(57)【要約】【課題】セミ浮動ブッシュの内周面と回転軸の外周面との間は、潤滑油による回転軸の外周面の全周にわたる均一な油膜の形成により潤滑され、さらにハウジングへの加工を少なく簡単にすることでコストの低減を図ることができるターボチャージャの軸受構造を提供することを課題とする。【解決手段】セミフロートベアリング８は、その外周面８ａに、軸方向に沿って細長形状に形成された軸方向油溝と、周方向に沿って形成され軸方向油溝１４と連通する複数の円周油溝１５を有する。円周油溝１５は、給油口１０を挟んで両側に位置する。さらに、セミフロートベアリング８は、軸方向油溝１４及び円周油溝１５と連通するとともにセミフロートベアリング８の内周面８ｂと連通する連通孔１６を複数有する。また、軸受ハウジング６は、軸方向油溝１４と対向する位置で、軸受ハウジング６の内周面６ａに開口する給油口１０を備える供給油路９を有する。【選択図】図２
2008215086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端にタービンホイール、他端にコンプレッサホイールを有する回転軸と、
前記回転軸を内部に収容するハウジングと、
前記回転軸と前記ハウジングの内周面との間に設けられ、前記回転軸を回転可能に支持するセミ浮動ブッシュと
を備えるターボチャージャの軸受構造において、
前記セミ浮動ブッシュは、
外周面に、前記セミ浮動ブッシュの軸方向に沿って細長形状に形成された軸方向溝と、
前記外周面に、前記セミ浮動ブッシュの周方向に沿って形成されるとともに、前記軸方向溝と連通する周方向溝と、
少なくとも前記軸方向溝及び前記周方向溝のいずれかに連通するとともに、前記セミ浮動ブッシュの内周面に連通する半径方向連通孔とを有し、
前記ハウジングは、前記セミ浮動ブッシュの前記軸方向溝に対向する位置で、前記ハウジングの前記内周面に開口する潤滑油供給孔を有し、
前記セミ浮動ブッシュの前記周方向溝は、前記潤滑油供給孔を挟んで両側に、それぞれ１つ以上形成されることを特徴とするターボチャージャの軸受構造。
【請求項２】
前記セミ浮動ブッシュの前記周方向溝は、環状に形成される請求項１に記載のターボチャージャの軸受構造。
【請求項３】
前記ハウジングの潤滑油供給孔は、前記ハウジングの前記内周面以外から加工される請求項１または２に記載のターボチャージャの軸受構造。
【請求項４】
前記セミ浮動ブッシュの前記半径方向連通孔のそれぞれの断面積は、前記ハウジングの前記潤滑油供給孔の断面積より小さい請求項１〜３のいずれか一項に記載のターボチャージャの軸受構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はターボチャージャの軸受構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ターボチャージャでは、タービンホイールとコンプレッサホイールとを一体となるように連結する回転軸を、浮動ブッシュにより回転可能に支持する軸受構造が使用されている。この軸受構造において、浮動ブッシュの動きの一部を規制したものであるセミ浮動ブッシュにより構成される、セミフロート軸受構造がある。また、ターボチャージャの軸受構造においては、ターボチャージャが高速で回転する場合でも円滑に回転できるように、回転側と静止側との間に潤滑油が供給される。
セミフロート軸受構造において、セミ浮動ブッシュの内周面と回転軸の外周面との間に油膜を形成し、セミ浮動ブッシュの外周面とハウジングの内周面との間にも油膜を形成し、油膜により回転軸が支持される構造をとっている。そのため、ターボチャージャの内部には、各部へ潤滑油を供給するために油路の形成が必要となる。
【０００３】
ここで、セミフロート軸受構造の例を以下に示す。
特許文献１では、ターボチャージャに供給された潤滑油は、そのハウジング内の１本の潤滑油の供給通路を介して、ハウジングの内周面とセミ浮動ブッシュの外周面との間、及びセミ浮動ブッシュの外周面とセミ浮動ブッシュの内周面とを連通する１本の油路に流通する。さらに、この油路より流通した潤滑油は、セミ浮動ブッシュの内周面と回転軸の外周面との間に流通する。このようにして、ハウジング、セミ浮動ブッシュ、及び回転軸の相互間に油膜を形成し潤滑する構造となっている。
