(57)【要約】【課題】製造が容易でありながら、軸受の内周面に形成されたガイド溝に流通する潤滑油中の異物がタービン軸と軸受との間に侵入することを抑制できる過給機用軸受を提供する。【解決手段】過給機用軸受２０は、タービン軸１０が挿通される貫通孔が形成された筒状で、タービン軸１０を回転自在に支持する。軸受２０の両端部の内周面２２には、軸方向に延び、潤滑油が流通するガイド溝２３が形成されている。そして、軸受２０の内周面２２とガイド溝２３の壁面とがなす角部２４ｆ，２４ｂのうち、タービン軸１０の回転方向前方側の角部２４ｆに形成され、ガイド溝２３に流通する潤滑油中の異物ｆがタービン軸１０と軸受２０との間の隙間に侵入することを抑制する突起２５を備える。突起２５は、機械加工によって形成されたバリである。【選択図】図３
2016114221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状で、タービン軸を回転自在に支持する過給機用軸受であって、
前記軸受の少なくとも一方の端部において潤滑油が流通するガイド溝が前記軸受の周方向に交差する方向に延びるように形成された内周面と、
前記軸受の内周面と前記ガイド溝の壁面とがなす角部のうち、前記タービン軸の回転方向前方側の角部に形成され、前記ガイド溝に流通する前記潤滑油中の異物が前記タービン軸と前記軸受との間の隙間に侵入することを抑制する突起と、を備え、
前記突起は機械加工によって形成されたバリである過給機用軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービン軸を回転自在に支持する過給機用軸受に関する。特に、製造が容易でありながら、軸受の内周面に形成されたガイド溝に流通する潤滑油中の異物がタービン軸と軸受との間に侵入することを抑制できる過給機用軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（エンジン）の出力を高める装置の一つとして、排気ガスを利用して圧縮した空気を内燃機関に送り込む過給機（ターボチャージャー）が知られている（特許文献１を参照）。過給機は、タービンホイールとコンプレッサホイールとを連結するタービン軸と、タービン軸を回転自在に支持する軸受（ベアリング）と、タービン軸及び軸受を収容するベアリングハウジングとを備える。そして、ベアリングハウジングに形成された軸受孔に軸受を収容し、ハウジングに対してタービン軸を回転自在に支持する構造が一般的である。自動車用の過給機の軸受には通常、フローティングメタルが用いられており、フローティングメタルには、セミフローティングメタルとフルフローティングメタルとがある。
【０００３】
特許文献１には、フローティングメタルの内周面（すべり面）にガイド溝を備える過給機が開示されている。このガイド溝は、フローティングメタルの軸方向に延在され、潤滑油が流通される。ガイド溝を形成するフローティングメタルの壁部のうち、タービン軸の回転方向前方側の壁部には異物保持部が形成されている。異物保持部は、潤滑油中に混入する異物をガイド溝内に捕捉する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−５１８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、軸受の内周面（すべり面）に潤滑油の流通を促進するためのガイド溝を設けると共に、ガイド溝に入り込んだ異物がタービン軸と軸受との間に噛み込むことを抑制するために異物保持部を設けることを提案している。具体的には、異物保持部が形成されるガイド溝の形状について、すべり面におけるタービン軸の回転方向前方側の壁部と連続する部分の接線と、異物保持部を形成するタービン軸の回転方向前方側の壁部とが成す角度のうち、壁部よりタービン軸の回転方向前方側の角度が９０度以下であることが記載されている。
【０００６】
