(57)【要約】【課題】油路の確保が簡単なスラスト軸受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】スラスト軸受４は、軸方向一面に油溝４０３を有する軸受本体４０と、軸方向一面に配置され、回転する相手部材５３に摺接し、油溝４０３の少なくとも一部を軸方向外側から覆う第一摺動部材４１と、を備える。ターボチャージャ１は、上記スラスト軸受４を備える。【選択図】図２
2017133634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向一面に油溝を有する軸受本体と、
前記軸方向一面に配置され、回転する相手部材に摺接し、前記油溝の少なくとも一部を軸方向外側から覆う第一摺動部材と、
を備えるスラスト軸受。
【請求項２】
前記油溝は、潤滑油が供給される上流端と、前記上流端よりも前記軸受本体の径方向内側に配置される下流端と、を有し、
前記第一摺動部材は、前記下流端を覆い前記上流端を覆わない請求項１に記載のスラスト軸受。
【請求項３】
前記軸受本体は、前記相手部材が挿通される挿通孔を有し、
前記下流端は、前記挿通孔に開口する請求項２に記載のスラスト軸受。
【請求項４】
前記軸受本体の軸方向他面に配置され、前記相手部材に摺接する第二摺動部材を備え、
前記軸受本体は、自身を軸方向に貫通し、前記油溝の前記下流端に連通する本体油孔を有し、
前記第一摺動部材は、自身を軸方向に貫通し、前記油溝の前記下流端に連通する第一油孔を有し、
前記第二摺動部材は、自身を軸方向に貫通し、前記本体油孔の下流端に連通する第二油孔を有する請求項２に記載のスラスト軸受。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のスラスト軸受を備えるターボチャージャであって、
前記相手部材は、コンプレッサインペラとタービンインペラとを連結する回転軸の外周面に取り付けられ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、流体動圧軸受タイプのスラスト軸受、および当該スラスト軸受を備えるターボチャージャに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示すターボチャージャのスラスト軸受は、挿通孔と油孔とを備えている。挿通孔は、スラスト軸受の径方向中心に配置されている。挿通孔は、スラスト軸受を軸方向に貫通している。挿通孔には、スラストカラーが挿通されている。油孔は、ターボチャージャのベアリングハウジングの油路と、挿通孔の内周面と、を連通している。油孔の上流端は、スラスト軸受の軸方向一面に開設されている。油孔の下流端は、挿通孔の内周面に開設されている。油孔は、スラスト軸受の軸方向一面の面方向に対して、斜め方向に延在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３１５１１３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、同文献記載のスラスト軸受の場合、油孔を斜め方向に延在させる必要がある。このため、油孔の加工（スラスト軸受に対する油孔の穿設作業）が難しい。したがって、スラスト軸受に対する油路の確保が困難である。特に、スラスト軸受の軸方向厚みが小さい場合は、スラスト軸受の軸方向一面の面方向に対する油孔の傾斜角度が小さくなる。このため、一段と、油路の確保が困難である。そこで、本発明は、油路の確保が簡単なスラスト軸受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、本発明のスラスト軸受は、軸方向一面に油溝を有する軸受本体と、前記軸方向一面に配置され、回転する相手部材に摺接し、前記油溝の少なくとも一部を軸方向外側から覆う第一摺動部材と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明のターボチャージャは、上記スラスト軸受を備えるターボチャージャであって、前記相手部材は、コンプレッサインペラとタービンインペラとを連結する回転軸の外周面に取り付けられ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】
