JP2018040286A - 軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベアリング摺動面の油膜切れによるドライアップを効果的に抑止する。【解決手段】ターボチャージャ１０の回転軸１６の軸受装置２０であって、回転軸１６を挿通させる貫通孔１３Ｂが形成されたハウジング１３と、筒状に形成されると共に、その一側面を互いに対向させて貫通孔１３Ｂ内に離間して配置され、その外周面と貫通孔１３Ｂの内周面との隙間及び、その内周面と回転軸１６の外周面との隙間に油膜を形成して回転軸１６を軸支する一対のベアリング２１，２２と、筒状に形成されると共に、一対のベアリング２１，２２間の貫通孔１３Ｂ内に配置され、その両端部の少なくとも一部を一対のベアリング２１，２２の一側面にそれぞれ当接させると共に、少なくとも両端部が潤滑油を含浸可能な多孔質状に形成されたスペーサ２３とを備えた。【選択図】図３

Description

本発明は、軸受装置に関し、特に、ターボチャージャのタービンとコンプレッサとを連結する回転軸（タービン軸）の軸受装置に関する。

この種の軸受装置として、ターボチャージャのタービン軸を円筒状のフローティングベアリングによってベアリングハウジングに軸支するものが知られている。このようなフローティングベアリングは、その外周面とベアリングハウジングの内周面との隙間及び、その内周面とタービン軸との外周面との隙間に供給される潤滑油によって油膜を形成することで、タービン軸をベアリングハウジングに回転可能に支持している（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２０１４−２３８０１０号公報 特開２００６−１５３１２２号公報

ところで、エンジンが長期間に亘って停止されると、フローティングベアリングの摺動面から潤滑油が完全に抜け落ちてしまい、油膜切れによる所謂ドライアップを引き起こす場合がある。このような状態でエンジンを始動させると、フローティングベアリングがタービン軸やベアリングハウジングとメタル接触した状態で回転することになり、焼き付きや破損等を引き起こす原因となる。

本開示の技術は、ベアリング摺動面の油膜切れによるドライアップを効果的に抑止することを目的とする。

本開示の技術は、ターボチャージャのタービンとコンプレッサとを連結する回転軸の軸受装置であって、その内部に外部供給源から潤滑油が供給されると共に、前記回転軸を挿通させる貫通孔が形成されたハウジングと、筒状に形成されると共に、その一側面を互いに対向させて前記貫通孔内に離間して配置され、その筒内に前記回転軸が回転可能に挿通されると共に、その外周面と前記貫通孔の内周面との隙間及び、その内周面と前記回転軸の外周面との隙間に油膜を形成して前記回転軸を軸支する一対のベアリングと、筒状に形成されると共に、その筒内に前記回転軸を回転自在に挿通させて前記一対のベアリング間の前記貫通孔内に配置され、その両端部の少なくとも一部を前記一対のベアリングの前記一側面にそれぞれ当接させると共に、少なくとも前記両端部が潤滑油を含浸可能な多孔質状に形成されたスペーサと、を備えることを特徴とする。

また、前記スペーサが潤滑油を含浸可能な多孔質状の発泡金属又は焼結体で形成されることが好ましい。

また、前記スペーサの筒部に、前記ベアリングから当該スペーサの筒内に流れ込んだ潤滑油を排出させる排出孔が貫通形成されることが好ましい。

本開示の技術によれば、ベアリング摺動面の油膜切れによるドライアップを効果的に抑止することができる。

本発明の一実施形態に係る潤滑油供給装置を示す模式的な全体構成図である。 本発明の一実施形態に係るターボチャージャ及び軸受装置を示す模式的な部分断面である。 （Ａ）は、本発明の一実施形態に係る軸受装置を示す模式的な部分断面、（Ｂ）は、スペーサを示す模式的な斜視図である。 他の実施形態に係る軸受装置を示す模式的な部分断面である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る軸受装置について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

まず、図１に基づいて、本実施形態の軸受装置２０を備えるターボチャージャ１０に潤滑油を供給する潤滑油供給装置（外部供給源）１００の全体構成から説明する。

図１示すように、潤滑油供給装置１００は、エンジン１１０内の各摺動要素やターボチャージャ１０に潤滑油を供給するもので、少なくとも、オイルパン１１１と、オイルストレーナ１１２と、オイルポンプ１１３と、リリーフバルブ１１４と、オイルフィルタ１１５と、オイルギャラリ１３０と、各配管類１２０〜１２２とを備えている。

オイルパン１１１は、潤滑油を貯留するもので、エンジン１１０の図示しないシリンダブロックの下部等に取り付けられている。オイルストレーナ１１２は、潤滑油に含まれる異物を除去する濾過器であって、オイルパン１１１内の潤滑油に浸漬されている。オイルストレーナ１１２は、潤滑油吸入配管１２０を介してオイルポンプ１１３の吸入口に接続されている。

