JP7468696B2 - 軸受および過給機 - Google Patents

Description

本開示は、軸受および過給機に関する。本出願は２０２０年１１月１７日に提出された日本特許出願第２０２０－１９１１１９号に基づく優先権の利益を主張するものであり、その内容は本出願に援用される。

種々の装置において、シャフトを軸支する軸受が利用されている。例えば、特許文献１には、シャフトを軸支する軸受を備える過給機が開示されている。過給機等に用いられる軸受には、潤滑油が供給される。

特許第５８０７４３６号公報

シャフトを軸支する軸受として、軸受に対して軸方向に隣り合う部材をスラスト方向に支持するスラスト軸受面を有する軸受（つまり、スラスト軸受）がある。軸受の内部に供給された潤滑油は、シャフトの回転に伴って、軸受のスラスト軸受面に供給される。スラスト軸受面に供給される潤滑油の油膜圧力によってスラスト荷重（つまり、スラスト方向の荷重）が支持される。このような軸受では、スラスト方向の耐荷重（言い換えると、負荷容量）を向上させることが望まれている。

本開示の目的は、軸受のスラスト方向の耐荷重を向上させることが可能な軸受および過給機を提供することである。

上記課題を解決するために、本開示の軸受は、シャフトが挿通される環状の本体と、本体の内周面に設けられ、本体の軸方向に延在する複数の給油溝と、本体の端面に設けられるスラスト軸受面と、スラスト軸受面の外周縁と離隔して本体の周方向に間隔を空けてスラスト軸受面に設けられ、給油溝と連通し、周方向に進むにつれて浅くなる複数のテーパ部と、スラスト軸受面に設けられ、複数のテーパ部のうちの１つのテーパ部を通過し、給油溝と外周縁とを接続する排油溝と、を備え、排油溝は、複数のテーパ部のうちの１つのテーパ部のみに対して設けられ、１つのテーパ部以外のテーパ部に対しては設けられておらず、スラスト軸受面のうち鉛直方向の下側に設けられる。

スラスト軸受面の面積に対する排油溝の外周縁側の開口の流路断面積の比率は、０．０１以下であってもよい。

スラスト軸受面の面積に対する排油溝の外周縁側の開口の流路断面積の比率は、０．００３以上であってもよい。

上記課題を解決するために、本開示の過給機は、上記の軸受を備える。

本開示によれば、軸受のスラスト方向の耐荷重を向上させることができる。

図１は、本開示の実施形態に係る過給機の概略断面図である。 図２は、図１の一点鎖線部分の抽出図である。 図３は、本開示の実施形態に係る軸受におけるスラスト軸受面を示す正面図である。 図４は、図３のＡ－Ａ断面を示す断面図である。 図５は、図３のＢ矢印方向から軸受を見た図である。 図６は、本開示の実施形態に係る軸受におけるスラスト軸受面の面積に対する排油溝の外周縁側の開口の流路断面積の比率と、軸受から排出される潤滑油の流量との関係を示すグラフである。 図７は、本開示の実施形態に係る軸受におけるスラスト軸受面の面積に対する排油溝の外周縁側の開口の流路断面積の比率と、スラスト軸受面に形成される油膜の温度との関係を示すグラフである。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、過給機ＴＣの概略断面図である。図１では、矢印Ｕ方向が鉛直上方向であり、矢印Ｄ方向が鉛直下方向である。以下では、図１に示す矢印Ｌ方向を過給機ＴＣの左側として説明する。図１に示す矢印Ｒ方向を過給機ＴＣの右側として説明する。図１に示すように、過給機ＴＣは、過給機本体１を備える。過給機本体１は、ベアリングハウジング３と、タービンハウジング５と、コンプレッサハウジング７とを含む。タービンハウジング５は、ベアリングハウジング３の左側に締結機構９によって連結される。コンプレッサハウジング７は、ベアリングハウジング３の右側に締結ボルト１１によって連結される。

ベアリングハウジング３の外周面には、突起３ａが設けられる。突起３ａは、タービンハウジング５側に設けられる。突起３ａは、ベアリングハウジング３の径方向に突出する。タービンハウジング５の外周面には、突起５ａが設けられる。突起５ａは、ベアリングハウジング３側に設けられる。突起５ａは、タービンハウジング５の径方向に突出する。ベアリングハウジング３とタービンハウジング５は、締結機構９によってバンド締結される。締結機構９は、例えば、Ｇカップリングである。締結機構９は、突起３ａおよび突起５ａを挟持する。