本発明のスラスト軸受およびターボチャージャの油溝は、軸受本体の軸方向一面に配置されている。このため、油溝の加工（軸受本体に対する油溝の凹設作業）が簡単である。したがって、油路の確保が簡単である。また、油溝は、軸受本体の軸方向一面の面方向に延在している。このため、スラスト軸受の軸方向厚みが小さい場合であっても、油路の確保が簡単である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態であるターボチャージャの軸方向断面図である。
【図２】本発明の一実施形態であるスラスト軸受の斜視分解図である。
【図３】図１の枠ＩＩＩ内の拡大図である。
【図４】その他の実施形態のスラスト軸受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、本発明のスラスト軸受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。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２に、本実施形態のスラスト軸受の斜視分解図を示す。図３に、図１の枠ＩＩＩ内の拡大図を示す。
【００１１】
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、スラスト軸受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。
【００１２】
ベアリングハウジング９０の内部には、水路９００と、油路９０１ａ、９０１ｂと、軸受収容部９０２ａ、９０２ｂと、が形成されている。水路９００には、冷却水が流れている。油路９０１ａ、９０１ｂには、潤滑油が流れている。油路９０１ａの下流端は、ジャーナル軸受３側とスラスト軸受４側とに分岐している。冷却水と潤滑油とは、水路９００と油路９０１ａとの間の隔壁を介して、熱交換を行っている。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、ベアリングハウジング９０の前面に凹設されている。
【００１３】
ジャーナル軸受３は、滑り軸受である。ジャーナル軸受３は、軸受収容部９０２ａに収容されている。スラスト軸受４は、軸受収容部９０２ｂに収容されている。スラスト軸受４の構成については、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。
【００１４】
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、スラストカラー５３と、カラーターボシールリング５４と、を備えている。
【００１５】
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。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。
【００１６】
スラストカラー５３は、回転軸５０の外周面に取り付けられている。スラストカラー５３は、スラスト軸受４により、前後方向（軸方向）から、回転可能に支持されている。図２、図３に示すように、スラストカラー５３は、カラー本体５３０と、フランジ部５３１と、を備えている。カラー本体５３０は、後端（軸方向一端）にフランジ部５３０ａを有する円筒状を呈している。フランジ部５３０ａの前面は、回転面５３０ｂである。フランジ部５３１は、カラー本体５３０の前端（軸方向他端）に固定されている。フランジ部５３１の後面は、回転面５３１ｂである。
【００１７】
潤滑油Ｏは、油路９０１ａを経由して、ジャーナル軸受３、スラスト軸受４に供給される。ジャーナル軸受３、スラスト軸受４において使用された潤滑油Ｏは、油路９０１ｂを経由して、ベアリングハウジング９０から排出される。
【００１８】
＜スラスト軸受の構成＞
次に、本実施形態のスラスト軸受の構成について説明する。図２、図３に示すように、スラスト軸受４は、軸受本体４０と、第一摺動部材４１と、第二摺動部材４２と、を備えている。
【００１９】
