JPH05501594A - ターボチヤージヤベアリングの保持および潤滑機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ターボチャージャベアリングの保持および潤滑機構（技術分野） 本発明は排気ガスにより駆動されるターボチャージャのベアリング保持および潤 滑機構に関する。

（背景技術） ターボチャージャにはコンプレッサホイールと、ベアリングを介しハウジング内 に支承されたシャフトの反対端部に装着されるタービンホイールとが包有される 。ターボチャージャの応答時間を向上するため、例えば米国特許第４．７９８． ５２３号に示されるように周知のジャーナルベアリングに変えてポールベアリン グによりターボチャージャのハウジングに対し回転可能にシャフトを支承する構 成が提案されている。一方ターボチャージャを好適な動作効率で作動させるため に、そのシャフトをターボチャージャのハウジング内に正確に装着する必要があ る。従来シャフトをポールベアリングによって支承するターボチャージャにおい ては、ハウジング内にネジ連結体または止め部材により位置決めされるカートリ ッジベアリング装置が具備されている。シャフトの回転速度が臨界速度を越える ときシャフトを移動可能にする必要があり、従ってシャフトを僅かに移動可能に する構成がとられる。このシャフトの移動を適宜に制動するため、潤滑オイルの ような潤滑流体を用いてポールベアリングを潤滑し、且つカートリッジベアリン グ装置とハウジングとの間に潤滑流体の膜を形成してシャフトが臨界回転速度を 越えるときのシャフトの移動を適宜に制動するダンパとして作用させる構成が提 案されている。

（発明の開示） 本発明によれば、ハウジングおよびベアリングカートリッジの外側リングの同一 軸線上に位置する開口部に受容されたピンを使用することにより、シャフトが正 確に且つ確実に位置決めされる。開口部または穴部は止め部材若しくはネジ部材 により正確に位置決めできるので、ピンによってベアリングカートリッジ、延い てはターボチャージャのハウジング内のシャフトが正確に位置決めされ得る。こ のピン構成により、このピンの軸線に沿いベアリングカートリッジが移動され得 、シャフトの回転速度が臨界速度を越えたときのシャフトの移動が吸収される。

ピンには潤滑路が形成されており、この潤滑路はハウジングの内部から接近可能 なピンの端部に設けられた周知の取付具を介して潤滑用導管に連結される。ハウ ジング内の潤滑路はピン内の潤滑路を経て円周方向に延びる溝に連通され、溝は カートリッジの他端部近傍の、互いに円周方向に離間された各ベアリング部材近 傍においてベアリング装置の外側リングを囲繞する。供給穴から溝を経てベアリ ング部材に潤滑流体が放出され得、これによりベアリング部材に最少量の潤滑流 体が確実且つ好適に付与されて潤滑が行われる。外側ベアリングリングの外側面 の溝はまたベアリング外側リングとハウジングとの間に粘着性の制動面を形成し 、これによりシャフトが臨界速度を越えたときのシャフトの移動が抑制される。

本発明の上述並びに他の特徴は添付図面に沿い以下の説明を進めるに応じ明らか となろう。

（図面の簡単な説明） 第１図は本発明により製造された排気ガスにより駆動されるターボチャージャの 長手方向の断面図、第２図は第１図の円で囲んだ部分の拡大図である。

（発明を実施するための最良の形態） さて図面を参照するに、排気ガスにより駆動されるターボチャージャ１０には中 央ハウジング１４と、固定リング１８により中央ハウジング１４の一端部に固定 されるコンプレッサハウジング１６と、ボルト２２により中央ハウジング１４の 反対端部に固定されるタービンハウジング２０とが包有される。ベアリングカー トリッジ装ｆｆ１２４により、中央ハウジング１４に対し回転可能にシャフト２ ６が装着される。シャフト２６の両端部はコンプレッサハウジング１６およびタ ービンハウジング２０内に夫々突出している。

