JP6250787B2

JP6250787B2 - 浮動ブッシュ軸受装置、及び、該軸受装置を備えるターボチャージャ

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Publication number: JP6250787B2
Application number: JP2016504923A
Authority: JP
Inventors: 貴也二江; 西岡　忠相; 忠相西岡; 崇南部; 林　慎之; 慎之林; 鈴木　浩; 浩鈴木
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2017-12-20
Anticipated expiration: 2034-02-27
Also published as: EP3321527A1; EP3112707A1; EP3321527B1; EP3112707A4; CN105940229A; CN105940229B; WO2015128978A1; US10330152B2; US20170009810A1; EP3112707B1; JPWO2015128978A1

Description

本開示は、浮動ブッシュ軸受装置、及び、該軸受装置を備えるターボチャージャに関する。

例えば自動車用のターボチャージャは、タービンとコンプレッサを備え、タービンのタービン動翼とコンプレッサのインペラがロータ軸を介して連結される。ロータ軸は、径方向の荷重を支持するラジアル軸受によって回転可能に支持される。
例えば特許文献１に記載されたラジアル軸受は、浮動ブッシュ軸受であり、浮動ブッシュ軸受は、ロータ軸に隙間をもって嵌合される浮動ブッシュを有する。浮動ブッシュは、軸受孔内に配置され、軸受孔の内周面には油路（給油孔）が開口している。

浮動ブッシュは、該浮動ブッシュを径方向斜めに貫通する複数の潤滑油用連通孔を有し、給油孔を通じて軸受孔内に供給された潤滑油は、浮動ブッシュの潤滑油用連通孔を通じて浮動ブッシュの内側に流入する。なお、潤滑油用連通孔が開口する浮動ブッシュの外周面の中央域は凹面に形成されており、該凹面によって、浮動ブッシュの外周面には、全周に渡って幅が一定の周方向溝が形成されている。

特許第５３３７２２７号公報

特許文献１の浮動ブッシュ軸受では、浮動ブッシュの外周面に全周に渡って周方向溝を設けることで、各潤滑油連通孔に対し潤滑油が円滑に供給されるという効果が得られる。
ところで、浮動ブッシュ軸受では、軸受孔の内周面に開口した給油孔から潤滑油を浮動ブッシュに向けて供給することにより、浮動ブッシュの周方向にて潤滑油の静圧に分布を生じさせている。この潤滑油の静圧分布により、浮動ブッシュ及びロータ軸が径方向にて軸受孔の内周面に向かって一方向に押され、ロータ軸の不安定振動が抑制される。

この点に関し、浮動ブッシュの外周面に全周に渡って周方向溝を設けた場合、給油孔から供給された潤滑油が周方向溝を通じて分散され、周方向での潤滑油の静圧分布の差が小さくなり、押し付け力が弱くなってしまう。
そこで、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、浮動ブッシュの外周面に全周に渡って周方向溝を設けながら、潤滑油による浮動ブッシュに対する押し付け力が確保されて振動が抑制される浮動ブッシュ軸受装置、及び、該軸受装置を備えるターボチャージャを提供することにある。

本発明の少なくとも一実施形態に係る浮動ブッシュ軸受装置は、
軸受孔を有するケーシングと、
前記軸受孔内に回転可能に配置された回転軸と、
前記軸受孔内に回転可能に配置され、前記回転軸を囲む浮動ブッシュと、
前記軸受孔の内周面に開口する潤滑油の給油孔と、
前記浮動ブッシュに形成され、前記浮動ブッシュの内周面と外周面の間をそれぞれ延び、前記浮動ブッシュの周方向に間隔を存して配列された複数の連通孔と、
前記浮動ブッシュの外周面又は前記軸受孔の内周面に形成され、前記複数の連通孔の開口を通過するか又は前記複数の連通孔の開口と対向して、前記浮動ブッシュの外周面又は前記軸受孔の内周面の全周に渡って延在する周方向溝とを備え、
前記周方向溝は、周方向位置に応じて異なる断面積を有する。

この構成によれば、周方向溝の断面積が、周方向位置に応じて異なっており、一つ以上の部分で断面積が相対的に小さくなっている。該一つ以上の部分の断面積が相対的に小さくなっていることによって、周方向溝内での潤滑油の流れが抑制され、給油孔の開口近傍における潤滑油の圧力低下が抑制される。この結果として、給油孔から供給される潤滑油によって浮動ブッシュを一方向に押し付けることができる。
一方、この構成によれば、断面積が相対的に狭くなった部分が存在する一方で、断面積が相対的に大きくなっている部分が存在する。この断面積が大きくなっている部分に潤滑油が一時的に蓄えられることで、断面積が小さい部分が存在していても、連通孔を通じて浮動ブッシュの内部に十分な量の潤滑油を供給することができる。

幾つかの実施形態では、前記周方向溝は、前記浮動ブッシュの外周面に形成され、
前記周方向溝は、前記浮動ブッシュの周方向にて前記複数の連通孔の開口と位置がそれぞれ重なる複数の第１領域と、前記複数の第１領域間をそれぞれ延びる複数の第２領域とを有し、
前記複数の第１領域の各々の断面積は、前記複数の第２領域の各々の断面積よりも大きい。

この構成によれば、連通孔の開口と位置が重なる第１領域の断面積を、第１領域間を延びる第２領域の断面積よりも大きくすることで、第１領域に相対的に多量の潤滑油を蓄えることができる。つまり、連通孔近傍に十分な量の潤滑油を蓄えることができる。この結果として、連通孔を通じて浮動ブッシュの内部に十分な量の潤滑油を供給することができる。

幾つかの実施形態では、前記周方向溝は、前記軸受孔の内周面に形成され、
前記周方向溝は、前記軸受孔の周方向にて前記複数の連通孔の間隔に対応して設けられた複数の第１領域と、前記複数の第１領域間をそれぞれ延びる複数の第２領域とを有し、
前記複数の第１領域の各々の断面積は、前記複数の第２領域の各々の断面積よりも大きい。