しかし、特許文献１に記載するような形状の溝を軸受の内周面に機械加工によって形成するには、複雑かつ精密な加工作業が必要となるため、軸受の製造が困難であり、製造コストも高くなる。特に、自動車用の過給機はサイズが小さく、軸受のサイズも小さいことから、特許文献１に記載するような形状の溝を形成することが難しい。したがって、製造が容易でありながら、軸受の内周面に形成されたガイド溝によって潤滑油の流通を促進できつつ、ガイド溝に流通する潤滑油中の異物がタービン軸と軸受との間に侵入することを抑制できる軸受の開発が望まれる。
【０００７】
そこで、本発明の目的の一つは、製造が容易でありながら、軸受の内周面に形成されたガイド溝に流通する潤滑油中の異物がタービン軸と軸受との間に侵入することを抑制できる過給機用軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の一形態に係る過給機用軸受は、筒状で、タービン軸を回転自在に支持する過給機用軸受である。過給機用軸受は、軸受の少なくとも一方の端部において潤滑油が流通するガイド溝が軸受の周方向に交差する方向に延びるように形成された内周面と、軸受の内周面とガイド溝の壁面とがなす角部のうち、タービン軸の回転方向前方側の角部に形成され、ガイド溝に流通する潤滑油中の異物がタービン軸と軸受との間の隙間に侵入することを抑制する突起と、を備える。突起は機械加工によって形成されたバリである。
【発明の効果】
【０００９】
上記過給機用軸受によれば、潤滑油が流通するガイド溝が形成された内周面（すべり面）を備えることで、潤滑油の流通を促進でき、タービン軸と軸受との間に潤滑油が十分に供給される。そのため、潤滑油でタービン軸と軸受との間を潤滑して、その油膜でタービン軸と軸受との摩擦を低減できる。更に、ガイド溝に流通する潤滑油中の異物がタービン軸と軸受との間の隙間に侵入することを抑制する突起を備えることで、異物がタービン軸と軸受との間に入り込むことを抑制できる。そのため、異物の噛み込みによる軸受の摩耗などを低減でき、摩耗などによる破損などの発生を低減できる。また、突起は、タービン軸が挿通される貫通孔やガイド溝を軸受に形成する際の機械加工によって形成されたバリであることから、機械加工と同時に容易に形成でき、突起（バリ）の形成には、複雑かつ精密な加工精度も要求されないため、低コストで実現できる。軸受などの機械部品では、バリを除去することが通常であるが、上記過給機用軸受では、バリを残すことから、バリ取りの必要がなく、加工工数を削減できる。したがって、上記過給機用軸受は、機械加工する際に形成された突起（バリ）によって、軸受の内周面に形成されたガイド溝に流通する潤滑油中の異物がタービン軸と軸受との間に侵入することを抑制できる上、製造も容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】過給機の一例を示す概略断面図である。
【図２】実施形態に係る過給機用軸受を示す概略断面図である。
【図３】実施形態に係る過給機用軸受の一例を示す概略部分拡大図である。
【図４】実施形態に係る過給機用軸受の別の一例を示す概略部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係る過給機用軸受の具体例を説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。最初に、図１を参照して、過給機の概略を説明し、その後、図２〜図４を参照して、実施形態に係る過給機用軸受について詳細に説明する。
【００１２】
［実施形態］
＜過給機＞
図１に示す過給機Ｔは、図示しないエンジンの排気ガスを利用して圧縮した空気をエンジンに送り込む自動車用の排気タービン過給機（所謂、ターボチャージャ）である。過給機Ｔは、タービン軸１０と、軸受２０と、タービン軸１０及び軸受２０を収容するベアリングハウジング３０とを備える。
【００１３】
（タービン軸）
タービン軸１０は、両端にタービンホイール１１及びコンプレッサホイール１２が結合され、タービンホイール１１とコンプレッサホイール１２とを連結する。タービンホイール１１は、排気経路の途中（例えばエキゾーストマニホールド（図示略）よりも下流側）に設けられ、コンプレッサホイール１２は、吸気経路の途中（例えばインテークマニホールド（図示略）よりも上流側）に設けられる。排気経路に流れる排気ガスによってタービンホイール１１が回転することで、タービン軸１０が回転し、タービン軸１０を介してコンプレッサホイール１２が回転することによって、吸気経路の空気を圧縮してエンジンへ送り込む。
