JPWO2018030179A1

JPWO2018030179A1 - 過給機

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Publication number: JPWO2018030179A1
Application number: JP2018532935A
Authority: JP
Inventors: 史彦福原; 真一金田; 友美杉浦
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2016-08-10
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2019-03-28
Also published as: WO2018030179A1; CN109477421A; DE112017003999T5; US20190107052A1

Abstract

ハウジング（ベアリングハウジング２）と、ハウジングに設けられ、軸受面７ｆ、７ｇを有する軸受部材７と、軸受面７ｆ、７ｇと回転軸方向に対向する被軸受面３０ａ、４０ａ、および、被軸受面３０ａ、４０ａの外周から延在し、被軸受面３０ａ、４０ａよりも軸受面７ｆ、７ｇから離隔した離隔部（離隔面３０ｂ、４０ｂ、段差部３０ｃ、４０ｃ）が形成された大径部（カラー部８ａ、油切り部材２１）を有するシャフト８と、を備える。

Description

本開示は、シャフトおよび軸受面を備える過給機に関する。

従来、シャフトが設けられた過給機が知られている。シャフトの一端には、タービンインペラが設けられる。シャフトの他端には、コンプレッサインペラが設けられる。過給機では、エンジンから排出される排気ガスによってタービンインペラが回転する。タービンインペラが回転すると、コンプレッサインペラが回転する。コンプレッサインペラの回転によって空気が圧縮される。圧縮された空気は、エンジンに送出される。

特許文献１には、ハウジングに形成された軸受孔に、軸受部材が収容された過給機が開示されている。軸受部材は、シャフトを回転自在に軸支する。

特開２００５−１３３６３５号公報

一般的に、シャフトやインペラあるいは軸受部材といった部品は、過給機の仕様に応じて設計が異なっている。そのため、各部品は、仕様ごとに製造されている。そこで、異なる仕様に対しても、部品を共通化することができる過給機の提案が希求されている。

本開示の目的は、仕様が異なる場合にも共通の部品を用いることができる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、本開示の一態様に係る過給機は、ハウジングと、ハウジングに設けられ、軸受面を有する軸受部材と、軸受面と回転軸方向に対向する被軸受面、および、被軸受面の外周から延在し、被軸受面よりも軸受面から離隔した離隔部が形成された大径部を有するシャフトと、を備える。

また、離隔部はテーパ形状であってもよい。

また、離隔部は、被軸受面よりも径方向外側に位置する離隔面と、離隔面と被軸受面との間に位置する段差と、を備えてもよい。

また、被軸受面の外径は、軸受面の外径よりも小さくてもよい。

また、軸受部材は、シャフトが挿通される環状の本体部の端部に軸受面が設けられてもよい。

本開示によれば、仕様が異なる場合にも共通の部品を用いることができる。

図１は、過給機の概略断面図である。図２は、図１の一点鎖線部分を抽出した図である。図３（ａ）は、図２中左側の破線部分を示す。図３（ｂ）は、図２中右側の破線部分を示す。図４（ａ）は、第１変形例を説明する図である。図４（ｂ）は、第２変形例を説明する図である。図４（ｃ）は、第３変形例を説明する図である。図５は、第２の実施形態の軸受構造を説明する図である。

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詳細に説明する。かか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限定されるものではない。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、また直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、過給機Ｃの概略断面図である。以下では、図１に示す矢印Ｌ方向を過給機Ｃの左側として説明する。図１に示す矢印Ｒ方向を過給機Ｃの右側として説明する。図１に示すように、過給機Ｃ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２（ハウジング）を備えている。ベアリングハウジング２の左側には、締結機構３によってタービンハウジング４が連結される。ベアリングハウジング２の右側には、締結ボルト５によってコンプレッサハウジング６が連結される。ベアリングハウジング２、タービンハウジング４、コンプレッサハウジング６は一体化されている。

ベアリングハウジング２のタービンハウジング４近傍の外周面には、突起２ａが設けられている。突起２ａは、ベアリングハウジング２の径方向に突出する。タービンハウジング４のベアリングハウジング２近傍の外周面には、突起４ａが設けられている。突起４ａは、タービンハウジング４の径方向に突出する。ベアリングハウジング２の突起２ａとタービンハウジング４の突起４ａは、締結機構３によってバンド締結される。締結機構３は、例えば、突起２ａ、４ａを挟持するＧカップリングで構成される。

ベアリングハウジング２には、軸受孔２ｂが形成されている。軸受孔２ｂは、ベアリングハウジング２を過給機Ｃの左右方向に貫通する。軸受孔２ｂに設けられた軸受部材７によって、シャフト８が回転自在に軸支されている。シャフト８の左端部には、タービンインペラ９が取り付けられている。タービンインペラ９は、タービンハウジング４内に回転自在に収容されている。また、シャフト８の右端部には、コンプレッサインペラ１０が設けられている。コンプレッサインペラ１０は、コンプレッサハウジング６内に回転自在に収容されている。

