JPWO2010109653A1 - ターボチャージャの軸受装置 - Google Patents

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Abstract

ターボチャージャの軸受装置（９）は、タービンホイール（５）が一端に、インペラ（１２）が他端にそれぞれ設けられ、かつタービンホイール（５）側に大径状のタービン側段差部（２０）が形成された回転軸（７）を、タービン側段差部（２０）とインペラ（１２）との間で回転自在に支持するものであって、タービンホイール（５）側に玉（２３）が位置するタービン側玉軸受（２１）と、インペラ（１２）側に玉（２４）が位置する状態で位置決めされたインペラ側玉軸受（２２）と、タービン側玉軸受（２１）の内輪（３２）がタービンホイール（５）側へ移動することを規制するとともに、当該内輪（３２）の端部（３２ａ）がタービン側段差部（２０）から離れるようにタービン側玉軸受（２１）を位置決めする位置用段差部（３８）とを備えている。

Description

本発明は、ターボチャージャの回転軸を玉軸受で回転自在に支持するターボチャージャの軸受装置に関する。
ターボチャージャの軸受装置として、共通の内輪の両端に一対の外輪を設けて二つの玉軸受を構成し、一方の外輪の外側にのみ予圧を付与するばねを装着したものが知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２〜４が存在する。
特開２００５−１７２０９９号公報 特開２００８−８８８５５号公報 特開２００８−２９８２８４号公報 特開２００７−７１３５６号公報
特許文献１の軸受装置は、ターボチャージャに組み付けられる際に内輪のタービン側の端部が回転軸に形成された段差部に突き当てられ、かつインペラ側の端部が回転軸の外周に装着されるスペーサに突き当てられた状態で、スペーサが押し込まれることにより各玉軸受が位置決めされている。そのため、ターボチャージャへの組み付け時に内輪が回転軸の段差部に突き当てられつつ押し込まれることにより、段差部及び内輪の直角度等の加工精度に起因してタービン側に回転軸の曲がりが生じることがある。これによりタービン側に生じた曲がりに伴って回転軸のアンバランスが発生し、そのアンバランスを修正することが必要になる。
そこで、本発明は、ターボチャージャへの組み付け時にタービン側における回転軸の曲がりの発生を防止できるターボチャージャの軸受装置を提供することを目的とする。
本発明のターボチャージャの軸受装置は、タービンホイールが一端に、インペラが他端にそれぞれ設けられ、かつ前記タービンホイール側に大径状のタービン側段差部が形成された回転軸を、前記タービン側段差部と前記インペラとの間で回転自在に支持するターボチャージャの軸受装置であって、前記タービンホイール側に玉が位置するタービン側玉軸受と、前記インペラ側に玉が位置する状態で位置決めされたインペラ側玉軸受と、前記タービン側玉軸受の内輪が前記タービンホイール側へ移動することを規制するとともに、当該内輪の前記タービンホイール側の端部が前記タービン側段差部から離れるように前記タービン側玉軸受を位置決めする位置決め部と、を備えるものである。
この軸受装置によれば、タービンホイール側の内輪の端部がタービン側段差部から離れるようにしてタービン側玉軸受が位置決め部にて位置決めされるため、ターボチャージャへの組み付け時にタービン側玉軸受の内輪とタービン側段差部とが突き当たることを回避できる。それにより、内輪及びタービン側段差部の加工精度に拘わらず、タービン側で回転軸に曲がりが生じることを防止することができる。よって、タービン側の曲がりに伴う回転軸のアンバランスの修正が不要になる。
本発明の軸受装置の一形態において、前記タービン側玉軸受の前記内輪が前記インペラ側に偏った位置まで延びており、当該内輪の前記インペラ側の端部が前記位置決め部にて移動が規制されてもよい。回転軸のアンバランスの修正は、インペラや回転軸等の回転要素の所定位置を削ることにより行われるのが一般的であり、ターボチャージャへの軸受装置の組み付けはこうしたアンバランスの修正を行った後に完了する。この形態によれば、タービン側玉軸受の位置決めがインペラ側の偏った位置で行われるため、ターボチャージャへの組み付け時に生じ得る回転軸の曲がりがインペラ側に集中する。これにより、インペラ側玉軸受の位置決めに伴う曲がりと、タービン側玉軸受の位置決めに伴う曲がりとを原因として発生する回転軸のアンバランスをインペラ側の加工だけで修正できる。従って、こうしたアンバランスを修正するためにタービン側の加工が不要になるので、バランス修正加工に要する手間を省くことができる。
