(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボチャージャのコンプレッサとタービンとを連結する回転軸と、該回転軸を囲むハウジングとの間に設けられた軸受装置において、該軸受装置が軸受諸元の異なる２種類の浮動ブッシュ軸受から構成されていると共に、それらの浮動ブッシュ軸受が、外径クリアランスが大で、内径クリアランスが小のコンプレッサ側軸受と、内外径クリアランスが共に小のタービン側軸受から構成さ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】
ターボチャージャのコンプレッサとタービンとを連結する回転軸と、該回転軸を囲むハウジングとの間に設けられた軸受装置において、該軸受装置が軸受諸元の異なる２種類の浮動ブッシュ軸受から構成されていると共に、それらの浮動ブッシュ軸受が、外径幅が小で、内径幅が大のコンプレッサ側軸受と、内外径幅が共に大のタービン側軸受から構成さ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３】
請求項１または２において、軸受諸元の異なる２種類の前記浮動ブッシュ軸受が、いずれもセミフローティングベアリングであ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４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記コンプレッサ側軸受と前記タービン側軸受が一体化さ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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の過給のために使用されるターボチャージャの軸受装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ターボチャージャの軸受装置に関する従来技術として、例えば特開昭５６−１３８４２３号公報に開示されたものが知られている。この従来技術を図３に基づいて説明する。
ターボチャージャのベアリングハウジング７１は浮動ブッシュ軸受７２を介してシャフト７３を回転自在に支承している。また、２つの浮動ブッシュ軸受７２の間には中間スリーブ７４が配設されている。各浮動ブッシュ軸受７２には、ベアリングハウジング７１に穿設されたオイル供給路７５を介して、図示しないオイル供給源から潤滑用オイルが供給される。
【０００３】
従って、浮動ブッシュ軸受７２と高速で回転するシャフト７３との間に形成された数十ミクロンの隙間（内径クリアランス）にオイルが圧送されて、この隙間に油膜が形成されるので、シャフト７３は浮動ブッシュ軸受７２上に浮いた形で回転する。このとき、浮動ブッシュ軸受７２は油膜を介してシャフト７３の回転に引きずられ、シャフト７３の回転数に対して２０〜３０％の回転数でつれ回りをする。また、ベアリングハウジング７１と浮動ブッシュ軸受７２との隙間（外径クリアランス）にも油膜が形成される。
【０００４】
この結果、浮動ブッシュ軸受７２とシャフト７３との摺動面の相対速度が低下し、また油膜によるダンパー効果によりシャフト７３のふれまわりが制振されるので、浮動ブッシュ軸受７２はシャフト７３の高速回転時にも焼付くことがなく、安定して回転を受け持つことができる。
また、２つの浮動ブッシュ軸受７２には、通常軸受諸元がそれぞれ等しいものが使用され、シャフト７３の自励振動を制振するように適合されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
静粛性が求められる自動車エンジン用のターボチャージャにおいては、騒音をより低減することが求められている。しかしながら、図３に示すような構造の浮動ブッシュ軸受においては、オイルホワールなどシャフトの自励振動による騒音を完全に抑えることは難しいので、軸受諸元の最適化等によりこれに対応している。
【０００６】
一般的に、ターボチャージャの浮動ブッシュ軸受には左右（コンプレッサ側とタービン側）同諸元の軸受が用いられる。そして図４に示す各軸受の外径クリアランスを大とすると共に、内径クリアランスを小とする（図５（ａ）参照）か、或いは、外径幅を小とすると共に、内径幅を大とする（図５（ｂ）参照）と、シャフトの自励振動を小さくすることができる。
【０００７】
しかしながら、図５（ａ）のように軸受の外径クリアランスを大とするか、或いは、図５（ｂ）のように外径幅を小とすると、軸受を通過して流れるオイル流量が増加して、排気側へのオイル洩れ量が増加するために白煙が発生するという問題が生じる。
従って、シャフトの自励振動による騒音を低減することと、排気側へのオイル洩れによる白煙発生を防止することとは、両立させることができないという問題がある。
【０００８】
