(57)【要約】【課題】回転軸の自励振動を効果的に抑えることができる回転機械の軸受構造を提供する。【解決手段】コンプレッサ側給油口１４を、コンプレッサ側浮動ブッシュ軸受１２の下方位置に配置する構成とする。【選択図】図１
2010156214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機械において回転軸心がほぼ水平な回転体の回転軸と該回転軸を囲む静止部との間に、前記回転軸心方向に離間して配置された第１浮動ブッシュ軸受及び第２浮動ブッシュ軸受と、
前記静止部において前記第１浮動ブッシュ軸受に対向する位置に設けられ該第１浮動ブッシュ軸受に潤滑油を供給するための第１給油口と、
前記静止部において前記第２浮動ブッシュ軸受に対向する位置に設けられ該第２浮動ブッシュ軸受に潤滑油を供給するための第２給油口と、を備え、
前記回転体の重心が前記第１浮動ブッシュ軸受を基準として前記第２浮動ブッシュ軸受とは反対側の位置にある、回転機械の軸受構造において、
前記第１給油口は前記第１浮動ブッシュ軸受の上方位置に配置され、前記第２給油口は前記第２浮動ブッシュ軸受の下方位置に配置されている、ことを特徴とする回転機械の軸受構造。
【請求項２】
前記回転体は、前記回転軸と、該回転軸の一端に連結されたタービンインペラと、前記回転軸の他端に連結されたコンプレッサインペラとからなり、
前記第１浮動ブッシュ軸受は、前記タービンインペラ側に配置されたタービン側浮動ブッシュ軸受であり、
前記第２浮動ブッシュ軸受は、前記コンプレッサインペラ側に配置されたコンプレッサ側浮動ブッシュ軸受である、請求項１記載の回転機械の軸受構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機械の軸受構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、過給機などの高速回転機械で用いられている軸受構造として、浮動ブッシュ型のすべり軸受け（浮動ブッシュ軸受）を備えたものが知られている（例えば下記特許文献１〜４を参照）。
【０００３】
浮動ブッシュ軸受を備えた従来の軸受構造の例を図２に示す。図２の軸受構造において、図２において、回転軸３０の両端には、タービンインペラ３１と、コンプレッサインペラ３２がそれぞれ連結されている。回転軸３０は、ハウジング３３に設けられた円筒穴３４内に配置されたタービン側浮動ブッシュ軸受３９及びコンプレッサ側浮動ブッシュ軸受４０によって回転自在に支承されている。
【０００４】
ハウジング３３の円筒穴３４の内面には、タービン側浮動ブッシュ軸受３９に潤滑油を供給するためのタービン側給油口３６と、コンプレッサ側浮動ブッシュ軸受４０に潤滑油を供給するためのコンプレッサ側給油口３７とが、各浮動ブッシュ軸受３９、４０の上方位置に設けられている。各給油口３６、３７は、ハウジング３３に設けられたオイル供給路３５と接続されており、オイル供給源（図示せず）からオイル供給路３６及び各給油口３６、３７を介して各浮動ブッシュ軸受３９、４０に潤滑油３８が供給されるようになっている。
【０００５】
各浮動ブッシュ軸受３９、４０に潤滑油３８が供給されると、軸受３９、４０の内周面及び外周面に潤滑油３８による油膜が形成されるので、回転軸３０は各浮動ブッシュ軸受３９、４０上に浮いた状態で回転する。また、回転軸３０の回転により、油膜を介して回転力が各浮動ブッシュ軸受３９、４０に伝わることで、各浮動ブッシュ軸受３９、４０が回転軸３０に連れられて回転する。
【０００６】
従来の浮動ブッシュ軸受の課題として、回転軸の自励振動が挙げられる。この自励振動は、回転軸と軸受との隙間にある油膜の挙動や軸心の振れ等に応じて生じ、騒音、軸受損傷の原因となっている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１３８８４６号公報
