JP6550525B2 - 軸受装置および排気タービン過給機 - Google Patents

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Description

本発明は、軸受装置および当該軸受装置が適用される排気タービン過給機に関する。
従来、例えば、特許文献１は、ベアリングハウジングについて記載されている。このベアリングハウジングは、シール部における油漏れに対する耐性を向上させることを目的とし、回転軸を支持する軸受を通すための軸貫通穴と、該軸貫通穴の両端から排出される潤滑油を受け入れて下部から排出するための油排出路と備え、油排出路が、軸貫通穴の両端にそれぞれ連結し該軸貫通穴の両端から半径方向に広がり軸貫通穴からの潤滑油を受け入れる２つの端部油路と、各端部油路からの潤滑油を集めて下部の排出口まで導く下部油路とを有し、２つの端部油路の少なくとも一方の左右両側に、他方の端部油路側に向かって延び、かつ、上方側で互いに分離されている側方拡張油路が連結されており、各側方拡張油路は、高さ方向の全体にわたって、当該側方拡張油路が連結された一方の端部油路の上端部と、排出口の中心部とを結ぶ線分よりも、他方の端部油路側の位置まで延びており、各側方拡張油路の上端は、一方の端部油路側から他方の端部油路側に向かって、回転軸の回転軸心と平行な方向から排出口側に傾いて延びて、一方の端部油路の潤滑油を下部油路へ導く。
特許第５０２９８３７号公報
しかしながら、拡張油路を含み油排出路に潤滑油が充満すると、当該潤滑油の粘性抵抗により回転軸の回転において損失が発生するため、排気タービン過給機の効率低下の原因になる。また、拡張油路を含み油排出路に潤滑油が充満すると、潤滑油が漏れ出る原因になり、排気タービン過給機のタービン側のシール面から潤滑油が漏れ出てシール性が低下するおそれがある。従って、潤滑油の排出性をより向上することが望まれている。
本発明は、上述した課題を解決するものであり、潤滑油の排出性を向上することのできる軸受装置および排気タービン過給機を提供することを目的とする。
上述の目的を達成するために、本発明の軸受装置は、回転軸と、前記回転軸に設けられて前記回転軸を回転可能に支持するジャーナル軸受と、前記ジャーナル軸受を収容する軸受収容部と、前記軸受収容部に連通し前記回転軸の周囲に沿って設けられ下方が開放して形成された油排出通路と、を備え、前記油排出通路は、前記回転軸の中心を通過する水平面以上の領域において、前記回転軸の中心を通過する鉛直面を基準とする前記回転軸の回転方向の前側に径方向断面での最小断面積を有し、前記回転軸の中心を通過する鉛直面を基準とする前記回転軸の回転方向の後側に径方向断面での最大断面積を有することを特徴とする。
この軸受装置によれば、油排出通路に至った潤滑油は、回転軸の回転方向に沿って流動する。そして、回転軸の中心を通過する水平面以上の領域で流動する潤滑油は、油排出通路の最小断面積側から最大断面積側に流動して油排出通路の下方から排出される。また、回転軸の中心を通過する水平面以下の領域において、回転軸の回転方向に沿って油排出通路の下方から最小断面積側に潤滑油が向かうため、水平面以上の領域に潤滑油が再流入することを阻止できる。この結果、潤滑油の排出性を向上することができる。
また、本発明の軸受装置では、前記油排出通路は、前記回転軸の回転方向に沿って前記最小断面積から前記最大断面積に至り漸次拡大して形成されていることを特徴とする。
この軸受装置によれば、油排出通路に至った潤滑油は、回転軸の回転方向に沿って漸次拡大して最小断面積から最大断面積に至る通路を流動して油排出通路の下方から排出される。この結果、潤滑油の排出性を向上することができる。
また、本発明の軸受装置では、前記油排出通路は、前記回転軸の回転方向に沿って前記最小断面積から前記最大断面積に急拡大して形成されていることを特徴とする。
この軸受装置によれば、油排出通路に至った潤滑油は、回転軸の回転方向に沿って急拡大して最小断面積から最大断面積に至る通路を流動して油排出通路の下方から排出される。この結果、潤滑油の排出性を向上することができる。
また、本発明の軸受装置では、前記油排出通路は、前記回転軸の回転方向の前側に連続して前記最小断面積を有することを特徴とする。
この軸受装置によれば、潤滑油は、回転軸の中心を通過する水平面以下の領域において、回転軸の回転方向に沿って油排出通路の下方から最小断面積側に向かうため、水平面以上の領域に潤滑油が再流入することを阻止する効果を顕著に得ることができる。
また、本発明の軸受装置では、前記油排出通路は、前記回転軸の回転方向の後側に連続して前記最大断面積を有することを特徴とする。
