JP5978946B2 - 過給機 - Google Patents

Description

本発明は、スラスト荷重を受けるスラスト軸受を備える過給機に関する。

従来、一端にタービンインペラが設けられ他端にコンプレッサインペラが設けられたタービン軸が、ベアリングハウジングに回転自在に軸支された過給機が知られている。こうした過給機をエンジンに接続し、エンジンから排出される排気ガスによってタービンインペラを回転させるとともに、このタービンインペラの回転によって、タービン軸を介してコンプレッサインペラを回転させる。こうして、過給機は、コンプレッサインペラの回転に伴い空気を圧縮してエンジンに過給する。

スラスト軸受は、タービン軸に作用する軸方向の荷重（スラスト荷重）を受ける軸受であり、タービン軸と一体回転するスラストカラーに対向して配される。スラストカラーはスラスト軸受よりも外径が小さく、スラスト軸受のうち、スラストカラーと対向するすべり面は、スラスト軸受の中心近傍に設けられている。例えば、特許文献１に示される過給機では、ベアリングハウジングに設けられた油路の出口端が、スラスト軸受のすべり面よりも外周側に位置しており、油路の出口端から供給される潤滑油は、スラスト軸受の内部に設けられた孔を通ってすべり面に導かれている。

特開２０１２−９２８１５号公報

ところで、過給機は高速回転で用いられるため、スラスト軸受のすべり面で発生する摩擦熱が大きい。また、過給機が搭載されるのは、例えばエンジンルームなどであり高温環境になり易い。そのため、スラスト軸受の温度が上昇し、スラスト軸受に供給された潤滑油の温度が上昇して粘性が低下し、油膜厚さが薄くなり易い。そして、想定される油膜厚さが薄いほど、設計時において、すべり面に求められる面粗度の要求値が高まり加工コストが上昇する。

また、スラスト軸受の温度が上昇し過ぎると、スラスト軸受を潤滑した後の潤滑油が熱くなり過ぎ、炭化してすべり面に残ってしまい、スラスト軸受の劣化や損傷を招くおそれがある。

そこで、潤滑油によるスラスト軸受の冷却性能を向上することが期待される。しかし、スラスト軸受に潤滑油を多く供給しようと、単に潤滑油の供給圧（油圧）を高めただけでは、スラスト軸受のすべり面において抵抗となる潤滑油の油量が増加し、機械損失（メカロス）が大きくなってしまう。

本発明の目的は、メカロスの上昇を伴わずにスラスト軸受の冷却効率を高め、すべり面の加工コストの抑制および耐久性の向上を実現することが可能となる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、本発明の過給機は、過給機本体と、前記過給機本体内に回転自在に収容され、一端にタービンインペラが設けられるとともに他端にコンプレッサインペラが設けられたタービン軸と、前記タービン軸に固定され、該タービン軸と一体回転するスラストカラーと、前記スラストカラーに対して前記タービン軸の軸方向に対向面を対向させた状態で、該対向面が前記過給機本体内に設けられた固定面に固定されるスラスト軸受と、前記過給機本体の前記固定面に出口端を開口させ、前記スラスト軸受の対向面に潤滑油を供給する供給油路と、を備え、前記スラスト軸受は、前記タービン軸が挿通される挿通孔と、前記スラストカラーに対向する前記対向面において前記タービン軸の回転方向に複数位相をずらして設けられ、該スラストカラーとの間に油膜を形成し、油膜圧力によってスラスト荷重を受ける受圧部と、前記対向面に形成され、前記供給油路の出口端に対向し、該供給油路から潤滑油が導かれる供給穴と、前記供給穴と前記受圧部とを連通し、該供給穴に導かれた潤滑油を該受圧部に導く導入路と、を有し、前記スラスト軸受および前記過給機本体の固定面のいずれか一方または双方には、該スラスト軸受の外周面に沿って延在する外周溝と、該外周溝と前記供給穴とを連通し、該供給穴に導かれた潤滑油の一部を該外周溝に導く導油路と、が設けられていることを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明の他の過給機は、過給機本体と、前記過給機本体内に回転自在に収容され、一端にタービンインペラが設けられるとともに他端にコンプレッサインペラが設けられたタービン軸と、前記タービン軸に固定され、該タービン軸と一体回転するスラストカラーと、前記スラストカラーに対して前記タービン軸の軸方向に対向面を対向させた状態で、該対向面が前記過給機本体内に設けられた固定面に固定されるスラスト軸受と、前記過給機本体の前記固定面に出口端を開口させ、前記スラスト軸受の対向面に潤滑油を供給する供給油路と、前記過給機本体の前記固定面のうち前記供給油路の前記出口端よりも鉛直下方に形成され、前記スラスト軸受を潤滑した後の潤滑油が排出される排出油路と、を備え、前記スラスト軸受は、前記タービン軸が挿通される挿通孔と、前記スラストカラーに対向する前記対向面において前記タービン軸の回転方向に複数位相をずらして設けられ、該スラストカラーとの間に油膜を形成し、油膜圧力によってスラスト荷重を受ける受圧部と、前記対向面に形成され、前記供給油路の出口端に対向し、該供給油路から潤滑油が導かれる供給穴と、前記対向面のうち前記供給穴に対して前記タービン軸の回転方向に位相をずらした位置に形成され、該供給穴と連通して該供給穴から潤滑油が導かれる中継穴と、前記中継穴と前記受圧部とを連通し、該中継穴に導かれた潤滑油を該受圧部に導く導入路と、前記対向面のうち前記受圧部よりも鉛直下方に形成され、前記排出油路の入口端に対向し、該受圧部を潤滑した潤滑油が該排出油路に導かれる経路を成す排出穴と、を有し、前記スラスト軸受の対向面および前記過給機本体の固定面のいずれか一方または双方には、前記排出穴と前記中継穴とを連通し、前記供給穴から該中継穴に導かれた潤滑油の一部を該排出穴に流通させる排出溝が形成されていることを特徴とする。

