(57)【要約】【課題】安価で、かつシャフトと軸受との間における機械損失を低減すると共にシャフトの回転力を向上することができる過給機の軸受装置を提供する。【解決手段】過給機の軸受装置１は、タービンインペラ２２と、コンプレッサインペラ２３と、シャフト２１と、軸受１１と、潤滑油流路１３とを有する。軸受１１は、潤滑油供給孔１１１を有しており、シャフト２１は、対向面２１１に複数の溝部２１２又は突条部２１３を形成してある。潤滑油流路１３は、高圧室１４と、高圧室１４よりも低圧の低圧室１６とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に設けたタービンインペラと、吸気通路に設けたコンプレッサインペラと、上記タービンインペラと上記コンプレッサインペラとを連結するシャフトと、該シャフトを軸支する軸受と、オイルポンプにより圧送される潤滑油を流通する潤滑油流路とを有する過給機の軸受装置であって、
上記軸受は、略円筒形状をなし、その外周面と内周面との間に貫通する潤滑油供給孔を有し、
該潤滑油供給孔は、上記軸受における内周面側の開口部が外周面側の開口部に対して上記シャフトの回転方向における前方側に位置するよう傾斜して形成されており、
上記シャフトは、上記軸受の内周面と対向する対向面に、上記シャフトの回転方向に対して交差する複数の溝部又は突条部を形成してあり、
上記潤滑油流路は、潤滑油を流通すると共に、上記潤滑油供給孔における外周面側の開口部と連通した高圧室と、上記軸受と上記シャフトとの間に供給された潤滑油が排出されると共に上記高圧室よりも低圧の低圧室とを有することを特徴とする過給機の軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載の過給機の軸受装置において、上記シャフトの上記対向面に形成された上記複数の溝部又は上記突条部は、上記シャフトの軸方向における上記対向面の両端から中央に向かって上記シャフトの回転方向における前方側に傾斜するような略Ｖ字形状をなしていることを特徴とする過給機の軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に用いられる過給機の軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関における過給機は、タービンインペラとコンプレッサインペラとを、同一の回転軸をなすシャフトの両端に設け、該シャフトを、軸受ハウジング内の軸受部に回動可能に軸支してある。そして、上記タービンインペラによって、排気通路を流通する排気ガスのエネルギーを回転運動に変換し、上記シャフトを介して回転運動をコンプレッサインペラへと伝達する。そして、コンプレッサインペラを回転することにより、吸気通路に流入した空気を圧縮し圧縮空気として内燃機関の燃焼室へと供給する。このとき、タービンインペラ及びコンプレッサインペラの回転は、数万〜数十万ｒｐｍの高速回転となる。そのため、回転軸をなすシャフトを軸支する軸受においては、摩擦等の機械損失低減のため、種々の軸受装置が用いられる。
過給機の軸受装置としては、例えば、特許文献１に示された滑り軸受を用いたものが知られている。また、特許文献２に示された浮動ブッシュ軸受やボールベアリングを用いたものも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−５４４４８号公報
【特許文献２】特開２００５−２４８８５６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、特許文献１の過給機の軸受装置においては、シャフトと軸受との間における機械損失が大きく応答性も低いため、過給機の性能が低下するおそれがある。また、特許文献２の過給機の軸受装置においては、シャフトと軸受との間における機械損失の低減及び応答性の向上を図ることが可能であるが、構造が複雑で、部品費も高額となるため、過給機のコストが増大するおそれがある。