【００１４】
（軸受）
軸受２０は、タービン軸１０が挿通される貫通孔が形成された円筒状の部品であり、タービン軸１０を回転自在に支持する。軸受２０は、両端部の内径が中間部の内径より小さく（図２（Ａ）も参照）、タービン軸１０の外径とほぼ等しくなっており、両端部の内周面がタービン軸１０を支持する。つまり、軸受２０の両端部の内周面にすべり面が形成されている。軸受２０は、タービン軸１０が挿通された状態で、ベアリングハウジング３０に形成された軸受孔３１に収容されている。この例では、軸受２０は、セミフローティングメタルである。軸受２０の詳細な説明は後述する。
【００１５】
（ベアリングハウジング）
ベアリングハウジング３０は、タービン軸１０及び軸受２０を収容する軸受孔３１が形成されており、軸受２０を介して、タービン軸１０が軸受孔３１に回転自在に支持されている。ベアリングハウジング３０には、軸受孔３１に貫通し、軸受２０に潤滑油を供給する油供給路３３と、軸受２０を潤滑して排出された潤滑油を排出する油排出路３５が形成されている。軸受２０には、油供給路３３の出口開口に対向する位置に外周面から内周面に貫通する油孔２１が形成されており（図２（Ａ）も参照）、油供給路３３から軸受２０に供給された潤滑油は、油孔２１を通ってタービン軸１０と軸受２０との間に供給される。供給された潤滑油は、軸受２０の両端面側に流れて開口から排出され、油排出路３５に排出される。ベアリングハウジング３０の両側には、タービンホイール１１を収容するタービンハウジング４０と、コンプレッサホイール１２を収容するコンプレッサハウジング５０が接続されている。
【００１６】
＜軸受＞
以下、図２〜図４を参照しながら、過給機Ｔに備える軸受２０の詳細を説明する。図２において、右図（Ａ）は、軸受２０の中心軸を通り、軸方向に平行な面で切断した縦断面図であり、左図（Ｂ）は、右図（Ａ）におけるＢ−Ｂ線を通り、軸受２０の軸方向に垂直な面で切断した横断面図である。図３，図４は、タービン軸１０が挿通された軸受２０の横断面における１つのガイド溝２３が形成された部分近傍を拡大した図であり、理解を容易にするため、断面を示すハッチングを省略している。
【００１７】
（ガイド溝）
軸受２０は、図２（Ａ）に示すように、両端部において、潤滑油が流通するガイド溝２３が軸受２０の周方向に交差する方向に延びるように形成された内周面（すべり面）を備える。この例では、図２（Ｂ）に示すように、軸受２０の両端部のそれぞれの内周面（すべり面）に、両端面から軸方向に延びるガイド溝２３が周方向に等間隔に４つ形成されている。各ガイド溝２３は、軸受２０の周方向に直交する方向（換言すれば軸受２０の軸方向に平行な方向）に形成されている。各ガイド溝２３の断面形状は、略円弧状（より具体的には略半円形状）である。ガイド溝２３の本数や断面形状は、適宜変更可能である。例えば、ガイド溝２３の断面形状を略三角形状や略矩形状、略逆台形状としたり、略楕円弧状、略半楕円形状としたりすることができる。
【００１８】
ガイド溝２３には、油孔２１を通ってタービン軸１０と軸受２０との間に供給された潤滑油が流通する（図１も参照）。タービン軸１０が回転すると、その回転に伴って、タービン軸１０の周囲に回転方向に沿った流れが発生し、その周方向の流れによって、ガイド溝２３から軸受２０の内周面側に潤滑油が流出してタービン軸１０と軸受２０との間に入り込み、油膜が形成される。潤滑油は、ガイド溝２３を通って軸受２０の両端面側に流れ、端面開口から排出される。ガイド溝２３は、潤滑油の流通を促進すると共に、潤滑油中の異物を流れ易くすることから、ガイド溝２３により、通油性と共に異物の排出性も向上する。そのため、タービン軸１０と軸受２０との間に潤滑油が十分に供給され油膜が形成され易く、すべり面の潤滑性が向上する他、異物の滞留や付着を抑制して、異物による潤滑油の詰まりを抑制できる。
【００１９】
（突起）
