過給機
【課題】ロータ軸を支持する軸受の損失を低減する。
【解決手段】コンプレッサインペラ４を軸方向の一端に備えたロータ軸３は、軸受ハウジング１５に対してラジアル軸受１９及びスラスト軸受２０を介して回転可能に支持されている。スラスト軸受２０は、ロータ軸３に固定される中間スラストリング２３のコンプレッサインペラ４と反対側に、軸受ハウジング１５の内壁に固定されるタービン側スラストリング２２を備え、このタービン側スラストリング２２と中間スラストリング２３とですべり軸受を構成する。また、スラスト軸受２０は、中間スラストリング２３のコンプレッサインペラ４側に、軸受ハウジング１５の内壁に固定されるコンプレッサ側スラストリング２５を備え、このコンプレッサ側スラストリング２５と中間スラストリング２３との間に玉２４を配置して玉軸受を構成する。
【解決手段】コンプレッサインペラ４を軸方向の一端に備えたロータ軸３は、軸受ハウジング１５に対してラジアル軸受１９及びスラスト軸受２０を介して回転可能に支持されている。スラスト軸受２０は、ロータ軸３に固定される中間スラストリング２３のコンプレッサインペラ４と反対側に、軸受ハウジング１５の内壁に固定されるタービン側スラストリング２２を備え、このタービン側スラストリング２２と中間スラストリング２３とですべり軸受を構成する。また、スラスト軸受２０は、中間スラストリング２３のコンプレッサインペラ４側に、軸受ハウジング１５の内壁に固定されるコンプレッサ側スラストリング２５を備え、このコンプレッサ側スラストリング２５と中間スラストリング２３との間に玉２４を配置して玉軸受を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンから放出される排気エネルギを利用して、エンジンへ供給される空気を過給する過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常過給機においては、タービンインペラとコンプレッサインペラとを互いに連結してこれら各インペラを一体的に回転させるロータ軸を、ラジアル軸受及びスラスト軸受によりハウジングに対して回転可能に支持しており、その際スラスト軸受についてはすべり軸受を採用することが一般的になされている（例えば下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２０９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、過給機においては極めて高速回転することが知られており、したがってロータ軸を支持する軸受の高性能化が必須であり、そのために軸受損失をより低減することが要求されている。
【０００５】
そこで、本発明は、ロータ軸を支持する軸受の損失を低減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、エンジンからの排気によってタービンインペラが回転し、このタービンインペラに対しロータ軸を介してコンプレッサインペラが一体的に回転することで、前記エンジンに供給される空気を過給する過給機であって、前記ロータ軸は、ハウジングに対し、ラジアル軸受及びスラスト軸受によりハウジングに対して回転可能に支持され、前記スラスト軸受は、前記コンプレッサインペラ側の軸受部にころがり軸受を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、スラスト軸受は、ころがり軸受を適用しているコンプレッサ側の軸受部の軸受損失を、すべり軸受を適用した場合の軸受損失よりも低減させることができ、軸受全体としての軸受損失を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図２のスラスト軸受周辺を拡大した断面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す過給機の断面図である。
【図３】本発明の比較例を示す過給機の図１に対応する断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示す過給機の図１に対応する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１０】
図２に示すように、本発明の一実施形態に係わる過給機１は、図示しない例えば自動車用のエンジンからの排気によってタービンインペラ２が回転し、このタービンインペラ２に対しロータ軸３を介してコンプレッサインペラ４が一体的に回転することで、上記したエンジンに供給される空気を過給する。
【００１１】
タービンインペラ２は、タービンハウジング５内に回転可能に収容してあり、中心部のタービンホイール６の外周側にタービンブレード７を周方向に沿って複数設けてある。タービンホイール６のコンプレッサインペラ４側の端部中央に、前記したロータ軸３を一体的に接続してある。
【００１２】
上記したタービンハウジング５は、その適宜位置に、エンジンからの排気を取り入れる排気取入口（図示省略）を形成してある。排気取入口は、エンジンの排気マニホールド（図示省略）に接続可能である。また、タービンハウジング５の内部には、上記した排気取入口に連通するタービンスクロール流路８を、タービンインペラ２を囲むように形成してある。さらに、タービンハウジング５におけるタービンインペラ２の軸方向外側（図２中で左側）には、タービンスクロール流路８内に流入した排気を外部に排出する排気出口９を形成してある。すなわち、タービンスクロール流路８と排気排出口９とは、タービンハウジング５内で互いに連通している。
【００１３】
一方、コンプレッサインペラ４は、コンプレッサハウジング１０内に回転可能に収容してあり、中心部のコンプレッサホイール１１の外周側にコンプレッサブレード１２を周方向に沿って複数設けてある。
【００１４】
上記したコンプレッサハウジング１０におけるコンプレッサインペラ４の軸方向外側（図２中で右側）には、空気を吸入する空気吸入口１３を形成してあり、この空気吸入口１３はエアクリーナ（図示省略）に接続可能である。
【００１５】
また、前記したタービンハウジング５とコンプレッサハウジング１０との間には軸受ハウジング１５を設けてある。この軸受ハウジング１５とコンプレッサハウジング１０との間におけるコンプレッサインペラ４の外周側（出口側）には、圧縮された空気を昇圧する環状のディフューザ流路１６を形成してあり、このディフューザ流路１６は空気吸入口１３に連通している。
【００１６】
さらに、コンプレッサハウジング１０の外周側の内部には、コンプレッサスクロール流路１７を、コンプレッサインペラ４を囲むように形成してあり、このコンプレッサスクロール流路１７は、ディフューザ流路１６に連通している。すなわち、コンプレッサスクロール流路１７と空気吸入口１３とは、ディフューザ流路１６によって互いに連通している。
【００１７】
