JP2009079497A

JP2009079497A - 過給機

Info

Publication number: JP2009079497A
Application number: JP2007247707A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ueno; 弘上野; Toshihiko Shiraki; 利彦白木; Akio Oshima; 昭男大嶋; Tomonori Nakashita; 智徳中下; Masaaki Otsuki; 正章大槻; Shigenori Bando; 重徳坂東; Maki Abe; 真樹阿部; Ryuji Nakada; 竜二中田; Takehisa Kida; 健久気田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-09-25
Filing date: 2007-09-25
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2027-09-25
Also published as: EP2042690B1; EP2042690A3; EP2042690A2; US8105053B2; JP5135969B2; US20090081057A1

Abstract

【課題】冷却効果を与える構造にするとともに、異物を含まない潤滑油を供給することにより転がり軸受の焼き付きを防止し、転がり軸受の回転抵抗を軽減できる過給機を提供する。
【解決手段】ハウジング４０と、このハウジング４０内の中心孔４３で転がり軸受１０ａ，１０ｂを介して支持されているタービン軸４１とを備えている。転がり軸受１０ａ，１０ｂには、ハウジング４０内に形成され潤滑油を溜めるタンク部３５と、このタンク部３５と転がり軸受１０ａ，１０ｂとの間に設けられた索状体３６とにより潤滑油が供給されている。索状体３６は、プラスチック製の繊維の束からなり、先端部３６ａが繊維状に分離され、この先端部３６ａが軸受１０ａ，１０ｂに接触している。この索状体３６の毛細管現象によって、タンク部３５の潤滑油が転がり軸受１０ａ，１０ｂに供給される。
【選択図】図１

Description

この発明は、過給機に関する。

自動車において、ターボチャージャー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。ターボチャージャーは、ハウジングと、このハウジング内の中心孔で軸受を介して支持されたタービン軸とを備えている。従来、このようなターボチャージャーにおいて、前記軸受はエンジンオイルの供給を受け潤滑されている。このため、特許文献１、特許文献２に示しているように、ターボチャージャーの小さなハウジング内には、エンジンオイル用の流路として多くの孔が形成されている。

特開平５−１４１２５９号公報特開平１０−１９０４５号公報

特許文献１、特許文献２に記載されているターボチャージャーは、前記のように、ハウジングの本体部に前記孔が多く形成されている。このため、ターボチャージャーを冷却するためのクーラント流路を小さなハウジングの本体部に形成するのがスペース的に困難となるとともに、冷却水ジャケットを前記本体部のごく一部にしか設けることができない。したがって、クーラントによる冷却効果は低く、軸受が高温となって、焼き付きが生じ易いという問題点を有している。また、前記ハウジング内に形成される前記孔では、流路となる当該孔の大きさで前記軸受に供給されるオイルの量が決まるので、前記軸受に供給するオイル量の調節ができないという問題もある。

さらに、特許文献１、特許文献２に記載されているターボチャージャーでは、エンジン側で生じたカーボンスラッジなどの異物で汚れたエンジンオイルが、軸受に供給されてしまう。このため、特に軸受が転がり軸受とされた場合、当該転がり軸受に前記異物が混入することにより焼き付きが発生するおそれがある。そこで、ターボチャージャー内のエンジンオイルの流路の途中にフィルタなどを設ける等の異物を除去する工夫が施されているが、この場合であっても、異物の除去は完全ではない。

そこで、この発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、冷却効果を与える構造にするとともに異物を含まない潤滑油を供給することにより転がり軸受の焼き付きを防ぐことができる過給機を提供することを目的とする。

前記目的を達成するためのこの発明の過給機は、冷却水ジャケットを内部に有しているハウジングと、このハウジングの中心部にある中心孔で転がり軸受を介して支持され前記ハウジングの軸方向外方にあるタービンが一端部に設けられているタービン軸と、を備えた過給機において、前記ハウジング内に形成された前記転がり軸受用の潤滑油を溜めるタンク部と、このタンク部と前記転がり軸受との間に設けられ、毛細管現象によって前記タンク部から潤滑油を前記転がり軸受に供給する策状体と、を有し、この索状体の先端部が複数に分離された状態で前記転がり軸受に接触していることを特徴としている。

この構成によれば、転がり軸受用の潤滑油をハウジング内に形成されたタンク部から供給するので、外部から潤滑油の供給を受けるための流路が不要となるため、冷却水ジャケットをハウジング内において軸方向一端部から他端部にわたって広く設けることができる。この広く設けた冷却水ジャケットにより冷却作用を高めることができるので、この冷却作用で転がり軸受を冷却することができる。これによって、転がり軸受の焼き付きが抑えられる。また、転がり軸受用の潤滑油をハウジング内のタンク部から供給することで、従来のようなエンジンで生じるカーボンスラッジなど、過給機外部で生じる異物によって潤滑油が汚れてしまうことがない。これにより、転がり軸受に異物の混入が無くなるので、異物が原因となって発生する転がり軸受の焼き付きを効果的に防止することができる。
また、索状体の先端部が複数に分離されているので、当該先端部の可撓性を高めることができる。このため、索状体と転がり軸受との接触圧を軽減することができ、これによって、転がり軸受の回転抵抗を軽減することができる。