この軸受装置によれば、潤滑油の排出性を向上することができる。
また、本発明の軸受装置では、前記油排出通路は、前記回転軸の中心を通過する鉛直面を境とし、前記最小断面積から前記最大断面積に至り漸次拡大して形成されていることを特徴とする。
この軸受装置によれば、回転軸の中心を通過する水平面以下の領域において、回転軸の中心を通過する鉛直面を境として、水平面以上の領域に潤滑油が再流入する機能と、潤滑油を油排出通路の下方に排出する機能と、を分けて有することができる。
また、本発明の軸受装置では、前記油排出通路は、前記断面積が、径方向で変化していることを特徴とする。
この軸受装置によれば、回転軸の延在方向で断面積を変化させる阻害要因がある場合に有効的に断面積を変化させることができる。
また、本発明の軸受装置では、前記油排出通路は、前記断面積が、前記回転軸の延在方向で変化していることを特徴とする。
この軸受装置によれば、回転軸の径方向で断面積を変化させる阻害要因がある場合に有効的に断面積を変化させることができる。
上述の目的を達成するために、本発明の排気タービン過給機は、タービンと、コンプレッサと、前記タービンと前記コンプレッサとを同軸上に連結する回転軸と、前記タービンと前記コンプレッサと前記回転軸を収容するハウジングと、前記回転軸に設けられて前記回転軸を回転可能に支持するジャーナル軸受と、前記ハウジングに設けられて前記ジャーナル軸受を収容する軸受収容部と、前記ハウジングに設けられて前記軸受収容部に連通し前記回転軸の周囲に沿って設けられ下方が開放して形成された油排出通路と、上述したいずれか１つに記載の軸受装置と、を備えることを特徴とする。
この排気タービン過給機によれば、潤滑油の排出性を向上することができる。従って、潤滑油の粘性抵抗により回転軸の回転において損失の発生を低減することができ、排気タービン過給機の効率低下を抑えることができる。また、潤滑油が漏れ出ることを抑止することができ、排気タービン過給機のタービン側のシール面から潤滑油が漏れ出てシール性が低下する事態を阻止することができる。
本発明によれば、潤滑油の排出性を向上することができる。
図１は、本発明の実施形態に係る排気タービン過給機の全体構成図である。 図２は、本発明の実施形態に係る排気タービン過給機の軸受部分の拡大図である。 図３は、本発明の実施形態に係る排気タービン過給機の軸受部分の拡大図である。 図４は、本発明の実施形態に係る排気タービン過給機の軸受部分の模式図である。 図５は、本発明の実施形態に係る排気タービン過給機の軸受部分の拡大図である。 図６は、本発明の実施形態に係る排気タービン過給機の軸受部分の他の例の模式図である。 図７は、本発明の実施形態に係る排気タービン過給機の軸受部分の他の例の模式図である。 図８は、本発明の実施形態に係る排気タービン過給機の軸受部分の他の例の模式図である。
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
図１は、本実施形態に係る排気タービン過給機の全体構成図である。図２は、本実施形態に係る排気タービン過給機の軸受部分の拡大図である。図３は、本実施形態に係る排気タービン過給機の軸受部分の拡大図である。
図１に示す排気タービン過給機１１は、主に、タービン１２と、コンプレッサ１３と、回転軸１４と、により構成され、これらがハウジング１５内に収容されている。
ハウジング１５は、内部が中空に形成され、タービン１２の構成を収容する第一空間部Ｓ１をなすタービンハウジング１５Ａと、コンプレッサ１３の構成を収容する第二空間部Ｓ２をなすコンプレッサカバー１５Ｂと、回転軸１４を収容する第三空間部Ｓ３をなすベアリングハウジング１５Ｃと、を有する。ベアリングハウジング１５Ｃの第三空間部Ｓ３は、タービンハウジング１５Ａの第一空間部Ｓ１とコンプレッサカバー１５Ｂの第二空間部Ｓ２との間に位置している。
回転軸１４は、タービン１２側の端部がタービン側軸受であるジャーナル軸受２１により回転自在に支持され、コンプレッサ１３側の端部がコンプレッサ側軸受であるジャーナル軸受２２により回転自在に支持され、かつスラスト軸受２３により回転軸１４が延在する軸方向への移動を規制されている。また、回転軸１４は、軸方向における一端部にタービン１２のタービンディスク２４が固定されている。タービンディスク２４は、タービンハウジング１５Ａの第一空間部Ｓ１に収容され、外周部に軸流型をなす複数のタービン翼２５が周方向に所定間隔で設けられている。さらに、回転軸１４は、軸方向における他端部に、コンプレッサ１３のコンプレッサ羽根車３１が固定されており、コンプレッサ羽根車３１は、コンプレッサカバー１５Ｂの第二空間部Ｓ２に収容され、外周部に複数のブレード３２が周方向に所定間隔で設けられている。