この形態においては、前記インペラ側玉軸受の内輪が前記タービンホイール側への移動が規制された状態で前記タービン側玉軸受の前記内輪の外周に装着されており、前記位置決め部が、前記インペラ側玉軸受の前記玉の中心位置よりも前記インペラ側に位置してもよい。この場合にはインペラ側玉軸受の玉の中心位置よりもインペラ側でタービン側玉軸受の位置決めを行うことができる。従って、タービン側玉軸受の位置決めに伴う回転軸の曲がりをインペラ側に一層集中させることができる。
本発明の軸受装置の一形態において、前記インペラ側玉軸受が前記位置決め部を利用して前記タービン側玉軸受とともに一体的に位置決めされてもよい。この形態によれば、タービン側玉軸受を位置決めする位置決め部を利用して、インペラ側玉軸受の位置決めを行うことができる。このため、各玉軸受の位置決めを個別の位置決め部で行う場合に比べて、部品点数や加工工数を削減できるともに、軸線の方向に関する寸法拡大を防止できるためスペース効率を向上させることができる。
この形態においては、前記インペラ側玉軸受及び前記タービン側玉軸受のそれぞれの前記内輪間に介在し、前記回転軸の軸線方向に幅を持つスペーサを更に備えてもよい。この場合は、インペラ側玉軸受及びタービン側玉軸受の各内輪の軸線方向の寸法誤差を内輪間に介在するスペーサの軸線方向の幅を修正することによって吸収できる。このため、位置決め部の共用によって水準が高まってしまう各内輪の加工精度をスペーサを利用することで緩和できる。これにより各内輪の加工が容易になる。
本発明の軸受装置においては、位置決め部の構成は種々の形態で実現できる。例えば、ピン等の規制部材を位置決め部として回転軸に設け、その規制部材により内輪の移動を規制してもよい。また、内輪が装着される回転軸の外周面をタービンホイール側に向かって徐々に外径が拡大するようにテーパ状に形成して、内輪の移動を規制することもできる。また、これらとは別の形態として、前記タービン側玉軸受の前記内輪には、前記回転軸の中心側に突出した突出部が設けられており、前記位置決め部として、前記タービンホイール側に向かって大径となるように前記回転軸に形成され、かつ前記突出部に突き当たることができる位置決め用段差部が設けられてもよい。この場合には位置決め部を実現するために追加部材が不要でありかつ加工も容易である。
第１の形態に係る軸受装置が組み込まれたターボチャージャの要部を示した図。 図１のターボチャージャの組み立て過程において行われるバランス修正加工の概要を説明する説明図。 図１に示された軸受装置及びその周辺を拡大した拡大図。 第２の形態に係る軸受装置及びその周辺を拡大した拡大図。 第３の形態に係る軸受装置及びその周辺を拡大した拡大図。 第４の形態に係る軸受装置及びその周辺を拡大した拡大図。
（第１の形態）
図１は本発明の第１の形態に係る軸受装置が組み込まれたターボチャージャの要部を示している。ターボチャージャ１は自動車等の車両に搭載された内燃機関に取り付けられて使用される。ターボチャージャ１は内燃機関の排気が導かれるタービン２と、そのタービン２によって駆動されて内燃機関の吸入空気を圧縮するコンプレッサ３とを備えている。タービン２はタービンハウジング４に収容されるタービンホイール５を有しており、そのタービンホイール５には周方向に並べられた複数のタービンブレード６が設けられている。タービンホイール５は軸線Ａｘの回りに回転自在に支持された回転軸７の右側の端部７ａに溶接等の接合手段にて接合されている。回転軸７の左側の端部７ｂには雄ねじ８が形成されている。回転軸７を支持する軸受装置９は軸受ハウジング１０に装着されている。
コンプレッサ３はコンプレッサハウジング１１に収容されるインペラ１２を有しており、そのインペラ１２には周方向に並べられた複数のコンプレッサ翼１３が設けられている。インペラ１２は回転軸７に不図示の回り止めが施された状態で挿入される。インペラ１２から突出した回転軸７の左側の端部７ｂには雄ねじ８と噛み合うインペラナット１４がねじ込まれている。これにより、インペラ１２は軸受装置９とともにインペラナット１４にて共締めされて回転軸７に固定される。軸受装置９の軸線Ａｘ方向の移動を規制するため、コンプレッサハウジング１１と軸受ハウジング１０との間にはリテーナ１５及びカラー１６が介在している。