コンプレッサハウジング６には、吸気口１１が形成されている。吸気口１１は、過給機Ｃの右側に開口する。吸気口１１は、不図示のエアクリーナに接続される。また、締結ボルト５によってベアリングハウジング２とコンプレッサハウジング６が連結された状態では、ベアリングハウジング２とコンプレッサハウジング６の対向面によって、ディフューザ流路１２が形成される。ディフューザ流路１２は、空気を昇圧する。ディフューザ流路１２は、シャフト８の径方向内側から外側に向けて環状に形成されている。ディフューザ流路１２は、上記の径方向内側において、コンプレッサインペラ１０を介して吸気口１１に連通している。

また、コンプレッサハウジング６には、コンプレッサスクロール流路１３が設けられている。コンプレッサスクロール流路１３は環状である。コンプレッサスクロール流路１３は、例えば、ディフューザ流路１２よりもシャフト８の径方向外側に位置している。コンプレッサスクロール流路１３は、不図示のエンジンの吸気口、および、ディフューザ流路１２に連通している。したがって、コンプレッサインペラ１０が回転すると、吸気口１１からコンプレッサハウジング６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１０の翼間を流通する過程において、遠心力の作用により加圧加速される。加圧加速された空気は、ディフューザ流路１２およびコンプレッサスクロール流路１３で昇圧されて、エンジンの吸気口に導かれる。

タービンハウジング４には、吐出口１４が形成されている。吐出口１４は、過給機Ｃの左側に開口する。吐出口１４は、不図示の排気ガス浄化装置に接続される。また、タービンハウジング４には、流路１５と、タービンスクロール流路１６とが設けられている。タービンスクロール流路１６は環状である。タービンスクロール流路１６は、流路１５よりもタービンインペラ９の径方向外側に位置する。タービンスクロール流路１６は、不図示のガス流入口と連通している。このガス流入口には、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。したがって、ガス流入口からタービンスクロール流路１６に導かれた排気ガスは、流路１５およびタービンインペラ９を介して吐出口１４に導かれる。排気ガスは、その流通過程においてタービンインペラ９を回転させる。

そして、上記のタービンインペラ９の回転力は、シャフト８を介してコンプレッサインペラ１０に伝達される。コンプレッサインペラ１０の回転力によって、上記のとおりに、空気が昇圧されて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２の内部には軸受構造Ｓが設けられている。軸受構造Ｓでは、ベアリングハウジング２に油路２ｃが形成される。油路２ｃから軸受孔２ｂに潤滑油が流入する。潤滑油は、軸受孔２ｂに設けられた軸受部材７に供給される。

本実施形態では、一般的にセミフローティング軸受と呼ばれる軸受部材７が設けられている。軸受部材７は、環状の本体部７ａを有する。本体部７ａの内部には、シャフト８が挿通されている。本体部７ａの内周面には、２つのラジアル軸受面７ｂ、７ｃが形成されている。ラジアル軸受面７ｂ、７ｃは、シャフト８の回転軸方向（以下、単に「軸方向」と称す）に離隔している。

本体部７ａには、油孔７ｄが形成されている。油孔７ｄは、本体部７ａを内周面から外周面まで貫通する。軸受孔２ｂに供給された潤滑油の一部は、油孔７ｄを通って、本体部７ａの内周面側に流入する。本体部７ａの内周面側に流入した潤滑油は、シャフト８とラジアル軸受面７ｂ、７ｃとの間隙に供給される。そして、シャフト８とラジアル軸受面７ｂ、７ｃとの間隙に供給された潤滑油の油膜圧力によって、シャフト８が軸支される。

また、本体部７ａには、貫通孔７ｅが設けられる。貫通孔７ｅは、内周面から外周面まで貫通する。ベアリングハウジング２には、ピン孔２ｄが形成されている。ピン孔２ｄは、貫通孔７ｅに対向する。ピン孔２ｄは、軸受孔２ｂを形成する壁部を貫通している。ピン孔２ｄには、図２中、下側から位置決めピン２０が圧入される。位置決めピン２０の先端は、軸受部材７の貫通孔７ｅに挿入される。位置決めピン２０により、軸受部材７の回転、および、軸方向の移動が規制される。

また、シャフト８には、本体部７ａに対して、図２中、右側（コンプレッサインペラ１０側）に油切り部材２１（大径部）が設けられている。油切り部材２１は、環状部材である。油切り部材２１は、シャフト８の軸方向に伝ってコンプレッサインペラ１０側に流れる潤滑油を、径方向外側に飛散させる。これにより、油切り部材２１は、コンプレッサインペラ１０側への潤滑油の漏出を抑制する。

また、本体部７ａの軸方向の両端には、それぞれ軸受面７ｆ、７ｇが形成されている。軸受面７ｆは、本体部７ａのうちタービンインペラ９側の端部に形成される。軸受面７ｇは、本体部７ａのうちコンプレッサインペラ１０側の端部に形成される。油切り部材２１は、本体部７ａの軸受面７ｇと軸方向に対向する。軸受面７ｇには、油切り部材２１から図中左側にスラスト荷重が作用する。

