JP2013002559A - 排気ターボ過給機のスラスト軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タービン側スラストカラ−及びコンプレッサ側スラストカラーと、スラスト軸受との摺接面の接合部での摩擦抵抗及び磨耗の低減による耐久性向上、摩擦抵抗低減によるエンジン側排ガス出口の排圧を低減等を改善することを目的とする。
【解決手段】排気ターボ過給機の排気タービン１とコンプレッサ２との間に作用するスラスト荷重をタービン軸３に固定されたタービン側スラストカラー６及び、コンプレッサ側スラストカラー５を介して、２つのスラストカラー５，６に挟持され外周を固定されたスラスト軸受７で支承し、該スラスト軸受７は、２つのスラストカラー５，６とを摺接面にて摺接させた、排気ターボ過給機のスラスト軸受装置において、スラスト軸受７の両側面７１、７１と２つのスラストカラー５，６とがＤＬＣ皮膜処理層を介して夫々摺接し、該摺接する夫々の対向した面の少なくとも何れか一方にＤＬＣ皮膜処理が施されたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの排気マニホールドから排出される排ガスにより駆動される排気ターボ過給機の排気タービンとコンプレッサとを連結するタービン軸に作用するスラスト荷重を、スラスト軸受で支承するように構成された排気ターボ過給機のスラスト軸受装置に関する。

図４は、一般的な排気ターボ過給機の主要部の軸線方向断面図である。
図４において、１は排気タービン、２はコンプレッサで該排気タービン１とコンプレッサ２とはタービン軸３にて一体的に結合されている。タービン軸３は中央よりの２箇所をジャーナル軸受４，４で過給機ボディー８に支承されている。
排気ターボ過給機においては、タービン軸３に排気タービン１の軸方向力とコンプレッサ２の軸方向力との差であるスラスト荷重Ｓが図の右方向（排気タービン１の方向）に向けて作用する

このスラスト荷重Ｓは、内周をタービン軸３に固定されたコンプレッサ側スラストカラー５と、内周をタービン軸３に固定されたタービン側スラストカラー６とで受圧し、このスラスト荷重Ｓを、前記２つのスラストカラー５，６に挟持され外周を過給機ボディー８に固定されたスラスト軸受７で支承している。
そして、該スラスト荷重Ｓは、コンプレッサ側スラストカラー５とスラスト軸受７との摺接面（半径方向面）、及びタービン側スラストカラー６とスラスト軸受７との摺接面にて受け、外周部を過給機ボディー８に固定されたスラスト軸受７で支承している。
Ｌ１はタービン軸３の中心である。
一般に、高速摺動部品では、銅合金と鋼の組合せで潤滑して使うことがよく知られている。排気ターボ過給機のような機械では、スラスト軸受に銅合金、スラストカラーに鋼を使用して高速の摺動を行っている場合がある。

また、特開２００４−２５０７４６号公報（特許文献１）にはスラスト軸受の摩擦係数の低減、磨耗しにくく、焼付き難い摺動部材を得るため、硬くて脆いダイヤモンドライクカーボン（以後「ＤＬＣ皮膜」と略称記載する）膜と基材との密着性を良くするために、ＤＬＣ皮膜と基材との間に形成する下地層の形成方法についての技術開示が成されている。

特開２００４−２５０７４６号公報

一方で、排気ターボ過給機の使用環境は、排ガス規制および高出力化に伴ってより高速回転が要求されるようになっており、それに伴いスラスト荷重Ｓが増加する傾向にある。
これにより、スラスト軸受７に掛かる荷重が増加して、スラスト軸受７の耐久性が低下する傾向にある。
また、排気ターボ過給機の排気圧力が高くなると、スラスト荷重が大きくなり、銅合金製の軸受を用いた例では強度的に成立しなくなる場合があり、鋼を適用される例もある。
このような条件では、スラストカラーと軸受が共に鋼材を用いることで同種材となるため、焼付きなどのリスクが生じやすくなる。
また、特許文献１は脆いＤＬＣ皮膜が基材から剥がれないようにするため、下地層の形成方法と、その下地層の硬度およびコーティングするＤＬＣ皮膜の膜厚及び、硬度についての比較試験の結果を開示したものであり、摺動部、特にスラスト軸受に対してどの部位にどの範囲にわたって、どの程度の硬度のＤＬＣ皮膜を形成することが製造コスト、性能上適切かまでは開示されていない。

