JP6190116B2

JP6190116B2 - スラスト軸受

Info

Publication number: JP6190116B2
Application number: JP2013019067A
Authority: JP
Inventors: 林　元司; 元司林
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2013-02-04
Filing date: 2013-02-04
Publication date: 2017-08-30
Anticipated expiration: 2033-02-04
Also published as: JP2014149058A; WO2014119797A1

Description

本発明は、シャフトに設けられたスラストカラーに対向して配置されるスラスト軸受の技術に関する。

従来、シャフトに設けられたスラストカラーに対向して配置されるスラスト軸受の技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１に記載のスラスト軸受は、シャフトに設けられたスラストカラーに対向して配置される。そして、前記スラスト軸受は、スラストカラーに対して摺動し、シャフトの軸線方向に作用するスラスト荷重を支承可能に構成される。そして、前記スラスト軸受は、比較的優れた耐焼き付き性や耐摩耗性を有する摺動材料により形成され、スラストカラーとの摺動面における焼き付きや異常摩耗（損傷）等を防止することができる。

しかしながら、特許文献１に記載のスラスト軸受においては、スラストカラーとの摺動面とその他の（スラストカラーと摺動しない）面とが、同一の材料により形成されている。

したがって、前記スラスト軸受の全部を比較的優れた耐焼き付き性や耐摩耗性を有する摺動材料により形成した場合は、当該摺動材料が比較的高価であるため、製造コストが高くなるという問題があった。

一方、前記スラスト軸受の全部を比較的安価な材料（例えば、鉄系材料）により形成した場合は、当該鉄系材料が前記摺動材料よりも耐焼き付き性や耐摩耗性に劣るため、摺動面における焼き付きや異常摩耗（損傷）等を充分に防止することができないという問題があった。

特開２０１２−３１８１０号公報

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、製造コストを比較的安くすることができ、且つスラストカラーとの摺動面における焼き付きや異常摩耗（損傷）等を充分に防止することができるスラスト軸受を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、シャフトに設けられたスラストカラーに前後方向に対向して配置されるスラスト軸受であって、摺動材料により形成され、前記スラストカラーに対して摺動する第一部材と、前記摺動材料とは異なる材料により形成され、前記第一部材に外嵌される第二部材と、を具備し、前記第一部材の外周縁部には、幅方向中央部が内側へ向けて凹むと共に、前記第一部材の前記スラストカラーとの摺動面と前記シャフトの軸方向において重複して配置された溝部が設けられ、前記溝部は、前記外周縁部の周方向に延出され、全周にわたって形成されることにより一側端部と他側端部とが連通し、前記第一部材の前記スラストカラーとの摺動面に潤滑油を供給するための潤滑油路を具備し、前記潤滑油路には、前記第一部材に形成される第一部材油路を含み、前記第一部材油路には、当該第一部材油路の一部として前記溝部が用いられ、前記潤滑油路には、前記第二部材に形成される第二部材油路を含み、前記第二部材油路の吐出口は、前記溝部の上部の天面に前記溝部内を臨むように形成され、前記第一部材油路には、前記溝部と前記シャフトに挿通される挿通孔とを連通する連通路が設けられ、前記連通路の給入口は、前記溝部の上部の底面に形成され、前記溝部は、前記第二部材油路の吐出口及び前記連通路の給入口以外が密閉された空間として形成されるものである。

請求項２においては、前記第一部材油路の連通路は、前記溝部の幅方向中央部から前記挿通孔の軸心方向に対して垂直方向に向けて設けられるものである。

請求項３においては、前記スラスト軸受は、ターボチャージャに用いられるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本願発明においては、スラストカラーとの摺動面を有する第一部材を摺動部材により形成し、その他の（スラストカラーと摺動しない）面を有する第二部材を当該摺動部材よりも比較的安価な材料により形成することができるので、製造コストを比較的安くすることができ、且つ当該スラストカラーとの摺動面における焼き付きや異常摩耗（損傷）等を充分に防止することができる。
また、例えば第一部材が第二部材よりも熱膨張係数が大きい材料である場合に、当該第一部材が熱膨張すると溝部の内径が狭まるように（幅方向に）変形することになり、第二部材への影響を低減させることができる。

本発明の第一実施形態に係るスラスト軸受を具備したターボチャージャの全体的な構成を示した側面断面図。同じく、スラスト軸受の構成を示した分解斜視図。（ａ）同じく、本体部の構成を示した正面図。（ｂ）同じく、図３（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図。同じく、摺動部の構成を示した正面図。（ａ）同じく、図５（ａ）におけるＢ−Ｂ線矢視断面図。（ｂ）同じく、図５（ａ）におけるＣ−Ｃ線矢視断面図。同じく、スラスト軸受の構成を示した正面図。同じく、スラスト軸受の構成を示した側面断面図。（ａ）同じく、図６における一部拡大部。（ｂ）同じく、潤滑油路の構成を示した模式図。同じく、スラスト軸受の配置構成を示した分解斜視図。同じく、スラスト軸受の配置構成を示した側面断面図。（ａ）同じく、潤滑油路への潤滑油の流通態様を示した模式図。（ｂ）同じく、潤滑油路への潤滑油の流通態様を示した模式図。（ａ）同じく、潤滑油路への潤滑油の流通態様を示した模式図。（ｂ）同じく、潤滑油路への潤滑油の流通態様を示した模式図。同じく、第二油路の構成による作用について示した模式図。本発明の第二実施形態に係るスラスト軸受の構成を示した側面断面図。（ａ）同じく、潤滑油路の構成を示した模式図。（ｂ）図１５（ａ）とは異なる潤滑油路の構成を示した模式図。同じく、図１４とは異なるスラスト軸受の構成を示した側面断面図。本発明の第三実施形態に係るスラスト軸受の構成を示した側面断面図。従来のスラスト軸受の構成を示した側面断面図。

