(57)【要約】【課題】  ターボチャージャからの異音を低減することができる量産性に優れた軸受装置を提供する。【解決手段】  ターボチャージャ１の軸受装置２は、コンプレッサロータ１７とタービンロータ１４とを連結するシャフト１３と、該シャフト１３を囲むベアリングハウジング１１ｂとの間に設けられる。該軸受装置２は、軸線方向に離間して配置されたコンプレッサ側軸受２５とタービン側軸受２６とを有する。ベアリングハウジング１１ｂに形成されたコンプレッサ側オイル供給孔３０と、コンプレッサ側軸受２５に形成された給油孔２５ａとにはコンプレッサ側軸受２５の軸線周りの回転を止めるスプリングピン３３が嵌挿されている。【選択図】  図１
2006266244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサとタービンとを連結する回転軸と、該回転軸を囲むハウジングとの間に設けられるターボチャージャの軸受装置において、
前記軸受装置は、
前記タービン側に設けられたフルフローティングベアリングと、
前記コンプレッサ側に設けられたセミフローティングベアリングとを備えることを特徴とするターボチャージャの軸受装置。
【請求項２】
前記セミフローティングベアリングは、フルフローティングベアリングと、該フルフローティングベアリングの軸線周りの回転を止める回転止めとを有す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の軸受装置。
【請求項３】
前記ハウジングには、前記セミフローティングベアリングにオイルを供給するオイル供給孔が形成されており、
前記セミフローティングベアリングには、該セミフローティングベアリングをその半径方向に貫通する給油孔が形成されており、
前記回転止めは、円筒形状のピンであり、
前記ピンは、前記オイル供給孔と前記給油孔とに嵌挿されていることを特徴とする請求項２に記載のターボチャージャの軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボチャージャの軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速で回転する自動車用ターボチャージャの回転軸を支承する軸受装置では、主としてフルフローティングベアリングが用いられている。このような軸受装置では、フルフローティングベアリングと回転軸との間およびフルフローティングベアリングとベアリングハウジングとの間、すなわちフルフローティングベアリングの内側と外側とに二重油膜が形成されるため、回転軸が回転しながら振れ回りする自励振動現象、所謂オイルホワール現象が生じて異音が発生する。
【０００３】
静粛性が求められる自動車用のターボチャージャにおいては、騒音をより低減することが求められている。そこで、このようなオイルホワール現象による異音の発生を防止するための技術が研究されている。特許文献１には、回転軸の一端を支持するコンプレッサ側軸受の外径クリアランスを大とし、内径クリアランスを小とするか、或いは外径幅を小とし、内径幅を大とすることにより、回転軸の自励振動を抑えて異音を低減する技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００２−１３８８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、軸受のクリアランスの調整では、オイルホワール現象による異音を充分に低減することが困難である。また、軸受内外のクリアランスのチューニングが困難なため、特許文献１記載の軸受装置は量産性が低い。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、ターボチャージャからの異音を低減することができる量産性に優れた軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るターボチャージャの軸受装置は、コンプレッサとタービンとを連結する回転軸と、該回転軸を囲むハウジングとの間に設けられるターボチャージャの軸受装置において、該軸受装置が、タービン側に設けられたフルフローティングベアリングと、コンプレッサ側に設けられたセミフローティングベアリングとを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るターボチャージャの軸受装置によれば、コンプレッサ側の軸受をセミフローティングベアリングとすることにより、軸受の回転軸とのつれ回りが防止され、回転軸の自励振動が抑制されるので、異音を低減することが可能となる。ここで、コンプレッサ側の軸受の方がタービン側の軸受よりも軸芯軌跡が乱れる傾向、すなわち軸受の振れ回りが大きい傾向にあるため、コンプレッサ側の軸受のみをセミフローティング化することでホワール振動を大幅に低減することが可能となる。
