スラスト軸受構造及びターボチャージャ
【課題】スラストカラーが高速で回転しても、潤滑剤を適切に供給できるスラスト軸受構造及びターボチャージャを提供する。
【解決手段】本発明のスラスト軸受構造３２は、軸１１に保持され軸１１と共に回転するスラストカラー３５と、軸方向でのスラストカラー３５の両側に各々設けられる一対のスラスト軸受３６、３７とを有するスラスト軸受構造であって、スラストカラー３５とスラスト軸受３６、３７との一方が、他方に対向する対向面３６ｃ、３７ｂの外縁部側に設けられ且つ軸周り方向で延在する溝部３６ｄ、３７ｃを有し、スラストカラー３５とスラスト軸受３６、３７との他方が、一方に向けて突出して溝部３６ｄ、３７ｃに挿入され且つ軸周り方向で延在する突部３５ｄ、３５ｅを有するという構成を採用する。
【解決手段】本発明のスラスト軸受構造３２は、軸１１に保持され軸１１と共に回転するスラストカラー３５と、軸方向でのスラストカラー３５の両側に各々設けられる一対のスラスト軸受３６、３７とを有するスラスト軸受構造であって、スラストカラー３５とスラスト軸受３６、３７との一方が、他方に対向する対向面３６ｃ、３７ｂの外縁部側に設けられ且つ軸周り方向で延在する溝部３６ｄ、３７ｃを有し、スラストカラー３５とスラスト軸受３６、３７との他方が、一方に向けて突出して溝部３６ｄ、３７ｃに挿入され且つ軸周り方向で延在する突部３５ｄ、３５ｅを有するという構成を採用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラスト軸受構造及びターボチャージャに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ターボチャージャ等において、回転軸の軸方向での移動を規制するスラスト軸受構造が用いられている。
ターボチャージャは回転翼であるタービンインペラを備え、このタービンインペラは回転軸の一端に接続されている。タービンインペラは、内燃機関の排気ガス等の流体が導入されることで回転し、且つ流体から軸方向で付勢される。そして、タービンインペラと接続されている回転軸も軸方向で付勢されるため、スラスト軸受構造を回転軸に設けることで、タービンインペラ及び回転軸の軸方向での移動を規制している。
【０００３】
スラスト軸受構造は、回転軸に保持され共に回転するスラストカラーと、軸方向でのスラストカラーの両側に各々設けられる一対のスラスト軸受を有し、スラスト軸受は、ターボチャージャの外殻部材であるハウジングに設置されている。そのため、一対のスラスト軸受がスラストカラーを軸方向で支持しており、スラストカラー及び回転軸の軸方向での移動が規制される。また、スラストカラーとスラスト軸受との間には、スラストカラーを円滑に回転させるための潤滑剤が供給されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３３１６５４号公報
【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、上述した従来技術には、以下のような課題が存在する。
現在、従来よりも高速でタービンインペラを回転させるターボチャージャが用いられつつある。このターボチャージャは、小型のタービンを用いてレスポンス性能等を向上させると共に、タービンインペラを高速回転させることで十分な圧縮性能をも有するものである。
【０００６】
このようなターボチャージャでは、タービンインペラが高速回転するために、回転軸及びスラストカラーも高速で回転する。スラストカラーが高速で回転することで、スラストカラーとスラスト軸受との間に供給された潤滑剤が、遠心力により径方向外側に振り飛ばされる。そのため、スラストカラーとスラスト軸受との間の潤滑を必要とする箇所に、潤滑剤が供給されにくくなり、スラスト軸受の過度の摩耗や焼き付き等の不具合が発生する虞があった。
【０００７】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、スラストカラーが高速で回転しても、潤滑剤を適切に供給できるスラスト軸受構造及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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明のスラスト軸受構造は、軸に保持され軸と共に回転するスラストカラーと、軸方向でのスラストカラーの両側に各々設けられる一対のスラスト軸受とを有し、スラストカラーと一対のスラスト軸受との間を潤滑剤により潤滑するスラスト軸受構造であって、スラストカラーとスラスト軸受との一方が、他方に対向する対向面の外縁部側に設けられ且つ軸周り方向で延在する溝部を有し、スラストカラーとスラスト軸受との他方が、一方に向けて突出して溝部に挿入され且つ軸周り方向で延在する突部を有するという構成を採用する。
【０００９】
このような構成を採用する本発明では、スラストカラー及びスラスト軸受の外縁部側において突部が溝部に挿入されており、潤滑剤はこの突部を迂回するようにして流動するため、潤滑剤に対する流動抵抗が上昇する。また、突部の延在方向は径方向と交差しているため、遠心力により径方向外側に向かう潤滑剤の流動が抑制される。
【００１０】
また、本発明のスラスト軸受構造は、突部の突出高さが、軸方向でのスラストカラーとスラスト軸受との間隔以上の大きさで形成されているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、スラストカラーとスラスト軸受との間に形成され軸に直交する面に平行して拡がる隙間を、突部が塞ぐように突出している。よって、上記隙間内を径方向外側に向かって流動する潤滑剤が、突部の径方向内側の側面に必ず当たることから、潤滑剤に対する流動抵抗が上昇する。
【００１１】
また、本発明のスラスト軸受構造は、溝部の深さが、突部の突出高さ以上の大きさで形成されているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、振動等の影響を受けてスラストカラーとスラスト軸受とが接触する場合にも、この接触が生じる前に、溝部の底部に突部が接触することが防止される。
【００１２】
また、本発明のスラスト軸受構造は、溝部及び突部が、径方向に関して隙間を空けてそれぞれ複数配設されているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、溝部及び突部の組み合わせが複数設けられているため、潤滑剤に対する流動抵抗がさらに上昇する。
【００１３】
また、本発明のターボチャージャは、請求項１から４のいずれか一項に記載のスラスト軸受構造を有するという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、スラストカラー及びスラスト軸受の外縁部側において突部が溝部に挿入されており、潤滑剤はこの突部を迂回するようにして流動するため、潤滑剤に対する流動抵抗が上昇する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