図２は図１のターボチャージャ１の組み立て過程において行われるバランス修正加工の概要を説明する説明図である。ターボチャージャ１は、高回転時の振動や騒音の発生を抑制するため、バランス修正加工を行うことによってダイナミックバランスを向上させている。バランス修正加工はターボチャージャ１の組立過程で複数回に分けて行われる。図２（ａ）に示したように、まず、組み立て前のインペラ１２に対してバランス修正加工を施す。インペラ１２を所定のバランシングマシンＢＭに据え付けてダイナミックバランスを測定しつつ、インペラ１２の先端側隅部や背面部に設定された加工位置Ｐ１、Ｐ２を少しずつ削り、この処理を繰り返してインペラ１２のダイナミックバランスが許容範囲内に収まるようにする。
一方、図２（ａ）の工程の次に、またはこの工程と並行して、図２（ｂ）に示したように、タービンホイール５が結合された状態の回転軸７に対してバランス修正加工を施す。その状態の回転軸７をバランシングマシンＢＭに据え付け、図２（ａ）と同様に、ダイナミックバランスを測定しながらタービンホイール５の先端側隅部や背面部に設定された加工位置Ｐ３、Ｐ４を少しずつ削ってダイナミックバランスを許容範囲内に収まるようにする。なお、バランシングマシンＢＭは、所定の不活性ガスＧａｓをタービンホイール５に吹き付けることにより回転軸７を回転させながらダイナミックバランスを測定することができる。
図２（ａ）及び（ｂ）の各工程でバランス修正加工が施された後、インペラ１２を上述したように軸受装置９とともにインペラナット１４にて回転軸７に共締めして各部品を組み付ける。その後、図２（ｃ）に示すようにバランス修正加工を施す。各部品の組み立て後にバランス修正加工を施すのは、インペラ１２の組み付け時にタービンホイール５側へのインペラ１２の移動がカラー１６及び軸受装置９にて規制された状態でインペラナット１４が回転軸７に対してねじ込まれることにより各部品の加工精度の影響を受けて回転軸７に数１０μｍオーダーの曲がりが生じるためである。こうした曲がりを原因として発生したアンバランスは、バランシングマシンＢＭに据え付けてダイナミックバランスを測定しつつインペラナット１４の頭部に設定された加工位置Ｐ５を少しずつ削ることにより修正される。詳しくは後述するが、軸受装置９の特徴的な構成によってインペラ１２の組み付け時にタービンホイール５側での回転軸７の曲がりの発生が抑制され、その曲がりに伴うアンバランスがインペラ側１２に集中する。このため、タービンホイール５側での修正加工を行わずに、インペラ１２側の修正加工を行うだけで全体のダイナミックバランスを許容範囲内に収めることができる。
図３は図１に示された軸受装置９及びその周辺を拡大した拡大図である。図１及び図３に示すように、軸受装置９はタービンホイール５とインペラ１２との間で、詳しくは回転軸７に形成された大径状のタービン側段差部２０とインペラ１２との間で回転軸７を回転自在に支持している。軸受装置９はタービンホイール５側に玉２３が位置するタービン側玉軸受２１と、インペラ１２側に玉２４が位置するインペラ側玉軸受２２と、これら玉軸受２１、２２を軸受ハウジング１０に保持させるためのホルダ２５とを備えている。各玉軸受２１、２２はアンギュラコンタクト型の玉軸受として構成されている。ホルダ２５には、軸受ハウジング１０に形成された油路２８（図１）を通じてオイルが導かれ、そのオイルは不図示の油孔を通って各玉軸受２１、２２に供給されている。タービン側玉軸受２１はホルダ２５に外周が嵌め込まれる外輪３１と、その外輪３１の内周側に同軸的に配置され、回転軸７に装着される内輪３２とを有しており、外輪３１及び内輪３２は玉２３を転動可能な状態で保持する。インペラ側玉軸受２２はホルダ２５に外周が嵌め込まれる外輪３３と、その外輪３３の内周側に同軸的に配置され、回転軸７に装着される内輪３４とを有しており、外輪３３及び内輪３４は玉２４を転動可能な状態で保持する。
タービン側玉軸受２１の内輪３２は、玉２３の保持位置からインペラ１２側に向かって一方向に延びており、その延長端には回転軸７の中心側に突出した突出部としての内向きフランジ部３７が設けられている。内向きフランジ部３７は回転軸７に形成された位置決め用段差部３８と突き当たっている。位置決め用段差部３８はタービンホイール５側に向かって大径となるようにして回転軸７に形成されている。その位置決め用段差部３８によりタービンホイール５側への内輪３２の移動が規制されるので、タービン側玉軸受２１は位置決めされる。位置決め用段差部３８の形成位置と、内輪３２の軸線Ａｘ方向に関する寸法とは、内輪３２の移動が位置決め用段差部３８にて規制されたときに、タービンホイール５側の端部３２ａがタービン側段差部２０から離れるようにそれぞれ設定されている。この形態では端部３２ａとタービン側段差部２０との間には部材が介在せずに隙間Ｇが形成されている。