コンプレッサホイール２８がコンプレッサハウジング１６内に延出したシャフト ２６の端部に装着されている。コンプレッサホイール２８には羽根３０が具備さ れ、羽根３０はコンプレッサホイール２８が回転するとき導入部３２内に圧縮空 気を導入し、且つ渦巻導出部３４での圧力レベルが導入部３２での圧力レベルよ り高（なるよう設けられている。渦巻導出部３４内の圧縮空気はターボチャージ ャｌＯが装着されたエンジンの吸入マニホルドに連通する。

タービンホイール３６はシャフト２６の反対端部に装着され、タービンホイール ３６のタービン羽根３８は渦巻導入部４ｏからタービン導出部４２へ連通する排 気ガスに応動してタービンホイール３６を回転するよう構成される。このときタ ービンホイール３６の回転に伴い、シャフト２６およびシャフト２６に装着され たコンプレッサホイール２８も回転される。渦巻導入部４０はターボチャージャ １０が装着されたエンジンの排気マニホルド（図示せず）に連結され、タービン 導出部４２は車両の排気システム内に向かって延出している。

囲い部材４４が周知の如くタービンハウジング２０内の比較的高温の排気ガスか ら中央ハウジング１４を少なくとも一部絶縁する熱バリアとして機能するように 配設されている。更に中央ハウジング１４の熱保護構成が当業者に周知の如く中 央ハウジング１４内においてウォータジャケット４６のエンジン冷却液を循環す ることにより付与されている。タービン端密封部４８およびコンプレッサ端密封 部５０により、潤滑液がタービンハウジング２０およびコンプレッサハウジング Ｉ６的に漏出することが防止される。以下にも説明するように潤滑液を中央ハウ ジング１４内に給送することによって特に、ベアリングカートリッジ装置２４内 に保持されたベアリングが潤滑されることになる。

ベアリングカートリッジ装置２４のベアリングの外側リング５２はベアリングキ ャリア５４内に形成される空洞部内に受容され、ベアリングキャリア５４自体は 中央ハウジング１４と一体に形成される。更にヘアリングカートリッジ装置２４ のベアリングの内側リング５６はシャフト２６と共に回転可能に装着される。

軸方向に分離された２組のベアリング部材５８．６０のローリングベアリング部 材６２により、ベアリングの外側リング５２に対し回転可能に内側リング５６が 支承される。ベアリング保持具６４．６６によりローリングベアリング部材６２ は好適な位置に維持される。

中央ハウジング１４および外側リング５２には同軸で等しい直径の開口部６８． ７０が具備され、開口部６８．７０には位置決めピン７２が受容されて、ベアリ ングカートリッジ装置２４が中央／Ｘウジング１４に対し軸方向に好適に位１決 めされる。羽根３０．３８が内装されたコンプレッサハウジング１６およびター ビンハウジング２０の間隙は比較的厳しい公差に基づいて維持する必要があるか ら、中央ハウジング１４に対しシャフト２６を比較的厳しい軸方向の公差をもっ て位置決めする必要がある。開口部６８．７０は比較的厳格な公差をもって好適 な位置にドリルにより形成され、位置決めピン７２によりベアリングカートリッ ジ装置２４が、延いてはシャフト２６が中央ハウジング１４内に正確に位置決め され得る。位置決めピン７２により、ベアリングの外側リング５２の中央ハウジ ング１４に対する回転も抑止される。

中央ハウジング１４の外部から接近可能な位置決めピン７２の端部には周知の構 成の取付具７４が配設され、取付具７４には潤滑導管が周知な方法で具備される 。潤滑路の第１の部分７６は位置決めビン７２内に形成され、位置決めピン７２ の外側円周面と中央ハウジング１４との間に区画された環形チャンｌ＜７８に流 れ制限オリフィス８０を介し連通される。この場合流れ制限すリフイス８０を通 過する流体は制限されるので、ヘアリング部材ＧＯの潤滑に利用される潤滑液の 量も最小限にされる。潤滑路の第２の部分８２．８４は対応する組のベアリング 部材５８．６０に隣接したベアリングにおける外側リング５２の外側円周面に軸 方向に互いに離間し且つ円周方向に延びて形成される溝８６．８８と連通する。

