(57)【要約】【課題】回転軸を玉軸受で支持する構造のターボチャージャにおいて、放熱効果の違いによってコンプレッサインペラ側の玉軸受は、タービン側の玉軸受に比べて回転中の温度が低く、潤滑油の動粘度が高くなるのでその転がり抵抗はタービン側の玉軸受より大きい。回転中の温度を上昇させることによって転がり抵抗を低減できるので、応答性に優れたターボチャージャを提供できる。【解決手段】タービン４０側の玉軸受６０とインペラ５０側の玉軸受７０の間にある回転軸部材２２を熱伝導率の高い材料で構成し、またその部分からの放熱を抑制することによって、インペラ５０側の玉軸受７０の温度を上昇させ、転がり抵抗を低減することが出来る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の一端に、排気ガスによって回転させられるタービンロータが設けられ、他端にコンプレッサ用インペラが設けられており、前記回転軸が軸受装置で支持され、前記軸受装置は、タービンロータに近い側とインペラに近い側の２か所に玉軸受を備えていると共に、外部から潤滑油が供給されたのち、外部に排出されるように構成されたターボチャージャにおいて、
前記回転軸は、前記２か所に設けた玉軸受の間にある第１部材と、第１部材の軸方向の両外側にそれぞれ延在する第２部材とからなり、第１部材の材料が、第２部材の材料より高い熱伝導率を有する材料で製作されていることを特徴とするターボチャージャ。
【請求項２】
前記第１部材は、前記２か所に設けた玉軸受の内輪で挟持された部分の外周に被覆膜が形成されていて、前記被覆膜が、第１部材の材料より熱伝導率の低い材料で製作されていることを特徴とする請求項１に記載のターボチャージャ。
【請求項３】
前記軸受装置は、前記２ヶ所の玉軸受で挟持された部分に装着され、両端面が前記玉軸受のそれぞれの内輪の端面に接するように装着される内輪間座を有しており、前記内輪間座が、第１部材の材料より低い熱伝導率を有する材料で製作されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のターボチャージャ。
【請求項４】
前記軸受装置は、前記２ヶ所の玉軸受で挟持された部分に装着され、両端面が前記玉軸受のそれぞれの内輪の端面に接するように装着される内輪間座を有しており、前記内輪間座は、少なくともその外周に被覆膜が形成されていて、前記被覆膜が、内輪間座の材料より熱伝導率の低い材料で製作されていることを特徴とする請求項３に記載のターボチャージャ。
【請求項５】
前記コンプレッサ用インペラと回転軸の第２部材との間に断熱材を装着したことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排気ガスのエネルギーを利用してタービンロータを回転させ、その回転をコンプレッサに伝達してインペラを回転させて、圧縮した空気をエンジンに送り込むターボチャージャに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの出力を、排気量を変えずに向上させるために、排気のエネルギーを利用して空気を圧縮してエンジンに送り込むターボチャージャが広く使用されている。ターボチャージャの構造を図４に示す。（特許文献１参照）
【０００３】
ターボチャージャ９００のタービン側にエンジンの排気ガスが導かれ、その排気ガスのエネルギーによってタービンロータ１４０が回転する。この回転が、タービンロータ１４０に連結された回転軸１２０によって、吸気流路の途中に設けたコンプレッサ側のインペラ１５０に伝達される。
【０００４】
タービンロータ１４０はエンジン回転数の変化に追随して数万乃至十数万min-1の速度で回転し、インペラ１５０も同時にその回転数で回転して、前記吸気流路内の空気を圧縮してエンジンに送り込んでいる。
【０００５】
