(57)【要約】 【課題】耐久性に問題ない構造によって、オイルフィルムが十分形成されない状態でも回転振動の伝達を防ぎ、騒音を抑える。【解決手段】ころがり軸受を用いたターボチャージャーの軸受構造において、一対の軸受２０、２１の外輪を保持し、軸受ハウジング１０とオイルフィルム形成の隙間ｂを介して、浮動状態で支持される軸受ホルダ（オイルフィルムダンパ）３０を設ける。軸受ホルダ３０にフランジ部６０を設け軸受ホルダ３０に軸心ずれが生じないように、フランジ部６０を軸受ハウジング１０に挟み込み固定する。そして、フランジ部６０の両端に、径方向に可撓性のある弾性部６１、６２を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を軸支するころがり軸受と、
前記ころがり軸受の外輪を保持し、軸受ハウジングとオイルフィルム形成隙間を介して、浮動状態で配設される軸受ホルダとを備え、
前記軸受ホルダの少なくとも一部構造が、径方向に可撓性をもつ弾性部として構成されることを特徴とするターボチャージャーの軸受構造。
【請求項２】
前記軸受ホルダがフランジ部を有し、
前記フランジ部が、前記軸受ハウジングと前記軸受ホルダとの間の軸心ずれが生じないように、前記軸受ハウジングに接触固定されることを特徴とする請求項１に記載のターボチャージャーの軸受構造。
【請求項３】
前記フランジ部が、挟み込み固定されることを特徴とする請求項２に記載のターボチャージャーの軸受構造。
【請求項４】
前記弾性部が、前記フランジ部に隣接していることを特徴とする請求項２乃至３のいずれかに記載のターボチャージャーの軸受構造。
【請求項５】
前記弾性部が、一対のころがり軸受の外輪間に形成され、周方向に沿って複数の孔を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のターボチャージャーの軸受構造。
【請求項６】
前記弾性部の肉厚が、前記外輪間で前記弾性部以外の部分の肉厚よりも薄いことを特徴とする請求項５に記載のターボチャージャーの軸受構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボチャージャーの軸受構造に関し、特に、ころがり軸受によって回転軸を軸支するターボチャージャーの軸受構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ころがり軸受を用いたターボチャージャーでは、タービンホイールとコンプレッサホイールとを連結する回転軸がころがり軸受によって軸支され、ころがり軸受の外輪はスリーブ状の軸受ホルダ（オイルフィルムダンパ）によって保持される。軸受ホルダは、軸受ハウジング内面と隙間を設け、その隙間にオイルフィルムが形成されることにより、浮動状態で支持される。運転中、軸受ホルダは軸受ハウジングと接触せず、オイルフィルム形成による減衰効果によって、軸受の振動伝達が抑えられる。
【０００３】
エンジンの始動時、停止時においては、油圧上昇の遅れ、油圧低下などの理由により、オイルフィルムが良好に形成されない場合がある。この場合、金属製である軸受ホルダと軸受ハウジングが直接接触することによって回転振動が外部に伝達されてしまい、騒音が発生する。
【０００４】
これを防ぐため、軸受ホルダの周囲にゴムなどの樹脂からなる制振リングを設ける方法が知られている（特許文献１参照）。オイルフィルムが十分形成されない場合、制振リングが軸受ハウジングと接触することによって、軸受ハウジングとの接触を防ぎ、ダンピング効果を得る。
【特許文献１】実開平５−１２６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のような樹脂製の制振リングを設けた場合、耐熱性の問題があり、高温の潤滑油に晒される中で膨張し、ダンピング機能が低下する。このような樹脂部材の使用は耐久性の問題を生じさせ、劣化によって回転振動が外部に伝わり、騒音が発生する恐れがある。
【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ーの軸受け構造は、回転軸を軸支するころがり軸受と、ころがり軸受の外輪を保持し、軸受ハウジングとオイルフィルム形成隙間を設けて配設される軸受ホルダとを備える。例えば、一対のころがり軸受をタービン側、コンプレッサ側に配置し、スリーブ状の金属製軸受ホルダが一対の軸受外輪を保持する。そして、ホルダの少なくとも一部構造が、径方向に可撓性のある弾性部として構成されることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、軸受ホルダに制振用部材などを装着させるのではなく、軸受ホルダ自身の少なくとも一部構造が、弾性性能をもつ構造となっている。オイルフィルムと接する弾性部は、回転振動するときに径方向に撓み、オイルフィルム形成によるダンピング機能に対し、大きな振動減衰効果が加わる。そして、オイルフィルムが十分形成されない場合でも、弾性部が径方向に撓むことによって振動減衰効果が生じ、騒音が発生しない。
