(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、ラジアル軸受とスラスト軸受とで、各々独立してオイル通路を確保すると、オイル通路延いてはターボチャージャーの構成が複雑になる。また、オイル通路の形成作業は困難である。特に、特許文献2、3に示すように、スラスト軸受にオイル通路を確保する場合、短軸薄肉のスラスト軸受に、径方向に延びる長孔を穿設する必要がある。このため、加工作業が困難である。
【0006】
本発明の軸受装置は、上記課題に鑑みて完成されたものである。本発明は、オイル通路の構成が簡単な軸受装置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】
【0007】
(1)上記課題を解決するため、本発明の軸受装置は、ターボチャージャーの回転軸を径方向から回転可能に支持するラジアル軸受と、該回転軸の外周面に固定されるスラストカラーと、該スラストカラーを軸方向から回転可能に支持するスラスト軸受と、を備える軸受装置であって、さらに、前記ラジアル軸受と前記スラスト軸受とを連通し、該ラジアル軸受から該スラスト軸受までオイルを案内するオイル通路を備えることを特徴とする。
【0008】
本発明の軸受装置によると、ラジアル軸受とスラスト軸受とでオイル通路が共通している。このため、ラジアル軸受とスラスト軸受とでオイル通路が各々独立している場合と比較して、オイル通路延いてはターボチャージャーの構成が簡単になる。
【0009】
(2)好ましくは、上記(1)の構成において、前記ラジアル軸受は、前記回転軸に径方向から摺接し、前記スラスト軸受は、前記スラストカラーに軸方向から摺接し、該回転軸の外周面と、該ラジアル軸受の内周面と、の間に区画されるラジアル摺動界面と、該スラストカラーの軸方向を向く軸方向配向面と、該スラスト軸受の軸方向を向く軸方向配向面と、の間に区画されるスラスト摺動界面と、を備え、前記オイル通路は、該ラジアル摺動界面と該スラスト摺動界面とを連通し、該ラジアル摺動界面から該スラスト摺動界面まで前記オイルを案内する構成とする方がよい。
【0010】
ラジアル軸受およびスラスト軸受は、いわゆる滑り軸受である。本構成によると、スラスト軸受に複雑な孔加工を施さなくても、オイル通路を介して、スラスト摺動界面にオイルを供給することができる。
【0011】
(3)好ましくは、上記(2)の構成において、前記回転軸は、小径部と、該小径部の軸方向一端に連なり該小径部よりも大径の大径部と、を有し、前記スラストカラーは、該小径部の外周面に固定され自身の内周面から外周面まで貫通する貫通孔を有する胴部と、該胴部の軸方向一端に連なり該胴部よりも大径で該大径部に当接する第一フランジ部と、該胴部の軸方向他端に連なり該胴部よりも大径の第二フランジ部と、該胴部と該第一フランジ部と該第二フランジ部とにより囲まれるスラスト軸受収容部と、を有し、前記スラスト軸受の径方向内端部は、該スラスト軸受収容部に収容され、前記スラスト摺動界面は、該第一フランジ部と該スラスト軸受の該径方向内端部との間、および該第二フランジ部と該スラスト軸受の該径方向内端部との間に区画され、前記オイル通路は、前記ラジアル摺動界面に連通し該第一フランジ部と該大径部との間に区画される第一通路部と、該スラスト軸受収容部に連通し該胴部の該貫通孔に配置される第三通路部と、該第一通路部と該第三通路部との間を連通する第二通路部と、を有する構成とする方がよい。
【0012】
本構成によると、ラジアル摺動界面からスラスト摺動界面まで、第一通路部、第二通路部、第三通路部、スラスト軸受収容部を介して、オイルを流動させることができる。特に、第三通路部においては、スラストカラーつまり回転軸の回転による遠心力を利用して、オイルを、径方向内側から径方向外側に、円滑に流動させることができる。
【0013】
(3−1)好ましくは、上記(3)の構成において、前記第一通路部は、径方向および周方向に対して交差する方向に延在する構成とする方がよい。本構成によると、スラストカラーつまり回転軸の回転方向に対して、斜めに第一通路部が延在している。このため、第一通路部のオイルに対して、スラストカラーの回転力の分力を、径方向外側から径方向内側に向かう方向に、作用させることができる。したがって、径方向外側から径方向内側に向かう方向に、オイルが流動しやすくなる。
【0014】