そこで、本発明はこのような不具合に鑑み成されたもので、タービン側スラストカラー及びコンプレッサ側スラストカラーの２つのスラストカラーに挟持され外周を過給機ボディー側に固定されたスラスト軸受で支承するように構成された排気ターボ過給機のスラスト軸受装置において、スラストカラーとスラスト軸受との摺接部分にＤＬＣ皮膜コーティングを施して摩擦抵抗及び摩耗の低減による耐久性向上、摩擦抵抗低減を図ると共に、生産性に優れた排気ターボ過給機のスラスト軸受装置を提供することを目的とする。

本発明はかかる目的を達成するもので、排気ターボ過給機の排気タービンとコンプレッサとを連結するタービン軸に作用するスラスト荷重を、内周をタービン軸に固定されたタービン側スラストカラー及び、コンプレッサ側スラストカラーを介して、前記２つのスラストカラーに挟持され外周を過給機ボディー側に固定されたスラスト軸受で支承するように構成された排気ターボ過給機のスラスト軸受装置において、
前記スラスト軸受の両側面と前記２つのスラストカラーとの夫々の摺動部分はダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）皮膜処理層を介して摺接することを特徴とする。

かかる発明において、ＤＬＣ皮膜を高速回転（数十万ｒｐｍ）で回転するタービン軸のスラスト軸受部に施したので、タービン軸の回転摩擦及び、摩耗の低減効果が得られ排気ターボ過給機の性能、耐久性及び、信頼性向上が得られる。

また、本願発明において好ましくは、前記スラスト軸受の両側面と前記２つのスラストカラーとが摺接する夫々の摺動部分において、対向する面の何れか一方に前記ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）皮膜処理が施されるとよい。

具体的には、前記スラスト軸受と前記２つのスラストカラーとが摺接する夫々の面の前記スラスト軸受の両側面のみに前記ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）皮膜処理を施すとよい。
このような構成にすることにより、スラスト軸受の２つのスラストカラーとの摺接面にのみＤＬＣ皮膜処理を施しただけなので、製造工数、製造コスト低減効果を得ることができ、生産性が向上する。

また、前記スラスト軸受と前記２つのスラストカラーとが摺接する夫々の面の前記タービン側スラストカラー及び、前記コンプレッサ側スラストカラーの面のみに前記ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）皮膜処理を施すとよい。
このような構成にすることにより、タービン側スラストカラー及び、コンプレッサ側スラストカラーは、スラスト軸受より小さい部品なので、ＤＬＣ皮膜処理時の一括処理数が多くすることが可能であり、生産性が向上すると共に、コスト低減が可能となる。

また、本願発明において好ましくは、前記スラスト軸受又は前記２つのスラストカラーとのいずれか一方に前記ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）皮膜処理を施し、いずれか他方が鋼製の組合せからなり、前記ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ皮膜）硬度ＨＶはＨＶ≦２５００とするが、望ましくは１８００≦ＨＶ≦２５００とするとよい。

このようにＤＬＣ皮膜硬度ＨＶをＨＶ≦２５００とすることで実用上よい効果が得られ、スラスト軸受と２つのスラストカラーとで優れた耐摩耗性効果が得られる。
また、ＤＬＣ皮膜硬度ＨＶを１８００≦ＨＶ≦２５００とすることで、ＤＬＣ皮膜硬度ＨＶが低い場合には、ＤＬＣ皮膜自体の摩耗が生じて期待する効果が得られなく、また、硬度ＨＶが高すぎると、相手側部材の摩耗が進むのを防止できる。

