JP2015124871A - 軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スクイズフィルムダンパ機能を有する軸受装置において、簡易かつ低コスト化な手段で回転軸を浮上しやすくし、回転軸に対する振動減衰効果を高める。
【解決手段】タービンロータ軸２０の周囲に潤滑油ｗが充填された軸受室ｃｓが形成されている。軸受室ｃｓにタービンロータ軸２０を囲む浮動ブッシュ３２Ａが介在し、スクイズフィルムダンパ機能を付与している。軸受ハウジング１３に形成された凹部３４と、浮動ブッシュ３２Ａに突設され凹部３４の内部を摺動する凸部３６とで回り止め規制装置３３を構成している。浮動ブッシュ３２Ａの外周面は、鉛直方向で浮動ブッシュ３２Ａの頂部を含む上側領域ｈ１と、浮動ブッシュ３２Ａの底部を含む下側領域ｈ２からなり、上側領域ｈ１及び下側領域ｈ２は相互に異なる形状を有している。
【選択図】図３

Description

本発明は、スクイズフィルムダンパを形成した浮動リングの浮き上がりを助長し、回転軸系の安定支持を可能にした軸受装置に関する。

最近の過給機などのターボ機械においては、大容量化及び高速化が要求され、大容量化及び高速化されるに伴って、回転軸系は不安定振動を起こしやすくなっている。その対策としてティルティングパッド軸受を用いることが有効であるが、反面高コストとなる。
そこで、スクイズフィルムダンパ機能を有する軸受を用いることで、不安定振動を抑えつつ低コスト化及びコンパクト化が図られている。この軸受装置は、回転軸の周囲に潤滑油が充填された軸受室を形成し、軸受室に浮動ブッシュを配置し、回転軸と浮動ブッシュとの間に潤滑油を介在させて、回転軸系の振動抑制を可能にするものである。

特許文献１にはスクイズフィルムダンパ機能を有する軸受装置が開示されている。また特許文献２には、回転軸を囲む軸受室に潤滑油を充填し、回転軸の周囲に浮動ブッシュを設けた軸受装置が開示されている。また、特許文献３には、回転軸と軸受ハウジングとの間に円筒形状のフローティングメタルを介在させた軸受装置が開示されている。

小型の排気タービン過給機では、回転軸の回転数が数十万ｒｐｍにも達するため、浮動ブッシュやフローティングメタルを回転させて、回転しない軸受ハウジングと回転軸との相対速度差を緩和させている。一方、舶用排気タービン過給機のように、大型の回転機械は、回転軸が小型過給機ほど高速回転しないため、浮動ブッシュやフローティングメタルに回転止めを設けて、これら部材の回転による振動や騒音の発生を抑制している。

特許文献１及び特許文献３には、軸受ハウジングと浮動ブッシュやフローティングメタルとの間に回り止めピンを架け渡してこれらの回転を止める手段が開示されている。さらに、特許文献１には、浮動ブッシュと非回転部位間にセンタリングばねを架設し、浮動ブッシュを軸受ハウジングと同心位置に保持する手段が開示されている。
また、特許文献４には、軸受室を形成する軸受ハウジングの内面を波形曲面などの曲面形状にして軸受ハウジングの自励振動を抑える手段が開示されている。

特開平０５−０４４７２２号公報 特開２００２−２１３４５０号公報 特開２００２−０７０５７０号公報 特開平１１−３３６７４４号公報

センタリングばねを設けていない場合、回転機械の停止中、回転軸及び浮動ブッシュは軸受室内で下方に下降している。軸が回転するとそれにつられて潤滑油が広い空間から狭い隙間に引きずり込まれ、油膜圧力が発生し、軸保持圧力が高まる。これをくさび効果と言い、その空間をくさび空間と言う。回転機械の起動後、回転軸と浮動ブッシュ間及び浮動ブッシュと軸受ハウジング内面間に形成されるくさび空間に潤滑油が入り込み、くさび空間に油膜圧が発生することで、回転軸及び浮動ブッシュは軸受室の中心位置に上昇する。回転軸及び浮動ブッシュはある程度浮上し、これら部材間に潤滑油が介在しないと、振動減衰効果が得られない。
一方、前述のセンタリングばねなどを用いた浮動ブッシュの下降防止手段は、構造の簡素化及び低コスト化に反する。