【０００８】
本発明に係るターボチャージャの軸受装置では、上記セミフローティングベアリングが、フルフローティングベアリングと、該フルフローティングベアリングの軸線周りの回転を止める回転止めとを有することが好ましい。
【０００９】
この場合、回転止めでフルフロートベアリングベアリングの軸線周りの回転を止めることにより、フルフローティングベアリングを簡易にセミフローティング化することができる。
【００１０】
また、本発明に係るターボチャージャの軸受装置は、上記ハウジングには、セミフローティングベアリングにオイルを供給するオイル供給孔が形成されており、上記セミフローティングベアリングには、該セミフローティングベアリングをその半径方向に貫通する給油孔が形成されており、上記回転止めが円筒形状のピンであり、該ピンが、オイル供給孔と給油孔とに嵌挿されていることが好ましい。
【００１１】
この場合、ピンがハウジングに形成されたオイル供給孔とセミフローティングベアリングに形成された給油孔とに嵌挿されることにより、セミフローティングベアリングの軸線周りの回転が止められる。このように、ピンを嵌挿することによりベアリングをセミフロート化することができるので、組み付けが容易であり、量産性に優れる。また、既に形成されているオイル供給孔や給油孔を利用することができるので、ターボチャージャ本体に大幅な設計変更を加えることなく異音を低減することが可能となる。なお、円筒形状ピンは円筒形状をしているのでオイルの供給を妨げることはない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コンプレッサ側の軸受のみをセミフローティングベアリングとすることにより、ターボチャージャからの異音を低減することができ、かつ量産性に優れた軸受装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。
【００１４】
まず、図１〜図４を用いて、第１実施形態に係るターボチャージャ１の軸受装置２の構成について説明する。図１はターボチャージャ１の軸受装置２を示す縦断面図であり、図２は図１における要部の拡大断面図である。また、図３は、スプリングピン３３の嵌挿状態を示す拡大断面図である。図４は、軸受装置２に用いられるスプリングピン３３の斜視図である。
【００１５】
ターボチャージャ１のハウジング１１は、タービンハウジング１１ａ、ベアリングハウジング１１ｂ、およびコンプレッサハウジング１１ｃを有して構成される。コンプレッサハウジング１１ｃは、アウタコンプレッサハウジングＡ１１ｃ１、その外周部がアウタコンプレッサハウジングＡ１１ｃ１の外周部に嵌合されるアウタコンプレッサハウジングＢ１１ｃ２、およびアウタコンプレッサハウジングＡ１１ｃ１の内側に嵌合されるインナコンプレッサハウジング１１ｃ３から構成されている。タービンハウジング１１ａとベアリングハウジング１１ｂとはカップリング１９により一体化されている。また、ベアリングハウジング１１ｂは、アウタコンプレッサハウジングＢ１１ｃ２と嵌合されている。
【００１６】
ベアリングハウジング１１ｂ内には、軸受装置２を介して、シャフト（回転軸）１３が回転自在に支承されている。タービンハウジング１１ａ内において、シャフト１３の一端にはタービンロータ１４が溶接などによって取り付けられている。また、コンプレッサハウジング１１ｃ内において、シャフト１３の他端には、スラストブッシュ１５，１６を挟んで、コンプレッサロータ１７がナット１８により取り付けられている。ターボチャージャ１は、エンジンから排出される排気ガスのエネルギによりタービンロータ１４を回転させ、同軸上のコンプレッサロータ１７を駆動することにより吸気を圧縮し、エンジンに大気圧以上の高密度の吸気を供給する。
【００１７】
シャフト１３とタービンロータ１４との取り付け部付近にはオイル洩れ防止機構２１が設けられている。同様に、コンプレッサロータ１７の背面部にはオイル洩れ防止機構２２が設けられている。図２において拡大して示すように、シャフト１３に取り付けられたスプール状のスラストブッシュ１５の収容部２３内には、ベアリングハウジング１１ｂに取り付けられたフォーク状のスラストベアリング２４の内周部が、軸方向に僅かな隙間を残して係合している。
【００１８】
軸受装置２を構成する円筒状のコンプレッサ側軸受２５およびタービン側軸受２６は、シャフト１３の軸線方向に離間して配置されている。コンプレッサ側軸受２５およびタービン側軸受２６は、その外周面がベアリングハウジング１１ｂに形成された収容部２７の内壁面との間に僅かなクリアランスを有して挿入されている。コンプレッサ側軸受２５およびタービン側軸受２６には、軸受をその半径方向に貫通する給油孔２５ａ，２６ａが円周方向に複数穿設されている。
【００１９】