エンジンの出力特性を向上させるためには、インペラ１５０の回転数がエンジンの運転状態の変化に追随して迅速に変化できる特性、いわゆる応答性を良好に確保することが要求される。そのため回転軸１２０を支持する軸受には、滑り軸受に比べて動トルクが小さい玉軸受が使用されている。
【０００６】
回転軸１２０は一対の玉軸受１６０，１７０を介してターボチャージャのハウジング２００に回転可能に支持されている。前記各玉軸受１６０，１７０はそれぞれ、外輪１６１、１７１と、内輪１６２，１７２と、複数個の玉１６３，１７３と、保持器１６４，１７４とから成る。前記外輪１６１，１７１は、内周面に外輪軌道を有する。又、前記内輪１６２，１７２は、外周面に内輪軌道を有し、その内輪軌道は前記外輪軌道に対向する位置に組み込まれる。
【０００７】
前記各玉軸受１６０，１７０は、それぞれの前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に玉１６３，１７３が複数個ずつ組み込まれ、保持器１６４，１７４によって円周方向に均等な間隔で配置されることによって、前記内輪１６２，１７２が前記外輪１６１、１７１に対して転動自在に保持されている。これら１対の玉軸受１６０，１７０は、それぞれアンギュラ型玉軸受が使用され所定の方向の接触角が付与されている。
【０００８】
特許文献１に記載のターボチャージャは、アンギュラ玉軸受の高速安定性のために常時適切な与圧を負荷できるように外輪を軸方向外側にバネ１９０で付勢しているが、軸受与圧が小さい方がトルクロスが小さくなるので、特許文献２には、軸受すきまを正すきまとして、与圧を付与しない構造も提案されている。
【０００９】
ターボチャージャは、タービン側に９００℃程度の高温の排気ガスが供給されるので、タービン側の玉軸受１６０の温度が上昇しやすい。一方、コンプレッサ側においては外気を導入しているためインペラ１５０からの放熱効果により、コンプレッサ側の玉軸受１７０の温度は低くなる。このため、給油口２１０を通じて供給する潤滑油は、主にタービン側の玉軸受１６０に供給されており、コンプレッサ側の玉軸受１７０には、タービン側に供給された潤滑油の一部が、回転軸やホルダー内径面を伝って供給される。この潤滑油は軸受や回転軸から熱を奪うので、それぞれの軸受の温度上昇を抑制する作用をしている。軸受に供給された潤滑油は、その後廃油孔２２０から排出されエンジンに戻っている。この結果、ターボチャージャ作動時には、タービン側の玉軸受１６０は１８０℃を超える温度で回転し、コンプレッサ側の軸受１７０は、概ね１００℃程度の温度で回転している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−２４８９５４号公報
【特許文献２】特開２００８−２９８２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
潤滑油の動粘度は温度が低いほど高くなる。コンプレッサ側の軸受はタービン側の軸受に比べて温度が低いので、転動体と内外輪軌道面との間に介在する潤滑油の粘度が高く、軸受の回転トルクはコンプレッサ側の方が大きくなる。
【００１２】
ターボチャージャは、エンジン回転数の変化に対する応答性の向上が求められる。本発明の課題は、コンプレッサ側の軸受の温度を高温で保持して、潤滑油の粘度を下げることによって回転トルクを低減し、応答性に優れたターボチャージャを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載の発明は、回転軸の一端に、排気ガスによって回転させられるタービンロータが設けられ、他端にコンプレッサ用インペラが設けられており、前記回転軸が軸受装置で支持され、前記軸受装置は、軸方向に間隔をおいて２か所に玉軸受を備えていると共に、外部から潤滑油が供給されたのち、外部に排出されるように構成されたターボチャージャにおいて、前記回転軸は、前記２か所に設けた玉軸受の間にある第１部材と、第１部材の軸方向の両外側にそれぞれ延在する第２部材とからなり、第１部材の材料が、第２