JPWO2015190364A1 - 軸受構造、および、過給機 - Google Patents

Abstract

軸受構造は、少なくとも一端にインペラが設けられたシャフト（８）と、シャフト（８）を回転自在に支持するセミフローティングメタル（７）と、を備える。セミフローティングメタル（７）は、円筒形状を有する本体（７ａ）と、本体（７ａ）の内周面に形成され、シャフト（８）を支持する軸受面（７ｂ）と、軸受面（７ｂ）において、周方向に間隔を隔てて複数配され、シャフト（８）の回転軸方向の一端から他端に向かって延在する軸受溝（７ｆ）と、を有する。複数の軸受溝（７ｆ）は、形状および配置の少なくとも一方が、シャフト（８）の回転軸に垂直な断面において、回転軸中心に非対称である。

Description

本発明は、軸受部によってシャフトが支持される軸受構造、および、過給機に関する。

従来、一端にタービンインペラが設けられ他端にコンプレッサインペラが設けられたシャフトが、ベアリングハウジングに回転自在に支持された過給機が知られている。こうした過給機をエンジンに接続し、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を回転させるとともに、この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を回転させる。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。

ベアリングハウジングには軸受孔が形成され、当該軸受孔の中には軸受が配される。軸受は、シャフトが挿通される挿通孔を有し、その内周面にラジアル荷重を受ける軸受面が形成される。過給機に設けられるこのような軸受の一種として、セミフローティングメタル及びフルフローティングメタルが知られている。セミフローティングメタルはシャフトの回転方向の移動が規制され、フルフローティングメタルはシャフトの回転に伴って回転する（所謂連れまわり(drag rotation)）。セミフローティングメタルは、特許文献１に記載の過給機に設けられている。また、２つのフルフローティングメタルが、特許文献２に記載の過給機に設けられている。

特開２０１２−１９３７０９号公報 特許第３１２５２２７号公報

近年、シャフトの回転の高速化が求められている。しかし、シャフトの回転数が高い高回転域においては、軸受面とシャフトとの間に供給された潤滑油の連れまわりの影響により、オイルホワール（自励振動）が発生しやすくなる。従って、オイルホワールへの対策を講じる必要がある。

本発明の目的は、オイルホワールの発生を抑え、高回転域における回転体の安定性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。

本発明の第１の態様は軸受構造であって、少なくとも一端にインペラが設けられたシャフトと、シャフトを回転自在に支持する軸受部と、を備え、軸受部は、円筒形状を有する本体と、本体の内周面に形成され、シャフトを支持する軸受面と、軸受面において周方向に間隔を隔てて複数配され、シャフトの回転軸方向の一端から他端に向かって延在する軸受溝と、を有し、複数の軸受溝は、形状および配置の少なくとも一方が、シャフトの回転軸に垂直な断面において、回転軸中心に非対称であることを要旨とする。

軸受部は、本体の内周面に回転軸方向に離隔して２つの軸受面が形成されたセミフローティングメタルであってもよい。

複数の軸受溝の少なくとも１つは、他の軸受溝と、シャフトの回転軸に垂直な断面における面積が異なる特異溝であってもよい。

軸受部が収容されたハウジングには、潤滑油を供給する油路が形成され、特異溝は、面積が他の軸受溝よりも大きく、各軸受面に１つ設けられ、且つ、油路の軸受部に対向する出口端を起点として、この起点からシャフトの回転方向前方側に１８０度までの位相の範囲に配されてもよい。

軸受部が収容されたハウジングには、潤滑油を供給する油路が形成され、特異溝は、面積が他の軸受溝よりも小さく、各軸受面に１つ設けられ、且つ、油路の軸受部に対向する出口端を起点として、この起点からシャフトの回転方向後方側に１８０度までの位相の範囲に配されてもよい。

軸受部は、外周面からそれぞれの軸受溝まで貫通する複数の給油孔を有し、複数の給油孔の少なくとも１つは、他の給油孔と大きさが異なってもよい。

本発明の第２の態様は軸受構造であって、少なくとも一端にインペラが設けられたシャフトと、シャフトの軸方向に離隔して２つ配され、シャフトを回転自在に支持するフルフローティングメタルと、を備え、フルフローティングメタルは、円筒形状であってシャフトが挿通される本体と、本体の内周面に形成され、シャフトを支持する軸受面と、本体の周方向に複数配され、外周面から軸受面まで貫通して軸受面に潤滑油を導く給油孔と、を有し、複数の給油孔は、形状および配置の少なくとも一方が、シャフトの回転軸に垂直な断面において、回転軸中心に非対称であることを要旨とする。