前記スラスト軸受および前記過給機本体の固定面のいずれか一方または双方には、該スラスト軸受の外周面に沿って延在する外周溝と、該外周溝と前記供給穴とを連通し、該供給穴に導かれた潤滑油の一部を該外周溝に導く導油路と、が設けられていてもよい。

本発明によれば、メカロスの上昇を伴わずにスラスト軸受の冷却効率を高め、すべり面の加工コストの抑制および耐久性の向上を実現することが可能となる。

第１の実施形態における過給機の概略断面図である。 図１のベアリングハウジング内部の部分拡大図である。 第１の実施形態におけるコンプレッサインペラ側のスラスト軸受の構造を説明するための説明図である。 受圧部を説明するための説明図である。 比較例におけるコンプレッサインペラ側のスラスト軸受の構造を説明するための説明図である。 第２の実施形態における図２に対応する位置の部分拡大図である。 第３の実施形態における図２に対応する位置の部分拡大図である。 第３の実施形態におけるスラスト軸受の構造を説明するための説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の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、本発明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、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における過給機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、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。この過給機本体１は、ベアリングハウジング２と、ベアリングハウジング２の左側に締結ボルト３によって連結されるタービンハウジング４と、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コンプレッサハウジング６と、が一体化されて形成されている。

ベアリングハウジング２には、過給機Ｃの左右方向（タービン軸７の軸方向）に貫通する軸受孔２ａが形成されており、この軸受孔２ａに収容された後述するセミフローティングメタル２０によって、タービン軸７が回転自在に軸支されている。タービン軸７の左端部（一端）にはタービンインペラ８が一体的に固定されており、このタービンインペラ８がタービンハウジング４内に回転自在に収容されている。また、タービン軸７の右端部（他端）にはコンプレッサインペラ９が一体的に固定されており、このコンプレッサインペラ９がコンプレッサハウジング６内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、過給機Ｃの右側に開口するとともに不図示のエアクリーナに接続される吸気口１０が形成されている。また、締結ボルト５によってベアリングハウジング２とコンプレッサハウジング６とが連結された状態では、これら両ハウジング２、６の対向面によって、空気を昇圧するディフューザ流路１１が形成される。このディフューザ流路１１は、タービン軸７（コンプレッサインペラ９）の径方向内側から外側に向けて環状に形成されており、上記の径方向内側において、コンプレッサインペラ９を介して吸気口１０に連通している。

また、コンプレッサハウジング６には、ディフューザ流路１１よりもタービン軸７（コンプレッサインペラ９）の径方向外側に位置する環状のコンプレッサスクロール流路１２が設けられている。コンプレッサスクロール流路１２は、不図示のエンジンの吸気口と連通するとともに、ディフューザ流路１１にも連通している。したがって、コンプレッサインペラ９が回転すると、吸気口１０からコンプレッサハウジング６内に流体が吸気されるとともに、当該吸気された流体は、ディフューザ流路１１およびコンプレッサスクロール流路１２で昇圧されてエンジンの吸気口に導かれることとなる。

タービンハウジング４には、タービンインペラ８よりもタービン軸７の径方向外方に位置する環状のタービンスクロール流路１４が形成されている。また、タービンハウジング４には、タービンインペラ８を介してタービンスクロール流路１４に連通するとともに、タービンインペラ８の正面に臨み、不図示の排気ガス浄化装置に接続される吐出口１３が形成されている。

