JP6540819B2 - 軸受構造、および、過給機 - Google Patents

Description

本開示は、シャフトを軸支する軸受構造、および、過給機に関する。

従来、回転自在に軸支されたシャフトがハウジング内に収容された過給機が知られている。シャフトの一端には、タービンインペラが設けられる。シャフトの他端には、コンプレッサインペラが設けられる。こうした過給機をエンジンに接続する。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が回転する。タービンインペラの回転によって、シャフトを介して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送出する。

特許文献１に記載の過給機では、ハウジングに形成された軸受孔に環状のセミフローティング軸受が収容されている。セミフローティング軸受は、シャフトが挿通されてシャフトを軸支する。セミフローティング軸受は、シャフトの軸方向の両端部にスラスト面が形成されている。スラスト面は、スラスト荷重を受ける。

特開２０１０−１３８７５７号公報

近年、シャフトの回転の高速化が求められている。シャフトの回転が高速化するほど、スラスト面が高温になり易い。そのため、上記のように、端部にスラスト面が形成されたセミフローティング軸受において、スラスト面の冷却性能を向上する技術の開発が希求されている。

本開示の目的は、セミフローティング軸受の端部に形成されたスラスト面の冷却性能を向上することが可能な軸受構造、および、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、本開示の一態様に係る軸受構造は、ハウジングに形成された軸受孔と、軸受孔に設けられ、シャフトが挿通される軸受の本体部と、本体部の外周面に設けられ、軸受孔の内周面に対向するダンパ面と、本体部のうちシャフトの軸方向の端部に設けられたスラスト面と、本体部に設けられ、ダンパ面よりも外径が大きく、ダンパ面と軸受孔の内周面との距離よりもダンパ面から離隔した、スラスト面の背面に位置するスラスト背面部と、を備える。

本体部には、スラスト背面部からダンパ面まで延在する延在部が設けられていてもよい。

シャフトに設けられ、スラスト面と対向する対向部と、ダンパ面と軸受孔の内周面との間に形成される間隙と軸方向に連続し、対向部とスラスト面との間に形成される空隙に対して、シャフトの径方向に連続する空間と、を備えてもよい。

スラスト背面部は、シャフトの径方向に対して傾斜してもよい。

本体部のうちダンパ面とスラスト背面部との間には、本体部の周方向に延在する、ダンパ面よりも外径が小さい周溝が形成されてもよい。

周溝の表面には、径方向に突出する隆起部、および、径方向に陥没する陥没部のいずれか一方または双方が形成されてもよい。

陥没部は、周溝の表面よりも径が小さい環状溝であってもよい。

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る過給機は、上記軸受構造を備える。

本開示によれば、セミフローティング軸受の端部に形成されたスラスト面の冷却性能を向上することが可能となる。

過給機の概略断面図である。 図１の一点鎖線部分を抽出した図である。 図２の破線部分を抽出した図である。 図４（ａ）は、第１変形例における図３に対応する位置の断面図である。図４（ｂ）は、第２変形例における図３に対応する位置の断面図である。図４（ｃ）は、第３変形例における図３に対応する位置の断面図である。図４（ｄ）は、第４変形例における図３に対応する位置の断面図である。図４（ｅ）は、第５変形例における図３に対応する位置の断面図である。図４（ｆ）は、第６変形例における図２の一点鎖線部分に対応する位置の断面図である。 図５（ａ）は、第７変形例における図３に対応する位置の断面図である。図５（ｂ）は、第８変形例における図３に対応する位置の断面図である。図５（ｃ）は、第９変形例における図３に対応する位置の断面図である。 第１０変形例における図２に対応する位置の断面図である。 図７（ａ）は、第１１変形例における図６の破線部分に対応する位置の断面図である。図７（ｂ）は、第１２変形例における図６の破線部分に対応する位置の断面図である。図７（ｃ）は、第１３変形例における図６の破線部分に対応する位置の断面図である。図７（ｄ）は、第１４変形例における図６の破線部分に対応する位置の断面図である。図７（ｅ）は、第１５変形例における図６の破線部分に対応する位置の断面図である。 図８（ａ）は、第１６変形例における図６の破線部分に対応する位置の断面図である。図８（ｂ）は、第１７変形例における図６の破線部分に対応する位置の断面図である。図８（ｃ）は、第１８変形例における図６の破線部分に対応する位置の断面図である。図８（ｄ）は、第１９変形例における図６の破線部分に対応する位置の断面図である。図８（ｅ）は、第２０変形例における図６の破線部分に対応する位置の断面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示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、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、本開示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する。また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、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の左側として説明する。図１に示す矢印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（ハウジング）を備える。ベアリングハウジング２の左側には、締結機構３によってタービンハウジング４が連結される。ベアリングハウジング２の右側には、締結ボルト５によってコンプレッサハウジング６が連結される。ベアリングハウジング２、タービンハウジング４、コンプレッサハウジング６は一体化されている。