【０００８】
軸受ホルダが弾性部をもつ構造のため、軸受ホルダ回転時に軸受ホルダの軸心ずれが生じて回転機能を損なう恐れがある。これを防ぐため、軸受ホルダにフランジ部を設け、軸受ハウジングと軸受ホルダとの間の軸心ずれが生じないように、フランジ部を軸受ハウジングに接触固定させるのが望ましい。組み付けを容易にするため、例えば、フランジ部を軸受ハウジングに固定されるリテーナなどによって挟み込み固定するのがよい。
【０００９】
フランジ部が軸受ハウジングに接触固定されると、フランジ部付近の剛性強度が上がり、振動が伝達しやすくなる。これを抑えるため、弾性部をフランジ部と隣接させて構成し、減衰効果をフランジ部周りで向上させるのが望ましい。
【００１０】
弾性部としては、例えば、一対のころがり軸受の外輪間に形成し、周方向に沿って複数の孔を有する弾性部を構成することができる。これによって軸受ホルダの強度が低下し、弾性性能を発揮する。弾性部をより撓ませて減衰効果を上げるため、弾性部の肉厚をできるだけ薄くすればよく、例えば、外輪間で弾性部以外の部分の肉厚よりも薄くするのがよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、耐久性に問題ない構造によって、オイルフィルムが十分形成されない状態でも回転振動の伝達を防ぎ、騒音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】
以下では、図面を参照して、本発明の実施形態であるターボチャージャーの軸受構造について説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態であるターボチャージャーのころがり軸受構造の概略的断面図である。図２は、軸受ホルダの模式的斜視図である。
【００１４】
ターボチャージャー（排気タービン過給器）１００は、エンジンからの排気ガスによって回転駆動されるタービンホイール（図示せず）と、吸入空気を加圧してエンジンに圧縮空気を送るコンプレッサホイール（図示せず）とを備え、タービンホイールとコンプレッサホイールは回転軸５０によって連結されている。回転軸５０は、軸受ハウジング１０内に収納され、一対のころがり軸受２０、２１によって軸支されている。
【００１５】
ころがり軸受２０、２１の内輪２４、２５は、スペーサ９０を介して回転軸５０固定されている。一方、ころがり軸受２０、２１の外輪２２、２３は、スリーブ状の金属製軸受ホルダ３０によって保持され、軸受ホルダ３０の保持部３７、３８に外輪２２、２３が嵌装される。ターボ過給によって回転軸５０が回転しているとき、軸受ホルダ３０は、軸受ハウジング１０とオイルフィルムの形成される隙間ｂを介し、浮動状態で同軸的に支持される。
【００１６】
図２に示すように、軸受ホルダ３０は、軸方向に沿った中心付近に円盤状フランジ部６０を有し、軸受ハウジング１０の段差部１０Ａと当接する（図１参照）。一方、ボルト（図示せず）によって軸受ハウジング１０に固定された円筒状のリテーナ８０は、軸受ホルダ３０と隙間ｂを設けて軸方向に延在する円筒部８２を有し、円筒部８２は軸受ハウジング１０の内面の一部を構成する。フランジ部６０は、円筒部８２と軸受ハウジング１０の段差部１０Ａとの間に挟み込まれ、接触固定されている。
【００１７】
フランジ部６０の両隣には、径方向に可撓性を有する弾性部６１、６２が形成されている。図２に示すように、金属製軸受ホルダ３０の一部構造となっている弾性部６１、６２には、周方向に沿って複数の矩形状穴６１Ａ、６２Ａが所定間隔で形成されている。そして、弾性部６１、６２の肉厚ｔ１は、保持部３７、３８の外輪２２、２３間における部分の肉厚ｔ２よりも薄い（図１参照）。
【００１８】
このような薄肉厚、および複数の穴６１Ａ、６２Ａの形成により、強度の低い、径方向に可撓性をもつ弾性構造が作り出される。ここでは薄肉金属部材を円周方向に沿って複数箇所切り出すことによって穴６１Ａ、６２Ａを形成する。弾性部６１、６２は保持部３７、３８とフランジ部６０との間に配設されており、金属製の弾性部６１、６２、保持部３７、３８、フランジ部６０が一体となって、軸受ホルダ６０が構成される。
【００１９】
軸受ハウジング１０のコンプレッサ側では、潤滑油供給孔１１、およびリテーナ８０のオイル通路８１を介して、潤滑油が軸受ハウジング１０内の隙間ｂに供給される。一方、タービン側では、潤滑油供給孔１２を通って潤滑油が隙間ｂに供給される。
【００２０】