また、締結ボルト３によってベアリングハウジング２とタービンハウジング４とが連結された状態では、これら両ハウジング２、４の対向面間に隙間１５が形成される。この隙間１５は、排気ガスが流通する可変流路ｘが構成される部分であり、タービン軸７の径方向内側から外側に向けて環状に形成されている。

タービンスクロール流路１４は、エンジンから排出される排気ガスが導かれる不図示のガス流入口と連通するとともに、上記の隙間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１４に導かれた排気ガスは、可変流路ｘおよびタービンインペラ８を介して吐出口１３に導かれるとともに、その流通過程においてタービンインペラ８を回転させることとなる。そして、上記のタービンインペラ８の回転力は、タービン軸７を介してコンプレッサインペラ９に伝達されることとなり、コンプレッサインペラ９の回転力によって、上記のとおりに、空気が昇圧されてエンジンの吸気口に導かれることとなる。

タービンハウジング４に導かれる排気ガスの流量が変化すると、タービンインペラ８およびコンプレッサインペラ９の回転量が変化して、十分に昇圧された空気をエンジンの吸気口に安定的に導くことができなくなってしまう場合がある。そこで、タービンハウジング４の隙間１５には、タービンハウジング４とベアリングハウジング２との対向面に固定され、タービンスクロール流路１４と吐出口１３との連通開度を可変する可変静翼機構１６が設けられている。

可変静翼機構１６は、排気ガスの流量に応じて、タービンインペラ８に導かれる排気ガスの流速を変化させる。具体的に、可変静翼機構１６は、エンジンの回転数が低く排気ガスの流量が少ない場合には、可変流路ｘの開度を小さくしてタービンインペラ８に導かれる排気ガスの流速を向上し、少ない流量でもタービンインペラ８を回転させることができるようにするものである。

図２は、図１のベアリングハウジング２内部の部分拡大図であり、図１中、破線の四角で囲われた部分を示す。以下、図２を参照しながら、タービン軸７を回転自在に軸支する軸受構造について説明する。

供給油路２１は、ベアリングハウジング２に設けられた孔であって、ベアリングハウジング２の外部から内部に貫通し、軸受孔２ａに配されたセミフローティングメタル２０および後述するスラスト軸受２２、２３に潤滑油を供給する。

セミフローティングメタル２０は、タービン軸７の軸方向に貫通する軸孔２０ａを有し、当該軸孔２０ａにタービン軸７が挿通される環状部材である。また、セミフローティングメタル２０には、セミフローティングメタル２０の内周面（軸孔２０ａ）から外周面まで貫通する孔２０ｂが形成されている。

そして、供給油路２１から軸受孔２ａに供給された潤滑油は、一部がセミフローティングメタル２０の外周面と軸受孔２ａとの隙間に流入し、ベアリングハウジング２の冷却やスラスト軸受２２の潤滑などの役割を担う。また、残りの潤滑油は、セミフローティングメタル２０の孔２０ｂに流入し、セミフローティングメタル２０の内周面に導かれる。

セミフローティングメタル２０の内周面には、孔２０ｂから流入した潤滑油によって、タービン軸７との間に油膜を保持し、当該油膜圧力によってタービン軸７の径方向の荷重を受けるラジアル軸受面２０ｃが設けられている。

また、セミフローティングメタル２０には、タービン軸７の軸方向に垂直な方向に貫通するピン孔２０ｄが設けられている。そして、ベアリングハウジング２には、軸受孔２ａの径方向外側から内側に貫通するとともに、軸受孔２ａに収容されたセミフローティングメタル２０のピン孔２０ｄに対向するネジ孔２ｂが形成されている。

ピン２４は、一部にネジ溝が切られ、ネジ孔２ｂに螺合すると共に、先端側がセミフローティングメタル２０のピン孔２０ｄに挿通される。こうして、セミフローティングメタル２０は、軸受孔２ａに対して、タービン軸７の回転方向および軸方向の移動が規制される。

スラストカラー２５は、タービン軸７が挿通される固定孔２５ａを有し、固定孔２５ａにタービン軸７を挿通させた状態で、タービン軸７のうち、セミフローティングメタル２０よりコンプレッサインペラ９側に固定される。

スラスト軸受２２、２３は、スラストカラー２５の軸方向の両側に１つずつ配され、タービン軸７の軸方向の荷重（スラスト荷重）を受ける。スラスト軸受２２、２３は、それぞれタービン軸７の軸方向に貫通する挿通孔２２ａ、２３ａに、タービン軸７が挿通されており、タービン軸７とスラスト軸受２２、２３とが相対回転する関係を有している。

ベアリングハウジング２のうち、軸受孔２ａのコンプレッサインペラ９側においては、軸受孔２ａのタービンインペラ８側よりも大径となっており、この軸受孔２ａの内径差によって、タービン軸７の軸方向に垂直な面である嵌合面２ｃが形成されている。

