(57)【要約】【課題】軸受構造の軸方向に沿った全長の短いターボ機械を提供すること。【解決手段】ターボ機械は、ハウジングに内包されたモータと、モータによって回転するシャフト１５と、シャフト１５を回転可能に支持するためハウジングに設けられたシールプレート側軸受及びリアプレート側軸受１７と、を有する。また、ターボ機械は、リアプレート側軸受１７に対し、シャフト１５の軸方向に沿う荷重を予め加える予圧ばね２１を有する。ターボ機械において、予圧ばね２１は、予圧ばね２１の軸方向に沿った一部がリアプレート側軸受１７の外輪１７Ｂの外周面２６を覆うように配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに内包されたモータと、
前記モータによって回転するシャフトと、
前記シャフトを回転可能に支持するため前記ハウジングに設けられた軸受と、
前記軸受に対し、前記シャフトの軸方向に沿う荷重を予め加える予圧ばねと、を有するターボ機械において、
前記予圧ばねは、該予圧ばねの軸方向に沿った少なくとも一部が前記軸受の外輪の外周面を覆うように配置されていることを特徴とするターボ機械。
【請求項２】
前記外輪の外周面よりも外側に、前記予圧ばねの軸方向の端部が当接し、該予圧ばねによる荷重を前記外輪に伝える当接部を有する請求項１に記載のターボ機械。
【請求項３】
前記当接部の外周面から突出した凸部と、
前記ハウジング内に、前記当接部からの前記凸部の突出方向において前記凸部の外側に位置し、前記凸部が挿通する凹部と、
を有する請求項２に記載のターボ機械。
【請求項４】
前記当接部は、前記軸受の外輪に一体形成されている請求項２または請求項３に記載のターボ機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予圧ばねを有するターボ機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７に示すように、ターボ機械は、例えば、ハウジングのリアプレート８０側に設置される軸受８１の外周面８２がスリーブ８３に嵌め合っており、さらに軸受８１はシャフト８４と嵌め合っている。このとき、スリーブ８３内に設けられた予圧ばね８５は、一端をリアプレート８０に当接させた状態でワッシャー８６等を介して軸受８１の外輪に対し、シャフト８４の軸方向に沿った荷重をかけている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−５２５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ターボ機械は主に車両に搭載されるものであり、搭載性を向上させるためにシャフト軸方向への小型化が望まれている。
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、軸受構造の軸方向に沿った全長の短いターボ機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するターボ機械は、ハウジングに内包されたモータと、前記モータによって回転するシャフトと、前記シャフトを回転可能に支持するため前記ハウジングに設けられた軸受と、前記軸受に対し、前記シャフトの軸方向に沿う荷重を予め加える予圧ばねと、を有するターボ機械において、前記予圧ばねは、該予圧ばねの軸方向に沿った少なくとも一部が前記軸受の外輪の外周面を覆うように配置されている。
【０００６】
これによれば、予圧ばねは軸受の外輪の軸方向一端に対し、予圧ばねの軸方向一端が当接するように外輪と予圧ばねを直列に並べることなく荷重を加えることができる。
上記ターボ機械は、前記外輪の外周面よりも外側に、前記予圧ばねの軸方向の端部が当接し、該予圧ばねによる荷重を前記外輪に伝える当接部を有する。これによれば、予圧ばねを外輪の外周側に配置した形態であっても、予圧ばねによる荷重を、当接部を介して外輪に伝えることができる。
【０００７】
上記ターボ機械は、前記当接部の外周面から突出した凸部と、前記ハウジング内に、前記当接部からの前記凸部の突出方向において前記凸部の外側に位置し、前記凸部が挿通する凹部と、を有する。これによれば、当接部は、当接部に設けられた凸部が凹部に挿入されることより自転することが抑制され、当接部を介して外輪が自転することが抑制される。
