(57)【要約】【課題】ワーク内に高精度にベアリングを組込むベアリングの組込み治具を提供する。【解決手段】ワークＷにベアリング１０を組込むベアリング組込み治具１である。ベアリング組込み治具１は、ワークＷを位置決め固定する支持台３と、ベアリング１０を挟持する一対の移動軸４ａ、４ｂとを備える。移動軸４ａ、４ｂは、ワークＷ内に設けられたベアリング組込み部２０を貫通移動可能に形成され、一方の移動軸４ａは、一端面にベアリング保持部１８を備えて構成されている。そして、両移動軸４ａ、４ｂの間にベアリング１０を挟持しながら、ベアリング組込み部２０にベアリング１０を挿入することでワークＷにベアリング１０を組込むようにする。【選択図】  図８
2020165312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークにベアリングを組込むベアリングの組込み治具であって、
ワークを位置決め固定する支持台と、
前記ベアリングを挟持する一対の移動軸と、を備え、
前記移動軸は、ワーク内に設けられたベアリング組込み部を貫通移動可能に形成され、
両移動軸の間にベアリングを挟持しながら、前記ベアリング組込み部まで前記ベアリングを移動することでワークにベアリングを組込むことを特徴とするベアリングの組込み治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジング内の所定箇所にベアリングを組込むベアリングの組込み治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、各種装置に設けられる回転軸の軸受として、装置内にベアリングを組込むことが行われている。
【０００３】
上記装置の一実施形態として、例えば自動車などのエンジンに使用されるターボチャージャーが知られている。このターボチャージャーは、従来はスポーツカーなどの高出力エンジンに採用されていた。しかし、小排気量のエンジンであっても高出力が得られるメリットがあるため、最近では、軽自動車などの小型車にも採用されている。
【０００４】
図９は、ターボチャージャーの説明図である。ターボチャージャー５０は、タービン５２とコンプレッサー５６を備えている。タービン５２とコンプレッサー５６は、回転軸５３の両端にそれぞれ軸止されている。そして、回転軸５３は、ベアリング５７（フルフローティングベアリング、セミフローティングベアリングなど）でハウジングに軸支されている。
【０００５】
ターボチャージャー５０のタービン５２は、エンジン５１の排気部５４から排出される排気ガスで回転する。タービン５２が回転することにより、コンプレッサー５６が回転する。これによりコンプレッサー５６に吸気した空気は、コンプレッサー５６の回転により圧縮される。そして、圧縮された空気がエンジン５１の給気部５５に送り込まれることによりエンジン５１の出力が高められるようになっている。
【０００６】
また、ターボチャージャーは、エンジンの効率を上げるため、タービンを高回転（２０万回転／ｍｉｎ）で回転させる必要がある。そして、排気ガス及び圧縮空気もスムーズに安定して流れるようにする必要がある。このため、ハウジング、タービン、コンプレッサー、ベアリング及び回転軸などに傷が付かないよう精度良く組付ける必要がある。
【０００７】
上記のような、ターボチャージャーにおける組付け治具として、タービンハウジングとベアリングハウジングとを組付ける治具が公開されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−７３７９０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１のターボチャージャー用の組付け治具は、ハウジング同士の組付け用治具であり、上記のようなベアリングをハウジングに組付けるものではない。すなわち、回転軸を軸支するためのベアリングを精度良くハウジングに組込む手段が知られていなかった。
【００１０】
上記のようにターボチャージャーにおいては、高回転で回転軸が回転するので、組付け時にベアリングの外形や内径に傷が付くと回転軸の振れが発生する。その結果、ターボチャージャーが破損したり、本来の性能が得られなかったりする問題がある。
【００１１】