両スラスト軸受２２、２３のうち、タービンインペラ８側のスラスト軸受２２は、スラストカラー２５に対してタービン軸７の軸方向に対向面２２ｂを対向させた状態で、対向面２２ｂの反対側の面２２ｃが、嵌合面２ｃに対面接触して固定される。

また、ベアリングハウジング２のうち、嵌合面２ｃよりもコンプレッサインペラ９側においては、タービン軸７の軸方向に垂直な面である固定面２ｄが形成されている。

コンプレッサインペラ９側のスラスト軸受２３は、スラストカラー２５に対してタービン軸７の軸方向に対向面２３ｂを対向させた状態で、対向面２３ｂが固定面２ｄに固定される。

供給油路２１は、上記の軸受孔２ａに連通する経路と分岐する分岐路２１ａを有しており、ベアリングハウジング２の固定面２ｄに分岐路２１ａの出口端２１ｂを開口させ、コンプレッサインペラ９側のスラスト軸受２３の対向面２３ｂに潤滑油を供給する。

また、スラスト軸受２２およびスラストカラー２５には、供給油路２１から供給された潤滑油のうち、セミフローティングメタル２０側を経由した潤滑油が供給されると共に、スラスト軸受２３側を経由した潤滑油も供給される。

排出油路２６は、入口端２６ａが、ベアリングハウジング２の固定面２ｄのうち供給油路２１の出口端２１ｂよりも鉛直下方（図２中、下側）に形成されると共に、出口端２６ｂが鉛直下方に開口しており、スラスト軸受２２、２３、スラストカラー２５を潤滑した後の潤滑油を鉛直下方に排出する。

シールプレート２７は、タービン軸７が挿通される中心孔２７ａを有し、中心孔２７ａにタービン軸７を挿通させた状態でコンプレッサインペラ９の背面９ａに対向配置される。

油切り部材２８は、タービン軸７が挿通される円筒状の本体部２８ａを有し、この本体部２８ａの一端が、スラストカラー２５よりもコンプレッサインペラ９側に配されたスラスト軸受２３の挿通孔２３ａに挿通され、かつ、その端面がスラストカラー２５に当接した状態でタービン軸７に固定されている。また、本体部２８ａの他端は、シールプレート２７の中心孔２７ａ内に挿通される寸法関係を維持している。

そして、油切り部材２８は、タービン軸７と一体回転し、ベアリングハウジング２から漏れ出した潤滑油を、タービン軸７の回転による遠心力で径方向に飛散させ、シールプレート２７の中心孔２７ａからコンプレッサインペラ９の背面９ａまで潤滑油が到達するのを防ぐ。

また、タービン軸７には、段部７ａが設けられている。段部７ａは、スラストカラー２５の固定孔２５ａの内径に対し、タービンインペラ８側の部位の外径が大きく、コンプレッサインペラ９側の部位の外径が小さく形成された境界部分に位置する段差である。タービン軸７は、段部７ａの外径差によるタービン軸７の軸方向に垂直な面７ｂに、スラストカラー２５が当接する位置まで、固定孔２５ａに挿通可能となっている。

このとき、スラストカラー２５におけるタービン軸７の軸方向の厚さに対して、両スラスト軸受２２、２３の間隔がわずかに大きくなるように設計されている。これにより、タービン軸７が軸方向に移動すると、スラストカラー２５が、タービンインペラ８側のスラスト軸受２２から油膜を介して荷重を受けたり、コンプレッサインペラ９側のスラスト軸受２３から油膜を介して荷重を受けたりする。こうして、タービン軸７の軸方向のいずれの方向に対するスラスト荷重も、両スラスト軸受２２、２３によって支持されることとなる。

ところで、過給機Ｃは高速回転で用いられるため、スラスト軸受２２、２３のすべり面で発生する摩擦熱が大きい。また、過給機Ｃが搭載されるのは、例えばエンジンルームなどであって高温環境になり易い。本実施形態では、コンプレッサインペラ９側のスラスト軸受２３の構造を工夫することで、潤滑油による冷却効率の向上を図っている。

図３は、第１の実施形態におけるコンプレッサインペラ９側のスラスト軸受２３の構造を説明するための説明図であり、図３（ａ）は、スラスト軸受２３の対向面２３ｂ側の正面図を示し、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩ（ｂ）―ＩＩＩ（ｂ）線断面図を示す。ここでは、理解を容易とするため、図３（ａ）において、最も手前側に突出し、ベアリングハウジング２の固定面２ｄに当接する当接面２９をハッチングで示す。

供給穴３０は、スラスト軸受２３のうち、スラストカラー２５に対向する対向面２３ｂに形成され、上記の供給油路２１の出口端２１ｂに対向し、供給油路２１から潤滑油が導かれる。

