JP2019035435A - スラスト軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スラストカラーと軸受部との間の隙間から放出される潤滑油を用いてスラストカラーから軸受部に与えられるスラスト力を低減する。
【解決手段】スラストカラー２０と、スラストカラー２０を支持する支持面３０ａが形成された軸受部３０と、を備え、スラストカラー２０が、支持面３０ａと対向する対向面２０ａに形成されるとともに軸線Ｘの軸線方向に直交する径方向に延びる複数の給油溝２１と、潤滑油を給油溝２１へ供給する供給溝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、軸受部３０が、外周壁２３の外周側に隣接して配置され、支持面３０ａと対向面２０ａとの間から径方向に排出される潤滑油を径方向から軸線方向へ向けて傾斜した方向へ導く壁部３２を有するスラスト軸受装置を提供する。
【選択図】図７

Description

本発明は、スラスト軸受装置に関する。

従来、高速で回転する回転軸を備える過給機等の回転機械は、回転軸の軸方向の荷重を支持するスラスト軸受を備えている。スラスト軸受は、軸方向のスラスト力を受けながら回転軸と一体に回転するスラストディスクと、このスラストディスクに対向して配置された固定側ディスクとを備えている（例えば、特許文献１参照。）。

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。

特開２０１３−１１３４１２号公報

特許文献１に開示されるスラスト軸受において、スラストディスクの給油溝に供給された潤滑油は、スラストディスクの回転による遠心力を受けて、給油溝を半径方向外向きに流れる。スラストディスクと固定側ディスクの間の隙間を通過した潤滑油は、遠心力の作用によって回転軸の軸線方向と直交する半径方向に高い速度で放出される。スラスト軸受においては、スラストディスクから固定側ディスクに与えられるスラスト力を低減することが望ましいが、スラストディスクと固定側ディスクの間の隙間から放出される潤滑油は、スラスト力の低減に何ら寄与していなかった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、スラストカラーと軸受部との間の隙間から放出される潤滑油を用いてスラストカラーから軸受部に与えられるスラスト力を低減することが可能な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、上記の課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明の一態様にかかるスラスト軸受装置は、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円環状の軸受部と、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、前記支持面と前記対向面との間から前記径方向に排出される前記潤滑油を前記径方向から前記軸線方向へ向けて傾斜した方向へ導く第２壁部を有する。

本発明の一態様にかかるスラスト軸受装置によれば、径方向に延びるスラストカラーの給油溝の内周側端部に供給部から潤滑油が供給される。給油溝の内周側端部に供給された潤滑油は、回転軸の回転による遠心力の作用により給油溝に沿って外周側端部へ向けて移動する。外周側端部には第１壁部が設けられているため、外周側端部へ移動した潤滑油により、スラストカラーから伝達されるスラスト力を支持する油膜圧力が発生する。

また、軸受部が、支持面と対向面との間から径方向に排出される潤滑油を径方向から軸線方向へ向けて傾斜した方向へ導く第２壁部を有している。そのため、遠心力の作用によって半径方向の外側に向けて移動する潤滑油が軸線方向へ向けて傾斜した方向へ導かれる。そして、軸線方向の速度成分を有する潤滑油がスラストカラーの第１壁部に作用し、スラストカラーから軸受部に与えられるスラスト力が低減する。
このように、本発明の一態様にかかるスラスト軸受装置によれば、スラストカラーと軸受部との間の隙間から径方向に放出される潤滑油を用いてスラストカラーから軸受部に与えられるスラスト力を低減することが可能となる。

本発明の一態様にかかるスラスト軸受装置において、前記第１壁部には、前記支持面と前記対向面との間を流通する前記潤滑油を、前記径方向から前記軸線方向へ向けて傾斜した方向へ導く貫通穴が形成されていてもよい。
貫通穴には、遠心力の作用によって径方向の外側に向けて移動する潤滑油の一部が軸線方向へ向けて傾斜した方向へ導かれる。そして、軸線方向の速度成分を有して貫通穴を流通する潤滑油が、スラストカラーの第１壁部に作用し、スラストカラーから軸受部に与えられるスラスト力が低減する。