また、本願発明において好ましくは、前記ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）はＷＣ（炭化タングステン）、Ｓｉ（珪素）を含有した金属含有ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）又は、Ｈ_２（水素）を含有した水素含有ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）にするとよい。

このような構成にすることにより、炭化タングステン（ＷＣ）、珪素（Ｓｉ）を含有した金属含有ＤＬＣ皮膜又は、水素（Ｈ_２）を含有した水素含有ＤＬＣ皮膜は相手側接触面に対し、なじみ易い物性を有しているので、相手側の耐摩耗性を保持することができ、スラスト軸受装置としての耐久性向上が図れる。

また、本願発明において好ましくは、前記ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）と、該ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）皮膜処理が施される基材との間に下地層が形成され、該下地層がクロム（Ｃｒ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化タングステン（ＷＣ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、窒化鉄（ＦｅＮ）、珪素（Ｓｉ）及び、炭化シリコン（ＳｉＣ）のうち少なくとも何れか１成分を含む下地材とするとよい。

このような構成にすることにより、ＤＬＣ皮膜は物性が脆く密着性が弱いので、クロム（Ｃｒ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化タングステン（ＷＣ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、窒化鉄（ＦｅＮ）、珪素（Ｓｉ）及び、炭化シリコン（ＳｉＣ）等を単層もしくは複数層含んだ下地層を基材表面に生成させてＤＬＣ皮膜を施すことにより、基材とＤＬＣ皮膜との密着性がよくなり、スラスト軸受部の耐久性及び品質の信頼性を向上させることができる。また基材自体を窒化して下地材として用いても良い。

また、本願発明において好ましくは、前記ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）皮膜処理を施した表面に表面粗さを減少させる仕上げ研磨を実施するとよい。

このような構成にすることにより、表面の仕上げ研磨により、表面の凸部を除くことができ、凸部による軸受装置各部材の磨耗増大を防止し、耐久性向上を図る。

本発明によれば、排気ターボ過給機の排気タービンとコンプレッサとを連結するタービン軸に作用するスラスト荷重を、内周をタービン軸に固定されたタービン側スラストカラー及び、コンプレッサ側スラストカラーを介して、前記２つのスラストカラーに挟持され外周を過給機ボディー側に固定されたスラスト軸受で支承するように構成された排気ターボ過給機のスラスト軸受装置において、前記スラスト軸受の両側面と前記２つのスラストカラーとの夫々の摺動部分はダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）皮膜処理層を介して摺接するようにしたので、高速回転（数十万ｒｐｍ）で回転するタービン軸であっても、スラスト軸受けの摺動面の回転摩擦及び、摩耗の低減効果が得られ排気ターボ過給機の性能、耐久性及び、信頼性向上効果が得られる。
また、前記スラスト軸受の両側面と前記２つのスラストカラーとが摺接する夫々の摺動部分において、対向する面の何れか一方に前記ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）皮膜処理が施すことによって、製造工数、製造コスト低減効果を得ることができ、生産性を向上できる。

本発明の第１実施形態にかかるタービン側スラストカラー及びコンプレッサ側スラストカラーと、スラスト軸との接触部近傍の拡大断面図である。 本発明の第２実施形態にかかるタービン側スラストカラー及びコンプレッサ側スラストカラーと、スラスト軸との接触部近傍の拡大断面図である。 （Ａ）は本発明の実施形態にかかるＤＬＣ皮膜コーティング膜の硬度と摩耗量との関係の試験条件、（Ｂ）は試験結果を示す。 本発明が適用される排気ターボ過給機の主要部の軸線方向断面図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を図１及び図２に基づいて詳細に説明する。
但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図４は本発明が適用される排気ターボ過給機の主要部の軸線方向断面図である。
図４において、１は排気タービン、２はコンプレッサで該排気タービン１とコンプレッサ２とはタービン軸３にて一体的に結合されている。タービン軸３は中央よりの２箇所をジャーナル軸受４,４で過給機ボディー８に支承されている。
排気ターボ過給機においては、タービン軸３に排気タービン１の軸方向力とコンプレッサ２の軸方向力との差であるスラスト荷重Ｓがタービン軸３の軸線Ｌ１に沿って図の右方向（排気タービン１の方向）に向けて作用する。