本発明によれば、径方向外側に向かう潤滑剤の流動を抑制することができるため、スラストカラーが高速で回転しても、潤滑剤が遠心力により径方向外側に振り飛ばされることを防止できる。したがって、本発明によれば、スラストカラーとスラスト軸受との間の潤滑を必要とする箇所に、適切な量の潤滑剤を供給・保持できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ターボチャージャ１００の全体構成図である。
【図２】図１におけるスラスト軸受部３２の拡大図である。
【図３】図２におけるスラストカラー３５の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明のスラスト軸受構造及びターボチャージャに係る実施の形態を、図１から図３を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。また、各図面における矢印Ｆは前方向を示している。
【００１７】
図１は、本実施形態に係るターボチャージャ１００の全体構成図である。
ターボチャージャ１００は、不図示の内燃機関から導かれる排気ガスの運動エネルギー等を利用して、外部から導入された空気を圧縮し、高圧となった空気を内燃機関に過給することで、内燃機関の性能を向上させるものである。ターボチャージャ１００は、ロータ１と、タービンハウジング２と、軸受ハウジング３と、シールプレート４と、コンプレッサハウジング５とを有している。タービンハウジング２、軸受ハウジング３、シールプレート４及びコンプレッサハウジング５は、前方より順次配置され一体的に設けられている。
【００１８】
ロータ１は、排気ガスの流動により回転するものであって、ロータ軸（軸）１１と、タービンインペラ１２と、コンプレッサインペラ１３とを有している。
ロータ軸１１は、前後方向で延在する回転軸であって、軸受ハウジング３に複数のラジアル軸受３１を介して回転自在に軸支されている。また、ロータ軸１１は、太さの異なる２つの軸、すなわち細軸部１１ａ及び太軸部１１ｂ（共に図２参照）からなり、太軸部１１ｂが前方側に配置されている。
【００１９】
タービンインペラ１２は、排気ガスの流動によって回転する回転翼であって、タービンハウジング２の内部に設置され、ロータ軸１１の前端部に一体的に接続されている。
コンプレッサインペラ１３は、回転して空気を吸引すると共に、吸引した空気を径方向外側に送り出す回転翼であって、コンプレッサハウジング５の内部に設置され、ロータ軸１１の後端部に一体的に接続されている。
【００２０】
タービンハウジング２は、排気ガスの運動エネルギー等をロータ１の回転運動に変換する箇所であって、タービンスクロール流路２１と、タービン出口２２とを有している。
タービンスクロール流路２１は、内燃機関から排出された排気ガスが不図示のガス導入口を介して導入される流路であって、タービンインペラ１２を囲んで略環状に形成されている。タービン出口２２は、タービンハウジング２からの排気ガスの吐出口であって、前方に向かって開口し、不図示の排気ガス浄化装置に接続されている。なお、タービン出口２２は、タービンインペラ１２の設置箇所を介してタービンスクロール流路２１と連通している。
【００２１】
軸受ハウジング３は、ロータ軸１１を回転自在に軸支するものであって、複数のラジアル軸受３１と、スラスト軸受部（スラスト軸受構造）３２と、潤滑剤供給流路３３と、潤滑剤排出用空間３４とを有している。
ラジアル軸受３１は、ロータ軸１１をその軸周りで回転自在に軸支する軸受であって、軸受ハウジング３に複数設けられている。スラスト軸受部３２は、ロータ軸１１を軸方向すなわち前後方向で支持し、ロータ軸１１の軸方向での移動を規制するものである。なお、スラスト軸受部３２の詳細は後述する。
【００２２】
潤滑剤供給流路３３は、ラジアル軸受３１やスラスト軸受部３２等に対して潤滑剤を供給するための流路である。なお、潤滑剤としては、鉱物油や合成油等の潤滑油が一般的に用いられる。潤滑剤排出用空間３４は、ラジアル軸受３１及びスラスト軸受部３２に供給され、各部分を潤滑した後の潤滑剤が排出される空間である。
【００２３】
シールプレート４は、軸受ハウジング３内を流動する潤滑剤がコンプレッサハウジング５の内部へ浸入しないようにシールすると共に、コンプレッサハウジング５との間に外部から導入された空気を圧縮するための流路等を形成するものである。シールプレート４は、略円板状に形成され、その中央部をロータ軸１１が前後方向で貫通している。
【００２４】
コンプレッサハウジング５は、外部から導入された空気を圧縮する箇所であって、コンプレッサ入口５１と、ディフューザ流路５２と、コンプレッサスクロール流路５３とを有している。
コンプレッサ入口５１は、不図示のエアクリーナを介して外部から空気を導入するための導入口であって、コンプレッサハウジング５の後方に向かって開口している。
【００２５】
ディフューザ流路５２は、コンプレッサインペラ１３の回転によって送り出された空気が導入される流路であって、コンプレッサインペラ１３を囲んで略環状に形成されている。また、ディフューザ流路５２は、シールプレート４とコンプレッサハウジング５との間に形成され、コンプレッサインペラ１３の設置箇所を介してコンプレッサ入口５１と連通している。
コンプレッサスクロール流路５３は、ディフューザ流路５２と連通し、コンプレッサインペラ１３を囲んで略環状に形成されている。コンプレッサスクロール流路５３には、不図示の空気吐出口が接続され、該空気吐出口は内燃機関の吸気口に接続されている。
【００２６】
次に、本実施形態に係るスラスト軸受部３２の詳細を、図２を参照して説明する。
図２は、図１におけるスラスト軸受部３２の拡大図である。
スラスト軸受部３２は、スラストカラー３５と、前側スラスト軸受（スラスト軸受）３６と、後側スラスト軸受（スラスト軸受）３７とを有している。
【００２７】
スラストカラー３５は、略円板状の部材であって、その中心軸が前後方向と平行する向きで、ロータ軸１１における細軸部１１ａと太軸部１１ｂとの連結箇所に設けられている。スラストカラー３５の中央部には、厚さ方向で貫通する孔部３５ａが形成され、孔部３５ａには細軸部１１ａが貫通している。
【００２８】
ここで、細軸部１１ａには、略円筒状に形成された円筒部材１４が設けられている。細軸部１１ａ及び円筒部材１４は、円筒部材１４の内部に細軸部１１ａが圧入されて、一体的に接続されている。そして、スラストカラー３５は、太軸部１１ｂと円筒部材１４とにより挟持されて、ロータ軸１１に保持されている。よって、スラストカラー３５は、ロータ軸１１と共に回転できる構成となっている。なお、円筒部材１４は、その後端側に略傘状の傘部を有しており（図１参照）、その外周面に付着した潤滑剤を回転と共に振り飛ばすための機能をも有している。
【００２９】