そして、コンプレッサハウジング１０の適宜位置には、圧縮された空気を吐出する空気吐出口（図示省略）を形成してあり、この空気吐出口は、コンプレッサスクロール流路１７に連通してあって、エンジンの吸気マニホールド（図示省略）に接続可能である。
【００１８】
前記したコンプレッサホイール１１の中心部には、ロータ軸３の延長方向に貫通する貫通孔１１ａを形成してあり、この貫通孔１１ａにロータ軸３を挿入し、ロータ軸３の貫通孔１１ａから外部に突出した側の端部の雄ねじ部３ａにナット１８を締結固定している。
【００１９】
ここで、ロータ軸３は、軸方向中心側の２箇所にてラジアル軸受１９によりハウジングとしての軸受ハウジング１５に対して回転可能に支持されるとともに、コンプレッサインペラ４の近傍部位にてスラスト軸受２０により軸受ハウジング１５に対して回転可能に支持されている。ラジアル軸受１９は、フロート軸受で構成してあるが、浮動ブッシュ（カラー）の動きの一部を規制したセミフロート式あるいは、浮動ブッシュ（カラー）を自由に回転可能としたフルフロート式のどちらを使用してもよい。スラスト軸受２０については後述する。
【００２０】
また、軸受ハウジング１５には、ラジアル軸受１９及びスラスト軸受２０に潤滑油を供給するための潤滑油通路２１を形成してある。潤滑油通路２１は、潤滑油供給源（図示省略）から潤滑油が供給されて流入する径方向通路２１ａと、径方向通路２１ａの内側の端部２１ａ１に連通する軸方向通路２１ｂと、を備えている。
【００２１】
そして、径方向通路２１ａの軸方向両側に位置する部分の軸方向通路２１ｂに、ラジアル軸受用潤滑油通路２１ｃ，２１ｄの一端２１ｃ１，２１ｄ１を連通させ、このラジアル軸受用潤滑油通路２１ｃ，２１ｄの径方向内側に延びる他端２１ｃ２，２１ｄ２をラジアル軸受１９の外周部に形成してある環状通路２１ｅ，２１ｆに連通させる。すなわち、外部から径方向通路２１ａに流入した潤滑油は、軸方向通路２１ｂからラジアル軸受用潤滑油通路２１ｃ，２１ｄ及び環状通路２１ｅ，２１ｆを経て、対応するそれぞれのラジアル軸受１９に供給されて該ラジアル軸受１９を潤滑する。
【００２２】
また、左右２つのラジアル軸受１９相互間の軸受ハウジング１５の下部には、ロータ軸３と軸受ハウジング１５との間の隙間と、軸受ハウジング１５内に形成してある後述する空隙３１とを連通する排出路１５ｂを形成してある。したがって、ラジアル軸受１９を潤滑した後の潤滑油は、排出路１５ｂから空隙３１にも排出されることになる。
【００２３】
また、軸方向通路２１ｂのラジアル軸受用潤滑油通路２１ｄ側の端部２１ｂ１は、前述したスラスト軸受２０の側部に連通している。すなわち、外部から径方向通路２１ａに流入した潤滑油は、軸方向通路２１ｂを経てスラスト軸受２０に供給されて該スラスト軸受２０を潤滑する。
【００２４】
なお、上記した潤滑油通路２１の径方向通路２１ａ、軸方向通路２１ｂ及びラジアル軸受用潤滑油通路２１ｃ，２１ｄは、ロータ軸３に対し鉛直方向上部に位置しているものとする。
【００２５】
次に、スラスト軸受２０について説明する。スラスト軸受２０は、タービンインペラ２側からコンプレッサインペラ４側に軸方向に沿って、タービン側リングとしてのタービン側スラストリング２２、回転リングとしての中間スラストリング２３、転動体としての玉２４、コンプレッサ側リングとしてのコンプレッサ側スラストリング２５を、順に配置している。玉２４は、例えば鋼製（鋼球）あるいはセラミックス製とする。
【００２６】
これらタービン側スラストリング２２、中間スラストリング２３及びコンプレッサ側スラストリング２５は、いずれも中心部にロータ軸３が挿入される貫通孔を備えた大略板状のリング状に形成された軸受部材である。
【００２７】
ここで、ロータ軸３は、軸受ハウジング１５内に位置するジャーナル部３ｂに対して小径となる、前記した雄ねじ部３ａを備えた小径部３ｃを備えている。すなわち、ジャーナル部３ｂは、小径部３ｃに対して大径部となり、このジャーナル部３ｂの小径部３ｃ側の端部には、ロータ軸３の軸方向に対して直角な面となる突き当て面３ｄを備えている。
【００２８】
この突き当て面３ｄに、スラスト軸受２０における中間スラストリング２３の内周側端部の側面をほぼ接触する状態として、中間スラストリング２３を小径部３ｃに嵌入固定する。つまり、中間スラストリング２３はロータ軸３と一体的に回転する。
【００２９】
そして、この中間スラストリング２３と、コンプレッサインペラ４におけるコンプレッサホイール１１の内周側の軸方向に対向する端面１１ｂとの間には、大略円筒形状の油切り部材２６を介装している。したがって、前述した図２に示してあるナット１８を締結することで、コンプレッサインペラ４は、ロータ軸３におけるジャーナル部３ｂの突き当て面３ｄとの間で、中間スラストリング２３及び油切り部材２６を挟持固定した状態で、ロータ軸３に締結固定されることになる。
【００３０】
油切り部材２６は、外周部に径方向外側に突出する環状の突起２６ａを備え、スラスト軸受２０側の潤滑油のコンプレッサインペラ４側への流出を抑える。油切り部材２６の突起２６ａのコンプレッサインペラ４側には、コンプレッサインペラ４とスラスト軸受２０とを隔てる隔壁２７の内周側端部が回転可能となるようほぼ接触もしくは近接しており、隔壁２７はその外周側端部を軸受ハウジング１５の内壁に固定している。
【００３１】
一方、上記ジャーナル部３ｂの突き当て面３ｄに対応する位置の軸受ハウジング１５のコンプレッサインペラ４側には、環状の凹部１５ａを形成してあり、この凹部１５ａは、コンプレッサインペラ４側が開口している。
【００３２】
そして、この凹部１５ａに、スラスト軸受２０のタービン側スラストリング２２を固定している。この際、タービン側スラストリング２２は、その内周面をジャーナル部３ｂの突き当て面３ｄ近傍の外周面に対して相対回転可能に対向させるとともに、中間スラストリング２３の側面に対しては、その側面を相対回転可能に接触可能としている。また、中間スラストリング２３は、その外周側が凹部１５ａ内に位置している。
【００３３】
スラスト軸受２０の玉２４は、円周方向に沿って複数設けられ、これら複数の玉２４は、金属あるいは樹脂からなる環状の保持器２８によって保持された状態で、中間スラストリング２３とコンプレッサ側スラストリング２５との間で転動（回転）可能である。中間スラストリング２３には、外周側端部に環状の凹部２３ａを形成する一方、コンプレッサ側スラストリング２５には、内周側端部に環状の凹部２５ａを形成している。そして、これら互いに対向する位置にある凹部２３ａと凹部２５ａとの間に玉２４を収容する。
【００３４】
なお、コンプレッサ側スラストリング２５は、図２に示すように、外周側を軸受ハウジング１５の内壁の固定してある。
【００３５】
コンプレッサ側スラストリング２５は、上記凹部２５ａを形成した側の玉２４より外周側に、環状の潤滑油収容凹部２９を形成してあり、潤滑油収容凹部２９には、前記した潤滑油通路２１における軸方向通路２１ｂの端部２１ｂ１が連通している。この潤滑油収容凹部２９の空間と、玉２４を収容している凹部２３ａと凹部２５ａとの間の空間とで、転動体を収容する領域を構成している。