ベアリングハウジング２の外周面には、突起２ａが設けられている。突起２ａは、タービンハウジング４近傍に設けられる。突起２ａは、ベアリングハウジング２の径方向に突出する。また、タービンハウジング４の外周面には、突起４ａが設けられている。突起４ａは、ベアリングハウジング２近傍に設けられる。突起４ａは、タービンハウジング４の径方向に突出する。ベアリングハウジング２とタービンハウジング４は、突起２ａ、４ａを締結機構３によってバンド締結して取り付けられる。締結機構３は、例えば、突起２ａ、４ａを挟持するＧカップリングで構成される。

ベアリングハウジング２には、軸受孔２ｂが形成されている。軸受孔２ｂは、過給機Ｃの左右方向に貫通する。軸受孔２ｂにセミフローティング軸受７（軸受）が設けられる。セミフローティング軸受７によって、シャフト８が回転自在に軸支されている。シャフト８の左端部にはタービンインペラ９が設けられる。タービンインペラ９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、シャフト８の右端部にはコンプレッサインペラ１０が設けられる。コンプレッサインペラ１０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、吸気口１１が形成されている。吸気口１１は、過給機Ｃの右側に開口する。吸気口１１は、不図示のエアクリーナに接続される。また、上記のように、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が連結された状態では、ディフューザ流路１２が形成される。ディフューザ流路１２は、ベアリングハウジング２とコンプレッサハウジング６の対向面によって形成される。ディフューザ流路１２は、空気を昇圧する。ディフューザ流路１２は、シャフト８の径方向内側から外側に向けて環状に形成されている。ディフューザ流路１２は、上記の径方向内側において、コンプレッサインペラ１０を介して吸気口１１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１３が設けられている。コンプレッサスクロール流路１３は環状である。コンプレッサスクロール流路１３は、ディフューザ流路１２よりもシャフト８の径方向外側に位置する。コンプレッサスクロール流路１３は、不図示のエンジンの吸気口と連通する。コンプレッサスクロール流路１３は、ディフューザ流路１２にも連通している。したがって、コンプレッサインペラ１０が回転すると、吸気口１１からコンプレッサハウジング６内に空気が吸気される。当該吸気された空気は、コンプレッサインペラ１０の翼間を流通する過程において遠心力の作用により増速される。増速された空気は、ディフューザ流路１２およびコンプレッサスクロール流路１３で昇圧される。昇圧された空気は、エンジンの吸気口に導かれる。

タービンハウジング４には、吐出口１４が形成されている。吐出口１４は、過給機Ｃの左側に開口する。吐出口１４は、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１５と、タービンスクロール流路１６とが設けられている。タービンスクロール流路１６は環状である。タービンスクロール流路１６は、流路１５よりもタービンインペラ９の径方向外側に位置する。タービンスクロール流路１６は、不図示のガス流入口と連通する。ガス流入口は、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。ガス流入口は、上記の流路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１６に導かれた排気ガスは、流路１５およびタービンインペラ９を介して吐出口１４に導かれる。吐出口１４に導かれる排気ガスは、その流通過程においてタービンインペラ９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９の回転力は、シャフト８を介してコンプレッサインペラ１０に伝達される。上記のとおりに、空気は、コンプレッサインペラ１０の回転力によって昇圧されて、エンジンの吸気口に導かれる。

図２は、図１の一点鎖線部分を抽出した図である。図２に示すように、ベアリングハウジング２の内部には、軸受構造Ｓが設けられている。軸受構造Ｓでは、ベアリングハウジング２に油路２ｃが形成される。油路２ｃは、軸受孔２ｂに開口する。油路２ｃから軸受孔２ｂに潤滑油が流入する。軸受孔２ｂに流入した潤滑油は、軸受孔２ｂに設けられたセミフローティング軸受７に供給される。

セミフローティング軸受７は、環状の本体部７ａを有する。本体部７ａの内部にシャフト８が挿通されている。本体部７ａの内周面には、２つの軸受面７ｂ、７ｃが形成されている。２つの軸受面７ｂ、７ｃは、シャフト８の軸方向（以下、単に軸方向と称す）に離隔している。

本体部７ａには、油孔７ｄが形成される。油孔７ｄは、本体部７ａを内周面から外周面まで貫通する。軸受孔２ｂに供給された潤滑油の一部は、油孔７ｄを通って、本体部７ａの内周面に流入する。本体部７ａの内周面に流入した潤滑油は、シャフト８と軸受面７ｂ、７ｃとの間隙に供給される。そして、シャフト８と軸受面７ｂ、７ｃとの間隙に供給された潤滑油の油膜圧力によってシャフト８が軸支される。

また、本体部７ａには、貫通孔７ｅが設けられる。貫通孔７ｅは、本体部７ａを内周面から外周面まで貫通する。ベアリングハウジング２には、ピン孔２ｄが形成されている。ピン孔２ｄは、貫通孔７ｅに対向する部位に形成されている。ピン孔２ｄは、軸受孔２ｂを形成する壁部を貫通する。ピン孔２ｄに、図２中、下側から位置決めピン２０が圧入される。位置決めピン２０の先端は、セミフローティング軸受７の貫通孔７ｅに挿入される。位置決めピン２０によって、セミフローティング軸受７の回転、および、軸方向の移動が規制される。