スラストカラー３５は、前側スラスト軸受３６に対向する面である第１対向面３５ｂと、後側スラスト軸受３７に対向する面である第２対向面３５ｃとを有している。第１対向面３５ｂ及び第２対向面３５ｃは、前後方向に直交する所定の面と平行する平面状に形成されている。
第１対向面３５ｂの外縁部側には、前方に向かって突出する第１突部（突部）３５ｄが設けられており、第２対向面３５ｃの外縁部側には、後方に向かって突出する第２突部（突部）３５ｅが設けられている。第１突部３５ｄ及び第２突部３５ｅは、共にロータ軸１１の軸周り方向で延在し且つ連続して設けられている。
【００３０】
前側スラスト軸受３６は、略円板状の部材であって、その中心軸が前後方向と平行する向きで軸受ハウジング３に設けられている。また、前側スラスト軸受３６は、軸受ハウジング３に形成された凹部に、その外周部が嵌合されて設置されている。
前側スラスト軸受３６は、その中央部に厚さ方向で貫通する第２孔部３６ａを有しており、第２孔部３６ａには太軸部１１ｂが貫通している。なお、第２孔部３６ａの内径は太軸部１１ｂの径よりも大きく形成されており、太軸部１１ｂと第２孔部３６ａとの間には隙間３６ｂが形成されている。この隙間３６ｂは、スラストカラー３５と前側スラスト軸受３６との間に潤滑剤を供給する流路として用いられる。
【００３１】
前側スラスト軸受３６は、スラストカラー３５に対向する面である第３対向面（対向面）３６ｃを有している。第３対向面３６ｃは、前後方向に直交する所定の面と平行する平面状に形成されている。なお、第３対向面３６ｃは、図示しないが、略扇形の複数の面がロータ軸１１の軸周り方向で間隔を空けて配設された構成となっている。
第３対向面３６ｃの外縁部側には、後方に臨む第１溝部（溝部）３６ｄが形成されている。第１溝部３６ｄは、ロータ軸１１の軸周り方向で延在し且つ連続して設けられている。また、第１溝部３６ｄには、第１突部３５ｄが挿入されている。
【００３２】
後側スラスト軸受３７は、略円板状の部材であって、その中心軸が前後方向と平行する向きで、軸受ハウジング３に不図示のボルト等を用いて設置されている。
後側スラスト軸受３７は、その中央部に厚さ方向で貫通する第３孔部３７ａを有しており、第３孔部３７ａには円筒部材１４が貫通している。なお、第３孔部３７ａの内径は円筒部材１４の外径よりも大きく形成されており、円筒部材１４と第３孔部３７ａとの間には所定の隙間が形成されている。
【００３３】
後側スラスト軸受３７は、スラストカラー３５に対向する面である第４対向面（対向面）３７ｂを有している。第４対向面３７ｂは、前後方向に直交する所定の面と平行する平面状に形成されている。なお、第４対向面３７ｂは、図示しないが、略扇形の複数の面がロータ軸１１の軸周り方向で間隔を空けて配設された構成となっている。
第４対向面３７ｂの外縁部側には、前方に臨む第２溝部（溝部）３７ｃが形成されている。第２溝部３７ｃは、ロータ軸１１の軸周り方向で延在し且つ連続して設けられている。また、第２溝部３７ｃには、第２突部３５ｅが挿入されている。
【００３４】
また、後側スラスト軸受３７は、潤滑剤供給流路３３と連通する液溜り部３７ｄを有している。この液溜り部３７ｄには流路３７ｅの一端が接続され、流路３７ｅの他端は、第２対向面３５ｃと第４対向面３７ｂとの間の隙間に開口している。そのため、流路３７ｅは、スラストカラー３５と後側スラスト軸受３７との間に潤滑剤を供給する流路として用いられる。
第２溝部３７ｃの鉛直方向下側には、前方に開口する潤滑剤排出用凹部３７ｆが形成されている。第２溝部３７ｃ内の潤滑剤は、潤滑剤排出用凹部３７ｆに一時的に貯留された後に、潤滑剤排出用空間３４へ排出される。
【００３５】
続いて、本実施形態に係るターボチャージャ１００の動作を説明する。
まず、内燃機関から排出される排気ガスの流動によって、タービンインペラ１２が回転する。
内燃機関の作動と共に排出された排気ガスが、不図示のガス導入口を介してタービンスクロール流路２１に導入される。タービンスクロール流路２１に導入された排気ガスは、タービンインペラ１２周りを旋回して流動し、タービンインペラ１２へ旋回しつつ導入される。排気ガスの導入によって、タービンインペラ１２は回転する。また、排気ガスは、タービンインペラ１２の形状に沿って流動することで、その流動方向が前方に向かうように調整される。そして、排気ガスはタービン出口２２から排出され、不図示の排気ガス浄化装置によって浄化される。
【００３６】
次に、タービンインペラ１２の回転に伴い、コンプレッサハウジング５において空気が圧縮される。
タービンインペラ１２が回転することで、ロータ軸１１を介して接続されたコンプレッサインペラ１３が回転する。コンプレッサインペラ１３が回転することで、コンプレッサ入口５１を介して外部から導入された空気が吸引されると共に、吸引された空気がコンプレッサインペラ１３の径方向外側に設けられたディフューザ流路５２に送り出される。空気はディフューザ流路５２内を流動すると共に圧縮され、高圧となった空気はコンプレッサスクロール流路５３に導入される。
【００３７】
コンプレッサスクロール流路５３に導入された空気は、不図示の空気吐出口を介して内燃機関に導入される。内燃機関に高圧となった空気が過給されることで、内燃機関の性能を向上させることができる。
以上で、ターボチャージャ１００の動作が終了する。
【００３８】
次に、本実施形態に係るスラスト軸受部３２の動作を説明する。
上述の通り、タービンハウジング２内に導入された排気ガスの流動方向は、タービンインペラ１２の形状に沿って流動することで前方に向かうように調整される。そのため、タービンインペラ１２すなわちロータ１は、反作用として排気ガスから後ろ向きの付勢力を受ける。もっとも、ロータ１のロータ軸１１にはスラスト軸受部３２が設けられているため、スラスト軸受部３２がロータ軸１１を前後方向に関して支持しており、ロータ軸１１の前後方向での移動を規制することができる。
【００３９】
より詳細には、スラストカラー３５がロータ軸１１に保持されており、スラストカラー３５はロータ軸１１と共に回転する。また、ロータ軸１１の軸方向（前後方向）でのスラストカラー３５の両側に、前側スラスト軸受３６及び後側スラスト軸受３７が各々設けられている。そのため、ロータ軸１１がその軸方向で所定の向きに付勢されたときにも、両スラスト軸受３６、３７がスラストカラー３５を支持し、スラストカラー３５及びロータ軸１１の軸方向での移動を規制することができる。
【００４０】
また、スラストカラー３５はロータ軸１１と共に回転するのに対し、両スラスト軸受３６、３７は、軸受ハウジング３に固定されているため回転しない。よって、第１対向面３５ｂと第３対向面３６ｃとが互いに摺動し、又は第２対向面３５ｃと第４対向面３７ｂとが互いに摺動する場合がある。
ここで、隙間３６ｂは、ラジアル軸受３１の設置箇所を介して潤滑剤供給流路３３と連通しているため、第１対向面３５ｂと第３対向面３６ｃとの間に潤滑剤を供給することができる。また、流路３７ｅは、液溜り部３７ｄを介して潤滑剤供給流路３３と連通しているため、第２対向面３５ｃと第４対向面３７ｂとの間に潤滑剤を供給することができる。したがって、潤滑剤によって上記摺動箇所を潤滑することができ、第１対向面３５ｂと第３対向面３６ｃとが互いに摺動し、又は第２対向面３５ｃと第４対向面３７ｂとが互いに摺動することで生じる過度の摩耗や焼き付き等の不具合を防止することができる。
