過給機
【課題】冷却効果を与える構造にするとともに異物を含まない潤滑油を適切量供給することにより転がり軸受の焼き付きを防ぐことができる過給機を提供する。
【解決手段】ハウジング４０と、このハウジング４０内の中心孔４３で転がり軸受１０ａ，１０ｂを介して支持されているタービン軸４１とを備えている。ハウジング４０内の冷却水ジャケット２６は、ハウジング４０の本体部４０ａ内に設けられている。転がり軸受１０ａ，１０ｂには、ハウジング４０内に形成され潤滑油を溜めるタンク部３５と、このタンク部３５と中心孔４３との間に設けられた紐部材３６とにより潤滑油が供給されている。紐部材３６は、繊維部３７ａと隙間３７ｂとから構成される芯部３７を有し、当該隙間３７ｂによる毛細管現象によって潤滑油を供給しており、気孔率が４５．５％以上８０％未満に設定されている。
【解決手段】ハウジング４０と、このハウジング４０内の中心孔４３で転がり軸受１０ａ，１０ｂを介して支持されているタービン軸４１とを備えている。ハウジング４０内の冷却水ジャケット２６は、ハウジング４０の本体部４０ａ内に設けられている。転がり軸受１０ａ，１０ｂには、ハウジング４０内に形成され潤滑油を溜めるタンク部３５と、このタンク部３５と中心孔４３との間に設けられた紐部材３６とにより潤滑油が供給されている。紐部材３６は、繊維部３７ａと隙間３７ｂとから構成される芯部３７を有し、当該隙間３７ｂによる毛細管現象によって潤滑油を供給しており、気孔率が４５．５％以上８０％未満に設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車において、ターボチャージャーはエンジン性能をさらに引き出すことができることから広く使用されている。ターボチャージャーは、ハウジングと、このハウジング内の中心孔で軸受を介して支持されたタービン軸とを備えている。従来、このようなターボチャージャーにおいて、前記軸受はエンジンオイルの供給を受け潤滑されている。このため、特許文献１、特許文献２に示しているように、ターボチャージャーの小さなハウジング内には、エンジンオイル用の流路として多くの孔が形成されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１４１２５９号公報
【特許文献２】特開平１０−１９０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１、特許文献２に記載されているターボチャージャーは、前記のように、ハウジングの本体部に前記孔が多く形成されている。このため、ターボチャージャーを冷却するためのクーラント流路を小さなハウジングの本体部に形成するのがスペース的に困難となるとともに、冷却水ジャケットが前記本体部のごく一部にしか設けることができない。したがって、クーラントによる冷却効果は低く、軸受が高温となって、焼き付きが生じ易いという問題点を有している。また、前記孔では、軸受に供給されるオイルの量を調節できないという問題もある。
【０００５】
さらに、特許文献１、特許文献２に記載されているターボチャージャーでは、エンジン側で生じたカーボンスラッジなどの異物で汚れたエンジンオイルが、軸受に供給されてしまう。このため、特に軸受が転がり軸受とされた場合、当該転がり軸受に前記異物が混入することにより焼き付きが発生するおそれがある。そこで、ターボチャージャー内のエンジンオイルの流路の途中にフィルタなどを設ける等の異物を除去する工夫が施されているが、この場合であっても、異物の除去は完全ではない。
【０００６】
そこで、この発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、冷却効果を与える構造にするとともに異物を含まない潤滑油を適切量供給することにより転がり軸受の焼き付きを防ぐことができる過給機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するためのこの発明の過給機は、冷却水ジャケットを内部に有しているハウジングと、このハウジングの中心部にある中心孔で転がり軸受を介して支持され前記ハウジングの軸方向外方にあるタービンが一端部に設けられているタービン軸と、を備えた過給機において、前記冷却水ジャケットは、前記ハウジングの本体部内に設けられており、前記転がり軸受には、前記ハウジング内に形成され潤滑油を溜めるタンク部と、このタンク部と前記中心孔との間に設けられた紐部材とにより前記潤滑油が供給されており、前記紐部材は、多数本のプラスチック製繊維からなる繊維部と当該繊維間に存在する隙間とから構成される芯部を有し、当該隙間による毛細管現象によって前記潤滑油を前記タンク部から前記中心孔に供給しており、前記芯部における前記隙間の割合を示す気孔率が４５．５％以上８０％未満に設定されていることを特徴としている。
【０００８】
この構成によれば、潤滑油をハウジング内に形成されたタンク部から供給するので、外部から前記潤滑油の供給を受けるための流路が不要となるため、冷却水ジャケットをハウジングの本体部内に設けることができる。これにより、冷却水ジャケットによる冷却作用を与えることができ、ハウジング内の転がり軸受を冷却することで転がり軸受の焼き付きが抑えられる。また、転がり軸受用の潤滑油をハウジング内のタンク部から供給することで、従来のようなエンジンで生じるカーボンスラッジなど、過給機外部における原因によって前記潤滑油が汚れることがない。このため、潤滑油中の異物が転がり軸受に混入することにより発生する焼き付きを防止することができる。さらに、紐部材の気孔率を４５．５％以上８０％未満に設定することにより、焼き付きが発生させない必要最少量の潤滑油を毛細管現象により確実に供給して焼き付きを防止することができる。ここで、気孔率が８０％以上では、隙間が多すぎて紐部材としての形状が保つことができない。また気孔率が４５．５％未満になると、潤滑油の供給量が少なくなるため軸受に焼き付きが発生するおそれがある。
【０００９】
また、上記過給機において、前記気孔率が６５％以上８０％未満であることが好ましい。気孔率をこの範囲にすることにより、焼き付きを発生させない必要最少量の潤滑油をより安定的に供給することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、過給機の転がり軸受を冷却するとともに異物を含まない潤滑油を適切量供給することにより転がり軸受の焼き付きを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１はこの発明の過給機の実施の一形態を示す断面図である。この過給機は、ハウジング４０と、このハウジング４０内で転がり軸受１０ａ，１０ｂを介して当該ハウジング４０に支持されているタービン軸４１とを備えている。タービン軸４１の一端部に、ハウジング４０の軸方向外方にあるタービン４２が設けられており、反対の他端部に、コンプレッサ（図示せず）が取り付けられており、この過給機は自動車エンジンのためのターボチャージャーとされている。転がり軸受１０ａ，１０ｂは軸線Ｃ方向に離れて二列設けられている。
【００１２】
ハウジング４０は、外周が円柱形状とされた本体部４０ａと、この本体部４０ａの他端部５０の外周部から径方向外方へ延びるフランジ部４０ｂとを有している。本体部４０ａは、径方向中央部（中心部）に中心孔４３を有しており、中心孔４３は軸線Ｃを中心とした円形孔として形成されている。そして、この中心孔４３に一対の転がり軸受１０ａ，１０ｂが設けられている。これら転がり軸受１０ａ，１０ｂによって、タービン軸４１は軸線Ｃ回りに回転可能に支持されている。