この構成によれば、連通孔の周方向間隔に対応して設けられた第１領域の断面積を、第１領域間を延びる第２領域の断面積よりも大きくすることで、第１領域に相対的に多量の潤滑油を蓄えることができる。つまり、連通孔近傍に十分な量の潤滑油を蓄えることができる。この結果として、連通孔を通じて浮動ブッシュの内部に十分な量の潤滑油を供給することができる。

幾つかの実施形態では、前記複数の第１領域の各々の幅は前記複数の第２領域の各々の幅よりも大きい。
この構成によれば、第１領域の幅を第２領域の幅よりも大きくすることで、第１領域の断面積を第２領域の断面積よりも容易に大きくすることができる。

幾つかの実施形態では、前記複数の第１領域の各々の幅は前記複数の連通孔の各々の幅の０．９倍以上１．３倍以下の範囲に入っており、
前記複数の第１領域のうち少なくとも一つは、前記周方向溝の幅が最大幅となる部分を含み、
前記複数の第２領域の各々の幅は前記周方向溝の最大幅の０．２倍以上０．４倍以下の範囲に入っている。

この構成によれば、第１領域の幅が連通孔の各々の幅の０．９倍以上１．３倍以下の範囲であるため、第１領域に十分な量の潤滑油を蓄えることができる。
一方、第２領域の幅が周方向溝の最大幅の０．２倍以上０．４倍以下であるため、第２領域において、周方向での潤滑油の流れを確実に規制することができる。

幾つかの実施形態では、前記複数の第１領域は複数の凹部によってそれぞれ形成され、
前記複数の凹部の各々の開口形状は、円形、楕円形又は矩形のうちいずれか一つである。
この構成によれば、第１領域の開口形状が円形、楕円形又は矩形であるため、第１領域を容易に形成することができる。

幾つかの実施形態では、前記周方向溝の一の部分の断面積は、前記一の部分と１８０°反対側の他の部分の断面積と略等しい。
この構成によれば、周方向位置に応じて幅が変化する周方向溝を形成したことにより浮動ブッシュの重量バランスが崩れることが防止され、周方向溝を形成したことによる振動の発生を防止することができる。

幾つかの実施形態では、前記複数の第１領域の各々の深さは前記複数の第２領域の各々の深さよりも深い。
この構成によれば、第１領域の深さを第２領域の深さよりも大きくすることで、第１領域の断面積を第２領域の断面積よりも容易に大きくすることができる。
また、この構成によれば、第１領域の深さを第２領域に比べて相対的に深くすることで、連通孔に向かう潤滑油の流れを誘起し、より効果的に潤滑油を浮動ブッシュの内側に供給することができる。

幾つかの実施形態では、前記周方向溝の幅は略一定であり、
前記周方向溝の最大深さは、前記浮動ブッシュの外周面と前記軸受孔の内周面との間の半径方向隙間の５０倍以下であり、
前記周方向溝の最小深さは、前記半径方向隙間の２倍以上３倍以下の範囲に入っている。

この構成によれば、周方向溝の最大深さを半径方向隙間の５０倍以下に設定し、周方向溝の最小深さを半径方向隙間の２倍以上３倍以下の範囲に設定することで、連通孔に向かう潤滑油の流れを誘起し、より効果的に潤滑油を浮動ブッシュの内側に供給することができる。

幾つかの実施形態では、前記周方向溝において、前記浮動ブッシュの回転方向にて前記連通孔の下流側に連なる下流領域の断面積は、前記浮動ブッシュの周方向にて前記連通孔に近づくほど拡大している。

この構成によれば、下流領域の断面積が連通孔に近づくほど拡大しており、浮動ブッシュが停止しているときに給油孔から潤滑油が供給されると、潤滑油が下流領域から連通孔に流入し、これにより潤滑油によって浮動ブッシュに回転力が与えられる。従って、回転軸の回転開始時に潤滑油を供給すれば、潤滑油からの回転力によって浮動ブッシュの回転開始を補助することができる。

幾つかの実施形態では、前記連通孔に連なる下流領域の底面は、前記外周面に対し傾斜した傾斜面によって形成され、
前記傾斜面は、前記浮動ブッシュの周方向にて前記連通孔に近づくほど前記周方向溝の深さが深くなるように傾斜している。
この構成によれば、連通孔に連なる下流領域の底面を傾斜面によって形成することで、下流領域の断面積を連通孔に向かって容易に拡大することができる。

幾つかの実施形態では、前記浮動ブッシュの内周面は、前記浮動ブッシュの軸線と直交する断面にてルーローの多角形形状を有する。
浮動ブッシュの内周面が断面にてルーローの多角形形状を有する場合、浮動ブッシュの内周面が断面にて真円形状を有する場合に比べて、振動安定性を高くすることができるとともに、軸受損失を少なくすることができる。
一方、浮動ブッシュの内周面が断面にてルーローの多角形形状を有する場合、浮動ブッシュの内周面が断面にて真円形状を有する場合に比べて、浮動ブッシュの内周面と回転軸の外周面との間の隙間が大きくなる。このため、浮動ブッシュの内周面と回転軸の外周面との隙間に、より多くの潤滑油を共有する必要がある。この点、浮動ブッシュの外周面に周方向位置に応じて断面積が異なる周方向溝を形成すれば、連通孔を通じて十分な量の潤滑油を浮動ブッシュの内周面と回転軸の外周面との隙間に供給することができる。

本発明の少なくとも一実施形態に係るターボチャージャは、
上記した何れか一つの浮動ブッシュ軸受装置と、
インペラを有する遠心式コンプレッサと、
タービン動翼を有するタービンとを備え、
前記回転軸を介して前記タービン翼と前記インペラが連結されている。

この構成によれば、浮動ブッシュ軸受装置の振動が抑制されることから、ターボチャージャは静音性に優れている。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、浮動ブッシュの外周面に全周に渡って周方向溝を設けながら、潤滑油による浮動ブッシュに対する押し付け力が確保されて振動が抑制される浮動ブッシュ軸受装置、及び、該軸受装置を備えるターボチャージャが提供される。