インペラ側玉軸受２２の内輪３４は、インペラ１２の組み付けに伴いカラー１６が押し付けられることにより、位置決め用段差部３８にて位置決めされたタービン側玉軸受２１の内輪３２に突き当たる。これにより、インペラ側玉軸受２２はタービンホイール５側への内輪３４の移動が規制されて位置決めされる。換言すれば、インペラ側玉軸受２２は位置決め用段差部３８を利用してタービン側玉軸受２１とともに一体的に位置決めされている。これにより、各玉軸受２１、２２の位置決めを個別の位置決め部で行う場合に比べて、部品点数や加工工数を削減できるとともに、軸線Ａｘの方向に関する寸法拡大を防止できるためスペース効率が向上する。
タービン側玉軸受２１の内輪３２は、そのタービンホイール５側の端部３２ａがインペラ１２の組み付け時においてタービン側段差部２０に突き当たらないので、タービンホイール５側において回転軸７に曲がりが生じない。つまり、インペラ１２の組み付け時において生じる回転軸７の曲がりがインペラ１２側に集中する。このため、図２（ｃ）で示したように、インペラ１２側に設定された加工位置Ｐ５に対するバランス修正加工だけで、軸受装置９の組み付けに伴う、換言すれば各玉軸受２１、２２の位置決めに伴う回転軸７の曲がりを要因として発生するアンバランスを修正できる。
（第２の形態）
次に、本発明の第２の形態に係る軸受装置を図４を参照しながら説明する。以下の説明において、第１の形態と共通の部材には同一の参照符号を図面に付して説明を省略する。また、第２の形態に係る軸受装置も第１の形態と同様にターボチャージャ１に組み込むことができ、その軸受装置がターボチャージャ１に組み込まれた状態は第１の形態と同様であるので図１に相当する図示を省略する。
図４は、第２の形態に係る軸受装置及びその周辺を拡大した拡大図である。図４に示すように、軸受装置４０はタービン側段差部２０とインペラ１２との間で回転軸７を回転自在に支持している。軸受装置４０はタービンホイール５側に玉４３が位置するタービン側玉軸受４１と、インペラ１２側に玉４４が位置するインペラ側玉軸受４２とを有しており、各玉軸受４１、４２はホルダ２５にて保持されている。各玉軸受４１、４２はアンギュラコンタクト型の玉軸受として構成されている。
タービン側玉軸受４１はホルダ２５に外周が嵌め込まれる外輪５１と、その外輪５１の内周側に同軸的に配置され、回転軸７に装着される内輪５２とを有しており、外輪５１及び内輪５２は玉４３を転動可能な状態で保持する。インペラ側玉軸受４２はホルダ２５に外周が嵌め込まれる外輪５３と、その外輪５３の内周側に同軸的に配置された内輪５４とを有しており、外輪５３及び内輪５４は玉４４を転動可能な状態で保持する。タービン側玉軸受４１の内輪５２は、玉４３の保持位置からインペラ１２側に向かって一方向に延びている。その内輪５２のインペラ１２側には、インペラ側玉軸受４２の内輪５４が装着される小径部５５が形成されている。その小径部５５の根元には段差部５６が形成されている。小径部５５の先端部には回転軸７の中心側に突出し、回転軸７に形成された位置決め用段差部５８に突き当たる突出部としての内向きフランジ部５７が設けられている。位置決め用段差部５８はタービンホイール５側に向かって大径となるようにして回転軸７に形成されており、その形成位置はインペラ側玉軸受４２の玉４４の中心位置Ｐよりもインペラ１２側に設定されている。
位置決め用段差部５８によりタービンホイール５側への内輪５２の移動が規制される。これによりタービン側玉軸受５１は位置決めされる。位置決め用段差部５８の形成位置と、内輪５２の軸線Ａｘ方向に関する寸法とは、内輪５２の移動が位置決め用段差部５８にて規制されたときにタービンホイール５側の端部５２ａがタービン側段差部２０から離れるようにそれぞれ設定されている。この形態も第１の形態と同様に、端部５２ａとタービン側段差部２０との間には部材が介在せずに隙間Ｇが形成されている。
インペラ側玉軸受４２の内輪５４はタービン側玉軸受４１の内輪５２に形成された小径部５５の外周に装着されている。その内輪５４は、インペラ１２の組み付け時にカラー１６が押し付けられることにより、段差部５６に突き当てられたスペーサ５９に突き当たる。これにより、インペラ側玉軸受４２はタービンホイール５側への内輪５４の移動が規制されて位置決めされる。
第２の形態によれば、タービン側玉軸受４１の内輪５２の端部５２ａがインペラ１２の組み付け時においてタービン側段差部２０に突き当たらないので、第１の形態と同様の効果を得ることができる。更に、第２の形態においては、位置決め用段差部５８の形成位置がインペラ側玉軸受４２の玉４４の中心位置Ｐよりもインペラ１２側に設定されているので、タービン側玉軸受４２の位置決めに伴う回転軸７の曲がりをインペラ１２側に一層集中させることができる。それにより、インペラ１２の組み付け後のバランス修正加工が容易になる。