複数の給油孔の少なくとも１つは、他の給油孔と大きさが異なってもよい。

フルフローティングメタルは、軸受面において、周方向に間隔を隔てて複数配され、シャフトの回転軸方向の一端から他端に向かって延在する軸受溝を有し、複数の軸受溝の少なくとも１つは、他の軸受溝と大きさが異なってもよい。

本発明の第３の態様は過給機であって、上記の軸受構造を備えることを要旨とする。

本発明によれば、オイルホワールの発生を抑え、高回転域における回転体の安定性を向上することが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態に係る過給機の概略断面図である。 図２は、図１の破線部分の抽出図である。 図３（ａ）〜図３（ｃ）は、本発明の一実施形態に係るセミフローティングメタルを説明するための説明図であり、図３（ａ）は、セミフローティングメタルにおける過給機の左側の端面を正面に見た図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＩＩＩ（ｂ）‐ＩＩＩ（ｂ）線断面を示す図、図３（ｃ）は図３（ｂ）のＩＩＩ（ｃ）‐ＩＩＩ（ｃ）線断面を示す図である。 図４（ａ）〜図４（ｄ）は、本発明の一実施形態の第１〜３変形例を説明する図であり、図４（ａ）及び図４（ｂ）は第１変形例、図４（ｃ）は第２変形例、図４（ｄ）は第３変形例を示す。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本発明の一実施形態の第４変形例を説明するための図である。 図６は、本発明の一実施形態の第５変形例を説明するための図である。 図７（ａ）〜図７（ｃ）は、本発明の一実施形態に係るフルフローティングメタルを説明するための図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明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、発明の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、本発明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、また本発明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を過給機Ｃの左側を示す方向とし、矢印Ｒを過給機Ｃの右側を示す方向として説明する。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と、ベアリングハウジング２の左側に締結機構３によって連結されるタービンハウジング４と、ベアリングハウジング２の右側に締結ボルト５によって連結されるコンプレッサハウジング６と、を有する。これらは一体化されている。

ベアリングハウジング２の外周面は、突起２ａを有する。突起２ａはタービンハウジング４近傍に設けられ、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の外周面は、突起４ａを有する。突起４ａはベアリングハウジング２近傍に設けられ、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固定される。締結機構３は、突起２ａ、４ａを挟持する締結バンド（例えば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メタル７（軸受部）が設けられている。セミフローティングメタル７はシャフト８を回転自在に支持している。シャフト８の左端部にはタービンインペラ９が一体的に固定されている。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が一体的に固定されている。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の右側に開口し、エアクリーナ（図示せず）に接続する。また、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とが連結されると、これら両ハウジング２、６の互いの対向面が、空気を昇圧するディフューザ流路１２を形成する。ディフューザ流路１２は、シャフト８（コンプレッサインペラ１０）の径方向内側から外側に向けて環状に形成されている。また、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。

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は環状に形成され、ディフューザ流路１２よりもシャフト８（コンプレッサインペラ１０）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、エンジンの吸気口（図示せず）と連通する、また、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、空気が吸気口１１からコンプレッサハウジング６内に吸引され、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、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の左側に開口し、排気ガス浄化装置（図示せず）に接続する。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は環状に形成され、流路１５よりもシャフト８（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、エンジンの排気マニホールド（図示せず）から排出される排気ガスが導かれるガス流入口（図示せず）と連通する。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、排気ガスは、ガス流入口からタービンスクロール流路１６に導かれ、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。この流通過程において、排気ガスはタービンインペラ９を回転させる。そして、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、コンプレッサインペラ１０の回転力によって、空気が昇圧されてエンジンの吸気口に導かれる。

図２は、過給機Ｃの軸受構造Ｂを説明するための図であり、図１の破線部分の抽出図である。図２に示すように、軸受構造Ｂは、セミフローティングメタル７とシャフト８を含んでいる。