ベアリングハウジング３には、軸受孔３ｂが形成される。軸受孔３ｂは、過給機ＴＣの左右方向に貫通する。軸受孔３ｂには、軸受１３が配される。軸受１３は、セミフローティング軸受である。ただし、軸受１３は、後述するように、セミフローティング軸受以外の軸受であってもよい。軸受１３は、シャフト１５を回転自在に軸支する。シャフト１５の左端部には、タービン翼車１７が設けられる。タービン翼車１７は、タービンハウジング５に回転自在に収容される。シャフト１５の右端部には、コンプレッサインペラ１９が設けられる。コンプレッサインペラ１９は、コンプレッサハウジング７に回転自在に収容される。ベアリングハウジング３の下部には、軸受１３から飛散する潤滑油を排出する排油口３ｃが形成されている。

コンプレッサハウジング７には、吸気口２１が形成される。吸気口２１は、過給機ＴＣの右側に開口する。吸気口２１は、不図示のエアクリーナに接続される。ベアリングハウジング３とコンプレッサハウジング７の対向面によって、ディフューザ流路２３が形成される。ディフューザ流路２３は、空気を昇圧する。ディフューザ流路２３は、環状に形成される。ディフューザ流路２３は、径方向内側において、コンプレッサインペラ１９を介して吸気口２１に連通している。

コンプレッサハウジング７には、コンプレッサスクロール流路２５が設けられる。コンプレッサスクロール流路２５は、環状に形成される。コンプレッサスクロール流路２５は、例えば、ディフューザ流路２３よりもシャフト１５の径方向外側に位置する。コンプレッサスクロール流路２５は、不図示のエンジンの吸気口と、ディフューザ流路２３とに連通している。コンプレッサインペラ１９が回転すると、吸気口２１からコンプレッサハウジング７内に空気が吸気される。吸気された空気は、コンプレッサインペラ１９の翼間を流通する過程において加圧加速される。加圧加速された空気は、ディフューザ流路２３およびコンプレッサスクロール流路２５で昇圧される。昇圧された空気は、エンジンの吸気口に導かれる。

タービンハウジング５には、吐出口２７が形成される。吐出口２７は、過給機ＴＣの左側に開口する。吐出口２７は、不図示の排気ガス浄化装置に接続される。タービンハウジング５には、連通路２９と、タービンスクロール流路３１とが形成される。タービンスクロール流路３１は、環状に形成される。タービンスクロール流路３１は、例えば、連通路２９よりもタービン翼車１７の径方向外側に位置する。タービンスクロール流路３１は、不図示のガス流入口と連通する。ガス流入口には、不図示のエンジンの排気マニホールドから排出される排気ガスが導かれる。連通路２９は、タービン翼車１７を介してタービンスクロール流路３１と吐出口２７とを連通させる。ガス流入口からタービンスクロール流路３１に導かれた排気ガスは、連通路２９、タービン翼車１７を介して吐出口２７に導かれる。吐出口２７に導かれる排気ガスは、流通過程においてタービン翼車１７を回転させる。

タービン翼車１７の回転力は、シャフト１５を介してコンプレッサインペラ１９に伝達される。コンプレッサインペラ１９が回転すると、上記のとおりに空気が昇圧される。こうして、空気がエンジンの吸気口に導かれる。

図２は、図１の一点鎖線部分を抽出した図である。図２に示すように、ベアリングハウジング３の内部には軸受構造ＢＳが設けられる。軸受構造ＢＳは、軸受孔３ｂと、軸受１３と、シャフト１５とを含む。

ベアリングハウジング３には、油路３ｄが形成される。油路３ｄには、潤滑油が供給される。油路３ｄは、軸受孔３ｂに開口（連通）する。油路３ｄは、潤滑油を軸受孔３ｂに導く。潤滑油は、油路３ｄから軸受孔３ｂ内に流入する。

