランナが
有する一対の円形部材の間にスラスト軸受板１４が設置
される。スラスト軸受板１４の両端面には、周方向に沿
ってテーパ部１７ａ，１７ｂ，１７ｃおよびランド部１
８ａ，１８ｂ，１８ｃがそれぞれ連続して形成されてい
る。そして本発明では、スラストランナとスラスト軸受
板１８との隙間に潤滑油を供給するための給油口１９
ａ，１９ｂが、ランド部１８ａ，１８ｂの終端に接して
設けられている。
り、消費潤滑油量が少なくかつ損失が小さいスラスト軸
受装置を実現する。 【解決手段】 スラスト軸受装置においては、回転軸に
スラストランナが取り付けられ、このスラストランナが
有する一対の円形部材の間にスラスト軸受板１４が設置
される。スラスト軸受板１４の両端面には、周方向に沿
ってテーパ部１７ａ，１７ｂ，１７ｃおよびランド部１
８ａ，１８ｂ，１８ｃがそれぞれ連続して形成されてい
る。そして本発明では、スラストランナとスラスト軸受
板１８との隙間に潤滑油を供給するための給油口１９
ａ，１９ｂが、ランド部１８ａ，１８ｂの終端に接して
設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は両軸方向荷重が掛か
る機械で用いられるスラスト軸受装置に係り、特に、運
転中の荷重方向や大きさの変化が大きいターボチャージ
ャに用いるのに好適なスラスト軸受装置に関する。
る機械で用いられるスラスト軸受装置に係り、特に、運
転中の荷重方向や大きさの変化が大きいターボチャージ
ャに用いるのに好適なスラスト軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】回転機械においては、流体力のアンバラ
ンスなどにより軸方向に荷重が掛かり、この荷重により
回転軸が軸方向に変位してしまうので、これを抑制する
ためにスラスト軸受が設けられている。特にターボチャ
ージャのように運転条件により荷重の方向が一方向に定
まらない機械では、両方向の荷重を支えるスラスト軸受
装置が必要である。
ンスなどにより軸方向に荷重が掛かり、この荷重により
回転軸が軸方向に変位してしまうので、これを抑制する
ためにスラスト軸受が設けられている。特にターボチャ
ージャのように運転条件により荷重の方向が一方向に定
まらない機械では、両方向の荷重を支えるスラスト軸受
装置が必要である。
【０００３】このようなスラスト軸受装置においては、
回転軸にスラストランナが取り付けられている。このス
ラストランナは、回転軸に対して垂直でかつ互いに平行
な一対の円形部材を有し、これら一対の円形部材の間に
は、回転軸の回転時に円形部材に接触するスラスト軸受
板が設置されている。スラスト軸受板は機械本体に固定
されており、スラストランナはスラスト軸受板によって
軸方向の移動が制限される。その結果、回転軸の回転時
に軸方向荷重がどちらの方向に掛かった場合でも、回転
軸の軸方向変位を抑制することができる。
回転軸にスラストランナが取り付けられている。このス
ラストランナは、回転軸に対して垂直でかつ互いに平行
な一対の円形部材を有し、これら一対の円形部材の間に
は、回転軸の回転時に円形部材に接触するスラスト軸受
板が設置されている。スラスト軸受板は機械本体に固定
されており、スラストランナはスラスト軸受板によって
軸方向の移動が制限される。その結果、回転軸の回転時
に軸方向荷重がどちらの方向に掛かった場合でも、回転
軸の軸方向変位を抑制することができる。
【０００４】ところで、実開昭６０−１３７１２８号公
報には、スラスト軸受板の両面に周方向に沿ってテーパ
部およびランド部が連続して形成され、さらにテーパ部
において両面に給油口が形成されたスラスト軸受装置が
提案されている。このスラスト軸受装置のスラスト軸受
板には、外部の潤滑油供給装置に接続されかつ板厚中央
で分岐してテーパ部両面の前記給油口に連通した給油流
路が設けられ、この給油流路および給油口を介して潤滑
油がスラスト軸受板両面に同時に給油されるようになっ
ている。
報には、スラスト軸受板の両面に周方向に沿ってテーパ
部およびランド部が連続して形成され、さらにテーパ部
において両面に給油口が形成されたスラスト軸受装置が
提案されている。このスラスト軸受装置のスラスト軸受
板には、外部の潤滑油供給装置に接続されかつ板厚中央
で分岐してテーパ部両面の前記給油口に連通した給油流
路が設けられ、この給油流路および給油口を介して潤滑
油がスラスト軸受板両面に同時に給油されるようになっ
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術では、テーパ部両面に形成された給油口に対し
て同じ量の潤滑油が供給されるので、潤滑油が無駄に消
費されてしまう欠点がある。すなわち、本来、潤滑油は
負荷側にとって必要なもので、反負荷側には必要ない
が、テーパ部両面の給油口に同じ量の潤滑油が供給され
ると、反負荷側では供給された潤滑油がそのまま外部に
流出してしまい、無駄が生じている。
来の技術では、テーパ部両面に形成された給油口に対し
て同じ量の潤滑油が供給されるので、潤滑油が無駄に消
費されてしまう欠点がある。すなわち、本来、潤滑油は
負荷側にとって必要なもので、反負荷側には必要ない
が、テーパ部両面の給油口に同じ量の潤滑油が供給され
ると、反負荷側では供給された潤滑油がそのまま外部に
流出してしまい、無駄が生じている。
【０００６】また、反負荷側に供給された潤滑油は、回
転運動するスラストランナにせん断されるので、損失を
生じている。ターボチャージャにおいては、損失が大き
いと駆動空気流量の増加に対する回転数上昇の応答が鈍
くなり、いわゆるターボラグが長くなって、運転者にと