部材の材料より高い熱伝導率を有する材料で製作されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載するターボチャージャにおいて、前記第１部材は、前記２か所に設けた玉軸受の内輪で挟持された部分の外周に被覆膜が形成されていて、前記被覆膜が、第１部材の材料より熱伝導率の低い材料で製作されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載するターボチャージャにおいて、前記軸受装置は、前記２ヶ所の玉軸受で挟持された部分に装着され、両端面が前記玉軸受のそれぞれの内輪の端面に接するように装着される内輪間座を有しており、前記内輪間座が、第１部材の材料より低い熱伝導率を有する材料で製作されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載するターボチャージャにおいて、前記軸受装置は、前記２ヶ所の玉軸受で挟持された部分に装着され、両端面が前記玉軸受のそれぞれの内輪の端面に接するように装着される内輪間座を有しており、前記内輪間座は、少なくともその外周に被覆膜が形成されていて、前記被覆膜が、内輪間座の材料より熱伝導率の低い材料で製作されていることを特徴としている。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４に記載するターボチャージャにおいて、前記コンプレッサ用インペラと回転軸の第２部材との間に断熱材を装着したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明は、一対の玉軸受の間にある回転軸の部分を熱伝導率の高い素材で製作しているので、タービン側の玉軸受の熱をコンプレッサ側に容易に伝達することが出来て、コンプレッサ側の玉軸受を高い温度で保持することが出来る。
【００１９】
この結果、コンプレッサ側玉軸受において、転動体と内外輪軌道面との間に介在する潤滑油の動粘度が低減し、回転軸の回転トルクを低減させることが出来るので、応答性に優れたターボチャージャを提供することが出来る。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、一対の玉軸受の間にある回転軸の部分において、その外径に被覆膜を形成し、被覆膜の材料を、回転軸本体部分の材料より熱伝導率の低い材料で製作したことにより、潤滑油による回転軸の冷却効果が低減し、タービン側玉軸受の熱をコンプレッサ側玉軸受に効率よく伝達させることが出来て、コンプレッサ側の玉軸受をより高い温度で保持することが出来る。
【００２１】
この結果、コンプレッサ側玉軸受において、転動体と内外輪軌道面との間に介在する潤滑油の動粘度がさらに低くなり、回転軸の回転トルクをさらに低減させることが出来るので、より応答性に優れたターボチャージャを提供することが出来る。
【００２２】
請求項３に記載の発明によれば、一対の玉軸受の内輪間に挟持された内輪間座が熱伝導率の低い材料で製作されていて、回転軸を取り囲んでいるので、請求項２に記載の発明と同様に、潤滑油による回転軸の冷却効果が低減し、タービン側玉軸受の熱をコンプレッサ側玉軸受に効率よく伝達させることが出来て、コンプレッサ側の玉軸受を高い温度で保持することが出来る。
【００２３】
合わせて、断熱効果を有する内輪間座が回転軸と別の部材で構成しているので、コーティングする場合に比較して製作が容易で、かつ材料を自由に選択できるのでコストを低く抑えることが出来る。
この結果、コンプレッサ側玉軸受において、転動体と内外輪軌道面との間に介在する潤滑油の動粘度がさらに低減し、回転軸の回転トルクをさらに低減させることが出来るので、さらに応答性に優れたターボチャージャを低コストで提供することが出来る。
【００２４】
請求項４に記載の発明によれば内輪間座自体がタービン側からコンプレッサ側に熱を伝達することが出来るので、熱の移動量を大きくすることが出来るとともに、外周からの熱の放出を低減できるので、コンプレッサ側の玉軸受を高い温度で保持することが出来る。
