JP2016113934A - ターボチャージャ用軸受機構 - Google Patents

Abstract

【課題】異音の発生防止や運転効率の向上が図られるとともに、製造コストの低減が図られるターボチャージャ用軸受機構を提供すること。【解決手段】ターボチャージャ用軸受機構１は、ロータシャフト１０、ボールベアリング２０、リテーナ６０を備える。ロータシャフト１０は一端１０ａにタービンインペラ１１が、他端１０ｂにコンプレッサインペラ１２がそれぞれ取り付けられる。ボールベアリング２０は内輪２１と外輪２２とを備える。内輪２１にはロータシャフト１０が係合されている。外輪２２はハウジング３０に固定され、内輪２１とロータシャフト１０の外周面１０ｃとの間にオイルフィルムダンパ５０が形成される。リテーナ６０はロータシャフト１０に近づくほどオイルフィルムダンパ５０に近づくよう傾斜したオイル供給路６１を有し、内輪２１にオイル供給路６１のオイル吐出口６１１から吐出されたオイルを流通させるオイル流通孔２１４が形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、ターボチャージャ用軸受機構に関する。

従来、内燃機関には、内燃機関から排出された排気ガスのガス流を利用して、吸入空気を圧縮するターボチャージャが備えられたものがある。ターボチャージャは、ロータシャフトと、ロータシャフトの一端に設けられたタービンインペラと、ロータシャフトの他端に設けられたコンプレッサインペラとを備えており、ロータシャフトは軸受機構により軸受けされている。当該軸受機構は軸受ハウジング内に収納されている。そして、特許文献１には、かかる軸受機構として、ロータシャフトに取り付けられたボールベアリングと、ボールベアリングと軸受ハウジングとの間に潤滑油が充填されてなるオイルフィルムダンパとを有する軸受機構を備えたターボチャージャが開示されている。

特許文献１に開示の構成では、ボールベアリングは環状の内輪及び外輪と、両者が互いに滑り回転するように両者の間に介在するボールとを有し、内輪の内側にロータシャフトが嵌装されている。これにより、ロータシャフトとその端部にそれぞれ設けられた両インペラとボールベアリングの内輪とが一体的に回転するように回転体アッシーを形成している。そして、ボールベアリングの外輪と軸受ハウジングとの間にはオイルが充填されてなるオイルフィルムダンパが形成されており、回転体アッシーの振動を抑制するダンピング効果を奏するように構成されている。

特開２０１２−９２９３４号公報

上記構成では、オイルフィルムダンパは、ボールベアリングの外輪と軸受ハウジングとの間に形成されている。したがって、オイルフィルムダンパの内側に位置する部品全体は、ロータシャフト及び両インペラに加えてボールベアリングを含んでいるため、オイルフィルムダンパ内側の部品全体の質量が比較的大きくなっている。また、ボールベアリングの外輪の外径は、その内輪の内径よりも充分大きいため、オイルフィルムダンパとボールベアリングの外輪との接触面積は比較的大きくなる。そのため、オイルフィルムダンパと外輪との間に生じる粘性力が大きくなりやすく、特に低温時にはかかる粘性の増大が顕著である。

一方、回転体アッシーには少なからず必ず残留アンバランス（不釣合い）が存在することから、回転体アッシーの径方向における質量中心はロータシャフトの軸心（図心）からずれた位置に位置している。そのため、回転体アッシーが軸回転するときは、ロータシャフトの軸心からずれた質量中心を通る軸線を中心とする偏重心回転をしようとする。しかし、オイルフィルムダンパ内側の部品の質量が大きく、上記粘性力が高い場合には、回転体アッシーは偏重心回転が阻害されて、図心に近い位置を中心に回転せざるを得なくなる。そして、ロータシャフトの両端に設けられた両インペラは片持ち梁の状態となっているため、かかる場合には、両インペラはロータシャフトの回転に伴って大きく振れ回ることとなる。これにより、回転初期に異音が発生したり、両インペラがハウジングに接触して破損したりするおそれがあり、これらは低温時にはより顕著となる。そして、両インペラの破損を防止するには、両インペラとハウジングとの間隙（チップクリアランス）を大きくする必要がある。しかし、チップクリアランスを大きくすると、ターボチャージャの運転効率の低下を招くこととなる。

このような異音の発生や運転効率の低下を防止するには、回転体アッシーの偏重心回転を阻害しないように、回転体アッシーの質量中心とロータシャフトの軸心とのずれが極めて小さくなるように、回転体アッシーの質量バランスを調整することが考えられる。しかし、かかる質量バランスの調整には高い精度が要求されることとなり、コスト高となる。

