(57)【要約】【課題】摺動界面に潤滑油が滞留しやすい軸受ユニットおよびターボチャージャを提供することを課題とする。【解決手段】軸受ユニット４は、回転軸５０に固定され、軸方向に互いに離間して配置される一対の軸側摺動部４００ｂ、４０１を有する軸側摺動部材４０と、一対の軸側摺動部４００ｂ、４０１の間に配置され、回転軸５０に作用する軸方向のスラスト荷重を支持し、潤滑油Ｏが流れる油路４２１を有するスラスト軸受４２と、を備える。軸側摺動部４００ｂ、４０１とスラスト軸受４２との間には、油路４２１の出口４２１ｂから径方向外側への潤滑油Ｏの流れを抑制する抑制部Ｃを有する隙間Ａが配置される。【選択図】図２
2018112237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に固定され、軸方向に互いに離間して配置される一対の軸側摺動部を有する軸側摺動部材と、
一対の前記軸側摺動部の間に配置され、前記回転軸に作用する軸方向のスラスト荷重を支持し、潤滑油が流れる油路を有するスラスト軸受と、
を備え、
前記軸側摺動部と前記スラスト軸受との間には、前記油路の出口から径方向外側への前記潤滑油の流れを抑制する抑制部を有する隙間が配置される軸受ユニット。
【請求項２】
前記軸側摺動部および前記スラスト軸受のうち、少なくとも一方は、前記抑制部の少なくとも一部を区画する凹部または凸部を有する請求項１に記載の軸受ユニット。
【請求項３】
前記軸側摺動部および前記スラスト軸受のうち、一方は軸方向に突出する前記凸部を、他方は軸方向に凹み前記凸部を収容する前記凹部を、有する請求項２に記載の軸受ユニット。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の軸受ユニットを備えるターボチャージャであって、
前記回転軸は、コンプレッサインペラとタービンインペラとを連結し、
前記軸側摺動部材は、前記回転軸の外周面に固定され、一対の前記軸側摺動部と、一対の前記軸側摺動部同士を軸方向に連結する筒部と、を有するスラストカラーであるターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸に作用する軸方向のスラスト荷重を支持する軸受ユニットおよびターボチャージャに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に示すように、ターボチャージャは、軸受ユニットを備えている。軸受ユニットは、スラストカラーと、スラスト軸受と、を備えている。スラストカラーは、回転軸に固定されている。スラスト軸受は、ベアリングハウジングに固定されている。スラスト軸受は、軸方向からスラストカラーに摺接している。スラスト軸受とスラストカラーとの間の摺動界面には、スラスト軸受の油孔を介して、潤滑油が供給されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２３５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、摺動界面は、径方向に延在している。このため、スラスト軸受の油孔から流出した潤滑油が、摺動界面に留まらずに、径方向外側に流出してしまうおそれがある。そこで、本発明は、摺動界面に潤滑油が滞留しやすい軸受ユニットおよびターボチャージャを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明の軸受ユニットは、回転軸に固定され、軸方向に互いに離間して配置される一対の軸側摺動部を有する軸側摺動部材と、一対の前記軸側摺動部の間に配置され、前記回転軸に作用する軸方向のスラスト荷重を支持し、潤滑油が流れる油路を有するスラスト軸受と、を備え、前記軸側摺動部と前記スラスト軸受との間には、前記油路の出口から径方向外側への前記潤滑油の流れを抑制する抑制部を有する隙間が配置されることを特徴とする。
【０００６】
また、上記課題を解決するため、本発明のターボチャージャは、上記軸受ユニットを備えるターボチャージャであって、前記回転軸は、コンプレッサインペラとタービンインペラとを連結し、前記軸側摺動部材は、前記回転軸の外周面に固定され、一対の前記軸側摺動部と、一対の前記軸側摺動部同士を軸方向に連結する筒部と、を有するスラストカラーであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の軸受ユニットおよびターボチャージャによると、軸側摺動部とスラスト軸受との間の隙間に、抑制部が配置されている。このため、油路の出口から径方向外側への潤滑油の流れを抑制することができる。したがって、軸側摺動部とスラスト軸受との間の摺動界面に、潤滑油が滞留しやすい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態のターボチャージャの軸方向断面図である。
