JP2020070754A

JP2020070754A - 過給機

Info

Publication number: JP2020070754A
Application number: JP2018205237A
Authority: JP
Inventors: 武士村瀬; Takeshi Murase
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2020-05-07

Abstract

【課題】ジャーナルベアリングとベアリングハウジングとの位置決めを容易に行うことを課題とする。【解決手段】過給機は、ベアリングハウジングと、ベアリングハウジングに装着されるとともに、回転軸部を支持するジャーナルベアリングと、ベアリングハウジングに設けられた第１の挿入孔とジャーナルベアリングに設けられた第２の挿入孔に挿入され、ベアリングハウジングとジャーナルベアリングとの位置決めを行う位置決め部材を備える。第１の挿入孔は、ベアリングハウジングの内周面側に回転軸部の軸方向に沿う長軸を有する長穴部を有するとともに、ベアリングハウジングにおいて長穴部よりも外側にねじ部を有する。位置決め部材は、第２の挿入孔に到達する先端部と長穴部に圧入される圧入部を備えた圧入ピンと、この圧入ピンと別部材であり、ねじ部に締め込まれる締込プラグとを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、過給機に関する。

従来、過給機の軸受け部の部品点数を削減するために、スラスト方向の位置決めに用いていたスラストベアリングを廃止し、スラストベアリングの機能をジャーナルベアリングに持たせる提案がされている。このようにスラストベアリングの機能を備えたジャーナルベアリングをハウジングに装着する際、ハウジング側の挿入孔とベアリング側の挿入孔に挿し込まれるピン部材が用いられることがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−２４２５５３号公報

特許文献１のようにピン部材を用いる場合、ピン部材をハウジング側の挿入孔とベアリング側の挿入孔の双方に挿し込むために、ハウジングとベアリングとの位置決め精度が求められる。ここで、ハウジングとベアリングとの位置決め精度は、それぞれの部品に設けられる挿入孔とスラスト方向の基準面の加工精度に依存する。このため、ハウジングとベアリングとの位置決め精度の向上のためには、両者の加工精度を向上させなければならない。加工精度の向上は、加工の手間や加工費の増加に繋がる。また、位置決め精度の加工精度への依存は、両者の組み立て時にその相対位置を調整することを困難なものとし、ピン部材の挿し込み作業の難易度を高めていた。

そこで、本明細書開示の過給機は、ジャーナルベアリングとベアリングハウジングとの位置決めを容易に行うことを課題とする。

本明細書に開示された過給機は、ベアリングハウジングと、前記ベアリングハウジングに装着されるとともに、タービンロータとコンプレッサインペラとを接続する回転軸部を支持するジャーナルベアリングと、前記ベアリングハウジングに設けられた第１の挿入孔と前記ジャーナルベアリングに設けられた第２の挿入孔に挿入され、前記ベアリングハウジングと前記ジャーナルベアリングとの位置決めを行う位置決め部材と、を備え、前記第１の挿入孔は、前記ベアリングハウジングの内周面側に前記回転軸部の軸方向に沿う長軸を有する長穴部を有するとともに、前記ベアリングハウジングにおいて前記長穴部よりも外側にねじ部を有し、前記位置決め部材は、前記第２の挿入孔に到達する先端部と前記長穴部に圧入される圧入部を備えた圧入ピンと、当該圧入ピンと別部材であり、前記ねじ部に締め込まれる締込プラグと、を有する。

本明細書開示の過給機によれば、ジャーナルベアリングとベアリングハウジングとの位置決めを容易に行うことができる。

図１は実施形態の過給機の構成を示す断面図である。図２は実施形態のベアリングハウジングにジャーナルベアリングを装着した状態の断面図である。図３（Ａ）は第１の挿入孔と第２の挿入孔の周囲を示す模式図であり、図３（Ｂ）は第１の挿入孔と第２の挿入孔をベアリングハウジングの外周側から観た様子を示す模式図である。図４（Ａ）は圧入ピンの側面図であり、図４（Ｂ）は締込プラグの断面図である。図５は治具の断面図である。図６は治具を用いてジャーナルベアリングをベアリングハウジング内に組み込む様子を示す説明図である。図７（Ａ）は圧入ピンを第１の挿入孔と第２の挿入孔に仮挿入した状態を軸に直行する方向に沿う断面として示す断面図であり、図７（Ｂ）は圧入ピンを第１の挿入孔と第２の挿入孔に仮挿入した状態を軸方向に沿う断面として示す断面図である。図８（Ａ）は圧入ピンを第１の挿入孔の長穴部に圧入した状態を軸に直行する方向に沿う断面として示す断面図であり、図８（Ｂ）は圧入ピンを第１の挿入孔の長穴部に圧入した状態を軸方向に沿う断面として示す断面図である。図９（Ａ）は圧入ピンを第１の挿入孔と第２の挿入孔に挿入し、締込プラグを装着した状態を軸に直行する方向に沿う断面として示す断面図であり、図９（Ｂ）は圧入ピンを第１の挿入孔と第２の挿入孔に挿入し、締込プラグを装着した状態を軸方向に沿う断面として示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されて描かれている場合もある。