（第３の形態）
次に、本発明の第３の形態に係る軸受装置を図５を参照しながら説明する。以下の説明において、第１の形態と共通の部材には同一の参照符号を図面に付して説明を省略する。また、第３の形態に係る軸受装置も第１の形態と同様にターボチャージャ１に組み込むことができ、その軸受装置がターボチャージャ１に組み込まれた状態は第１の形態と同様であるので図１に相当する図示を省略する。
図５は、第３の形態に係る軸受装置及びその周辺を拡大した拡大図である。図５に示すように、軸受装置６０はタービン側段差部２０とインペラ１２との間で回転軸７を回転自在に支持している。軸受装置６０はタービンホイール５側に玉６３が位置するタービン側玉軸受６１と、インペラ１２側に玉６４が位置するインペラ側玉軸受６２とを有しており、各玉軸受６１、６２はホルダ２５にて保持されている。各玉軸受６１、６２はアンギュラコンタクト型の玉軸受として構成されている。タービン側玉軸受６１はホルダ２５に外周が嵌め込まれる外輪７１と、その外輪７１の内周側に同軸的に配置され、回転軸７に装着される内輪７２とを有しており、外輪７１及び内輪７２は玉６３を転動可能な状態で保持する。インペラ側玉軸受６２はホルダ２５に外周が嵌め込まれる外輪７３と、その外輪７３の内周側に同軸的に配置され、回転軸７に装着される内輪７４とを有しており、外輪７３及び内輪７４は玉６４を転動可能な状態で保持する。
タービン側玉軸受６１の内輪７２は、玉６３の保持位置からインペラ１２側に向かって一方向に延びており、その延長端には回転軸７の中心側に突出した突出部としての内向きフランジ部７７が設けられている。内向きフランジ部７７は回転軸７に形成された位置決め用段差部７８と突き当たっている。第１の形態との相違は、タービン側玉軸受６１の内輪７２の長さが第１の形態よりも短く、かつ内向きフランジ部７７と突き当たる位置決め用段差部７８の形成位置が回転軸７の中央付近に設定されていることである。位置決め用段差部７８はタービンホイール５側に向かって大径となるようにして回転軸７に形成されており、その位置決め用段差部７８に内向きフランジ部７７が突き当たることによりタービンホイール５側への内輪７２の移動が規制される。これによりタービン側玉軸受６１は位置決めされる。位置決め用段差部７８の形成位置と、内輪７２の軸線Ａｘ方向に関する寸法とは、内輪７２の移動が位置決め用段差部７８にて規制されたときにタービンホイール５側の端部７２ａがタービン側段差部２０から離れるようにそれぞれ設定されている。この形態も上記各形態と同様に、端部７２ａとタービン側段差部２０との間には部材が介在せずに隙間Ｇが形成されている。
インペラ側玉軸受６２の内輪７４とタービン側玉軸受６１の内輪７２との間には軸線Ａｘの方向に幅を持ったスペーサ７９が介在している。そのため、インペラ１２の組み付けに伴いカラー１６がインペラ側玉軸受６２の内輪７４に押し付けられると、スペーサ７９に突き当たりその内輪７４の移動が規制されてインペラ側玉軸受６２が位置決めされる。つまり、インペラ側玉軸受６２は、各内輪７２、７４間にスペーサ７９を介在させた状態で位置決め用段差部７８を利用してタービン側玉軸受６１とともに一体的に位置決めされている。
第３の形態によれば、タービン側玉軸受４１の内輪５２の端部５２ａがインペラ１２の組み付け時においてタービン側段差部２０に突き当たらないので、内輪５２及びタービン側段差部２０の加工精度に拘わらず、タービン側で回転軸７に曲がりが生じることを防止することができる。これにより、タービン側の曲がりに伴う回転軸７のアンバランスの修正が不要になる。更に、第３の形態によれば、各内輪７２、７４間にスペーサ７９が介在しているため、各内輪７２、７４の軸線Ａｘ方向の寸法誤差をスペーサ７９の幅を修正することによって吸収できる。これにより、位置決め用段差部７８の共用によって水準が高まってしまう各内輪７２、７４の加工精度をスペーサ７９を利用することで緩和できるので、各内輪７２、７４の加工が容易になる。
（第４の形態）
次に、本発明の第４の形態に係る軸受装置を図６を参照しながら説明する。以下の説明において、第１の形態と共通の部材には同一の参照符号を図面に付して説明を省略する。また、第４の形態に係る軸受装置も第１の形態と同様にターボチャージャ１に組み込むことができ、その軸受装置がターボチャージャ１に組み込まれた状態は第１の形態と同様であるので図１に相当する図示を省略する。
