(57)【要約】【課題】構成部品の数及び組立作業工数を減らせる軸受機構部を備えたターボチャージャを提供する。【解決手段】エンジンからの排気ガスのエネルギーを利用して該エンジンに供給する空気を過給するターボチャージャにおいて、一対のベアリング１８、１９とそれらベアリング１８、１９間に設けられる間座２０を、オイルフィルムダンパー２１に組み込んでユニット化して軸受機構部２２を構成する。ユニット化した軸受機構部２２とすることで、ターボチャージャの組立工数を減らす。【選択図】図３
2011220240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンハウジング内に設けられ、該タービンハウジング内に導入される排ガスにより回転するタービンインペラと、
コンプレッサハウジング内に設けられ、前記タービンインペラに一体化された回転軸に連結されて該タービンインペラと共に回転して空気を圧縮するコンプレッサインペラと、
前記タービンハウジングと前記コンプレッサハウジング間に設けられたベアリングハウジング内に設けられ、前記回転軸を回転自在に支持する一対のベアリングと、
前記回転軸を挿入させてその周囲に装着されることにより、一対の前記ベアリング間距離を決定する間座と、
前記ベアリングと前記ベアリングハウジング間に油膜を形成して油の粘性により軸振動を減衰させるオイルフィルムダンパーと、を備え、
一対の前記ベアリングとそれらベアリング間に設けられる前記間座を、前記オイルフィルムダンパーに組み込んでユニット化して軸受機構部を構成した
ことを特徴とするターボチャージャ。
【請求項２】
請求項１に記載のターボチャージャであって、
前記オイルフィルムダンパーには、該オイルフィルムダンパーに組み込んだ各ベアリングに給油するためのオイル吐出用通路を設けた
ことを特徴とするターボチャージャ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のターボチャージャであって、
前記間座は、前記オイルフィルムダンパーの両端にそれぞれ圧入させた前記ベアリングの内輪にその両端部をそれぞれ接触させ、前記回転軸へ装着されるまでの間、両ベアリングに嵌入される仮組棒で仮保持される
ことを特徴とす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、エンジンからの排気ガスのエネルギーを利用して該エンジンに供給する空気を過給するターボチャージャに関し、特に、回転軸の回転を支持するベアリング回りのユニット化技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャの回転軸（タービン軸）を回転可能に支持するための手段としては、例えばボールベアリング等を使用した軸受機構部が採用されている（特許文献１に記載）。ターボチャージャでは、回転軸が毎分数万回転から数十万回転という高速で回転するため、一対のボールベアリングの外輪間にスプリングを設けてこれらボールベアリングの回転軸に対する位置ずれを防止している。
【０００３】
例えば、軸受機構部は、回転軸を回転可能に支持する一対のボールベアリングと、スプリングと、スプリングの付勢力を各ボールベアリングへ伝達させるスプリング受けとから構成されている。かかる軸受機構部は、一部品ずつ回転軸に組み込むことにより構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】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】
【０００５】
しかし、前記軸受機構部は、構成部品が多いため、組立作業が面倒で工数がかかり過ぎる。
【０００６】
そこで、本発明は、構成部品の数及び組立作業工数を減らせる軸受機構部を備えた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】
【０００７】
