JP5811071B2 - ターボチャージャーの軸受構造 - Google Patents

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Description

本発明は、タービンホイールとコンプレッサーホイールとを連結する回転軸を回転可能に支持するターボチャージャーの軸受構造に関する。
従来から、エンジンの出力を高める過給器として、排気ガスのエネルギーを利用するターボチャージャーが知られている。ターボチャージャーでは、排気ガスによって回転するタービンホイールと吸入空気を圧縮するコンプレッサーホイールとが回転軸によって連結されている。回転軸は、センターハウジングに形成された挿通孔に挿通されており、該センターハウジングに対して、スラスト軸受やラジアル軸受を介して回転可能に支持される。そして、スラスト軸受やラジアル軸受には、摩擦抵抗の低減や回転軸の冷却を目的の一つとして、エンジンオイルの一部が圧送される（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１１−２２０２７６号公報
ところで、上述のターボチャージャーでは、軸受に圧送されたオイルの一部が、センターハウジングと回転軸との隙間を埋めるシールを通過してタービンハウジングやコンプレッサーハウジングへ漏れ出す場合がある。
本発明は、オイルの漏出を抑えることが可能なターボチャージャーの軸受構造を提供することを目的とする。
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するターボチャージャーの軸受構造は、タービンホイールとコンプレッサーホイールとを連結し、センターハウジングに形成された挿通孔に挿通される回転軸と、前記回転軸と前記センターハウジングとの隙間に圧入されて前記回転軸を回転可能に支持する一対の軸受部材と、前記一対の軸受部材の間にて前記回転軸に保持され、前記軸受部材との係合により前記回転軸のスラスト方向への移動を規制する規制部材と、を備え、前記軸受部材には、前記規制部材と係合する係合面にオイル供給口が形成されている。
上記課題を解決するターボチャージャーの軸受構造によれば、軸受部材は、回転軸に作用するラジカル力を内周面で受け、回転軸に作用するスラスト力を規制部材と係合する係合面で受ける。そして、軸受部材は、係合面に開口するオイル供給口から該係合面と規制部材との隙間に形成されるオイルの流体層に対してオイルを直接的に供給する。そのため、該流体層に対して高い確率の下でオイルが供給されることから、ターボチャージャーに必要とされるオイル量が低減される。すなわち、ターボチャージャーに供給されるオイル量が低減可能であることから、オイルの漏出が抑えられる。
上記ターボチャージャーについて、前記軸受部材が樹脂製であることが好ましい。
この構成によれば、軸受部材が、金属よりも弾性に優れた樹脂により作製される。その結果、回転軸の振動が軸受部材に吸収されやすくなることで、センターハウジングの振動、ひいてはターボチャージャーの振動が抑えられる。
上記ターボチャージャーについて、前記軸受部材は、前記コンプレッサーホイール側の端部及び前記タービンホイール側の端部の少なくとも一方の外周に溝部が設けられていることが好ましい。
この構成によれば、軸受部材に溝部が設けられていることで、センターハウジングと軸受部材との接触部分が少なくなる。そのため、回転軸から受ける荷重を軸受部材を介してセンターハウジングに伝達する伝達経路が少なくなる。その結果、回転軸の振動に起因するセンターハウジングの振動、ひいてはターボチャージャーの振動が抑えられる。
上記ターボチャージャーについて、前記軸受部材は、外周の一部に溝部が設けられた樹脂製であり、前記センターハウジングに圧接される圧接面がスキン層で形成されていることが好ましい。
この構成によれば、軸受部材の軸方向において生じる剛性差によって、軸受部材が弾性変形しやすくなり、回転軸の振動が軸受部材に吸収されやすくなる。その結果、回転軸の振動に起因するセンターハウジングの振動、ひいてはターボチャージャーの振動が抑えられる。
上記ターボチャージャーについて、前記コンプレッサーホイールは、インペラ部を取り囲む側壁部を備えることが好ましい。
この構成によれば、コンプレッサーホイールがインペラ部を取り囲む側壁部を備えていることで、コンプレッサーホイールに取り込まれたガスがインペラ部とコンプレッサーハウジングとの隙間を通じて漏出しにくい。その結果、回転軸の熱膨張によってコンプレッサーホイールとコンプレッサーハウジングとの隙間が変化したとしても、ターボチャージャーの過給性能にばらつきが生じにくい。