また、シャフト８には、油切り部材２１（対向部）が固定されている。油切り部材２１は、本体部７ａに対して、図２中、右側（コンプレッサインペラ１０側）に配される。油切り部材２１は、環状部材である。油切り部材２１は、シャフト８を軸方向に伝ってコンプレッサインペラ１０側に流れる潤滑油を径方向外側に飛散させる。つまり、油切り部材２１により、コンプレッサインペラ１０側への潤滑油の漏出が抑制される。

また、シャフト８には、第１大径部８ａ（対向部）が設けられている。第１大径部８ａは、本体部７ａの軸受面７ｂの内径よりも外径が大きい。第１大径部８ａは、本体部７ａに対して、図２中、左側（タービンインペラ９側）に位置する。第１大径部８ａは、本体部７ａに軸方向に対向している。

このように、本体部７ａは、位置決めピン２０によって軸方向の移動が規制される。本体部７ａは、油切り部材２１および第１大径部８ａによって軸方向に挟まれている。本体部７ａと油切り部材２１との間隙には、潤滑油が供給されている。本体部７ａと第１大径部８ａとの間隙には、潤滑油が供給されている。シャフト８が軸方向に移動すると、油切り部材２１または第１大径部８ａが本体部７ａとの間の油膜圧力によって支持される。すなわち、セミフローティング軸受７は、本体部７ａの軸方向の両端部がスラスト面７ｆ、７ｇとなっている。スラスト面７ｆ、７ｇは、第１大径部８ａおよび油切り部材２１に対向する。スラスト面７ｆ、７ｇは、第１大径部８ａおよび油切り部材２１からスラスト荷重を受ける。

また、本体部７ａの外周面のうち、軸方向の両端側それぞれには、ダンパ面７ｈ、７ｉが形成されている。ダンパ面７ｈ、７ｉと、軸受孔２ｂの内周面２ｅとの間には、間隙Ｓａ、Ｓｂが形成されている。油路２ｃから間隙Ｓａ、Ｓｂに供給された潤滑油の油膜圧力によって、シャフト８の振動が抑制される。

また、ベアリングハウジング２のうち、軸受孔２ｂの油切り部材２１側（コンプレッサインペラ１０側）には、２つの第１空間２ｆ、２ｇ（空間）が形成されている。２つの第１空間２ｆ、２ｇは、軸方向に離隔する。また、２つの第１空間２ｆ、２ｇとの間に隔壁が形成される。第１空間２ｆ、２ｇは、軸受孔２ｂより径方向外側まで延在する。第１空間２ｆ、２ｇは、下側が開口している。油切り部材２１まで到達した潤滑油は、遠心力によって第１空間２ｆ、２ｇ内を径方向外側に飛散する。飛散した潤滑油は、排油口２ｈ（図１参照）から排出される。

同様に、ベアリングハウジング２のうち、軸受孔２ｂの第１大径部８ａ側（タービンインペラ９側）には、２つの第１空間２ｉ、２ｊ（空間）が形成されている。２つの第１空間２ｉ、２ｊは、軸方向に離隔する。第１空間２ｉ、２ｊは、軸受孔２ｂより径方向外側まで延在する。第１空間２ｉ、２ｊは、下側が開口している。また、第１空間２ｉは、第１空間２ｊより軸受孔２ｂに近接する。第１空間２ｉは、シャフト８の軸方向の位置が、スラスト面７ｆより図２中、左側（タービンインペラ９側）に位置している。そして、第１空間２ｉの内壁面には、傾斜面２ｋが設けられている。傾斜面２ｋは、２つの第１空間２ｉ、２ｊの間に位置する隔壁２ｍに形成される。傾斜面２ｋは、軸受孔２ｂからタービンインペラ９側に離隔するほど径方向内側へ傾斜する。

そして、シャフト８には、第２大径部８ｂが設けられている。第２大径部８ｂは、第１大径部８ａから軸方向に、図２中、左側（タービンインペラ９側）に離隔する。第２大径部８ｂは、隔壁２ｍおよび傾斜面２ｋの径方向内側に位置している。第１大径部８ａまで到達した潤滑油の一部は、遠心力によって径方向外側に飛散する。第１大径部８ａまで到達した潤滑油の一部は、第２大径部８ｂまで到達する。第２大径部８ｂまで到達した潤滑油の一部は、遠心力によって径方向外側に飛散する。第１大径部８ａ、第２大径部８ｂで飛散した潤滑油は、第１空間２ｉを介して排油口２ｈ（図１参照）から排出される。また、第２大径部８ｂと隔壁２ｍの隙間を通った潤滑油は、第１空間２ｊを介して排油口２ｈから排出される。

図３は、図２の破線部分を抽出した図である。図３に示すように、軸受孔２ｂには、大内径部２ｎが設けられている。大内径部２ｎは、軸受孔２ｂのうち、第１大径部８ａ側の端部に設けられる。大内径部２ｎは、軸受孔２ｂのうち、ダンパ面７ｈとの対向部位よりも内径が大きく形成されている。