この結果、コンプレッサ側玉軸受において、転動体と内外輪軌道面との間に介在する潤滑油の動粘度をさらに低減し、回転軸の回転トルクをさらに低減させることが出来るので、さらに応答性がより優れたターボチャージャを低コストで提供することが出来る。
【００２５】
請求項５に記載の発明によれば、前記コンプレッサ用インペラと回転軸の第２部材との間に断熱材を装着したので、回転軸の熱がインペラに伝達されにくく、インペラ側からの放熱を低減することが出来て、コンプレッサ側の玉軸受をさらに高い温度で保持することが出来る。
この結果、コンプレッサ側玉軸受において、転動体と内外輪軌道面との間に介在する潤滑油の動粘度がさらに低減し、回転軸の回転トルクをさらに低減させることが出来るので、さらに応答性に優れたターボチャージャを提供することが出来る。
【００２６】
あわせて、回転軸の熱がインペラに伝達されにくいので、回転軸の温度を上昇させた場合でも、その熱によってコンプレッサで圧縮した空気が温度上昇することを低減出来る。従って、コンプレッサの圧縮効率を損なうことなく、ターボチャージャの応答性を向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るターボチャージャの第1実施形態を示す構造図である。
【図２】図１における軸受部の構造を示す拡大図である。
【図３】本発明に係るターボチャージャの第2実施形態における軸受部の拡大図である。
【図４】従来のターボチャージャの構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
この発明の第１実施形態を以下に説明する。
図１は、本発明にかかるターボチャージャ全体を示す断面図である。
ターボチャージャ１０は、ハウジング１３と、ハウジング１３内に設けられた軸受装置３０と、軸受装置３０の回転軸２０の一端に取り付けられたタービンロータ４０と、回転軸２０の他端に取り付けられたインペラ５０とを有する。ハウジング１３には排気流路１１および吸気流路１２が形成され、排気流路１１の途中にタービンロータ４０が設けられ、吸気流路１２の途中にインペラ５０が設けられている。
【００２９】
こうすることで、排気流路１１にエンジンの排気ガスを導き、その排気の運動エネルギーによって排気流路１１内に設置したタービンロータ４０を回転させている。このタービンロータ４０の回転は回転軸２０によって伝達されて、吸気流路１２内に設置されたインペラ５０が回転する。インペラ５０の回転によって吸気流路１２の空気が圧縮されて、ガソリンや軽油等の燃料とともに図示しないエンジンのシリンダ室内に送り込まれる。このように、ターボチャージャ１０は、空気をエンジンのシリンダ室へ過供給する機能を持つ。
【００３０】
回転軸２０は、ハウジング１３内に設けられた図２に示す軸受装置３０によって回転可能に支持されている。軸受装置３０は、ホルダー３１と、一対の玉軸受６０，７０とで構成される。
【００３１】
ホルダー３１は、内周側が段付きの円筒形状であって、軸方向中央部に設けた円筒部分３２と、前記円筒部分より拡径した軸受嵌合面３３ａ、３３ｂを内周側の両軸端部に有しており、前記円筒部分３２と軸受嵌合面３３ａ、３３ｂとは段部３４ａ、３４ｂで連続している。両外側から、玉軸受６０，７０が、段部３４ａ、３４ｂに当接するまで圧入されるようになっている。
【００３２】
玉軸受６０，７０はいずれもアンギュラ玉軸受であって、それぞれ、外周に内側軌道を形成した内輪６１，７１と、内周に外側軌道を形成した外輪６２，７２と、これら内側軌道と外側軌道との間に転動自在に配置された複数の玉６３，７３とを備えており、これらの複数の玉６３，７３は保持器６４，７４によって円周方向に一定の間隔で保持されている。玉軸受６０，７０は同一の構造であるので、以下、玉軸受６０についてのみ説明する。