中継穴３１は、対向面２３ｂのうち供給穴３０に対してタービン軸７の回転方向に位相をずらした位置に１または複数（本実施形態においては２つ）形成される。スラストカラー２５と対向面２３ｂが当接した状態において、中継穴３１は、図３（ａ）にクロスハッチングで示す窪みによって供給穴３０と連通しており、供給穴３０から潤滑油が導かれる。

また、スラスト軸受２３の対向面２３ｂには、受圧部３２（パッド）が設けられている。

受圧部３２は、タービン軸７の回転方向に位相をずらして複数（本実施形態では３つ）設けられ、スラストカラー２５との間に油膜を形成し、油膜圧力によってスラスト荷重を受ける。

図４は、受圧部３２を説明するための説明図であり、図４（ａ）は、受圧部３２の正面図を示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶ（ｂ）−ＩＶ（ｂ）線断面図を示す。

図４（ａ）に示すように、受圧部３２は、扇形に形成され、タービン軸７の軸方向（図４（ｂ）中、上下方向）に垂直な面に対して傾斜するテーパ部３２ａと、タービン軸７に垂直な面に対して平行なランド部３２ｂ（すべり面）とで構成される。すなわち、スラスト軸受２３は、テーパランド型のすべり軸受で構成されている。

なお、図４（ｂ）では、理解を容易とするため、タービン軸７に垂直な面に対するテーパ部３２ａの傾斜角を大きく示している。

導入路３３ａは、図３に示すように、スラスト軸受２３の内部に設けられた孔であって、供給穴３０と、供給穴３０の径方向の内側に設けられた受圧部３２とを連通し、供給穴３０に導かれた潤滑油を受圧部３２に導く。

同様に、導入路３３ｂは、中継穴３１と、中継穴３１それぞれの径方向の内側に設けられた受圧部３２とを連通し、中継穴３１に導かれた潤滑油を受圧部３２に導く。

また、受圧部３２のテーパ部３２ａには、図４に示すように、ランド部３２ｂとの近接側に対する反対側において、導入路３３ａ、３３ｂの出口端３３ｃが形成されている。潤滑油は、テーパ部３２ａに設けられた出口端３３ｃからテーパ部３２ａに流入し、スラストカラー２５の回転に伴い受圧部３２全体に行き渡る。受圧部３２を潤滑した潤滑油は、重力に従って鉛直下方（図３中、下側）に流れる。

排出穴３４は、図３に示すように、対向面２３ｂのうち受圧部３２よりも鉛直下方に形成され、ベアリングハウジング２に形成された排出油路２６の入口端２６ａ（図２参照）に対向し、受圧部３２を潤滑した潤滑油が流入する。そして、潤滑油は排出油路２６から排出される。すなわち、排出穴３４は、潤滑油が排出油路２６に導かれる経路を成すこととなる。

そして、スラスト軸受２３の対向面２３ｂには、排出穴３４と中継穴３１とを連通し、供給穴３０から中継穴３１に導かれた潤滑油の一部を排出穴３４に流通させる排出溝３５が形成されている。

図５は、比較例におけるコンプレッサインペラ側のスラスト軸受Ｓの構造を説明するための説明図であり、図５（ａ）は、スラスト軸受Ｓのスラストカラーと対向面Ａの対向面Ａ側の正面図を示し、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＶ（ｂ）―Ｖ（ｂ）線断面図を示す。

図５に示すように、比較例においては排出溝が設けられていない。そのため、潤滑油はほとんどが受圧部Ｐを潤滑した後、受圧部Ｐから排出穴Ｏに流れ落ちる。

一方、本実施形態では、スラスト軸受２３の対向面２３ｂに排出溝３５が形成されるため、潤滑油は排出溝３５を通って排出油路２６に流入する。このとき、排出溝３５に潤滑油を流しても受圧部３２を経由しないため、メカロスが増大することはない。

そのため、潤滑油の排油性が高まって流量を増加させることが可能となるうえ、排出溝３５を流れる潤滑油は、受圧部３２を経由していないため温度が低く、排出溝３５近傍を効果的に冷却する。こうして、スラスト軸受２３の冷却効率を高めることができる。そして、スラスト軸受２３の温度上昇が抑制されれば、スラスト軸受２３に供給された潤滑油の温度上昇も抑制され、油膜の薄膜化を回避することができる。このことから、設計時において、ランド部３２ｂに厳密な精度の面粗度が要求されなくなり、ランド部３２ｂの加工コストを抑制することが可能となる。また、スラスト軸受２３の温度上昇を抑えることで潤滑油の炭化が回避され、スラスト軸受２３の耐久性を向上することができる。

