JP2019178756A - 軸受構造および過給機 - Google Patents

Abstract

【課題】シャフトの軸方向の振動を抑制する。【解決手段】軸受構造Ｓは、シャフト８に設けられる内輪２０ｂ、２１ｂと、内輪２０ｂ、２１ｂの外周面に沿って設けられる転動体２０ｃ、２１ｃと、転動体２０ｃ、２１ｃよりも径方向外側に設けられ、外周面にダンパ部２５、２６が形成される外側部材（外輪２０ａ、２１ａ）と、外側部材のうちシャフト８の軸方向の端面２０ｇ、２１ｇに対向する対向面２ｇ、２４ａを有する対向部（側壁部２ｆ、シールプレート２４）と、外側部材の端面２０ｇ、２１ｇまたは対向面２ｇ、２４ａに設けられた近接部３０と、外側部材の端面２０ｇ、２１ｇまたは対向面２ｇ、２４ａに設けられ、近接部に対して径方向または周方向の位置が異なり、端面２０ｇ、２１ｇと対向面２ｇ、２４ａとの対向間隔が近接部よりも大きい離隔部（第１溝部２０ｊ、２１ｊ）と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、軸受構造および過給機に関する。

特許文献１に記載の過給機では、ハウジングに形成された軸受孔に環状のリテーナが配設される。リテーナの内側には、一対の転がり軸受が組み付けられている。リテーナの外周面には、軸受孔との間に供給された潤滑油によってシャフトの振動を抑制するダンパ部が設けられている。

特開２００７−０７１３５６号公報

上記の過給機では、リテーナの外周面に設けられたダンパ部によって、シャフトの径方向の振動は抑制される。しかし、ダンパ部ではシャフトの軸方向の振動抑制がなされない。

本開示の目的は、シャフトの軸方向の振動を抑制可能な軸受構造および過給機を提供することである。

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る軸受構造は、シャフトに設けられる内輪と、内輪の外周面に沿って設けられる転動体と、転動体よりも径方向外側に設けられ、外周面にダンパ部が形成される外側部材と、外側部材のうちシャフトの軸方向の端面に対向する対向面を有する対向部と、外側部材の端面または対向面に設けられた近接部と、外側部材の端面または対向面に設けられ、近接部に対して径方向または周方向の位置が異なり、端面と対向面との対向間隔が近接部よりも大きい離隔部と、を備える。

外側部材は、転がり軸受の外輪であって、回転可能に設けられてもよい。

外輪の端面に設けられ、シャフトの径方向に延在する第１溝部を備えてもよい。

外輪の端面に設けられ、シャフトの回転方向後方側に向って対向面との対向間隔が小さくなる第１テーパ面を備えてもよい。

外輪の端面のうち、最外径部に設けられ、シャフトの周方向に延在する第２溝部を備えてもよい。

外側部材は、転がり軸受の外輪であって、回転が規制されてもよい。

外側部材は、ハウジングに設けられた軸受孔に取り付けられるリテーナであってもよい。

外側部材の端面に設けられ、シャフトの径方向内側に向って対向面との対向間隔が小さくなる第２テーパ面を備えてもよい。

第２テーパ面は、端面全体に対して、シャフトの径方向の半分以上を占めてもよい。

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る過給機は、上記軸受構造を備える。

本開示によれば、シャフトの軸方向の振動を抑制することが可能となる。

過給機の概略断面図である。 図１の破線部分を抽出した図である。 図２における外輪のＩＩＩ矢視図である。 図４（ａ）は、図３における外輪のＩＶａ矢視図である。図４（ｂ）は、第１変形例を説明するための図である。図４（ｃ）は、第２変形例を説明するための図である。 図５（ａ）は、第３変形例を説明するための図である。図５（ｂ）は、第４変形例を説明するための図である。図５（ｃ）は、第５変形例を説明するための図である。 第６変形例を説明するための図である。 図７（ａ）は、第７変形例を説明するための図である。図７（ｂ）は、第８変形例を説明するための図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、過給機Ｃの概略断面図である。以下では、図１に示す矢印Ｌ方向を過給機Ｃの左側として説明する。図１に示す矢印Ｒ方向を過給機Ｃの右側として説明する。図１に示すように、過給機Ｃは、過給機本体１を備えて構成される。過給機本体１は、ベアリングハウジング２と、タービンハウジング４と、コンプレッサハウジング６と、により構成される。タービンハウジング４は、ベアリングハウジング２の左側に締結機構３によって連結される。コンプレッサハウジング６は、ベアリングハウジング２の右側に締結ボルト５によって連結される。

ベアリングハウジング２の外周面には、突起２ａが設けられている。突起２ａは、タービンハウジング４側に設けられる。突起２ａは、ベアリングハウジング２の径方向に突出する。また、タービンハウジング４の外周面には、突起４ａが設けられている。突起４ａは、ベアリングハウジング２側に設けられる。突起４ａは、タービンハウジング４の径方向に突出する。ベアリングハウジング２とタービンハウジング４は、締結機構３によってバンド締結される。締結機構３は、例えば、Ｇカップリングで構成され、突起２ａ、４ａを挟持する。

ベアリングハウジング２には、軸受孔２ｂが形成されている。軸受孔２ｂは、過給機Ｃの左右方向に貫通する。軸受孔２ｂは、シャフト８の一部を収容する。また、軸受孔２ｂには、一対の転がり軸受７が収容される。シャフト８は、転がり軸受７によって、回転自在に軸支されている。シャフト８の左端部には、タービンインペラ９が設けられている。タービンインペラ９は、タービンハウジング４に回転自在に収容されている。シャフト８の右端部にはコンプレッサインペラ１０が設けられている。コンプレッサインペラ１０は、コンプレッサハウジング６に回転自在に収容されている。