特許文献１及び３に開示された回り止めピンは、浮動ブッシュの頂部に鉛直方向に配置されているため、浮動ブッシュや回転軸の鉛直方向の動きを許容する。しかし、回転軸に付加される潤滑油圧は必ずしも回転軸に対し垂直方向に作用するわけではない。前記回り止めピンは浮動ブッシュや回転軸の鉛直方向から傾斜方向への動きを許容しないため、回転軸に鉛直方向に対して傾斜した方向へ潤滑油圧が作用したとき、浮動ブッシュや回転軸はスムーズに浮上しない。そのため、始動時又は低回転時に回転軸に対して振動減衰効果が良好に発揮されないという問題がある。

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、スクイズフィルムダンパ機能を有する回転軸系の軸受装置において、簡易かつ低コスト化な手段で回転軸を浮上しやすくすることで、回転軸に対する振動減衰効果を高めることを目的とする。

本発明の一実施態様に係る軸受装置は、潤滑油が充填される軸受室を含む軸受ハウジングと、軸受室内に配置される浮動ブッシュと、浮動ブッシュ内に少なくとも一部が配置される回転軸と、浮動ブッシュ及び軸受ハウジングのうち一方に設けられた凸部と、浮動ブッシュ及び軸受ハウジングのうち他方に設けられ、凸部を一の方向に往復可能に受け入れる凹部とを有している。
前記構成により、浮動ブッシュの回転が抑制されつつ、回転軸はスクイズフィルムダンパ機能を有する浮動ブッシュによって支持され、回転軸に対して振動減衰効果が発揮される。

さらに、浮動ブッシュの外面及び軸受ハウジングの内面の各々は、浮動ブッシュの鉛直方向にて浮動ブッシュの頂部を含む上側領域と浮動ブッシュの底部を含む下側領域からなり、浮動ブッシュの外面及び軸受ハウジングの内面のうち少なくとも一方の上側領域及び下側領域は、少なくとも一部において相互に異なる形状を有している。
このように上側領域及び下側領域で異なる形状としたので、２つの領域間で潤滑油を介して軸受ハウジングから浮動ブッシュに加わる力に差を付けることができる。そのため、回転軸の少なくとも一部に作用する重力を減殺する力（以下「減殺力」という。）が軸受ハウジングの内面から潤滑油を介して浮動ブッシュに作用する。

これによって、回転軸の始動時又は低回転時に、浮動ブッシュが素早く浮上できるそのため、回転軸系に対する振動減衰効果が速やかに発揮され、回転軸系を安定支持できる。また、これを簡易かつ低コストに達成できる。

また、本発明の一実施態様は、前記一の方向は、鉛直方向に対し傾斜しており、上側領域及び下側領域の各々は、浮動ブッシュの周方向にて前記凸部の位置と該凸部の位置と反対の位置との間に位置するものである。
これによって、回転軸に対し鉛直方向から傾斜した方向にくさび空間の潤滑油圧が付加されても、該潤滑油圧の作用方向と前記凸部の移動方向を合わせることができるので、回転軸を容易に浮上させることができる。
また、浮動ブッシュに作用する前記減殺力によって、凸部を基点として浮動ブッシュを浮上させるモーメントが作用するので、回転軸と共に浮動ブッシュの浮上がさらに容易になる。

本発明の一実施態様は、浮動ブッシュの外面は、上側領域の少なくとも一部に凹凸部を有するものである。
凹凸部を形成したことで、浮動ブッシュの外面の上側領域に潤滑油を介して軸受ハウジングの内面から作用する力が相対的に低減され、簡単な構成で浮動ブッシュを速やかに浮上させることができる。

本発明の一実施態様は、軸受ハウジングの内面は、横断面視において上側領域を形成する上部円弧と、下側領域を形成する下部円弧とを含み、上部円弧の曲率半径は、下部円弧の曲率半径よりも大としたものである。
下部円弧の曲率半径を小さくしたことで、浮動ブッシュの外面の上側領域に潤滑油を介して軸受ハウジングの内面から作用する力が相対的に低減され、簡単な構成で浮動ブッシュを速やかに浮上させることができる。

本発明の一実施態様は、前記凸部は浮動ブッシュに設けられた回り止めピンからなり、前記凹部は、軸受ハウジングに設けられたガイド溝からなり、前記ガイド溝は、鉛直方向に対し傾斜して延びているものである。
これによって、前記凸部及び前記凹部の構成を簡易かつ低コスト化できると共に、回転軸に鉛直方向から傾斜した方向に潤滑油圧が付加されても、回り止めピンをガイド溝に沿って移動させることで、回転軸をスムーズに浮上させることができる。

