JP2016084738A - ターボチャージャ - Google Patents

Abstract

【課題】起動時における潤滑剤の供給遅れに起因する不具合を防止することを目的とする。【解決手段】タービンロータ２及びコンプレッサロータ３に結合された回転シャフト４と、転がり軸受５と、転がり軸受５を収容する収容部６１を有するハウジング６と、転がり軸受５の外輪５１と内輪５０の間、及び外輪５１外周面と収容部６１内周面の間に潤滑剤を供給させる潤滑剤供給構造７と、外輪５１の開口端から潤滑剤を排出させる第１排出経路、及び外輪５１及び収容部６１の周壁部の開口部から潤滑剤を排出させる第２排出経路を有する潤滑剤排出構造８と、を備えるターボチャージャ１において、ハウジング６に、外輪５１の開口端の下側部分に隣接して配設されて第１排出経路による潤滑剤の流出を規制する第１堰部６８Ａ，６８Ｂと、外輪５１及び収容部６１の周壁部の開口部に配設されて第２排出経路による潤滑剤の流出を規制する第２堰部６９と、が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受を備えるターボチャージャに関する。

従来から、転がり軸受によって回転シャフトを支持する構成のターボチャージャが知られている。具体的に説明すると、ターボチャージャは、転がり軸受を収容するための筒状の収容部を有するハウジングを備えており、そのハウジングの収容部の中に転がり軸受の外輪を嵌め込むことで、転がり軸受がハウジングに設置される。ターボチャージャの回転シャフトは、回転自在の内輪の中に貫通して挿装されており、これによって、回転シャフトがハウジングに対して相対的に回転可能となる。

この種のターボチャージャは、潤滑剤である油を転がり軸受に供給するための構造を備える。具体的に説明すると、回転シャフトが水平方向に延在するターボチャージャにおいては、ハウジングの上側部分（断面視における上側半分程度までの部分）に、上記したハウジングの収容部に連通される給油流路が形成されている。転がり軸受の外輪の上側部分には、給油流路に連通する給油口が形成されており、これによって、給油流路に供給された油が、給油口を通って外輪の内側へ流入して外輪の内周面や内輪の外周面に沿って流れ、転がり軸受の転動体（玉）と軌道輪との間に供給される。また、上記したハウジングの収容部の内周面と転がり軸受の外輪の外周面との間には微小の隙間があるため、給油流路からこの隙間に油が入り込み、その油が外輪の外周に回って、結果的に、ハウジングの収容部の内周面と外輪の外周面との間に油膜が介在する。これによって、振動発生時に、油膜のスクイズフィルムダンパ現象によるダンピング効果（振動を減衰させる効果）を得ることができる。また、外輪の軸線方向の両端はそれぞれ開口しており、それらの開口端は、ハウジングの下側部分に形成された排油流路に連通している。これにより、転がり軸受の転動体と軌道輪との間に供給された油が、外輪の両側の開口端を通って排油流路に流出する。

ところで、下記特許文献１には、外輪（軸受ハウジング）の外周に潤滑油（潤滑剤）を保留させるために外輪（軸受ハウジング）の外周面に油溜めの凹部が形成された転がり軸受を備えるターボチャージャが開示されている。

特開２００６−９０４０２号公報

しかしながら、上記した特許文献１に開示された従来のターボチャージャでは、外輪（軸受ハウジング）を収容している収容部（ケーシング）の底部に排油穴が形成されているため、エンジンが停止して長時間に亘って給油されなかった場合、前記排油穴から潤滑油が流出し、結果的に、転動体と軌道輪との間や、外輪（軸受ハウジング）と収容部（ケーシング）との間は、潤滑油が枯渇して渇いた状態となる。また、起動時においては、ターボチャージャの回転シャフトの回転よりも給油が遅れる。このため、新たに給油される油が転動体と軌道輪との間や、外輪（軸受ハウジング）と収容部（ケーシング）との間に到達するまでは、乾燥状態または油不足の状態で回転することになる。このような状態で回転すると、ダンピング効果が得られずに振動が大きくなり、その結果騒音が大きくなったり、焼付きが発生したり、摩耗やクラックなどの損傷が発生したり、転動体が離脱したりする等の不具合が生じるおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、起動時における潤滑剤の供給遅れに起因する上記した不具合を防止することが可能なターボチャージャを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明の一態様に係るターボチャージャは、互いに横に並んで配設されたタービンロータ及びコンプレッサロータにそれぞれ結合されて、前記タービンロータ及び前記コンプレッサロータと共に回転する回転シャフトと、該回転シャフトを支持する転がり軸受であって、前記回転シャフトに結合された内輪、該内輪の半径方向外側に配設された外輪、及び、前記内輪に形成された軌道輪と前記外輪に形成された軌道輪との間に挟まれた複数の転動体を備える転がり軸受と、前記転がり軸受を収容する収容部を有し、該収容部に嵌め込まれた前記外輪を保持するハウジングと、前記外輪と前記内輪との間の空間に、及び、前記外輪の外周面と前記収容部の内周面との間にそれぞれ潤滑剤を供給させる潤滑剤供給構造と、前記外輪の軸線方向両側の開口端から前記潤滑剤を排出させるための第１排出経路、及び、前記外輪の軸線方向中間部分及び前記収容部の周壁部のそれぞれに互いに連通するように位置合わせして形成された開口部から前記潤滑剤を排出させるための第２排出経路を有する潤滑剤排出構造と、を備えるターボチャージャにおいて、前記ハウジングには、前記外輪の前記開口端の下側部分に隣接して配設されて、前記第１排出経路による前記潤滑剤の流出を規制する第１堰部と、前記外輪及び前記収容部の周壁部に形成された前記開口部に配設されて、前記第２排出経路による前記潤滑剤の流出を規制する第２堰部と、が設けられている。