本発明におけるターボチャージャーの軸受構造を具体化した第１実施形態の断面構造を示す断面図。 図１において一点鎖線２で囲まれた部分の拡大図。 コンプレッサーホイールの斜視構造を示す斜視図。 第２実施形態における軸受部材の斜視構造を示す斜視図。 第２実施形態における軸受部材の断面構造を示す断面図であって、センターハウジングに圧入された部分圧入部における断面構造を示す断面図。 第３実施形態における軸受部材の斜視構造を示す斜視図。 第３実施形態における軸受部材の断面構造を示す断面図であって、（ａ）は回転軸から等圧縮荷重を受ける直前における軸受部材の断面形状の一例を示す図、（ｂ）は回転軸から等圧縮荷重を受けた直後における軸受部材の断面形状の一例を示す図。 第４実施形態における軸受部材の斜視構造を示す斜視図。 第４実施形態における軸受部材の断面構造を示す断面図であって、（ａ）は回転軸から等圧縮荷重を受ける直前における軸受部材の断面形状の一例を示す図、（ｂ）は回転軸から等圧縮荷重を受けた直後における軸受部材の断面形状の一例を示す図。 変形例における軸受部材及びセンターハウジングの断面構造を示す断面図。
（第１実施形態）
以下、図１〜図３を参照して、本発明におけるターボチャージャーの軸受構造の第１実施形態について説明する。
図１に示されるように、ターボチャージャー１０では、タービンホイール２１を収容するタービンハウジング２０と、コンプレッサーホイール３１を収容するコンプレッサーハウジング３０とがセンターハウジング４０に組み付けられている。センターハウジング４０は、タービンホイール２１とコンプレッサーホイール３１とを連結する回転軸１５を軸受部５０を介して回転可能に支持している。
タービンハウジング２０には、タービンホイール２１の外周を囲むように延びるスクロール通路２２と、タービンホイール２１の軸方向に延びる排出ポート２３とが形成されている。このスクロール通路２２は図示しない内燃機関の排気通路と連通されており、同内燃機関の燃焼室からの排気がこの排気通路を介してスクロール通路２２に送り込まれる。
タービンハウジング２０内には、タービンホイール２１の外周を囲むように、タービンホイール２１の周方向に沿って延びスクロール通路２２と連通する導入通路２４が形成されている。スクロール通路２２の排気は、この導入通路２４を通じてタービンホイール２１に向けて吹き付けられる。これにより、タービンホイール２１が軸線を中心に回転するようになる。その後、排気は排出ポート２３に排出されて、排気通路に戻される。
コンプレッサーハウジング３０には、コンプレッサーホイール３１の軸方向に延びる吸入ポート３２と、同コンプレッサーホイール３１の外周を囲むように延びて図示しない内燃機関の吸気通路と連通するコンプレッサー通路３３とが形成されている。更に、コンプレッサーハウジング３０には、吸入ポート３２を介してコンプレッサーハウジング３０内に導入された空気をコンプレッサー通路３３へ送り出すための送出通路３４が設けられている。そして、回転軸１５の回転に伴って、コンプレッサーホイール３１が軸線を中心に回転すると、空気が吸入ポート３２、送出通路３４及びコンプレッサー通路３３を介して内燃機関の吸気通路へ強制的に送り出される。なお、コンプレッサーハウジング３０には、らせん形状をなす複数のブレードによって構成されるインペラ部３５と、該インペラ部３５の外周を取り囲む側壁部３６とを備えている。
上述のように構成されたターボチャージャー１０は、内燃機関から排出された排気がタービンホイール２１に吹き付けられることによってタービンホイール２１が回転する。そして、回転軸１５を介してタービンホイール２１に連結されたコンプレッサーホイール３１が回転することにより、吸入空気を強制的に内燃機関の燃焼室内に送り込む。
センターハウジング４０には、回転軸１５が挿通される挿通孔４１が形成されている。センターハウジング４０は、挿通孔４１内に配設される軸受部５０を介して回転軸１５を回転可能に支持している。センターハウジング４０には、図示されないポンプから所定圧力のオイルが供給されるオイル供給路４２が形成されており、軸受部５０には、オイル供給路４２を通じてオイルが供給される。軸受部５０に供給されたオイルは、各摺動部を潤滑したのち、センターハウジング４０に形成されたオイル排出路４３，４４を通じてオイルパンへ戻される。
また、センターハウジング４０は、軸受部５０よりもタービンホイール２１側に配設されるシール部４５によってタービンハウジング２０に対してシールされている。また、センターハウジング４０は、軸受部５０よりもコンプレッサーホイール３１側に配設されるシール部４６によってコンプレッサーハウジング３０に対してシールされている。
図２を参照して、ターボチャージャー１０の軸受部５０について詳しく説明する。軸受部５０は、一対の軸受部材５１ａ，５１ｂと、これら一対の軸受部材５１ａ，５１ｂに挟まれる位置に配設され回転軸１５に対して焼き嵌めにより固定される規制部材５２とを備えている。
なお、タービンホイール２１側に配設される軸受部材５１ａとコンプレッサーホイール３１側に配設される軸受部材５１ｂとは、回転軸１５の軸方向に直交する面に対して対称となるように配設された同じ構成の部材である。そのため、ここでは、軸受部材５１ａについて詳細に説明し、同じ機能を有する部位については同じ符号を付すことにより、軸受部材５１ｂについての説明を省略する。