（実施形態）
図１を参照すると、過給機１は、タービンロータ２、コンプレッサインペラ３、これらを接続する回転軸部４を備える。回転軸部４は、ジャーナルベアリング１０によって支持されている。過給機１は、いわゆるターボチャージャであり、タービンロータ２を内燃機関の排気によって駆動することで、コンプレッサインペラ３を回転させる。回転したコンプレッサインペラ３は、吸気を過給して内燃機関の吸気系へ圧送する。

過給機１は、タービンロータ２を収容するタービンハウジング２０と、コンプレッサインペラ３を収容するコンプレッサハウジング３０と、ジャーナルベアリング１０が装着されるベアリングハウジング４０を備える。ベアリングハウジング４０は、タービンハウジング２０とコンプレッサハウジング３０との間に配置されている。タービンハウジング２０とベアリングハウジング４０、コンプレッサハウジング３０とベアリングハウジング４０とは、それぞれボルト留めされている。

ジャーナルベアリング１０は、位置決め部材５０を用いてベアリングハウジング４０に位置決めされ、装着される。位置決め部材５０は、圧入ピン５１と締込プラグ５２に分割されている。圧入ピン５１と締込プラグ５２については、後に詳述する。

図２〜図３（Ｂ）を参照すると、ベアリングハウジング４０は、第１の挿入孔４１と基準面４２を備える。第１の挿入孔４１には、位置決め部材５０が挿し込まれる。基準面４２は、ベアリングハウジング４０の一端面であり、ジャーナルベアリング１０がベアリングハウジング４０に組み込まれるときの両者の位置合わせの基準の面となる。第１の挿入孔４１は、ベアリングハウジング４０の内周面４３側に回転軸部４の軸方向（スラスト方向）に沿う長軸を有する長穴部４１ａを有する。第１の挿入孔４１は、さらに、ベアリングハウジング４０において長穴部４１ａよりも外側にねじ部４１ｂを有する。ねじ部４１ｂは、図３（Ｂ）に示すように円形であり、その直径Ｄ１は、長穴部４１ａの長軸の長さＤＬよりも大きい。

一方、ベアリングハウジング４０に装着されるジャーナルベアリング１０は、第２の挿入孔４５とベアリング端面１０ａを備えている。第２の挿入孔４５には、位置決め部材５０に含まれる圧入ピン５１が挿し込まれる。ベアリング端面１０ａは、ジャーナルベアリング１０がベアリングハウジング４０に組み込まれるときの両者の位置合わせの基準の面となる。第２の挿入孔４５は、図３（Ｂ）に示すように円形であり、その直径Ｄ２は、長穴部４１ａの短軸の長さＤＳと一致している。

なお、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、長穴部４１ａの説明を分かりやすくするために、長穴部４１ａの長軸の長さＤＬとねじ部４１ｂの直径Ｄ１を誇張し、実際の寸法よりも大きく描いている。

つぎに、図４（Ａ）を参照して圧入ピン５１について説明する。圧入ピン５１は、先端部５１ａ、圧入部５１ｂ及び大径部５１ｃを備える。圧入部５１ｂは、円柱状の先端部５１ａの根元部分に設けられており、先端部５１ａの直径ｒ１よりも僅かに大きい直径ｒ２を有している。大径部５１ｃは、圧入ピン５１の基端に設けられており、その直径ｒ３は、圧入ピン５１の中で最も大きくなっている。

先端部５１ａは、ジャーナルベアリング１０が備える第２の挿入孔４５まで到達する部分であり、その直径ｒ１は、先端部５１ａが第２の挿入孔４５に嵌合できるように設定されている。

圧入部５１ｂは、長穴部４１ａに圧入される部分である。圧入部５１ｂの直径ｒ２は、長穴部４１ａの短軸の長さＤＳよりも僅かに大きくなっており、これにより、圧入部５１ｂは長穴部４１ａの短軸間に圧入され、圧入ピン５１は、ベアリングハウジング４０に固定される。この結果、圧入ピン５１が抜け落ちにくくされている。

大径部５１ｃは、ベアリングハウジング４０が備えるねじ部４１ｂ内に収容される部分であり、その直径ｒ３は、ねじ部４１ｂの直径Ｄ１よりも小さい。大径部５１ｃは、後に説明する締込プラグ５２によって圧入ピン５１の軸方向に押し付けられる。

