JP6007982B2

JP6007982B2 - 過給機

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Publication number: JP6007982B2
Application number: JP2014522659A
Authority: JP
Inventors: 寛采浦; 友美大谷; 祐一大東
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2016-10-19
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Description

本発明は、スラスト荷重を受ける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保持された過給機が知られている。この過給機はエンジンに接続される。タービンインペラは、エンジンから排出される排気ガスによって回転する。このタービンインペラの回転が、タービン軸を介してコンプレッサインペラに伝わり、コンプレッサインペラが回転する。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。

ベアリングハウジング内には、タービン軸を軸支する軸受が設けられている。軸受は、タービン軸を支える際に、ラジアル荷重とスラスト荷重を受ける。この軸受のタービン軸の軸方向の端面と、当該端面に対向する、例えば、スラストカラーとの間には潤滑油が供給される。このような軸受とスラストカラーとはスラスト荷重によって互いにぶつかり合うため、そのままでは両者の間に潤滑油が浸入し難い。特許文献１に記載の過給機では、軸受のうち、スラストカラーと接触する端面に、潤滑油が流れる複数の溝が、軸受の径方向に沿って放射状に設けられている。

特開２００７−２３８５８号公報

仮に、潤滑油に異物が混入した場合、異物は軸受の内周面から端面まで到達する。その後、異物は潤滑油と共に、タービン軸の回転に伴う遠心力によって軸受の径方向外方かつ回転方向の前方に飛び出す。従って、上述した特許文献１に記載の過給機では、異物が溝から周方向にはみ出してスラストカラーと軸受との間に噛み込み、軸受を傷つけたり、溝が閉塞して潤滑油が流れにくくなってしまったりするおそれがある。

本発明の目的は、軸受において、潤滑油に混入した異物の排出性を向上することで、軸受の損傷を低減するとともに、潤滑性能を向上した過給機を提供することである。

本発明の第１の態様は過給機であって、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、前記過給機本体内に設けられ、前記タービン軸を挿通孔において回転自在に軸支する軸受と、前記軸受の前記タービン軸の軸方向の端面に対向する対向部と、を備え、前記軸受の前記対向部との対向面、または、該対向部の該軸受との対向面のいずれか一方には、前記軸受の端面における前記タービン軸の径方向外周縁と前記挿通孔とを連通させる端面ガイド部が設けられ、前記端面ガイド部は、前記軸受の端面における前記挿通孔に連通する部分から、前記タービン軸の回転方向前方側に向かって延伸し、前記端面ガイド部は、異物が、潤滑油と共に、当該端面ガイド部が設けられた前記対向面から前記径方向外側に向けて排出される経路を形成し、その延伸方向は、前記タービン軸の回転力を受けた前記潤滑油の油滴について、前記軸受の径方向の中心である原点からの距離及び位相角をそれぞれｒ及びθ、初期条件における前記原点からの距離及び位相角をそれぞれｒ _１及びθ _１として、前記油滴の軌跡を示す次の式、

を満たすことを要旨とする。

前記軸受は、前記タービン軸との間に油膜を保持して該タービン軸のラジアル荷重を受ける軸受面を備えるブッシュで構成されてもよい。

前記軸受面、もしくは、前記軸受面に対向する前記タービン軸の外周面には、当該タービン軸の軸方向の一端側から他端側まで延伸する溝によって形成される軸受面ガイド部が設けられ、前記軸受面ガイド部は、前記タービン軸の軸方向の一端側が前記端面ガイド部に連通するとともに、該タービン軸の軸方向の一端側が他端側よりも、前記タービン軸の回転方向前方側に位置していてもよい。

前記軸受面ガイド部は、異物が、前記潤滑油と共に、前記軸受面から前記端面ガイド部に向けて排出される経路を形成し、その延伸方向は、前記タービン軸の回転力を受けた前記潤滑油の油滴の移動方向に沿ってもよい。