この態様のターボチャージャによれば、ターボチャージャの運転中、潤滑剤供給構造によって、転がり軸受の外輪と内輪との間の空間に潤滑剤が供給されるため、軌道輪と転動体との間に潤滑剤が付与され、軌道輪と転動体との間の摩擦が低減される。また、潤滑剤供給構造によって、外輪の外周面と収容部の内周面との間の隙間にも潤滑剤が供給されるため、外輪の外周面に潤滑剤の膜が形成され、この潤滑剤の膜のスクイズフィルムダンパ現象によってダンピング効果が得られる。上述した潤滑剤の供給と同時に、潤滑剤排出構造の第１排出経路によって、潤滑剤が第１堰部を乗り越えて外輪の軸線方向両側の開口端から転がり軸受の外へ排出されると共に、潤滑剤排出構造の第２排出経路によって、潤滑剤が第２堰部を乗り越えて外輪の軸線方向中間部分の開口部及び収容部の周壁部の開口部から転がり軸受の外へ排出される。

一方、ターボチャージャの運転が停止して潤滑剤の供給が停止した場合、それまでに供給された潤滑剤の多くは潤滑剤排出構造によって排出されるが、一部の潤滑剤は、第１堰部および第２堰部によって堰き止められて、排出されずに外輪の内部の底や収容部の底に滞留する。よって、長時間に亘る潤滑剤の供給停止後にターボチャージャが起動したときに、潤滑剤の供給遅れが生じても、外輪の内部の底に滞留した潤滑剤によって、ターボチャージャの起動直後から軌道輪と転動体との間の潤滑性が十分に確保されると共に、収容部の底に滞留した潤滑剤によって、ターボチャージャの起動直後から外輪の外周面と収容部の内周面との間に潤滑剤の膜が形成され、この潤滑剤の膜によって振動のダンピング効果が得られる。

特に、この態様のターボチャージャによれば、ダンピング時に、外輪の外周面と収容部の内周面との間の潤滑剤は、収容部に形成された開口部から抜けずに、第２堰部を乗り越えてから抜ける。このため、外輪の外周面と収容部の内周面との間の潤滑剤が収容部に形成された開口部から抜ける場合に比べて、ダンピング時の潤滑剤の抜け抵抗が大きくなり、ダンピング効果を向上させることができる。

また、上記したターボチャージャは、前記第２堰部が、前記収容部の周壁部に形成された前記開口部に締結される締結部と、前記外輪に形成された前記開口部の内側に挿入される挿入部と、一端が前記外輪と前記内輪との間の前記空間に開口されて他端が前記収容部の外部に開口された排出穴と、を備える穴あきピンによって形成される構成であってもよい。

この構成では、穴あきピンは、外輪の回り止め部材（位置決め部材）として機能する。すなわち、外輪やハウジングに位置決めのための形状を形成しなくても、外輪のハウジングに対する相対的な中心軸線回りの回転が上記した穴あきピンによって規制され、外輪が収容部内において所定の中心軸線回りの位置で位置決めされる。

また、本発明の他の態様に係るターボチャージャは、互いに横に並んで配設されたタービンロータ及びコンプレッサロータにそれぞれ結合されて、前記タービンロータ及び前記コンプレッサロータと共に回転する回転シャフトと、該回転シャフトを支持する転がり軸受であって、前記回転シャフトに結合された内輪、該内輪の半径方向外側に配設された外輪、及び、前記内輪に形成された軌道輪と前記外輪に形成された軌道輪との間に挟まれた複数の転動体を備える転がり軸受と、前記転がり軸受を収容する収容部を有し、該収容部に嵌め込まれた前記外輪を保持するハウジングと、前記外輪と前記内輪との間の空間に、及び、前記外輪の外周面と前記収容部の内周面との間にそれぞれ潤滑剤を供給させる潤滑剤供給構造と、前記外輪の軸線方向両側の開口端から前記潤滑剤を排出させるための第１排出経路、及び、前記外輪の軸線方向中間部分及び前記収容部の周壁部のそれぞれに互いに連通するように位置合わせして形成された開口部から前記潤滑剤を排出させるための第２排出経路を有する潤滑剤排出構造と、を備えるターボチャージャにおいて、前記ハウジングには、前記外輪の前記開口端の下側部分に隣接して配設されて、前記第１排出経路による前記潤滑剤の流出を規制する第１堰部が設けられ、前記外輪及び前記収容部の周壁部に形成された前記開口部が、前記外輪及び前記収容部の底部と前記外輪及び前記収容部の頂部との間にある前記外輪及び前記収容部の側部に位置する。

この態様のターボチャージャによれば、ターボチャージャの運転中、潤滑剤供給構造によって、転がり軸受の外輪と内輪との間の空間に潤滑剤が供給されるため、軌道輪と転動体との間に潤滑剤が付与され、軌道輪と転動体との間の摩擦が低減される。また、潤滑剤供給構造によって、外輪の外周面と収容部の内周面との間の隙間にも潤滑剤が供給されるため、外輪の外周面に潤滑剤の膜が形成され、この潤滑剤の膜のスクイズフィルムダンパ現象によってダンピング効果が得られる。上述した潤滑剤の供給と同時に、潤滑剤排出構造の第１排出経路によって、潤滑剤が第１堰部を乗り越えて外輪の軸線方向両側の開口端から転がり軸受の外へ排出されると共に、潤滑剤排出構造の第２排出経路によって、潤滑剤が外輪の軸線方向中間部分の開口部及び収容部の周壁部の開口部から転がり軸受の外へ排出される。