本発明の一実施態様において、前記ガイド溝は、鉛直方向に対し回転軸の回転方向とは反対方向に傾斜して延びており、あるいは鉛直方向に対し回転軸の回転方向と同一方向に傾斜して延びている。

本発明の一実施態様は、回転軸の少なくとも一部及び浮動ブッシュは、回転軸の少なくとも一部と浮動ブッシュとの間に形成されるくさび空間に存する潤滑油により回転軸の少なくとも一部にスクイズ力が作用するように構成され、ガイド溝はスクイズ力が作用する方向に沿って延在するように配置されている。
これによって、回転軸に作用するスクイズ力の作用方向とガイド溝の配置方向とが一致しているので、回転軸及び浮動ブッシュの浮上がスムーズに行われる。

本発明の一実施態様は、前記構成に加えて、浮動ブッシュの外面及び軸受ハウジングの内面のうち少なくとも一方の形状は、回転軸の少なくとも一部に前記減殺力が浮動ブッシュに作用するように形成されている。
これによって、回転軸の浮上を早めることができると共に、前記減殺力が浮動ブッシュに作用するので、始動時又は低回転時に、回転軸に対する振動減衰効果が速やかに発揮され、回転軸系を安定支持できる。

本発明の一実施態様は、浮動ブッシュの内面は、横断面視にて複数の円弧を含んだ構成とすることができる。これによって、複数の円弧の境界にスクイズ力を発生させる潤滑油の圧力分布の端部を形成できる。そのため、回転軸に作用するスクイズ力を回転軸に対して所望の方向へ作用させることができる。従って、ガイド溝の配置を配置しやすい所望の位置に選定できる。

本発明の一実施態様は、浮動ブッシュの内面は、横断面視にて曲率中心位置が相対的に異なる複数の円弧を含んでいる。これによって、複数の円弧の境界に潤滑油の圧力分布の端部を形成できるので、潤滑油圧によって発生し回転軸に作用するスクイズ力を所望の方向へ作用させることができる。そのため、スクイズ力に相対する位置に配置されるガイド溝を配置しやすい所望の位置に選定できる。

本発明の一実施態様は、浮動ブッシュの内面は、曲率中心位置が相対的に異なる２つの半円筒と、該２つの半円筒の端をつなぐ少なくとも１つの段差面とを含んでいる。これによって、前記段差面に潤滑油の圧力分布の端部を形成できため、回転軸に作用するスクイズ力を所望の方向へ作用させ、ガイド溝の配置を配置しやすい所望の位置に選定できる。

本発明の一実施態様は、前記複数の円弧は、相互に等しい長さを有している。これによって、回転軸に作用するスクイズ力を所望の方向へ作用させ、ガイド溝の配置を配置しやすい所望の位置に選定できる。

本発明の一実施態様によれば、簡易かつ低コストな手段で、回転軸系の始動時又は低回転時に軸受室内で回転軸及び浮動ブッシュの浮上が容易となるので、回転軸系に対する振動減衰効果を高め、回転軸系を安定支持することができる。

本発明の軸受装置を適用した排気タービン過給機の縦断面図である。 図１の一部拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に係る軸受装置の横断面図である。 本発明の第２実施形態に係る軸受装置の横断面図である。 本発明の第３実施形態に係る軸受装置の横断面図である。 本発明の第４実施形態に係る軸受装置の横断面図である。

以下、本発明を図に示した実施形態を用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い。

（実施形態１）
次に、本発明の第１実施形態に係る軸受装置を図１〜図３に基づいて説明する。図１は本実施形態の軸受装置が設けられた舶用等の排気タービン過給機を示している。図１において、排気タービン過給機１０は、タービンハウジング１１と、アルミニウム合金からなるコンプレッサハウジング１２と、軸受ハウジング１３とで構成されている。符号１１ａは排気ガスｅの出口通路、符号１１ｂは排気ガスｅの入口通路、符号１５は軸流型のタービン翼、符号１６はタービン翼１５の入口に設けられたタービンノズルである。このタービンノズル１６で静圧膨張された軸方向の排気ガス流により、タービン翼１５が回転駆動されるようになっている。