って扱い難いものとなる。
転運動するスラストランナにせん断されるので、損失を
生じている。ターボチャージャにおいては、損失が大き
いと駆動空気流量の増加に対する回転数上昇の応答が鈍
くなり、いわゆるターボラグが長くなって、運転者にと
って扱い難いものとなる。
【０００７】スラスト軸受装置で消費される潤滑油量お
よび損失を低減させるためには、潤滑油を必要とする負
荷側により多くの潤滑油が流れ、反負荷側にはより少量
の潤滑油が流れるようにすることが必要である。
よび損失を低減させるためには、潤滑油を必要とする負
荷側により多くの潤滑油が流れ、反負荷側にはより少量
の潤滑油が流れるようにすることが必要である。
【０００８】本発明の課題は、潤滑油を負荷側に積極的
に供給することにより、消費潤滑油量が少なくかつ損失
が小さいスラスト軸受装置、およびこのスラスト軸受装
置を搭載したターボチャージャを提供することにある。
に供給することにより、消費潤滑油量が少なくかつ損失
が小さいスラスト軸受装置、およびこのスラスト軸受装
置を搭載したターボチャージャを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のスラスト軸受装置は、回転軸に取り付けら
れ回転軸に対して垂直でかつ互いに平行な一対の円形部
材を有するスラストランナと、一対の円形部材の間に設
置され回転軸の回転時に円形部材が接触するとともに、
両面に周方向に沿ってテーパ部およびランド部が連続し
て形成されたスラスト軸受板と、スラスト軸受板の両面
に形成された給油口と、スラスト軸受板の内部に形成さ
れ外部潤滑油供給装置からの潤滑油を給油口に導く給油
流路とを備え、給油口は、その周縁の一部がランド部の
終端に接して設けられていることを特徴としている。
に、本発明のスラスト軸受装置は、回転軸に取り付けら
れ回転軸に対して垂直でかつ互いに平行な一対の円形部
材を有するスラストランナと、一対の円形部材の間に設
置され回転軸の回転時に円形部材が接触するとともに、
両面に周方向に沿ってテーパ部およびランド部が連続し
て形成されたスラスト軸受板と、スラスト軸受板の両面
に形成された給油口と、スラスト軸受板の内部に形成さ
れ外部潤滑油供給装置からの潤滑油を給油口に導く給油
流路とを備え、給油口は、その周縁の一部がランド部の
終端に接して設けられていることを特徴としている。
【００１０】負荷側では、スラスト軸受板とスラストラ
ンナの円形部材との間隔が狭くなっているので、ランド
部の終端においては、ランド部の盛り上がりが無くなっ
た分だけ前記間隔が急激に拡大することになり、油膜圧
力が負圧となる。そのため、給油口をその周縁の一部が
ランド部の周縁に接するように設けておけば、潤滑油は
給油口から吸い出されるようになり、負荷側潤滑面への
潤滑油の供給が促進される。一方、反負荷側では、スラ
スト軸受板とスラストランナの円形部材との間隔が広く
なっているので、ランド部の終端において前記間隔が拡
大しても、間隔の拡大比率は小さい。そのため、特に負
圧が発生することはなく、潤滑油が給油口から積極的に
流れ出すことはない。
ンナの円形部材との間隔が狭くなっているので、ランド
部の終端においては、ランド部の盛り上がりが無くなっ
た分だけ前記間隔が急激に拡大することになり、油膜圧
力が負圧となる。そのため、給油口をその周縁の一部が
ランド部の周縁に接するように設けておけば、潤滑油は
給油口から吸い出されるようになり、負荷側潤滑面への
潤滑油の供給が促進される。一方、反負荷側では、スラ
スト軸受板とスラストランナの円形部材との間隔が広く
なっているので、ランド部の終端において前記間隔が拡
大しても、間隔の拡大比率は小さい。そのため、特に負
圧が発生することはなく、潤滑油が給油口から積極的に
流れ出すことはない。
【００１１】また、本発明のスラスト軸受装置は、ラン
ド部の終端の一部をスラスト軸受板の周方向に沿って給
油口の片側外周まで張り出して設けたことを特徴として
いる。このように構成すれば、ランド部終端の張り出し
た部分が堰となって、ランド部終端で発生した負圧が大
気圧に復帰するのを防止する効果があり、より確実に潤
滑油を負荷側軸受面に供給することができる。この場
合、給油口に所定深さの凹部を形成しておけば、より大
きな効果を期待できる。
ド部の終端の一部をスラスト軸受板の周方向に沿って給
油口の片側外周まで張り出して設けたことを特徴として
いる。このように構成すれば、ランド部終端の張り出し
た部分が堰となって、ランド部終端で発生した負圧が大
気圧に復帰するのを防止する効果があり、より確実に潤
滑油を負荷側軸受面に供給することができる。この場
合、給油口に所定深さの凹部を形成しておけば、より大
きな効果を期待できる。
【００１２】また、本発明のスラスト軸受装置は、回転
軸に取り付けられ回転軸に対して垂直でかつ互いに平行
な一対の円形部材を有するスラストランナと、一対の円
形部材の間に設置され回転軸の回転時に円形部材が接触
するとともに、両面に周方向に沿ってテーパ部およびラ
ンド部が連続して形成されたスラスト軸受板と、スラス
ト軸受板の両面に形成された給油口と、スラスト軸受板
の内部に形成され外部潤滑油供給装置からの潤滑油を給
油口に導く給油流路とを備え、給油口が、回転軸の回転
時に、一対の円形部材とスラスト軸受板との間で負圧を
生じる箇所に設けられていることを特徴としている。
軸に取り付けられ回転軸に対して垂直でかつ互いに平行
な一対の円形部材を有するスラストランナと、一対の円
形部材の間に設置され回転軸の回転時に円形部材が接触
するとともに、両面に周方向に沿ってテーパ部およびラ