以下では、図中に示した矢印に従って、上下方向、左右方向、及び前後方向を定義する。

まず、図１を用いて、本発明の第一実施形態に係るスラスト軸受１００を具備するターボチャージャ１の構成について説明する。

ターボチャージャ１は、エンジンのシリンダに圧縮空気を送り込むためのものである。図１に示すように、ターボチャージャ１は、主としてシャフト１０と、タービン２０と、コンプレッサ３０と、軸受ハウジング４０と、を具備する。

シャフト１０は、その長手方向（軸線方向）を前後方向へ向けて配置される。シャフト１０の一端（後端）にはコンプレッサホイール３２が固定され、シャフト１０の他端（前端）にはタービンホイール２２が固定される。このように、シャフト１０は、コンプレッサホイール３２とタービンホイール２２とを連結する。シャフト１０は、軸受ハウジング４０内に回動可能に支持される。

タービン２０は、軸受ハウジング４０の前方に配置される。タービン２０は、主としてタービンハウジング２１と、タービンホイール２２と、を具備する。

タービンハウジング２１は、タービンホイール２２を内包するものである。タービンハウジング２１は、軸受ハウジング４０の前端に固定され、タービンホイール２２を覆うように形成される。タービンホイール２２は、シャフト１０に固定され、当該シャフト１０と一体的に回動可能に構成される。

コンプレッサ３０は、軸受ハウジング４０の後方に配置される。コンプレッサ３０は、主としてコンプレッサハウジング３１と、コンプレッサホイール３２と、を具備する。

コンプレッサハウジング３１は、コンプレッサホイール３２を内包するものである。コンプレッサハウジング３１は、軸受ハウジング４０の後端に固定され、コンプレッサホイール３２を覆うように形成される。コンプレッサホイール３２は、シャフト１０に固定され、当該シャフト１０と一体的に回動可能に構成される。

軸受ハウジング４０は、シャフト１０を回動可能に支持するものである。軸受ハウジング４０には、主としてすべり軸受部４１と、スラスト軸受部４２と、給油油路４５と、が設けられる。

すべり軸受部４１は、シャフト１０を回動可能に支持する部分である。すべり軸受部４１は、円形断面を有し、軸受ハウジング４０を前後方向に貫通するように形成される。すべり軸受部４１には、シャフト１０を滑らかに回動させるためのすべり軸受４３が配置される。すべり軸受４３は、シャフト１０に外嵌される。

スラスト軸受部４２は、シャフト１０の軸線方向に作用するスラスト荷重を支承するための部分である。スラスト軸受部４２は、軸受ハウジング４０の後側面に形成される。より詳細には、軸受ハウジング４０の後側面には、前方へ向けて凹んだ凹部が形成される。そして、当該凹部により形成された空間が、スラスト軸受部４２となる。スラスト軸受部４２には、スラスト荷重を支承するためのスラスト軸受１００が配置される。
なお、スラスト軸受１００の構成については、後述する。

図１に示すように、給油油路４５は、すべり軸受４３及びスラスト軸受１００に潤滑油を供給（給油）するための孔である。給油油路４５は、軸受ハウジング４０の上側面に設けられたハウジング給油口４８から下方へ向けて延出される。そして、当該延出端部（下側端部）が、すべり軸受部４１に設けられた第一ハウジング吐出口４９に接続される。こうして、ハウジング給油口４８と第一ハウジング吐出口４９とが連通され、すべり軸受部４１（ひいては、すべり軸受４３）に潤滑油を供給することができる。

また、給油油路４５の上下中途部には、当該給油油路４５が分岐した第二給油油路４６が形成される。第二給油油路４６は、給油油路４５との分岐部から後方へ向けて延出される。そして、当該延出端部（後側端部）が、スラスト軸受部４２に設けられた第二ハウジング吐出口５０に接続される。こうして、ハウジング給油口４８と第二ハウジング吐出口５０とが連通され、スラスト軸受部４２（ひいては、スラスト軸受１００）に潤滑油を供給することができる。

このように構成されたターボチャージャ１においては、エンジンのシリンダ内で燃焼した後の高温の空気（排気）によって、タービンホイール２２が回動される。そして、当該タービンホイール２２の回動は、シャフト１０を介してコンプレッサホイール３２に伝達され、当該コンプレッサホイール３２が回動される。そして、コンプレッサホイール３２が回動することにより、圧縮された空気を前記エンジンのシリンダへと供給することができる。

次に、スラスト軸受１００の構成について、より詳細に説明する。

図１及び図２に示すスラスト軸受１００は、シャフト１０の軸線方向（前後方向）に作用するスラスト荷重を支承するための部材である。図２に示すように、スラスト軸受１００は、主として本体部１１０と、摺動部１２０と、により構成される。また、スラスト軸受１００には、潤滑油を流通させるための潤滑油路１３０（図７等参照）が設けられる。

図２及び図３に示す本体部１１０は、スラスト軸受１００の主たる構造体である。本体部１１０は、比較的安価な材料である鉄系材料により構成される。本体部１１０は、平板状に形成され、その板面を前後方向へ向けて配置される。本体部１１０は、正面視で開口する側を下方へ向けた略Ｃ字状に形成される。より詳細には、本体部１１０は、正面視で略真円形状の部材が、当該本体部１１０の中央部を残して下方から上方へ向けて切り欠いた形状に形成される。

