(57)【要約】【課題】  構造を簡略化しつつ部品点数を少なくして、製造コストを抑制できるターボチャージャ軸受装置を提供する。【解決手段】  ターボチャージャＴの回転軸３１をハウジングＨ内で回転自在に支持するターボチャージャ用軸受装置１において、内輪軌道２ａが形成されたほぼ円筒状の内輪２の両端部に、外輪軌道３ａ，４ａが形成された一対の外輪３、４等を設けて２つの軸受Ａ，Ａを構成し、このうち一方の外輪３の外側にのみ軸受に予圧を付与するばねを装着する。【選択図】      図１
2005172099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボチャージャの回転軸をハウジング内で回転自在に支持するターボチャージャ用軸受装置であって、
前記回転軸の外周面に嵌合し、両端部近傍の外周面に内輪軌道が形成されたほぼ円筒状の内輪と、
前記ハウジングに取り付けられ、内周面に前記内輪軌道に対向する外輪軌道が形成されかつ互いに軸方向内側端部を対向させて配置された一対の外輪と、
前記内輪の各内輪軌道と、各外輪の外輪軌道との間に転動自在に配置される複数の転動体と、
一方の前記外輪が軸方向外側に移動することを規制する前記ハウジングのストッパ部と、
他方の前記外輪の軸方向外側端部とこれに対向する前記ハウジングのばね受け部との間に装着され、当該外輪を付勢して軸受に予圧を付与するばねと、が備えられてい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】
前記外輪の軸方向外側端部の外周側に、環状に切り欠かれた段差部が形成され、この段差部に前記ばねの一端が固定されている請求項１に記載のターボチャージャの軸受装置。
【請求項３】
前記内輪の内周面に、軸方向の所要範囲で回転軸との間に隙間を構成する凹部が形成されている請求項１または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、自動車のターボチャージャの回転軸を回転自在に支持する軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、省燃費、低排出ガスの自動車が求められており、ターボチャージャを搭載する自動車が増加している。このターボチャージャをハウジング内で回転自在に支持するために転がり軸受（以下軸受という）が使用されている。このような軸受の使用環境は、超高回転、超高加減速、超高温と非常に過酷であり、なおかつ高い回転精度が必要である。そのためには、軸受に適正な予圧を付与することが不可欠である。そのため、軸受に定圧予圧を付与することが適している。その定圧予圧を付与するために、外輪と内輪をそれぞれ備えた軸受２個の間に予圧を付与するためのばねとこれに要する２種類のスリーブを組み込んだものが既に提案されている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平１０−１９０４５号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のターボチャージャ用軸受装置では構造が複雑であることと、部品点数が多いことにより、組み立て工数が多くなりさらに部品コストもかかることから、製造コストが高くなっていた。
本発明は、このような実情に鑑み、構造を簡略化しつつ部品点数を少なくして、製造コストを抑制したターボチャージャの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】
【０００４】
本発明は上記目的を達成するために次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明は、ターボチャージャの回転軸をハウジング内で回転自在に支持するターボチャージャ用軸受装置であって、前記回転軸の外周面に嵌合し、両端部近傍の外周面に内輪軌道が形成されたほぼ円筒状の内輪と、前記ハウジングに取り付けられ、内周面に前記内輪軌道に対向する外輪軌道が形成されかつ互いに軸方向内側端部を対向させて配置された一対の外輪と、前記内輪の各内輪軌道と、各外輪の外輪軌道との間に転動自在に配置される複数の転動体と、一方の前記外輪が軸方向外側に移動することを規制する前記ハウジングのストッパ部と、他方の前記外輪の軸方向外側端部とこれに対向する前記ハウジングのばね受け部との間に装着され、当該外輪を付勢して軸受に予圧を付与するばねと、が備えられていることを特徴とするものである。