一方、ターボチャージャの運転が停止して潤滑剤の供給が停止した場合、それまでに供給された潤滑剤の多くは潤滑剤排出構造によって排出されるが、外輪の軸線方向中間部分の開口部が外輪の側部に位置すると共に、収容部の開口部が収容部の側部に位置するため、第１堰部によって堰き止められた一部の潤滑剤は、前記開口部から排出されずに外輪の内部の底や収容部の底に滞留する。よって、長時間に亘る潤滑剤の供給停止後にターボチャージャが起動したときに、潤滑剤の供給遅れが生じても、外輪の内部の底に滞留した潤滑剤によって、ターボチャージャの起動直後から軌道輪と転動体との間の潤滑性が十分に確保されると共に、収容部の底に滞留した潤滑剤によって、ターボチャージャの起動直後から外輪の外周面と収容部の内周面との間に潤滑剤の膜が形成され、この潤滑剤の膜によって振動のダンピング効果が得られる。特に、この態様のターボチャージャによれば、追加部品を用いる必要がなく、部品点数が増加することもない。

また、上記のターボチャージャは、前記第１堰部が、前記回転シャフトの中心軸線を中心にした円弧状の形状を有する構成であってもよい。

この構成によれば、ターボチャージャの姿勢に対する高いロバスト性を有する。すなわち、ターボチャージャの姿勢が回転シャフトの軸線回りに回転するように傾いた状態で、ターボチャージャの運転が停止して潤滑剤の供給が停止した場合であっても、そのターボチャージャの傾き度合が円弧状の第１堰部における円弧の中心角の範囲内であれば、円弧状の第１堰部の一部分によって潤滑剤が堰き止められ、外輪の内部の底や収容部の底に潤滑剤が滞留する。

また、上記のターボチャージャは、前記第１堰部の頂上部の高さ位置が、前記外輪の内周面のうちの前記転動体よりも軸線方向内側の領域の高さ位置と等しい構成であってもよい。

この構成によれば、ターボチャージャの運転中には、十分な量の潤滑剤が第１堰部を乗り越えて外輪の開口端から排出され、且つ、潤滑剤の供給が停止した後には、第１堰部によって潤滑剤が十分に堰き止められて、外輪の内部の底や収容部の底に十分な量の潤滑剤を滞留させることができる。これにより、ターボチャージャの起動直後から軌道輪と転動体との間の潤滑性や外輪の外周面と収容部の内周面との間の潤滑剤の膜を確保しつつ、ターボチャージャの運転中における潤滑剤排出性も十分に確保することができ、潤滑剤の不十分な排出に起因する軸受損失増加や温度上昇を防止することができる。

本発明のターボチャージャによれば、長時間に亘って潤滑剤の供給が停止していた場合であっても、起動直後から、転動体と軌道輪との間や外輪の外周面と収容部の内周面との間に潤滑剤が確保され、起動直後からダンピング効果を得ることができ、その結果騒音を低減させることができると共に、焼付きが発生したり、摩耗やクラックなどの損傷が発生したり、転動体が離脱したりする等の不具合を防止することができる。

本発明の第一実施形態に係るターボチャージャの破断図である。 （ａ）は本発明の第一実施形態における転がり軸受周辺の断面図であり、（ｂ）は、の本発明の第一実施形態における転がり軸受及びハウジングの収容部の端面図であって図２（ａ）に示したＡ−Ａ矢視図である。 （ａ）は本発明の第二実施形態における転がり軸受周辺の断面図であり、（ｂ）は本発明の第二実施形態における転がり軸受及びハウジングの収容部の端面図であって図３（ａ）に示したＢ−Ｂ矢視図である。 本発明の第二実施形態における転がり軸受の外輪の下面図である。 本発明の変形例を示す転がり軸受の外輪の切断面図である。

以下、本発明に係るターボチャージャの第一、第二実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［第一実施形態］
図１には、第一実施形態に係るターボチャージャ１が図示されている。図１に示すように、ターボチャージャ１は、タービンロータ２、コンプレッサロータ３、回転シャフト４、転がり軸受５、及びハウジング６を備える概略構成となっている。また、ターボチャージャ１には、転がり軸受５に潤滑油（潤滑剤）を供給するための給油構造（潤滑剤供給構造）７と、転がり軸受５から潤滑油を排出させるための排油構造（潤滑剤排出構造）８と、が備えられている。なお、このターボチャージャ１は、回転シャフト４が水平方向に延在するような姿勢で自動車等に搭載される。

なお、図１に示す鎖線は、回転シャフト４の中心軸線Ｏを示している。また、本願においては、中心軸線Ｏに沿った方向を「軸線方向」とし、中心軸線Ｏに直交する方向を「半径方向」とし、中心軸線Ｏ回りの方向を「周方向」とする。さらに、図１における縦方向が本願における上下方向に相当する。

このターボチャージャ１は、図示しないエンジンから供給される排気ガス流によってタービンロータ２が中心軸線Ｏを中心に回転し、このタービンロータ２の回転に伴って回転シャフト４及びコンプレッサロータ３が中心軸線Ｏを中心に回転し、コンプレッサロータ３の回転によって圧縮した空気をエンジンに供給する。

タービンロータ２及びコンプレッサロータ３は、互いに間隔をあけて横（水平方向）に並んで配設されている。タービンロータ２は回転シャフト４の一端部に結合され、コンプレッサロータ３は回転シャフト４の他端部に結合されており、回転シャフト４、タービンロータ２及びコンプレッサロータ３が共に回転する構成となっている。

転がり軸受５は、回転シャフト４を回転自在に支持する軸受であり、タービンロータ２とコンプレッサロータ３との間に配置されている。この転がり軸受５は、回転シャフト４に結合された内輪５０と、内輪５０の半径方向外側に配設された外輪５１と、内輪５０と外輪５１の間に介在した複数の転動体５２と、複数の転動体５２を保持する図示せぬ保持器と、を備える。なお、図２（ｂ）では１つの転動体５２のみ示し、残りの転動体は省略されている。内輪５０は、回転シャフト４と同軸上に配置された円筒形状の部材であり、回転シャフト４を内輪５０の中に貫通させるようにして回転シャフト４に取り付けられている。外輪５１は、回転シャフト４及び内輪５０と同軸上に配置された円筒形状の部材であり、内輪５０が外輪５１の中に周方向全体に亘って間隔をあけて収容されるように配設されている。