また、スラスト軸受２３の対向面２３ｂには、外周溝３６が設けられている。外周溝３６は、スラスト軸受２３の外周面２３ｃに沿って延在する。

さらに、スラスト軸受２３の対向面２３ｂには、導油路３７が設けられている。導油路３７は、外周溝３６と供給穴３０とを連通し、供給穴３０に導かれた潤滑油の一部を外周溝３６に導く。

外周溝３６と導油路３７を設ける構成により、供給穴３０に導かれた潤滑油の一部は、外周溝３６と導油路３７を通って、受圧部３２を通らずに鉛直下方に排出される。そのため、受圧部３２に供給される潤滑油が増えてメカロスが増大することなく、スラスト軸受２３を外周面２３ｃ側から冷却することができ、上記の作用効果を一層促進することが可能となる。

（第２の実施形態）
上述した実施形態では、２つのスラスト軸受２２、２３が、スラストカラー２５を挟んで配される場合について説明した。第２の実施形態では、スラストカラー４５および油切り部材４８がスラスト軸受４３を挟んで配される場合について説明する。なお、第２の実施形態において、上記第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図６は、第２の実施形態における図２に対応する位置の部分拡大図である。図６に示すように、スラストカラー４５は、タービン軸７が挿通される円筒状の本体部４５ａと、本体部４５ａの一端において本体部４５ａより径が大きく形成された大径部４５ｂを有する。そして、スラストカラー４５は、大径部４５ｂを軸受孔２ａ側に向けて固定孔４５ｃにタービン軸７を挿通させた状態でタービン軸７に固定される。タービン軸７は、段部７ａの外径差によるタービン軸７の軸方向に垂直な面７ｂに、スラストカラー４５が当接する位置まで、固定孔４５ｃに挿通可能となっている。

スラスト軸受４３は、タービン軸７の軸方向に貫通する挿通孔４３ａを有し、挿通孔４３ａにスラストカラー４５の本体部４５ａが挿通され、タービン軸７とスラスト軸受４３とが相対回転する関係となっている。

また、スラスト軸受４３は、スラストカラー４５の大径部４５ｂに対してタービン軸７の軸方向に対向面４３ｂを対向させる。また、当該対向面４３ｂは、ベアリングハウジング２の固定面２ｄに対面接触している。供給油路２１は、ベアリングハウジング２の固定面２ｄに分岐路２１ａの出口端２１ｂを開口させ、スラスト軸受４３の対向面４３ｂに潤滑油を供給する。

油切り部材４８は、タービン軸７が挿通される円筒状の本体部４８ａを有し、この本体部４８ａの一端において本体部４８ａより径が大きく形成された大径部４８ｂを有する。そして、油切り部材４８は、大径部４８ｂが形成された一端の端面がスラストカラー４５に当接した状態でタービン軸７に固定されている。また、本体部４８ａの他端は、シールプレート２７の中心孔２７ａ内に挿通される寸法関係を維持している。

スラスト軸受４３は、スラストカラー４５の大径部４５ｂと油切り部材４８の大径部４８ｂに挟まれた状態となっている。このとき、スラスト軸受４３におけるタービン軸７の軸方向の厚さに対して、スラストカラー４５の大径部４５ｂと油切り部材４８の大径部４８ｂとの間隔がわずかに大きくなるように設計されている。これにより、タービン軸７が軸方向に移動すると、スラスト軸受４３が、スラストカラー４５または油切り部材４８から油膜を介して荷重を受ける。こうして、タービン軸７の軸方向のいずれの方向に対するスラスト荷重も、スラスト軸受４３によって支持されることとなる。

なお、スラスト軸受４３の構成は、図３および図４に示す第１の実施形態と同様である。すなわち、スラスト軸受４３の対向面４３ｂには、排出穴３４と中継穴３１とを連通し、供給穴３０から中継穴３１に導かれた潤滑油の一部を排出穴３４に流通させる排出溝３５が形成されている。そのため、潤滑油の排油性が高まって流量を増加させることが可能となるうえ、スラスト軸受４３の冷却効率を高めることができ、油膜の薄膜化を回避し、ランド部３２ｂに厳密な精度の面粗度が要求されなくなり加工コストを抑制することが可能となる。また、潤滑油の炭化が回避され、スラスト軸受４３の耐久性を向上することができる。

また、上述した第１の実施形態と同様、スラスト軸受４３には、外周溝３６が設けられている。外周溝３６は、スラスト軸受４３の外周面に沿って延在する。さらに、スラスト軸受４３の対向面４３ｂには、導油路３７が設けられている。導油路３７は、外周溝３６と供給穴３０とを連通し、供給穴３０に導かれた潤滑油の一部を外周溝３６に導く。かかる構成により、スラスト軸受４３を外周面側から冷却することができ、上記の作用効果を一層促進することが可能となる。

