JP6696579B2 - 軸受構造、および、過給機 - Google Patents

Description

本開示は、ラジアル軸受面を有する軸受構造、および、軸受構造を備えた過給機に関する。

従来、シャフトがベアリングハウジングに回転自在に軸支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。過給機はエンジンに接続される。タービンインペラは、エンジンから排出される排気ガスによって回転する。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。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。

例えば、特許文献１には、軸受の一種であるセミフローティング軸受が設けられた過給機が示されている。セミフローティング軸受の本体部は、シャフトが挿通される貫通孔を有する。貫通孔の内周面には、ラジアル軸受面が形成される。ラジアル軸受面には、シャフトの軸方向に延在するラジアル溝が形成される。潤滑油は、ラジアル溝を通ってラジアル軸受面に拡がる。

特開２０１４−２３８００９号公報

エンジンから供給される潤滑油に異物が含まれると、オイルフィルター等が過給機の上流に設けられていても、ラジアル溝に小さいサイズの異物が流入する可能性がある。ラジアル溝に流入した異物は、シャフトの回転に伴ってラジアル軸受面とシャフトとの隙間に進入するおそれがある。そのため、ラジアル軸受面とシャフトとの隙間への異物進入を抑制する技術の開発が希求される。

本開示の目的は、ラジアル軸受面とシャフトとの隙間への異物進入を抑制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、軸受本体と、軸受本体に形成され、シャフトを軸支するラジアル軸受面と、ラジアル軸受面上に位置する後方連続部、および、後方連続部よりもシャフトの回転方向の前方側に位置する前方連続部の間に形成され、シャフトの軸方向に直交する断面において、前方連続部におけるラジアル軸受面の接線と３０度で交わり、かつ、前方連続部から、シャフトに対して離隔する方向であって、回転方向の後方側に延在する仮想線に沿って前方連続部から延在するか、もしくは、仮想線よりも回転方向の前方側に、前方連続部から延在する前方壁面部を有し、ラジアル軸受面の一端まで延在するラジアル溝と、軸受本体の端面に形成されるスラスト軸受面と、ラジアル溝から連続してスラスト軸受面に形成され、回転方向の最大幅が、ラジアル溝の回転方向の幅よりも大きいスラスト溝と、を備え、スラスト軸受面は、回転方向に離隔して複数設けられるランド部と、回転方向に隣り合う２つのランド部の間に形成され、回転方向の前方側に向かって突出する傾斜面からなるテーパ部と、を含み、
スラスト溝は、テーパ部に設けられる。

ラジアル溝は、ラジアル軸受面のうち、シャフトの軸心の直下を含む所定範囲を除く位置に形成されてもよい。

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、上記の軸受構造を備える。

本開示によれば、ラジアル軸受面とシャフトとの隙間への異物進入を抑制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のセミフローティング軸受の抽出図である。 図４（ａ）は、スラスト軸受面を示す図である。図４（ｂ）は、スラスト軸受面を示す図である。 図５（ａ）は、図４（ａ）のスラスト溝近傍の抽出図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるセミフローティング軸受のＶ（ｂ）矢視図である。 図３のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 図７（ａ）は、本実施形態のラジアル溝を示す図である。図７（ｂ）は、比較例のラジアル溝を示す図である。 図８（ａ）は、スラスト軸受面を示す図である。図８（ｂ）は、スラスト軸受面を示す図である。 図９（ａ）は、シャフトとスラスト軸受面を示す図である。図９（ｂ）は、セミフローティング軸受とシャフト（大径部）における図９（ａ）の一点鎖線部分の断面のＩＸ（ｂ）線矢視図である。 図１０（ａ）は、第１変形例における図５（ａ）に対応する部位の図である。図１０（ｂ）は、第１変形例における図５（ｂ）に対応する部位の図である。 第１変形例における図６に対応する部位の図である。 図１２（ａ）は、第２変形例における図５（ａ）に対応する部位の図である。図１２（ｂ）は、第２変形例における図５（ｂ）に対応する部位の図である。

以下に添付図面を参照しながら、軸受構造および過給機の一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、構成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。

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を備える。過給機本体１は、ベアリングハウジング２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。また、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のタービンハウジング４近傍の外周面には、突起２ａが形成されている。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のベアリングハウジング２近傍の外周面には、突起４ａが形成されている。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にはセミフローティング軸受７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が一体的に取り付けられている。このタービンインペラ９は、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が一体的に取り付けられている。このコンプレッサインペラ１０は、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。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、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、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る。また、ディフューザ流路１２は、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、環状の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、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。また、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、ディフューザ流路１２とに連通している。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。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で昇圧されて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が設けられている。また、タービンハウジング４には、環状のタービンスクロール流路１６が設けられている。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。また、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。ガス流入口には、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。また、タービンスクロール流路１６は、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。排気ガスは、流通過程においてタービンインペラ９を回転させる。