【００４１】
さらに、ロータ１が高速で回転した場合の、スラスト軸受部３２の動作について説明する。
ロータ１が高速で回転できるように設計されたターボチャージャ１００では、ロータ軸１１に保持されたスラストカラー３５も高速で回転する。そのため、第１対向面３５ｂと第３対向面３６ｃとの間、及び第２対向面３５ｃと第４対向面３７ｂとの間に供給された潤滑剤は、スラストカラー３５の回転による遠心力によって、径方向外側に向かって振り飛ばされやすくなる。
【００４２】
ここで、第１対向面３５ｂの外縁部側には第１突部３５ｄが設けられ、第３対向面３６ｃの外縁部側には第１溝部３６ｄが設けられている。そのため、第１対向面３５ｂと第３対向面３６ｃとの間を径方向外側に向かって流動する潤滑剤は、第１突部３５ｄを迂回するようにして流動するため、潤滑剤に対する流動抵抗が上昇する。また、第１突部３５ｄはロータ軸１１の軸周り方向で延在しているため、第１突部３５ｄは径方向と交差しており、径方向外側に向かう潤滑剤の流動が抑制される。
よって、第１対向面３５ｂ及び第３対向面３６ｃの外縁部側では潤滑剤の流れが滞り、第１対向面３５ｂと第３対向面３６ｃとの間に適切な量の潤滑剤を供給・保持することができる。したがって、ロータ１が高速で回転した場合の、スラストカラー３５及び前側スラスト軸受３６の過度の摩耗や焼き付き等を防止することができる。
【００４３】
一方、第２対向面３５ｃの外縁部側には第２突部３５ｅが設けられ、第４対向面３７ｂの外縁部側には第２溝部３７ｃが設けられている。よって、上述した第１対向面３５ｂ及び第３対向面３６ｃと同様に、第２対向面３５ｃ及び第４対向面３７ｂの外縁部側では潤滑剤の流れが滞り、第２対向面３５ｃと第４対向面３７ｂとの間に適切な量の潤滑剤を供給・保持することができる。したがって、ロータ１が高速で回転した場合の、スラストカラー３５及び後側スラスト軸受３７の過度の摩耗や焼き付き等を防止することができる。
【００４４】
したがって、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、径方向外側に向かう潤滑剤の流動を抑制することができるため、スラストカラー３５が高速で回転しても、潤滑剤が遠心力により径方向外側に振り飛ばされることを防止できる。したがって、本実施形態によれば、スラストカラー３５と両スラスト軸受３６、３７との間の潤滑を必要とする箇所に、適切な量の潤滑剤を供給・保持できるという効果がある。
【００４５】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４６】
例えば、上記実施形態では、スラストカラー３５に第１突部３５ｄ及び第２突部３５ｅが設けられ、両スラスト軸受３６、３７に第１溝部３６ｄ及び第２溝部３７ｃがそれぞれ形成されているが、これに限定されるものではなく、スラストカラー３５に溝部が形成され、両スラスト軸受３６、３７に突部が設けられていてもよい。
【００４７】
また、上記実施形態における各突部と各溝部との関係を、図３に示す関係としてもよい。
図３は、図２におけるスラストカラー３５の拡大図である。
まず、第１突部３５ｄの突出高さＸ１を、第１対向面３５ｂと第３対向面３６ｃとの間隔Ｙ１以上の大きさとしてもよい。このような関係とすることで、第１対向面３５ｂと第３対向面３６ｃとの間を径方向外側に向かって流動する潤滑剤が、第１突部３５ｄの径方向内側の側面に必ず当たることから、潤滑剤に対する流動抵抗が上昇する。
なお、第２突部３５ｅの突出高さＸ２を、第２対向面３５ｃと第４対向面３７ｂとの間隔Ｙ２以上の大きさとしてもよい。このような関係とすることで、第２対向面３５ｃと第４対向面３７ｂとの間を径方向外側に向かって流動する潤滑剤に対する流動抵抗が同様に上昇する。
【００４８】
次に、第１溝部３６ｄの深さＺ１を、突出高さＸ１以上の大きさとしてもよい。このような関係とすることで、振動等の影響を受けてスラストカラー３５と前側スラスト軸受３６とが互いに接触する場合にも、第１対向面３５ｂと第３対向面３６ｃとが必ず接触する。すなわち、第１突部３５ｄが第１溝部３６ｄの底部と接触することが防止され、第１突部３５ｄの摩耗や破損等を防止することができる。
なお、第２溝部３７ｃの深さＺ２を、突出高さＸ２以上の大きさとしてもよい。このような関係とすることで、第２突部３５ｅの摩耗や破損等を防止することができる。
【００４９】
また、上記実施形態では、スラストカラー３５と前側スラスト軸受３６との間に、第１突部３５ｄ及び第１溝部３６ｄが１つずつ設けられているが、これに限定されるものではなく、径方向に関して突部及び溝部が隙間を空けてそれぞれ複数設けられていてもよい。このような構成とすることで、潤滑剤に対する流動抵抗をさらに上昇させることができる。
なお、スラストカラー３５と後側スラスト軸受３７との間に、同様に径方向に関して突部及び溝部が隙間を空けてそれぞれ複数設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１１…ロータ軸（軸）、３２…スラスト軸受部（スラスト軸受構造）、３５…スラストカラー、３５ｄ…第１突部（突部）、３５ｅ…第２突部（突部）、３６…前側スラスト軸受（スラスト軸受）、３６ｃ…第３対向面（対向面）、３６ｄ…第１溝部（溝部）、３７…後側スラスト軸受（スラスト軸受）、３７ｂ…第４対向面（対向面）、３７ｃ…第２溝部（溝部）、１００…ターボチャージャ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラスト軸受構造及びターボチャージャに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ターボチャージャ等において、回転軸の軸方向での移動を規制するスラスト軸受構造が用いられている。
ターボチャージャは回転翼であるタービンインペラを備え、このタービンインペラは回転軸の一端に接続されている。タービンインペラは、内燃機関の排気ガス等の流体が導入されることで回転し、且つ流体から軸方向で付勢される。そして、タービンインペラと接続されている回転軸も軸方向で付勢されるため、スラスト軸受構造を回転軸に設けることで、タービンインペラ及び回転軸の軸方向での移動を規制している。
【０００３】
スラスト軸受構造は、回転軸に保持され共に回転するスラストカラーと、軸方向でのスラストカラーの両側に各々設けられる一対のスラスト軸受を有し、スラスト軸受は、ターボチャージャの外殻部材であるハウジングに設置されている。そのため、一対のスラスト軸受がスラストカラーを軸方向で支持しており、スラストカラー及び回転軸の軸方向での移動が規制される。また、スラストカラーとスラスト軸受との間には、スラストカラーを円滑に回転させるための潤滑剤が供給されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３３１６５４号公報