【特許文献２】特開２００６−１７７４８７号公報
【特許文献３】特開２００２−２１３２４８号公報
【特許文献４】特開平１１−３３６７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の回転機械の軸受構造では、自励振動を充分に抑えることは難しかった。
【０００９】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、回転軸の自励振動を効果的に抑えることができる回転機械の軸受構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の問題を解決するため、本発明の回転機械の軸受構造は、以下の技術的手段を採用する。
【００１１】
（１）本発明は、回転機械において回転軸心がほぼ水平な回転体の回転軸と該回転軸を囲む静止部との間に、前記回転軸心方向に離間して配置された第１浮動ブッシュ軸受及び第２浮動ブッシュ軸受と、前記静止部において前記第１浮動ブッシュ軸受に対向する位置に設けられ該第１浮動ブッシュ軸受に潤滑油を供給するための第１給油口と、前記静止部において前記第２浮動ブッシュ軸受に対向する位置に設けられ該第２浮動ブッシュ軸受に潤滑油を供給するための第２給油口と、を備え、前記回転体の重心が前記第１浮動ブッシュ軸受を基準として前記第２浮動ブッシュ軸受とは反対側の位置にある、回転機械の軸受構造において、前記第１給油口は前記第１浮動ブッシュ軸受の上方位置に配置され、前記第２給油口は前記第２浮動ブッシュ軸受の下方位置に配置されている、ことを特徴とする回転機械の軸受構造。
【００１２】
（２）また、上記の回転機械の軸受構造において、前記回転体は、前記回転軸と、該回転軸の一端に連結されたタービンインペラと、前記回転軸の他端に連結されたコンプレッサインペラとからなり、前記第１浮動ブッシュ軸受は、前記タービンインペラ側に配置されたタービン側浮動ブッシュ軸受であり、前記第２浮動ブッシュ軸受は、前記コンプレッサインペラ側に配置されたコンプレッサ側浮動ブッシュ軸受である。
【発明の効果】
【００１３】
回転体の重心が第１浮動ブッシュ軸受（タービン側浮動ブッシュ軸受）を基準として第２浮動ブッシュ軸受（コンプレッサ側浮動ブッシュ軸受）とは反対側の位置にある場合、
回転軸による第２浮動ブッシュ軸受の内周部に作用する荷重は鉛直上向きになる。従来の軸受構造では、第２給油口が第２浮動ブッシュ軸受の上方位置に設けられていたため、給油圧力による第２浮動ブッシュ軸受内周部に作用する荷重は、鉛直下向きとなり、回転軸による第２浮動ブッシュ軸受内周部に鉛直上向きに作用する荷重と反対方向となる。このため、第２浮動ブッシュ軸受の内周部に全体として作用する荷重が小さくなり、第２浮動ブッシュ軸受の内周面及び外周面の油膜において負荷能力を生み出す動圧が十分に発生せず、自励振動が生じやすくなる。
【００１４】
そこで、本発明では、第２給油口を、第２浮動ブッシュ軸受（コンプレッサ側浮動ブッシュ軸受）の下方位置に配置するものとした。この構成により、給油圧力による第２浮動ブッシュ軸受内周部に作用する荷重は鉛直上向きになる。この荷重方向は、回転軸による第２浮動ブッシュ軸受の内周部に作用する荷重の方向と同じであるため、第２浮動ブッシュ軸受の内周部に全体として作用する荷重を大きくすることができる。これにより、第２浮動ブッシュ軸受の内周面及び外周面の油膜において負荷能力を生み出す動圧が十分に発生するので、自励振動を効果的に抑制し、騒音、軸受損傷を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の軸受構造を備えた回転機械の一例としての過給機１の概略構成を示す断面図である。以下では、本発明の軸受構造を過給機１に適用した例を説明するが、本発明はこれに限られず、過給機１以外の回転機械においても同様に適用することが可能である。
