JP6572380B2 - 軸受装置および排気タービン過給機 - Google Patents

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、過給機について記載されている。この過給機において、回転軸は、ジャーナル軸受（ベアリング）によりベアリングハウジング内に回転可能に支持されている。回転軸は、一端にインペラがコンプレッサハウジング内に納まり取り付けられ、他端にタービンがタービンハウジング内に納まり取り付けられている。回転軸は、スラストブッシュが固定され、このスラストブッシュと係合するようにベアリングハウジングに回転しないように固定されたスラストディスクによりスラスト軸受（スラストベアリング）が構成されている。そして、上述したジャーナル軸受とスラストブッシュとは回転軸の延在する軸方向で互いに対面して設けられている。また、ベアリングハウジングは、ジャーナル軸受およびスラスト軸受にそれぞれ通じる通路が形成され、当該通路を介してジャーナル軸受およびスラスト軸受にそれぞれ潤滑油を供給するように構成されている。

特開平１１−２１３６号公報

ところで、近年では、燃費向上に対応したエンジンの小規模化に伴い、排気タービン過給機においては小型化および高効率化が要求されている。そして、排気タービン過給機の出力において、低速域で軸受損失の割合が高い。このため、低速域での高効率化には軸受損失を低減することが有効である。低速域での軸受損失は、潤滑油の攪拌抵抗によることが考えられる。従って、潤滑油による軸受損失を低減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、潤滑油による軸受損失を低減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、前記回転軸が延在する軸方向で前記ジャーナル軸受の側面部と間隔をおいて対面して配置される対面部を有する円盤部材と、前記側面部または前記対面部に設けられた凹部と、を備え、前記ジャーナル軸受の前記軸方向の投影面積において、側面部と対面部とで前記間隔をなす面積よりも、前記凹部を含んで前記間隔をなさない部分の面積が大きいことを特徴とする。

この軸受装置によれば、軸方向の投影面積において、間隔をなす側面部の面積よりも凹部を含んで間隔をなさない面積が大きいため、当該凹部に潤滑油を受容することで、ジャーナル軸受の側面部とフランジ部の対面部との間の間隔に滞留する潤滑油量を低減できる。このため、間隔部分における潤滑油の攪拌抵抗が低下して軸受損失が低下する。この結果、回転軸の回転効率を向上することができる。

また、本発明の軸受装置では、前記凹部は、前記側面部において前記ジャーナル軸受の径方向内縁に周方向で連続して設けられた切欠により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、凹部は、ジャーナル軸受の径方向内縁に周方向で連続して設けられた切欠により形成することができる。

また、本発明の軸受装置では、前記凹部は、前記対面部において径方向に連続して設けられた溝が周方向に複数配置され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、凹部は、対面部において径方向に連続して設けられた溝が周方向に複数配置されて形成することができる。

また、本発明の軸受装置では、前記凹部は、前記対面部において前記円盤部材の径方向外側縁に周方向で連続して設けられた切欠により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、凹部は、対面部において円盤部材の径方向外側縁に周方向で連続して設けられた切欠により形成することができる。

また、本発明の軸受装置では、前記凹部は、前記側面部において周方向で連続して設けられた溝により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、凹部は、側面部において周方向で連続して設けられた溝により形成することができる。

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前記ハウジングに収容さ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、前記回転軸に設けられて前記回転軸が延在する軸方向で前記ジャーナル軸受の側面部と間隔をおいて対面して配置される対面部を有する円盤部材と、前記側面部または前記対面部に設けられた凹部と、上述したいずれか１つの軸受装置と、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、軸方向の投影面積において、間隔をなす側面部の面積よりも凹部を含んで間隔をなさない面積が大きいため、当該凹部に潤滑油を受容することで、ジャーナル軸受の側面部とフランジ部の対面部との間の間隔に滞留する潤滑油量を低減できる。このため、間隔部分における潤滑油の攪拌抵抗が低下して軸受損失が低下する。この結果、回転軸の回転効率が向上し、排気タービン過給機の効率を向上することができる。しかも、ハウジング側に潤滑油を受容する空間を設けることではないため、排気タービン過給機の小型化を維持することができる。