【００１３】
ハウジング４０の本体部４０ａは、その内部に冷却水ジャケット２６を有している。冷却水ジャケット２６は、本体部４０ａ内において軸方向一端部４９から他端部５０にわたって設けられている。具体的に説明すると、冷却水ジャケット２６は、軸方向について、本体部４０ａの一端部４９側の側壁１７の内面から他端部５０側の側壁１８の内面に至る範囲に構成されており、その軸方向寸法は中心孔４３よりも大きくされている。これにより、冷却水ジャケット２６は、一対の転がり軸受１０ａ，１０ｂのそれぞれの径方向外方の位置に跨って存在している。
【００１４】
冷却水ジャケット２６は、本体部４０ａの周方向について、タービン４２側にある一方の転がり軸受１０ａの径方向外方の位置及びタービン４２側の位置に、周方向で連続して環状とされた部分を有している。なお、他方の転がり軸受１０ｂの径方向外方の位置の一部、つまり本体部４０ａの他端部５０側の下部における内部には、転がり軸受１０ａ，１０ｂに供給する潤滑油を溜めているタンク部３５が形成されている。
このように、前記タンク部３５の存在によって一部が残されているが、冷却水ジャケット２６は、中心孔４３を軸方向及び周方向に包囲する形状とされている。
【００１５】
また、冷却水ジャケット２６は、本体部４０ａの一端部４９側の環状の側壁１７と、他端部５０側の環状の側壁１８の一部と、中心孔４３を形成している内側周壁１９と、本体部４０ａの外周にある外側周壁２０とによって囲まれた空間部分として形成されている。そして、この空間部分に冷却用のクーラントが存在しており、転がり軸受１０ａ，１０ｂを冷却することができる。そして、前記内側周壁１９には径方向外方へ突起しているフィン２４が複数形成されており、転がり軸受１０ａ，１０ｂに対する冷却作用を高めている。なお、前記内側周壁１９は、中心孔４３の外周面を形成している大径筒部１９ａと、この大径筒部１９ａから軸方向一端部４９側に段付き部を介して連続し当該大径筒部１９ａよりも直径が小さくされた小径筒部１９ｂとを有している。
【００１６】
さらに、この冷却水ジャケット２６は、本体部４０ａ内において、タービン４２と転がり軸受１０ａとの間の位置に存在している部分を有している。具体的に説明すると、本体部４０ａの一端部４９側において、冷却水ジャケット２６は、中心孔４３の内周面４３ａよりも径方向内方へ突出している部分を有しており、この部分は環状の部分３３とされている。また、この環状の部分３３は、前記小径筒部１９ｂを内周壁とし、前記側壁１７の内周寄り部を側壁として形成されている。これによれば、タービン４２と転がり軸受１０ａとの軸方向の間に環状の部分３３が介在していることから、この環状の部分３３のクーラントによってタービン４２側からの熱が効率よく奪われ、特にタービン４２に近い転がり軸受１０ａの温度上昇を抑えることができる。
【００１７】
さらに、このターボチャージャーは、タービン４２とハウジング４０との間に介在している熱遮蔽部材２７をさらに備えている。熱遮蔽部材２７は、セラミック製や金属製とされており、前記側壁１７とタービン４２との間に介在している円環部２７ａと、この円環部２７ａからハウジング４０側へ延びる円筒部２７ｂとを有している。円環部２７ａの中央の孔にタービン４２の基端部（タービン軸４１）が挿通した状態にあり、この孔とタービン４２の基端部との間に僅かな隙間が形成されている。円筒部２７ｂの端部はハウジング４０の本体部４０ａの外周部と接触している。これにより、熱遮蔽部材２７の円環部２７ａ及び円筒部２７ｂと、ハウジング４０の側壁１７との間に環状の空気室２８が形成されている。これによれば、タービン４２側からの輻射熱、空気伝導熱が熱遮蔽部材２７によって遮蔽され、この熱によるハウジング４０及び転がり軸受１０ａ，１０ｂの温度上昇を抑えることができる。また、熱遮蔽部材２７とハウジング４０との間の空気室２８によって、タービン４２側からの熱がさらにハウジング４０へ伝わりにくくなり、ハウジング４０及び転がり軸受１０ａ，１０ｂの温度上昇を抑えることができる。
【００１８】
次に、このターボチャージャーが備えている転がり軸受１０ａ，１０ｂについて説明する。一対の転がり軸受１０ａ，１０ｂ（以下転がり軸受１０と言う）は同じものである。
図２において、この転がり軸受１０は、タービン軸４１に外嵌した単一の内輪１と、ハウジング４０の中心孔４３の内周面に固定された単一の外輪３と、内輪１と外輪３との間に介在した単一の中間輪２とを備えている。内輪１と中間輪２と外輪３とがこの順番で軸線Ｃ方向に沿って位置ずれして配置されている。そして、内輪１と中間輪２との間の環状空間に転動自在に設けられた一列の第一転動体４と、中間輪２と外輪３との間の環状空間に転動自在に設けられた一列の第二転動体５とをさらに備えている。
【００１９】
第一転動体４及び第二転動体５はそれぞれ複数の玉からなり、第一転動体４の複数の玉４ａは保持器８によって軸線Ｃを中心とする一つの円上に沿って保持され、第二転動体５の複数の玉５ａは保持器９によって軸線Ｃを中心とする他の円上に沿って保持されている。また、玉４ａ，５ａとは同径とされている。
【００２０】
内輪１は環状部材とされており、その内周面がタービン軸４１との嵌合面とされ、その外周面に第一転動体４の玉４ａと接触する第一の軌道１１が形成されている。
外輪３は環状部材とされており、その外周面がハウジング４０の中心孔４３との嵌合面とされ、その内周面に第二転動体５の玉５ａと接触する第二の軌道３１が形成されている。内輪１と外輪３との軸方向寸法は略同一とされている。
【００２１】
中間輪２は環状部材とされており、軸方向寸法が内輪１と外輪３よりも長くされている。中間輪２の内周面の一部に第一転動体４の玉４ａと接触する第三の軌道２１が形成されており、中間輪２の外周面の一部に第二転動体５の玉５ａと接触する第四の軌道２２が形成されている。そして、内輪１と中間輪２と外輪３とは軸線Ｃを中心として軸線Ｃ方向に位置ずれはしているが、同心円状に配置されている。
【００２２】
中間輪２は、環状の大径輪部７と、この大径輪部７から傾斜輪部１５を介して設けられた環状の小径輪部６とを有している。小径輪部６は大径輪部７よりも外周面の直径について小さくされている。傾斜輪部１５は軸線Ｃに対して傾斜する方向に直線的に延びている。そして、内輪１の径方向外方に第一転動体４が介在して大径輪部７が設けられている。この大径輪部７の軸線Ｃ方向に傾斜輪部１５を介して連続している小径輪部６の径方向外方に、第二転動体５が介在して外輪３が設けられている。これにより、外輪３を小径にすることができ、転がり軸受１０は、径方向に大きく突出する径方向配置となることを避けた構造となる。
【００２３】
そして、環状の前記第三の軌道２１は大径輪部７の内周面と傾斜輪部１５の内周面との境界部に形成されており、環状の第四の軌道２２は小径輪部６の外周面と傾斜輪部１５の外周面との境界部に形成されている。また、中間輪２は縦断面において折れ曲がり形状とされている。
【００２４】