また、特許文献１及び特許文献２に示された過給機の軸受装置においては、潤滑油が供給され摩耗や摩擦力の低減などを図っているが、この潤滑油の供給圧力を上記シャフトの回転に利用する工夫は提案されていない。
【０００５】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、安価で、かつシャフトと軸受との間における機械損失を低減すると共にシャフトの回転力を向上することができる過給機の軸受装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、排気通路に設けたタービンインペラと、吸気通路に設けたコンプレッサインペラと、上記タービンインペラと上記コンプレッサインペラとを連結するシャフトと、該シャフトを軸支する軸受と、オイルポンプにより圧送される潤滑油を流通する潤滑油流路とを有する過給機の軸受装置であって、
上記軸受は、略円筒形状をなし、その外周面と内周面との間に貫通する潤滑油供給孔を有し、
該潤滑油供給孔は、上記軸受における内周面側の開口部が外周面側の開口部に対して上記シャフトの回転方向における前方側に位置するよう傾斜して形成されており、
上記シャフトは、上記軸受の内周面と対向する対向面に、上記シャフトの回転方向に対して交差する複数の溝部又は突条部を形成してあり、
上記潤滑油流路は、潤滑油を流通すると共に、上記潤滑油供給孔における外周面側の開口部と連通した高圧室と、上記軸受と上記シャフトとの間に供給された潤滑油が排出されると共に上記高圧室よりも低圧の低圧室とを有することを特徴とする過給機の軸受装置にある（請求項１）。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の過給機の軸受装置は、上記軸受の内周に上記シャフトを挿通して軸支し、上記潤滑油供給孔と上記対向面とが対向するように配置してある。そして、上記潤滑油流路の高圧室内に圧送される潤滑油を上記潤滑油供給孔へと流通し、上記対向面に形成された上記溝部又は上記突条部に向けて上記潤滑油供給孔から潤滑油を噴出する。ここで、上記潤滑油供給孔は、上記軸受における内周面側の開口部が外周面側の開口部に対して上記シャフトの回転方向における前方側に位置するよう傾斜して形成されている。そのため、上記潤滑油供給孔から噴出される潤滑油は、上記溝部又は上記突条部に対して、上記シャフトの回転方向に向かって衝突する。この潤滑油の噴出力により上記シャフトに対して回転方向に向かう付勢力が付与される。これにより、上記タービンインペラにおける上記シャフトの回転力をアシストするように、上記軸受内における潤滑油による上記シャフトの回転力が加わる。その結果、上記シャフトの回転力を向上させることができる。
【０００８】
また、上記軸受の内側と上記シャフトの外側との間には、上記潤滑油供給孔から噴出する潤滑油が供給され、上記軸受と上記シャフトとの間に潤滑油の層が形成される。そのため、上記シャフトと上記軸受との接触を確実に防ぎ、両者間における摩擦抵抗を低減することができる。
【０００９】
また、上記シャフトの上記対向面には、上記溝部又は上記突条部を設けてある。これにより、上記シャフトの上記対向面に充分な量の潤滑油を保持しやすくなる。さらには、潤滑油が上記溝部又は上記突条部の形成方向に沿って上記シャフトの回転方向と交差する方向に移動しやすい。そのため、上記軸受と上記シャフトとの間の全体に確実に潤滑油の層を形成し、摩擦抵抗をより低減することができる。それゆえ、上記軸受に対する上記シャフトの回転における機械損失を低減し、上記シャフトを効率的に回転させることができる。
また、上記のごとく、上記シャフトの回転力を向上させると共に摩擦抵抗及び機械損失を低減することによって、ボールベアリングなどを用いる必要が無くなる。したがって、構造がシンプルで、部品費も低減することができ、過給機の軸受装置のコストを安価にすることができる。
【００１０】
