JP7243848B2 - 多円弧軸受、および、過給機 - Google Patents

Description

本開示は、多円弧軸受、および、過給機に関する。本出願は２０１９年１０月１８日に提出された日本特許出願第２０１９－１９１２５９号に基づく優先権の利益を主張するものであり、その内容は本出願に援用される。

特許文献１には、３つの円弧面と、３つの軸方向溝とを有する多円弧軸受について開示がある。多円弧軸受は、シャフトを軸支する。３つの円弧面は、多円弧軸受のラジアル軸受面となる領域に形成される。３つの軸方向溝は、３つの円弧面の境界部に形成される。

特許第４９３７５８８号公報

軸方向溝内には、潤滑油が流通する。軸方向溝は、潤滑油をラジアル軸受面（円弧面）に供給する。しかし、シャフトの回転が速くなるほど、軸方向溝内の潤滑油の圧力が大きくなる。軸方向溝内の潤滑油の圧力が大きくなると、潤滑油は、軸方向溝内を流通し難くなる。

本開示の目的は、軸方向溝内を潤滑油が容易に流通することが可能な多円弧軸受、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、本開示の多円弧軸受は、シャフトが挿通される環状の本体と、本体の内周面に形成され、互いに異なる曲率中心を有し、本体の周方向に互いに隣接して配される複数の円弧面を含むラジアル軸受面と、ラジアル軸受面に形成され、シャフトの軸方向に延在し、周方向の中心位置が、複数の円弧面の境界部から円弧面の周方向における中央位置までの範囲において、境界部からシャフトの回転方向後方側にずれた位置に配される軸方向溝と、を備え、軸方向溝は、シャフトの回転方向前方側に形成された前方側面と、回転方向後方側に形成された後方側面とを有し、前方側面のうち円弧面と連続する端部の接線と、軸方向溝の内側に延在させた円弧面の仮想面との間の角度は、後方側面のうち円弧面と連続する端部の接線と仮想面との間の角度より小さい。

軸方向溝は、中央位置および境界部から離隔して配されてもよい。

ラジアル軸受面は、４つの円弧面を有し、軸方向溝の中心位置は、境界部に対し、回転方向後方側に向かって、回転角２２．５°未満となる範囲に形成されてもよい。

本体の軸方向における端面に形成され、軸方向溝が開口するスラスト軸受面を備えてもよい。

上記課題を解決するために、本開示の過給機は、上記多円弧軸受を備える。

本開示によれば、軸方向溝内を潤滑油が容易に流通することが可能となる。

図１は、過給機の概略断面図である。 図２は、図１の一点鎖線部分を抽出した図である。 図３は、本実施形態のラジアル軸受面の形状を説明するための説明図である。 図４は、比較例のラジアル軸受面の形状を説明するための説明図である。 図５は、比較例のラジアル軸受面とシャフトとの間の油膜圧力分布を示す図である。 図６は、本実施形態のラジアル軸受面とシャフトとの間の油膜圧力分布を示す図である。 図７は、変形例の軸方向溝の形状を説明するための図である。 図８は、図７中、一点鎖線部分の概略拡大図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について説明する。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し、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ＴＣ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ＴＣの左側として説明する。図１に示す矢印Ｒ方向を過給機ＴＣの右側として説明する。図１に示すように、過給機ＴＣは、過給機本体１を備えて構成される。過給機本体１は、ベアリングハウジング３と、タービンハウジング５と、コンプレッサハウジング７とを含む。タービンハウジング５は、ベアリングハウジング３の左側に締結機構９によって連結される。コンプレッサハウジング７は、ベアリングハウジング３の右側に締結ボルト１１によって連結される。

ベアリングハウジング３の外周面には、突起３ａが設けられる。突起３ａは、タービンハウジング５側に設けられる。突起３ａは、ベアリングハウジング３の径方向に突出する。タービンハウジング５の外周面には、突起５ａが設けられる。突起５ａは、ベアリングハウジング３側に設けられる。突起５ａは、タービンハウジング５の径方向に突出する。ベアリングハウジング３とタービンハウジング５は、締結機構９によってバンド締結される。締結機構９は、例えば、Ｇカップリングで構成される。締結機構９は、突起３ａ、５ａを挟持する。

ベアリングハウジング３には、軸受孔３ｂが形成される。軸受孔３ｂは、過給機ＴＣの左右方向に貫通する。軸受孔３ｂには、セミフローティング軸受１３が配される。セミフローティング軸受１３は、シャフト１５を回転自在に軸支する。シャフト１５の左端部には、タービンインペラ１７が設けられる。タービンインペラ１７は、タービンハウジング５に回転自在に収容される。シャフト１５の右端部には、コンプレッサインペラ１９が設けられる。コンプレッサインペラ１９は、コンプレッサハウジング７に回転自在に収容される。

コンプレッサハウジング７には、吸気口２１が形成される。吸気口２１は、過給機ＴＣの右側に開口する。吸気口２１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３とコンプレッサハウジング７の対向面によって、ディフューザ流路２３が形成される。ディフューザ流路２３は、空気を昇圧する。ディフューザ流路２３は、環状に形成される。ディフューザ流路２３は、径方向内側において、コンプレッサインペラ１９を介して吸気口２１に連通している。