そして、中間輪２において、第四の軌道２２に接触している第二転動体５のピッチ径Ｄ３は、第三の軌道２１に接触している第一転動体４のピッチ径Ｄ４よりも大きくされている。これにより、第一、第二転動体４，５を中間輪２の傾斜輪部１５を挟んで軸線Ｃ方向に接近させた配置とすることができ、転がり軸受１０の軸線Ｃ方向の寸法を小さくすることができる。なお、ピッチ径とは転動体の玉の中心を通る円の直径としている。
【００２５】
さらに、第一転動体４の玉４ａは、一対の対向している第一の軌道１１及び第三の軌道２１に対して斜接（アンギュラコンタクト）しており、第二転動体５の玉５ａは、一対の対向している第四の軌道２２及び第二の軌道３１に対して斜接（アンギュラコンタクト）している。その接触角θ１，θ２は同じとされており、図２において例えば１５°とされている。これにより、この転がり軸受１０は軸線Ｃ方向からの荷重（軸方向荷重）を受けることができる。さらに、この転がり軸受１０は軸線Ｃ方向に延びた軸線方向配置とされていることから、軸方向のダンパー性能を有した構造とされる。
【００２６】
さらに、中間輪２は、転動体４，５を斜接させるために適した構造となる。すなわち、中間輪２の外周において、第四の軌道２２は小径輪部６と傾斜輪部１５との境界部に形成されていることから、この第四の軌道２２の両側の肩部において、傾斜輪部１５の肩径は小径輪部６の肩径よりも大きくなる。このため、第四の軌道２２において、傾斜輪部１５の傾斜を利用して斜接軌道を形成することができる。また、第三の軌道２１は大径輪部７と傾斜輪部１５との境界部に形成されていることから、この第三の軌道２１の両側の肩部において、傾斜輪部１５の肩径は大径輪部７の肩径よりも小さくなる。このため、第三の軌道２１において、傾斜輪部１５の傾斜を利用して斜接軌道を形成することができる。
このように、内輪１及び外輪３では、転動体４，５を斜接させるために一方の肩部側を厚肉とする必要があるが、中間輪２では、転動体４，５を斜接させるために一方の肩部側（傾斜輪部１５）の厚さを大きくする必要がない。これにより、中間輪２の構造がシンプルとなり、中間輪２を、厚さが一定とされた円筒を塑性変形させて簡単に製造することもできる。
【００２７】
また、この中間輪２において、前記のとおり小径輪部６が大径輪部７よりも小径とされているが、さらに、小径輪部６側の第四の軌道２２の軌道径Ｄ２が、大径輪部７の第三の軌道２１の軌道径Ｄ１よりも小さくされている（Ｄ２＜Ｄ１）。なお、第四の軌道２２の軌道径Ｄ２は、軌道２２の最小径部の直径とし、第三の軌道２１の軌道径Ｄ１は、軌道２１の最大径部の直径としている。
【００２８】
以上の構成により、内輪１と中間輪２との間において一対の対向している第一の軌道１１と第三の軌道２１との間に第一転動体４の玉４ａが転動自在として介在しており、中間輪２と外輪３との間において一対の対向している第四の軌道２２と第二の軌道３１との間に第二転動体５の玉５ａが転動自在として介在している。この転がり軸受１０は、タービン軸４１に外嵌した内輪１とハウジング部４０に固定された外輪３との間に、複数（二段）の転動体４，５を備えている構造となる。すなわち、この転がり軸受１０は、内輪１と第一転動体４と中間輪２とによって、この中間輪２が外輪と見立てられた第一軸受部Ａが構成され、中間輪２と第二転動体５と外輪３とによって、この中間輪２が内輪と見立てられた第二軸受部Ｂが構成されたものとなる。
【００２９】
以上のように構成された転がり軸受１０によれば、タービン軸４１が所定回転数で回転することにより、転がり軸受１０において内輪１が外輪３に対して前記所定回転数で回転している状態となる。この回転が生じた状態では、前記所定回転数は、二段とされた第一と第二の軸受部Ａ，Ｂによって分配される。すなわち、内輪１はタービン軸４１と共に一体回転するが、中間輪２ではこの内輪２に遅れて（減速されて）供回りする。これにより、一段ごとの軸受部における回転数が前記所定回転数よりも小さくなる。具体的に説明すると、タービン軸４１が例えば２０万ｒｐｍで回転していると、このタービン軸４１側（内側）の第一軸受部Ａは１６万ｒｐｍで回転し、ハウジング４０側（外側）の第二軸受部Ｂは第一軸受部Ａよりも低回転である４万ｒｐｍで回転することとなる。そして、多段とされた軸受部Ａ，Ｂのそれぞれに分配された回転速度は、タービン軸４１（内輪１）の回転速度の変化に応じて自動的に変速される。この際、外輪３側の第二軸受部Ｂが内輪１側の第一軸受部Ａよりも低速回転とされ、軸受部Ａ，Ｂそれぞれの回転速度は所定の比率で分配される。
【００３０】
そして、この転がり軸受１０の中間輪２において、大径輪部７よりも径が小さい小径輪部６と傾斜輪部１５との境界部の外周面に第四の軌道２２が形成された構造とされている。これにより、この小径輪部６と傾斜輪部１５との境界部の第四の軌道２２に接触する第二転動体５が径方向内側寄りの位置に設けられるため、転がり軸受１０の径方向寸法を小さくすることができる。つまり、外輪３の外周面の直径を小さくすることができる。これにより、図１において、この転がり軸受１０ａ，１０ｂを収容して固定しているハウジング４０の中心孔４３の内径を小さくすることができる。この結果、ハウジング４０内に設けられる冷却水ジャケット２６の容積を大きくすることができる。
【００３１】
また、このターボチャージャーにおいて、転がり軸受１０ａ，１０ｂ用の潤滑油は、ハウジング４０内に形成され潤滑油を溜めるタンク部３５と中心孔４３との間に設けられた紐部材３６により毛細管現象によってタンク部３５から中心孔４３に供給されている。つまり、このターボチャージャーは、転がり軸受１０ａ，１０ｂ用の潤滑油がハウジング４０内においてのみ存在する潤滑構造を有しており、ハウジング４０内のタンク部３５から潤滑油が供給されるので、従来のようなエンジンで生じるカーボンスラッジなど、過給機外部における原因によって潤滑油が汚れることがない。これにより、エンジンオイル中の異物（汚染物）が転がり軸受１０ａ，１０ｂに供給されることがなくなることで、ターボチャージャー故障の主因を取り除くことができるため、メンテナンスフリーのターボチャージャーを提供することができる。
【００３２】
タンク部３５は、本体部４０ａ内部の下部の一部に形成された空間部で構成されている。そして、タンク部３５の潤滑油は紐部材３６によって中心孔４３へ供給され、この中心孔４３にある転がり軸受１０ａ，１０ｂの潤滑に用いられる。ここで、タンク部に溜められた潤滑油として、転がり軸受１０ａ，１０ｂの潤滑に通常使用されるものであって紐部材３６に浸透することが可能な粘度のものを使用することができる。その中でもエンジンオイルよりも耐焼き付き性に優れた、例えば、ポリオールエステル油、ジエステル油、芳香族エステル油、合成炭化水素油、エーテル油、シリコン油、フッ素油等の化学合成油が好ましく用いられる。
【００３３】
紐部材３６は、タンク部３５と中心孔４３との間に設けられており、毛細管現象によって潤滑油をタンク部３５から中心孔４３に供給するものであり、その一端部がタンク部３５の潤滑油中に浸されており、他端部が中心孔４３内の転がり軸受１０部に配置されている。紐部材３６は、図３にその断面を模式的に示しているが、芯部３７と、この芯部３７の周りを被覆した被覆部３８とから構成されており、その直径（線径）ｄは２．１〜２．３ｍｍφである。芯部３７は、多数本のプラスチック製繊維３７ａ１からなる繊維部３７ａと、繊維３７ａ１間に存在する隙間３７ｂとを有している。
【００３４】