本発明のターボチャージャは、タービンハウジング内に設けられ、該タービンハウジング内に導入される排ガスにより回転するタービンインペラと、コンプレッサハウジング内に設けられ、前記タービンインペラに一体化された回転軸に連結されて該タービンインペラと共に回転して空気を圧縮するコンプレッサインペラと、前記タービンハウジングと前記コンプレッサハウジング間に設けられたベアリングハウジング内に設けられ、前記回転軸を回転自在に支持する一対のベアリングと、前記回転軸を挿入させてその周囲に装着されることにより、一対の前記ベアリング間距離を決定する間座と、前記ベアリングと前記ベアリングハウジング間に油膜を形成して油の粘性により軸振動を減衰させるオイルフィルムダンパーと、を備え、一対の前記ベアリングとそれらベアリング間に設けられる前記間座を、前記オイルフィルムダンパーに組み込んでユニット化して軸受機構部を構成したことを特徴している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、一対のベアリングとそれらベアリング間に設けられる間座を、オイルフィルムダンパーに組み込んでユニット化して軸受機構部を構成したので、ユニット化された軸受機構部全体を一括して回転軸へ組み込むだけで組み立て作業が完了し、組立作業工数を減らすことができる。また、本発明によれば、軸受機構部はオイルフィルムダンパーに組み込むベアリングと間座とから構成されるので、取り扱い難いスプリングやスプリング受け等の軸受構成部品が必要無くなり、部品点数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は本実施形態のターボチャージャの全体を示す断面図である。
【図２】図２は図１に示すターボチャージャの軸受機構部の拡大断面図である。
【図３】図３はベアリング及び間座をオイルフィルムダンパーに組み込んでユニット化した軸受機構部の断面図である。
【図４】図４の軸受機構部の分解状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
［ターボチャージャの構成説明］
本実施形態のターボチャージャは、エンジンからの排気ガスのエネルギーを利用して該エンジンに供給する空気を圧縮して過給する過給装置である。このターボチャージャの具体的構成は、以下の通りである。
【００１２】
ターボチャージャ１は、図１に示すように、タービンハウジング２と、コンプレッサハウジング３と、これらタービンハウジング２とコンプレッサハウジング３間に設けられたベアリングハウジング４とを有し、それらハウジングを結合一体化して構成されている。
【００１３】
タービンハウジング２には、このタービンハウジング２内に導入される排ガスにより回転するタービンインペラ５が設けられている。タービンインペラ５は、回転軸（タービン軸）６の一端に一体的に形成されたタービンハブ７と、このタービンハブ７の外周面に等間隔に設けられた複数枚のタービンブレード８とからなる。
【００１４】
また、タービンハウジング２には、排気ガスＧをハウジング内に取り入れるためのガス取入口（図示は省略してある）が設けられている。このガス取入口には、図示を省略するエンジンから排気される排気ガスＧが導入される。また、タービンハウジング２には、タービンインペラ５の回転に利用した排気ガスＧをハウジング外へ排出するためのガス排出口９が設けられている。このガス排出口９には、排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置が接続される。
【００１５】
また、タービンハウジング２の内部には、タービンスクロール流路１０がタービンインペラ５を囲むように設けられている。このタービンスクロール流路１０は、ガス取入口とガス排出口９にそれぞれ連通されている。
【００１６】
コンプレッサハウジング３には、回転軸６に連結されてタービンインペラ５と共に回転して空気を圧縮する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、回転軸６の他端に形成された締結手段であるネジ部１１に、同じく締結手段であるナット１２を締め付けることによって該回転軸６に固定されるコンプレッサハブ１３と、このコンプレッサハブ１３の外周面に等間隔に設けられた複数枚のコンプレッサブレード１４とからなる。
【００１７】
また、コンプレッサハウジング３には、空気Ａをハウジング内に取り入れる空気取入口１５が設けられている。また、コンプレッサハウジング３には、コンプレッサインペラ１０で圧縮した空気Ａを排出する空気排出口（図示は省略する）が設けられている。空気排出口から排出される圧縮空気は、例えばエンジンのシリンダへ供給される。
【００１８】
また、コンプレッサハウジング３の内部には、コンプレッサインペラ１０で圧縮した空気Ａを昇圧させる環状のディフューザ流路１６が設けられている。さらに、コンプレッサハウジング３の内部には、コンプレッサインペラ１０を囲むようにしてコンプレッサスクロール流路１７が設けられている。このコンプレッサスクロール流路１７は、先のディフューザ流路１６に接続されている。