また、セミフローティング軸受７の本体部７ａのうち、スラスト面７ｆ側の端部には、突出部７ｊが設けられている。突出部７ｊは、本体部７ａの周方向に環状に延在する。突出部７ｊの外径は、ダンパ面７ｈの外径よりも大きい。突出部７ｊの外径は、軸受孔２ｂの大内径部２ｎの内径よりも小さい。突出部７ｊは、大内径部２ｎの径方向内側に位置している。

突出部７ｊのうち、第１大径部８ａ側の端面がスラスト面７ｆとなっている。突出部７ｊのうち、第１大径部８ａに対して反対側には、スラスト背面部７ｋが形成される。スラスト背面部７ｋは、スラスト面７ｆとダンパ面７ｈとの間に位置する。スラスト背面部７ｋは、ダンパ面７ｈよりも外径が大きい。そして、スラスト背面部７ｋは、間隙Ｓａに臨んでいる。すなわち、間隙Ｓａに対し、スラスト背面部７ｋが軸方向に対向している。

また、スラスト背面部７ｋとダンパ面７ｈは、軸方向に離隔している。本体部７ａの外周面には、延在部７ｍが形成される。延在部７ｍは、突出部７ｊからダンパ面７ｈまで延在している。延在部７ｍの軸方向の長さＬ１は、間隙Ｓａにおけるシャフト８の径方向の長さ（すなわち、ダンパ面７ｈと軸受孔２ｂの内周面２ｅとの距離Ｌ２）よりも大きい。ここで、間隙Ｓａにおけるシャフト８の径方向の長さは、軸受孔２ｂの内周面２ｅの内径とダンパ面７ｈの外径との半径方向の隙間を示している。延在部７ｍの軸方向の長さＬ１は、ダンパ面７ｈのタービンインペラ９側の端部からスラスト背面部７ｋまでの距離と言い換えられる。すなわち、スラスト背面部７ｋは、ダンパ面７ｈと軸受孔２ｂの内周面２ｅとの距離Ｌ２よりも、ダンパ面７ｈから離隔している。

ここでは、延在部７ｍは、周溝７ｎによって構成される。周溝７ｎは、ダンパ面７ｈよりも外径が小さい溝である。延在部７ｍの径方向外側には、第２空間Ｓｃが形成される。第２空間Ｓｃは、スラスト背面部７ｋとダンパ面７ｈとの間に設けられる。

間隙Ｓａを通った潤滑油は、間隙Ｓａから第２空間Ｓｃに噴出してスラスト背面部７ｋに吹き付ける。スラスト背面部７ｋに吹き付けた潤滑油は、スラスト面７ｆを潤滑した潤滑油と合流する。合流した潤滑油は、第１空間２ｉ側に流出する。このとき、スラスト背面部７ｋが潤滑油によって冷却される。これに伴ってスラスト面７ｆが冷却される。

また、上記のように、延在部７ｍの軸方向の長さＬ１は、ダンパ面７ｈと軸受孔２ｂの内周面２ｅとの距離Ｌ２（間隙Ｓａの径方向の長さ）よりも大きい（すなわち、第２空間Ｓｃが設けられている）。そのため、セミフローティング軸受７の本体部７ａにおける外周面が冷却され易い。冷却性能を向上することが可能となる。スラスト面７ｆから本体部７ａの中心側やダンパ面７ｈ側（例えば、図２中、右側）への伝熱を抑制することができる。

また、ここでは、延在部７ｍが周溝７ｎで構成される。延在部７ｍにおけるシャフト８の軸方向に垂直な断面積が小さくなる。そのため、スラスト面７ｆから本体部７ａやベアリングハウジング２側への伝熱が抑制される。

また、スラスト背面部７ｋは、ダンパ面７ｈよりも外径が大きい。そのため、間隙Ｓａから噴出した潤滑油が吹き付け易い。スラスト面７ｆが効率的に冷却される。

また、ベアリングハウジング２の大内径部２ｎのうち、ダンパ面７ｈ側の端面２ｏは、ダンパ面７ｈよりスラスト背面部７ｋ側に位置している。すなわち、ベアリングハウジング２が、軸方向にダンパ面７ｈより第２空間Ｓｃに突出している。そのため、間隙Ｓａから第２空間Ｓｃに噴出した潤滑油は、シャフト８の径方向外側への拡散が抑えられる。第２空間Ｓｃに噴出した潤滑油は、スラスト背面部７ｋに直接的に吹き付けられ易い。スラスト面７ｆが効率的に冷却される。

図４（ａ）は、第１変形例における図３に対応する位置の断面図である。図４（ｂ）は、第２変形例における図３に対応する位置の断面図である。図４（ｃ）は、第３変形例における図３に対応する位置の断面図である。図４（ｄ）は、第４変形例における図３に対応する位置の断面図である。図４（ｅ）は、第５変形例における図３に対応する位置の断面図である。図４（ｆ）は、第６変形例における図２の一点鎖線部分に対応する位置の断面図である。

図４（ａ）に示すように、第１変形例においては、大内径部２２ｎが、ダンパ面７ｈ側に、周溝７ｎと大凡同じ位置まで延在している。すなわち、大内径部２２ｎのうち、ダンパ面７ｈ側の端面２２ｏは、周溝７ｎのうち、ダンパ面７ｈ側の端面７ｏと、軸方向の位置が大凡等しい。そのため、第２空間Ｓｃが大きく確保される。周溝７ｎの内壁全体が広範囲に亘って冷却される。