図２に示されるように、軸受部材５１ａは、液晶ポリマーによって成型された円筒形状をなしており、内周面５３で囲まれる空間に回転軸１５が挿通されている。軸受部材５１ａは、挿通孔４１に圧入されることでセンターハウジング４０に対して固定される。そのため、軸受部材５１ａの外周面は、その全てがセンターハウジング４０に対して圧接する圧接面５４である。すなわち、軸受部５０は、軸受部材５１ａの内周面５３で回転軸１５のラジアル力を受ける。
一方、軸受部５０は、軸受部材５１ａの端面である係合面５５と規制部材５２の端面である係合面５６との係合により回転軸１５のスラスト力を受ける。規制部材５２は、回転軸１５に対するタービンホイール２１の連結部分とコンプレッサーホイール３１の連結部分との略中央で固定されている。規制部材５２は、回転軸１５の軸方向における両端部が拡径された円筒状をなしており、一対の軸受部材５１ａ，５１ｂに挟まれた空間に、センターハウジング４０との隙間によって内部オイル室５７を形成する。
軸受部材５１ａの内部には、オイル案内路５８が形成されている。オイル案内路５８のオイル導入口５９は、軸受部材５１ａの圧接面５４に開口し、センターハウジング４０に形成されたオイル供給路４２に連通している。また、オイル導入口５９を通じてオイル案内路５８に導入されたオイルは、軸受部材５１ａの係合面５５に開口する第１オイル供給口６０と軸受部材５１ａの内周面５３に開口する第２オイル供給口６１とから流出する。第１オイル供給口６０から流出するオイルは、軸受部材５１ａと規制部材５２との隙間に第１の流体層を形成する。また、第２オイル供給口６１から流出するオイルは、軸受部材５１ａと回転軸１５との隙間に第２の流体層を形成する。すなわち、軸受部５０は、これら第１及び第２の流体層を介して回転軸１５を回転可能に支持する。
図３を参照して、第１実施形態におけるターボチャージャー１０の軸受構造の作用について説明する。
上述したターボチャージャー１０の軸受構造では、軸受部材５１ａ，５１ｂの係合面５５と規制部材５２の係合面５６との係合により回転軸１５のスラスト力を受ける。そして、これら軸受部材５１ａ，５１ｂと規制部材５２との隙間には、第１の流体層を形成するオイルが第１オイル供給口６０を通じて直接的に供給される。そのため、軸受部材５１ａ，５１ｂと規制部材５２との隙間に対し、例えばセンターハウジング４０に形成されて内部オイル室５７に開口するオイル供給口を通じて間接的にオイルが供給される場合に比べて、当該隙間に高い確率の下でオイルが供給される。すなわち、第１の流体層を形成するうえで軸受部５０に必要とされるオイル量が低減される。その結果、ターボチャージャー１０に供給されるオイル量が低減可能であることから、シール部４５，４６を通じたオイルの漏出が抑えられる。
また、軸受部５０では、軸受部材５１ａの外周面がセンターハウジング４０に対して圧接する圧接面５４であることから、軸受部材５１ａとセンターハウジング４０との間にオイルの流体層が必要とされない。
そのため、センターハウジング４０と軸受部材５１ａ，５１ｂとの隙間にオイルの流体層が必要される構成に比べて、軸受部５０に必要とされるオイル量が低減される。その結果、シール部４５，４６を通じたオイルの漏出がさらに抑えられる。
しかも、軸受部５０に必要とされるオイル量が低減されることで、オイル供給路４２にオイルを供給するポンプの小容量化が可能となる。その結果、ターボチャージャー１０を搭載する内燃機関の出力及び燃費の向上が図られる。
ここで、軸受部材５１ａ，５１ｂとセンターハウジング４０との間にオイルの流体層が必要とされる構成では、当該流体層において温度上昇したオイルの混入により、第１及び第２の流体層を形成するオイルの温度が上昇しやすい。この点、軸受部５０では、軸受部材５１ａ，５１ｂとセンターハウジング４０との間に流体層が必要とされないことから、第１及び第２の流体層におけるオイルの温度上昇が抑えられる。その結果、軸受部５０の冷却能力が向上することで、ターボチャージャー１０の耐焼付性が向上する。
一方、軸受部５０では、軸受部材５１ａ，５１ｂと規制部材５２との隙間に対して第１オイル供給口６０からオイルが直接的に供給され、軸受部材５１ａ，５１ｂと回転軸１５との隙間に対して第２オイル供給口６１からオイルが直接的に供給される。すなわち、各摺動部分に対してオイルが直接的に供給されることから、各流体層におけるオイルの循環が促進されてターボチャージャー１０の耐焼付性がさらに向上するとともに、回転軸１５の回転時におけるオイルの撹拌抵抗が減少することでターボチャージャー１０の過給効率が向上する。