【００３３】
外輪６２および内輪６１には、高炭素クロム軸受鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＪ２など）や耐熱・耐食合金（ＡＩＳＩ規格Ｍ−５０など）が使用され、焼入れ、焼戻し処理が施されている。また、玉６３には、窒化けい素（Ｓｉ３Ｎ４）などのセラミックス材料が使用される。
【００３４】
保持器６４は略円筒形状で、幅方向の中央部に、放射方向に貫通する穴が、円周方向に等間隔に設けられている。保持器６４の外周と外輪の内周肩部との間、および、保持器６４の内周と内輪の外周肩部との間は、それぞれわずかな隙間を有している。前記外輪６２の内周肩部との隙間は、前記内輪６１の外周肩部との隙間より小さく設定されているので、軸受が回転するときは保持器６４は外輪肩部に案内されて公転運動をする。玉６３は、保持器６４に設けた前記放射方向の穴に組み込まれる。保持器６４の材質はＰＥＥＫやポリイミド等の耐熱樹脂が用いられている。
【００３５】
ホルダー３１の外周には、全周に渡って長方形断面の給油溝３５，３６が、軸方向に離れて２か所設けられている。特に温度が高いタービンに近い側では、一端が給油溝３５に開口して、ホルダー３１の外径側から内径側に貫通する給油穴３７が円周方向に一定の間隔で複数設けられている。給油穴３７の軸線の方向は、タービン側軸受６０の内輪６１と外輪６２の間の空間に潤滑油を給油出来る方向としている。
【００３６】
回転軸２０は、第１部分２１と第２部分２２と第３部分２３とで構成されていて、これらが順に一列に組み合わされて、第２部分が玉軸受６０，７０によって軸方向に離れた２か所で回転支持されている。
そして、第１部分がタービンロータ４０に結合され、第３部分がインペラ５０に結合されて、回転軸２０とタービンロータ４０、インペラ５０が一体として結合され、タービンロータ４０の回転がインペラ５０に伝達される。
【００３７】
また、この第１実施形態では、第２部分２２のみに一対の軸受を装着する構造としているので、軸受の組み込み精度を向上できる。これは、例えば第１部分と第２部分のそれぞれに１箇所ずつ軸受を組み込んで圧入嵌合によって結合する場合には、同軸度を確保するためには嵌合部において寸法精度を管理する項目が多く精度確保が困難であり、一般的に、一体物で２ヶ所の軸受組み込み部を有するように製作するほうが回転精度を確保するのが容易である。
【００３８】
以下に回転軸２０の各部の詳細を説明する。第１部分２１は、Ｍ５０等の耐熱鋼で製作されている。その本体部分は略円筒形状であり、軸方向の一端から、外径が本体部分の外径より小さい円筒形状の第１係合部２１ａが、タービンロータ４０の方に同軸に延在している。第１係合部２１ａをタービンロータ４０の軸心に設けられた円筒穴４０ａに圧入した後、溶接等で一体的に接合され、タービンロータ４０と第１部分２１が同軸となるように結合される。第１部分２１の軸方向の他端には、軸心と同軸の円筒穴２１ｂが設けられている。
【００３９】
第２部分２２は、略円柱形状の本体部分２２ｃと、そのタービン側の軸端から本体部分２２ｃと軸心を同一にして、外方に順に外径が小さくなって延在する円筒形状の第１軸受保持部２２ｂおよび第１係合部２２ａと、インペラ側の軸端から本体部分２２ｃと軸心を同一にして、外方に順に外径が小さくなって延在する円筒形状の第２軸受保持部２２ｄおよび第２係合部２２ｅとで形成されている。本体部分２２ｃと各軸受保持部２２ｂ、２２ｄとは、それぞれ軸線に直角方向に延在する段部２２ｆ、２２ｇでそれぞれ連続しており、各軸受保持部２２ｂ，２２ｄと各係合部２２ａ，２２ｅとは、それぞれ軸線に直角方向に延在する段部２２ｈ、２２ｉで連続している。
各軸受保持部と各係合部は、外周を研削仕上げとして、高い精度で同軸度と円筒度を確保している。
【００４０】