繊維部３７ａは、繊維径ｄ１が３〜２０Ｄ（デニール）（０．０１４〜０．０９０ｍｍφ）の繊維３７ａ１を繊維密度が９０〜１２７０本／ｍｍ２となるように含ませることができる。繊維３７ａ１の原料となるプラスチックとして、例えば、ナイロン、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を挙げることができる。ここでは、繊維径ｄ１が５Ｄ（デニール）（０．０２３ｍｍφ）のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の繊維を使用して、線径ｄを２．１ｍｍφ、繊維密度を５５０本／ｍｍ２としている。
芯部３７に存在する隙間３７ｂが潤滑油を吸い上げる（毛細管現象）役目を果たしており、芯部３７における隙間３７ｂの割合（気孔率）を調節することで潤滑油の供給量を変えることが可能である。焼き付きを発生させない必要最少量の潤滑油を供給するためには、気孔率を４５．５％以上８０％未満、好ましくは６５％以上８０％未満に設定する必要があり、ここでは６５．０％に設定している。
被覆部３８は、ウレタン等のバインダーで形成されており、芯部３７の周りに配置したバインダーを熱で溶かすことにより被覆させたものである。
【００３５】
上記のような紐部材３６を用いることにより、焼き付きを発生させない必要最少量の潤滑油を毛細管現象により漏らすことなく確実に中心孔４３内へと供給することができる。これにより、潤滑油の使用量を少なくすることができるので、ランニングコストを低減することができる。また、潤滑油の使用量が少なくなることでもたらされる低トルクは、エンジンの燃費を向上させ、さらにターボチャージャー自身のレスポンスを向上させるため、ターボラグを解消することができる。さらに、この紐部材３６によれば、毛細管現象を使用して潤滑油を供給するので動力を使用しないため、タービン軸４１の回転が停止している状態であっても、中心孔４３にある転がり軸受１０に潤滑油を供給することができる。
【００３６】
以上のように構成されたターボチャージャーによれば、潤滑油をハウジング４０内に形成されたタンク部３５から供給するので、外部から前記潤滑油の供給を受けるための流路が不要となるため、冷却水ジャケット２６をハウジング４０の本体部４６ａ内に設けることができる。これにより、冷却水ジャケット２６による冷却作用を与えることができ、ハウジング４０内の転がり軸受１０ａ，１０ｂを冷却することで転がり軸受１０ａ，１０ｂの焼き付きが抑えられる。また、転がり軸受１０ａ，１０ｂ用の潤滑油をハウジング４０内のタンク部３５から供給することで、従来のようなエンジンで生じるカーボンスラッジなど、過給機外部における原因によって前記潤滑油が汚れることがない。このため、潤滑油中の異物が転がり軸受１０ａ，１０ｂに混入することにより発生する焼き付きを防止することができる。さらに、紐部材３６の気孔率を６５％に設定することにより、潤滑油供給過多による軸受トルクの増大を起こすことなく、焼き付きを発生させない必要最少量の潤滑油を毛細管現象により安定的に供給して焼き付きを防止することができる。
【００３７】
なお、本発明の過給機は、図示する形態に限らずこの発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。例えば、紐部材３６の繊維３７ａ１の原料としては、ＰＥＴ以外にもターボチャージャーの使用温度に合わせて適切なプラスチック材料を選定することができる。また、気孔率、繊維径及び繊維密度も適宜変更することが可能である。被覆部３８として、上記実施形態ではバインダーを用いているが、必ずしもバインダーを使用する必要はなく、例えば繊維部３７ａの外周を熱で溶かして固めて被覆部３８を形成してもかまわない。また、転がり軸受１０は、図示する形態に限らず他の形態のものであっても良く、中間輪を２個以上としてもよい。この場合、各軸受部における回転数がさらに低減され、より高速化に対応できる転がり軸受を得ることができる。
【実施例】
【００３８】
１．軸受の焼き付き試験
軸受の焼き付きを回避する潤滑油の供給量を決定するため、芳香族エステル油と、現在使用されているエンジンオイル（エクソンモービル社製、Ｍｏｂｉｌ ｓｐｅｃｉａｌ １０Ｗ−３０（商品名））との用いて軸受の焼き付き試験を行い、両者の耐焼き付き性を比較した。芳香族エステル油として、佐藤特殊製油（株）製、品番Ｔ−４５（以下、潤滑油１という）及び佐藤特殊製油（株）製、品番Ｔ０８−ＮＢ（以下、潤滑油２という）の２種類を使用した。ここで、それぞれの潤滑油の物性値は、表１の通りである。焼き付き試験は、軸受型番６０８、１７０℃×１００，０００ｒｐｍ、０．０１ｃｃ塗布の条件で行った（ｎ＝２）。その結果を図４に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
図４より、芳香族エステル油は、耐焼き付き性が現行エンジンオイルに比べて約２〜４倍優れていることがわかった。また、芳香族エステル油では、０．０１ｃｃ当たりの軸受寿命が約２分間であることから、０．００５ｃｃ／分程度の潤滑油供給量で軸受の焼き付きを回避することができることがわかった。
【００４１】
２．紐部材の吸い上げ試験
線径、繊維径、繊維密度及び気孔率の値が下記表２の通りである実施例１〜５及び比較例１の紐部材を、上記潤滑油２中にほぼ垂直に立て、１，２，５及び１０分後の吸い上げ量を測定した。その結果を図５に示す。図５においては、上記焼き付き試験で求めた０．００５ｃｃ／分を基準線として記載している。なお、実施例１〜５及び比較例１の紐部材は、いずれもＰＥＴ製の繊維をバインダー（ウレタン）で被覆したものである。
【００４２】
【表２】
【００４３】
図５から、実施例１〜５の紐部材（気孔率４５．５〜６８．０％）は、試験時間５分間で基準値（０．００５ｃｃ／分）を上回る量の潤滑油を吸い上げることがわかった。特に実施例１〜３の紐部材（気孔率６５．０〜６８．０％）は、試験時間１０分間でも基準値（０．００５ｃｃ／分）を上回る量の潤滑油を吸い上げることができ、より安定的に潤滑油を供給できることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明の過給機の実施の一形態を示す断面図である。
【図２】図１の過給機が備えている転がり軸受を示す断面図である。
【図３】図１の過給機が備えている紐部材の断面を示す模式図である。
【図４】軸受の焼き付き試験の結果を示す図である。
【図５】紐部材の吸い上げ試験の結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０ａ，１０ｂ 転がり軸受
２６ 冷却水ジャケット
３５ タンク部
３６ 紐部材
３７ 芯部
３７ａ 繊維部
３７ｂ 隙間
３８ 被覆部
４０ ハウジング
４０ａ 本体部
４１ タービン軸
４２ タービン
４３ 中心孔
４９ 一端部
５０ 他端部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車において、ターボチャージャーはエンジン性能をさらに引き出すことができることから広く使用されている。ターボチャージャーは、ハウジングと、このハウジング内の中心孔で軸受を介して支持されたタービン軸とを備えている。従来、このようなターボチャージャーにおいて、前記軸受はエンジンオイルの供給を受け潤滑されている。このため、特許文献１、特許文献２に示しているように、ターボチャージャーの小さなハウジング内には、エンジンオイル用の流路として多くの孔が形成されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１４１２５９号公報
