JP2017145917A - スラストカラーおよびスラスト軸受装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】軸受部30の支持面30aと対向する対向面20aに形成されるとともに径方向に延びる複数の給油溝21と、給油溝21の内周側端部に設けられる供給溝22と、給油溝21の外周側端部に設けられる外周壁23と、を有し、給油溝21が、内周側端部から外周側端部へ向けて断面積が漸次大きくなるように形成されているスラストカラー20を提供する。
【選択図】図8
Description
特許文献1のスラスト軸受は、固定側ディスクを平坦面とし、スラストディスクの軸受面に潤滑油が供給される給油溝を設けたものである。特許文献1のスラスト軸受の軸受面には、平坦面が形成されたランド部と、給油溝からランド部へ向けて徐々に浅くなるテーパ部とが設けられている。
特許文献1のスラスト軸受は、給油溝が半径方向外向きに断面積を狭める形状となっている。そのため、外周側に十分な量の潤滑油が保持されず、各種の不具合が発生し易い。各種の不具合とは、例えば、ディスク同士の摩擦により発生する摩擦熱による焼き付きである。また、例えば、金属製のディスク同士の直接接触による焼き付きである。また、例えば、ディスク同士の接触によりディスクが摩耗することによる軸受寿命の劣化である。
本発明の第1態様のスラストカラーは、軸線に沿って延びる回転軸と一体に回転方向に回転し、軸受部の支持面に隣接して配置される円環状であり、前記支持面と対向する対向面に形成されるとともに前記軸線の軸線方向に直交する径方向に延びる複数の給油溝と、前記給油溝の内周側端部に設けられるとともに潤滑油を該給油溝へ供給する供給部と、前記給油溝の外周側端部に設けられるとともに該外周側端部からの前記潤滑油の漏出を抑制する壁部と、を有し、前記給油溝が、前記内周側端部から前記外周側端部へ向けて断面積が漸次大きくなるように形成されている。
給油溝の周方向の流路幅を一定とすることにより、給油溝以外の領域を狭めることなくスラストカラーの対向面と軸受部の支持面との接触面積を十分に確保することができる。また、給油溝の流路深さを径方向の内周側から外周側へ向けて漸次深くすることにより、スラストカラーの対向面の外周側に十分な量の潤滑油が保持される。
給油溝の径方向の各位置における流路深さを一定とすることにより、スラストカラーへの給油溝の形成を比較的容易に行うことができる。また、給油溝の周方向の流路幅を径方向の内周側から外周側へ向けて漸次広くすることにより、スラストカラーの対向面の外周側の給油溝に十分な量の潤滑油が保持される。
以下、本発明の第1実施形態の過給機100について図面を参照して説明する。
本実施形態の過給機100は、船舶に用いられる舶用ディーゼル機関(内燃機関)に供給する気体(例えば、空気)を一定圧力(例えば、大気圧)以上に高めて、舶用ディーゼル機関の燃焼効率を高める装置である。
なお、図1においては、遠心圧縮機50を収容するケーシングや、タービン60を収容するケーシング等についての図示を省略している。
本実施形態のスラスト軸受装置10は、潤滑油ポンプによる潤滑油の圧送が急停止してしまう場合であっても、高速に回転するスラストカラー20とそれを支持する軸受部との間に発生する摩擦熱によって焼き付き等の不具合が発生することを抑制するものである。
図1に示すように、スラスト軸受装置10は、遠心圧縮機50へ向けた軸線方向のスラスト力が作用するロータ軸40と一体に回転方向Rd(図2参照)に回転する円環状のスラストカラー20と、スラストカラー20の遠心圧縮機50側に隣接して配置される軸受部30と、を備える。軸受部30は、過給機100に固定された状態で設置されている。
スラストカラー20の材料としては、例えば、焼き入れ処理を行ったSCM415等のクロムモリブデン鋼を用いることができる。
図3に示すように、給油溝21は、軸線Xに直交する径方向の内周側端部から外周側端部へ向けて軸線Xと平行な方向の流路深さDpが一定の勾配で漸次深くなるように形成されている。
このようにすることで、平坦面24aの領域に対するテーパ部25の領域の比率を径方向の位置にかかわらず一定とし、スラストカラー20の対向面20aと軸受部30の支持面30aとの接触面積を十分に確保することができる。