第２部分２２は熱伝導率の高い金属、たとえば銅で製作されている。本体部分の外周は所定の厚さの断熱層２４で被覆されている。断熱層２４の材質は、耐熱特性に優れた樹脂、例えばガラス繊維で強化されたポリアミド樹脂やフェノール樹脂、その他セラミックスなどが使用できる。断熱層２４を形成するにあたっては、あらかじめ円筒形状に成形したものを本体部分の外周に外嵌させても良く、またインサート成型や溶射などによって形成することが出来る。第２部分２２の材質は上記に限定されず、アルミニウム、銀などの熱伝導率が高い金属材料を適宜選択できる。
【００４１】
ホルダー３１を第２部分２２の本体部分２２ｃと対向する軸方向位置にセットして、玉軸受６０，７０が第２部分２２の軸方向の両外側から前記軸受保持部２２ｂ、２２ｄに挿入され、各玉軸受の内輪端面がそれぞれ段部２２ｆ、２２ｇに当接するように圧入される。
玉軸受６０，７０の内輪内周と前記各軸受保持部外周面との間には適正なシメシロが付与されているので、ターボチャージャ１０の運転中に、軸受６０，７０と回転軸２０が円周方向に相対的にずれることがない。
【００４２】
前記第１係合部２２ａは、第１部分２１の他端に設けた前記円筒穴２１ｂに圧入嵌合されて、第１部分２１と第２部分２２が同軸となるように結合される。
【００４３】
第３部分２３の本体部分２３ｂは略円柱形状であって、その軸方向の一方の端面２３ｄには、本体部分２３ｂの軸心と同軸に円筒穴２３ａが設けられている。軸方向の他方の端面には、本体部分より小径の軸部２３ｃが、本体部分２３ｂの軸心と同軸に外方に延在している。本体部分２３ｂの外周と軸部２３ｃとは軸線に直角に形成した段部２３ｅで連続している。第３部分２３はＭ５０等の耐熱鋼で製作されている。
【００４４】
前記円筒穴２３ａは断熱部材２５を介して前記第２部分の第２係合部２２ｅと嵌合している。断熱部材２５は鍔付きの円筒形状であって、その鍔部は円筒部に連続して、軸線に直角方向に延在している。断熱部材２５の厚さは、円筒部および鍔部ともに、第２部分から第３部分へ熱の伝導を低減できる厚さ（概ね１〜数ｍｍ程度）に選定される。
さらに、断熱部材２５の円筒部の厚さは、第３部分の円筒穴２３ａと第２部分の第２係合部２２ｅを同軸に嵌め合わせたときの円筒状空間の隙間よりわずかに大きくしていて、第３部分２３と第２部分２２は断熱部材２５を介して同軸にタイトに嵌合される。
【００４５】
第２部分２２と第３部分２３を嵌合させたとき、断熱部材２５の鍔部が第２部分の段部２２ｉと第３部分の端面２３ｄとの間で挟持されており、前記円筒部分の嵌め合い部に挿入した断熱部材の効果と合わせて、第２部分と第３部分との間では熱伝導がしにくい構造となっている。
【００４６】
断熱部材２５の材質は耐熱特性に優れた樹脂、例えばガラス繊維で強化されたポリアミド樹脂やフェノール樹脂、その他セラミックスなどを使用することが出来る。
【００４７】
インペラ５０は軸心と同軸に貫通穴５１が設けられていて、前記軸部２３ｃがシメシロを持って挿入されて、インペラ５０の側面５０ａが前記段部２３ｅに当接するまで圧入される。軸部２３ｃの長さはインペラ５０の軸方向長さより長く、インペラ５０に挿入したときに挿入した側と反対側にインペラ端部から突出する部分の外周に、ねじ加工が施されている。インペラ５０に挿入したあと、前記ねじ部にナット５２を螺合し、所定のトルクで締め付けて、第３部分２３とインペラ５０が結合される。
【００４８】
本発明にかかるターボチャージャの動作を以下に説明する。
エンジンが始動すると、潤滑油（エンジンオイル）がターボチャージャ１０に供給され、その潤滑油は、給油溝３５，３６を含む前記ホルダー３１の外周面と、ターボチャージャハウジング１３の内周面との間に存在する環状の隙間に送り込まれるようになっている。
【００４９】
タービン側の玉軸受６０は、前記給油溝３５に送り込まれた潤滑油が、給油通路３７から噴射されている。この潤滑油はタービン側の玉軸受６０の内輪６１と外輪６２との間の隙間に向けて噴射されていて、玉軸受６０の内外輪の軌道面と玉６３との転がり接触部が潤滑されるとともに、転がり接触抵抗によって温度が上昇した転走面が冷却されている。