【特許文献２】特開平１０−１９０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１、特許文献２に記載されているターボチャージャーは、前記のように、ハウジングの本体部に前記孔が多く形成されている。このため、ターボチャージャーを冷却するためのクーラント流路を小さなハウジングの本体部に形成するのがスペース的に困難となるとともに、冷却水ジャケットが前記本体部のごく一部にしか設けることができない。したがって、クーラントによる冷却効果は低く、軸受が高温となって、焼き付きが生じ易いという問題点を有している。また、前記孔では、軸受に供給されるオイルの量を調節できないという問題もある。
【０００５】
さらに、特許文献１、特許文献２に記載されているターボチャージャーでは、エンジン側で生じたカーボンスラッジなどの異物で汚れたエンジンオイルが、軸受に供給されてしまう。このため、特に軸受が転がり軸受とされた場合、当該転がり軸受に前記異物が混入することにより焼き付きが発生するおそれがある。そこで、ターボチャージャー内のエンジンオイルの流路の途中にフィルタなどを設ける等の異物を除去する工夫が施されているが、この場合であっても、異物の除去は完全ではない。
【０００６】
そこで、この発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、冷却効果を与える構造にするとともに異物を含まない潤滑油を適切量供給することにより転がり軸受の焼き付きを防ぐことができる過給機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するためのこの発明の過給機は、冷却水ジャケットを内部に有しているハウジングと、このハウジングの中心部にある中心孔で転がり軸受を介して支持され前記ハウジングの軸方向外方にあるタービンが一端部に設けられているタービン軸と、を備えた過給機において、前記冷却水ジャケットは、前記ハウジングの本体部内に設けられており、前記転がり軸受には、前記ハウジング内に形成され潤滑油を溜めるタンク部と、このタンク部と前記中心孔との間に設けられた紐部材とにより前記潤滑油が供給されており、前記紐部材は、多数本のプラスチック製繊維からなる繊維部と当該繊維間に存在する隙間とから構成される芯部を有し、当該隙間による毛細管現象によって前記潤滑油を前記タンク部から前記中心孔に供給しており、前記芯部における前記隙間の割合を示す気孔率が４５．５％以上８０％未満に設定されていることを特徴としている。
【０００８】
この構成によれば、潤滑油をハウジング内に形成されたタンク部から供給するので、外部から前記潤滑油の供給を受けるための流路が不要となるため、冷却水ジャケットをハウジングの本体部内に設けることができる。これにより、冷却水ジャケットによる冷却作用を与えることができ、ハウジング内の転がり軸受を冷却することで転がり軸受の焼き付きが抑えられる。また、転がり軸受用の潤滑油をハウジング内のタンク部から供給することで、従来のようなエンジンで生じるカーボンスラッジなど、過給機外部における原因によって前記潤滑油が汚れることがない。このため、潤滑油中の異物が転がり軸受に混入することにより発生する焼き付きを防止することができる。さらに、紐部材の気孔率を４５．５％以上８０％未満に設定することにより、焼き付きが発生させない必要最少量の潤滑油を毛細管現象により確実に供給して焼き付きを防止することができる。ここで、気孔率が８０％以上では、隙間が多すぎて紐部材としての形状が保つことができない。また気孔率が４５．５％未満になると、潤滑油の供給量が少なくなるため軸受に焼き付きが発生するおそれがある。
【０００９】
また、上記過給機において、前記気孔率が６５％以上８０％未満であることが好ましい。気孔率をこの範囲にすることにより、焼き付きを発生させない必要最少量の潤滑油をより安定的に供給することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、過給機の転がり軸受を冷却するとともに異物を含まない潤滑油を適切量供給することにより転がり軸受の焼き付きを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１はこの発明の過給機の実施の一形態を示す断面図である。この過給機は、ハウジング４０と、このハウジング４０内で転がり軸受１０ａ，１０ｂを介して当該ハウジング４０に支持されているタービン軸４１とを備えている。タービン軸４１の一端部に、ハウジング４０の軸方向外方にあるタービン４２が設けられており、反対の他端部に、コンプレッサ（図示せず）が取り付けられており、この過給機は自動車エンジンのためのターボチャージャーとされている。転がり軸受１０ａ，１０ｂは軸線Ｃ方向に離れて二列設けられている。
【００１２】
ハウジング４０は、外周が円柱形状とされた本体部４０ａと、この本体部４０ａの他端部５０の外周部から径方向外方へ延びるフランジ部４０ｂとを有している。本体部４０ａは、径方向中央部（中心部）に中心孔４３を有しており、中心孔４３は軸線Ｃを中心とした円形孔として形成されている。そして、この中心孔４３に一対の転がり軸受１０ａ，１０ｂが設けられている。これら転がり軸受１０ａ，１０ｂによって、タービン軸４１は軸線Ｃ回りに回転可能に支持されている。
【００１３】
ハウジング４０の本体部４０ａは、その内部に冷却水ジャケット２６を有している。冷却水ジャケット２６は、本体部４０ａ内において軸方向一端部４９から他端部５０にわたって設けられている。具体的に説明すると、冷却水ジャケット２６は、軸方向について、本体部４０ａの一端部４９側の側壁１７の内面から他端部５０側の側壁１８の内面に至る範囲に構成されており、その軸方向寸法は中心孔４３よりも大きくされている。これにより、冷却水ジャケット２６は、一対の転がり軸受１０ａ，１０ｂのそれぞれの径方向外方の位置に跨って存在している。
【００１４】
冷却水ジャケット２６は、本体部４０ａの周方向について、タービン４２側にある一方の転がり軸受１０ａの径方向外方の位置及びタービン４２側の位置に、周方向で連続して環状とされた部分を有している。なお、他方の転がり軸受１０ｂの径方向外方の位置の一部、つまり本体部４０ａの他端部５０側の下部における内部には、転がり軸受１０ａ，１０ｂに供給する潤滑油を溜めているタンク部３５が形成されている。
このように、前記タンク部３５の存在によって一部が残されているが、冷却水ジャケット２６は、中心孔４３を軸方向及び周方向に包囲する形状とされている。
【００１５】
また、冷却水ジャケット２６は、本体部４０ａの一端部４９側の環状の側壁１７と、他端部５０側の環状の側壁１８の一部と、中心孔４３を形成している内側周壁１９と、本体部４０ａの外周にある外側周壁２０とによって囲まれた空間部分として形成されている。そして、この空間部分に冷却用のクーラントが存在しており、転がり軸受１０ａ，１０ｂを冷却することができる。そして、前記内側周壁１９には径方向外方へ突起しているフィン２４が複数形成されており、転がり軸受１０ａ，１０ｂに対する冷却作用を高めている。なお、前記内側周壁１９は、中心孔４３の外周面を形成している大径筒部１９ａと、この大径筒部１９ａから軸方向一端部４９側に段付き部を介して連続し当該大径筒部１９ａよりも直径が小さくされた小径筒部１９ｂとを有している。