【０００８】
上記ターボ機械において、前記当接部は、前記軸受の外輪に一体形成されている。これによれば、軸受構造における部材の数を抑制できる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、軸受構造の軸方向に沿った全長を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ターボ機械の全体を示した部分断面図。
【図２】ターボ機械のスリーブ部分を拡大して示した断面図。
【図３】ターボ機械のスリーブ内の構成部材を示した分解斜視図。
【図４】ターボ機械における軸受構造の別例を拡大して示した断面図。
【図５】ターボ機械における軸受構造の別例を拡大して示した断面図。
【図６】ターボ機械における軸受構造分の別例を拡大して示した断面図。
【図７】従来のターボ機械のスリーブ部分を拡大して示した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、ターボ機械を具体化した実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
図１に示すように、ターボ機械はハウジング１０を備える。ターボ機械は、ハウジング１０におけるモータハウジング１１の内部にモータ１２を有している。モータハウジング１１はシールプレート１３とリアプレート１４に挟まれるように固定されている。モータハウジング１１のシールプレート１３側にはシールプレート側軸受１６が設けられ、リアプレート１４側にはリアプレート側軸受１７が設けられている。モータ１２のシャフト１５は、シールプレート側軸受１６とリアプレート側軸受１７とに回転可能に支持されている。シャフト１５のシールプレート側の一端にはインペラ１８が取り付けられている。さらに、リアプレート側軸受１７は、モータハウジング１１のリアプレート１４側に設けられたスリーブ１９の内部に収納されている。このスリーブ１９は、モータハウジング１１のリアプレート１４側に設けられた開口部２０に備わっている。
【００１２】
図２にしたがって、リアプレート側軸受１７を含む軸受構造について詳細に説明する。
スリーブ１９の内部には予圧ばね２１と、予圧ばね２１の軸方向一端が当接する軸受保持具２２が収納され、予圧ばね２１の軸方向他端は、リアプレート１４の内面に当接している。スリーブ１９は円筒状であり、リアプレート１４側の一端に係合部２３を有するとともに、他端は開口している。係合部２３は、スリーブ１９の外周面から径方向に沿って外に広がるフランジ状の部位である。また、モータハウジング１１のリアプレート１４側の端面には、係合部２３と係合する係合部１１ａが設けられている。係合部１１ａは、モータハウジング１１のリアプレート１４側の端面において、開口部２０を囲むように窪んでいる。スリーブ１９の他端には、シャフト１５が挿通されるシャフト孔２５が設けられている。シャフト孔２５に挿通されたシャフト１５は、スリーブ１９内に収納されたリアプレート側軸受１７によって回転可能に支持されている。さらに、リアプレート側軸受１７は内輪１７Ａと外輪１７Ｂを有しており、内輪１７Ａと外輪１７Ｂの間に転動体１７Ｃを有している。外輪１７Ｂの外周面２６には軸受保持具２２が嵌め合わされている。
【００１３】
軸受保持具２２は、軸受保持具２２のモータ１２側の端面に第１ステップ２７を有している。この第１ステップ２７は、軸受保持具２２の外周面３１から径方向に沿って外に広がる円板状の部位である。また第１ステップ２７は、その外周面が当接周面２８であり、当接周面２８はスリーブ１９の内周面２９と嵌め合っている。第１ステップ２７のモータ１２側の端面は外輪１７Ｂのモータ１２側の端面とほぼ面一になっている。また、第１ステップ２７におけるリアプレート１４に対向している面は平面を成しており、この面が予圧ばね２１の軸方向一端と当接する当接部Ｔである。よって、本実施形態において、当接部Ｔは、外輪１７Ｂの外周面２６よりも外側に配置された軸受保持具２２の第１ステップ２７に設けられている。そして、当接部Ｔには、予圧ばね２１の軸方向の端部としての一端が当接し、該予圧ばね２１による荷重を、軸受保持具２２を介して外輪１７Ｂに伝えている。
