(57)【要約】  潤滑オイル循環路に結合された排ガスターボ過給器の回転軸を軸受けするためのスラスト滑り軸受であって、当該スラスト滑り軸受が、実質的に平坦な少なくとも１つの滑り面と、該滑り面との間に位置する潤滑ギャップを形成している、成形された円形リング面の形状の少なくとも１つの軸受面（３）とを有しており、該軸受面が、当該軸受面に形成されていて半径方向に延びていてかつ外側に向かって開放している複数の潤滑オイル溝（２）と、複数のウェッジ面（１）と、平坦な係止面（５）とを有しており、これにより、それぞれ１つのウェッジ面（１）とそれぞれ１つの平坦な係止面（５）とが共に、互いに隣り合った潤滑オイル溝（２）同士の間に配置されている形式のものを、従来の欠点（粒子による摩耗、多量の潤滑オイル装入量、自発性機能故障の傾向、大きい軸受損失）が排除され得るように改良するために、特に、潤滑ギャップ内に十分な圧力が形成された状態で十分なオイル容積流が保証されておりかつひいては、成形された軸受面の、外側に位置するシールウェブが省略され得るスラスト滑り軸受を提供するために、ウェッジ面（１）が、周方向及び半径方向で、両方向に狭小化している潤滑ギャップを形成するために、収束する配向性を有していることが考えられる。
2007506906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑オイル循環路に結合された排ガスターボ過給器の回転軸を軸受けするためのスラスト滑り軸受であって、当該スラスト滑り軸受が、実質的に平坦な少なくとも１つの滑り面と、該滑り面との間に位置する潤滑ギャップを形成している、成形された円形リング面の形状の少なくとも１つの軸受面（３）とを有しており、該軸受面が、当該軸受面に形成されていて半径方向に延びていてかつ外側に向かって開放している複数の潤滑オイル溝（２）と、複数のウェッジ面（１）と、平坦な係止面（５）とを有しており、これにより、それぞれ１つのウェッジ面（１）とそれぞれ１つの平坦な係止面（５）とが共に、互いに隣り合った潤滑オイル溝（２）同士の間に配置されている形式のものにおいて、
ウェッジ面（１）が、周方向及び半径方向で、両方向に狭小化している潤滑ギャップを形成するために、収束する配向性を有していることを特徴とするスラスト滑り軸受。
【請求項２】
軸受面（３）が浮動ディスクに形成されており、該浮動ディスクが、回転軸における軸受コームと定置の軸受ケーシングにおける滑り面との間に配置されている、請求項１記載のスラスト滑り軸受。
【請求項３】
浮動ディスクが、請求項１記載の成形された円形リング面（３）を両側に有しており、該円形リング面（３）がそれぞれ１つの平坦な滑り面と協働する、請求項２記載のスラスト滑り軸受。
【請求項４】
平坦な各滑り面が定置に形成されており、かつ成形された各円形リング面（３）が、前記軸を中心として又は前記軸と共に回転するように形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のスラスト滑り軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項の上位概念部に記載した形式の、潤滑オイル循環路に結合された排ガスターボ過給器の回転軸を軸受けするためのスラスト滑り軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガスターボ過給器を支承するために、特に、流体力学的なスラスト滑り軸受が使用され、つまり、軸方向力を受容するためのかつ軸方向で案内するための回転軸の滑り軸受が使用される。
【０００３】
軸流ターボ過給器の場合には特に、流れに起因して大きい軸方向スラストが生じることが公知であり、該軸方向スラストは、通常、成形された軸受面を備えた流体力学的なスラスト滑り軸受からケーシングへ伝達される。
【０００４】