コンプレッサハウジング７には、コンプレッサスクロール流路２５が形成される。コンプレッサスクロール流路２５は、環状に形成される。コンプレッサスクロール流路２５は、例えば、ディフューザ流路２３よりもシャフト１５の径方向外側に位置する。コンプレッサスクロール流路２５は、不図示のエンジンの吸気口と、ディフューザ流路２３とに連通している。コンプレッサインペラ１９が回転すると、吸気口２１からコンプレッサハウジング７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１９の翼間を流通する過程において加圧加速される。加圧加速された空気は、ディフューザ流路２３およびコンプレッサスクロール流路２５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５には、吐出口２７が形成される。吐出口２７は、過給機ＴＣの左側に開口する。吐出口２７は、不図示の排気ガス浄化装置に接続される。タービンハウジング５には、連通路２９と、タービンスクロール流路３１とが形成される。タービンスクロール流路３１は、環状に形成される。タービンスクロール流路３１は、例えば、連通路２９よりもタービンインペラ１７の径方向外側に位置する。タービンスクロール流路３１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。連通路２９は、タービンインペラ１７を介してタービンスクロール流路３１と吐出口２７とを連通させる。ガス流入口からタービンスクロール流路３１に導かれた排気ガスは、連通路２９、タービンインペラ１７を介して吐出口２７に導かれる。吐出口２７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１７を回転させる。

タービンインペラ１７の回転力は、シャフト１５を介してコンプレッサインペラ１９に伝達される。コンプレッサインペラ１９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３の内部には軸受構造Ｓが設けられる。軸受構造Ｓは、軸受孔３ｂと、セミフローティング軸受１３と、シャフト１５とを含む。

ベアリングハウジング３には、油路３ｃが形成される。油路３ｃには、潤滑油が供給される。油路３ｃは、軸受孔３ｂに開口（連通）する。油路３ｃは、潤滑油を軸受孔３ｂに導く。潤滑油は、油路３ｃから軸受孔３ｂ内に流入する。

軸受孔３ｂには、セミフローティング軸受１３が配される。セミフローティング軸受１３は、環状の本体１３ａを有する。本体１３ａには、挿通孔１３ｂが形成される。挿通孔１３ｂは、本体１３ａをシャフト１５の軸方向（以下、単に軸方向という）に貫通する。挿通孔１３ｂには、シャフト１５が挿通される。

本体１３ａ（挿通孔１３ｂ）の内周面１３ｃには、２つのラジアル軸受面１３ｄ、１３ｅが形成される。２つのラジアル軸受面１３ｄ、１３ｅは、軸方向に離隔して配される。本体１３ａには、油孔１３ｆが形成される。油孔１３ｆは、本体１３ａの内周面１３ｃから外周面１３ｇまで貫通する。油孔１３ｆは、２つのラジアル軸受面１３ｄ、１３ｅの間に配される。油孔１３ｆは、シャフト１５（本体１３ａ）の径方向（以下、単に径方向という）において、油路３ｃの開口と対向する。

潤滑油は、本体１３ａの外周面１３ｇ側から、油孔１３ｆを通って内周面１３ｃ側に流入する。本体１３ａの内周面１３ｃ側に流入した潤滑油は、内周面１３ｃとシャフト１５との間を、シャフト１５の周方向に沿って移動する。本体１３ａの内周面１３ｃ側に流入した潤滑油は、内周面１３ｃとシャフト１５との間を、シャフト１５の軸方向（図２中、左右方向）に沿って移動する。潤滑油は、シャフト１５と２つのラジアル軸受面１３ｄ、１３ｅとの間隙に供給される。潤滑油の油膜圧力によってシャフト１５が軸支される。２つのラジアル軸受面１３ｄ、１３ｅは、シャフト１５のラジアル荷重を受ける。

本体１３ａには、貫通孔１３ｈが形成される。貫通孔１３ｈは、本体１３ａの内周面１３ｃから外周面１３ｇまで貫通する。貫通孔１３ｈは、２つのラジアル軸受面１３ｄ、１３ｅの間に配される。貫通孔１３ｈは、本体１３ａのうち油孔１３ｆが形成される側とは反対側に配される。ただし、これに限定されず、貫通孔１３ｈの位置は、本体１３ａの周方向において油孔１３ｆの位置と異なっていればよい。

ベアリングハウジング３には、ピン孔３ｅが形成される。ピン孔３ｅは、軸受孔３ｂのうち貫通孔１３ｈと対向する位置に形成される。ピン孔３ｅは、軸受孔３ｂを形成する壁部を貫通する。ピン孔３ｅは、軸受孔３ｂの内部空間と外部空間とを連通する。ピン孔３ｅには、位置決めピン３３が挿通される。

本実施形態では、ピン孔３ｅには、位置決めピン３３が圧入される。位置決めピン３３の先端は、本体１３ａの貫通孔１３ｈに挿通される。位置決めピン３３は、本体１３ａの回転方向および軸方向の移動を規制する。