前記軸受は、前記過給機本体に設けられたピンによって回転方向および軸方向の移動が規制されるセミフローティングメタルで構成されてもよい。

本発明の第２の態様は過給機であって、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配置され、挿通孔に該タービン軸が挿通されるとともに、当該スラストカラーを介して前記タービン軸のスラスト荷重を受けるスラスト軸受と、を備え、前記スラスト軸受の前記スラストカラーとの対向面、または、該スラストカラーの該スラスト軸受との対向面のいずれか一方には、前記スラストカラーのうち、前記タービン軸の径方向外周縁と、前記挿通孔とを連通させる端面ガイド部が設けられ、前記端面ガイド部は、前記スラスト軸受の端面における前記挿通孔に連通する部分から、前記タービン軸の回転方向前方側に向かって延伸し、前記端面ガイド部は、異物が、潤滑油と共に、当該端面ガイド部が設けられた前記対向面から前記径方向外側に向けて排出される経路を形成し、その延伸方向は、前記タービン軸の回転力を受けた前記潤滑油の油滴について、前記スラスト軸受の径方向の中心である原点からの距離及び位相角をそれぞれｒ及びθ、初期条件における前記原点からの距離及び位相角をそれぞれｒ _１及びθ _１として、前記油滴の軌跡を示す次の式、

を満たすことを要旨とする。

本発明によれば、軸受における異物の排出性を向上することで、軸受の損傷を低減するとともに、潤滑性能を向上することが可能となる。

図１は、本発明の実施形態に係る過給機の概略断面図である。図２は、図１のベアリングハウジング内部の部分拡大図である。図３（ａ）は、本発明の実施形態に係る軸受の端面を過給機本体の前側から捉えた図である。図３（ｂ）は、比較例として示す従来の過給機に設けられた軸受の正面図である。図４は、本発明の実施形態に係る軸受の軸方向に平行な面による断面図である。図５は、本発明の実施形態の変形例におけるベアリングハウジング内部の概略断面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の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。

図１は、本実施形態に係る過給機Ｃの概略断面図である。以下では、図１に示す矢印Ｆ方向を過給機Ｃの前側とし、矢印Ｒ方向を過給機Ｃの後側として説明する。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の前側に締結ボルト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の後側に締結ボルト５によって連結されるコンプレッサハウジング６とを備え、これらは一体化されている。

ベアリングハウジング２には、軸受孔２ａが形成されている。軸受孔２ａは過給機Ｃの前後方向に貫通している。この軸受孔２ａに設けられた後述の軸受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の前端部（一端）にはタービンインペラ８が一体的に固定されている。タービンインペラ８は、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の後端部（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いる。コンプレッサインペラ９は、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、吸気口１０が形成されている。吸気口１０は、過給機Ｃの後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、空気を圧縮して昇圧するディフューザ流路１１が形成される。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、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、環状に形成され、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。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、吐出口１３が形成されている。吐出口１３は、過給機Ｃの前側に開口するとともに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１４と、タービンスクロール流路１５とが設けられている。タービンスクロール流路１５は、環状に形成され、流路１４よりもタービン軸７（タービンインペラ８）の径方向外側に位置する。タービンスクロール流路１５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不図示のガス流入口と連通する。さらに、タービンスクロール流路１５は、上記の流路１４にも連通している。排気ガスは、ガス流入口からタービンスクロール流路１５に導かれ、流路１４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。したがって、排気ガスは、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、流体が昇圧されてエンジンの吸気口に導かれることとなる。

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る。以下、図２を参照しながら、過給機本体１内に収容された軸受２０によるタービン軸７の支持構造について説明する。

本実施形態において、軸受２０は、タービン軸７との間ですべり運動を生じさせるとともに、タービン軸７との間に油膜圧力を生じさせるすべり軸受（ブッシュ）で構成される。軸受２０は、軸方向に貫通する挿通孔２１が設けられており、ベアリングハウジング２の軸受孔２ａに挿入される。

軸受２０には、軸方向に垂直な方向に貫通する貫通孔２０ａが設けられている。貫通孔２０ａには、ピン２２が挿通される。ピン２２は、ベアリングハウジング２の軸受孔２ａの内側に設けられた位置決め孔２ｂにも挿通される。ピン２２は、これらの孔への挿通によって、軸受２０の回転方向および軸方向の移動を規制する。

本実施形態において、軸受２０は、挿通孔２１に挿通されたタービン軸７を回転自在に軸支する。なお、軸受２０は、ピン２２によってその移動が規制されている。従って、軸受２０は、所謂セミフローティングメタルとして機能する。

軸受２０の内周面のうち、タービンインペラ８側とコンプレッサインペラ９側には、それぞれ、軸受面(running surface)２３、２４が設けられている。軸受面２３、２４は、軸受２０の内部に供給される潤滑油によって、タービン軸７との間に油膜を保持し、タービン軸７からののラジアル荷重を受ける。なお、潤滑油は、ベアリングハウジング２に形成された油路２ｃ、および、軸受２０に形成され、油路２ｃに対向する位置に設けられた油路２０ｂを介して供給される。