本発明によれば、潤滑油による軸受損失を低減することができる。

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軸受装置の一例を示す拡大図である。 図５は、図４におけるＡ−Ａ矢視図である。 図６は、本発明の実施形態に係る軸受装置の一例を示す拡大図である。 図７は、図６におけるＢ−Ｂ矢視図である。 図８は、本発明の実施形態に係る軸受装置の一例を示す拡大図である。 図９は、図８におけるＣ−Ｃ矢視図である。 図１０は、本発明の実施形態に係る軸受装置の一例を示す拡大図である。 図１１は、図１０におけるＤ−Ｄ矢視図である。 図１２は、本発明の実施形態に係る軸受装置の一例を示す拡大図である。 図１３は、図１２におけるＥ−Ｅ矢視図である。

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に設けられた支持部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を支持する支持部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が支持部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と支持部１６の内面１６ａとの間に供給された潤滑油により支持部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、支持部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、支持部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が支持部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と支持部１６の内面１６ａとの間に供給された潤滑油により支持部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。油溜部１９は、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。

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。

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１９の油溜空間１９ａに至る。油溜部１９は、油溜部１９の下側にて延出する舌片１９ｂを有し、油溜空間１９ａは、回転軸１４の周囲に沿って形成され、かつ舌片１９ｂを介して第三空間部Ｓ３の下方に通じている。従って、油溜空間１９ａに至った潤滑油は、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、支持部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、ハウジング１５の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１３を参照して説明する。本実施形態の軸受装置は、上述したジャーナル軸受２１，２２の側面部２１ｄ，２２ｄや、当該ジャーナル軸受２２に軸方向で隣接するスラスト軸受２３のスラストリング１７におけるフランジ部（円盤部材）１７ｂの他方の対面部１７ｂｂや、ジャーナル軸受２１に軸方向で隣接するタービン１２のタービンディスク２４におけるボス部（円盤部材）２４ａの対面部２４ａａに係る。

図４は、本実施形態に係る軸受装置の一例を示す拡大図である。図５は、図４におけるＡ−Ａ矢視図である。

図４に示すように、ジャーナル軸受２２において軸方向でスラスト軸受２３側に向く側面部２２ｄと、スラスト軸受２３のスラストリング１７においてフランジ部（円盤部材）１７ｂの他方の対面部１７ｂｂとは、軸方向で対面し、相互の間に間隔Ｄをおいて配置される。そして、ジャーナル軸受２２は、側面部２２ｄに凹部２２ｅが形成されている。凹部２２ｅは、図４に示すように、側面部２２ｄにおいてジャーナル軸受２２の径方向内縁に周方向で連続して径方向および軸方向にて斜めに三角形状に切り取られて設けられた切欠により形成されている。また、凹部２２ｅは、図には明示しないが、側面部２２ｄにおいてジャーナル軸受２２の径方向内縁に周方向で連続して径方向および軸方向とで矩形状に切り取られて設けられた切欠により形成されてもよい。また、凹部２２ｅは、図には明示しないが、側面部２２ｄにおいてジャーナル軸受２２の径方向内縁に周方向で断続して設けられた複数の溝であってもよい。このように形成された凹部２２ｅにより、ジャーナル軸受２２とフランジ部１７ｂとの間の寸法が間隔Ｄの部分よりも大きくなる。

そして、図５に示すように、ジャーナル軸受２２の軸方向の投影面積（ジャーナル軸受２２の外周面２２ｂと内周面２２ｃとの間の面積）において、図５において網掛部で示す間隔Ｄをなす側面部２２ｄの面積Ｖ１よりも、凹部２２ｅを含んで間隔Ｄをなさない図５において網掛部のない面積Ｖ２が大きい。

上述したように、図３に示すように、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の下方へ流れるが、隙間４８に潤滑油が満ちた場合は間隔Ｄの部分に潤滑油が滞留するため、滞留した潤滑油の攪拌抵抗により軸受損失が生じて回転軸１４の回転効率が低下し、さらに排気タービン過給機１１の効率が低下することになる。