軸受部30は、図6(図1に示す軸受部30をタービン側からみた側面図)および図7(図6に示す軸受部30のIII−III矢視断面図)に示すように、スラストカラー20の対向面20aを支持する支持面30aが形成された円環状の部材である。
軸受部30の材料としては、例えば、対向面20a部分にCAC603等の鉛青銅鋳物を用い、その他の部分にS25C等の機械構造用炭素鋼を用いることができる。
図8(図1のA部分を示すスラスト軸受装置10の部分縦断面図)に示すように、堰32は、スラストカラー20の外周壁23の外周側に隣接して配置され、支持面30aと外周壁23の間から排出される潤滑油の漏出を抑制するものである。
図8に示すように、潤滑油ポンプによる圧送により外周溝33に供給された潤滑油は、給油穴34の外周側端部から給油穴34の内部へ流入し、給油穴34の内周側端部から供給溝31へ排出される。
給油溝21へ供給された潤滑油は、スラストカラー20の軸線X回りの回転による遠心力によって給油溝21の内周側端部から外周側端部へ向けて移動する。
ここで、外周壁23と堰32との間の距離は、ロータ軸40に振動が発生した際に、これらが接触しない距離とするのが望ましい。
本実施形態のスラスト軸受装置10によれば、径方向に延びるスラストカラー20の給油溝21の内周側端部に供給溝22から潤滑油が供給される。給油溝21の内周側端部に供給された潤滑油は、ロータ軸40の回転による遠心力の作用により給油溝21に沿って外周側端部へ向けて移動する。外周側端部には潤滑油の漏出を抑制する外周壁23が設けられているため、外周側端部へ移動した潤滑油の適量がスラストカラー20の対向面20aと軸受部30の支持面30aとの間に保持される。
給油溝21の周方向の流路幅Wを一定とすることにより、給油溝21以外の領域を狭めることなくスラストカラー20の対向面20aと軸受部30の支持面30aとの接触面積を十分に確保することができる。また、給油溝21の流路深さDpを径方向の内周側から外周側へ向けて漸次深くすることにより、スラストカラー20の対向面20aの外周側に十分な量の潤滑油が保持される。
次に本発明の第2実施形態のスラスト軸受装置10Aについて説明する。
本実施形態は第1実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第1実施形態のスラスト軸受装置10と同様であるものとする。
それに対して、本実施形態のスラスト軸受装置10Aは、給油溝21Aが、径方向の各位置における流路深さDpを一定とし、径方向の内周側から外周側へ向けて周方向の流路幅Wが漸次広くなる形状となっている。
次に本発明の第3実施形態のスラスト軸受装置について説明する。
本実施形態は第1実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第1実施形態のスラスト軸受装置10と同様であるものとする。
それに対して本実施形態のスラスト軸受装置は、ランド部24Aの周方向の長さL1に対するテーパ部25Aの周方向の長さL2を、径方向の内周側から外周側へ向けて漸次長くするものである。
図11に示すように、ランド部24Aの周方向の長さL1は径方向の各位置で一定となっている。一方で、テーパ部25Aの周方向の長さL2は、径方向の内周側から外周側へ向けて漸次長くなっている。
このようにすることで、スラストカラー20Bの対向面の外周側におけるテーパ部25Aの領域が広くなり、十分な量の潤滑油が保持される。
次に本発明の第4実施形態のスラスト軸受装置について説明する。
本実施形態は第1実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第1実施形態のスラスト軸受装置10と同様であるものとする。
それに対して本実施形態のスラスト軸受装置は、テーパ部25Bの傾斜面の傾斜角度を2段階で異ならせるものである。
図12に示すように、軸線Xに直交する平面に対する第1傾斜面26aの傾斜角度θ1よりも第2傾斜面27aの傾斜角度θ2が大きいものである。
第1実施形態において、給油溝21は、軸線Xに直交する径方向の内周側端部から外周側端部へ向けて流路深さDpが一定の勾配で漸次深くなるように形成されているものとしたが、他の態様であってもよい。
例えば、径方向の内周側端部から外周側端部へ向けて流路深さDpが一定でない任意の勾配で漸次深くなるように形成されていてもよい。