また、この過給機において、前記索状体がプラスチック製の繊維の束からなり、その先端部が繊維状に分離されているのが好ましい。この構成によれば、索状体の先端部の可撓性をより効果的に高めることができるので、転がり軸受への接触圧をさらに軽減することができる。このため、転がり軸受の回転抵抗をさらに効果的に軽減することができる。

また、この過給機において、前記転がり軸受は、外周に第一の軌道を有する内輪と、内周に第二の軌道輪を有する外輪と、これら内外輪の間に少なくとも一つ介在し内周に第三の軌道を有し外周に第四の軌道を有する中間輪と、前記中間輪の前記第三の軌道とこれに対抗する軌道との間及び前記中間輪の前記第四の軌道とこれに対抗する軌道との間にそれぞれ転動自在に介在している複数の転動体と、を備えており、前記中間輪は、大径輪部と、この大径輪部から軸線に対して傾斜した傾斜輪部を介して設けられ当該大径輪部よりも小径とされた小径輪部と、を有し、前記転がり軸受側の前記索状体の先端部が二股状に分離され、その一方が前記小径輪部の内周面に接触し、他方が前記小径輪部の端面に接触していてもよい。

この構成によれば、索状体の先端部が二股状に分離されているので、当該先端部の可撓性を高めて転がり軸受への接触圧を軽減することができる。また、毛細管現象によって供給される潤滑油は、二股状の先端部の一方から小径輪部の内周面を経由して第三の軌道に供給され、この第三の軌道と、第三の軌道に対向する軌道と、この対向する一対の軌道間に介在する転動体とを潤滑する。さらに、当該潤滑油は、二股状の先端部の他方から小径輪部の端面と外周面を経由し第四の軌道に供給され、この第四の軌道と、第四の軌道に対向する軌道と、この対向する一対の軌道間に介在する転動体とを潤滑する。このように、一つの索状体によって二箇所を潤滑することができるので、索状体の構成数を削減することができる。

また、この過給機において、前記索状体は、多数本のプラスチック製繊維からなる繊維部とこの繊維間に存在する隙間から構成された芯部を有し、前記芯部における当該隙間の割合を示す気孔率が４５．５％以上８０％未満に設定されているのが好ましい。
この構成によれば、索状体の気孔率を４５．５％以上８０％未満に設定することにより、焼き付きが発生しない必要最少量の潤滑油を毛細管現象により確実に供給して焼き付きを防止することができる。ここで、気効率が８０％以上では、隙間が多すぎて索状体としての形状を保つことができない。また、気孔率が４５．５％未満になると、潤滑油の供給量が少なくなるため、転がり軸受に焼き付きが発生するおそれがある。

また、前記過給機において、前記気孔率が６５％以上８０％未満に設定されているのがさらに好ましい。この構成によれば、当該範囲に設定することによって、焼き付きを発生させない十分な量の潤滑油をより安定的に転がり軸受に供給できる。

本発明によれば、過給機の転がり軸受を冷却するとともに、異物を含まない潤滑油を供給することにより転がり軸受の焼き付きを防止し、さらに、転がり軸受の回転抵抗を少なくすることができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１はこの発明の過給機の実施の一形態を示す断面図である。この過給機は、ハウジング４０と、このハウジング４０内で転がり軸受１０ａ，１０ｂを介して当該ハウジング４０に支持されているタービン軸４１とを備えている。タービン軸４１の一端部に、ハウジング４０の軸方向外方にあるタービン４２が設けられており、反対の他端部に、コンプレッサ（図示せず）が取り付けられており、この過給機は自動車エンジンのためのターボチャージャーとされている。転がり軸受１０ａ，１０ｂは軸線Ｃ方向に離れて二列設けられている。

ハウジング４０は、外周が円柱形状とされた本体部４０ａと、この本体部４０ａの他端部５０の外周部から径方向外方へ延びるフランジ部４０ｂとを有している。本体部４０ａは、径方向中央部（中心部）に中心孔４３を有しており、中心孔４３は軸線Ｃを中心とした円形孔として形成されている。そして、この中心孔４３に一対の転がり軸受１０ａ，１０ｂが設けられている。これら転がり軸受１０ａ，１０ｂによって、タービン軸４１は軸線Ｃ回りに回転可能に支持されている。

