JP2010169193A

JP2010169193A - 浮動ブッシュ軸受

Info

Publication number: JP2010169193A
Application number: JP2009012364A
Authority: JP
Inventors: Hideki Ogata; 秀樹尾形
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2010-08-05

Abstract

【課題】浮動ブッシュと回転軸との隙間に従来以上の液体を供給可能とすることによって回転軸の回転抵抗をより低減させる。
【解決手段】浮動ブッシュ２０のハウジング側から回転軸側に貫通して形成されると共に、ハウジング側の入口流路４１が浮動ブッシュ２０の回転方向に向けて傾斜されて形成されている液体導入孔４０を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転軸とハウジングとの隙間に上記回転軸が挿通されて配置されると共に、液体で満たされた上記隙間において回転しながら上記回転軸を支持する円筒形状の浮動ブッシュを備える浮動ブッシュ軸受に関するものである。

従来から、過給機等の高速回転する回転軸を軸支する軸受として、浮動ブッシュ軸受が知られている。
この浮動ブッシュ軸受は、特許文献１に記載されているように、回転軸とハウジングとの隙間において回転軸が挿通されて配置される円筒形状の浮動ブッシュを備えており、該浮動ブッシュが回転しながら回転軸を支持する動圧軸受の一種である。
このような浮動ブッシュ軸受によれば、ハウジングと回転軸との隙間において浮動ブッシュが回転することによって、回転軸の振動を抑制すると共に、回転軸と作動流体との摩擦を低減して回転軸の磨耗を低減させることができる。

特許第３１３６６８７号公報

とろこで、浮動ブッシュ軸受においては、浮動ブッシュと回転軸との間に液体（潤滑油）が入り込み、浮動ブッシュと回転軸との間に液膜が形成されている。
そして、当該液膜の厚みが薄い場合には、浮動ブッシュと回転軸との間の液量が少ないこととなり、回転軸の回転抵抗が増大し、回転軸の磨耗や焼き付きの原因となる。このため、従来の浮動ブッシュ軸受は、例えば特許文献１に示すように、浮動ブッシュに半径方向に貫通する貫通孔を備え、ハウジング側から供給される液体が浮動ブッシュと回転軸との間に入り込みやすくする構成を採用する場合がある。

しかしながら、浮動ブッシュが上述のように回転するため、液体に遠心力が作用する。このため、浮動ブッシュに半径方向に貫通する貫通孔を形成した場合であっても、十分な量の液体が浮動ブッシュと回転軸との間に入り込めず、十分な厚さの液膜を浮動ブッシュと回転軸との間に形成できない虞がある。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、浮動ブッシュと回転軸との隙間に従来以上の液体を供給可能とすることによって回転軸の回転抵抗をより低減させる。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、回転軸とハウジングとの隙間に上記回転軸が挿通されて配置されると共に、液体で満たされた上記隙間において回転しながら上記回転軸を支持する円筒形状の浮動ブッシュを備える浮動ブッシュ軸受であって、上記浮動ブッシュの上記ハウジング側から上記回転軸側に貫通して形成されると共に、上記ハウジング側の入口流路が上記浮動ブッシュの回転方向に向けて傾斜されて形成されている液体導入孔を備えるという構成を採用する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記液体導入孔が直線状に形成されているという構成を採用する。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記液体導入孔が、上記浮動ブッシュで囲まれる円形の接線と重ねて形成されているという構成を採用する。

第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記液体導入孔を複数備えるという構成を採用する。

本発明によれば、浮動ブッシュのハウジング側から回転軸側に貫通して形成されると共に、ハウジング側の入口流路が浮動ブッシュの回転方向に向けて傾斜されて形成されている液体導入孔を備える。
このように、入口流路が浮動ブッシュの半径方向よりも浮動ブッシュの回転方向に向けて傾斜された液体導入孔を浮動ブッシュが備える場合には、浮動ブッシュの半径方向に液体導入孔が形成されている場合よりも、液体導入孔の回転方向後ろ側における内壁面の周面からの立ち上がりが鋭角となる。
このため、本発明の浮動ブッシュが回転された場合には、液体導入孔の回転方向後ろ側における内壁面によって、浮動ブッシュのハウジング側の液体が液体導入孔の内部に掻き込まれることとなる。
したがって、本発明によれば、浮動ブッシュの半径方向に液体導入孔が形成された従来の浮動ブッシュ軸受と比較して、液体導入孔へ液体を押し込む力が強く作用するため、浮動ブッシュと回転軸との隙間に従来以上の液体を供給することが可能となる。
よって、本発明によれば、回転軸の回転抵抗をより低減させ、回転軸の磨耗や焼き付きを防止すると共に、回転軸による動力の伝達効率を向上させることが可能となる。