ンド部が連続して形成されたスラスト軸受板と、スラス
ト軸受板の両面に形成された給油口と、スラスト軸受板
の内部に形成され外部潤滑油供給装置からの潤滑油を給
油口に導く給油流路とを備え、給油口が、回転軸の回転
時に、一対の円形部材とスラスト軸受板との間で負圧を
生じる箇所に設けられていることを特徴としている。
【００１３】さらに、本発明は、回転軸と、回転軸の一
端に取り付けられたタービン翼車と、回転軸の他端に取
り付けられたコンプレッサインペラーと、回転軸を回転
自在に支持するとともに回転軸の軸方向変位を抑制する
支承手段とを備えたターボチャージャにおいて、支承手
段として上記各スラスト軸受装置を搭載したことを特徴
としている。
端に取り付けられたタービン翼車と、回転軸の他端に取
り付けられたコンプレッサインペラーと、回転軸を回転
自在に支持するとともに回転軸の軸方向変位を抑制する
支承手段とを備えたターボチャージャにおいて、支承手
段として上記各スラスト軸受装置を搭載したことを特徴
としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。 （実施の形態１）図１乃至図４は本発明の実施の形態１
を示し、図１はスラスト軸受板の平面図、図２は図１の
Ａ−Ａ線に沿った展開断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線に
沿った断面図、図４はスラスト軸受装置の縦断面図であ
る。
て、図面を参照して説明する。 （実施の形態１）図１乃至図４は本発明の実施の形態１
を示し、図１はスラスト軸受板の平面図、図２は図１の
Ａ−Ａ線に沿った展開断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線に
沿った断面図、図４はスラスト軸受装置の縦断面図であ
る。
【００１５】図４に示すように、本実施の形態のスラス
ト軸受装置１０は、回転軸１１にスラストランナ１２が
取り付けられ、このスラストランナ１２の一対の円形部
材１３の間にスラスト軸受板１４が設置されている。ス
ラスト軸受板１４はハウジング１５に固定され、ハウジ
ング１５に形成された潤滑油供給路１６を介して外部潤
滑油供給装置（図示省略）からスラスト軸受板１４に潤
滑油が供給される。また、スラストランナ１２の一対の
円形部材１３は、回転軸１１に対して垂直にかつ互いに
平行に設けられ、回転軸１１の回転時には円形部材１３
はスラスト軸受板１４に接触しながら摺動する。これに
より、回転軸１１は軸方向への移動が制限され、軸方向
荷重がどちらの方向に掛かっても、回転軸１１が大きく
変位することはない。
ト軸受装置１０は、回転軸１１にスラストランナ１２が
取り付けられ、このスラストランナ１２の一対の円形部
材１３の間にスラスト軸受板１４が設置されている。ス
ラスト軸受板１４はハウジング１５に固定され、ハウジ
ング１５に形成された潤滑油供給路１６を介して外部潤
滑油供給装置（図示省略）からスラスト軸受板１４に潤
滑油が供給される。また、スラストランナ１２の一対の
円形部材１３は、回転軸１１に対して垂直にかつ互いに
平行に設けられ、回転軸１１の回転時には円形部材１３
はスラスト軸受板１４に接触しながら摺動する。これに
より、回転軸１１は軸方向への移動が制限され、軸方向
荷重がどちらの方向に掛かっても、回転軸１１が大きく
変位することはない。
【００１６】スラスト軸受板１４には、図１に示すよう
に、スラストランナ１２の円形部材１３と摺動接触する
面に、テーパ部１７（１７ａ，１７ｂ，１７ｃ）および
ランド部１８（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）が連続して形
成されている。
に、スラストランナ１２の円形部材１３と摺動接触する
面に、テーパ部１７（１７ａ，１７ｂ，１７ｃ）および
ランド部１８（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）が連続して形
成されている。
【００１７】テーパ部１７は、図２に示すように、スラ
ストランナ１２の回転方向Ｃ（図５参照）に沿って高さ
が高くなる傾斜面を有し、その傾斜面の上部がランド部
１８につながっている。ランド部１８は他の部分より盛
り上がっており、スラストランナ１２（厳密には円形部
材１３であるが、以降、スラストランナ１２として説明
する）との接触面となっている。また、図示しないが、
これらのテーパ部１７およびランド部１８は、スラスト
軸受板１４の裏面にも同様に形成されている。その形状
は、スラスト軸受板１４の厚さ方向中心に関して対称で
あり、両面ともスラストランナ１２の一方向（図１にお
いて左回り）の回転に対して流体潤滑効果が得られるよ
うになっている。
ストランナ１２の回転方向Ｃ（図５参照）に沿って高さ
が高くなる傾斜面を有し、その傾斜面の上部がランド部
１８につながっている。ランド部１８は他の部分より盛
り上がっており、スラストランナ１２（厳密には円形部
材１３であるが、以降、スラストランナ１２として説明
する）との接触面となっている。また、図示しないが、
これらのテーパ部１７およびランド部１８は、スラスト
軸受板１４の裏面にも同様に形成されている。その形状
は、スラスト軸受板１４の厚さ方向中心に関して対称で
あり、両面ともスラストランナ１２の一方向（図１にお
いて左回り）の回転に対して流体潤滑効果が得られるよ
うになっている。
【００１８】本実施の形態では、給油口１９（１９ａ，
１９ｂ）が、その周縁の一部がランド部１８の終端に接
して設けられている。また、スラスト軸受板１４の内部
には、図３に示すように、給油口に連通した給油流路２