【図２】図１の枠ＩＩ内の拡大図である。
【図３】（ａ）〜（ｇ）は、その他の実施形態（その１〜その７）の軸受ユニットの軸方向部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の軸受ユニットおよびターボチャージャの実施の形態について説明する。
【００１０】
＜ターボチャージャの構成＞
まず、本実施形態のターボチャージャの構成について説明する。なお、以降の図において、前後方向は本発明の「軸方向」に対応している。図１に、本実施形態のターボチャージャの軸方向断面図を示す。図１に示すように、本実施形態のターボチャージャ１は、ジャーナル軸受３と、軸受ユニット４と、回転部５と、ベアリングハウジング９０と、コンプレッサハウジング９１と、タービンハウジング９２と、を備えている。
【００１１】
ベアリングハウジング９０の内部には、油路９０１ａ、９０１ｂと、軸受収容部９０２ａ、９０２ｂと、が形成されている。油路９０１ａ、９０１ｂには、潤滑油が流れている。前側または後側から見て、軸受収容部９０２ａは、ベアリングハウジング９０の径方向中心部に配置されている。軸受収容部９０２ｂは、軸受収容部９０２ａの前側に配置されている。
【００１２】
ジャーナル軸受３は、円筒状を呈している。ジャーナル軸受３は、軸受収容部９０２ａに収容されている。軸受ユニット４は、軸受収容部９０２ｂに収容されている。軸受ユニット４については、後で詳しく説明する。コンプレッサハウジング９１は、ベアリングハウジング９０の前側に配置されている。タービンハウジング９２は、ベアリングハウジング９０の後側に配置されている。
【００１３】
回転部５は、ベアリングハウジング９０に対して、回転可能である。回転部５は、回転軸５０と、コンプレッサインペラ５１と、タービンインペラ５２と、を備えている。回転軸５０は、ベアリングハウジング９０を前後方向に貫通している。回転軸５０は、ジャーナル軸受３により、径方向外側から、回転可能に支持されている。回転軸５０は、軸受ユニット４により、軸方向から、回転可能に支持されている。コンプレッサインペラ５１は、回転軸５０の前端に取り付けられている。タービンインペラ５２は、回転軸５０の後端に連なっている。すなわち、回転軸５０は、コンプレッサインペラ５１とタービンインペラ５２とを連結している。
【００１４】
＜軸受ユニットの構成＞
次に、本実施形態の軸受ユニットの構成について説明する。図２に、図１の枠ＩＩ内の拡大図を示す。図２に示すように、軸受ユニット４は、スラストカラー４０と、スラスト軸受４２と、を備えている。
【００１５】
スラストカラー４０は、回転軸５０の外周面に固定されている。スラストカラー４０は、回転軸５０と共に、回転軸５０の軸周りに回転可能である。スラストカラー４０は、カラー本体４００と、フランジ４０１と、を備えている。フランジ４０１は、本発明の「軸側摺動部」の概念に含まれる。カラー本体４００は、筒部４００ａと、フランジ部４００ｂと、を備えている。フランジ部４００ｂは、本発明の「軸側摺動部」の概念に含まれる。筒部４００ａは、前後方向に延在する円筒状を呈している。フランジ部４００ｂは、筒部４００ａの後端から径方向外側に張り出している。フランジ部４００ｂは、円環状を呈している。フランジ部４００ｂの径方向外端には、凸部ａが凸設されている。凸部ａは、無端円環状のリブ状を呈している。凸部ａは、前側（スラスト軸受４２側）に突出している。凸部ａは、回転軸５０を中心とする周方向に延在している。
【００１６】
フランジ４０１は、筒部４００ａの前端に当接している。フランジ４０１は、円環状を呈している。フランジ４０１の径方向外端には、凸部ａが凸設されている。凸部ａは、無端円環状のリブ状を呈している。凸部ａは、後側（スラスト軸受４２側）に突出している。凸部ａは、回転軸５０を中心とする周方向に延在している。フランジ４０１は、筒部４００ａを挟んで、フランジ部４００ｂと前後方向に対向している。
【００１７】