コンプレッサハウジング６には、吸気口１１が形成されている。吸気口１１は、過給機Ｃの右側に開口する。吸気口１１は、不図示のエアクリーナに接続される。ベアリングハウジング２とコンプレッサハウジング６の対向面によって、ディフューザ流路１２が形成される。ディフューザ流路１２は、空気を昇圧する。ディフューザ流路１２は、環状に形成される。また、ディフューザ流路１２は、径方向内側において、コンプレッサインペラ１０を介して吸気口１１に連通している。

また、コンプレッサハウジング６には、コンプレッサスクロール流路１３が設けられている。コンプレッサスクロール流路１３は環状である。コンプレッサスクロール流路１３は、例えば、ディフューザ流路１２よりもシャフト８の径方向外側に位置する。コンプレッサスクロール流路１３は、不図示のエンジンの吸気口と、ディフューザ流路１２とに連通している。コンプレッサインペラ１０が回転すると、吸気口１１からコンプレッサハウジング６内に空気が吸気される。吸気された空気は、コンプレッサインペラ１０の翼間を流通する過程において加圧加速される。加圧加速された空気は、ディフューザ流路１２およびコンプレッサスクロール流路１３で昇圧される。昇圧された空気は、エンジンの吸気口に導かれる。

タービンハウジング４には、吐出口１４が形成されている。吐出口１４は、過給機Ｃの左側に開口する。吐出口１４は、不図示の排気ガス浄化装置に接続される。また、タービンハウジング４には、流路１５が設けられている。タービンハウジング４には、タービンスクロール流路１６が設けられている。タービンスクロール流路１６は環状である。タービンスクロール流路１６は、例えば、流路１５よりもタービンインペラ９の径方向外側に位置する。タービンスクロール流路１６は、不図示のガス流入口と連通する。ガス流入口には、不図示のエンジンの排気マニホールドから排出される排気ガスが導かれる。タービンスクロール流路１６は、流路１５にも連通している。したがって、ガス流入口からタービンスクロール流路１６に導かれた排気ガスは、流路１５およびタービンインペラ９を介して吐出口１４に導かれる。吐出口１４に導かれる排気ガスは、流通過程においてタービンインペラ９を回転させる。

そして、タービンインペラ９の回転力は、シャフト８を介してコンプレッサインペラ１０に伝達される。コンプレッサインペラ１０が回転すると、上記のとおりに空気が昇圧される。こうして、空気がエンジンの吸気口に導かれる。

図２は、図１の破線部分を抽出した図である。過給機Ｃは、図２に示すように、軸受構造Ｓを有している。軸受構造Ｓでは、軸受孔２ｂに配された転がり軸受７がシャフト８を軸支している。転がり軸受７は、軸受孔２ｂに２つ設けられている。２つの転がり軸受７は、シャフト８の軸方向（以下、単に軸方向と称す）に離隔している。

以下、２つの転がり軸受７を区別して称するときは、図２中、左側（タービンインペラ９側）の転がり軸受７をタービン側ベアリング２０と称する。また、図２中、右側（コンプレッサインペラ１０側）の転がり軸受７をコンプレッサ側ベアリング２１と称する。

タービン側ベアリング２０は、外輪２０ａ（外側部材）と、内輪２０ｂと、転動体２０ｃと、保持器２０ｄとを備える。内輪２０ｂは、シャフト８の外周面に取り付けられる。内輪２０ｂは、シャフト８と一体回転する。外輪２０ａは、内輪２０ｂの外径側に設けられる。外輪２０ａは、軸受孔２ｂを形成するベアリングハウジング２の壁部（内周面２ｃ）と対向して配置される。また、外輪２０ａの外周面には、後述するダンパ部２５が設けられる。外輪２０ａと内輪２０ｂの間には、複数の転動体２０ｃが配される。転動体２０ｃは、内輪２０ｂの外周面に沿って設けられる。外輪２０ａは、転動体２０ｃよりもシャフト８（転がり軸受７、内輪２０ｂ）の径方向外側に設けられる。保持器２０ｄは、複数の転動体２０ｃを保持する。保持器２０ｄにより、複数の転動体２０ｃの周方向の間隔が所定間隔に維持される。

コンプレッサ側ベアリング２１は、外輪２１ａ（外側部材）と、内輪２１ｂと、転動体２１ｃと、保持器２１ｄとを備える。内輪２１ｂは、シャフト８の外周面に取り付けられる。内輪２１ｂは、シャフト８と一体回転する。外輪２１ａは、内輪２１ｂの外径側に設けられる。外輪２１ａは、軸受孔２ｂを形成するベアリングハウジング２の壁部（内周面２ｃ）と対向して配置される。また、外輪２１ａの外周面には、後述するダンパ部２６が設けられる。外輪２１ａと内輪２１ｂの間には、複数の転動体２１ｃが配される。転動体２１ｃは、内輪２１ｂの外周面に沿って設けられる。外輪２１ａは、転動体２１ｃよりもシャフト８（転がり軸受７、内輪２１ｂ）の径方向外側に設けられる。保持器２１ｄは、複数の転動体２１ｃを保持する。保持器２１ｄにより、複数の転動体２１ｃの周方向の間隔が所定間隔に維持される。

転がり軸受７は、例えば、一対のアンギュラベアリングである。アンギュラベアリングの接触角を示す中心線（以下、結線とも言う）を、図２中、一点鎖線で示す。結線は、シャフト８の軸方向に垂直な線（面）に対して傾斜している（接触角を有する）。アンギュラベアリングは、シャフト８のラジアル荷重に加えてスラスト荷重を受ける。一対のアンギュラベアリングは、それぞれ、互いに逆方向のスラスト荷重を受ける。一対のアンギュラベアリングは、例えば、正面組合せ（接触角が外輪側に開く向きの組合せ）で配される。

タービン側ベアリング２０では、外輪２０ａの端面２０ｇは、外輪２０ａのうち、一対の転がり軸受７が離隔する側に位置する。外輪２０ａの端面２０ｆは、外輪２０ａのうち、一対の転がり軸受７が近づく側に位置する。端面２０ｇは、端面２０ｆよりも肉厚が大きい。内輪２０ｂの端面２０ｈは、一対の転がり軸受７が近づく側に位置する。内輪２０ｂの端面２０ｉは、一対の転がり軸受７が離隔する側に位置する。端面２０ｈは、端面２０ｉよりも肉厚が大きい。