(4)好ましくは、上記(3)の構成において、前記第一フランジ部は、軸方向一端面に凹設され、径方向に延在し前記大径部により覆われる径方向溝部を有し、該第一フランジ部および前記胴部は、内周面に凹設され、軸方向に延在し前記小径部により覆われ、前記貫通孔と該径方向溝部との間を連結する軸方向溝部を有し、前記第一通路部は該径方向溝部に配置され、前記第二通路部は該軸方向溝部に配置される構成とする方がよい。
【0015】
本構成によると、スラストカラーを加工するだけで、第三通路部のみならず、第一通路部、第二通路部を確保することができる。このため、回転軸の加工が不要である。ただし、上記(3)の構成には、勿論、回転軸に加工を施す形態も含まれる。
【0016】
(5)好ましくは、上記(2)の構成において、前記回転軸は、小径部と、該小径部の軸方向一端に連なり該小径部よりも大径の大径部と、を有し、前記スラストカラーは、該小径部の外周面に固定される胴部と、該胴部の軸方向一端に連なり該胴部よりも大径で該大径部に当接し自身の軸方向一端面から軸方向他端面まで貫通する貫通孔を有する第一フランジ部と、該胴部の軸方向他端に連なり該胴部よりも大径の第二フランジ部と、該胴部と該第一フランジ部と該第二フランジ部とにより囲まれるスラスト軸受収容部と、を有し、前記スラスト軸受の径方向内端部は、該スラスト軸受収容部に収容され、前記スラスト摺動界面は、該第一フランジ部と該スラスト軸受の該径方向内端部との間、および該第二フランジ部と該スラスト軸受の該径方向内端部との間に区画され、前記オイル通路は、前記ラジアル摺動界面および該スラスト軸受収容部に連通し該第一フランジ部の該貫通孔に配置される第四通路部を有する構成とする方がよい。
【0017】
本構成によると、ラジアル摺動界面からスラスト摺動界面まで、第四通路部、スラスト軸受収容部を介して、オイルを流動させることができる。また、第四通路部は、貫通孔に配置されている。貫通孔は、第一フランジ部を、軸方向一端面から軸方向他端面まで、貫通している。このため、貫通孔つまり第四通路部は、径方向に対して交差する方向に延在している。したがって、スラストカラーつまり回転軸の回転による遠心力の影響を、オイルが受けにくい。
【0018】
(6)好ましくは、上記(2)ないし(5)のいずれかの構成において、前記ラジアル軸受は、前記回転軸、および前記ターボチャージャーのハウジングに摺接し、前記ラジアル摺動界面は、該回転軸の外周面と該ラジアル軸受の内周面との間、および該ハウジングの内周面と該ラジアル軸受の外周面との間に区画される構成とする方がよい。ラジアル軸受は、いわゆるフルフローティングタイプのラジアル軸受である。本構成によると、ラジアル軸受の内周面側と外周面側とに、ラジアル摺動界面が設定される。
【発明の効果】
【0019】
本発明によると、オイル通路の構成が簡単な軸受装置を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の軸受装置の実施の形態について説明する。以下の説明において、左右方向は本発明の「軸方向」に、左側は本発明の「軸方向他端」側に、右側は本発明の「軸方向一端」側に、それぞれ対応する。
【0022】
<第一実施形態>
[ターボチャージャーの構成]
まず、本実施形態の軸受装置が配置されたターボチャージャーの構成について説明する。
図1に、本実施形態の軸受装置が配置されたターボチャージャーの部分軸方向断面図を示す。
図1に示すように、ターボチャージャー1は、ハウジング20と、回転軸21と、コンプレッサインペラ22と、タービンインペラ(図略)と、リテーナ24と、カラー25と、大径シールリング26と、小径シールリング27と、デフレクター28と、ナット32と、スナップリング33と、軸受装置4と、を備えている。
【0023】
ハウジング20は、ターボチャージャー1の外殻を構成している。ハウジング20には、収容室200と、オイル室201と、ドレイン202と、オイル供給路203と、が形成されている。収容室200は、左側に開口している。オイル室201は、収容室200の下方(後述する回転軸21の下方)に配置されている。ドレイン202は、オイル室201の下端に開設されている。オイル供給路203は、収容室200に開口している。潤滑用のオイルは、所定の圧力で、オイル供給路203から、後述する軸受装置4に供給され、オイル室201を経由して、ドレイン202から排出される。
【0024】