タービンロータ４０はエンジンで燃焼した直後の高温の排気ガスにさらされているため、７００℃程度まで昇温する。この熱が前記回転軸２０の第１部分２１を通じて熱伝導するので、タービン側の玉軸受６０の温度が上昇する。この結果、タービン側の玉軸受６０は従来と同様に概ね１８０℃程度で回転する。
【００５０】
本発明にかかる第１実施形態のターボチャージャ１０では、回転軸の第２部分２２が銅などの熱伝導率の高い材料で製作されているので、第２部分２２のタービン側に近い部分が有している熱量は容易にインペラ側に伝導し、第２部分のインペラ側に近い部分の温度が上昇するので、インペラ側の玉軸受７０の温度を高く保持することが出来る。
【００５１】
前述したように、潤滑油は主にタービン側の玉軸受６０に供給されているが、玉軸受けや回転軸が高速で回転しているので、その潤滑油の一部は飛散して、回転軸の第２部分２２の外周部と接触する。
【００５２】
本実施形態ではタービン側玉軸受６０とインペラ側玉軸受７０の間の部分において、第２部分２２の外周部を断熱層２４で被覆しており、回転軸の第２部分２２と潤滑油の間での熱の伝達が殆ど行なわれない。すなわち、回転軸の第２部分２２において、タービン側の熱がインペラ側に伝達される過程で、その熱量が潤滑油に奪われることを抑制することができるので、効率よくインペラ側に伝達されて、インペラ側軸受７０の温度を高く保持することが出来る。
【００５３】
インペラ側の玉軸受７０の温度が上昇すると、内外輪７１，７２の軌道面と玉７３との接触面における潤滑油の温度が上昇してその動粘度が低下するので、インペラ側の玉軸受７０の回転抵抗が低減する。この結果、ターボチャージャ１０の回転軸２０はエンジンの回転数の変化、すなわちタービン側に導入される排気のエネルギーの変化に追随してコンプレッサインペラ５０の回転数を変化させることが出来て、応答性の優れたターボチャージャを得ることが出来る。
【００５４】
さらに、本発明にかかる第１実施形態のターボチャージャ１０では、回転軸の第２部分２２は、断熱部材２５を介して第３部分２３と結合している。
インペラ５０は外気を導入する吸気流路に配置されていているので、このインペラ５０に結合ざれている第３部分２３は比較的低い温度で運転している。このため、第２部分２２と第３部分２３を直接接合すると、第２部分２２が保持している熱量が容易に第３部分２３に流出して第２部分２２の温度が低下し、インペラ側玉軸受の回転トルク低減効果を十分に発揮できない。
このため、第２部分と第３部分の接合部に前記断熱部材２５を介することによって、インペラ側の玉軸受７０の温度をさらに高く保持することが出来る。
【００５５】
また、断熱部材２５を装着することにより、第２部分２２の熱量が第３部分２３に流出することを抑制しているので、第３部分２３を介してインペラ５０の温度が上昇することを抑制できる。このため、コンプレッサ内での空気の熱膨張を抑制することが出来て、コンプレッサの圧縮効率を高めることが出来る。
この結果、インペラ側の玉軸受の温度を高く保持して回転トルクを低く抑え、応答性に優れたターボチャージャを得ると同時に、エンジンの吸気効率を向上させることが出来、更に望ましいターボチャージャを得ることが出来るのである。
【００５６】
第２実施形態は第１実施形態と比べて第２部分２２の形態が異なる。図３を用いて、本発明にかかる第２実施形態について説明する。なお、第１実施例と共通する部分は同一の番号を付した。
第２部分２２は、図３に示すような略円柱形状の本体部分９０と、その両方の軸端からそれぞれ軸心と同軸に外方に延在して、外径が前記本体部分の外径より小さい円筒形状の第１係合部２２ａおよび第２係合部２２ｅとで形成されている。
【００５７】
本体部分９０の外周には、内輪間座９１をはさんで一対の玉軸受６０，７０が外嵌される。本体部分９０の軸方向長さは、前記内輪間座９１を挟んで、玉軸受６０，７０を同時に支持できる程度の長さとしている。
