(57)【要約】【課題】位置決めピンなどの固定部材を配置せずに、ジャーナル軸受を貫通孔に固定可能なベアリングアセンブリおよびターボチャージャを提供することを課題とする。【解決手段】ベアリングアセンブリＡは、貫通孔９０２ａを有するベアリングハウジング９０と、貫通孔９０２ａの内周面に固定され、コンプレッサインペラ５１とタービンインペラ５２とを連結する回転軸５０が挿通されるジャーナル軸受３と、を備える。ジャーナル軸受３は、貫通孔９０２ａに圧接する圧接部３１を有する。ベアリングアセンブリＡは、貫通孔９０２ａにジャーナル軸受３を固定する固定部材を備えない。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を有するベアリングハウジングと、
前記貫通孔の内周面に固定され、コンプレッサインペラとタービンインペラとを連結する回転軸が挿通されるジャーナル軸受と、
を備えるベアリングアセンブリであって、
前記ジャーナル軸受は、前記貫通孔に圧接する圧接部を有し、
前記貫通孔に前記ジャーナル軸受を固定する固定部材を備えないことを特徴とするベアリングアセンブリ。
【請求項２】
前記ジャーナル軸受は、周方向に互いに離間して配置される複数の前記圧接部と、周方向に隣り合う一対の前記圧接部間に配置され前記貫通孔との間に隙間を区画する非圧接部と、を有する請求項１に記載のベアリングアセンブリ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のベアリングアセンブリを備えるターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸を径方向から摺動可能に支持するジャーナル軸受を備えるベアリングアセンブリおよびターボチャージャに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に示すように、ターボチャージャは、ベアリングハウジングと、ジャーナル軸受と、回転軸と、を備えている。回転軸は、自身の軸周りに回転可能である。ジャーナル軸受は、回転軸を径方向外側から摺動可能に支持している。回転軸との供回りを抑制するために、ジャーナル軸受は、ベアリングハウジングの貫通孔に固定されている。具体的には、ジャーナル軸受は、貫通孔に、ジャーナル軸受を径方向に貫通する位置決めピンにより、固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】２０１６−１９６８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、位置決めピンを配置すると、その分、ターボチャージャの部品点数が多くなってしまう。また、貫通孔、ジャーナル軸受に、位置決めピン挿入用の横孔（径方向に延在する孔）を形成する必要がある。そこで、本発明は、位置決めピンなどの固定部材を配置せずに、ジャーナル軸受を貫通孔に固定可能なベアリングアセンブリおよびターボチャージャ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】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明のベアリングアセンブリは、貫通孔を有するベアリングハウジングと、前記貫通孔の内周面に固定され、コンプレッサインペラとタービンインペラとを連結する回転軸が挿通されるジャーナル軸受と、を備えるベアリングアセンブリであって、前記ジャーナル軸受は、前記貫通孔に圧接する圧接部を有し、前記貫通孔に前記ジャーナル軸受を固定する固定部材を備えないことを特徴とする。また、上記課題を解決するため、本発明のターボチャージャは、前記ベアリングアセンブリを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のベアリングアセンブリおよびターボチャージャによると、圧接部を用いて、貫通孔にジャーナル軸受を固定することができる。このため、回転軸に対するジャーナル軸受の供回りを抑制するための、固定部材が不要である。したがって、ベアリングアセンブリおよびターボチャージャの部品点数を少なくすることができる。また、貫通孔、ジャーナル軸受に、固定部材用の加工を施す必要がない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明のターボチャージャの一実施形態のターボチャージャの軸方向断面図である。
【図２】図１の枠ＩＩ内の拡大図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、同ターボチャージャのベアリングアセンブリの組付方法の第一段階〜第三段階の模式図である。
【図４】図３（ｃ）の円ＩＶ内の拡大図である。