ベアリングハウジング１１ｂのコンプレッサ側軸受２５およびタービン側軸受２６に対向する位置には、オイル供給路２９と連通するコンプレッサ側オイル供給孔３０およびタービン側オイル供給孔３１が形成されている。オイル供給路２９から供給されるオイルは、コンプレッサ側オイル供給孔３０およびタービン側オイル供給孔３１を通ってコンプレッサ側軸受２５およびタービン側軸受２６に供給される。
【００２０】
シャフト１３は、コンプレッサ側軸受２５およびタービン側軸受２６の内周面との間にクリアランスが設けられた状態で挿入されている。なお、コンプレッサ側軸受２５およびタービン側軸受２６の軸方向への移動は、スラストブッシュ１５とスナップリング２８によって規制される。
【００２１】
図２および図３に拡大して示されるように、コンプレッサ側オイル供給孔３０とコンプレッサ側軸受２５の給油孔２５ａには、スプリングピン３３が挿入され嵌められている。スプリングピン３３により、コンプレッサ側軸受２５がベアリングハウジング１１ｂに係止され、コンプレッサ側軸受２５の軸線周りの回転が止められる。すなわち、コンプレッサ側軸受２５は、フルフローティングベアリングがスプリングピン３３によりセミフローティング化されたセミフローティングベアリングである。
【００２２】
図４に示されるように、スプリングピン３３は、軸線方向に直線状の切欠きを有する断面略Ｃ字状の円筒形状ピンである。なお、自由状態のスプリングピン３３の外径はコンプレッサ側オイル供給孔３０または給油孔２５ａの内径よりも若干大きく設定されている。スプリングピン３３は縮径された状態で、図２の上方からオイル給油路２９を通してコンプレッサ側オイル供給孔３０および給油孔２５ａに挿入される。挿入されたスプリングピン３３は、周方向に拡張することによりコンプレッサ側オイル供給孔３０および／またはコンプレッサ側軸受２５の内周面に押圧される。これにより、スプリングピン３３の抜けが防止される。コンプレッサ側オイル供給孔３０から供給されるオイルは、スプリングピン３３の中空部および切欠きを通してコンプレッサ側軸受２５に供給される。
【００２３】
タービン側軸受２６は、ベアリングハウジング１１ｂおよびシャフト１３それぞれに対して相対回転可能なフルフローティングベアリングである。
【００２４】
以上のような構成を有するターボチャージャ１の軸受装置２では、排気ガスのエネルギによりタービンロータ１４が駆動されシャフト１３が回転されても、スプリングピン３３によりコンプレッサ側軸受２５のつれ回りが防止される。
【００２５】
本実施形態によれば、コンプレッサ側軸受２５をセミフローティングベアリングとすることにより、シャフト１３とのつれ回りが防止され、シャフト１３の自励振動が抑制されるので、異音を低減することが可能となる。ここで、自励振動には、シャフト１３の重心から遠いコンプレッサ側軸受２５の諸元が支配的であるため、コンプレッサ側の軸受のみをセミフローティング化することで自励振動を大幅に（約３０〜４０％）低減することが可能となる。
【００２６】
本実施形態によれば、スプリングピン３３を嵌挿することによりコンプレッサ側軸受２５をセミフローティング化することができるので、スプリングピン３３の組み付けが容易であり、量産性に優れる。また、既に形成されているコンプレッサ側オイル供給孔３０や給油孔２５ａを利用することができるので、ターボチャージャ１本体に大幅な設計変更を加えることなく異音を低減することが可能となる。さらに、スプリングピン３３として、例えばスロテッドスプリングピンなどの量産品を流用することによりコスト低減することも可能となる。
【００２７】
タービン側軸受２６の温度は、排気ガスの影響でコンプレッサ側軸受２５よりも高くなる。そのため、タービン側軸受２６の摩耗量はコンプレッサ側軸受２５の摩耗量と比較して大きい。本実施形態によれば、セミフローティングベアリングよりも発熱量が少ないフルフローティングベアリングをタービン側軸受２６として用いることにより、タービン側軸受２６の熱負荷を下げることができるので、軸受の摩耗量を低減することが可能となる。
【００２８】
次に、図５および図６を参照しつつ、第２実施形態に係る軸受装置３の構成について説明する。なお、図５において第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
【００２９】
本実施形態が第１実施形態と異なるのは、スプリングピン３３に代えて回転防止ピン３４が用いられている点である。その他の構成については、上記第１実施形態と同一であるので、ここでは説明を省略する。
【００３０】
図６に示されるように、回転防止ピン３４は、有底円筒状のピン本体３４ａと、ピン本体３４ａ底面に同軸状に接続されたピン本体３４ａより径が小さい円筒状の突起部３４ｂとを有している。ピン本体３４ａ底面の中心部には、軸方向に底面を貫通する貫通孔が形成され、突起部３４ｂの中空部と連通している。また、ピン本体３４ａには、ピン本体３４ａをその半径方向に貫通する貫通孔が複数穿設されている。なお、ピン本体３４ａの外径はオイル給油路２９の内径よりも若干小さく設定され、突起部３４ｂの外径はコンプレッサ側オイル供給孔３０の内径よりも若干小さく設定される。