スラスト軸受４２は、回転軸５０に作用するスラスト荷重を支持している。スラスト軸受４２は、軸受収容部９０２ｂに収容されている。スラスト軸受４２は、下側部分が除去された円板状を呈している。スラスト軸受４２は、軸受側摺動部４２０と、油路４２１と、を備えている。軸受側摺動部４２０は、スラスト軸受４２の径方向中心部に配置されている。軸受側摺動部４２０は、前側のフランジ４０１と、後側のフランジ部４００ｂと、の間に配置されている。軸受側摺動部４２０は、筒部４００ａの径方向外側に配置されている。油路４２１の入口４２１ａは、スラスト軸受４２の後面に開口している。入口４２１ａは、油路９０１ａに連通している。油路４２１の出口４２１ｂは、軸受側摺動部４２０の前後両面に開口している。スラスト軸受４２の前後両面であって軸受側摺動部４２０の径方向外側部分には、一対の凹部ｂが凹設されている。凹部ｂは、無端円環状の溝状を呈している。凹部ｂは、回転軸５０を中心とする周方向に延在している。一対の凹部ｂには、各々、凸部ａが収容されている。
【００１８】
軸受側摺動部４２０とフランジ部４００ｂとの間には、後側の隙間Ａが区画されている。隙間Ａには、径方向内側から径方向外側に向かって、摺動界面Ｂと、抑制部Ｃと、が設定されている。摺動界面Ｂは、径方向に延在している。抑制部Ｃは、凸部ａと凹部ｂとの間に区画されている。抑制部Ｃは、ラビリンスシール状を呈している。抑制部Ｃは、径方向内側から径方向外側に向かって、軸方向延在部Ｃ１と、径方向延在部Ｃ２と、軸方向延在部Ｃ３と、を有している。
【００１９】
軸受側摺動部４２０とフランジ４０１との間には、前側の隙間Ａが区画されている。前側の隙間Ａの構成と、後側の隙間Ａの構成と、は同様である。前側の隙間Ａの配置と、後側の隙間Ａの配置と、は前後対称である。
【００２０】
＜潤滑油の流れ＞
次に、本実施形態の軸受ユニットにおける潤滑油の流れについて説明する。ターボチャージャ１駆動時において、図２に示すように、潤滑油Ｏは、油路９０１ａ、４２１を介して、摺動界面Ｂに流れ込む。摺動界面Ｂに流れ込んだ潤滑油Ｏは、摺動界面Ｂに油膜を形成する。ここで、スラストカラー４０は、回転軸５０と共に回転している。このため、摺動界面Ｂの潤滑油Ｏには、遠心力が作用する。当該遠心力により、摺動界面Ｂの潤滑油Ｏは、径方向外側に流動しようとする。しかしながら、摺動界面Ｂの径方向外側には、抑制部Ｃが配置されている。摺動界面Ｂと軸方向延在部Ｃ１と径方向延在部Ｃ２とは、クランク状に連なっている。並びに、径方向延在部Ｃ２と軸方向延在部Ｃ３と隙間Ａの外部空間とは、クランク状に連なっている。このため、摺動界面Ｂよりも、抑制部Ｃの方が、潤滑油Ｏの流動抵抗が大きくなる。したがって、摺動界面Ｂに潤滑油Ｏが滞留しやすくなる。
【００２１】
＜作用効果＞
次に、本実施形態の軸受ユニットおよびターボチャージャの作用効果について説明する。図２に示すように、本実施形態の軸受ユニット４およびターボチャージャ１によると、軸側摺動部（フランジ４０１、フランジ部４００ｂ）と軸受側摺動部４２０との間の隙間Ａに、抑制部Ｃが配置されている。このため、油路４２１の出口４２１ｂから径方向外側への潤滑油Ｏの流れを抑制することができる。したがって、摺動界面Ｂに、潤滑油Ｏが滞留しやすい。また、潤滑油Ｏが滞留しやすいため、少量の潤滑油Ｏで、摺動界面Ｂにおける摺動を、確保することができる。また、少量の潤滑油Ｏで、摺動界面Ｂにおけるフリクションを、低減することができる。
【００２２】
また、図２に示すように、隙間Ａには、径方向内側から径方向外側に向かって（潤滑油Ｏの流動方向に沿って）、第一のクランク部（摺動界面Ｂ→軸方向延在部Ｃ１→径方向延在部Ｃ２）と、第二のクランク部（径方向延在部Ｃ２→軸方向延在部Ｃ３→隙間Ａの外部空間）と、が設定されている。このため、簡単に、抑制部Ｃにおける潤滑油Ｏの流動抵抗を大きくすることができる。
【００２３】
また、図２に示すように、筒部４００ａの外周面と軸受側摺動部４２０の内周面との間の隙間の径方向の隙間幅Ｗ１は、軸方向延在部Ｃ１の径方向の溝幅Ｗ２、軸方向延在部Ｃ３の径方向の溝幅Ｗ３よりも、小さい。このため、スラスト軸受４２に対して、スラストカラー４０が、径方向にがたついても、軸方向延在部Ｃ１、Ｃ３が閉塞するおそれがない。
【００２４】
＜その他＞
以上、本発明の軸受ユニットおよびターボチャージャの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【００２５】
図３（ａ）〜（ｇ）に、その他の実施形態（その１〜その７）の軸受ユニットの軸方向部分断面図を示す。なお、図３（ａ）〜（ｇ）に示すのは、図２の枠ＩＩＩに対応する部分である。また、図２と対応する部位については、同じ符号で示す。
【００２６】