セミフローティングメタル７は、円筒形状の本体７ａを有する。本体７ａにはシャフト８が挿通される。本体７ａの内周面には２つの軸受面７ｂ、７ｂが設けられている。軸受面７ｂ、７ｂは、シャフト８の回転軸方向（以下、単に軸方向と称す）において互いに離隔している。

また、軸方向における２つの軸受面７ｂ、７ｂの間には、本体７ａの内周面として、非軸受面７ｃが設けられている。軸受面７ｂの内径は、非軸受面７ｃの内径よりも小さい。

シャフト８のうち、セミフローティングメタル７の本体７ａに挿通されている部位には、小径部８ａと、２つの大径部８ｂ、８ｂが形成されている。各大径部８ｂは、小径部８ａよりも径が大きい。大径部８ｂは、軸方向における小径部８ａの両側にそれぞれ形成されている。各大径部８ｂは、対応するセミフローティングメタル７の軸受面７ｂに、シャフト８の径方向に対向する。

セミフローティングメタル７の非軸受面７ｃと、シャフト８は、シャフト８の径方向に離隔している。そのため、本体７ａ内に間隙Ｓが形成されている。そして、セミフローティングメタル７には油路７ｄが設けられている。油路７ｄは、シャフト８の径方向にセミフローティングメタル７を貫通し、非軸受面７ｃで開口している。また、油路７ｄは、ベアリングハウジング２に形成された油路２ｃに対向している。油路７ｄは、間隙Ｓに潤滑油を供給する。

セミフローティングメタル７は、ピン１８によってベアリングハウジング２に対する相対的な移動が規制されている。シャフト８が回転すると、シャフト８の大径部８ｂとセミフローティングメタル７の軸受面７ｂとの間に相対的な回転移動が生じる。このとき、間隙Ｓに供給された潤滑油が２つの軸受面７ｂを潤滑することで、シャフト８が軸受面７ｂに回転自在に支持される。

また、シャフト８にはカラー８ｃが設けられている。カラー８ｃは、タービンインペラ９側（図２中の左側）の大径部８ｂにおけるタービンインペラ９側に位置し、大径部８ｂと連続して形成されている。また、カラー８ｃは、大径部８ｂよりも外径が大きい。カラー８ｃは、セミフローティングメタル７のタービンインペラ９側の端面７ｅに対向し、シャフト８と一体回転する。セミフローティングメタル７は、カラー８ｃを介してシャフト８のスラスト荷重を受ける。

図３（ａ）〜図３（ｃ）は、セミフローティングメタル７を説明するための図である。図３（ａ）は、セミフローティングメタル７における過給機Ｃの左側の端面７ｅを正面に見た図である。説明の便宜上、図３（ａ）は、ベアリングハウジング２の一部を抽出して示している。図３（ｂ）は図３（ａ）のＩＩＩ（ｂ）‐ＩＩＩ（ｂ）線断面を示す図、図３（ｃ）は図３（ｂ）のＩＩＩ（ｃ）‐ＩＩＩ（ｃ）線断面を示す図である。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、セミフローティングメタル７の軸受面７ｂには、軸受溝７ｆが形成されている。軸受溝７ｆは、シャフト８の周方向に間隔を隔てて複数（ここでは４つ）配され、軸方向の一端から他端に向かって延在する。ここでは、軸受溝７ｆは、軸方向に沿って延在する。

また、複数の軸受溝７ｆの１つは特異溝７ｇである。特異溝７ｇは、他の軸受溝７ｆと、シャフト８の回転軸に垂直な断面（例えば、図３（ｃ）に示す断面）における面積が異なる。図３（ｃ）中、特異溝７ｇの面積は、軸受面７ｂの延長線（破線で示す）と特異溝７ｇの壁面で囲繞された領域の面積である。

セミフローティングメタル７の周方向において、特異溝７ｇの幅（以下、単に溝幅と称す）が、他の軸受溝７ｆよりも大きく、上記の面積が他の軸受溝７ｆよりも大きい。すなわち、複数の軸受溝７ｆは、シャフト８の回転軸に垂直な断面において、形状が回転軸中心に非対称である。