図２（ａ）に示すように、内輪５０の軸線方向両側の端部の外周面には、周方向全体に亘って延在する軌道輪５３がそれぞれ形成されており、また、外輪５１の軸線方向両側の端部の内周面には、周方向全体に亘って延在する溝状の軌道輪５４がそれぞれ形成されている。これらの軌道輪５３，５４は、互いに半径方向に対向する位置に配設されており、互いに対向する軌道輪５３，５４の間には、周方向に並べられた複数の転動体５２が挟み込まれている。

外輪５１の内周面は、軌道輪５４，５４よりも軸線方向の内側（両側の軌道輪５４，５４の間）に位置する中央領域５５と、軌道輪５４，５４よりも軸線方向の外側に位置する端部領域５６と、を有している。端部領域５６の内径（中心軸線Ｏから端部領域５６までの距離の２倍）は、中央領域５５の内径（中心軸線Ｏから中央領域５５までの距離の２倍）よりも大きく、且つ、軌道輪５４の内径（中心軸線Ｏから軌道輪５４の溝底までの距離の２倍）よりも小さい。

図１に示すように、ハウジング６は、転がり軸受５を収容する収容部６１が形成されたハウジング本体６０を備えており、このハウジング本体６０は車体等に固定される。ハウジング本体６０には、転がり軸受５のスラスト荷重をタービンロータ２側で受けるスラスト受け部６２が設けられている。このスラスト受け部６２は、収容部６１の内周面に対して半径方向内側に突出したフランジ部であり、収容部６１のタービンロータ２側に隣接して配設されている。このスラスト受け部６２には、転がり軸受５の外輪５１のタービンロータ２側の端部の一部が当接される。また、ハウジング６には、転がり軸受５のスラスト荷重をコンプレッサロータ３側で受けるスラスト受け部材６３が備えられている。スラスト受け部材６３は、ハウジング本体６０に固定されたプレート状の部材であり、収容部６１のコンプレッサロータ３側に隣接して配設されている。スラスト受け部材６３は、収容部６１に連通する円形の開口部６４を有しており、この開口部６４の周縁部に転がり軸受５の外輪５１のコンプレッサロータ３側の端部の一部が当接される。ハウジング６は、収容部６１に外輪５１が嵌め込まれると共に上記したスラスト受け部６２とスラスト受け部材６３とによって外輪５１を挟み込むことによって、外輪５１を保持する。

給油構造７は、潤滑油を軌道輪５３，５４と転動体５２との間に付与させるために外輪５１と内輪５０との間の空間に潤滑油を供給させる第１給油経路と、外輪５１の外周面と収容部６１の内周面との間に油膜を形成させるために外輪５１の外周面と収容部６１の内周面との間に潤滑油を供給させる第２給油経路と、を備える。

第１給油経路は、ハウジング本体６０の上側部分（収容部６１の上方の部分）に形成された給油流路６５と、外輪５１の上側部分に形成された給油口５７とによって構成されている。第２給油経路は、上記した給油流路６５と、潤滑油を外輪５１の外周面と収容部６１の内周面との間に形成された隙間６６とによって構成されている。給油流路６５は、ハウジング６の外部から供給された潤滑油が流通する通路であり、給油流路６５において潤滑油が上側から下側に向かって流れる。給油口５７は、外輪５１を上下に貫通する孔部であり、給油流路６５に連通している。この給油口５７は、軸線方向両側の軌道輪５４，５４の間に位置しており、給油流路６５を流通する潤滑油の一部を外輪５１と内輪５０との間の空間に流入させる。また、給油口５７は、中心軸線Ｏの真上（鉛直上方）に位置しているが、中心軸線Ｏの真上位置を基準に周方向へずれた位置に配置されてもよい。隙間６６は、給油流路６５に連通しており、給油流路６５を流通する潤滑油の一部を流入させることができる。また、隙間６６は、周方向全体に亘って形成されており、特に好ましくは、外輪５１の外周面全体に亘って形成されており、これにより、外輪５１の外周面と収容部６１の内周面との間に油膜を形成させることができる。

排油構造８は、転がり軸受５内及び前記隙間６６内の潤滑油を外輪５１の軸線方向両側の開口端から排出させるための第１排油経路（第１排出経路）と、転がり軸受５内及び前記隙間６６内の潤滑油を外輪５１及び収容部６１の周壁部のそれぞれに互いに連通するように位置合わせして形成された開口部５８，６７から排出させるための第２排油経路（第２排出経路）とを備える。

第１排油経路は、外輪５１の軸線方向両側の開口端と、スラスト受け部材６３の開口部６４と、ハウジング本体６０の下側部分に形成された排油流路８０とから構成されている。排油流路８０は、転がり軸受５から排出された潤滑油を流通させてハウジング６の外部へ排出することができる通路であり、排油流路８０において潤滑油が上側から下側に向かって流れる。前記開口部６４は、排油流路８０に連通しており、外輪５１の軸線方向両側の開口端から流出した潤滑油を排油流路８０へ流入させる。

第２排油経路を構成する収容部６１の周壁部の開口部（ハウジング開口部）６７は、収容部６１の底部を上下に貫通する雌ネジ穴であり、収容部６１の軸線方向中間部分に配設されている。第２排油経路を構成する外輪５１の開口部（外輪開口部）５８は、外輪５１の底部を上下に貫通する貫通孔であり、外輪５１の軸線方向中間部分に配設されている。ハウジング開口部６７および外輪開口部５８は、互いに連通するように位置合せされた位置に形成されている。