回転軸21は、段付き丸棒状であって、収容室200に挿通されている。回転軸21は、左右方向に延在している。回転軸21は、小径部210と大径部211とを備えている。大径部211は、小径部210よりも大径である。大径部211は、小径部210の右側に連なっている。ナット32は、小径部210の左端に螺着されている。
【0025】
後述するように、ナット32から、大径部211と小径部210との間の段差部まで、の間には、コンプレッサインペラ22と、カラー25と、スラストカラー41と、が挟持、固定されている。これらの部材は、回転軸21と一体的に回転する。
【0026】
コンプレッサインペラ22は、ナット32の右側に配置されている。コンプレッサインペラ22は、コンプレッサ室23に表出している。一方、回転軸21の右端には、タービンインペラが固定されている。
【0027】
カラー25は、円筒状を呈している。カラー25は、コンプレッサインペラ22の右側に配置されている。リテーナ24は、カップ状を呈している。リテーナ24の径方向中央には、貫通孔240が穿設されている。リテーナ24は、収容室200に配置されている。リテーナ24の貫通孔240には、カラー25が挿通されている。大径シールリング26は、収容室200の内周面と、リテーナ24の外周面と、の間に介装されている。小径シールリング27は、貫通孔240の内周面とカラー25の外周面と、の間に介装されている。スナップリング33は、収容室200に配置されている。スナップリング33は、リテーナ24の左側(外側)に配置されている。スナップリング33は、リテーナ24を固定している。デフレクター28は、リテーナ24の内周面に固定されている。デフレクター28は、カラー25の径方向外側に配置されている。
【0028】
[軸受装置の構成]
次に、本実施形態の軸受装置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、本実施形態の軸受装置の部分断面図を示す。なお、説明の便宜上、回転軸21を透過して示す。
【0029】
図1〜
図3に示すように、本実施形態の軸受装置4は、ラジアル軸受40と、スラストカラー41と、スラスト軸受42と、オイル通路Lと、ラジアル摺動界面R1、R2と、スラスト摺動界面T1、T2と、を備えている。
【0030】
ラジアル軸受40は、フルフローティングタイプの軸受である。また、ラジアル軸受40は、滑り軸受である。ラジアル軸受40は、円筒状を呈している。ラジアル軸受40には、径方向に延在する貫通孔400が穿設されている。ラジアル軸受40は、ハウジング20の内周面と、回転軸21の大径部211の外周面と、の間に介装されている。
【0031】
図2に太線で示すように、ラジアル摺動界面R1は、ハウジング20の内周面と、ラジアル軸受40の外周面と、の間に配置されている。オイル供給路203から供給されるオイルOにより、ラジアル摺動界面R1には、油膜が形成されている。
図2に太線で示すように、ラジアル摺動界面R2は、大径部211の外周面と、ラジアル軸受40の内周面と、の間に配置されている。貫通孔400から供給されるオイルOにより、ラジアル摺動界面R2には、油膜が形成されている。回転軸21が回転する際、ラジアル軸受40は、回転軸21よりも遅い速度で、回転軸21と同じ方向に回転する。
【0032】
スラストカラー41は、小径部210の外周面に環装されている。前述したように、スラストカラー41は、ナット32の螺合力により、コンプレッサインペラ22およびカラー25と共に、小径部210の外周面に固定されている。
【0033】
スラストカラー41は、胴部410と、第一フランジ部411と、第二フランジ部412と、スラスト軸受収容部413と、を備えている。胴部410は、円筒状を呈している。胴部410は、貫通孔410aを備えている。貫通孔410aは、胴部410を径方向に貫通している。
【0034】
第一フランジ部411は、胴部410よりも大径の、円板状を呈している。第一フランジ部411は、胴部410の右側に連なっている。第一フランジ部411の右端面は、大径部211の左端面に当接している。第一フランジ部411の右端面には、径方向溝部411aが凹設されている。径方向溝部411aは、径方向に延在している。径方向溝部411aの径方向外端は、封止されている。径方向溝部411aは、右側から大径部211の左端面により覆われている。第一フランジ部411および胴部410の内周面には、軸方向溝部410bが凹設されている。軸方向溝部410bは、軸方向に延在している。軸方向溝部410bは、径方向内側から小径部210の外周面により覆われている。軸方向溝部410bの右端は、径方向溝部411aの径方向内端に連なっている。軸方向溝部410bの左端は、貫通孔410aの径方向内端に連なっている。