20,20A,20B,20C スラストカラー
20a 対向面
21,21A 給油溝
22 供給溝(供給部)
23 外周壁(第1壁部)
24,24A ランド部
25,25A,25B テーパ部
25a 傾斜面
26 第1テーパ部
26a 第1傾斜面
27 第2テーパ部
27a 第2傾斜面
30 軸受部
30a 支持面
31 供給溝
32 堰(第2壁部)
33 外周溝
34 給油穴
40 ロータ軸(回転軸)
50 遠心圧縮機
60 タービン
70 ジャーナル軸受装置
100 過給機
Dp 流路深さ
Rd 回転方向
W 流路幅
X 軸線
Claims (6)
- 軸線に沿って延びる回転軸と一体に回転方向に回転し、軸受部の支持面に隣接して配置される円環状のスラストカラーであって、
前記支持面と対向する対向面に形成されるとともに前記軸線の軸線方向に直交する径方向に延びる複数の給油溝と、
前記給油溝の内周側端部に設けられるとともに潤滑油を該給油溝へ供給する供給部と、
前記給油溝の外周側端部に設けられるとともに該外周側端部からの前記潤滑油の漏出を抑制する壁部と、を有し、
前記給油溝が、前記内周側端部から前記外周側端部へ向けて断面積が漸次大きくなるように形成されているスラストカラー。 - 前記給油溝が、前記径方向の各位置における前記軸線回りの周方向の流路幅を一定とし、前記径方向の内周側から外周側へ向けて流路深さが漸次深くなる形状となっている請求項1に記載のスラストカラー。
- 前記給油溝が、前記径方向の各位置における流路深さを一定とし、前記径方向の内周側から外周側へ向けて前記軸線回りの周方向の流路幅が漸次広くなる形状となっている請求項1に記載のスラストカラー。
- 軸線に沿って延びる回転軸と一体に回転方向に回転し、軸受部の支持面に隣接して配置される円環状のスラストカラーであって、
前記支持面と対向する対向面に形成されるとともに前記軸線の軸線方向に直交する径方向に延びる複数の給油溝と、
前記給油溝の内周側端部に設けられるとともに潤滑油を該給油溝へ供給する供給部と、
前記給油溝の外周側端部に設けられるとともに該外周側端部からの前記潤滑油の漏出を抑制する壁部と、
前記回転方向の前側に前記給油溝に隣接して配置されるとともに前記径方向に延びる平坦面を形成するランド部と、
前記給油溝から前記ランド部へ向けた傾斜面を形成するテーパ部と、を有し、
前記ランド部の前記軸線回りの周方向の長さに対する前記テーパ部の前記周方向の長さを、前記径方向の内周側から外周側へ向けて漸次長くしたスラストカラー。 - 軸線に沿って延びる回転軸と一体に回転方向に回転し、軸受部の支持面に隣接して配置される円環状のスラストカラーであって、
前記支持面と対向する対向面に形成されるとともに前記軸線の軸線方向に直交する径方向に延びる複数の給油溝と、
前記給油溝の内周側端部に設けられるとともに潤滑油を該給油溝へ供給する供給部と、
前記給油溝の外周側端部に設けられるとともに該外周側端部からの前記潤滑油の漏出を抑制する壁部と、
前記回転方向の前側に前記給油溝に隣接して配置されるとともに前記径方向に延びる平坦面を形成するランド部と、
前記給油溝から前記ランド部へ向けた傾斜面を形成するテーパ部と、を有し、
前記テーパ部が、
前記給油溝に連結される第1傾斜面が形成された第1テーパ部と、前記第1傾斜面と前記ランド部とを連結する第2傾斜面が形成された第2テーパ部と、を有し、
前記軸線に直交する平面に対する前記第1傾斜面の傾斜角度よりも前記第2傾斜面の傾斜角度が大きいスラストカラー。 - 軸線に沿って延びる回転軸と一体に回転方向に回転する円環状のスラストカラーと、
該スラストカラーに隣接して配置されるとともに該スラストカラーを支持する支持面が形成された軸受部と、を備え、
前記スラストカラーが、
前記支持面と対向する対向面に形成されるとともに前記軸線の軸線方向に直交する径方向に延びる複数の給油溝と、
前記給油溝の内周側端部に設けられるとともに潤滑油を該給油溝へ供給する供給部と、
前記給油溝の外周側端部に設けられるとともに該外周側端部からの前記潤滑油の漏出を抑制する第1壁部と、を有し、
前記軸受部が、
前記第1壁部の外周側に隣接して配置され、前記支持面と前記第1壁部との間から排出される前記潤滑油の漏出を抑制する第2壁部を有するスラスト軸受装置。
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