図２（ａ）に示すように、本実施形態に係るターボチャージャ１には、第１排油経路による潤滑油の流出を規制する第１堰部６８Ａ，６８Ｂと、第２排油経路による潤滑油の流出を規制する第２堰部６９と、が備えられている。第１堰部６８Ａ，６８Ｂ及び第２堰部６９はそれぞれハウジング６に設けられており、第１堰部６８Ａ，６８Ｂは外輪５１の開口端の下側部分に隣接して配設され、第２堰部６９はハウジング開口部６７及び外輪開口部５８に配設されている。

具体的には、タービンロータ２側の第１堰部６８Ａは、ハウジング本体６０のスラスト受け部６２の下側部分に設けられている。コンプレッサロータ３側の第１堰部６８Ｂは、スラスト受け部材６３の開口部６４の下側部分に設けられている。これらの第１堰部６８Ａ，６８Ｂは、外輪５１の開口端側から軸線方向外側に向かって漸次高くなっている。第１堰部６８Ａ，６８Ｂの頂上部６８ａ，６８ｂの高さ位置は、外輪５１の内周面の中央領域５５の高さ位置と等しい。すなわち、中心軸線Ｏの位置で切断した縦断面視において、外輪５１の内周面の中央領域５５の延長線上に第１堰部６８Ａ，６８Ｂの頂上部６８ａ，６８ｂが位置する。また、図２（ｂ）に示すように、第１堰部６８Ａ，６８Ｂの頂上部６８ａ，６８ｂは、中心軸線Ｏに対して直交する方向に略水平に延在しており、正面視において略三日月形を呈する形状になっている。

第２堰部６９は、ハウジング開口部６７及び外輪開口部５８に取り付けられる穴あきピン８３によって形成されている。穴あきピン８３は、ハウジング開口部６７に締結される締結部８４と、外輪開口部５８の内側に挿入される挿入部８５と、上端が外輪５１と内輪５０との間の空間に開口されて下端が収容部６１の外部にある排油流路８０に開口された排出穴８６と、を有する。締結部８４は、ハウジング開口部６７に螺着される雄ネジ部である。挿入部８５は、締結部８４の上端から上方に突出して外輪開口部５８内に挿入されており、挿入部８５の外周面と外輪開口部５８の内周面との間には、潤滑油を流通させることができる隙間が形成されている。挿入部８５の先端の高さ位置は、外輪５１の内周面の中央領域５５の高さ位置と等しく、挿入部８５の先端面と外輪５１の内周面の中央領域５５とは面一となっている。排出穴８６は、外輪５１と内輪５０との間の潤滑油を排出させるための穴であり、排出穴８６の内径は、必要十分な量の潤滑油を流通させることができるように設定されている。

上記構成のターボチャージャ１では、ターボチャージャ１の運転中、給油構造７の第１給油経路を経て潤滑油が転がり軸受５の外輪５１と内輪５０との間の空間に供給されると共に、給油構造７の第２給油経路を経て外輪５１の外周に潤滑油が供給される。すなわち、ターボチャージャ１の運転中は、ハウジング６の外にある図示せぬ給油源から給油流路６５に潤滑油が供給され、その潤滑油の一部は、外輪５１の給油口５７を通って外輪５１と内輪５０との間に供給され、潤滑油の残りは、外輪５１の外周面と収容部６１の内周面との間の隙間６６に供給される。外輪５１と内輪５０との間に供給された潤滑油は、外輪５１の内周面上や内輪５０の外周面上を流れて、軌道輪５３，５４と転動体５２との間に入り込む。これによって、軌道輪５３，５４と転動体５２との間の摩擦が減らされ、軌道輪５３，５４と転動体５２との焼付きや摩耗、クラック、転動体５２の離脱などの不具合を防止することができる。

また、隙間６６に供給された潤滑油は、隙間６６内を流れて広がり、外輪５１の外周面と収容部６１の内周面との間に油膜が形成される。これによって、この油膜のスクイズフィルムダンパ現象によるダンピング効果が発揮され、ターボチャージャ１の運転時の振動が減衰される。また、上記した油膜によるダンピング時において、外輪５１の外周面と収容部６１の内周面との間の潤滑油は、ハウジング開口部６７から抜けずに、穴あきピン８３の挿入部８５の外周面と外輪開口部５８の内周面との間を通って一旦上昇してから抜ける。このため、外輪５１の外周面と収容部６１の内周面との間の潤滑油がハウジング開口部６７から抜ける場合に比べて、ダンピング時の潤滑油の抜け抵抗が大きくなる。

また、上記構成のターボチャージャ１では、上述した潤滑油の供給と同時に、排油構造８の第１排油経路および第２排油経路を経て潤滑油が外輪５１と内輪５０との間の空間、および前記隙間６６から排出される。すなわち、外輪５１と内輪５０との間の空間内の潤滑油、及び隙間６６内の潤滑油は、第１堰部６８Ａ，６８Ｂを乗り越えて外輪５１の軸線方向両側の開口端から転がり軸受５の外の排油流路８０へと排出される。このとき、第１堰部６８Ａ，６８Ｂの頂上部６８ａ，６８ｂの高さ位置が、外輪５１の内周面の中央領域５５の高さ位置と等しいため、外輪５１の開口端から第１堰部６８Ａ，６８Ｂを乗り越えて十分な量の潤滑油が排出される。また、外輪５１と内輪５０との間の空間内の潤滑油が、穴あきピン８３の排出穴８６を通って転がり軸受５の外の排油流路８０へと排出されると共に、隙間６６内の潤滑油が、第２堰部６９を乗り越えて穴あきピン８３の排出穴８６を通って転がり軸受５の外の排油流路８０へと排出される。

また、上記構成のターボチャージャ１では、ハウジング開口部６７に締結される締結部８４と外輪開口部５８の内側に挿入される挿入部８５とを有する穴あきピン８３は、外輪５１の回り止め部材（位置決め部材）として機能する。すなわち、外輪５１やハウジング６に位置決めのための形状を形成することなく、外輪５１のハウジング６に対する相対的な中心軸線Ｏ回りの回転が穴あきピン８３によって規制される。