本発明の幾つかの実施形態に係るターボチャージャを概略的に示す縦断面図である。図１中のスラスト軸受装置及びラジアル軸受装置を拡大して概略的に示す図である。図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図３中の浮動ブッシュを概略的に示す斜視図である。図４の浮動ブッシュの横断面を概略的に示す図である。図４の浮動ブッシュの外周面を展開して概略的に示す図である。幾つかの実施形態に係る浮動ブッシュの横断面を概略的に示す図である。図７の浮動ブッシュの外周面を展開して概略的に示す図である。幾つかの実施形態に係る浮動ブッシュの横断面を概略的に示す図である。図９の浮動ブッシュの外周面を展開して概略的に示す図である。幾つかの実施形態に係る浮動ブッシュの外周面を展開して概略的に示す図である。幾つかの実施形態に係る浮動ブッシュの横断面を、駆動軸とともに概略的に示す図である。幾つかの実施形態に係る軸受孔の内周面を展開して概略的に示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、これらの実施形態に記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。例えば、ある方向に沿っているという表現は、ある方向に対し厳密に平行な状態のみならず、必要に応じて、公差若しくはある程度の角度をもって傾斜している状態も表すものとする。また、略や約という表現は、公差の範囲での誤差、又は、通常行われる程度の変形を含んでいてもよいことを表すものとする。

図１は、本発明の幾つかの実施形態に係るターボチャージャを概略的に示す縦断面図である。ターボチャージャは、例えば、車両や船舶等の内燃機関に適用される。
ターボチャージャは、タービン１０と、遠心式のコンプレッサ１２とを有する。タービン１０は、タービンハウジング１４と、タービンハウジング１４内に回転可能に収容されたタービン動翼（タービンインペラ）１６とを有し、コンプレッサ１２は、コンプレッサハウジング１８と、コンプレッサハウジング１８に回転可能に収容されたインペラ（コンプレッサインペラ）２０とを有する。

タービンハウジング１４及びコンプレッサハウジング１８は、図示しない締結部材によって軸受ハウジング（ケーシング）２２に対し固定され、タービン１０のタービン動翼１６とコンプレッサ１２のインペラ２０は、軸受ハウジング２２内を延びる駆動軸（タービンロータ）２４によって相互に連結されている。従って、タービン動翼１６、インペラ２０及び駆動軸２４は、同一の軸線２６上に配置されている。タービン１０のタービン動翼１６は、例えば、内燃機関から排出された排ガスによって回転させられ、これにより駆動軸２４を介してコンプレッサ１２のインペラ２０が回転させられる。コンプレッサ１２のインペラ２０の回転によって、内燃機関に供給される吸気が圧縮される。

例えば、タービンハウジング１４は、タービン動翼１６を収容する筒部（シュラウド部）２８と、筒部２８の軸受ハウジング２２側の部分を囲むスクロール部３０とからなる。スクロール部３０は、図示しない排ガスの入口を有するとともに、スロート部３２を介して筒部２８と連通している。軸受ハウジング２２と反対側の筒部２８の開口は、排ガスの出口を形成している。

軸受ハウジング２２側のタービンハウジング１４の開口には、軸受ハウジング２２の端壁３４が嵌合されている。端壁３４には、筒状のシール部３６が一体且つ同軸に設けられ、シール部３６は、端壁３４の中央を貫通するシール孔を形成している。タービン動翼１６側の駆動軸２４の端部はシール部３６内に配置され、駆動軸２４とシール部３６との間の隙間にはシールリング３８が配置されている。

端壁３４とタービン動翼１６の背面の間の環状の凹所には、環状のバックプレート４０が配置されている。バックプレート４０の外周部は、タービンハウジング１４と軸受ハウジング２２によって挟まれており、バックプレート４０の内周縁はシール部３６を囲んでいる。

軸受ハウジング２２の内部には、周壁４２と一体に軸受部４４が設けられ、軸受部４４には軸受孔４５が形成されている。軸受部４４の軸受孔４５内には、ラジアル軸受装置として、例えば２つの浮動ブッシュ４６が配置され、駆動軸２４の中央部は浮動ブッシュ４６を貫通した状態で、軸受部４４の軸受孔４５内に配置される。

コンプレッサ１２側の軸受部４４の端面には、軸線２６と直交する板形状のスラスト部材４８が固定され、スラスト部材４８の貫通孔を駆動軸２４は貫通している。駆動軸２４には、スラストカラー５０及びスラストスリーブ５２が嵌合されており、スラスト部材４８、スラストカラー５０及びスラストスリーブ５２はスラスト軸受装置を構成している。

ここで、軸受ハウジング２２の周壁４２には、給油ポート５４及び排油ポート５６が設けられ、軸受部４４及びスラスト部材４８には、ラジアル軸受及びスラスト軸受の軸受隙間に潤滑油を供給するための給油路が形成されている。一方、コンプレッサ１２の方向への潤滑油の飛散を防止するために、スラスト部材４８のコンプレッサ１２側の面を覆うように、オイルデフレクタ５８が設置されている。

コンプレッサ１２側の軸受ハウジング２２の開口には、中央にシール孔を有する蓋部材６０が嵌合され、蓋部材６０は、固定リング６２によって軸受ハウジングに２２に対し固定されている。スラストスリーブ５２は、蓋部材６０のシール孔を貫通しており、スラストスリーブ５２とシール孔との隙間には図示しないシールリングが配置される。

例えばコンプレッサハウジング１８、インペラ２０を収容する筒部（シュラウド部）６４と、筒部６４の軸受ハウジング２２側の部分を囲むスクロール部６６とからなる。スクロール部６６は、図示しない給気の出口を有するとともに、ディフューザ部６８を介して筒部６４と連通している。軸受ハウジング２２と反対側の筒部６４の開口は、吸気の入口を形成している。