例えば特許文献１に基づいて、前記形式のスラスト滑り軸受が公知であり、該スラスト滑り軸受は、軸受ケーシングに定置に結合された軸受ボディ、軸と共に回転する軸受コーム、及び軸受ボディと軸受コームとの間に設けられた少なくとも１つの潤滑ギャップから成っており、該潤滑ギャップは、成形された円形リング面と平坦な滑り面とから形成され、かつオイル供給部に結合されている。つまり、軸ショルダ、すなわち、軸に座着している軸受コームは、少なくとも間接的に、定置の軸受ケーシングの端面に向かって回転する。円形リングは、半径方向に配置された複数の潤滑オイル溝を有している。
【０００５】
しかしながら、潤滑オイル中には、一般に、潤滑ギャップ幅のオーダを有する汚染粒子が存在する。潤滑ギャップ幅の減少に伴って、汚染粒子の損傷的な作用も高まってしまう。
【０００６】
前記作用に対応するために、既に、種々異なる解決手段が存在する。
【０００７】
例えば特許文献１によれば、前記のようなスラスト滑り軸受の場合、流体力学的な圧力形成に有利な収束する（konvergierend）潤滑ギャップは、周方向に配向された（orientiert）ウェッジ面が加工成形されていて、最も近い潤滑オイル溝の領域に最小の潤滑ギャップ高さが調節されることによって達成される。
【０００８】
定置に加工成形されたウェッジ面を備えたスラスト滑り軸受において、ロータに作用する、流れに起因した軸方向力を受容できるようにするために、全てのウェッジ面には、該ウェッジ面に隣り合った係止面が設けられており、該係止面にわたって潤滑ギャップが延在している。
【０００９】
流体力学的な潤滑装置には、互いに共形の複数の表面が特徴的である。狭小化する潤滑ギャップが存在し、粘性の潤滑材料が使用され、かつ滑り運動が前記狭小化するギャップの方向に行われる場合、潤滑膜中に支持圧力が形成される。十分な潤滑材料が前記収束する潤滑ギャップ内に引き込まれると、潤滑材料によって前記表面同士が完全に分離される。このことは、無摩耗性及びひいては確実な運転にとって決定的である。
【００１０】
損失が僅かであること及びオイル装入量が許容可能であることの要求にも応じるために、自由浮動するスラスト軸受ディスクをロータとケーシングとの間で使用する解決手段が公知である。自由浮動するディスクを備えたスラスト軸受装置の実施形態は、オイル容積流が多量である。なぜならば、２つの潤滑ギャップが存在し、かつオイルが遠心作用に基づき前記ウェッジ面を介して流出するからである。このことによって、ウェッジ面に沿って起こり得る圧力形成が減少し、かつ潤滑ギャップ幅も減少する。
【００１１】
例えば、既に本出願人によって実証された不動のスラスト軸受装置は、複数の潤滑溝を備えた固定セグメント軸受を有しており、前記潤滑溝は、外側に向かってそれぞれ１つのシールウェブによって制限される。各シールウェブは、当該シールウェブを貫通していて半径方向外側に向かって延びている１つの汚染及び冷却溝を有しており、当該軸受は良好な支持能力を有している。しかしながら、当該軸受は、高い剪断速度に基づき摩擦損失が大きく、ある種のいわゆる「自発性機能故障」（下記参照）の傾向を有している。
【００１２】
特に特許文献１によれば、軸を中心として又は軸と共に回転する自由浮動するディスクを備えたスラスト軸受装置であって、ウェッジ面が、外側に位置するシールウェブによって半径方向で制限されており、かつ該シールウェブが、半径方向外側に向かって延びている汚染若しくは冷却溝によって中断されているスラスト軸受装置が公知である。潤滑オイル溝とウェッジ面とを制限している前記シールウェブによって、ウェッジ面の領域では比較的に少ない潤滑オイルが半径方向外側に向かって流出し得ることが達成される。しかしながら、この解決手段も、前記のような実施形態がやはりいわゆる「自発性機能故障」（下記参照）の傾向を有するという欠点を有している。
【００１３】