スラストカラー２５ａ（対向部）は、タービン軸７におけるタービンインペラ８側の端部近傍に固定され、タービン軸７と一体回転する。このスラストカラー２５ａは、軸受２０におけるタービン軸７の軸方向の端面２６に対向しており、この端面２６にタービン軸７のスラスト荷重を作用させる。

油切り部材２５ｂ（対向部）は、タービン軸７におけるコンプレッサインペラ９側の端部近傍に固定され、タービン軸７と一体回転する。この油切り部材２５ｂは、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、コンプレッサインペラ９の背面まで潤滑油が到達するのを防ぐものである。この油切り部材２５ｂは、軸受２０におけるタービン軸７の軸方向の端面２７に対向する。また、油切り部材２５ｂは、この端面２７にタービン軸７のスラスト荷重を作用させるスラストカラーとしても機能する。

ここで、軸受２０とタービン軸７との組立工程について簡単に説明する。組立工程では、まず、ベアリングハウジング２の軸受孔２ａに軸受２０を固定する。この状態で、前端部にタービンインペラ８が固定されたタービン軸７を、その後端部から、軸受２０の挿通孔２１に挿通する。

そして、軸受孔２ａのコンプレッサインペラ９側に突出した、タービン軸７の後端部から、油切り部材２５ｂを挿通して固定する。油切り部材２５ｂは、タービン軸７に形成された段部に接触した状態でタービン軸７に固定されるが、このとき、軸受２０の軸方向の長さに対して、スラストカラー２５ａと油切り部材２５ｂ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、スラストカラー２５ａが軸受２０の端面２６に面接触したり、油切り部材２５ｂが軸受２０の端面２７に面接触したりする。つまり、軸受２０は、スラストカラー２５ａおよび油切り部材２５ｂを介してタービン軸７のスラスト荷重を受けることとなる。

図３（ａ）は、軸受２０の端面２６を過給機本体１の前側から捉えた図である。図３（ｂ）に示す比較例は、従来の過給機に設けられた軸受Ｂを示している。この比較例において、軸受Ｂの端面Ｂ１には、潤滑油が流れる複数の溝Ｄが設けられている。これらの溝Ｄは、軸受Ｂの径方向に沿って放射状に延伸している。タービン軸Ｓ（図３（ｂ）中、破線で示す）は、軸受Ｂに対して、白抜き矢印で示す方向に回転している。そのため、仮に、軸受Ｂに設けられた溝Ｄに異物ａが進入した場合、異物ａは、一点鎖線の矢印で示すように、タービン軸Ｓの回転に伴う遠心力によって軸受Ｂの径方向外方かつ回転方向の前方に飛び出す。そして、異物ａは、溝Ｄのうち、タービン軸Ｓの回転方向の前方側の境界部分Ｌに噛み込んだり、当該境界部分Ｌに接触した後、スラストカラーによって押し出されてスラストカラーと軸受Ｂとの間に挟まったりしてしまうおそれがある。

図３（ａ）に示すように、軸受２０とスラストカラー２５ａとの対向面に端面ガイド部（第１ガイド部）２８が設けられる。本実施形態では、端面ガイド部２８は、軸受２０の端面２６に設けられる。端面ガイド部２８は、軸受２０の端面２６におけるタービン軸７（図３（ａ）中、破線で示す）の径方向外周縁２６ｂと内周縁２６ａ（挿通孔２１）を連通させる溝（凹部）として形成される。また、端面ガイド部２８は、異物ａが、潤滑油と共に、スラストカラー２５ａと端面２６との対向面から、径方向外側に向けて排出される経路を形成する。

なお、端面２６と同様に、軸受２０の端面２７にも、端面ガイド部２８が設けられている。いずれの端面２６、２７に設けられた端面ガイド部２８も、その構成は実質的に等しいため、以下では端面２６側に設けられた端面ガイド部２８について説明する。

図３（ａ）に示すように、タービン軸７は時計回り方向（図３（ａ）中、白抜き矢印で示す）に回転する。端面ガイド部２８は、軸受２０の端面２６における径方向の内周縁２６ａから外周縁２６ｂに向かうと共に、タービン軸７の回転方向の前方側に向かって延伸している。