ところで、シャフト８の回転数が高い高回転域においては、軸受面７ｂとシャフト８との間に供給された潤滑油の連れまわりの影響により、オイルホワール（自励振動）が発生しやすい。オイルホワール（自励振動）は、特に、偏心率が小さい場合に発生しやすい。ここで、偏心率は、シャフト８の軸心（中心軸）に対するシャフト８の回転軸中心（図の例ではセミフローティングメタル７の軸心）のずれの程度を意味する。換言すれば、偏心率は、シャフト８の回転時に、セミフローティングメタル７の軸心に対してシャフト８の軸心がずれる量（偏心量）の度合いを示す。この偏心率は、例えば、シャフト８の軸心がセミフローティングメタル７と同心に置かれた時の両者の隙間に対するシャフト８の回転時のシャフト８の軸心のずれ量の比率として表される。

本実施形態では、上述の特異溝７ｇが設けられている。このため、特異溝７ｇと他の軸受溝７ｆでは、溝に供給される潤滑油の量に差が生じる。その結果、シャフト８と軸受面７ｂとの間に発生する油膜圧力がシャフト８の対角方向（回転方向）に不均一となり、偏心率を高めることができる。

そのため、セミフローティングメタル７は、オイルホワールの発生が抑えられ、高回転域における安定性を向上することができる。

油路２ｃの出口端２ｄは、セミフローティングメタル７に対向している。出口端２ｄは、図３（ａ）中、セミフローティングメタル７の上側に配されている。なお、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、上側が鉛直上側、下側が鉛直下側であるものとする。

特異溝７ｇは、各軸受面７ｂに１つずつ設けられる。そして、特異溝７ｇは、軸受面７ｂにおける位相の範囲Ａに配される。位相の範囲Ａは、油路２ｃの出口端２ｄを起点とし、シャフト８の回転方向前方側（図３（ａ）中、矢印で示す）に１８０度回転させた範囲である。換言すれば、油路２ｃの出口端２ｄを起点（即ち位相角０度）として、シャフト８の回転方向前方側に（即ち、正回転方向に）当該起点（０度）から１８０度までの範囲を指す。なお、起点は、シャフト８の回転方向における出口端２ｄの幅の中心とする。図３（ｃ）は、これに対応する位置Ｏを示す。

詳細には、特異溝７ｇは、位相の範囲Ａ内の範囲Ａａに配される。ここで範囲Ａａは、位置Ｏ（出口端２ｄ）を起点とし、シャフト８の回転方向前方側に９０度回転させた範囲である。換言すれば、範囲Ａａは、シャフト８の回転方向前方側に（即ち、正回転方向に）、起点（位置Ｏ、出口端２ｄ）から９０度までの位相の範囲を指す。さらに換言すれば、範囲Ａａは、位相の範囲Ａの中心（即ち位置Ｏから９０度）から回転方向後方側に（逆回転方向に）９０度までの範囲をいう。、

油路２ｃの出口端２ｄがセミフローティングメタル７の鉛直上側に配されていることから、セミフローティングメタル７の油路７ｄは、出口端２ｄに対向するように、セミフローティングメタル７の鉛直上側に配される。そのため、セミフローティングメタル７の内部に供給される潤滑油は、鉛直上側の方から鉛直下側に向かって供給される。

上記のように、シャフト８は、図３（ａ）に示す矢印の向きに回転している。従って、潤滑油もシャフト８に追随するように同方向に回転する。即ち、潤滑油の連れまわりが生じる。その結果、潤滑油は、鉛直上側が供給され易く、鉛直上側から回転方向前方側に向かうにつれて供給されにくくなる。

すなわち、図３（ａ）に示すような４つの軸受溝７ｆがある場合、図３（ｃ）中の範囲Ａａに位置する左上の軸受溝７ｆは、出口端２ｄを起点とする潤滑油の流通方向において最も上流に配される。従って、左上の軸受溝７ｆは他の軸受溝７ｆに比べて、潤滑油が供給され易い。そこで、図３（ａ）中、左上の軸受溝７ｆを特異溝７ｇとして形成することで、偏心率を効果的に高めて、オイルホワールの発生を抑制することが可能となる。

図４（ａ）〜図４（ｃ）は、第１〜３変形例を説明する図である。図４（ａ）は、第１変形例において、上述した実施形態における図３（ｂ）に対応する部位の断面を示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶ（ｂ）‐ＩＶ（ｂ）線断面を示す。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、第１変形例のセミフローティングメタル１７においては、図４（ａ）中の左下の軸受溝７ｆが特異溝１７ｇとして設けられている。すなわち、特異溝１７ｇは、位相の範囲Ａのうちの範囲Ａｂに配されている。ここで範囲Ａｂは、回転方向前方側の９０度の位相の範囲である。換言すれば、範囲Ａｂは、位相の範囲Ａの中心から回転方向前方側に（正回転方向に）９０度までの位相の範囲を指す。