ここで、センターハウジングには、軸受機構に供給されたオイルをオイルパンへと戻すためのオイル排出路が一対のシール部の間に形成されている。そして、上述したターボチャージャー１０では、規制部材５２が一対の軸受部材５１ａ，５１ｂの間に配設されていることから、タービンホイール２１側へ回転軸１５を移動させるスラスト力を受ける係合面５５，５６が少なくとも軸受部材５１ａの分だけシール部４５から離れた位置に配設される。また、コンプレッサーホイール３１側へ回転軸１５を移動させるスラスト力を受ける係合面５５，５６が少なくとも軸受部材５１ｂの分だけシール部４６から離れた位置に配設される。
そのため、スラスト力を受ける軸受機構がシール部４５あるいはシール部４６に隣接する位置に設けられている場合に比べて、シール部に到達する前にオイルが排出されやすくなる。その結果、シール部に到達するオイルが少なくなることで、シール部を通じたオイルの漏出が抑えられる。しかも、軸受部５０は、例えばスラスト力を受ける軸受機構である別体タイプのスラストベアリングに必要とされるシール用部材が不要である。そのため、スラスト力を受ける軸受機構を構成する部品点数が削減される。
また、規制部材５２は、回転軸１５におけるコンプレッサーホイール３１の連結部分とタービンホイール２１の連結部分との略中央部分に固定されている。そのため、回転軸１５の振動における一次モードの腹となる部位の機械的強度が高められることから、軸受部５０による回転軸１５の制振性が向上する。
そのうえ、軸受部材５１ａ，５１ｂが樹脂製であることから、該軸受部材５１ａ，５１ｂの弾性変形により回転軸１５から受けるラジアル力が吸収される。すなわち、軸受部材が金属製である場合に比べて、回転軸１５の振動が軸受部材５１ａ，５１ｂに吸収されやすくなることで、センターハウジング４０に回転軸１５の振動が伝達されにくくなる。その結果、センターハウジング４０の振動、ひいてはターボチャージャー１０の振動が抑えられる。
ところで、コンプレッサーハウジング３０は、該コンプレッサーハウジング３０及び回転軸１５の双方が熱膨張したとしてもコンプレッサーホイール３１に干渉しないように、コンプレッサーホイール３１との間に常にクリアランスが形成されるように設計される。そして、上記クリアランスは、回転軸１５に対するコンプレッサーホイール３１の連結部分と回転軸１５のスラスト力を受ける係合面５６との距離が遠くなればなるほど、回転軸１５の熱膨張の影響を受けやすくなる。すなわち、上記距離が遠くなるほど冷間時には大きなクリアランスが必要とされる。そして、こうしたクリアランスが大きくなれば、コンプレッサーホイールに取り込まれた吸入空気が上記クリアランスを通じて漏出しやすくなる。
図３に示されるように、上述したターボチャージャー１０においては、コンプレッサーホイール３１は、インペラ部３５の外周が側壁部３６によって取り囲まれた、いわゆるクローズド型のインペラを備えている。そのため、コンプレッサーホイール３１に取り込まれた吸入空気が上記クリアランスを通じて漏出しにくくなる。その結果、回転軸１５の熱膨張に起因する過給性能のばらつきが生じにくくなる。
しかも、規制部材５２が、回転軸１５におけるコンプレッサーホイール３１の連結部分とタービンホイール２１の連結部分との略中央部分に固定されていることで、回転軸の熱膨張がコンプレッサーホイール３１側とタービンホイール２１側とに分散される。そのため、規制部材５２がコンプレッサーホイール３１側に配設されている場合に比べて、タービンハウジング２０とタービンホイール２１との間に必要とされるクリアランスが小さくなる。その結果、回転軸１５の熱膨張に起因する過給性能のばらつきがさらに生じにくくなる。
以上説明したように、上記第１実施形態のターボチャージャー１０の軸受構造によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）軸受部材５１ａ，５１ｂと規制部材５２との隙間にオイルが直接的に供給されることから、軸受部５０に必要とされるオイル量が低減される。その結果、シール部４５，４６を通じたオイルの漏出が抑えられる。
（２）軸受部材５１ａ，５１ｂの外周面がセンターハウジング４０に圧接する圧接面５４であることから、軸受部５０に必要とされるオイル量がさらに低減される。その結果、シール部４５，４６を通じたオイルの漏出がさらに抑えられる。
（３）ポンプの小容量化が可能になることで、ターボチャージャー１０を搭載する内燃機関の出力及び燃費の向上が図られる。
（４）第１及び第２の流体層を形成するオイルが各流体層に直接的に供給される。その結果、各流体層におけるオイルの循環が促進されることでターボチャージャー１０の耐焼付性が向上するとともに、回転軸１５の回転軸におけるオイルの撹拌抵抗が減少することでターボチャージャー１０の過給効率が向上する。
（５）軸受部材５１ａ，５１ｂとセンターハウジング４０との隙間にオイルの流体層が必要とされないことから、各流体層におけるオイルの温度上昇が抑えられる。その結果、ターボチャージャー１０の耐焼付性が向上する。
（６）スラスト力を受ける係合面５５，５６が軸受部材５１ａの長さの分だけシール部４５から離れた位置に配設される。その結果、シール部４５に到達するオイル量が低減されることで、シール部４５を通じたオイルの漏出が抑えられる。なお、シール部４６についても同様である。