【００３６】
また、潤滑油収容凹部２９の鉛直方向下部におけるコンプレッサ側スラストリング２５の中間スラストリング２３側には、潤滑油収容凹部２９内の潤滑油を外部に排出する潤滑油排出通路３０を、潤滑油収容凹部２９の下部に上端部が連通するよう形成している。
【００３７】
軸受ハウジング１５のロータ軸３に対して鉛直方向下部には空隙３１を形成してあり、この空隙３１に潤滑油排出通路３０の下端を連通させ、空隙３１は下端に開口部３１ａを備えている。また、空隙３１は、タービンインペラ２とラジアル軸受１９との間のジャーナル部３ｂの外周面に開口する環状通路３１ｂを備えている。
【００３８】
このようにして構成されるスラスト軸受２０は、中間スラストリング２３と、コンプレッサ側スラストリング２５と、保持器２８に保持された状態の玉２４とを、１つの軸受ユニットとして、ロータ軸３及び軸受ハウジング１５に組み付ける。
【００３９】
このように構成された過給機では、エンジンからの排気がタービンハウジング５の排気取入口からタービンスクロール流路８に流入することで、タービンインペラ２が回転し、これに伴い、ロータ軸３及びコンプレッサインペラ４が回転する。コンプレッサインペラ４の回転により、コンプレッサハウジング１０の空気吸入口１３から空気を吸入して圧縮する。そして、この圧縮した空気を、ディフューザ流路１６及びコンプレッサスクロール流路１７を経由して空気吐出口から吐出することで、エンジンに供給される空気を過給する。
【００４０】
この際ロータ軸３は、ラジアル軸受１９がロータ軸３の直径方向の荷重を受ける一方、スラスト軸受２０がロータ軸３の軸方向の荷重を受けつつ回転する。ここで、スラスト軸受２０については、ロータ軸３がタービン側（図１，図２中で左方向）へ向けて負荷を受けたときに、中間スラストリング２３がタービン側スラストリング２２に対して摺動しつつすべり軸受を構成して軸受効果を発揮する一方、ロータ軸３がコンプレッサ側（図１中で右方向）へ向けて負荷を受けたときに、中間スラストリング２３がコンプレッサ側スラストリング２５及び玉２９とで、ころがり軸受としての玉軸受を構成して軸受効果を発揮する。
【００４１】
すなわち、中間スラストリング２３は、タービン側ですべり軸受の軸受部材の一部として機能するととともに、コンプレッサ側では玉軸受の軸受部材の一部として機能する。このような中間スラストリング２３を備えるスラスト軸受２０は、タービン側の軸受部にすべり軸受を備ており、コンプレッサ側の軸受部に玉軸受（ころがり軸受）を備えている。
【００４２】
このとき、潤滑油通路２１の径方向通路２１ａには潤滑油が流入しており、この潤滑油は、径方向通路２１ａから軸方向通路２１ｂに流れ込む。軸方向通路２１ｂに流れ込んだ潤滑油の一部は、ラジアル軸受用潤滑油通路２１ｃ，２１ｄを経て一対のラジアル軸受１９の外周部に供給されてこれら各ラジアル軸受１９を潤滑する。また、軸方向通路２１ｂに流れ込んだ潤滑油の他の一部は、軸方向通路２１ｂの端部２１ｂ１からスラスト軸受２０の潤滑油収容凹部２９に供給されてスラスト軸受２０を潤滑する。
【００４３】
ラジアル軸受１９に供給された潤滑油は、潤滑後に、一部が、軸受ハウジング１５の空隙３１の環状部３１ｂに流出するとともに、タービン側スラストリング２２と中間スラストリング２３との微小な隙間を通して潤滑油収容凹部２９側に流出する。排出路１５ｂ及び環状部３１ｂに流出した潤滑油は、空隙３１の下端の開口部３１ａから外部に排出され、潤滑油収容凹部２９側に流出した潤滑油は、コンプレッサ側スラストリング２５の潤滑油排出通路３０を経由して、空隙３１の下端の開口部３１ａから外部に排出される。
【００４４】
また、軸方向通路２１ｂからスラスト軸受２０の潤滑油収容凹部２９に直接流れ込んだ潤滑油も、コンプレッサ側スラストリング２５の潤滑油排出通路３０を経由して、空隙３１の下端の開口部３１ａから外部に排出される。
【００４５】
ここで、スラスト軸受２０に流れ込む潤滑油のうち、タービン側の軸受部となる中間スラストリング２３とタービン側スラストリング２２との間に入り込む潤滑油は、ラジアル軸受１９を潤滑した後のものである。これに対してスラスト軸受２０に流れ込む潤滑油のうち、コンプレッサ側の軸受部となる中間スラストリング２３とコンプレッサ側スラストリング２５との間の潤滑油収容凹部２９に入り込む大部分の潤滑油は、軸方向通路２１ｂから直接入り込むものである。
【００４６】
この際、コンプレッサ側の軸受部の潤滑油収容凹部２９に軸方向通路２１ｂから直接入り込む潤滑油の温度は、タービン側の軸受部にラジアル軸受１９を潤滑した後に入り込む潤滑油の温度よりも低くなる。潤滑油は温度が低いと粘性が高くなるので、潤滑効果が低くなり、それに伴い軸受損失も高くなる。すなわち、スラスト軸受２０においては、タービン側よりもコンプレッサ側の軸受部における軸受損失の割合が高くなる傾向にあり、タービン側よりもコンプレッサ側の軸受部の潤滑環境が劣っていることになる。
【００４７】
そこで、本実施形態では、潤滑油の粘性が高いことに起因して軸受損失が高くなる傾向にあるコンプレッサ側の軸受部に、すべり軸受ではなく、中間スラストリング２３、コンプレッサ側スラストリング２５及び玉２４を備える玉軸受を採用している。このため、コンプレッサ側の軸受部においては、タービン側の軸受部のようなすべり軸受を採用する場合に比較して、潤滑油の粘性が高くても軸受損失を低減することができ、軸受部全体（ラジアル軸受１９及びスラスト軸受２０）での軸受損失が低減する。
【００４８】
これにより、過給機として高回転、高圧力比に対応した負荷能力の高いスラスト軸受２０を、機械的損失（軸受損失）を低く抑えることで実現することができる。
【００４９】
特に、ラジアル軸受１９が、軸受部全体に対する軸受損失の割合がセミフロート式に比較して低いフルフロート式の場合には、その分スラスト軸受２０の軸受損失の割合が高くなるので、上記した軸受損失の低減効果は、フルフロート式のラジアル軸受１９を採用した場合に顕著となる。
【００５０】
図３は、図１に示す本実施形態に対する比較例を示すもので、図１のコンプレッサ側の軸受部を玉軸受で構成したスラスト軸受２０に代えて、コンプレッサ側の軸受部をタービン側と同様にすべり軸受で構成したスラスト軸受２０Ａを採用している。すなわち、このスラスト軸受２０Ａは、図１と同様のタービン側スラストリング２２と、図１の中間スラストリング２３に対応する中間スラストリング２３Ａと、図１のコンプレッサ側スラストリング２５に対応するコンプレッサ側スラストリング２５Ａと、を備えている。コンプレッサ側スラストリング２５Ａには、潤滑油が流れる貫通孔２５Ａａを設けてある。
【００５１】