タービン軸７が回転すると、タービン軸７の回転に伴う遠心力によって、異物ａは、潤滑油と共に、一点鎖線の矢印で示す方向に移動する。即ち、異物ａは、軸受２０の径方向外方かつ回転方向の前方に飛び出す。一方、端面ガイド部２８も、潤滑油や異物ａが飛び出す方向に沿って設けられている。従って、異物ａが、タービン軸７の回転方向の前方側の境界部分２８ａとスラストカラー２５ａとの間に噛み込まれる可能性が低くなる。また、異物ａが、境界部分２８ａに接触した状態でスラストカラー２５ａによって押し出される可能性も低くなる。つまり、軸受２０との間に異物ａが噛み込み難い。

具体的に説明すると、端面ガイド部２８は、その延伸方向が、タービン軸７の回転力を受けた潤滑油の油滴の移動方向に沿っている。異物ａは潤滑油と共に移動し、異物ａの移動方向は、潤滑油（油滴）の移動方向とほとんど等しい。

油滴の移動方向は、以下の数式１〜数式１０に基づいて導出される。ここでは、軸受２０の径方向の中心を原点とし、水平方向（図３（ａ）中、左右方向）から反時計回りを正とする位相角θ、原点からの距離ｒとする角座標系を想定し、初期条件として、時刻ｔ＝０において、端面２６の内周縁２６ａに位置する油滴の周方向の位相角θ１、油滴の原点からの距離ｒ１とする。また、油滴の周方向の角速度ωは、例えば、タービン軸７の回転数が想定される最大値の状態における、油滴の角速度とする。

まず、油滴の径方向の速度ｕｒは、油滴の原点からの距離ｒ、油滴の角速度ω、時刻ｔとすると、以下の数式１のように表される。

…（数式１）

また、時刻ｔにおける、油滴の周方向の位相角θ、油滴の周方向の速度ｕθは、それぞれ以下の数式２、数式３で表される。

…（数式２）

…（数式３）

ここで、上記の数式１を変形すると、数式４が得られる。

…（数式４）

数式４について、上記の初期条件（時刻ｔ＝０のとき、油滴の原点からの距離ｒ＝ｒ１）に基づいて積分すると数式５が導かれ、両辺の積分式をそれぞれ順次展開していくと、数式６、数式７、数式８のように変形される。

…（数式５）

…（数式６）

…（数式７）

…（数式８）

そして、数式８の右辺に、上記の数式２をωｔについて解いた、ωｔ＝θ−θ１を代入すると、数式９が導出される。

…（数式９）

続いて、数式９を式変形すると、以下の数式１０が導出される。

…（数式１０）

数式１０を参照すると、油滴の原点からの距離ｒは、油滴の初期位置（時刻ｔ＝０における位置）と、油滴の周方向の位相角θによって定まり、時刻ｔに依存しないことがわかる。

端面ガイド部２８は、このような数式１０によって特定される油滴の移動方向に沿って、延伸している。そのため、異物ａは油滴の移動に伴い油滴と共に端面ガイド部２８に沿って、内周縁２６ａから外周縁２６ｂに移動して排出される。その結果、本実施形態の過給機Ｃは、端面ガイド部２８から周方向にはみ出して２５ａと軸受２０との間に噛み込む可能性を著しく低減することが可能となる。

図４は、軸受２０の軸方向に平行な面による断面図である。図４に示すように、軸受面２３、２４には、軸受面ガイド部（第２ガイド部）２９が設けられている。軸受面ガイド部２９は、タービン軸７の径方向外方に窪んだ溝である。軸受面ガイド部２９は、異物ａが、潤滑油と共に、軸受面２３、２４から端面ガイド部２８に向けて排出される経路を形成する。

軸受面２３の軸受面ガイド部２９は、タービン軸７の軸方向の一端２３ａ側から他端２３ｂ側まで延伸している。軸受面２４の軸受面ガイド部２９も、タービン軸７の軸方向の一端２４ａ側から他端２４ｂ側まで延伸している。また、軸受面２３の軸受面ガイド部２９は、タービン軸７の軸方向の一端２３ａ側で、端面２６側の端面ガイド部２８に連通している。同様に、軸受面２４の軸受面ガイド部２９は、タービン軸７の軸方向の一端２４ａ側で、端面２７側の端面ガイド部２８に連通している。何れのガイド部２９も、タービン軸７の軸方向の一端２３ａ、２４ａ側が他端２３ｂ、２４ｂ側よりも、タービン軸７の回転方向（図中、矢印で示す）の前方側に位置している。即ち、各ガイド部２９は、軸受面２３、２４上の異物ａがタービン軸７の回転によって押し出される方向に沿って延伸している。