また、異音の発生や運転効率の低下を防止するには、オイルフィルムダンパによるダンピング効果により、回転体アッシーの振動を抑制することが有効である。かかるダンピング効果を確実に発揮させるには、当該オイルフィルムダンパ全体にオイルが行きわたるようにオイルの潤滑性が十分高いことが必要となる。オイルの潤滑性が低い場合には、充分なダンピング効果を得ることができず、異音の発生や運転効率の低下を防止できない恐れがある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、異音の発生防止や運転効率の向上が図られるとともに、製造コストの低減が図られるターボチャージャ用軸受機構を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、一端にタービンインペラが取り付けられ、他端にコンプレッサインペラが取り付けられたロータシャフトと、
互いに回転可能に支持された内輪と外輪とを備えるとともに、上記内輪には係合部材を介して上記ロータシャフトが係合されているボールベアリングと、
上記外輪を保持するリテーナと、
上記ロータシャフト、上記ボールベアリング、上記係合部材及び上記リテーナを収納するハウジングと、
を備え、
上記内輪と上記ロータシャフトの外周面との間にはオイルが膜状に介在してオイルフィルムダンパが形成されており、
上記リテーナは、上記オイルを流通させるとともに、上記ロータシャフトに近づくほど上記オイルフィルムダンパに近づくように傾斜したオイル供給路を有し、該オイル供給路は該オイル供給路を流通するオイルを上記内輪に向けて吐出するオイル吐出口を上記内輪側の端部に有し、
上記内輪は、円筒状に形成されるとともに、上記オイル吐出口から吐出されるオイルの吐出方向に対向する吐出口対向部を有し、該吐出口対向部には、上記オイル吐出口から吐出されたオイルを上記内輪の内側に流通させて上記オイルフィルムダンパに供給するオイル流通孔が形成されていることを特徴とするターボチャージャ用軸受機構にある。

上記ターボチャージャ用軸受機構によれば、オイルフィルムダンパがボールベアリングの内輪とロータシャフトとの間に形成されていることから、オイルフィルムダンパ内側の部品には、ボールベアリングにおける内輪以外の部分やリテーナが含まれておらず、オイルフィルムダンパ内側の部品の質量が比較的小さくなっている。また、ボールベアリングの内輪の内径は、その外輪の外径に比べて充分小さいため、オイルフィルムダンパとロータシャフトの外周面との接触面積が比較的小さくなっている。これらにより、オイルフィルムダンパとロータシャフトの外周面との間に生じる粘性力を比較的小さくすることができる。

そして、上記粘性力を小さくできることにより、回転体アッシーが質量中心を中心に回転するのを阻害する力が低減されるため、回転体アッシーが偏重心回転しやすくなる。その結果、ロータシャフトの回転に際して、ロータシャフトの両端に設けられた両インペラが大きく振れ回ることが抑制されることから、異音の発生が防止されるとともに、各インペラとハウジングとのチップクリアランスが最適化されて運転効率の向上が図られる。また、上述の如く、回転体アッシーが偏重心回転しやすくなっていることから、回転体アッシーの質量バランスの調整にそれほど高い精度を要しないため、当該質量バランスの調整が容易となり、製造コストの低減を図ることができる。

また、上述の如く、オイルフィルムダンパとロータシャフトの外周面との間に生じる粘性力を比較的小さくできることにより、回転体アッシーの回転レスポンスの向上が期待できるため、内燃機関の過渡性能の向上に寄与しうる。

さらに、低温時などのオイルの粘性が高くなりやすい場合には特に、上記粘性力を小さくできることにより、回転体アッシーに対するオイルダンピング効果を充分に発揮させることができる。

さらに、オイル供給路がロータシャフトに近づくほどオイルフィルムダンパに近づくように傾斜して形成されており、内輪には、オイル供給路のオイル吐出口におけるオイル吐出方向に対向する吐出口対向部に、オイル流通孔が形成されている。これにより、オイル供給路を介してオイル吐出口からオイルフィルムダンパに向かう方向に吐出されたオイルがオイル流通孔から内輪の内側に流入して、オイルフィルムダンパに供給されることとなる。その結果、オイル吐出口から吐出されたオイルが積極的にオイルフィルムダンパに供給されるため、オイルフィルムダンパにおけるオイルの潤滑性が向上する。これにより、充分なダンピング効果を得ることができ、異音の発生防止や運転効率の向上を図ることができる。