溝幅が異なる複数の軸受溝に潤滑油が供給される場合、溝幅の小さい溝よりも溝幅の大きい溝に潤滑油が供給され易い傾向がある。図４（ｂ）に示すように、特異溝１７ｇの配置を、回転方向前方側の範囲に設定することで、高回転域における偏心率を高めて、オイルホワールの発生を抑制することができる。また、左下の軸受溝７ｆを溝の大きい特異溝１７ｇとして設けることで、シャフト８の偏心率を、上記の実施形態よりも微小に調整できる。

図４（ｃ）は、第２変形例において、上述した実施形態における図３（ｃ）に対応する部位の断面を示す。図４（ｃ）に示すように、第２変形例のセミフローティングメタル２７において、４つの軸受溝７ｆのうちの１つが特異溝２７ｇとして設けられている。特異溝２７ｇは、溝幅が他の軸受溝７ｆよりも小さく、上記で規定する面積が他の軸受溝７ｆよりも小さい。

そして、図４（ｃ）中の右上の軸受溝７ｆが特異溝２７ｇとして設けられている。すなわち、特異溝２７ｇは、軸受面７ｂにおける位相の範囲Ｂに配されている。位相の範囲Ｂは、油路２ｃの位置Ｏを起点として、シャフト８の回転方向後方側（図４（ｃ）中、実線矢印で示す）に１８０度回転させた範囲をいう。換言すれば、位相の範囲Ｂは、油路２ｃの位置Ｏを起点として、シャフト８の回転方向後方側に（逆回転方向に）当該起点から１８０度までの範囲である。詳細には、第２変形例に係る特異溝２７ｇは、位相の範囲Ｂのうちの範囲Ｂａに配される。ここで範囲Ｂａは、回転方向後方側の９０度の位相の範囲をいう。換言すれば、範囲Ｂａは、位置Ｏを起点とし、シャフト８の回転方向後方側に９０度回転させた位相の範囲である。さらに換言すれば、範囲Ｂａは、起点から回転方向後方側に（逆回転方向に）９０度までの位相の範囲をいう。

上記のように、潤滑油は、鉛直上側が供給され易く、鉛直上側から回転方向前方側に向かうにつれて供給されにくくなる。すなわち、図４（ｃ）に示すような４つの軸受溝７ｆがある場合、図４（ｃ）中の右上の軸受溝７ｆへの潤滑油の供給は、他の軸受溝７ｆに比べて小さくなる。そこで、図４（ｃ）中の右上の軸受溝７ｆを、溝幅の小さい特異溝２７ｇとすることで、偏心率を効果的に高めてオイルホワールの発生を抑制することができる。

図４（ｄ）は、第３変形例において、上述した実施形態における図３（ｃ）に対応する部位の断面を示す。図４（ｄ）に示すように、第３変形例のセミフローティングメタル３７において、特異溝３７ｇは、第２変形例と同様、溝幅が他の軸受溝７ｆよりも小さく、上記の面積が他の軸受溝７ｆよりも小さい。

そして、特異溝３７ｇは、図４（ｄ）中の右下の軸受溝７ｆである。すなわち、特異溝３７ｇは、軸受面７ｂのうち、位相の範囲Ｂのうちの範囲Ｂｂに配される。ここで範囲Ｂｂは、回転方向後方側の９０度の位相の範囲である。換言すれば、範囲Ｂｂは、位相の範囲Ｂの中心から回転方向後方側に（逆回転方向に）９０度までの位相の範囲をいう。

図４（ｄ）中の右下の軸受溝７ｆが特異溝３７ｇとして設けられているので、特異溝３７ｇへの潤滑油の供給は、第２変形例と同様に小さくなる傾向をもつ。このように、溝幅の小さい特異溝３７ｇの配置を、回転方向後方側の範囲に設定することで、高回転域における偏心率を高めて、オイルホワールの発生を抑制することが可能となる。ただし、右下の軸受溝７ｆを、溝幅の小さい特異溝１７ｇとして設けることで、偏心率を、上記の第２変形例よりも微小に調整できる。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第４変形例を説明するための図である。図５（ａ）は、第４変形例において図３（ａ）に対応する端面を示す。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＶ（ｂ）‐Ｖ（ｂ）線断面を示す。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、第４変形例において、セミフローティングメタル４７は、非軸受面７ｃに開口する油路７ｄの代わりに複数の給油孔４７ｉを有している。各給油孔４７ｉは、外周面４７ｈからそれぞれに対応する軸受溝７ｆまで貫通している。