この問題に対し、本実施形態の軸受装置によれば、軸方向の投影面積において、間隔Ｄをなす側面部２２ｄの面積Ｖ１よりも凹部２２ｅを含んで間隔Ｄをなさない面積Ｖ２が大きいため、当該凹部２２ｅに潤滑油を受容することで、ジャーナル軸受２２の側面部２２ｄとフランジ部１７ｂの対面部１７ｂｂとの間の間隔Ｄに滞留する潤滑油量を低減できる。このため、間隔Ｄ部分における潤滑油の攪拌抵抗が低下して軸受損失が低下する。この結果、回転軸１４の回転効率が向上し、排気タービン過給機１１の効率を向上することができる。しかも、ハウジング１５側に潤滑油を受容する空間を設けることではないため、排気タービン過給機１１の小型化を維持することができる。

なお、図４に示すように、凹部２２ｅは、ジャーナル軸受２２の軸方向の両側の側面部に同様に形成されている。これにより、対称形状として、製造を容易にすると共に、組み立て時での向きの間違いをなくす組み立て性の向上に寄与する。

また、図４および図５を参照した説明において、ジャーナル軸受２２の側面部２２ｄに凹部２２ｅを形成した例を示したが、これに限らない。例えば、図には明示しないが、ジャーナル軸受２１において軸方向でタービン１２側に向く側面部２１ｄに同様な凹部を形成してもよい。

図６は、本実施形態に係る軸受装置の一例を示す拡大図である。図７は、図６におけるＢ−Ｂ矢視図である。

図６に示すように、ジャーナル軸受２２において軸方向でスラスト軸受２３側に向く側面部２２ｄと、スラスト軸受２３のスラストリング１７においてフランジ部（円盤部材）１７ｂの他方の対面部１７ｂｂとは、軸方向で対面し、相互の間に間隔Ｄをおいて配置される。そして、スラストリング１７は、フランジ部１７ｂの対面部１７ｂｂに凹部１７ｂｃが形成されている。凹部１７ｂｃは、図６および図７に示すように、対面部１７ｂｂにおいてフランジ部１７ｂの径方向に連続し、周方向に複数並んで設けられた複数の溝により形成されている。また、凹部１７ｂｃをなす溝の断面形状は、矩形状、三角形状、半円形状など様々であってよい。このように形成された凹部１７ｂｃにより、ジャーナル軸受２２とフランジ部１７ｂとの間の寸法が間隔Ｄの部分よりも大きくなる。なお、図６において、ジャーナル軸受２２は、側面部２２ｄにおいてジャーナル軸受２２の径方向内縁に周方向で連続して径方向および軸方向にて斜めに三角形状に切り取られて設けられた切欠２２ｆが形成されている。

そして、図７に示すように、ジャーナル軸受２２の軸方向の投影面積（二点鎖線で示すジャーナル軸受２２の外周面２２ｂと内周面２２ｃとの間の面積）において、図７において網掛部で示す間隔Ｄをなす側面部２２ｄの面積Ｖ１よりも、凹部１７ｂｃ（切欠２２ｆ）を含んで間隔Ｄをなさない図７において網掛部のない面積Ｖ２が大きい。

上述したように、図３に示すように、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の下方へ流れるが、隙間４８に潤滑油が満ちた場合は間隔Ｄの部分に潤滑油が滞留するため、滞留した潤滑油の攪拌抵抗により軸受損失が生じて回転軸１４の回転効率が低下し、さらに排気タービン過給機１１の効率が低下することになる。

この問題に対し、本実施形態の軸受装置によれば、軸方向の投影面積において、間隔Ｄをなす側面部２２ｄの面積Ｖ１よりも凹部１７ｂｃ（切欠２２ｆ）を含んで間隔Ｄをなさない面積Ｖ２が大きいため、当該凹部１７ｂｃに潤滑油を受容することで、ジャーナル軸受２２の側面部２２ｄとフランジ部１７ｂの対面部１７ｂｂとの間の間隔Ｄに滞留する潤滑油量を低減できる。このため、間隔Ｄ部分における潤滑油の攪拌抵抗が低下して軸受損失が低下する。この結果、回転軸１４の回転効率が向上し、排気タービン過給機１１の効率を向上することができる。しかも、ハウジング１５側に潤滑油を受容する空間を設けることではないため、排気タービン過給機１１の小型化を維持することができる。