そこで、ベアリングの組付けを自動化することが考えられる。しかし、大掛かりな設備が必要となり、大きな設備投資が必要となってコストが掛かる問題がある。また、ターボチャージャーの機種毎にハウジングの大きさなどが変わるため、機種替えが簡単に行えない問題もある。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、大掛かりな設備でなく簡素な機構で、精度良くベアリングをハウジングに組込むことができるベアリングの組込み治具を提供することにある。また、ターボチャージャーに関わらず、各種の装置にベアリングを精度良く組込むことが可能なベアリングの組込み治具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決すべく提供される本発明のベアリングの組込み治具は、ワークにベアリングを組込むベアリングの組込み治具であって、ワークを位置決め固定する支持台と、前記ベアリングを挟持する一対の移動軸と、を備え、前記移動軸は、ワーク内に設けられたベアリング組込み部を貫通移動可能に形成され、両移動軸の間にベアリングを挟持しながら、前記ベアリング組込み部まで前記ベアリングを移動することでワークにベアリングを組込むことを特徴とするものである。
【００１４】
上述のように、本発明のベアリングの組込み治具は、一対の移動軸が、ベアリング組込み部を貫通して移動すると共に、両移動軸間に挟持したベアリングが、ベアリング組込み部まで移動することにより、各種のベアリングをベアリング組込み部に組込むことができる。このように、本発明のベアリング組込み治具は、一対の移動軸を軸線方向に移動させる簡素な機構でありながら、精度良く各種のベアリングをベアリング組込み部に組込むことができる。
【００１５】
また、上述したベアリングの組込み治具において、前記ベアリングは、少なくとも一端面に係合部が設けられ、少なくとも一方の移動軸は、一端面にベアリング保持部を備えて構成され、前記ベアリング保持部が、前記係合部と係合することで前記ベアリングを保持することを特徴とするものであると良い。
【００１６】
上述したベアリングの組込み治具は、前記係合部が、前記ベアリングの少なくとも一端面に設けられ、少なくとも一方の移動軸に設けられたベアリング保持部が、前記係合部と係合するものであると良い。そうすると、ベアリングに設けられた係合部と、移動軸に設けられたベアリング保持部とを係合させることで、ベアリングを精度良く位置決めした状態で一対の移動軸の間に保持できる。なお、係合部とベアリング保持部の形状は、限定されないが、接触による傷を防止するためにベアリングとの接触が少ないものが好ましく利用できる。
【００１７】
また、ベアリング組込み治具における移動軸は、回動可能に形成されていれば良い。前記移動軸を回動可能に形成しておけば、ベアリングの回転方向に位置決めする必要がある場合に位置決めが可能となる。
【００１８】
上述したベアリングの組込み治具において、ワークは、ターボチャージャーとすることができる。本発明のベアリング組込み治具を用いれば、高精度の組込みが要求されるターボチャージャーであっても、精度良くベアリングを組込むことが可能となる。
【００１９】
前記ベアリング組込み治具を適用するベアリングは、フルフローティングベアリングまたはセミフローティングベアリングであれば良い。フルフロートベアリングやセミフローティングベアリングは、オイルなどの流体を介して回転軸を軸支している。従って、ターボチャージャーのような高回転の回転軸を焼き付き等無く軸支するのに適しているからである。
【００２０】
前記ベアリングは、その周面に係止部が設けられ、前記係止部に進退可能に設けられた位置決め手段を備えたことを特徴とするものである。これにより、ベアリングをベアリング組込み部に挿入した後、係止部に位置決めピンなどを係止させることでベアリングを回転方向に精度良く位置決めできる。
【００２１】
ワークにベアリングを組込むベアリングの組込み方法であって、ワークを支持台に位置決めし、前記ベアリングを一対の移動軸間に挟持し、両移動軸をベアリング組込み部の挿入方向に移動させることでワーク内に設けられたベアリング組込み部に前記ベアリングを挿入することでベアリングを組込むことを特徴とするものである。これにより、ベアリングをワーク内のベアリング組込み部に精度良く組込むことが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のベアリング組込み治具及び組込み方法は、簡素な機構でワークに精度良くベアリングを組込むことができる。また、本発明のベアリング組込み治具及び組込み方法は、精度良くベアリングをベアリング組込み部に組込みできるので、ベアリングやハウジングなどを傷付けない。また、本発明のベアリング組込み治具及び組込み方法は、ベアリングやハウジングなどを傷付けないので、高回転するターボチャージャーなどにベアリングを組込んでも品質を長期に渡って維持できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】は、本発明のベアリング組込み治具の正面図である。