（第３の実施形態）
上述した第２の実施形態では、ベアリングハウジング２に排出油路２６が設けられ、スラスト軸受２３の対向面２３ｂには、中継穴３１、排出穴３４および排出溝３５が形成される場合について説明した。第３の実施形態では、中継穴３１、排出油路２６、排出穴３４、および、排出溝３５がない場合について説明する。なお、第３の実施形態において、第１の実施形態または第２の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図７は、第３の実施形態における図２に対応する位置の部分拡大図である。上記のように、第３の実施形態においては、ベアリングハウジング２に排出穴３４が形成されていない点が、上記の第２の実施形態と異なる。

図８は、第３の実施形態におけるスラスト軸受５３の構造を説明するための説明図であり、図８（ａ）は、スラスト軸受５３のスラストカラー４５との対向面５３ｂ側の正面図を示し、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＶＩＩＩ（ｂ）―ＶＩＩＩ（ｂ）線断面図を示す。図８（ｂ）では、理解を容易とするため、潤滑油が流通する外周溝５６および中間路５８をクロスハッチングで示す。

上記のように、図８（ａ）に示すスラスト軸受５３においては、排出穴３４が形成されず、その分、スラスト軸受５３には鉛直下側に切欠５４が形成されている。また、スラスト軸受５３の対向面５３ｂには、中継穴３１が形成されておらず、供給油路２１から供給穴３０に導かれた潤滑油は、受圧部３２ごとに設けられた導入路５３ａによって、供給穴３０から受圧部３２に直接導かれる。

そして、上述した第１の実施形態と同様、スラスト軸受５３には、当該スラスト軸受５３の外周面に沿って延在する外周溝５６が形成されている。さらに、スラスト軸受５３の内部には、導油路５７が設けられている。導油路５７は、外周溝５６と供給穴３０とを連通し、供給穴３０に導かれた潤滑油の一部を外周溝５６に導く。かかる構成により、スラスト軸受５３を外周面側から冷却することができる。

また、スラスト軸受５３の対向面５３ｂには、供給穴３０と受圧部３２との間において、スラスト軸受５３の周方向に延材する中間路５８が形成されている。中間路５８は、図８（ｂ）に示すように、導入路５３ａと連通しており、導入路５３ａに導かれた潤滑油の一部が流通し、潤滑油を切欠５４に導いて排出する。

このように中間路５８を設ける構成により、スラスト軸受５３を、供給穴３０と受圧部３２との間から冷却することができ、上記の作用効果を一層促進することが可能となる。

なお、上述した第１の実施形態および第２の実施形態では排出溝３５、および、外周溝３６と導油路３７が設けられる場合について説明したが、外周溝３６と導油路３７を設けずに、排出溝３５のみを設けてもよいし、これとは逆に、排出溝３５を設けずに、外周溝３６と導油路３７のみを設けてもよい。

また、上述した第１の実施形態および第２の実施形態では、スラスト軸受２３、４３の対向面２３ｂに、排出溝３５が設けられる場合について説明したが、排出溝３５は、ベアリングハウジング２の固定面２ｄに設けられてもよいし、スラスト軸受２３の対向面２３ｂとベアリングハウジング２の固定面２ｄの双方に設けられてもよい。

また、上述した第１の実施形態および第２の実施形態では、スラスト軸受２３、４３の対向面２３ｂに、外周溝３６と導油路３７が設けられる場合について説明したが、外周溝３６と導油路３７は、ベアリングハウジング２の固定面２ｄに設けられてもよいし、スラスト軸受２３の対向面２３ｂとベアリングハウジング２の固定面２ｄの双方に設けられてもよい。また、第３の実施形態のように、外周溝５６は、対向面５３ｂから離隔して形成されてもよいし、導油路５７は、スラスト軸受５３の内部に形成されてもよい。

また、上述した第１の実施形態および第２の実施形態では、排出油路２６が、スラスト軸受２３、４３を潤滑した後の潤滑油を鉛直下方に排出する場合について説明した。しかしながら、例えば、軸受部を潤滑した後の潤滑油をそのままベアリングハウジング２の冷却に用いる油冷方式の過給機に用いる場合、排出油路２６は、スラスト軸受２３、４３から排出される潤滑油を、ベアリングハウジング２の中心側に導く油路であってもよい。

また、上述した第３の実施形態では、中間路５８を設ける場合について説明したが、中間路５８は必須の構成要素ではなく、中間路５８を設けずともよい。また、中間路５８は、スラスト軸受５３の対向面５３ｂに限らず、ベアリングハウジング２の固定面２ｄに設けられてもよいし、スラスト軸受５３の対向面５３ｂとベアリングハウジング２の固定面２ｄの双方に設けられてもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明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発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、スラスト荷重を受けるスラスト軸受を備える過給機に利用することができる。