【００１９】
ベアリングハウジング４には、図２に示すように、回転軸６を回転自在に支持する一対のベアリング１８、１９とそれらベアリング１８、１９間距離を決定する間座２０をオイルフィルムダンパー２１に組み込んでユニット化したベアリングアッシーである軸受機構部（軸受ユニット）２２が設けられている。図３には、軸受機構部２２単体を示し、図４には分解した軸受機構部２２を示している。
【００２０】
ベアリング１８、１９は、図３及び図４に示すように、外輪２３と内輪２４とボール２５とリテーナ２６とから構成されたボールベアリングからなる。かかるベアリング１８、１９は、円筒形状をなすオイルフィルムダンパー２１の両端内面に嵌合凹部として形成されたベアリング装着部２７、２８に圧入されて取り付けられている。
【００２１】
外輪２３は、オイルフィルムダンパー２１の内面２１ａから中心に向かって突出する円環状突部２９、３０の開口側端面となる段差面３１、３２に接触するようになっている。この段差面３１、３２に外輪２３が接触することで、前記オイルフィルムダンパー２１に対する前記ベアリング１８、１９の装着位置が決まる。内輪２４は、オイルフィルムダンパー２１の内部に挿入される間座２０の両端部である軸方向端面２０ａ、２０ｂにそれぞれ接するようになっている。
【００２２】
間座２０は、例えばＳ４５等の鋼材からなり、一対のベアリング１８、１９間距離を決定する機能をする。かかる間座２０は、回転軸６のジャーナル部６Ａを中心孔３３に若干の隙間を持たせて挿入させて、該ジャーナル部６Ａの周囲に装着される円筒体として形成されている。また、間座２０の内面３４には、その軸方向両端部を除いて該内面３４よりも一段低い段差となる円環溝３５が形成されている。この円環溝３５は、ジャーナル部６Ａに対して非接触となるようにされており、該ジャーナル部６Ａの間座２０への挿入作業を容易ならしめる機能をする。
【００２３】
なお、ここで定義する回転軸６のジャーナル部６Ａは、タービンハウジング側のベアリング１８とコンプレッサハウジング側のベアリング１９と間座２０との対応部位を指すものとする。タービンハウジング側及びコンプレッサハウジング側の両ベアリング１８、１９とそれらの間に設けられた間座２０とが全体として、回転軸６の軸受として機能することから、両ベアリング１８、１９及び間座２０との対応部位が、前記回転軸６のジャーナル部６Ａとなる。
【００２４】
オイルフィルムダンパー２１は、内部中央に間座２０を収納配置させると共にその内部両端にベアリング１８、１９を装着させる円筒体として形成されている。このオイルフィルムダンパー２１には、ベアリングハウジング４に形成されたオイル供給通路３６から各ベアリング１８、１９へオイルを供給するためのオイル供給用環状溝３７と、このオイル供給用環状溝３７からベアリング１８、１９に向かってオイルを供給するためのオイル吐出用通路３８が形成されている。
【００２５】
オイル供給用環状溝３７は、外周面２１ｂから突出する２つの環状突起３９、３９の間に形成されている。このオイル供給用環状溝３７は、それぞれのベアリング１８、１９にオイルを供給するために２箇所に設けられている。オイル吐出用通路３８は、入口をオイル供給用環状溝３７に開口すると共に出口をベアリング１８、１９の外輪２３と内輪２４の間に向くように前記円環状突部２９、３０に形成されている。
【００２６】
また、オイルフィルムダンパー２１には、ベアリング１８、１９に供給して余ったオイルをベアリングハウジング４に形成した排出孔５０から外部へと排出するためのオイル排出孔４０が形成されている。
【００２７】
前記間座２０は、ジャーナル部６Ａに取り付けられる前の状態では、オイルフィルムダンパー２１の両端にそれぞれ圧入された２つのベアリング１８、１９で挟まれるが、径方向で位置決めされていないため径方向へ位置ずれが生じる可能性がある。そこで、間座２０の中心孔３３に仮組棒４１（図３では二点鎖線で示している）を挿入して、回転軸６へ装着させるまでの間における前記間座２０の径方向への位置ずれを防止する。なお、仮組棒４１は、回転軸６のジャーナル部６Ａを間座２０に挿入する時に取り外す。
【００２８】
また、ベアリングハウジング４には、高速回転する回転軸６を支えるベアリング１８、１９から発せられる熱及びタービンハウジング２に導入される排気ガスの熱を吸熱して冷却するための冷却水路４２が設けられている。冷却水路４２は、円周方向に沿って形成されており、冷却水供給源から供給される冷却水を循環させている。かかる冷却水路４２は、タービンインペラ５寄りの位置に形成されていると共に、コンプレッサインペラ１０寄りの位置にも形成されている。図１及び図２では、コンプレッサインペラ１０寄りの位置に形成される冷却水路４２は図示を省略してある。