【０００５】
上記ターボチャージャ用軸受装置によれば、１つの内輪に２つの外輪などを取り付け、一方の外輪の外側にのみ予圧を付与するばねを装着することで、転動体及び内輪を介して他方の外輪にも予圧を付与することができる。このようにして、ばねを外輪間の空間から排除し、スペーサを省略できるようにしたので、簡略化されかつ部品点数の少ない構造となる。
また、上記ターボチャージャ軸受装置において、前記外輪の軸方向外側端部の外周側に、環状に切り欠かれた段差部が形成され、この段差部に前記ばねの一端が固定されていることが好ましい。これにより、外輪の外側に装着されるばねの外輪からの脱落を防止することができる。
さらに、上記ターボチャージャ軸受装置において、前記内輪の内周面に、軸方向の所要範囲で回転軸との間に隙間を構成する凹部が形成されていることが好ましい。この場合、回転軸と内輪との接触面積を小さくして回転軸への内輪の圧入力を小さくでき、圧入の際の回転軸の圧痕発生を防止できる。この際、圧入力が圧痕発生荷重よりも小さくなるように内輪の内径と回転軸の外径を調製する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、２つの軸受の内輪を一部材とするとともに、ばねを外へ出して一方の軸受の外側から予圧を付与するようにしたので、構造を簡略化しつつ部品点数を少なくして、製造コストを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明にかかるターボチャージャ軸受装置１の一実施形態を示す断面図である。図２は、その平面図である。図３は、ハウジングＨ内でターボチャージャ軸受装置１が組み込まれたターボチャージャＴの概略構成を示している。このターボチャージャＴは、排気流路３０を流通する排気により、回転軸３１の一端（図３の右側）に固定したタービン３２を回転させる。回転軸３１の回転は、当該回転軸３１の他端（図３の左側）に固定されたインペラ３３に伝わり、このインペラ３３により吸気流路内３４で吸引された空気が圧縮される。これにより、ガソリン、軽油等の燃料とともに圧縮された空気がエンジンのシリンダ室内に送り込まれる。このようなターボチャージャＴの回転軸３１は、数万〜十数万回／分もの高速で回転し、しかもエンジンの運転状況に応じて回転速度が頻繁に変化する。そのため、回転損失を低減すべくハウジングＨ内に組み込まれたターボチャージャ軸受装置１によって、回転軸３１をハウジングＨに対し小さな回転抵抗で支持している。
【０００８】
このターボチャージャ軸受装置１は、一端にはタービン３２が、他端にはインペラ３３が取り付けられている回転軸３１をハウジングＨに対して回転自在に支持するものである。ターボチャージャ軸受装置１は、図１及び図２に示すように、内輪２と、一対の外輪３、４（第一の外輪３、第二の外輪４）と、両者の間の環状空間に転動自在に配置される複数の転動体５と、これら転動体５を保持するための保持器１１とにより構成されるアンギュラ軸受（以下軸受という）Ａ，Ａと、当該軸受Ａ，Ａに予圧を付与するばね６とを備えている。図１に示すように、ターボチャージャ軸受装置１は、ハウジングＨに取り付けられたストッパ部材としての板材３５に第二の外輪４の右側（図１において以下右側、反対側を左側という）端部を当接させて、さらに円筒状のスペーサー３６を内輪２の左側端部に当接させるとともに、第一の外輪３の軸方向外側（左側）端部３ｅと、これに対向するハウジングＨのばね受け部Ｈ１との間に形成される空間３７には軸受に予圧を付与するばね６が装着されているものである。
【０００９】
ターボチャージャ軸受装置１の前記各構成部材をさらに詳細に説明する。ターボチャージャ軸受装置１は、１つの円筒状の内輪２に２つの外輪３，４を取り付けることで、２つの軸受Ａ，Ａを含む軸受ユニットとして構成されたものである。