本発明の一態様にかかるスラスト軸受装置においては、前記軸受部が、前記第２壁部と前記第１壁部との間を流通する前記潤滑油の前記回転方向の速度成分を減少させて前記径方向の速度成分を増加させる整流部を有していてもよい。
整流部を設けることにより、スラストカラーの回転によって回転方向の速度成分を有する潤滑油の径方向の速度成分を増加させることができる。潤滑油は、径方向の速度成分が増加するのに伴って第１壁部に作用する軸線方向の速度成分が増加する。そのため、スラストカラーから軸受部に与えられるスラスト力が更に低減する。

本発明の一態様にかかるスラスト軸受装置においては、前記スラストカラーが、前記第１壁部の外周面から前記径方向の外側へ突出し、前記第２壁部と前記第１壁部との間を通過した前記潤滑油の流通方向を前記軸線方向から前記径方向に向けて傾斜した方向へ導く突出部を有していてもよい。
第２壁部と第１壁部との間を通過した潤滑油の軸線方向の速度成分は、突出部で軸線方向から径方向に向けて傾斜した方向へ導かれる際に、スラストカラーから軸受部に与えられるスラスト力を低減するように作用する。そのため、スラストカラーから軸受部に与えられるスラスト力が更に低減する。

本発明の一態様にかかるスラスト軸受装置においては、前記第２壁部が、前記径方向に排出される前記潤滑油を前記径方向から前記軸線方向と同方向へ導いてもよい。
第２壁部が潤滑油を径方向から軸線方向と同方向へ導くことにより、軸線方向から傾斜した方向に導く場合に比べ、潤滑油の軸線方向の速度成分が増加する。そのため、スラストカラーから軸受部に与えられるスラスト力が更に低減する。

本発明の一態様にかかるスラスト軸受装置においては、前記第２壁部が、前記軸線方向の先端位置が前記スラストカラーの前記軸線方向に沿った厚さの半分以上の位置まで延長された形状であってもよい。
第２壁部の先端位置を延長することにより、第２壁部と第１壁部との間を通過した潤滑油が、遠心力によって径方向に飛散することが更に抑制される。

本発明によれば、スラストカラーと軸受部との間の隙間から放出される潤滑油を用いてスラストカラーから軸受部に与えられるスラスト力を低減することが可能なスラスト軸受装置を提供することができる。

第１実施形態の過給機を示す部分縦断面図である。 図１に示すスラストカラーを遠心圧縮機側からみた側面図である。 図２に示すスラストカラーのI−I矢視断面図である。 図２に示すスラストカラーのII−II矢視断面図である。 図１に示す軸受部をタービン側からみた側面図である。 図５に示す軸受部のIII−III矢視断面図である。 図１のＡ部分を示すスラスト軸受装置の部分縦断面図である。 図１のＡ部分を示すスラスト軸受装置の部分縦断面図であり、図７の変形例を示すものである。 第２実施形態のスラストカラーを遠心圧縮機側から斜視した部分断面図である。 第３実施形態の軸受部をタービン側からみた側面図である。 図１０に示す軸受部のIV−IV矢視断面図である。 第４実施形態のスラスト軸受装置の部分縦断面図である。

〔第１実施形態〕
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。

図１に示すように、本実施形態の過給機（回転機械）１００は、スラストカラー２０と軸受部３０を有するスラスト軸受装置１０と、軸線Ｘに沿って延びるロータ軸（回転軸）４０と、ロータ軸４０の一端に連結された遠心圧縮機５０と、ロータ軸４０の他端に連結されたタービン６０と、ジャーナル軸受装置７０と、を備える。
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。

遠心圧縮機５０は、過給機１００の外部から流入する気体を羽根車５１により圧縮し、舶用ディーゼル機関を構成するシリンダライナ（図示略）の内部と連通する掃気トランク（図示略）に圧縮した気体（以下、圧縮気体という。）を供給する装置である。