また、長さＬ３は、突出部７ｊと大内径部２２ｎとのシャフト８の径方向の隙間の長さとする。長さＬ３は、間隙Ｓａの径方向の長さ（距離Ｌ２）より大きい。そのため、間隙Ｓａから第２空間Ｓｃに噴出した潤滑油が、第２空間Ｓｃから排出され易い。第２空間Ｓｃにおける潤滑油の流れが促進される。冷却効果が向上する。

図４（ｂ）に示すように、第２変形例においては、第１変形例に対して、大内径部３２ｎの端面３２ｏが傾斜している。端面３２ｏは、シャフト８の径方向に対して傾斜する。端面３２ｏは、ダンパ面７ｈに近接するほど径方向内側となる向きに傾斜している。そのため、第２空間Ｓｃの大きさが確保され、スラスト背面部７ｋ側に潤滑油が導かれ易い。スラスト背面部７ｋが効率的に冷却される。

図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、第３、第４変形例においては、第１、第２変形例に対して、周溝７ｎが形成されない。延在部７ｍは、ダンパ面７ｈと面一となっている。このように、周溝７ｎを形成せずとも、大内径部２２ｎ、３２ｎ側を大きく形成すれば、第２空間Ｓｃが確保され冷却性能が向上する。また、周溝７ｎを形成する場合に比べて、加工コストが低減する。

図４（ｅ）に示すように、第５変形例においては、ベアリングハウジング２に隔壁２ｍおよび第１空間２ｊが形成されない。その分、第１空間２ｉが、上述した実施形態や他の変形例よりも大きく形成されている。また、シャフト８には第２大径部８ｂが設けられていない。この場合、第１空間２ｊを形成して、第２大径部８ｂを設ける構成に比べて、ベアリングハウジング２およびシャフト８の加工コストが低減する。

図４（ｆ）に示すように、第６変形例においては、ベアリングハウジング２のうち、軸受孔２ｂを形成する壁部４２ｐに、連通孔４２ｑが設けられている。連通孔４２ｑの一端は、第２空間Ｓｃに開口する。連通孔４２ｑの他端は、排油口２ｈ側に開口する。連通孔４２ｑを設けることで、第２空間Ｓｃから潤滑油が排出され易くなる。第２空間Ｓｃにおける潤滑油の流れが促進される。冷却効果が向上する。

図５（ａ）は、第７変形例における図３に対応する位置の断面図である。図５（ｂ）は、第８変形例における図３に対応する位置の断面図である。図５（ｃ）は、第９変形例における図３に対応する位置の断面図である。図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、第７〜第９変形例においては、上述した第１変形例と同様、大内径部２２ｎが、ダンパ面７ｈ側に、周溝５７ｎ、６７ｎと大凡同じ位置まで延在している。

図５（ａ）に示すように、第７変形例においては、周溝５７ｎの表面に陥没部５７ｐが形成されている。陥没部５７ｐは、周溝５７ｎの表面のうち、シャフト８の径方向に陥没した部位である。図５（ａ）に示す一例では、陥没部５７ｐは、軸方向に離隔して３つ設けられている。陥没部５７ｐは、１つ設けられてもよい。陥没部５７ｐは、軸方向に離隔して２つ設けられてもよい。陥没部５７ｐは、軸方向に離隔して４つ以上設けられてもよい。陥没部５７ｐによって周溝５７ｎの表面積が大きくなっている。ここでは、陥没部５７ｐを設ける場合について説明した。ただし、周溝５７ｎの表面にシャフト８の径方向に突出する隆起部が設けられてもよい。陥没部５７ｐと隆起部の双方が設けられてもよい。いずれにしても、周溝５７ｎの表面積が大きくなる。潤滑油によって周溝５７ｎが冷却され易くなる。そのため、冷却性能が向上する。また、陥没部５７ｐと隆起部の形状は任意でよい。例えば、周溝５７の表面に、陥没部５７ｐと隆起部の一例として、ネジのような螺旋状の溝を設けてもよい。

図５（ｂ）に示すように、第８変形例においては、陥没部６７ｐは、環状溝６７ｑで構成される。環状溝６７ｑの底面は、周溝６７ｎの表面よりも径が小さい。環状溝６７ｑを設ける場合、第７変形例と同様、周溝６７ｎの表面積が大きくなる。潤滑油によって周溝６７ｎが冷却され易くなる。環状溝６７ｑを設ける場合、第７変形例の陥没部５７ｐに比べて加工が容易となる。

図５（ｃ）に示すように、第９変形例においては、スラスト背面部７７ｋは、シャフト８の径方向に対して傾斜している。ここでは、スラスト背面部７７ｋは、ダンパ面７ｈに近接するほど径方向外側となる向きに傾斜している。なお、スラスト背面部７７ｋは、ダンパ面７ｈに近接するほど径方向内側となる向きに傾斜してもよい。いずれにしても、スラスト背面部７７ｋを径方向に対して傾斜させることで、スラスト背面部７７ｋの表面積が大きくなる。冷却性能が向上する。