また、図６および図７を参照した説明において、スラスト軸受２３のスラストリング１７におけるフランジ部（円盤部材）１７ｂの他方の対面部１７ｂｂに凹部１７ｂｃを形成した例を示したが、これに限らない。例えば、図には明示しないが、ジャーナル軸受２１の側面部２１ｄに対面するボス部（円盤部材）２４ａの対面部２４ａａに同様な凹部を形成してもよい。

図８は、本実施形態に係る軸受装置の一例を示す拡大図である。図９は、図８におけるＣ−Ｃ矢視図である。

図８および図９に示す軸受装置は、図６および図７に示す上述した軸受装置の凹部１７ｂｃをなす溝が、周方向に湾曲して形成されたものである。

すなわち、図８に示すように、ジャーナル軸受２２において軸方向でスラスト軸受２３側に向く側面部２２ｄと、スラスト軸受２３のスラストリング１７においてフランジ部（円盤部材）１７ｂの他方の対面部１７ｂｂとは、軸方向で対面し、相互の間に間隔Ｄをおいて配置される。そして、スラストリング１７は、フランジ部１７ｂの対面部１７ｂｂに凹部１７ｂｃが形成されている。凹部１７ｂｃは、図８および図９に示すように、対面部１７ｂｂにおいてフランジ部１７ｂの径方向に連続しつつ周方向で湾曲し、周方向に複数並んで設けられた複数の溝により形成されている。また、凹部１７ｂｃをなす溝の断面形状は、矩形状、三角形状、半円形状など様々であってよい。このように形成された凹部１７ｂｃにより、ジャーナル軸受２２とフランジ部１７ｂとの間の寸法が間隔Ｄの部分よりも大きくなる。なお、図８において、ジャーナル軸受２２は、側面部２２ｄにおいてジャーナル軸受２２の径方向内縁に周方向で連続して径方向および軸方向にて斜めに三角形状に切り取られて設けられた切欠２２ｆが形成されている。

そして、図９に示すように、ジャーナル軸受２２の軸方向の投影面積（二点鎖線で示すジャーナル軸受２２の外周面２２ｂと内周面２２ｃとの間の面積）において、図９において網掛部で示す間隔Ｄをなす側面部２２ｄの面積Ｖ１よりも、凹部１７ｂｃ（切欠２２ｆ）を含んで間隔Ｄをなさない図９において網掛部のない面積Ｖ２が大きい。

上述したように、図３に示すように、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の下方へ流れるが、隙間４８に潤滑油が満ちた場合は間隔Ｄの部分に潤滑油が滞留するため、滞留した潤滑油の攪拌抵抗により軸受損失が生じて回転軸１４の回転効率が低下し、さらに排気タービン過給機１１の効率が低下することになる。

この問題に対し、本実施形態の軸受装置によれば、軸方向の投影面積において、間隔Ｄをなす側面部２２ｄの面積Ｖ１よりも凹部１７ｂｃ（切欠２２ｆ）を含んで間隔Ｄをなさない面積Ｖ２が大きいため、当該凹部１７ｂｃに潤滑油を受容することで、ジャーナル軸受２２の側面部２２ｄとフランジ部１７ｂの対面部１７ｂｂとの間の間隔Ｄに滞留する潤滑油量を低減できる。このため、間隔Ｄ部分における潤滑油の攪拌抵抗が低下して軸受損失が低下する。この結果、回転軸１４の回転効率が向上し、排気タービン過給機１１の効率を向上することができる。しかも、ハウジング１５側に潤滑油を受容する空間を設けることではないため、排気タービン過給機１１の小型化を維持することができる。

また、図８および図９を参照した説明において、スラスト軸受２３のスラストリング１７におけるフランジ部（円盤部材）１７ｂの他方の対面部１７ｂｂに凹部１７ｂｃを形成した例を示したが、これに限らない。例えば、図には明示しないが、ジャーナル軸受２１の側面部２１ｄに対面するボス部（円盤部材）２４ａの対面部２４ａａに同様な凹部を形成してもよい。