【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、上述した従来技術には、以下のような課題が存在する。
現在、従来よりも高速でタービンインペラを回転させるターボチャージャが用いられつつある。このターボチャージャは、小型のタービンを用いてレスポンス性能等を向上させると共に、タービンインペラを高速回転させることで十分な圧縮性能をも有するものである。
【０００６】
このようなターボチャージャでは、タービンインペラが高速回転するために、回転軸及びスラストカラーも高速で回転する。スラストカラーが高速で回転することで、スラストカラーとスラスト軸受との間に供給された潤滑剤が、遠心力により径方向外側に振り飛ばされる。そのため、スラストカラーとスラスト軸受との間の潤滑を必要とする箇所に、潤滑剤が供給されにくくなり、スラスト軸受の過度の摩耗や焼き付き等の不具合が発生する虞があった。
【０００７】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、スラストカラーが高速で回転しても、潤滑剤を適切に供給できるスラスト軸受構造及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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明のスラスト軸受構造は、軸に保持され軸と共に回転するスラストカラーと、軸方向でのスラストカラーの両側に各々設けられる一対のスラスト軸受とを有し、スラストカラーと一対のスラスト軸受との間を潤滑剤により潤滑するスラスト軸受構造であって、スラストカラーとスラスト軸受との一方が、他方に対向する対向面の外縁部側に設けられ且つ軸周り方向で延在する溝部を有し、スラストカラーとスラスト軸受との他方が、一方に向けて突出して溝部に挿入され且つ軸周り方向で延在する突部を有するという構成を採用する。
【０００９】
このような構成を採用する本発明では、スラストカラー及びスラスト軸受の外縁部側において突部が溝部に挿入されており、潤滑剤はこの突部を迂回するようにして流動するため、潤滑剤に対する流動抵抗が上昇する。また、突部の延在方向は径方向と交差しているため、遠心力により径方向外側に向かう潤滑剤の流動が抑制される。
【００１０】
また、本発明のスラスト軸受構造は、突部の突出高さが、軸方向でのスラストカラーとスラスト軸受との間隔以上の大きさで形成されているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、スラストカラーとスラスト軸受との間に形成され軸に直交する面に平行して拡がる隙間を、突部が塞ぐように突出している。よって、上記隙間内を径方向外側に向かって流動する潤滑剤が、突部の径方向内側の側面に必ず当たることから、潤滑剤に対する流動抵抗が上昇する。
【００１１】
また、本発明のスラスト軸受構造は、溝部の深さが、突部の突出高さ以上の大きさで形成されているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、振動等の影響を受けてスラストカラーとスラスト軸受とが接触する場合にも、この接触が生じる前に、溝部の底部に突部が接触することが防止される。
【００１２】
また、本発明のスラスト軸受構造は、溝部及び突部が、径方向に関して隙間を空けてそれぞれ複数配設されているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、溝部及び突部の組み合わせが複数設けられているため、潤滑剤に対する流動抵抗がさらに上昇する。
【００１３】
また、本発明のターボチャージャは、請求項１から４のいずれか一項に記載のスラスト軸受構造を有するという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、スラストカラー及びスラスト軸受の外縁部側において突部が溝部に挿入されており、潤滑剤はこの突部を迂回するようにして流動するため、潤滑剤に対する流動抵抗が上昇する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
本発明によれば、径方向外側に向かう潤滑剤の流動を抑制することができるため、スラストカラーが高速で回転しても、潤滑剤が遠心力により径方向外側に振り飛ばされることを防止できる。したがって、本発明によれば、スラストカラーとスラスト軸受との間の潤滑を必要とする箇所に、適切な量の潤滑剤を供給・保持できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ターボチャージャ１００の全体構成図である。
【図２】図１におけるスラスト軸受部３２の拡大図である。
【図３】図２におけるスラストカラー３５の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明のスラスト軸受構造及びターボチャージャに係る実施の形態を、図１から図３を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。また、各図面における矢印Ｆは前方向を示している。
【００１７】
図１は、本実施形態に係るターボチャージャ１００の全体構成図である。
ターボチャージャ１００は、不図示の内燃機関から導かれる排気ガスの運動エネルギー等を利用して、外部から導入された空気を圧縮し、高圧となった空気を内燃機関に過給することで、内燃機関の性能を向上させるものである。ターボチャージャ１００は、ロータ１と、タービンハウジング２と、軸受ハウジング３と、シールプレート４と、コンプレッサハウジング５とを有している。タービンハウジング２、軸受ハウジング３、シールプレート４及びコンプレッサハウジング５は、前方より順次配置され一体的に設けられている。
【００１８】
ロータ１は、排気ガスの流動により回転するものであって、ロータ軸（軸）１１と、タービンインペラ１２と、コンプレッサインペラ１３とを有している。
ロータ軸１１は、前後方向で延在する回転軸であって、軸受ハウジング３に複数のラジアル軸受３１を介して回転自在に軸支されている。また、ロータ軸１１は、太さの異なる２つの軸、すなわち細軸部１１ａ及び太軸部１１ｂ（共に図２参照）からなり、太軸部１１ｂが前方側に配置されている。
【００１９】
タービンインペラ１２は、排気ガスの流動によって回転する回転翼であって、タービンハウジング２の内部に設置され、ロータ軸１１の前端部に一体的に接続されている。
コンプレッサインペラ１３は、回転して空気を吸引すると共に、吸引した空気を径方向外側に送り出す回転翼であって、コンプレッサハウジング５の内部に設置され、ロータ軸１１の後端部に一体的に接続されている。
【００２０】