【図５】その他の実施形態のターボチャージャの径方向部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明のベアリングアセンブリおよびターボチャージャの実施の形態について説明する。
【０００９】
＜ターボチャージャの構成＞
まず、本実施形態のターボチャージャの構成について説明する。図１に、本実施形態のターボチャージャの軸方向断面図を示す。図１に示すように、本実施形態のターボチャージャ１は、ベアリングアセンブリＡと、回転部５と、コンプレッサハウジング９１と、タービンハウジング９２と、を備えている。
【００１０】
ベアリングアセンブリＡは、ジャーナル軸受３と、スラスト軸受４と、ベアリングハウジング９０と、を備えている。ベアリングハウジング９０の内部には、油路９０１ａ、９０１ｂと、軸受収容部９０２ａ、９０２ｂと、が形成されている。軸受収容部９０２ａは、本発明の「貫通孔」の概念に含まれる。前側または後側から見て、軸受収容部９０２ａは、ベアリングハウジング９０の径方向中心部に配置されている。軸受収容部９０２ｂは、軸受収容部９０２ａの前側に連なっている。ジャーナル軸受３は、滑り軸受である。ジャーナル軸受３は、軸受収容部９０２ａに収容されている。ジャーナル軸受３の構成については、後で詳しく説明する。スラスト軸受４は、軸受収容部９０２ｂに収容されている。コンプレッサハウジング９１は、ベアリングハウジング９０の前側に配置されている。タービンハウジング９２は、ベアリングハウジング９０の後側に配置されている。
【００１１】
回転部５は、ベアリングハウジング９０に対して、回転可能である。回転部５は、回転軸５０と、コンプレッサインペラ５１と、タービンインペラ５２と、スラストカラー５３と、を備えている。回転軸５０は、ベアリングハウジング９０を前後方向（中心軸Ｃの軸方向）に貫通している。回転軸５０は、ジャーナル軸受３により、径方向外側から、回転可能に支持されている。コンプレッサインペラ５１は、回転軸５０の前端に取り付けられている。タービンインペラ５２は、回転軸５０の後端に連なっている。すなわち、回転軸５０は、コンプレッサインペラ５１とタービンインペラ５２とを連結している。コンプレッサインペラ５１とコンプレッサハウジング９１との間には、径方向のチップクリアランスＢが確保されている。スラストカラー５３は、回転軸５０の外周面に取り付けられている。スラストカラー５３は、スラスト軸受４により、軸方向から、回転可能に支持されている。
【００１２】
潤滑油は、油路９０１ａを経由して、ジャーナル軸受３、スラスト軸受４に供給される。ジャーナル軸受３、スラスト軸受４において使用された潤滑油は、油路９０１ｂを経由して、ベアリングハウジング９０から排出される。
【００１３】
＜ジャーナル軸受の構成＞
次に、本実施形態のターボチャージャのジャーナル軸受の構成について説明する。図２に、図１の枠ＩＩ内の拡大図を示す。図２に示すように、ジャーナル軸受３は、前後方向に延在する円筒状を呈している。ジャーナル軸受３の径方向内側には、回転軸５０が、自身の中心軸Ｃ周りに回転可能に挿通されている。ジャーナル軸受３は、スラストカラー５３の後側に並置されている。
【００１４】
ジャーナル軸受３は、外周面に、小径部３０と大径部３１とテーパ部３２とを備えている。大径部３１は、本発明の「圧接部」の概念に含まれる。小径部３０は、ジャーナル軸受３の外周面の前後方向略全長（後述する大径部３１、テーパ部３２以外の部分）に亘って配置されている。小径部３０には、油孔３００が開設されている。油孔３００は、ジャーナル軸受３を径方向（上下方向）に貫通している。ジャーナル軸受３の内周面と回転軸５０の外周面との間には、隙間Ｄと、一対の摺動界面Ｅと、が設定されている。一対の摺動界面Ｅは、隙間Ｄの前後両側に配置されている。油孔３００は、ベアリングハウジング９０の油路９０１ａと隙間Ｄとを径方向に連結している。ターボチャージャ１の駆動時、すなわち回転軸５０の回転時において、潤滑油は、油路９０１ａ、油孔３００を介して、隙間Ｄに供給される。隙間Ｄにおいて、潤滑油は、前後方向両側に分流し、前後一対の摺動界面Ｅに供給される。当該潤滑油により、摺動界面Ｅに、油膜が形成される。
【００１５】
大径部３１、テーパ部３２は、小径部３０の前側に配置されている。大径部３１、テーパ部３２は、ジャーナル軸受３前端のフランジ部３３（コンプレッサインペラ５１側の端部）に、配置されている。大径部３１は、小径部３０よりも、大径である。テーパ部３２は、前側の大径部３１と、後側の小径部３０と、の間に配置されている。テーパ部３２は、前側から後側に向かって縮径する、テーパ面である。
【００１６】