コンプレッサハウジング１２の内部に、コンプレッサ羽根車１７及びディフューザ１８が収容されている。コンプレッサハウジング１２内には、空気入口（作動流体入口）１２ａが形成されており、この空気入口１２ａからコンプレッサ羽根車１７に空気ａが供給されるようになっている。そして、コンプレッサ羽根車１７で加圧（圧縮）された空気ａはディフューザ１８及び出口スクロール１９を通り、舶用等の大型ディーゼル機関（不図示）に供給される。
なお、図１中、符号２０は、ディスク２１を備え、２個の本発明のラジアル軸受装置３０Ａで支持されたタービンロータ軸、符号２２は軸方向のスラストを受圧するスラスト軸受、符号１４は排気タービン過給機１０の回転軸である。

このような構成の排気タービン過給機１０の作動時において、大型ディーゼル機関からの排気ガスｅは、入口通路１１ｂを通り、タービンノズル１６で静圧膨張された軸方向の排気ガス流によりタービン翼１５が回転駆動される。そして、タービン翼１５を駆動した排気ガスｅは、出口通路１１ａから外部へ排出される。
タービン翼１５の回転は、タービンロータ軸２０を介してコンプレッサ羽根車１７を回転させ、空気入口１２ａから空気ａを吸入する。吸入された空気ａはコンプレッサ羽根車１７で加圧され、ディフューザ１８及び出口スクロール１９を通り、大型ディーゼル機関に供給される。

また、コンプレッサ羽根車１７の底面（大径側の端面）外周部と対向するコンプレッサハウジング１２に、板厚方向に貫通する少なくとも１つの噴出穴２３が形成されている。この噴出穴２３には冷却空気供給管２４の一端が接続されている。

図２に示すように、軸受ハウジング１３の内面は真円形状を有し、回転軸１４の一部を形成したタービンロータ軸２０を囲むように軸受室ｃｓが形成されている。軸受ハウジング１３には潤滑油路２６が形成され、潤滑油路２６は軸受室ｃｓに連通している。潤滑油供給源（不図示）から潤滑油路２６を介して軸受室ｃｓに潤滑油が供給され、軸受室ｃｓは潤滑油で満たされている。

本実施形態に係る軸受装置３０Ａは、軸受室ｃｓでタービンロータ軸２０を囲むように配置された円筒形状の浮動ブッシュ３２Ａと、軸受ハウジング１３の上部領域に形成されたガイド溝３４と、浮動ブッシュ３２Ａの一端面から浮動ブッシュ３２Ａの軸方向へ突設された円筒形状の回り止めピン３６とで構成されている。軸受ハウジング１３にはガイド溝３４が形成され、回り止めピン３６はガイド溝３４に挿入されている。ガイド溝３４及び回り止めピン３６で回り止め規制装置３３を構成している。浮動ブッシュ３２Ａの内周面は真円形状を有している。
なお、ガイド溝３４に代えて、ガイド孔を形成するようにしてもよい。ガイド孔は浮動ブッシュ３２Ａに形成してもよく、この場合、回り止めピン３６は軸受ハウジング１３に設けてもよい。

図３に示すように、軸受室ｃｓは潤滑油ｏで満たされ、ガイド溝３４は、軸受ハウジング１３からタービンロータ軸２０に向けて配置され、回り止めピン３２はガイド溝３４の内部を摺動可能なようにガイド溝３４に遊嵌されている。図中、矢印ｂは回転軸１４の回転方向を示し、Ｘ軸は水平方向を示し、Ｙ軸は垂直方向を示している。ガイド溝３４は、理解しやすいように模式的に図示されている。
タービンロータ軸２０が矢印ｂ方向へ回転すると、タービンロータ軸２０と浮動ブッシュ３２Ａとの間に形成された三角形状のくさび空間ｗｓに介在する潤滑油膜のくさび効果によって圧力分布Ｐが形成される。図中、矢印Ｆ１は、圧力分布Ｐによってタービンロータ軸２０が潤滑油膜から受けるスクイズ力を示している。

ガイド溝３４は鉛直方向に対し傾斜した一の方向に沿って延びている。より詳しくは、ガイド溝３４は、浮動ブッシュ３２Ａの周方向にてくさび効果によるスクイズ力Ｆ１が作用する位置とは反対側の位置に配置され、かつスクイズ力Ｆ１が作用する方向に沿って配置されている。図中、Ｆ２は浮動ブッシュ３２Ａが潤滑油膜から受ける力である。
かかる構成において、排気タービン過給機１０の運転開始と共に、タービンロータ軸２０はスクイズ力Ｆ１を受け、スクイズ力Ｆ１が作用する方向へ浮上する。また、浮動ブッシュ３２Ａも軸受ハウジング１３の内面から力Ｆ２に対する反力として潤滑油を介して受ける力によってタービンロータ軸２０と同一方向へ浮上する。
好ましくは、ガイド溝３４の周方向位置はくさび効果によって最大のスクイズ力Ｆ１が発生する位置と１８０°反対に設定される。