図６は、第４の形態に係る軸受装置及びその周辺を拡大した拡大図である。図６に示すように、軸受装置８０はタービン側段差部２０とインペラ１２との間で回転軸７を回転自在に支持している。軸受装置８０はタービンホイール５側に玉８３が位置するタービン側玉軸受８１と、インペラ１２側に玉８４が位置するインペラ側玉軸受８２とを有しており、各玉軸受８１、８２はホルダ２５にて保持されている。各玉軸受８１、８２はアンギュラコンタクト型の玉軸受として構成されている。
タービン側玉軸受８１はホルダ２５に外周が嵌め込まれる外輪９１と、その外輪９１の内周側に同軸的に配置され、回転軸７に装着される内輪９２とを有しており、外輪９１及び内輪９２は玉８３を転動可能な状態で保持している。インペラ側玉軸受８２はホルダ２５に外周が嵌め込まれる外輪９３と、その外輪９３の内周側に同軸的に配置された内輪９４とを有しており、外輪９３及び内輪９４は玉８４を転動可能な状態で保持している。タービン側玉軸受８１の内輪９２は、玉８３の保持位置からインペラ１２側に向かって一方向に延びている。その内輪５２の中間位置からインペラ側の端部に至る範囲には、インペラ側玉軸受８２の内輪９４が装着される小径部９５が形成されている。その小径部９５の根元には段差部９６が形成されている。また、小径部９５には回転軸７の中心側に突出し、回転軸７に形成された位置決め用段差部９８に突き当たる突出部としての内向き段差部９７が設けられている。位置決め用段差部９８はタービンホイール５側に向かって大径となるようにして回転軸７に形成されている。
内向き段差部９７が位置決め用段差部９８に突き当たることにより、タービンホイール５側への内輪９２の移動が規制される。これにより、タービン側玉軸受８１は位置決めされる。位置決め用段差部９８の形成位置と、内輪９２の軸線Ａｘの方向に関する寸法とは、内輪９２の移動が位置決め用段差部９８にて規制されたときにタービンホイール５側の端部９２ａがタービン側段差部２０から離れるようにそれぞれ設定されている。この形態も第１の形態と同様に、端部９２ａとタービン側段差部２０との間には部材が介在せずに隙間Ｇが形成されている。
インペラ側玉軸受８２の内輪９４はタービン側玉軸受８１の内輪９２に形成された小径部９５の外周に装着されている。その内輪９４は、インペラ１２の組み付け時にカラー１６が押し付けられることにより、段差部９６に突き当てられたスペーサ９９に突き当たる。これにより、インペラ側玉軸受８２はタービンホイール５側への内輪９４の移動が規制されて位置決めされる。
第４の形態によれば、タービン側玉軸受８１の内輪９２の端部９２ａがインペラ１２の組み付け時においてタービン側段差部２０に突き当たらないので、内輪９２及びタービン側段差部２０の加工精度に拘わらず、タービン側で回転軸７に曲がりが生じることを防止することができる。これにより、タービン側の曲がりに伴う回転軸７のアンバランスの修正が不要になる。
本発明は上記各形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施することができる。上記各形態では、各玉軸受の位置決めを回転軸に形成された位置決め用段差部にて実現しているが、各玉軸受を位置決めする位置決め部としては段差部の代わりにピン等の規制部材を回転軸に設け、その規制部材により内輪の移動を規制して各玉軸受を位置決めすることもできる。また、内輪が装着される回転軸の外周面をタービンホイール側に向かって徐々に外径が拡大するようにテーパ状に形成することにより位置決め部を構成し、それにより内輪の移動を規制して各玉軸受を位置決めすることも可能である。
第１及び第２の形態は、タービン側玉軸受の内輪をインペラ側に偏った位置まで延長し、その内輪の延長端を位置決め部にて移動規制することにより、玉軸受の位置決めに伴う回転軸の曲がりを原因として発生するアンバランスをインペラ側に集中させることができる利点があるが、本発明はこのような形態に限定されない。即ち、本発明は内輪のタービンホイール側の端部がタービン側段差部から離れていれば十分であり、その端部がタービン側段差部から離れる限度内でタービン側玉軸受の内輪の軸線方向に関する寸法及び位置決め部の位置を適宜設定して実施できる。また、タービン側玉軸受とインペラ側玉軸受とを一体的に位置決めすることは必須ではなく、これらを別々の手段で位置決めする形態で本発明を実施することも可能である。
上記各形態では、タービン側玉軸受の内輪の端部と、タービン側段差部との間に部材が介在していない隙間が形成されているが、所定のクリアランスが確保される部材や、内輪及び回転軸の構成材料よりも弾性変形が容易な部材等の他部材をその隙間に挿入して隙間を埋める形態で本発明を実施することも可能である。こうした他部材を隙間に挿入する形態であれば、内輪とタービン側段差部とが直接的に接触しないため、タービン側玉軸受の位置決めに伴ってタービンホイール側に曲がりが発生することはなく本発明の目的を達成できる。