更に、軸受２０は、図３，図４に示すように、軸受２０の内周面（すべり面）２２とガイド溝２３の壁面とがなす角部２４ｆ，２４ｂのうち、タービン軸１０の回転方向前方側の角部２４ｆに形成された突起２５を備える。突起２５は、ガイド溝２３に流通する潤滑油中の異物ｆがタービン軸１０と軸受２０との間の隙間に侵入することを抑制する。突起２５としては、図３に示すような、角部２４ｆにおけるガイド溝２３の壁面から軸受２０の内周面２２の接線方向に突出する突起２５ａや、図４に示すような、角部２４ｆにおける軸受２０の内周面２２からガイド溝２３の壁面の接線方向に突出する突起２５ｂが挙げられる。
【００２０】
ここで、突起２５による異物の侵入抑制メカニズムについて説明する。上述したように、タービン軸１０が回転すると、タービン軸１０の回転方向（図３，図４中、白抜き矢印で示す）に沿った周方向の流れ（図３，図４中、細線矢印で示す）が発生し、それに伴いガイド溝２３内にも、壁面に沿ってタービン軸１０の回転方向後方側の角部２４ｂから前方側の角部２４ｆに向かう周方向の流れが生じる。そのため、ガイド溝２３の潤滑油中に異物ｆが混入していると、上記流れによって異物ｆがガイド溝２３の壁面に沿って移動し、ガイド溝２３の角部２４ｆ側から軸受２０の内周面２２側に異物ｆが潤滑油と一緒に流出しようとする。角部２４ｆから軸受２０の内周面２２の接線方向に突出する図３に示す突起２５ａの場合、突起２５ａによってガイド溝２３から異物ｆが流出することが阻止され、タービン軸１０と軸受２０との間に異物ｆが侵入することを抑制する。角部２４ｆからガイド溝２３の壁面の接線方向に突出する図４に示す突起２５ｂの場合、軸受２０の内周面２２において突起２５ｂの形成箇所ではタービン軸１０との間隔が狭く、突起２５ｂによってガイド溝２３から内周面２２側への異物ｆの移動が阻止され、タービン軸１０と軸受２０との間に異物ｆが侵入することを抑制する。
【００２１】
また、突起２５は、機械加工によって形成されたバリである。機械加工としては、切削加工や研削加工が挙げられる。以下、突起２５の形成方法について説明する。
【００２２】
角部２４ｆから軸受２０の内周面２２の接線方向に突出する図３に示す突起２５ａ（バリ）を形成する場合、軸受２０にガイド溝２３を形成した後、軸受２０の内周面２２を機械加工すると共に、内周面２２に対してその加工方向をタービン軸１０の回転方向と反対方向（図３でいえば、時計回り）にする。具体的には、例えば、以下のような形成方法が挙げられる。貫通孔が形成された円筒状の軸受素材にガイド溝２３を形成する。ガイド溝２３の形成は、例えばエンドミルなどの回転切削工具を用いて切削加工することで形成することが挙げられる。そして、ガイド溝２３を形成した後、軸受素材の内周面を、例えばドリルやエンドミル、リーマなどの回転切削工具を用いて切削加工する。その際、回転切削工具の回転方向をタービン軸１０の回転方向と反対方向にすることで、内周面２２に対して加工方向がタービン軸１０の回転方向と反対方向になり、軸受２０の内周面２２の接線方向に突出するバリ（突起２５ａ）が角部２４ｆに形成される。切削加工の場合、軸受素材の内周面を、例えばバイトなどの旋削工具を用いて旋削加工してもよい。この場合、軸受素材をタービン軸１０の回転方向と同じ方向に回転させながら旋削加工することで、内周面２２に対して加工方向がタービン軸１０の回転方向と反対方向になる。或いは、軸受素材の内周面を、例えば砥石やヤスリなどの研削工具を用いて研削加工することが挙げられる。この場合、研削工具をタービン軸１０の回転方向と反対方向に回転又は移動させながら研削加工することで、内周面２２に対して加工方向がタービン軸１０の回転方向と反対方向になる。その他の形成方法としては、円柱状の軸受素材の両端部に、中心軸の同一円周上に軸方向にガイド溝２３となる穴を切削加工して形成した後、その穴のガイド溝２３となる部分を残して、中心軸方向に貫通孔を切削加工して形成することが挙げられる。そして、貫通孔を形成する際、切削工具をタービン軸１０の回転方向と反対方向に回転させながら切削加工することで、内周面２２に対して加工方向がタービン軸１０の回転方向と反対方向になる。
【００２３】