０が形成され、この給油流路２０は、スラスト軸受板１
４の一側の端面に周方向に設けられた給油溝２１につな
がっている。この給油溝２１は、図４に示すようにスラ
スト軸受板１４をハウジング１５に固定したとき、潤滑
油供給路１６に接続される。
１９ｂ）が、その周縁の一部がランド部１８の終端に接
して設けられている。また、スラスト軸受板１４の内部
には、図３に示すように、給油口に連通した給油流路２
０が形成され、この給油流路２０は、スラスト軸受板１
４の一側の端面に周方向に設けられた給油溝２１につな
がっている。この給油溝２１は、図４に示すようにスラ
スト軸受板１４をハウジング１５に固定したとき、潤滑
油供給路１６に接続される。
【００１９】ここで、流体潤滑効果について図５を用い
て説明する。図示しない圧力源により昇圧された潤滑油
は給油口１９から、スラスト軸受板１４とスラストラン
ナ１２との間の潤滑面に供給される。回転軸１１の回転
に伴いスラストランナ１２が回転すると、給油口１９か
ら供給される潤滑油はテーパ部１７を通りランド部１８
へ流入する。テーパ部１７においては、スラストランナ
１２とスラスト軸受板１４との隙間は徐々に狭まるの
で、くさび効果により潤滑油には図５に示すような動圧
が発生する。この圧力がスラストランナ１２とスラスト
軸受板１４との接触を防いでいる。
て説明する。図示しない圧力源により昇圧された潤滑油
は給油口１９から、スラスト軸受板１４とスラストラン
ナ１２との間の潤滑面に供給される。回転軸１１の回転
に伴いスラストランナ１２が回転すると、給油口１９か
ら供給される潤滑油はテーパ部１７を通りランド部１８
へ流入する。テーパ部１７においては、スラストランナ
１２とスラスト軸受板１４との隙間は徐々に狭まるの
で、くさび効果により潤滑油には図５に示すような動圧
が発生する。この圧力がスラストランナ１２とスラスト
軸受板１４との接触を防いでいる。
【００２０】本実施の形態においては、給油口１９をラ
ンド部１８の終端に接するように設けたので、給油口１
９の部分では、スラストランナ１２とスラスト軸受板１
４との隙間が急激に広がるため、くさび効果と逆の現象
となり潤滑油の圧力は低下して負圧となり得る。外部の
潤滑油供給装置に連通している給油流路２０における潤
滑油圧力は正であるので、潤滑油は負圧となった給油口
１９から吸い出されるようにして軸受面に供給される。
ンド部１８の終端に接するように設けたので、給油口１
９の部分では、スラストランナ１２とスラスト軸受板１
４との隙間が急激に広がるため、くさび効果と逆の現象
となり潤滑油の圧力は低下して負圧となり得る。外部の
潤滑油供給装置に連通している給油流路２０における潤
滑油圧力は正であるので、潤滑油は負圧となった給油口
１９から吸い出されるようにして軸受面に供給される。
【００２１】ここで、給油口１９がランド部１８の終端
から離れた位置に設けられた場合について、図１０およ
び図１１を参照して説明する。図１０は従来のスラスト
軸受板の平面図、図１１は図１０のＤ−Ｄ線に沿った展
開断面図である。図１０に示すように、テーパ部１７と
ランド部１８はそれぞれ３組ずつ設けられており、それ
ぞれの組は凹溝２２によって互いに分割されている。そ
して給油口１９は、図１１に示すように、スラストラン
ナ１２の回転方向Ｃ（図５参照）に沿ってテーパ部１７
の先端側から１／３ほどの位置に配置されている。
から離れた位置に設けられた場合について、図１０およ
び図１１を参照して説明する。図１０は従来のスラスト
軸受板の平面図、図１１は図１０のＤ−Ｄ線に沿った展
開断面図である。図１０に示すように、テーパ部１７と
ランド部１８はそれぞれ３組ずつ設けられており、それ
ぞれの組は凹溝２２によって互いに分割されている。そ
して給油口１９は、図１１に示すように、スラストラン
ナ１２の回転方向Ｃ（図５参照）に沿ってテーパ部１７
の先端側から１／３ほどの位置に配置されている。
【００２２】この場合、凹溝２２において、潤滑油の圧
力は雰囲気の圧力に回復してしまう。このため、給油量
を増やすためには外部の潤滑油供給装置での圧力を増加
させるしか方法が無い。さらに、テーパ部１７の先端を
通過することで、動圧が発生することもあり、そのよう
な場合には、潤滑油供給装置での圧力を増加させた効果
が相殺されてしまい、流量が望みどおりに得られないこ
ともある。
力は雰囲気の圧力に回復してしまう。このため、給油量
を増やすためには外部の潤滑油供給装置での圧力を増加
させるしか方法が無い。さらに、テーパ部１７の先端を
通過することで、動圧が発生することもあり、そのよう
な場合には、潤滑油供給装置での圧力を増加させた効果
が相殺されてしまい、流量が望みどおりに得られないこ
ともある。
【００２３】また、負荷面側と反負荷面側の給油口１９
および１９’における圧力に差はないため、給油量の半
分は、反負荷側の軸受面に不必要に流れることになる。
反負荷側の軸受面に流れた潤滑油は、スラストランナ１
２とスラスト軸受板１４との隙間に充満し、スラストラ
ンナ１２の回転によって攪拌されるため、損失となり機
械の効率を下げる原因となる。
および１９’における圧力に差はないため、給油量の半
分は、反負荷側の軸受面に不必要に流れることになる。
反負荷側の軸受面に流れた潤滑油は、スラストランナ１
２とスラスト軸受板１４との隙間に充満し、スラストラ
ンナ１２の回転によって攪拌されるため、損失となり機
械の効率を下げる原因となる。
【００２４】これに対し、本実施の形態では、ランド部
１８の後端に接して給油口１９が設けられており、この
給油口１９の部分に生じる負圧により潤滑油が吸い出さ