軸受孔３ｂには、軸受１３が配される。軸受１３は、環状の本体１３ａを有する。本体１３ａには、挿通孔１３ｂが形成される。挿通孔１３ｂは、本体１３ａをシャフト１５の軸方向に貫通する。シャフト１５の軸方向は、鉛直方向に対して交差（具体的には、直交）する。挿通孔１３ｂには、シャフト１５が挿通される。本体１３ａは、鉛直方向に対して交差する方向（具体的には、直交する方向）に延びる。以下、軸受１３の軸方向、径方向および周方向（つまり、本体１３ａおよびシャフト１５の軸方向、径方向および周方向）をそれぞれ単に軸方向、径方向および周方向とも呼ぶ。

本体１３ａ（具体的には、挿通孔１３ｂ）の内周面１３ｃには、２つのラジアル軸受面１３ｄ、１３ｅが形成される。２つのラジアル軸受面１３ｄ、１３ｅは、軸方向に離隔して配される。本体１３ａには、油孔１３ｆが形成される。油孔１３ｆは、本体１３ａの内周面１３ｃから外周面１３ｇまで貫通する。油孔１３ｆは、２つのラジアル軸受面１３ｄ、１３ｅの間に配される。油孔１３ｆは、軸受１３の径方向において、油路３ｄの開口と対向する。

潤滑油は、本体１３ａの外周面１３ｇ側から、油孔１３ｆを通って内周面１３ｃ側に流入する。本体１３ａの内周面１３ｃ側に流入した潤滑油は、内周面１３ｃとシャフト１５との間を、周方向に沿って移動する。また、本体１３ａの内周面１３ｃ側に流入した潤滑油は、内周面１３ｃとシャフト１５との間を、軸方向（図２中、左右方向）に沿って移動する。潤滑油は、シャフト１５と２つのラジアル軸受面１３ｄ、１３ｅとの間隙に供給される。潤滑油の油膜圧力によってシャフト１５が軸支される。２つのラジアル軸受面１３ｄ、１３ｅは、シャフト１５のラジアル荷重（つまり、ラジアル方向の荷重）を受ける。

本体１３ａには、貫通孔１３ｈが形成される。貫通孔１３ｈは、本体１３ａの内周面１３ｃから外周面１３ｇまで貫通する。貫通孔１３ｈは、２つのラジアル軸受面１３ｄ、１３ｅの間に配される。貫通孔１３ｈは、本体１３ａのうち油孔１３ｆが形成される側とは反対側に配される。ただし、これに限定されず、貫通孔１３ｈの位置は、周方向において油孔１３ｆの位置と異なっていればよい。

ベアリングハウジング３には、ピン孔３ｅが形成される。ピン孔３ｅは、軸受孔３ｂのうち貫通孔１３ｈと対向する位置に形成される。ピン孔３ｅは、軸受孔３ｂを形成する壁部を貫通する。ピン孔３ｅは、軸受孔３ｂの内部空間と外部空間とを連通する。ピン孔３ｅには、位置決めピン３３が挿通される。具体的には、ピン孔３ｅには、位置決めピン３３が圧入される。位置決めピン３３の先端は、本体１３ａの貫通孔１３ｈに挿通される。位置決めピン３３は、本体１３ａの回転方向および軸方向の移動を規制する。

シャフト１５は、大径部１５ａと、中径部１５ｂと、小径部１５ｃとを備える。大径部１５ａは、本体１３ａよりもタービン翼車１７（図１参照）側に位置する。大径部１５ａは、円柱形状である。大径部１５ａの外径は、本体１３ａの内周面１３ｃ（具体的には、ラジアル軸受面１３ｄ）の内径より大きい。大径部１５ａの外径は、本体１３ａの外周面１３ｇの外径より大きい。ただし、大径部１５ａの外径は、本体１３ａの外周面１３ｇの外径と等しくてもよいし、小さくてもよい。大径部１５ａは、本体１３ａと軸方向に対向する。大径部１５ａは、一定の外径を有する。ただし、大径部１５ａの外径は、一定でなくてもよい。

中径部１５ｂは、大径部１５ａよりもコンプレッサインペラ１９（図１参照）側に位置する。中径部１５ｂは、円柱形状である。中径部１５ｂは、本体１３ａの挿通孔１３ｂに挿通される。したがって、中径部１５ｂは、径方向において挿通孔１３ｂの内周面１３ｃと対向する。中径部１５ｂは、大径部１５ａより小さい外径を有する。中径部１５ｂの外径は、本体１３ａのラジアル軸受面１３ｄ、１３ｅの内径より小さい。中径部１５ｂは、一定の外径を有する。ただし、中径部１５ｂの外径は、一定でなくてもよい。