オイルポンプ１１３は、オイルパン１１１内の潤滑油を汲み上げて圧送するもので、図示しないシリンダブロック等の側部に取り付けられている。オイルポンプ１１３は、クランクシャフト１３３に図示しないギヤ等を介して接続されており、エンジン１１０の動力によって駆動される。オイルポンプ１１３の吐出口には、第１潤滑油供給配管１２１が接続されている。

リリーフバルブ１１４は、第１潤滑油供給配管１２１と潤滑油吸入配管１２０とを接続してオイルポンプ１１３を迂回するリリーフ配管１１４Ａに介装されている。リリーフバルブ１１４は、オイルギャラリ１３０内の油圧が過剰に上昇しないように、オイルポンプ１１３の圧送量が増加するエンジン１１０の中高速回転時に開弁して潤滑油を環流させる。

第１潤滑油供給配管１２１の下流端には、オイルフィルタ１１５の入口ポートが接続されている。オイルフィルタ１１５は、オイルポンプ１１３から圧送される潤滑油に含まれる異物を除去するもので、そのハウジング内には、濾材として機能するフィルタエレメント１１５Ａが収容されている。オイルフィルタ１１５の出口ポートには、第２潤滑油供給配管１２２が接続されている。

第２潤滑油供給配管１２２の下流端には、オイルギャラリ１３０が接続されている。オイルギャラ１３０に導入された潤滑油は、動弁機構１３１、オイルジェット１３２、クランクシャフト１３３のジャーナル部、ターボチャージャ１０の軸受等の各摺動要素に供給されて、これら摺動要素を潤滑したのちに、オイルパン１１１に戻されるようになっている。

次に、図２に基づいて、本実施形態のターボチャージャ１０及び、軸受装置２０の詳細について説明する。

ターボチャージャ１０は、エンジン１１０（図１参照）の図示しない排気通路に介装されたタービンハウジング１１と、エンジン１１０（図１参照）の図示しない吸気通路に介装されたコンプレッサハウジング１２と、これらタービンハウジング１１とコンプレッサハウジング１２との間に設けられたベアリングハウジング１３と、タービンハウジング１１内に収容されたタービンインペラ１４と、コンプレッサハウジング１２内に収容されたコンプレッサインペラ１５と、これらタービンインペラ１４とコンプレッサインペラ１５とを連結するタービン軸１６と、タービン軸１６をベアリングハウジング１３に軸支する軸受装置２０とを備えている。

ベアリングハウジング１３には、上述の潤滑油供給装置１００（図１参照）から供給される潤滑油をベアリングハウジング１３内に導入する油導入口１３Ａが設けられている。また、ベアリングハウジング１３の略中央には、水平方向に貫通する貫通孔１３Ｂが設けられている。この貫通孔１３Ｂ内には、詳細を後述する軸受装置２０のフローティングベアリング２１，２２やスペーサ２３が収容されている。さらに、ベアリングハウジング１３には、油導入口１３Ａから貫通孔１３Ｂに向って延設されて潤滑油を軸受装置２０に供給する油供給路１３Ｃ，Ｄ、貫通孔１３Ｂから下方に貫通形成されて潤滑油を貫通孔１３Ｂ内から排出させる油排出路１３Ｅ及び、潤滑油をオイルパン１１１（図１参照）に戻す油導出口１３Ｆが設けられている。

軸受装置２０は、例えば、フルフローティング式の軸受装置であって、少なくとも、一対のフローティングベアリング２１，２２と、スペーサ２３とを備えている。

以下、図３に基づいて、本実施形態に係る軸受装置２０の詳細構成について説明する。

各フローティングベアリング２１，２２は、その外径が貫通孔１３Ｂの孔径よりも僅かに小さい略円筒状に形成されており、その一側面を互いに対向させた状態で貫通孔１３Ｂ内に離間して配置されている。また、各フローティングベアリング２１，２２は、その筒内径をタービン軸１６の外径よりも僅かに大きく形成されており、その筒内にはタービン軸１６が回転可能に挿入されている。また、各フローティングベアリング２１，２２には、その外周面から内周面に貫通する複数の油穴２１Ａ，２２Ａがそれぞれ形成されている。

すなわち、各フローティングベアリング２１，２２は、油供給路１３Ｃ，Ｄを通過する潤滑油が、その外周面と貫通孔１３Ｂの内周面との隙間に流れ込んで油膜を形成し、さらに、油穴２１Ａ，２２Ａを通過する潤滑油が、その内周面とタービン軸１６の外周面との間隙に流れ込んで油膜を形成することで、タービン軸１６をベアリングハウジング１３に回転自在に軸支するようになっている。