軸受ホルダ３０の保持部３７、３８には、周方向に沿って溝３１、３２が形成され、溝３１、３２にはオイル穴３５、３６が形成され、さらに油供給孔３３、３４が形成されている。潤滑油が軸受ハウジング１０内の隙間ｂに供給されると、オイル穴３５、３６、油供給孔３３、３４を通り、軸受２０、２１の玉２６、２７に向けて流出する。これによって軸受２０、２１が冷却される。
【００２１】
軸受ハウジング１０のコンプレッサ側に供給された潤滑油は、排出孔３９から重力排出され、タービン側に供給された潤滑油は、排出孔４０を通って重力排出される。なお、回転軸５０のタービン側には、軸シール５１が設けられている。
【００２２】
以下、ダンピング作用について説明すると、運転中、オイルフィルムが隙間ｂに形成されることによってオイルフィルムダンパ機能が発揮され、回転振動が抑えられる。さらに、回転振動するときの弾性部６１、６２の径方向への弾性作用によってさらなる減衰効果が発揮され、回転振動の低減効果が向上する。
【００２３】
エンジン始動時、あるいはエンジン停止後などオイルフィルムが十分形成されない運転状態においても、弾性部６１、６２が振動減衰効果を向上させているため、回転振動が伝達するのを抑えることができる。特に、剛性強度の高いフランジ部６０の両隣に減衰効果のある弾性部６１、６２が構成されるため、フランジ部６０の周囲で減衰効果が低下するのを防ぎ、フランジ部６０を通した振動伝達を抑える。このように金属製の軸受ホルダ３０のみによってダンピング性能を向上させ、樹脂部材を用いたときなどの耐久性の心配がいらない。
【００２４】
また、フランジ部６０は、軸受ハウジング１０に対して挟み込み固定され、軸受ホルダ３０が軸受ハウジング１０に対して同軸的配置となるように、堅固に固定されている。そのため、フランジ部６０は軸方向に位置決めされ、回転も止められる。これによって、可撓性のある弾性部６０、６１をもつ構造においても、軸受ホルダ３０が軸に対して傾斜せず、軸心ずれが生じない。
【００２５】
またフランジ部６０が接触固定されることにより、油圧が低下してオイルフィルムが形成され、あるいは十分形成されない状態において、軸受ホルダ３０は軸受ハウジング１０と接触することがない。また、オイルフィルム形成が不十分であっても、軸受ホルダ３０と軸受ハウジング１０との接触が防止される。なお、軸受ホルダ３０の保持部３７、３８の端部が軸受ハウジング１０と接触しないように、また、軸受２０、２１の振動伝達を抑えるため、フランジ部６０は軸受２０、２１からともに等距離に当たり、軸受２０、２１から離れた中央位置付近に設けられている。
【００２６】
このように本実施形態によれば、ころがり軸受を用いたターボチャージャーの軸受構造において、軸受ホルダ３０は、一対の軸受２０、２１の外輪を保持し、軸受ハウジング１０とオイルフィルム形成の隙間ｂを介して、浮動状態で支持される。軸受ホルダ３０にはフランジ部６０が設けられ、軸受ホルダ３０に軸心ずれが生じないように、フランジ部６０が軸受ハウジング１０に対して挟み込み固定される。そして、フランジ部６０の両端には径方向に可撓性のある弾性部６１、６２が形成される。
【００２７】
弾性部６１、６２の構成としては、オイルフィルムと接した状態で径方向に撓みやすい構成であればよく、できるだけ肉厚を薄くして強度を落とすようにして形成すればよい。
【００２８】
フランジ部６０は、はさみ固定以外によって軸受ハウジング１０と接触固定させてもよい。あるいは、径方向への移動可能に固定してもよい。
【００２９】
フランジ部６０を堅固に固定せず、径方向のみ移動可能にしてもよい。また、フランジ部６０を軸受ホルダ３０に設けず、従来のように軸受ハウジングから突出するピンを軸受ホルダに当てて回転を抑えるように位置変動をある程度許容する構成にしてもよい。この場合においても、弾性部の撓みにより、オイルフィルム形成不十分であってもダンピング機能が発揮され、回転振動が抑えられる。
【００３０】
フランジ部を設けずに内軸受ホルダを構成する場合、２つの軸受ホルダを設け、その間にスプリングを配置するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施形態であるターボチャージャーのころがり軸受構造の概略的断面図である。
【図２】軸受ホルダの模式的斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  軸受ハウジング
２０、２１  ころがり軸受
２２、２３  外輪
３０  軸受ホルダ
３７、３８  保持部
５０  回転軸
６０  フランジ部
６１、６２  弾性部
８０  リテーナ
８２  円筒部
１００  ターボチャージャー
【図１】
2009270612.tif 000003
【図２】
2009270612.tif 000004