また、タービンハウジング１５Ａは、タービン翼２５に対して排気ガスの入口通路２６と排気ガスの出口通路２７が設けられている。そして、タービンハウジング１５Ａは、入口通路２６とタービン翼２５との間にタービンノズル２８が設けられており、このタービンノズル２８により静圧膨張された軸方向の排気ガス流が複数のタービン翼２５に導かれることで、タービン１２を駆動回転することができる。さらに、コンプレッサカバー１５Ｂは、コンプレッサ羽根車３１に対して空気取込口３３と圧縮空気吐出口３４が設けられている。そして、コンプレッサカバー１５Ｂは、コンプレッサ羽根車３１と圧縮空気吐出口３４との間にディフューザ３５が設けられている。コンプレッサ羽根車３１により圧縮された空気は、ディフューザ３５を通って排出される。
このように構成された、排気タービン過給機１１は、エンジン（図示せず）から排出された排ガスによりタービン１２が駆動し、タービン１２の回転が回転軸１４に伝達されてコンプレッサ１３が駆動し、このコンプレッサ１３が燃焼用気体を圧縮してエンジンに供給する。従って、エンジンからの排気ガスは、排気ガスの入口通路２６を通り、タービンノズル２８により静圧膨張され、軸方向の排気ガス流が複数のタービン翼２５に導かれることで、複数のタービン翼２５が固定されたタービンディスク２４を介してタービン１２が駆動回転する。そして、複数のタービン翼２５を駆動した排気ガスは、出口通路２７から外部に排出される。一方、タービン１２により回転軸１４が回転すると、一体のコンプレッサ羽根車３１が回転し、空気取込口３３を通って空気が吸入される。吸入された空気は、コンプレッサ羽根車３１で加圧されて圧縮空気となり、この圧縮空気は、ディフューザ３５を通り、圧縮空気吐出口３４からエンジンに供給される。
また、排気タービン過給機１１において、ベアリングハウジング１５Ｃは、ジャーナル軸受２１，２２およびスラスト軸受２３に潤滑油を供給する潤滑油供給通路４０が設けられている。潤滑油供給通路４０は、ベアリングハウジング１５Ｃの上部に径方向に沿う第一供給通路４１と、ベアリングハウジング１５Ｃの上部に軸方向に沿う第二供給通路４２と、ジャーナル軸受２１に連通する第三供給通路４３と、ジャーナル軸受２２に連通する第四供給通路４４と、スラスト軸受２３に連通する第五供給通路４５とから構成されている。第一供給通路４１は、基端部が潤滑油タンク（図示略）に連結され、先端部が第二供給通路４２の中間部に連通している。第三供給通路４３は、基端部が第二供給通路４２に連通し先端部がジャーナル軸受２１に連通している。第四供給通路４４は、基端部が第二供給通路４２に連通し先端部がジャーナル軸受２２に連通している。第五供給通路４５は、基端部が第二供給通路４２に連通し先端部がスラスト軸受２３に連通している。
ジャーナル軸受２１，２２は、図１〜図３に示すように、円筒形状に形成されている。ジャーナル軸受２１，２２は、ベアリングハウジング１５Ｃにおいて第三空間部Ｓ３に設けられた軸受収容部１６がなす円柱状の空間に収容されている。各ジャーナル軸受２１，２２を支持する軸受収容部１６は、ジャーナル軸受２１，２２の間で第三空間部Ｓ３の下方に通じる通路１６ｂが形成されている。
ジャーナル軸受２１は、図２に示すように、外周面２１ｂが軸受収容部１６の内面１６ａとの間で回転自在に支持され、内周面２１ｃと回転軸１４の外周面１４ａとの間で回転軸１４を回転自在に支持する。ジャーナル軸受２１は、外周面２１ｂに向けて第三供給通路４３の先端部が連通されている。さらに、ジャーナル軸受２１は、外周面２１ｂから内周面２１ｃに貫通する通路２１ａが形成され、通路２１ａにより第三供給通路４３から外周面２１ｂに供給された潤滑油が内周面２１ｃと回転軸１４の外周面１４ａとの間に導かれる。従って、ジャーナル軸受２１は、外周面２１ｂと軸受収容部１６の内面１６ａとの間に供給された潤滑油により軸受収容部１６に回転自在に支持されると共に、内周面２１ｃと回転軸１４の外周面１４ａとの間に供給された潤滑油により回転軸１４を回転自在に支持する。
ここで、図１に示すように、タービン１２のタービンディスク２４は、軸方向でジャーナル軸受２１に隣接して配置されるようにコンプレッサ１３側に突出するボス部２４ａが設けられている。ボス部２４ａは、円筒形状に形成され、回転軸１４においてタービン１２側の端部が段部１４ｂを介して細径に形成された部分に嵌め入れられ、当該段部１４ｂに当接して軸方向で位置決めされている。ボス部２４ａにおいて段部１４ｂに当接する部分は、図２に示すように、軸受収容部１６がなす円柱状の空間のタービン１２側の開口を覆う円盤部材であり、軸方向でジャーナル軸受２１の側面部２１ｄと間隔Ｄをおいて対面して配置される対面部２４ａａを有する。また、ベアリングハウジング１５Ｃは、ボス部２４ａの外周部に排油空間室４７が形成されている。また、タービン１２のタービンディスク２４は、軸方向でボス部２４ａとタービンディスク２４との間にシール部２４ｂが形成されている。シール部２４ｂは、ベアリングハウジング１５Ｃとの間にシール部を形成する。
