JP4708106B2 - スラスト軸受け - Google Patents

Description

本発明は、殊にターボチャージャー用のスラスト軸受けに関するものであり、軸受けは基本的にディスク形状の軸受け本体を有しており、その本体は、軸用の中央開口部、軸に配置したフランジ用であって貫通開口部を取り囲む少なくとも一つの軸受け面、および軸受け本体のラジアル方向外側範囲から貫通開口部に至るオイル供給チャネルを備えている。本発明は更に、この種のスラスト軸受けのついたターボチャージャーに関するものである。

例えばターボチャージャーの軸は、高速で回転し、そのとき負荷状態によりコンプレッサホイルかタービンホイルにより軸方向に働く力を発生するので、半径方向だけでなく軸方向にも負荷を受けねばならない。この軸方向の力を受けるのは、ターボチャージャーの軸ハウジング内に固定して配置した前述の種類のスラスト軸受けであり、それにより軸はそれぞれの側で、軸に固定されており薄い潤滑フィルムによりスラスト軸受けと分離されたフランジにより支持される。軸受け面に潤滑オイルを供給するために、軸受け本体の半径方向外側範囲に切り取り部を設けており、それにターボチャージャーの軸受けハウジング内の供給チャネルを通じて、圧力下にあるオイルを使って圧力を加える。しかしこのとき、まず潤滑オイルを半径方向内側に軸に向かって潤滑オイルを送り、そこからオイル供給チャネルを通じて軸受け面に到達できるようにすることが必要である。このために公知のスラスト軸受けは、切り取り部から貫通開口部に至る複数の半径方向穴を有している。この形式の欠点は、軸受け本体が平坦な構造であるために、直接切り取り部から貫通開口部に穴をあけることが不可能であることにある。むしろ軸受け本体に外側縁から完全に半径方向に貫通穴をあけねばならない。これにより、切り取り部と貫通開口部の間の必要なチャネルの他に、切り取り部と軸受け本体の外側縁の間に余分なチャネルができる。この追加のチャネルを通じて潤滑オイルが流出することを防ぐために、これを再び封鎖せねばならない。追加の穴をあけるだけでなく封鎖せねばならないことは特に手間のかかることであり、スラスト軸受けの総製造コストに著しく影響を与える。加えて、チャネルの封鎖が充分でないと、後にこれが再び開放状態になり、結果として潤滑オイル圧力が低下することにより軸受けの破損を招き兼ねない。

以上のことから本発明の課題は、コスト的に有利で確実な方法により軸受け面に潤滑オイルを供給することができるスラスト軸受けを提供することである。

この課題を解決するために、請求項１に記載の特徴を提案している。本発明による別の形成および構成を従属請求項で示している。

本発明は、オイル供給チャネルを平面の側から軸受け本体に設けることができる時には、軸受け本体の半径方向貫通穴を回避できるという考えを前提にしている。よって本発明によれば、少なくとも一つのオイル供給チャネルを溝として構成するようにしている。これにより、軸受け本体を溝と一緒に型鍛造加工、フライス加工、プレス加工により製造することが可能である。追加穴の穴あけと封鎖は不必要となり、それによりスラスト軸受けの製造コストが著しく削減される。

本発明の好ましい構成においては、軸受けは潤滑オイルにより圧力を加えることができるオイルポケットを備えており、それが軸受け本体の周囲の一部で軸用貫通開口部に同心で延伸しており、そこからオイル供給チャネルが貫通開口部に延伸している。オイルポケットは潤滑オイル用の溜めを形成しており、それにより軸受けに確実にオイルを供給するようにしている。

さらに、軸を両方の軸方向に対して支持できるように、軸受けの各面に対して、軸に配置したフランジのために貫通開口部を取り囲む軸受け面を、軸受け本体の両側に設けている。

オイル供給チャネルを半径方向溝として構成すると好ましく、そして別の好ましい構成においては、二つまたは三つの半径方向溝として構成したオイル供給チャネルを設けている。基本的に溝の数はスラスト軸受けのサイズおよび適用範囲に従って設けられるので、三つ以上の溝を設けていることもある。これにより、軸受けの全範囲にわたって十分に潤滑オイルの供給されることが保証される。