角部２４ｆからガイド溝２３の壁面の接線方向に突出する図４に示す突起２５ｂ（バリ）を形成する場合、貫通孔が形成された円筒状の軸受２０にガイド溝２３を形成する際、ガイド溝２３の壁面を機械加工すると共に、壁面に対してその加工方向をタービン軸１０の回転方向と同じ方向（図４でいえば、反時計回り）にする。具体的には、ガイド溝２３の壁面を、回転切削工具を用いて切削加工する。その際、回転切削工具の回転方向をタービン軸１０の回転方向と同じ方向にすることで、壁面に対して加工方向がタービン軸１０の回転方向と同じ方向になり、ガイド溝２３の壁面の接線方向に突出するバリ（突起２５ｂ）が角部２４ｆに形成される。或いは、ガイド溝２３の壁面を、研削工具を用いて研削加工し、その際、研削工具をタービン軸１０の回転方向と同じ方向に回転又は移動させながら研削加工することで、壁面に対して加工方向がタービン軸１０の回転方向と同じ方向になる。
【００２４】
上述した実施形態に係る過給機用軸受２０は、以下の効果を奏することができる。
【００２５】
潤滑油が流通するガイド溝２３が形成された内周面（すべり面）を備えることで、ガイド溝２３により通油性と共に異物の排出性が向上するため、タービン軸１０と軸受２０との間の潤滑性が向上する他、異物の滞留や付着を抑制できる。
【００２６】
更に、タービン軸１０の回転方向前方側の角部２４ｆに突起２５（突起２５ａ，２５ｂ）を備え、この突起２５がガイド溝２３に流通する潤滑油中の異物ｆがタービン軸１０と軸受２０との間の隙間に侵入することを抑制することから、異物ｆがタービン軸１０と軸受２０との間に入り込むことを抑制できる。そのため、異物ｆの噛み込みによる軸受２０の摩耗などを低減でき、摩耗などによる破損などの発生を低減できる。また、突起２５は、軸受２０を製造する際に、軸受２０の内周面２２やガイド溝２３の壁面を機械加工することによって形成されたバリであることから、機械加工と同時に容易に形成でき、低コストで実現できる。加えて、突起２５をバリによって形成することから、バリ取りの必要がなく、加工工数を削減できる。
【００２７】
突起２５は、機械加工によって形成されたバリであるため、過給機を使用しているうちに摩耗により消滅する程度のものであり、軸受としての機能に与える影響も小さい。特に、角部２４ｆからガイド溝２３の壁面の接線方向に突出する図４に示す突起２５ｂの場合、摩滅し易い。一般に、自動車では、エンジンと過給機の潤滑油を共用しており、エンジンの使用初期において、金属摩耗紛が発生し易く、異物ｆとして金属摩耗紛が潤滑油に混入し易い。そのため、使用初期において、タービン軸１０と軸受２０との間に異物ｆが侵入する確率が高く、異物ｆの噛み込みが発生し易い。つまり、使用初期において、タービン軸１０と軸受２０との間への異物ｆの侵入を抑制することが効果的である。したがって、使用によって経時的に突起２５が摩滅するようなことがあっても、使用初期において、突起２５により異物ｆの侵入を抑制することから効果が高い。
【００２８】
上述した実施形態では、軸受がセミフローティングメタルである場合について説明したが、軸受はフルフローティングメタルであってもよい。
【００２９】
本発明は、これらの例示に限定されず、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の過給機用軸受は、自動車用の過給機に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００３１】
Ｔ  過給機
１０  タービン軸
１１  タービンホイール    １２  コンプレッサホイール
２０  軸受
２１  油孔    ２２  内周面（すべり面）
２３  ガイド溝    ２４ｆ，２４ｂ  角部
２５，２５ａ，２５ｂ  突起（バリ）
３０  ベアリングハウジング
３１  軸受孔
３３  油供給路    ３５  油排出路
４０  タービンハウジング    ５０  コンプレッサハウジング
ｆ  異物
【図１】
2016114221.tif 000003
【図２】
2016114221.tif 000004
【図３】
2016114221.tif 000005
【図４】
2016114221.tif 000006