また、シャフト８には、本体部７ａよりもタービンインペラ９側にカラー部８ａ（大径部）が設けられている。カラー部８ａは、本体部７ａの軸受面７ｆと軸方向に対向する。軸受面７ｆには、カラー部８ａから図中右側にスラスト荷重が作用する。

このように、本体部７ａは、位置決めピン２０によって軸方向の移動が規制された状態で、油切り部材２１およびカラー部８ａによって軸方向に挟まれている。本体部７ａと油切り部材２１との間隙には、ラジアル軸受面７ｃを潤滑した潤滑油が導かれる。また、本体部７ａとカラー部８ａとの間隙には、ラジアル軸受面７ｂを潤滑した潤滑油が導かれる。これにより、シャフト８が軸方向に移動すると、油切り部材２１またはカラー部８ａが、本体部７ａとの間の油膜圧力によって支持される。

また、本体部７ａの外周面のうち、軸方向の両端側それぞれには、ダンパ部７ｈ、７ｉが形成されている。ダンパ部７ｈ、７ｉは、軸受孔２ｂの内周面と本体部７ａとの間隙に供給された潤滑油の油膜圧力によって、シャフト８の振動を抑制する。

ベアリングハウジング２には、軸受孔２ｂよりも上方に飛散空間２２、２３が形成されている。飛散空間２２は、軸受孔２ｂにおけるタービンインペラ９側の開口に連続している。また、飛散空間２３は、軸受孔２ｂにおけるコンプレッサインペラ１０側の開口に連続している。飛散空間２２、２３は、軸受孔２ｂよりも径方向外側で周方向に延在している。そして、飛散空間２２、２３は、排油空間２４に連通している。排油空間２４は、軸受孔２ｂよりも下方に形成される。また、軸受孔２ｂと排油空間２４との間には、連通開口部２５、２６が形成されている。連通開口部２５は、タービンインペラ９側で、軸受孔２ｂと排油空間２４とを連通させている。連通開口部２６は、コンプレッサインペラ１０側で、軸受孔２ｂと排油空間２４とを連通させている。

軸受部材７は、軸受孔２ｂよりも軸方向の全長が長い。本体部７ａの両端に形成された軸受面７ｆ、７ｇは、軸受孔２ｂからそれぞれ軸方向に突出している。そのため、ラジアル軸受面７ｂおよび軸受面７ｆを潤滑した後の潤滑油は、軸受面７ｆから径方向に飛散する。また、ダンパ部７ｈに供給された潤滑油は、軸受孔２ｂのタービンインペラ９側の開口から飛散する。飛散した潤滑油の大半は、カラー部８ａの回転に伴う遠心力の作用の助けもあり、飛散空間２２および連通開口部２５を介して、排油空間２４に排出される。

同様に、ラジアル軸受面７ｃおよび軸受面７ｇを潤滑した後の潤滑油は、軸受面７ｇから径方向に飛散する。また、ダンパ部７ｉに供給された潤滑油は、軸受孔２ｂからコンプレッサインペラ１０側に飛散する。飛散した潤滑油の大半は、油切り部材２１の回転に伴う遠心力の作用の助けもあり、飛散空間２３および連通開口部２６を介して排油空間２４に排出される。

ここで、上記のシャフト８（タービンインペラ９およびコンプレッサインペラ１０を含む）は、過給機Ｃの仕様に応じて設計される。そのため、シャフト８は、形状や寸法が仕様ごとに異なっている。また、例えば、過給機Ｃの容量が変われば、軸受部材７に要求される耐スラスト荷重性能も変わる。そのため、過給機Ｃの仕様ごとに、スラスト軸受面の形状、主には、スラスト軸受として機能させる面積も異なってくる。このように、過給機Ｃの仕様ごとに、シャフト８のみならず、軸受面７ｆ、軸受面７ｇの面積を異にする軸受部材７も設計、製造される。そのため、多数の部品が製造、保管されることになる。本実施形態では、異なる仕様に対して、部品を共通化するべく、シャフト８が次のように構成されている。

図３（ａ）は、図２中左側の破線部分を示す。図３（ｂ）は、図２中右側の破線部分を示す。図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、軸受部材７の本体部７ａのうち、タービンインペラ９側の端面には、軸受面７ｆが形成されている。また、本体部７ａのうち、コンプレッサインペラ１０側の端面には、軸受面７ｇが形成されている。軸受部材７の両端面には、面取り加工が施されている。そのため、厳密にいえば、軸受面７ｆ、７ｇの外径は、本体部７ａの外径よりも小さい。

また、図３（ａ）に示すように、シャフト８のカラー部８ａは、シャフト８の小径部８ｂよりも径が大きい。換言すれば、カラー部８ａは、本体部７ａの外側で、小径部８ｂから径方向に突出している。ここで、小径部８ｂは、シャフト８のうち、ラジアル軸受面７ｂに対向する部位を含む。小径部８ｂは、本体部７ａに挿通される。そして、カラー部８ａの外径は、軸受面７ｆおよび本体部７ａの外径よりも大きい。カラー部８ａは、本体部７ａよりもタービンインペラ９側に位置する。本体部７ａ側（軸受面７ｆ側）に軸受対向面３０が臨んでいる。つまり、本体部７ａの端面は、軸受対向面３０と対向する。