本体部１１０には、取付孔１１１と、ピン孔１１２と、油路給入部１１３と、第一油路１１４と、が設けられる。

図２及び図３に示す取付孔１１１は、後述する摺動部１２０を取り付けるための孔である。取付孔１１１は、本体部１１０の略中央に、正面視で略真円状に形成される。取付孔１１１は、本体部１１０を前後方向に貫通し、その軸心を前後方向へ向けて形成される。取付孔１１１の内径は、摺動部１２０の外径よりも若干短くなるように形成される。

図２及び図３に示すピン孔１１２は、スラスト軸受１００の位置決めを行うための孔である。ピン孔１１２は、本体部１１０の左上部に、正面視で略真円状に形成される。ピン孔１１２は、本体部１１０を前後方向に貫通し、その軸心を前後方向へ向けて形成される。ピン孔１１２は、スラスト軸受１００が軸受ハウジング４０（より詳細には、スラスト軸受部４２）に配置された場合に、ピン（不図示）が挿通される。これにより、スラスト軸受１００の位置が決まり、当該スラスト軸受１００が回り止めされる。

図２及び図３に示す油路給入部１１３は、潤滑油路１３０に潤滑油を供給するためのものである。油路給入部１１３は、本体部１１０の上部中央であって、取付孔１１１の上方に形成される。油路給入部１１３は、本体部１１０の前側面から後方へ向けて切り欠いて形成される。より詳細には、油路給入部１１３は、頂点を上方へ向けた略円錐形状の後側半分の形状に形成され、本体部１１０の前側面から前方を臨むように開口される。図１に示すように、油路給入部１１３は、第二給油油路４６の第二ハウジング吐出口５０に対向して配置され、当該第二ハウジング吐出口５０に接続される。これにより、軸受ハウジング４０（給油油路４５及び第二給油油路４６）からスラスト軸受１００（油路給入部１１３）に潤滑油が供給可能となる。

図２及び図３に示す第一油路１１４は、潤滑油路１３０の一部であって、当該潤滑油路１３０の上流側を構成する油路である。第一油路１１４は、本体部１１０の内部に穿孔される。第一油路１１４は、油路給入部１１３の下側面に開口された第一油路給入口１１５から後下方へ向けて延出される。第一油路１１４の延出側端部（下流側端部）は、取付孔１１１の内周面の上側に開口された第一油路吐出口１１６に接続される。これにより、油路給入部１１３と取付孔１１１とが、第一油路１１４により連通される。すなわち、油路給入部１１３に供給された潤滑油が、第一油路１１４を流通して取付孔１１１に供給可能となる。

図２、図４及び図５に示す摺動部１２０は、後述する第一カラー１１及び第二カラー１２と摺動する（摺動面を有する）部材である。摺動部１２０は、（前記鉄系材料と比較して）比較的優れた耐焼き付き性や耐摩耗性を有する摺動材料により構成される。本実施形態では、摺動部１２０は、摺動材料としての銅系材料により構成される。摺動部１２０は、平板状に形成され、その板面を前後方向へ向けて配置される。摺動部１２０は、正面視で略円環状に形成される。摺動部１２０の外径は、本体部１１０の取付孔１１１の内径よりも若干長くなるように形成される。また、摺動部１２０の前後方向（幅方向）の長さは、本体部１１０の前後方向の長さと略同一か、又は若干長くなるように形成される。

摺動部１２０には、挿通孔１２３と、テーパ部１２４と、溝部１２５と、第三油路１２６と、が設けられる。

図２、図４及び図５に示す挿通孔１２３は、（後述する第二カラー１２を介して）シャフト１０を挿通させるための孔である。挿通孔１２３は、摺動部１２０の略中央に、正面視で略真円状に形成される。挿通孔１２３は、摺動部１２０を前後方向に貫通し、その軸心を前後方向へ向けて形成される。挿通孔１２３の内径は、後述する第二カラー１２の円筒部１２ａの外径よりも若干長くなるように形成される。こうして、スラスト軸受１００が軸受ハウジング４０に配置された場合に、挿通孔１２３と第二カラー１２の円筒部１２ａとの間に隙間が形成される（図１０参照）。

図２及び図４に示すテーパ部１２４は、シャフト１０の軸線方向に作用するスラスト荷重を支承するための部位である。テーパ部１２４は、摺動部１２０の前側面及び後側面にそれぞれ形成される。より詳細には、テーパ部１２４は、摺動部１２０の前側面及び後側面が、周方向へ向けて緩やかに傾斜した部位として形成される。テーパ部１２４は、摺動部１２０の前側面及び後側面に、周方向に適宜の間隔をあけて（テーパ部１２４よりも周方向に短く設定されたフラット部を挟んで）複数形成される。本実施形態では、テーパ部１２４は、摺動部１２０の前側面及び後側面に、それぞれ４つ（図中における色付きの部分）形成される。

図２、図４及び図５に示す溝部１２５は、摺動部１２０の外周縁部に形成される。溝部１２５は、摺動部１２０の外周縁部の前後方向（幅方向）中央部が、周方向に亘って内側に向けて凹んで形成される。こうして、摺動部１２０の外周縁部の前部には、当該摺動部１２０の前側面が外径方向に延出して形成された前側延出部１２１が形成される。また、摺動部１２０の外周縁部の後部には、当該摺動部１２０の後側面が外径方向に延出して形成された後側延出部１２２が形成される。そして、前側延出部１２１と後側延出部１２２との間の隙間が、溝部１２５として形成される。溝部１２５は、摺動部１２０の外周縁部の周方向に延出され、一側端部と他側端部とが連通される。こうして、溝部１２５は、正面視で略円環状に形成される。