（７）しかも、軸受部５０にはシール用部材が不要であることから、軸受部５０に必要とされる部品点数、ひいてはターボチャージャー１０を構成する部品点数が低減される。
（８）規制部材５２が、回転軸１５におけるコンプレッサーホイール３１の連結部分とタービンホイール２１の連結部分との略中央部分に固定されている。そのため、軸受部５０による回転軸１５の制振性が向上する。
（９）軸受部材５１ａ，５１ｂが樹脂製であることから、回転軸１５の振動が軸受部材５１ａ，５１ｂに吸収されやすくなり、センターハウジング４０の振動、ひいてはターボチャージャー１０の振動が抑えられる。
（１０）ターボチャージャー１０では、コンプレッサーホイール３１のインペラ部３５がクローズド型であることから、回転軸１５の熱膨張に起因した過給性能のばらつきが生じにくい。
なお、上記第１実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・軸受部材５１ａ，５１ｂの少なくとも一方が金属製であってもよい。また、軸受部材５１ａ，５１ｂが樹脂製である場合には、その材質は、液晶ポリマーに限らず、例えば、結晶性樹脂であるポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂であってもよいし、非結晶性樹脂であるポリアリレート、ポリアミドイミドであってもよい。また、軸受部材５１ａ，５１ｂが樹脂製である場合には、その材質は、ポリアセタールやポリフェニレンサルファイド、フェノール樹脂であってもよい。
・軸受部材５１ａ，５１ｂにおいて、第２オイル供給口６１が割愛された構成であってもよい。すなわち、オイル案内路５８に導入されたオイルが第１オイル供給口６０のみから流出してもよい。
・軸受部材５１ａ，５１ｂに複数の第１オイル供給口６０が形成されていてもよい。
・軸受部材５１ａ，５１ｂに複数の第２オイル供給口６１が形成されていてもよい。
・ターボチャージャー１０では、センターハウジング４０に複数のオイル供給路４２が各別に形成され、且つ、軸受部材５１ａ，５１ｂにオイル供給路４２に連通するオイル案内路５８が各別に形成されていてもよい。
・一対の軸受部材のうちの一方は、該一方の軸受部材とセンターハウジング４０との間にオイルの流体層が形成されるセミフロートタイプであってもよい。
（第２実施形態）
次に、図４及び図５を参照して、本発明におけるターボチャージャーの軸受構造の第２実施形態について説明する。
なお、第２実施形態の軸受部は、第１実施形態における軸受部５０に対して軸受部材５１ａ，５１ｂの形状が異なるだけで他の主要な構成は同じである。そのため、第２実施形態においては、軸受部材について詳細に説明し、第１実施形態と同様の部分については同様の符号を付すことによりその詳細な説明は省略する。
図４に示されるように、第２実施形態の軸受部材７０は、液晶ポリマーの成型品であって、係合面５５とは反対側の端部における圧接面５４に、軸受部材７０の軸方向に延びる４つの溝部７４が周方向にて等間隔に形成されている。すなわち、軸受部材７０は、軸受部材７０の周方向における外周面の全てが圧接面５４である圧入部７１と、圧入部７１以外の部位であって軸受部材７０の周方向における外周面に挿通孔４１の周面に接触しない非接触面７５を含む部分圧入部７２とで構成される。
なお、圧入部７１の内部には、オイル案内路５８が形成されており、該圧入部７１には、係合面５５に図示されない第１オイル供給路、圧接面５４にオイル導入口５９、内周面５３に図示されない第２オイル供給口がそれぞれ形成されている。
図５を参照して、第２実施形態におけるターボチャージャー１０の軸受構造の作用について説明する。
一対の軸受部材７０が挿通孔４１に圧入されると、各軸受部材７０の圧入部７１が規制部材５２側に配設され、各軸受部材７０の部分圧入部７２が規制部材５２とは反対側に配設される。このとき、各軸受部材７０の圧入部７１では、圧接面５４がセンターハウジング４０に圧接することで軸受部材７０とセンターハウジング４０との隙間に対するオイルの流入が抑えられる。
また、軸受部材７０は、部分圧入部７２に非接触面７５が形成されている分だけ、軸受部材７０とセンターハウジング４０との接触面積が小さくなる。すなわち、軸受部材７０では、外周面の全てが圧接面５４である場合に比べて、回転軸１５の振動をセンターハウジング４０に伝達する伝達経路が少なくなる。その結果、回転軸１５の振動が軸受部材７０を介して伝達されにくくなることから、回転軸１５の振動に起因するセンターハウジング４０の振動、ひいてはターボチャージャー１０の振動が抑えられる。
しかも、回転軸１５は、タービンホイール２１あるいはコンプレッサーホイール３１に近づくほど振動時における振幅が大きくなりやすい。すなわち、回転軸１５は、振動時に振幅が大きくなりやすい部位が部分圧入部７２に支持される。その結果、回転軸１５の振動に起因するセンターハウジング４０の振動、ひいてはターボチャージャー１０の振動が効率的に抑えられる。