ジャーナル軸受２１において、外周面２１ｂ側および内周面２１ｃ側に供給された潤滑油は、コンプレッサ１３側では、軸受収容部１６の通路１６ｂから第三空間部Ｓ３の下方へ流れる。一方、ジャーナル軸受２１において、外周面２１ｂ側および内周面２１ｃ側に供給された潤滑油は、タービン１２側では、側面部２１ｄ側に流れ、対面するボス部２４ａの対面部２４ａａにおいて回転軸１４の回転の遠心力により径方向外側に送られてボス部２４ａの外周部の排油空間室４７に至り、当該排油空間室４７から第三空間部Ｓ３の下方へ流れる。
ジャーナル軸受２２は、図３に示すように、外周面２２ｂが軸受収容部１６の内面１６ａとの間で回転自在に支持され、内周面２２ｃと回転軸１４の外周面１４ａとの間で回転軸１４を回転自在に支持する。ジャーナル軸受２２は、外周面２２ｂに向けて第四供給通路４４の先端部が連通されている。さらに、ジャーナル軸受２２は、外周面２２ｂから内周面２２ｃに貫通する通路２２ａが形成され、通路２２ａにより第四供給通路４４から外周面２２ｂに供給された潤滑油が内周面２２ｃと回転軸１４の外周面１４ａとの間に導かれる。従って、ジャーナル軸受２２は、外周面２２ｂと軸受収容部１６の内面１６ａとの間に供給された潤滑油により軸受収容部１６に回転自在に支持されると共に、内周面２２ｃと回転軸１４の外周面１４ａとの間に供給された潤滑油により回転軸１４を回転自在に支持する。
スラスト軸受２３は、図１に示すように、回転軸１４の軸方向でジャーナル軸受２２に隣接してコンプレッサ１３側に配置されている。スラスト軸受２３は、図３に示すように、回転軸１４が挿通される挿通穴２３ａを有して板状に形成され、ベアリングハウジング１５Ｃに固定されている。スラスト軸受２３は、スラストリング１７およびスラストスリーブ１８を介して回転軸１４の軸方向の移動を規制する。
スラストリング１７は、図３に示すように、ボス部１７ａおよびフランジ部１７ｂを有する。ボス部１７ａは、円筒状に形成され、回転軸１４においてコンプレッサ１３側の端部が段部１４ｂを介して細径に形成された部分に嵌め入れられ、当該段部１４ｂに当接して軸方向で位置決めされており、スラスト軸受２３の挿通穴２３ａに回転軸１４と共に挿通される。フランジ部１７ｂは、ボス部１７ａにおいて段部１４ｂに当接する部分で径方向外側に突出した円盤部材であり、軸方向でジャーナル軸受２２側のスラスト軸受２３の板面２３ｃに対面して配置される一方の対面部１７ｂａと、軸方向でジャーナル軸受２２の側面部２２ｄと間隔Ｄをおいて対面して配置される他方の対面部１７ｂｂと、を有する。
スラストスリーブ１８は、図３に示すように、ボス部１８ａおよびフランジ部１８ｂを有する。ボス部１８ａは、円筒状に形成され、回転軸１４においてコンプレッサ１３側の端部の細径に形成された部分に嵌め入れられ、スラストリング１７におけるボス部１７ａのコンプレッサ１３側の端面に当接して軸方向で位置決めされている。フランジ部１８ｂは、ボス部１８ａにおいてスラストリング１７のボス部１７ａに当接する部分で径方向外側に突出した円盤部材であり、軸方向でコンプレッサ１３側のスラスト軸受２３の板面２３ｄに対面して配置される一方の対面部１８ｂａと、軸方向でコンプレッサ１３側からスラスト軸受２３側に向く油溜空間１９ａを形成する油溜部１９に対面して配置される他方の対面部１８ｂｂと、を有する。
すなわち、スラストリング１７およびスラストスリーブ１８は、それぞれフランジ部１７ｂ，１８ｂの一方の対面部１７ｂａ，１８ｂａの間にスラスト軸受２３を挟むように配置される。このため、スラスト軸受２３は、スラストリング１７およびスラストスリーブ１８を介して回転軸１４の軸方向の移動を規制する。
なお、油溜部１９は、軸方向でスラスト軸受２３のコンプレッサ１３側に隣接して設けられ、油溜空間１９ａを回転軸１４の周囲に沿って配置し、かつ油溜空間１９ａの下方が開放して第三空間部Ｓ３の下方に通じるように形成されている。油溜部１９は、油溜部１９の下側にて延出する舌片１９ｂを有し、油留空間１９ａは、かつ舌片１９ｂを介して第三空間部Ｓ３の下方に通じている。この油溜部１９は、図１では、ディフレクターにより構成されている。ディフレクターは、板状に形成されており、インサート部２０とスラスト軸受２３との間に取り付けられている。インサート部２０は、ベアリングハウジング１５Ｃの第二空間部Ｓ２と第三空間部Ｓ３との間の隔壁をなし、スラストスリーブ１８のボス部１８ａを回転軸１４と共に挿通し、ベアリングハウジング１５Ｃに対してスラスト軸受２３と共にディフレクターを支持する。