【００２９】
前記したように一対のベアリング１８、１９と間座２０をオイルフィルムダンパー２１に組み付けてユニット化した軸受機構部２２は、ベアリングハウジング４に組み付けられる。ベアリングハウジング４に組み付けられた軸受機構部２２には、タービンインペラ５に一体化された回転軸６が組み付けられる。その後、回転軸６の先端に形成されたネジ部１１にナット１２を締結することにより、該回転軸６にコンプレッサインペラ１０が組み付けられる。軸受機構部２２に回転軸６を組み付けるには、回転軸６のジャーナル部６Ａを一方のベアリング１８の内輪２４へ挿入した後、さらに間座２０を通して他方のベアリング１９の内輪２４へと挿入させる。実際には、回転軸６を鉛直に起立させてタービンインペラ５を下に向けて固定した状態で、ベアリングハウジング４に組み込んだ軸受機構部２２のベアリング１８、１９と間座２０に前記回転軸６を挿入させる。この時、仮組棒４１は、回転軸６に押し出されて外される。
【００３０】
前記回転軸６に組み付けられた軸受機構部２２の他方のベアリング１９から突き出た部分には、図２で示す油切り部材４３を介在させてコンプレッサインペラ１０が取り付けられている。ベアリングハウジング４の一端側には、タービンインペラ５をその内部に収容するようしてタービンハウジング２が取り付けられる。また、ベアリングハウジング４の他端側には、コンプレッサインペラ１０をその内部に収容するようにしてコンプレッサハウジング３が取り付けられる。
【００３１】
以上のようにして組み立てられたターボチャージャ１では、前記ベアリング１８、１９及び間座２０には、前記ナット１２を前記回転軸６のネジ部１１に締結することにより生じる締結力Ｆが作用する。前記締結力Ｆは、ナット１２を締め付けることにより、コンプレッサインペラ１０を介して油切り部材４３に伝達されると共に、この油切り部材４３と接触するコンプレッサインペラ側のベアリング１９（直接的には内輪２４）に伝達され、更に間座２０を介してタービンインペラ側のベアリング１８（直接的には内輪２４）に伝達される。この回転軸６の軸方向に沿って加わる締結力Ｆにより、これらベアリング１８、１９及び間座２０は、回転軸方向にがたつきなく位置決めされることになる。なお、間座２０は、ジャーナル部６Ａに挿入して取り付けられているため、回転軸６と共に回転するようになっている。
【００３２】
［ターボチャージャの動作説明］
以上のようにして構成されたターボチャージャ１においては、ガス取入口からタービンハウジング２内に取り入れた排気ガスＧがタービンスクロール流路１０を経由してタービンインペラ５側へ供給されると、排ガスＧのエネルギーによってタービンインペラ５が回転する。また、タービンインペラ５の回転軸６と連結されたコンプレッサインペラ１０は、該タービンインペラ５が回転することによって回転駆動される。コンプレッサインペラ１０が回転すると、空気取入口１５から取り入れられた空気Ａが圧縮され、ディフューザ流路１６及びコンプレッサスクロール流路１７を経由して空気排出口からエンジンのシリンダ内へ過給される。
【００３３】
［実施形態の効果］
本実施形態のターボチャージャ１によれば、一対のベアリング１８、１９とそれらベアリング１８、１９間に設けられる間座２０を、オイルフィルムダンパー２１に組み込んでユニット化して軸受機構部２２を構成したので、ユニット化された軸受機構部全体を一括して回転軸６へ組み込むだけで組み立て作業が完了し、組立作業工数を減らすことができる。ユニット化しない場合は、タービンインペラ５に一体化された回転軸６に一方のベアリング１８を取り付けた後、間座２０を取り付け、更に他方のベアリング１９を取り付け、最後に油切り部材４３を介してコンプレッサインペラ１０を取り付ける作業が必要となる。しかし、本実施形態によれば、回転軸６に軸受機構部２２を組み付けた後、油切り部材４３を介してコンプレッサインペラ１０を取り付ける作業だけで組み付け作業を完了させることができる。
【００３４】
また、本実施形態のターボチャージャ１によれば、軸受機構部２２としてベアリング１８、１９、間座２０をオイルフィルムダンパー２１に予め組み込んでいるため、各部品毎ではなくユニット化された軸受機構部２２として搬送することができる等、それら部品の取り扱い性を向上させることができる。また、本実施形態では、ベアリング１８、１９及び間座２０をオイルフィルムダンパー２１に予め組み込んでいるので、回転軸６の回転に伴うこれらベアリング１８、１９及び間座２０の振動を抑制することができる。