このように、外輪２０ａ、内輪２０ｂは、軸方向の両端面の肉厚（シャフト８の径方向の厚さ）が異なる。内輪２０ｂの外径は、タービンインペラ９側からコンプレッサインペラ１０側に向かって大きくなる。外輪２０ａの内径は、タービンインペラ９側からコンプレッサインペラ１０側に向かって大きくなる。

タービン側ベアリング２０と同様、コンプレッサ側ベアリング２１の外輪２１ａ、内輪２１ｂは、軸方向の両端面の肉厚（シャフト８の径方向の厚さ）が異なる。外輪２１ａの端面２１ｇは、外輪２１ａのうち、一対の転がり軸受７が離隔する側に位置する。外輪２１ａの端面２１ｆは、外輪２１ａのうち、一対の転がり軸受７が近づく側に位置する。端面２１ｇは、端面２１ｆよりも肉厚が大きい。

内輪２１ｂの端面２１ｈは、一対の転がり軸受７が近づく側に位置する。内輪２１ｂの端面２１ｉは、一対の転がり軸受７が離隔する側に位置する。端面２１ｈは、端面２１ｉよりも肉厚が大きい。内輪２１ｂの外径は、コンプレッサインペラ１０側からタービンインペラ９側に向かって大きくなる。外輪２１ａの内径は、コンプレッサインペラ１０側からタービンインペラ９側に向かって大きくなる。

ただし、上述した軸方向の両端面の肉厚が異なる構成は、外輪２０ａ、２１ａおよび内輪２０ｂ、２１ｂのうち一方だけであってもよい。例えば、外輪２０ａ、２１ａは、軸方向の両端面の肉厚が異なり、内輪２０ｂ、２１ｂは、軸方向の両端面の肉厚が等しくてもよい。また、内輪２０ｂ、２１ｂは、軸方向の両端面の肉厚が異なり、外輪２０ａ、２１ａは、軸方向の両端面の肉厚が等しくてもよい。また、上述した軸方向の両端面の肉厚が異なる構成は、必須構成ではない。外輪２０ａ、２１ａおよび内輪２０ｂ、２１ｂの双方において、軸方向の両端面の肉厚が等しくてもよい。

内輪２０ｂおよび内輪２１ｂの間には、スペーサ２３が設けられる。スペーサ２３は、環状部材である。スペーサ２３には、シャフト８が挿通される。スペーサ２３の外径は、内輪２０ｂ、２１ｂの端面２０ｈ、２１ｈの外径より小さい。ただし、スペーサ２３の外径は、内輪２０ｂ、２１ｂの端面２０ｈ、２１ｈの外径以上でもよい。ここでは、スペーサ２３が設けられる場合について説明した。しかし、スペーサ２３の代わりにスプリング、および、スプリング受けが設けられてもよい。

シャフト８は小径部８ａ、大径部８ｂ、縮径部８ｃを有する。小径部８ａには、内輪２０ｂ、２１ｂが取り付けられる。大径部８ｂは、小径部８ａよりも径が大きく、シャフト８と一体成形される。縮径部８ｃは、小径部８ａよりも径が小さく、シャフト８と一体成形される。大径部８ｂは、図２中、小径部８ａの左側に位置する。縮径部８ｃは、図２中、小径部８ａの右側に位置する。大径部８ｂは、小径部８ａとは別部材で構成されてもよい。大径部８ｂは、小径部８ａに着脱可能に構成されてもよい。大径部８ｂの外径は、内輪２０ｂの端面２０ｉの外径以上である。内輪２０ｂは、大径部８ｂによって位置決めされる。

縮径部８ｃには、油切り部材２２が取り付けられる。油切り部材２２は、潤滑油を径方向外側に飛散させる。油切り部材２２により、コンプレッサインペラ１０側への潤滑油の漏出が抑制される。

ベアリングハウジング２には、側壁部２ｆが形成される。側壁部２ｆは、外輪２０ａに対して、一対の転がり軸受７が離隔する側（タービンインペラ９側）に位置する。側壁部２ｆは、軸受孔２ｂの内周面２ｃから径方向内側に突出する。側壁部２ｆは、対向面２ｇを有する。対向面２ｇは、外輪２０ａの端面２０ｇと軸方向に対向する。

ベアリングハウジング２には、油切り部材２２の外径側にシールプレート２４（対向部）が取り付けられる。シールプレート２４は、対向面２４ａを有する。対向面２４ａは、外輪２１ａの端面２１ｇと軸方向に対向する。シールプレート２４は、軸受孔２ｂからコンプレッサインペラ１０側への潤滑油の漏出を抑制する。

油切り部材２２は、大径部２２ａを有する。大径部２２ａは、小径部８ａよりも径が大きい。大径部２２ａの外径は、内輪２１ｂの端面２１ｉの外径以上である。内輪２１ｂは、油切り部材２２によって位置決めされる。大径部２２ａの最大外径は、大径部８ｂの最大外径と等しい。ここで、等しいとは、完全に等しい場合と、許容誤差（加工精度や組付誤差等）の範囲内で完全に等しい場合からずれている場合とを含む意味である。ただし、大径部２２ａの最大外径は、大径部８ｂの最大外径と異なっていてもよい。

内輪２０ｂ、スペーサ２３、内輪２１ｂ、油切り部材２２、コンプレッサインペラ１０は、シャフト８のコンプレッサインペラ１０側の端部から順次、挿入される。シャフト８のコンプレッサインペラ１０側の端部には、締結ボルトが締結される。内輪２０ｂ、スペーサ２３、内輪２１ｂ、油切り部材２２、コンプレッサインペラ１０には、軸方向に圧縮応力（軸力）が作用する。内輪２０ｂ、スペーサ２３、内輪２１ｂは、軸力によって大径部８ｂと締結ボルトの間に挟まれた状態で、シャフト８と一体回転する。

