(57)【要約】【課題】  タービンホイール側の転がり軸受の温度上昇を抑制することにより、転がり軸受に耐熱性鋼材以外の安価な材料を使用することができるとともに、ターボチャージャの回転軸の回転精度の低下を抑えることができるターボチャージャ用軸受装置を提供する。【解決手段】  タービンホイール３２の回転軸３１を支持する一対のアンギュラ玉軸受Ａ，Ｂを備え、各アンギュラ玉軸受Ａ，Ｂの内輪２間に内輪間座６を介在している。この内輪間座６の少なくともタービンホイール３２側の外周部に、回転軸３１の放熱を促進させるための環状の凹凸部８を形成した。【選択図】      図１
2009203812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端にタービンホイールが設けられ他端にコンプレッサインペラが設けられた回転軸を、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された内輪と、前記ハウジングに取り付けられ、前記内輪と同心に配置された外輪と、前記内輪と外輪との間に転動自在に配置された複数の転動体とを有する少なくとも一対の転がり軸受と、
前記転がり軸受の各内輪間に配置され、前記回転軸の外周面に嵌合された内輪間座とを備え、
前記内輪間座は、前記タービンホイール側の外周に、前記回転軸の放熱を促進させる環状の凹凸部を有していることを特徴とするターボチャージャ用軸受装置。
【請求項２】
前記内輪間座の前記コンプレッサインペラ側の外周に、前記回転軸の放熱を促進させる環状の凹凸部が形成され、
この凹凸部の放熱面積が、前記タービンホイール側の凹凸部の放熱面積よりも小さい請求項１に記載のターボチャージャ用軸受装置。
【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ターボチャージャ用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車において、ターボチャージャはエンジン性能をさらに引き出すことができることから広く使用されている。このターボチャージャでは、タービンホイールの回転軸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を備えた軸受装置が用いられている。
上記タービンホイールは、エンジンからの高温高圧の排気を受けて非常に高温になるので、このタービンホイールの熱が回転軸を介して転がり軸受に伝わって、当該転がり軸受の温度が上昇する。この場合、回転軸の温度は、タービンホイール側で最も高く、コンプレッサインペラ側に向かって漸次低くなる。このため、タービンホイール側の転がり軸受が特に高温になる。そこで、タービンホイール側の転がり軸受の内輪については、耐熱軸受用鋼等の耐熱性鋼材が用いられている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−４８１４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のターボチャージャ用軸受装置では、タービンホイール側の転がり軸受の内輪に、高価な耐熱性鋼材を使用する必要があるので、転がり軸受の材料コストが高くなるという問題があった。
また、タービンホイール側の転がり軸受とコンプレッサインペラ側の転がり軸受との間に、大きな温度差が生じ、この温度差による各転がり軸受の熱膨張量の差によって、ターボチャージャの回転軸の回転精度が低下するという問題もあった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、タービンホイール側の転がり軸受の温度上昇を抑制することができ、転がり軸受に安価な材料を使用することができるとともに、ターボチャージャの回転軸の回転精度の低下を抑えることができるターボチャージャ用軸受装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のターボチャージャ用軸受装置は、一端にタービンホイールが設けられ他端にコンプレッサインペラが設けられた回転軸を、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された内輪と、前記ハウジングに取り付けられ、前記内輪と同心に配置された外輪と、前記内輪と外輪との間に転動自在に配置された複数の転動体とを有する少なくとも一対の転がり軸受と、前記転がり軸受の各内輪間に配置され、前記回転軸の外周面に嵌合された内輪間座とを備え、前記内輪間座は、前記タービンホイール側の外周に、前記回転軸の放熱を促進させる環状の凹凸部を有していることを特徴としている。
【０００７】
この構成によれば、前記内輪間座の凹凸部によって、特にタービンホイール側の回転軸の熱を効果的に放熱させることができる。これにより、回転軸の熱でタービンホイール側の転がり軸受の温度が大きく上昇するのを抑制することができる。このため、タービンホイール側の転がり軸受の内輪に高価な耐熱性鋼材を使用する必要がなく、転がり軸受の材料コストを低減することができる。