つぎに、図４（Ｂ）を参照して、締込プラグ５２について説明する。締込プラグ５２は、中心部に工具装着用の嵌合部５２ａを備えると共に、外周側面に螺糸５２ｂを備える。螺糸５２ｂは、ベアリングハウジング４０が備えるねじ部４１ｂの内周壁面に設けられた螺糸と螺合する。これにより、締込プラグ５２は、ねじ部４１ｂに締め込まれる。締込プラグ５２がねじ部４１ｂに締め込まれることで、その軸力によって圧入ピン５１の位置ずれや脱落が防止される。

つぎに、図５から図９（Ｂ）を参照して、ジャーナルベアリング１０のベアリングハウジング４０への組み付けについて説明する。ジャーナルベアリング１０をベアリングハウジング４０に組み付ける際は、図５に示す治具６０を用いる。治具６０は、ベアリングハウジング４０の基準面４２に当接するハウジング当接部６１と、ジャーナルベアリング１０のベアリング端面１０ａに当接するベアリング当接部６２を備える。治具６０は、さらに、ジャーナルベアリング１０を把持するチャック部６３を備える。ジャーナルベアリング１０は、ベアリングハウジング４０内に差し込まれるように装着されるため、チャック部６３は、ジャーナルベアリング１０の内周壁面を把持した状態で組み立て作業を行う。

チャック部６３は、クランプ部６３ａと、テーパ部６３ｂと、シャフト６３ｃを備える。クランプ部６３ａは、複数の板部材を周状に配置して形成されており、各板部材は、傾斜面を有し、先端側ほど厚く、基端側ほど薄くなっており、その傾斜面を向かい合わせた状態で配置されている。テーパ部６３ｂは、先端側が小径で、基端側が大径となった円錐台形状を有しており、クランプ部６３ａの複数の板部材で囲まれた領域に配置されている。テーパ部６３ｂが前進するとクランプ部６３ａが開き、テーパ部６３ｂが後退するとクランプ部６３ａが閉じる。シャフト６３ｃは、テーパ部６３ｂに接続されている。シャフト６３ｃを操作することで、テーパ部６３ｂがチャック部６３に対して前進及び後退する。これにより、チャック部６３のジャーナルベアリング１０に対する脱着が可能となる。

治具６０は、チャック部６３によってジャーナルベアリング１０を把持する際に、ジャーナルベアリング１０の位相を合わせることができるようになっている。これにより、ジャーナルベアリング１０は、治具６０に対して位相を合わせた状態で把持される。また、治具６０のハウジング当接部６１は、ベアリングハウジング４０との相対的な位相が一致した状態のときに基準面４２に当接できるようになっている。このため、治具６０を介して、ジャーナルベアリング１０とベアリングハウジング４０の位相を合わせることができ、この結果、第１の挿入孔４１と第２の挿入孔４５の周方向の位置を合わせることができる。

ジャーナルベアリング１０をベアリングハウジング４０に装着するときは、チャック部６３でジャーナルベアリング１０を把持する。このとき、ベアリング当接部６２をベアリング端面１０ａに当接させておく。そして、治具６０をベアリングハウジング４０に向かって前進させ、ハウジング当接部６１が基準面４２に当接するまでジャーナルベアリング１０をベアリングハウジング４０内に押し込む。これにより、ジャーナルベアリング１０とベアリングハウジング４０とのスラスト方向の大まかな位置決めが行われる。この結果、図３（Ｂ）に示すように、第２の挿入孔４５が長穴部４１ａから覗く状態となる。ここで、第２の挿入孔４５は、長穴部４１ａのスラスト方向のいずれかの位置に露出していればよい。

仮に、ベアリングハウジング４０が備える第１の挿入孔が単なる円形であり、ジャーナルベアリング１０とベアリングハウジング４０とのスラスト方向位置がずれていると、第１の挿入孔と第２の挿入孔４５との位置関係もずれる。この結果、ピン部材の第１の挿入孔及び第２の挿入孔４５への挿入が困難となる。このように、第１の挿入孔が単なる円形である場合に、第１の挿入孔と第２の挿入孔４５との位置決め精度を高めるためには、ベアリング端面１０ａと第２の挿入孔４５の加工精度を高め、これらの位置関係の精度を向上させる必要がある。また、基準面４２と第１の挿入孔の加工精度を高め、これらの位置関係の精度を向上させる必要もある。

これに対し、本実施形態の過給機１では、ベアリング端面１０ａと第１の挿入孔４１（長穴部４１ａ）との相対位置、基準面４２と第２の挿入孔４５との相対位置に高い精度は不要である。