タービンロータ軸２０にはスクイズ力Ｆ１と重力Ｇとが付加される。即ち、回転軸１４には、スクイズ力Ｆ１と重力Ｇとの合力Ｆｒが付加されることになる。
一方、浮動ブッシュ３２Ａは、周囲の軸受ハウジング１３の内面から潤滑油を介して力を受けている。浮動ブッシュ３２Ａの外周面が真円形状であるならば、浮動ブッシュ３２Ａは軸受ハウジング１３から周方向に均等な力を受ける。

これに対し、図３に示すように、ガイド溝３４の配置位置を境にして、浮動ブッシュ３２Ａを夫々鉛直方向頂点を含む上部円弧ｈ１及び下部円弧ｈ２の２つの領域に区分けし、上部円弧ｈ１に属する浮動ブッシュ３２Ａの外周面には、浮動ブッシュ３２Ａの軸方向に夫々配置された複数の凹溝３８が所定間隔で形成されている。上部円弧ｈ１は上側領域を形成し、下部円弧ｈ２は下側領域を形成する。凹溝３８は浮動ブッシュ３２Ａの外周面に凹凸部を形成している。

本実施形態によれば、上部円弧ｈ１で浮動ブッシュ３２Ａが軸受ハウジング１３から潤滑油膜を介して付加される力Ｆ３は、下部円弧ｈ２で浮動ブッシュ３２Ｄが軸受ハウジング１３から潤滑油膜を介して受ける力Ｆ４より小さくなる。そのため、タービンロータ軸２０に作用する重力を減殺する減殺力が軸受ハウジング１３の内面から潤滑油ｏを介して浮動ブッシュ３２Ａに作用する。従って、排気タービン過給機１０の始動時又は回転軸１４の低回転時に、浮動ブッシュ３２Ａが素早く浮上できるそのため、回転軸系に対する振動減衰効果が速やかに発揮され、回転軸系を安定支持できる。また、これを簡易かつ低コストに達成できる。

また、くさび空間ｗｓに介在する潤滑油膜によりタービンロータ軸２０が受けるスクイズ力Ｆ１と相対する位置にガイド溝３４が設けられ、かつスクイズ力Ｆ１に沿う方向にガイド溝３４が配置されているので、浮動ブッシュ３２Ａは、タービンロータ軸２０の浮上と共に、タービンロータ軸２０と同一方向へ容易に浮上できる。
また、浮動ブッシュ３２Ａに対して、スクイズ力Ｆ１に加えて、さらに回り止めピン３６を基点としたモーメントＭが付加される。モーメントＭは、浮動ブッシュ３２Ａを浮上させる方向へ作用するモーメントであると共に、ガイド溝３４を摺動できる回り止めピン３６を基点としているため、ガイド溝３４によって妨げられることがないモーメントである。

モーメントＭにより、軸受ハウジング１３の内部で浮動ブッシュ３２Ａを一層浮上させやすくすることができる。そのため、排気タービン過給機１０の始動時又は回転軸１４の低回転時に、回転軸系に対する振動減衰効果が急速に高まるので、不安定振動の発生を効果的に防止できる。また、これを簡易かつ低コストな構成で実現できる。

なお、力Ｆ４−力Ｆ３＞合力Ｆｒとなるようにすれば、浮動ブッシュ３２Ｄをさらに浮上させやすくすることができる。
また、浮動ブッシュ３２Ａの外周面に、凹溝３８の代わりに、浮動ブッシュ３２Ａの周方向に配置された凹溝、又はディンプル（凹部）、バンプ（凸部）を設けるようにしてもよい。