【００３５】
また、本実施形態のターボチャージャ１によれば、軸受機構部２２はオイルフィルムダンパー２１に組み込むベアリング１８、１９と間座２０とから構成されるので、取り扱い難いスプリングやスプリング受け等の軸受構成部品が必要無くなり、部品点数を減らすことができる。
【００３６】
また、本実施形態のターボチャージャ１によれば、オイルフィルムダンパー２１に組み込んだ各ベアリング１８、１９に給油するためのオイル吐出用通路３８をオイルフィルムダンパー２１に直接設けたので、従来構造のようにスプリング受けに給油路を形成した場合に比べてベアリング１８、１９への給油をスムーズに行うことができる。その結果、本実施形態によれば、軸受部周辺の安定した潤滑を確保でき、軸受のみならず過給機の長寿命化を図ることができる。
【００３７】
また、本実施形態のターボチャージャ１によれば、オイルフィルムダンパー２１に組み込んだ間座２０を、回転軸６へ装着するまでの間、両ベアリング１８、１９に嵌入される仮組棒４１で仮保持しているので、オイルフィルムダンパー２１内における間座２０の径方向での位置決めをすることができる。これにより、間座２０がオイルフィルムダンパー２１内でがたつくことが無くなるため、軸受機構部２２のハンドリング性を高めることができる。
【００３８】
また、本実施形態のターボチャージャ１によれば、ベアリング１８、１９をオイルフィルムダンパー２１に形成したベアリング装着部２７、２８に圧入して予め取り付けた構造としているので、これまで行って来たオイルフィルムダンパー内面への硬化処理を無くすことができる。
【００３９】
また、本実施形態のターボチャージャ１によれば、回転軸６のジャーナル部６Ａを間座２０に挿入して一体化させているので、これまで行って来た回転軸６の高周波焼き入れ処理を無くすることができる。前記ジャーナル部６Ａの表面が間座２０で覆われるため、剛性が高くなることから焼き入れをする必要が無くなる。
【００４０】
また、本実施形態のターボチャージャ１によれば、間座２０の内周面３４の一部にジャーナル部６Ａとの間に隙間を形成する円環溝３５を形成しているので、回転軸６のジャーナル部６Ａを間座２０に挿入する際の作業を容易にすることができる。
【００４１】
また、本実施形態のターボチャージャ１によれば、間座２０を一対のベアリング１８、１９の内輪２４にそれぞれ接触させたので、回転軸６のジャーナル部６Ａとの間で滑りが生じ易い内輪２４の位置を固定させることができる。
【００４２】
また、本実施形態のターボチャージャ１によれば、回転軸６のジャーナル部６Ａを間座２０に挿入して該回転軸６と共に回転させているので、ジャーナル部６Ａの直径がこの間座２０によって実質的に太くなり、回転軸６自体の剛性を高めることができる。
【００４３】
以上、本発明を適用した具体的な実施形態について説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではない。
【００４４】
上述した実施形態では、回転軸６のジャーナル部６Ａを間座２０の中心孔３３に対して若干の隙間を持たせて挿入させたが、前記ジャーナル部６Ａを前記中心孔３３に低荷重で圧入してもよい。この場合、前記間座２０に円環溝３５が形成されていることで、ジャーナル部６Ａの前記間座２０への圧入作業が容易になる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、エンジンからの排気ガスのエネルギーを利用して該エンジンに供給する空気を過給するターボチャージャに利用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１…ターボチャージャ
２…タービンハウジング
３…コンプレッサハウジング
４…ベアリングハウジング
５…タービンインペラ
６…回転軸（タービン軸）
６Ａ…ジャーナル部
７…タービンハブ
８…タービンブレード
１０…コンプレッサインペラ
１２…ナット
１３…コンプレッサハブ
１４…コンプレッサブレード
１８、１９…ベアリング
２０…間座
２１…オイルフィルムダンパー
２２…軸受機構部
２３…外輪
２４…内輪
４３…油切り部材
【図１】
2011220240.tif 000003
【図２】
2011220240.tif 000004
【図３】
2011220240.tif 000005
【図４】
2011220240.tif 000006