図４及び図５に示す第三油路１２６は、潤滑油路１３０の一部であって、当該潤滑油路１３０の下流側を構成する油路である。第三油路１２６は、摺動部１２０の内部に穿孔される。第三油路１２６は、溝部１２５の上部の底面に開口された第三油路給入口１２７から真下方へ向けて延出される。すなわち、第三油路１２６は、上下方向に延出して形成されるものであり、挿通孔１２３の軸心（前後）方向に対して垂直方向に向けて設けられる。なお、第三油路給入口１２７は、溝部１２５の上部の底面において、前後方向（幅方向）中央部に形成される。第三油路１２６の延出側端部（下流側端部）は、挿通孔１２３の内周面の上側に開口された第三油路吐出口１２８に接続される。これにより、溝部１２５と挿通孔１２３とが、第三油路１２６により連通される。すなわち、後述する溝部１２５に充填された潤滑油は、第三油路１２６を介して挿通孔１２３に供給可能となる。

以下では、摺動部１２０の本体部１１０への取り付けの構成について説明する。

図２に示すように、摺動部１２０は、本体部１１０の取付孔１１１に取り付けられる。より詳細には、摺動部１２０は、本体部１１０の取付孔１１１に圧入されることにより、当該取付孔１１１に取り付けられる。前述したように、摺動部１２０の外径は、本体部１１０の取付孔１１１の内径よりも若干長く形成されている。すなわち、摺動部１２０の外径において前記若干長く形成された部分が、圧入の締め代として構成される。こうして、摺動部１２０が本体部１１０の取付孔１１１に圧入されると、摺動部１２０の外周面（より詳細には、前側延出部１２１及び後側延出部１２２の外周面）と本体部１１０の取付孔１１１の内周面とが略隙間無く密着することになる。

こうして、図６及び図７に示すように、スラスト軸受１００は、摺動部１２０が本体部１１０に取り付けられると、前側面及び後側面が面一である略平板状に形成され、その板面を前後方向へ向けて配置される。

なお、本実施形態では、摺動部１２０の本体部１１０への取り付けは圧入により行うものとしたが、これに限定するものではない。すなわち、摺動部１２０の本体部１１０への取り付けは、溶接等、他の方法により行われてもよい。

以下では、前述したように摺動部１２０が本体部１１０へ取り付けられた状態における溝部１２５の構成について、図７及び図８を用いて説明する。

前述したように摺動部１２０が本体部１１０に取り付けられた場合、当該摺動部１２０の溝部１２５の開口部（すなわち、前側延出部１２１と後側延出部１２２との間の隙間）は、当該本体部１１０の取付孔１１１の内周面により閉塞される。すなわち、図７に示すように、溝部１２５は、側面断面視で略四角形状の密閉された空間として区画されることになる。なお、当該空間には、後述するように潤滑油が充填される。以下では、前記空間（溝部１２５及び取付孔１１１の内周面により区画された空間）を「第二油路１２９」と称する。

このように、第二油路１２９は、溝部１２５及び取付孔１１１の内周面により区画された空間である。すなわち、第二油路１２９は、溝部１２５と同様に、摺動部１２０の外周縁部の周方向に延出され、一側端部と他側端部とが連通される。こうして、図８（ｂ）に示すように、第二油路１２９は、正面視で略円環状に形成される。なお、摺動部１２０の外周面（より詳細には、前側延出部１２１及び後側延出部１２２の外周面）と本体部１１０の取付孔１１１の内周面とは略隙間無く密着（当接）されるので、第二油路１２９に潤滑油が充填された場合に、当該充填された潤滑油が漏れないように構成される。

以下では、前述したように摺動部１２０が本体部１１０へ取り付けられた状態における潤滑油路１３０の構成について、図７及び図８を用いて説明する。

図７及び図８に示す潤滑油路１３０は、潤滑油を流通させるための油路である。より詳細には、潤滑油路１３０は、軸受ハウジング４０の給油油路４５及び第二給油油路４６により油路給入部１１３に供給された潤滑油を、摺動部１２０（より詳細には、第一カラー１１及び第二カラー１２との摺動面）に供給するための油路である。潤滑油路１３０は、本体部１１０に設けられた前記第一油路１１４と、摺動部１２０の溝部１２５と本体部１１０の取付孔１１１の内周面とにより区画された前記第二油路１２９と、摺動部１２０に設けられた前記第三油路１２６と、により構成される。

図７及び図８に示すように、第一油路１１４は、側面視で斜めに傾いた直線状に形成される。そして、第一油路１１４の第一油路吐出口１１６は、第二油路１２９（すなわち、摺動部１２０の溝部１２５）内を臨むように形成される。また、第三油路１２６は、側面視で上下方向に延出された直線状に形成される。そして、第三油路１２６の第三油路給入口１２７は、第一油路１１４の第一油路吐出口１１６の真下方よりも若干前方に配置され、第二油路１２９内を臨むように形成される。すなわち、第一油路１１４の第一油路吐出口１１６と第三油路１２６の第三油路給入口とは、側面視で前後方向にずれて配置されるとともに、第二油路１２９を介して概ね対向するように形成される。

こうして、図８（ｂ）に示すように、潤滑油路１３０は、全体として、第一油路１１４及び第三油路１２６により形成された概ね上下方向に延出した細長い油路に対して、略円環状に形成された油路（第二油路１２９）の上部中央が交わるように形成される。