（実施形態２）
次に、本発明の第２実施形態に係る軸受装置を図４に基づいて説明する。本実施形態の軸受装置３０Ｂでは、浮動ブッシュ３２Ｂの内周面及び外周面は真円形状を有し、かつ浮動ブッシュ３２Ｂは均等な厚さを有している。軸受ハウジング１３の内面は、ガイド溝３４の配置位置を境にして、夫々上部円弧ｈ３及び下部円弧ｈ４に区分けし、上部円弧ｈ３の内径を下部円弧ｈ４の内径より大きくしている。上部円弧ｈ３及び下部円弧ｈ４の境界は平坦な段差面３９ａ及び３９ｂが形成されている。上部円弧ｈ３は上側領域を形成し、下部円弧ｈ４は下側領域を形成する。その他の構成は前記第１実施形態と同一である。

前記構成により、タービンロータ軸２０に加わるスクイズ力Ｆ１は第１実施形態の場合と同一の方向に作用するので、ガイド溝３４は第１実施形態と軸受ハウジング１３の同一位置及び同一向きに設けられている。
また、前記構成により、軸受ハウジング１３の上部円弧ｈ３から浮動ブッシュ３２Ｂに付加される力Ｆ３を、下部円弧ｈ４から浮動ブッシュ３２Ｂに付加される力Ｆ４より小さくすることができる。

そのため、前記第１実施形態と同様に、タービンロータ軸２０を浮上させる方向へ作用するスクイズ力Ｆ１に加えて、浮動ブッシュ３２Ｂを浮上させるモーメントＭが発生するため、排気タービン過給機１０の始動時又は回転軸１４の低回転時に、回転軸１４及び浮動ブッシュ３２Ｂを容易に浮上させることができる。そのため、回転軸系に対する振動減衰効果を高め、回転軸系を安定支持できる。
なお、好ましくは、力Ｆ４−力Ｆ３＞合力Ｆｒとなるようにすれば、浮動ブッシュ３２Ｂをさらに浮上させやすくすることができる。

（実施形態３）
次に、本発明の第３実施形態に係る軸受装置を図５に基づいて説明する。本実施形態に係る浮動ブッシュ３２Ｃの外周面は、前記第１実施形態と同様に、ガイド溝３４の配置位置を境にして、浮動ブッシュ３２Ｃを夫々鉛直方向頂点を含む上部円弧ｈ１及び下部円弧ｈ２の２つの領域に区分けしている。そして、上部円弧ｈ１に属する浮動ブッシュ３２Ａの外周面には、浮動ブッシュ３２Ａの軸方向に配置された複数の凹溝３８が所定間隔で形成されている。凹溝３８は浮動ブッシュ３２Ａの外周面に凹凸部を形成している。

そのため、上部円弧ｈ１で浮動ブッシュ３２Ｃが軸受ハウジング１３から潤滑油膜を介して付加される力Ｆ３は、下部円弧ｈ２で浮動ブッシュ３２Ｃが軸受ハウジング１３から潤滑油膜を介して受ける力Ｆ４より小さくなる。従って、浮動ブッシュ３２Ｃには、回り止めピン３６を基点としたモーメントＭが付加される。モーメントＭは浮動ブッシュ３２Ｃを浮上させる方向へ作用するモーメントであると共に、ガイド溝３４を摺動できる回り止めピン３６を基点としているため、ガイド溝３４によって妨げられることがないモーメントである。

また、浮動ブッシュ３２Ｃの内面形状を真円形としたときの該真円形の内径より大きな曲率半径を有する３個の円弧４０ａ、４０ｂ及び４０ｃで形成されている。各円弧は夫々交点Ｂ、Ｃ及びＤで交わり、曲率中心が異なっており、ルーローの三角形をなしている。
本実施形態では、タービンロータ軸２０と浮動ブッシュ３２Ｃとの間に形成されるくさび空間ｗｓの潤滑油膜の圧力分布Ｐの始端は、交点Ｄと一致する。そのため、図５に示すように、スクイズ力Ｆ１は右上方向きにタービンロータ軸２０に作用する。従って、ガイド溝３４はスクイズ力Ｆ１と相対する位置（軸受ハウジング１３の右上方領域）に設けられ、かつガイド溝３４はスクイズ力Ｆ１に沿う方向に配置されている。

このように、浮動ブッシュ３２Ｃの内面形状を形成することで、ガイド溝３４をジャーナル部上方のガイド溝の形成が容易な設定された位置に配置できる。そのため、ガイド溝３４の形成が容易になると共に、ガイド溝３４をタービンロータ軸２０の上方位置に配置できるので、浮動ブッシュ３２Ｃの浮上が容易になる。