上記のごとく、本発明によれば、安価で、かつシャフトと軸受との間における機械損失を低減すると共にシャフトの回転力を向上することができる過給機の軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１における、過給機の軸受装置を示す説明図。
【図２】実施例１における、シャフトの対向面を示す説明図。
【図３】図２のＡ−Ａ線矢視断面図。
【図４】図３の部分拡大図。
【図５】実施例１における、突条部を設けたシャフトの対向面を示すＡ−Ａ線矢視断面相当の部分拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の過給機の軸受装置において、上記シャフトの上記対向面に形成された上記複数の上記溝部又は上記突条部は、上記シャフトの軸方向における上記対向面の両端から中央に向かって上記シャフトの回転方向における前方側に傾斜するような略Ｖ字形状をなしていることが好ましい（請求項２）。この場合には、潤滑油が上記対向面において上記溝部又は上記突条部に沿って、略Ｖ字の頂点へと導かれる。これにより、上記潤滑油供給口から噴出された潤滑油が即座に上記対向面の外側へ流出することを抑制し、上記潤滑油供給孔から噴出する潤滑油の噴出力を上記シャフトの回転力へと効率よく変換することができる。それゆえ、潤滑油による上記シャフトへの付勢力を増大し、上記シャフトの回転力をより向上することができる。
【００１３】
また、潤滑油は、略Ｖ字に形成された上記溝部又は上記突条部に沿って、略Ｖ字の頂点へと送られるため、潤滑油を上記対向面上に留めておきやすい。したがって、上記対向面と上記軸受の内周面との間に潤滑油の層を形成しやすくなる。それゆえ、上記シャフトと上記軸受との間における抵抗をより低減することができる。
【実施例】
【００１４】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる過給機の軸受装置１を、図１〜図４を参照して説明する。
本例の過給機の軸受装置１は、図１に示すごとく、排気通路３１に設けたタービンインペラ２２と、吸気通路４１に設けたコンプレッサインペラ２３と、タービンインペラ２２とコンプレッサインペラ２３とを連結するシャフト２１とを有している。また、過給機の軸受装置１は、シャフト２１を軸支する軸受１１と、オイルポンプ（図示略）により圧送される潤滑油Ｌを流通する潤滑油流路１３とを有している。
【００１５】
軸受１１は、略円筒形状をなし、その外周面と内周面との間に貫通する潤滑油供給孔１１１を有している。潤滑油供給孔１１１は、図３及び図４に示すごとく、軸受１１における内周面側の内周開口部１１２が外周面側の外周開口部１１３に対してシャフト２１の回転方向における前方側に位置するよう傾斜して形成されている。シャフト２１は、軸受１１の内周面と対向する対向面２１１に、シャフト２１の回転方向に対して交差する複数の溝部２１２を形成してある。潤滑油流路１３は、潤滑油Ｌを流通すると共に、潤滑油供給孔１１１における外周開口部１１３と連通した高圧室１４と、軸受１１とシャフト２１との間に供給された潤滑油Ｌが排出されると共に高圧室１４よりも低圧の低圧室１６とを有している。
【００１６】
以下、本例の過給機の軸受装置１について、より詳細に説明する。
本例の過給機は、図１に示すごとく、自動車のエンジンに用いるものであり、排気通路を流れる排気ガスのエネルギーを回転運動に変換するタービンインペラ２２と、回転することで吸気通路に圧縮空気を作りだすコンプレッサインペラ２３とを有している。タービンインペラ２２は、排気通路を形成したタービンハウジング３の内側に配され、コンプレッサインペラ２３は、吸気通路を形成したコンプレッサハウジング４の内側に配してある。
【００１７】
図１に示すごとく、タービンインペラ２２とコンプレッサインペラ２３とは、同一の回転軸をなすシャフト２１によって互いに連結されている。該シャフト２１は、図２〜図４に示すごとく、略円柱状をなしており、後述する軸受ハウジング１０の２つの軸受１１における内周面と対向する２つの対向面２１１を有している。この対向面２１１は、シャフト２１と同じ外径の円柱状をなしており、対向面２１１上には、複数の溝部２１２を形成してある。