Ｃ …過給機
１ …過給機本体
２ｄ …固定面
７ …タービン軸
８ …タービンインペラ
９ …コンプレッサインペラ
２１ …供給油路
２１ｂ …出口端
２３、４３、５３ …スラスト軸受
２３ａ …挿通孔
２３ｂ、４３ｂ、５３ｂ …対向面
２３ｃ …外周面
２５、４５ …スラストカラー
２６ …排出油路
２６ａ …入口端
３０ …供給穴
３１ …中継穴
３２ …受圧部
３３ａ、３３ｂ、５３ａ …導入路
３４ …排出穴
３５ …排出溝
３６、５６ …外周溝
３７、５７ …導油路

Claims (3)

1. 過給機本体と、
   前記過給機本体内に回転自在に収容され、一端にタービンインペラが設けられるとともに他端にコンプレッサインペラが設けられたタービン軸と、
   前記タービン軸に固定され、該タービン軸と一体回転するスラストカラーと、
   前記スラストカラーに対して前記タービン軸の軸方向に対向面を対向させた状態で、該対向面が前記過給機本体内に設けられた固定面に固定されるスラスト軸受と、
   前記過給機本体の前記固定面に出口端を開口させ、前記スラスト軸受の対向面に潤滑油を供給する供給油路と、
   を備え、
   前記スラスト軸受は、
   前記タービン軸が挿通される挿通孔と、
   前記スラストカラーに対向する前記対向面において前記タービン軸の回転方向に複数位相をずらして設けられ、該スラストカラーとの間に油膜を形成し、油膜圧力によってスラスト荷重を受ける受圧部と、
   前記対向面に形成され、前記供給油路の出口端に対向し、該供給油路から潤滑油が導かれる供給穴と、
   前記供給穴と前記受圧部とを連通し、該供給穴に導かれた潤滑油を該受圧部に導く導入路と、を有し、
   前記スラスト軸受および前記過給機本体の固定面のいずれか一方または双方には、該スラスト軸受の外周面に沿って延在する外周溝と、該外周溝と前記供給穴とを連通し、該供給穴に導かれた潤滑油の一部を該外周溝に導く導油路と、が設けられていることを特徴とする過給機。
2. 過給機本体と、
   前記過給機本体内に回転自在に収容され、一端にタービンインペラが設けられるとともに他端にコンプレッサインペラが設けられたタービン軸と、
   前記タービン軸に固定され、該タービン軸と一体回転するスラストカラーと、
   前記スラストカラーに対して前記タービン軸の軸方向に対向面を対向させた状態で、該対向面が前記過給機本体内に設けられた固定面に固定されるスラスト軸受と、
   前記過給機本体の前記固定面に出口端を開口させ、前記スラスト軸受の対向面に潤滑油を供給する供給油路と、
   前記過給機本体の前記固定面のうち前記供給油路の前記出口端よりも鉛直下方に形成され、前記スラスト軸受を潤滑した後の潤滑油が排出される排出油路と、
   を備え、
   前記スラスト軸受は、
   前記タービン軸が挿通される挿通孔と、
   前記スラストカラーに対向する前記対向面において前記タービン軸の回転方向に複数位相をずらして設けられ、該スラストカラーとの間に油膜を形成し、油膜圧力によってスラスト荷重を受ける受圧部と、
   前記対向面に形成され、前記供給油路の出口端に対向し、該供給油路から潤滑油が導かれる供給穴と、
   前記対向面のうち前記供給穴に対して前記タービン軸の回転方向に位相をずらした位置に形成され、該供給穴と連通して該供給穴から潤滑油が導かれる中継穴と、
   前記中継穴と前記受圧部とを連通し、該中継穴に導かれた潤滑油を該受圧部に導く導入路と、
   前記対向面のうち前記受圧部よりも鉛直下方に形成され、前記排出油路の入口端に対向し、該受圧部を潤滑した潤滑油が該排出油路に導かれる経路を成す排出穴と、を有し、
   前記スラスト軸受の対向面および前記過給機本体の固定面のいずれか一方または双方には、前記排出穴と前記中継穴とを連通し、前記供給穴から該中継穴に導かれた潤滑油の一部を該排出穴に流通させる排出溝が形成されていることを特徴とする過給機。
3. 前記スラスト軸受および前記過給機本体の固定面のいずれか一方または双方には、該スラスト軸受の外周面に沿って延在する外周溝と、該外周溝と前記供給穴とを連通し、該供給穴に導かれた潤滑油の一部を該外周溝に導く導油路と、が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の過給機。

Images