【００１６】
さらに、この冷却水ジャケット２６は、本体部４０ａ内において、タービン４２と転がり軸受１０ａとの間の位置に存在している部分を有している。具体的に説明すると、本体部４０ａの一端部４９側において、冷却水ジャケット２６は、中心孔４３の内周面４３ａよりも径方向内方へ突出している部分を有しており、この部分は環状の部分３３とされている。また、この環状の部分３３は、前記小径筒部１９ｂを内周壁とし、前記側壁１７の内周寄り部を側壁として形成されている。これによれば、タービン４２と転がり軸受１０ａとの軸方向の間に環状の部分３３が介在していることから、この環状の部分３３のクーラントによってタービン４２側からの熱が効率よく奪われ、特にタービン４２に近い転がり軸受１０ａの温度上昇を抑えることができる。
【００１７】
さらに、このターボチャージャーは、タービン４２とハウジング４０との間に介在している熱遮蔽部材２７をさらに備えている。熱遮蔽部材２７は、セラミック製や金属製とされており、前記側壁１７とタービン４２との間に介在している円環部２７ａと、この円環部２７ａからハウジング４０側へ延びる円筒部２７ｂとを有している。円環部２７ａの中央の孔にタービン４２の基端部（タービン軸４１）が挿通した状態にあり、この孔とタービン４２の基端部との間に僅かな隙間が形成されている。円筒部２７ｂの端部はハウジング４０の本体部４０ａの外周部と接触している。これにより、熱遮蔽部材２７の円環部２７ａ及び円筒部２７ｂと、ハウジング４０の側壁１７との間に環状の空気室２８が形成されている。これによれば、タービン４２側からの輻射熱、空気伝導熱が熱遮蔽部材２７によって遮蔽され、この熱によるハウジング４０及び転がり軸受１０ａ，１０ｂの温度上昇を抑えることができる。また、熱遮蔽部材２７とハウジング４０との間の空気室２８によって、タービン４２側からの熱がさらにハウジング４０へ伝わりにくくなり、ハウジング４０及び転がり軸受１０ａ，１０ｂの温度上昇を抑えることができる。
【００１８】
次に、このターボチャージャーが備えている転がり軸受１０ａ，１０ｂについて説明する。一対の転がり軸受１０ａ，１０ｂ（以下転がり軸受１０と言う）は同じものである。
図２において、この転がり軸受１０は、タービン軸４１に外嵌した単一の内輪１と、ハウジング４０の中心孔４３の内周面に固定された単一の外輪３と、内輪１と外輪３との間に介在した単一の中間輪２とを備えている。内輪１と中間輪２と外輪３とがこの順番で軸線Ｃ方向に沿って位置ずれして配置されている。そして、内輪１と中間輪２との間の環状空間に転動自在に設けられた一列の第一転動体４と、中間輪２と外輪３との間の環状空間に転動自在に設けられた一列の第二転動体５とをさらに備えている。
【００１９】
第一転動体４及び第二転動体５はそれぞれ複数の玉からなり、第一転動体４の複数の玉４ａは保持器８によって軸線Ｃを中心とする一つの円上に沿って保持され、第二転動体５の複数の玉５ａは保持器９によって軸線Ｃを中心とする他の円上に沿って保持されている。また、玉４ａ，５ａとは同径とされている。
【００２０】
内輪１は環状部材とされており、その内周面がタービン軸４１との嵌合面とされ、その外周面に第一転動体４の玉４ａと接触する第一の軌道１１が形成されている。
外輪３は環状部材とされており、その外周面がハウジング４０の中心孔４３との嵌合面とされ、その内周面に第二転動体５の玉５ａと接触する第二の軌道３１が形成されている。内輪１と外輪３との軸方向寸法は略同一とされている。
【００２１】
中間輪２は環状部材とされており、軸方向寸法が内輪１と外輪３よりも長くされている。中間輪２の内周面の一部に第一転動体４の玉４ａと接触する第三の軌道２１が形成されており、中間輪２の外周面の一部に第二転動体５の玉５ａと接触する第四の軌道２２が形成されている。そして、内輪１と中間輪２と外輪３とは軸線Ｃを中心として軸線Ｃ方向に位置ずれはしているが、同心円状に配置されている。
【００２２】
中間輪２は、環状の大径輪部７と、この大径輪部７から傾斜輪部１５を介して設けられた環状の小径輪部６とを有している。小径輪部６は大径輪部７よりも外周面の直径について小さくされている。傾斜輪部１５は軸線Ｃに対して傾斜する方向に直線的に延びている。そして、内輪１の径方向外方に第一転動体４が介在して大径輪部７が設けられている。この大径輪部７の軸線Ｃ方向に傾斜輪部１５を介して連続している小径輪部６の径方向外方に、第二転動体５が介在して外輪３が設けられている。これにより、外輪３を小径にすることができ、転がり軸受１０は、径方向に大きく突出する径方向配置となることを避けた構造となる。
【００２３】
そして、環状の前記第三の軌道２１は大径輪部７の内周面と傾斜輪部１５の内周面との境界部に形成されており、環状の第四の軌道２２は小径輪部６の外周面と傾斜輪部１５の外周面との境界部に形成されている。また、中間輪２は縦断面において折れ曲がり形状とされている。
【００２４】
そして、中間輪２において、第四の軌道２２に接触している第二転動体５のピッチ径Ｄ３は、第三の軌道２１に接触している第一転動体４のピッチ径Ｄ４よりも大きくされている。これにより、第一、第二転動体４，５を中間輪２の傾斜輪部１５を挟んで軸線Ｃ方向に接近させた配置とすることができ、転がり軸受１０の軸線Ｃ方向の寸法を小さくすることができる。なお、ピッチ径とは転動体の玉の中心を通る円の直径としている。
【００２５】
さらに、第一転動体４の玉４ａは、一対の対向している第一の軌道１１及び第三の軌道２１に対して斜接（アンギュラコンタクト）しており、第二転動体５の玉５ａは、一対の対向している第四の軌道２２及び第二の軌道３１に対して斜接（アンギュラコンタクト）している。その接触角θ１，θ２は同じとされており、図２において例えば１５°とされている。これにより、この転がり軸受１０は軸線Ｃ方向からの荷重（軸方向荷重）を受けることができる。さらに、この転がり軸受１０は軸線Ｃ方向に延びた軸線方向配置とされていることから、軸方向のダンパー性能を有した構造とされる。
【００２６】
さらに、中間輪２は、転動体４，５を斜接させるために適した構造となる。すなわち、中間輪２の外周において、第四の軌道２２は小径輪部６と傾斜輪部１５との境界部に形成されていることから、この第四の軌道２２の両側の肩部において、傾斜輪部１５の肩径は小径輪部６の肩径よりも大きくなる。このため、第四の軌道２２において、傾斜輪部１５の傾斜を利用して斜接軌道を形成することができる。また、第三の軌道２１は大径輪部７と傾斜輪部１５との境界部に形成されていることから、この第三の軌道２１の両側の肩部において、傾斜輪部１５の肩径は大径輪部７の肩径よりも小さくなる。このため、第三の軌道２１において、傾斜輪部１５の傾斜を利用して斜接軌道を形成することができる。
このように、内輪１及び外輪３では、転動体４，５を斜接させるために一方の肩部側を厚肉とする必要があるが、中間輪２では、転動体４，５を斜接させるために一方の肩部側（傾斜輪部１５）の厚さを大きくする必要がない。これにより、中間輪２の構造がシンプルとなり、中間輪２を、厚さが一定とされた円筒を塑性変形させて簡単に製造することもできる。
【００２７】