以下では、スラスト軸受１００がターボチャージャ１に配置される場合の配置構成について、図９及び図１０を用いて説明する。

図９及び図１０に示すように、スラスト軸受１００は、ターボチャージャ１（より詳細には、軸受ハウジング４０のスラスト軸受部４２）に配置された場合、第一カラー１１及び第二カラー１２を介してシャフト１０に外嵌される。

まず、第一カラー１１及び第二カラー１２の構成について説明する。

図９及び図１０に示すように、第一カラー１１は、その軸線方向を前後方向へ向けた円筒部１１ａと、当該円筒部１１ａの前端部から外方へ向けて延出した延出部１１ｂと、により構成される。また、第二カラー１２は、その軸線方向を前後方向へ向けた円筒部１２ａと、当該円筒部１２ａの前端部から外方へ向けて延出した延出部１２ｂと、により構成される。

第一カラー１１及び第二カラー１２は、前後方向に並設される。より詳細には、第一カラー１１及び第二カラー１２はそれぞれシャフト１０に外嵌され、第一カラー１１の前端部と第二カラー１２の後端部とが当接するように配置される。第一カラー１１及び第二カラー１２は、シャフト１０に固定され、当該シャフト１０と一体的に回動可能に構成される。

次に、スラスト軸受１００と、第一カラー１１及び第二カラー１２との配置構成について説明する。

図９及び図１０に示すように、スラスト軸受１００がターボチャージャ１（より詳細には、軸受ハウジング４０のスラスト軸受部４２）に配置された場合、スラスト軸受１００は、前後方向において第一カラー１１と第二カラー１２との間に介挿される。そして、スラスト軸受１００の挿通孔１２３には、第二カラー１２の円筒部１２ａが前方から挿通される。なお、スラスト軸受１００の挿通孔１２３の内周面と、第二カラー１２の円筒部１２ａの外周面との間には、若干の隙間が形成される。

こうして、シャフト１０が回動すると、当該シャフト１０に固定された第二カラー１２は、円筒部１２ａとスラスト軸受１００の挿通孔１２３との間に若干の隙間が形成された状態で、当該シャフト１０と共に回動することになる。

また、スラスト軸受１００は、第一カラー１１と対向して配置される。より詳細には、スラスト軸受１００は、第一カラー１１の延出部１１ｂの直ぐ前方に配置される。そして、スラスト軸受１００は、摺動部１２０が第一カラー１１の延出部１１ｂと前後方向に対向し、摺動部１２０の後側面が第一カラー１１の延出部１１ｂの前側面と略当接する。

また、スラスト軸受１００は、第二カラー１２と対向して配置される。より詳細には、スラスト軸受１００は、第二カラー１２の延出部１２ｂの直ぐ後方に配置される。そして、スラスト軸受１００は、摺動部１２０が第二カラー１２の延出部１２ｂと前後方向に対向し、摺動部１２０の前側面が第二カラー１２の延出部１２ｂの後側面と略当接する。

こうして、シャフト１０が回動すると、当該シャフト１０に固定された第一カラー１１及び第二カラー１２は、その延出部１１ｂ及び延出部１２ｂがスラスト軸受１００の摺動部１２０の前側面及び後側面と略当接した状態で回動（摺動）することになる。このように、スラスト軸受１００の摺動部１２０の前側面及び後側面は、第一カラー１１及び第二カラー１２との摺動面となる。

以下では、スラスト軸受１００に供給された潤滑油の流通態様について、図１１及び図１２を用いて説明する。

スラスト軸受１００には、軸受ハウジング４０の給油油路４５及び第二給油油路４６により潤滑油が供給される。そして、スラスト軸受１００に供給された潤滑油は、潤滑油路１３０を流通して、摺動部１２０の第一カラー１１及び第二カラー１２との摺動面に供給される。

より詳細には、軸受ハウジング４０の給油油路４５及び第二給油油路４６からの潤滑油は、まずスラスト軸受１００の油路給入部１１３に供給される。そして、図１１（ａ）に示すように、油路給入部１１３に供給された潤滑油は、第一油路給入口１１５を介して第一油路１１４に給入される。そして、第一油路１１４に給入された潤滑油は、当該第一油路１１４を下流側へ向けて流通する。

そして、図１１（ｂ）に示すように、第一油路１１４を下流側へ向けて流通した潤滑油は、第一油路吐出口１１６を介して第二油路１２９に吐出される。第二油路１２９に吐出された潤滑油は、当該第二油路１２９が充填されるまで、当該第二油路１２９に滞留する。すなわち、第二油路１２９に吐出された潤滑油は、当該第二油路１２９を下部へ向けて流通する。そして、下部へ向けて流通した潤滑油が当該第二油路１２９の下部から徐々に滞留し、第二油路１２９が潤滑油により充填されることになる。

なお、前述したように、第一油路１１４の第一油路吐出口１１６と第三油路１２６の第三油路給入口１２７とは第二油路１２９を介して概ね対向するように形成されているため、第一油路吐出口１１６から第二油路１２９に吐出された潤滑油の一部は、当該第二油路１２９を下部へ向けて流通するのではなく、第三油路給入口１２７を介して第三油路１２６に給入される。

そして、図１２（ａ）に示すように、第二油路１２９に充填された潤滑油は、第三油路給入口１２７を介して第三油路１２６に給入される。そして、第三油路１２６に給入された潤滑油は、当該第三油路１２６を下流側へ向けて流通する。