軸受対向面３０は、被軸受面３０ａと、離隔面３０ｂ（離隔部）および段差部３０ｃ（離隔部、段差）と、を備えている。被軸受面３０ａは、離隔面３０ｂよりもシャフト８の径方向内側に位置している。被軸受面３０ａは、小径部８ｂに連続している。より詳細には、被軸受面３０ａは、小径部８ｂから径方向に略垂直に起立している。つまり、被軸受面３０ａは、小径部８ｂから径方向に延在している。一方、離隔面３０ｂは、被軸受面３０ａよりも径方向外側に位置している。離隔面３０ｂは、被軸受面３０ａよりも軸受面７ｆから離隔している。離隔面３０ｂは、被軸受面３０ａに対して、軸受面７ｆと反対側（図３（ａ）中、左側、軸受面７ｆから離隔する側）に位置している。より詳細には、被軸受面３０ａと離隔面３０ｂとの間には段差部３０ｃが設けられている。離隔面３０ｂは、段差部３０ｃを介して、被軸受面３０ａの外周縁に連続している。つまり、カラー部８ａには、軸受面７ｆと回転軸方向に対向する被軸受面３０ａ、および、離隔部（離隔面３０ｂおよび段差部３０ｃ）が形成されている。離隔部（離隔面３０ｂおよび段差部３０ｃ）は、被軸受面３０ａの外周から延在する。離隔部（離隔面３０ｂおよび段差部３０ｃ）は、被軸受面３０ａよりも軸受面７ｆから離隔する。

段差部３０ｃの外径は、被軸受面３０ａ側から離隔面３０ｂ側に向かうにしたがって、漸増する。すなわち、段差部３０ｃの外径は、軸受面７ｆから軸方向に離隔するにしたがって、漸増する。これにより、被軸受面３０ａと離隔面３０ｂとの間に段差が形成される。離隔面３０ｂは、被軸受面３０ａよりも径方向外側であって、被軸受面３０ａよりも軸受面７ｆから離隔する。なお、離隔面３０ｂは、被軸受面３０ａと同様に、シャフト８の径方向に沿って延在している。つまり、段差部３０ｃは、径の異なる被軸受面３０ａの外周と、離隔面３０ｂの内周とを接続している。

そして、被軸受面３０ａの外径は、軸受面７ｆの外径よりも小さい。つまり、被軸受面３０ａは、軸受面７ｆの範囲内に収まる寸法関係となっている。その結果、軸受面７ｆのうち、スラスト軸受面として機能する範囲は、被軸受面３０ａに対向する部分となる。ここで、スラスト軸受面として機能する範囲は、カラー部８ａから軸受部材７に作用するスラスト荷重を受ける範囲である。軸受面７ｆの外周縁近傍の一部（被軸受面３０ａよりも径方向外側に位置し、離隔面３０ｂに対向する部分）は、スラスト軸受面としては機能しない。

これは、スラスト軸受面として機能する面積（すなわち、軸受部材７に要求される耐スラスト荷重性能）が、軸受部材７の軸受面７ｆではなく、シャフト８のカラー部８ａによって管理されていることを意味する。上記のとおり、過給機Ｃは、仕様に応じて、シャフト８、タービンインペラ９およびコンプレッサインペラ１０が設計される。このとき、要求される耐スラスト荷重性能から、スラスト軸受面として機能する面積が決定される。そして、決定した面積を確保するように、被軸受面３０ａが形成される。このように、スラスト軸受面として機能する面積を、仕様に応じて設計が異なるシャフト８側で管理することができる。そのため、異なる仕様の過給機Ｃごとに、軸受面７ｆを変更する必要がない。

また、ここでは、軸受部材７は、ラジアル荷重に加えてスラスト荷重も受ける、所謂スラスト一体型で構成される。そして、シャフト８のカラー部８ａには、軸受面７ｆおよび本体部７ａよりも径方向外側まで延在する離隔面３０ｂが設けられている。また、ベアリングハウジング２には、突出壁部２ｅが設けられている。突出壁部２ｅは、離隔面３０ｂの外周面に対して僅かな間隙を維持して対向する。このとき、離隔面３０ｂは、突出壁部２ｅよりも、軸受部材７側（本体部７ａ側、軸受面７ｆ側）に位置している。より詳細には、カラー部８ａの外周面のうち、タービンインペラ９側の一部は、突出壁部２ｅに径方向に対向する。また、カラー部８ａの外周面のうち、離隔面３０ｂ側の一部は、突出壁部２ｅよりも軸受部材７側（本体部７ａ側、軸受面７ｆ側）に位置している。したがって、離隔面３０ｂの径方向外側には、飛散空間２２に連通する通路が位置する。換言すれば、離隔面３０ｂの外径の軸方向位置は、飛散空間２２の開口と重なる。こうした関係となるように、被軸受面３０ａと離隔面３０ｂとの軸方向の距離（つまり、段差量）を設定することで、オイルシール性能を向上することができる。すなわち、本実施形態の過給機Ｃによれば、離隔面３０ｂを設けることで、オイルシール性能が担保されている。