インペラ２０は、ハブ７０と、複数の翼７２とからなる。ハブ７０は、軸線２６の回りに回転対称な形状を有する。軸線２６に沿う方向にて、ハブ７０の一端側は吸気の入口側に位置し、ハブ７０の他端側はディフューザ部６８側に位置している。ハブ７０の外周面７４は他端側に向かって拡大するラッパ形状を有し、ハブ７０は他端側に蓋部材６０と対向する背面７６を有する。複数の翼７２は、ハブ７０の外周面７４上に周方向に間隔をあけて配置されている。

駆動軸２４はハブ７０を貫通し、ハブ７０の一端側に位置する駆動軸２４の先端側には雌ねじが形成され、雌ねじに締結部材７８としてのナットが螺合されている。締結部材７８は、ハブ７０の一端側に当接し、インペラ２０に対し、軸線２６に沿う方向にてタービン１０側に向かって軸力を加える。

図２は、図１中のスラスト軸受装置及びラジアル軸受装置を拡大して概略的に示す図である。
駆動軸２４は、軸受孔４５内に配置された大径部８０と、軸受孔４５とインペラ２０の間を延びる小径部８２とを有し、大径部８０と小径部８２との境界に段差部８４が形成されている。

駆動軸２４の小径部８２には、少なくとも１つの鍔部８６が嵌合している。幾つかの実施形態では、小径部８２に直列に嵌合されたスラストカラー５０及びスラストスリーブ５２がそれぞれ鍔部８６（８６ａ，８６ｂ）を有する。
また、スラストカラー５０及びスラストスリーブ５２は、鍔部８６（８６ａ，８６ｂ）と一体に形成されたスリーブ部８８（８８ａ，８８ｂ）をそれぞれ有し、スリーブ部８８（８８ａ，８８ｂ）は小径部８２に嵌合されている。スリーブ部８８ａは、鍔部８６ａと鍔部８６ｂの間に位置し、スリーブ部８８ｂは、鍔部８６ｂとインペラ２０の間に配置されている。

スラストカラー５０及びスラストスリーブ５２は、インペラ２０の背面７６と段差部８４との間にて締結部材７８の軸力をもって挟まれており、駆動軸２４とともに回転するように構成されている。
スラスト部材４８の貫通孔９０は、小径部８２によって貫通されており、貫通孔９０の内周面と小径部８２の外周面の間にはスリーブ部８８ａが配置されている。スラスト部材４８は、貫通孔９０の周囲に、軸線２６に沿う方向にて鍔部８６ａ，８６ｂと対向して摺接するスラスト部９２を有する。幾つかの実施形態では、スラスト部材４８は、軸線２６に沿う方向にて両側にスラスト部９２（９２ａ，９２ｂ）を有する。

また、スラスト部材４８には、給油路を形成する給油孔９４が設けられており、給油孔９４の出口は、貫通孔９０の内周面に開口している。給油孔９４の出口から流出した潤滑油が、スリーブ部８８ａの外周面と貫通孔９０の内周面との隙間を通じて、スラスト部９２（９２ａ，９２ｂ）と鍔部８６（８６ａ，８６ｂ）の間に供給されるように構成されている。

コンプレッサ１２側の浮動ブッシュ４６は、スラストカラー５０の鍔部８６ａと、環状の隔壁リング９６との間に挟まれている。軸受孔４５内には、鍔部８６ａと隔壁リング９６との間に、浮動ブッシュ４６のための軸受室９８が区画されている。なお、軸受孔４５内には、タービン１０側の浮動ブッシュ４６のための軸受室も区画されている。

図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
図３に示したように、浮動ブッシュ４６及び駆動軸２４の大径部（回転軸）８０は、軸受室９８内、即ち軸受孔４５内に回転可能に同軸に配置され、浮動ブッシュ４６が大径部８０を囲んでいる。軸受孔４５の内周面１００には、給油路を形成する給油孔１０２が開口し、軸受室９８内には、給油孔１０２を通じて、浮動ブッシュ４６の径方向に沿って潤滑油が供給される。

幾つかの実施形態では、図３に示したように、軸受孔４５の内周面１００には、１つの給油孔１０２のみが軸受孔４５の上部に開口しており、鉛直方向下方に向かって潤滑油が供給される。
また、幾つかの実施形態では、図３に示したように、内周面１００には、内周面１００に沿って円弧状に延びる凹部１０４が形成され、凹部１０４の底面に給油孔１０２が開口している。換言すれば、給油孔１０２の開口が、凹部１０４の存在によって内周面１００の周方向に拡大されている。

図４は、浮動ブッシュ４６を概略的に示す斜視図である。図５は浮動ブッシュ４６の横断面を概略的に示す図である。図６は、浮動ブッシュ４６の外周面を展開して概略的に示す図である。
浮動ブッシュ４６は、本体部１０６と、複数の連通孔１０８と、周方向溝１１０とを有する。
本体部１０６は、円筒形状を有し、内周面１１２及び外周面１１４を有する。幾つかの実施形態では、内周面１１２及び外周面１１４は、横断面でみて真円形状を有する。つまり、本体部１０６の径方向での厚さは、周方向にて一定である。

複数の連通孔１０８は、それぞれ本体部１０６の内周面１１２と外周面１１４の間を延びており、本体部１０６の周方向に間隔をおいて配列されている。幾つかの実施形態では、複数の連通孔１０８は、本体部１０６の半径方向に延びているが、半径方向に沿っていればよく、半径方向に対し傾斜して延びていてもよい。

周方向溝１１０は、外周面１１４の周方向に全周に渡って延びており、複数の連通孔１０８の開口を通過している。そして、周方向溝１１０は、本体部１０６の周方向位置に応じて異なる断面積を有する。即ち、本体部１０６の周方向と直交する断面での周方向溝１１０の断面積は、本体部１０６の周方向位置に応じて異なっている。