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。コンプレッサインペラ１０が回転すると、上記のとおりに、空気が昇圧される。こうして、空気が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。潤滑油は油路２ｃから軸受孔２ｂに流入する。軸受孔２ｂには、セミフローティング軸受７が配されている。セミフローティング軸受７の本体部３０（軸受本体）には、貫通孔３１が形成される。貫通孔３１は、本体部３０をシャフト８の軸方向（以下、単に軸方向と称す）に貫通する。貫通孔３１には、シャフト８が挿通されている。貫通孔３１の内周面３２のうち、タービンインペラ９側には、ラジアル軸受面３３が形成されている。貫通孔３１の内周面３２のうち、コンプレッサインペラ１０側には、ラジアル軸受面３４が形成されている。２つのラジアル軸受面３３、３４は、シャフト８の軸方向に離隔する。

本体部３０のうち、２つのラジアル軸受面３３、３４の間には、油孔３６が開口する。油孔３６は、本体部３０を内周面３２から外周面３５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３６を通って本体部３０の貫通孔３１に流入する。貫通孔３１に流入した潤滑油は、油孔３６からタービンインペラ９側およびコンプレッサインペラ１０側に広がる。そして、潤滑油は、シャフト８とラジアル軸受面３３、３４との間隙に供給される。シャフト８とラジアル軸受面３３、３４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３０には、位置決め孔３７が設けられる。位置決め孔３７は、本体部３０を内周面３２から外周面３５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、ベアリングハウジング２のうち、軸受孔２ｂを形成する図２中、下側の壁部２ｅを貫通する。ピン孔２ｄは、位置決め孔３７に対向する。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、位置決め孔３７に挿入され、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、本体部３０の外周面には、２つのダンパ部３８、３９が形成される。ダンパ部３８は、本体部３０のうち、図２中、左側（タービンインペラ９側）に設けられる。ダンパ部３９は、本体部３０のうち、図２中、右側（コンプレッサインペラ１０側）に設けられる。２つのダンパ部３８、３９は、軸方向に離隔する。ダンパ部３８、３９と、軸受孔２ｂの内周面２ｆとの間隙には、油路２ｃから潤滑油が供給される。この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、シャフト８には、油切り部材２１が設けられている。油切り部材２１は、環状部材である。油切り部材２１は、本体部３０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、本体部３０に軸方向に対向する。油切り部材２１のうち、本体部３０との対向面２１ａの外径は、例えば、ラジアル軸受面３４の内径よりも大きく、本体部３０の外径よりも小さい。

潤滑油の一部は、セミフローティング軸受７からコンプレッサインペラ１０側に流れる。油切り部材２１は、この潤滑油を径方向外側に飛散させる。こうして、油切り部材２１は、コンプレッサインペラ１０側への潤滑油の漏出を抑制する。

シャフト８には、大径部８ａが設けられている。大径部８ａは、本体部３０に対して、図２中、左側（タービンインペラ９側）に位置する。大径部８ａは、本体部３０に軸方向に対向している。大径部８ａの外径は、例えば、本体部３０のラジアル軸受面３３の内径よりも大きい。大径部８ａの外径は、例えば、本体部３０の外径よりも大きい。

本体部３０は、油切り部材２１および大径部８ａによって軸方向に挟まれている。本体部３０の軸方向の長さは、大径部８ａと油切り部材２１との距離よりも僅かに短い。シャフト８は、軸方向に僅かに移動できる。本体部３０と油切り部材２１との間隙、および、本体部３０と大径部８ａとの間隙には、それぞれ、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または大径部８ａと本体部３０との間の油膜圧力によって軸方向の荷重が支持される。

すなわち、本体部３０のうち、タービンインペラ９側の端面は、スラスト軸受面４０となっている。本体部３０のうち、コンプレッサインペラ１０側の端面は、スラスト軸受面４１となっている。２つのスラスト軸受面４０、４１は、スラスト荷重を受ける。

図３は、図２のセミフローティング軸受７の抽出図である。ラジアル軸受面３３、３４には、軸方向に亘ってラジアル溝４２が形成される。ラジアル溝４２は、ラジアル軸受面３３、３４それぞれに、シャフト８の回転方向（すなわち、貫通孔３１の内周面３２の周方向、以下、単に回転方向と称す）に離隔して複数（ここでは、例えば、４つずつ）設けられる。ラジアル軸受面３３に設けられたラジアル溝４２は、スラスト軸受面４０側の一端３３ａから他端３３ｂまで延在する。ラジアル軸受面３４に設けられたラジアル溝４２は、スラスト軸受面４１側の一端３４ａから他端３４ｂまで延在する。油孔３６から貫通孔３１に流入した潤滑油の一部は、ラジアル溝４２に流入する。ラジアル溝４２に流入した潤滑油の一部は、シャフト８の回転に伴ってラジアル軸受面３３、３４に供給される。ラジアル溝４２に流入した潤滑油の一部は、スラスト軸受面４０、４１に供給される。