小径部１５ｃは、中径部１５ｂよりもコンプレッサインペラ１９（図１参照）側（つまり、本体１３ａよりもコンプレッサインペラ１９側）に位置する。小径部１５ｃは、円柱形状である。小径部１５ｃは、中径部１５ｂより小さい外径を有する。小径部１５ｃは、一定の外径を有する。ただし、小径部１５ｃの外径は、一定でなくてもよい。

小径部１５ｃには、環状の油切り部材３５が挿通される。油切り部材３５は、シャフト１５を伝ってコンプレッサインペラ１９側に流れる潤滑油を径方向外側に飛散させる。つまり、油切り部材３５は、コンプレッサインペラ１９側への潤滑油の漏出を抑制する。

油切り部材３５は、中径部１５ｂより大きな外径を有する。油切り部材３５の外径は、本体１３ａの内周面１３ｃ（具体的には、ラジアル軸受面１３ｅ）の内径より大きい。油切り部材３５の外径は、本体１３ａの外周面１３ｇの外径より小さい。ただし、油切り部材３５の外径は、本体１３ａの外周面１３ｇの外径と等しくてもよいし、大きくてもよい。油切り部材３５は、本体１３ａと軸方向に対向する。

本体１３ａは、油切り部材３５および大径部１５ａによって軸方向に挟まれている。本体１３ａの端面には、スラスト軸受面１３ｉ、１３ｊが設けられる。スラスト軸受面１３ｉは、本体１３ａのタービン翼車１７（図１参照）側の端面に設けられる。スラスト軸受面１３ｊは、本体１３ａのコンプレッサインペラ１９（図１参照）側の端面に設けられる。スラスト軸受面１３ｉには、内周面１３ｃを通って、潤滑油が供給される。それにより、本体１３ａと大径部１５ａとの間隙に、潤滑油が供給される。スラスト軸受面１３ｊには、内周面１３ｃを通って、潤滑油が供給される。それにより、本体１３ａと油切り部材３５との間隙に、潤滑油が供給される。

シャフト１５が軸方向（図２中、左側）に移動すると、スラスト軸受面１３ｉに供給される潤滑油（つまり、本体１３ａと大径部１５ａとの間の潤滑油）の油膜圧力によってスラスト方向（軸方向）の荷重が支持される。シャフト１５が軸方向（図２中、右側）に移動すると、スラスト軸受面１３ｊに供給される潤滑油（つまり、本体１３ａと油切り部材３５との間の潤滑油）の油膜圧力によってスラスト方向（軸方向）の荷重が支持される。このように、２つのスラスト軸受面１３ｉ、１３ｊは、スラスト荷重を受ける。

本体１３ａの外周面１３ｇには、ダンパ部１３ｋ、１３ｍが形成される。ダンパ部１３ｋ、１３ｍは、互いに軸方向に離隔する。ダンパ部１３ｋ、１３ｍは、外周面１３ｇのうち軸方向の両端部に形成される。ダンパ部１３ｋ、１３ｍの外径は、外周面１３ｇのうち他の部位の外径よりも大きい。ダンパ部１３ｋ、１３ｍと軸受孔３ｂの内周面３ｆとの間隙には、潤滑油が供給される。潤滑油の油膜圧力によってシャフト１５の振動が抑制される。

図３は、本実施形態に係る軸受１３におけるスラスト軸受面１３ｉを示す正面図である。図３は、スラスト軸受面１３ｉを図２中の左側から見た図である。なお、スラスト軸受面１３ｊの形状は、スラスト軸受面１３ｉと大凡等しい形状である。したがって、スラスト軸受面１３ｊの形状については、説明を省略する。ラジアル軸受面１３ｅの形状は、ラジアル軸受面１３ｄと大凡等しい形状である。したがって、ラジアル軸受面１３ｅの形状については、説明を省略する。

図３に示すように、ラジアル軸受面１３ｄには、複数の円弧面３７と、複数の給油溝３９とが形成される。図３の例では、ラジアル軸受面１３ｄは、４つの円弧面３７と、４つの給油溝３９を有する。ただし、これに限定されず、円弧面３７および給油溝３９の数は、４つ以外であってもよい。