ここで、図３の比較例での軸受部全体（一対のラジアル軸受１９及びスラスト軸受２０Ａ）の軸受損失を１００％とした場合、図１の本実施形態での軸受部全体（一対のラジアル軸受１９及びスラスト軸受２０）の軸受損失は、ラジアル軸受１９がフルフロート式で約８５％まで低減でき、セミフロート式で約９０％まで低減できる。つまり、スラスト軸受２０に本実施形態のように玉軸受を採用することで、図３の比較例に対して軸受損失が、フルフロート式では約１５％低減でき、セミフロート式では約１０％低減できることになる。
【００５２】
なお、ラジアル軸受１９がフルフロート式では、軸受損失が、図１，図３共に、ラジアル軸受１９で全体の約４６％、スラスト軸受２０，２０Ａのタービン側スラストリング２２と中間スラストリング２３，２３Ａとの間のすべり軸受で約１４％となっている。一方、このとき図３の比較例でのスラスト軸受２０Ａのコンプレッサ側スラストリング２５Ａと中間スラストリング２３Ａとの間のすべり軸受の軸受損失が約４０％（４０％＋１４％＋４６％＝１００％）であるのに対し、図１における本実施形態のスラスト軸受２０の玉軸受での軸受損失は、約２５％（２５％＋１４％＋４６％＝８５％）である。つまり、前述したように図１に示す本実施形態の軸受構造における軸受損失が、図３の比較例の軸受構造における軸受損失に対して約１５％低減していることになる。
【００５３】
同様にして、ラジアル軸受１９がセミフロート式では、軸受損失が、図１，図３共に、ラジアル軸受１９で全体の約５１％、スラスト軸受２０，２０Ａのタービン側スラストリング２２と中間スラストリング２３，２３Ａとの間のすべり軸受で約１５％となっている。一方、このとき図３の比較例でのスラスト軸受２０Ａのコンプレッサ側スラストリング２５Ａと中間スラストリング２３Ａとの間のすべり軸受の軸受損失が約３４％（３４％＋１５％＋５１％＝１００％）であるのに対し、図１における本実施形態のスラスト軸受２０の玉軸受での軸受損失は、約２４％（２４％＋１５％＋５１％＝９０％）である。つまり、前述したように図１に示す本実施形態の軸受構造における軸受損失が、図３の比較例の軸受構造における軸受損失に対して約１０％低減していることになる。
【００５４】
また、本実施形態では、スラスト軸受２０は、ロータ軸３と一体的に回転する中間スラストリング２３と、この中間スラストリング２３のタービンインペラ２側に位置して中間スラストリング２３に対して相対回転可能なタービン側スラストリング２２と、中間スラストリング２３のコンプレッサインペラ４側に位置して中間スラストリング２３に対して相対回転可能なコンプレッサ側スラストリング２５と、をそれぞれ備え、中間スラストリング２３とコンプレッサ側スラストリング２５との間に玉軸受を構成する玉２４を設けている。
【００５５】
このため、中間スラストリング２３は、タービン側ですべり軸受として機能するととともに、コンプレッサ側では玉軸受として機能しつつ、図３の比較例における中間スラストリング２３Ａの役目も果たすので、比較例とほぼ同等のスペースに玉軸受を適用することができる。
【００５６】
また、本実施形態では、コンプレッサ側スラストリング２５の中間スラストリング２３側に設けた潤滑油収容凹部２９に、スラスト軸受２０に供給される潤滑油を外部に排出する潤滑油排出通路３０を連通させている。これにより、スラスト軸受２０を潤滑した後の潤滑油を、潤滑油排出通路３０を経て外部に効率よく排出することができる。
【００５７】
このように、スラスト軸受２０を潤滑した潤滑油は、潤滑油収容凹部２９から潤滑油排出通路３０を経て外部に排出しやすいので、スラスト軸受２０からコンプレッサインペラ４側への潤滑油の流出を抑制することができる。
【００５８】
また、スラスト軸受２０に潤滑油収容凹部２９を設けることで、潤滑油収容凹部２９を設けない場合に比較して、玉２４を収容する領域内の容積が大きくなるので、該領域内の圧力を低く抑えることができ、潤滑油収容凹部２９に入り込んだ潤滑油のコンプレッサインペラ４側への流出を抑制することができる。
【００５９】
なお、図１，図２に示した実施形態では、潤滑油通路２１の軸方向通路２１ｂをスラスト軸受２０の潤滑油収容凹部２９に連通させているが、図４に示すように、軸方向通路２１ｂをスラスト軸受２０の潤滑油収容凹部２９に連通させなくてもよい。すなわち、この例では、潤滑油収容凹部２９には、軸方向通路２１ｂから潤滑油が直接流れ込むことはなく、タービン側スラストリング２２と中間スラストリング２３との微小な隙間から潤滑油収容凹部２９に潤滑油が流れ込むことになる。
【００６０】
上記図４の例においても、コンプレッサ側スラストリング２５と中間スラストリング２３との間の軸受部は、タービン側スラストリング２２と中間スラストリング２３との間の軸受部に対し、潤滑油通路２１からの潤滑油の直接的な供給がないので、潤滑環境が劣ることになり、したがってスラスト軸受２０のコンプレッサ側の軸受部を玉軸受とすることで、同コンプレッサ側の軸受部をすべり軸受とする場合に比較して、コンプレッサ側の軸受部の軸受損失を低減することができる。
【００６１】
また、上記した実施形態では、スラスト軸受２０の中間スラストリング２３をロータ軸３に取り付ける一方、タービン側及びコンプレッサ側の各スラストリング２２及び２５を軸受ハウジング１５に取り付けているが、これとは逆に、中間スラストリング２３を軸受ハウジング１５に取り付ける一方、タービン側及びコンプレッサ側の各スラストリング２２及び２５をロータ軸３に取り付けてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
２ タービンインペラ
３ ロータ軸
４ コンプレッサインペラ
１９ ラジアル軸受
２０ スラスト軸受
２１ 潤滑油通路
２２ スラスト軸受のタービン側スラストリング（タービン側リング）
２３ スラスト軸受の中間スラストリング（回転リング）
２４ スラスト軸受の玉（転動体）
２５ スラスト軸受のコンプレッサ側スラストリング（コンプレッサ側リング）
２９ 潤滑油収容凹部（転動体を収容する領域）
３０ 潤滑油排出通路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンから放出される排気エネルギを利用して、エンジンへ供給される空気を過給する過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常過給機においては、タービンインペラとコンプレッサインペラとを互いに連結してこれら各インペラを一体的に回転させるロータ軸を、ラジアル軸受及びスラスト軸受によりハウジングに対して回転可能に支持しており、その際スラスト軸受についてはすべり軸受を採用することが一般的になされている（例えば下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２０９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、過給機においては極めて高速回転することが知られており、したがってロータ軸を支持する軸受の高性能化が必須であり、そのために軸受損失をより低減することが要求されている。