シャフト１５は、大径部１５ａと、中径部１５ｂと、小径部１５ｃとを備える。大径部１５ａは、本体１３ａよりもタービンインペラ１７（図１参照）側に位置する。大径部１５ａは、円柱形状である。大径部１５ａの外径は、本体１３ａの内周面１３ｃ（ラジアル軸受面１３ｄ）の内径より大きい。大径部１５ａの外径は、本体１３ａの外周面１３ｇの外径より大きい。ただし、大径部１５ａの外径は、本体１３ａの外周面１３ｇの外径と等しくてもよいし、小さくてもよい。大径部１５ａは、本体１３ａと軸方向に対向する。大径部１５ａは、一定の外径を有する。ただし、大径部１５ａの外径は、一定でなくてもよい。

中径部１５ｂは、大径部１５ａよりもコンプレッサインペラ１９（図１参照）側に位置する。中径部１５ｂは、円柱形状である。中径部１５ｂは、本体１３ａの挿通孔１３ｂに挿通される。したがって、中径部１５ｂは、径方向において挿通孔１３ｂの内周面１３ｃと対向する。中径部１５ｂは、大径部１５ａより小さい外径を有する。中径部１５ｂの外径は、本体１３ａのラジアル軸受面１３ｄ、１３ｅの内径より小さい。中径部１５ｂは、一定の外径を有する。ただし、中径部１５ｂの外径は、一定でなくてもよい。

小径部１５ｃは、中径部１５ｂ（本体１３ａ）よりもコンプレッサインペラ１９（図１参照）側に位置する。小径部１５ｃは、円柱形状である。小径部１５ｃは、中径部１５ｂより小さい外径を有する。小径部１５ｃは、一定の外径を有する。ただし、小径部１５ｃの外径は、一定でなくてもよい。

小径部１５ｃには、環状の油切り部材３５が挿通される。油切り部材３５は、シャフト１５を伝ってコンプレッサインペラ１９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３５は、コンプレッサインペラ１９側への潤滑油の漏出を抑制する。

油切り部材３５は、中径部１５ｂより大きな外径を有する。油切り部材３５の外径は、本体１３ａの内周面１３ｃ（ラジアル軸受面１３ｅ）の内径より大きい。油切り部材３５の外径は、本体１３ａの外周面１３ｇの外径より小さい。ただし、油切り部材３５の外径は、本体１３ａの外周面１３ｇの外径と等しくてもよいし、大きくてもよい。油切り部材３５は、本体１３ａと軸方向に対向する。

本体１３ａは、油切り部材３５および大径部１５ａによって軸方向に挟まれている。本体１３ａと油切り部材３５との間隙には、潤滑油が供給される。本体１３ａと大径部１５ａとの間隙には、潤滑油が供給される。

シャフト１５が軸方向（図２中、左側）に移動すると、油切り部材３５は、本体１３ａと油切り部材３５との間の潤滑油の油膜圧力によって軸方向の荷重が支持される。シャフト１５が軸方向（図２中、右側）に移動すると、大径部１５ａは、本体１３ａと大径部１５ａとの間の潤滑油の油膜圧力によって軸方向の荷重が支持される。つまり、本体１３ａは、軸方向の両端面がスラスト荷重を受けるスラスト軸受面１３ｉ、１３ｊとなっている。

本体１３ａの外周面１３ｇには、ダンパ部１３ｋ、１３ｍが形成される。ダンパ部１３ｋ、１３ｍは、互いに軸方向に離隔する。ダンパ部１３ｋ、１３ｍは、外周面１３ｇのうち軸方向の両端部に形成される。ダンパ部１３ｋ、１３ｍは、外周面１３ｇのうち他の部位よりも径が大きい。ダンパ部１３ｋ、１３ｍと軸受孔３ｂの内周面３ｆとの間隙には、潤滑油が供給される。潤滑油の油膜圧力によってシャフト１５の振動が抑制される。

図３は、本実施形態のラジアル軸受面１３ｄの形状を説明するための説明図である。図３は、本体１３ａのうちラジアル軸受面１３ｄが形成された部位の、シャフト１５の軸方向に垂直な断面図（挿通孔１３ｂの中心軸Ｏに垂直な断面図）である。ここでは、ラジアル軸受面１３ｄの断面形状について説明する。ラジアル軸受面１３ｅは、ラジアル軸受面１３ｄと大凡等しい形状である。したがって、ラジアル軸受面１３ｅの形状については、説明を省略する。

図３に示すように、ラジアル軸受面１３ｄには、複数の円弧面３７と、複数の軸方向溝３９とが形成される。本実施形態では、ラジアル軸受面１３ｄは、４つの円弧面３７と、４つの軸方向溝３９を有する。ただし、複数の円弧面３７の数と、複数の軸方向溝３９の数は、これに限定されない。例えば、複数の円弧面３７の数は、２つ、３つ、５つ、あるいは、６つ以上であってもよい。複数の軸方向溝３９の数は、２つ、３つ、５つ、あるいは、６つ以上であってもよい。円弧面３７の数と軸方向溝３９の数は、同数である。ただし、円弧面３７の数と軸方向溝３９の数は、異なっていてもよい。