タービン６０は、舶用ディーゼル機関から排出される排ガスによりタービン翼６１を軸線Ｘ回りに回転させ、その回転力をロータ軸４０に伝達する装置である。タービン６０により回転力を与えられたロータ軸４０は軸線Ｘ回りに回転する。ロータ軸４０の端部に連結された遠心圧縮機５０の羽根車５１は、ロータ軸４０とともに軸線Ｘ回りに回転し、舶用ディーゼル機関に圧縮気体を供給する。

舶用ディーゼル機関から排出される排ガスは、図１に矢印で示すように、タービン６０から遠心圧縮機５０へ向けた方向に沿ってタービン６０へ流入する。タービン６０に流入する排ガスにより、タービン６０には軸線Ｘに沿って遠心圧縮機５０へ向けた方向のスラスト力が与えられる。この遠心圧縮機５０へ向けたスラスト力は、タービン６０に連結されたロータ軸４０に伝達される。

スラスト軸受装置１０は、ロータ軸４０を支持する装置である。スラスト軸受装置１０は、軸線Ｘの軸線方向に沿って遠心圧縮機５０へ向けてロータ軸４０に作用するスラスト力に対する反力を発生させ、ロータ軸４０の軸線方向の位置を一定の位置に保持する。

ジャーナル軸受装置７０は、ロータ軸４０を支持する装置である。ジャーナル軸受装置７０は、軸線Ｘの軸線方向に直交する径方向に沿ってロータ軸４０に作用する力に対する反力を発生させ、ロータ軸４０を軸線Ｘ上に保持する。

本実施形態の過給機１００と舶用ディーゼル機関を備える船舶は、スラスト軸受装置１０等に潤滑油を循環させる潤滑油循環系統（図示略）を備えている。潤滑油循環系統は、電力により潤滑油を圧送する動力を発生させる潤滑油ポンプ（図示略）を有している。

以下、本実施形態のスラスト軸受装置１０について、詳細に説明する。
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円環状の軸受部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は、図２（図１に示すスラストカラー２０を遠心圧縮機５０側からみた側面図）および図３（図２に示すスラストカラー２０のI−I矢視断面図）に示すように、軸受部３０の支持面３０ａ（図６参照）と対向する対向面２０ａに、給油溝２１と、供給溝（供給部）２２と、外周壁（第１壁部）２３と、ランド部２４と、テーパ部２５とが形成された円環状の部材である。
スラストカラー２０の材料としては、例えば、窒化処理を行ったＳＣＭ４３５等のクロムモリブデン鋼を用いることができる。

図２に示すように、スラストカラー２０に設けられる対向面２０ａには、給油溝２１，テーパ部２５，ランド部２４を一組とした複数組（図２に示す例では４５°間隔で８組）が、軸線Ｘ回りの周方向に沿って連続的に配置されている。各組においては、給油溝２１，テーパ部２５，ランド部２４が、ロータ軸４０の回転方向Ｒｄの前側から後側へ向けた軸線Ｘ回りの周方向に沿って、給油溝２１，テーパ部２５，ランド部２４の順に配置されている。給油溝２１，テーパ部２５，ランド部２４の順に配置しているのは、スラストカラー２０の回転方向Ｒｄへの回転に伴って、給油溝２１に供給された潤滑油が、テーパ部２５において、給油溝２１からランド部２４へ向けて導かれるようにするためである。

給油溝２１は、軸線Ｘの軸線方向に直交する径方向に延びるように形成されており、スラストカラー２０の対向面２０ａの８箇所に放射状に形成されている。
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が一定となるように形成されている。

供給溝２２は、軸線Ｘ回りの周方向に沿って無端状に形成される溝であり、複数の給油溝２１の内周側端部のそれぞれに連結されている。後述するように、供給溝２２には、軸受部３０から潤滑油が供給されるようになっている。給油溝２１の内周側端部に設けられた供給溝２２は、軸受部３０から供給された潤滑油を複数の給油溝２１の内周側端部のそれぞれへ供給する。