従来技術における上記のような問題に鑑み、本発明においては、ターボチャージャの騒音低減と、排気側へのオイル洩れによる白煙の発生防止を両立させることができるような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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した本発明の技術的課題を解決するために講じた手段は、ハウジングと、該ハウジングに軸受装置を介して回転自在に支承されるシャフトと、該シャフト上に配設され、収容部を形成するスラストブッシュと、前記ハウジングに取り付けられると共に、前記収容部に係合するスラストベアリングと、前記ハウジングの内部に形成され、前記軸受装置及びスラストベアリングへオイルを供給するオイル供給路と、前記シャフトの両端にそれぞれ取り付けられるタービンロータ及びコンプレッサロータとを有するターボチャージャにおいて、
前記軸受装置が、軸受諸元の異なる２種類の浮動ブッシュ軸受から構成されると共に、それらの浮動ブッシュ軸受が、外径クリアランスが大で、内径クリアランスが小の、或いは外径幅が小で、内径幅が大のコンプレッサ側軸受と、内外径クリアランスが共に小の、或いは内外径幅が共に大のタービン側軸受から構成されるようにしたことである。
【００１０】
このように本発明においては、シャフトに作用する半径方向の荷重を支持するために、軸受諸元が相互に異なる２種類の浮動ブッシュ軸受をコンプレッサ側及びタービン側に使い分けることを特徴としているが、これらのコンプレッサ側軸受及びタービン側軸受がそれぞれ別体として設けられることを要件とするものではなく、両者が合体して一体化されていてもよい。また、これら２つの軸受が完全な浮動ブッシュ軸受である必要はなく、一部が固定された所謂セミフローティングベアリングであってもよい。
【００１１】
一般的にターボチャージャの浮動ブッシュ軸受は、コンプレッサ側及びタービン側共に同諸元の軸受が用いられ、軸受諸元により図５（ａ）（ｂ）のような特性を示す。すなわち、外径クリアランスが大で、内径クリアランスが小であるか、或いは外径幅が小で、内径幅が大であるほど、シャフトの自励振動を小さくすることができ、それによって騒音を低減することができるが、外径クリアランスを大きくするか、或いは外径幅を小さくするほど排気側へのオイル洩れ量が増加し、白煙が発生しやすくなる。
【００１２】
しかしながら、シャフトの自励振動の原因の中では、シャフトの重心から遠い位置にあるコンプレッサ側軸受の諸元が支配的であり、排気側へのオイル洩れの原因の中では、排気側であるタービンに近いタービン側軸受の諸元が支配的である。
【００１３】
従って、前述した本発明の解決手段のように、コンプレッサ側の軸受の外径クリアランスを大とすると共に、内径クリアランスを小とするか、或いは外径幅を小とすると共に、内径幅を大とすることにより、シャフトの自励振動を低減させることができ、それに伴って騒音も低減させることができる。また、タービン側軸受の内外径のクリアランスを共に小とするか、或いは内外径の幅を共に大とすることにより、排気側へのオイル洩れ量を低減させることができ、それに伴って白煙の発生を防止することができる。
このようにして、ターボチャージャのシャフトの自励振動による騒音の低減と、排気側へのオイル洩れによる白煙発生防止とを両立させることが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の解決手段を具体化した実施例について、添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示す本発明の実施例としてのターボチャージャ１０において、ハウジング１１は、タービンハウジング１１ａ、ベアリングハウジング１１ｂ及びコンプレッサハウジング１１ｃから構成される。ベアリングハウジング１１ｂ内においては軸受装置１２を介して、シャフト１３が回転自在に支承されている。タービンハウジング１１ａ内において、シャフト１３の一端にはタービンロータ１４が溶接等によって取り付けられている。また、コンプレッサハウジング１１ｃ内においてシャフト１３の他端には、スラストブッシュ１５，１６を挟んで、コンプレッサロータ１７がナット１８により取り付けられている。なお、タービンハウジング１１ａとベアリングハウジング１１ｂとは、カップリング１９により一体化されていると共に、ベアリングハウジング１１ｂとコンプレッサハウジング１１ｃとは、スナップリング２０により一体化されている。
【００１５】
シャフト１３とタービンロータ１４との取付部付近にはオイル洩れ防止機構２１が構成されている。同様に、コンプレッサロータ１７の背面部にはオイル洩れ防止機構２２が構成されている。図２において拡大して示すように、軸受装置１２の一部としてシャフト１３に取り付けられたスプール状のスラストブッシュ１５の収容部２３内には、ベアリングハウジング１１ｂに取り付けられたフォーク状のスラストベアリング２４の内周部が、軸方向に僅かな隙間を残して係合している。なお、スラストベアリング２４には、ベアリングハウジング１１ｂに形成されたオイル供給路２９よりオイルが供給されている。
【００１６】
軸受装置において、円筒状のコンプレッサ側軸受２５及びタービン側軸受２６は、その外周面がベアリングハウジング１１ｂに形成された収容部２７の内壁面との間に僅かな隙間を残して挿入されている。またコンプレッサ側軸受２５及びタービン側軸受２６には、その半径方向に複数個の給油孔（貫通孔）２５ａ，２６ｂが穿設されている。