軸受本体４０は、鋼製であって、外周縁の一部が欠けた円板状を呈している。軸受本体４０は、挿通孔４００と、第一凹部４０１と、第二凹部４０２と、油溝４０３と、を備えている。挿通孔４００は、軸受本体４０を前後方向に貫通している。挿通孔４００には、スラストカラー５３のカラー本体５３０が、回転可能に挿通されている。第一凹部４０１は、軸受本体４０の後面（軸方向一面）に凹設されている。第一凹部４０１は、円環状であって、挿通孔４００の後側開口の周囲に配置されている。第二凹部４０２は、軸受本体４０の前面（軸方向他面）に凹設されている。第二凹部４０２は、円環状であって、挿通孔４００の前側開口の周囲に配置されている。油溝４０３は、軸受本体４０の後面に凹設されている。油溝４０３は、上下方向（軸受本体４０の径方向）に延在している。油溝４０３の溝幅方向の断面は、Ｃ字状を呈している。油溝４０３は、第一凹部４０１よりも、前後方向深さが大きい。油溝４０３の上端（径方向外端）は、上流端４０３ａである。上流端４０３ａは、油路９０１ａに連通している。上流端４０３ａは、第一凹部４０１の径方向外側に配置されている。油溝４０３の下端（径方向内端）は、下流端４０３ｂである。下流端４０３ｂは、挿通孔４００に開口している。
【００２０】
第一摺動部材４１は、銅合金製であって、円環状を呈している。第一摺動部材４１は、軸受本体４０の第一凹部４０１に圧入されている。第一摺動部材４１は、油溝４０３の径方向内側部分を、後側から覆っている。第一摺動部材４１の後面は、摺動面４１０である。摺動面４１０は、回転面５３０ｂに、油膜を介して摺接している。摺動面４１０には、テーパ部とランド部とが形成されている。
【００２１】
第二摺動部材４２は、銅合金製であって、円環状を呈している。第二摺動部材４２は、軸受本体４０の第二凹部４０２に圧入されている。第二摺動部材４２の前面は、摺動面４２０である。摺動面４２０は、回転面５３１ｂに、油膜を介して摺接している。摺動面４２０には、テーパ部とランド部とが形成されている。
【００２２】
＜潤滑油の流れ＞
次に、本実施形態のスラスト軸受における潤滑油の流れについて説明する。図１に示す回転軸５０が回転すると、図２、図３に示すスラストカラー５３も回転する。一方、スラスト軸受４は回転しない。このため、図３に示すように、摺動面４１０に対して、回転面５３０ｂが回転する。並びに、摺動面４２０に対して、回転面５３１ｂが回転する。
【００２３】
図３に矢印で示すように、潤滑油Ｏは、油路９０１ａ、油溝４０３を経由して、挿通孔４００の内周面に供給される。潤滑油Ｏは、挿通孔４００の内周面と、スラストカラー５３の外周面と、の間の隙間を、流動する。潤滑油Ｏは、前側と後側とに分流する。潤滑油Ｏの後側の分流は、摺動面４１０と回転面５３０ｂとの摺動界面に油膜を形成する。潤滑油Ｏの前側の分流は、摺動面４２０と回転面５３１ｂとの摺動界面に油膜を形成する。
【００２４】
＜作用効果＞
次に、本実施形態のスラスト軸受およびターボチャージャの作用効果について説明する。油溝４０３は、軸受本体４０の後面に配置されている。このため、図３に点線で示すようにスラスト軸受４に油孔αを穿設する場合と比較して、油溝４０３の加工（軸受本体４０に対する油溝４０３の凹設作業）が簡単である。したがって、油路の確保が簡単である。また、油溝４０３の加工コスト、延いてはスラスト軸受４の製造コストを削減することができる。
【００２５】
また、油溝４０３は、軸受本体４０の後面の面方向（前後方向に対して直交する方向）に延在している。このため、スラスト軸受４の前後方向厚みが小さい場合であっても、油路の確保が簡単である。また、図３に点線で示す油孔αと比較して、油溝４０３は加工が簡単である。このため、油溝４０３の設計の自由度（溝長方向の形状、溝幅方向の形状、配置、本数などの自由度）が高い。
【００２６】
また、第一摺動部材４１は、油溝４０３の上流端４０３ａを覆っていない。このため、油路９０１ａから上流端４０３ａに、潤滑油Ｏを供給することができる。また、第一摺動部材４１は、油溝４０３の径方向内側部分を、後側から封止している。このため、第一摺動部材４１により、油溝４０３の径方向内側部分に、疑似的に油孔を配置することができる。また、油溝４０３の下流端４０３ｂは、挿通孔４００に開口している。このため、油溝４０３から挿通孔４００に、潤滑油Ｏを供給することができる。
【００２７】
また、従来のスラスト軸受は一体物だった。並びに、従来のスラスト軸受の場合、摺動性を確保するために、スラスト軸受の全体が、高価な銅合金製だった。これに対して、本実施形態のスラスト軸受４は、複数の部材（軸受本体４０、第一摺動部材４１、第二摺動部材４２）から構成されている。このため、摺動性の確保が必要な第一摺動部材４１、第二摺動部材４２だけを、高価な銅合金製とすればよい。したがって、摺動性の確保が不要であり、かつスラスト軸受４のうち大きな体積を占める軸受本体４０を、安価な鋼製とすることができる。よって、スラスト軸受４の製造コストを削減することができる。
【００２８】
＜その他＞