【００１７】
図１において、過給機１は、回転体である過給機ロータ２を有する。この過給機ロータ２は、回転軸５と、回転軸５の一端に連結されたタービンインペラ３と、回転軸５の他端に連結されたコンプレッサインペラ４とからなる。図１に示すように、回転軸５の回転軸心５ａは、従来の過給器の回転軸の軸心と同様に、ほぼ水平に設定されている。
【００１８】
タービンインペラ３は図示しないタービンハウジング内に収容されており、コンプレッサインペラ４は図示しないコンプレッサハウジング内に収容されている。タービンハウジング内に内燃機関からの排気ガスが導入されると、タービンインペラ３が回転させられ、その回転駆動力が回転軸５を介してコンプレッサインペラ４に伝えられることでコンプレッサインペラ４が回転させられ、導入された空気がコンプレッサインペラ４によって圧縮されて内燃機関に供給されるようになっている。
【００１９】
回転軸５は、静止部であるハウジング１０に設けられた軸受支承用の円筒穴６内に配置されている。ハウジング１０と回転軸５との間に、回転軸心５ａ方向に離間して、第１浮動ブッシュ軸受であるタービン側浮動ブッシュ軸受１１と、第２浮動ブッシュ軸受であるコンプレッサ側浮動ブッシュ軸受１２が配置されている。
【００２０】
各浮動ブッシュ軸受１１、１２はリング状に形成されている。また、各浮動ブッシュ軸受１１、１２には、浮動ブッシュ軸受１１、１２をその半径方向に貫通する貫通孔１１ａ、１２ａが周方向に離間して複数設けられている。各浮動ブッシュ軸受１１、１２の外周面と円筒穴６の内周面との間、及び、各浮動ブッシュ軸受１１、１２の内周面と回転軸５の外周面との間には、それぞれ僅かな隙間が形成されるようになっている。
【００２１】
図１において、各浮動ブッシュ軸受１１、１２の軸方向の移動を制限するための手段は、図示されていないが、例えば、各浮動ブッシュ軸受１１、１２に隣接した位置にリング状の止め部材を配置したり、浮動ブッシュ軸受１１、１２間に中間スリーブを配置したりするなど、公知の手段で各浮動ブッシュ軸受１１、１２の軸方向の移動を制限してよい。
【００２２】
ハウジング５に形成された円筒穴６の内面には、タービン側浮動ブッシュ軸受１１に潤滑油９を供給するための第１給油口であるタービン側給油口１３と、コンプレッサ側浮動ブッシュ軸受１２に潤滑油９を供給するための第２給油口であるコンプレッサ側給油口１４とが設けられている。
【００２３】
タービン側給油口１３は、円筒穴６の内面においてタービン側浮動ブッシュ軸受１１に対向する位置に設けられ、タービン側浮動ブッシュ軸受１１の上方位置に配置されている。コンプレッサ側給油口１４は、円筒穴６の内面においてコンプレッサ側浮動ブッシュ軸受１２に対向する位置に設けられ、コンプレッサ側浮動ブッシュ軸受１２の下方位置に配置されている。
【００２４】
各給油口１３、１４は、ハウジング１０に設けられたオイル供給路７と接続されており、オイル供給源（図示せず）からオイル供給路７及び各給油口１３、１４を介して各浮動ブッシュ軸受１１、１２に潤滑油９が供給されるようになっている。各浮動ブッシュを通過した潤滑油９は、オイル排出路８から排出されるようになっている。
【００２５】
上記の構成において、各浮動ブッシュ軸受１１、１２に潤滑油９が供給されると、潤滑油９が貫通孔１１ａ、１２ａを通るなどして各浮動ブッシュ軸受１１、１２の内周面及び外周面の両方に供給され、両面において潤滑油９による油膜が形成されるので、回転軸５は浮動ブッシュ軸受１１、１２上に浮いた状態で回転する。また、回転軸５の回転により、油膜を介して回転力が各浮動ブッシュ軸受１１、１２に伝わることで、各浮動ブッシュ軸受１１、１２が回転軸５に連れられて回転する。
【００２６】