【０００５】
そこで、本発明は、ロータ軸を支持する軸受の損失を低減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、エンジンからの排気によってタービンインペラが回転し、このタービンインペラに対しロータ軸を介してコンプレッサインペラが一体的に回転することで、前記エンジンに供給される空気を過給する過給機であって、前記ロータ軸は、ハウジングに対し、ラジアル軸受及びスラスト軸受によりハウジングに対して回転可能に支持され、前記スラスト軸受は、前記コンプレッサインペラ側の軸受部にころがり軸受を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、スラスト軸受は、ころがり軸受を適用しているコンプレッサ側の軸受部の軸受損失を、すべり軸受を適用した場合の軸受損失よりも低減させることができ、軸受全体としての軸受損失を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図２のスラスト軸受周辺を拡大した断面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す過給機の断面図である。
【図３】本発明の比較例を示す過給機の図１に対応する断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示す過給機の図１に対応する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１０】
図２に示すように、本発明の一実施形態に係わる過給機１は、図示しない例えば自動車用のエンジンからの排気によってタービンインペラ２が回転し、このタービンインペラ２に対しロータ軸３を介してコンプレッサインペラ４が一体的に回転することで、上記したエンジンに供給される空気を過給する。
【００１１】
タービンインペラ２は、タービンハウジング５内に回転可能に収容してあり、中心部のタービンホイール６の外周側にタービンブレード７を周方向に沿って複数設けてある。タービンホイール６のコンプレッサインペラ４側の端部中央に、前記したロータ軸３を一体的に接続してある。
【００１２】
上記したタービンハウジング５は、その適宜位置に、エンジンからの排気を取り入れる排気取入口（図示省略）を形成してある。排気取入口は、エンジンの排気マニホールド（図示省略）に接続可能である。また、タービンハウジング５の内部には、上記した排気取入口に連通するタービンスクロール流路８を、タービンインペラ２を囲むように形成してある。さらに、タービンハウジング５におけるタービンインペラ２の軸方向外側（図２中で左側）には、タービンスクロール流路８内に流入した排気を外部に排出する排気出口９を形成してある。すなわち、タービンスクロール流路８と排気排出口９とは、タービンハウジング５内で互いに連通している。
【００１３】
一方、コンプレッサインペラ４は、コンプレッサハウジング１０内に回転可能に収容してあり、中心部のコンプレッサホイール１１の外周側にコンプレッサブレード１２を周方向に沿って複数設けてある。
【００１４】
上記したコンプレッサハウジング１０におけるコンプレッサインペラ４の軸方向外側（図２中で右側）には、空気を吸入する空気吸入口１３を形成してあり、この空気吸入口１３はエアクリーナ（図示省略）に接続可能である。
【００１５】
また、前記したタービンハウジング５とコンプレッサハウジング１０との間には軸受ハウジング１５を設けてある。この軸受ハウジング１５とコンプレッサハウジング１０との間におけるコンプレッサインペラ４の外周側（出口側）には、圧縮された空気を昇圧する環状のディフューザ流路１６を形成してあり、このディフューザ流路１６は空気吸入口１３に連通している。
【００１６】
さらに、コンプレッサハウジング１０の外周側の内部には、コンプレッサスクロール流路１７を、コンプレッサインペラ４を囲むように形成してあり、このコンプレッサスクロール流路１７は、ディフューザ流路１６に連通している。すなわち、コンプレッサスクロール流路１７と空気吸入口１３とは、ディフューザ流路１６によって互いに連通している。
【００１７】
そして、コンプレッサハウジング１０の適宜位置には、圧縮された空気を吐出する空気吐出口（図示省略）を形成してあり、この空気吐出口は、コンプレッサスクロール流路１７に連通してあって、エンジンの吸気マニホールド（図示省略）に接続可能である。
【００１８】
前記したコンプレッサホイール１１の中心部には、ロータ軸３の延長方向に貫通する貫通孔１１ａを形成してあり、この貫通孔１１ａにロータ軸３を挿入し、ロータ軸３の貫通孔１１ａから外部に突出した側の端部の雄ねじ部３ａにナット１８を締結固定している。
【００１９】
ここで、ロータ軸３は、軸方向中心側の２箇所にてラジアル軸受１９によりハウジングとしての軸受ハウジング１５に対して回転可能に支持されるとともに、コンプレッサインペラ４の近傍部位にてスラスト軸受２０により軸受ハウジング１５に対して回転可能に支持されている。ラジアル軸受１９は、フロート軸受で構成してあるが、浮動ブッシュ（カラー）の動きの一部を規制したセミフロート式あるいは、浮動ブッシュ（カラー）を自由に回転可能としたフルフロート式のどちらを使用してもよい。スラスト軸受２０については後述する。
【００２０】
また、軸受ハウジング１５には、ラジアル軸受１９及びスラスト軸受２０に潤滑油を供給するための潤滑油通路２１を形成してある。潤滑油通路２１は、潤滑油供給源（図示省略）から潤滑油が供給されて流入する径方向通路２１ａと、径方向通路２１ａの内側の端部２１ａ１に連通する軸方向通路２１ｂと、を備えている。
【００２１】
そして、径方向通路２１ａの軸方向両側に位置する部分の軸方向通路２１ｂに、ラジアル軸受用潤滑油通路２１ｃ，２１ｄの一端２１ｃ１，２１ｄ１を連通させ、このラジアル軸受用潤滑油通路２１ｃ，２１ｄの径方向内側に延びる他端２１ｃ２，２１ｄ２をラジアル軸受１９の外周部に形成してある環状通路２１ｅ，２１ｆに連通させる。すなわち、外部から径方向通路２１ａに流入した潤滑油は、軸方向通路２１ｂからラジアル軸受用潤滑油通路２１ｃ，２１ｄ及び環状通路２１ｅ，２１ｆを経て、対応するそれぞれのラジアル軸受１９に供給されて該ラジアル軸受１９を潤滑する。
【００２２】
また、左右２つのラジアル軸受１９相互間の軸受ハウジング１５の下部には、ロータ軸３と軸受ハウジング１５との間の隙間と、軸受ハウジング１５内に形成してある後述する空隙３１とを連通する排出路１５ｂを形成してある。したがって、ラジアル軸受１９を潤滑した後の潤滑油は、排出路１５ｂから空隙３１にも排出されることになる。
【００２３】