また、スラスト軸受２３は、通路２３ｂが形成されている。通路２３ｂは、基端部が第五供給通路４５の先端部に連通し、先端部が挿通穴２３ａに連通している。このため、第五供給通路４５から通路２３ｂを介して挿通穴２３ａに供給された潤滑油は、スラスト軸受２３の各板面２３ｃ，２３ｄとフランジ部１７ｂ，１８ｂのそれぞれの対面部１７ｂａ，１８ｂａの間に導かれる。従って、スラスト軸受２３は、対面部１７ｂａ，１８ｂａの間で回転軸１４の軸方向の移動を規制しつつ、フランジ部１７ｂ，１８ｂのそれぞれの対面部１７ｂａ，１８ｂａとの間に供給された潤滑油により対面部１７ｂａ，１８ｂａとの摩擦抵抗を低減される。
スラスト軸受２３において、スラストスリーブ１８のフランジ部１８ｂの対面部１８ｂａ側では、潤滑油は、回転軸１４の回転の遠心力により径方向外側に送られ、一部がフランジ部１８ｂの外周部を伝わってフランジ部１８ｂの下側にて第三空間部Ｓ３の下方へ流れ、一部が油溜部（ディフレクター）１９の油溜空間１９ａに至る。従って、油溜空間１９ａに至った潤滑油は、油溜部１９の舌片１９ｂを伝って第三空間部Ｓ３の下方へ流れる。一方、スラストリング１７のフランジ部１７ｂの対面部１７ｂａ側では、潤滑油は、回転軸１４の回転の遠心力により径方向外側に送られる。フランジ部１７ｂの外周部は、ベアリングハウジング１５Ｃとの間に隙間４８が形成され、当該隙間４８は、第三空間部Ｓ３の下方に通じている。従って、対面部１７ｂａ側で径方向外側に送られた潤滑油は、隙間４８を通じて第三空間部Ｓ３の下方へ流れる。
また、スラスト軸受２３に隣接するジャーナル軸受２２において、外周面２２ｂ側および内周面２２ｃ側に供給された潤滑油は、タービン１２側では、軸受収容部１６の通路１６ｂから第三空間部Ｓ３の下方へ流れる。一方、スラスト軸受２３に隣接するジャーナル軸受２２において、外周面２２ｂ側および内周面２２ｃ側に供給された潤滑油は、スラスト軸受２３側では、側面部２２ｄ側に流れ、対面するスラストリング１７のフランジ部１７ｂの対面部１７ｂｂにおいて回転軸１４の回転の遠心力により径方向外側に送られて隙間４８を通じて第三空間部Ｓ３の下方へ流れる。
なお、図には明示しないが、ベアリングハウジング１５Ｃは、第三空間部Ｓ３の下方に潤滑油排出管の基端部が連結されている。潤滑油排出管は、先端部がオイルパンに連結されている。オイルパンは、潤滑油供給通路４０の第一供給通路４１が連結された潤滑油タンクに潤滑油循環ラインで接続されている。潤滑油循環ラインは、オイルポンプとオイルフィルタが介在されており、オイルポンプによりオイルフィルタで不純物が濾過された潤滑油をオイルパンから潤滑油循環ラインを介して潤滑油タンクに送る。そして、この潤滑油タンクから第一供給通路４１に潤滑油が供給される。
以下、本実施形態における軸受装置について図４〜図８を参照して説明する。本実施形態の軸受装置は、上述した排油空間室４７に係る。
図４は、本実施形態に係る排気タービン過給機の軸受部分の模式図である。図５は、本実施形態に係る排気タービン過給機の軸受部分の拡大図である。図６は、本実施形態に係る排気タービン過給機の軸受部分の他の例の模式図である。図７は、本実施形態に係る排気タービン過給機の軸受部分の他の例の模式図である。図８は、本実施形態に係る排気タービン過給機の軸受部分の他の例の模式図である。
上述したように、ジャーナル軸受２１において、タービン１２側では、外周面２１ｂ側および内周面２１ｃ側に供給された潤滑油が、側面部２１ｄ側に流れ、対面するボス部２４ａの対面部２４ａａにおいて回転軸１４の回転の遠心力により径方向外側に送られてボス部２４ａの外周部の排油空間室４７に至り、当該排油空間室４７から第三空間部Ｓ３の下方へ流れる。このように、排油空間室４７は、油排出通路としても構成されている。
油排出通路としての排油空間室４７について詳述すると、排油空間室４７は、図４〜図８に示すように、ベアリングハウジング１５Ｃに設けられて、タービン１２におけるタービンディスク２４のボス部２４ａの外周部において回転軸１４の周囲に沿って設けられ、ボス部２４ａの外周面に沿って環状に形成された空間部である。排油空間室４７は、下方が開放する開放部４７ａを有し、この開放部４７ａがベアリングハウジング１５Ｃの第三空間部Ｓ３に連通し、かつジャーナル軸受２１に収容される軸受収容部１６に連通しているため、ジャーナル軸受２１に供給された潤滑油を第三空間部Ｓ３に排出することができる。