【図２】は、本発明のベアリング組込み治具における移動軸のベアリング保持部の斜視図である。
【図３】（ａ）は、本発明に用いられるセミフローティングベアリングの正面方向の断面図である。（ｂ）は、（ａ）の右側面図である。
【図４】は、ターボチャージャーの組立てにおいてベアリングを組込む状態の説明図である。
【図５】は、ベアリングを組込んでターボチャージャーを組み立てた状態の説明図である。
【図６】は、本発明のベアリングの組込み治具を用いてベアリングをターボチャージャーに組込む状態の説明図である。
【図７】は、本発明のベアリングの組込み治具を用いてベアリングをターボチャージャーに組込む状態の説明図である。
【図８】は、本発明のベアリングの組込み治具を用いてベアリングをターボチャージャーに組込む状態の説明図である。
【図９】は、ターボチャージャーの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１から図８に基づいて、図面を参照しながら本発明のベアリングの組込み治具及び組込み方法について以下に説明する。本実施形態においては、ワークとしてターボチャージャーを用いる場合を例に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態であるベアリングの組込み治具の一部を省略した正面図である。ベアリング組込み治具１は、図示しない機台上に立設された機枠２と、機枠２の前面に設けられた支持台３と、を備えている。支持台３は、上面にワークＷを載置するようになっている。また、ベアリング組込み治具１は、機枠２の前面に鉛直方向に沿って設けられた一対の移動軸４ａ、４ｂを備えている。移動軸４ａ、４ｂは、支持台３及び支持台３上に載置されたワークＷを貫通して移動可能なっている。また、支持台３の上方には、後述するベアリング１０の係止部１３に挿入され周方向の位置決めをする位置決め手段１７を備えている。
【００２６】
図示下側の移動軸４ａは、支持台３の下方に平行に設けられた支持板５にガイド部材８を介して軸支されている。従って、移動軸４ａは、支持板５に対して精密に上下動するようになっている。なお、移動軸４ａの上下動を支持できるものであれば、ガイド部材８に代え、各種のものが使用できる。また、移動軸４ａは、適宜のモーターやシリンダーなどの駆動源、または、手動で上下させることができる。手動で上下させる場合は、適宜の梃子やクランク機構などを用いることができる。
【００２７】
また、移動軸４ａは、図示しない適宜のストッパーや駆動源の駆動制御により、所定の位置で停止させることができる。図２のように移動軸４ａの上端部には、ベアリング１０を保持するベアリング保持部１８が形成されている。ベアリング保持部１８は、後述するベアリング１０の一端面に設けられた溝１６と係合し、ベアリング１０を位置決め保持することができる。
【００２８】
また、移動軸４ａは、回転可能に形成することができる。この場合は、ガイド部材８に例えばボールスプライン軸受などを用いて、上下動と回動を許容するようにすれば良い。回転方向も適宜のストッパーを用いて位置決めするようにすることができる。
【００２９】
図示上側の移動軸４ｂは、下側の移動軸４ａと対向するように設けられている。また、移動軸４ｂは、支持台３と平行に設けられた支持板７にガイド部材８を介して軸支されている。移動軸４ｂの移動は、移動軸４ａと同様の機構が用いられているので、詳細な説明は省略する。
【００３０】
支持台３は、中央部に移動軸４ａが通過可能なように開口３ａが形成されている。また、支持台３は、上面側にワークＷを載置して固定する位置決め枠９が設けられている。ワークＷが、位置決め枠９内に載置されることでワークＷの移動が規制される。
【００３１】
また、支持台３と間隔（ワークＷの高さ以上）を空けて固定板６が設けられている。固定板６は、支持台３上に載置されたワークＷを挟持して固定するようになっている。固定板６は、適宜図示しない機構により昇降可能に形成されており、ワークＷを載置する際は、上昇してワークＷを載置する隙間を形成するようにすることができる。なお、ワークＷを支持台３に固定できる場合は、固定板６は無くても良い。
【００３２】
以上が、本発明のベアリング組込み治具１の構成であり、次に本発明の一実施形態として用いられるベアリングについて図３（ａ）及び（ｂ）を参照して、以下に説明する。本実施形態においては、セミフローティングベアリングを用いた場合を例に説明する。