ここで、一般に、タービンインペラ３には耐熱性が要求されることから鉄系の材質が使用され、コンプレッサインペラ４にはアルミニウム合金等の材質（鉄系の材質に比べ比重が小さい）が使用されることが多い。このため、設計によっては回転体である過給機ロータ２の重心Ｇが、タービン側浮動ブッシュ軸受１１を基準としてコンプレッサ側浮動ブッシュ軸受１２とは反対側の位置、すなわち、タービン側浮動ブッシュ軸受１１よりもタービンインペラ３側の位置になることがある。図１の過給機ロータ２においても、過給機ロータ２の重心Ｇはタービン側浮動ブッシュ軸受１１よりもタービンインペラ３側の位置となっているものとする。
【００２７】
本発明者による研究の結果、従来の軸受構造では、過給機ロータ２の重心Ｇがタービン側浮動ブッシュ軸受１１よりもタービンインペラ３側の位置となっている場合、以下に述べるように、自励振動が生じやすくなることが明らかとなった。
【００２８】
従来の軸受構造の場合、図２を参照して説明したように、コンプレッサ側給油口３７はコンプレッサ側浮動ブッシュ軸受４０の上方位置に設けられているため、給油圧力によるコンプレッサ側浮動ブッシュ軸受４０内周部に作用する荷重は、鉛直下向きとなる。
【００２９】
ところが、図２に示すように、過給機ロータの重心Ｇがタービン側浮動ブッシュ軸受１１よりもタービンインペラ３１側の位置となっている場合、回転軸３０によるコンプレッサ側浮動ブッシュ軸受４０の内周部に作用する荷重は鉛直上向きとなり、給油圧力による荷重方向と反対方向となる。このため、コンプレッサ側浮動ブッシュ軸受４０の内周部に全体として作用する荷重が小さくなり、コンプレッサ側浮動ブッシュ軸受４０の内周面及び外周面の油膜において負荷能力を生み出す動圧が十分に発生せず、自励振動が生じやすくなる。
【００３０】
そこで、本発明では、図１に示すように、コンプレッサ側給油口１４を、コンプレッサ側浮動ブッシュ軸受１２の下方位置に配置する構成とした。この構成により、給油圧力によるコンプレッサ側浮動ブッシュ軸受１２内周部に作用する荷重は鉛直上向きになる。この荷重方向は、回転軸５によるコンプレッサ側浮動ブッシュ軸受１２の内周部に作用する荷重の方向と同じであるため、コンプレッサ側浮動ブッシュ軸受１２の内周部に全体として作用する荷重を大きくすることができる。これにより、コンプレッサ側浮動ブッシュ軸受１２の内周面及び外周面の油膜において負荷能力を生み出す動圧が十分に発生するので、自励振動を効果的に抑制し、騒音、軸受損傷を低減できる。
【００３１】
また、従来の軸受構造では、回転軸３０によるコンプレッサ側浮動ブッシュ軸受４０の内周部に作用する鉛直上向きの力によって、コンプレッサ側浮動ブッシュ軸受４０が上方に持ち上げられることで、コンプレッサ側給油口３７が塞がれ、給油が阻害されるという事態も起こりかねない。これに対し、本発明の軸受構造では、コンプレッサ側給油口１４がコンプレッサ側浮動ブッシュ軸受１２の下方位置に配置されているので、そのような事態の発生を未然に防止できる利点もある。
【００３２】
なお、上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の軸受構造を備えた回転機械の一例としての過給機の概略構成を示す断面図である。
【図２】浮動ブッシュ軸受を備えた従来の軸受構造の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  過給機（回転機械）
２  過給機ロータ（回転体）
３  タービンインペラ
４  コンプレッサインペラ
５  回転軸
５ａ  回転軸心
６  円筒穴
７  オイル供給路
８  オイル排出路
９  潤滑油
１０  ハウジング（静止部）
１１  タービン側浮動ブッシュ軸受
１１ａ  貫通孔
１２  コンプレッサ側浮動ブッシュ軸受
１２ａ  貫通孔
１３  タービン側給油口
１４  コンプレッサ側給油口
Ｇ  重心
【図１】
2010156214.tif 000003
【図２】
2010156214.tif 000004