タービン側ベアリング２０（外輪２０ａ）の外周面には、ダンパ部２５が設けられる。コンプレッサ側ベアリング２１（外輪２１ａ）の外周面には、ダンパ部２６が設けられる。ダンパ部２５、２６と軸受孔２ｂの内周面２ｃとの間に潤滑油が供給される。ダンパ部２５、２６は、潤滑油によってシャフト８の径方向の振動を抑制する。ダンパ部２５、２６は、例えば、２つの環状突起２０ｅ、２１ｅを含む。環状突起２０ｅ、２１ｅは、外輪２０ａ、２１ａの外周面に軸方向に離隔して設けられる。環状突起２０ｅ、２１ｅは、シャフト８の径方向に突出する。環状突起２０ｅ、２１ｅは、外輪２０ａ、２１ａの外周面の全周に亘って環状に延在する。

環状突起２０ｅ、２１ｅの形状を変更することで、シャフト８の振動の抑制効果を変更（調整）することができる。外輪２０ａ、２１ａ全体の形状を変えることなく、シャフト８の振動の抑制効果を変更することができる。したがって、ダンパ部２５、２６を備えた外輪２０ａ、２１ａの設計が容易となる。

軸受孔２ｂの内周面２ｃのうち、２つの環状突起２０ｅに対向する部位の間には、油孔２ｄが設けられている。軸受孔２ｂの内周面２ｃのうち、２つの環状突起２１ｅに対向する部位の間には、油孔２ｄが設けられている。油孔２ｄは、シャフト８に対して鉛直上側（図２中、上側）に位置する。油孔２ｄは、ベアリングハウジング２の外部に連通する。不図示のオイルポンプから送出された潤滑油は、油孔２ｄから軸受孔２ｂに供給されて転がり軸受７を潤滑する。

ベアリングハウジング２には、排油孔２ｅが設けられている。排油孔２ｅは、軸受孔２ｂの内壁を、鉛直下側（図２中、下側）まで貫通する。転がり軸受７を潤滑した後の潤滑油は、排油孔２ｅを通って軸受孔２ｂから排出される。

タービンインペラ９側の環状突起２０ｅを第１の突起２０ｅａとする。コンプレッサインペラ１０側の環状突起２０ｅを第２の突起２０ｅｂとする。コンプレッサインペラ１０側の環状突起２１ｅを第１の突起２１ｅａとする。タービンインペラ９側の環状突起２１ｅを第２の突起２１ｅｂとする。第２の突起２０ｅｂ、２１ｅｂは、第１の突起２０ｅａ、２１ｅａよりも、一対のアンギュラベアリングが互いに近接する方向に位置する。第１の突起２０ｅａ、２１ｅａの軸方向における幅は、第２の突起２０ｅｂ、２１ｅｂの軸方向における幅より小さい。

そのため、潤滑油は、第２の突起２０ｅｂ、２１ｅｂと軸受孔２ｂの内周面２ｃとの間の空間を流れ難い（抵抗が大きい）。油孔２ｄから第１の突起２０ｅａ、２１ｅａと第２の突起２０ｅｂ、２１ｅｂとの間に供給された潤滑油は、第１の突起２０ｅａ、２１ｅａ側から漏出し易くなる。これにより、外輪２０ａ、２１ａの端面２０ｇ、２１ｇ側を流れる潤滑油の油量が多く確保される。一対の転がり軸受７が近づく側に外輪２０ａ、２１ａが潤滑油に押圧されて、タービン側ベアリング２０、コンプレッサ側ベアリング２１の位置が安定化する。

ただし、第１の突起２０ｅａ、２１ｅａの軸方向における幅は、第２の突起２０ｅｂ、２１ｅｂの軸方向における幅以上でもよい。また、第１の突起２０ｅａ、２１ｅａの軸方向における幅は、第２の突起２０ｅｂ、２１ｅｂの軸方向における幅以上でもよい。

また、外輪２０ａ、２１ａは、ベアリングハウジング２（軸受孔２ｂ）に対して、シャフト８の周方向に相対回転可能（回転自在）に配設される。シャフト８が回転すると、内輪２０ｂ、２１ｂは、シャフト８と一体回転する。転動体２０ｃ、２１ｃは、内輪２０ｂ、２１ｂの回転に伴って回転する。また、転動体２０ｃ、２１ｃは、内輪２０ｂ、２１ｂの周方向に移動する。外輪２０ａ、２１ａは、転動体２０ｃ、２１ｃの回転および移動に伴って、あるいは、潤滑油の流れに伴って、シャフト８の周方向に回転する。このときの外輪２０ａの回転速度は、内輪２０ｂの回転速度よりも遅い。

外輪２０ａ、２１ａを相対回転可能に配設することで、スクイズフィルムダンパ効果（ばね効果）を得ることができる。スクイズフィルムダンパとは、振動する物体が固定表面に近接すると、粘性流体の流動および圧縮により物体に対し抵抗力が発生する現象である。このスクイズフィルムダンパ効果によりシャフト８の径方向の振動を吸収（抑制）することができる。また、回転防止用ピンが不要となり部品点数が削減される。

端面２０ｇには、第１溝部２０ｊが形成される。第１溝部２０ｊは、外輪２０ａの外周面から内周面まで貫通する。端面２１ｇには、第１溝部２１ｊが形成される。第１溝部２１ｊは、外輪２１ａの外周面から内周面まで貫通する。ただし、第１溝部２０ｊ、２１ｊは、一対の転がり軸受７の外輪２０ａ、２１ａの両方に設けられなくてもよい。例えば、外輪２０ａは、第１溝部２０ｊを有し、外輪２１ａは、第１溝部２１ｊを有さなくてもよい。また、外輪２０ａは、第１溝部２０ｊを有さずに、外輪２１ａは、第１溝部２１ｊを有してもよい。