そして、図１２（ｂ）に示すように、第三油路１２６を下流側へ向けて流通した潤滑油は、第三油路吐出口１２８を介して摺動部１２０の挿通孔１２３の内周面に吐出される。挿通孔１２３の内周面に吐出された潤滑油は、当該挿通孔１２３の内周面と第二カラー１２の円筒部１２ａとの間に形成された隙間を充填する。そして、潤滑油は、当該隙間を充填すると共に、第一カラー１１の延出部１１ｂ及び第二カラー１２の延出部１２ｂと、摺動部１２０の前側面及び後側面との間の略当接された隙間を流通する。

このように、スラスト軸受１００に供給された潤滑油は、潤滑油路１３０を流通して、第一カラー１１の延出部１１ｂ及び第二カラー１２の延出部１２ｂと、摺動部１２０の前側面及び後側面との間の略当接された隙間、すなわち摺動部１２０の摺動面に供給されることになる。

なお、摺動部１２０の摺動面に供給された潤滑油は、当該摺動面のテーパ部１２４に供給される。そして、テーパ部１２４に潤滑油が供給されると、シャフト１０に固定された第一カラー１１及び第二カラー１２がスラスト軸受１００に対して相対的に回動することにより、当該テーパ部１２４に供給された潤滑油の圧力が高くなる。そして、シャフト１０の軸線方向に作用するスラスト荷重が生じたとしても、当該スラスト荷重を抑制する方向へ向けての圧力が生じることになる。その結果、スラスト軸受１００は、シャフト１０の軸線方向に作用するスラスト荷重を支承することができ、摺動部１２０（摺動面）における焼き付きや異常摩耗（損傷）等を防止することができる。

以上のように、本発明の第一実施形態に係るスラスト軸受１００は、
シャフト１０に設けられたスラストカラー（第一カラー１１及び第二カラー１２）に対向して配置されるスラスト軸受であって、
摺動材料により形成され、前記スラストカラー（第一カラー１１及び第二カラー１２）に対して摺動する第一部材（摺動部１２０）と、
前記摺動材料とは異なる材料により形成され、前記第一部材（摺動部１２０）に外嵌される第二部材（本体部１１０）と、
を具備するものである。

このような構成により、スラストカラー（第一カラー１１及び第二カラー１２）との摺動面を有する第一部材（摺動部１２０）を摺動部材（銅系材料）により形成し、その他の（スラストカラーと摺動しない）面を有する第二部材（本体部１１０）を当該摺動部材よりも比較的安価な材料（鉄系材料）により形成することができるので、製造コストを比較的安くすることができ、且つ当該スラストカラー（第一カラー１１及び第二カラー１２）との摺動面における焼き付きや異常摩耗（損傷）等を充分に防止することができる。

また、スラスト軸受１００においては、
前記第一部材（摺動部１２０）の外周縁部には、幅方向中央部が内側へ向けて凹んだ溝部１２５が設けられるものである。

ここで、ターボチャージャ１は、特にタービン２０側がエンジンのシリンダからの排気により高温となり易く、ひいては当該ターボチャージャ１全体が高温となり易い構成となっている。

本実施形態において、スラスト軸受１００を構成する摺動部１２０及び本体部１１０は異なる材料により構成され、それぞれの熱膨張係数も異なっている。より詳細には、銅系材料により構成される摺動部１２０は、鉄系材料により構成される本体部１１０よりも熱膨張係数が大きい。したがって、ターボチャージャ１が高温となると、摺動部１２０は本体部１１０よりも熱膨張して変形し易い構成となっている。

ここで、図１３は、ターボチャージャ１が高温となり、摺動部１２０が熱膨張して変形した状態を示している。なお、図１３中における一点鎖線は、摺動部１２０が熱膨張して変形する前の状態の、溝部１２５の内側面（前側延出部１２１の後側面及び後側延出部１２２の前側面）の位置を示している。このように、摺動部１２０が熱膨張して変形する場合、摺動部１２０のうち最も幅の小さい箇所である溝部１２５（より詳細には、前側延出部１２１及び後側延出部１２２）が、幅方向（前後方向）に太くなるように（溝部１２５の内径が狭まるように）変形する（図１３中の黒色矢印参照）。すなわち、摺動部１２０が熱膨張して変形する場合、外径方向へ変形し難くして、ひいては摺動部１２０の外径方向に配置される本体部１１０への影響を軽減させることができる。

このように、前述したような構成により、例えば第一部材（摺動部１２０）が第二部材（本体部１１０）よりも熱膨張係数が大きい材料である場合に、当該第一部材（摺動部１２０）が熱膨張すると溝部１２５の内径が狭まるように（幅方向に）変形することになり、第二部材（本体部１１０）への影響を低減させることができる。

また、スラスト軸受１００においては、
前記溝部１２５は、前記外周縁部の周方向に延出され、一側端部と他側端部とが連通するものである。

このような構成により、溝部１２５は正面視で円環状となる。すなわち、溝部１２５は一側端部と他側端部とが連通することにより、当該第一部材（摺動部１２０）の外周縁部を一周することになり、摺動部１２０が熱膨張して変形した場合であっても、第二部材（本体部１１０）への影響をより低減させることができる。

また、スラスト軸受１００においては、
前記第一部材（摺動部１２０）の前記スラストカラー（第一カラー１１及び第二カラー１２）との摺動面（摺動部１２０の前側面及び後側面）に潤滑油を供給するための潤滑油路１３０を具備し、
前記潤滑油路１３０には、前記第一部材（摺動部１２０）に形成される第一部材油路（第二油路１２９及び第三油路１２６）を含み、
前記第一部材油路には、当該第一部材油路の一部として前記溝部１２５（第二油路１２９）が用いられるものである。