潤滑オイルは対応する溝８６．８８から外側リング５２の外側ランド部９２．９ ４と中央／％ウジング１４との間に区画された間隙内に送られる。この間隙内に 供給された潤滑オイルは以下にも説明するように、ベアリングカートリッジ装置 ２４の動作を制動するダンパとして作用する。内側ランド部９６．９８は中央ハ ウジング１４に緊密に接合される。これらの面と内側ランド部９６．９８との間 では制動作用が幾分生じるが、この内側ランド部の主な目的は溝８６．８８から 潤滑オイルの漏出を阻止することにある。１個あるいはそれ以上の供給穴１００ にはオリフィスが具備され、オリフィスを経て溝８６の潤滑オイルが組をなすベ アリング部材５８に給送される。またこれに対応する供給穴１０２は溝８８から 組をなすベアリング部材６０に潤滑オイルを給送するように設けられている。ロ ーリングベアリング部材６２に対し潤滑オイルを比較的高速で放出することによ り、ローリングベアリング部材６２の潤滑に必要な潤滑液量が最小限にされる。

ドレイン穴１０４が外側リング５２に形成されており、潤滑オイルがベアリング カートリッジ装置２４からトレイン穴１０４を経て放出され得る。潤滑液は最終 的には開口部１０６を経て戻りライン（図示せず）内に戻され、戻りラインは開 口部１０６を経てターボチャージャＩＯを支承しているエンジンのクランクケー スに連結されている。

上述したように、従来のヘアリング構造の１つの問題点は中央ハウジング１２に 対しヘアリングカートリッジ装置２４を位置決めすることが困難であることにあ った。ヘアリングカートリッジ装置２４の正確な位置決めは、既述の如くシャフ ト２６を正確に位置決めして羽根３０．３８とハウジングとの間隙を好適に維持 するために、必要である。製造中に正確な位置にトリル穴を設けることは比較的 容易である。従って開口部７０．６８は比較的正確にドリルにより形成され得、 位置決めピン７２を取り付けたとき、ベアリングカートリッジ装置２４が中央／ Ｘウジング１４に対し正確に且つ確実に位置決めされる。また位置決めピン７２ により外側リング５２の回転が抑止される。一方ベアリング装置を位置決めする ため止め部材やネジを用いる従来の装置では、外側ベアリングリングの回転を抑 止するため別個の装置が必要になる。潤滑オイルは環形チャンバ７８．８０を経 て溝８６．８８内に供給されるので、潤滑オイルの使用が最小限にされる。更に ベアリングの外側レースを囲繞する溝８６．８８の形状及び構成により、制動液 が外側ランド部９２．９４と中央ハウジング１４との間に区画された間隙内に確 実に且つ好適に流通される。従って位置決めピン７２は比較的平滑にし、ピンの 軸線に沿いベアリングカートリッジ装置２４が軸方向に移動でき、シャフトが臨 界回転速度に加速されている際にシャフト２６を極めて制限された距離だけ変位 可能に構成し得る。

この変位は外側ランド部９２．９４と中央ハウジング１４との間の間隙内に潤滑 オイルを導入することにより制動され得る。尚、一体の外側リングと分割された 内側リングとを有するベアリング装置に関して図示して説明したが、本発明は分 割された外側リングと一体の内側リングとを有するベアリング装置、あるいは共 に一体の内側リングおよび外側リングを有したベアリング装置にも適用可能であ る。