外周壁２３は、スラストカラー２０の対向面２０ａの外周側端部に設けられるとともに外周側端部からの潤滑油の漏出を抑制する部材である。外周壁２３は、スラストカラー２０の対向面２０ａにおいて、軸線Ｘ回りの周方向の全周に渡って無端状に形成されている。

ランド部２４は、図４（図２に示すスラストカラー２０のII−II矢視断面図）に示すように、回転方向Ｒｄの前側に給油溝２１に隣接して配置されるとともに径方向に延びる平坦面２４ａを形成するものである。
テーパ部２５は、図４に示すように、給油溝２１からランド部２４へ向けた傾斜面２５ａを形成するものである。図４に示すように、軸線Ｘに直交する平面（ランド部２４の平坦面２４ａと平行な平面）に対する傾斜面２５ａの傾斜角度θは、給油溝２１からランド部２４へ向けた周方向の各位置で一定となっている。

次に、本実施形態のスラスト軸受装置１０が備える軸受部３０について説明する。
軸受部３０は、図５（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６（図５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、支持面３０ａ部分に鉛青銅を用い、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。

軸受部３０の支持面３０ａには、供給溝３１と、壁部（第２壁部）３２が形成されている。また、軸受部３０は、軸受部３０の外周面に形成される外周溝３３と、外周溝３３と供給溝３１とを連通させる複数の給油穴３４と、を有する。

供給溝３１は、給油穴３４から供給される潤滑油を保持するとともに対向して配置されるスラストカラー２０の供給溝２２に潤滑油を供給するものである。図５に示すように、供給溝３１は、軸線Ｘ回りに無端状に形成される溝である。

壁部３２は、軸受部３０に設けられスラストカラー２０を支持する支持面３０ａから突出するように形成される壁状の部材であり、軸線Ｘ回りの周方向に無端状に形成されるものである。
図７（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、壁部３２は、スラストカラーの外周壁２３の外周側に隣接して配置され、支持面３０ａと対向面２０ａとの間から径方向に排出される潤滑油を径方向から軸線方向と同方向に導くものである。

図７に示すように、壁部３２に隣接して配置される外周壁２３は、壁部３２との間に一定の隙間を形成する形状となっている。この隙間は、支持面３０ａと対向面２０ａとの間に形成される隙間と同程度となっている。このような隙間を設けているのは、隙間が広すぎると壁部３２と外周壁２３との間を流通する潤滑油の速度が高くならず、潤滑油の運動量変化が小さくなることによりスラストカラー２０に与えられたスラスト力を十分に低減できないからである。また、隙間が狭すぎると壁部３２と外周壁２３とが接触し損傷する可能性があるからである。

図７においては、軸受部３０の壁部３２の内周面とスラストカラー２０の外周壁２３の外周面との隙間に形成される潤滑油の流路を、径方向から軸線方向に傾斜した直線Ｙ方向に伸びるものとしたが、他の態様であってもよい。
例えば、図８（図１のＡ部分を示すスラスト軸受装置１０の部分縦断面図であり、図７の変形例を示すもの）に示すように、軸受部３０Ａの壁部３２Ａの内周面とスラストカラー２０Ａの外周壁２３Ａの外周面との隙間に形成される潤滑油の流路を、径方向から軸方向に向けて円弧状に形成されるものとしてもよい。

また、図７においては、破線で示すように壁部３２のタービン６０側の先端位置をタービン６０側まで延長した形状としてよい。例えば、壁部３２のタービン６０側の先端位置を、スラストカラー２０の軸線方向に沿った厚さＴｈの半分以上の位置まで延長された形状としてもよい。更に、タービン６０側の先端位置を、スラストカラー２０のタービン側の先端位置と同じかそれよりもタービン６０側まで延長してもよい。