【０００２】
課題を解決するための手段
［０００６］
本発明の第１の態様のターボチャージャの軸受装置は、タービンホイールが一端に、インペラが他端にそれぞれ設けられ、かつ前記タービンホイール側に大径状のタービン側段差部が形成された回転軸を、前記タービン側段差部と前記インペラとの間で回転自在に支持するターボチャージャの軸受装置であって、前記タービン側段差部に隣接する内輪を有し、前記タービンホイール側に玉が位置するタービン側玉軸受と、前記インペラ側に玉が位置する状態で位置決めされたインペラ側玉軸受と、前記タービン側玉軸受の前記内輪が前記タービンホイール側へ移動することを規制するとともに、当該内輪の前記タービンホイール側の端部が前記タービン側段差部から離れるように前記タービン側玉軸受を位置決めする位置決め部と、を備えるものである。本発明の第２の態様のターボチャージャの軸受装置は、タービンホイールが一端に、インペラが他端にそれぞれ設けられ、かつ前記タービンホイール側に大径状のタービン側段差部が形成された回転軸を、前記タービン側段差部と前記インペラとの間で回転自在に支持するターボチャージャの軸受装置であって、前記タービンホイール側に玉が位置するタービン側玉軸受と、前記インペラ側に玉が位置する状態で位置決めされたインペラ側玉軸受と、前記タービン側玉軸受の内輪が前記タービンホイール側へ移動することを規制するとともに、当該内輪の前記タービンホイール側の端部が前記タービン側段差部から離れるように前記タービン側玉軸受を位置決めする位置決め部と、を備え、前記タービン側玉軸受の前記内輪と前記タービン側段差部とが直接的に接触しないものである。本発明の第３の態様のターボチャージャの軸受装置は、タービンホイールが一端に、インペラが他端にそれぞれ設けられ、かつ前記タービンホイール側に大径状のタービン側段差部が形成された回転軸を、前記タービン側段差部と前記インペラとの間で回転自在に支持するターボチャージャの軸受装置であって、前記タービンホイール側に玉が位置するタービン側玉軸受と、前記インペラ側に玉が位置する状態で位置決めされたインペラ側玉軸受と、前記タービン側玉軸受の内輪が前記タービンホイール側へ移動することを規制するとともに、当該内輪の前記タービンホイール側の端部が前記タービン側段差部から離れるように前記タービン側玉軸受を位置決めする位置決め部と、を備え、前記タービン側玉軸受の前記内輪が前記タービン側段差部には突き当たらないものである。
［０００７］
これらの態様の軸受装置によれば、タービンホイール側の内輪の端部がタービン側段差部から離れるようにしてタービン側玉軸受が位置決め部にて位置決めされるため、ターボチャージャへの組み付け時にタービン側玉軸受の内輪とタービン側段差部とが突き当たることを回避できる。それにより、内輪及びタービン側段差部の加工精度に拘わらず、タービン側で回転軸に曲がりが生じることを防止することができる。よって、タービン側の曲がりに伴う回転軸のアンバランスの修正が不要になる。
［０００８］
本発明の軸受装置の一形態において、前記タービン側玉軸受の前記内輪が前記インペラ側に偏った位置まで延びており、当該内輪の前記インペラ側の端部が前記位置決め部にて移動が規制されてもよい。回転軸のアンバランスの修正は、インペラや回転軸等の回転要素の所定位置を削ることにより行われるのが一般的であり、ターボチャージャへの軸受装置の組み付けはこうしたアンバランスの修正を行った後に完了する。この形態によれば、タービン側玉軸受の位置決めがインペラ側の偏った位置で行われるため、ターボチャージャへの組み付け時に生じ得る回転軸の曲がりがインペラ側に集中する。これにより、インペラ側玉軸受の位置決めに伴う曲がりと、タービン側玉軸受の位置決めに伴う曲がりとを原因として発生する回転軸のアンバランスをインペラ側の加工だけで修正できる。従って、こうしたアンバランスを修正するためにタービン側の加工が不要になるので、バランス修正加工に要する手間を省くことができる。