図４（ａ）は、スラスト軸受面４０を示す図である。図４（ｂ）は、スラスト軸受面４１を示す図である。図４（ａ）、図４（ｂ）では、回転方向を矢印で示す。スラスト軸受面４０、４１は、貫通孔３１が開口する。スラスト軸受面４０、４１には、貫通孔３１との境界に面取り部４０ａ、４１ａが形成される。スラスト軸受面４０、４１のうち、外周側には、面取り部４０ｂ、４１ｂが形成される。

スラスト軸受面４０、４１には、ランド部４３およびテーパ部４４が形成される。ランド部４３は、本体部３０の中心軸に対して垂直な面である。ランド部４３は、回転方向に離隔して複数（ここでは、例えば４つ）設けられる。テーパ部４４は、回転方向に隣り合う２つのランド部４３の間に１つずつ形成される。ランド部４３は、テーパ部４４に対応し、下記のように、テーパ部４４の回転方向の後方側に位置する。

テーパ部４４は、シャフト８の挿通方向の突出高さ（以下、単に突出高さと称す）が、回転方向の前方側の方に向って高くなる傾斜面である。例えば、図４（ａ）において、テーパ部４４は、回転方向の前方側ほど、紙面手前側（大径部８ａと近接する方向）に向って突出する。テーパ部４４のうち、回転方向の前方側の端部４４ａは、ランド部４３と面一となっている。また、図４（ａ）において、テーパ部４４は、回転方向の後方側ほど、紙面奥側（大径部８ａと離隔する方向）に向って低くなる。テーパ部４４のうち、回転方向の後方側の端部４４ｂは、ランド部４３より低い。テーパ部４４の端部４４ｂとランド部４３の境界は、段差面４５となっている。

テーパ部４４には、それぞれスラスト溝４６が形成される。スラスト溝４６は、貫通孔３１から径方向外側に形成される。スラスト溝４６は、テーパ部４４の外周端４４ｃより径方向内側まで延在する。すなわち、テーパ部４４は、外周端４４ｃ（テーパ部４４と面取り部４０ｂ、４１ｂとの境界）とスラスト溝４６との間に、スラスト溝４６が形成されていない傾斜面４４ｄが残されている。

スラスト溝４６の外周端４６ａは、テーパ部４４のうち、径方向の中心近傍に位置する。ただし、外周端４６ａは、テーパ部４４のうち、径方向の中心より内側に位置してもよい。また、外周端４６ａは、テーパ部４４のうち、径方向の中心より外側に位置してもよい。

スラスト溝４６は、外周端４６ａに向って浅くなる。外周端４６ａは、テーパ部４４のうち、スラスト溝４６が形成されていない傾斜面４４ｄと面一となっている。すなわち、スラスト溝４６は、外周端４６ａにおいて傾斜面４４ｄに接続される。

この場合、テーパ部４４とスラスト溝４６との段差が少ない分、スラスト溝４６から傾斜面４４ｄに流出する潤滑油の流れ方向の変化は、小さくなる。そして、潤滑油の圧力変化が抑制される。また、例えば、スラスト溝４６から流出する潤滑油中に、キャビテーションが発生し難くなる。スラスト溝４６から流出する潤滑油の流れが乱れ難い。ただし、スラスト溝４６と傾斜面４４ｄとの境界に、軸方向に平行な段差が形成されてもよい。

スラスト溝４６は、テーパ部４４のうち、回転方向の後方側に位置する。すなわち、スラスト溝４６は、テーパ部４４における回転方向の幅中心Ｍよりも、回転方向の後方側に位置する。

図５（ａ）は、図４（ａ）のスラスト溝４６近傍の抽出図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるセミフローティング軸受７のＶ（ｂ）矢視図である。以下、重複説明を避けるため、スラスト軸受面４０、４１の双方に設けられた構成については、スラスト軸受面４０側を例に挙げて説明することがある。

図５（ａ）に示すように、スラスト溝４６は、回転方向の後方側のランド部４３から離隔している。スラスト溝４６は、回転方向の前方側および後方側の双方が、テーパ部４４の傾斜面４４ｄ内に位置している。上記のように、テーパ部４４は、ランド部４３よりも突出高さが低い。そのため、スラスト溝４６にエッジが形成されても、大径部８ａや油切り部材２１にエッジが接触し難い。ただし、スラスト溝４６のエッジを十分に小さく抑えられる場合には、スラスト溝４６は、回転方向の後方側のランド部４３と隣接してもよい。