れるので、スラストランナ１２とスラスト軸受板１４と
の摺動部分に潤滑油がスムーズに供給される。負圧は、
ランド部後端部においてスラストランナ１２とスラスト
軸受板１４との間隔が急激に拡大するために生じ、拡大
の度合いが大きいほど、負圧の度合いも大きい。間隔の
拡大の度合いは反負荷側よりも負荷側においてより大き
いため、給油口１９から潤滑油を吸い出す効果も負荷側
の方が大きいものとなる。
１８の後端に接して給油口１９が設けられており、この
給油口１９の部分に生じる負圧により潤滑油が吸い出さ
れるので、スラストランナ１２とスラスト軸受板１４と
の摺動部分に潤滑油がスムーズに供給される。負圧は、
ランド部後端部においてスラストランナ１２とスラスト
軸受板１４との間隔が急激に拡大するために生じ、拡大
の度合いが大きいほど、負圧の度合いも大きい。間隔の
拡大の度合いは反負荷側よりも負荷側においてより大き
いため、給油口１９から潤滑油を吸い出す効果も負荷側
の方が大きいものとなる。
【００２５】潤滑油の圧力について、図５を用いて説明
する。この図においては上面が負荷側であり、下面が反
負荷側である。ｈは、負荷側でスラストランナ１２とス
ラスト軸受板１４のランド部１８との間隔である。同様
に、反負荷側でスラストランナ１２とスラスト軸受板１
４のランド部１８との間隔をｈ’とする。負荷側の方が
スラストランナ１２とスラスト軸受板１４との間隔は狭
くなっているので、ｈ＜ｈ’である。したがって、間隔
が狭い方が大きい動圧は、反負荷側よりも負荷側の方が
大きく、図５に示すようになる。
する。この図においては上面が負荷側であり、下面が反
負荷側である。ｈは、負荷側でスラストランナ１２とス
ラスト軸受板１４のランド部１８との間隔である。同様
に、反負荷側でスラストランナ１２とスラスト軸受板１
４のランド部１８との間隔をｈ’とする。負荷側の方が
スラストランナ１２とスラスト軸受板１４との間隔は狭
くなっているので、ｈ＜ｈ’である。したがって、間隔
が狭い方が大きい動圧は、反負荷側よりも負荷側の方が
大きく、図５に示すようになる。
【００２６】テーパ部の深さをΔｈとすると、スラスト
ランナ１２とスラスト軸受板１４との間隔のランド部後
端からテーパ入口にかけての隙間拡大比率は（ｈ＋Δ
ｈ）／ｈとなる。テーパ部の深さΔｈは負荷側および反
負荷側共に同じであるから、スラストランナ１２とスラ
スト軸受板１４との間隔のランド部後端からテーパ入口
にかけての隙間拡大比率は（ｈ’＋Δｈ）／ｈ’とな
る。負荷側の方がスラストランナ１２とスラスト軸受板
１４との間隔は狭くなっているので、ｈ＜ｈ’である。
したがって、隙間拡大比率を比較すると、（ｈ’＋Δ
ｈ）／ｈ’＜（ｈ＋Δｈ）／ｈとなる。一般に、隙間拡
大比率が大きいほど負圧の度合いは高くなる。そのた
め、テーパ入口部の給油口のある部分での負圧は、図５
に示すように負荷側の方が大きく（低い圧力に）なる。
ランナ１２とスラスト軸受板１４との間隔のランド部後
端からテーパ入口にかけての隙間拡大比率は（ｈ＋Δ
ｈ）／ｈとなる。テーパ部の深さΔｈは負荷側および反
負荷側共に同じであるから、スラストランナ１２とスラ
スト軸受板１４との間隔のランド部後端からテーパ入口
にかけての隙間拡大比率は（ｈ’＋Δｈ）／ｈ’とな
る。負荷側の方がスラストランナ１２とスラスト軸受板
１４との間隔は狭くなっているので、ｈ＜ｈ’である。
したがって、隙間拡大比率を比較すると、（ｈ’＋Δ
ｈ）／ｈ’＜（ｈ＋Δｈ）／ｈとなる。一般に、隙間拡
大比率が大きいほど負圧の度合いは高くなる。そのた
め、テーパ入口部の給油口のある部分での負圧は、図５
に示すように負荷側の方が大きく（低い圧力に）なる。
【００２７】図中、点Ｘは図２にも示すように、潤滑油
供給装置から流れてきた潤滑油が、負荷側の給油口もし
くは、反負荷側の給油口へと分岐する点である。それぞ
れの給油口への流量は、それぞれの給油口とこの点の圧
力差に比例する。負荷側の給油口における圧力をＰ１、
反負荷側の給油口における圧力をＰ’１とする。図５に
示した給油流路２０の点Ｘにおける圧力をＰ０とすると
Ｐ０＞０であり、（Ｐ１−Ｐ０）＞（Ｐ’１−Ｐ０）と
なる。したがって、負荷側給油口への流量の方が多くな
り、負荷側の軸受面に選択的に潤滑油を流すことが可能
となる。
供給装置から流れてきた潤滑油が、負荷側の給油口もし
くは、反負荷側の給油口へと分岐する点である。それぞ
れの給油口への流量は、それぞれの給油口とこの点の圧
力差に比例する。負荷側の給油口における圧力をＰ１、
反負荷側の給油口における圧力をＰ’１とする。図５に
示した給油流路２０の点Ｘにおける圧力をＰ０とすると
Ｐ０＞０であり、（Ｐ１−Ｐ０）＞（Ｐ’１−Ｐ０）と
なる。したがって、負荷側給油口への流量の方が多くな
り、負荷側の軸受面に選択的に潤滑油を流すことが可能
となる。
【００２８】（実施の形態２）図６および図７は本発明
の実施の形態２を示し、図６はスラスト軸受板の平面
図、図７は図６のＥ−Ｅ線に沿った展開断面図である。
本実施の形態においては、ランド部１８の終端の一部が
スラスト軸受板１４の周方向に沿って給油口１９の片側
外周まで張り出したランド延長部２５（２５ａ，２５
ｂ）が設けられている。このランド延長部２５は、周囲
の潤滑油や空気がスラストランナ１２とスラスト軸受板
１４との間に流れ込むのを防止するための堰となる。な
お、本実施の形態では、ランド延長部２５はスラスト軸
受板１４の中心軸から見て給油口１９の外側にだけ設け
られているが、ランド延長部２５が給油口１９の内側に
も設けられていてもよい。
の実施の形態２を示し、図６はスラスト軸受板の平面
図、図７は図６のＥ−Ｅ線に沿った展開断面図である。