以上、本発明のスラスト軸受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。
【００２９】
図４に、その他の実施形態のスラスト軸受の軸方向部分断面図を示す。なお、図３と対応する部位については、同じ符号で示す。図４に示すように、軸受本体４０は、本体油孔４０４を備えている。本体油孔４０４は、軸受本体４０を前後方向に貫通している。本体油孔４０４は、挿通孔４００の上側（径方向外側）に、並設されている。本体油孔４０４は、油溝４０３の下流端４０３ｂに連通している。第一摺動部材４１は、第一油孔４１１を備えている。第一油孔４１１は、第一摺動部材４１を前後方向に貫通している。第一油孔４１１は、油溝４０３の下流端４０３ｂに連通している。第二摺動部材４２は、第二油孔４２１を備えている。第二油孔４２１は、第二摺動部材４２を前後方向に貫通している。第二油孔４２１は、本体油孔４０４の下流端に連通している。
【００３０】
図４に示すスラスト軸受４によると、挿通孔４００の内周面と、スラストカラー５３の外周面と、の間の隙間を経由することなく、潤滑油Ｏを、摺動面４１０と回転面５３０ｂとの摺動界面に供給することができる。並びに、潤滑油Ｏを、摺動面４２０と回転面５３１ｂとの摺動界面に供給することができる。
【００３１】
第一摺動部材４１、第二摺動部材４２を形成する材料は特に限定しない。例えば、金属（銅合金、アルミニウム合金など）、樹脂などの摺動材であってもよい。軸受本体４０を形成する材料は特に限定しない。上記摺動材以外の材料であって、かつ上記摺動材よりも安価な材料（鉄など）であってもよい。
【００３２】
第一凹部４０１に対する第一摺動部材４１の固定方法は特に限定しない。例えば、圧入、接着、溶接などであってもよい。第二凹部４０２に対する第二摺動部材４２の固定方法についても同様である。
【００３３】
軸受本体４０の挿通孔４００の径方向の断面形状は特に限定しない。スラストカラー５３を軸方向から挿入可能な無端環状であってもよい。また、スラストカラー５３を径方向から挿入可能な有端環状（Ｃ字状）であってもよい。
【００３４】
油溝４０３の溝長方向の形状は特に限定しない。直線状、折れ線状、曲線状などであってもよい。また、油溝４０３の延在方向は特に限定しない。径方向、周方向、渦方向（径方向と周方向とが合成された方向）などであってもよい。単一の油溝４０３における、上流端４０３ａ、下流端４０３ｂの配置数は特に限定しない。油溝４０３が途中で分岐していてもよい。油溝４０３の本数は特に限定しない。
【００３５】
油溝４０３の溝幅方向の断面形状は特に限定しない。Ｃ字状、Ｕ字状、Ｖ字状、多角形（四角形、五角形など）状などであってもよい。油溝４０３の溝幅方向の断面積は特に限定しない。油溝４０３の全長に亘って断面積が一定でもよい。また、油溝４０３の途中で断面積が変化していてもよい。例えば、油溝４０３の前後方向深さを、下流側に向かって深くなるように設定してもよい。
【００３６】
軸受本体４０に対する油溝４０３の加工方法は特に限定しない。プレス成形、切削などであってもよい。スラストカラー５３は、一体物であってもよい。第一摺動部材４１を、油溝４０３の上流端４０３ａ以外の部分を覆うように、配置してもよい。第一摺動部材４１の前面に、油溝４０３と合体可能な油溝を凹設してもよい。第二摺動部材４２は配置しなくてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１：ターボチャージャ、３：ジャーナル軸受、４：スラスト軸受、４０：軸受本体、４００：挿通孔、４０１：第一凹部、４０２：第二凹部、４０３：油溝、４０３ａ：上流端、４０３ｂ：下流端、４０４：本体油孔、４１：第一摺動部材、４１０：摺動面、４１１：第一油孔、４２：第二摺動部材、４２０：摺動面、４２１：第二油孔、５：回転部、５０：回転軸、５１：コンプレッサインペラ、５２：タービンインペラ、５３：スラストカラー、５３０：カラー本体、５３０ａ：フランジ部、５３０ｂ：回転面、５３１：フランジ部、５３１ｂ：回転面、５４：カラーターボシールリング、９０：ベアリングハウジング、９００：水路、９０１ａ：油路、９０１ｂ：油路、９０２ａ：軸受収容部、９０２ｂ：軸受収容部、９１：コンプレッサハウジング、９２：タービンハウジング、Ｏ：潤滑油
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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