テーパ部４４に対して回転方向の後方側のランド部４３と、スラスト溝４６との回転方向の距離Ｌａは、スラスト溝４６の回転方向の幅よりも短い。ここでは、スラスト溝４６の回転方向の幅は、例えば、スラスト溝４６の回転方向の最大幅Ｌｂとする。スラスト溝４６の回転方向の幅は、例えば、面取り部４０ａの外周端上で最大値となる。スラスト溝４６は、外周端４６ａに向って先細りとなっている。

図５（ｂ）に示すように、スラスト溝４６は、回転方向の幅の中心（中央部）が最も深い。スラスト溝４６は、回転方向の両端側に向って浅くなる。スラスト溝４６は、径方向内側から見たとき、大凡三角形状となっている。図５（ａ）に示すように、ラジアル溝４２は、回転方向の幅の中心が最も深い。ラジアル溝４２は、回転方向の両端側に向って浅くなる。ラジアル溝４２は、軸方向から見たとき、大凡三角形状となっている。すなわち、スラスト溝４６およびラジアル溝４２は、深い位置（径方向外側）ほど、回転方向の幅が小さくなっている。

スラスト溝４６は、軸方向に面取り部４０ａまで延在し開口している。ラジアル溝４２は、径方向内側に面取り部４０ａまで延在している。スラスト溝４６とラジアル溝４２は面取り部４０ａで連続（連通）する。ラジアル溝４２の回転方向の幅Ｌｃは、スラスト溝４６の回転方向の最大幅Ｌｂよりも小さい。ラジアル溝４２の幅Ｌｃは、例えば、スラスト溝４６との連続部分の幅とする。

スラスト溝４６には、ラジアル溝４２から潤滑油が流入する。スラスト溝４６に流入した潤滑油は、シャフト８の回転に伴って、スラスト溝４６から流出する。潤滑油は、テーパ部４４のうち、スラスト溝４６が形成されていない傾斜面４４ｄに供給される。そして、潤滑油は、シャフト８の回転に伴って、ランド部４３に供給される。

スラスト溝４６は、テーパ部４４のうち、貫通孔３１からテーパ部４４の外周端４４ｃより径方向内側までしか延在しない。そのため、スラスト溝４６がテーパ部４４の外周端４４ｃまで形成される場合に比べ、シャフト８の遠心力によって、テーパ部４４を流通せず（スラスト軸受面４０、４１で消費されず）に、スラスト軸受面４０、４１の外へ流出する潤滑油の油量が抑制される。そして、スラスト軸受面４０、４１のうち、内周側に供給される潤滑油の油量が増える。その結果、スラスト軸受面４０、４１のうち、テーパ部４４へ供給される潤滑油の油量が増加し、負荷能力の偏りが抑制されて、軸受性能が向上する。

また、上記のように、スラスト溝４６は、テーパ部４４に設けられる。テーパ部４４は、ランド部４３よりも、シャフト８の挿通方向の突出高さが低い。そのため、スラスト溝がテーパ部４４の外（例えば、ランド部４３、または、ランド部４３とテーパ部４４の間）に設けられる場合に比べ、以下の利点がある。すなわち、スラスト軸受面４０、４１のうち、スラスト溝４６が形成されていない傾斜面４４ｄと、スラスト溝４６との段差が小さくなる。その結果、潤滑油の流れ方向の変化が小さくなり、潤滑油の圧力変化が抑制される。スラスト溝４６から流出する潤滑油中に、例えば、キャビテーションが発生し難くなる。スラスト溝４６から流出する潤滑油の流れが乱れ難い。

図６は、図３のＶＩ−ＶＩ線断面図である。図６には、セミフローティング軸受７のシャフト８に直交する断面を示す。ラジアル溝４２は、図６に示す断面において大凡三角形状となっている。ラジアル溝４２は、後方連続部４２ａ（後方端部）および前方連続部４２ｂ（前方端部）を有する。後方連続部４２ａおよび前方連続部４２ｂは、ラジアル軸受面３３上に位置する。後方連続部４２ａおよび前方連続部４２ｂは、ラジアル溝４２のうち、ラジアル軸受面３３と連続する部位である。前方連続部４２ｂは、後方連続部４２ａよりも回転方向の前方側に位置する。