自発性機能故障のメカニズムは、以下のように進行する。すなわち、最小の潤滑ギャップ高さは、シールウェブにおけるギャップ高さに相当する。大きい軸方向力は、比較的に大きい押圧力が（流体力学的に）形成されることを必要とし、比較的に大きい押圧力は、比較的に小さい潤滑ギャップ幅を必要とし、シールウェブにおける比較的に小さい潤滑ギャップ幅若しくは比較的に小さいギャップ高さは、オイル容積流を減少させる。しかしながら、減少されたオイル容積流によって、冷却作用が低下して平均オイル温度が高まり、高まった平均オイル温度によってオイル粘性が著しく低下し、かつオイル粘性の著しい低下によって、流体力学的な押圧力の形成が阻止される。この作用は、比較的に小さい潤滑ギャップ幅に基づく比較的に高い押圧力の作用に比べて、支配的である。この結果が、自発性機能故障である。すなわち、流体力学的な押圧力の突然の崩壊、及び、滑り面同士の機械的な接触である。
【特許文献１】欧州特許第０８４００２７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の課題は、冒頭に述べた形式のスラスト滑り軸受を、前記の欠点（粒子による摩耗、多量の潤滑オイル装入量、自発性機能故障の傾向、大きい軸受損失）が排除され得るように構成すること、特に、潤滑ギャップ内に十分な圧力が形成された状態で十分なオイル容積流が保証されておりかつひいては、成形された軸受面の、外側に位置するシールウェブが省略され得るスラスト滑り軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題は、独立請求項の上位概念部に記載の構成と相俟った、独立請求項の特徴部に記載の特徴によって達成される。
【発明の効果】
【００１６】
流体力学的な圧力形成は、剪断速度の方向に収束する潤滑ギャップと関連した、潤滑オイル中の剪断速度によって実現される。潤滑オイル中の剪断速度は、（相対的な回転運動に基づく）周成分と、（連続性に基づく）半径方向成分とから合成される。ウェッジ面の、半径方向の付加的な配向性によって、剪断速度の半径方向成分を、付加的な流体力学的な押圧力を形成するために利用することができる。この結果、潤滑ギャップ幅が拡大され、ひいては摩耗が減少される。
【００１７】
剪断速度の半径方向成分によって付加的な流体力学的な押圧力を形成するために、ウェッジ面の半径方向配向性と潤滑オイルの半径方向の流出とが、必要とされかつ望まれる。しかしながら、ウェッジ面の半径方向配向性に基づき、半径方向においても、収束する潤滑ギャップが存在する。これにより、過度の潤滑オイル装入量が有効に防止される。
【００１８】
半径方向に配向されたウェッジ面を備えたスラスト軸受の場合でも、増大した軸方向力によって、潤滑ギャップ幅及びひいてはオイル容積流も減少される。しかしながら、連続性の理由から、潤滑オイルの半径方向の速度成分はほぼ一定に保たれる。付加的に生ぜしめられた流体力学的な所属の押圧力は、潤滑ギャップ幅の減少によって増大する。この関連性によって、オイル容積流は、シールウェブを備えた従来式のスラスト軸受の場合ほどには強く絞られない。平均潤滑オイル温度若しくは潤滑オイル粘性は、増大した軸方向力に対して比較的鈍感になり、自発性機能故障の危険性が有効に低下させられる。
【００１９】
半径方向に配向されたウェッジ面は、いわゆる不動のスラスト軸受装置（滑り面の相対的な角速度が、軸の角速度に相当する）の実施形態でも、両滑り面の間に自由浮動するディスクを備えた実施形態でも、組み合わせることができる。すなわち、本発明に従って成形された軸受面は、浮動ディスクに形成されており、該浮動ディスクは、例えば回転軸における軸受コームと、間接的又は直接的に定置の軸受ケーシングにおける滑り面との間に配置されている。後者の実施形態では、自由浮動するディスクは、本発明による両側の軸受面成形部、特に２次元的な「渦巻く（gewendelt）」ウェッジ面成形部を、特別有利な形式で得ることができる。しかも、軸の速度の約２分の１の速度で前記自由浮動するディスクが回転するために、かつ２つの潤滑ギャップが存在するために、軸受損失は約半分になる。
【００２０】
上記に記載の原理は、特に、静止しているスラスト滑り軸受ディスク及び回転するスラスト滑り軸受ディスクに適用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明を図面につき明確に説明する。