また、上記構成のターボチャージャ１では、ターボチャージャ１の運転が停止して給油が停止した場合、その後のしばらくの間は、第１排油経路および第２排油経路からの排油が続き、その後、排油も停止される。このとき、第１堰部６８Ａ，６８Ｂ及び第２堰部６９によって堰き止められて排出されなかった潤滑油が外輪５１の内部の底及び収容部６１の底に滞留する。よって、給油が長時間に亘って停止した場合であっても、潤滑油が完全に排出されずに、外輪５１の内部の底及び収容部６１の底に潤滑油が滞留したままとなる。その後、ターボチャージャ１が起動したとき、給油遅れが生じるが、外輪５１の内部の底に滞留した潤滑油によって、ターボチャージャ１の起動直後から軌道輪５３，５４と転動体５２との間の潤滑性が十分に確保され、また、収容部６１の底に滞留した潤滑油によって、ターボチャージャ１の起動直後から外輪５１の外周に油膜が形成される。

したがって、軌道輪５３，５４と転動体５２の焼付きを防止したり、軌道輪５３，５４の表面や転動体５２の表面の摩耗やクラックなどの損傷を防止したり、前記した摩耗による転動体５２が軌道輪５３，５４から離脱されるのを防止したり、その他の不具合を防止したりすることができる。さらに、起動直後から外輪５１外周の油膜によるダンピング効果を発揮することができ、起動直後から振動を減衰させ、その結果騒音を低減させることができ、且つ、外輪５１の外周面の焼付きや摩耗を防止することができる。また、第一実施形態のターボチャージャ１によれば、ダンピング時の潤滑油の抜け抵抗が大きくなるため、ダンピング効果の向上を図ることができる。

また、第一実施形態のターボチャージャ１によれば、ターボチャージャ１の運転中における排油性も十分に確保することができるので、潤滑油が十分に排出されないことに起因する軸受損失増加や温度上昇を防止することができる。

外輪５１やハウジング６に位置決めのための形状を形成する必要がないため、部品コストが高くなるのを抑制することができる。また、油溜め構造を形成するのに、特殊な転がり軸受（例えば外輪表面に凹部を設けた転がり軸受）を用意する必要がなく、一般的な転がり軸受を使用することができるので、部品コストが高くなるのを抑制することができる。

［第二実施形態］
次に、第二実施形態に係るターボチャージャについて説明する。第二実施形態に係るターボチャージャでは、上述した第一実施形態における正面視において略三日月状の第１堰部６８Ａ，６８Ｂに代えて、正面視において円弧状の第１堰部１６８Ａ，１６８Ｂを備えている。また、第二実施形態に係るターボチャージャでは、第２排油経路による潤滑油の流出を規制するための構成として、上述した第一実施形態における第２堰部６９に代えて、外輪５１の開口部（外輪開口部）１５８および収容部６１の開口部（ハウジング開口部）１６７の周方向位置を下記のとおりにした構成を有する。なお、上述した第一実施形態に係るターボチャージャ１と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を適宜省略する。

図３には、第二実施形態に係るターボチャージャ１における転がり軸受５周辺の構成が図示されている。図３（ａ）に示すように、第１堰部１６８Ａ，１６８Ｂは、外輪５１の軸線方向両側の開口端の下側部分に隣接して配設されており、図３（ｂ）に示すように、これらの第１堰部１６８Ａ（１６８Ｂ）は、正面視において回転シャフト４の中心軸線Ｏを中心とした円弧状の形状を有する。すなわち、第１堰部１６８Ａ（１６８Ｂ）は、外輪５１の開口端の内径縁に沿って円弧状に延在している。また、第１堰部１６８Ａ（１６８Ｂ）は、正面視において左右均等に延在している。第１堰部１６８Ａ（１６８Ｂ）の端部は、回転シャフト４の中心軸線Ｏの真下（鉛直方向下側）の位置（０°）から両側へそれぞれ中心軸線Ｏ回りに所定の回転角αで回転させた位置にある。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、第二実施形態に係るターボチャージャ１では、外輪５１の底部にも収容部６１の周壁部の底部にも開口部が形成されてなく、図３（ｂ）に示すように、外輪開口部１５８は、外輪５１の底部と頂部との間にある側部に位置し、ハウジング開口部１６７は、収容部６１の周壁部の底部と頂部との間にある側部に位置している。これら外輪開口部１５８及びハウジング開口部１６７は、互いに連通するように位置合わせされており、これら外輪開口部１５８及びハウジング開口部１６７によって潤滑油を排出するための排油穴が構成されている。また、図４に示すように、外輪開口部１５８は、外輪５１の両側の側部にそれぞれ設けられており、これら両側の外輪開口部１５８は、互いに同一の形状及び開口面積を有しており、また、互いに左右対称の位置に配設されている。なお、ハウジング開口部１６７についても同様であり、収容部６１の周壁部の両側の側部にそれぞれ設けられており、両側のハウジング開口部１６７は、互いに同一の形状及び開口面積を有しており、また、断面視において互いに左右対称の位置に配設されている。図３（ｂ）に示すように、外輪開口部１５８及びハウジング開口部１６７の周方向位置は、回転シャフト４の中心軸線Ｏの真下（鉛直方向下側）の位置（０°）から中心軸線Ｏ回りに所定の回転角βで回転させた位置であり、この回転角βは、０°＜β＜±１８０°の範囲内の角度であり、好ましくは、回転角βは、±９０°以下にする。また、回転角βは、正面視において外輪開口部１５８の縁部の周方向位置と第１堰部１６８Ａ（１６８Ｂ）の端部の周方向位置とが一致するような角度であることが好ましい。