【０００８】
また、タービンホイール側の転がり軸受の温度上昇を抑制することで、タービンホイール側の転がり軸受とコンプレッサインペラ側の転がり軸受と間の温度差を小さくすることができる。これによって、両転がり軸受の温度差による熱膨張量の差を小さくすることができるので、回転軸の回転精度の低下を抑えることができる。
【０００９】
また、上記ターボチャージャ用軸受装置は、前記内輪間座の前記コンプレッサインペラ側の外周に、前記回転軸の放熱を促進させる環状の凹凸部が形成され、この凹凸部の放熱面積が、前記タービンホイール側の凹凸部の放熱面積よりも小さいものであってもよい。
【００１０】
この場合、タービンホイール側及びコンプレッサインペラ側のそれぞれの凹凸部によって、回転軸の熱をより効果的に放熱させることができるので、回転軸の熱でタービンホイール側及びコンプレッサインペラ側の双方の転がり軸受の温度が上昇するのを抑制することができる。このため、両転がり軸受の熱膨張量を少なくすることができる。しかも、コンプレッサインペラ側の凹凸部の放熱面積がタービンホイール側の凹凸部の放熱面積よりも小さいため、コンプレッサインペラ側の転がり軸受よりもタービンホイール側の転がり軸受の温度上昇がより抑制されて、タービンホイール側の転がり軸受とコンプレッサインペラ側の転がり軸受との間の温度差を小さくすることができる。このように、タービンホイール側及びコンプレッサインペラ側の双方の転がり軸受の熱膨張量を少なくしつつ、両転がり軸受の温度差による熱膨張量の差を小さくすることができるので、回転軸の回転精度の低下をより効果的に抑えることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のターボチャージャ用軸受装置によれば、タービンホイール側の転がり軸受の温度上昇を抑制することができるので、タービンホイール側の転がり軸受に耐熱軸受用鋼等の高価な材料を使用する必要がなく、転がり軸受の材料コストを低減することができる。また、タービンホイール側の転がり軸受とコンプレッサインペラ側の転がり軸受と間の温度差を小さくすることができるので、両転がり軸受間の熱膨張量の差を小さくすることができる結果、ターボチャージャの回転軸の回転精度の低下を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
図３は、ハウジングＨ内でターボチャージャ用軸受装置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ホイール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）に固定されたコンプレッサインペラ３３に伝わり、このコンプレッサインペラ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用軸受装置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。
【００１３】
次に、ターボチャージャ用軸受装置１について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るターボチャージャ用軸受装置１を示す断面図である。同図に示すように、このターボチャージャ用軸受装置１は、回転軸３１を回転自在に支持する一対のアンギュラ玉軸受Ａ，Ｂと、この一対のアンギュラ玉軸受Ａ，Ｂの各内輪２間に配置された内輪間座６と、一対のアンギュラ玉軸受Ａ，Ｂの各外輪３間に配置された外輪間座７とを有している。
【００１４】
一対のアンギュラ玉軸受Ａ，Ｂのうちの一方のアンギュラ玉軸受Ａは、コンプレッサインペラ３３側に配置され、他方のアンギュラ玉軸受Ｂはタービンホイール３２側に配置されている。各アンギュラ玉軸受Ａ，Ｂは、外周に軌道面２ａを有し内周が回転軸３１の外周面に嵌合された内輪２と、内周に軌道面３ａを有し外周がハウジングＨに嵌合された外輪３と、内輪２の軌道面２ａと外輪３の軌道面３ａとの間に転動自在に配置された複数の転動体４と、これら転動体４を所定間隔毎に保持する保持器５とを備えている。上記内輪２及び外輪３は、それぞれ耐熱性鋼材以外の軸受用鋼である軸受鋼（ＳＵＪ−２）や浸炭鋼等によって形成されており、転動体４はセラミックス製の玉によって構成されている。なお、上記アンギュラ玉軸受Ａ，Ｂには、ハウジングＨに設けられた給油路３５を通して潤滑油が供給される。
【００１５】
図２も参照して、内輪間座６は、円筒体からなり、回転軸３１の外周面に一体回転可能に嵌合されている。また、内輪間座６は、その軸方向中心からコンプレッサインペラ３３側の第１円筒部６ａと、軸方向中心からタービンホイール３２側の第２円筒部６ｂとを有し、各円筒部６ａ，６ｂは互いに一体形成されている。