【００１８】
複数の溝部２１２は、図２に示すごとく、シャフト２１の回転方向に対して交差すると共に、シャフト２１の軸方向における対向面２１１の両端から中央に向かってシャフト２１の回転方向における前方側に傾斜するような略Ｖ字形状をなしている。本例においては、溝部２１２がなす略Ｖ字形状は、頂点における内角が鈍角となるよう構成してある。また、図３及び図４に示すごとく、溝部２１２は、シャフト２１の軸線方向と直交する平面の断面において、略Ｖ字の断面形状をなしている。該シャフト２１は、軸受ハウジング１０に回動可能に軸支してある。
【００１９】
シャフト２１を軸支する軸受ハウジング１０は、図１に示すごとく、タービンハウジング３とコンプレッサハウジング４との間に配してある。軸受ハウジング１０は、潤滑油Ｌを流通する潤滑油流路１３とシャフト２１を回動可能に軸支する軸受１１とを有している。
潤滑油流路１３は、図１に示すごとく、オイルポンプにより圧送された潤滑油Ｌが流入する高圧室１４と、該高圧室１４の下流側に形成された低圧室１６とを有している。高圧室１４は、オイルポンプと連通した流入口１４１と、軸受１１の潤滑油供給孔１１１（図３）と連通した２つの潤滑油分配孔１５とを有している。また、低圧室１６は、潤滑油流路１３を流通した潤滑油Ｌを排出する排出口１６１を有している。
【００２０】
また、高圧室１４と低圧室１６との間には、チェックバルブ１７１を配したバイパス流路１７が形成されている。チェックバルブ１７１は、バイパス流路１７を閉塞する球状の閉塞部１７２と、該閉塞部１７２を高圧室１４の側に向かって付勢するスプリング１７３とを有している。高圧室１４内における圧力がスプリング１７３の付勢力より大きくなると、スプリング１７３の付勢力に抗して閉塞部１７２が開放されバイパス流路１７内に潤滑油Ｌを流通させる。これにより、高圧室１４内の圧力を一定の圧力に保つことができる。
【００２１】
また、軸受ハウジング１０には、図１に示すごとく、低圧室１６の内側における高圧室１４に隣接する位置において、２つの軸受保持部１２を形成してある。該軸受保持部１２は、円筒状の貫通穴からなり、軸受１１を嵌入可能に形成されている。
軸受１１は、図１、図３及び図４に示すごとく、略円筒形状をなし、その内周面の内径は、シャフト２１の外径よりも若干大きくなるように設定してある。また、軸受１１には、図３及び図４に示すごとく、その外周面と内周面との間に貫通する潤滑油供給孔１１１を形成してある。潤滑油供給孔１１１は、軸受１１における内周開口部１１２が外周開口部１１３に対してシャフト２１の回転方向における前方側に位置するよう傾斜して形成してある。また、潤滑油供給孔１１１は、潤滑油分配孔１５と連通しており高圧室１４に圧送される潤滑油Ｌを軸受１１の内側に噴出することができる。
【００２２】
上記のごとく形成された潤滑油流路１３において、オイルポンプによって流入口１４１から高圧室１４へと圧送された潤滑油Ｌは、２つの潤滑油分配孔１５を介して潤滑油供給孔１１１へと送られる。そして、潤滑油Ｌは、潤滑油供給孔１１１からシャフト２１の対向面に向かって噴出されと共に、軸受１１とシャフト２１との間において潤滑油Ｌの層を形成する。潤滑油Ｌの層を形成した後、軸受１１の端面において軸受１１とシャフト２１との間の隙間により形成される開口部から低圧室１６へと流出した潤滑油Ｌは、排出口１６１からオイルタンクへと送られ、再度潤滑油Ｌとして利用される。
【００２３】
次に、本例における作用効果を説明する。