円弧面３７は、曲率中心Ａがラジアル軸受面１３ｄ（挿通孔１３ｂ）の内側に位置している。円弧面３７の曲率中心Ａは、挿通孔１３ｂ（シャフト１５）の中心軸Ｏと異なる位置にある。複数の円弧面３７の曲率中心Ａは、互いに異なる位置にある。複数の円弧面３７の曲率中心Ａは、挿通孔１３ｂの中心軸Ｏから径方向に離隔した位置にある。複数の円弧面３７の曲率中心Ａは、中心軸Ｏを中心とした同心円上に位置する。複数の円弧面３７の曲率中心Ａは、本体１３ａの周方向（以下、単に周方向という）に等間隔に配される。

複数の円弧面３７の曲率半径Ｒａは、互いに等しい。円弧面３７の曲率半径Ｒａは、シャフト１５の中径部１５ｂの半径Ｌａより大きい。したがって、複数の円弧面３７は、シャフト１５から径方向に離隔している。ただし、複数の円弧面３７の曲率半径Ｒａは、互いに異なっていてもよい。

円弧面３７は、縮小部３７ａと、中間部３７ｂと、拡大部３７ｃとを備える。縮小部３７ａは、円弧面３７のうち、シャフト１５の回転方向（図３中、矢印方向）後方側に位置する。中間部３７ｂは、円弧面３７のうち周方向の中間（中央）に位置する。拡大部３７ｃは、円弧面３７のうち、シャフト１５の回転方向前方側に位置する。

つまり、縮小部３７ａは、中間部３７ｂに対し、シャフト１５の回転方向後方側に位置する。拡大部３７ｃは、中間部３７ｂに対し、シャフト１５の回転方向前方側に位置する。

中心軸Ｏと円弧面３７との間隔は、中心軸Ｏと中間部３７ｂとの間隔が最も小さい。中心軸Ｏと縮小部３７ａとの間隔は、中心軸Ｏと中間部３７ｂとの間隔より大きい。中心軸Ｏと縮小部３７ａとの間隔は、シャフト１５の回転方向後方側ほど大きくなる。中心軸Ｏと拡大部３７ｃとの間隔は、中心軸Ｏと中間部３７ｂとの間隔より大きい。中心軸Ｏと拡大部３７ｃとの間隔は、シャフト１５の回転方向後方側ほど小さくなる。

複数の円弧面３７は、本体１３ａ（ラジアル軸受面１３ｄ）の周方向に互いに隣接して配される。隣接する２つの円弧面３７の間には、境界部ＢＰが形成される。境界部ＢＰは、隣接する２つの円弧面３７のうち、拡大部３７ｃの回転方向前方側の端部と、縮小部３７ａの回転方向後方側の端部との接続部（連続部）である。円弧面３７のうち中心軸Ｏとの間隔は、中心軸Ｏと境界部ＢＰとの間隔が最も大きい。

図３に示すように、シャフト１５は、ラジアル軸受面１３ｄのうち中間部３７ｂと最も近接する。シャフト１５と縮小部３７ａとの間の間隔は、シャフト１５の回転方向前方側に向かって小さくなる。

シャフト１５とラジアル軸受面１３ｄとの間の潤滑油は、シャフト１５の回転に伴って、シャフト１５の回転方向に移動する。このとき、潤滑油は、縮小部３７ａから中間部３７ｂに向かうにしたがって圧縮される。圧縮された潤滑油は、シャフト１５を径方向内側（ラジアル方向）に押圧する（くさび効果）。これにより、ラジアル方向の荷重が支持される。

ラジアル軸受面１３ｄには、複数（ここでは、４つ）の縮小部３７ａおよび中間部３７ｂが形成される。複数の縮小部３７ａおよび中間部３７ｂは、ラジアル軸受面１３ｄの周方向に等間隔に配される。シャフト１５は、複数の縮小部３７ａおよび中間部３７ｂにより径方向内側に押圧される。これにより、シャフト１５は、セミフローティング軸受１３に安定して軸支される。

このように、本実施形態のセミフローティング軸受１３は、複数の円弧面３７を有する多円弧軸受により構成される。多円弧軸受により、シャフト１５を軸支する安定性を向上させることができる。

軸方向溝３９は、シャフト１５の軸方向に延在する。軸方向溝３９は、軸方向と垂直な断面が三角形状である。ただし、これに限定されず、軸方向溝３９は、軸方向と垂直な断面が、矩形状、半円形状、多角形状であってもよい。

軸方向溝３９は、ラジアル軸受面１３ｄのうち、２つのラジアル軸受面１３ｄ、１３ｅ（図２参照）が近接する側の端部から、２つのラジアル軸受面１３ｄ、１３ｅが離隔する側の端部まで延在している。軸方向溝３９は、スラスト軸受面１３ｉ（すなわち、本体１３ａの軸方向の端面）に開口している。軸方向溝３９は、潤滑油を流通させる。軸方向溝３９は、ラジアル軸受面１３ｄに潤滑油を供給する。軸方向溝３９は、スラスト軸受面１３ｉに潤滑油を供給する。