また、軸方向通路２１ｂのラジアル軸受用潤滑油通路２１ｄ側の端部２１ｂ１は、前述したスラスト軸受２０の側部に連通している。すなわち、外部から径方向通路２１ａに流入した潤滑油は、軸方向通路２１ｂを経てスラスト軸受２０に供給されて該スラスト軸受２０を潤滑する。
【００２４】
なお、上記した潤滑油通路２１の径方向通路２１ａ、軸方向通路２１ｂ及びラジアル軸受用潤滑油通路２１ｃ，２１ｄは、ロータ軸３に対し鉛直方向上部に位置しているものとする。
【００２５】
次に、スラスト軸受２０について説明する。スラスト軸受２０は、タービンインペラ２側からコンプレッサインペラ４側に軸方向に沿って、タービン側リングとしてのタービン側スラストリング２２、回転リングとしての中間スラストリング２３、転動体としての玉２４、コンプレッサ側リングとしてのコンプレッサ側スラストリング２５を、順に配置している。玉２４は、例えば鋼製（鋼球）あるいはセラミックス製とする。
【００２６】
これらタービン側スラストリング２２、中間スラストリング２３及びコンプレッサ側スラストリング２５は、いずれも中心部にロータ軸３が挿入される貫通孔を備えた大略板状のリング状に形成された軸受部材である。
【００２７】
ここで、ロータ軸３は、軸受ハウジング１５内に位置するジャーナル部３ｂに対して小径となる、前記した雄ねじ部３ａを備えた小径部３ｃを備えている。すなわち、ジャーナル部３ｂは、小径部３ｃに対して大径部となり、このジャーナル部３ｂの小径部３ｃ側の端部には、ロータ軸３の軸方向に対して直角な面となる突き当て面３ｄを備えている。
【００２８】
この突き当て面３ｄに、スラスト軸受２０における中間スラストリング２３の内周側端部の側面をほぼ接触する状態として、中間スラストリング２３を小径部３ｃに嵌入固定する。つまり、中間スラストリング２３はロータ軸３と一体的に回転する。
【００２９】
そして、この中間スラストリング２３と、コンプレッサインペラ４におけるコンプレッサホイール１１の内周側の軸方向に対向する端面１１ｂとの間には、大略円筒形状の油切り部材２６を介装している。したがって、前述した図２に示してあるナット１８を締結することで、コンプレッサインペラ４は、ロータ軸３におけるジャーナル部３ｂの突き当て面３ｄとの間で、中間スラストリング２３及び油切り部材２６を挟持固定した状態で、ロータ軸３に締結固定されることになる。
【００３０】
油切り部材２６は、外周部に径方向外側に突出する環状の突起２６ａを備え、スラスト軸受２０側の潤滑油のコンプレッサインペラ４側への流出を抑える。油切り部材２６の突起２６ａのコンプレッサインペラ４側には、コンプレッサインペラ４とスラスト軸受２０とを隔てる隔壁２７の内周側端部が回転可能となるようほぼ接触もしくは近接しており、隔壁２７はその外周側端部を軸受ハウジング１５の内壁に固定している。
【００３１】
一方、上記ジャーナル部３ｂの突き当て面３ｄに対応する位置の軸受ハウジング１５のコンプレッサインペラ４側には、環状の凹部１５ａを形成してあり、この凹部１５ａは、コンプレッサインペラ４側が開口している。
【００３２】
そして、この凹部１５ａに、スラスト軸受２０のタービン側スラストリング２２を固定している。この際、タービン側スラストリング２２は、その内周面をジャーナル部３ｂの突き当て面３ｄ近傍の外周面に対して相対回転可能に対向させるとともに、中間スラストリング２３の側面に対しては、その側面を相対回転可能に接触可能としている。また、中間スラストリング２３は、その外周側が凹部１５ａ内に位置している。
【００３３】
スラスト軸受２０の玉２４は、円周方向に沿って複数設けられ、これら複数の玉２４は、金属あるいは樹脂からなる環状の保持器２８によって保持された状態で、中間スラストリング２３とコンプレッサ側スラストリング２５との間で転動（回転）可能である。中間スラストリング２３には、外周側端部に環状の凹部２３ａを形成する一方、コンプレッサ側スラストリング２５には、内周側端部に環状の凹部２５ａを形成している。そして、これら互いに対向する位置にある凹部２３ａと凹部２５ａとの間に玉２４を収容する。
【００３４】
なお、コンプレッサ側スラストリング２５は、図２に示すように、外周側を軸受ハウジング１５の内壁の固定してある。
【００３５】
コンプレッサ側スラストリング２５は、上記凹部２５ａを形成した側の玉２４より外周側に、環状の潤滑油収容凹部２９を形成してあり、潤滑油収容凹部２９には、前記した潤滑油通路２１における軸方向通路２１ｂの端部２１ｂ１が連通している。この潤滑油収容凹部２９の空間と、玉２４を収容している凹部２３ａと凹部２５ａとの間の空間とで、転動体を収容する領域を構成している。
【００３６】
また、潤滑油収容凹部２９の鉛直方向下部におけるコンプレッサ側スラストリング２５の中間スラストリング２３側には、潤滑油収容凹部２９内の潤滑油を外部に排出する潤滑油排出通路３０を、潤滑油収容凹部２９の下部に上端部が連通するよう形成している。
【００３７】
軸受ハウジング１５のロータ軸３に対して鉛直方向下部には空隙３１を形成してあり、この空隙３１に潤滑油排出通路３０の下端を連通させ、空隙３１は下端に開口部３１ａを備えている。また、空隙３１は、タービンインペラ２とラジアル軸受１９との間のジャーナル部３ｂの外周面に開口する環状通路３１ｂを備えている。
【００３８】
このようにして構成されるスラスト軸受２０は、中間スラストリング２３と、コンプレッサ側スラストリング２５と、保持器２８に保持された状態の玉２４とを、１つの軸受ユニットとして、ロータ軸３及び軸受ハウジング１５に組み付ける。
【００３９】
このように構成された過給機では、エンジンからの排気がタービンハウジング５の排気取入口からタービンスクロール流路８に流入することで、タービンインペラ２が回転し、これに伴い、ロータ軸３及びコンプレッサインペラ４が回転する。コンプレッサインペラ４の回転により、コンプレッサハウジング１０の空気吸入口１３から空気を吸入して圧縮する。そして、この圧縮した空気を、ディフューザ流路１６及びコンプレッサスクロール流路１７を経由して空気吐出口から吐出することで、エンジンに供給される空気を過給する。
【００４０】
この際ロータ軸３は、ラジアル軸受１９がロータ軸３の直径方向の荷重を受ける一方、スラスト軸受２０がロータ軸３の軸方向の荷重を受けつつ回転する。ここで、スラスト軸受２０については、ロータ軸３がタービン側（図１，図２中で左方向）へ向けて負荷を受けたときに、中間スラストリング２３がタービン側スラストリング２２に対して摺動しつつすべり軸受を構成して軸受効果を発揮する一方、ロータ軸３がコンプレッサ側（図１中で右方向）へ向けて負荷を受けたときに、中間スラストリング２３がコンプレッサ側スラストリング２５及び玉２９とで、ころがり軸受としての玉軸受を構成して軸受効果を発揮する。
【００４１】