また、図５に示されるように、部分圧入部７２では、圧接面５４がセンターハウジング４０からの反力を受ける一方で非接触面７５がセンターハウジング４０からの反力を受けない。そのため、軸受部材７０の径方向における弾性変形量が非接触面７５を含む部位よりも圧接面５４を含む部位の方が大きくなり、部分圧入部７２における内周面５３の断面形状が多円弧状となる。その結果、回転時における回転軸１５の挙動がオイルのくさび作用によって安定することから、軸受部５０による回転軸１５の制振性が高められる。
しかも、一対の軸受部材７０における部分圧入部７２が規制部材５２とは反対側に配設されることで、一対の軸受部材７０の少なくとも一方において部分圧入部７２が規制部材５２側に配設される場合に比べて、スラスト力を受ける係合面５５の面積が確保される。そのうえ、回転軸１５を安定的に支持する部分圧入部７２がより離れた位置に配置されることで、軸受部５０による回転軸１５の制振性が効率的に高められる。
以上説明したように、上記第２実施形態のターボチャージャー１０の軸受構造によれば、第１実施形態に記載した（１）〜（１０）の効果に加えて、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１１）回転軸１５の振動をセンターハウジング４０に伝達する伝達経路が少なくなることで、センターハウジング４０の振動、ひいてはターボチャージャー１０の振動が抑えられる。
（１２）規制部材５２の反対側において伝達経路が少なくなる。その結果、センターハウジング４０の振動、ひいてはターボチャージャー１０の振動が効率的に抑えられる。
（１３）部分圧入部７２における内周面５３の断面形状が多円弧状になることで、軸受部５０による回転軸１５の制振性が高められる。
（１４）各軸受部材７０における部分圧入部７２が規制部材５２の反対側に配設されることで、係合面５５の面積を確保しつつ、軸受部５０による回転軸１５の制振性が効率的に高められる。
なお、上記第２実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・軸受部材７０は、部分圧入部７２が規制部材５２側に配設されてもよい。この際、軸受部材７０の端面のうちで部分圧入部７２側における端面が係合面５５となるため、当該端面に第１オイル供給口６０が形成される。
・部分圧入部７２には、軸受部５０による回転軸１５の制振性を高めるうえでは少なくとも３つの溝部７４が形成されていることが好ましいが、少なくとも１つの溝部７４が形成されていればよい。また、部分圧入部７２は、外周面の全てが非接触面７５であってもよい。すなわち、部分圧入部７２は、軸受部材７０の周方向において外周面の少なくとも一部が非接触面７５を有していればよい。
・軸受部材７０の溝部７４は、円筒形状の成型品に対して機械加工を施すことにより形成されてもよい。
（第３実施形態）
次に、図６及び図７を参照して、本発明におけるターボチャージャーの軸受構造の第３実施形態について説明する。
なお、第３実施形態の軸受部は、第１実施形態における軸受部５０に対して軸受部材５１ａ，５１ｂの形状が異なるだけで他の主要な構成は同じである。そのため、第３実施形態においては、軸受部材について詳細に説明し、第１実施形態と同様の部分については同様の符号を付すことによりその詳細な説明は省略する。
図６に示されるように、第３実施形態の軸受部材８０には、その両端部に軸受部材８０の周方向に延びて外周面側の隅部を切り欠く溝部８４が形成されている。これらの溝部８４は、円筒形状をなす液晶ポリマーの成型品に対して機械加工を施すことにより形成される。
すなわち、軸受部材８０は、軸受部材８０の周方向における外周面の全てが圧接面５４である圧入部８１と、軸受部材８０の周方向における外周面の全てが挿通孔４１の周面に接触しない非接触面８３である非圧入部８２Ａ，８２Ｂとが一体的に形成されている。非圧入部８２Ａは、圧入部８１に対する係合面５５側の部位であり、非圧入部８２Ｂは、圧入部８１に対する係合面５５側とは反対側の部位である。
また、液晶ポリマーからなる成形品においては、その外表面に液晶ポリマー分子が高度に配向した層であるスキン層が形成されやすく、その内部にスキン層よりも機械的強度の低いコア層が形成されやすい。そして、軸受部材８０には、成型品に対する機械加工により各溝部８４が形成される。そのため、軸受部材８０は、圧入部８１の外周面である圧接面５４がスキン層で形成され、非圧入部８２Ａ，８２Ｂの非接触面８３がコア層で形成される。また、軸受部材８０は、内周面５３の全てがスキン層で形成される。すなわち、非圧入部８２Ａ，８２Ｂは、少なくとも外周面にスキン層が形成されていない分だけ、圧入部８１よりも剛性の低い部位である。
なお、圧入部８１の圧接面５４には、オイル案内路５８のオイル導入口５９が形成され、圧入部８１における内周面５３には、図示されない第２供給口が形成されている。また、非圧入部８２Ａの係合面５５には、第１オイル供給口６０が形成されている。