ここで、図１３は、第二油路１２９が潤滑油により充填された状態を示している。図１３に示すように、第二油路１２９に充填された潤滑油がスラスト軸受１００よりも低温である場合には、当該充填された潤滑油により当該スラスト軸受１００（特に、摺動部１２０）の熱を奪い、当該スラスト軸受１００（特に、摺動部１２０）を冷却することができる（図１３中の白色矢印参照）。

また、第二油路１２９には第一油路１１４から常に新しい潤滑油が供給されるため、当該潤滑油による冷却効果を継続させることができる。

このように、前述したような構成により、溝部１２５（第二油路１２９）に潤滑油が流通することにより、第一部材（摺動部１２０）を冷却することができる。

また、スラスト軸受１００においては、
前記潤滑油路１３０には、前記第二部材（本体部１１０）に形成される第二部材油路（第一油路１１４）を含み、
前記第二部材油路（第一油路１１４）の吐出口（第一油路吐出口１１６）は、前記溝部１２５（第二油路１２９）内を臨むように形成され、
前記第一部材油路には、前記溝部１２５（第二油路１２９）と前記シャフト１０に挿通される挿通孔１２３とを連通する連通路（第三油路１２６）が設けられるものである。

ここで、図１８は、従来のスラスト軸受９００の構成を示している。従来のスラスト軸受９００は、その内部に潤滑油路９１０が形成される。そして、潤滑油路９１０の潤滑油給入口９２０は、スラスト軸受９００の前上部に形成されている。他方、潤滑油路９１０の潤滑油吐出口９３０は、スラスト軸受９００の貫通孔９４０の内周面の後部に形成されている。こうして、潤滑油給入口９２０と潤滑油吐出口９３０とを結ぶ潤滑油路９１０は、上下方向（スラスト軸受９００の板面方向）に対して若干傾斜した斜め方向に形成されることになる。このように、従来のスラスト軸受９００は、比較的細長い一本の潤滑油路９１０をドリル加工により斜め方向に形成する必要があり、その加工が困難であった。

これに対して、本実施形態では、スラスト軸受１００は、摺動部１２０及び本体部１１０が別体により構成される。そして、摺動部１２０には、潤滑油路１３０の一部として溝部１２５及び第三油路１２６がそれぞれ形成される。また、本体部１１０には、潤滑油路１３０の一部として第一油路１１４が形成される。そして、潤滑油路１３０は、摺動部１２０が本体部１１０へ取り付けられることにより形成される。したがって、スラスト軸受１００は、潤滑油路１３０を形成するために、従来のスラスト軸受９００のように比較的細長い一本の潤滑油路９１０をドリル加工により斜め方向に形成する必要が無い。すなわち、スラスト軸受１００の潤滑油路１３０は、比較的短い長さの油路（第一油路１１４及び第三油路１２６）を組み合わせて形成されるので、その加工を容易とすることができる。

また、スラスト軸受１００においては、
前記第一部材油路の連通路（第三油路１２６）は、前記溝部１２５の幅方向中央部から前記挿通孔１２３の軸心方向に対して垂直方向に向けて設けられるものである。

こうして、第三油路１２６は、挿通孔１２３の軸心（前後）方向に対して垂直方向に向けて設けられるため、例えば挿通孔１２３の軸心（前後）方向に対して垂直方向から傾いた方向（斜め方向）に設けられる場合よりも容易に形成することができる。
また、第三油路１２６は、第一油路１１４と合わせて同一直線状に形成されていなくても（具体的には、第一油路１１４の第一油路吐出口１１６と第三油路１２６の第三油路給入口とが側面視で前後方向にずれて配置されていても）摺動部１２０の摺動面に潤滑油を供給することができる。つまり、摺動部１２０を本体部１１０へ取り付けるときに、摺動部１２０と本体部１１０との位置合わせを精密に行わなくても摺動部１２０の摺動面に潤滑油を供給することができるため、当該位置合わせを精密に行う必要が無く、その加工をより容易とすることができる。

また、スラスト軸受１００においては、
前記スラスト軸受１００は、ターボチャージャ１に用いられるものである。

このような構成により、ターボチャージャ１は、製造コストを比較的安くすることができ、且つスラスト軸受１００とスラストカラー（第一カラー１１及び第二カラー１２）との摺動面における焼き付きや異常摩耗（損傷）等を充分に防止することができる。

なお、本実施形態における銅系材料は、本発明に係る「摺動材料」の一実施形態である。本発明に係る「摺動材料」は、銅系材料に限定するものではなく、比較的優れた耐焼き付き性や耐摩耗性を有する材料であればよい。
また、本実施形態に係る鉄系材料は、本発明に係る「前記摺動材料とは異なる材料」の一実施形態である。本発明に係る「前記摺動材料とは異なる材料」とは、鉄系材料に限定するものではなく、比較的優れた耐焼き付き性や耐摩耗性を有していなくても、比較的安価な材料であることが望ましい。

なお、第一カラー１１及び第二カラー１２は、本発明に係る「スラストカラー」の一実施形態である。本発明に係る「スラストカラー」の構成は、第一カラー１１及び第二カラー１２の構成に限定するものではない。例えば、本発明に係る「スラストカラー」は、２つのカラーから構成されるのではなく、１つのカラーから構成されてもよい。