内輪２は回転軸３１の軸方向（以下軸方向という）を長手方向とするほぼ円筒状に形成されており、その両端部の外周面には所定の曲率半径を有するアンギュラ型の内輪軌道２ａが形成されている。内輪２は、各内輪軌道２ａから軸方向外側に延設される各内輪延設部２ｂと、各内輪軌道２ａから内側へ延設される円筒部２ｃとを有する。各内輪軌道２ａの軸線は外方に向けられている。また、円筒部２ｃは、各内輪延設部２ｂよりも若干厚肉となっている。内輪２の内周面には、軸方向長さのほぼ五分の三にわたる範囲で回転軸との間に隙間を構成する凹部７が形成されている。
【００１０】
この内輪２は、例えば、冷間圧延鋼板などの鋼板を深絞り加工して所定の曲率半径となるように内輪軌道２ａを形成した後、浸炭焼入れ、高周波焼入れなどを含む熱処理を行うことにより製造することができる。
一対の外輪３，４は互いに軸方向内側端部３ｆ、４ｆを対向させて設けられている。このうち左側の第一の外輪３は、内輪２の左側の端部よりも軸方向外側へ少しずれたところから当該内輪２の軸方向中央部にわたる幅で形成され、第二の外輪４は、内輪２の軸方向中央部から内輪２の右側の端部にわたる幅で形成されている。第一の外輪３、第二の外輪４は、内輪２の内輪軌道２ａと対向し所定の曲率半径を有するアンギュラ型の外輪軌道３ａ、４ａと、その外輪軌道３ａ，４ａから軸方向外側に延設される外輪延設部３ｂ、４ｂと、当該外輪軌道３ａ、４ａから内側へ延設される外輪円筒部３ｃ，４ｃとを有している。この外輪円筒部３ｃ，４ｃは、外輪延設部３ｂ，４ｂよりも若干薄肉となっている。また、第一の外輪３と第二の外輪４とが互いに対向して近接する部分に、切り欠き状の係合部８、８が形成されている。この係合部８、８は、後述のピン部材３８に係合できる寸法で形成され、第一の外輪３の係合部８と第二の外輪４の係合部８が合わさった部分に、ハウジングＨに設けられたピン部材３８が係合する。なお、係合部８の形状は、角張った形状に限られるものではなく半円柱状としてもよい。要するにピン部材３８に係合できる形状であればよい。
【００１１】
外輪３，４の軸方向の中央部にはテーパー面９が形成され、このテーパー面９の中途部から、斜め外側に向かい外輪３，４の内周面に所要径を有する油孔１０が貫通形成されている。そして、油孔１０の内周面への貫通出口が内輪軌道２ａの近傍となっている。
第一の外輪３の左側には環状に切り欠かれた段差部３ｄが形成されており、この部分にばね６を若干拡径するようにして装着することで、当該ばね６の右端が第一の外輪３に固定され自然にははずれないようになっている。段差部３ｄは、第一の外輪３の端部近傍の外周面から径方向内側へ少し入り込み、そこから左側へ直角に折れるようにして形成されている。外輪３、４は、例えば、冷間圧延鋼板などの鋼板を深絞り加工して所定の曲率半径となるように外輪軌道３ａ，４ａを形成した後、浸炭焼入れ、高周波焼入れなどを含む熱処理を行うことにより製造することができる。
【００１２】
複数の転動体５は、所定の球径で外輪３、４の外輪軌道３ａ，４ａと内輪２の内輪軌道２ａの間に形成される環状空間に転動自在に、保持器１１によって所定の間隔に配置されている。なお、これら転動体５は、ステンレス等、各種の鋼材を素材として製作されるものである。保持器１１は、前記複数の転動体５を部分的に囲んでいる。なお、この保持器１１は使用用途により異なるが、鋼材の他、ポリアミド等の各種の樹脂を素材として製作される。保持器１１の形式としては、波型やもみ抜き型など任意である。
前述の空間３７に装着されたばね６は、所定のばね定数を有するコイルばねであり、第一の外輪３を右側に付勢し、これにより当該軸受に予圧を付与する。また、この付勢力は内輪２及び右側の転動体５を介して第２の外輪４に伝わり、これを右側に押す力となるが、ハウジングＨに固定されている板材３５により移動を規制され、その反力を受けることにより結果的に左側の軸受と同じ予圧が右側の軸受にも付与される。
【００１３】