また、図３（ｂ）に示すように、シャフト８に設けられた油切り部材２１は、小径部８ｂよりも径が大きい。小径部８ｂは、シャフト８のうち、ラジアル軸受面７ｃに対向する部位を含む。具体的には、シャフト８は、小径部８ｂよりもコンプレッサインペラ１０側に、先端部８ｃを備えている。先端部８ｃは、小径部８ｂよりも径が小さい。小径部８ｂと先端部８ｃとの間には、段差面８ｄが形成されている。段差面８ｄは、径方向に延在する。

先端部８ｃには、段差面８ｄに接触するまで、油切り部材２１が挿通される。次いで、コンプレッサインペラ１０が挿通される。そして、段差面８ｄとコンプレッサインペラ１０との間に油切り部材２１を挟持した状態で、先端部８ｃの先端がボルト締めされる。こうして、油切り部材２１およびコンプレッサインペラ１０がシャフト８に取り付けられる。このとき、軸受部材７の本体部７ａ（軸受面７ｇ）と、油切り部材２１との間には、僅かな間隙が維持される。

より詳細には、油切り部材２１の外径は、軸受面７ｇおよび本体部７ａの外径よりも大きい。また、油切り部材２１は、本体部７ａよりもコンプレッサインペラ１０側に位置する。本体部７ａ側（軸受面７ｇ側）に、軸受対向面４０が臨んでいる。つまり、本体部７ａの端面は、軸受対向面４０に対向する。

軸受対向面４０は、被軸受面４０ａおよび離隔面４０ｂ（離隔部）を備えている。被軸受面４０ａは、離隔面４０ｂよりもシャフト８の径方向内側に位置している。より詳細には、被軸受面４０ａは、段差面８ｄおよび軸受面７ｇに対向する。また、被軸受面４０ａは、シャフト８から径方向に略垂直に起立している。つまり、被軸受面４０ａは、シャフト８から径方向に延在している。一方、離隔面４０ｂは、被軸受面４０ａよりも径方向外側に位置している。そして、離隔面４０ｂは、被軸受面４０ａよりも軸受面７ｇから離隔している。離隔面４０ｂは、被軸受面４０ａに対して、軸受面７ｇと反対側（図３（ｂ）中、右側、軸受面７ｇから離隔する側）に位置している。より詳細には、被軸受面４０ａと離隔面４０ｂとの間には、段差部４０ｃ（離隔部、段差）が設けられている。離隔面４０ｂは、段差部４０ｃを介して、被軸受面４０ａの外周縁に連続している。

段差部４０ｃの外径は、被軸受面４０ａ側から離隔面４０ｂ側に向かうにしたがって、漸増する。すなわち、段差部４０ｃの外径は、軸受面７ｇから軸方向に離隔するにしたがって、漸増する。被軸受面４０ａと離隔面４０ｂとの間に段差が形成される。離隔面４０ｂは、被軸受面４０ａよりも径方向外側であって、被軸受面４０ａよりも軸受面７ｇから離隔する。なお、離隔面４０ｂは、被軸受面４０ａと同様に、シャフト８の径方向に沿って延在している。つまり、段差部４０ｃは、径の異なる被軸受面４０ａの外周と、離隔面４０ｂの内周とを接続している。

そして、被軸受面４０ａの外径は、軸受面７ｇの外径よりも小さい。つまり、被軸受面４０ａは、軸受面７ｇの範囲内に収まる寸法関係となっている。その結果、軸受面７ｇのうち、スラスト軸受面として機能する範囲は、被軸受面４０ａに対向する部分となる。ここで、スラスト軸受面として機能する範囲は、油切り部材２１から軸受部材７に作用するスラスト荷重を受ける範囲である。軸受面７ｇの外周縁近傍の一部（被軸受面４０ａよりも径方向外側に位置し、離隔面４０ｂに対向する部分）は、スラスト軸受面としては機能しない。

これは、スラスト軸受面として機能する面積（すなわち、軸受部材７に要求される耐スラスト荷重性能）が、軸受部材７の軸受面７ｇではなく、油切り部材２１によって管理されていることを意味する。過給機Ｃの仕様に応じてシャフト８の径が変更されれば、油切り部材２１のうち、先端部８ｃが挿通される孔径も変更しなければならない。したがって、カラー部８ａと同様に、スラスト軸受面として機能する面積を、仕様に応じて設計が異なる油切り部材２１で管理すれば、異なる仕様の過給機Ｃごとに、軸受面７ｇを変更する必要がない。

また、油切り部材２１の軸受対向面４０は、軸受面７ｇおよび本体部７ａよりも径方向外側まで延在する。離隔面４０ｂの径方向外側には、飛散空間２３に連通する通路が位置する。換言すれば、離隔面４０ｂの外径の軸方向位置は、飛散空間２３の開口と重なる。こうした関係となるように、被軸受面４０ａと離隔面４０ｂとの軸方向の距離（つまり、段差量）を設定することで、コンプレッサインペラ１０側におけるオイルシール性能も担保することができる。