図１０は、本実施形態に係る軸受装置の一例を示す拡大図である。図１１は、図１０におけるＤ−Ｄ矢視図である。

図１０に示すように、ジャーナル軸受２２において軸方向でスラスト軸受２３側に向く側面部２２ｄと、スラスト軸受２３のスラストリング１７においてフランジ部（円盤部材）１７ｂの他方の対面部１７ｂｂとは、軸方向で対面し、相互の間に間隔Ｄをおいて配置される。そして、スラストリング１７は、フランジ部１７ｂの対面部１７ｂｂに凹部１７ｂｄが形成されている。凹部１７ｂｄは、図１０および図１１に示すように、対面部１７ｂｂにおいてフランジ部１７ｂの径方向外側縁で開口しつつ周方向に連続して設けられた円環状の切欠により形成されている。また、凹部１７ｂｄをなす切欠の底面形状は、平坦矩形状、湾曲形状、凹凸形状など様々であってよい。このように形成された凹部１７ｂｄにより、ジャーナル軸受２２とフランジ部１７ｂとの間の寸法が間隔Ｄの部分よりも大きくなる。なお、図１０において、ジャーナル軸受２２は、側面部２２ｄにおいてジャーナル軸受２２の径方向内縁に周方向で連続して径方向および軸方向にて斜めに三角形状に切り取られて設けられた切欠２２ｆが形成されている。

そして、図１１に示すように、ジャーナル軸受２２の軸方向の投影面積（二点鎖線で示すジャーナル軸受２２の外周面２２ｂと内周面２２ｃとの間の面積）において、図１１において網掛部で示す間隔Ｄをなす側面部２２ｄの面積Ｖ１よりも、凹部１７ｂｄ（切欠２２ｆ）を含んで間隔Ｄをなさない図１１において網掛部のない面積Ｖ２が大きい。

上述したように、図３に示すように、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の下方へ流れるが、隙間４８に潤滑油が満ちた場合は間隔Ｄの部分に潤滑油が滞留するため、滞留した潤滑油の攪拌抵抗により軸受損失が生じて回転軸１４の回転効率が低下し、さらに排気タービン過給機１１の効率が低下することになる。

この問題に対し、本実施形態の軸受装置によれば、軸方向の投影面積において、間隔Ｄをなす側面部２２ｄの面積Ｖ１よりも凹部１７ｂｄ（切欠２２ｆ）を含んで間隔Ｄをなさない面積Ｖ２が大きいため、当該凹部１７ｂｄに潤滑油を受容することで、ジャーナル軸受２２の側面部２２ｄとフランジ部１７ｂの対面部１７ｂｂとの間の間隔Ｄに滞留する潤滑油量を低減できる。このため、間隔Ｄ部分における潤滑油の攪拌抵抗が低下して軸受損失が低下する。この結果、回転軸１４の回転効率が向上し、排気タービン過給機１１の効率を向上することができる。しかも、ハウジング１５側に潤滑油を受容する空間を設けることではないため、排気タービン過給機１１の小型化を維持することができる。

また、図１０および図１１を参照した説明において、スラスト軸受２３のスラストリング１７におけるフランジ部（円盤部材）１７ｂの他方の対面部１７ｂｂに凹部１７ｂｄを形成した例を示したが、これに限らない。例えば、図には明示しないが、ジャーナル軸受２１の側面部２１ｄに対面するボス部（円盤部材）２４ａの対面部２４ａａに同様な凹部を形成してもよい。

図１２は、本実施形態に係る軸受装置の一例を示す拡大図である。図１３は、図１２におけるＥ−Ｅ矢視図である。

図１２に示すように、ジャーナル軸受２２において軸方向でスラスト軸受２３側に向く側面部２２ｄと、スラスト軸受２３のスラストリング１７においてフランジ部（円盤部材）１７ｂの他方の対面部１７ｂｂとは、軸方向で対面し、相互の間に間隔Ｄをおいて配置される。そして、ジャーナル軸受２２は、側面部２２ｄに凹部２２ｇが形成されている。凹部２２ｇは、図１２および図１３に示すように、側面部２２ｄの径方向の途中において周方向で連続して形成された円環状の溝により形成されている。また、凹部２２ｇは、図には明示しないが、円環状の溝が径方向で複数設けられていてもよい。このように形成された凹部２２ｇにより、ジャーナル軸受２２とフランジ部１７ｂとの間の寸法が間隔Ｄの部分よりも大きくなる。