ハウジング４０の本体部４０ａは、その内部に冷却水ジャケット２６を有している。冷却水ジャケット２６は、本体部４０ａ内において軸方向一端部４９から他端部５０にわたって設けられている。具体的に説明すると、冷却水ジャケット２６は、軸方向について、本体部４０ａの一端部４９側の側壁１７の内面から他端部５０側の側壁１８の内面に至る範囲に構成されており、その軸方向寸法は中心孔４３よりも大きくされている。これにより、冷却水ジャケット２６は、一対の転がり軸受１０ａ，１０ｂのそれぞれの径方向外方の位置に跨って存在している。

冷却水ジャケット２６は、本体部４０ａの周方向について、タービン４２側にある一方の転がり軸受１０ａの径方向外方の位置及びタービン４２側の位置に、周方向で連続して環状とされた部分を有している。なお、他方の転がり軸受１０ｂの径方向外方の位置の一部、つまり本体部４０ａの他端部５０側の下部における内部には、転がり軸受１０ａ，１０ｂに供給する潤滑油を溜めているタンク部３５が形成されている。
このように、前記タンク部３５の存在によって一部が残されているが、冷却水ジャケット２６は、中心孔４３を軸方向及び周方向に包囲する形状とされている。

また、冷却水ジャケット２６は、本体部４０ａの一端部４９側の環状の側壁１７と、他端部５０側の環状の側壁１８の一部と、中心孔４３を形成している内側周壁１９と、本体部４０ａの外周にある外側周壁２０とによって囲まれた空間部分として形成されている。そして、この空間部分に冷却用のクーラントが存在しており、転がり軸受１０ａ，１０ｂを冷却することができる。そして、前記内側周壁１９には径方向外方へ突起しているフィン２４が複数形成されており、転がり軸受１０ａ，１０ｂに対する冷却作用を高めている。なお、前記内側周壁１９は、中心孔４３の外周面を形成している大径筒部１９ａと、この大径筒部１９ａから軸方向一端部４９側に段付き部を介して連続し当該大径筒部１９ａよりも直径が小さくされた小径筒部１９ｂとを有している。

さらに、この冷却水ジャケット２６は、本体部４０ａ内において、タービン４２と転がり軸受１０ａとの間の位置に存在している部分を有している。具体的に説明すると、本体部４０ａの一端部４９側において、冷却水ジャケット２６は、中心孔４３の内周面４３ａよりも径方向内方へ突出している部分を有しており、この部分は環状の部分３３とされている。また、この環状の部分３３は、前記小径筒部１９ｂを内周壁とし、前記側壁１７の内周寄り部を側壁として形成されている。これによれば、タービン４２と転がり軸受１０ａとの軸方向の間に環状の部分３３が介在していることから、この環状の部分３３のクーラントによってタービン４２側からの熱が効率よく奪われ、特にタービン４２に近い転がり軸受１０ａの温度上昇を抑えることができる。

さらに、このターボチャージャーは、タービン４２とハウジング４０との間に介在している熱遮蔽部材２７をさらに備えている。熱遮蔽部材２７は、セラミック製や金属製とされており、前記側壁１７とタービン４２との間に介在している円環部２７ａと、この円環部２７ａからハウジング４０側へ延びる円筒部２７ｂとを有している。円環部２７ａの中央の孔にタービン４２の基端部（タービン軸４１）が挿通した状態にあり、この孔とタービン４２の基端部との間に僅かな隙間が形成されている。円筒部２７ｂの端部はハウジング４０の本体部４０ａの外周部と接触している。これにより、熱遮蔽部材２７の円環部２７ａ及び円筒部２７ｂと、ハウジング４０の側壁１７との間に環状の空気室２８が形成されている。これによれば、タービン４２側からの輻射熱、空気伝導熱が熱遮蔽部材２７によって遮蔽され、この熱によるハウジング４０及び転がり軸受１０ａ，１０ｂの温度上昇を抑えることができる。また、熱遮蔽部材２７とハウジング４０との間の空気室２８によって、タービン４２側からの熱がさらにハウジング４０へ伝わりにくくなり、ハウジング４０及び転がり軸受１０ａ，１０ｂの温度上昇を抑えることができる。

次に、このターボチャージャーが備えている転がり軸受１０ａ，１０ｂについて説明する。一対の転がり軸受１０ａ，１０ｂ（以下転がり軸受１０と言う）は同じものである。
図２において、この転がり軸受１０は、タービン軸４１に外嵌した単一の内輪１と、ハウジング４０の中心孔４３の内周面に固定された単一の外輪３と、内輪１と外輪３との間に介在した単一の中間輪２とを備えている。内輪１と中間輪２と外輪３とがこの順番で軸線Ｃ方向に沿って位置ずれして配置されている。そして、内輪１と中間輪２との間の環状空間に転動自在に設けられた一列の第一転動体４と、中間輪２と外輪３との間の環状空間に転動自在に設けられた一列の第二転動体５とをさらに備えている。