軸受け面を溝によりお互いに分離した多数のクサビ面に小分けすると目的に合っており、そのときクサビ面が円周方向および軸の回転方向で同じように並んでいると好ましい。溝はそれぞれ、軸用の貫通開口部に合流しており、クサビ面の平坦な端部それぞれに潤滑オイルを供給し、そして回転する軸のフランジによりオイルが運ばれ、必要とする潤滑フィルムを形成する。オイル供給チャネルは例外として、溝が軸受け面の外側縁をぶち抜くことにはならない。そうでなければ軸受けで必要なオイル圧力を正しく維持できない可能性がある。

軸受けを貫流した後で潤滑オイルが流出することを可能にするために、軸受け面はオイル流出溝で囲まれており、それを通じて潤滑オイルは下方に向かってターボチャージャーの軸受けハウジング内に流出することができる。このオイル流出溝は、半径方向で軸受け面とオイルポケットの間に配置されているので、少なくとも一つのオイル供給チャネルと交差する。オイル流出溝を介しての過剰なオイル圧力損失を防ぐために、オイル供給チャネルの断面がオイル流出溝の断面より著しく大きいと目的に適う。

オイル供給チャネルの形状を変えて、それぞれの用途に合わせることができる。一方では軸受けの負荷能力を確保し、他方では潤滑フィルムの摩擦損失を最小にすることが該当する。この両方の性能は相対するものであり、言い換えれば、より多くのオイルが軸受け範囲に送られるほど、即ち溝の断面が大きいほど、軸受けの負荷能力が大きい。他方、非常に高い軸回転数ではこれにより本質的に大きな摩擦作業が行われ、対応して機械的な損失を招くので、より多いオイル供給では軸受けの効率が損なわれる。本発明の好ましい構成においては、オイル供給チャネルは基本的に直角形状、Ｖ字形状、半円形状、または半楕円形状の断面を有している。このような形状は、型鍛造、フライス加工、またはプレス加工を使った簡単な方法で製造することができる。

クサビ面は非常に平坦に並んでいるので、これを型鍛造、フライス加工、またはプレス加工を使って十分な精度で製造することはできない。よって本発明の好ましい構成においては、型鍛造、フライス加工、またはプレス加工およびそれに続く軸受け本体の平面研磨の後で、クサビ面を刻み込んでいる。

以下において、図面で例示した実施例を使って本発明を詳細に説明する。

図面に示したスラスト軸受け１０は、軸、例えばターボチャージャー軸用の中央開口部１２を備えている。開口部１２は、共に軸受けの軸受け面を形成する６つのクサビ面１４（詳細には図示していない）で囲まれている。クサビ面１４は円周方向で星形に配置した６つの溝１６，１６'により相互に分離されており、その溝を通じてクサビ面１４に潤滑オイルを供給する。溝１６は軸受け面を半径方向に部分的に通っているに過ぎないのに対して、溝１６'は半径方向に外側に延在しており、オイルポケット１８に合流している。軸受け面はさらに外周溝２０により囲まれており、それを通じて軸受けを貫流した潤滑オイルが流出できるようになっているが、そのとき、軸への十分なオイルの流れを確保するために、この溝の断面は溝１６'の断面より小さい。外周の切り欠き２２，２４，２６は、ターボチャージャーの軸受けハウジングに軸受け本体を組み立てて軸受けを固定するためのものである。

運転中は、圧力下にある潤滑オイルにより、オイルポケット１８は圧力を受けている。溝１６'を通じてオイルは回転する軸に流入し、それにより円周方向に配分されるので、溝１６にも潤滑オイルが供給される。軸受け面が、円周方向に並んでおり軸の回転方向に狭くなる６つのクサビ面により形成されているので、クサビ面と平坦な軸フランジとの間にはそれぞれ相当するクサビ空間が形成され、そのとき、オイル供給はクサビ空間の切り取られた端部と隣接する溝１６，１６'を通じて行われる。