ターボチャージャ軸受装置１を組み立てる手順としては、まず、内輪２を準備し、この内輪２に第一の外輪３及び第二の外輪４を組む。そして、第一の外輪３の左側にばね６を装着する。ハウジングＨ内の所定箇所に配設されたターボチャージャ軸受装置１は、内輪２の左側端部にスペーサー３６が当接され、さらに第２の外輪４の右側端部に板材３５が当接される。その後、外輪３，４の係合部８で形成された空間にハウジングＨのほぼ中央部に設けられた所要寸法を有するピン部材３８を係合する。このピン部材３８が係合部８に係合することによってターボチャージャ軸受装置１がハウジングＨに固定及び位置決めされ、それと同時に回転及び左右方向への移動が規制される。
【００１４】
このようなターボチャージャ軸受装置１は、１つの内輪２に２つの外輪３、４などを取り付け、一方の外輪３の外側にのみ予圧を付与するばね６を装着するだけの簡略化された構造を有しかつ部品点数の少ない、２つの軸受Ａ，Ａを含む軸受ユニットとして構成されている。そのため、ターボチャージャ軸受装置１を低コストで製造することができる。さらに、一体化された軸受Ａ，ＡをハウジングＨに挿嵌し、空間３７に１つのばね６を装着するだけでよく、非常に簡単に短時間で組み込むことができるためターボチャージャＴの製造コストも抑制できる。また、係合部８とピン部材３８が係合することで、ハウジングＨに対して外輪３，４の相対回転が規制される。また、第一の外輪３の外側に環状に切り欠かかれた段差部３ｄにばね６の端部をはめ入れているので、第一の外輪３からのばね６の脱落を防止できる。
【００１５】
また、内輪２の内周面には回転軸３１との間に隙間を構成する凹部７が形成されているので、回転軸３１への圧入力を小さくできる。そのため、圧入の際の回転軸３１の圧痕発生を防止でき、当該回転軸３１を傷つけない。この際、圧入力が圧痕発生荷重よりも小さくなるように内輪２の内径と回転軸３１の外径を調製する。
また油孔１０が内輪軌道２ａの近傍に配置されているので、良好な潤滑効果を得ることができる。さらに、外輪３，４とハウジングＨが係合部８で位置決めされるので、ハウジングＨの給油通路３９と外輪３，４の油孔１０の位置がずれない。なお、ハウジングＨには給油通路３９が設けられており、軸受Ａ，Ａを冷却及び潤滑自在としている。即ち、ターボチャージャＴを装着したエンジンの運転時に潤滑油は、上記給油通路３９の上流端に設けたフィルタにより異物を除去されて、ハウジングＨの内周面と外輪３、４の外周面との間に設けた円環状の隙間空間に送り込まれる。尚、この隙間空間は、ハウジングＨと外輪３、４を隙間嵌にする事により設けている。そして、この隙間空間を潤滑油で満たす事により、外輪３、４の外周面とハウジングＨの内周面との間に全周に亙って油膜（オイルフィルム）を形成し、これらハウジングＨやアンギュラ軸受Ａ，Ａを冷却すると共に、回転軸３１の回転に基づく振動を減衰するオイルフィルムダンパを構成している。そして、隙間空間に送り込まれた潤滑油の一部は油孔１０を通り、内輪２の外周面に向け、径方向外方から斜めに噴出し、アンギュラ軸受Ａ，Ａを冷却及び潤滑（オイルジェット潤滑）する。
【００１６】
なお、本発明は、前記した各実施例の形態に限定されるものではない。
例えば、外輪３，４の形状や係合部８、段差部３ｄの寸法を変更してもよく、内輪２の内周面に形成された凹部７を狭めたり、区切るようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明にかかるターボチャージャ軸受装置の第一実施形態を示す断面図である。
【図２】同平面図である。
【図３】ターボチャージャ軸受装置が組み込まれたターボチャージャの概略構成を示す断面図である
【符号の説明】
【００１８】
１      ターボチャージャ軸受装置
２      内輪
３      第一の外輪
３ｄ    段差部
４      第二の外輪
６      ばね
７      凹部
８      係合部
９      油孔
３１    回転軸
３２    タービン
３３    インペラ
３５    板材
３６    スペーサー
３７    空間
３８    ピン部材
【図１】
2005172099.tif 000003
【図２】
2005172099.tif 000004
【図３】
2005172099.tif 000005