また、特許文献２では、ターボチャージャに供給された潤滑油は、そのハウジング内で１本から２本に分岐する油路を介して、これらの油路と連通するセミ浮動ブッシュに設けられた２本の油路に流通する。また、セミ浮動ブッシュに設けられた油路は、セミ浮動ブッシュの外周面とセミ浮動ブッシュの内周面とを連通している。そのため、セミ浮動ブッシュの油路に流通した潤滑油は、セミ浮動ブッシュの内周面と回転軸の外周面との間に流通する。このようにして、ハウジング、セミ浮動ブッシュ、及び回転軸の相互間に油膜を形成し潤滑する構造となっている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２４２５５３号公報
【特許文献２】特開２００５−１３３６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載された軸受構造においては以下のような問題が生じる。
特許文献１に記載された軸受構造においては、潤滑油は、セミ浮動ブッシュの軸方向中央付近に設けられた１本の油路を介して、セミ浮動ブッシュの内周面と回転軸の外周面との間に流通しその間に油膜を形成していく。その際、潤滑油は、セミ浮動ブッシュの内周面と回転軸の外周面との間において、セミ浮動ブッシュの軸方向中央付近よりセミ浮動ブッシュの軸方向両端部の方向に流通する。しかし、回転軸の回転中には回転軸に偏芯が生じるため、回転軸の外周面とセミ浮動ブッシュの内周面との間隙は均一ではない。そのため、回転軸の外周面とセミ浮動ブッシュの内周面との間隙のうちの、回転軸の偏芯により広くなった側に、流通した潤滑油が集中してしまい、回転軸の外周面の全周にわたり均一に油膜を形成し潤滑することができないという問題点を有している。
【０００６】
さらに、回転方向に拘束されたセミ浮動ブッシュにおいては、セミ浮動ブッシュと回転軸との間で回転方向の相対速度が大きくなるため、セミ浮動ブッシュの内周面と回転軸の外周面との間において潤滑不足が生じやすくなる。そのため、セミ浮動ブッシュ及び回転軸の摩耗を促進させ、耐久性が低くなるという問題点を有している。
次に、特許文献２に記載された軸受構造においては、潤滑油は、ハウジング内で１本から２本に分岐する油路を介して、セミ浮動ブッシュに設けられた２本の油路に流通する。さらに、これらの油路を介してセミ浮動ブッシュの内周面と回転軸の外周面との間に潤滑油が流通しその間に油膜を形成する。しかし、ハウジング内において潤滑油の供給油路が１本から２本に分岐する複雑な構造を有しており、ハウジングの加工に高いコストがかかるという問題点を有している。
【０００７】
この発明は、これらのような問題点を解決するためになされたもので、供給された潤滑油によりセミ浮動ブッシュの内周面と回転軸の外周面との間は、回転軸の外周面の全周にわたって、均一に形成された油膜により潤滑されることが可能であり、さらに、ハウジングへの加工を少なく簡単にすることでターボチャージャの製造に係るコストを低く抑えることが可能となるターボチャージャの軸受構造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】
【０００８】
この発明に係るターボチャージャの軸受構造は、一端にタービンホイール、他端にコンプレッサホイールを有する回転軸と、回転軸を内部に収容するハウジングと、回転軸とハウジングの内周面との間に設けられ、回転軸を回転可能に支持するセミ浮動ブッシュとを備えるターボチャージャの軸受構造において、セミ浮動ブッシュは、その外周面に、セミ浮動ブッシュの軸方向に沿って細長形状に形成された軸方向溝と、その外周面に、セミ浮動ブッシュの周方向に沿って形成されるとともに、軸方向溝と連通する周方向溝と、少なくとも軸方向溝及び周方向溝のいずれかに連通するとともに、セミ浮動ブッシュの内周面に連通する半径方向連通孔とを有し、ハウジングは、セミ浮動ブッシュの軸方向溝に対向する位置で、ハウジングの内周面に開口を有する潤滑油供給孔を有し、セミ浮動ブッシュの周方向溝は、潤滑油供給孔を挟んで両側に、それぞれ１つ以上形成されることを特徴とするものである。