ラジアル溝４２のうち、後方連続部４２ａと前方連続部４２ｂの間には、後方壁面部４２ｃおよび前方壁面部４２ｄが形成される。後方壁面部４２ｃは、前方壁面部４２ｄより回転方向の後方側に位置する。ラジアル溝４２のうち、後方壁面部４２ｃと前方壁面部４２ｄの境界部が最も深い。後方壁面部４２ｃは、後方連続部４２ａから前方壁面部４２ｄとの境界部まで直線状に延在している。前方壁面部４２ｄは、前方連続部４２ｂから後方壁面部４２ｃとの境界部まで直線状に延在している。ここでは、後方壁面部４２ｃと前方壁面部４２ｄは、図６に示す断面において大凡同じ長さとなっている。ここでは、後方壁面部４２ｃと前方壁面部４２ｄがなす角が大凡直角に近い鈍角となっている。ただし、後方連続部４２ａと前方壁面部４２ｄがなす角は、直角でもよいし鋭角でもよい。

前方壁面部４２ｄは、仮想線Ｘよりも回転方向の前方側に、前方連続部４２ｂから延在する。ここで、仮想線Ｘは、前方連続部４２ｂにおけるラジアル軸受面３３の接線Ｙと３０度で交わる直線とする。また、仮想線Ｘは、前方連続部４２ｂから、回転方向の後方側に延在する。すなわち、接線Ｙと前方壁面部４２ｄとのなす角αが３０度以上となっている。

ここでは、前方壁面部４２ｄは、仮想線Ｘよりも回転方向の前方側に、前方連続部４２ｂから延在する場合について説明した。ただし、前方壁面部４２ｄは、仮想線Ｘに沿って前方連続部４２ｂから延在してもよい。すなわち、角αが３０度でもよい。

図７（ａ）は、本実施形態のラジアル溝４２を示す図である。図７（ｂ）は、比較例のラジアル溝Ｒｂを示す図である。図７（ｂ）に示す比較例のラジアル溝Ｒｂは、接線Ｙと前方壁面部Ｒｃとのなす角αが３０度未満となっている。

比較例では、ラジアル溝Ｒｂに異物が進入した場合、シャフト８の回転に伴って、異物（図７（ｂ）中、黒丸で示す）がラジアル軸受面Ｒａとシャフト８との軸受隙間Ｓａに進入し易い。一方、本実施形態では、ラジアル溝４２に異物（図７（ａ）中、黒丸で示す）が進入した場合、比較例に比べて、異物がラジアル軸受面３３とシャフト８との軸受隙間Ｓａに進入し難い。そのため、異物は、ラジアル溝４２を通って、スラスト軸受面４０から排出されやすい。

また、角αが大きくなり過ぎると、ラジアル溝４２から軸受隙間Ｓａに潤滑油が流れるとき、抵抗が大きくなってしまう。そのため、角αは、潤滑油の流れに対する抵抗が大きくなり過ぎないように、上限値が設定される。

角αの上限値は、例えば、３０度〜４５度の範囲とすることができる。

図８（ａ）は、スラスト軸受面４０を示す図である。図８（ｂ）は、スラスト軸受面４１を示す図である。図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、ラジアル溝４２は、ラジアル軸受面３３、３４のうち、本体部３０に挿通されるシャフト８の軸心Ｏの直下Ｈを含む所定範囲を除く位置に形成される。図８（ａ）、図８（ｂ）には、所定範囲のラジアル軸受面３３、３４の中心角を角βとして示す。角βは、例えば、６０度〜１２０度の範囲となっている。

ここで、仮にラジアル溝４２の配置間隔（隣り合うラジアル溝４２の回転方向の間隔、スラスト軸受面４０の周方向の間隔）をγ度とする。角βの角度範囲は、γ−γ／２〜γ−γ／３とすることができる。本実施形態の一例では、ラジアル溝４２は、周方向に等間隔９０度ごとに、４か所配置されている。角βの下限値は、９０／２＝４５度であることから、９０度−４５度＝４５度と計算できる。また角βの上限値は、９０／３＝３０度であることから、９０度−３０度＝６０度と計算できる。また例えば、ラジアル溝４２は周方向に等間隔４５度毎に、８カ所配置されている場合を考える。角度範囲の下限値は、４５／２＝２２．５度であることから、４５度−２２．５度＝２２．５度と計算できる。また角度範囲の上限値は、４５／３＝１５度であることから、４５度−１５度＝３０度と計算できる。