図６は、第１０変形例における図２に対応する位置の断面図である。図６に示すように、第１０変形例においては、ベアリングハウジング２の軸受孔２ｂにおいて、大内径部２ｎ、２２ｎ、３２ｎが設けられない。シャフト８に第２大径部８ｂが設けられない。

第１大径部８８ａ（対向部）は、上記の第１大径部８ａと同様、スラスト面７ｆと対向する。第１大径部８８ａは、第２大径部８ｂと同じ位置に配される。すなわち、第１大径部８８ａは、隔壁２ｍ（傾斜面２ｋ）の径方向内側に位置している。

また、上述した実施形態と同様、スラスト背面部７ｋとダンパ面７ｈとの間には、延在部７ｍが形成される。延在部７ｍは、突出部７ｊからダンパ面７ｈまで延在している。延在部７ｍの軸方向の長さＬ１は、間隙Ｓａにおけるシャフト８の径方向の長さＬ２よりも大きい。延在部７ｍは、周溝７ｎによって構成される。周溝７ｎは、ダンパ面７ｈよりも外径が小さい溝である。延在部７ｍの径方向外側には、第２空間Ｓｃが形成される。第２空間Ｓｃは、スラスト背面部７ｋとダンパ面７ｈとの間に設けられる。

第１０変形例においても、上述した実施形態と同様、間隙Ｓａを通った潤滑油によって、スラスト背面部７ｋが冷却される。また、延在部７ｍの軸方向の長さＬ１が、間隙Ｓａの径方向の長さ（距離Ｌ２）よりも大きい（すなわち、第２空間Ｓｃが設けられている）。そのため、冷却性能が向上する。また、スラスト面７ｆから本体部７ａやベアリングハウジング２側への伝熱が抑制される。軸受面７ｂの温度上昇が抑制される。

また、第１空間８２ｉ（空間）は、上述した実施形態と同様、軸受孔２ｂに連続する。第１空間８２ｉは、軸受面７ｂおよびダンパ面７ｈに供給された潤滑油を軸受孔２ｂから排出する。ただし、上述した実施形態と異なり、第１空間８２ｉは、間隙Ｓａと軸方向に連続している。第１空間８２ｉは、空隙Ｓｄと、シャフト８の径方向に連続する。空隙Ｓｄは、第１大径部８８ａとスラスト面７ｆとの間に形成される。

そのため、間隙Ｓａから噴出しスラスト背面部７ｋを冷却した潤滑油と、スラスト面７ｆを潤滑した潤滑油が、いずれも第１空間８２ｉを介して効率的に排油口２ｈに排出される。潤滑油の流れが良くなる。冷却効率の向上が図れる。

また、第１大径部８８ａが、傾斜面２ｋの径方向内側に位置している。そのため、第１大径部８８ａとスラスト面７ｆとの空隙Ｓｄから飛散した潤滑油が、第１空間８２ｉを径方向外側に滑らかに導かれる。間隙Ｓａから第２空間Ｓｃに噴出した潤滑油の流れが阻害され難い。潤滑油の流れが良くなる。冷却効率の向上が図れる。

また、上述した実施形態と同様、ベアリングハウジング２のうち、第１空間８２ｉを形成するダンパ面７ｈ側の内壁面は、ダンパ面７ｈより第２空間Ｓｃ側に軸方向に突出している。そのため、間隙Ｓａから第２空間Ｓｃに噴出した潤滑油は、シャフト８の径方向外側への拡散が抑えられる。第２空間Ｓｃに噴出した潤滑油は、スラスト背面部７ｋに直接的に吹き付け易い。スラスト面７ｆの効率的な冷却が可能となっている。

図７（ａ）は、第１１変形例における図６の破線部分に対応する位置の断面図である。図７（ｂ）は、第１２変形例における図６の破線部分に対応する位置の断面図である。図７（ｃ）は、第１３変形例における図６の破線部分に対応する位置の断面図である。図７（ｄ）は、第１４変形例における図６の破線部分に対応する位置の断面図である。図７（ｅ）は、第１５変形例における図６の破線部分に対応する位置の断面図である。第１１〜第１５変形例においては、上述した第１０変形例と同様、ベアリングハウジング２の軸受孔２ｂにおいて、大内径部２ｎ、２２ｎ、３２ｎを設けていない。シャフト８に第２大径部８ｂを設けていない。

図７（ａ）に示すように、第１１変形例においては、第７変形例と同様、周溝９７ｎの表面に陥没部９７ｐが形成されている。図７（ａ）に示す一例では、陥没部９７ｐは、軸方向に離隔して３つ設けられている。陥没部９７ｐは、１つ設けられてもよい。陥没部９７ｐは、軸方向に離隔して２つ設けられてもよい。陥没部９７ｐは、軸方向に離隔して４つ以上設けられてもよい。ここでは、陥没部９７ｐを設ける場合について説明した。ただし、周溝９７ｎの表面にシャフト８の径方向に突出する隆起部が設けられてもよい。いずれにしても、周溝９７ｎの表面積が大きくなる。潤滑油によって周溝９７ｎが冷却され易くなる。冷却性能が向上する。