図７を参照して、第３実施形態におけるターボチャージャー１０の軸受構造の作用について説明する。なお、図７では、スキン層とコア層との境界を点線で示している。
ここで、圧入部８１のみからなる軸受部材では、外周面の全てがセンターハウジング４０に圧接していることで、軸受部材のずり変形や機械的強度の低いコア層の弾性変形が制限されやすい。そのため、特に軸受部材の軸方向に沿って等しい荷重が作用する等圧縮荷重を回転軸１５から受けた際、軸受部材は、主に回転軸１５に押し潰されるように圧縮変形するため、ずり変形による制振効果を得にくい。
この点、軸受部材８０では、圧入部８１を挟むように非圧入部８２Ａ，８２Ｂが形成されている。すなわち、軸受部材８０においては、剛性の高い圧入部８１が剛性の低い非圧入部８２Ａ，８２Ｂに挟まれていることで該軸受部材８０の軸方向において剛性差が生じているとともに、非圧入部８２Ａ，８２Ｂがセンターハウジング４０から離れている。すなわち、軸受部材８０では、圧入部８１を支点とした非圧入部８２Ａ，８２Ｂのずり変形が生じやすくなるとともに、非圧入部８２Ａ，８２Ｂにおけるコア層そのものの弾性変形が制限されにくい。
そのため、例えば、図７（ａ）に示されるように内周面５３側のスキン層８０ａに等圧縮荷重が瞬間的に作用したときには、図７（ｂ）に示されるように剛性の低い非圧入部８２Ａ，８２Ｂが剛性の高い圧入部８１のスキン層８０ｂを支点としてずり変形するとともに該荷重によってコア層８０ｃが瞬間的に弾性変形する。その結果、回転軸１５の振動が軸受部材８０に吸収されやすくなることから、回転軸１５の制振性が高められる。
しかも、軸受部材８０では、圧入部８１を挟むように非圧入部８２Ａ，８２Ｂが形成されていることから、等圧縮荷重が２つの非圧入部８２Ａ，８２Ｂで吸収される。その結果、軸受部材が圧入部８１と一方の非圧入部とからなる場合に比べて、回転軸１５の制振性が高められる。
以上説明したように、上記第３実施形態のターボチャージャー１０及びターボチャージャー１０の軸受構造によれば、第１実施形態に記載した（１）〜（１０）の効果、第２実施形態に記載した（１１）（１２）の効果に加えて、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１５）軸受部材８０の弾性変形が制限されにくくなることから、回転軸１５の制振性が高められる。
（１６）軸受部材８０では、圧入部８１を挟むように非圧入部８２Ａ，８２Ｂが形成されている。その結果、軸受部材が圧入部８１と一方の非圧入部とからなる場合に比べて、回転軸１５の制振性が高められる。
なお、上記第３実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・軸受部材８０において、非圧入部８２Ａ，８２Ｂのうちの一方が割愛されてもよい。すなわち、軸受部材は、圧接面５４を備える大径部と非接触面８３を備える小径部とで構成されていてもよい。
・非圧入部８２Ａ，８２Ｂは、外周面の全てがセンターハウジング４０に圧接しない非接触面であれば該外周面に凹凸が設けられていてもよい。
（第４実施形態）
次に、図８及び図９を参照して、本発明におけるターボチャージャーの軸受構造の第４実施形態について説明する。
なお、第４実施形態の軸受部は、第１実施形態における軸受部５０に対して軸受部材５１ａ，５１ｂの形状が異なるだけで他の主要な構成は同じである。そのため、第４実施形態においては、軸受部材について詳細に説明し、第１実施形態と同様の部分については同様の符号を付すことによりその詳細な説明は省略する。
図８に示されるように、第４実施形態の軸受部材９０には、軸受部材９０の軸方向における中央部分に軸受部材９０の周方向に延びる溝部９４が形成されている。この溝部９４は、円筒形状をなす液晶ポリマーの成型品に対して機械加工を施すことにより形成される。
すなわち、軸受部材９０は、軸受部材８０の周方向における外周面の全てが圧接面５４である圧入部９１Ａ，９１Ｂと、軸受部材８０の周方向における外周面の全てが挿通孔４１の周面に接触しない非接触面９３である非圧入部９２とが一体的に形成されている。また、軸受部材９０は、圧入部９１Ａ、９１Ｂの圧接面５４がスキン層で形成され、非圧入部９２の非接触面９３がコア層で形成される。また、軸受部材９０は、内周面５３の全てがスキン層で形成される。すなわち、非圧入部９２は、少なくとも外周面にスキン層が形成されていない分だけ、圧入部９１Ａ，９１Ｂよりも剛性の低い部位である。
なお、圧入部９１Ａの圧接面５４には、オイル案内路５８のオイル導入口５９が形成され、また、非圧入部９２における内周面５３には、図示されない第２オイル供給口が形成されている。
図９を参照して、第４実施形態におけるターボチャージャー１０の軸受構造の作用について説明する。なお、図９では、スキン層とコア層との境界を点線で示している。