給油孔４７ｉは、軸受溝７ｆごとに１つずつ設けられる。各軸受溝７ｆは、軸受溝７ｆから径方向外側に向かって外周面４７ｈまで延在する。また、図５（ｂ）に示すように、外周面４７ｈには外周溝４７ｊが形成されている。外周溝４７ｊは、径方向に窪んだ環状の溝であって、４つの給油孔４７ｉを周方向に連通させる。

ベアリングハウジング２に設けられた油路２ｃは、軸受孔２ｂにおいて、外周溝４７ｊが位置する部位まで連通している。従って、潤滑油は外周溝４７ｊに直接給油される。潤滑油は外周溝４７ｊに供給され、外周溝４７ｊに沿って周方向に流れながら、それぞれの給油孔４７ｉに流入し、給油孔４７ｉを介して軸受面７ｂに供給される。

複数の給油孔４７ｉのうち、図５（ａ）中の左上の給油孔４７ｉは、溝幅が他の軸受溝７ｆよりも大きい特異溝７ｇに連通している。また、この給油孔４７ｉは、他の給油孔４７ｉよりも大きい。即ち、左上の給油孔４７ｉは、他の給油孔４７ｉと大きさが異なる。そのため、特異溝７ｇには、他の軸受溝７ｆよりも潤滑油が供給され易く、上述した実施形態と同様に偏心率を高めて、オイルホワールの発生を抑制することができる。また、本変形例では、外周溝４７ｊに潤滑油を直接給油することで、全体の供給量を減らして、メカニカルロスを低減させることができる。

本変形例では、少なくとも１つの給油孔４７ｉが、他の給油孔４７ｉと大きさが異なればよい。例えば、特異溝７ｇが、他の軸受溝７ｆよりも溝幅が小さく、特異溝７ｇに連通する給油孔４７ｉが、他の給油孔４７ｉよりも小さくてもよい。

また、他の給油孔４７ｉと大きさが異なる給油孔４７ｉが、特異溝７ｇと連通しておらず、その他の軸受溝７ｆと連通していてもよい。いずれにしても、特異溝７ｇの設定に加えて、大きさが異なる給油孔４７ｉを設定することで、偏心率を高める調整の自由度を広げることが容易となる。

図６は、第５変形例を説明するための図であり、第５変形例における軸受部近傍の断面を抽出して示す。図６に示すように、第５変形例において、軸受部は、フルフローティングメタル５７で構成される。フルフローティングメタル５７は、軸方向に離隔して２つ配される。

フルフローティングメタル５７は、円筒形状を有する本体５７ａを備える。本体５７ａには、シャフト８が挿通される。タービンインペラ９側に配されるフルフローティングメタル５７は、軸方向の前後から２つのリング５８に挟まれ、軸方向の動きが規制されている。また、コンプレッサインペラ１０側に配されるフルフローティングメタル５７は、軸方向の左側からリング５８、右側から不図示のスラスト軸受で挟まれ、軸方向の動きが規制されている。

ベアリングハウジング２に設けられた油路２ｃは、軸受孔２ｂにおいて、それぞれのフルフローティングメタル５７が配された部位まで連通している。従って、潤滑油は、フルフローティングメタル５７に直接給油される。

フルフローティングメタル５７の本体５７ａの内周面には、シャフト８を支持する軸受面５７ｂが形成されている。そして、本体５７ａには給油孔５７ｄが形成されている。給油孔５７ｄは、本体５７ａの外周面５７ｃから軸受面５７ｂまで貫通し、軸受面５７ｂに潤滑油を導く。