【００１７】
そして、シャフト１３がコンプレッサ側軸受２５及びタービン側軸受２６の内周面との間に僅かな隙間をもって挿入されている。なお、コンプレッサ側軸受２５及びタービン側軸受２６の軸方向への移動は、スラストブッシュ１５と３個のスナップリング２８によって規制される。
【００１８】
ここで、軸受装置１２の一部を構成するコンプレッサ側軸受２５とタービン側軸受２６はいずれも浮動ブッシュ軸受であるが、それらの軸受諸元は相互に異なっていて、コンプレッサ側軸受２５は外径クリアランスが大で内径クリアランスが小になっているか、或いは外径幅が小で内径幅が大になっていると共に、タービン側軸受２６は内外径クリアランスが共に小になっているか、或いは内外径幅が共に大となっている。
【００１９】
以上のような構成を有する本発明のターボチャージャの軸受装置の実施例における作用について以下詳細に説明する。
エンジンの運転に伴ってオイル供給路２９には図示しないオイル供給源より常時潤滑、冷却用のオイルが圧送されており、スラストベアリング２４の周辺及び軸受装置１２の周辺へ供給されて、各摺動部分に油膜が形成、保持されている。
【００２０】
まず、スラストベアリング２４の周辺においては、スプール形状のスラストブッシュ１５の２つのフランジの内側面と、それらの間に挿入されたスラストベアリング２４の側面との間に油膜が形成、保持される。シャフト１３が高速で回転する際には、その軸方向及び半径方向にそれぞれ微小な振幅で振動をするが、上記油膜のスクイズ膜効果（オイルによるダンパー効果）によりシャフト１３の軸方向振動が低減されるので、ベアリングハウジング１１ｂへの軸方向振動の伝達量は非常に小さいレベルに抑えられる。
【００２１】
一方、シャフト１３と軸受２５，２６との間、及び軸受２５，２６とベアリングハウジング１１ｂとの間にはそれぞれ２枚の油膜が形成、保持される。従って、上記２枚の油膜によるダンパー効果により、シャフト１３の振れまわりが制振される。さらに、自励振動には、シャフト１３の重心から遠いコンプレッサ側軸受２５の諸元が支配的であるため、外径クリアランスが大で、内径クリアランスが小であるか、或いは外径幅が小で、内径幅が大のコンプレッサ側軸受２５により、シャフト１３の振れまわりが十分に制振されるため、シャフト１３の半径方向振動の、ベアリングハウジング１１ｂへの伝達量は非常に小さいレベルに抑えられる結果、騒音の発生量を低減させることができる。
【００２２】
また、排気側へのオイル洩れには、排気側であるタービン側に近いタービン側軸受２６の諸元が支配的であるため、内外径クリアランスが共に小であるか、或いは内外径幅が共に大となっているタービン側軸受２６により、タービン側軸受２６付近のオイル流量を低減させることができるために、排気側へのオイル洩れ量が低減されて、白煙の発生を防止することができる。
【００２３】
以上の作用により、ターボチャージャのシャフトの自励振動による騒音の低減と、排気側へのオイル洩れによる白煙発生防止の両立が可能となる。
なお、本発明の実施例としてのターボチャージャの軸受装置１２においては、半径方向の荷重を支持する左右の軸受２５，２６が相互に別体の浮動ブッシュ軸受である場合について説明したが、これらを左右の軸受２５，２６が一体となった単体の浮動ブッシュ軸受によって置きかえるか、或いは軸受２５，２６にハウジング側のピン等によって回り止め（公転のみを許す自転止め）を施した所謂「半浮動ブッシュ軸受」に置きかえてもよい。それらの場合にも前述の実施例と同様な効果が得られることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例としてのターボチャージャの軸受装置を示す縦断面図である。
【図２】図１における要部の拡大断面図である。
【図３】従来技術によるターボチャージャの軸受装置を示す要部の拡大断面図である。
【図４】浮動ブッシュ軸受の軸受諸元を示す断面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）ともに、軸受諸元と振動、騒音、オイル洩れによる白煙発生との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
１０…ターボチャージャ
１１…ハウジング
１１ａ…タービンハウジング
１１ｂ…ベアリングハウジング
１１ｃ…コンプレッサハウジング
１２…軸受装置
１３…シャフト
１４…タービンロータ
１５，１６…スラストブッシュ
１７…コンプレッサロータ
１８…ナット
１９…カップリング
２０…スナップリング
２１，２２…オイル洩れ防止機構
２３…収容部
２４…スラストベアリング
２５…コンプレッサ側浮動ブッシュ軸受
２６…タービン側浮動ブッシュ軸受
２５ａ，２６ａ…給油孔（貫通孔）
２７…収容部
２８…スナップリング
２９…オイル供給路
【図１】
0004386563.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0004386563.tif 000005
【図５】
0004386563.tif 000006