このスラスト荷重Ｓは、内周をタービン軸３に強固に固定されたコンプレッサ側スラストカラー５と、内周をタービン軸３に強固に固定されたタービン側スレストカラー６にて受圧し、このスラスト荷重Ｓを、前記２つのスラストカラー５，６に挟持され外周を過給機ボディー８に固定されたスラスト軸受７で支承している。
そして、該スラスト荷重Ｓは、コンプレッサ側スラストカラー５の摺接面（半径方向面）５ｃとスラスト軸受７の摺接面（半径方向面）７１、及びタービン側スラストカラー６の摺接面（半径方向面）６ｔとスラスト軸受７の摺接面（半径方向面）７１にて過給機ボディー８で支承している。

図１は、本発明の第１実施形態にかかるタービン側スラストカラー６及びコンプレッサ側スラストカラー５と、スラスト軸受７との接触部近傍の拡大断面図である。
図１において、スラスト軸受７は、該スラスト軸受７とコンプレッサ側スラストカラー５及び、タービン側スラストカラー６の摺接面と摺接させてスラスト荷重Ｓを支承するように構成されている。

タービン軸３は、コンプレッサ２と排気タービン１との中央よりの太い軸部３２の２箇所をジャーナル軸受４,４で支承され、ジャーナル軸受４のコンプレッサ側で一段細くなった細い軸部３１との接続部に段差部３１を有している。
そして、コンプレッサ側スラストカラー５は、タービン軸３に外嵌した内周が、タービン軸３に強く固着した円筒部５１と、該円筒部５１の排気タービン１側端縁に半径方向に拡開したフランジ部５２とで構成されたＳＵＭ４３（硫黄快削鋼）にて成形されている。
該フランジ部５２の排気タービン１側端面５３の摺接面５ｃにはダイヤモンドライクカーボン（以後「ＤＬＣ」と略称記載する）皮膜が施されている。
一方、タービン側スラストカラー６は、タービン軸３に内周が外嵌して、タービン軸３に強く固着した円筒部６１と、該円筒部６１の排気タービン側端縁に半径方向に拡開したフランジ部６２とで構成されたＳＵＭ４３（硫黄快削鋼）にて成形されている。
そして、フランジ部６２はスラスト軸受７の段差部３３に当接して、スラスト方向の位置決めとなっている。
また、フランジ部６２のコンプレッサ２側端縁の摺接面（半径方向面）にはＤＬＣ皮膜６ｔ施されている。
スラスト軸受７にはＤＬＣ皮膜のコーティング処理が施されていない状態の組合せになっている。
そして、スラスト軸受７は材料がＳＰＣＣにて形成され、コンプレッサ側スラストカラー５のフランジ部５２とタービン側スラストカラー６のフランジ部６２との間に位置し、タービン側スラストカラー６の円筒部６１に外嵌した状態でタービン軸３を支承している。