軸方向溝３９は、ラジアル軸受面１３ｄのうち拡大部３７ｃに形成される。つまり、軸方向溝３９は、境界部ＢＰからシャフト１５の回転方向後方側にずれた位置に形成される。軸方向溝３９は、中間部３７ｂからシャフト１５の回転方向前方側にずれた位置に形成される。図３では、軸方向溝３９の内側に延在させた円弧面３７の仮想面を破線で示している。

具体的に、軸方向溝３９は、周方向の中心位置Ｃｐが、境界部ＢＰからシャフト１５の回転方向後方側にずれた位置に配される。軸方向溝３９は、周方向の中心位置Ｃｐが、境界部ＢＰから中間部（中央位置）３７ｂまでの範囲に配される。

本実施形態では、軸方向溝３９のうち、シャフト１５の回転方向前方側の端部（円弧面３７との連続部）は、境界部ＢＰよりも、シャフト１５の回転方向後方側に位置する。換言すれば、軸方向溝３９のうちシャフト１５の回転方向前方側の端部と境界部ＢＰとの間には、円弧面３７が介在している。軸方向溝３９のうち、シャフト１５の回転方向後方側の端部（円弧面３７との連続部）は、中間部３７ｂよりも、シャフト１５の回転方向前方側に位置する。換言すれば、軸方向溝３９のうちシャフト１５の回転方向後方側の端部と中間部３７ｂとの間には、円弧面３７が介在している。つまり、軸方向溝３９は、境界部ＢＰおよび中間部３７ｂから離隔して配される。軸方向溝３９は、境界部ＢＰおよび中間部３７ｂを避ける位置に配される。

ここで、挿通孔１３ｂの中心軸Ｏと境界部ＢＰとを結ぶ線と、中心軸Ｏと軸方向溝３９の中心位置Ｃｐとを結ぶ線との間の角度を、回転角θとする。軸方向溝３９は、周方向の中心位置Ｃｐが、境界部ＢＰに対し、回転方向後方側に向かって、回転角２２．５°未満となる範囲に形成される。好ましくは、軸方向溝３９は、周方向の中心位置Ｃｐが、境界部ＢＰに対し、回転方向後方側に向かって、回転角１５°～２０°となる範囲に形成される。

図４は、比較例のラジアル軸受面１１３ｄの形状を説明するための説明図である。上述した構成要素と実質的に等しい構成要素については、同一符号を付して説明を省略する。比較例のラジアル軸受面１１３ｄは、軸方向溝１３９の位置のみが、上述したラジアル軸受面１３ｄと異なる。

図４では、軸方向溝１３９の内側に延在させた円弧面３７の仮想面を破線で示している。図４に示すように、軸方向溝１３９は、ラジアル軸受面１１３ｄのうち、境界部ＢＰに形成される。具体的に、軸方向溝１３９は、周方向の中心位置Ｃｐが、境界部ＢＰに位置する。

図５は、比較例のラジアル軸受面１１３ｄとシャフト１５との間の油膜圧力分布を示す図である。図５中、縦軸は潤滑油の油膜圧力を表し、横軸はラジアル軸受面１１３ｄの周方向における位相を表す。ここで、油膜圧力Ｐは、軸方向溝１３９内における油膜圧力を示す。位相Ａは、ラジアル軸受面１１３ｄの境界部ＢＰの位相（すなわち、比較例の軸方向溝１３９の位相）を示す。位相Ｂは、ラジアル軸受面１１３ｄの縮小部３７ａのうち所定の位相を示す。

軸方向溝１３９は、周方向の中心位置Ｃｐが境界部ＢＰに位置する。そのため、軸方向溝１３９の半分は、境界部ＢＰよりもシャフト１５の回転方向前方側に位置する（図４参照）。すなわち、軸方向溝１３９の半分は、縮小部３７ａに重複して形成される。これにより、軸方向溝１３９内の油膜圧力は、縮小部３７ａの油膜圧力の影響を受けやすくなる。図５に示されるように、位相Ａ（軸方向溝１３９）における油膜圧力Ｐは、位相Ｂ（縮小部３７ａ）における上昇途中の油膜圧力と連続している。縮小部３７ａの油膜圧力の影響により、軸方向溝１３９内の油膜圧力が上昇しやすい状態となっている。

軸方向溝１３９内の油膜圧力が大きくなるにつれ、潤滑油は、軸方向溝１３９内を流通し難くなる。これにより、軸方向溝１３９は、ラジアル軸受面１１３ｄに供給する油量が制限される。軸方向溝１３９は、本体１３ａのスラスト軸受面１３ｉに供給する油量が制限される。その結果、ラジアル軸受面１１３ｄおよびスラスト軸受面１３ｉに必要な油量が不足するおそれが生じる。