この構成によれば、周方向溝１１０の断面積が、周方向位置に応じて異なっており、一つ以上の部分で断面積が相対的に小さくなっている。該一つ以上の部分の断面積が相対的に小さくなっていることによって、周方向溝１１０内での潤滑油の流れが抑制される。
図３中の複数の太線矢印Ｐは、潤滑油の静圧の分布を概略的に表しており、周方向溝１１０内での潤滑油の流れが抑制されることで、給油孔１０２の開口近傍における潤滑油の圧力低下が抑制される。この結果として、図３中に白抜き矢印Ｆで示したように、給油孔１０２から供給される潤滑油によって、浮動ブッシュ４６及び駆動軸２４を給油孔１０２と反対側に向かって一方向に押し付ける力が発生し、駆動軸２４の不安定振動を防止することができる。

一方、この構成によれば、断面積が相対的に狭くなった部分が存在する一方で、断面積が相対的に大きくなっている部分が存在する。この断面積が大きくなっている部分に潤滑油が一時的に蓄えられ、油溜まりとして機能することで、断面積が小さい部分が存在していても、連通孔１０８を通じて浮動ブッシュ４６の内部に十分な量の潤滑油を供給することができる。
そして、上述したターボチャージャは、浮動ブッシュ軸受装置の振動が抑制されていることから、静音性に優れている。

幾つかの実施形態では、凹部１０４を儲けて給油孔１０２の開口を拡大したことにより、より効果的に静圧分布を発生させることができる。

幾つかの実施形態では、図４〜図６に示したように、周方向溝１１０は、浮動ブッシュ４６の周方向にて複数の連通孔１０８の開口と位置がそれぞれ重なる複数の第１領域１１０ａと、複数の第１領域１１０ａ間をそれぞれ延びる複数の第２領域１１０ｂとを有する。そして、複数の第１領域１１０ａの各々の断面積は、複数の第２領域１１０ｂの各々の断面積よりも大きい。即ち、周方向と直交する断面での各第１領域１１０ａの断面積は、各第２領域１１０ｂよりも大きい。

この構成によれば、連通孔１０８の開口と位置が重なる第１領域１１０ａの断面積を、第１領域１１０ａ間を延びる第２領域１１０ｂの断面積よりも大きくすることで、第１領域１１０ａに相対的に多量の潤滑油を蓄えることができる。つまり、連通孔１０８近傍に十分な量の潤滑油を蓄えることができる。この結果として、連通孔１０８を通じて浮動ブッシュ４６の内部に十分な量の潤滑油を効果的に供給することができる。

幾つかの実施形態では、図６に示したように、浮動ブッシュ４６の軸線方向での複数の第１領域１１０ａの各々の幅Ｗａは複数の第２領域１１０ｂの各々の幅Ｗｂよりも大きい。
この構成によれば、第１領域１１０ａの幅を第２領域１１０ｂの幅よりも大きくすることで、第１領域１１０ａの断面積を第２領域１１０ｂの断面積よりも容易に大きくすることができる。

幾つかの実施形態では、図６に示したように、複数の第１領域１１０ａの各々の幅Ｗａは複数の連通孔１０８の各々の幅Ｗｃの０．９倍以上１．３倍以下の範囲に入っており、複数の第１領域１１０ａのうち少なくとも一つは、浮動ブッシュ４６の軸線方向にて周方向溝１１０の幅が最大幅Ｗｍａｘとなる部分を含み、浮動ブッシュ４６の軸線方向において、複数の第２領域１１０ｂの各々の幅Ｗｂは周方向溝１１０の最大幅Ｗｍａｘの０．２倍以上０．４倍以下の範囲に入っている。

この構成によれば、第１領域１１０ａの幅Ｗａが連通孔１０８の各々の幅Ｗｃの０．９倍以上１．３倍以下の範囲であるため、連通孔１０８近傍の第１領域１１０ａに十分な量の潤滑油を蓄えることができる。この結果として、連通孔１０８を通じて浮動ブッシュ４６の内部に十分な量の潤滑油を効果的に供給することができる。
一方、第２領域１１０ｂの幅Ｗｂが周方向溝１１０の最大幅Ｗｍａｘの０．２倍以上０．４倍以下であるため、第２領域１１０ｂにおいて、周方向での潤滑油の流れを確実に規制することができる。

幾つかの実施形態では、第１領域１１０ａの幅Ｗａは連通孔１０８の各々の幅Ｗｃの約１．１倍であり、第２領域１１０ｂの幅Ｗｂが周方向溝１１０の最大幅Ｗｍａｘの約１／３である。
この構成によれば、第１領域１１０ａの幅Ｗａが連通孔１０８の各々の幅Ｗｃの約１．１倍であるため、第１領域１１０ａに十分な量の潤滑油を蓄えることができる。一方、第２領域１１０ｂの幅Ｗｂが周方向溝１１０の最大幅の約１／３であるため、第２領域１１０ｂにおいて、周方向での潤滑油の流れを確実に規制することができる。

幾つかの実施形態では、図４〜図６に示したように、複数の第１領域１１０ａは、外周面１１４に形成された複数の凹部１１６によってそれぞれ形成され、外周面１１４における複数の凹部１１６の各々の開口形状は、円形である。複数の凹部１１６の各々の開口形状は、楕円形又は矩形であってもよい。

この構成によれば、第１領域１１０ａの開口形状が円形、楕円形又は矩形であるため、第１領域１１０ａを容易に形成することができる。複数の凹部１１６は、例えば、ショットブラスト、レーザ又はスタンプ（鋼球の押し付け）によって形成可能である。

幾つかの実施形態では、図４〜図６に示したように、浮動ブッシュ４６の周方向にて一の領域における周方向溝１１０の断面積は、一の領域と１８０°反対側の他の領域における周方向溝１１０の断面積と略等しい。

この構成によれば、周方向位置に応じて幅が変化する周方向溝１１０を形成したことにより浮動ブッシュ４６の重量バランスが崩れることが防止される。この結果、周方向溝１１０を形成したことによるアンバランスに起因した同期振動の発生を防止することができる。