ハウジングの内周面に開口する潤滑油供給油孔を介して、セミ浮動ブッシュの外周面上の軸方向溝に供給された潤滑油は、セミ浮動ブッシュの外周面において、潤滑油供給孔を挟んで両側に設けられた周方向溝に流通する。さらに、この潤滑油は、軸方向溝及び周方向溝のいずれかと、セミ浮動ブッシュの内周面とを連通する複数の半径方向連通孔を介して、セミ浮動ブッシュの内周面と回転軸の外周面との間に流通し、回転軸の外周面の全周にわたり均一な油膜を形成する。
【０００９】
セミ浮動ブッシュの周方向溝は、環状に形成されてもよい。
ハウジングの潤滑油供給孔は、ハウジングの内周面以外から加工されてもよい。ハウジング内に設けられる潤滑油供給孔は、ハウジングの内周面とハウジングの外部とを連通するだけの簡易な形状のものとなり、ハウジングの外部からの加工により形成される。そのため、ハウジングの加工は、コストを低く抑えたものとなる。
セミ浮動ブッシュの半径方向連通孔のそれぞれの断面積は、ハウジングの潤滑油供給孔の断面積より小さくてもよい。セミ浮動ブッシュの半径方向連通孔のそれぞれの断面積が、ハウジングの潤滑油供給孔の断面積より小さいため、軸方向溝に供給された潤滑油がこの溝より溢れ、ハウジングの内周面とセミ浮動ブッシュの外周面との間へ潤滑油が流通し、油膜を形成する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、潤滑油によりセミ浮動ブッシュの内周面と回転軸の外周面との間は、回転軸の外周面の全周にわたって均一に油膜が形成され、潤滑されることが可能であり、さらにハウジングへの加工を少なく簡単にできることでコストを低減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】
【００１１】
以下に、この発明の実施の形態について、添付図に基づいて説明する。
実施の形態
図１は、この実施の形態に係るターボチャージャの軸受構造を適用したターボチャージャ１を示す。
ターボチャージャ１は、コンプレッサホイール２を格納するコンプレッサハウジング４、タービンホイール３を格納するタービンハウジング５、及び軸受ハウジング６を備えている。軸受ハウジング６の一方の側部にはコンプレッサハウジング４が接合され、他方の側部にはタービンハウジング５が接合されている。
コンプレッサホイール２は回転軸７の一端に連結され、タービンホイール３は回転軸７の他端に連結され、これらは一体となり回転運動を行う。回転軸７はコンプレッサハウジング４、軸受ハウジング６及びタービンハウジング５を貫通している。
ここで、軸受ハウジング６は、回転軸７を内部に収容するハウジングを構成するものである。
【００１２】
さらに、軸受ハウジング６の内周面６ａと回転軸７との間には、円筒形状をしたセミ浮動ブッシュであるセミフロートベアリング８が設けられており、回転軸７を回転可能に支持する。
また、軸受ハウジング６は、その内部に潤滑油を供給する供給油路９、及びその内部の余剰な潤滑油を排出する排出油路１１を形成している。
潤滑油供給孔である供給油路９は、軸受ハウジング６の外部と軸受ハウジング６の内周面６ａとを連通し、軸受ハウジング６の内周面６ａ上のセミフロートベアリング８の軸方向中央付近に開口する給油口１０を有する。さらに、供給油路９の中心軸は、回転軸７の中心軸と直交する。よって、供給油路９は、軸受ハウジング６の外周面６ｂから内周面６ａに向かって加工され、直線的に形成される貫通孔である。
排出油路１１は、軸受ハウジング６の内周面６ａと軸受ハウジング６の外部とを連通し、軸受ハウジング６の内周面６ａに開口する排油口１２を有する。
【００１３】
次に、セミフロートベアリング８の構造について、図２及び３を用いて詳細に示す。