タービンハウジング２は、排気ガスの運動エネルギー等をロータ１の回転運動に変換する箇所であって、タービンスクロール流路２１と、タービン出口２２とを有している。
タービンスクロール流路２１は、内燃機関から排出された排気ガスが不図示のガス導入口を介して導入される流路であって、タービンインペラ１２を囲んで略環状に形成されている。タービン出口２２は、タービンハウジング２からの排気ガスの吐出口であって、前方に向かって開口し、不図示の排気ガス浄化装置に接続されている。なお、タービン出口２２は、タービンインペラ１２の設置箇所を介してタービンスクロール流路２１と連通している。
【００２１】
軸受ハウジング３は、ロータ軸１１を回転自在に軸支するものであって、複数のラジアル軸受３１と、スラスト軸受部（スラスト軸受構造）３２と、潤滑剤供給流路３３と、潤滑剤排出用空間３４とを有している。
ラジアル軸受３１は、ロータ軸１１をその軸周りで回転自在に軸支する軸受であって、軸受ハウジング３に複数設けられている。スラスト軸受部３２は、ロータ軸１１を軸方向すなわち前後方向で支持し、ロータ軸１１の軸方向での移動を規制するものである。なお、スラスト軸受部３２の詳細は後述する。
【００２２】
潤滑剤供給流路３３は、ラジアル軸受３１やスラスト軸受部３２等に対して潤滑剤を供給するための流路である。なお、潤滑剤としては、鉱物油や合成油等の潤滑油が一般的に用いられる。潤滑剤排出用空間３４は、ラジアル軸受３１及びスラスト軸受部３２に供給され、各部分を潤滑した後の潤滑剤が排出される空間である。
【００２３】
シールプレート４は、軸受ハウジング３内を流動する潤滑剤がコンプレッサハウジング５の内部へ浸入しないようにシールすると共に、コンプレッサハウジング５との間に外部から導入された空気を圧縮するための流路等を形成するものである。シールプレート４は、略円板状に形成され、その中央部をロータ軸１１が前後方向で貫通している。
【００２４】
コンプレッサハウジング５は、外部から導入された空気を圧縮する箇所であって、コンプレッサ入口５１と、ディフューザ流路５２と、コンプレッサスクロール流路５３とを有している。
コンプレッサ入口５１は、不図示のエアクリーナを介して外部から空気を導入するための導入口であって、コンプレッサハウジング５の後方に向かって開口している。
【００２５】
ディフューザ流路５２は、コンプレッサインペラ１３の回転によって送り出された空気が導入される流路であって、コンプレッサインペラ１３を囲んで略環状に形成されている。また、ディフューザ流路５２は、シールプレート４とコンプレッサハウジング５との間に形成され、コンプレッサインペラ１３の設置箇所を介してコンプレッサ入口５１と連通している。
コンプレッサスクロール流路５３は、ディフューザ流路５２と連通し、コンプレッサインペラ１３を囲んで略環状に形成されている。コンプレッサスクロール流路５３には、不図示の空気吐出口が接続され、該空気吐出口は内燃機関の吸気口に接続されている。
【００２６】
次に、本実施形態に係るスラスト軸受部３２の詳細を、図２を参照して説明する。
図２は、図１におけるスラスト軸受部３２の拡大図である。
スラスト軸受部３２は、スラストカラー３５と、前側スラスト軸受（スラスト軸受）３６と、後側スラスト軸受（スラスト軸受）３７とを有している。
【００２７】
スラストカラー３５は、略円板状の部材であって、その中心軸が前後方向と平行する向きで、ロータ軸１１における細軸部１１ａと太軸部１１ｂとの連結箇所に設けられている。スラストカラー３５の中央部には、厚さ方向で貫通する孔部３５ａが形成され、孔部３５ａには細軸部１１ａが貫通している。
【００２８】
ここで、細軸部１１ａには、略円筒状に形成された円筒部材１４が設けられている。細軸部１１ａ及び円筒部材１４は、円筒部材１４の内部に細軸部１１ａが圧入されて、一体的に接続されている。そして、スラストカラー３５は、太軸部１１ｂと円筒部材１４とにより挟持されて、ロータ軸１１に保持されている。よって、スラストカラー３５は、ロータ軸１１と共に回転できる構成となっている。なお、円筒部材１４は、その後端側に略傘状の傘部を有しており（図１参照）、その外周面に付着した潤滑剤を回転と共に振り飛ばすための機能をも有している。
【００２９】
スラストカラー３５は、前側スラスト軸受３６に対向する面である第１対向面３５ｂと、後側スラスト軸受３７に対向する面である第２対向面３５ｃとを有している。第１対向面３５ｂ及び第２対向面３５ｃは、前後方向に直交する所定の面と平行する平面状に形成されている。
第１対向面３５ｂの外縁部側には、前方に向かって突出する第１突部（突部）３５ｄが設けられており、第２対向面３５ｃの外縁部側には、後方に向かって突出する第２突部（突部）３５ｅが設けられている。第１突部３５ｄ及び第２突部３５ｅは、共にロータ軸１１の軸周り方向で延在し且つ連続して設けられている。
【００３０】
前側スラスト軸受３６は、略円板状の部材であって、その中心軸が前後方向と平行する向きで軸受ハウジング３に設けられている。また、前側スラスト軸受３６は、軸受ハウジング３に形成された凹部に、その外周部が嵌合されて設置されている。
前側スラスト軸受３６は、その中央部に厚さ方向で貫通する第２孔部３６ａを有しており、第２孔部３６ａには太軸部１１ｂが貫通している。なお、第２孔部３６ａの内径は太軸部１１ｂの径よりも大きく形成されており、太軸部１１ｂと第２孔部３６ａとの間には隙間３６ｂが形成されている。この隙間３６ｂは、スラストカラー３５と前側スラスト軸受３６との間に潤滑剤を供給する流路として用いられる。
【００３１】
前側スラスト軸受３６は、スラストカラー３５に対向する面である第３対向面（対向面）３６ｃを有している。第３対向面３６ｃは、前後方向に直交する所定の面と平行する平面状に形成されている。なお、第３対向面３６ｃは、図示しないが、略扇形の複数の面がロータ軸１１の軸周り方向で間隔を空けて配設された構成となっている。
第３対向面３６ｃの外縁部側には、後方に臨む第１溝部（溝部）３６ｄが形成されている。第１溝部３６ｄは、ロータ軸１１の軸周り方向で延在し且つ連続して設けられている。また、第１溝部３６ｄには、第１突部３５ｄが挿入されている。
【００３２】
後側スラスト軸受３７は、略円板状の部材であって、その中心軸が前後方向と平行する向きで、軸受ハウジング３に不図示のボルト等を用いて設置されている。
後側スラスト軸受３７は、その中央部に厚さ方向で貫通する第３孔部３７ａを有しており、第３孔部３７ａには円筒部材１４が貫通している。なお、第３孔部３７ａの内径は円筒部材１４の外径よりも大きく形成されており、円筒部材１４と第３孔部３７ａとの間には所定の隙間が形成されている。
【００３３】
後側スラスト軸受３７は、スラストカラー３５に対向する面である第４対向面（対向面）３７ｂを有している。第４対向面３７ｂは、前後方向に直交する所定の面と平行する平面状に形成されている。なお、第４対向面３７ｂは、図示しないが、略扇形の複数の面がロータ軸１１の軸周り方向で間隔を空けて配設された構成となっている。