幾つかの実施形態では、本体部１０６の外周面１１４には、周方向溝１１０のみが形成され、周方向溝１１０から本体部１０６の軸線方向端面まで延びる軸線方向溝は形成されていない。

図７は、幾つかの実施形態に係る浮動ブッシュ１２０の横断面を概略的に示す図である。図８は、浮動ブッシュ１２０の外周面１１４を展開して概略的に示す図である。
幾つかの実施形態では、図７及び図８に示したように、浮動ブッシュ１２０の本体部１０６の外周面１１４に、周方向溝１１０に代えて周方向溝１２２が形成されている。周方向溝１２２は、複数の連通孔１０８の開口を通過して外周面１１４の全周に渡って延びている。浮動ブッシュ１２０の半径方向での周方向溝１２２の深さは、周方向位置に応じて異なっている。

具体的には、周方向溝１２２は、浮動ブッシュ１２０の周方向にて複数の連通孔１０８の開口と位置がそれぞれ重なる複数の第１領域１２２ａと、複数の第１領域１２２ａ間をそれぞれ延びる複数の第２領域１２２ｂとを有する。そして、複数の第１領域１２２ａの各々の深さＤａは、複数の第２領域１２２ｂの各々の深さＤｂよりも深い。

この構成によれば、第１領域１２２ａの深さＤａを第２領域１２２ｂの深さＤｂよりも深くすることで、第１領域１２２ａの断面積を第２領域１２２ｂの断面積よりも容易に大きくすることができる。
また、この構成によれば、第１領域１２２ａの深さＤａを第２領域１２２ｂの深さＤｂに比べて相対的に深くすることで、図７中に太線矢印ｕで示したように、連通孔１０８に向かう潤滑油の流れを誘起し、より効果的に潤滑油を浮動ブッシュ１２０の内側に供給することができる。

幾つかの実施形態では、浮動ブッシュ１２０の軸線方向での周方向溝１２２の幅Ｗｇは略一定であり、浮動ブッシュ１２０の径方向での周方向溝１２２の最大深さＤｍａｘは、浮動ブッシュ１２０の外周面１１４と軸受孔４５の内周面１００との間の半径方向隙間Ｇの５０倍以下であり、浮動ブッシュ１２０の径方向での周方向溝１２２の最小深さＤｍｉｎは、半径方向隙間Ｇの２倍以上３倍以下の範囲に入っている。
この構成によれば、最大深さＤｍａｘを半径方向隙間Ｇの５０倍以下に設定し、最小深さＤｍｉｎを半径方向隙間Ｇの２倍以上３倍以下の範囲に設定することで、連通孔１０８に向かう潤滑油の流れを誘起し、より効果的に潤滑油を浮動ブッシュ１２０の内側に供給することができる。

幾つかの実施形態では、図７に示したように、浮動ブッシュ１２０の径方向での周方向溝１２２の深さは、浮動ブッシュ１２０の周方向位置に応じて連続的又は波状に変化する。この構成によれば、連通孔１０８に対し潤滑油が円滑に流入し、より効果的に潤滑油を浮動ブッシュ１２０の内側に供給することができる。

図９は、幾つかの実施形態に係る浮動ブッシュ１３０の横断面を概略的に示す図である。図１０は、浮動ブッシュ１３０の外周面１１４を展開して概略的に示す図である。
幾つかの実施形態では、図９及び図１０に示したように、浮動ブッシュ１３０の本体部１０６の外周面１１４に、周方向溝１１０に代えて周方向溝１３２が形成されている。周方向溝１３２は、複数の連通孔１０８の開口を通過して外周面１１４の全周に渡って延びている。周方向溝１３２においては、浮動ブッシュ１３０の回転方向Ｒにて連通孔１０８の下流側に連なる下流領域１３２ｃの断面積は、浮動ブッシュ１３０の周方向にて連通孔１０８に近づくほど拡大している。

この構成によれば、下流領域１３２ｃの断面積が連通孔１０８に近づくほど拡大しており、浮動ブッシュ１３０が停止しているときに給油孔１０２から潤滑油が供給されると、図９中に太線矢印ｕで示したように、下流領域１３２ｃから連通孔１０８に流入する。下流領域１３２ｃから連通孔１０８に潤滑油が供給されると、潤滑油によって浮動ブッシュ４６に回転力が与えられる。従って、駆動軸２４の回転開始時に潤滑油を供給すれば、潤滑油からの回転力によって浮動ブッシュ４６の回転開始を補助することができる。

幾つかの実施形態では、図９に示したように、周方向溝１３２において連通孔１０８に連なる下流領域１３２ｃの底面は、外周面１１４に対し傾斜した傾斜面１３２ｄによって形成され、傾斜面１３２ｄは、浮動ブッシュ４６の周方向にて連通孔１０８に近づくほど周方向溝１３２の深さが深くなるように傾斜している。
この構成によれば、連通孔１０８に連なる下流領域１３２ｃの底面を傾斜面１３２ｄによって形成することで、下流領域１３２ｃの断面積を連通孔１０８に向かって容易に拡大することができる。
幾つかの実施形態では、下流領域１３２ｃの幅は、周方向にて連通孔１０８に近づくほど狭くなっている。

図１１は、幾つかの実施形態に係る浮動ブッシュ１４０の外周面１１４を展開して概略的に示す図である。浮動ブッシュ１４０では、本体部１０６の外周面１１４に、周方向溝１１０に代えて周方向溝１４２が形成されている。浮動ブッシュ１４０の軸線方向での周方向溝１４２の幅は、周方向に連続的に変化しており、第１領域１４２ａの幅は第２領域１４２ｂの幅よりも大きい。

図１２は、幾つかの実施形態に係る浮動ブッシュ１５０の横断面を、駆動軸２４とともに概略的に示している。
幾つかの実施形態では、図１２に示したように、浮動ブッシュ１５０の内周面１５２は、浮動ブッシュ１５０の軸線と直交する断面にてルーローの多角形形状を有する。
浮動ブッシュ１５０の内周面１５２が断面にてルーローの多角形形状を有する場合、浮動ブッシュ１５０の内周面１５２が断面にて真円形状を有する場合に比べて、振動安定性を高くすることができるとともに、軸受損失を少なくすることができる。