壁部３２のタービン６０側の先端位置を延長することにより、壁部３２と外周壁２３との間を通過した潤滑油が、遠心力によって径方向に飛散することが抑制される。潤滑油が遠心力によって径方向に飛散すると、過給機１００の内部空間の壁部（図示略）に衝突し、潤滑油がミストとなって軸受台内部の空気に混入してしまう可能性がある。この場合、軸受台内部の空気を放出するエアベント管から、潤滑油がミストとして混入した空気が船外へ排出されてしまう懸念がある。壁部３２のタービン６０側の先端位置をタービン６０側まで延長することにより、潤滑油がミストとなって周囲の空気に混入する不具合が抑制される。

外周溝３３は、軸受部３０の外周面に、軸線Ｘ回りの周方向に沿って無端状に形成される溝である。外周溝３３には、潤滑油ポンプ（図示略）により圧送される潤滑油が供給されるようになっている。外周溝３３に供給された潤滑油は、外周溝３３に連通した給油穴３４の外周側端部から給油穴３４へ流入する。

給油穴３４は、図５および図６に示すように、軸受部３０の内部に形成されるとともに軸線Ｘに直交する径方向に延びるように形成された穴である。給油穴３４は、軸線Ｘ回りの周方向に４５°間隔で８箇所に放射状に設けられている。なお、ここでは、給油穴３４を４５°間隔で８箇所に設けるものとしたが、６０°間隔で６箇所等、任意の間隔で設けるようにしてもよい。

給油穴３４は、外周側端部が外周溝３３に連通しているため、外周溝３３に保持された潤滑油が潤滑油ポンプによる圧送により供給される。また、給油穴３４は、内周側端部が供給溝３１に連通しているため、潤滑油ポンプによる圧送により、供給溝３１へ潤滑油を供給する。

ここで、図７を参照して、本実施形態のスラスト軸受装置１０における潤滑油の循環系統について説明する。図７に示す矢印は、潤滑油が流通する流通方向を示すものである。
図７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。

供給溝３１に排出された潤滑油は、供給溝３１と対向する位置に配置されるスラストカラー２０の供給溝２２へ供給される。供給溝２２へ供給された潤滑油は、供給溝２２と連通する給油溝２１へ供給される。
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。

外周壁２３により、給油溝２１の外周側端部へ移動した潤滑油のスラストカラー２０の外部への漏出方向が転向される。そのため、外周側端部へ移動した潤滑油により、軸受部３０を押す力が発生する。

また、スラストカラー２０の外周壁２３の外周側に隣接して壁部３２が配置されている。そのため、遠心力の作用によって半径方向の外側に向けて移動する潤滑油が軸線方向へ向けて傾斜した方向へ導かれる。そして、軸線方向の速度成分を有する潤滑油がスラストカラー２０の外周壁２３に作用し、スラストカラー２０から軸受部３０に与えられるスラスト力が低減する。

なお、壁部３２と外周壁２３との間を通過した潤滑油は、スラストカラー２０が配置される過給機１００の内部空間へ漏出する。内部空間へ漏出した潤滑油は、潤滑油系統（図示略）を経由して再び潤滑油ポンプへ導かれる。

以上説明した本実施形態のスラスト軸受装置１０が奏する作用および効果について説明する。
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２０，２０Ａ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２３，２３Ａが設けられているため、外周側端部へ移動した潤滑油により、スラストカラー２０，２０Ａから伝達されるスラスト力を支持する油膜圧力が発生する。

また、軸受部３０，３０Ａが、支持面３０ａと対向面２０ａとの間から径方向に排出される潤滑油を径方向から軸線方向へ向けて傾斜した方向へ導く壁部３２，３２Ａを有している。そのため、遠心力の作用によって半径方向の外側に向けて移動する潤滑油が軸線方向へ向けて傾斜した方向へ導かれる。そして、軸線方向の速度成分を有する潤滑油がスラストカラー２０，２０Ａの外周壁２３，２３Ａに作用し、スラストカラー２０，２０Ａから軸受部３０，３０Ａに与えられるスラスト力が低減する。
このように、本実施形態のスラスト軸受装置１０によれば、スラストカラー２０，２０Ａと軸受部３０，３０Ａとの間の隙間から径方向に放出される潤滑油を用いてスラストカラー２０，２０Ａから軸受部３０，３０Ａに与えられるスラスト力を低減することが可能となる。