本発明の第１実施形態の浮動ブッシュ軸受を備える過給機の断面図である。本発明の第１実施形態の浮動ブッシュ軸受をシャフトの延在方向と直交する面において切断した断面図である。本発明の第１実施形態の浮動ブッシュ軸受の側面図である。本発明の第２実施形態の浮動ブッシュ軸受をシャフトの延在方向と直交する面において切断した断面図である。本発明の一実施形態における浮動ブッシュ軸受の変形例を示す断面図である。本発明の一実施形態における浮動ブッシュ軸受の変形例を示す断面図である。本発明の一実施形態における浮動ブッシュ軸受の変形例を示す断面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る浮動ブッシュ軸受の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態の浮動ブッシュ軸受を備える過給機１の断面図である。
この図に示すように、過給機１は、タービン２と、コンプレッサ３と、連結部４とを備えている。

タービン２は、排ガスが供給されることによって回転駆動されるタービンインペラ２ａと、該タービンインペラ２ａを囲うタービンハウジング２ｂとを備えており、排ガスの運動エネルギを回転エネルギとして回収するものである。

コンプレッサ３は、タービン２において回収された回転エネルギが伝達されて回転駆動されるコンプレッサインペラ３ａと、該コンプレッサインペラ３ａを囲うコンプレッサハウジング３ｂとを備えており、コンプレッサインペラ３ａの回転エネルギによって空気を圧縮して排出するものである。

連結部４は、タービン２とコンプレッサ３とを連結するものであり、タービンインペラ２ａとコンプレッサインペラ３ａとを連結するシャフト４ａ（回転軸）と、該シャフト４ａを囲うと共にタービンハウジング２ｂとコンプレッサハウジング３ｂとを連結するベアリングハウジング４ｂとを備えている。

また、過給機１は、各摺動箇所（タービンインペラ２ａとタービンハウジング２ｂとの摺動箇所や、コンプレッサインペラ３ａとコンプレッサハウジング３ｂとの摺動箇所等）に潤滑油を供給するための流路５を備えている。

そして、本実施形態の浮動ブッシュ軸受１０は、シャフト４ａを軸支する軸受として、連結部４の内部に２箇所設置されている。
図２は、本実施形態の浮動ブッシュ軸受１０をシャフト４ａの延在方向と直交する面において切断した断面図である。また、図３は、本実施形態の浮動ブッシュ軸受１０の側面図である。
これらの図に示すように、本実施形態の浮動ブッシュ軸受１０は、浮動ブッシュ２０と、ベアリングハウジング４ｂ（ハウジング）と、作動流体３０（液体）とによって構成されている。
なお、図２及び図３においては、目視可能とするために、シャフト４ａと浮動ブッシュ２０との離間距離及び浮動ブッシュ２０とベアリングハウジング４ｂとの離間距離を実際と比較して広く図示している。

浮動ブッシュ２０は、円筒形状を有しており、シャフト４ａとベアリングハウジング４ｂとの隙間においてシャフト４ａが挿通されて配置されている。そして、浮動ブッシュ２０は、作動流体３０によって満たされたシャフト４ａとベアリングハウジング４ｂとの隙間において回転しながらシャフト４ａを支持する。

また、浮動ブッシュ２０には、浮動ブッシュ２０のベアリングハウジング４ｂ側からシャフト４ａ側に貫通して形成される液体導入孔４０が浮動ブッシュ２０の周方向に分散して複数形成されている。
そして、本実施形態の浮動ブッシュ軸受１０において各液体導入孔４０は、ベアリングハウジング４ｂ側の入口流路４１が浮動ブッシュ２０の回転方向に向けて傾斜されるように浮動ブッシュ２０の半径方向に対して傾斜された直線状に形成されている。

作動流体３０は、シャフト４ａと浮動ブッシュ２０と間、及び、ベアリングハウジング４ｂと浮動ブッシュ２０との間において液膜を形成するものであり、上述の潤滑油が用いられる。
このため、シャフト４ａとベアリングハウジング４ｂとの隙間には、潤滑油を供給するための流路５が接続されている。なお、上記隙間と流路５と接続領域に、より多くの潤滑油を隙間に供給するための半月領域Ｒが形成されるように、ベアリングハウジング４ｂの一部は凹んで形成されている。

そして、過給機１が作動し、タービンインペラ２ａが回転駆動されると、シャフト４ａが高速回転してコンプレッサインペラ３ａが回転駆動される。
このようにシャフト４ａが高速回転すると、流路５を介してシャフト４ａとベアリングハウジング４ｂとの隙間に供給された潤滑油（すなわち作動流体３０）によって、シャフト４ａと浮動ブッシュ２０と間、及び、ベアリングハウジング４ｂと浮動ブッシュ２０との間に液膜が形成され、シャフト４ａが浮動ブッシュ２０及びベアリングハウジング４ｂに対して非接触で支持される。