本発明によれば、異音の発生防止や運転効率の向上が図られるとともに、製造コストの低減が図られるターボチャージャ用軸受機構を提供できる。

実施例１における、ターボチャージャ用軸受機構の断面模式図。 図１における、オイルフィルムダンパ近傍の拡大図。 図１における、III-III線位置での断面一部拡大図。 図２における、IV-IV線位置での断面一部拡大図。

上記オイル供給路は上記リテーナを直線状に貫通するとともに、上記オイル供給路の中心線は上記吐出口対向部と直交するものとすることができる。この場合には、オイル吐出口から吐出されたオイルの進行方向に垂直な面にオイル流通孔が開口することとなるため、オイル吐出口から吐出されたオイルがオイル流通孔に流入しやすくなる。その結果、オイルフィルムダンパへのオイルの供給が促されて、オイルフィルムダンパにおけるオイルの潤滑性が向上し、充分なダンピング効果を得ることができ、異音の発生防止や運転効率の向上を図ることができる。なお、オイル供給路の中心線とは、オイル供給路の中心を通り、リテーナにおけるオイル供給路の貫通方向に平行な仮想線をいうものとする。

上記オイル供給路の中心線と上記ロータシャフトの軸心とのなす角を４５°以下とすることが好ましく、３０°以下とすることがさらに好ましい。この場合には、オイル供給路を介してオイル吐出口から吐出されたオイルが内輪の内側のオイルフィルムダンパに向かって進行してオイルフィルムダンパに積極的に注入されるクサビ効果が奏されるため、オイルフィルムダンパにおけるオイルの潤滑性がより一層向上し、充分なダンピング効果を得ることができ、異音の発生防止や運転効率の向上をより一層図ることができる。

上記内輪には、上記オイルフィルムダンパを形成するダンパ形成部と、該ダンパ形成部と上記吐出口対向部との間に、上記ロータシャフトの外周面との間にオイルを貯留するオイル貯留部を形成する貯留部形成部とが設けられており、該貯留部形成部における上記ダンパ形成部側の壁面は、上記ロータシャフトの軸心及び上記オイル供給路の中心線を含む断面において、該中心線に平行に形成されていることとすることができる。この場合には、オイル貯留部にオイル流通孔を介して供給されたオイルを貯留することができるとともに、オイル流通孔からオイル貯留部に流入するオイルによって、当該貯留されたオイルをダンパ形成部側の壁面に沿ってオイルフィルムダンパに供給することができる。これにより、潤滑性が向上するとともに、上記クサビ効果が奏されるため、オイルフィルムダンパにおいて、充分なダンピング効果を得ることができ、異音の発生防止や運転効率の向上をより一層図ることができる。

上記内輪には、上記ダンパ形成部における上記オイル貯留部と反対側に、上記オイルフィルムダンパに供給されたオイルを排出するオイル排出部を形成する排出部形成部が形成されており、該オイル排出部に対向する位置には該オイル排出部から排出されたオイルを上記ロータシャフトの径方向外側に飛散させるオイルスリンガーが設けられていることが好ましい。この場合には、オイルフィルムダンパに供給されたオイルを、オイル排出部及びオイルスリンガーによって、オイルフィルムダンパから排出しやすくなり、軸受ハウジング内におけるオイルの循環が促されることとなる。これにより、オイルフィルムダンパからの排油性を向上させて、オイルフィルムダンパへの注油性を向上させることができる。その結果、オイルが軸受ハウジング内に充満して、軸受ハウジングの外部に漏れ出ることを防止することができる。

（実施例１）
本例の実施例に係るターボチャージャ用軸受機構１につき、図１〜図４を用いて説明する。
本例のターボチャージャ用軸受機構１は、図１に示すように、ロータシャフト１０と、ボールベアリング２０、リテーナ６０と、ハウジング３０とを備える。
ロータシャフト１０は、一端１０ａにタービンインペラ１１が取り付けられ、他端１０ｂにコンプレッサインペラ１２が取り付けられている。
ボールベアリング２０は、互いに回転可能に支持された内輪２１と外輪２２とを備える。そして、内輪２１には係合部材４０を介してロータシャフト１０が係合されている。
リテーナ６０は外輪２２を保持している。
ハウジング３０は、ロータシャフト１０、ボールベアリング２０、係合部材４０及びリテーナ６０を収納して、軸受ハウジングを構成している。
そして、内輪２１とロータシャフト１０の外周面１０ｃとの間にはオイルが膜状に介在してオイルフィルムダンパ５０が形成されている。