上記した構成のターボチャージャ１では、第１堰部１６８Ａ，１６８Ｂが外輪５１の開口端の下側部分に隣接して配設されており、且つ、外輪開口部１５８が外輪５１の側部に位置すると共に、ハウジング開口部１６７が収容部６１の周壁部の側部に位置しているため、潤滑油の供給が停止した場合、第１堰部１６８Ａ，１６８Ｂによって堰き止められた潤滑油は、外輪開口部１５８及びハウジング開口部１６７から排出されずに外輪５１の内部の底や収容部６１の底に滞留する。よって、長時間に亘る潤滑油の供給停止後にターボチャージャ１が起動したときに、潤滑油の供給遅れが生じても、外輪５１の内部の底に滞留した潤滑油によって、ターボチャージャ１の起動直後から軌道輪５３，５４と転動体５２との間の潤滑性が十分に確保される。また、収容部６１の底に滞留した潤滑油によって、ターボチャージャ１の起動直後から外輪５１の外周に油膜が形成され、この油膜によって振動のダンピング効果が得られ、その結果騒音を低減させることができる。特に、この実施形態に係るターボチャージャ１によれば、追加部品を用いる必要がなく、部品点数が増加することもない。

また、上記した構成のターボチャージャ１では、第１堰部１６８Ａ，１６８Ｂが中心軸線Ｏを中心にした円弧状の形状を有するため、ターボチャージャ１の姿勢に対する高いロバスト性を有する。具体的に説明すると、ターボチャージャ１の姿勢が中心軸線Ｏ回りに回転するように傾いた状態で、ターボチャージャ１の運転が停止して潤滑油の供給が停止した場合であっても、そのターボチャージャ１の傾き度合が上記した回転角βよりも小さければ、円弧状の第１堰部１６８Ａ，１６８Ｂの一部分によって潤滑油が堰き止められ、外輪５１の内部の底や収容部６１の底に潤滑油が滞留する。これによって、潤滑油不足による転がり軸受５の焼付きや摩耗、クラックなどの不具合をより確実に防止することができ、また、外輪５１の外周の油膜による振動のダンピング効果をより確実に発揮させることができる。

また、上記した構成のターボチャージャ１では、外輪５１の両側の側部にそれぞれ外輪開口部１５８が形成されているため、所望の排油性を確保しつつ外輪開口部１５８の開口面積を小さくして外輪５１の剛性を向上させることができる。

以上、本発明の第一実施形態及び第二実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
なお、上記した第一実施形態では、三日月状の第１堰部６８Ａ，６８Ｂを備えると共に、穴あきピン８３によって形成された第２堰部６９を備えるターボチャージャ１について説明し、また、上記した第二実施形態では、円弧状の第１堰部１６８Ａ，１６８Ｂを備えると共に、外輪５１の側部に形成された外輪開口部１５８と収容部６１の側部に形成されたハウジング開口部１６７とからなる排油穴を備えるターボチャージャ１について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限るものではなく、上記した構成要件を適宜組み合わせることが可能である。例えば、円弧状の第１堰部１６８Ａ，１６８Ｂを備えると共に、穴あきピン８３によって形成された第２堰部６９を備えるターボチャージャであってもよく、また、三日月状の第１堰部６８Ａ，６８Ｂを備えると共に、外輪５１の側部に形成された外輪開口部１５８と収容部６１の側部に形成されたハウジング開口部１６７とからなる排油穴を備えるターボチャージャであってもよい。

また、上記した第一実施形態では、第２堰部６９が穴あきピン８３によって形成されているが、本発明は、これに限るものではなく、例えばハウジング６（収容部６１の周壁部）と一体に形成された第２堰部が設けられた構成であってもよい。また、上記した第一実施形態では、穴あきピン８３の挿入部８５の先端面と外輪５１の内周面の中央領域５５とは面一となっているが、本発明は、これに限るものではなく、例えば穴あきピン８３の挿入部８５の先端面が外輪５１の内周面の中央領域５５よりも半径方向内側へ突出した構成であってもよく、或いは、穴あきピン８３の挿入部８５の先端面が収容部６１の内周面よりも半径方向内側へ突出しつつ外輪５１の内周面の中央領域５５よりも半径方向外側に位置する構成であってもよい。

また、上記した第一実施形態では、第１堰部６８Ａ，６８Ｂの頂上部６８ａ，６８ｂの高さ位置が、外輪５１の内周面の中央領域５５の高さ位置と等しいが、本発明は、これに限るものではなく、例えば第１堰部６８Ａ，６８Ｂの頂上部６８ａ，６８ｂの高さ位置が、外輪５１の内周面の中央領域５５の高さ位置よりも半径方向外側に位置する構成であってもよく、或いは外輪５１の内周面の中央領域５５の高さ位置よりも半径方向内側に位置する構成であってもよい。

また、上記した第二実施形態では、両側の外輪開口部１５８，１５８が互いに同一の形状及び開口面積を有しているが、本発明は、これに限るものではなく、例えば図５（ａ）に示すように、両側の外輪開口部２５８Ａ，２５８Ｂの形状や開口面積（大きさ）が異なる構成であってもよい。また、上記した第二実施形態では、外輪開口部１５８が外輪５１の両側の側部にそれぞれ設けられているが、本発明は、これに限るものではなく、例えば図５（ｂ）に示すように、外輪５１のいずれか一方の側部にのみ外輪開口部３５８が設けられた構成であってもよい。また、上記した第二実施形態では、両側の外輪開口部１５８，１５８が互いに左右対称の位置に配設されているが、本発明は、これに限るものではなく、例えば図５（ｃ）に示すように、両側の外輪開口部４５８Ａ，４５８Ｂが左右非対称の位置に配設されていてもよい。