給油孔５７ｄは、油路２ｃの出口端２ｄと、軸方向の位置が重なる位置関係となっている。フルフローティングメタル５７は、シャフト８に追随するように、シャフト８に対して大凡半分程度の回転数で回転する。シャフト８の回転に伴って、フルフローティングメタル５７の連れまわりが生じている。潤滑油は、給油孔５７ｄを介して軸受面５７ｂに導かれる。また潤滑油は、フルフローティングメタル５７の外周面５７ｃと軸受孔２ｂとの間隙に流れ込み、軸受孔２ｂに対するフルフローティングメタル５７の動きを支持する。

図７（ａ）〜図７（ｃ）は、フルフローティングメタル５７を説明するための図である。図７（ａ）は、フルフローティングメタル５７における軸方向の端面を正面から見た図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）のＶＩＩ（ｂ）‐ＶＩＩ（ｂ）線断面を示す。図７（ｃ）は、図７（ｂ）のＶＩＩ（ｃ）‐ＶＩＩ（ｃ）線断面を示す。

図７（ａ）及び図７（ｃ）に示すように、給油孔５７ｄは、フルフローティングメタル５７の本体５７ａの周方向に複数（ここでは４つ）配される。シャフト８の回転軸に垂直な断面（例えば図７（ｃ）に示す断面）において、複数の給油孔５７ｄの形状は、回転軸中心に非対称である。例えば、複数の給油孔５７ｄのうち、図７（ｃ）中の下側の給油孔５７ｄは、他の給油孔５７ｄよりも大きい。

そのため、図７（ｃ）中の下側の給油孔５７ｄには他の給油孔５７ｄよりも多量の潤滑油が供給される。その結果、シャフト８と軸受面５７ｂとの間に発生する油膜圧力がシャフト８の対角方向に不均一となり、偏心率を高めることができる。そのため、オイルホワールの発生が低減され、高回転域における安定性を向上することが可能となる。

また、フルフローティングメタル５７の軸受面５７ｂには、軸受溝５７ｆが設けられている。軸受溝５７ｆは、フルフローティングメタル５７の周方向に間隔を隔てて複数（ここでは４つ）配されている。各軸受溝５７ｆは、シャフト８の軸方向の一端から他端に向かって延在している。

軸受溝５７ｆは、周方向に隣り合う給油孔５７ｄの開口の間に設けられている。そして、複数の軸受溝５７ｆのうちの１つ（図７（ａ）及び図７（ｃ）中の右下の軸受溝５７ｆ）は、他の軸受溝５７ｆよりも大きい。即ち右下の軸受溝５７ｆは、他の軸受溝５７ｆと大きさが異なる。その結果、軸受面５７ｂに発生する油膜圧力がシャフト８の対角方向に不均一となる。

そのため、給油孔５７ｄに加えて、例えば大きさが異なる軸受溝５７ｆを設定することで、偏心率を高める調整の自由度を広げることが容易となる。

上述した実施形態および変形例では、特異溝７ｇ、１７ｇ、２７ｇ、３７ｇに対して対角上に（換言すれば、セミフローティングメタルの軸心を挟んで反対側に）溝が存在する場合について説明した。しかし、例えば、１２０°ピッチに３つの溝を配置するなど、形状が回転軸中心に非対称となっていれば、溝を配置する位相は、任意で構わない。

上述した実施形態および変形例では、特異溝７ｇ、１７ｇ、２７ｇ、３７ｇを設けることで、シャフト８の回転軸に垂直な断面において、形状が回転軸中心に非対称となっている場合について説明した。しかし、例えば、軸受溝７ｆの周方向のピッチ（間隔）を不均一として、シャフト８の回転軸に垂直な断面において、軸受溝７ｆの配置を回転軸中心に非対称にしてもよい。

ただし、例えば、特異溝７ｇ、１７ｇ、２７ｇ、３７ｇを設けて、形状によって対称性を崩すことで、ピッチが広くならずに、特異溝を適切な位相に配置することができる。この結果、軸受面７ｂの潤滑油が部分的に不足することを抑制しつつ、オイルホワールの発生を抑えることが可能となる。

また、上述した実施形態および変形例では、特異溝７ｇ、１７ｇ、２７ｇ、３７ｇは、軸受面７ｂごとに１つずつ設けられる場合について説明したが、軸受面７ｂごとに複数設けられてもよい。

また、上述した実施形態および変形例では、特異溝７ｇ、１７ｇ、２７ｇ、３７ｇは、他の軸受溝７ｆと、溝幅が異なる場合について説明したが、溝幅に限らず、シャフト８の回転軸に垂直な断面（例えば、図３（ｃ）に示す断面）における面積が異なればよい。