図２に示すように、リテーナ６０は、オイルを流通させるとともに、ロータシャフト１０に近づくほどオイルフィルムダンパ５０に近づくように傾斜したオイル供給路６１を有する。オイル供給路６１は、オイル供給路６１を流通するオイルを内輪２１に向けて吐出するオイル吐出口６１１を内輪２１側の端部に有している。
内輪２１は、円筒状に形成されるとともに、オイル吐出口６１１から吐出されるオイルの吐出方向に対向する吐出口対向部２１３を有している。
吐出口対向部２１３には、オイル吐出口６１１から吐出されたオイルを内輪２１の内側に流通させてオイルフィルムダンパ５０に供給するオイル流通孔２１４が形成されている。

以下、本例のターボチャージャ用軸受機構１につき、詳述する。
図１に示すように、ロータシャフト１０の一端１０ａには、タービンインペラ１１が一体的に設けられている。タービンインペラ１１はタービンハウジング３３内に収納されている。一方、ロータシャフト１０の他端１０ｂは、カラー１３及びコンプレッサインペラ１２に挿通されており、これらは軸端ナット１４によって抜け及び回転止めされている。そして、コンプレッサインペラ１２はコンプレッサハウジング３４に収納されている。タービンハウジング３３とコンプレッサハウジング３４との間には、ロータシャフト１０の軸受ハウジングとしてのハウジング３０が設けられている。

図１に示すように、ハウジング３０内には、リテーナ６０を介して、ロータシャフト１０を軸受けするボールベアリング２０が保持されている。リテーナ６０には、ボールベアリング２０回りにオイルを供給するためのオイル供給路６１と、補助オイル供給路６２と、ボールベアリング２０回りからオイルを排出するオイル排出路６３とが形成されている。

オイル供給路６１は、図２に示すように、ロータシャフト１０に近づくほどオイルフィルムダンパ５０に近づくように傾斜して形成されている。本例では、オイル供給路６１はリテーナ６０を直線状に貫通している。したがって、オイル供給路６１の中心を通り、リテーナ６０におけるオイル供給路６１の貫通方向に平行な仮想線である中心線Ｌは直線状となっている。オイル供給路６１の出口（オイル供給路６１における内輪２１側の端部）は、オイル供給路６１を流通するオイルを内輪２１に向けて吐出するように開口したオイル吐出口６１１を形成している。本例では、軸方向Ｘの両端に形成されたオイルフィルムダンパ５０のそれぞれにオイルを供給するように、オイル供給路６１が２か所に設けられている。

図２に示すように、オイル供給路６１の中心線Ｌはロータシャフト１０の軸心１０ｄに対して傾斜している。中心線Ｌと軸心１０ｄとのなす角αは４５°以下とすることが好ましく、３０°以下とすることがより好ましく、本例では、αは３０°である。

なお、本例では、２か所のオイル供給路６１の間に、補助オイル供給路６２が形成されている。補助オイル供給路６２は、軸方向Ｘにおいて、内輪２１に形成された係合部材挿通孔２１５と重なる位置に形成されている。オイル排出路６３はハウジング３０の鉛直方向の下側に形成されており、オイル排出路６３の下方にはハウジング３０の外部に開口するオイル排出口６３ｂが形成されている。

ボールベアリング２０は、図１に示すように、内輪２１と外輪２２とを有している。内輪２１は略円筒形を成している。内輪２１の軸方向Ｘにおける両端部領域には、ロータシャフト１０の外周面１０ｃとの間にオイルフィルムダンパ５０を形成するダンパ形成部２１１が形成されている。本例では、ダンパ形成部２１１の内径は、ロータシャフト１０の外径よりも０．０５〜０．１ｍｍ程度大きくなっている。

軸方向Ｘにおける内輪２１の中央領域２１２は、ダンパ形成部２１１の内径よりも大きい内径を有している。本例では、中央領域２１２の内径は、ロータシャフト１０の外径よりも０．２ｍｍ程度以上大きくなっている。したがって、中央領域２１２における内輪２１とロータシャフト１０の外周面１０ｃとの間の隙間Ｑは、ダンパ形成部２１１とロータシャフト１０の外周面１０ｃとの間の隙間Ｐ（すなわち、オイルフィルムダンパ５０の厚さ）の２倍以上となっている。両間隙Ｐ、Ｑは、内輪２１の中心とロータシャフト１０の中心とを合わせた静止状態において、周方向に一定の大きさとなっている。