ここで、圧入部９１Ａのみからなる軸受部材では、外周面の全てがセンターハウジング４０に圧接していることで、軸受部材のずり変形や機械的強度の低いコア層の弾性変形が制限されやすい。
この点、軸受部材９０では、圧入部９１Ａ，９１Ｂに挟まれるように非圧入部９２が形成されている。すなわち、軸受部材９０では、圧入部９１Ａ，９１Ｂを支点とした非圧入部９２のずり変形が生じやすくなるとともに、非圧入部９２におけるコア層そのものの弾性変形が制限されにくい。
そのため、例えば、図９（ａ）に示されるように内周面５３側のスキン層９０ａに等圧縮荷重が瞬間的に作用したときには、図９（ｂ）に示されるように剛性の低い非圧入部９２が剛性の高い圧入部９１Ａ，９１Ｂのスキン層９０ｂを支点としてずり変形するとともに該荷重によってコア層９０ｃが瞬間的に弾性変形する。
以上説明したように、上記第４実施形態のターボチャージャー１０の軸受構造によれば、第１実施形態に記載した（１）〜（１０）の効果、第２実施形態に記載した（１１）（１２）の効果、第３実施形態に記載した（１５）の効果を得ることができる。
なお、上記第４実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・非圧入部９２は、外周面の全てがセンターハウジング４０に圧接しない非接触面であれば該外周面に凹凸が設けられていてもよい。
また、上記第１〜第４実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
すなわち、図１０に示されるように、上記第１〜第４実施形態において、軸受部は、各軸受部材５１ａ，５１ｂ，７０，８０，９０の圧接面５４に軸方向に延びるキー９６がオイル導入口５９を避ける位置に突設され、且つセンターハウジング４０の挿通孔４１の周面にキー溝９７が形成されていてもよい。こうした構成によれば、オイル供給路４２とオイル案内路５８との位置あわせが容易になる。
１０…ターボチャージャー、１５…回転軸、２０…タービンハウジング、２１…タービンホイール、２２…スクロール通路、２３…排出ポート、２４…導入通路、３０…コンプレッサーハウジング、３１…コンプレッサーホイール、３２…吸入ポート、３３…コンプレッサー通路、３４…送出通路、３５…インペラ部、３６…側壁部、４０…センターハウジング、４１…挿通孔、４２…オイル供給路、４３，４４…オイル排出路、４５，４６…シール部、５０…軸受部、５１ａ，５１ｂ…軸受部材、５２…規制部材、５３…内周面、５４…圧接面、５５，５６…係合面、５７…内部オイル室、５８…オイル案内路、５９…オイル導入口、６０…第１オイル供給口、６１…第２オイル供給口、７０…軸受部材、７１…圧入部、７２…部分圧入部、７４…溝部、７５…非接触面、８０…軸受部材、８０ａ，８０ｂ…スキン層、８０ｃ…コア層、８１…圧入部、８２Ａ，８２Ｂ…非圧入部、８３…非接触面、８４…溝部、９０…軸受部材、９０ａ，９０ｂ…スキン層、９０ｃ…コア層、９１Ａ，９１Ｂ…圧入部、９２…非圧入部、９３…非接触面、９４…溝部、９６…キー、９７…キー溝。

Claims (5)

  1. タービンホイールとコンプレッサーホイールとを連結し、センターハウジングに形成された挿通孔に挿通される回転軸と、
    前記回転軸と前記センターハウジングとの隙間に圧入されて前記回転軸を回転可能に支持する一対の軸受部材と、
    前記一対の軸受部材の間にて前記回転軸に保持され、前記軸受部材との係合により前記回転軸のスラスト方向への移動を規制する規制部材と、を備え、
    前記軸受部材は、前記コンプレッサーホイール側の端部及び前記タービンホイール側の端部の少なくとも一方の外周に溝部が設けられており、前記規制部材と係合する係合面にオイル供給口が形成されている
    ターボチャージャーの軸受構造。
  2. 前記軸受部材が樹脂製である
    請求項１に記載のターボチャージャーの軸受構造。
  3. 前記軸受部材は、
    前記センターハウジングに圧接される圧接面がスキン層で形成されている
    請求項２に記載のターボチャージャーの軸受構造。
  4. タービンホイールとコンプレッサーホイールとを連結し、センターハウジングに形成された挿通孔に挿通される回転軸と、
    前記回転軸と前記センターハウジングとの隙間に圧入されて前記回転軸を回転可能に支持する一対の軸受部材と、
    前記一対の軸受部材の間にて前記回転軸に保持され、前記軸受部材との係合により前記回転軸のスラスト方向への移動を規制する規制部材と、を備え、
    前記軸受部材は、外周の一部に溝部が設けられた樹脂製であり、前記センターハウジングに圧接される圧接面がスキン層で形成されており、前記規制部材と係合する係合面にオイル供給口が形成されている
    ターボチャージャーの軸受構造。
  5. 前記コンプレッサーホイールは、インペラ部を取り囲む側壁部を備える
    請求項１〜４のいずれか一項に記載のターボチャージャーの軸受構造。
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