また、摺動部１２０は、本発明に係る「第一部材」の一実施形態である。本発明に係る「第一部材」の構成は、摺動部１２０の構成に限定するものではない。例えば、本発明に係る「第一部材」は、外周縁部の形状が正面視で略矩形状であってもよい。
また、溝部１２５は、本発明に係る「溝部」の一実施形態である。本発明に係る「溝部」の構成は、溝部１２５の構成に限定するものではない。例えば、本発明に係る「溝部」は、断面視で略Ｕ字状に凹んだ形状であってもよい。

また、本体部１１０は、本発明に係る「第二部材」の一実施形態である。本発明に係る「第二部材」の構成は、本体部１１０の構成に限定するものではない。

また、潤滑油路１３０は、本発明に係る「潤滑油路」の一実施形態である。また、第二油路１２９及び第三油路１２６は、本発明に係る「第一部材油路」の一実施形態である。また、第三油路１２６は、本発明に係る「連通路」の一実施形態である。また、第一油路１１４は、本発明に係る「第二部材油路」の一実施形態である。本発明に係るこれらの構成は、本実施形態に係る構成に限定するものではない。

以下では、本発明の第二実施形態に係るスラスト軸受２００の構成について、図１４から図１６を用いて説明する。

図１４及び図１５（ａ）に示すように、第二実施形態に係るスラスト軸受２００の構成においては、第三油路１２６が溝部１２５の上部に形成されるのではなく、溝部１２５の下部に形成される。

このような構成により、図１５（ａ）に示すように、第一油路１１４から第二油路１２９に供給された潤滑油は、当該第二油路１２９の上部から下部まで左右に分かれて流通した後に、第三油路１２６に給入されることになる。したがって、第二油路１２９には第一油路１１４から供給された新しい潤滑油が常に流通することになため、潤滑油による冷却効果をより高めることができる。

なお、図１５（ｂ）に示すように、第三油路１２６は、１つだけ形成するのではなく、複数形成してもよい。これによって、スラスト軸受２００の摺動部１２０において、潤滑油が必要とする箇所に、必要な量だけ当該潤滑油を供給することができる。

また、図１６に示すように、スラスト軸受２００は、摺動部１２０の幅方向（前後方向）の長さＷ２が、本体部１１０の幅方向（前後方向）長さＷ１よりも長くなるように形成されてもよい。これによって、摺動部１２０の第一カラー１１及び第二カラー１２との摺動面が摩耗した場合であっても、摺動部１２０の幅方向の長さが本体部１１０の幅方向の長さよりも短くなり難くし、例えば第一カラー１１及び第二カラー１２が摺動部１２０の摺動面以外の箇所と摺動することを防止することができる。

以下では、本発明の第三実施形態に係るスラスト軸受３００の構成について、図１７を用いて説明する。

図１７に示すように、第三実施形態に係るスラスト軸受３００の構成においては、前記第二部材油路（第一油路１１４）と、前記第一部材油路の連通路（第三油路１２６）とは、同一直線状に形成されるものである。

こうして、第一油路１１４と第三油路１２６とが同一直線状に形成されることにより、第一油路吐出口１１６と第三油路給入口１２７とが近くに配置される。すなわち、第一油路吐出口１１６と第三油路給入口１２７とが対向し、第一油路吐出口１１６から吐出された潤滑油の吐出方向に第三油路吐出口１２８が配置されるため、第一油路吐出口１１６を介して当該第二油路１２９に吐出される潤滑油により、第三油路給入口１２７を介して第三油路１２６に潤滑油を給入し易くすることができる。

このように、前述したような構成により、比較的低い圧力であっても潤滑油をシャフト１０に挿通される挿通孔１２３まで供給することができる。すなわち、潤滑油を供給するための油圧ポンプ等（不図示）を小型化することができる。

１ターボチャージャ
１１第一カラー
１２第二カラー
１００スラスト軸受
１１０本体部
１１４第一油路
１１６第一油路吐出口
１２０摺動部
１２３挿通孔
１２５溝部
１２６第三油路
１２９第二油路
１３０潤滑油路

Claims

シャフトに設けられたスラストカラーに前後方向に対向して配置されるスラスト軸受であって、
摺動材料により形成され、前記スラストカラーに対して摺動する第一部材と、
前記摺動材料とは異なる材料により形成され、前記第一部材に外嵌される第二部材と、
を具備し、
前記第一部材の外周縁部には、幅方向中央部が内側へ向けて凹むと共に、前記第一部材の前記スラストカラーとの摺動面と前記シャフトの軸方向において重複して配置された溝部が設けられ、
前記溝部は、前記外周縁部の周方向に延出され、全周にわたって形成されることにより一側端部と他側端部とが連通し、
前記第一部材の前記スラストカラーとの摺動面に潤滑油を供給するための潤滑油路を具備し、
前記潤滑油路には、前記第一部材に形成される第一部材油路を含み、
前記第一部材油路には、当該第一部材油路の一部として前記溝部が用いられ、
前記潤滑油路には、前記第二部材に形成される第二部材油路を含み、
前記第二部材油路の吐出口は、前記溝部の上部の天面に前記溝部内を臨むように形成され、
前記第一部材油路には、前記溝部と前記シャフトに挿通される挿通孔とを連通する連通路が設けられ、
前記連通路の給入口は、前記溝部の上部の底面に形成され、
前記溝部は、前記第二部材油路の吐出口及び前記連通路の給入口以外が密閉された空間として形成される、
ことを特徴とするスラスト軸受。
前記第一部材油路の連通路は、前記溝部の幅方向中央部から前記挿通孔の軸心方向に対して垂直方向に向けて設けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のスラスト軸受。
前記スラスト軸受は、ターボチャージャに用いられる、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスラスト軸受。