第一転動体４及び第二転動体５はそれぞれ複数の玉からなり、第一転動体４の複数の玉４ａは保持器８によって軸線Ｃを中心とする一つの円上に沿って保持され、第二転動体５の複数の玉５ａは保持器９によって軸線Ｃを中心とする他の円上に沿って保持されている。また、玉４ａ，５ａとは同径とされている。

内輪１は環状部材とされており、その内周面がタービン軸４１との嵌合面とされ、その外周面に第一転動体４の玉４ａと接触する第一の軌道１１が形成されている。
外輪３は環状部材とされており、その外周面がハウジング４０の中心孔４３との嵌合面とされ、その内周面に第二転動体５の玉５ａと接触する第二の軌道３１が形成されている。内輪１と外輪３との軸方向寸法は略同一とされている。

中間輪２は環状部材とされており、軸方向寸法が内輪１と外輪３よりも長くされている。中間輪２の内周面の一部に第一転動体４の玉４ａと接触する第三の軌道２１が形成されており、中間輪２の外周面の一部に第二転動体５の玉５ａと接触する第四の軌道２２が形成されている。そして、内輪１と中間輪２と外輪３とは軸線Ｃを中心として軸線Ｃ方向に位置ずれはしているが、同心円状に配置されている。

中間輪２は、環状の大径輪部７と、この大径輪部７から傾斜輪部１５を介して設けられた環状の小径輪部６とを有している。小径輪部６は大径輪部７よりも外周面の直径について小さくされている。傾斜輪部１５は軸線Ｃに対して傾斜する方向に直線的に延びている。そして、内輪１の径方向外方に第一転動体４が介在して大径輪部７が設けられている。この大径輪部７の軸線Ｃ方向に傾斜輪部１５を介して連続している小径輪部６の径方向外方に、第二転動体５が介在して外輪３が設けられている。これにより、外輪３を小径にすることができ、転がり軸受１０は、径方向に大きく突出する径方向配置となることを避けた構造となる。

そして、環状の前記第三の軌道２１は大径輪部７の内周面と傾斜輪部１５の内周面との境界部に形成されており、環状の第四の軌道２２は小径輪部６の外周面と傾斜輪部１５の外周面との境界部に形成されている。また、中間輪２は縦断面において折れ曲がり形状とされている。

そして、中間輪２において、第四の軌道２２に接触している第二転動体５のピッチ径Ｄ３は、第三の軌道２１に接触している第一転動体４のピッチ径Ｄ４よりも大きくされている。これにより、第一、第二転動体４，５を中間輪２の傾斜輪部１５を挟んで軸線Ｃ方向に接近させた配置とすることができ、転がり軸受１０の軸線Ｃ方向の寸法を小さくすることができる。なお、ピッチ径とは転動体の玉の中心を通る円の直径としている。

さらに、第一転動体４の玉４ａは、一対の対向している第一の軌道１１及び第三の軌道２１に対して斜接（アンギュラコンタクト）しており、第二転動体５の玉５ａは、一対の対向している第四の軌道２２及び第二の軌道３１に対して斜接（アンギュラコンタクト）している。その接触角θ１，θ２は同じとされており、図２において例えば１５°とされている。これにより、この転がり軸受１０は軸線Ｃ方向からの荷重（軸方向荷重）を受けることができる。さらに、この転がり軸受１０は軸線Ｃ方向に延びた軸線方向配置とされていることから、軸方向のダンパー性能を有した構造とされる。

さらに、中間輪２は、転動体４，５を斜接させるために適した構造となる。すなわち、中間輪２の外周において、第四の軌道２２は小径輪部６と傾斜輪部１５との境界部に形成されていることから、この第四の軌道２２の両側の肩部において、傾斜輪部１５の肩径は小径輪部６の肩径よりも大きくなる。このため、第四の軌道２２において、傾斜輪部１５の傾斜を利用して斜接軌道を形成することができる。また、第三の軌道２１は大径輪部７と傾斜輪部１５との境界部に形成されていることから、この第三の軌道２１の両側の肩部において、傾斜輪部１５の肩径は大径輪部７の肩径よりも小さくなる。このため、第三の軌道２１において、傾斜輪部１５の傾斜を利用して斜接軌道を形成することができる。
このように、内輪１及び外輪３では、転動体４，５を斜接させるために一方の肩部側を厚肉とする必要があるが、中間輪２では、転動体４，５を斜接させるために一方の肩部側（傾斜輪部１５）の厚さを大きくする必要がない。これにより、中間輪２の構造がシンプルとなり、中間輪２を、厚さが一定とされた円筒を塑性変形させて簡単に製造することもできる。

