(57)【要約】【課題】摺動界面から異物が排出されやすいジャーナル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】ジャーナル軸受３は、相手部材５０が回転可能に挿通される筒状の軸受本体３０と、軸受本体３０の内周面３１に配置され油膜を介して相手部材５０の外周面に摺接する摺動面３２と、を備える。摺動面３２は、周方向に延在し、軸方向から見て真下位置を通過する複数の第一油溝３３ａ〜３３ｋと、軸方向に延在し、複数の第一油溝３３ａ〜３３ｋ同士を互いに連結し、軸方向から見て真下位置以外の位置を通過する第二油溝３４ａ〜３４ｆと、を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相手部材が回転可能に挿通される筒状の軸受本体と、前記軸受本体の内周面に配置され油膜を介して前記相手部材の外周面に摺接する摺動面と、を備えるジャーナル軸受であって、
前記摺動面は、
周方向に延在し、軸方向から見て真下位置を通過する複数の第一油溝と、
軸方向に延在し、複数の前記第一油溝同士を互いに連結し、軸方向から見て前記真下位置以外の位置を通過する第二油溝と、
を有することを特徴とするジャーナル軸受。
【請求項２】
前記第一油溝は、前記摺動面の周方向全長に亘って延在する請求項１に記載のジャーナル軸受。
【請求項３】
前記第二油溝は、前記摺動面の軸方向全長に亘って延在する請求項１または請求項２に記載のジャーナル軸受。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のジャーナル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、回転軸を径方向から摺動可能に支持するジャーナル軸受、および当該ジャーナル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のターボチャージャは、滑り軸受を備えている。滑り軸受の摺動面は、回転軸を支持している。摺動面には、油溝が凹設されている。油溝は、摺動面を螺旋状に延在している。潤滑油は、軸方向内側から軸方向外側に向かって、油溝を螺旋状に流動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１５８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
滑り軸受と回転軸との摺動に伴って、油溝に異物（例えば、回転軸のバリなど）が入り込む場合がある。異物は、潤滑油と共に、軸方向内側から軸方向外側に向かって、油溝を流動する。ところが、油溝は、螺旋状に延在している。このため、油溝、言い換えると滑り軸受と回転軸との摺動界面から、異物が排出されにくい。そこで、本発明は、摺動界面から異物が排出されやすいジャーナル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、本発明のジャーナル軸受は、相手部材が回転可能に挿通される筒状の軸受本体と、前記軸受本体の内周面に配置され油膜を介して前記相手部材の外周面に摺接する摺動面と、を備えるジャーナル軸受であって、前記摺動面は、周方向に延在し、軸方向から見て真下位置を通過する複数の第一油溝と、軸方向に延在し、複数の前記第一油溝同士を互いに連結し、軸方向から見て前記真下位置以外の位置を通過する第二油溝と、を有す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、上記ジャーナル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であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のジャーナル軸受およびターボチャージャによると、ジャーナル軸受の第一油溝は、周方向に延在している。第一油溝は、軸方向から見て真下位置を通過するように、摺動面に配置されている。このため、相手部材停止時に、第一油溝の真下位置に、潤滑油を貯留することができる。したがって、相手部材始動時に、貯留されている潤滑油を、摺動面に供給することができる。よって、相手部材始動時であっても、ジャーナル軸受と相手部材との摺動界面に、油膜を形成しやすくなる。
【０００８】
本発明のジャーナル軸受およびターボチャージャによると、ジャーナル軸受の第二油溝は、軸方向に延在している。第二油溝は、軸方向から見て真下位置を通過しないように、摺動面に配置されている。このため、相手部材停止時に、第一油溝に貯留されている潤滑油が、第二油溝を介して、第一油溝から漏出するのを、抑制することができる。また、相手部材回転時に、第一油溝に入り込んだ異物（例えば、相手部材のバリなど）を、第二油溝を介して、第一油溝から排出することができる。よって、ジャーナル軸受と相手部材との摺動界面から異物が排出されやすい。
【０００９】
また、本発明のジャーナル軸受およびターボチャージャによると、第一油溝、第二油溝が配置されている分だけ、摺動面の摺動面積が小さくなる。このため、摺動時の摺動抵抗を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のターボチャージャの一実施形態となる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】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向断面図である。