本実施の形態においては、ランド部１８の終端の一部が
スラスト軸受板１４の周方向に沿って給油口１９の片側
外周まで張り出したランド延長部２５（２５ａ，２５
ｂ）が設けられている。このランド延長部２５は、周囲
の潤滑油や空気がスラストランナ１２とスラスト軸受板
１４との間に流れ込むのを防止するための堰となる。な
お、本実施の形態では、ランド延長部２５はスラスト軸
受板１４の中心軸から見て給油口１９の外側にだけ設け
られているが、ランド延長部２５が給油口１９の内側に
も設けられていてもよい。
【００２９】実施の形態１のように、スラスト軸受板１
４の中心軸から見て給油口１９の給油口１９の外側や内
側に何も設けられていないと、スラストランナ１２とス
ラスト軸受板１４との間隔が開いたままの場合、周囲か
ら潤滑油や空気が流れ込みやすい。潤滑油や空気が流れ
込むと、給油口１９の部分で負圧だった圧力が容易に大
気圧に回復してしまい、潤滑油の流量が低下する。
４の中心軸から見て給油口１９の給油口１９の外側や内
側に何も設けられていないと、スラストランナ１２とス
ラスト軸受板１４との間隔が開いたままの場合、周囲か
ら潤滑油や空気が流れ込みやすい。潤滑油や空気が流れ
込むと、給油口１９の部分で負圧だった圧力が容易に大
気圧に回復してしまい、潤滑油の流量が低下する。
【００３０】これに対して、本実施の形態ではランド延
長部２５が設けられているので、このランド延長部２５
に遮られて、周囲の潤滑油や空気はスラストランナ１２
とスラスト軸受板１４との間に流れ込み難くなる。この
ため、給油口１９での圧力を低く保つことが可能とな
り、負荷側への給油量を多くすることができる。
長部２５が設けられているので、このランド延長部２５
に遮られて、周囲の潤滑油や空気はスラストランナ１２
とスラスト軸受板１４との間に流れ込み難くなる。この
ため、給油口１９での圧力を低く保つことが可能とな
り、負荷側への給油量を多くすることができる。
【００３１】（実施の形態３）図８および図９は本発明
の実施の形態３を示し、図８はスラスト軸受板の平面
図、図９は図８のＦ−Ｆ線に沿った展開断面図である。
本実施の形態においては、給油口１９に所定深さの凹部
２６（２６ａ，２６ｂ）が形成されている。また、ラン
ド延長部２５が設けられている点は実施の形態２と同様
である。なお、ランド延長部２５は設けず、凹部２６だ
けを設けることもできる。
の実施の形態３を示し、図８はスラスト軸受板の平面
図、図９は図８のＦ−Ｆ線に沿った展開断面図である。
本実施の形態においては、給油口１９に所定深さの凹部
２６（２６ａ，２６ｂ）が形成されている。また、ラン
ド延長部２５が設けられている点は実施の形態２と同様
である。なお、ランド延長部２５は設けず、凹部２６だ
けを設けることもできる。
【００３２】実施の形態１または実施の形態２のような
構成では、ランド部後端からテーパ入口にかけての隙間
拡大比率は（ｈ＋Δｈ）／ｈであり、これをより大きく
するためにはテーパ深さΔｈを大きくしなければならな
い。しかしながら、潤滑油に発生する動圧の大きさへの
影響を考えるとΔｈには適当な値があり、あまり大きく
するのは良くない。
構成では、ランド部後端からテーパ入口にかけての隙間
拡大比率は（ｈ＋Δｈ）／ｈであり、これをより大きく
するためにはテーパ深さΔｈを大きくしなければならな
い。しかしながら、潤滑油に発生する動圧の大きさへの
影響を考えるとΔｈには適当な値があり、あまり大きく
するのは良くない。
【００３３】本実施の形態の場合は、ランド部後端から
テーパ入口にかけての隙間拡大比率は、凹部２６の深さ
をΔｈ１として、（ｈ＋Δｈ＋Δｈ１）／ｈとなる。し
たがって、テーパ深さΔｈは適当な値に保ったままでラ
ンド部後端からテーパ入口にかけての隙間拡大比率を大
きくすることが可能となり、給油口１９における負圧の
度合いを大きくすることが可能となり、負荷側への給油
量をより多くすることができる。
テーパ入口にかけての隙間拡大比率は、凹部２６の深さ
をΔｈ１として、（ｈ＋Δｈ＋Δｈ１）／ｈとなる。し
たがって、テーパ深さΔｈは適当な値に保ったままでラ
ンド部後端からテーパ入口にかけての隙間拡大比率を大
きくすることが可能となり、給油口１９における負圧の
度合いを大きくすることが可能となり、負荷側への給油
量をより多くすることができる。
【００３４】（実施の形態４）次に、実施の形態４とし
て、本発明のスラスト軸受装置をターボチャージャに使
用した一例を説明する。図１２はターボチャージャの縦
断面図である。ハウジング１５内に収容された回転軸１
１の右端にはタービン翼車３０が取り付けられており、
図示していないエンジンの排気ガスがタービン翼車３０
に吹き付けられ、回転軸１１は回転する。回転軸１１の
左端にはコンプレッサインペラー３１が取り付けられて
おり、このコンプレッサインペラー３１が回転すること
により、空気または空気と燃料の混合気が圧縮され、図
示していないエンジンに供給される。
て、本発明のスラスト軸受装置をターボチャージャに使
用した一例を説明する。図１２はターボチャージャの縦
断面図である。ハウジング１５内に収容された回転軸１
１の右端にはタービン翼車３０が取り付けられており、
図示していないエンジンの排気ガスがタービン翼車３０
に吹き付けられ、回転軸１１は回転する。回転軸１１の
左端にはコンプレッサインペラー３１が取り付けられて
おり、このコンプレッサインペラー３１が回転すること
により、空気または空気と燃料の混合気が圧縮され、図
示していないエンジンに供給される。
【００３５】回転軸１１はラジアル軸受３２ａ，３２ｂ
により回転可能に支持され、ラジアル方向の変位が抑え