図２に示すように、吐出口対向部２１３は、オイル吐出口６１１から吐出されるオイルの吐出方向に対向する位置に形成されており、ダンパ形成部２１１と中央領域２１２との間に位置している。本例では、吐出口対向部２１３は中心線Ｌと直交している。

吐出口対向部２１３には、オイル流通孔２１４が形成されている。オイル流通孔２１４は、図２に示すように、ロータシャフト１０の軸心１０ｄ及びオイル供給路６１の中心線Ｌを含む断面において、オイル供給路６１の中心線Ｌに平行に形成されている。本例では、オイル流通孔２１４の開口幅ｄ２は、オイル吐出口６１１の直径ｄ１よりも大きくなっている。図３に示すように、オイル流通孔２１４は複数形成され、周方向に等間隔に配列しており、本例では、４個のオイル流通孔２１４が周方向に等間隔に配列している。

図２に示すように、内輪２１には、軸方向Ｘにおいて、ダンパ形成部２１１と吐出口対向部２１３との間に、ロータシャフト１０の外周面１０ｃとの間にオイルを貯留するオイル貯留部５１を形成する貯留部形成部２１６が形成されている。貯留部形成部２１６はダンパ形成部２１１よりも拡径されており、ダンパ形成部２１１側の壁面２１６ａは、ロータシャフト１０の軸心１０ｄ及び中心線Ｌを含む断面において、中心線Ｌに平行に形成されている。オイル流通孔２１４を介して供給されたオイルは、オイル貯留部５１を通じてオイルフィルムダンパ５０に供給されることとなる。

図３に示すように、内輪２１の軸方向Ｘの中央領域２１２には、係合部材挿通孔２１５及び補助オイル供給孔２１７がそれぞれ複数形成されて、周方向に配列している。本例では、係合部材挿通孔２１５はロータシャフト１０の軸線１０ｄに対称な２か所に設けられており、補助オイル供給孔２１７は一対の係合部材挿通孔２１５の間であって、ロータシャフト１０の軸線１０ｄに対称な位置に合計４カ所設けられている。係合部材挿通孔２１５及び補助オイル供給孔２１７はいずれも貫通孔であって、補助オイル供給孔２１７の開口径は係合部材挿通孔２１５の開口径よりも大きくなっている。

図３に示すように、係合部材挿通孔２１５には、係合部材挿通孔２１５の直径よりも若干小さい径を有する棒状部材からなる係合部材４０が挿通されている。係合部材４０の少なくとも一端４０ａ側の側面にはネジ溝が形成されており、係合部材４０はロータシャフト１０に形成されたネジ孔１５に螺入されてロータシャフト１０に取り付けられている。係合部材４０の他端側の突出端部４０ｂは、ロータシャフト１０の径方向外側に突出しており、内輪２１の内側面２１ａよりも径方向外側に位置している。これにより、ロータシャフト１０が回転すると、係合部材４０の側面が係合部材挿通孔２１５の側壁面に当接して、ロータシャフト１０と内輪２１とが互いに係合することとなる。その結果、内輪２１はロータシャフト１０の回転に伴って連れ回りする。

ボールベアリング２０の外輪２２は環状を成している。図１に示すように、外輪２２は２個備えられており、内輪２１の軸方向Ｘにおける両端部近傍の領域における外周面（ロータシャフト１０に面する面と反対側の面）に対向するようにそれぞれ配設されている。そして、内輪２１と外輪２２との間には、図示しない保持器を介してボール状の回転子２３が介設されている。これにより、内輪２１と外輪２２とは回転子２３を介して互いに回転可能に構成されて、ボールベアリング２０を形成している。外輪２２は、リテーナ６０を介してハウジング３０に固定されており、ロータシャフト１０がボールベアリング２０を介して、ハウジング３０に軸受けされている。

内輪２１の両端部近傍の領域における内輪２１とロータシャフト１０との間に形成された隙間Ｐにはオイルが膜状に介在して、オイルフィルムダンパ５０がそれぞれ形成されている。図２に示すように、内輪２１のオイル流通孔２１４が、オイル吐出口６１１に対向している状態において、オイルフィルムダンパ５０は、リテーナ６０に形成されたオイル供給路６１から供給されたオイルが矢印で示すように、オイル流通孔２１４を介して、内輪２１とロータシャフト１０との間に入り込んで、オイル貯留部５１を通じて隙間Ｐに到達することにより形成される。