スペーサ２３は、その外径を各フローティングベアリング２１，２２の外径と略同径、且つ、その内径を各フローティングベアリング２１，２２の内径よりも大きく形成された円筒状を呈しており、その筒内にはタービン軸１６が回転自在に挿通されている。また、スペーサ２３は、各フローティングベアリング２１，２２の間の貫通孔１３Ｂ内に配置されて、その両端を各フローティングベアリング２１，２２の一側面に当接させることで、各フローティングベアリング２１，２２の軸方向への移動を規制している。さらに、スペーサ２３の筒軸方向略中央には、各フローティングベアリング２１，２２からスペーサ２３の筒内に流れ込んだ潤滑油を排出するための排出孔２３Ａが筒径方向に貫通形成されている。スペーサ２３は、排出孔２３Ａを油排出路１３Ｅに対向させた状態で、図示しない回り止めピン等によってベアリングハウジング１３に回転不能に固定されている。

本実施形態において、スペーサ２３は、潤滑油を含浸可能な多孔質状の発泡金属又は焼結体で形成されている。すなわち、スペーサ２３を多孔質状の発泡金属又は焼結体で形成することで、エンジン１１０（図１参照）の運転時に潤滑油供給装置１００（図１参照）からベアリングハウジング１３内に供給される潤滑油の少なくとも一部がスペーサ２３に効果的に含浸されて捕集されるようになっている。

以上のように構成された本実施形態の軸受装置２０によれば、エンジン１１０が長期間に亘って停止され、ベアリングハウジング１３内から潤滑油が抜け落ちても、スペーサ２３に含浸された潤滑油が隣接する各フローティングベアリング２１，２２側に滲み出て、これら各フローティングベアリング２１，２２の外周面及び内周面に供給されることで、ベアリング摺動面に油膜が効果的に維持されるようになる。これにより、ベアリング摺動面のドライアップを効果的に抑止することが可能となり、エンジン始動時のメタル接触による焼き付きや破損を確実に防止することができる。

また、スペーサ２３を発泡金属又は焼結体で形成する簡素な構造としたことで、部品点数の増加に伴うコスト上昇や組み付け工数の増加を効果的に防止することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、図４に示すように、各フローティングベアリング２１，２２と当接するスペーサ２３の両端部２３Ｂ，Ｃのみを潤滑油が含浸可能な多孔質状の発泡金属や焼結体で形成してもよい。

また、軸受装置２０は、フルフローティング式に限定されず、セミフローティング式等の他の軸受にも広く適用することができる。セミフローティング式の場合は、セミフローティングメタルを潤滑油が含浸可能な焼結体等で形成すればよい。

また、スペーサ２３を多孔質状に形成する部材は、発泡金属や焼結体に限定されず、スペーサ２３の表面に、ショットピーニング加工等によって無数のディンプルを形成し、当該ディンプルに潤滑油を保持するように構成してもよい。

１０ ターボチャージャ
１１ タービンハウジング
１２ コンプレッサハウジング
１３ ベアリングハウジング
１３Ａ 油導入口
１３Ｂ 貫通孔
１３Ｃ，Ｄ 油供給路
１３Ｅ 油排出路
１３Ｆ 油導出口
１４ タービンインペラ
１５ コンプレッサインペラ
１６ タービン軸
２０ 軸受装置
２１，２２ フローティングベアリング
２１Ａ，２２Ａ 油穴
２３ スペーサ
２３Ａ 排出孔
１００ 潤滑油供給装置
１１０ エンジン

Claims (3)

1. ターボチャージャのタービンとコンプレッサとを連結する回転軸の軸受装置であって、
   その内部に外部供給源から潤滑油が供給されると共に、前記回転軸を挿通させる貫通孔が形成されたハウジングと、
   筒状に形成されると共に、その一側面を互いに対向させて前記貫通孔内に離間して配置され、その筒内に前記回転軸が回転可能に挿通されると共に、その外周面と前記貫通孔の内周面との隙間及び、その内周面と前記回転軸の外周面との隙間に油膜を形成して前記回転軸を軸支する一対のベアリングと、
   筒状に形成されると共に、その筒内に前記回転軸を回転自在に挿通させて前記一対のベアリング間の前記貫通孔内に配置され、その両端部の少なくとも一部を前記一対のベアリングの前記一側面にそれぞれ当接させると共に、少なくとも前記両端部が潤滑油を含浸可能な多孔質状に形成されたスペーサと、を備える
   ことを特徴とする軸受装置。
2. 前記スペーサが潤滑油を含浸可能な多孔質状の発泡金属又は焼結体で形成された
   請求項１に記載の軸受装置。
3. 前記スペーサの筒部に、前記ベアリングから当該スペーサの筒内に流れ込んだ潤滑油を排出させる排出孔が貫通形成された
   請求項１又は２に記載の軸受装置。

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