複数の円弧面３７は、シャフト１５から径方向に離隔している。複数の円弧面３７は、周方向に並んで配される。複数の円弧面３７の曲率中心の位置は、互いに一致している。つまり、複数の円弧面３７は、同一の円筒面上に位置する。ただし、複数の円弧面３７の曲率中心の位置は、互いに異なっていてもよい。周方向に隣り合う２つの円弧面３７の間には、給油溝３９が形成される。給油溝３９は、周方向に間隔を空けてラジアル軸受面１３ｄに形成される。給油溝３９は、軸方向に延在する。給油溝３９の流路断面の形状（つまり、軸方向に直交する断面における形状）は、周方向の幅が径方向外側ほど細くなる形状（具体的には、三角形状）である。ただし、給油溝３９の流路断面の形状は、三角形状以外の多角形状（例えば、矩形状）または半円形状等であってもよい。

給油溝３９は、ラジアル軸受面１３ｄのうち、２つのラジアル軸受面１３ｄ、１３ｅ（図２参照）が近接する側の端部から、２つのラジアル軸受面１３ｄ、１３ｅが離隔する側の端部まで延在している。給油溝３９は、スラスト軸受面１３ｉ（すなわち、本体１３ａの軸方向の端面）に開口している。給油溝３９は、潤滑油を流通させる。給油溝３９は、ラジアル軸受面１３ｄに潤滑油を供給する。また、給油溝３９は、スラスト軸受面１３ｉに潤滑油を供給する。

シャフト１５とラジアル軸受面１３ｄとの間の潤滑油は、シャフト１５の回転に伴って、シャフト１５の回転方向ＲＤに移動する。このとき、潤滑油は、ラジアル軸受面１３ｄの円弧面３７とシャフト１５との間で圧縮される。圧縮された潤滑油は、シャフト１５を径方向内側（つまり、ラジアル方向）に押圧する（くさび効果）。これにより、ラジアル荷重がラジアル軸受面１３ｄによって支持される。

図３に示すように、スラスト軸受面１３ｉには、複数のテーパ部４１（具体的には、テーパ部４１－１、４１－２、４１－３、４１－４）と、ランド部４３とが形成される。テーパ部４１は、スラスト軸受面１３ｉにおいて、軸方向に直交する平面に対して窪んでいる部分である。ランド部４３は、スラスト軸受面１３ｉのうち、テーパ部４１が形成されていない部分（つまり、軸方向に直交する平面状の部分）である。図３の例では、スラスト軸受面１３ｉは、４つのテーパ部４１を有する。ただし、これに限定されず、テーパ部４１の数は、４つ以外であってもよい。

テーパ部４１は、スラスト軸受面１３ｉの外周縁と離隔する。スラスト軸受面１３ｉにおいて、テーパ部４１よりも径方向外側にはランド部４３が存在する。テーパ部４１は、ラジアル軸受面１３ｄと接続されている。テーパ部４１は、周方向に延在している。テーパ部４１の径方向の長さは一定である。ただし、テーパ部４１の径方向の長さは一定でなくてもよい。

複数のテーパ部４１は、本体１３ａの周方向に間隔を空けて設けられる。テーパ部４１－１、４１－２、４１－３、４１－４は、この順に等間隔に並んでいる。ただし、テーパ部４１－１、４１－２、４１－３、４１－４は、不等間隔に並んでいてもよい。テーパ部４１－１、４１－４は、スラスト軸受面１３ｉの鉛直方向上側（具体的には、鉛直方向の上半分）に形成される。テーパ部４１－４は、テーパ部４１－１よりも、スラスト軸受面１３ｉにおける鉛直方向の最上部に近い。テーパ部４１－２、４１－３は、スラスト軸受面１３ｉの鉛直方向下側（具体的には、鉛直方向の下半分）に形成される。テーパ部４１－２は、テーパ部４１－３よりも、スラスト軸受面１３ｉにおける鉛直方向の最下部に近い。