本実施形態によれば、タービンロータ軸２０を浮上させる方向へ作用するスクイズ力Ｆ１に加えて、浮動ブッシュ３２Ｃを浮上させるモーメントＭが発生するので、排気タービン過給機１０の始動時又は回転軸１４の低回転時に、回転軸１４及び浮動ブッシュ３２Ｃを急速に浮上させることができる。そのため、回転軸系に対する振動減衰効果を高め、不安定振動の発生を効果的に防止しつつ回転軸系を安定支持できる。
なお、好ましくは、力Ｆ４−力Ｆ３＞合力Ｆｒとなるようにすれば、浮動ブッシュ３２Ａをさらに浮上させやすくすることができる。

（実施形態４）
次に、本発明の第４実施形態に係る軸受装置を図６に基づいて説明する。本実施形態に係る軸受装置３０Ｄでは、前記第２実施形態と同様に、軸受ハウジング１３の内面は、ガイド溝３４の配置位置を境にして、夫々上部円弧ｈ３及び下部円弧ｈ４に区分けし、上部円弧ｈ３の内径を下部円弧ｈ４の内径より大きくしている。上部円弧ｈ３及び下部円弧ｈ４の境界は平坦な段差面３９ａ及び３９ｂが形成されている。この構成により、軸受ハウジング１３の上部円弧ｈ３から浮動ブッシュ３２Ａに付加される力Ｆ３を、下部円弧ｈ４から浮動ブッシュ３２Ｄに付加される力Ｆ４より小さくすることができる。

また、浮動ブッシュ３２Ｄの内面形状は、軸受ハウジング内面の上半分の半周領域を形成する半円弧４２ａ及び下半分の半周領域を形成する半円弧４２ｂで形成されている。半円弧４２ａ及び４２ｂは互いにタービンロータ軸２０の半径方向（Ｘ軸方向）へずれた位置にあり、両者の境界は平坦な段差面４４ａ及び４４ｂで接続されている。浮動ブッシュ３２Ｄの外周面は真円形状を有している。

図６に示すように、本実施形態では、タービンロータ軸２０と浮動ブッシュ３２Ｄとの間に形成される潤滑油膜による圧力分布Ｐの始端は段差面４４ｂに形成される。そのため、スクイズ力Ｆ１は左上方向きにタービンロータ軸２０に作用する。従って、ガイド溝３４はスクイズ力Ｆ１と相対する位置（軸受ハウジング１３の左上方領域）に設けられ、かつスクイズ力Ｆ１に沿う方向に配置されている。

本実施形態によれば、浮動ブッシュ３２Ｄの内面形状を前記形状に形成することで、スクイズ力Ｆ１が作用する方向を所望方向へ向けることができ、ガイド溝３４をジャーナル部上方のガイド溝の形成が容易な設定された位置に配置できる。そのため、ガイド溝３４の形成が容易になると共に、ガイド溝３４をタービンロータ軸２０の上方位置に配置できるので、浮動ブッシュ３２Ｄが浮上しやすくなる。また、圧力分布Ｐの端部の圧力を段差面４０ｂのＸ軸方向寸法だけ大きくできる。そのため、分圧力分布Ｐの全体の圧力値を大きくでき、スクイズ力Ｆ１を大きくできる。

また、浮動ブッシュ３２Ｄを浮上させるモーメントＭが発生するので、軸受ハウジング１３の内部で浮動ブッシュ３２Ｄを一層浮上させやすくすることができる。従って、スクイズ力Ｆ１及びモーメントＭの相乗効果で、排気タービン過給機１０の始動時又は回転軸１４の低回転時に、回転軸系に対する振動減衰効果を高め、回転軸系を安定支持できる。
なお、好ましくは、力Ｆ４−力Ｆ３＞合力Ｆｒとなるようにすれば、浮動ブッシュ３２Ａをさらに浮上させやすくすることができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、上述した実施形態に変更を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。例えば、上述した実施形態ではガイド溝が鉛直方向に対し傾斜しているが、鉛直方向に沿って延びていてもよい。つまり、軸受ハウジングの内面又は浮動ブッシュの外面の上側領域と下側領域とが少なくとも一部において相違する形成を有していればよい。

本発明によれば、スクイズフィルムダンパ機能を有する回転軸において、浮動ブッシュを浮上しやすくし、回転軸系に対する振動減衰効果を高めた簡易かつ低コスト化な軸受装置を実現できる。