図３は、図２における外輪２０ａのＩＩＩ矢視図である。なお、外輪２１ａの第１溝部２１ｊの形状は、外輪２０ａの第１溝部２０ｊと同じ形状である。そのため、以下では、外輪２０ａの第１溝部２０ｊの形状について説明し、外輪２１ａの第１溝部２１ｊの形状の説明は省略する。

第１溝部２０ｊは、図３に示されるように、外輪２０ａ（シャフト８）の径方向に沿って延在する。ただし、第１溝部２０ｊは、径方向に対して傾斜していてもよい。第１溝部２０ｊは、左側面２０ｊａと、右側面２０ｊｂと、底面２０ｊｃとを備える。左側面２０ｊａおよび右側面２０ｊｂは、外輪２０ａ（シャフト８）の径方向に沿って延在する。底面２０ｊｃは、外輪２０ａ（シャフト８）の径方向と平行で、端面２０ｇと平行な平面である。

第１溝部２０ｊの周方向の幅（すなわち、左側面２０ｊａと右側面２０ｊｂとの間隔）は、径方向の位置にかかわらず一定である。ただし、第１溝部２０ｊの周方向の幅は、径方向の位置に応じて変化してもよい。例えば、第１溝部２０ｊの周方向の幅は、内径側から外径側に向かうにつれ、小さくなるように変化してもよい。また、第１溝部２０ｊの周方向の幅は、内径側から外径側に向かうにつれ、大きくなるように変化してもよい。第１溝部２０ｊは、端面２０ｇの周方向において複数形成される。本実施形態において、第１溝部２０ｊは、端面２０ｇの周方向に９０°間隔で４つ配置される。ただし、第１溝部２０ｊの数は、４つに限定されず、１以上あればよい。また、第１溝部２０ｊの周方向の間隔は、等間隔に限定されず、不等間隔であってもよい。

上記のように、潤滑油は、油孔２ｄから軸受孔２ｂに流入する。タービン側ベアリング２０側では、潤滑油は、シャフト８の上方において、外輪２０ａの端面２０ｇと側壁部２ｆの対向面２ｇとの隙間を流下する。同様に、コンプレッサ側ベアリング２１側では、潤滑油は、シャフト８の上方において、外輪２１ａの端面２１ｇとシールプレート２４の対向面２４ａとの隙間を流下する。第１溝部２０ｊ、２１ｊによって、潤滑油が効率的に流通し、転動体２０ｃ、２１ｃに導かれる。

また、端面２０ｇには、近接部３０および離隔部３１が形成される。ここでは、離隔部３１は、第１溝部２０ｊである。近接部３０は、端面２０ｇのうち、第１溝部２０ｊが形成されていない部位である。離隔部３１は、近接部３０に対してシャフト８（外輪２０ａ）の周方向の位置が異なる。近接部３０、離隔部３１は、シャフト８の周方向に交互に配される。端面２０ｇの離隔部３１では、溝の深さの分、端面２０ｇと対向面２ｇ（端面２１ｇの離隔部３１では、対向面２４ａ）との対向間隔が近接部３０よりも大きい。

図２に示す端面２０ｇ、２１ｇは、スラスト軸受面として機能する。コンプレッサインペラ１０側へ作用するスラスト荷重は、外輪２１ａの端面２１ｇからシールプレート２４の対向面２４ａに向かって作用する。タービンインペラ９側へ作用するスラスト荷重は、外輪２０ａの端面２０ｇから側壁部２ｆの対向面２ｇに向かって作用する。端面２０ｇ、２１ｇと対向面２ｇ、２４ａとの隙間の潤滑油によって、スラスト方向の振動が抑制される。

外輪２０ａ、２１ａが回転するため、第１溝部２０ｊ、２１ｊを流通する潤滑油は、端面２０ｇ、２１ｇに対して回転方向後方側に相対移動（回転）する。潤滑油の一部は、離隔部３１と対向面２ｇ、２４ａとの隙間から、近接部３０と対向面２ｇ、２４ａとの隙間に流れ込む。すなわち、潤滑油は、比較的広い隙間から狭い隙間に流入することになり、クサビ効果が生じる。このように、第１溝部２０ｊ、２１ｊを設けることで、端面２０ｇ、２１ｇは、スラスト軸受面としての機能が向上する。

また、上記のように、第１の突起２０ｅａ、２１ｅａが形成されることで、外輪２０ａ、２１ａには、第２溝部２０ｋ、２１ｋが形成される。第２溝部２０ｋ、２１ｋは、外輪２０ａ、２１ａの端面２０ｇ、２１ｇのうち、最外径部に設けられる。第２溝部２０ｋ、２１ｋは、シャフト８の周方向に環状に延在する。ただし、第２溝部２０ｋ、２１ｋは、周方向の一部が欠けていてもよい。

油孔２ｄから流入した潤滑油は、一旦、第２溝部２０ｋ、２１ｋに貯留された後、端面２０ｇ、２１ｇと対向面２ｇ、２４ａとの隙間に流入する。第２溝部２０ｋ、２１ｋが設けられることで、端面２０ｇ、２１ｇと対向面２ｇ、２４ａとの隙間に流入する潤滑油の油量が安定化する。

図４（ａ）は、図３における外輪２０ａのＩＶａ矢視図である。図４（ａ）では、外輪２０ａのうち、第１溝部２０ｊ近傍を抽出して示す。なお、外輪２１ａの第１溝部２１ｊの形状は、外輪２０ａの第１溝部２０ｊと同じ形状である。そのため、以下では、外輪２０ａの第１溝部２０ｊの形状について説明し、外輪２１ａの第１溝部２１ｊの形状の説明は省略する。

図４（ａ）に示すように、第１溝部２０ｊは、径方向から見た形状が大凡矩形形状である。左側面２０ｊａおよび右側面２０ｊｂは、軸方向（図４（ａ）中、上下方向）に沿って延在する。底面２０ｊｃは、上記のように、端面２０ｇと平行な平面である。