【００１４】
一方で、軸受保持具２２は、リアプレート１４側の端面に第２ステップ３０を有している。この第２ステップ３０は軸受保持具２２の内周面から径方向に沿って軸受保持具２２の中心軸に向けて延長している。第２ステップ３０のモータ１２に対向する端面は、外輪１７Ｂの軸方向一端と当接しており、内輪１７Ａとは接触していない。
【００１５】
予圧ばね２１は、外輪１７Ｂに対しシャフト１５の軸方向に沿った荷重を予め加える。また、予圧ばね２１は、外輪１７Ｂの外周面２６を覆うように配置されている。より好ましくは、予圧ばね２１は、予圧ばね２１の内周縁で軸受保持具２２の外周面３１と接触するとともに、予圧ばね２１の外周縁でスリーブ１９の内周面２９に接触する。
【００１６】
図３に示すように、軸受保持具２２の第１ステップ２７は、第１ステップ２７の当接周面２８から径方向に沿って外に突出して設けられた凸部３２を有している。すなわち、第１ステップ２７は、当接部である当接周面２８から突出した凸部３２を備える。凸部３２は、第１ステップ２７の径方向に対向して２箇所に設けられている。スリーブ１９は、第１ステップ２７に設けられた凸部３２が挿通された凹部３３を有している。ここで、スリーブ１９は、ハウジング１０におけるモータハウジング１１内に設けられていることから、このスリーブ１９に設けられた凹部３３もハウジング１０内に設けられていることになる。この凹部３３は、当接周面２８からの凸部３２の突出方向において、該凸部３２の外側に位置している。凹部３３は、スリーブ１９の係合部２３からシャフト孔２５のわずかに手前に至るまでの長さで設けられ、凸部３２の位置を保持している。本実施形態において、リアプレート側軸受１７を含む軸受構造は、スリーブ１９と、リアプレート側軸受１７と、軸受保持具２２と、予圧ばね２１と、から構成されている。
【００１７】
ところで、軸受保持具２２における第２ステップ３０は当接部Ｔと一体の剛体である。したがって、予圧ばね２１から軸受保持具２２に荷重が加わると、第２ステップ３０も同じ方向に力を受ける。第２ステップ３０のモータ１２側の面は外輪１７Ｂと当接しているため、外輪１７Ｂにもシャフト１５の軸方向に沿った荷重が加わる。外輪１７Ｂに加わった荷重は転動体１７Ｃ、内輪１７Ａ、シャフト１５を介してシールプレート側軸受１６に伝達される。
【００１８】
また、図２に示されるように、予圧ばね２１は外輪１７Ｂの外周面２６のほとんどを覆うように配置されている。したがって本実施形態のターボ機械は、外輪１７Ｂの軸方向一端に対し、予圧ばね２１の軸方向一端が当接するように外輪１７Ｂと予圧ばね２１を直列に並べる場合よりも、予圧ばね２１が外輪１７Ｂを覆った分だけ、シャフト１５の軸方向に沿った軸受構造の軸方向に沿った全長が短くなる。
【００１９】
以上詳述した本実施形態によれば以下の効果を奏する。
（１）予圧ばね２１が軸方向に外輪１７Ｂの外周面を覆っている距離分だけ、リアプレート側軸受１７を含む軸受構造の全長が短くなる。このため、この軸受構造を備えたターボ機械の体格が、シャフト１５の軸方向へ小型化され、ターボ機械の車両への搭載性が向上する。
【００２０】
（２）予圧ばね２１の内周縁は軸受保持具２２の外周面３１と接触し、予圧ばね２１の外周縁はスリーブ１９の内周面２９に接触している。このため、軸受保持具２２が、シャフト１５の軸方向に対し直交する方向へぐらつくことを抑えることができる。
【００２１】
（３）当接部Ｔを外輪１７Ｂの外周面２６より外側に設けたことで、予圧ばね２１を外輪１７Ｂの外周側に配置した構成であっても、当接部Ｔを介して外輪１７Ｂに荷重を安定して加えることができる。
【００２２】
（４）軸受保持具２２が有する第１ステップ２７には凸部３２が備わっており、凸部３２はスリーブ１９の凹部３３に挿通されている。そのため、シャフト１５が回転しても、第１ステップ２７を介して軸受保持具２２が自転することを抑制することができ、軸受保持具２２が嵌め合わされた外輪１７Ｂが自転することも抑制できる。
【００２３】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。ここで、上記実施形態と共通する構成については上記実施形態の説明を援用し、符号を共通して用いる。