ここで、本実施形態の浮動ブッシュ軸受１０においては、浮動ブッシュ２０がベアリングハウジング４ｂ側からシャフト４ａ側に貫通して形成されると共に、ベアリングハウジング４ｂ側の入口流路４１が浮動ブッシュ２０の回転方向に向けて傾斜されて形成されている液体導入孔４０を備える。
このように、浮動ブッシュ２０の半径方向よりも浮動ブッシュ２０の回転方向に向けて傾斜された液体導入孔４０を浮動ブッシュ２０が備える場合には、浮動ブッシュ２０の半径方向に液体導入孔４０が形成されている場合よりも、図２に示すように、液体導入孔４０の回転方向後ろ側における内壁面４２の周面２１からの立ち上がりが鋭角となる。
このため、本実施形態における浮動ブッシュ２０が回転された場合には、液体導入孔４０の回転方向後ろ側における内壁面４２によって、浮動ブッシュ２０のベアリングハウジング４ｂ側の作動流体３０が液体導入孔４０の内部に掻き込まれることとなる。
したがって、本実施形態の浮動ブッシュ軸受１０によれば、浮動ブッシュの半径方向に液体導入孔が形成された従来の浮動ブッシュ軸受と比較して、液体導入孔４０へ作動流体３０を押し込む力が強く作用するため、浮動ブッシュ２０とシャフト４ａとの隙間に従来以上の作動流体３０を供給することが可能となる。
よって、本実施形態の浮動ブッシュ軸受１０によれば、シャフト４ａの回転抵抗をより低減させ、シャフト４ａの磨耗や焼き付きを防止すると共に、シャフト４ａによる動力の伝達効率を向上させることが可能となる。

また、本実施形態の浮動ブッシュ軸受１０によれば、液体導入孔４０が直線状に形成されている。
このため、例えば浮動ブッシュ２０の外周側から機械加工によって液体導入孔４０を容易に形成することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図４は、本実施形態の浮動ブッシュ軸受５０をシャフト４ａの延在方向と直交する面において切断した断面図である。
この図に示すように、本実施形態の浮動ブッシュ軸受５０においては、直線状の液体導入孔６０の回転方向後ろ側における内壁面６１が、浮動ブッシュ２０で囲まれる円形の接線と重ねて形成されている。

このような構成を有する本実施形態の浮動ブッシュ軸受け５０においては、液体導入孔６０を直線状に形成する場合において、液体導入孔６０の回転方向後ろ側における内壁面６１が周面２１に対して最も鋭角となる。
したがって、浮動ブッシュ２０のベアリングハウジング４ｂ側の作動流体３０が液体導入孔６０の内部により掻き込まれることとなり、より確実にシャフト４ａの回転抵抗をより低減させ、シャフト４ａの磨耗や焼き付きを防止すると共に、シャフト４ａによる動力の伝達効率を向上させることが可能となる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、液体導入孔４０，６０が直線状に形成された構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、図５に示すように液体導入孔７０が湾曲された構成や、図６に示すように液体導入孔８０が屈曲された構成を採用することもできる。
このような構成を採用することによって、例えば、上記第２実施形態のように液体導入孔６０を浮動ブッシュ２０で囲まれる円形の接線と重ねて形成した場合よりも、さらに液体導入孔７０，８０の回転方向後ろ側における内壁面７１，８１が周面２１に対して鋭角にすることができる。

また、例えば、図７に示すように、液体導入孔４０の回転方向前側を削ることによって、液体導入孔４０により作動流体３０が入り込みやすい構成を採用することもできる。

また、例えば、液体導入孔４０，６０，７０，８０の開口形状が長円や楕円形状であっても良い。
また、液体導入孔４０，６０，７０，８０が浮動ブッシュ２０の周方向に複数列に亘って形成されていても良い。

４ａ……シャフト（回転軸）、４ｂ……ベアリングハウジング（ハウジング）、１０，５０……浮動ブッシュ軸受、２０……浮動ブッシュ、３０……作動流体（液体）、４０，６０，７０，８０……液体導入孔

Claims

回転軸とハウジングとの隙間に前記回転軸が挿通されて配置されると共に、液体で満たされた前記隙間において回転しながら前記回転軸を支持する円筒形状の浮動ブッシュを備える浮動ブッシュ軸受であって、
前記浮動ブッシュの前記ハウジング側から前記回転軸側に貫通して形成されると共に、前記ハウジング側の入口流路が前記浮動ブッシュの回転方向に向けて傾斜されて形成されている液体導入孔を備えることを特徴とする浮動ブッシュ軸受。
前記液体導入孔が直線状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の浮動ブッシュ軸受。
前記液体導入孔が、前記浮動ブッシュで囲まれる円形の接線と重ねて形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の浮動ブッシュ軸受。
前記液体導入孔を複数備えることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の浮動ブッシュ軸受。