【0035】
第二フランジ部412は、胴部410よりも大径の、円板状を呈している。第二フランジ部412は、胴部410の左側に連なっている。
【0036】
スラスト軸受収容部413は、胴部410の外周面と、第一フランジ部411の左面(本発明の「軸方向配向面」に含まれる)と、第二フランジ部412の右面(本発明の「軸方向配向面」に含まれる)と、により区画されている。
【0037】
スラスト軸受42は、部分円板状を呈している。スラスト軸受42は、滑り軸受である。スラスト軸受42の径方向外端部421は、リテーナ24とハウジング20との間に、左右方向から挟持、固定されている。スラスト軸受42の径方向内端部420は、スラスト軸受収容部413に収容されている。
【0038】
図2に太線で示すように、スラスト摺動界面T1は、第一フランジ部411の左面と、径方向内端部420の右面(本発明の「軸方向配向面」に含まれる)と、の間に配置されている。後述するオイル通路Lから供給されるオイルOにより、スラスト摺動界面T1には、油膜が形成されている。
図2に太線で示すように、スラスト摺動界面T2は、第二フランジ部412の右面と、径方向内端部420の左面(本発明の「軸方向配向面」に含まれる)と、の間に配置されている。後述するオイル通路Lから供給されるオイルOにより、スラスト摺動界面T2には、油膜が形成されている。
【0039】
オイル通路Lは、第一通路部L1と、第二通路部L2と、第三通路部L3と、を備えている。第一通路部L1は、径方向溝部411aに配置されている。第二通路部L2は、軸方向溝部410bに配置されている。第三通路部L3は、貫通孔410aに配置されている。
【0040】
[オイルの流れ方]
次に、本実施形態の軸受装置のオイルの流れ方について説明する。
図2に示すように、オイルOは、所定の油圧で、まず、オイル供給路203からラジアル摺動界面R1、R2に供給される。ラジアル摺動界面R1、R2には、油膜が形成される。次に、オイルOは、ラジアル摺動界面R1、R2から第一通路部L1に流れ込む。オイルOは、径方向外側から径方向内側に向かって、流動する。続いて、オイルOは、第二通路部L2に流れ込む。オイルOは、右側から左側に向かって、流動する。それから、オイルOは、第三通路部L3に流れ込む。オイルOは、径方向内側から径方向外側に向かって、流動する。その後、オイルOは、スラスト軸受収容部413に流れ込む。オイルOは、第二通路部L2の下流端から、右側と左側とに分流する。右側に分流したオイルOは、スラスト摺動界面T1に供給される。スラスト摺動界面T1には、油膜が形成される。左側に分流したオイルOは、スラスト摺動界面T2に供給される。スラスト摺動界面T2には、油膜が形成される。
【0041】
このように、ラジアル摺動界面R1、R2とスラスト摺動界面T1、T2との間には、上流側から下流側に向かって、第一通路部L1、第二通路部L2、第三通路部L3、スラスト軸受収容部413が配置されている。これらの空間を介して、ラジアル摺動界面R1、R2からスラスト摺動界面T1、T2に、オイルOが案内される。
【0042】
[作用効果]
次に、本実施形態の軸受装置の作用効果について説明する。本実施形態の軸受装置4によると、ラジアル軸受40とスラスト軸受42とでオイル通路Lが共通している。このため、ラジアル軸受40とスラスト軸受42とでオイル通路Lが各々独立している場合と比較して、オイル通路L延いてはターボチャージャー1の構成が簡単になる。
【0043】
また、本実施形態の軸受装置4によると、スラスト軸受42が滑り軸受であるにもかかわらず、スラスト軸受42に複雑な孔加工を施すことなく、スラスト摺動界面T1、T2にオイルOを供給することができる。
【0044】
また、本実施形態の軸受装置4によると、ラジアル摺動界面R1、R2からスラスト摺動界面T1、T2まで、第一通路部L1、第二通路部L2、第三通路部L3、スラスト軸受収容部413を介して、オイルOを流動させることができる。特に、第三通路部L3においては、スラストカラー41つまり回転軸21の回転による遠心力を利用して、オイルOを、径方向内側から径方向外側に、円滑に流動させることができる。
【0045】
また、本実施形態の軸受装置4によると、スラストカラー41に径方向溝部411a、軸方向溝部410b、貫通孔410aを形成するだけで、オイル通路Lを確保することができる。このため、回転軸21の加工が不要である。