また、この中間輪２において、前記のとおり小径輪部６が大径輪部７よりも小径とされているが、さらに、小径輪部６側の第四の軌道２２の軌道径Ｄ２が、大径輪部７の第三の軌道２１の軌道径Ｄ１よりも小さくされている（Ｄ２＜Ｄ１）。なお、第四の軌道２２の軌道径Ｄ２は、軌道２２の最小径部の直径とし、第三の軌道２１の軌道径Ｄ１は、軌道２１の最大径部の直径としている。
【００２８】
以上の構成により、内輪１と中間輪２との間において一対の対向している第一の軌道１１と第三の軌道２１との間に第一転動体４の玉４ａが転動自在として介在しており、中間輪２と外輪３との間において一対の対向している第四の軌道２２と第二の軌道３１との間に第二転動体５の玉５ａが転動自在として介在している。この転がり軸受１０は、タービン軸４１に外嵌した内輪１とハウジング部４０に固定された外輪３との間に、複数（二段）の転動体４，５を備えている構造となる。すなわち、この転がり軸受１０は、内輪１と第一転動体４と中間輪２とによって、この中間輪２が外輪と見立てられた第一軸受部Ａが構成され、中間輪２と第二転動体５と外輪３とによって、この中間輪２が内輪と見立てられた第二軸受部Ｂが構成されたものとなる。
【００２９】
以上のように構成された転がり軸受１０によれば、タービン軸４１が所定回転数で回転することにより、転がり軸受１０において内輪１が外輪３に対して前記所定回転数で回転している状態となる。この回転が生じた状態では、前記所定回転数は、二段とされた第一と第二の軸受部Ａ，Ｂによって分配される。すなわち、内輪１はタービン軸４１と共に一体回転するが、中間輪２ではこの内輪２に遅れて（減速されて）供回りする。これにより、一段ごとの軸受部における回転数が前記所定回転数よりも小さくなる。具体的に説明すると、タービン軸４１が例えば２０万ｒｐｍで回転していると、このタービン軸４１側（内側）の第一軸受部Ａは１６万ｒｐｍで回転し、ハウジング４０側（外側）の第二軸受部Ｂは第一軸受部Ａよりも低回転である４万ｒｐｍで回転することとなる。そして、多段とされた軸受部Ａ，Ｂのそれぞれに分配された回転速度は、タービン軸４１（内輪１）の回転速度の変化に応じて自動的に変速される。この際、外輪３側の第二軸受部Ｂが内輪１側の第一軸受部Ａよりも低速回転とされ、軸受部Ａ，Ｂそれぞれの回転速度は所定の比率で分配される。
【００３０】
そして、この転がり軸受１０の中間輪２において、大径輪部７よりも径が小さい小径輪部６と傾斜輪部１５との境界部の外周面に第四の軌道２２が形成された構造とされている。これにより、この小径輪部６と傾斜輪部１５との境界部の第四の軌道２２に接触する第二転動体５が径方向内側寄りの位置に設けられるため、転がり軸受１０の径方向寸法を小さくすることができる。つまり、外輪３の外周面の直径を小さくすることができる。これにより、図１において、この転がり軸受１０ａ，１０ｂを収容して固定しているハウジング４０の中心孔４３の内径を小さくすることができる。この結果、ハウジング４０内に設けられる冷却水ジャケット２６の容積を大きくすることができる。
【００３１】
また、このターボチャージャーにおいて、転がり軸受１０ａ，１０ｂ用の潤滑油は、ハウジング４０内に形成され潤滑油を溜めるタンク部３５と中心孔４３との間に設けられた紐部材３６により毛細管現象によってタンク部３５から中心孔４３に供給されている。つまり、このターボチャージャーは、転がり軸受１０ａ，１０ｂ用の潤滑油がハウジング４０内においてのみ存在する潤滑構造を有しており、ハウジング４０内のタンク部３５から潤滑油が供給されるので、従来のようなエンジンで生じるカーボンスラッジなど、過給機外部における原因によって潤滑油が汚れることがない。これにより、エンジンオイル中の異物（汚染物）が転がり軸受１０ａ，１０ｂに供給されることがなくなることで、ターボチャージャー故障の主因を取り除くことができるため、メンテナンスフリーのターボチャージャーを提供することができる。
【００３２】
タンク部３５は、本体部４０ａ内部の下部の一部に形成された空間部で構成されている。そして、タンク部３５の潤滑油は紐部材３６によって中心孔４３へ供給され、この中心孔４３にある転がり軸受１０ａ，１０ｂの潤滑に用いられる。ここで、タンク部に溜められた潤滑油として、転がり軸受１０ａ，１０ｂの潤滑に通常使用されるものであって紐部材３６に浸透することが可能な粘度のものを使用することができる。その中でもエンジンオイルよりも耐焼き付き性に優れた、例えば、ポリオールエステル油、ジエステル油、芳香族エステル油、合成炭化水素油、エーテル油、シリコン油、フッ素油等の化学合成油が好ましく用いられる。
【００３３】
紐部材３６は、タンク部３５と中心孔４３との間に設けられており、毛細管現象によって潤滑油をタンク部３５から中心孔４３に供給するものであり、その一端部がタンク部３５の潤滑油中に浸されており、他端部が中心孔４３内の転がり軸受１０部に配置されている。紐部材３６は、図３にその断面を模式的に示しているが、芯部３７と、この芯部３７の周りを被覆した被覆部３８とから構成されており、その直径（線径）ｄは２．１〜２．３ｍｍφである。芯部３７は、多数本のプラスチック製繊維３７ａ１からなる繊維部３７ａと、繊維３７ａ１間に存在する隙間３７ｂとを有している。
【００３４】
繊維部３７ａは、繊維径ｄ１が３〜２０Ｄ（デニール）（０．０１４〜０．０９０ｍｍφ）の繊維３７ａ１を繊維密度が９０〜１２７０本／ｍｍ２となるように含ませることができる。繊維３７ａ１の原料となるプラスチックとして、例えば、ナイロン、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を挙げることができる。ここでは、繊維径ｄ１が５Ｄ（デニール）（０．０２３ｍｍφ）のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の繊維を使用して、線径ｄを２．１ｍｍφ、繊維密度を５５０本／ｍｍ２としている。
芯部３７に存在する隙間３７ｂが潤滑油を吸い上げる（毛細管現象）役目を果たしており、芯部３７における隙間３７ｂの割合（気孔率）を調節することで潤滑油の供給量を変えることが可能である。焼き付きを発生させない必要最少量の潤滑油を供給するためには、気孔率を４５．５％以上８０％未満、好ましくは６５％以上８０％未満に設定する必要があり、ここでは６５．０％に設定している。
被覆部３８は、ウレタン等のバインダーで形成されており、芯部３７の周りに配置したバインダーを熱で溶かすことにより被覆させたものである。
【００３５】
上記のような紐部材３６を用いることにより、焼き付きを発生させない必要最少量の潤滑油を毛細管現象により漏らすことなく確実に中心孔４３内へと供給することができる。これにより、潤滑油の使用量を少なくすることができるので、ランニングコストを低減することができる。また、潤滑油の使用量が少なくなることでもたらされる低トルクは、エンジンの燃費を向上させ、さらにターボチャージャー自身のレスポンスを向上させるため、ターボラグを解消することができる。さらに、この紐部材３６によれば、毛細管現象を使用して潤滑油を供給するので動力を使用しないため、タービン軸４１の回転が停止している状態であっても、中心孔４３にある転がり軸受１０に潤滑油を供給することができる。
【００３６】