尚、使用されるＤＬＣとしては、金属含有ＤＬＣ（ＷＣ；炭化タングステンや、Ｓｉ；珪素）、又は、水素含有ＤＬＣなどを使用すると良い。
また、ＤＬＣ皮膜は硬く脆いため、基材との密着性をよくするために、基材とＤＬＣ皮膜の間に下地材としてクロム（Ｃｒ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化タングステン（ＷＣ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、窒化鉄（ＦｅＮ）、珪素（Ｓｉ）及び、炭化シリコン（ＳｉＣ）などを単層もしくは複数層組合せて用いるとよい。また基材自体を窒化して下地材として用いても良い。
ＤＬＣ皮膜は、摺動性が優れる上、硬いため、摩擦及び摩耗の低減効果を得ることができる。
また、本実施形態では、ＤＬＣ皮膜処理を板厚が厚く、形状の剛性が高い既述の２つのスラストカラー５、６に施すことにより、スラスト軸受７より小形状のため、ＤＬＣ皮膜処理の１回の処理個数が多くコスト低減が可能となる。
更に、ＤＬＣ皮膜の生膜処理方法には種々の方法があるが、生膜処理方法によっては成膜処理温度が２００度近くになる場合がある。
従って、タービン側スラストカラー６及び、コンプレッサ側スラストカラー５は、スラスト軸受７に対し、円筒状部５１，６１夫々にフランジ部５２、６２が形成された構造を成し、剛性が高いので平板状のスラスト軸受７に比べて部品の熱による変形リスクが小さく品質が安定する効果が得られる。

図３（Ａ）は本発明の実施形態にかかるＤＬＣ皮膜の硬度と摩耗量との関係の試験条件、（Ｂ）は現行との試験結果を示す。
試験条件として、ＤＬＣ皮膜を施した組合せは、図１に示す構造と同じで、コンプレッサ側スラストカラー５のスラスト軸受７と摺接する摺接面５３にはＤＬＣ皮膜処理５ｃが施されている。
一方、タービン側スラストカラー６のスラスト軸受７と摺接する摺接面６３にも同様のＤＬＣ皮膜処理６ｔが施されている。
鋼製のスラスト軸受７にはＤＬＣ皮膜処理が施されていない状態で実施されている。
そして、スラスト軸受７の材質（基材）は、現（従来品）が鉛青銅バイメタルに対し、新（発明品）はＳＰＣＣ、コンプレッサ側スラストカラー５及び、タービン側スラストカラー６は新現共にＳＵＭ４３（硫黄快削鋼）である。
ＤＬＣ皮膜の種類として、サンプルＡは皮膜硬度１８００ＨＶ、サンプルＢは皮膜硬度２５００ＨＶ、サンプルＣは皮膜硬度１５００ＨＶの３種類を実施した。
摩耗試験条件としては、
１、すべり速度：１０ｍ／ｓ〜１５０ｍ／ｓ
２、接触面圧：０．５〜１０ＭＰａ、 にて実施した。

試験結果は、横軸に各サンプルで、現行のＤＬＣ皮膜なし、Ａサンプル、Ｂサンプル及びＣサンプルの順に表示してある。
縦軸に、現行を１００（基準）として、現行に対する摩耗比率を棒グラフにて表示してある。
結果として、サンプルＡ皮膜硬度１８００ＨＶの場合の摩耗量は、現行に対してスラスト軸受７が約３０％、スラストカラー５，６が２０％になっている。
サンプルＢ皮膜硬度２５００ＨＶの場合の摩耗量は、現行に対してスラスト軸受７が約８０％、スラストカラー５，６が１０％になっている。
サンプルＣ皮膜硬度１５００ＨＶの場合の摩耗量は、現行に対してスラスト軸受７が約１４０％、スラストカラー５，６が２７０％になっている。