以上説明したように、シャフト８に設けられたカラー部８ａおよび油切り部材２１において、被軸受面３０ａ、４０ａの径方向の長さ（換言すれば、離隔面３０ｂ、４０ｂの径方向の長さ）がコントロールされる。こうして、スラスト軸受面として機能する面積が管理される。これにより、軸受面７ｆ、７ｇは、異なる仕様の過給機Ｃごとに、変更の必要がなくなる。そのため、軸受部材７は、仕様の異なる過給機Ｃで共用することが可能となる。

また、被軸受面３０ａ、４０ａの径方向外側に、離隔面３０ｂ、４０ｂを設ける分だけ、カラー部８ａや油切り部材２１の外径が大きくなる。カラー部８ａおよび油切り部材２１は、スラスト荷重を軸受部材７に作用させる機能に加えて、タービンインペラ９側やコンプレッサインペラ１０側へのオイル漏れを防止する機能を有する。離隔面３０ｂ、４０ｂを設けて径が大きくなれば、その分だけ遠心力が増す。その結果、径方向に潤滑油を飛散させる力が大きくなり、オイルシール性能を向上することができる。

図４（ａ）は、第１変形例を説明する図である。図４（ｂ）は、第２変形例を説明する図である。図４（ｃ）は、第３変形例を説明する図である。図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）には、図３（ａ）に対応する部分を示す。なお、以下に説明する第１〜３変形例は、シャフト８の軸受対向面３０が上記実施形態と異なり、その他の構成は上記実施形態と同じである。したがって、以下では、重複説明を避けるために、上記実施形態と異なる部分のみを説明する。図４（ａ）に示す第１変形例は、カラー部８ａが本体部７ａよりもタービンインペラ９側に位置する。本体部７ａ側（軸受面７ｆ側）に軸受対向面５０が臨んでいる。つまり、本体部７ａの端面は、軸受対向面５０に対向している。

軸受対向面５０は、被軸受面５０ａおよび離隔面５０ｂ（離隔部）を備えている。被軸受面５０ａは、離隔面５０ｂよりもシャフト８の径方向内側に位置している。被軸受面５０ａは、小径部８ｂに連続している。離隔面５０ｂは、被軸受面５０ａよりも径方向外側に位置している。離隔面５０ｂは、被軸受面５０ａよりも軸受面７ｆから離隔している。より詳細には、離隔面５０ｂは、径方向内側が被軸受面５０ａに連続している。離隔面５０ｂは、軸受面７ｆから軸方向に離隔するにつれて径が漸増するテーパ形状となっている。第１変形例においても、被軸受面５０ａの外径は、本体部７ａの外径よりも小さい。また、離隔面５０ｂの外径は、軸受面７ｆおよび本体部７ａの外径よりも大きい。

また、図４（ｂ）に示す第２変形例は、カラー部８ａが本体部７ａよりもタービンインペラ９側に位置する。本体部７ａ側（軸受面７ｆ側）に軸受対向面６０が臨んでいる。つまり、本体部７ａの端面は、軸受対向面６０に対向している。軸受対向面６０は、被軸受面６０ａおよび離隔面６０ｂを備えている。被軸受面６０ａは、離隔面６０ｂよりもシャフト８の径方向内側に位置している。被軸受面６０ａは、小径部８ｂに連続している。離隔面６０ｂは、被軸受面６０ａよりも径方向外側に位置する。離隔面６０ｂは、被軸受面６０ａよりも軸受面７ｆから離隔している。より詳細には、離隔面６０ｂの径方向内側が、被軸受面６０ａに連続している。離隔面６０ｂは、離隔面６０ｂよりも本体部７ａ側に曲率中心を有する湾曲面となっている。第２変形例においても、被軸受面６０ａの外径は、本体部７ａの外径よりも小さい。離隔面６０ｂの外径は、軸受面７ｆおよび本体部７ａの外径よりも大きい。

また、図４（ｃ）に示す第３変形例では、カラー部８ａが本体部７ａよりもタービンインペラ９側に位置する。本体部７ａ側（軸受面７ｆ側）に軸受対向面７０が臨んでいる。つまり、本体部７ａの端面に、軸受対向面７０が対向している。軸受対向面７０は、被軸受面７０ａおよび離隔面７０ｂ（離隔部）を備えている。被軸受面７０ａは、離隔面７０ｂよりもシャフト８の径方向内側に位置している。被軸受面７０ａは、小径部８ｂに連続している。離隔面７０ｂは、被軸受面７０ａよりも径方向外側に位置する。離隔面７０ｂは、被軸受面７０ａよりも軸受面７ｆから離隔している。より詳細には、離隔面７０ｂは、径方向内側が被軸受面７０ａに連続している。離隔面７０ｂは、離隔面７０ｂよりもタービンインペラ９側（本体部７ａと反対側）に曲率中心を有する湾曲面となっている。第３変形例においても、被軸受面７０ａの外径は、本体部７ａの外径よりも小さい。離隔面７０ｂの外径は、軸受面７ｆおよび本体部７ａの外径よりも大きい。