国際調査報告 国際調査報告 第１百の続き

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．ハウジングと、ハウジングに配設され一対の端部を有したシヤフトと、ハウ ジング内のシヤフトの一端部においてシヤフトと共に回転可能に装着されたコン プレッサホイールと、ハウジング内のシヤフトの他端部にシヤフトと共に回転可 能に装着されたタービンホイールと、空気をコンプレッサホイールに送る装置と 、排気ガスをタービンホイールに送りタービンホイールによりシヤフトおよびシ ヤフト上に装着されたコンプレッサホイールが回転されてコンプレッサホイール に送られた空気を圧縮する装置と、ハウジングに対し回転可能にシヤフトを装着 するベアリング装置とを備え、ベアリング装置にはベアリング外側リングとベア リング内側リングとベアリング内側リング上にベアリング外側リングを支承する ボールベアリング部材とが包有され、ベアリング外側リングにはベアリング位置 決め開口部が具備され、ベアリング位置決めピンの軸線はシヤフトの軸線に対し 横断するように延び、ピンはハウジングに支承され開口部に係入されてベアリン グ装置がハウジングに対し所定の位置に位置決めされ、シヤフトおよびベアリン グ装置はピンの軸線に沿い移動可能であり、シヤフトの回転速度が臨界速度範囲 を越えるときシヤフトの移動が吸収されるように設けられてなる、排気ガスによ り駆動されるターボチャージャ。
2. ２．ハウジングにはシヤフトを囲繞し円周方向に延びる壁が包有され、ピンが円 周方向に延びる壁を貫通して延設されてなる請求項１記載の排気ガスにより駆動 されるターボチャージャ。
3. ３．潤滑路装置がピンを貫通して延出するように設けられ、ハウジングの外側か らベアリング部材へ潤滑流体を給送するように設けられてなる請求項２記載の排 気ガスにより駆動されるターボチャージャ。
4. ４．ピンの一端部は壁を貫通して延び、潤滑路装置にピンの一端部に設けられ潤 滑路と連係し潤滑流体を潤滑路装置内に供給する取付具が包有されてなる請求項 ３記載の排気ガスにより駆動されるターボチャージャ。
5. ５．潤滑路装置にはピン内の第１の部分と、ピンとハウジングとの間に区画され るチヤンバと、ハウジングの壁を貫通して延びチヤンバをベアリング部材に連通 させる第２の部分とが包有されてなる請求項３記載の排気ガスにより駆動される ターボチャージャ。
6. ６．ベアリングの外側リングには外側リングを囲繞し円周方向に延びる流路が具 備され、潤滑路装置の第２の部分により潤滑流体が円周方向に延びる流路内に連 通され、円周方向に延びる通路からベアリング部材へ潤滑流体を連通させる装置 が設けられてなる請求項５記載の排気ガスにより駆動されるターボチャージャ。
7. ７．潤滑流体を円周方向に延びる流路からベアリング部材へ連通させる装置には 、ベアリングの外側リングを貫通して延び円周方向に延びる流路をベアリング部 材と連通させる供給路が包有されてなる請求項６記載の排気ガスにより駆動され るターボチャージャ。
8. ８．ベアリングの外側リングにはベアリング部材と係合する内側の円周面と外側 の円周面とベアリングの外側リングを囲繞するベアリングの外側リングの外側面 に円周方向に延びる溝とが包有され、潤滑路装置を介して潤滑流体が溝に流動す るように設けられ、ベアリングの外側リングを経て潤滑流体を溝からベアリング 部材へ連通させる供給路が具備されてなる請求項３記載の排気ガスにより駆動さ れるターボチャージャ。
9. ９．供給路には潤滑流体を比較的高速でベアリング部材に放出する流量制限オリ フィスが包有されてなる請求項７または８記載の排気ガスにより駆動されるター ボチャージャ。
10. １０．ベアリングの外側リングの外側円周面はハウジングと協働してベアリング の外側レースの周囲に円周方向に延び間隙を区画し潤滑流体フイルムを溝から受 容しベアリング装置の移動を抑制するように設けられてなる請求項９記載の排気 ガスにより駆動されるターボチャージャ。