また、この中間輪２において、前記のとおり小径輪部６が大径輪部７よりも小径とされているが、さらに、小径輪部６側の第四の軌道２２の軌道径Ｄ２が、大径輪部７の第三の軌道２１の軌道径Ｄ１よりも小さくされている（Ｄ２＜Ｄ１）。なお、第四の軌道２２の軌道径Ｄ２は、軌道２２の最小径部の直径とし、第三の軌道２１の軌道径Ｄ１は、軌道２１の最大径部の直径としている。

以上の構成により、内輪１と中間輪２との間において一対の対向している第一の軌道１１と第三の軌道２１との間に第一転動体４の玉４ａが転動自在として介在しており、中間輪２と外輪３との間において一対の対向している第四の軌道２２と第二の軌道３１との間に第二転動体５の玉５ａが転動自在として介在している。この転がり軸受１０は、タービン軸４１に外嵌した内輪１とハウジング部４０に固定された外輪３との間に、複数（二段）の転動体４，５を備えている構造となる。すなわち、この転がり軸受１０は、内輪１と第一転動体４と中間輪２とによって、この中間輪２が外輪と見立てられた第一軸受部Ａが構成され、中間輪２と第二転動体５と外輪３とによって、この中間輪２が内輪と見立てられた第二軸受部Ｂが構成されたものとなる。

以上のように構成された転がり軸受１０によれば、タービン軸４１が所定回転数で回転することにより、転がり軸受１０において内輪１が外輪３に対して前記所定回転数で回転している状態となる。この回転が生じた状態では、前記所定回転数は、二段とされた第一と第二の軸受部Ａ，Ｂによって分配される。すなわち、内輪１はタービン軸４１と共に一体回転するが、中間輪２ではこの内輪２に遅れて（減速されて）供回りする。これにより、一段ごとの軸受部における回転数が前記所定回転数よりも小さくなる。具体的に説明すると、タービン軸４１が例えば２０万ｒｐｍで回転していると、このタービン軸４１側（内側）の第一軸受部Ａは１６万ｒｐｍで回転し、ハウジング４０側（外側）の第二軸受部Ｂは第一軸受部Ａよりも低回転である４万ｒｐｍで回転することとなる。そして、多段とされた軸受部Ａ，Ｂのそれぞれに分配された回転速度は、タービン軸４１（内輪１）の回転速度の変化に応じて自動的に変速される。この際、外輪３側の第二軸受部Ｂが内輪１側の第一軸受部Ａよりも低速回転とされ、軸受部Ａ，Ｂそれぞれの回転速度は所定の比率で分配される。

そして、この転がり軸受１０の中間輪２において、大径輪部７よりも径が小さい小径輪部６と傾斜輪部１５との境界部の外周面に第四の軌道２２が形成された構造とされている。これにより、この小径輪部６と傾斜輪部１５との境界部の第四の軌道２２に接触する第二転動体５が径方向内側寄りの位置に設けられるため、転がり軸受１０の径方向寸法を小さくすることができる。つまり、外輪３の外周面の直径を小さくすることができる。これにより、図１において、この転がり軸受１０ａ，１０ｂを収容して固定しているハウジング４０の中心孔４３の内径を小さくすることができる。この結果、ハウジング４０内に設けられる冷却水ジャケット２６の容積を大きくすることができる。

二つの転がり軸受１０ａ，１０ｂの間には、予圧を付与するための付勢部材６０が設けられている。図３は図１の要部を示す横断面図である。
付勢部材６０は、タービン軸４１を隙間を有して挿通する円筒部６１と、この円筒部６１の両端から径外方向に突出する二つのフランジ部６２とを有するボビン状の部材からなる。この付勢部材６０と中心孔４３の内周面との間には環状隙間が形成されている。円筒部６１は、後述する索状体３６及びガイドチューブ６３を挿通させるための二つの円弧状の貫通孔６１ａを有している。この二つの貫通孔６１ａは、円筒部６１の周方向において互いに位相をずらして配置されている（図４参照）。なお、図３では、一方の貫通孔６１ａが二点鎖線の想像線で示されており、他方の貫通孔６１ａは、図示が省略されている。

フランジ部６２は、中心孔４３の内径よりも小さい直径寸法からなる。
付勢部材６０は、フランジ部６２を互いに接近する方向に弾性変形させた状態で転がり軸受１０ａ，１０ｂのそれぞれの外輪３間に介在している。このフランジ部６２の弾性抵抗により、各外輪３が互いに離反する方向に付勢されており、従って、転がり軸受１０ａ，１０ｂに予圧が付与されている。