【００３３】
図３（ａ）は、ベアリング１０を長手方向に切断した正面方向の断面図であり、図３（ｂ）は、ベアリング１０の右側面図である。
【００３４】
ベアリング１０は円筒状に形成され、肉厚の外筒１１を有し、その内部に貫通穴１２が形成されている。また、外筒１１は、周面にオイル供給口１４が設けられている。オイル供給口１４は、ベアリング１０の組込み後、オイルが供給されることで、回転軸２１を軸支するようになっている。
【００３５】
また、ベアリング１０の一端面１５には、十字状に溝１６が形成されている。オイル供給口１４からオイルが供給されると、オイルが穴１２を通じて流れ、溝１６を通じて排出されるようになっている。排出されたオイルは、適宜の回収部を通じて回収され循環するようになっている。また、外筒１１は、周面に係止部１３が形成されている。係止部１３は、ベアリング１０の組込み後にノックピンが挿入されて周方向への回転を規制するようになっている。
【００３６】
以上が、本発明のベアリング組込み治具１、及びベアリング１０の構成である。次にターボチャージャーへのベアリング１０の組込み状態について図４及び図５を参照して以下に説明する。
【００３７】
図４は、組付け前のターボチャージャー（以下、単にワークＷという）である。ワークＷは、タービン２２及びベアリング１０を収容するタービンハウジング２４と、コンプレッサー２３を収容するコンプレッサーハウジング２５とを備えている。
【００３８】
タービンハウジング２４には、中央部分にベアリング１０を組込むベアリング組込み部２０が形成されている。ベアリング組込み部２０は、ベアリング外形に合わせて円筒状に形成されている。また、ベアリング１０のオイル供給口１４と対向する位置にオイル供給部２６が、タービンハウジング２４を貫通するように設けられている。オイル供給部２６の下方はオイル出口空間３４が設けられている。オイル出口空間３４は、オイル回収部（図示しない）に連通し、オイルを回収して再びオイル供給部２６に供給することでオイルを循環させるようになっている。
【００３９】
また、オイル供給部２６と反対側にはノックピンを挿入する係止穴２７が穿設されている。係止穴２７は、ベアリング１０がベアリング組込み部２０に組込まれた後、係止穴２７を介してノックピンがベアリング１０の係止部１３に挿入される。これにより、ベアリング１０のベアリング組込み部２０内での回転が抑止される。
【００４０】
ベアリング組込み部２０の図示右側にはタービン２２を収容する排気口２８が開口している。また、ベアリング組込み部２０と排気口２８の間には、回転軸２１を軸支する内周穴２９が設けられている。内周穴２９の周囲には、冷却水を通水する冷却通路３０と、エンジン（図示しない）から排気される排気ガスが取り入れられる空間３１が設けられている。
【００４１】
コンプレッサーハウジング２５は、内部の中央部にコンプレッサー２３が設けられている。また、コンプレッサー２３の図示左側には空気を取り入れる吸気口３２が開口している。そして、コンプレッサー２３の周囲には、出口通路（図示しない）と連通した空間３３が設けられている。
【００４２】
回転軸２１は、先端にネジが形成され、他端側にはタービン２２が接続されている。図５のように回転軸２１は、ベアリング１０がベアリング組込み部２０に組込まれた後、内周穴２９を介してベアリング１０の穴１２に挿通される。回転軸２１は、ベアリング１０を貫通後、コンプレッサー２３に挿通され、コンプレッサー２３に軸止される。
【００４３】
以上のようなワークＷの構成により、エンジンから排気される排気ガスが空間３１に流入し、その勢いでタービン２２が回転する。タービン２２の回転により、ベアリング１０に軸支された回転軸２１が回転し、コンプレッサー２３が回転する。また、コンプレッサー２３の回転により吸気口３２から流入する空気を圧縮し、圧縮された空気が空間３３を通じてエンジンの吸気部に送り込まれる。
【００４４】
次に、図６から図８を参照して、本発明のベアリング組込み治具１を用いたベアリング１０のワークＷへの組込みについて以下に説明する。
【００４５】
図６のように、ワークＷが支持台３上に位置決め載置されると、固定板６でワークＷが挟持固定される。そして、ワークＷが固定されると、移動軸４ａを上昇させてワークＷ内のベアリング組込み部２０内を貫通移動させ上昇位置に位置させる。なお、ワークＷが所定位置に位置決めされると、移動軸４ａ、４ｂがベアリング組込み部２０内を外壁に接触せずに貫通移動することが可能になっている。