これらの結果から、ＤＬＣ皮膜硬度が低いサンプルＣ場合は、ＤＬＣ皮膜側（スラストカラー側）が大きく磨耗し、それにつれてスラスト軸受７も現行よりも大きく摩耗しておりＤＬＣ皮膜硬度が１５００ＨＶでは実用性なしと判断できる。
更に、サンプルＡのＤＬＣ皮膜硬度が１８００ＨＶの場合にはＤＬＣ皮膜側（スラストカラー側）及び、スラスト軸受（ＤＬＣ皮膜なし）共に同程度の磨耗量となっており、現状品に比べ３〜５倍近い耐摩耗性を有することが判明した。
一方、ＤＬＣ皮膜硬度２５００ＨＶの高いサンプルＢの場合は、ＤＬＣ皮膜側（スラストカラー側）によってスラスト軸受（ＤＬＣ皮膜なし）を摩耗させ、スラストカラー側はほとんど磨耗量が無い状態になっている。
従って、摺接する相手側にＤＬＣ皮膜が施されていない（一側はＤＬＣ皮膜処理が施され、他側は鋼製の組合せ）場合には、２５００ＨＶが実用上上限と判断する。
結果として、図３（Ａ）に示したように、現状に対し、サンプルＡ、Ｂは○、サンプルＣは×となり、摺接する一側はＤＬＣ皮膜処理が施され、他側は鋼製の組合せの場合には、ＤＬＣ皮膜硬度が１８００ＨＶ〜２５００ＨＶにおいて使用することが効果的な耐久性向上、駆動抵抗低減等が得られる。
本実施形態では、排気ターボ過給機のスラスト軸受７の基材を鋼にして、スラストカラー部材をＳＵＭ材（硫黄快削鋼）にＤＬＣ皮膜処理を行うことにより、排気ターボ過給機の圧力が大きくなるときにも強度的に成立し、潤滑油の供給が不十分になった際の摩擦低減及び、焼付き防止の効果を得ることができる。

（第２実施形態）
図２は本発明の第２実施形態にかかるタービン側スラストカラー１１及びコンプレッサ側スラストカラー１０と、スラスト軸１２との接触部近傍の拡大断面図である。
図２に基づいて、第２実施形態を説明する。
尚、第１実施形態と同じ形状、作用をする部品については、同じ符号を付して、説明を省略する。

図２において、スラスト軸受１２は、該スラスト軸受１２とコンプレッサ側スラストカラー１０及び、タービン側スラストカラー１１と半径方向に摺接させてスラスト荷重Ｓを支承するように構成されている。
そして、スラスト軸受１２、コンプレッサ側スラストカラー１０及び、タービン側スラストカラー１１は、第１実施形態に対しＤＬＣ皮膜処理を施した箇所のみが異なる以外は同一形状である。
従って、スラスト軸受１２、コンプレッサ側スラストカラー１０及び、タービン側スラストカラー１１の形状説明は省略する。

また、スラスト軸受１２のコンプレッサ側スラストカラー１０と摺接する摺接面１２１にはＤＬＣ皮膜１２ｃの処理が施されている。
一方、スラスト軸受１２のタービン側スラストカラー１１と摺接する摺接面１２２にも同様のＤＬＣ皮膜１２ｔの処理が施されている。
そして、コンプレッサ側スラストカラー１０のスラスト軸受１２と摺接する摺接面１０１及び、タービン側スラストカラー１１のスラスト軸受１２と摺接する摺接面１１１にはＤＬＣ皮膜処理が施されていない状態の組合せになっている。
ＤＬＣの金属含有ＤＬＣ、水素含有ＤＬＣ及びＤＬＣ皮膜と基材との間に形成される下地材も第１実施形態と同じである。
但し、この場合、コンプレッサ側スラストカラー１０、タービン側スラストカラー１１及びスラスト軸受１２の基材は鋼製となる。

上述の通り、第２実施形態は第１実施形態に対して、スラスト軸受装置摺動部の対向する面に施されるＤＬＣ皮膜が２つのスラストカラー１０，１１からスラスト軸受１２側に変わっているが、摺接する対向した２つの面の一方がＤＬＣ皮膜で、他方が鋼製の関係は、前記第１実施形態と同じ状態（組合せ）になっている。
従って、試験結果も図２に同じとなるので、効果の説明は省略する。
第２実施形態の場合、スラスト軸受１２と２つのスラストカラー１０，１１との摺接面のうち、スラスト軸受１２の両側の摺接面（半径方向面）１２１、１２２にのみＤＬＣ皮膜処理を施しただけなので、部品管理上のコスト低減効果を得ることができる。