セミフロートベアリング８は、軸受ハウジング６と回転軸７との間に設けられる円筒形状の軸受である。セミフロートベアリング８は、軸受ハウジング６の内周面６ａに対向する外周面８ａと、回転軸７の外周面７ａに対向する内周面８ｂとを有している。なお、セミフロートベアリング８の外周面８ａの径は軸受ハウジング６の内周面６ａの径よりわずかに小さく、セミフロートベアリング８の内周面８ｂの径は回転軸７の外周面７ａの径よりわずかに大きくなっている。
また、軸受ハウジング６には、軸受ハウジング６の内周面６ａとセミフロートベアリング８の外周面８ａとに連通する移動制限ピン１３が設けられている。この移動制限ピン１３により、セミフロートベアリング８が軸受ハウジング６に固定され、セミフロートベアリング８は回転方向及び軸方向にその動きが拘束されている。
【００１４】
さらに、セミフロートベアリング８には、潤滑油流通用の油溝及び油路が形成されている。
まず、セミフロートベアリング８の外周面８ａには、その軸方向両端付近の位置に周方向溝である円周油溝１５が２つ形成されている。円周油溝１５は、矩形断面を有し、周方向に沿った環状の溝である。また、２つの円周油溝１５は、給油口１０を挟んで両側の等距離な位置に設けられている。
さらに、セミフロートベアリング８の外周面８ａには、その外周面８ａ上の２つの円周油溝１５と直交且つ連通し、セミフロートベアリング８の軸方向に沿った細長形状の軸方向溝である軸方向油溝１４が１つ形成されている。また、軸方向油溝１４に対して、軸受ハウジング６の内周面６ａに設けられた給油口１０は対向している。
【００１５】
また、２つの円周油溝１５の底面には、円周油溝１５の底面とセミフロートベアリング８の内周面８ｂとを連通する半径方向連通孔である連通孔１６が形成されている。この連通孔１６は１つの円周油溝１５について等間隔に４箇所形成されており、２つの円周油溝１５うちの一方の円周油溝１５における連通孔１６の位相と、他方の円周油溝１５における連通孔１６の位相とは同一となっている。さらに、２つの円周油溝１５のそれぞれにおいて、連通孔１６のうちの１つについては、円周油溝１５と軸方向油溝１４が交差する位置に配置されている。
なお、連通孔１６のそれぞれの断面積は、軸受ハウジング６の供給油路９の断面積より小さくなっている。
【００１６】
次に、この実施の形態に係るターボチャージャの軸受構造の動作について説明する。
図１に示すように、ターボチャージャ１が搭載された図示しないエンジンが運転すると、エンジンのシリンダの排気ポートから、タービンハウジング５内に導入された排気がタービンホイール３を駆動して、タービンホイール３、回転軸７及びコンプレッサホイール２が一体として回転する。タービンホイール３が排気によって駆動される一方で、コンプレッサハウジング４内に導入された吸気はコンプレッサホイール２により圧縮され、シリンダ内に過給される。シリンダ内に過給された吸気はさらに圧縮されて着火され、爆発した後に排気となってタービンハウジング５内のタービンホイール３を駆動する。
【００１７】
図２及び３に示すように、ターボチャージャ１の動作中、ターボチャージャ１の外部にある図示しないオイルポンプにより、ターボチャージャ１に潤滑油が供給される。
ターボチャージャ１に供給された潤滑油は、軸受ハウジング６に形成された供給油路９を介して、軸受ハウジング６の内周面６ａに設けられた給油口１０より、セミフロートベアリング８の外周面８ａ上の軸方向油溝１４に流通する。
軸方向油溝１４に流通した潤滑油は、セミフロートベアリング８の外周面８ａ上に形成された２本の円周油溝１５に流通する。円周油溝１５内に流通した潤滑油は、円周油溝１５底面に形成された連通孔１６を介して、セミフロートベアリング８の内周面８ｂと回転軸７の外周面７ａとの間に流通する。
セミフロートベアリング８の内周面８ｂと回転軸７の外周面７ａとの間において、連通孔１６を介して流通した潤滑油は、セミフロートベアリング８の軸方向両端部側から軸方向中央への方向に流通し、回転軸７の外周面７ａの全周にわたって均一に油膜を形成する。
【００１８】