【００４６】
図７のように移動軸４ａ上のベアリング保持部１８上にベアリング１０を載置する。このとき、ベアリング１０の溝１６とベアリング保持部１８の凸部とを係合させることで、ベアリング１０が位置決め載置される。この状態で移動軸４ｂを下降させてベアリング１０を移動軸４ａと移動軸４ｂとの間に挟持する。なお、ベアリングの反対面にも溝１６を形成しておき、移動軸４ｂにベアリング保持部１８を設けておいて、ベアリング１０を挟持する際に溝１６とベアリング保持部１８が係合するようにしても良い。
【００４７】
両移動軸４ａ、４ｂの間にベアリング１０を挟持すると、図８のように両移動軸４ａ、４ｂをベアリング組込み部２０内まで下降させて、ベアリング１０をベアリング組込み部２０内に挿入する。なお、両移動軸４ａ、４ｂは、適宜のストッパー（図示しない）で、ベアリング１０が所定位置に来るように停止させることができる。
【００４８】
続いて、係止穴２７に向けて位置決め手段１７の位置決めピン１９が突出し、係止穴２７を介して係止部１３に位置決めピン１９が挿入される。これにより、ベアリング１０がベアリング組込み部２０に位置決め固定される。位置決め手段１７は、手動で駆動しても、シリンダーなどで駆動しても良い。なお、組込みが完了した後、位置決めピン１９が抜去され、代わりにノックピンが係止部１３に挿入され、ベアリング１０が固定される。
【００４９】
続いて、移動軸４ａ、４ｂによるベアリング１０の挟持を解いて、移動軸４ａ、４ｂが離間する。また位置決めピン１９が係止部１３から退去する。なお、位置決めピン１９の退去と同時にノックピンを係止部１３に打ち込むような構成にしても良い。
【００５０】
以上が、本発明の一例に係るベアリング組込み治具１の構成であるが、発明の範囲内で適宜の変更を行うことが可能である。
【００５１】
例えば、上述したベアリング組込み治具１は、ベアリング保持部１８を有するものであるが、本発明はこれに限定されない。具体的には、ベアリング組込み治具１は、ベアリング保持部１８が無くても一対の移動軸間にベアリング１０を挟持できれば良い。また、ベアリング保持部１８は、十字状に限定されず、直線状、円形、三角形、矩形など各種の形状が採用でき、係合ピンなど凹凸形状のものも採用できる。
【００５２】
また、移動軸は、回転方向が固定されていても良い。この場合は、特に回転方向に指定の無いベアリングを用いる場合や、ベアリング１０を位置決めした状態で移動軸に固定する場合に適用すれば良い。
【００５３】
また、ベアリング１０の組み付け対象となるワークＷは、ターボチャージャーに限定されるものではなく、自動車を構成する他の部位に用いられる部材や、ハードディスクなど自動車に関する装置以外の各種の装置であっても良い。これらの部材等においても、ベアリング組込み治具１は、ベアリングを組込むために好適に利用できる。
【００５４】
また、ベアリング１０は、フルフロートベアリングやセミフローティングベアリングに限定されるものではなく、ボールベアリングやローラーベアリングなど各種のものとすることができる。また、ベアリング１０は、周面に係止部が無いものであっても良い。
【００５５】
本実施形態においては、ワークＷとしてターボチャージャーを例に説明したが、ハウジング内の所定位置にベアリングを組込むものであれば各種のものに適用できる。また、本実施形態においては、縦方向からベアリングを組込むようにしたが、横方向等の各種方向に沿ってベアリングを組込むようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、ベアリングを精密に組付ける必要があるターボチャージャーなどに好ましく利用できる。
【符号の説明】
【００５７】
１    ベアリング組込み治具
３    支持台
４ａ  移動軸
４ｂ  移動軸
１０    ベアリング
１３    係止部
１５    端面
１７    位置決め手段
１８    ベアリング保持部
２０    ベアリング組込み部
Ｗ    ワーク（ターボチャージャー）
【図１】
2020165312.tif 000003
【図２】
2020165312.tif 000004
【図３】
2020165312.tif 000005
【図４】
2020165312.tif 000006
【図５】
2020165312.tif 000007
【図６】
2020165312.tif 000008
【図７】
2020165312.tif 000009
【図８】
2020165312.tif 000010
【図９】
2020165312.tif 000011