図２に示すように、内輪２１には、ダンパ形成部２１１における貯留部形成部２１６と反対側に、オイルフィルムダンパ５０に供給されたオイルを排出するオイル排出部５２を形成する排出部形成部２１８が形成されている。本例では、排出部形成部２１８は、内輪２１の軸方向Ｘの両端部において、ロータシャフト１０の外周面１０ｃから離隔することにより、排出部形成部２１８と外周面１０ｃとの間を通じて、オイルフィルムダンパ５０からオイルを排出させるオイル排出部５２を形成している。

そして、オイル排出部５２に対向する位置にはオイル排出部５２から排出されたオイルをロータシャフト１０の径方向外側に飛散させるオイルスリンガー８が設けられている。本例では、図１に示すように、オイルスリンガー８はコンプレッサインペラ１２側に設けられるカラー１３及びタービンインペラ１４の基部１１１にそれぞれ形成されている。図２及び図４に示すように、オイルスリンガー８は、カラー１３のボールベアリング２０側の端部１３１を湾状に切り欠いて、周方向に等間隔に複数形成されている。同様に、基部１１１においても、オイルスリンガー８が複数形成されている。

ロータシャフト１０は以下のようにハウジング３０に組み付けられる。まず、ボールベアリング２０の内輪２１をリテーナ６０の内側に挿入する。そして、リテーナ６０の軸方向Ｘの両端側からリテーナ６０に回転子２３及び外輪２２をそれぞれ組み付けて、ボールベアリング２０を形成させる。その後、ボールベアリング２０及びリテーナ６０をハウジング３０に挿入して、プレート７０及びボルト７１でハウジング３０に挟み込むようにして固定する。その後、タービンインペラ１１とロータシャフト１０とをハウジング３０に挿入して、カラー１３及びコンプレッサインペラ１２を軸端ナット１４で締め付け固定する。その後、一方の係合部材４０をハウジング３０の上側孔３１を通じてリテーナ６０の補助オイル供給路６２から挿入してロータシャフト１０のネジ孔１５に締め付けて固定する。そして、他方の係合部材４０をハウジング３０の下側孔３２を通じてリテーナ６０のオイル排出路６３から挿入してロータシャフト１０のネジ孔１５に締め付けて固定する。最後に、ハウジング３０の上側孔３１に栓６４を取り付けて、上側孔３１を閉じる。

なお、一方の係合部材４０をハウジング３０の上側孔３１を通じて固定した後、ロータシャフト１０（回転体アッシー１００）を１８０°回転させて、一方の係合部材４０を取り付けたネジ孔１５と反対側に位置するネジ孔１５が上側孔３１の直下に位置するようにして、上側孔３１を通じて他方の係合部材４０を当該ネジ孔１５に締め付けて固定してもよい。

本例のターボチャージャ用軸受機構１によれば、オイルフィルムダンパ５０がボールベアリング２０の内輪２１とロータシャフト１０との間（隙間Ｐ）に形成されているため、オイルフィルムダンパ５０内側の部品はロータシャフト１０とロータシャフト１０に取り付けられたタービンインペラ１１及びコンプレッサインペラ１２と、ロータシャフト１０と連れ回りする内輪２１とからなり、オイルフィルムダンパ５０内側の部品にボールベアリング２０における内輪２１以外の部分（外輪２２、回転子２３、保持器等）は含まれてない。そのため、オイルフィルムダンパ５０内側の部品の質量が比較的小さくなっている。また、ボールベアリング２０の内輪２１の内径は、外輪２２の外径に比べて充分小さいため、オイルフィルムダンパ５０とロータシャフト１０の外周面１０ｃとの接触面積が比較的小さくなっている。これらにより、オイルフィルムダンパ５０とオイルフィルムダンパ５０内側の部品との間に生じる粘性力を比較的小さくできる。

そして、上記粘性力を小さくできることにより、オイルフィルムダンパ５０内側の部品により構成される回転体アッシー１００が質量中心を中心に回転するのを阻害する力が低減されるため、小さいエネルギーでも回転体アッシー１００が偏重心回転しやすくなる。その結果、ロータシャフト１０の回転に際して、ロータシャフト１０の両端にそれぞれ設けられた両インペラ１１、１２が大きく振れ回ることが抑制される。その結果、異音の発生が防止されるとともに、各インペラ１１、１２とそれぞれのハウジング３３、３４とのチップクリアランスを大きくとる必要がないため、運転効率の向上を図ることができる。また、コンプレッサハウジング３４にアブレーダブルシールが備えられる場合には、コンプレッサインペラ１２が当該アブレーダブルシールに対して過度に接触することが防止されるため、コンプレッサインペラ１２の破損やアブレーダブルシールの過度な摩耗が防止される。また、上述の如く、回転体アッシー１００が偏重心回転しやすくなっていることから、回転体アッシー１００の質量バランスの調整にそれほど高い精度を要しないため、当該質量バランスの調整が容易となり、製造コストの低減を図ることができる。