一方、浮動ブッシュ１５０の内周面１５２が断面にてルーローの多角形形状を有する場合、浮動ブッシュ１５０の内周面１５２が断面にて真円形状を有する場合に比べて、浮動ブッシュ１５０の内周面１５２と駆動軸２４の外周面との間の隙間が大きくなる。このため、浮動ブッシュ１５０の内周面１５２と駆動軸２４の外周面との隙間に、より多くの潤滑油を共有する必要がある。この点、浮動ブッシュ１５０の外周面１１４に周方向位置に応じて断面積が異なる周方向溝１１０を形成すれば、連通孔１０８を通じて十分な量の潤滑油を浮動ブッシュ１５０の内周面１５２と駆動軸２４の外周面との隙間に供給することができる。
なお、ルーローの多角形は、等幅図形の一種である。幾つかの実施形態では、ルーローの多角形は、３つの包絡線によって形成されたルーローの三角形である。本体部１０６の内周面１１２において、連通孔１０８は、大径部８０の外周面と本体部１０６の内周面１１２との間の径方向隙間が最大となる領域、すなわち、ルーローの多角形の頂点に相当する領域にて開口している。図１２では、３つの連通孔１０８が本体部１０６に設けられている。

図１３は、幾つかの実施形態に係る軸受孔４５の内周面１００を展開して概略的に示している。
幾つかの実施形態では、浮動ブッシュ４６の外周面１１４に代えて、図１３に示したように、軸受孔４５の内周面１００において、連通孔１０８と対向する位置に、周方向溝１６０が全周に渡って形成されている。軸受孔４５の周方向と直交する断面での周方向溝１６０の断面積は、周方向位置に応じて異なっている。
この構成によっても、周方向溝１１０の場合と同様に、駆動軸２４の不安定振動を防止することができるとともに、浮動ブッシュの内部に十分な量の潤滑油を供給することができる。

幾つかの実施形態では、周方向溝１６０は、給油孔１０２の開口、又は、凹部１０４を通過して延びている。
幾つかの実施形態では、周方向溝１６０は、複数の連通孔１０８の周方向間隔に対応する間隔で設けられた複数の第１領域１６０ａと、複数の第１領域１６０ａ間を延びる第２領域１６０ｂとを有する。
幾つかの実施形態では、複数の第１領域１６０ａは、複数の凹部１６２によってそれぞれ形成される。複数の凹部１６２の開口形状は円形、楕円形または矩形のいずれかからなる。

本発明は、上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変更を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせ形態も含む。実施形態の組み合わせの可能性は、本願の出願当初の請求の範囲、又は、本願が優先権主張を伴う場合にはその基礎出願における出願当初の請求の範囲の組み合わせによっても開示される。

例えば、図１３の周方向溝１６０は、周方向溝１１０に対応する形状を有していたが、軸受孔４５の内周面１００に、周方向溝１２２や周方向溝１４２に対応する形状の周方向溝を形成してもよい。
また、上述した幾つかの実施形態では、周方向溝の断面積、幅及び深さが、周方向にて周期的に変化していたが、周方向位置に応じて断面積が異なってさえいれば、ランダムに変化していてもよい。
更に、遠心式コンプレッサは可変容量タイプであってもよい。

１０タービン
１２コンプレッサ
１４タービンハウジング
１６タービン動翼
１８コンプレッサハウジング
２０インペラ
２２軸受ハウジング（ケーシング）
２４駆動軸
２６軸線
２８筒部
３０スクロール部
３２スロート部
３４端壁
３６シール部
３８シールリング
４０バックプレート
４２周壁
４４軸受部
４６浮動ブッシュ
４８スラスト部材
５０スラストカラー
５２スラストスリーブ
５４給油ポート
５６排油ポート
５８オイルデフレクタ
６０蓋部材
６２固定リング
６４筒部
６６スクロール部
６８ディフューザ部
７０ハブ
７２翼
７４外周面
７６背面
７８締結部材
８０大径部（回転軸）
８２小径部
８４段差部
８６（８６ａ，８６ｂ）鍔部
８８（８８ａ，８８ｂ）スリーブ部
９０貫通孔
９２（９２ａ，９２ｂ）スラスト部
９４給油孔
９６隔壁リング
９８軸受室
１００内周面
１０２給油孔
１０４凹部
１０６本体部
１０８連通孔
１１０周方向溝
１１０ａ第１領域
１１０ｂ第２領域
１１２内周面
１１４外周面
１１６凹部