さらに、第１及び第２実施形態において、ＤＬＣ皮膜施し部表面を仕上げ研磨であるバフ研磨を施すと、ＤＬＣ皮膜表面の凸部を除くことができるので、凸部による軸受装置各部材の摩耗増大を防止し、更なる耐久性向上が図れる。
尚、本実施形態では、摺接する対向した２つの面の一方がＤＬＣ皮膜処理を施し、他方が鋼製の関係について説明したが、摺接する対抗した２つの面両方にＤＬＣ皮膜処理を施してもよい。
本願では、コスト上昇を抑え、排気ターボ過給機のスラスト軸受装置として実用上の耐久性能を得たので、本願実施形態のみを開示した。

エンジンの排気マニホールドから排出される排ガスにより駆動される排気ターボ過給機の排気タービンとコンプレッサとの間に作用するスラスト荷重を、スラスト軸受で支承するように構成された排気ターボ過給機に適用できる。

１ 排気タービン
２ コンプレッサ
３ タービン軸
５、１０ コンプレッサ側スラストカラー
６、１１ タービン側スラストカラー
７、１２ スラスト軸受
８ 過給機ボディー

Claims (9)

1. 排気ターボ過給機の排気タービンとコンプレッサとを連結するタービン軸に作用するスラスト荷重を、内周をタービン軸に固定されたタービン側スラストカラー及び、コンプレッサ側スラストカラーを介して、前記２つのスラストカラーに挟持され外周を過給機ボディー側に固定されたスラスト軸受で支承するように構成された排気ターボ過給機のスラスト軸受装置において、
   前記スラスト軸受の両側面と前記２つのスラストカラーとの夫々の摺動部分はダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）皮膜処理層を介して摺接することを特徴とする排気ターボ過給機のスラスト軸受装置。
2. 前記スラスト軸受の両側面と前記２つのスラストカラーとが摺接する夫々の摺動部分において、対向する面の何れか一方に前記ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）皮膜処理が施されたことを特徴とする請求項１記載の排気ターボ過給機のスラスト軸受装置。
3. 前記スラスト軸受と前記２つのスラストカラーとが摺接する夫々の面の前記スラスト軸受側の両側面のみに前記ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）皮膜処理を施したことを特徴とする請求項２記載の排気ターボ過給機のスラスト軸受装置。
4. 前記スラスト軸受と前記２つのスラストカラーとが摺接する夫々の面の前記タービン側スラストカラー及び、前記コンプレッサ側スラストカラーの面のみに前記ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）皮膜処理を施したことを特徴とする請求項２記載の排気ターボ過給機のスラスト軸受装置。
5. 前記スラスト軸受又は前記２つのスラストカラーとのいずれか一方に前記ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）皮膜処理を施し、いずれか他方が鋼製の組合せからなり、前記ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）硬度ＨＶはＨＶ≦２５００としたことを特徴とする請求項２乃至４記載の排気ターボ過給機のスラスト軸受装置。
6. 前記スラスト軸受又は前記２つのスラストカラーとのいずれか一方に前記ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）皮膜処理を施し、いずれか他方が鋼製の組合せからなり、前記ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）硬度ＨＶは１８００≦ＨＶ≦２５００としたことを特徴とする請求項２乃至４記載の排気ターボ過給機のスラスト軸受装置。
7. 前記ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）はＷＣ（炭化タングステン）、Ｓｉ（珪素）を含有した金属含有ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）又は、Ｈ_２（水素）を含有した水素含有ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）であることを特徴とする請求項１乃至５記載の排気ターボ過給機のスラスト軸受装置。
8. 前記ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）と、該ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）皮膜処理が施される基材との間に下地層が形成され、該下地層がクロム（Ｃｒ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、炭化タングステン（ＷＣ）、タングステン（Ｗ）、または珪素（Ｓｉ）のうち少なくとも何れか１成分を含む下地材としたことを特徴とする請求項１乃至６記載の排気ターボ過給機のスラスト軸受装置。
9. 前記ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）皮膜処理を施した表面に表面粗さを減少させる仕上げ研磨を実施することを特徴とする請求項１乃至７記載の排気ターボ過給機のスラスト軸受装置。

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