図７（ｂ）に示すように、第１２変形例においては、第８変形例と同様、周溝１０７ｎに環状溝１０７ｑが設けられている。そのため、周溝１０７ｎの表面積が大きくなる。冷却性能が向上する。加工コストが低減される。

図７（ｃ）に示すように、第１３変形例においては、第９変形例と同様、スラスト背面部１１７ｋは、シャフト８の径方向に対して傾斜している。ここでは、スラスト背面部１１７ｋは、ダンパ面７ｈに近接するほど径方向外側となる向きに傾斜している。なお、スラスト背面部１１７ｋは、ダンパ面７ｈに近接するほど径方向内側となる向きに傾斜してもよい。いずれにしても、スラスト背面部１１７ｋを径方向に対して傾斜させることで、スラスト背面部１１７ｋの表面積が大きくなる。冷却性能が向上する。

図７（ｄ）に示すように、第１４変形例においては、第３変形例と同様、周溝７ｎが形成されない。延在部７ｍは、ダンパ面７ｈと面一となっている。このように、周溝７ｎを形成せずとも、第２空間Ｓｃと第１空間８２ｉが径方向に連続することで実質的に第２空間Ｓｃが拡大されたことと同等となる。冷却性能が向上する。

図７（ｅ）に示すように、第１５変形例においては、第１空間８２ｉを設けていない。内壁面１２７ｒは、ベアリングハウジング２のうち、周溝７ｎに対してシャフト８の径方向外側に対向する。内壁面１２７ｒを、ダンパ面７ｈに近接するほど径方向内側となる向きに傾斜させる。そのため、第２空間Ｓｃが大きく確保される。冷却性能が向上する。

以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示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技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述した実施形態および第１〜第９変形例では、第１空間２ｉは、シャフト８の軸方向の位置が、スラスト面７ｆよりタービンインペラ９側（図中、左側）に位置している場合について説明した。ただし、第１空間２ｉは、スラスト面７ｆよりコンプレッサインペラ１０側（図中、右側）まで延在していてもよい。

また、上述した実施形態および第１〜第９変形例では、第１空間２ｉのコンプレッサインペラ１０側内壁の径方向内側端部は、大内径部２ｎ、２２ｎ、３２ｎのタービンインペラ９側の軸方向端部と直角に接続している場合について説明した。ただし、例えば、図８（ａ）に示す第１６変形例のように、傾斜面１２２ｒが設けられてもよい。また、図８（ｂ）に示す第１７変形例のように、曲面１３２ｒが設けられてもよい。傾斜面１２２ｒおよび曲面１３２ｒは、第１空間２ｉのコンプレッサインペラ１０側内壁の径方向内側端部と、大内径部２ｎのタービンインペラ９側の軸方向端部を接続する。この場合、セミフローティング軸受７の突出部７ｊとベアリングハウジング２の壁面との径方向隙間が広がる。そのため、傾斜面１２２ｒや曲面１３２ｒを設けない場合に比べて、第１空間２ｉに潤滑油が排出され易くなる。冷却効果が向上する。

また、上述した実施形態および変形例では、スラスト面７ｆとスラスト背面部７ｋに連続する突出部７ｊの外周面は、軸方向に平行である（外径が一定である）場合について説明した。ただし、例えば、突出部７ｊの外周面に傾斜面や曲面が設けられていてもよい。この場合、突出部７ｊの外周面のうち、径方向の最外径をスラスト背面部７ｋの外径と考えることができる。また、突出部７ｊの外周面とスラスト面７ｆは、直角に接続している場合について説明した。突出部７ｊの外周面とスラスト背面部７ｋは、直角に接続している場合について説明した。ただし、突出部７ｊの外周面とスラスト面７ｆを接続している角部に、例えば、傾斜面や曲面などが設けられてもよい。突出部７ｊの外周面とスラスト背面部７ｋを接続している角部に、例えば、傾斜面や曲面などが設けられてもよい。図８（ｃ）に示す第１８変形例のように、段付部１４７ｔが設けられてもよい。段付部１４７ｔは、突出部１４７ｊのうち、スラスト面７ｆ側に設けられる。図８（ｄ）に示す第１９変形例のように、溝部１５７ｕが設けられてもよい。溝部１５７ｕは、突出部１５７ｊに周方向に、例えば、環状に延在する。また、図８（ｃ）、図８（ｄ）においては、周溝７ｎが設けられない構成について図示した。ただし、図８（ｃ）、図８（ｄ）において、周溝７ｎが設けられてもよい。

また、上述した第５変形例では、隔壁２ｍが設けられずに、第１空間２ｉが拡大形成されている場合について説明した。ただし、図８（ｅ）に示す第２０変形例のように、第１空間２ｉは、他の実施形態や変形例と同様の大きさであって、第１空間２ｊが設けられない構成であってもよい。この場合、シャフト８のうち、第２大径部４８ｂは、タービンインペラ９側に設けられたシール部材まで延在する。例えば、第２大径部４８ｂに対向するベアリングハウジング２の内周面に、周方向に延在する内溝が設けられてもよい。また、ベアリングハウジング２に、この内溝に開口する孔や切り欠きが形成されてもよい。この孔や切り欠きが、上述した第６変形例の連通孔４２ｑと同様、排油口２ｈ側へ開口してもよい。この場合、内溝に流入した潤滑油は、内溝に開口する孔や切り欠きから排油口２ｈ側へ排出される。