そして、図１３に示すように、ジャーナル軸受２２の軸方向の投影面積（ジャーナル軸受２２の外周面２２ｂと内周面２２ｃとの間の面積）において、図１３において網掛部で示す間隔Ｄをなす側面部２２ｄの面積Ｖ１よりも、凹部２２ｇ（切欠２２ｆ）を含んで間隔Ｄをなさない図１３において網掛部のない面積Ｖ２が大きい。

上述したように、図３に示すように、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の下方へ流れるが、隙間４８に潤滑油が満ちた場合は間隔Ｄの部分に潤滑油が滞留するため、滞留した潤滑油の攪拌抵抗により軸受損失が生じて回転軸１４の回転効率が低下し、さらに排気タービン過給機１１の効率が低下することになる。

この問題に対し、本実施形態の軸受装置によれば、軸方向の投影面積において、間隔Ｄをなす側面部２２ｄの面積Ｖ１よりも凹部２２ｇ（切欠２２ｆ）含んで間隔Ｄをなさない面積Ｖ２が大きいため、当該凹部２２ｇに潤滑油を受容することで、ジャーナル軸受２２の側面部２２ｄとフランジ部１７ｂの対面部１７ｂｂとの間の間隔Ｄに滞留する潤滑油量を低減できる。このため、間隔Ｄ部分における潤滑油の攪拌抵抗が低下して軸受損失が低下する。この結果、回転軸１４の回転効率が向上し、排気タービン過給機１１の効率を向上することができる。しかも、ハウジング１５側に潤滑油を受容する空間を設けることではないため、排気タービン過給機１１の小型化を維持することができる。

なお、図１２に示すように、凹部２２ｇは、ジャーナル軸受２２の軸方向の両側の側面部に同様に形成されている。これにより、対称形状として、製造を容易にすると共に、組み立て時での向きの間違いをなくす組み立て性の向上に寄与する。

また、図１２および図１３を参照した説明において、ジャーナル軸受２２の側面部２２ｄに凹部２２ｇを形成した例を示したが、これに限らない。例えば、図には明示しないが、ジャーナル軸受２１において軸方向でタービン１２側に向く側面部２１ｄに同様な凹部を形成してもよい。

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
１７ スラストリング
１７ａ ボス部
１７ｂ フランジ部（円盤部材）
１７ｂａ 対面部
１７ｂｂ 対面部
１７ｂｃ 凹部
１７ｂｄ 凹部
２１ ジャーナル軸受
２１ａ 通路
２１ｂ 外周面
２１ｃ 内周面
２１ｄ 側面部
２２ ジャーナル軸受
２２ａ 通路
２２ｂ 外周面
２２ｃ 内周面
２２ｄ 側面部
２２ｅ 凹部
２２ｆ 切欠
２２ｇ 凹部
２３ スラスト軸受
２３ａ 挿通穴
２３ｂ 通路
２３ｃ 板面
２３ｄ 板面
２４ タービンディスク
２４ａ ボス部（円盤部材）
２４ａａ 対面部
Ｄ 間隔
Ｖ１ 面積
Ｖ２ 面積

Claims (4)

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、
   前記回転軸が延在する軸方向で前記ジャーナル軸受の側面部と間隔をおいて対面して配置される対面部を有する円盤部材と、
   前記対面部に周方向の全周に連続して設けられて潤滑油を受容可能な凹部と、
   を備え、
   前記ジャーナル軸受の前記軸方向の投影面積において、前記側面部と前記対面部とで前記間隔をなす面積よりも、前記凹部を含んで前記間隔をなさない部分の面積が大きいことを特徴とする軸受装置。
2. 前記凹部は、前記対面部において前記円盤部材の径方向外側縁に周方向の全周に連続して設けられた切欠により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. 前記側面部において前記ジャーナル軸受の径方向内縁に周方向の全周に連続して前記潤滑油を受容可能な切欠が形成され、前記ジャーナル軸受の前記軸方向の投影面積において、前記側面部と前記対面部とで前記間隔をなす面積よりも、前記凹部および前記切欠を含んで前記間隔をなさない部分の面積が大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の軸受装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の軸受装置と、
   前記回転軸により同軸上に連結されるタービンおよびコンプレッサと、
   前記タービンと前記コンプレッサと前記回転軸と前記ジャーナル軸受と前記円盤部材とを収容するハウジングと、
   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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