この場合、例えば、シャフト８の軸心Ｏの直下Ｈにラジアル溝が形成される場合に比べ、シャフト８の回転始動時、異物がラジアル軸受面３３とシャフト８との軸受隙間Ｓａに進入し難い。シャフト８の回転始動時は、シャフト８が自重で鉛直下側に沈下している。ここで重力により、異物はラジアル軸受面３３の直下Ｈとシャフト８との軸受隙間Ｓａおよびラジアル溝４２に堆積し易い。この状態で、シャフト８が回転し始めるとすると、直下Ｈにラジアル溝４２が形成される場合、回転始動時に圧力差によって堆積した異物がラジアル軸受面３３に進入する懸念がある。また、回転始動時にシャフト８は油膜圧力により浮上するが、軸心Ｏの直下Ｈにラジアル溝４２が形成された場合、油膜反力が減少し、シャフト８が浮上し難いため、軸受隙間Ｓａが狭くなっている。

本実施形態では、ラジアル軸受面３３、３４のうち、シャフト８の軸心Ｏの直下Ｈを含む所定範囲を除く位置にラジアル溝４２が形成される。そのため、回転始動時に直下Ｈのラジアル溝４２がある場合に比べ、異物がラジアル軸受面３３に進入する確率を低減できる。また、ラジアル溝４２が直下Ｈにないことで、油膜反力を回転始動時に発生させることが可能であり、シャフト８とラジアル軸受面３３との軸受隙間Ｓａが小さくなることを防止できる。

図９（ａ）は、シャフト８とスラスト軸受面４０を示す図である。図９（ｂ）は、セミフローティング軸受７とシャフト８（大径部８ａ）における図９（ａ）の一点鎖線部分の断面のＩＸ（ｂ）線矢視図である。図９（ｂ）では、図９（ａ）の一点鎖線部分の円筒状の断面を平面に展開して一部を抽出して示す。ここでは、図９（ａ）中、図９（ｂ）の断面位置を示す一点鎖線を面取り部４０ａの外周端より僅かに内周側に図示する。ただし、実際には、図９（ｂ）の断面位置は、面取り部４０ａの外周端上に位置する。図９（ａ）、図９（ｂ）では、回転方向を破線の矢印で示す。図９（ａ）では、シャフト８とラジアル軸受面３３との軸受隙間Ｓａ（クロスハッチングで示す）を実際より拡大して示す。図９（ｂ）では、円筒状の断面を平面に展開して示す。図９（ｂ）では、シャフト８（大径部８ａ）とスラスト軸受面４０との軸受隙間Ｓｂ（クロスハッチングで示す）を実際より拡大して示す。図９（ｂ）では、テーパ部４４の傾斜を実際より大きく示す。図９（ｂ）では、スラスト溝４６を実際より大きく示す。

上記のように、シャフト８は軸方向に僅かに移動できる。シャフト８の軸方向の移動に伴って、２つのスラスト軸受面４０、４１の軸受隙間Ｓｂは拡大、縮小する。ここでは、２つのスラスト軸受面４０、４１の軸受隙間Ｓｂが等しい状態をノミナルという。

ここで、２つの軸受隙間Ｓａ、Ｓｂの流路断面積を比較する。ラジアル軸受面３３の軸受隙間Ｓａの流路断面積は、軸方向に垂直な断面とする。スラスト軸受面４０の軸受隙間Ｓｂの流路断面積は、ノミナル時における、面取り部４０ａの外周端を通る軸方向に平行な円筒面による断面とする。軸受隙間Ｓｂの流路断面積は、軸受隙間Ｓａの流路断面積に対して、大きくてもよい。この場合、ラジアル軸受面３３の軸受隙間Ｓａからスラスト軸受面４０の軸受隙間Ｓｂに潤滑油が流れ易くなる。

図１０（ａ）は、第１変形例における図５（ａ）に対応する部位の図である。図１０（ｂ）は、第１変形例における図５（ｂ）に対応する部位の図である。図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、第１変形例では、スラスト溝１４６は、径方向内側から見たとき、大凡円弧形状（曲面形状の一例）となっている。ラジアル溝１４２は、軸方向から見たとき、大凡円弧形状となっている。

また、上述した実施形態と同様、スラスト溝１４６およびラジアル溝１４２は、面取り部４０ａまで延在している。スラスト溝１４６とラジアル溝１４２は面取り部４０ａで連続する。ラジアル溝１４２の回転方向の幅Ｌｃは、スラスト溝１４６の回転方向の最大幅Ｌｂよりも小さい。

図１１は、第１変形例における図６に対応する部位の図である。ラジアル溝１４２は、図１１に示す断面において大凡円弧形状となっている。ラジアル溝１４２は、上述した実施形態と同様、後方連続部１４２ａおよび前方連続部１４２ｂを有する。後方連続部１４２ａおよび前方連続部１４２ｂは、ラジアル軸受面３３上に位置する。前方連続部１４２ｂは、後方連続部１４２ａよりも回転方向の前方側に位置する。