テーパ部４１は、給油溝３９と連通する。テーパ部４１－１、４１－２、４１－３、４１－４の各々は、１つの給油溝３９と連通する。

図４は、図３のＡ－Ａ断面を示す断面図である。図３のＡ－Ａ断面は、テーパ部４１－２を通り、本体１３ａの周方向に沿った断面である。つまり、図４では、テーパ部４１－２の周方向に沿った断面形状が示されている。テーパ部４１－２には、後述するように、排油溝４５が設けられている。一方、テーパ部４１－１、４１－３、４１－４には、排油溝４５が設けられていない。テーパ部４１－１、４１－３、４１－４の形状は、排油溝４５の有無以外の点に関しては、テーパ部４１－２と大凡等しい形状である。したがって、テーパ部４１－１、４１－３、４１－４の形状については、説明を省略する。

図４に示すように、テーパ部４１は、周方向（具体的には、シャフト１５の回転方向ＲＤ）に進むにつれて浅くなる。テーパ部４１は、一定の傾斜角で周方向に対して傾斜する。ただし、テーパ部４１の傾斜角は、周方向位置によって異なっていてもよい。スラスト軸受面１３ｉに供給された潤滑油は、シャフト１５の回転に伴って、シャフト１５の回転方向ＲＤに移動する。このとき、潤滑油は、スラスト軸受面１３ｉのテーパ部４１と大径部１５ａ（図２参照）との間で圧縮される。圧縮された潤滑油は、大径部１５ａを軸方向（つまり、スラスト方向）に押圧する（くさび効果）。これにより、油膜圧力が発生しやすくなり、スラスト軸受面１３ｉによるスラスト方向の耐荷重が大きくなる。

図３および図４に示すように、スラスト軸受面１３ｉには、排油溝４５が設けられる。排油溝４５は、複数のテーパ部４１のうちの１つのテーパ部４１－２を通過する。排油溝４５は、給油溝３９（具体的には、テーパ部４１－２と連通する給油溝３９）とスラスト軸受面１３ｉの外周縁とを接続する。スラスト軸受面１３ｉに供給された潤滑油は、排油溝４５を通って、排油溝４５のうちスラスト軸受面１３ｉの外周縁側の開口４５ａ（以下、排油溝４５の外周縁側の開口４５ａとも呼ぶ）から排出される。排油溝４５は、スラスト軸受面１３ｉに供給された潤滑油をスラスト軸受面１３ｉから排出することによって、スラスト軸受面１３ｉにおける潤滑油の流動を促進する。それにより、スラスト軸受面１３ｉに形成される油膜の温度の上昇が抑制され、温度の上昇に伴う粘度の低下が抑制される。ゆえに、スラスト軸受面１３ｉによるスラスト方向の耐荷重の低下が抑制される。

排油溝４５は、本体１３ａの径方向に延在する。ただし、排油溝４５は、本体１３ａの径方向に対して傾斜する方向に延在してもよい。排油溝４５は、スラスト軸受面１３ｉのうちベアリングハウジング３の排油口３ｃ（図１参照）側に設けられる。それにより、軸受１３から排油口３ｃに向けて潤滑油が飛散し、ベアリングハウジング３を介した潤滑油の排出が円滑化される。潤滑油を円滑に排出する観点では、例えば、本体１３ａの軸方向に軸受１３を見た場合、排油溝４５の延長線上に、ベアリングハウジング３の排油口３ｃ（図１参照）が位置することが好ましい。

排油溝４５の流路断面の形状（つまり、排油溝４５の延在方向に直交する断面における形状）は、矩形状である。ただし、排油溝４５の流路断面の形状は、矩形状以外の多角形状（例えば、三角形状）または半円形状等であってもよい。

図３および図４の例では、排油溝４５は、テーパ部４１－２における回転方向ＲＤ側の端部（具体的には、図４中の左側の端部）と離隔している。ただし、テーパ部４１－２と排油溝４５との位置関係は、図３および図４の例に限定されない。例えば、排油溝４５は、テーパ部４１－２における回転方向ＲＤ側の端部を通過してもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る軸受１３では、スラスト軸受面１３ｉに複数のテーパ部４１が設けられる。それにより、油膜圧力が発生しやすくなり、スラスト軸受面１３ｉによるスラスト方向の耐荷重が大きくなる。ここで、仮に、複数のテーパ部４１の各々に対して排油溝４５を設けた場合、スラスト軸受面１３ｉにおける潤滑油の流動が過度に促進され、軸受１３からの潤滑油の排出量が過度に大きくなる。それにより、過給機ＴＣにおけるオイルシール性が低下する。