また、上述の如く、オイルフィルムダンパ５０と回転体アッシー１００との間に生じる粘性力を比較的小さくできることにより、回転体アッシー１００の回転レスポンスの向上が期待できるため、内燃機関の過渡性能の向上に寄与しうる。

さらに、低温時などのオイルの粘性が高くなりやすい場合には特に、上記粘性力を小さくできることにより、回転体アッシー１００に対するオイルダンピング効果を有効に奏することができる。

さらに、オイル供給路６１はロータシャフト１０に近づくほどオイルフィルムダンパ５０に近づくように傾斜して形成されており、内輪２１には、オイル供給路６１のオイル吐出口６１１におけるオイル吐出方向（図２における矢印）に対向する吐出口対向部２１３に、オイル流通孔２１４が形成されている。これにより、オイル供給路６１を介してオイル吐出口６１１からオイルフィルムダンパ５０に向かう方向に吐出されたオイルがオイル流通孔２１４から内輪２１の内側に流入して、オイルフィルムダンパ５０に供給されることとなる。その結果、オイル吐出口６１１から吐出されたオイルが積極的にオイルフィルムダンパ５０に供給されるため、オイルフィルムダンパ５０におけるオイルの潤滑性が向上する。これにより、充分なダンピング効果を得ることができ、異音の発生防止や運転効率の向上を図ることができる。

本例では、オイル供給路６１はリテーナ６０を直線状に貫通するとともに、オイル供給路６１の中心線Ｌは吐出口対向部２１３と直交している。これにより、オイル吐出口６１１から吐出されたオイルの進行方向に垂直な面にオイル流通孔２１４が開口することとなるため、オイル吐出口６１１から吐出されたオイルがオイル流通孔２１４に流入しやすくなる。その結果、オイルフィルムダンパ５０へのオイルの供給が促されて、オイルフィルムダンパ５０におけるオイルの潤滑性が一層向上し、充分なダンピング効果を得ることができ、異音の発生防止や運転効率の向上を一層図ることができる。

本例では、図２に示すように、オイル流通孔２１４は、ロータシャフト１０の軸心１０ｄ及びオイル供給路６１の中心線Ｌを含む断面において、当該中心線Ｌに平行に形成されている。これにより、オイル吐出口６１１から吐出されたオイルの進行方向とオイル流通孔２１４の形成方向とが一致するため、オイル流通孔２１４に流入したオイルが内輪２１の内側のオイルフィルムダンパ５０に到達しやすくなっている。

また、オイル供給路６１の中心線Ｌとロータシャフト１０の軸心１０ｄとのなす角αを４５°以下とすることが好ましく、３０°以下とすることがさらに好ましく、本例では、３０°としている。これにより、オイル供給路６１を介してオイル吐出口６１１から吐出されたオイルが内輪２１の内側のオイルフィルムダンパ５０に向かって進行してオイルフィルムダンパ５０に積極的に注入されるクサビ効果が奏されるため、オイルフィルムダンパ５０におけるオイルの潤滑性が向上し、充分なダンピング効果を得ることができ、異音の発生防止や運転効率の向上を一層図ることができる。

本例では、内輪２１には、オイルフィルムダンパ５０を形成するダンパ形成部２１１と、ダンパ形成部２１１と吐出口対向部２１３との間に、ロータシャフト５０の外周面１０ｃとの間にオイルを貯留するオイル貯留部５１を形成する貯留部形成部２１６とが設けられており、貯留部形成部２１６におけるダンパ形成部２１１側の壁面２１６ａは、ロータシャフト１０の軸心１０ｄ及びオイル供給路６１の中心線Ｌを含む断面において、中心線Ｌに平行に形成されている。これにより、オイル貯留部５１にオイル流通孔２１４を介して供給されたオイルを貯留することができるとともに、オイル流通孔２４からオイル貯留部５１に流入するオイルによって、オイル貯留部５１に貯留されたオイルをダンパ形成部２１１側の壁面２１６ａに沿ってオイルフィルムダンパ５０に供給することができる。これにより、オイル貯留部５１に貯留されたオイルが上記クサビ効果により積極的にオイルフィルムダンパ５０に供給されるため、オイルフィルムダンパ５０において、充分なダンピング効果を得ることができ、異音の発生防止や運転効率の向上をより一層図ることができる。