ラジアル溝１４２のうち、後方連続部１４２ａと前方連続部１４２ｂの間には、後方壁面部１４２ｃおよび前方壁面部１４２ｄが形成される。ここでは、ラジアル溝１４２のうち、最も深い位置Ｄを境界として、回転方向の後方側を後方壁面部１４２ｃ、前方側を前方壁面部１４２ｄとする。

前方壁面部１４２ｄは、仮想線Ｘよりも回転方向の前方側に、前方連続部１４２ｂから延在する。ここで、仮想線Ｘは、前方連続部１４２ｂにおけるラジアル軸受面３３の接線Ｙと３０度で交わる。また、仮想線Ｘは、前方連続部１４２ｂから、シャフト８に対して離隔する方向であって、回転方向の後方側に延在する。すなわち、前方連続部１４２ｂにおける前方壁面部１４２ｄの接線Ｚと、接線Ｙとのなす角αが３０度以上となっている。

第１変形例においても、上述した実施形態と同様、ラジアル溝１４２に異物が進入した場合、異物がラジアル軸受面３３とシャフト８との軸受隙間Ｓａに進入し難い。そのため、異物は、ラジアル溝１４２を通って、スラスト軸受面４０から排出される。

図１２（ａ）は、第２変形例における図５（ａ）に対応する部位の図である。図１２（ｂ）は、第２変形例における図５（ｂ）に対応する部位の図である。図１２（ａ）、図１２（ｂ）に示すように、第２変形例では、スラスト溝２４６は、径方向内側から見たとき、大凡四角形状となっている。スラスト溝２４６は、回転方向の位置によらず深さが大凡一定となっている。また、スラスト溝２４６の深さは、径方向外側に向かうほど浅くなる。スラスト溝２４６は、外周端２４６ａにおいて、テーパ部４４と面一となる。

また、上述した実施形態と同様、スラスト溝２４６およびラジアル溝２４２は、面取り部４０ａまで延在している。スラスト溝２４６とラジアル溝２４２は面取り部４０ａで連続する。ただし、ラジアル溝２４２の回転方向の幅Ｌｃは、スラスト溝２４６の回転方向の最大幅Ｌｂよりも大きい。このように、ラジアル溝２４２の回転方向の幅Ｌｃは、スラスト溝２４６の回転方向の最大幅Ｌｂよりも大きくてもよい。また、ラジアル溝２４２の回転方向の幅Ｌｃは、スラスト溝２４６の回転方向の最大幅Ｌｂと等しくてもよい。

以上、添付図面を参照しながら一実施形態について説明したが、各構成は上記の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変形例では、スラスト溝４６、１４６、２４６は、テーパ部４４における回転方向の幅中心Ｍよりも、回転方向の後方側に位置する場合について説明した。この場合、テーパ部４４のうち、クサビ効果に寄与する面積が大きくなる。そのため、油膜圧力を高めやすい。ただし、スラスト溝４６、１４６、２４６は、幅中心Ｍに位置してもよい。また、スラスト溝４６、１４６、２４６は、幅中心Ｍよりも回転方向の前方側に位置してもよい。

また、上述した実施形態および変形例では、テーパ部４４に対して回転方向の後方側のランド部４３と、スラスト溝４６、１４６、２４６との回転方向の距離Ｌａは、スラスト溝４６、１４６、２４６の回転方向の幅よりも短い場合について説明した。この場合、テーパ部４４のうち、クサビ効果に寄与する面積が大きくなる。そのため、油膜圧力をさらに高めやすい。ただし、距離Ｌａは、スラスト溝４６、１４６、２４６の回転方向の幅と同じでもよい。また、距離Ｌａは、スラスト溝４６、１４６、２４６の回転方向の幅よりも長くともよい。

また、上述した実施形態および第１変形例では、スラスト溝４６、１４６は、径方向外側に向って先細り形状である場合について説明した。この場合、潤滑油がスラスト溝４６、１４６からテーパ部４４の傾斜面４４ｄに流れ易い。ただし、スラスト溝４６、１４６は、径方向外側に向って先細り形状でなくともよい。例えば、上述した第２変形例のように、スラスト溝２４６は、径方向の位置に拘らず、回転方向の幅が大凡一定でもよい。また、スラスト溝は、径方向外側に向って回転方向の幅が拡がってもよい。

また、上述した実施形態では、スラスト溝４６は、径方向内側から見たとき、大凡三角形状である場合について説明した。ラジアル溝４２は、軸方向から見たとき（または、図６に示す断面形状が）大凡三角形状となっている場合について説明した。この場合、スラスト溝４６とラジアル溝４２を同じ工具による機械加工で形成できる。そのため、工具の換装工程が少なくなり、作業性が向上する。上述した第１変形例も同様の効果を奏する。