図４（ｂ）は、第１変形例を説明するための図である。第１変形例でも、第１溝部１２０ｊが離隔部３１であり、近接部３０は、端面２０ｇのうち、第１溝部１２０ｊが形成されていない部位である。第１変形例の第１溝部１２０ｊは、径方向から見た形状が大凡三角形状である。すなわち、第１溝部１２０ｊは、２つの第１テーパ面１２０ｊａ、１２０ｊｂを有する。

シャフト８が、例えば、図４（ｂ）中、左側に向かって回転するものとする。この場合、図４（ｂ）中、右側がシャフト８の回転方向後方側となる。第１テーパ面１２０ｊａは、シャフト８の回転方向後方側に向って対向面２ｇとの対向間隔が小さくなる（溝が浅くなる）。

また、シャフト８が、例えば、図４（ｂ）中、右側に向かって回転するものとする。この場合、図４（ｂ）中、左側がシャフト８の回転方向後方側となる。第１テーパ面１２０ｊｂは、シャフト８の回転方向後方側に向って対向面２ｇとの対向間隔が小さくなる（溝が浅くなる）。ここでは、第１溝部１２０ｊが、２つの第１テーパ面１２０ｊａ、１２０ｊｂを有する場合について説明した。この場合、シャフト８の回転方向が変更されても、第１テーパ面１２０ｊａ、１２０ｊｂの一方によってクサビ効果が生じる。しかし、シャフト８の回転方向が一方向に決まっていれば、２つの第１テーパ面１２０ｊａ、１２０ｊｂのうち、一方のみが設けられてもよい。

図４（ｃ）は、第２変形例を説明するための図である。第２変形例でも、第１溝部２２０ｊが離隔部３１であり、近接部３０は、端面２０ｇのうち、第１溝部２２０ｊが形成されていない部位である。第２変形例の第１溝部２２０ｊは、径方向から見た形状が大凡円弧（例えば、半円）形状である。第２変形例でも、上述した実施形態と同様、近接部３０、離隔部３１によってクサビ効果が生じる。

図５（ａ）は、第３変形例を説明するための図である。第３変形例では、外輪２０ａには、上述した実施形態の第１溝部２０ｊの代わりに、第２テーパ面３２０ｊが形成される。第２テーパ面３２０ｊが離隔部３１であり、近接部３０は、端面２０ｇのうち、第２テーパ面３２０ｊが形成されていない部位である。

第２テーパ面３２０ｊは、外輪２０ａの周方向に環状に延在する。ただし、第２テーパ面３２０ｊは、周方向の一部が欠けていてもよい。第２テーパ面３２０ｊではシャフト８の中心軸を含む平面による断面形状が直線となっている。第２テーパ面３２０ｊは、例えば、第２溝部２０ｋから径方向内側に延在する。しかし、第２テーパ面３２０ｊは、第２溝部２０ｋから径方向内側に離隔して形成されてもよい。第２テーパ面３２０ｊと外輪２０ａの内周面との間には、近接部３０が形成される。

第２テーパ面３２０ｊは、シャフト８の径方向外側に向かって、一対の転がり軸受７が近づく側（図５（ａ）中、右側）に向かう傾斜を有する。第２テーパ面３２０ｊは、シャフト８の径方向内側に向って対向面２ｇとの対向間隔が小さくなる。

第２テーパ面３２０ｊの傾斜ｍ（図５（ａ）におけるＸ１／Ｘ２）は、２．０以上２．５以下である。傾斜ｍは、１．５以上３．０以下であってもよい。また、傾斜ｍは、１．５未満であってもよいし、３．０より大きくてもよい。ここで、Ｘ１は、第２テーパ面３２０ｊの軸方向の長さ、Ｘ２は、第２テーパ面３２０ｊの径方向の長さである。

また、第２テーパ面３２０ｊは、端面２０ｇ全体に対して、シャフト８の径方向の半分以上を占める。すなわち、第２テーパ面３２０ｊの径方向の長さは、端面２０ｇの径方向の長さ（外輪２０ａの内周面から第２溝部２０ｋの底面までの長さ）の半分以上である。これにより、第２テーパ面３２０ｊの長さが十分に確保され、クサビ効果が生じやすい。

図５（ｂ）は、第４変形例を説明するための図である。第４変形例では、外輪２０ａには、上述した実施形態の第１溝部２０ｊの代わりに、第３溝部４２０ｊが形成される。第３溝部４２０ｊが離隔部３１であり、近接部３０は、端面２０ｇのうち、第３溝部４２０ｊが形成されていない部位である。

第３溝部４２０ｊは、軸方向に平行に延在し、外輪２０ａの周方向に環状に延在する。ただし、第３溝部４２０ｊは、軸方向に対して傾斜してもよい。第３溝部４２０ｊは、周方向の一部が欠けていてもよい。第３溝部４２０ｊは、例えば、第２溝部２０ｋから径方向内側に延在する。しかし、第３溝部４２０ｊは、第２溝部２０ｋから径方向内側に離隔して形成されてもよい。第３溝部４２０ｊと外輪２０ａの内周面との間には、近接部３０が形成される。

図５（ｃ）は、第５変形例を説明するための図である。第５変形例では、外輪２０ａに、上述した第１変形例の第２テーパ面３２０ｊに代えて、第２テーパ面５２０ｊが形成される。第２テーパ面５２０ｊではシャフト８の中心軸を含む平面による断面形状が曲線となっている。第２テーパ面５２０ｊでは、径方向の中心部が突出する向きに湾曲している。

第３〜第５変形例では、タービン側ベアリング２０についてのみ説明したがコンプレッサ側ベアリング２１についても同様の構成となっている。ただし、タービン側ベアリング２０、コンプレッサ側ベアリング２１の一方のみが上記構成となっていてもよい。

図６は、第６変形例を説明するための図である。上述した実施形態では、外輪２０ａ、２１ａにダンパ部２５、２６が形成される場合について説明した。第６変形例では、軸受孔２ｂにリテーナ４０が設けられる。リテーナ４０は、環状の本体部４１を有する。貫通孔４２は、本体部４１を軸方向に貫通する。リテーナ４０の回転は、不図示の回転止めピンによって規制される。ただし、リテーナ４０は、例えば、軸受孔２ｂに対して相対回転可能に配設されてもよい。