この油排出通路としての排油空間室４７は、図４、図６〜図８に示すように、回転軸１４の中心Ｏを通過する水平面Ｈ以上の領域において、回転軸１４の中心Ｏを通過する鉛直面Ｐを基準とする回転軸１４の回転方向の前側に径方向断面での最小断面積を有し、回転軸１４の中心Ｏを通過する鉛直面Ｐを基準とする回転軸１４の回転方向の後側に径方向断面での最大断面積を有する。
ここで、回転軸１４の回転方向は、図４、図６〜図８に矢印で示す左回り（反時計回り）である。また、回転軸１４の回転方向の前側は、回転方向の手前側であり、回転軸１４の中心Ｏを通過する水平面Ｈ以上の領域において、回転軸１４の中心Ｏを通過する鉛直面Ｐを基準として、図４、図６〜図８において鉛直面Ｐの右側となる。また、回転軸１４の回転方向の後側は、回転方向の先側であり、回転軸１４の中心Ｏを通過する水平面Ｈ以上の領域において、回転軸１４の中心Ｏを通過する鉛直面Ｐを基準として、図４、図６〜図８において鉛直面Ｐの左側となる。また、径方向断面は、回転軸１４の中心Ｏを基準とした放射方向での断面であり、断面積は、径方向断面においてベアリングハウジング１５Ｃ側に形成された排油空間室４７の内面と、タービンディスク２４のボス部２４ａの外周面とで囲まれる面積である（例えば、図５に網掛けで示す領域）。
また、排油空間室４７の径方向断面での断面積は、図５に示すように、径方向で変化しても、回転軸１４の延在方向で変化しても、径方向および回転軸１４の延在方向で変化してもよく、ベアリングハウジング１５Ｃの形状に応じた形態や、ベアリングハウジング１５Ｃに設けられる潤滑油供給通路４０との干渉を回避した形態を適宜選択すればよい。図４、図６〜図８では、排油空間室４７の径方向断面での断面積の変化をわかりやすくするために、回転軸１４の延在方向で断面積を変化した形態として示しているが、径方向で変化した場合も含んでいる。
図４に示す形態では、排油空間室４７は、回転軸１４の回転方向に沿って最小断面積から最大断面積に至り漸次拡大して形成されている。漸次拡大とは、図４に示すように、最小断面積から最大断面積に至り断面積が徐々に滑らかに拡大している形態の他、図には明示しないが、最小断面積から最大断面積に至り断面積が段々と拡大している形態も含む。図４において、最小断面積および最大断面積は、水平面Ｈの位置にある。水平面Ｈ以下は、どのような断面積であってもよいが、図４では、鉛直面Ｐを基準とした回転軸１４の回転方向の前側においては、開放部４７ａから最小断面積とし、鉛直面Ｐを基準とした回転軸１４の回転方向の後側においては、開放部４７ａに向かい最大断面積のままとしている。
なお、図４に示す形態において、図には明示しないが、最小断面積が、回転軸１４の中心Ｏを通過する水平面Ｈ以上の領域において、回転軸１４の中心Ｏを通過する鉛直面Ｐを基準とする回転軸１４の回転方向の前側の途中に存在している構成、または、鉛直面Ｐ上に存在する構成であってもよい。この場合、最小断面積よりも回転軸１４の回転方向の前側は、最小断面積が連続していてもよく、最大断面積に至らない範囲で断面積が拡大していてもよい。
また、図４に示す形態において、図には明示しないが、最大断面積が、回転軸１４の中心Ｏを通過する水平面Ｈ以上の領域において、回転軸１４の中心Ｏを通過する鉛直面Ｐを基準とする回転軸１４の回転方向の後側の途中に存在する構成、または、鉛直面Ｐ上に存在する構成であってもよい。この場合、最大断面積よりも回転軸１４の回転方向の後側は、最大断面積が連続していてもよく、最小断面積に至らない範囲で断面積が縮小していてもよい。
図６に示す形態では、排油空間室４７は、回転軸１４の回転方向に沿って最小断面積から最大断面積に急拡大して形成されている。急拡大とは、図６に示すように、最小断面積から最大断面積に至り間がなく急に拡大している構成である。図６において、最小断面積および最大断面積は、鉛直面Ｐ上にあり、鉛直面Ｐ上で断面積が変化している。
また、図６に示す形態では、排油空間室４７は、回転軸１４の回転方向の前側に連続して最小断面積を有する。ここでは、水平面Ｈ以下で開放部４７ａからも回転軸１４の回転方向の前側に連続して最小断面積を有しているが、水平面Ｈ以下は、どのような断面積であってもよい。なお、図６に示す形態において、図には明示しないが、回転軸１４の中心Ｏを通過する水平面Ｈ以上の領域において、最小断面積よりも回転軸１４の回転方向の前側は、最大断面積に至らない範囲で断面積が拡大していてもよい。