さらに、円周油溝１５に設けられたそれぞれの連通孔１６の断面積は、軸受ハウジング６の供給油路９の断面積より小さくなっている。そのため、セミフロートベアリング８の外周面８ａ上の軸方向油溝１４に供給された潤滑油が、軸方向油溝１４より溢れ、軸受ハウジング６の内周面６ａとセミフロートベアリング８の外周面８ａとの間に流通し、その間に油膜を形成する。
また、軸受ハウジング６の内周面６ａ内の余剰の潤滑油は、軸受ハウジング６の内周面６ａに設けられた排油口１２より回収され、軸受ハウジング６に形成された排出油路１１よりターボチャージャ１の外部へ排出される。
【００１９】
このように、ターボチャージャ１の軸受構造において、セミフロートベアリング８は、セミフロートベアリング８の外周面８ａに軸方向に沿って細長形状に形成された軸方向油溝１４を１つ有し、セミフロートベアリング８の外周面８ａに周方向に沿って形成された軸方向油溝１４と連通する円周油溝１５を、給油口１０を挟んで両側に１つずつ有し、軸方向油溝１４及び円周油溝１５と連通するとともにセミフロートベアリング８の内周面８ｂと連通する連通孔１６を有する。また、軸受ハウジング６は、軸方向油溝１４と対向する位置で、軸受ハウジング６の内周面６ａに開口する給油口１０を備える供給油路９を有する。
よって、回転軸７の回転中における偏芯の発生、及び回転軸７とセミフロートベアリング８との間における回転方向の相対速度の大きさに関係なく、セミフロートベアリング８の内周面８ｂと回転軸７の外周面７ａとの間に、回転軸７の外周面７ａの全周にわたって均一に油膜を形成させることができる。
さらに、軸受ハウジング６への加工は、容易な形状で加工の量も少ないものとすることが可能な上、軸受ハウジング６の外部からの加工により可能となる手間のかからないものとなる。すなわち、軸受ハウジング６の加工におけるコストを低くすることができる。
【００２０】
上述の実施の形態において、以下のような変形を施すことができる。
実施の形態では、セミフロートベアリング８はその外周面８ａ上に円周油溝１５を２つ有しているが、４つ有する等、２つ以上であってもよい。セミフロートベアリング８が軸方向に長い場合等において、セミフロートベアリング８の内周面８ｂと回転軸７の外周面７ａの間の全域に安定した潤滑油の供給ができる。
また、実施の形態では、セミフロートベアリング８はその外周面８ａ上に、供給油路９に対向した軸方向油溝１４を１つ有していたが、供給油路９に対向する軸方向油溝１４を２つ以上有していてもよい。円周油溝１５における潤滑油需要量の増加により供給油路９の断面積を拡大した場合、供給油路９に対向する軸方向油溝１４の数を増加させることにより、供給油路９よりの供給量の増加した潤滑油を円周油溝１５に供給できる。
さらに、実施の形態では、１つの円周油溝１５は、連通孔１６を等間隔の位置に４つ有していたが、それに限定するものでなく４つ以上であっても、４つ以下であってもよく、それらが等間隔に配置されていなくてもよい。連通孔１６の数及び配置は、回転軸７及びセミフロートベアリング８の形状等により定めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態に係るターボチャージャの軸受構造を示す断面側面図である。
【図２】図１の要部を示す断面側面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  ターボチャージャ、２  コンプレッサホイール、３  タービンホイール、６  軸受ハウジング（ハウジング）、６ａ  軸受ハウジングの内周面、７  回転軸、７ａ  回転軸の外周面、８  セミフロートベアリング（セミ浮動ブッシュ）、８ａ  セミフロートベアリングの外周面、８ｂ  セミフロートベアリングの内周面、９  供給油路（潤滑油供給孔）、１４  軸方向油溝（軸方向溝）、１５  円周油溝（周方向油溝）、１６  連通孔（半径方向連通孔）。
【図１】
2008215086.tif 000003
【図２】
2008215086.tif 000004
【図３】
2008215086.tif 000005