また、このターボチャージャーにおいて、転がり軸受１０ａ，１０ｂ用の潤滑油は、ハウジング４０内に形成された潤滑油を溜めるタンク部３５と転がり軸受１０ａ，１０ｂとの間に設けられた２本の索状体３６の毛細管現象によって、タンク部３５から転がり軸受１０ａ，１０ｂに供給されている。つまり、このターボチャージャーは、転がり軸受１０ａ，１０ｂ用の潤滑油がハウジング４０内においてのみ存在する潤滑構造を有している。この場合、従来のようなエンジン側で生じたカーボンスラッジなどの異物による潤滑油の汚れがなくなるので、転がり軸受１０ａ，１０ｂに異物の混入が無くなり、これによって、異物が原因となって発生する転がり軸受１０ａ，１０ｂの焼き付きを防止することができる。

図３及び図４を参照しつつ、本実施形態の転がり軸受１０ａ，１０ｂの潤滑構造をさらに詳しく説明する。
中心孔４３内には、索状体３６の先端部３６ａを転がり軸受１０ａ，１０ｂ側に案内するための２本のガイドチューブ６３が設けられている。このガイドチューブ６３は、円筒部６１の貫通孔６１ａを挿通して転がり軸受１０ａ，１０ｂ側に臨まされている。
各ガイドチューブ６３は、二つのフランジ部６２の間の空間内において途中部がＵ字状に湾曲された状態で、円筒部６１の貫通孔６１ａを挿通している。
なお、円筒部６１は、タービン軸４１を挿通した状態で、さらに２本のガイドチューブ６３を内周面に装着するための内径寸法を有しており、２本のガイドチューブ６３は、タービン軸４１と干渉しない位置に設置されている。

２本の索状体３６は、各ガイドチューブ６３に個別に挿通された状態で、タンク部３５側の端部がタンク部３５の潤滑油に浸され、先端部３６ａがガイドチューブ６３の先端部から突出して、小径輪部６の内周面と端面とに接触している。この状態で、索状体３６の先端部３６ａがガイドチューブ６３によって不動状に固定されている。なお、図４のＦ部分では、小径輪部６の端面の外周が破線で示されている。

索状体３６は、後述するプラスチック製繊維の束からなり、転がり軸受１０ａ，１０ｂ側の先端部３６ａは、繊維状に分離されて、当該先端部分の可撓性を高めている。
この索状体３６の毛細管現象によって、タンク部３５の潤滑油が転がり軸受１０ａ，１０ｂに供給される。具体的に説明すると、タンク部３５から吸い上げられた潤滑油は、索状体３６の先端部３６ａから小径輪部６の内周面に沿う流路と小径輪部６の端面に沿う流路とに分かれて供給される。

このうち、小径輪部６の内周面に沿う流路側の潤滑油は、小径輪部６の内周面から第三の軌道２１に供給され、第三の軌道２１及び第一の軌道１１と転動体４との潤滑に用いられる。また、小径輪部６の端面に沿う流路側の潤滑油は、小径輪部６の端面から外周面を経由して第四の軌道２２に供給され、第四の軌道２２及び第二の軌道３１と転動体５との潤滑に用いられる。
この場合、小径輪部６の内周面と端面とに供給される潤滑油が所定の比率となる位置に索状体３６の先端部３６ａが配置されている。
なお、ハウジング４０には、図示しないが、潤滑に用いられた潤滑油及び余剰の潤滑油を転がり軸受１０ａ，１０ｂからタンク部３５へ回収するための流路が形成されている。

ここで、タンク部３５に溜められた潤滑油は、転がり軸受の潤滑に通常使用されるものであって、索状体３６に浸透させることが可能な粘度のものを使用することができる。その使用できる潤滑油の中でも、エンジンオイルより耐焼き付き性に優れた、例えば、ポリオールエステル油、ジエステル油、芳香族エステル油、合成炭化水素油、エーテル油、シリコン油、フッ素油等の化学合成油が好ましく用いられている。

図５は、索状体３６の断面を模式的に示している。索状体３６は、芯部３７と、この芯部３７の周りを被覆した被覆部３８とから構成されており、その直径（線径）ｄは２．１〜２．３ｍｍφである。芯部３７は、多数本のプラスチック製繊維３７ａ１からなる繊維部３７ａと、繊維３７ａ１間に存在する隙間３７ｂとを有している。

繊維部３７ａは、繊維径ｄ１が３〜２０Ｄ（デニール）（０．０１４〜０．０９０ｍｍφ）の繊維３７ａ１を繊維密度が９０〜１２７０本／ｍｍ²となるように含ませることができる。繊維３７ａ１の原料となるプラスチックとして、例えば、ナイロン、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を挙げることができる。ここでは、繊維径ｄ１が５Ｄ（デニール）（０．０２３ｍｍφ）のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の繊維を使用して、線径ｄを２．１ｍｍφ、繊維密度を５５０本／ｍｍ²としている。
芯部３７に存在する隙間３７ｂが潤滑油を吸い上げる（毛細管現象）役目を果たしており、芯部３７における隙間３７ｂの割合（気孔率）を調節することで潤滑油の供給量を変えることが可能である。焼き付きを発生させない必要最少量の潤滑油を供給するためには、気孔率を４５．５％以上８０％未満、好ましくは６５％以上８０％未満に設定する必要があり、ここでは６５．０％に設定している。
被覆部３８は、ウレタン等のバインダーで形成されており、芯部３７の周りに配置したバインダーを熱で溶かすことにより被覆させたものである。