また、上述した第５変形例において、フルフローティングメタル５７は、１つの給油孔５７ｄの大きさが他の給油孔５７ｄよりも大きい場合について説明したが、例えば、給油孔５７ｄの周方向のピッチを不均一として、シャフト８の回転軸に垂直な断面において、給油孔５７ｄの配置を回転軸中心に非対称にしてもよい。

ただし、給油孔５７ｄの形状によって対称性を崩すことで、ピッチが広くなった結果、軸受面７ｂの潤滑油が部分的に薄くなり過ぎるといった事態を回避しつつ、オイルホワールの発生を抑えることが可能となる。

また、上述した第５変形例において、フルフローティングメタル５７は、１つの給油孔５７ｄの大きさが他の給油孔５７ｄよりも大きい場合について説明したが、１つの給油孔５７ｄの大きさが他の給油孔５７ｄよりも小さくてもよいし、２つ以上の給油孔５７ｄの大きさが他の給油孔５７ｄの大きさと異なっていてもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明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発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、軸受部によってシャフトが支持される軸受構造、および、過給機に利用することができる。

Claims (9)

1. 少なくとも一端にインペラが設けられたシャフトと、
   前記シャフトを回転自在に支持する軸受部と、
   を備え、
   前記軸受部は、
   円筒形状を有する本体と、
   前記本体の内周面に形成され、前記シャフトを支持する軸受面と、
   前記軸受面において周方向に間隔を隔てて複数配され、前記シャフトの回転軸方向の一端から他端に向かって延在する軸受溝と、
   を有し、
   複数の前記軸受溝は、形状および配置の少なくとも一方が、前記シャフトの回転軸に垂直な断面において、前記回転軸中心に非対称であることを特徴とする軸受構造。
2. 前記軸受部は、前記本体の内周面に前記回転軸方向に離隔して２つの前記軸受面が形成されたセミフローティングメタルであることを特徴とする請求項１に記載の軸受構造。
3. 前記複数の軸受溝の少なくとも１つは、他の軸受溝と、前記シャフトの回転軸に垂直な断面における面積が異なる特異溝であることを特徴とする請求項２に記載の軸受構造。
4. 前記軸受部が収容されたハウジングには、潤滑油を供給する油路が形成され、
   前記特異溝は、面積が他の軸受溝よりも大きく、各前記軸受面に１つ設けられ、且つ、前記油路の前記軸受部に対向する出口端を起点として、前記起点から前記シャフトの回転方向前方側に１８０度までの位相の範囲或いは前記起点から前記シャフトの回転方向後方側に１８０度までの位相の範囲に配されることを特徴とする請求項３に記載の軸受構造。
5. 前記軸受部は、
   外周面からそれぞれの前記軸受溝まで貫通する複数の給油孔を有し、
   前記複数の給油孔の少なくとも１つは、他の給油孔と大きさが異なることを特徴とする請求項３または４に記載の軸受構造。
6. 少なくとも一端にインペラが設けられたシャフトと、
   前記シャフトの軸方向に離隔して２つ配され、前記シャフトを回転自在に支持するフルフローティングメタルと、
   を備え、
   前記フルフローティングメタルは、
   円筒形状であって前記シャフトが挿通される本体と、
   前記本体の内周面に形成され、前記シャフトを支持する軸受面と、
   前記本体の周方向に複数配され、外周面から前記軸受面まで貫通して前記軸受面に潤滑油を導く給油孔と、
   を有し、
   前記複数の給油孔は、形状および配置の少なくとも一方が、前記シャフトの回転軸に垂直な断面において、前記回転軸中心に非対称であることを特徴とする軸受構造。
7. 前記複数の給油孔の少なくとも１つは、他の給油孔と大きさが異なることを特徴とする請求項６に記載の軸受構造。
8. 前記フルフローティングメタルは、
   前記軸受面において、周方向に間隔を隔てて複数配され、前記シャフトの回転軸方向の一端から他端に向かって延在する軸受溝を有し、
   前記複数の軸受溝の少なくとも１つは、他の軸受溝と大きさが異なることを特徴とする請求項６または７に記載の軸受構造。
9. 前記請求項１から８のいずれか１項に記載の軸受構造を備えることを特徴とする過給機。
   

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