○図４に示すように、軸受保持具は外輪１７Ｂの外周面２６と圧入により嵌め合うリング４０であり、リング４０のモータ１２に対向する端面は外輪１７Ｂのモータ１２に対向する端面とほぼ面一としている。また、リング４０はスリーブ１９の内周面２９に接する当接周面４１を有し、スリーブ１９と嵌め合っている。リング４０のリアプレート１４に対向する端面は、予圧ばね２１の軸方向一端と当接する当接部Ｓである。また、リング４０の当接周面４１にはリング４０の径方向に沿って外へ突出する１箇所以上の凸部（図示せず）が設けられており、スリーブ１９に設けられた凹部（図示せず）と嵌め合っている。リング４０の厚みは、当接部Ｓのリアプレート１４に対向する端面を径方向に沿って延長してできる仮想面４２よりもリアプレート１４側に転動体１７Ｃがあるように設定される。ここで、リング４０の径方向に平行な端面間の距離をリング厚みと定義する。
【００２４】
この構成によれば、予圧ばね２１は当接部Ｓをモータ１２側に向かって荷重を加えるから、上記実施形態の（１）、（２）、（３）、（４）と同様の効果を奏する。
また、上記のようにリング４０の厚みを設定することで、リアプレート側軸受１７の転動体１７Ｃに対し、予圧ばね２１の径方向に沿って加わる負荷を抑制できる。
【００２５】
○図５に示すように、当接部Ｕを有するステップ５０を外輪５１に一体形成してもよい。ステップ５０は外輪５１の軸方向一端側の外周面から径方向に沿った外向きに突出した円板状である。また、ステップ５０において、リアプレート１４に対向する端面は、予圧ばね２１の軸方向一端と当接する当接部Ｕである。予圧ばね２１は外輪５１の外周面を覆うように設けられ、当接部Ｕに荷重を加えている。ステップ５０は、径方向に沿って外に突出した凸部（図示せず）を有し、スリーブ１９に設けられた凹部（図示せず）に挿入されている。なお、このステップ５０は軸受製造時に例えば鍛造等によって形成される。以上の構成により、上記実施形態の（１）、（３）と同様の作用効果を奏する。また、製造過程で外輪５１に当接部Ｕを一体に製造することができ、当接部を他部品で設ける場合と比べると、軸受構造における部品点数を抑制できる。また、シャフト１５が回転しても、外輪５１が自転することも抑制できる。
【００２６】
○図６に示すように、外輪６０には予圧ばね２１が収納できるばね溝６１が設けられていてもよい。ばね溝６１はリアプレート１４に対向し開口している。また、外輪６０の外周面６２はスリーブ１９の内周面２９と嵌め合っている。予圧ばね２１は、ばね溝６１に収納された状態でばね溝６１の内底面に当接し、外輪６０に荷重を加えている。よって、ばね溝６１の内底面が当接部となる。この構成により、上記実施形態の（１）と同様の作用効果を奏する。さらに、外輪６０の外周面６２とスリーブ１９の内周面２９が広い面積で接して嵌め合っているため安定性がよい。
【００２７】
○凸部３２は第１ステップ２７の径方向に対向して２箇所設けているが、１箇所以上設けられていれば何箇所設けてもよい。
○当接部Ｔは曲面を成していてもよい。
【００２８】
○予圧ばねは、コイルばねでなくてもよい。例えば板ばねを用いてもよい。このようにすると、ターボ機械の体格が、シャフトの軸方向へさらに小型化される。
○予圧ばねの軸方向に沿った全体が外輪の外周面を覆っていてもよい。例えば、リアプレートに予圧ばねの形状に沿った凸部を外輪の外周を覆うように形成する。このようにすれば、予圧ばねの全長を短くすることができる。
【００２９】
○外輪の外周を予圧ばねの内周に圧入して、外輪に荷重を加えられるようにしてもよい。このようにすれば、簡単な構成で、ターボ機械の体格が、シャフト軸方向へさらに小型化される。
【符号の説明】
【００３０】
１０…ハウジング、１２…モータ、１５…シャフト、１７…軸受としてのリアプレート側軸受、１７Ｂ，５１，６０…外輪、２１…予圧ばね、Ｓ，Ｔ，Ｕ…当接部、２６…外周面、３２…凸部、３３…凹部。
【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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【図７】
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