以上のように、第１〜３変形例によっても、上記実施形態と同様の作用効果を実現可能である。なお、ここでは、カラー部８ａに軸受対向面５０、６０、７０を設ける場合について説明した。ただし、上記実施形態における油切り部材２１の軸受対向面４０を、第１〜３変形例と同様の構成としてもよい。この場合、油切り部材２１に、軸受対向面５０、６０、７０が設けられる。

なお、上記実施形態および変形例では、ラジアル荷重を受けるラジアル軸受面７ｂ、７ｃと、スラスト荷重を受ける軸受面７ｆ、７ｇと、が１つの軸受部材７に設けられる場合について説明した。しかしながら、ラジアル荷重を受ける軸受面と、スラスト荷重を受ける軸受面とを、それぞれ別の軸受部材に設けてもよい。

図５は、第２の実施形態の軸受構造ＳＳを説明する図である。なお、この第２の実施形態では、軸受構造ＳＳのみが上記実施形態と異なる。その他の構成は上記実施形態と同じである。したがって、以下では、重複説明を避けるために、上記実施形態と同じ構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

この第２の実施形態の過給機ＣＣは、ベアリングハウジング２の軸受孔２ｂに、軸受部材１０１が設けられている。図５では、軸受部材１０１を１つのみ示している。実際には、シャフト１０２の軸方向に離隔して、２つの軸受部材１０１が設けられる。軸受部材１０１は、本体部１０１ａを備えている。本体部１０１ａは環状である。本体部１０１ａには、シャフト８が挿通される。本体部１０１ａの内周面には、軸受面１０１ｂが形成されている。シャフト１０２は、軸支部１０２ａを備えている。軸支部１０２ａは、本体部１０１ａに径方向に対向する部位を含む。軸支部１０２ａは、軸受部材１０１によって回転自在に軸支されている。また、シャフト１０２には、先端部１０２ｂが設けられる。先端部１０２ｂは、軸支部１０２ａよりもコンプレッサインペラ１０側（図５中、右側、カラー１０３側）に位置する。先端部１０２ｂは、軸支部１０２ａよりも小径である。軸支部１０２ａと先端部１０２ｂとの間には、段差部１０２ｃ（段差）が形成されている。段差部１０２ｃは、径方向に延在する。

そして、先端部１０２ｂには、カラー１０３（大径部）が取り付けられている。カラー１０３は、軸受対向面１１０と、軸受対向面１２０と、を備えている。軸受対向面１１０は、タービンインペラ９側に臨む。軸受対向面１２０は、コンプレッサインペラ１０側に臨む。カラー１０３は、軸受対向面１１０の内径側が段差部１０２ｃに接触する。カラー１０３は、先端部１０２ｂに設けられている。ベアリングハウジング２には、タービン側軸受部材１３０（軸受部材）が設けられている。タービン側軸受部材１３０は、軸受対向面１１０に対向する。また、ベアリングハウジング２には、コンプレッサ側軸受部材１４０が設けられている。コンプレッサ側軸受部材１４０は、軸受対向面１２０に対向する。つまり、カラー１０３は、タービン側軸受部材１３０およびコンプレッサ側軸受部材１４０の間に位置している。

タービン側軸受部材１３０は、軸受面１３０ａを備えている。軸受面１３０ａは、カラー１０３の軸受対向面１１０に対向する。コンプレッサ側軸受部材１４０は、軸受面１４０ａを備えている。軸受面１４０ａは、カラー１０３の軸受対向面１２０に対向する。そして、軸受面１３０ａと軸受対向面１１０との間、および、軸受面１４０ａと軸受対向面１２０との対向間隔に、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１０２が支持される。

ここで、軸受対向面１１０は、被軸受面１１０ａおよび離隔面１１０ｂ（離隔部）を備えている。被軸受面１１０ａは、離隔面１１０ｂよりもシャフト１０２の径方向内側に位置している。より詳細には、被軸受面１１０ａは、段差部１０２ｃおよび軸受面１３０ａに対向する。被軸受面１１０ａは、シャフト８から径方向に略垂直に起立している。つまり、被軸受面１１０ａは、シャフト８から径方向に延在している。一方、離隔面１１０ｂは、被軸受面１１０ａよりも径方向外側に位置する。離隔面１１０ｂは、被軸受面１１０ａよりも軸受面１３０ａから離隔している。より詳細には、離隔面１１０ｂの径方向内側が、被軸受面１１０ａに連続している。そして、離隔面１１０ｂは、軸受面１３０ａから軸方向に離隔するにつれて、径が徐々に漸増する。離隔面１１０ｂの径方向外側は、ほぼシャフト１０２の径方向に延在している。離隔面１１０ｂの外径は、タービン側軸受部材１３０および軸受面１３０ａの外径よりも大きい。