また、本例では、内輪２１には、ダンパ形成部２１１におけるオイル貯留部６１と反対側に、オイルフィルムダンパ５０に供給されたオイルを排出するオイル排出部５２を形成する排出部形成部２１８が形成されており、オイル排出部５２に対向する位置にはオイル排出部５２から排出されたオイルをロータシャフト１０の径方向外側に飛散させるオイルスリンガー８が設けられている。これにより、オイルフィルムダンパ５０に供給されたオイルを、オイル排出部５２及びオイルスリンガー８によって、オイルフィルムダンパ５０から排出しやすくなり、ハウジング３０内におけるオイルの循環が促されることとなる。これにより、オイルフィルムダンパ５０からの排油性を向上させて、オイルフィルムダンパ５０への注油性を向上させることができる。その結果、オイルがハウジング３０内に充満して、ハウジング３０の外部に漏れ出ることを防止することができる。

本例では、リテーナ６０に補助オイル供給路６２を設け、内輪２１に補助オイル供給孔２１７を設けて、中央領域２１２から内輪２１の内側にオイルを供給することとしたが、オイル供給路６１及びオイル流通孔２１４によってオイルフィルムダンパ５０に十分なオイルが供給できる場合には、補助オイル供給路６２及び補助オイル供給孔２１７を設けないこととしてもよい。

本例によれば、異音の発生防止や運転効率の向上が図られるとともに、製造コストの低減が図られるターボチャージャ用軸受機構１を提供できる。

１ ターボチャージャ用軸受機構
１０ ロータシャフト
１０ｃ 外周面
１００ 回転体アッシー
１１ タービンインペラ
１２ コンプレッサインペラ
２０ ボールベアリング
２１ 内輪
２２ 外輪
３０ ハウジング
４０ 係合部材
５０ オイルフィルムダンパ
６０ リテーナ
６１ オイル供給路
６１１ オイル吐出口
８ オイルスリンガー

Claims (5)

1. 一端にタービンインペラが取り付けられ、他端にコンプレッサインペラが取り付けられたロータシャフトと、
   互いに回転可能に支持された内輪と外輪とを備えるとともに、上記内輪には係合部材を介して上記ロータシャフトが係合されているボールベアリングと、
   上記外輪を保持するリテーナと、
   上記ロータシャフト、上記ボールベアリング、上記係合部材及び上記リテーナを収納するハウジングと、
   を備え、
   上記内輪と上記ロータシャフトの外周面との間にはオイルが膜状に介在してオイルフィルムダンパが形成されており、
   上記リテーナは、上記オイルを流通させるとともに、上記ロータシャフトに近づくほど上記オイルフィルムダンパに近づくように傾斜したオイル供給路を有し、該オイル供給路は該オイル供給路を流通するオイルを上記内輪に向けて吐出するオイル吐出口を上記内輪側の端部に有し、
   上記内輪は、円筒状に形成されるとともに、上記オイル吐出口から吐出されるオイルの吐出方向に対向する吐出口対向部を有し、該吐出口対向部には、上記オイル吐出口から吐出されたオイルを上記内輪の内側に流通させて上記オイルフィルムダンパに供給するオイル流通孔が形成されていることを特徴とするターボチャージャ用軸受機構。
2. 上記オイル供給路は上記リテーナを直線状に貫通するとともに、上記オイル供給路の中心線は上記吐出口対向部と直交す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用軸受機構。
3. 上記オイル供給路の中心線と上記ロータシャフトの軸心とのなす角が４５°以下であ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用軸受機構。
4. 上記内輪には、上記オイルフィルムダンパを形成するダンパ形成部と、該ダンパ形成部と上記吐出口対向部との間に、上記ロータシャフトの外周面との間にオイルを貯留するオイル貯留部を形成する貯留部形成部とが設けられており、該貯留部形成部における上記ダンパ形成部側の壁面は、上記ロータシャフトの軸心及び上記オイル供給路の中心線を含む断面において、該中心線に平行に形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のターボチャージャ用軸受機構。
5. 上記内輪には、上記ダンパ形成部における上記オイル貯留部と反対側に、上記オイルフィルムダンパに供給されたオイルを排出するオイル排出部を形成する排出部形成部が形成されており、該オイル排出部に対向する位置には該オイル排出部から排出されたオイルを上記ロータシャフトの径方向外側に飛散させるオイルスリンガーが設けられていることを特徴とする請求項４に記載のターボチャージャ用軸受機構。

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