一方、本実施形態に係る軸受１３では、複数のテーパ部４１のうちの１つのテーパ部４１－２に対してのみ排油溝４５が設けられる。それにより、軸受１３からの潤滑油の排出量が過度に大きくなることが抑制され、オイルシール性の低下が抑制される。その上で、スラスト軸受面１３ｉにおける潤滑油の流動が促進されることによって、油膜の温度の上昇が抑制され、温度の上昇に伴う粘度の低下が抑制される。ゆえに、スラスト軸受面１３ｉによるスラスト方向の耐荷重の低下が抑制される。上記のように、本実施形態によれば、軸受１３のスラスト方向の耐荷重を適切に向上させることができる。

ここで、排油溝４５の外周縁側の開口４５ａの流路断面積が大きくなるほど、開口４５ａからの潤滑油の排出量は大きくなる。一方、排油溝４５の外周縁側の開口４５ａの流路断面積が小さくなるほど、開口４５ａからの潤滑油の排出量は小さくなる。ゆえに、過給機ＴＣにおけるオイルシール性の低下の抑制、および、スラスト軸受面１３ｉにおける油膜の温度の上昇に伴う粘度の低下の抑制をより適切に両立させる観点では、排油溝４５の外周縁側の開口４５ａの流路断面積を適正化することが好ましい。

図５は、図３のＢ矢印方向から軸受１３を見た図である。具体的には、図５は、スラスト軸受面１３ｉの外周縁よりも径方向外側からテーパ部４１－２を見た図である。図５の例では、排油溝４５の外周縁側の開口４５ａの形状は、矩形状である。ゆえに、排油溝４５の外周縁側の開口４５ａの流路断面積は、開口４５ａの幅Ｗ（つまり、周方向の長さ）および深さＨ（つまり、軸方向の長さ）に応じて決まる。つまり、開口４５ａの幅Ｗおよび深さＨを設定することによって、開口４５ａの流路断面積が設定される。

図６は、本実施形態に係る軸受１３におけるスラスト軸受面１３ｉの面積Ｓ１（具体的には、スラスト軸受面１３ｉの軸方向への投影面積）に対する排油溝４５の外周縁側の開口４５ａの流路断面積Ｓ２の比率Ｓ２／Ｓ１と、軸受１３から排出される潤滑油の流量Ｑ１［Ｌ／ｍｉｎ］との関係を示すグラフである。図６は、数値解析シミュレーションにより得られたグラフである。

図６に示すように、比率Ｓ２／Ｓ１が高くなるほど、流量Ｑ１は大きくなる。上述したように、本実施形態では、スラスト軸受面１３ｉに複数のテーパ部４１が設けられるので、スラスト方向の耐荷重が大きくなる。ここで、流量Ｑ１が大きいほど、スラスト軸受面１３ｉにおける潤滑油の流動が効果的に促進される。ゆえに、油膜の温度の上昇、および、温度の上昇に伴う粘度の低下が効果的に抑制され、スラスト方向の耐荷重が効果的に大きくなる。しかしながら、一般に、スラスト軸受では、オイルシール性を確保するために、流量Ｑ１が０．８［Ｌ／ｍｉｎ］程度（例えば、図６中で破線の横線で示される程度）より小さいことが求められている。図６のグラフによれば、比率Ｓ２／Ｓ１が０．０１以下である場合、流量Ｑ１が０．８［Ｌ／ｍｉｎ］程度より小さくなる。つまり、比率Ｓ２／Ｓ１が０．０１以下である場合、オイルシール性の低下が適切に抑制されることがわかる。

ここで、仮に、複数のテーパ部４１の各々に対して排油溝４５を設けた場合においても、各排油溝４５の開口４５ａを調整することによって、軸受１３から排出される潤滑油の流量Ｑ１を調整し得ることが考えられる。しかしながら、各排油溝４５からの潤滑油の排出量の最小値には限界があることに加えて、ベアリングハウジング３の排油口３ｃ側と異なる位置に排油溝４５が存在した場合、オイルシール性を低下させる要因となる。ゆえに、本実施形態のように排油溝４５の数を１つにすることによって、オイルシール性の低下が適切に抑制される程度に流量Ｑ１を小さくすることが適切に実現される。さらには、排油溝４５をスラスト軸受面１３ｉのうちベアリングハウジング３の排油口３ｃ側に設けることで、よりオイルシール性を高めることができる。