すなわち、中間スラストリング２３は、タービン側ですべり軸受の軸受部材の一部として機能するととともに、コンプレッサ側では玉軸受の軸受部材の一部として機能する。このような中間スラストリング２３を備えるスラスト軸受２０は、タービン側の軸受部にすべり軸受を備ており、コンプレッサ側の軸受部に玉軸受（ころがり軸受）を備えている。
【００４２】
このとき、潤滑油通路２１の径方向通路２１ａには潤滑油が流入しており、この潤滑油は、径方向通路２１ａから軸方向通路２１ｂに流れ込む。軸方向通路２１ｂに流れ込んだ潤滑油の一部は、ラジアル軸受用潤滑油通路２１ｃ，２１ｄを経て一対のラジアル軸受１９の外周部に供給されてこれら各ラジアル軸受１９を潤滑する。また、軸方向通路２１ｂに流れ込んだ潤滑油の他の一部は、軸方向通路２１ｂの端部２１ｂ１からスラスト軸受２０の潤滑油収容凹部２９に供給されてスラスト軸受２０を潤滑する。
【００４３】
ラジアル軸受１９に供給された潤滑油は、潤滑後に、一部が、軸受ハウジング１５の空隙３１の環状部３１ｂに流出するとともに、タービン側スラストリング２２と中間スラストリング２３との微小な隙間を通して潤滑油収容凹部２９側に流出する。排出路１５ｂ及び環状部３１ｂに流出した潤滑油は、空隙３１の下端の開口部３１ａから外部に排出され、潤滑油収容凹部２９側に流出した潤滑油は、コンプレッサ側スラストリング２５の潤滑油排出通路３０を経由して、空隙３１の下端の開口部３１ａから外部に排出される。
【００４４】
また、軸方向通路２１ｂからスラスト軸受２０の潤滑油収容凹部２９に直接流れ込んだ潤滑油も、コンプレッサ側スラストリング２５の潤滑油排出通路３０を経由して、空隙３１の下端の開口部３１ａから外部に排出される。
【００４５】
ここで、スラスト軸受２０に流れ込む潤滑油のうち、タービン側の軸受部となる中間スラストリング２３とタービン側スラストリング２２との間に入り込む潤滑油は、ラジアル軸受１９を潤滑した後のものである。これに対してスラスト軸受２０に流れ込む潤滑油のうち、コンプレッサ側の軸受部となる中間スラストリング２３とコンプレッサ側スラストリング２５との間の潤滑油収容凹部２９に入り込む大部分の潤滑油は、軸方向通路２１ｂから直接入り込むものである。
【００４６】
この際、コンプレッサ側の軸受部の潤滑油収容凹部２９に軸方向通路２１ｂから直接入り込む潤滑油の温度は、タービン側の軸受部にラジアル軸受１９を潤滑した後に入り込む潤滑油の温度よりも低くなる。潤滑油は温度が低いと粘性が高くなるので、潤滑効果が低くなり、それに伴い軸受損失も高くなる。すなわち、スラスト軸受２０においては、タービン側よりもコンプレッサ側の軸受部における軸受損失の割合が高くなる傾向にあり、タービン側よりもコンプレッサ側の軸受部の潤滑環境が劣っていることになる。
【００４７】
そこで、本実施形態では、潤滑油の粘性が高いことに起因して軸受損失が高くなる傾向にあるコンプレッサ側の軸受部に、すべり軸受ではなく、中間スラストリング２３、コンプレッサ側スラストリング２５及び玉２４を備える玉軸受を採用している。このため、コンプレッサ側の軸受部においては、タービン側の軸受部のようなすべり軸受を採用する場合に比較して、潤滑油の粘性が高くても軸受損失を低減することができ、軸受部全体（ラジアル軸受１９及びスラスト軸受２０）での軸受損失が低減する。
【００４８】
これにより、過給機として高回転、高圧力比に対応した負荷能力の高いスラスト軸受２０を、機械的損失（軸受損失）を低く抑えることで実現することができる。
【００４９】
特に、ラジアル軸受１９が、軸受部全体に対する軸受損失の割合がセミフロート式に比較して低いフルフロート式の場合には、その分スラスト軸受２０の軸受損失の割合が高くなるので、上記した軸受損失の低減効果は、フルフロート式のラジアル軸受１９を採用した場合に顕著となる。
【００５０】
図３は、図１に示す本実施形態に対する比較例を示すもので、図１のコンプレッサ側の軸受部を玉軸受で構成したスラスト軸受２０に代えて、コンプレッサ側の軸受部をタービン側と同様にすべり軸受で構成したスラスト軸受２０Ａを採用している。すなわち、このスラスト軸受２０Ａは、図１と同様のタービン側スラストリング２２と、図１の中間スラストリング２３に対応する中間スラストリング２３Ａと、図１のコンプレッサ側スラストリング２５に対応するコンプレッサ側スラストリング２５Ａと、を備えている。コンプレッサ側スラストリング２５Ａには、潤滑油が流れる貫通孔２５Ａａを設けてある。
【００５１】
ここで、図３の比較例での軸受部全体（一対のラジアル軸受１９及びスラスト軸受２０Ａ）の軸受損失を１００％とした場合、図１の本実施形態での軸受部全体（一対のラジアル軸受１９及びスラスト軸受２０）の軸受損失は、ラジアル軸受１９がフルフロート式で約８５％まで低減でき、セミフロート式で約９０％まで低減できる。つまり、スラスト軸受２０に本実施形態のように玉軸受を採用することで、図３の比較例に対して軸受損失が、フルフロート式では約１５％低減でき、セミフロート式では約１０％低減できることになる。
【００５２】
なお、ラジアル軸受１９がフルフロート式では、軸受損失が、図１，図３共に、ラジアル軸受１９で全体の約４６％、スラスト軸受２０，２０Ａのタービン側スラストリング２２と中間スラストリング２３，２３Ａとの間のすべり軸受で約１４％となっている。一方、このとき図３の比較例でのスラスト軸受２０Ａのコンプレッサ側スラストリング２５Ａと中間スラストリング２３Ａとの間のすべり軸受の軸受損失が約４０％（４０％＋１４％＋４６％＝１００％）であるのに対し、図１における本実施形態のスラスト軸受２０の玉軸受での軸受損失は、約２５％（２５％＋１４％＋４６％＝８５％）である。つまり、前述したように図１に示す本実施形態の軸受構造における軸受損失が、図３の比較例の軸受構造における軸受損失に対して約１５％低減していることになる。
【００５３】
同様にして、ラジアル軸受１９がセミフロート式では、軸受損失が、図１，図３共に、ラジアル軸受１９で全体の約５１％、スラスト軸受２０，２０Ａのタービン側スラストリング２２と中間スラストリング２３，２３Ａとの間のすべり軸受で約１５％となっている。一方、このとき図３の比較例でのスラスト軸受２０Ａのコンプレッサ側スラストリング２５Ａと中間スラストリング２３Ａとの間のすべり軸受の軸受損失が約３４％（３４％＋１５％＋５１％＝１００％）であるのに対し、図１における本実施形態のスラスト軸受２０の玉軸受での軸受損失は、約２４％（２４％＋１５％＋５１％＝９０％）である。つまり、前述したように図１に示す本実施形態の軸受構造における軸受損失が、図３の比較例の軸受構造における軸受損失に対して約１０％低減していることになる。
【００５４】
また、本実施形態では、スラスト軸受２０は、ロータ軸３と一体的に回転する中間スラストリング２３と、この中間スラストリング２３のタービンインペラ２側に位置して中間スラストリング２３に対して相対回転可能なタービン側スラストリング２２と、中間スラストリング２３のコンプレッサインペラ４側に位置して中間スラストリング２３に対して相対回転可能なコンプレッサ側スラストリング２５と、をそれぞれ備え、中間スラストリング２３とコンプレッサ側スラストリング２５との間に玉軸受を構成する玉２４を設けている。