本体部分９０の外周は、それぞれの玉軸受６０，７０の内輪６１、７１と内輪間座９１の端部が嵌合する部分（以下、軸受保持部）９０ａ、９０ｂを研削加工している。軸方向中央部９０ｃは特に高い精度で製作する必要がなく、研削加工部分よりやや小さい直径の旋削仕上げ面として、加工を容易にしている。
【００５８】
円筒形状の内輪間座９１を本体部分９０の軸方向中央部に外嵌させた後、ホルダー３１を内輪間座９１と対向する軸方向位置にセットして、玉軸受６０，７０が軸方向の両外側から挿入される。前記内輪間座９１の軸方向両側の端面９１ａ，９１ｂはそれぞれ軸線に直行する平面となっていて、それぞれ玉軸受の内輪端面に当接している。
【００５９】
内輪間座９１の内径は、前記本体部分９０の軸受保持部９０ａ，９０ｂの外径寸法よりわずかに小さくしてタイトな嵌め合いとしているので軸方向の位置が固定され、玉軸受６０，７０を介して、ホルダー３１に対する本体部分９０の軸方向の位置が固定される。
また、玉軸受６０，７０の内輪内周と前記軸受保持部９０ａ，９０ｂの外周面との間には適正なシメシロが付与されているので、ターボチャージャ１０の運転中に、軸受６０，７０と回転軸２０が円周方向に相対的にずれることがない。
【００６０】
内輪間座９１は、それ自体を熱伝導率の低い材料、例えばガラス繊維で強化されたポリアミド樹脂やフェノール樹脂、その他セラミックなどで製作しても良いし、機械構造用炭素鋼で製作した後、少なくともその外周に断熱層９２を設けても良い。
第２部分２２は第１実施形態と同様、熱伝導率の高い金属（たとえば銅、アルミニウム、銀など）で製作されている。
【００６１】
第２実施形態では、回転軸第２部分２２の外周は、タービン側の玉軸受６０とインペラ側の玉軸受７０の間の部分が内輪間座９１で覆われていて、当該内輪間座９１はそれ自体が断熱材で構成されているか、その外周が断熱材で覆われているため、回転軸の熱が潤滑油に奪われることを抑制できる。
【００６２】
第１実施形態の構成と比べて、内輪間座９１を第２部分本体部分９０と別部材として構成しているので、軸中央部に大径の部分を設けていないので、両軸端部の軸受保持部９０ａ，９０ｂを容易に研削加工することが出来る。この結果、両軸受保持部９０ａ，９０ｂの同軸度を向上させることが出来て、両玉軸受６０，７０の組立精度を高くすることが出来るので、回転軸の回転性能が向上し、より高速回転が可能になる。
また、内輪間座９１の外周に断熱層９２を形成すれば、母材の材質を一般に入手が容易な機械構造用炭素鋼などを使用できる。断熱層を形成するにあたって、樹脂層をインサート成形で製作したり、セラミックコーティング膜を溶射によって製作するなど、断熱材料に応じた最適な加工方法を任意に選択することが出来るので、最適な断熱特性を得ることが出来る。
【００６３】
この結果、インペラ側軸受７０の温度を高く保持することが出来るので、内外輪７１，７２の軌道面と玉７３との接触面における潤滑油の温度が上昇してその動粘度が低下するので、軸受７０の回転抵抗が低減する。
【００６４】
第２実施例によれば、回転軸の第２部分の熱伝導特性を良好に保ちながら、精度よく製作できるので、高速回転に対応できて、かつ応答性に優れたターボチャージャを供給できる。
【符号の説明】
【００６５】
（１３、２００）ハウジング
（２０、１２０）回転軸
（２１）第１部分
（２２）第２部分
（２２ｂ、９０ａ）第１軸受保持部
（２２ｄ、９０ｂ）第２軸受保持部
（２３）第３部分
（２４，９２）断熱層
（２５）断熱部材
（３１）ホルダー
（３７）給油穴
（４０、１４０）タービンロータ
（５０，１５０）インペラ
（６０、１６０）タービン側玉軸受
（７０、１７０）インペラ側玉軸受
（９１）内輪間座
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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