また、図６に示す形態では、排油空間室４７は、回転軸１４の回転方向の後側に連続して最大断面積を有する。ここでは、水平面Ｈ以下で開放部４７ａに向かって回転軸１４の回転方向の後側に連続して最大断面積を有しているが、水平面Ｈ以下は、どのような断面積であってもよい。また、図６に示す形態において、図には明示しないが、回転軸１４の中心Ｏを通過する水平面Ｈ以上の領域において、最大断面積よりも回転軸１４の回転方向の後側は、最小断面積に至らない範囲で断面積が縮小していてもよい。
図７に示す形態は、図６に示す形態の変形例であり、排油空間室４７は、回転軸１４の回転方向に沿って最小断面積から最大断面積に急拡大して形成されている。図７において、最小断面積は、水平面Ｈ以上の領域において、鉛直面Ｐよりも回転軸１４の回転方向の前側から連続して後側の途中に至り、この位置で最大断面積に断面積が変化している。
図８に示す形態は、図６に示す形態の変形例であり、排油空間室４７は、回転軸１４の回転方向に沿って最小断面積から最大断面積に急拡大して形成されている。図７において、最大断面積は、水平面Ｈ以上の領域において、鉛直面Ｐよりも回転軸１４の回転方向の前側の途中から連続して後側に至り、この位置で最小断面積から断面積が変化している。
このように、本実施形態の軸受装置では、図４、図６〜図８に示すように、油排出通路としての排油空間室４７は、回転軸１４の中心Ｏを通過する水平面Ｈ以上の領域において、回転軸１４の中心Ｏを通過する鉛直面Ｐを基準とする回転軸１４の回転方向の前側に径方向断面での最小断面積を有し、回転軸１４の中心Ｏを通過する鉛直面Ｐを基準とする回転軸１４の回転方向の後側に径方向断面での最大断面積を有する。
この軸受装置によれば、排油空間室４７に至った潤滑油は、回転軸１４の回転方向に沿って流動する。そして、潤滑油は、回転軸１４の中心Ｏを通過する水平面Ｈ以上の領域で流動する潤滑油は、排油空間室４７の最小断面積側から最大断面積側に流動して排油空間室４７の下方の開放部４７ａから排出される。また、潤滑油は、回転軸１４の中心Ｏを通過する水平面Ｈ以下の領域において、回転軸１４の回転方向に沿って排油空間室４７の下方から最小断面積側に向かうため、水平面Ｈ以上の領域に潤滑油が再流入することを阻止できる。この結果、潤滑油の排出性を向上することができる。
従って、潤滑油の粘性抵抗により回転軸１４の回転において損失の発生を低減することができ、排気タービン過給機１１の効率低下を抑えることができる。また、潤滑油が漏れ出ることを抑止することができ、排気タービン過給機１１のタービン１２側のシール面から潤滑油が漏れ出てシール性が低下する事態を阻止することができる。
また、本実施形態の軸受装置では、図４に示すように、排油空間室４７は、回転軸１４の回転方向に沿って最小断面積から最大断面積に至り漸次拡大して形成されている。
この軸受装置によれば、排油空間室４７に至った潤滑油は、回転軸１４の回転方向に沿って漸次拡大して最小断面積から最大断面積に至る通路を流動して排油空間室４７の下方の開放部４７ａから排出される。この結果、潤滑油の排出性を向上することができる。
また、本実施形態の軸受装置では、図６〜図８に示すように、排油空間室４７は、回転軸１４の回転方向に沿って最小断面積から最大断面積に急拡大して形成されている。
この軸受装置によれば、排油空間室４７に至った潤滑油は、回転軸１４の回転方向に沿って急拡大して最小断面積から最大断面積に至る通路を流動して排油空間室４７の下方の開放部４７ａから排出される。この結果、潤滑油の排出性を向上することができる。
また、本実施形態の軸受装置では、図６〜図８に示すように、排油空間室４７は、回転軸１４の回転方向の前側に連続して最小断面積を有する。
この軸受装置によれば、潤滑油は、回転軸１４の中心Ｏを通過する水平面Ｈ以下の領域において、回転軸１４の回転方向に沿って排油空間室４７の下方から最小断面積側に向かうため、水平面Ｈ以上の領域に潤滑油が再流入することを阻止する効果を顕著に得ることができる。
また、本実施形態の軸受装置では、図６〜図８に示すように、排油空間室４７は、回転軸１４の回転方向の後側に連続して最大断面積を有する。
この軸受装置によれば、潤滑油の排出性を向上することができる。
また、本実施形態の軸受装置では、図６に示すように、排油空間室４７は、回転軸１４の中心Ｏを通過する鉛直面Ｐを境とし、最小断面積から最大断面積に至り漸次拡大して形成されている。
この軸受装置によれば、回転軸１４の中心Ｏを通過する水平面Ｈ以下の領域において、回転軸１４の中心Ｏを通過する鉛直面Ｐを境として、水平面Ｈ以上の領域に潤滑油が再流入する機能と、潤滑油を排油空間室４７の下方に排出する機能と、を分けて有することができる。
また、本実施形態の軸受装置では、排油空間室４７は、断面積が、径方向で変化している。