貫通孔４２のうち、タービンインペラ９側には、タービン側ベアリング２０が配される。貫通孔４２のうち、コンプレッサインペラ１０側には、コンプレッサ側ベアリング２１が配される。すなわち、リテーナ４０は、転動体２０ｃ、２１ｃよりも径方向外側に設けられる。

貫通孔４２の内周面には、突出部４３が形成される。突出部４３は、軸方向に離隔して２つ設けられる。突出部４３は、例えば、環状である。外輪２０ａ、２１ａの端面２０ｆ、２１ｆは、それぞれ、突出部４３に軸方向に対向する。突出部４３には、油路４４の一端が開口する。油路４４の他端は、リテーナ４０の外周面に開口する。油路４４の他端は、油孔２ｄに対向する。ただし、油路４４の他端は、油孔２ｄに対して軸方向にずれていてもよい。

リテーナ４０の外周面には、ダンパ部２５、２６が形成される。ダンパ部２５は、環状突起２０ｅ（第１の突起２０ｅａ、第２の突起２０ｅｂ）で構成される。ダンパ部２６は、環状突起２１ｅ（第１の突起２１ｅａ、第２の突起２１ｅｂ）で構成される。２つの油路４４の他端は、それぞれ、第１の突起２０ｅａと第２の突起２０ｅｂとの間、第１の突起２１ｅａと第２の突起２１ｅｂとの間に開口する。

油孔２ｄから流入した潤滑油は、ダンパ部２５、２６に供給される。ダンパ部２５、２６に供給された一部の潤滑油は、油路４４を通って転がり軸受７に供給される。残りの潤滑油は、リテーナ４０の本体部４１のうち、軸方向の端面４１ａ、４１ｂ側に流れる。端面４１ａは、本体部４１のうち、タービンインペラ９側に位置する。端面４１ｂは、本体部４１のうち、コンプレッサインペラ１０側に位置する。

端面４１ａは、側壁部２ｆの対向面２ｇに対向する。端面４１ｂは、シールプレート２４の対向面２４ａに対向する。潤滑油は、シャフト８の上方において、端面４１ａと対向面２ｇの隙間、および、端面４１ｂと対向面２４ａとの隙間を流下する。

上記のように、第１の突起２０ｅａ、２１ｅａが形成されることで、本体部４１には、第２溝部４１ｃが形成される。第２溝部４１ｃは、本体部４１の端面４１ａ、４１ｂのうち、最外径部に設けられる。第２溝部４１ｃは、シャフト８の周方向に環状に延在する。ただし、第２溝部４１ｃは、周方向の一部が欠けていてもよい。第２溝部４１ｃの作用は、第２溝部２０ｋ、２１ｋと同様である。

端面４１ａ、４１ｂには、第２テーパ面４１ｄが形成される。第２テーパ面４１ｄが離隔部３１であり、近接部３０は、端面４１ａ、４１ｂのうち、第２テーパ面４１ｄが形成されていない部位である。

第２テーパ面４１ｄは、本体部４１の周方向に環状に延在する。ただし、第２テーパ面４１ｄは、周方向の一部が欠けていてもよい。第２テーパ面４１ｄは、シャフト８の中心軸を含む平面による断面形状が直線となっている。第２テーパ面４１ｄは、例えば、第２溝部４１ｃから径方向内側に延在する。しかし、第２テーパ面４１ｄは、第２溝部２０ｋから径方向内側に離隔して形成されてもよい。第２テーパ面４１ｄと本体部４１の内周面との間には、近接部３０が形成される。

第２テーパ面４１ｄは、シャフト８の径方向外側に向かって、一対の転がり軸受７が近づく側に向かう傾斜を有する。第２テーパ面４１ｄは、シャフト８の径方向内側に向って対向面２ｇ、２４ａとの対向間隔が小さくなる。

また、第２テーパ面４１ｄは、端面４１ａ、４１ｂ全体に対して、シャフト８の径方向の半分以上を占める。すなわち、第２テーパ面４１ｄの径方向の長さは、端面４１ａ、４１ｂの径方向の長さ（本体部４１の内周面から第２溝部４１ｃの底面までの長さ）の半分以上である。これにより、第２テーパ面４１ｄの長さが十分に確保され、クサビ効果が生じやすい。第２テーパ面４１ｄの傾斜ｍは、上記の第２テーパ面３２０ｊと同様である。

ここでは、第２テーパ面４１ｄが端面４１ａ、４１ｂの双方に設けられる場合について説明した。ただし、第２テーパ面４１ｄは、端面４１ａ、４１ｂの一方のみに設けられてもよい。

図７（ａ）は、第７変形例を説明するための図である。上述した第６変形例では、リテーナ４０の本体部４１の端面４１ｂに第２テーパ面４１ｄが形成される場合について説明した。第７変形例では、端面４１ｂには、第２テーパ面４１ｄの代わりに、第３溝部１４１ｄが形成される。

第３溝部１４１ｄが離隔部３１であり、近接部３０は、端面２１ｇのうち、第３溝部１４１ｄが形成されていない部位である。第３溝部１４１ｄは、本体部４１の周方向に環状に延在する。ただし、第３溝部１４１ｄは、周方向の一部が欠けていてもよい。第３溝部１４１ｄは、例えば、第２溝部４１ｃから径方向内側に延在する。しかし、第３溝部１４１ｄは、第２溝部４１ｃから径方向内側に離隔して形成されてもよい。第３溝部１４１ｄと本体部４１の内周面との間には、近接部３０が形成される。

図７（ｂ）は、第８変形例を説明するための図である。第８変形例では、リテーナ４０の本体部４１の端面４１ｂには、上述した第６変形例の第２テーパ面４１ｄに代えて、第２テーパ面２４１ｄが形成される。第２テーパ面２４１ｄではシャフト８の中心軸を含む平面による断面形状が曲線となっている。第２テーパ面２４１ｄでは、径方向の中心部が突出する向きに湾曲している。