本発明の第１の態様のターボチャージャの軸受装置は、タービンホイールが一端に、インペラが他端にそれぞれ設けられ、かつ前記タービンホイール側に大径状のタービン側段差部が形成された回転軸を、前記タービン側段差部と前記インペラとの間で回転自在に支持するターボチャージャの軸受装置であって、前記タービン側段差部に隣接する内輪を有し、前記タービンホイール側に玉が位置するタービン側玉軸受と、前記インペラ側に玉が位置する状態で位置決めされたインペラ側玉軸受と、前記タービン側玉軸受の前記内輪が前記タービンホイール側へ移動することを規制するとともに、当該内輪の前記タービンホイール側の端部が前記タービン側段差部から離れるように前記タービン側玉軸受を位置決めする位置決め部と、を備えるものである。本発明の第２の態様のターボチャージャの軸受装置は、タービンホイールが一端に、インペラが他端にそれぞれ設けられ、かつ前記タービンホイール側に大径状のタービン側段差部が形成された回転軸を、前記タービン側段差部と前記インペラとの間で回転自在に支持するターボチャージャの軸受装置であって、前記タービンホイール側に玉が位置するタービン側玉軸受と、前記インペラ側に玉が位置する状態で位置決めされたインペラ側玉軸受と、前記タービン側玉軸受の内輪が前記タービンホイール側へ移動することを規制するとともに、当該内輪の前記タービンホイール側の端部が前記タービン側段差部から離れるように前記タービン側玉軸受を位置決めする位置決め部と、を備え、前記タービン側玉軸受の前記内輪と前記タービン側段差部とが直接的に接触しないものである。本発明の第３の態様のターボチャージャの軸受装置は、タービンホイールが一端に、インペラが他端にそれぞれ設けられ、かつ前記タービンホイール側に大径状のタービン側段差部が形成された回転軸を、前記タービン側段差部と前記インペラとの間で回転自在に支持するターボチャージャの軸受装置であって、前記タービンホイール側に玉が位置するタービン側玉軸受と、前記インペラ側に玉が位置する状態で位置決めされたインペラ側玉軸受と、前記タービン側玉軸受の内輪が前記タービンホイール側へ移動することを規制するとともに、当該内輪の前記タービンホイール側の端部が前記タービン側段差部から離れるように前記タービン側玉軸受を位置決めする位置決め部と、を備え、前記タービン側玉軸受の前記内輪が前記タービン側段差部には突き当たらないものである。
これらの態様の軸受装置によれば、タービンホイール側の内輪の端部がタービン側段差部から離れるようにしてタービン側玉軸受が位置決め部にて位置決めされるため、ターボチャージャへの組み付け時にタービン側玉軸受の内輪とタービン側段差部とが突き当たることを回避できる。それにより、内輪及びタービン側段差部の加工精度に拘わらず、タービン側で回転軸に曲がりが生じることを防止することができる。よって、タービン側の曲がりに伴う回転軸のアンバランスの修正が不要になる。

Claims (6)

  1. タービンホイールが一端に、インペラが他端にそれぞれ設けられ、かつ前記タービンホイール側に大径状のタービン側段差部が形成された回転軸を、前記タービン側段差部と前記インペラとの間で回転自在に支持するターボチャージャの軸受装置であって、
    前記タービンホイール側に玉が位置するタービン側玉軸受と、
    前記インペラ側に玉が位置する状態で位置決めされたインペラ側玉軸受と、
    前記タービン側玉軸受の内輪が前記タービンホイール側へ移動することを規制するとともに、当該内輪の前記タービンホイール側の端部が前記タービン側段差部から離れるように前記タービン側玉軸受を位置決めする位置決め部と、
    を備えるターボチャージャの軸受装置。
  2. 前記タービン側玉軸受の前記内輪が前記インペラ側に偏った位置まで延びており、当該内輪の前記インペラ側の端部が前記位置決め部にて移動が規制されている、請求項１に記載の軸受装置。
  3. 前記インペラ側玉軸受の内輪が前記タービンホイール側への移動が規制された状態で前記タービン側玉軸受の前記内輪の外周に装着されており、
    前記位置決め部が、前記インペラ側玉軸受の前記玉の中心位置よりも前記インペラ側に位置している、請求項２に記載の軸受装置。
  4. 前記インペラ側玉軸受が前記位置決め部を利用して前記タービン側玉軸受とともに一体的に位置決めされている、請求項１又は２に記載の軸受装置。
  5. 前記インペラ側玉軸受及び前記タービン側玉軸受のそれぞれの前記内輪間に介在し、前記回転軸の軸線方向に幅を持つスペーサを更に備えている、請求項４に記載の軸受装置。
  6. 前記タービン側玉軸受の前記内輪には、前記回転軸の中心側に突出した突出部が設けられており、
    前記位置決め部として、前記タービンホイール側に向かって大径となるように前記回転軸に形成され、かつ前記突出部に突き当たることができる位置決め用段差部が設けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の軸受装置。
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