【図４】本発明のジャーナル軸受の一実施形態となるジャーナル軸受の内周面の展開図である。
【図５】（ａ）は、その他の実施形態（その１）のジャーナル軸受の内周面の展開図である。（ｂ）は、その他の実施形態（その２）のジャーナル軸受の内周面の展開図である。
【図６】その他の実施形態（その３）のジャーナル軸受の径方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明のジャーナル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。
【００１２】
＜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。
【００１３】
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。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。
【００１４】
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。ジャーナル軸受３の構成については、後で詳しく説明する。スラスト軸受４は、軸受収容部９０２ｂに収容されている。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。
【００１５】
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、を備えている。
【００１６】
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。
【００１７】
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、軸方向から、回転可能に支持されている。
【００１８】
潤滑油は、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。
【００１９】
＜ジャーナル軸受の構成＞
次に、本実施形態のジャーナル軸受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３に、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向断面図を示す。図４に、本実施形態のジャーナル軸受の内周面の展開図を示す。
【００２０】
図３、図４において、ジャーナル軸受３の中心軸Ａ（径方向中心）に対して、０°位置は真下位置に、９０°位置は真左位置に、１８０°位置は真上位置に、２７０°位置は真右位置に、各々対応している。
【００２１】
ジャーナル軸受３は、円筒状の軸受本体３０を備えている。軸受本体３０には、回転軸５０が、自身の軸周りに回転可能に挿通されている。軸受本体３０には、油孔３００が配置されている。油孔３００は、軸受本体３０の１８０°位置を、径方向に貫通している。油孔３００の上流端は、油路９０１ａに連通している。軸受本体３０は、回り止め用のピン（図略）により、軸受収容部９０２ａに固定されている。軸受本体３０の内周面３１の前後方向（軸方向）両端には、一対の摺動面３２が配置されている。一対の摺動面３２は、油孔３００の前後方向両側に配置されている。摺動面３２は、油膜を介して、回転軸５０の外周面に摺接している。
【００２２】
前側の摺動面３２は、複数の第一油溝３３ａ〜３３ｅと、第二油溝３４ａと、を備えている。第一油溝３３ａ〜３３ｅは、周方向に円環状に延在している。すなわち、第一油溝３３ａ〜３３ｅは、摺動面３２の周方向全長に亘って延在している。第一油溝３３ａ〜３３ｅは、前側または後側（軸方向）から見て、０°位置を通過している。第一油溝３３ａ〜３３ｅの溝幅方向断面は、Ｃ字状を呈している。
【００２３】
第二油溝３４ａは、前後方向に直線状に延在している。第二油溝３４ａは、摺動面３２の前後方向全長に亘って延在している。第二油溝３４ａは、複数の第一油溝３３ａ〜３３ｅ同士を、互いに連結している。第二油溝３４ａは、前側または後側から見て、３０°位置すなわち０°位置以外の位置を通過している。第二油溝３４ａの溝幅方向断面は、Ｃ字状を呈している。後側の摺動面３２の構成は、前側の摺動面３２の構成と、同じである。後側の摺動面３２の配置は、前側の摺動面３２の配置と、前後方向に対象である。
【００２４】
＜ジャーナル軸受の動き＞
次に、本実施形態のジャーナル軸受の動きについて説明する。ターボチャージャ１の駆動時、すなわち回転軸５０の回転時において、潤滑油Ｏは、油路９０１ａ、油孔３００を介して、軸受本体３０の内周面３１と、回転軸５０の外周面と、の隙間に供給される。潤滑油Ｏは、前後方向両側に分流し、前後一対の摺動面３２に供給される。当該潤滑油Ｏにより、摺動面３２と、回転軸５０の外周面と、の摺動界面（以下、「摺動界面」と略称する。）に、油膜（図略）が形成される。潤滑油Ｏは、回転軸５０の回転に伴って、第一油溝３３ａ〜３３ｅの周方向全長に行き渡る。また、潤滑油Ｏは、第二油溝３４ａを流動する。