られている。なお、外部で昇圧された潤滑油は潤滑油供
給路１６から給油口を通りラジアル軸受３２ａ，３２ｂ
に供給される。また、回転軸１１にはスラストカラー３
３が嵌合され、このスラストカラー３３は本発明のスラ
スト軸受装置１０によって回転可能に支持されている。
このように回転軸１１はスラスト軸受装置１０で支持さ
れており、軸方向の変位が抑えられている。図中、３４
ａ，３４ｂはサークリップである。
により回転可能に支持され、ラジアル方向の変位が抑え
られている。なお、外部で昇圧された潤滑油は潤滑油供
給路１６から給油口を通りラジアル軸受３２ａ，３２ｂ
に供給される。また、回転軸１１にはスラストカラー３
３が嵌合され、このスラストカラー３３は本発明のスラ
スト軸受装置１０によって回転可能に支持されている。
このように回転軸１１はスラスト軸受装置１０で支持さ
れており、軸方向の変位が抑えられている。図中、３４
ａ，３４ｂはサークリップである。
【００３６】回転軸１１においては、タービン翼車３０
における圧力とコンプレッサインペラー３１における圧
力とのバランスにより軸方向の荷重が掛かる。これらの
圧力は運転状態により異なり、軸方向荷重もその方向や
大きさが運転状態により変化する。そのため、両方向の
荷重を受けられるようにスラスト軸受装置１０には、ス
ラスト軸受板の両側に給油口が設けられている。従来の
スラスト軸受装置においては、給油口における圧力は両
側ともに同じであったので、流量は両側ともほぼ同じ
で、反負荷側では潤滑油は不必要に流れ出していた。
における圧力とコンプレッサインペラー３１における圧
力とのバランスにより軸方向の荷重が掛かる。これらの
圧力は運転状態により異なり、軸方向荷重もその方向や
大きさが運転状態により変化する。そのため、両方向の
荷重を受けられるようにスラスト軸受装置１０には、ス
ラスト軸受板の両側に給油口が設けられている。従来の
スラスト軸受装置においては、給油口における圧力は両
側ともに同じであったので、流量は両側ともほぼ同じ
で、反負荷側では潤滑油は不必要に流れ出していた。
【００３７】また、負荷や回転速度に対して潤滑油流量
が変化するわけではなく、流量を増加させるためには潤
滑油圧力源の圧力を上げるしかなかった。しかしなが
ら、自動車においては潤滑油圧力源は多くの潤滑油供給
先に対し一つだけである。特にターボチャージャ用のも
のが取り付けられているわけではないので、ターボチャ
ージャのみの必要に応じて圧力源の圧力を変化させるわ
けにはいかず、急激に回転数が上昇する場合などターボ
チャージャの軸受においては潤滑油の供給量が不足し、
軸受が焼損する恐れがあった。また、回転数の高い条件
に合わせ流量が大きくなるように構成すると、回転数の
低い条件においては不必要に流れる潤滑油の量が多くな
り、損失やターボラグの原因となる。
が変化するわけではなく、流量を増加させるためには潤
滑油圧力源の圧力を上げるしかなかった。しかしなが
ら、自動車においては潤滑油圧力源は多くの潤滑油供給
先に対し一つだけである。特にターボチャージャ用のも
のが取り付けられているわけではないので、ターボチャ
ージャのみの必要に応じて圧力源の圧力を変化させるわ
けにはいかず、急激に回転数が上昇する場合などターボ
チャージャの軸受においては潤滑油の供給量が不足し、
軸受が焼損する恐れがあった。また、回転数の高い条件
に合わせ流量が大きくなるように構成すると、回転数の
低い条件においては不必要に流れる潤滑油の量が多くな
り、損失やターボラグの原因となる。
【００３８】本発明のスラスト軸受装置１０をターボチ
ャージャに搭載した場合、潤滑油は負荷側面のみに選択
的に流れるため、潤滑油の流量を少なくすることがで
き、また損失を小さくすることが可能となる。さらに、
急激に回転数が上昇した場合でも、潤滑油の圧力源の圧
力上昇を待たなくとも回転数に応じて流量が自動的に増
加するので、潤滑油不足により軸受が焼損してしまうの
を回避することが可能となる。
ャージャに搭載した場合、潤滑油は負荷側面のみに選択
的に流れるため、潤滑油の流量を少なくすることがで
き、また損失を小さくすることが可能となる。さらに、
急激に回転数が上昇した場合でも、潤滑油の圧力源の圧
力上昇を待たなくとも回転数に応じて流量が自動的に増
加するので、潤滑油不足により軸受が焼損してしまうの
を回避することが可能となる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
潤滑油を負荷側に積極的に供給することができるので、
消費潤滑油量が少なくかつ損失が小さいスラスト軸受装
置を実現できる。
潤滑油を負荷側に積極的に供給することができるので、
消費潤滑油量が少なくかつ損失が小さいスラスト軸受装
置を実現できる。
【図１】本発明の実施の形態１によるスラスト軸受板の
平面図である。
平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った展開断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図４】スラスト軸受装置の縦断面図である。
【図５】本発明のスラスト軸受装置の作用効果を説明し
た図である。
た図である。
【図６】本発明の実施の形態２によるスラスト軸受板の
平面図である。
平面図である。
【図７】図６のＥ−Ｅ線に沿った展開断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３によるスラスト軸受板の
平面図である。
平面図である。
【図９】図８のＦ−Ｆ線に沿った展開断面図である。