上記第２円筒部６ｂの外周部には、回転軸３１の放熱を促進させるための環状の凹凸部８が全長に亘って形成されている。この凹凸部８は、上記第２円筒部６ｂの外周部に一定間隔ごとにスリットを形成することによって形成されている。この凹凸部８によって、第２円筒部６ｂの放熱面積が増大されて、放熱効果が高められている。この内輪間座６の素材としては、アルミニウム合金等の放熱効果の高い材料を用いるのが好適である。
【００１６】
外輪間座７は、ハウジングＨの内周面を内輪間座６側に突出させることにより形成されている。この外輪間座７の軸方向両端面にアンギュラ玉軸受Ａ，Ｂの各外輪３の端面をそれぞれ当接した状態でアンギュラ玉軸受Ａ，Ｂを配置することによって、一対のアンギュラ玉軸受Ａ，ＢがハウジングＨ内で位置決めされている。なお、上記外輪間座７はハウジングＨと別に形成された筒体で構成する場合もある。
【００１７】
上記の構成のターボチャージャ用軸受装置１によれば、エンジンの排気熱によって加熱されたタービンホイール３２から回転軸３１に伝わった熱を、内輪間座６の第２円筒部６ｂに設けられた凹凸部８によって効果的に放熱させることができる。これにより、特にタービンホイール３２側のアンギュラ玉軸受Ｂが高温になるのを防止することができるので、アンギュラ玉軸受Ｂの内輪２の素材として、転がり軸受鋼や浸炭鋼等の安価な軸受用鋼を使用することができる。この結果、アンギュラ玉軸受Ｂの材料コストを低減することができる。
【００１８】
また、アンギュラ玉軸受Ｂの温度上昇を抑制することで、アンギュラ玉軸受Ａ，Ｂ間の温度差を小さくすることができるので、この温度差による熱膨張量の差に起因して回転軸３１の回転精度が低下するのを抑えることができる。
【００１９】
図４は、本発明の他の実施の形態に係るターボチャージャ用軸受装置１を示す側面図である。この実施の形態が図１及び図２に示す実施の形態と異なる点は、内輪間座６の第１円筒部６ａの外周部に、回転軸３１の放熱を促進させるための環状の凹凸部９が形成されている点である。すなわち、図４に示す内輪間座６は、第２円筒部６ｂの凹凸部８に加え、第１円筒部６ａの凹凸部９を有し、図１に示す内輪間座６に比べて、放熱面積がさらに増大されている。したがって、各凹凸部８，９によって、回転軸３１の熱をより効果的に放熱させることができるので、回転軸３１及びアンギュラ玉軸受Ａ，Ｂのそれぞれの温度上昇をより効果的に抑制することができる。これにより、両アンギュラ玉軸受Ａ，Ｂの熱膨張量を図１に示す実施の形態のものよりも少なくすることができる。
【００２０】
また、第１円筒部６ａの凹凸部９に形成されたスリットの数は、第２円筒部６ｂの凹凸部８に形成されたスリットの数よりも少ない構成とされている。このため、第１円筒部６ａの凹凸部９の放熱面積は、第２円筒部６ｂの凹凸部８の放熱面積よりも小さくなっている。つまり、第１円筒部６ａの凹凸部９の放熱効果は、第２円筒部６ｂの凹凸部８の放熱効果よりも低くなっている。これにより、コンプレッサインペラ３３側のアンギュラ玉軸受Ａよりもタービンホイール３２側のアンギュラ玉軸受Ｂの温度上昇がより抑制されるので、各アンギュラ玉軸受Ａ，Ｂ間の温度差を小さくすることができる。この結果、両アンギュラ玉軸受Ａ，Ｂの熱膨張量の差を少なくすることができる。
【００２１】
このように、この実施形態においては、両アンギュラ玉軸受Ａ，Ｂの熱膨張量を少なくしつつ、両アンギュラ玉軸受Ａ，Ｂの熱膨張量の差を小さくすることができるので、回転軸の回転精度の低下をより効果的に抑えることができる。
【００２２】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではない。例えば、環状の凹凸部８，９の形状、配置及び構成数については、使用条件等に応じて適宜変更して実施される。また、アンギュラ玉軸受Ａ，Ｂについては、複数対構成して実施する場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るターボチャージャ用軸受装置を示す断面図である。
【図２】図１のターボチャージャ用軸受装置の要部側面図である。
【図３】ターボチャージャの断面図である。
【図４】他の実施の形態を示すターボチャージャ用軸受装置の要部側面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１        ターボチャージャ用軸受装置
２        内輪
３        外輪
６        内輪間座
７        外輪間座
８，９    凹凸部
３１      回転軸
３２      タービンホイール
３３      コンプレッサインペラ
Ａ，Ｂ    アンギュラ玉軸受（転がり軸受）
【図１】
2009203812.tif 000003
【図２】
2009203812.tif 000004
【図３】
2009203812.tif 000005
【図４】
2009203812.tif 000006