図３（ａ）に示すように、軸受側摺動部４２０に、凹部ｂを配置してもよい。また、凹部ｂにより、抑制部Ｃを区画してもよい。凹部ｂにおいては、潤滑油Ｏの流れに乱流が発生する。このため、摺動界面Ｂよりも、抑制部Ｃの方が、潤滑油Ｏの流動抵抗が大きくなる。したがって、摺動界面Ｂに潤滑油Ｏが滞留しやすくなる。また、図２に示す凸部ａを配置せずに、隙間Ａに抑制部Ｃを設定することができる。このため、軸側摺動部（フランジ４０１、フランジ部４００ｂ）において隙間Ａを区画している面（フランジ４０１の後面、フランジ部４００ｂの前面）の面形状（平面状）が簡単になる。
【００２７】
図３（ｂ）に示すように、凹部ｂの横断面形状（凹部ｂの延在方向（周方向）に対して直交する方向（径方向）の断面形状）は、軸側摺動部（フランジ４０１、フランジ部４００ｂ）側に向かって溝幅が狭くなる、台形状であってもよい。こうすると、凹部ｂにおいて、潤滑油Ｏの流れに乱流が発生しやすくなる。
【００２８】
図３（ｃ）に示すように、軸側摺動部（フランジ４０１、フランジ部４００ｂ）に、凹部ｂを配置してもよい。こうすると、軸受側摺動部４２０において隙間Ａを区画している面の面形状（平面状）が簡単になる。また、凹部ｂの横断面形状を、半円状としてもよい。
【００２９】
図３（ｄ）に示すように、軸受側摺動部４２０に、複数の凹部ｂを、径方向に連続して配置してもよい。すなわち、複数の凹部ｂを、同軸円状に配置してもよい。この場合であっても、複数の凹部ｂにおいて、潤滑油Ｏの流れに乱流を発生させることができる。また、凹部ｂの横断面形状を、Ｖ字状としてもよい。
【００３０】
図３（ｅ）に示すように、軸側摺動部（フランジ４０１、フランジ部４００ｂ）と、軸受側摺動部４２０と、に複数の凹部ｂを配置してもよい。また、隙間Ａを挟んで軸方向両側の凹部ｂの径方向位置を、互いにずらしてもよい。この場合であっても、複数の凹部ｂにおいて、潤滑油Ｏの流れに乱流を発生させることができる。勿論、隙間Ａを挟んで軸方向両側の凹部ｂの径方向位置を、互いに一致させてもよい。この場合であっても、複数の凹部ｂにおいて、潤滑油Ｏの流れに乱流を発生させることができる。
【００３１】
図３（ｆ）に示すように、スラスト軸受４２の前面（フランジ４０１よりも径方向外側の部分）に、前側に突出する凸部ａを配置してもよい。そして、フランジ４０１の外周面と、凸部ａの内周面と、により抑制部Ｃを区画してもよい。この場合であっても、潤滑油Ｏの流動抵抗を大きくすることができる。
【００３２】
図３（ｇ）に示すように、図３（ｆ）の凸部ａに加えて、フランジ４０１の外周面に、径方向外側に突出する凸部ａを配置してもよい。そして、隣り合う二つの凸部ａの間に抑制部Ｃを区画してもよい。この場合であっても、潤滑油Ｏの流動抵抗を大きくすることができる。
【００３３】
なお、図３（ａ）〜（ｅ）の形態において、軸受側摺動部４２０に配置した凹部ｂを、軸側摺動部（フランジ４０１、フランジ部４００ｂ）に配置してもよい。同様に、軸側摺動部に配置した凹部ｂを、軸受側摺動部４２０に配置してもよい。
【００３４】
凸部ａ、凹部ｂの延在形状は、特に限定しない。無端円環状、有端円環状（Ｃ字状）、渦状などであってもよい。凸部ａ、凹部ｂの横断面形状は、特に限定しない。Ｃ字状、Ｖ字状、Ｕ字状、多角形状（四角形状、五角形状）などであってもよい。軸側摺動部材の構成は特に限定しない。軸受摺動部材は、コンプレッサインペラ５１と一体になっていてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１：ターボチャージャ、３：ジャーナル軸受、４：軸受ユニット、５：回転部、４０：スラストカラー、４２：スラスト軸受、５０：回転軸、５１：コンプレッサインペラ、５２：タービンインペラ、９０：ベアリングハウジング、９１：コンプレッサハウジング、９２：タービンハウジング、４００：カラー本体、４００ａ：筒部、４００ｂ：フランジ部（軸側摺動部）、４０１：フランジ（軸側摺動部）、４２０：軸受側摺動部、４２１：油路、４２１ａ：入口、４２１ｂ：出口、９０１ａ：油路、９０１ｂ：油路、９０２ａ：軸受収容部、９０２ｂ：軸受収容部、Ａ：隙間、Ｂ：摺動界面、Ｃ：抑制部、Ｃ１：軸方向延在部、Ｃ２：径方向延在部、Ｃ３：軸方向延在部、Ｏ：潤滑油、Ｗ１：隙間幅、Ｗ２：溝幅、Ｗ３：溝幅、ａ：凸部、ｂ：凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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