上記の構成をもつ軸受面ガイド部２９は、異物ａに対して端面ガイド部２８と同様に作用する。即ち、異物ａが、タービン軸７によってタービン軸７の回転方向の前方側に押し出されても、軸受面ガイド部２９が、押し出される方向に沿って設けられていることから、軸受面２３、２４と軸受２０との間に異物ａが噛み込まれ難い。

また、軸受面ガイド部２９の延伸方向は、タービン軸７の回転力を受けた潤滑油の油滴の移動方向に沿っている。そのため、上述した端面ガイド部２８と同様、異物ａが、軸受面ガイド部２９から周方向にはみ出して軸受面２３、２４と軸受２０との間に噛み込む可能性を著しく低減することが可能となる。

（変形例）
図５は、本実施形態の変形例におけるベアリングハウジング２内部の概略断面図である。図５に示すように、この変形例においては、セミフローティングメタル（軸受２０）の他に、スラスト軸受３０、３２とスラストカラー３４とが配される。図５に示すように、スラストカラー３４は、タービン軸７のコンプレッサインペラ９側に配される。スラスト軸受３０、３２は、それぞれスラストカラー３４（対向部）の軸方向の一方側（図５においてスラストカラー３４の左側）と他方側（図５においてスラストカラー３４の右側）に配される。

スラストカラー３４は、タービン軸７に固定され、タービン軸７と一体回転する。スラストカラー３４は、スラスト軸受３０に面した対向面３４ｂと、スラスト軸受３２に面した対向面３４ａとを有する。

スラスト軸受３０は、タービン軸７の軸方向に貫通する貫通孔３０ａと、スラストカラー３４の対向面３４ｂに面した対向面３０ｂとを有する。スラスト軸受３２は、タービン軸７の軸方向に貫通する貫通孔３２ａと、スラストカラー３４の対向面３４ａに面した対向面３２ｂを有する。貫通孔３０ａ及び貫通孔３２ａには、タービン軸７が挿通される。従って、スラスト軸受３０、３２は、タービン軸７の軸方向の荷重を受ける。また、タービン軸７とスラスト軸受３０、３２とが相対回転する関係を有している。

油路２ｃは、油路２０ｂ側とは別経路に分岐してコンプレッサインペラ９側のスラスト軸受３２にも連通する。潤滑油は、スラスト軸受３２の対向面３２ｂと、スラストカラー３４の対向面３４ａに供給され、これらを潤滑する。

また、潤滑油は、油路２０ｂを経由して軸受２０に供給され、その後、スラスト軸受３０、スラストカラー３４へと流れる。従って、潤滑油は、スラスト軸受３０の対向面３０ｂと、スラストカラー３４の対向面３４ｂに供給され、これらを潤滑する。

潤滑油は上記の潤滑に用いられた後、ベアリングハウジング２に設けられた排油路３６から排出される。

スラスト軸受３０に形成された対向面３０ｂには、端面ガイド部が設けられている。この端面ガイド部は、図３（ａ）に示した端面ガイド部２８と同様の形状をもち、スラストカラー３４におけるタービン軸７の径方向外周縁と、貫通孔３０ａとを連通させる。

本変形例における端面ガイド部は、貫通孔３０ａに連通する部分から、タービン軸７の回転方向の前方側に向かって延伸している。この端面ガイド部は、異物ａが、潤滑油と共に、スラスト軸受３０およびスラストカラー３４の対向面３０ｂ、３４ｂから、径方向外側に向けて排出される経路を形成する。そのため、異物ａの排出性を向上させることが可能となる。

また、対向面３０ｂに設けられた端面ガイド部の延伸方向は、タービン軸７の回転力を受けた潤滑油の油滴の移動方向に沿っているため、異物ａの排出性をさらに向上させることが可能となる。

ここでは、スラスト軸受３０の対向面３０ｂに端面ガイド部が設けられる場合について説明したが、端面ガイド部は、スラストカラー３４の対向面３４ｂに設けられてもよい。

上述した実施形態では、軸受２０がセミフローティングメタルで構成される場合について説明したが、軸受２０がフルフローティングメタルで構成されてもよい。この場合、フルフローティングメタルは、タービン軸７よりも低い回転数で回転し、タービン軸７に対して相対回転することとなるため、タービン軸７の回転方向前方側に向かって延伸する端面ガイド部２８を設けることで、異物ａの排出性を向上することが可能となる。

上述した実施形態では、端面ガイド部２８が、軸受２０とスラストカラー２５ａ、油切り部材２５ｂとの対向面として、軸受２０側の端面２６、２７に設けられる場合について説明したが、端面ガイド部２８は、スラストカラー２５ａ、油切り部材２５ｂ側それぞれの端面に設けられてもよい。