また、スラスト溝４６、１４６、２４６は、上述した実施形態や変形例に示される形状に限られない。例えば、スラスト溝４６、１４６、２４６は、径方向内側から見たとき、台形でもよい。すなわち、スラスト溝４６に底面が形成されていてもよい。

また、ラジアル溝４２、１４２、２４２は、上述した実施形態や変形例に示される形状に限られない。例えば、ラジアル溝４２、１４２、２４２は、シャフト８の軸心に直交する断面において台形でもよい。

また、上述した実施形態および第１変形例では、ラジアル溝４２、１４２の回転方向の幅Ｌｃは、スラスト溝４６、１４６の回転方向の最大幅Ｌｂよりも小さい場合について説明した。この場合、ラジアル溝４２、１４２からスラスト溝４６、１４６に潤滑油が流れ易くなる。そのため、ラジアル溝４２、１４２に異物が進入した場合、ラジアル溝４２、１４２からスラスト溝４６、１４６に異物が迅速に排出される。その結果、ラジアル軸受面３３、３４とシャフト８との軸受隙間Ｓａへの異物進入が抑制される。

また、上述した実施形態および変形例では、スラスト軸受面４０、４１が、セミフローティング軸受７に形成される場合について説明した。しかし、セミフローティング軸受７とは別に、スラスト軸受を設け、このスラスト軸受にスラスト軸受面が形成されてもよい。この場合、セミフローティング軸受７の代わりに、フルフローティング軸受、転がり軸受など、他のラジアル軸受と併せてスラスト軸受を別に設けてもよい。つまり、上記実施形態では、スラスト軸受面とラジアル軸受面とが同一の部材に形成されている。しかしながら、スラスト軸受面とラジアル軸受面とが、それぞれ別の部材に形成されてもよい。

上述した実施形態および変形例では、セミフローティング軸受７の本体部３０のうち、２つのラジアル軸受面３３、３４の間に油孔３６が設けられる場合について説明した。ただし、ラジアル軸受面３３に開口する油孔と、ラジアル軸受面３４に開口する油孔をそれぞれ設けてもよい。この場合、油孔は、例えば、ラジアル軸受面３３、３４のうち、ラジアル溝４２に開口する。また、油路２ｃは、分岐して２つのダンパ部３８、３９に各々対向し、軸受孔２ｂの内周面２ｆに開口するように形成されてもよい。

本開示は、ラジアル軸受面を有する軸受構造、および、軸受構造を備えた過給機に利用することができる。

８：シャフト ３０：本体部（軸受本体） ３２：内周面 ３３、３４：ラジアル軸受面 ３３ａ、３４ａ：一端 ４０、４１：スラスト軸受面 ４２、１４２、２４２：ラジアル溝 ４２ａ、１４２ａ：後方連続部 ４２ｂ、１４２ｂ：前方連続部 ４２ｄ、１４２ｄ：前方壁面部 ４６、１４６、２４６：スラスト溝 Ｃ：過給機 Ｄ：位置 Ｈ：直下 Ｌｂ：最大幅 Ｌｃ：幅 Ｏ：軸心 Ｓ：軸受構造 Ｘ：仮想線 Ｙ：接線

Claims (3)

1. 軸受本体と、
   前記軸受本体に形成され、シャフトを軸支するラジアル軸受面と、
   前記ラジアル軸受面上に位置する後方連続部、および、前記後方連続部よりも前記シャフトの回転方向の前方側に位置する前方連続部の間に形成され、前記シャフトの軸方向に直交する断面において、前記前方連続部における前記ラジアル軸受面の接線と３０度で交わり、かつ、前記前方連続部から、前記シャフトに対して離隔する方向であって、前記回転方向の後方側に延在する仮想線に沿って前記前方連続部から延在するか、もしくは、前記仮想線よりも前記回転方向の前方側に、前記前方連続部から延在する前方壁面部を有し、前記ラジアル軸受面の一端まで延在するラジアル溝と、
   前記軸受本体の端面に形成されるスラスト軸受面と、
   前記ラジアル溝から連続して前記スラスト軸受面に形成され、回転方向の最大幅が、前記ラジアル溝の回転方向の幅よりも大きいスラスト溝と、
   を備え、
   前記スラスト軸受面は、
   前記回転方向に離隔して複数設けられるランド部と、
   前記回転方向に隣り合う２つのランド部の間に形成され、前記回転方向の前方側に向かって突出する傾斜面からなるテーパ部と、を含み、
   前記スラスト溝は、前記テーパ部に設けられる軸受構造。
2. 前記ラジアル溝は、前記ラジアル軸受面のうち、前記シャフトの軸心の直下を含む所定範囲を除く位置に形成される請求項１に記載の軸受構造。
3. 前記請求項１または２に記載の軸受構造を備える過給機。

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