【図１０】従来のスラスト軸受板の平面図である。
【図１１】図１０のＤ−Ｄ線に沿った展開断面図であ
る。
る。
【図１２】本発明の実施の形態４によるターボチャージ
ャの縦断面図である。
ャの縦断面図である。
【符号の説明】 １０ スラスト軸受装置 １１ 回転軸 １２ スラストランナ １３ 円形部材 １４ スラスト軸受板 １５ ハウジング １６ 潤滑油供給路 １７（１７ａ，１７ｂ，１７ｃ） テーパ部 １８（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ） ランド部 １９（１９ａ，１９ｂ） 給油口 ２０ 給油流路 ２５（２５ａ，２５ｂ） ランド延長部 ２６（２６ａ，２６ｂ） 凹部 ３０ タービン翼車 ３１ コンプレッサインペラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｄ 29/04 Ｆ０４Ｄ 29/04 Ｍ Ｆターム(参考） 3G005 EA16 FA04 FA33 FA41 GB42 GB59 JA24 JA28 3H022 AA02 BA06 CA15 CA44 DA17 3J011 AA07 CA04 KA03 MA23 MA27
Claims (5)
- 【請求項１】 回転軸に取り付けられ回転軸に対して垂
直でかつ互いに平行な一対の円形部材を有するスラスト
ランナと、前記一対の円形部材の間に設置され前記回転
軸の回転時に円形部材が接触するとともに、両面に周方
向に沿ってテーパ部およびランド部が連続して形成され
たスラスト軸受板と、前記スラスト軸受板の両面に形成
された給油口と、前記スラスト軸受板の内部に形成され
外部潤滑油供給装置からの潤滑油を前記給油口に導く給
油流路とを備え、 前記給油口は、その周縁の一部が前記ランド部の終端に
接して設けられていることを特徴とするスラスト軸受装
置。 - 【請求項２】 請求項１に記載のスラスト軸受装置にお
いて、 前記ランド部の終端の一部を前記スラスト軸受板の周方
向に沿って前記給油口の片側外周まで張り出して設けた
ことを特徴とするスラスト軸受装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載のスラスト軸受装
置において、 前記給油口に所定深さの凹部を形成したことを特徴とす
るスラスト軸受装置。 - 【請求項４】 回転軸に取り付けられ回転軸に対して垂
直でかつ互いに平行な一対の円形部材を有するスラスト
ランナと、前記一対の円形部材の間に設置され前記回転
軸の回転時に円形部材が接触するとともに、両面に周方
向に沿ってテーパ部およびランド部が連続して形成され
たスラスト軸受板と、前記スラスト軸受板の両面に形成
された給油口と、前記スラスト軸受板の内部に形成され
外部潤滑油供給装置からの潤滑油を前記給油口に導く給
油流路とを備え、 前記給油口が、前記回転軸の回転時に、前記一対の円形
部材と前記スラスト軸受板との間で負圧を生じる箇所に
設けられていることを特徴とするスラスト軸受装置。 - 【請求項５】 回転軸と、前記回転軸の一端に取り付け
られたタービン翼車と、前記回転軸の他端に取り付けら
れたコンプレッサインペラーと、前記回転軸を回転自在
に支持するとともに回転軸の軸方向変位を抑制する支承
手段とを備えたターボチャージャにおいて、 前記支承手段として請求項１〜４のいずれか１項に記載
のスラスト軸受装置を搭載したことを特徴とするターボ
チャージャ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001160266A JP2002349551A (ja) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | スラスト軸受装置およびターボチャージャ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001160266A JP2002349551A (ja) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | スラスト軸受装置およびターボチャージャ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002349551A true JP2002349551A (ja) | 2002-12-04 |
Family
ID=19003709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001160266A Pending JP2002349551A (ja) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | スラスト軸受装置およびターボチャージャ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002349551A (ja) |
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| KR101542991B1 (ko) | 2014-04-08 | 2015-08-10 | 현대자동차 주식회사 | 스러스트러너를 갖는 터보차저 |
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2001
- 2001-05-29 JP JP2001160266A patent/JP2002349551A/ja active Pending
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