【0046】
<
参考形態>
参考形態の軸受装置と、第一実施形態の軸受装置との相違点は、オイル通路が、直線状に延在している点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。
図4に、
参考形態の軸受装置の部分軸方向断面図を示す。なお、
図2と対応する部位については、同じ符号で示す。
図5に、同軸受装置の部分断面図を示す。なお、
図3と対応する部位については、同じ符号で示す。
【0047】
図4、
図5に示すように、スラストカラー41の第一フランジ部411は、貫通孔411bを備えている。貫通孔411bは、第一フランジ部411を貫通している。貫通孔411bは、右上から左下方向に直線状に延在している。
【0048】
オイル通路Lは、第四通路部L4を備えている。第四通路部L4は、貫通孔411bに配置されている。オイルOは、第四通路部L4を介して、ラジアル摺動界面R1、R2からスラスト軸受収容部413に流れ込む。そして、オイルOは、スラスト摺動界面T1、T2に供給される。
【0049】
参考形態の軸受装置と、第一実施形態の軸受装置とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。また、
参考形態の軸受装置4によると、貫通孔411bつまり第四通路部L4は、径方向に対して交差する方向に延在している。したがって、スラストカラー41つまり回転軸21の回転による遠心力の影響を、オイルOの流動が受けにくい。また、オイル通路Lは、直線状を呈している。このため、オイル通路Lが湾曲している場合と比較して、オイルOが流動する際の流路抵抗が小さい。
【0050】
<その他>
以上、本発明の軸受装置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。
【0051】
オイル通路Lの形状、長さ、配置数は特に限定しない。
図6(a)に、その他の実施形態(その1)の軸受装置のスラストカラーの右端面図を示す。
図6(b)に、その他の実施形態(その2)の軸受装置のスラストカラーの右端面図を示す。なお、
図2と対応する部位については、同じ符号で示す。
【0052】
図6(a)に示すように、四つの第一通路部L1は、各々、直線状を呈している。第一通路部L1は、径方向および周方向に対して交差する方向に延在している。第一通路部L1は、径方向内側から径方向外側に向かって、径方向に対して、回転方向Aの反対方向に傾斜している。こうすると、第一通路部L1を流れるオイルに対して、スラストカラー41の回転力の分力を、径方向外側から径方向内側に向かう方向に、作用させることができる。したがって、径方向外側から径方向内側に向かう方向に、オイルが流動しやすくなる。
【0053】
図6(b)に示すように、三つの第一通路部L1は、各々、径方向外側に向かって膨らむ弧状を呈している。第一通路部L1は、径方向および周方向に対して交差する方向に延在している。第一通路部L1は、径方向内側から径方向外側に向かって、径方向に対して、回転方向Aの反対方向に傾斜している。
図6(a)同様の理由により、こうすると、径方向外側から径方向内側に向かう方向に、オイルが流動しやすくなる。
【0054】
オイル通路Lの配置方法は特に限定しない。スラストカラー41および回転軸21のうち、少なくとも一方に、凹部を配置することにより、オイル通路Lを確保してもよい。同様に、スラストカラー41および回転軸21のうち、少なくとも一方に、凸部を配置することにより、オイル通路Lを確保してもよい。
【0055】
ラジアル軸受40およびスラスト軸受42のうち、少なくとも一方は、転がり軸受であってもよい。この場合であっても、オイル通路Lを介して、ラジアル軸受40からスラスト軸受42に、オイルOを供給することができる。
【0056】
また、上記実施形態においては、ラジアル軸受40として、フルフローティングタイプの軸受を用いた。ラジアル軸受40は、ハウジング20の内周面に対しても、大径部211の外周面に対しても、摺動する。このため、二つのラジアル摺動界面R1、R2が形成される。しかしながら、ラジアル軸受40として、セミフローティングタイプの軸受を用いてもよい。この場合、ラジアル軸受40は、ハウジング20の内周面に固定されている。ラジアル軸受40は、大径部211の外周面に対してのみ摺動する。このため、単一のラジアル摺動界面R2が形成される。