また、上述した実施形態では、軸受面ガイド部２９が軸受２０側の軸受面２３、２４に設けられる場合について説明したが、軸受面ガイド部２９は、タービン軸７のうち、軸受面２３、２４に対向する外周面に設けられてもよい。

また、図３（ａ）の破線で示すように、端面ガイド部２８は内周縁２６ａの接線方向に、且つ、タービン軸７の回転方向の前方側に向かって直線的に延伸してもよい。端面ガイド部２８内の異物は、潤滑油を介して受けるタービン軸の回転力（遠心力）の影響を受けている。端面ガイド部２８の深さ（溝深さ）が大きいほど、この影響は小さい。そのため、異物の軌跡は内周縁２６ａの接線方向に向かう直線的な軌跡になりやすい。従って、端面ガイド部２８を接線方向と平行に直線的に延伸させても、異物に対して上記と同様の排出性が得られることになる。

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軸受を備える過給機に利用することができる。

Claims

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、
前記過給機本体内に設けられ、前記タービン軸を挿通孔において回転自在に軸支する軸受と、
前記軸受の前記タービン軸の軸方向の端面に対向する対向部と、
を備え、
前記軸受の前記対向部との対向面、または、該対向部の該軸受との対向面のいずれか一方には、前記軸受の端面における前記タービン軸の径方向外周縁と前記挿通孔とを連通させる端面ガイド部が設けられ、
前記端面ガイド部は、前記軸受の端面における前記挿通孔に連通する部分から、前記タービン軸の回転方向前方側に向かって延伸し、
前記端面ガイド部は、異物が、潤滑油と共に、当該端面ガイド部が設けられた前記対向面から前記径方向外側に向けて排出される経路を形成し、その延伸方向は、前記タービン軸の回転力を受けた前記潤滑油の油滴について、前記軸受の径方向の中心である原点からの距離及び前記原点を基準とした位相角をそれぞれｒ及びθ、初期条件における前記原点からの距離及び前記原点を基準とした位相角をそれぞれｒ_１及びθ_１として、前記油滴の軌跡を示す次の式、

を満たすことを特徴とする過給機。
前記軸受は、前記タービン軸との間に油膜を保持して該タービン軸のラジアル荷重を受ける軸受面を備えるブッシュで構成されることを特徴とする請求項１に記載の過給機。
前記軸受面、もしくは、前記軸受面に対向する前記タービン軸の外周面には、当該タービン軸の軸方向の一端側から他端側まで延伸する溝によって形成される軸受面ガイド部が設けられ、
前記軸受面ガイド部は、前記タービン軸の軸方向の一端側が前記端面ガイド部に連通するとともに、該タービン軸の軸方向の一端側が他端側よりも、前記タービン軸の回転方向前方側に位置していることを特徴とする請求項２に記載の過給機。
前記軸受面ガイド部は、異物が、潤滑油と共に、前記軸受面から前記端面ガイド部に向けて排出される経路を形成し、その延伸方向は、前記タービン軸の回転力を受けた前記潤滑油の油滴の移動方向に沿うことを特徴とする請求項３に記載の過給機。
前記軸受は、前記過給機本体に設けられたピンによって回転方向および軸方向の移動が規制されるセミフローティングメタルで構成されることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の過給機。
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配置され、挿通孔に該タービン軸が挿通されるとともに、当該スラストカラーを介して前記タービン軸のスラスト荷重を受けるスラスト軸受と、
を備え、
前記スラスト軸受の前記スラストカラーとの対向面、または、該スラストカラーの該スラスト軸受との対向面のいずれか一方には、前記スラストカラーのうち、前記タービン軸の径方向外周縁と、前記挿通孔とを連通させる端面ガイド部が設けられ、
前記端面ガイド部は、前記スラスト軸受の端面における前記挿通孔に連通する部分から、前記タービン軸の回転方向前方側に向かって延伸し、
前記端面ガイド部は、異物が、潤滑油と共に、当該端面ガイド部が設けられた前記対向面から前記径方向外側に向けて排出される経路を形成し、その延伸方向は、前記タービン軸の回転力を受けた前記潤滑油の油滴について、前記スラスト軸受の径方向の中心である原点からの距離及び位相角をそれぞれｒ及びθ、初期条件における前記原点からの距離及び位相角をそれぞれｒ_１及びθ_１として、前記油滴の軌跡を示す次の式、

を満たすことを特徴とする過給機。