１０ 排気タービン過給機
１１ タービンハウジング
１１ａ 出口通路
１１ｂ 入口通路
１２ コンプレッサハウジング
１２ａ 空気入口
１３ 軸受ハウジング
１４ 回転軸
１５ タービン翼
１６ タービンノズル
１７ コンプレッサ羽根車
１８ ディフューザ
１９ 出口スクロール
２０ タービンロータ軸
２１ ディスク
２２ スラスト軸受
２３ 噴出穴
２４ 冷却空気供給管
２６ 潤滑油路
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ 軸受装置
３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ 浮動ブッシュ
３３ 回り止め規制装置
３４ ガイド溝（凹部）
３６ 回り止めピン（凸部）
３８ 凹溝
３９ａ、３９ｂ、４４ａ、４４ｂ 段差面
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ 円弧
４２ａ、４２ｂ 半円弧
Ｂ、Ｃ、Ｄ 交点
Ｇ 重力
Ｆｒ 合力
Ｍ モーメント
ａ 空気
ｃｓ 密閉空間
ｅ 排気ガス
ｈ１、ｈ３ 上部円弧（上側領域）
ｈ２、ｈ４ 下部円弧（下側領域）
ｗｓ くさび空間

Claims (11)

1. 潤滑油が充填される軸受室を含む軸受ハウジングと、
   前記軸受室内に配置される浮動ブッシュと、
   前記浮動ブッシュ内に少なくとも一部が配置される回転軸と、
   前記浮動ブッシュ及び前記軸受ハウジングのうち一方に設けられた凸部と、
   前記浮動ブッシュ及び前記軸受ハウジングのうち他方に設けられ、前記凸部を一の方向に往復可能に受け入れる凹部とを有し、
   前記浮動ブッシュの外面及び前記軸受ハウジングの内面の各々は、前記浮動ブッシュの鉛直方向にて前記浮動ブッシュの頂部を含む上側領域と前記浮動ブッシュの底部を含む下側領域からなり、
   前記浮動ブッシュの外面及び前記軸受ハウジングの内面のうち、少なくとも一方の前記上側領域及び前記下側領域は、少なくとも一部で相互に異なる形状を有する軸受装置。
2. 前記一の方向は、鉛直方向に対し傾斜しており、
   前記上側領域及び前記下側領域の各々は、前記浮動ブッシュの周方向にて前記凸部の位置と該凸部の位置と反対の位置との間に位置するものである請求項１に記載の軸受装置。
3. 前記浮動ブッシュの外面は、前記上側領域の少なくとも一部に凹凸部を有する請求項１又は２に記載の軸受装置。
4. 前記軸受ハウジングの内面は、横断面視において前記上側領域を形成する上部円弧と、前記下側領域を形成する下部円弧とを含み、
   前記上部円弧の曲率半径は、前記下部円弧の曲率半径よりも大である請求項１又は２に記載の軸受装置。
5. 前記凸部は、前記浮動ブッシュに設けられた回り止めピンからなり、
   前記凹部は、前記軸受ハウジングに設けられたガイド溝からなり、
   前記ガイド溝は、鉛直方向に対し傾斜して延びている請求項１乃至４の何れか１項に記載の軸受装置。
6. 前記回転軸の少なくとも一部及び前記浮動ブッシュは、前記回転軸の少なくとも一部と前記浮動ブッシュとの間に形成されるくさび空間に存する潤滑油により前記回転軸の少なくとも一部にスクイズ力が作用するように構成され、
   前記ガイド溝は、前記スクイズ力が作用する方向に沿って延在するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の軸受装置。
7. 前記浮動ブッシュの外面及び前記軸受ハウジングの内面のうち少なくとも一方の形状は、前記回転軸の少なくとも一部に作用する重力と前記スクイズ力との合力を減殺する力が前記軸受ハウジングの内面から前記浮動ブッシュに作用するように形成されている請求項６に記載の軸受装置。
8. 前記浮動ブッシュの内面は、横断面視にて複数の円弧を含む請求項１乃至７の何れか１項に記載の軸受装置。
9. 前記浮動ブッシュの内面は、横断面視にて曲率中心位置が相対的に異なる複数の円弧を含むことを特徴とする請求項８に記載の軸受装置。
10. 前記浮動ブッシュの内面は、曲率中心位置が相対的に異なる２つの半円筒と、該２つの半円筒の端をつなぐ少なくとも１つの段差面とを含む請求項９に記載の軸受装置。
11. 前記複数の円弧は、相互に等しい長さを有する請求項８乃至１０に記載の軸受装置。
    

Images