本実施形態のスラスト軸受装置１０においては、壁部３２，３２Ａが、径方向に排出される潤滑油を径方向から軸線方向と同方向へ導く。
壁部３２，３２Ａが潤滑油を径方向から軸線方向と同方向へ導くことにより、軸線方向から傾斜した方向に導く場合に比べ、潤滑油の軸線方向の速度成分が増加する。そのため、スラストカラー２０，２０Ａから軸受部３０，３０Ａに与えられるスラスト力が更に低減する。

なお、本実施形態においては、壁部３２，３２Ａが潤滑油を径方向から軸線方向と同方向へ導くものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、壁部３２，３２Ａが潤滑油を軸線方向と同方向ではなく、軸線方向に対して径方向に向けて傾斜した方向に導く態様であってもよい。この場合においても、壁部３２，３２Ａと外周壁２３，２３Ａとの間の隙間を流通する潤滑油が軸線方向の速度成分を有する。そのため、潤滑油がスラストカラー２０，２０Ａの外周壁２３，２３Ａに作用し、スラストカラー２０，２０Ａから軸受部３０，３０Ａに与えられるスラスト力が低減する。

〔第２実施形態〕
次に本発明の第２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と同様であるものとする。

図９は、第２実施形態のスラストカラー２０Ｂを遠心圧縮機側から斜視した部分断面図である。本実施形態のスラストカラー２０Ｂには、支持面３０ａと対向面２０ａとの間を流通する潤滑油を径方向から軸線方向に向けて傾斜した方向に導く貫通穴２３Ｂａが形成されている。図９に示す貫通穴２３Ｂａは、軸線Ｘ回りの周方向に等間隔で複数箇所に形成されている。貫通穴２３Ｂａは、スラストカラー２０Ｂの回転方向Ｒｄの前側に入口が設けられ、回転方向Ｒｄの後側に出口が設けられている。そのため、スラストカラー２０Ｂの回転に伴って貫通穴２３Ｂａの内部を潤滑油が流通し易い。

本実施形態によれば、貫通穴２３Ｂａには、遠心力の作用によって径方向の外側に向けて移動する潤滑油の一部が軸線方向へ向けて傾斜した方向へ導かれる。そして、軸線方向の速度成分を有して貫通穴２３Ｂａを流通する潤滑油が、スラストカラー２０Ｂの壁部２３Ｂに作用し、スラストカラー２０Ｂから軸受部３０に与えられるスラスト力が低減する。

〔第３実施形態〕
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。

本実施形態のスラスト軸受装置は、軸受部３０Ｂの壁部３２の内周面に、壁部３２と外周壁２３との間を流通する潤滑油の回転方向Ｒｄの速度成分を減少させて径方向の速度成分を増加させる整流フィン（整流部）３５が設けられている。図１０（第３実施形態の軸受部をタービン側からみた側面図）に示すように、本実施形態の軸受部３０Ｂの壁部３２の内周面には、軸線Ｘ回りの周方向の等間隔（４５°間隔）の８箇所に、整流フィン３５が削りだしなどの方法により軸受部３０Ｂと一体に形成されている。

整流フィン３５は、回転方向Ｒｄに大きな速度成分を持つ潤滑油の流通方向を回転方向から軸線方向に向けて導く形状となっている。すなわち、整流フィン３５は、壁部３２と外周壁２３との間を流通する潤滑油の回転方向Ｒｄの速度成分を減少させて径方向の速度成分を増加させるものである。

図１１（図１０に示す軸受部のIV−IV矢視断面図）に示すように、整流フィン３５は、図７に示す第１実施形態の壁部３２と外周壁２３との間に形成される隙間と同じ高さを有する。そのため、本実施形態の壁部３２と外周壁２３との間に形成される隙間は、８箇所の整流フィン３５により、８つの流路に仕切られることとなる。そして、８つの流路のそれぞれは、流路を形成する整流フィン３５により、潤滑油の回転方向Ｒｄの速度成分を減少させて径方向の速度成分を増加させる。