上記のような索状体３６を用いることにより、焼き付きを発生させない必要最少量の潤滑油を毛細管現象によって漏らすことなく確実に転がり軸受へと供給することができる。これにより、潤滑油の使用量を少なくすることができるので、ランニングコストを低減することができる。また、潤滑油の使用量が少なくなることでもたらされる低トルクは、エンジンの燃費を向上させ、さらにターボチャージャー自身のレスポンスを向上させるため、ターボラグを解消することができる。さらに、この索状体３６の毛細管現象によれば、潤滑油の供給に動力を使用しないため、タービン軸４１の回転が停止している状態であっても、中心孔４３にある転がり軸受１０に潤滑油を供給することができる。また、１本の索状体３６で二箇所の対向する軌道間を潤滑することができるので、転がり軸受１０の潤滑に用いる索状体３６の構成数を削減することができる。

以上のように構成されたターボチャージャーによれば、潤滑油をハウジング４０内に形成されたタンク部３５から供給するので、外部から前記潤滑油の供給を受けるための流路が不要となり、冷却水ジャケット２６がハウジング４０の本体部４０ａ内において一端部４９から他端部５０にわたって広く設けることができる。この広く設けた冷却水ジャケット２６により冷却作用が高められ、この冷却作用で転がり軸受１０ａ，１０ｂを冷却できるので、転がり軸受１０ａ，１０ｂの焼き付きが抑えられる。また、転がり軸受１０ａ，１０ｂ用の潤滑油をハウジング４０内のタンク部３５から供給するので、転がり軸受１０ａ，１０ｂに過給機外部で生じる異物の混入が無くなる。これによって、異物が原因となって発生する転がり軸受１０ａ，１０ｂの焼き付きが効果的に防止することができる。
さらに、索状体３６の先端部３６ａが繊維状に分離され、当該先端部分の可撓性を高めているため、転がり軸受１０ａ，１０ｂへの接触圧を軽減することができ、これによって、転がり軸受１０ａ，１０ｂの回転抵抗を軽減することができる。

図６は、索状体３６の先端部の他の実施の形態を示している。
図６に示す索状体３６は、転がり軸受１０ａ，１０ｂ側の先端部３６ａが二股状に分離されている。
図３及び図４に示す索状体３６の先端部３６ａは、繊維状に分離されて、当該先端部分の可撓性を高めているのに対して、図６に示す索状体３６の先端部３６ａは、転がり軸受１０ａ，１０ｂの小径輪部６の内周面と端面の角部の縦断面形状に対応する二股状に分離されて、当該先端部分の可撓性を高めている。

また、この場合、索状体３６の先端部３６ａは、当該二股状の一方を小径輪部６の内周面に、当該二股状の他方を小径輪部６の端面に接触させている。これにより、索状体３６の毛細管現象によってタンク部３５から吸い上げられた潤滑油は、当該二股状の一方から小径輪部６の内周面に沿う流路と当該二股状の他方から小径輪部６の端面に沿う流路とに分かれて供給される。このように、索状体３６の先端部３６ａが二股状に分離されることにより、１本の索状体３６で二箇所の対向する軌道間を潤滑することができるので、転がり軸受１０の潤滑に用いる索状体３６の構成数を削減することができる。
その他の点については、図３及び図４の実施形態の場合と異なるところはないので、詳細な説明は省略する。

なお、本発明の過給機は、図示する形態に限らずこの発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。
例えば、一方の転がり軸受１０ａと他方の転がり軸受１０ｂにそれぞれ対応させて２本の索状体３６を設けた構成を説明したが、１本の索状体３６を二股に分離させて一方の転がり軸受１０ａと他方の転がり軸受１０ｂとに導く構成としてもよい。

また、索状体３６の繊維３７ａ１の原料としては、ＰＥＴ以外にもターボチャージャーの使用温度に合わせて適切なプラスチック材料を選定することができる。さらに、気孔率、繊維径及び繊維密度も適宜変更することが可能である。被覆部３８として、上記実施形態ではバインダーを用いているが、必ずしもバインダーを使用する必要はなく、例えば繊維部３７ａの外周を熱で溶かして固めて被覆部３８を形成してもかまわない。
また、転がり軸受１０は、図示する形態に限らず他の形態のものであっても良く、中間輪を２個以上としてもよい。この場合、各軸受部における回転数がさらに低減され、より高速化に対応できる転がり軸受を得ることができる。