図６は、本実施形態のラジアル軸受面１３ｄとシャフト１５との間の油膜圧力分布を示す図である。図６中、縦軸は潤滑油の油膜圧力を表し、横軸はラジアル軸受面１３ｄの周方向における位相を表す。ここで、位相Ｃは、位相Ａ（すなわち、境界部ＢＰ）からシャフト１５の回転方向後方側の位相である。位相Ｃは、本実施形態の軸方向溝３９が形成される位相を示す。図６では、軸方向溝３９の周方向の中心位置Ｃｐが、境界部ＢＰに対し、回転方向後方側に向かって、回転角１５°～２０°となる範囲に形成された場合の例を示す。位相Ｄは、ラジアル軸受面１３ｄの中間部３７ｂの位相を示す。

図６に示されるように、位相Ｃ（軸方向溝３９）における油膜圧力と位相Ｂ（縮小部３７ａ）における油膜圧力との間には、圧力低下部ＰＲが形成されている。位相Ｃ（軸方向溝３９）における油膜圧力と位相Ｄ（中間部３７ｂ）における油膜圧力との間には、圧力低下部ＰＲが形成されている。圧力低下部ＰＲの油膜圧力は、位相Ｃにおける油膜圧力よりも小さくなっている。

ラジアル軸受面１３ｄに軸方向溝３９を形成すると、シャフト１５の回転方向に移動する潤滑油は、軸方向溝３９の内壁（内面）と衝突する。潤滑油が軸方向溝３９の内壁と衝突すると、軸方向溝３９内の油膜圧力が上昇する。そのため、図６の位相Ｃでは、圧力低下部ＰＲよりも油膜圧力が上昇している。ここで、図４に示すように、軸方向溝１３９の半分が縮小部３７ａに重複すると、油膜圧力が高められる縮小部３７ａの影響を受け、圧力上昇の影響が大きくなる。

一方、本実施形態では、軸方向溝３９は、拡大部３７ｃに形成される（図３参照）。つまり、軸方向溝３９は、境界部ＢＰに対し、縮小部３７ａから離隔する側に位置する。軸方向溝３９は、中間部３７ｂに対し、縮小部３７ａから離隔する側に位置する。これにより、軸方向溝３９内の油膜圧力は、縮小部３７ａおよび中間部３７ｂの油膜圧力の影響を受け難くなる。このように、縮小部３７ａおよび中間部３７ｂの油膜圧力の影響を受け難くしたことにより、軸方向溝３９内の油膜圧力は、軸方向溝１３９内の油膜圧力Ｐより小さくなっている。

軸方向溝３９内の油膜圧力が小さくなるにつれ、潤滑油は、軸方向溝３９内を流通し易くなる。すなわち、軸方向溝３９は、ラジアル軸受面１３ｄに供給する油量が制限され難くなる。軸方向溝３９は、スラスト軸受面１３ｉに供給する油量が制限され難くなる。これにより、軸方向溝３９は、ラジアル軸受面１３ｄおよびスラスト軸受面１３ｉに必要な油量を供給することができる。その結果、ラジアル軸受面１３ｄおよびスラスト軸受面１３ｉに必要な油量が不足することを抑制できる。

以上のように、本実施形態のセミフローティング軸受１３は、軸方向溝３９を備える。軸方向溝３９は、周方向の中心位置Ｃｐが境界部ＢＰからシャフト１５の回転方向後方側にずれた位置に形成される。これにより、軸方向溝３９は、縮小部３７ａの油膜圧力の影響を受け難くすることができる。したがって、軸方向溝３９内における潤滑油の流通を容易にすることができる。その結果、ラジアル軸受面１３ｄおよびスラスト軸受面１３ｉに必要な油量が不足することを抑制することができる。

ただし、軸方向溝３９を境界部ＢＰから回転方向後方側に移動させると、軸方向溝３９は、中間部３７ｂと近接する。中間部３７ｂには、縮小部３７ａにより圧縮された潤滑油が導入される。そのため、中間部３７ｂの油膜圧力は、縮小部３７ａの油膜圧力と近似する。

そこで、軸方向溝３９は、周方向の中心位置Ｃｐが、境界部ＢＰから回転方向後方側に向かって回転角２２．５°未満の範囲に位置する。回転角２２．５°以上になると、軸方向溝３９は、境界部ＢＰに対し中間部３７ｂに近接する。したがって、軸方向溝３９は、回転角２２．５°以上の範囲では、中間部３７ｂの油膜圧力の影響が受けやすくなる。軸方向溝３９は、回転角２２．５°未満の範囲に位置することで、中間部３７ｂの油膜圧力の影響を受け難くすることができる。つまり、軸方向溝３９は、周方向の中心位置Ｃｐが、境界部ＢＰと中間部３７ｂとの中間位置よりも境界部ＢＰ側に位置することが好ましい。

より好ましくは、軸方向溝３９は、周方向の中心位置Ｃｐが、境界部ＢＰから回転方向後方側に向かって、回転角１５°～２０°となる範囲に位置する。これにより、軸方向溝３９は、図６に示すように、縮小部３７ａ（位相Ｂ）および中間部３７ｂ（位相Ｄ）の双方からの油膜圧力の影響を受け難くすることができる。