【００２２】
排ガスターボ過給器（図示せず）は、主として、タービンケーシング、軸受ケーシング及び圧縮機ケーシングといった３つのケーシング部分から構成されている。公知のように、軸は軸受ケーシング内において、それぞれ潤滑オイルが供給される液圧的なラジアル軸受及びスラスト滑り軸受内で、回転可能に軸受けされている。
【００２３】
記載の対象の枠内で発明的であるとみなされるのは、スラスト滑り軸受の特別な構成であるので、本発明の理解にとって本質的な部分しか図示されていない。
【００２４】
スラスト滑り軸受部材は、成形された円形リング面の形状の軸受面３を有している。該軸受面３は、規則的な間隔を置いて円形リング面の全周にわたって分配された複数の潤滑オイル溝２を有しており、これらの潤滑オイル溝２は半径方向で軸受面３内に延びている。互いに隣り合った潤滑オイル溝同士の間には、それぞれ１つのウェッジ面１と、該ウェッジ面に続いている平坦な係止面５とが形成されている。
【００２５】
潤滑オイル溝２は内周部において開放しており、かつひいては排ガスターボ過給器の潤滑オイル循環路から潤滑オイルを供給することを可能にしている。潤滑オイル溝２は外周部においても、すなわち、軸受ケーシングの方向にも開放して形成されているが、それぞれ１つの通路４によって狭小化されている。
【００２６】
ウェッジ面１は、前記成形された円形リング面３の周方向に、かつ該円形リング面３の半径方向で内側から外側へ、これら両方向に狭小化する潤滑ギャップを形成するために、それぞれ収束する配向性を有している。
【００２７】
ウェッジ面１の、周方向における収束する配向性は、例えば欧州特許第０８４００２７号明細書に基づき公知である。前記ウェッジ面１の、半径方向における付加的な（すなわち、欧州特許第０８４００２７号明細書に記載の構成にさらに追加した）収束する配向性は、当該明細書の図２に明確に示されている。
【００２８】
ウェッジ面３の、軸に近い方の内周部の領域における横断面図Ａ−Ａには、ウェッジ面にわたる比較的にさらに大きい潤滑ギャップ幅（ウェッジ深さ）が示されている。該潤滑ギャップ幅は、断面図Ｂ−Ｂから断面図Ｃ−Ｃまで、円形リング面３の外周部の方向に、係止面５のレベルに至るまで減少している。すなわち、ウェッジ面１は円形リング面の内周部から外周部へ収束するように配向されている。しかしながら、特に横断面図Ａ−Ａには、ウェッジ面１の、円形リング面３の周方向における収束する配向も、示されている。これら両配向性がこのように（２次元的に）重畳していることから、「渦巻く」ウェッジ面１が形成される。該ウェッジ面１は、ウェッジ面が外側に向かってシールウェブによって「チャンバ化（Kammerung）」される実施形態（欧州特許第０８４００２７号明細書）とは対照的に、まさしく各ウェッジ面１において完全に充分な潤滑オイルを半径方向で流出させ、先述の方式で、潤滑オイル容積流の該半径方向成分を圧力形成のために付加的に利用する。一方、シールウェブを備えた公知の前記実施例は、円形リング面の周方向に圧力形成することを可能にするにすぎないが、これには冒頭に説明した問題が伴う。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】不動の軸受装置又は浮動ディスクの円形リング面の形状の、本発明に従って成形された軸受面を示す部分図である。
【図２】図１のリング状の軸受面を、半径方向内側から外側へ図１における線Ａ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃに沿って断面して示す横断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  ウェッジ面
２  潤滑オイル溝
３  軸受面
４  通路
５  係止面
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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