図７は、本実施形態に係る軸受１３におけるスラスト軸受面１３ｉの面積Ｓ１に対する排油溝４５の外周縁側の開口４５ａの流路断面積Ｓ２の比率Ｓ２／Ｓ１と、スラスト軸受面１３ｉに形成される油膜の温度Ｔ１［℃］との関係を示すグラフである。図７は、数値解析シミュレーションにより得られたグラフである。

図７に示すように、比率Ｓ２／Ｓ１が高くなるほど、温度Ｔ１は低くなる。上述したように、比率Ｓ２／Ｓ１が高いほど、流量Ｑ１が大きくなり、スラスト軸受面１３ｉにおける潤滑油の流動が効果的に促進される。それにより、油膜の温度Ｔ１の上昇、および、温度Ｔ１の上昇に伴う粘度の低下が効果的に抑制され、スラスト方向の耐荷重が効果的に大きくなる。ここで、一般に、スラスト軸受では、スラスト方向の耐荷重を確保するために、温度Ｔ１が１７０［℃］以下となることが求められている。図７のグラフによれば、比率Ｓ２／Ｓ１が０．００３以上である場合、温度Ｔ１が１７０［℃］以下となる。つまり、比率Ｓ２／Ｓ１が０．００３以上である場合、温度の上昇に伴う油膜の粘度の低下が適切に抑制され、スラスト軸受面１３ｉによるスラスト方向の耐荷重の低下が適切に抑制されることがわかる。

上記のように、過給機ＴＣにおけるオイルシール性の低下の抑制、および、スラスト軸受面１３ｉにおける油膜の温度の上昇に伴う粘度の低下の抑制をより適切に両立させる観点では、比率Ｓ２／Ｓ１が０．００３以上、かつ、０．０１以下であることが特に好ましい。

以上、添付図面を参照しながら本開示の実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載
された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

上記では、軸受１３が過給機ＴＣに設けられる例を説明した。ただし、軸受１３は、過給機ＴＣ以外の他の装置（例えば、船舶等）に設けられてもよい。

上記では、軸受１３がセミフローティング軸受である例を説明した。ただし、軸受１３は、スラスト軸受面を有していれば、セミフローティング軸受以外の軸受であってもよい。

１３：軸受 １３ａ：本体 １３ｉ：スラスト軸受面 １３ｊ：スラスト軸受面 １５：シャフト ３９：給油溝 ４１：テーパ部 ４１－１：テーパ部 ４１－２：テーパ部 ４１－３：テーパ部 ４１－４：テーパ部 ４５：排油溝 ４５ａ：開口 Ｓ１：面積 Ｓ２：流路断面積 ＴＣ：過給機

Claims (4)

1. シャフトが挿通される環状の本体と、
   前記本体の内周面に設けられ、前記本体の軸方向に延在する複数の給油溝と、
   前記本体の端面に設けられるスラスト軸受面と、
   前記スラスト軸受面の外周縁と離隔して前記本体の周方向に間隔を空けて前記スラスト軸受面に設けられ、前記給油溝と連通し、前記周方向に進むにつれて浅くなる複数のテーパ部と、
   前記スラスト軸受面に設けられ、前記複数のテーパ部のうちの１つの前記テーパ部を通過し、前記給油溝と前記外周縁とを接続する排油溝と、
   を備え、
   前記排油溝は、前記複数のテーパ部のうちの１つの前記テーパ部のみに対して設けられ、前記１つのテーパ部以外の前記テーパ部に対しては設けられておらず、前記スラスト軸受面のうち鉛直方向の下側に設けられる、
   軸受。
2. 前記スラスト軸受面の面積に対する前記排油溝の前記外周縁側の開口の流路断面積の比率は、０．０１以下である、
   請求項１に記載の軸受。
3. 前記スラスト軸受面の面積に対する前記排油溝の前記外周縁側の開口の流路断面積の比率は、０．００３以上である、
   請求項１または２に記載の軸受。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の軸受を備える過給機。

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