ベアリングハウジング９０の軸受収容部９０２ａは、内周面に、小径部９１０と大径部９１１とテーパ部９１２とを備えている。小径部９１０は、ジャーナル軸受３の小径部３０の径方向外側に配置されている。大径部９１１は、ジャーナル軸受３の大径部３１の径方向外側に配置されている。大径部９１１は、小径部９１０よりも、大径である。テーパ部９１２は、前側の大径部９１１と、後側の小径部９１０と、の間に配置されている。テーパ部９１２は、前側から後側に向かって縮径する、テーパ面である。テーパ部９１２は、ジャーナル軸受３のテーパ部３２の径方向外側に配置されている。
【００１７】
＜ベアリングアセンブリの組付方法＞
次に、本実施形態のベアリングアセンブリの組付方法について説明する。図３（ａ）〜図３（ｃ）に、本実施形態のターボチャージャのベアリングアセンブリの組付方法の第一段階〜第三段階の模式図を示す。図４に、図３（ｃ）の円ＩＶ内の拡大図を示す。なお、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示す部分は、図２の枠ＩＩに対応している。
【００１８】
図３（ａ）に示すように、第一段階においては、ベアリングハウジング９０の軸受収容部９０２ａに、前側からジャーナル軸受３を接近させる。そして、大径部９１１に小径部３０を挿入する。ここで、小径部３０は、大径部９１１よりも小径である。このため、簡単に、大径部９１１に小径部３０を挿入することができる。
【００１９】
図３（ｂ）に示すように、第二段階においては、ベアリングハウジング９０の軸受収容部９０２ａの径方向内側を、前側から後側に向かって、ジャーナル軸受３を進行させる。ここで、小径部３０と小径部９１０とは略同径（小径部３０の方が若干小径）である。このため、小径部９１０に小径部３０を挿入するのは困難である。この点、小径部３０が大径部９１１から小径部９１０に移動する際、小径部３０は、テーパ部９１２により案内される。このため、簡単に、小径部９１０に小径部３０を挿入することができる。
【００２０】
図３（ｃ）に示すように、第三段階においては、大径部９１１に大径部３１を挿入する。ここで、大径部３１は、大径部９１１よりも大径である。すなわち、図４に示すように、大径部３１には、圧入代（前側または後側から見て大径部３１と大径部９１１との重複部）Ｆが設定されている。このため、圧入代Ｆを潰しながら（大径部３１を縮径させながら）、大径部９１１に大径部３１を圧入する。圧入後において、大径部３１は、大径部９１１に、径方向内側から全周的に無端環状に圧接する。
【００２１】
＜作用効果＞
次に、本実施形態のベアリングアセンブリおよびターボチャージャの作用効果について説明する。図２に示すように、本実施形態のターボチャージャ１のジャーナル軸受３は、フランジ部３３（コンプレッサインペラ５１側の端部）に、大径部９１１に圧接する大径部３１を備えている。このため、大径部３１だけを用いて、軸受収容部９０２ａにジャーナル軸受３を圧接、固定することができる。また、当該圧接により、軸受収容部９０２ａに対して、ジャーナル軸受３を、精度良く位置決めすることができる。このため、図１に示すチップクリアランスＢのバラツキを、簡単に小さくすることができる。また、コンプレッサインペラ５１がコンプレッサハウジング９１に干渉するのを、簡単に抑制することができる。
【００２２】
また、大径部３１は、ジャーナル軸受３の前端部に配置されている。このため、大径部３１がジャーナル軸受３の後端部（タービンインペラ５２側の端部）に配置されている場合と比較して、コンプレッサインペラ５１ががたつきにくい。このため、図１に示すチップクリアランスＢのバラツキを小さくすることができる。また、コンプレッサインペラ５１がコンプレッサハウジング９１に干渉するのを、抑制することができる。
【００２３】
また、仮に、複数のターボチャージャ１間において軸受収容部９０２ａの内径の寸法が多少ばらついても、図４に示す圧入代Ｆ（つまり大径部９１１に対する大径部３１の圧接力）が、多少ばらつくに過ぎない。このため、大径部３１を、大径部９１１に、確実に圧接させることができる。このように、大径部３１により、チップクリアランスＢのバラツキを小さくすることができる。このため、軸受収容部９０２ａの内周面の加工精度を低くすることができる。すなわち、軸受収容部９０２ａの内径の寸法公差を大きく（緩く）することができる。したがって、軸受収容部９０２ａに、安価な加工（例えば旋盤加工）を施すことができる。よって、軸受収容部９０２ａに精密加工（例えばホーニング加工）を施す場合と比較して、ベアリングハウジング９０、ベアリングアセンブリＡ、延いてはターボチャージャ１の製造コストを削減することができる。
【００２４】