以上のように構成されたターボチャージャーによれば、潤滑油をハウジング４０内に形成されたタンク部３５から供給するので、外部から前記潤滑油の供給を受けるための流路が不要となるため、冷却水ジャケット２６をハウジング４０の本体部４６ａ内に設けることができる。これにより、冷却水ジャケット２６による冷却作用を与えることができ、ハウジング４０内の転がり軸受１０ａ，１０ｂを冷却することで転がり軸受１０ａ，１０ｂの焼き付きが抑えられる。また、転がり軸受１０ａ，１０ｂ用の潤滑油をハウジング４０内のタンク部３５から供給することで、従来のようなエンジンで生じるカーボンスラッジなど、過給機外部における原因によって前記潤滑油が汚れることがない。このため、潤滑油中の異物が転がり軸受１０ａ，１０ｂに混入することにより発生する焼き付きを防止することができる。さらに、紐部材３６の気孔率を６５％に設定することにより、潤滑油供給過多による軸受トルクの増大を起こすことなく、焼き付きを発生させない必要最少量の潤滑油を毛細管現象により安定的に供給して焼き付きを防止することができる。
【００３７】
なお、本発明の過給機は、図示する形態に限らずこの発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。例えば、紐部材３６の繊維３７ａ１の原料としては、ＰＥＴ以外にもターボチャージャーの使用温度に合わせて適切なプラスチック材料を選定することができる。また、気孔率、繊維径及び繊維密度も適宜変更することが可能である。被覆部３８として、上記実施形態ではバインダーを用いているが、必ずしもバインダーを使用する必要はなく、例えば繊維部３７ａの外周を熱で溶かして固めて被覆部３８を形成してもかまわない。また、転がり軸受１０は、図示する形態に限らず他の形態のものであっても良く、中間輪を２個以上としてもよい。この場合、各軸受部における回転数がさらに低減され、より高速化に対応できる転がり軸受を得ることができる。
【実施例】
【００３８】
１．軸受の焼き付き試験
軸受の焼き付きを回避する潤滑油の供給量を決定するため、芳香族エステル油と、現在使用されているエンジンオイル（エクソンモービル社製、Ｍｏｂｉｌ ｓｐｅｃｉａｌ １０Ｗ−３０（商品名））との用いて軸受の焼き付き試験を行い、両者の耐焼き付き性を比較した。芳香族エステル油として、佐藤特殊製油（株）製、品番Ｔ−４５（以下、潤滑油１という）及び佐藤特殊製油（株）製、品番Ｔ０８−ＮＢ（以下、潤滑油２という）の２種類を使用した。ここで、それぞれの潤滑油の物性値は、表１の通りである。焼き付き試験は、軸受型番６０８、１７０℃×１００，０００ｒｐｍ、０．０１ｃｃ塗布の条件で行った（ｎ＝２）。その結果を図４に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
図４より、芳香族エステル油は、耐焼き付き性が現行エンジンオイルに比べて約２〜４倍優れていることがわかった。また、芳香族エステル油では、０．０１ｃｃ当たりの軸受寿命が約２分間であることから、０．００５ｃｃ／分程度の潤滑油供給量で軸受の焼き付きを回避することができることがわかった。
【００４１】
２．紐部材の吸い上げ試験
線径、繊維径、繊維密度及び気孔率の値が下記表２の通りである実施例１〜５及び比較例１の紐部材を、上記潤滑油２中にほぼ垂直に立て、１，２，５及び１０分後の吸い上げ量を測定した。その結果を図５に示す。図５においては、上記焼き付き試験で求めた０．００５ｃｃ／分を基準線として記載している。なお、実施例１〜５及び比較例１の紐部材は、いずれもＰＥＴ製の繊維をバインダー（ウレタン）で被覆したものである。
【００４２】
【表２】
【００４３】
図５から、実施例１〜５の紐部材（気孔率４５．５〜６８．０％）は、試験時間５分間で基準値（０．００５ｃｃ／分）を上回る量の潤滑油を吸い上げることがわかった。特に実施例１〜３の紐部材（気孔率６５．０〜６８．０％）は、試験時間１０分間でも基準値（０．００５ｃｃ／分）を上回る量の潤滑油を吸い上げることができ、より安定的に潤滑油を供給できることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明の過給機の実施の一形態を示す断面図である。
【図２】図１の過給機が備えている転がり軸受を示す断面図である。
【図３】図１の過給機が備えている紐部材の断面を示す模式図である。
【図４】軸受の焼き付き試験の結果を示す図である。
【図５】紐部材の吸い上げ試験の結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０ａ，１０ｂ 転がり軸受
２６ 冷却水ジャケット
３５ タンク部
３６ 紐部材
３７ 芯部
３７ａ 繊維部
３７ｂ 隙間
３８ 被覆部
４０ ハウジング
４０ａ 本体部
４１ タービン軸
４２ タービン
４３ 中心孔
４９ 一端部
５０ 他端部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水ジャケットを内部に有しているハウジングと、このハウジングの中心部にある中心孔で転がり軸受を介して支持され前記ハウジングの軸方向外方にあるタービンが一端部に設けられているタービン軸と、を備えた過給機において、
前記冷却水ジャケットは、前記ハウジングの本体部内に設けられており、
前記転がり軸受には、前記ハウジング内に形成され潤滑油を溜めるタンク部と、このタンク部と前記中心孔との間に設けられた紐部材とにより前記潤滑油が供給されており、前記紐部材は、多数本のプラスチック製繊維からなる繊維部と当該繊維間に存在する隙間とから構成される芯部を有し、当該隙間による毛細管現象によって前記潤滑油を前記タンク部から前記中心孔に供給しており、前記芯部における前記隙間の割合を示す気孔率が４５．５％以上８０％未満に設定されていることを特徴とする過給機。
【請求項２】
前記気孔率が６５％以上８０％未満である請求項１に記載の過給機。
【請求項１】
冷却水ジャケットを内部に有しているハウジングと、このハウジングの中心部にある中心孔で転がり軸受を介して支持され前記ハウジングの軸方向外方にあるタービンが一端部に設けられているタービン軸と、を備えた過給機において、
前記冷却水ジャケットは、前記ハウジングの本体部内に設けられており、
前記転がり軸受には、前記ハウジング内に形成され潤滑油を溜めるタンク部と、このタンク部と前記中心孔との間に設けられた紐部材とにより前記潤滑油が供給されており、前記紐部材は、多数本のプラスチック製繊維からなる繊維部と当該繊維間に存在する隙間とから構成される芯部を有し、当該隙間による毛細管現象によって前記潤滑油を前記タンク部から前記中心孔に供給しており、前記芯部における前記隙間の割合を示す気孔率が４５．５％以上８０％未満に設定されていることを特徴とする過給機。
【請求項２】
前記気孔率が６５％以上８０％未満である請求項１に記載の過給機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−８２２９８（Ｐ２００８−８２２９８Ａ）
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２６５７２３（Ｐ２００６−２６５７２３）
【出願日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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