治具６０を用いてジャーナルベアリング１０をベアリングハウジング４０に挿入した後は、図７（Ａ）や図７（Ｂ）に示すように、圧入ピン５１を長穴部４１ａ及び第２の挿入孔４５に挿し込む。このとき、第２の挿入孔４５が長穴部４１ａのスラスト方向のいずれかの位置に露出しているので、圧入ピン５１を長穴部４１ａに沿って移動させながらベアリングハウジング４０の第２の挿入孔４５へ挿し込むことができる。なお、図７（Ａ）や図７（Ｂ）に示す状態は、圧入ピン５１を仮挿入した状態であるので、圧入部５１ｂは長穴部４１ａ内には到達しておらず、圧入もされていない。

圧入ピン５１を仮挿入した後は、図８（Ａ）や図８（Ｂ）に示すように、圧入ピン５１を更に押し込む。これにより、図８（Ａ）に示すように圧入部５１ｂが長穴部４１ａの短軸間に圧入され、圧入ピン５１がベアリングハウジング４０に固定された状態となる。このとき、先端部５１ａは、第２の挿入孔４５に到達しているのでジャーナルベアリング１０がベアリングハウジング４０に対し位置決めされた状態で装着される。

圧入部５１ｂを長穴部４１ａの短軸間に圧入下後は、図９（Ａ）や図９（Ｂ）に示すように、締込プラグ５２をねじ部４１ｂに締め込む。圧入部５１ｂは、何らの措置をも講じない場合には、圧入後のスプリングバック現象により、長穴部４１ａの短軸間に隙間が生じ、圧入ピン５１がずれてしまうことが想定される。そこで、締込プラグ５２を締め込むことで、圧入ピン５１をその軸方向に押し付ける。これにより、圧入ピン５１の位置ずれや脱落が防止される。このように、締込プラグ５２は、圧入ピン５１の軸方向の力を付与することができる。このため、圧入ピン５１が圧入されることによって生じる圧入荷重を低下させることができ、ベアリングハウジング４０の変形を抑制することができる。

また、仮に、ジャーナルベアリング１０に対してピン部材を圧入しようとすると、ジャーナルベアリング１０の肉厚が薄いことに起因して、十分な圧入長さが確保できず、圧入のみでピン部材を保持することは困難であると考えられる。本実施形態の圧入ピン５１は、図９（Ｂ）に矢示８０で示すように締込プラグ５２の締め付けによって発生する軸力により圧入ピン５１を保持することができる。

なお、締込プラグ５２は、嵌合部５２ａに工具を装着して回転させて、締め付ける。締込プラグ５２は、圧入ピン５１の大径部５１ｃに当接した後、さらに締め込まれる。このため、仮に、圧入ピン５１が圧入された状態となっていないと、締込プラグ５２の回転に伴って圧入ピン５１が倒れ込み、ジャーナルベアリング１０を傷つけることが懸念される。これに対し、本実施形態の圧入ピン５１は、締込プラグ５２が締め込まれるときに圧入された状態となっているため、締込プラグ５２の回転に伴う圧入ピン５１の倒れ込みが防止される。

本実施形態の過給機１によれば、ベアリングハウジング４０に長穴部４１ａを設けたので、ベアリング端面１０ａと長穴部４１ａとの相対位置、基準面４２と第２の挿入孔４５との相対位置に高い精度が不要である。この結果、ジャーナルベアリング１０とベアリングハウジング４０との位置決めを容易に行うことができる。

上記実施形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

１過給機
２タービンロータ
３コンプレッサインペラ
４回転軸部
１０ジャーナルベアリング
１０ａベアリング端面
２０タービンハウジング
３０コンプレッサハウジング
４０ベアリングハウジング
４１第１の挿入孔
４１ａ長穴部
４１ｂねじ部
４５第２の挿入孔
５０位置決め部材
５１圧入ピン
５２締込プラグ
６０治具

Claims

ベアリングハウジングと、
前記ベアリングハウジングに装着されるとともに、タービンロータとコンプレッサインペラとを接続する回転軸部を支持するジャーナルベアリングと、
前記ベアリングハウジングに設けられた第１の挿入孔と前記ジャーナルベアリングに設けられた第２の挿入孔に挿入され、前記ベアリングハウジングと前記ジャーナルベアリングとの位置決めを行う位置決め部材と、を備え、
前記第１の挿入孔は、前記ベアリングハウジングの内周面側に前記回転軸部の軸方向に沿う長軸を有する長穴部を有するとともに、前記ベアリングハウジングにおいて前記長穴部よりも外側にねじ部を有し、
前記位置決め部材は、前記第２の挿入孔に到達する先端部と前記長穴部に圧入される圧入部を備えた圧入ピンと、当該圧入ピンと別部材であり、前記ねじ部に締め込まれる締込プラグと、を有する過給機。