また、ジャーナル軸受３を形成する材料（例えば、銅系材料（黄銅など））は、ベアリングハウジング９０を形成する材料（例えば、鉄系材料（鋳鉄など）、アルミ系材料（アルミニウムなど））よりも、線膨張率が高い。このため、ターボチャージャ１の駆動時の熱により、ジャーナル軸受３が、軸受収容部９０２ａに、径方向内側から圧接しやすい。したがって、軸受収容部９０２ａにジャーナル軸受３を、しっかりと固定することができる。よって、軸受収容部９０２ａに対して、ジャーナル軸受３を、精度良く位置決めすることができる。このため、チップクリアランスＢのバラツキを小さくすることができる。また、コンプレッサインペラ５１がコンプレッサハウジング９１に干渉するのを、抑制することができる。
【００２５】
また、図３（ａ）に示すように、小径部３０は、大径部９１１よりも小径である。このため、ベアリングアセンブリＡの組付時において、簡単に、大径部９１１に小径部３０を挿入することができる。また、図３（ｂ）に示すように、小径部３０と小径部９１０とは略同径であるものの、ベアリングアセンブリＡの組付時において、小径部３０が大径部９１１から小径部９１０に移動する際、小径部３０は、テーパ部９１２により案内される。このため、簡単に、小径部９１０に小径部３０を位置決め（調芯）することができる。したがって、簡単に、小径部９１０に小径部３０を挿入することができる。
【００２６】
また、従来のターボチャージャの場合、ジャーナル軸受３を軸受収容部９０２ａに固定するのに、位置決めピンを用いていた。すなわち、径方向に延在する位置決めピンにより、ジャーナル軸受３と軸受収容部９０２ａとを連結していた。このため、ターボチャージャの部品点数が多かった。また、軸受収容部９０２ａ、ジャーナル軸受３に、位置決めピン挿入用の横孔（径方向に延在する孔）を形成する必要があった。また、位置決めピンの配置スペースを確保する分だけ、ジャーナル軸受３、軸受収容部９０２ａの前後方向全長（軸方向全長）が長かった。すなわち、ベアリングアセンブリＡ、ターボチャージャ１の前後方向全長が長かった。
【００２７】
この点、本実施形態のターボチャージャ１によると、図２に示すように、ジャーナル軸受３は、軸受収容部９０２ａに、大径部３１を用いて、固定されている。このため、固定部材（例えば、位置決めピン、キー、ボルトなどのように、軸受収容部９０２ａにジャーナル軸受３を固定するための部材）が不要である。したがって、ターボチャージャ１の部品点数を少なくすることができる。また、軸受収容部９０２ａ、ジャーナル軸受３に、固定部材用の加工を施す必要がない。また、ジャーナル軸受３、軸受収容部９０２ａの前後方向全長（軸方向全長）を短くすることができる。すなわち、ベアリングアセンブリＡ、ターボチャージャ１の前後方向全長を短くすることができる。
【００２８】
また、従来のターボチャージャの場合、位置決めピンは、ジャーナル軸受の周方向一部にだけ配置されていた。このため、位置決めピンは、回転軸５０に対するジャーナル軸受３の供回りを抑制することはできるものの、チップクリアランスＢのバラツキを小さくすることはできなかった。すなわち、位置決めピンは、「供回り抑制機能（周方向位置決め機能）」しか有していなかった。これに対して、本実施形態のターボチャージャ１の大径部３１は、大径部９１１に、全周的に圧接している。このため、大径部３１は、軸受収容部９０２ａに対して、ジャーナル軸受３を、調芯することができる。このように、大径部３１は、「供回り抑制機能」に加えて、「調芯機能（径方向位置決め機能）」を有している。したがって、チップクリアランスＢのバラツキを小さくすることができる。また、コンプレッサインペラ５１がコンプレッサハウジング９１に干渉するのを、抑制することができる。
【００２９】
また、図４に示す圧入代Ｆは、大径部３１の全周に亘って一定である。このため、大径部３１の周方向における圧接力のバラツキを抑制することができる。したがって、チップクリアランスＢのバラツキを小さくすることができる。また、コンプレッサインペラ５１がコンプレッサハウジング９１に干渉するのを、抑制することができる。
【００３０】
＜その他＞
以上、本発明のベアリングアセンブリおよびターボチャージャの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【００３１】
図５に、その他の実施形態のターボチャージャの径方向部分断面図を示す。なお、図２、図４と対応する部位については、同じ符号で示す。また、図５に示す断面は、図２のＶ−Ｖ断面（ジャーナル軸受３の前面）に対応している。図５に一点鎖線で示すように、大径部９１１挿入前の大径部３１には、中心軸Ｃを中心とする周方向に、複数の圧入代Ｆが設定されている。このため、ベアリングアセンブリ組付時においては、複数の圧入代Ｆを潰しながら（大径部３１を部分的に縮径させながら）、大径部９１１に大径部３１を圧入する。圧入後において、大径部３１は、大径部９１１に、径方向内側から全周的に点線環状に圧接する。すなわち、大径部３１は、複数の圧接部３１ａと、複数の非圧接部３１ｂと、を備えている。複数の圧接部３１ａと複数の非圧接部３１ｂとは、周方向に交互に並んでいる。