軸受け本体の背面は、軸受け面と溝１６に関しては前面に同じであるが、オイルポケットもオイル供給チャネル１６'も備えていない。代わりに、背面側溝１６のオイル供給は、中央開口部１２およびこの中で回転する軸を通じて行う。

要約して以下にまとめる。本発明は、殊にターボチャージャー用のスラスト軸受けに関するものであり、軸受けは基本的にディスク形状の軸受け本体１０を有しており、その本体は、軸用の中央開口部１２、軸に配置したフランジ用であって貫通開口部１２を取り囲む少なくとも一つの軸受け面１４、および軸受け本体の半径方向外側範囲から貫通開口部１２に至るオイル供給チャネルを備えている。できるだけコスト的に有利なスラスト軸受けの製造を可能にするために、本発明によれば、少なくとも一つのオイル供給チャネルを溝１６'として構成することを提案している。

溝として構成したオイル供給チャネルのついたスラスト軸受けの前面外観図である。 図１における軸受けのＡ−Ａ線に沿った断面図である。

符号の説明

１０ スラスト軸受け １２ 中央開口部 １４ クサビ面
１６，１６' 溝 １８ オイルポケット ２０ 外周溝
２２，２４，２６ 外周の切り欠き

Claims (13)

1. ターボチャージャー用のスラスト軸受けであって、その軸受けはディスク形状の軸受け本体（１０）を有しており、その本体は、軸用の中央開口部（１２）、軸に配置したフランジ用であって中央開口部（１２）を取り囲む少なくとも一つの軸受け面（１４）、および軸受け本体の半径方向外側範囲から中央開口部（１２）に至るオイル供給チャネルを備えているスラスト軸受けにおいて、
   少なくとも一つのオイル供給チャネルを溝（１６'）として構成しており、
   軸受け面（１４）が、中央開口部（１２）と同心状に配置したオイル排出のための外周溝（２０）に取り囲まれていることを特徴とするスラスト軸受け。
2. 潤滑オイルにより圧力を加えることができるオイルポケット（１８）であって、軸受け本体（１０）の周囲の一部で軸用の中央開口部（１２）に同心状に延在しており、そこからオイル供給チャネルが中央開口部（１２）に延びているオイルポケットを特徴とする請求項１に記載のスラスト軸受け。
3. 軸受け本体（１０）の両側において、軸受けの各面に対して軸に配置したフランジのための、中央開口部（１２）を取り囲む軸受け面（１４）を特徴とする請求項１または２に記載のスラスト軸受け。
4. オイル供給チャネルを半径方向溝（１６'）として構成していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスラスト軸受け。
5. 半径方向溝（１６'）として構成した二つまたは三つのオイル供給チャネルを設けていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスラスト軸受け。
6. 軸受け面を溝（１６，１６'）によりお互いに分離した複数のクサビ面（１４）に小分けしていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のスラスト軸受け。
7. クサビ面（１４）が円周方向で同じように並んでいることを特徴とする請求項６に記載のスラスト軸受け。
8. オイル供給チャネルを除いて、溝（１６）が軸受け面の外側縁をぶち抜いていないことを特徴とする請求項６または７に記載のスラスト軸受け。
9. オイル供給チャネル（１６'）の断面が、外周溝（２０）の断面より大きいことを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載のスラスト軸受け。
10. オイル供給チャネル（１６'）が、直角形状、Ｖ字形状、半円形状、または半楕円形状の断面を有していることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のスラスト軸受け。
11. 軸受け本体（１０）が溝（１６，１６'）と一緒に、型鍛造、フライス加工、またはプレス加工を使って製造されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のスラスト軸受け。
12. クサビ面（１４）が刻み込み加工されていることを特徴とする請求項１１に記載のスラスト軸受け。
13. 請求項１〜１２のいずかに記載のスラスト軸受けがついたターボチャージャー。

Images