Claims

軸受孔を有するケーシングと、
前記軸受孔内に回転可能に配置された回転軸と、
前記軸受孔内に回転可能に配置され、前記回転軸を囲む浮動ブッシュと、
前記軸受孔の内周面に開口する潤滑油の給油孔と、
前記浮動ブッシュに形成され、前記浮動ブッシュの内周面と外周面の間をそれぞれ延び、前記浮動ブッシュの周方向に間隔を存して配列された複数の連通孔と、
前記浮動ブッシュの外周面又は前記軸受孔の内周面に形成され、前記複数の連通孔の開口を通過するか又は前記複数の連通孔の開口と対向して、前記浮動ブッシュの外周面又は前記軸受孔の内周面の全周に渡って延在する周方向溝とを備え、
前記周方向溝は、周方向位置に応じて異なる断面積を有し、
前記周方向溝は、前記浮動ブッシュの外周面に形成され、
前記周方向溝は、前記浮動ブッシュの周方向にて前記複数の連通孔の開口と位置がそれぞれ重なる複数の第１領域と、前記複数の第１領域間をそれぞれ延びる複数の第２領域とを有し、
前記複数の第１領域の各々の断面積は、前記複数の第２領域の各々の断面積よりも大きく、
前記複数の第１領域の各々の幅は前記複数の連通孔の各々の幅の０．９倍以上１．３倍以下の範囲に入っており、
前記複数の第１領域のうち少なくとも一つは、前記周方向溝の幅が最大幅となる部分を含み、
前記複数の第２領域の各々の幅は前記周方向溝の最大幅の０．２倍以上０．４倍以下の範囲に入っている
ことを特徴とする浮動ブッシュ軸受装置。
軸受孔を有するケーシングと、
前記軸受孔内に回転可能に配置された回転軸と、
前記軸受孔内に回転可能に配置され、前記回転軸を囲む浮動ブッシュと、
前記軸受孔の内周面に開口する潤滑油の給油孔と、
前記浮動ブッシュに形成され、前記浮動ブッシュの内周面と外周面の間をそれぞれ延び、前記浮動ブッシュの周方向に間隔を存して配列された複数の連通孔と、
前記浮動ブッシュの外周面又は前記軸受孔の内周面に形成され、前記複数の連通孔の開口を通過するか又は前記複数の連通孔の開口と対向して、前記浮動ブッシュの外周面又は前記軸受孔の内周面の全周に渡って延在する周方向溝とを備え、
前記周方向溝は、周方向位置に応じて異なる断面積を有し、
前記周方向溝は、前記軸受孔の内周面に形成され、
前記周方向溝は、前記軸受孔の周方向にて前記複数の連通孔の間隔に対応して設けられた複数の第１領域と、前記複数の第１領域間をそれぞれ延びる複数の第２領域とを有し、
前記複数の第１領域の各々の断面積は、前記複数の第２領域の各々の断面積よりも大きく、
前記複数の第１領域の各々の幅は前記複数の連通孔の各々の幅の０．９倍以上１．３倍以下の範囲に入っており、
前記複数の第１領域のうち少なくとも一つは、前記周方向溝の幅が最大幅となる部分を含み、
前記複数の第２領域の各々の幅は前記周方向溝の最大幅の０．２倍以上０．４倍以下の範囲に入っている
ことを特徴とする浮動ブッシュ軸受装置。
前記複数の第１領域は複数の凹部によってそれぞれ形成され、
前記複数の凹部の各々の開口形状は、円形、楕円形又は矩形のうちいずれか一つである
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の浮動ブッシュ軸受装置。
軸受孔を有するケーシングと、
前記軸受孔内に回転可能に配置された回転軸と、
前記軸受孔内に回転可能に配置され、前記回転軸を囲む浮動ブッシュと、
前記軸受孔の内周面に開口する潤滑油の給油孔と、
前記浮動ブッシュに形成され、前記浮動ブッシュの内周面と外周面の間をそれぞれ延び、前記浮動ブッシュの周方向に間隔を存して配列された複数の連通孔と、
前記浮動ブッシュの外周面又は前記軸受孔の内周面に形成され、前記複数の連通孔の開口を通過するか又は前記複数の連通孔の開口と対向して、前記浮動ブッシュの外周面又は前記軸受孔の内周面の全周に渡って延在する周方向溝とを備え、
前記周方向溝は、周方向位置に応じて異なる断面積を有し、
前記周方向溝は、
前記周方向溝への前記複数の連通孔の開口位置を含む前記周方向の位置範囲に設けられる複数の第１領域と、
前記複数の第１領域間に設けられる複数の第２領域と、
を含み、
前記周方向溝は、前記第１領域において最大溝深さを有し、前記第２領域において最小溝深さを有し、
前記周方向溝は、前記最大溝深さと前記最小溝深さとの間で溝深さが連続的に変化する
ことを特徴とする浮動ブッシュ軸受装置。
前記周方向溝の一の部分の断面積は、前記一の部分と１８０°反対側の他の部分の断面積と略等しい
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の浮動ブッシュ軸受装置。
前記複数の第１領域の各々の深さは前記複数の第２領域の各々の深さよりも深い
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の浮動ブッシュ軸受装置。
前記周方向溝の幅は略一定であり、
前記周方向溝の最大深さは、前記浮動ブッシュの外周面と前記軸受孔の内周面との間の半径方向隙間の５０倍以下であり、
前記周方向溝の最小深さは、前記半径方向隙間の２倍以上３倍以下の範囲に入っている
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の浮動ブッシュ軸受装置。
軸受孔を有するケーシングと、
前記軸受孔内に回転可能に配置された回転軸と、
前記軸受孔内に回転可能に配置され、前記回転軸を囲む浮動ブッシュと、
前記軸受孔の内周面に開口する潤滑油の給油孔と、
前記浮動ブッシュに形成され、前記浮動ブッシュの内周面と外周面の間をそれぞれ延び、前記浮動ブッシュの周方向に間隔を存して配列された複数の連通孔と、
前記浮動ブッシュの外周面又は前記軸受孔の内周面に形成され、前記複数の連通孔の開口を通過するか又は前記複数の連通孔の開口と対向して、前記浮動ブッシュの外周面又は前記軸受孔の内周面の全周に渡って延在する周方向溝とを備え、
前記周方向溝は、周方向位置に応じて異なる断面積を有し、
前記周方向溝において、前記浮動ブッシュの回転方向にて前記連通孔の下流側に連なる下流領域の断面積は、前記浮動ブッシュの周方向にて前記連通孔に近づくほど拡大していることを特徴とする浮動ブッシュ軸受装置。
前記連通孔に連なる下流領域の底面は、前記外周面に対し傾斜した傾斜面によって形成され、
前記傾斜面は、前記浮動ブッシュの周方向にて前記連通孔に近づくほど前記周方向溝の深さが深くなるように傾斜している
ことを特徴とする請求項８に記載の浮動ブッシュ軸受装置。
前記浮動ブッシュの内周面は、前記浮動ブッシュの軸線と直交する断面にてルーローの多角形形状を有する
ことを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の浮動ブッシュ軸受装置。
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の浮動ブッシュ軸受装置と、
インペラを有する遠心式コンプレッサと、
タービン動翼を有するタービンとを備え、
前記回転軸を介して前記タービン翼と前記インペラが連結されている
ことを特徴とするターボチャージャ。