本例の過給機の軸受装置１は、軸受１１の内周にシャフト２１を挿通して軸支し、潤滑油供給孔１１１と対向面２１１とが対向するように配置してある。そして、潤滑油流路１３の高圧室１４内に圧送される潤滑油Ｌを潤滑油供給孔１１１へと流通し、対向面２１１に形成された溝部２１２に向けて潤滑油供給孔１１１から潤滑油Ｌを噴出する。ここで、潤滑油供給孔１１１は、軸受１１における内周開口部１１２が外周開口部１１３に対してシャフト２１の回転方向における前方側に位置するよう傾斜して形成されている。そのため、潤滑油供給孔１１１から噴出される潤滑油Ｌは、溝部２１２に対して、シャフト２１の回転方向に向かって衝突する。この潤滑油Ｌの噴出力によりシャフト２１に対して回転方向に向かう付勢力が付与される。これにより、タービンインペラ２２におけるシャフト２１の回転力をアシストするように、軸受１１内における潤滑油Ｌによるシャフト２１の回転力が加わる。その結果、シャフト２１の回転力を向上させることができる。
【００２４】
また、軸受１１の内側とシャフト２１の外側との間には、潤滑油供給孔１１１から噴出する潤滑油Ｌが供給され、軸受１１とシャフト２１との間に潤滑油Ｌの層が形成される。そのため、シャフト２１と軸受１１との接触を確実に防ぎ、両者間における摩擦抵抗を低減することができる。
【００２５】
また、シャフト２１の対向面２１１には、溝部２１２を設けてある。これにより、シャフト２１の対向面２１１に充分な量の潤滑油Ｌを保持しやすくなる。さらには、潤滑油Ｌが溝部２１２の形成方向に沿ってシャフト２１の回転方向と交差する方向に移動しやすい。そのため、軸受１１とシャフト２１との間の全体に確実に潤滑油Ｌの層を形成し、摩擦抵抗をより低減することができる。それゆえ、軸受１１に対するシャフト２１の回転における機械損失を低減し、シャフト２１を効率的に回転させることができる。
また、上記のごとく、シャフト２１の回転力を向上させると共に摩擦抵抗及び機械損失を低減することによって、ボールベアリングや、フローティングメタルを用いる必要が無くなる。したがって、構造がシンプルで、部品費も低減することができ、過給機の軸受装置１のコストを安価にすることができる。
【００２６】
また、シャフト２１の対向面２１１に形成された複数の溝部２１２は、シャフト２１の軸方向における対向面２１１の両端から中央に向かってシャフト２１の回転方向における前方側に傾斜するような略Ｖ字形状をなしている。そのため、潤滑油Ｌが対向面２１１において溝部２１２に沿って、略Ｖ字の頂点へと導かれる。これにより、潤滑油供給孔１１１から噴出された潤滑油Ｌが即座に対向面２１１の外側へ流出することを抑制し、潤滑油供給孔１１１から噴出する潤滑油Ｌの噴出力をシャフト２１の回転力へと効率よく変換することができる。それゆえ、潤滑油Ｌによるシャフト２１への付勢力を増大し、シャフト２１の回転力をより向上することができる。
【００２７】
また、潤滑油Ｌは、略Ｖ字に形成された溝部２１２に沿って、略Ｖ字の頂点へと送られるため、潤滑油Ｌを対向面２１１上に留めておきやすい。したがって、対向面２１１と軸受１１の内周面との間に潤滑油Ｌの層を形成しやすくなる。それゆえ、シャフト２１と軸受１１との間における抵抗をより低減することができる。
【００２８】
また、上述した過給機の軸受装置１においては、シャフト２１の対向面２１１に溝部２１２を設けたが、図５に示すごとく、溝部２１２ではなく突条部２１３を設けてもよい。この場合にも本例と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
上記のごとく、本例によれば、安価で、かつシャフト２１と軸受１１との間における機械損失を低減すると共にシャフト２１の回転力を向上することができる過給機の軸受装置１を提供することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１  過給機の軸受装置
１１  軸受
１１１  潤滑油供給孔
１３  潤滑油流路
１４  高圧室
１６  低圧室
２１  シャフト
２１１  対向面
２１２  溝部
２１３  突条部
２２  タービンインペラ
２３  コンプレッサインペラ
３１  排気通路
４１  吸気通路
Ｌ  潤滑油
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2013053566.tif 000006
【図５】
2013053566.tif 000007