また、上記実施形態では、ハウジング本体６０のスラスト受け部６２にタービンロータ２側の第１堰部６８Ａ（１６８Ａ）が設けられ、ハウジング本体６０とは別部品であるスラスト受け部材６３にコンプレッサロータ３側の第１堰部６８Ｂ（１６８Ｂ）が設けられているが、本発明は、これに限るものではなく、例えばハウジング本体６０とは別部品の部材にタービンロータ側の第１堰部が設けられた構成であってもよく、また、ハウジング本体６０の一部分にコンプレッサロータ側の第１堰部が設けられた構成であってもよい。

また、上記実施形態では、ターボチャージャ１が転がり軸受５を１つだけ備えた構成となっているが、本発明は、これに限るものではなく、例えば複数の転がり軸受が軸線方向に直列に並んだ構成であってもよい。また、上記実施形態では、外輪開口部５８，１５８とハウジング開口部６７，１６７とは同一形状（円形）であるが、本発明は、これに限るものではなく、例えば外輪開口部が円形であるのに対してハウジング開口部が楕円形である構成であってもよい。その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１ ターボチャージャ
２ タービンロータ
３ コンプレッサロータ
４ 回転シャフト
５ 転がり軸受
６ ハウジング
７ 給油構造（潤滑剤供給構造）
８ 排油構造（潤滑剤排出構造）
５０ 内輪
５１ 外輪
５２ 転動体
５３，５４ 軌道輪
５５ 中央領域
５６ 端部領域
５７ 給油口
５８，１５８，２５８Ａ，２５８Ｂ，３５８，４５８Ａ，４５８Ｂ 外輪開口部（開口部）
６０ ハウジング本体
６１ 収容部
６２ スラスト受け部
６３ スラスト受け部材
６４ 開口部
６５ 給油流路
６６ 隙間
６７，１６７ ハウジング開口部（開口部）
６８Ａ，６８Ｂ，１６８Ａ，１６８Ｂ 第１堰部
６８ａ，６８ｂ 頂上部
６９ 第２堰部
８０ 排油流路
８３ 穴あきピン
８４ 締結部
８５ 挿入部
８６ 排出穴
Ｏ 中心軸線

Claims (5)

1. 互いに横に並んで配設されたタービンロータ及びコンプレッサロータにそれぞれ結合されて、前記タービンロータ及び前記コンプレッサロータと共に回転する回転シャフトと、
   該回転シャフトを支持する転がり軸受であって、前記回転シャフトに結合された内輪、該内輪の半径方向外側に配設された外輪、及び、前記内輪に形成された軌道輪と前記外輪に形成された軌道輪との間に挟まれた複数の転動体を備える転がり軸受と、
   前記転がり軸受を収容する収容部を有し、該収容部に嵌め込まれた前記外輪を保持するハウジングと、
   前記外輪と前記内輪との間の空間に、及び、前記外輪の外周面と前記収容部の内周面との間にそれぞれ潤滑剤を供給させる潤滑剤供給構造と、
   前記外輪の軸線方向両側の開口端から前記潤滑剤を排出させるための第１排出経路、及び、前記外輪の軸線方向中間部分及び前記収容部の周壁部のそれぞれに互いに連通するように位置合わせして形成された開口部から前記潤滑剤を排出させるための第２排出経路を有する潤滑剤排出構造と、
   を備えるターボチャージャにおいて、
   前記ハウジングには、
   前記外輪の前記開口端の下側部分に隣接して配設されて、前記第１排出経路による前記潤滑剤の流出を規制する第１堰部と、
   前記外輪及び前記収容部の周壁部に形成された前記開口部に配設されて、前記第２排出経路による前記潤滑剤の流出を規制する第２堰部と、
   が設けられているターボチャージャ。
2. 前記第２堰部が、前記収容部の周壁部に形成された前記開口部に締結される締結部と、前記外輪に形成された前記開口部の内側に挿入される挿入部と、一端が前記外輪と前記内輪との間の前記空間に開口されて他端が前記収容部の外部に開口された排出穴と、を備える穴あきピンによって形成される請求項１に記載のターボチャージャ。
3. 互いに横に並んで配設されたタービンロータ及びコンプレッサロータにそれぞれ結合されて、前記タービンロータ及び前記コンプレッサロータと共に回転する回転シャフトと、
   該回転シャフトを支持する転がり軸受であって、前記回転シャフトに結合された内輪、該内輪の半径方向外側に配設された外輪、及び、前記内輪に形成された軌道輪と前記外輪に形成された軌道輪との間に挟まれた複数の転動体を備える転がり軸受と、
   前記転がり軸受を収容する収容部を有し、該収容部に嵌め込まれた前記外輪を保持するハウジングと、
   前記外輪と前記内輪との間の空間に、及び、前記外輪の外周面と前記収容部の内周面との間にそれぞれ潤滑剤を供給させる潤滑剤供給構造と、
   前記外輪の軸線方向両側の開口端から前記潤滑剤を排出させるための第１排出経路、及び、前記外輪の軸線方向中間部分及び前記収容部の周壁部のそれぞれに互いに連通するように位置合わせして形成された開口部から前記潤滑剤を排出させるための第２排出経路を有する潤滑剤排出構造と、
   を備えるターボチャージャにおいて、
   前記ハウジングには、前記外輪の前記開口端の下側部分に隣接して配設されて、前記第１排出経路による前記潤滑剤の流出を規制する第１堰部が設けられ、
   前記外輪及び前記収容部の周壁部に形成された前記開口部が、前記外輪及び前記収容部の底部と前記外輪及び前記収容部の頂部との間にある前記外輪及び前記収容部の側部に位置するターボチャージャ。
4. 前記第１堰部が、前記回転シャフトの中心軸線を中心にした円弧状の形状を有する請求項１から３の何れか一項に記載のターボチャージャ。
5. 前記第１堰部の頂上部の高さ位置が、前記外輪の内周面のうちの前記転動体よりも軸線方向内側の領域の高さ位置と等しい請求項１から４の何れか一項に記載のターボチャージャ。

Images