【００５５】
このため、中間スラストリング２３は、タービン側ですべり軸受として機能するととともに、コンプレッサ側では玉軸受として機能しつつ、図３の比較例における中間スラストリング２３Ａの役目も果たすので、比較例とほぼ同等のスペースに玉軸受を適用することができる。
【００５６】
また、本実施形態では、コンプレッサ側スラストリング２５の中間スラストリング２３側に設けた潤滑油収容凹部２９に、スラスト軸受２０に供給される潤滑油を外部に排出する潤滑油排出通路３０を連通させている。これにより、スラスト軸受２０を潤滑した後の潤滑油を、潤滑油排出通路３０を経て外部に効率よく排出することができる。
【００５７】
このように、スラスト軸受２０を潤滑した潤滑油は、潤滑油収容凹部２９から潤滑油排出通路３０を経て外部に排出しやすいので、スラスト軸受２０からコンプレッサインペラ４側への潤滑油の流出を抑制することができる。
【００５８】
また、スラスト軸受２０に潤滑油収容凹部２９を設けることで、潤滑油収容凹部２９を設けない場合に比較して、玉２４を収容する領域内の容積が大きくなるので、該領域内の圧力を低く抑えることができ、潤滑油収容凹部２９に入り込んだ潤滑油のコンプレッサインペラ４側への流出を抑制することができる。
【００５９】
なお、図１，図２に示した実施形態では、潤滑油通路２１の軸方向通路２１ｂをスラスト軸受２０の潤滑油収容凹部２９に連通させているが、図４に示すように、軸方向通路２１ｂをスラスト軸受２０の潤滑油収容凹部２９に連通させなくてもよい。すなわち、この例では、潤滑油収容凹部２９には、軸方向通路２１ｂから潤滑油が直接流れ込むことはなく、タービン側スラストリング２２と中間スラストリング２３との微小な隙間から潤滑油収容凹部２９に潤滑油が流れ込むことになる。
【００６０】
上記図４の例においても、コンプレッサ側スラストリング２５と中間スラストリング２３との間の軸受部は、タービン側スラストリング２２と中間スラストリング２３との間の軸受部に対し、潤滑油通路２１からの潤滑油の直接的な供給がないので、潤滑環境が劣ることになり、したがってスラスト軸受２０のコンプレッサ側の軸受部を玉軸受とすることで、同コンプレッサ側の軸受部をすべり軸受とする場合に比較して、コンプレッサ側の軸受部の軸受損失を低減することができる。
【００６１】
また、上記した実施形態では、スラスト軸受２０の中間スラストリング２３をロータ軸３に取り付ける一方、タービン側及びコンプレッサ側の各スラストリング２２及び２５を軸受ハウジング１５に取り付けているが、これとは逆に、中間スラストリング２３を軸受ハウジング１５に取り付ける一方、タービン側及びコンプレッサ側の各スラストリング２２及び２５をロータ軸３に取り付けてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
２ タービンインペラ
３ ロータ軸
４ コンプレッサインペラ
１９ ラジアル軸受
２０ スラスト軸受
２１ 潤滑油通路
２２ スラスト軸受のタービン側スラストリング（タービン側リング）
２３ スラスト軸受の中間スラストリング（回転リング）
２４ スラスト軸受の玉（転動体）
２５ スラスト軸受のコンプレッサ側スラストリング（コンプレッサ側リング）
２９ 潤滑油収容凹部（転動体を収容する領域）
３０ 潤滑油排出通路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの排気によってタービンインペラが回転し、このタービンインペラに対しロータ軸を介してコンプレッサインペラが一体的に回転することで、前記エンジンに供給される空気を過給する過給機であって、前記ロータ軸は、ハウジングに対し、ラジアル軸受及びスラスト軸受によりハウジングに対して回転可能に支持され、前記スラスト軸受は、前記コンプレッサインペラ側の軸受部にころがり軸受を備えていることを特徴とする過給機。
【請求項２】
前記スラスト軸受は、前記ロータ軸と前記ハウジングとのいずれか一方に設けた回転リングと、この回転リングの前記タービンインペラ側に位置して、前記ロータ軸と前記ハウジングとのいずれか他方に設けたタービン側リングと、前記回転リングの前記コンプレッサインペラ側に位置して、前記ロータ軸と前記ハウジングとのいずれか他方に設けたコンプレッサ側リングと、をそれぞれ備え、前記回転リングと前記コンプレッサ側リングとの間に、前記ころがり軸受を構成する転動体を設けたことを特徴とする請求項１に記載の過給機。
【請求項３】
前記コンプレッサ側リングと前記回転リングとの間の前記転動体を収容する領域に、前記スラスト軸受に供給される潤滑油を外部に排出する潤滑油排出通路を連通させたことを特徴とする請求項２に記載の過給機。
【請求項１】
エンジンからの排気によってタービンインペラが回転し、このタービンインペラに対しロータ軸を介してコンプレッサインペラが一体的に回転することで、前記エンジンに供給される空気を過給する過給機であって、前記ロータ軸は、ハウジングに対し、ラジアル軸受及びスラスト軸受によりハウジングに対して回転可能に支持され、前記スラスト軸受は、前記コンプレッサインペラ側の軸受部にころがり軸受を備えていることを特徴とする過給機。
【請求項２】
前記スラスト軸受は、前記ロータ軸と前記ハウジングとのいずれか一方に設けた回転リングと、この回転リングの前記タービンインペラ側に位置して、前記ロータ軸と前記ハウジングとのいずれか他方に設けたタービン側リングと、前記回転リングの前記コンプレッサインペラ側に位置して、前記ロータ軸と前記ハウジングとのいずれか他方に設けたコンプレッサ側リングと、をそれぞれ備え、前記回転リングと前記コンプレッサ側リングとの間に、前記ころがり軸受を構成する転動体を設けたことを特徴とする請求項１に記載の過給機。
【請求項３】
前記コンプレッサ側リングと前記回転リングとの間の前記転動体を収容する領域に、前記スラスト軸受に供給される潤滑油を外部に排出する潤滑油排出通路を連通させたことを特徴とする請求項２に記載の過給機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２２０２７６（Ｐ２０１１−２２０２７６Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９２１２６（Ｐ２０１０−９２１２６）
【出願日】平成２２年４月１３日（２０１０．４．１３）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１３日（２０１０．４．１３）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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