また、上述した実施形態および変形例では、軸受構造Ｓのうち、タービンインペラ９側の冷却構造について詳述した。コンプレッサインペラ１０側は、タービンインペラ９側と同様の冷却構造を採用している。例えば、コンプレッサインペラ１０側の突出部７ｓ（図２、図６参照）の外径は、タービン側の突出部７ｊの外径よりも小さくてもよい。また、コンプレッサインペラ１０側の突出部７ｓの外径に合わせて、コンプレッサインペラ１０側のダンパ面７ｉ、および、ダンパ面７ｉに対向するベアリングハウジング２の軸受孔２ｂの内周面２ｅの内径が、タービンインペラ９側のダンパ面７ｈ、および、ダンパ面７ｈに対向する内周面２ｅの内径よりも小さくてもよい。この場合、セミフローティング軸受７が、軸受孔２ｂにタービンインペラ９側から挿通可能となる。容易にセミフローティング軸受７が組付けられる。また、上記の冷却構造は、タービンインペラ９側およびコンプレッサインペラ１０側のいずれか一方にのみ設けてもよい。上記の冷却構造は、タービンインペラ９側とコンプレッサインペラ１０側とで、上述した実施形態および変形例のうち、互いに異なる構成が採用されてもよい。

また、上述した第１変形例では、突出部７ｊと大内径部２２ｎとのシャフト８の径方向の隙間の長さＬ３は、間隙Ｓａの径方向の長さ（距離Ｌ２）より大きい場合について説明した。この構成は、第２〜第４変形例、第７〜第９変形例にも適用される。ただし、第１〜第４変形例、第７〜第９変形例において、突出部７ｊと大内径部２２ｎとのシャフト８の径方向の隙間の長さＬ３は、間隙Ｓａの径方向の長さ（距離Ｌ２）と概ね同一であってもよい。

本開示は、シャフトを軸支する軸受構造、および、過給機に利用することができる。

Ｃ 過給機
Ｓ 軸受構造
Ｓａ、Ｓｂ 間隙
Ｓｄ 空隙
２ ベアリングハウジング（ハウジング）
２ｅ 内周面
２ｆ、２ｇ、２ｉ、２ｊ、８２ｉ 第１空間（空間）
７ セミフローティング軸受（軸受）
７ａ 本体部
７ｂ、７ｃ 軸受面
７ｆ、７ｇ、７ｈ、７ｉ スラスト面
７ｊ、７ｓ 突出部
７ｋ、７７ｋ、１１７ｋ スラスト背面部
７ｍ 延在部
７ｎ、５７ｎ、６７ｎ、９７ｎ、１０７ｎ 周溝
８ シャフト
８ａ、８８ａ 第１大径部（対向部）
２１ 油切り部材（対向部）
５７ｐ、６７ｐ、９７ｐ 陥没部
６７ｑ、１０７ｑ 環状溝

Claims (8)

1. ハウジングに形成された軸受孔と、
   前記軸受孔に設けられ、シャフトが挿通される軸受の本体部と、
   前記本体部の外周面に設けられ、前記軸受孔の内周面に対向するダンパ面と、
   前記本体部のうち前記シャフトの軸方向の端部に設けられたスラスト面と、
   前記本体部に設けられ、前記ダンパ面よりも外径が大きく、前記ダンパ面と前記軸受孔の内周面との距離よりも前記ダンパ面から離隔した、前記スラスト面の背面に位置するスラスト背面部と、
   を備える軸受構造。
2. 前記本体部には、前記スラスト背面部から前記ダンパ面まで延在する延在部が設けられている請求項１に記載の軸受構造。
3. 前記シャフトに設けられ、前記スラスト面と対向する対向部と、
   前記ダンパ面と前記軸受孔の内周面との間に形成される間隙と前記軸方向に連続し、前記対向部と前記スラスト面との間に形成される空隙に対して、前記シャフトの径方向に連続する空間と、
   を備える請求項１または２に記載の軸受構造。
4. 前記スラスト背面部は、前記シャフトの径方向に対して傾斜している請求項１から３のいずれか１項に記載の軸受構造。
5. 前記本体部のうち前記ダンパ面と前記スラスト背面部との間には、前記本体部の周方向に延在する、前記ダンパ面よりも外径が小さい周溝が形成されている請求項１から４のいずれか１項に記載の軸受構造。
6. 前記周溝の表面には、径方向に突出する隆起部、および、径方向に陥没する陥没部のいずれか一方または双方が形成されている請求項５に記載の軸受構造。
7. 前記陥没部は、前記周溝の表面よりも径が小さい環状溝である請求項６に記載の軸受構造。
8. 前記請求項１から７のいずれか１項に記載の軸受構造を備える過給機。

Images