第７、第８変形例では、端面４１ｂについてのみ説明したが端面４１ａについても同様の構成となっている。ただし、端面４１ａ、４１ｂの一方のみが上記構成となっていてもよい。

上記の実施形態、および、変形例では、端面２０ｇ、２１ｇ、４１ａ、４１ｂのいずれかに近接部３０および離隔部３１が形成される。近接部３０は、例えば、離隔部３１よりも潤滑油の流れ方向の下流側に位置する。近接部３０、離隔部３１によってクサビ効果が生じ、シャフト８の軸方向の振動が抑制される。

以上、添付図面を参照しながら本開示の一実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述した実施形態および変形例では、外側部材（外輪２０ａ、２１ａまたはリテーナ４０）に近接部３０および離隔部３１が形成される場合について説明した。しかし、近接部３０および離隔部３１は、対向部（側壁部２ｆ、シールプレート２４）の対向面２ｇ、２４ａに形成されてもよい。

また、上述した実施形態において、第１溝部２０ｊ、２１ｊとは別に、第１変形例の第１テーパ面１２０ｊａ、１２０ｊｂの一方または双方が形成されてもよい。

また、第２溝部２０ｋ、２１ｋ、４１ｃは必須の構成ではない。

また、第２テーパ面４１ｄ、２４１ｄ、３２０ｊ、５２０ｊは、端面２０ｇ、２１ｇ、４１ａ、４１ｂ全体に対して、シャフト８の径方向の半分未満しか占めていなくてもよい。

また、第２テーパ面４１ｄ、２４１ｄ、３２０ｊ、５２０ｊは、例えば、傾斜の向きが上記の向きと逆になっていてもよい。この場合、潤滑油の流れ方向が逆流したとき（例えば、径方向外側に向かって流れたとき）、クサビ効果が生じる。潤滑油の流れ方向が逆流する場合の一例としては、第６〜第８変形例に記載のように、一対の転がり軸受７に対し、一対の転がり軸受７が近づく側から潤滑油が供給される場合が挙げられる。リテーナ４０の端面４１ａ、４１ｂ側に径方向内側から潤滑油が飛散する。

また、第３〜第５変形例では、外輪２０ａ、２１ａは、ベアリングハウジング２（軸受孔２ｂ）に対して、シャフト８の周方向に相対回転可能（回転自在）に配設される場合について説明した。この場合、近接部３０および離隔部３１による振動抑制効果が大きい。しかし、第３〜第５変形例において、外輪２０ａの回転が不図示の回転止めピンによって規制されてもよい。この場合であっても、端面２０ｇと対向面２ｇの隙間を流れる潤滑油にクサビ効果が生じる。

本開示は、軸受構造および過給機に利用することができる。

２ｂ 軸受孔
２ｆ 側壁部（対向部）
２ｇ 対向面
７ 転がり軸受
８ シャフト
２０ａ 外輪
２０ｂ 内輪
２０ｃ 転動体
２０ｆ 端面
２０ｇ 端面
２０ｈ 端面
２０ｉ 端面
２０ｊ 第１溝部
２０ｋ 第２溝部
２１ａ 外輪
２１ｂ 内輪
２１ｃ 転動体
２１ｆ 端面
２１ｇ 端面
２１ｈ 端面
２１ｉ 端面
２１ｊ 第１溝部
２１ｋ 第２溝部
２４ シールプレート（対向部）
２４ａ 対向面
２５ ダンパ部
２６ ダンパ部
３０ 近接部
３１ 離隔部
４０ リテーナ
４１ａ 端面
４１ｂ 端面
４１ｃ 第２溝部
４１ｄ 第２テーパ面
１２０ｊ 第１溝部
１２０ｊａ 第１テーパ面
１２０ｊｂ 第１テーパ面
２２０ｊ 第１溝部
２４１ｄ 第２テーパ面
３２０ｊ 第２テーパ面
５２０ｊ 第２テーパ面
Ｃ 過給機
Ｓ 軸受構造

Claims (10)

1. シャフトに設けられる内輪と、
   前記内輪の外周面に沿って設けられる転動体と、
   前記転動体よりも径方向外側に設けられ、外周面にダンパ部が形成される外側部材と、
   前記外側部材のうち前記シャフトの軸方向の端面に対向する対向面を有する対向部と、
   前記外側部材の端面または前記対向面に設けられた近接部と、
   前記外側部材の端面または前記対向面に設けられ、前記近接部に対して径方向または周方向の位置が異なり、前記端面と前記対向面との対向間隔が前記近接部よりも大きい離隔部と、
   を備える軸受構造。
2. 前記外側部材は、転がり軸受の外輪であって、回転可能に設けられる請求項１に記載の軸受構造。
3. 前記外輪の前記端面に設けられ、前記シャフトの径方向に延在する第１溝部を備える請求項２に記載の軸受構造。
4. 前記外輪の前記端面に設けられ、前記シャフトの回転方向後方側に向って前記対向面との対向間隔が小さくなる第１テーパ面を備える請求項２または３に記載の軸受構造。
5. 前記外輪の前記端面のうち、最外径部に設けられ、前記シャフトの周方向に延在する第２溝部を備える請求項２から４のいずれか１項に記載の軸受構造。
6. 前記外側部材は、転がり軸受の外輪であって、回転が規制される請求項１に記載の軸受構造。
7. 前記外側部材は、ハウジングに設けられた軸受孔に取り付けられるリテーナである請求項１に記載の軸受構造。
8. 前記外側部材の前記端面に設けられ、前記シャフトの径方向内側に向って前記対向面との対向間隔が小さくなる第２テーパ面を備える請求項６または７に記載の軸受構造。
9. 前記第２テーパ面は、前記端面全体に対して、前記シャフトの径方向の半分以上を占める請求項８に記載の軸受構造。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の前記軸受構造を備える過給機。

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