第４対向面３７ｂの外縁部側には、前方に臨む第２溝部（溝部）３７ｃが形成されている。第２溝部３７ｃは、ロータ軸１１の軸周り方向で延在し且つ連続して設けられている。また、第２溝部３７ｃには、第２突部３５ｅが挿入されている。
【００３４】
また、後側スラスト軸受３７は、潤滑剤供給流路３３と連通する液溜り部３７ｄを有している。この液溜り部３７ｄには流路３７ｅの一端が接続され、流路３７ｅの他端は、第２対向面３５ｃと第４対向面３７ｂとの間の隙間に開口している。そのため、流路３７ｅは、スラストカラー３５と後側スラスト軸受３７との間に潤滑剤を供給する流路として用いられる。
第２溝部３７ｃの鉛直方向下側には、前方に開口する潤滑剤排出用凹部３７ｆが形成されている。第２溝部３７ｃ内の潤滑剤は、潤滑剤排出用凹部３７ｆに一時的に貯留された後に、潤滑剤排出用空間３４へ排出される。
【００３５】
続いて、本実施形態に係るターボチャージャ１００の動作を説明する。
まず、内燃機関から排出される排気ガスの流動によって、タービンインペラ１２が回転する。
内燃機関の作動と共に排出された排気ガスが、不図示のガス導入口を介してタービンスクロール流路２１に導入される。タービンスクロール流路２１に導入された排気ガスは、タービンインペラ１２周りを旋回して流動し、タービンインペラ１２へ旋回しつつ導入される。排気ガスの導入によって、タービンインペラ１２は回転する。また、排気ガスは、タービンインペラ１２の形状に沿って流動することで、その流動方向が前方に向かうように調整される。そして、排気ガスはタービン出口２２から排出され、不図示の排気ガス浄化装置によって浄化される。
【００３６】
次に、タービンインペラ１２の回転に伴い、コンプレッサハウジング５において空気が圧縮される。
タービンインペラ１２が回転することで、ロータ軸１１を介して接続されたコンプレッサインペラ１３が回転する。コンプレッサインペラ１３が回転することで、コンプレッサ入口５１を介して外部から導入された空気が吸引されると共に、吸引された空気がコンプレッサインペラ１３の径方向外側に設けられたディフューザ流路５２に送り出される。空気はディフューザ流路５２内を流動すると共に圧縮され、高圧となった空気はコンプレッサスクロール流路５３に導入される。
【００３７】
コンプレッサスクロール流路５３に導入された空気は、不図示の空気吐出口を介して内燃機関に導入される。内燃機関に高圧となった空気が過給されることで、内燃機関の性能を向上させることができる。
以上で、ターボチャージャ１００の動作が終了する。
【００３８】
次に、本実施形態に係るスラスト軸受部３２の動作を説明する。
上述の通り、タービンハウジング２内に導入された排気ガスの流動方向は、タービンインペラ１２の形状に沿って流動することで前方に向かうように調整される。そのため、タービンインペラ１２すなわちロータ１は、反作用として排気ガスから後ろ向きの付勢力を受ける。もっとも、ロータ１のロータ軸１１にはスラスト軸受部３２が設けられているため、スラスト軸受部３２がロータ軸１１を前後方向に関して支持しており、ロータ軸１１の前後方向での移動を規制することができる。
【００３９】
より詳細には、スラストカラー３５がロータ軸１１に保持されており、スラストカラー３５はロータ軸１１と共に回転する。また、ロータ軸１１の軸方向（前後方向）でのスラストカラー３５の両側に、前側スラスト軸受３６及び後側スラスト軸受３７が各々設けられている。そのため、ロータ軸１１がその軸方向で所定の向きに付勢されたときにも、両スラスト軸受３６、３７がスラストカラー３５を支持し、スラストカラー３５及びロータ軸１１の軸方向での移動を規制することができる。
【００４０】
また、スラストカラー３５はロータ軸１１と共に回転するのに対し、両スラスト軸受３６、３７は、軸受ハウジング３に固定されているため回転しない。よって、第１対向面３５ｂと第３対向面３６ｃとが互いに摺動し、又は第２対向面３５ｃと第４対向面３７ｂとが互いに摺動する場合がある。
ここで、隙間３６ｂは、ラジアル軸受３１の設置箇所を介して潤滑剤供給流路３３と連通しているため、第１対向面３５ｂと第３対向面３６ｃとの間に潤滑剤を供給することができる。また、流路３７ｅは、液溜り部３７ｄを介して潤滑剤供給流路３３と連通しているため、第２対向面３５ｃと第４対向面３７ｂとの間に潤滑剤を供給することができる。したがって、潤滑剤によって上記摺動箇所を潤滑することができ、第１対向面３５ｂと第３対向面３６ｃとが互いに摺動し、又は第２対向面３５ｃと第４対向面３７ｂとが互いに摺動することで生じる過度の摩耗や焼き付き等の不具合を防止することができる。
【００４１】
さらに、ロータ１が高速で回転した場合の、スラスト軸受部３２の動作について説明する。
ロータ１が高速で回転できるように設計されたターボチャージャ１００では、ロータ軸１１に保持されたスラストカラー３５も高速で回転する。そのため、第１対向面３５ｂと第３対向面３６ｃとの間、及び第２対向面３５ｃと第４対向面３７ｂとの間に供給された潤滑剤は、スラストカラー３５の回転による遠心力によって、径方向外側に向かって振り飛ばされやすくなる。
【００４２】
ここで、第１対向面３５ｂの外縁部側には第１突部３５ｄが設けられ、第３対向面３６ｃの外縁部側には第１溝部３６ｄが設けられている。そのため、第１対向面３５ｂと第３対向面３６ｃとの間を径方向外側に向かって流動する潤滑剤は、第１突部３５ｄを迂回するようにして流動するため、潤滑剤に対する流動抵抗が上昇する。また、第１突部３５ｄはロータ軸１１の軸周り方向で延在しているため、第１突部３５ｄは径方向と交差しており、径方向外側に向かう潤滑剤の流動が抑制される。
よって、第１対向面３５ｂ及び第３対向面３６ｃの外縁部側では潤滑剤の流れが滞り、第１対向面３５ｂと第３対向面３６ｃとの間に適切な量の潤滑剤を供給・保持することができる。したがって、ロータ１が高速で回転した場合の、スラストカラー３５及び前側スラスト軸受３６の過度の摩耗や焼き付き等を防止することができる。
【００４３】
一方、第２対向面３５ｃの外縁部側には第２突部３５ｅが設けられ、第４対向面３７ｂの外縁部側には第２溝部３７ｃが設けられている。よって、上述した第１対向面３５ｂ及び第３対向面３６ｃと同様に、第２対向面３５ｃ及び第４対向面３７ｂの外縁部側では潤滑剤の流れが滞り、第２対向面３５ｃと第４対向面３７ｂとの間に適切な量の潤滑剤を供給・保持することができる。したがって、ロータ１が高速で回転した場合の、スラストカラー３５及び後側スラスト軸受３７の過度の摩耗や焼き付き等を防止することができる。
【００４４】
したがって、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、径方向外側に向かう潤滑剤の流動を抑制することができるため、スラストカラー３５が高速で回転しても、潤滑剤が遠心力により径方向外側に振り飛ばされることを防止できる。したがって、本実施形態によれば、スラストカラー３５と両スラスト軸受３６、３７との間の潤滑を必要とする箇所に、適切な量の潤滑剤を供給・保持できるという効果がある。