【００２５】
ここで、潤滑油Ｏは、回転軸５０の回転に伴って、第一油溝３３ａ〜３３ｅの周方向全長に行き渡っている。すなわち、潤滑油Ｏは、０°位置以外の位置にまで到達している。このため、第二油溝３４ａが３０°位置（０°位置以外の位置）に配置されているにもかかわらず、潤滑油Ｏは、第二油溝３４ａを流動することができる。
【００２６】
摺動界面に介在する異物（例えば、回転軸５０のバリなど）は、第一油溝３３ａ〜３３ｅに入り込む。第一油溝３３ａ〜３３ｅに入り込んだ異物は、潤滑油Ｏの流れに乗って、第二油溝３４ａに流れ込む。第二油溝３４ａに流れ込んだ異物は、潤滑油Ｏの流れに乗って、第二油溝３４ａの前端または後端（軸方向端）から、摺動面３２の外部に排出される。
【００２７】
一例として、第一油溝３３ａ〜３３ｅのうち中央の第一油溝３３ｃに入り込んだ異物は、前側に連なる第二油溝３４ａを介して、前側に隣り合う第一油溝３３ｄに流れ込む。第一油溝３３ｄに流れ込んだ異物は、前側に連なる第二油溝３４ａを介して、前側に隣り合う第一油溝３３ｅに流れ込む。第一油溝３３ｅに流れ込んだ異物は、前側に連なる第二油溝３４ａの前端から、摺動面３２の外部に排出される。勿論、本例において、異物が、第二油溝３４ａの後端から、摺動面３２の外部に排出される場合もある。
【００２８】
ターボチャージャ１が停止すると、摺動界面の潤滑油Ｏは、自重により、摺動面３２の軸方向両端から、摺動面３２の外部に流れ落ちる。流れ落ちた潤滑油Ｏは、油路９０１ｂからベアリングハウジング９０の外部に排出される。
【００２９】
しかしながら、摺動界面に油膜を形成していた潤滑油Ｏが、全量、摺動面３２から排出される訳ではない。図３、図４（ハッチング部分）に示すように、ターボチャージャ１が停止すると、摺動界面の潤滑油Ｏの一部は、自重により、第一油溝３３ａ〜３３ｅの０°位置付近に合流する。このように、ターボチャージャ１が停止しても、潤滑油Ｏの一部は、第一油溝３３ａ〜３３ｅの０°位置付近に貯留される。なお、第二油溝３４ａは、３０°位置（貯留された潤滑油Ｏの液面よりも上側の位置）に配置されている。このため、貯留された潤滑油Ｏは、第二油溝３４ａに流入しない。
【００３０】
この状態からターボチャージャ１が始動すると、油孔３００から摺動面３２への潤滑油Ｏの供給に先駆けて、第一油溝３３ａ〜３３ｅに貯留されていた潤滑油Ｏが、回転軸５０の回転に伴って、摺動面３２に供給される。このため、始動直後であっても、速やかに、摺動界面に油膜を形成することができる。
【００３１】
＜作用効果＞
次に、本実施形態のジャーナル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。本実施形態のジャーナル軸受３およびターボチャージャ１によると、ジャーナル軸受３の第一油溝３３ａ〜３３ｅは、周方向に延在している。第一油溝３３ａ〜３３ｅは、軸方向から見て真下位置を通過するように、摺動面３２に配置されている。このため、回転軸５０の停止時に、第一油溝３３ａ〜３３ｅの真下位置に、潤滑油Ｏを貯留することができる。したがって、回転軸５０の始動時に、貯留されている潤滑油Ｏを、摺動面３２に供給することができる。よって、回転軸５０の始動時であっても、摺動界面に油膜を形成しやすくなる。
【００３２】
本実施形態のジャーナル軸受３およびターボチャージャ１によると、ジャーナル軸受３の第二油溝３４ａは、軸方向に延在している。第二油溝３４ａは、軸方向から見て真下位置を通過しないように、摺動面３２に配置されている。このため、回転軸５０の停止時に、第一油溝３３ａ〜３３ｅに貯留されている潤滑油Ｏが、第二油溝３４ａを介して、第一油溝３３ａ〜３３ｅから漏出するのを、抑制することができる。また、回転軸５０の回転時に、第一油溝３３ａ〜３３ｅに入り込んだ異物を、第二油溝３４ａを介して、第一油溝３３ａ〜３３ｅから排出することができる。よって、摺動界面から異物が排出されやすい。
【００３３】
また、本実施形態のジャーナル軸受３およびターボチャージャ１によると、第一油溝３３ａ〜３３ｅ、第二油溝３４ａが配置されている分だけ、摺動面３２の摺動面積が小さくなる。このため、摺動時の摺動抵抗を小さくすることができる。
【００３４】
また、第一油溝３３ａ〜３３ｅは、摺動面３２の周方向全長に亘って延在している。このため、摺動面３２の周方向一部だけに第一油溝３３ａ〜３３ｅが配置されている場合と比較して、周方向における摺動抵抗のばらつきを小さくすることができる。
【００３５】
また、第二油溝３４ａは、摺動面３２の軸方向全長に亘って延在している。このため、第二油溝３４ａの軸方向内端（例えば、前側の摺動面３２の場合は後端）から潤滑油Ｏを取り込み、複数の第一油溝３３ａ〜３３ｅに分配することができる。また、複数の第一油溝３３ａ〜３３ｅから異物を取り込み、第二油溝３４ａの軸方向外端（例えば、前側の摺動面３２の場合は前端）から排出することができる。
【００３６】
また、回転軸５０の回転方向は、図３に示す時計回り方向（０°→９０°→１８０°→２７０°と回転する方向）である。また、異物は、自重により、第一油溝３３ａ〜３３ｅの０°位置に落ち込みやすい。
【００３７】