この軸受装置によれば、回転軸１４の延在方向で断面積を変化させる阻害要因がある場合に有効的に断面積を変化させることができる。
また、本実施形態の軸受装置では、排油空間室４７は、断面積が、回転軸１４の延在方向で変化している。
この軸受装置によれば、回転軸１４の径方向で断面積を変化させる阻害要因がある場合に有効的に断面積を変化させることができる。特に、断面積を回転軸１４の延在方向で変化させる場合は、例えば、排気タービン過給機１１においてタービン１２側から離れるように断面積を回転軸１４の延在方向で変化させることで、排気タービン過給機１１のタービン１２側のシール面から潤滑油を遠ざけて、シール性が低下する事態を阻止することができる。
１１ 排気タービン過給機
１２ タービン
１３ コンプレッサ
１４ 回転軸
１５ ハウジング
１６ 軸受収容部
２１ ジャーナル軸受
２４ タービンディスク
２４ａ ボス部
２４ｂ シール部
４７ 排油空間室（油排出通路）
４７ａ 開放部
Ｈ 水平面
Ｏ 回転軸の中心
Ｐ 鉛直面

Claims (8)

  1. 回転軸と、
    前記回転軸に設けられて前記回転軸を回転可能に支持するジャーナル軸受と、
    前記ジャーナル軸受を収容する軸受収容部と、
    前記回転軸に固定されたタービンディスクのボス部の外周部において前記回転軸の周囲に沿って設けられ下方が開放して形成された油排出通路と、
    を備え、
    前記ジャーナル軸受は、自身の外周面と前記軸受収容部の内面との間に供給された潤滑油により前記軸受収容部に回転自在に支持されると共に、自身の内周面と前記回転軸の外周面との間に供給された潤滑油により前記回転軸を回転自在に支持し、前記軸受収容部において自身の側面部が前記ボス部の対面部と間隔をおいて対面しており、
    前記油排出通路は、前記ボス部の外周部にて前記ジャーナル軸受の側面部と前記ボス部の対面部との間の前記軸受収容部に連通して潤滑油が至り、前記回転軸の中心軸を含む水平面以上の領域において、前記回転軸の中心軸を含む鉛直面を基準とする前記回転軸の回転方向の手前側に前記回転軸の中心軸を基準とした放射方向の断面である径方向断面での最小断面積を有し、前記回転軸の中心軸を含む鉛直面を基準とする前記回転軸の回転方向の先側に前記径方向断面での最大断面積を有し、かつ前記油排出通路は、前記径方向断面が、前記回転軸の延在方向への変化により回転方向の手前側から先側に拡大していることを特徴とする軸受装置。
  2. 前記油排出通路は、前記回転軸の回転方向に沿って前記最小断面積から前記最大断面積に至り漸次拡大して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
  3. 前記油排出通路は、前記回転軸の回転方向に沿って前記最小断面積から前記最大断面積に急拡大して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
  4. 前記油排出通路は、前記回転軸の回転方向の手前側に連続して前記最小断面積を有することを特徴とする請求項３に記載の軸受装置。
  5. 前記油排出通路は、前記回転軸の回転方向の先側に連続して前記最大断面積を有することを特徴とする請求項３または４に記載の軸受装置。
  6. 前記油排出通路は、前記回転軸の中心軸を含む鉛直面を境とし、前記最小断面積から前記最大断面積に至り急拡大して形成されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１つに記載の軸受装置。
  7. 前記油排出通路は、前記径方向断面が、径方向への変化により回転方向の手前側から先側に拡大していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の軸受装置。
  8. タービンと、
    コンプレッサと、
    前記タービンと前記コンプレッサとを同軸上に連結する回転軸と、
    前記タービンと前記コンプレッサと前記回転軸を収容するハウジングと、
    前記回転軸に設けられて前記回転軸を回転可能に支持するジャーナル軸受と、
    前記ハウジングに設けられて前記ジャーナル軸受を収容する軸受収容部と、
    前記ハウジングに設けられて前記軸受収容部に連通し前記回転軸の周囲に沿って設けられ下方が開放して形成された油排出通路と、
    請求項１〜７のいずれか１つに記載の軸受装置と、
    を備えることを特徴とする排気タービン過給機。
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