【００３１】
図５に示されるように、回転防止ピン３４は図５の上方からオイル給油路２９に挿入される。これによって、突起部３４ｂがコンプレッサ側オイル供給孔３０および給油孔２５ａに挿入される。その結果、回転防止ピン３４の突起部３４ｂにより、コンプレッサ側軸受２５がベアリングハウジング１１ｂに係止され、コンプレッサ側軸受２５の軸線周りの回転が止められる。すなわち、コンプレッサ側軸受２５は回転防止ピン３４によりセミフローティング化される。なお、コンプレッサ側オイル供給孔３０から供給されるオイルは、回転防止ピン３４に形成された貫通孔を通してコンプレッサ側軸受２５に供給される。
【００３２】
また、オイル給油路２９には、回転防止ピン３４が挿入された状態で抜け防止栓３５が圧入される。この抜け防止栓３５により回転防止ピン３４の抜けが防止される。
【００３３】
以上のような構成を有する軸受装置３では、排気ガスのエネルギによりタービンロータ１４が駆動されシャフト１３が回転されても、回転防止ピン３４によりコンプレッサ側軸受２５のつれ回りが防止される。
【００３４】
本実施形態によれば、コンプレッサ側軸受２５をセミフローティングベアリングとすることにより、シャフト１３とのつれ回りが防止され、シャフト１３の自励振動が抑制されるので、異音を低減することが可能となる。上述したように、自励振動には、シャフト１３の重心から遠いコンプレッサ側軸受２５の諸元が支配的であるため、コンプレッサ側の軸受のみをセミフローティング化することで自励振動を大幅に（約３０〜４０％）低減することが可能となる。
【００３５】
本実施形態によれば、回転防止ピン３４を挿入することによりコンプレッサ側軸受２５をセミフローティング化することができるので、回転防止ピン３４の組み付けが容易であり、量産性に優れる。また、既に形成されているコンプレッサ側オイル供給孔３０や給油孔２５ａを利用することができるので、ターボチャージャ１本体に大幅な設計変更を加えることなく異音を低減することが可能となる。
【００３６】
また、本実施形態によれば、セミフローティングベアリングよりも発熱量が少ないフルフローティングベアリングをタービン側軸受２６として用いることにより、タービン側軸受２６の熱負荷を下げることができるので、軸受の摩耗量を低減することが可能となる。
【００３７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、本実施形態では、オイル給油路２９を通してコンプレッサ側オイル供給孔３０および給油孔２５ａにスプリングピン３３などを挿入することにより、コンプレッサ側軸受２５の軸線周りの回転を止めたが、コンプレッサ側軸受２５の回転防止方法は上記実施形態に限られない。例えば、ベアリングハウジング１１ｂを貫通するねじ孔を形成し、給油孔２５ａに挿入される突起部を先端に有するねじを上記ねじ孔にねじ込むことなどによって、コンプレッサ側軸受２５の軸線周りの回転を止めてもよい。
【００３８】
また、スプリングピン３３や回転防止ピン３４の形状は、コンプレッサ側軸受２５の回転を止めることができればよく、上記実施形態には限られない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１実施形態に係るターボチャージャの軸受装置を示す縦断面図である。
【図２】図１における要部の拡大断面図である。
【図３】スプリングピンの嵌挿状態を示す拡大断面図である。
【図４】第１実施形態に係るターボチャージャの軸受装置に用いられるスプリングピンの斜視図である。
【図５】第２実施形態に係るターボチャージャの軸受装置における要部の拡大断面図である。
【図６】第２実施形態に係るターボチャージャの軸受装置に用いられる回転防止ピンの斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…ターボチャージャ、２，３…軸受装置、１１…ハウジング、１１ａ…タービンハウジング、１１ｂ…ベアリングハウジング、１１ｃ…コンプレッサハウジング、１３…シャフト、１４…タービンロータ、１７…コンプレッサロータ、２５…コンプレッサ側軸受、２６…タービン側軸受、２５ａ，２６ａ…給油孔、２７…収容部、２９…オイル供給路、３０…コンプレッサ側オイル供給孔、３１…タービン側オイル供給孔、３３…スプリングピン、３４…回転防止ピン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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