【００４５】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４６】
例えば、上記実施形態では、スラストカラー３５に第１突部３５ｄ及び第２突部３５ｅが設けられ、両スラスト軸受３６、３７に第１溝部３６ｄ及び第２溝部３７ｃがそれぞれ形成されているが、これに限定されるものではなく、スラストカラー３５に溝部が形成され、両スラスト軸受３６、３７に突部が設けられていてもよい。
【００４７】
また、上記実施形態における各突部と各溝部との関係を、図３に示す関係としてもよい。
図３は、図２におけるスラストカラー３５の拡大図である。
まず、第１突部３５ｄの突出高さＸ１を、第１対向面３５ｂと第３対向面３６ｃとの間隔Ｙ１以上の大きさとしてもよい。このような関係とすることで、第１対向面３５ｂと第３対向面３６ｃとの間を径方向外側に向かって流動する潤滑剤が、第１突部３５ｄの径方向内側の側面に必ず当たることから、潤滑剤に対する流動抵抗が上昇する。
なお、第２突部３５ｅの突出高さＸ２を、第２対向面３５ｃと第４対向面３７ｂとの間隔Ｙ２以上の大きさとしてもよい。このような関係とすることで、第２対向面３５ｃと第４対向面３７ｂとの間を径方向外側に向かって流動する潤滑剤に対する流動抵抗が同様に上昇する。
【００４８】
次に、第１溝部３６ｄの深さＺ１を、突出高さＸ１以上の大きさとしてもよい。このような関係とすることで、振動等の影響を受けてスラストカラー３５と前側スラスト軸受３６とが互いに接触する場合にも、第１対向面３５ｂと第３対向面３６ｃとが必ず接触する。すなわち、第１突部３５ｄが第１溝部３６ｄの底部と接触することが防止され、第１突部３５ｄの摩耗や破損等を防止することができる。
なお、第２溝部３７ｃの深さＺ２を、突出高さＸ２以上の大きさとしてもよい。このような関係とすることで、第２突部３５ｅの摩耗や破損等を防止することができる。
【００４９】
また、上記実施形態では、スラストカラー３５と前側スラスト軸受３６との間に、第１突部３５ｄ及び第１溝部３６ｄが１つずつ設けられているが、これに限定されるものではなく、径方向に関して突部及び溝部が隙間を空けてそれぞれ複数設けられていてもよい。このような構成とすることで、潤滑剤に対する流動抵抗をさらに上昇させることができる。
なお、スラストカラー３５と後側スラスト軸受３７との間に、同様に径方向に関して突部及び溝部が隙間を空けてそれぞれ複数設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１１…ロータ軸（軸）、３２…スラスト軸受部（スラスト軸受構造）、３５…スラストカラー、３５ｄ…第１突部（突部）、３５ｅ…第２突部（突部）、３６…前側スラスト軸受（スラスト軸受）、３６ｃ…第３対向面（対向面）、３６ｄ…第１溝部（溝部）、３７…後側スラスト軸受（スラスト軸受）、３７ｂ…第４対向面（対向面）、３７ｃ…第２溝部（溝部）、１００…ターボチャージャ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸に保持され前記軸と共に回転するスラストカラーと、軸方向での前記スラストカラーの両側に各々設けられる一対のスラスト軸受とを有し、前記スラストカラーと前記一対のスラスト軸受との間を潤滑剤により潤滑するスラスト軸受構造であって、
前記スラストカラーと前記スラスト軸受との一方が、他方に対向する対向面の外縁部側に設けられ且つ軸周り方向で延在する溝部を有し、
前記スラストカラーと前記スラスト軸受との他方が、一方に向けて突出して前記溝部に挿入され且つ前記軸周り方向で延在する突部を有することを特徴とするスラスト軸受構造。
【請求項２】
請求項１に記載のスラスト軸受構造において、
前記突部の突出高さが、前記軸方向での前記スラストカラーと前記スラスト軸受との間隔以上の大きさで形成されていることを特徴とするスラスト軸受構造。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のスラスト軸受構造において、
前記溝部の深さが、前記突部の突出高さ以上の大きさで形成されていることを特徴とするスラスト軸受構造。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のスラスト軸受構造において、
前記溝部及び前記突部は、径方向に関して隙間を空けてそれぞれ複数配設されていることを特徴とするスラスト軸受構造。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のスラスト軸受構造を有することを特徴とするターボチャージャ。
【請求項１】
軸に保持され前記軸と共に回転するスラストカラーと、軸方向での前記スラストカラーの両側に各々設けられる一対のスラスト軸受とを有し、前記スラストカラーと前記一対のスラスト軸受との間を潤滑剤により潤滑するスラスト軸受構造であって、
前記スラストカラーと前記スラスト軸受との一方が、他方に対向する対向面の外縁部側に設けられ且つ軸周り方向で延在する溝部を有し、
前記スラストカラーと前記スラスト軸受との他方が、一方に向けて突出して前記溝部に挿入され且つ前記軸周り方向で延在する突部を有することを特徴とするスラスト軸受構造。
【請求項２】
請求項１に記載のスラスト軸受構造において、
前記突部の突出高さが、前記軸方向での前記スラストカラーと前記スラスト軸受との間隔以上の大きさで形成されていることを特徴とするスラスト軸受構造。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のスラスト軸受構造において、
前記溝部の深さが、前記突部の突出高さ以上の大きさで形成されていることを特徴とするスラスト軸受構造。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のスラスト軸受構造において、
前記溝部及び前記突部は、径方向に関して隙間を空けてそれぞれ複数配設されていることを特徴とするスラスト軸受構造。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のスラスト軸受構造を有することを特徴とするターボチャージャ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１２５７０（Ｐ２０１１−１２５７０Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５５５９１（Ｐ２００９−１５５５９１）
【出願日】平成２１年６月３０日（２００９．６．３０）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月３０日（２００９．６．３０）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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