１．軸受の焼き付き試験
軸受の焼き付きを回避する潤滑油の供給量を決定するため、芳香族エステル油と、現在使用されているエンジンオイル（エクソンモービル社製、Ｍｏｂｉｌｓｐｅｃｉａｌ１０Ｗ−３０（商品名））との用いて軸受の焼き付き試験を行い、両者の耐焼き付き性を比較した。芳香族エステル油として、佐藤特殊製油（株）製、品番Ｔ−４５（以下、潤滑油１という）及び佐藤特殊製油（株）製、品番Ｔ０８−ＮＢ（以下、潤滑油２という）の２種類を使用した。ここで、それぞれの潤滑油の物性値は、表１の通りである。焼き付き試験は、軸受型番６０８、１７０℃×１００，０００ｒｐｍ、０．０１ｃｃ塗布の条件で行った（ｎ＝２）。その結果を図７に示す。

図７より、芳香族エステル油は、耐焼き付き性が現行エンジンオイルに比べて約２〜４倍優れていることがわかった。また、芳香族エステル油では、０．０１ｃｃ当たりの軸受寿命が約２分間であることから、０．００５ｃｃ／分程度の潤滑油供給量で軸受の焼き付きを回避することができることがわかった。

２．索状体の吸い上げ試験
線径、繊維径、繊維密度及び気孔率の値が下記表２の通りである実施例１〜５及び比較例１の索状体を、上記潤滑油２中にほぼ垂直に立て、１，２，５及び１０分後の吸い上げ量を測定した。その結果を図８に示す。図８においては、上記焼き付き試験で求めた０．００５ｃｃ／分を基準線として記載している。なお、実施例１〜５及び比較例１の索状体は、いずれもＰＥＴ製の繊維をバインダー（ウレタン）で被覆したものである。

図８から、実施例１〜５の索状体（気孔率４５．５〜６８．０％）は、試験時間５分間で基準値（０．００５ｃｃ／分）を上回る量の潤滑油を吸い上げることがわかった。特に実施例１〜３の索状体（気孔率６５．０〜６８．０％）は、試験時間１０分間でも基準値（０．００５ｃｃ／分）を上回る量の潤滑油を吸い上げることができ、より安定的に潤滑油を供給できることがわかった。

この発明の過給機の実施の一形態を示す断面図である。図１の過給機が備えている転がり軸受を示す断面図である。図１の要部を示す横断面図である。図３のＥ−Ｅ矢視断面を示す模式図である。索状体の断面を示す模式図である。この発明の過給機の他の実施の形態を示す横断面図である。軸受の焼き付き試験の結果を示す図である。索状体の吸い上げ試験の結果を示す図である。

符号の説明

１０ａ，１０ｂ転がり軸受
２６冷却水ジャケット
３５タンク部
３６索状体
３６ａ先端部
３７芯部
３７ａ繊維部
３７ｂ隙間
３８被覆部
４０ハウジング
４０ａ本体部
４１タービン軸
４２タービン
４３中心孔
４９一端部
５０他端部
６０付勢部材

Claims

冷却水ジャケットを内部に有しているハウジングと、このハウジングの中心部にある中心孔で転がり軸受を介して支持され前記ハウジングの軸方向外方にあるタービンが一端部に設けられているタービン軸と、を備えた過給機において、
前記ハウジング内に形成された前記転がり軸受用の潤滑油を溜めるタンク部と、このタンク部と前記転がり軸受との間に設けられ、毛細管現象によって前記タンク部から潤滑油を前記転がり軸受に供給する索状体と、を有し、この索状体の先端部が複数に分離された状態で前記転がり軸受に接触していることを特徴とする過給機。
前記索状体がプラスチック製の繊維の束からなり、その先端部が繊維状に分離されている請求項１に記載の過給機。
前記転がり軸受は、外周に第一の軌道を有する内輪と、内周に第二の軌道輪を有する外輪と、これら内外輪の間に少なくとも一つ介在し内周に第三の軌道を有し外周に第四の軌道を有する中間輪と、前記中間輪の前記第三の軌道とこれに対向する軌道との間及び前記中間輪の前記第四の軌道とこれに対向する軌道との間にそれぞれ転動自在に介在している複数の転動体と、を備えており、前記中間輪は、大径輪部と、この大径輪部から軸線に対して傾斜した傾斜輪部を介して設けられ当該大径輪部よりも小径とされた小径輪部と、を有し、前記転がり軸受側の前記索状体の先端部が二股状に分離され、その一方が前記小径輪部の内周面に接触し、他方が前記小径輪部の端面に接触している請求項１に記載の過給機。
前記索状体は、多数本のプラスチック製繊維からなる繊維部とこの繊維間に存在する隙間から構成された芯部を有し、前記芯部における当該隙間の割合を示す気孔率が４５．５％以上８０％未満に設定されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の過給機。
前記気孔率が６５％以上８０％未満に設定されている請求項４に記載の過給機。