本実施形態によれば、整流フィン３５を設けることにより、スラストカラー２０の回転によって回転方向Ｒｄの速度成分を有する潤滑油の径方向の速度成分を増加させることができる。潤滑油は、径方向の速度成分が増加するのに伴って外周壁２３に作用する軸線方向の速度成分が増加する。そのため、スラストカラー２０から軸受部３０Ｂに与えられるスラスト力が更に低減する。

〔第４実施形態〕
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。

本実施形態のスラスト軸受装置は、スラストカラー２０Ｃが、外周壁２３の外周面から径方向の外側へ突出する突出部３６を有する点で第１実施形態のスラスト軸受装置と異なる。
図１２（スラスト軸受装置の部分縦断面図）に示す突出部３６は、壁部３２と外周壁２３との間を通過した潤滑油の流通方向を軸線方向から径方向に向けて傾斜した方向へ導くものである。

本実施形態によれば、壁部３２と外周壁２３との間を通過した潤滑油の軸線方向の速度成分は、突出部３６で軸線方向から径方向に向けて傾斜した方向へ導かれる際に、スラストカラー２０Ｃから軸受部３０に与えられるスラスト力を低減するように作用する。そのため、スラストカラー２０Ｃから軸受部３０に与えられるスラスト力が更に低減する。

なお、図１２においては、突出部３６をスラストカラー２０Ｃのタービン６０側の先端位置に配置するものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、図１２に破線で示すように、スラストカラー２０Ｃのタービン６０側の先端位置よりも遠心圧縮機５０側に近づけた位置に配置してもよい。

１０ スラスト軸受装置
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ スラストカラー
２０ａ 対向面
２１ 給油溝
２２ 供給溝（供給部）
２３，２３Ａ，２３Ｂ 外周壁（第１壁部）
２３Ｂａ 貫通穴
２４ ランド部
２４ａ 平坦面
２５ テーパ部
３０，３０Ａ，３０Ｂ 軸受部
３０ａ 支持面
３１ 供給溝
３２，３２Ａ 壁部（第２壁部）
３３ 外周溝
３４ 給油穴
３５ 整流フィン（整流部）
３６ 突出部
４０ ロータ軸（回転軸）
５０ 遠心圧縮機
５１ 羽根車
６０ タービン
６１ タービン翼
７０ ジャーナル軸受装置
１００ 過給機
Ｄｐ 流路深さ
Ｒｄ 回転方向
Ｘ 軸線

Claims (6)

1. 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円環状の軸受部と、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、前記支持面と前記対向面との間から前記径方向に排出される前記潤滑油を前記径方向から前記軸線方向へ向けて傾斜した方向へ導く第２壁部を有するスラスト軸受装置。
2. 前記第１壁部には、前記支持面と前記対向面との間を流通する前記潤滑油を、前記径方向から前記軸線方向へ向けて傾斜した方向へ導く貫通穴が形成されている請求項１に記載のスラスト軸受装置。
3. 前記軸受部が、前記第２壁部と前記第１壁部との間を流通する前記潤滑油の前記回転方向の速度成分を減少させて前記径方向の速度成分を増加させる整流部を有する請求項１または請求項２に記載のスラスト軸受装置。
4. 前記スラストカラーが、前記第１壁部の外周面から前記径方向の外側へ突出し、前記第２壁部と前記第１壁部との間を通過した前記潤滑油の流通方向を前記軸線方向から前記径方向に向けて傾斜した方向へ導く突出部を有する請求項１または請求項２に記載のスラスト軸受装置。
5. 前記第２壁部が、前記径方向に排出される前記潤滑油を前記径方向から前記軸線方向と同方向へ導く請求項１または請求項２に記載のスラスト軸受装置。
6. 前記第２壁部が、前記軸線方向の先端位置が前記スラストカラーの前記軸線方向に沿った厚さの半分以上の位置まで延長された形状である請求項１または請求項２に記載のスラスト軸受装置。

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