このように、離隔面１１０ｂは、被軸受面１１０ａよりも径方向外側に位置する。離隔面１１０ｂは、被軸受面１１０ａよりも軸受面１３０ａから離隔する。そして、被軸受面１１０ａの外径は、軸受面１３０ａの外径よりも小さい。つまり、被軸受面１１０ａは、軸受面１３０ａの範囲内に収まる寸法関係となっている。その結果、軸受面１３０ａのうち、スラスト軸受面として機能する範囲は、被軸受面１１０ａに対向する部分となる。ここで、スラスト軸受面として機能する範囲は、カラー１０３からタービン側軸受部材１３０に作用するスラスト荷重を受ける範囲である。換言すれば、軸受面１３０ａの外周縁近傍の一部（つまり、被軸受面１１０ａよりも径方向外側に位置し、離隔面１１０ｂに対向する部分）は、スラスト軸受面としては機能しない。

これは、スラスト軸受面として機能する面積（すなわち、タービン側軸受部材１３０に要求される耐スラスト荷重性能）が、タービン側軸受部材１３０の軸受面１３０ａではなく、カラー１０３によって管理されていることを意味する。過給機ＣＣの仕様に応じてシャフト１０２の径が変更されれば、カラー１０３のうち、先端部１０２ｂが挿通される孔径も変更しなければならない。したがって、スラスト軸受面として機能する面積を、仕様に応じて設計が異なるカラー１０３で管理すれば、異なる仕様の過給機ＣＣごとに、軸受面１３０ａを変更する必要がない。つまり、この第２の実施形態においても、上記と同様に、部品の共通化を図ることができる。

なお、この第２の実施形態においても、軸受対向面１１０を、軸受対向面３０、５０、６０、７０と同様の形状としてもよい。また、ここでは、カラー１０３のうち、軸受対向面１１０にのみ離隔面１１０ｂを設けることとした。ただし、軸受対向面１２０は、軸受対向面１１０と同様の形状であってもよい。ただし、過給機ＣＣにおいては、コンプレッサインペラ１０側からタービンインペラ９側に作用するスラスト荷重よりも、タービンインペラ９側からコンプレッサインペラ１０側に作用するスラスト荷重の方が大きい。つまり、軸受対向面１１０は、軸受対向面１２０に比べて、要求される耐スラスト荷重性能が低い。そのため、上記のように、軸受対向面１１０にのみ、被軸受面１１０ａおよび離隔面１１０ｂを設けることで、効果的にメカロス（機械損失）を低減させることができる。

以上、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。

例えば、上記各実施形態および変形例では、被軸受面３０ａ、４０ａ、５０ａ、６０ａ、７０ａ、１１０ａの外径が、それぞれ軸受面７ｆ、７ｇ、１３０ａの外径よりも小さい場合について説明した。しかしながら、被軸受面と軸受面との寸法関係はこれに限らない。したがって、例えば、上記実施形態において、被軸受面３０ａの外径を、軸受面７ｆの外径より大きくしてもよい。

また、上記各実施形態および変形例では、カラー部８ａ、油切り部材２１、カラー１０３の外径が、それぞれ本体部７ａ、タービン側軸受部材１３０の外径よりも大きい場合について説明した。しかしながら、これらの寸法関係も上記実施形態および変形例に限定されるものではない。

本開示は、シャフトおよび軸受面を備える過給機に利用することができる。

２：ベアリングハウジング（ハウジング）７：軸受部材７ａ：本体部７ｆ：軸受面７ｇ：軸受面８：シャフト８ａ：カラー部（大径部）２１：油切り部材（大径部）３０ａ：被軸受面３０ｂ：離隔面（離隔部）３０ｃ：段差部（離隔部、段差）４０ａ：被軸受面４０ｂ：離隔面（離隔部）４０ｃ：段差部（離隔部、段差）５０ａ：被軸受面５０ｂ：離隔面（離隔部）６０ａ：被軸受面６０ｂ：離隔面（離隔部）７０ａ：被軸受面７０ｂ：離隔面（離隔部）１０２：シャフト１０３：カラー（大径部）１１０ａ：被軸受面１１０ｂ：離隔面（離隔部）１３０：タービン側軸受部材（軸受部材）１３０ａ：軸受面Ｃ：過給機ＣＣ：過給機

Claims

ハウジングと、
前記ハウジングに設けられ、軸受面を有する軸受部材と、
前記軸受面と回転軸方向に対向する被軸受面、および、前記被軸受面の外周から延在し、前記被軸受面よりも前記軸受面から離隔した離隔部が形成された大径部を有するシャフトと、
を備える過給機。
前記離隔部はテーパ形状である請求項１に記載の過給機。
前記離隔部は、前記被軸受面よりも径方向外側に位置する離隔面と、前記離隔面と前記被軸受面との間に位置する段差と、を備える請求項１に記載の過給機。
前記被軸受面の外径は、前記軸受面の外径よりも小さい請求項１に記載の過給機。
前記被軸受面の外径は、前記軸受面の外径よりも小さい請求項２に記載の過給機。
前記被軸受面の外径は、前記軸受面の外径よりも小さい請求項３に記載の過給機。
前記軸受部材は、前記シャフトが挿通される環状の本体部の端部に前記軸受面が設けられている請求項１から６のいずれか１項に記載の過給機。