【００３２】
圧接部３１ａにおいて、大径部３１は大径部９１１に圧接している。このため、軸受収容部９０２ａにジャーナル軸受３を圧接、固定することができる。また、当該圧接により、軸受収容部９０２ａに対して、ジャーナル軸受３を、精度良く位置決めすることができる。このため、図１に示すチップクリアランスＢのバラツキを小さくすることができる。また、コンプレッサインペラ５１がコンプレッサハウジング９１に干渉するのを、抑制することができる。
【００３３】
一方、非圧接部３１ｂにおいて、大径部３１は大径部９１１に圧接していない。大径部３１と大径部９１１との間には隙間Ｇが確保されている。このため、非圧接部３１ｂを介して、潤滑油を前後方向に流通させることができる。また、複数の圧接部３１ａは、周方向に等間隔ずつ離間して配置されている。このため、大径部３１の周方向における圧接力のバラツキを抑制することができる。したがって、チップクリアランスＢのバラツキを小さくすることができる。また、コンプレッサインペラ５１がコンプレッサハウジング９１に干渉するのを、抑制することができる。
【００３４】
図４、図５に示す圧入代Ｆを、大径部９１１に設定してもよい。この場合、大径部３１において、圧入代Ｆに径方向に対向する部分（圧入代Ｆを潰す部分、または圧入代Ｆにより潰される部分）が、本発明の「圧接部」に相当する。圧入代Ｆは、ジャーナル軸受３の外周面および軸受収容部９０２ａの内周面のうち、少なくとも一方に配置すればよい。
【００３５】
圧入代（つまり圧接部）Ｆの位置、配置数は特に限定しない。圧入代Ｆが、ジャーナル軸受３の前後方向（軸方向）全長に亘って配置されていてもよい。また、複数の圧入代Ｆが、ジャーナル軸受３の前後方向に、所定間隔ずつ離間して配置されていてもよい。また、ジャーナル軸受３は、前端部（コンプレッサインペラ５１側の端部）および後端部（タービンインペラ５２側の端部）のうち、チップクリアランスのバラツキを小さくしたいインペラ側の端部に、圧入代Ｆを備えていてもよい。例えば、圧入代Ｆをジャーナル軸受３の後端部に配置すると、タービンインペラ５２側のチップクリアランスのバラツキを小さくすることができる。また、タービンインペラ５２がタービンハウジング９２に干渉するのを、抑制することができる。また、ジャーナル軸受３の外径が、前後方向全長に亘って同一でもよい。すなわち、図２に示すフランジ部３３が、ジャーナル軸受３に配置されていなくてもよい。また、フランジ部３３に圧入代Ｆが設定されていなくてもよい。また、図５に示す非圧接部３１ｂの隙間Ｇが０であってもよい。
【００３６】
図２に示す軸受収容部９０２ａ（特に大径部９１１）に精密加工（例えばホーニング加工）を施してもよい。こうすると、さらにチップクリアランスＢのバラツキを小さくすることができる。また、コンプレッサインペラ５１がコンプレッサハウジング９１に干渉するのを、抑制することができる。また、圧接部（大径部３１、圧接部３１ａ）と固定部材（例えば位置決めピン）とを併用してもよい。こうすると、回転軸５０に対するジャーナル軸受３の供回りを、さらに抑制することができる。また、さらにチップクリアランスＢのバラツキを小さくすることができる。また、コンプレッサインペラ５１がコンプレッサハウジング９１に干渉するのを、抑制することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１：ターボチャージャ、３：ジャーナル軸受、４：スラスト軸受、５：回転部、３０：小径部、３１：大径部（圧接部）、３１ａ：圧接部、３１ｂ：非圧接部、３２：テーパ部、３３：フランジ部、５０：回転軸、５１：コンプレッサインペラ、５２：タービンインペラ、５３：スラストカラー、９０：ベアリングハウジング、９１：コンプレッサハウジング、９２：タービンハウジング、３００：油孔、９０１ａ：油路、９０１ｂ：油路、９０２ａ：軸受収容部（貫通孔）、９０２ｂ：軸受収容部、９１０：小径部、９１１：大径部、９１２：テーパ部、Ａ：ベアリングアセンブリ、Ｂ：チップクリアランス、Ｃ：中心軸、Ｄ：隙間、Ｅ：摺動界面、Ｆ：圧入代、Ｇ：隙間
【図１】
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【図２】
2018151005.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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