軸方向溝３９は、境界部ＢＰおよび中間部３７ｂから離隔して形成されることが好ましい。軸方向溝３９は、縮小部３７ａおよび中間部３７ｂの双方から離隔することで、縮小部３７ａおよび中間部３７ｂの油膜圧力の影響を受け難くすることができる。

図７は、変形例の軸方向溝２３９の形状を説明するための図である。図７は、変形例の本体１３ａのうちラジアル軸受面２１３ｄが形成された部位の、シャフト１５の軸方向に垂直な断面図である。なお、上記実施形態と実質的に等しい構成要素については、同一符号を付して説明を省略する。変形例のラジアル軸受面２１３ｄは、上記実施形態のラジアル軸受面１３ｄと、軸方向溝２３９の形状のみが異なる。

図７に示すように、ラジアル軸受面２１３ｄには、複数の円弧面３７と、複数の軸方向溝２３９とが形成される。本変形例では、ラジアル軸受面２１３ｄは、４つの円弧面３７と、４つの軸方向溝２３９を有する。上記実施形態と同様に、本変形例のセミフローティング軸受１３は、複数の円弧面３７を有する多円弧軸受により構成される。

軸方向溝２３９は、シャフト１５の軸方向に延在する。軸方向溝２３９は、軸方向と垂直な断面が三角形状である。軸方向溝２３９は、ラジアル軸受面２１３ｄのうち、２つのラジアル軸受面１３ｄ、１３ｅ（図２参照）が近接する側の端部から、２つのラジアル軸受面１３ｄ、１３ｅが離隔する側の端部まで延在する。軸方向溝２３９は、スラスト軸受面１３ｉ（図２参照）に開口している。

軸方向溝２３９は、ラジアル軸受面２１３ｄのうち拡大部３７ｃに形成される。つまり、軸方向溝２３９は、境界部ＢＰからシャフト１５の回転方向後方側にずれた位置に形成される。

具体的に、軸方向溝２３９は、周方向の中心位置Ｃｐが、境界部ＢＰからシャフト１５の回転方向後方側にずれた位置に配される。軸方向溝２３９は、周方向の中心位置Ｃｐが、境界部ＢＰから中間部（中央位置）３７ｂまでの範囲に配される。

本変形例では、軸方向溝２３９は、境界部ＢＰおよび中間部３７ｂから離隔して配される。つまり、軸方向溝２３９は、境界部ＢＰおよび中間部３７ｂを避ける位置に配される。

軸方向溝２３９は、周方向の中心位置Ｃｐが、境界部ＢＰに対し、回転方向後方側に向かって、回転角２２．５°未満となる範囲に形成される。好ましくは、軸方向溝２３９は、周方向の中心位置Ｃｐが、境界部ＢＰに対し、回転方向後方側に向かって、回転角１５°～２０°となる範囲に形成される。

図８は、図７中、一点鎖線部分の概略拡大図である。図８に示すように、軸方向溝２３９は、前方側面２３９ａと、後方側面２３９ｂとを有する。前方側面２３９ａは、軸方向溝２３９のうち、シャフト１５の回転方向（図８中、矢印方向）前方側に形成された側面である。後方側面２３９ｂは、軸方向溝２３９のうち、シャフト１５の回転方向後方側に形成された側面である。

図８では、軸方向溝２３９の内側に延在させた円弧面３７の仮想面ＶＳを破線で示している。仮想面ＶＳと前方側面２３９ａとの間の角度αは、仮想面ＶＳと後方側面２３９ｂとの間の角度βより小さい。本変形例では、角度αは例えば３０°であり、角度βは例えば９０°である。ただし、角度αが角度βより小さい関係にあれば、角度α、βの値は、これに限定されない。

ここでは、前方側面２３９ａおよび後方側面２３９ｂが平面形状である場合について説明した。しかし、これに限定されず、前方側面２３９ａおよび後方側面２３９ｂは、曲面形状であってもよい。その場合、角度αは、前方側面２３９ａのうち円弧面３７と連続（接続）する端部の接線と、仮想面ＶＳとの間の角度となる。角度βは、後方側面２３９ｂのうち円弧面３７と連続する端部の接線と、仮想面ＶＳとの間の角度となる。換言すれば、前方側面２３９ａのうち円弧面３７と連続する端部の接線と仮想面ＶＳとの間の角度αは、後方側面２３９ｂのうち円弧面３７と連続する端部の接線と仮想面ＶＳとの間の角度βより小さい。

ラジアル軸受面２１３ｄとシャフト１５との間の潤滑油は、シャフト１５の回転方向に向かって移動する。シャフト１５の回転方向に移動する潤滑油は、軸方向溝３９のうち、前方側面２３９ａと接触する。潤滑油は、前方側面２３９ａにより堰き止められる。このとき、潤滑油の動圧が静圧に変換される。その結果、軸方向溝２３９内の潤滑油の圧力が上昇する。