この点、図３、図４に示すように、第二油溝３４ａは、３０°位置、つまり０°位置に対して回転方向前側に配置されている。このため、回転軸５０の回転を利用して、異物を、０°位置から時計回り方向に引き上げることができる。したがって、異物を、３０°位置の第二油溝３４ａに導入しやすい。
【００３８】
＜その他＞
以上、本発明のジャーナル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。
【００３９】
図５（ａ）に、その他の実施形態（その１）のジャーナル軸受の内周面の展開図を示す。図５（ｂ）に、その他の実施形態（その２）のジャーナル軸受の内周面の展開図を示す。なお、図４と対応する部位については、同じ符号で示す。また、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すのは、一対の摺動面３２のうち、前側の摺動面３２である。
【００４０】
図５（ａ）に示すように、摺動面３２に、複数の第二油溝３４ｂ〜３４ｅを配置してもよい。複数の第二油溝３４ｂ〜３４ｅと、複数の第一油溝３３ｆ〜３３ｈと、を格子状に交差させてもよい。
【００４１】
また、０°位置と１８０°位置とを直径方向に結ぶ直線に対して、複数の第二油溝３４ｂ〜３４ｅを左右対称に配置してもよい。また、同直線に対して、複数の第二油溝３４ｂ〜３４ｅを左右非対称に配置してもよい。
【００４２】
図５（ｂ）に示すように、摺動面３２の周方向一部だけに、部分円弧状の複数の第一油溝３３ｉ〜３３ｋを配置してもよい。また、複数の第一油溝３３ｉ〜３３ｋの周方向一端（右端）同士を、第二油溝３４ｆにより連結してもよい。並びに、複数の第一油溝３３ｉ〜３３ｋの周方向他端（左端）同士を、第二油溝３４ｇにより連結してもよい。
【００４３】
図６に、その他の実施形態（その３）のジャーナル軸受の径方向断面図を示す。なお、図３と対応する部位については、同じ符号で示す。図６に示すように、第一油溝３３ｃの０°位置の溝深さＣ１は、１８０°位置の溝深さＣ２よりも、大きい。このため、回転軸５０の停止時における潤滑油Ｏの貯留量を多くすることができる。なお、第二油溝３４ａは、潤滑油Ｏの液面に干渉しないように、４５°位置に設定されている。このように、油溝（第一油溝３３ａ〜３３ｋ、第二油溝３４ａ〜３４ｆの総称）の溝深さは、油溝全長に亘って一定でなくてもよい。同様に、油溝の溝幅は、油溝全長に亘って一定でなくてもよい。
【００４４】
摺動面３２に対する油溝の加工方法は特に限定しない。また、油溝の溝幅方向断面の形状は特に限定しない。例えば、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。また、油溝の溝深さ、溝幅、溝長、隣り合う油溝同士の間隔は特に限定しない。
【００４５】
油溝の溝深さは、例えば、０．３ｍｍ以上０．７ｍｍ以下としてもよい。０．３ｍｍ以上としたのは、０．３ｍｍ未満の場合、油溝に入り込んだ異物が、油溝から突出しやすい（回転軸５０の外周面に接触しやすい）からである。０．７ｍｍ以下としたのは、０．７ｍｍ超過の場合、油溝に入り込んだ異物が、流動しにくいからである。
【００４６】
また、第二油溝３４ａ〜３４ｆは、摺動面３２の軸方向一端だけに開口していてもよい。また、第二油溝３４ａ〜３４ｆは、摺動面３２の軸方向両端共に開口しなくてもよい。すなわち、第二油溝３４ａ〜３４ｆは、摺動面３２を軸方向に貫通しなくてもよい。
【００４７】
また、第二油溝３４ａ〜３４ｆは、摺動面３２の下半分、つまり０°位置を挟んで（０°位置を含まない）±９０°区間（０°位置超過９０°位置以下の区間、２７０°位置以上０°位置未満の区間）に配置する方がよい。こうすると、第二油溝３４ａ〜３４ｆにより、異物を搬送しやすい。
【００４８】
回転軸５０を支持するジャーナル軸受３の配置数、位置は特に限定しない。単一のジャーナル軸受３における摺動面３２の配置数、位置は特に限定しない。ジャーナル軸受３の用途は特に限定しない。例えば、ジャーナル軸受３により、ターボチャージャ１以外の回転機器（コンプレッサ、タービン、ポンプ、モータなど）の相手部材（回転軸、回転筒など）を支持してもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１：ターボチャージャ、３：ジャーナル軸受、３０：軸受本体、３００：油孔、３１：内周面、３２：摺動面、３３ａ〜３３ｋ：第一油溝、３４ａ〜３４ｆ：第二油溝、４：スラスト軸受、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、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、Ａ：中心軸、Ｃ１：溝深さ、Ｃ２：溝深さ、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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【図５】
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【図６】
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