ここで、前方側面２３９ａは、仮想面ＶＳとの間の角度αが大きくなるほど、潤滑油を堰き止めやすくなる。一方、前方側面２３９ａは、仮想面ＶＳとの間の角度αが小さくなるほど、潤滑油を堰き止め難くなる。つまり、角度αが大きくなるほど、軸方向溝２３９内の潤滑油の圧力が上昇し易くなる。角度αが小さくなるほど、軸方向溝２３９内の潤滑油の圧力が上昇し難くなる。

本変形例では、角度αを角度βよりも小さくしている。そのため、軸方向溝２３９は、角度αが角度β以上である場合に比べて、潤滑油の圧力の上昇を抑制することができる。これにより、軸方向溝２３９内における潤滑油の流通を容易にすることができる。その結果、ラジアル軸受面１３ｄおよびスラスト軸受面１３ｉに必要な油量が不足することを抑制することができる。

以上、添付図面を参照しながら本開示の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本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

上記実施形態および変形例では、軸方向溝３９、２３９が中間部３７ｂおよび境界部ＢＰから離隔して配される例について説明した。しかし、これに限定されず、軸方向溝３９、２３９は、周方向の中心位置Ｃｐが、境界部ＢＰから回転方向後方側にずれていれば、一部が中間部３７ｂあるいは境界部ＢＰに配されてもよい。

上記実施形態および変形例では、軸方向溝３９、２３９の中心位置Ｃｐが境界部ＢＰから回転方向後方側に２２．５°未満の範囲に位置する例について説明した。しかし、これに限定されず、上記範囲は、ラジアル軸受面１３ｄ、２１３ｄに形成される複数の円弧面３７の数に応じて変更されてもよい。例えば、円弧面３７の数が２つである場合、上記範囲は、４５°未満の範囲であってもよい。円弧面３７の数が３つである場合、上記範囲は、３０°未満の範囲であってもよい。円弧面３７の数が５つである場合、上記範囲は、１８°未満の範囲であってもよい。円弧面３７の数が６つである場合、上記範囲は、１５°の範囲であってもよい。

上記実施形態および変形例では、軸方向溝３９、２３９の中心位置Ｃｐが境界部ＢＰから回転方向後方側に１５°～２０°の範囲に位置する例について説明した。しかし、これに限定されず、上記範囲は、ラジアル軸受面１３ｄ、２１３ｄに形成される複数の円弧面３７の数に応じて変更されてもよい。例えば、円弧面３７の数が２つである場合、上記範囲は、３０°～４０°の範囲であってもよい。円弧面３７の数が３つである場合、上記範囲は、２０°～２６．６°の範囲であってもよい。円弧面３７の数が５つである場合、上記範囲は、１２°～１６°の範囲であってもよい。円弧面３７の数が６つである場合、上記範囲は、１０°～１３．３°の範囲であってもよい。

上記実施形態および変形例では、多円弧軸受がセミフローティング軸受１３である例について説明した。しかし、これに限定されず、多円弧軸受は、フルフローティング軸受であってもよい。

本開示は、多円弧軸受、および、これを備えた過給機に利用することができる。

Ａ：曲率中心 ＢＰ：境界部 ＴＣ：過給機 ＶＳ：仮想面 α：角度 β：角度 １３：セミフローティング軸受（多円弧軸受） １３ａ：本体 １３ｃ：内周面 １３ｄ：ラジアル軸受面 １３ｅ：ラジアル軸受面 １３ｉ：スラスト軸受面 １３ｊ：スラスト軸受面 １５：シャフト ３７：円弧面 ３９：軸方向溝 ２３９：軸方向溝 ２３９ａ：前方側面 ２３９ｂ：後方側面

Claims (5)

1. シャフトが挿通される環状の本体と、
   前記本体の内周面に形成され、互いに異なる曲率中心を有し、前記本体の周方向に互いに隣接して配される複数の円弧面を含むラジアル軸受面と、
   前記ラジアル軸受面に形成され、前記シャフトの軸方向に延在し、前記周方向の中心位置が、前記複数の円弧面の境界部から前記円弧面の前記周方向における中央位置までの範囲において、前記境界部から前記シャフトの回転方向後方側にずれた位置に配される軸方向溝と、
   を備え、
   前記軸方向溝は、前記シャフトの回転方向前方側に形成された前方側面と、前記回転方向後方側に形成された後方側面とを有し、
   前記前方側面のうち前記円弧面と連続する端部の接線と、前記軸方向溝の内側に延在させた前記円弧面の仮想面との間の角度は、前記後方側面のうち前記円弧面と連続する端部の接線と前記仮想面との間の角度より小さい、多円弧軸受。
2. 前記軸方向溝は、前記中央位置および前記境界部から離隔して配される請求項１に記載の多円弧軸受。
3. 前記ラジアル軸受面は、４つの前記円弧面を有し、
   前記軸方向溝の前記中心位置は、前記境界部に対し、前記回転方向後方側に向かって、回転角２２．５°未満となる範囲に形成される請求項１または２に記載の多円弧軸受。
4. 前記本体の前記軸方向における端面に形成され、前記軸方向溝が開口するスラスト軸受面を備える請求項１から３のいずれか１項に記載の多円弧軸受。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の多円弧軸受を備える過給機。

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