JPH0374522A - ボールベアリングタイプターボチャージャの組付け方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、回転軸の支持にボールベアリングを用いたタ
ーボチャージャの、不釣合修正が容易な組付は方法に関
する。

［従来の技術］ −ｉに、ボールベアリングタイプのターボチャージャは
、タービンインペラとコンプレッサインペラとを、ボー
ルベアリングで支持された回転軸で連結している。なお
、ベアリング間に位置決めパイプを装入したものもある
。

従来、このタイプのターボチャージャは、タービン側ベ
アリングの内輪を圧入等によって組付け、不釣合量を測
定して修正を行った後、ハウジングに組付けていた。

［解決すべき課題］ しかるに、従来の組付は方法はつぎのような欠点があっ
た。

タービン側ベアリングの内輪の組付は時に、回転軸も圧
縮力を受けるため、内輪とタービン側の回転軸の端面と
が十分密着しない場合がある。この場合、回転軸の枢軸
に対してタービン側ベアリングの内輪が傾いたまま不釣
合量を測定して修正することになってしまう〈不釣合修
正が無意味になる）。そしてハウジングに組付けると内
輪は正規の位置に移動し不釣合は修正困難な量になる。

本発明の目的は、ターボチャージャ組付は後の不釣合修
正が容易なボールベアリングタイプターボチャージャの
組付は方法の提供にある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的達成のため、本発明はつぎの組付は方法を採用
した。

（１）エンジンからの排気ガスにより回転駆動されるタ
ービンインペラ、および該タービンインペラを内包する
タービンハウジングを備えるタービンと、内燃機関の吸
入気または混合気を予汗するコンプレッサインペラ、お
よび該コンプレッサインペラを内包するコンプレッサハ
ウジングを備えるコンプレッサと、前記タービンインペ
ラとコンプレッサインペラとを連結する回転軸、該回転
軸を支持するタービン側ボールベアリングおよびコンプ
レッサ側ボールベアリング、前記各ベアリングの間に位
置する位置決めパイプ、これらを内包するセンタハウジ
ングを備えるとともに、前記タービンとコンプレッサと
の中間に位置するセンタハウジング機構とを具備してな
るターボチャージャにおいて、前記回転軸に該回転軸の
タービン側を支持するためのタービン側ベアリングの内
輪を組付け、前記位置決めパイプを前記回転軸に外嵌し
、組付は時に加えられる軸力の２０％〜１２０％（望ま
しくは８０％〜１２０％）の軸力を、タービン側と反対
方向へ向かって前記位置決めパイプに加え、この軸力を
解除した後、不釣合修正を行い、前記センタハウジング
機構に、この不釣合修正の完了した組付は体を組付ける
構成。

（２〉エンジンからの排気ガスにより回転駆動されるタ
ービンインペラ、および該タービンインペラを内包する
タービンハウジングを備えるタービンと、内燃機関の吸
入気または混合気を予圧するコンプレッサインペラ、お
よび該コンプレッサインペラを内包するコンプレッサハ
ウジングを備えるコンプレッサと、前記タービンインペ
ラとコンプレッサインベラとを連結する回転軸、該回転
軸を支持するタービン側ボールベアリングおよびコンプ
レッサ側ボールベアリング、これらを内包するセンタハ
ウジングを備えるとともに、前記タービンとコンプレッ
サとの中間に位置するセンタハウジング機構とを具備し
てなるターボチャージャにおいて、前記回転軸に該回転
軸のタービン側を支持するためのタービン側ベアリング
の内輪を組付け、組付は時に加えられる軸力の２０％〜
１２０％（望ましくは８０％〜１２０％〉の軸力を、タ
ービン側と反対方向へ向かって前記タービン側ベアリン
グの内輪に加え、この軸力を解除した後、不釣合修正を
行い、前記センタハウジング機構に、この不釣合修正の
完了した組付は体を組付ける構成。

［作用および発明め効果］ 本発明はつぎの作用および効果を奏する。

（請求項１について） センタハウジング機構への組付は時に加えられる軸力の
２０％〜１２０％（望ましくは８０％〜１２０％）の軸
力を、タービン側と反対方向へ向かって位置決めパイプ
に加え、この軸力を解除した後、不釣合修正を行い、セ
ンタハウジング機構に、組付は体を組付けている。ここ
で、組付は時に加えられる軸力の２０％〜１２０％（望
ましくは８０％〜１２０％〉の軸力を位置決めパイプに
加えるとタービン側ボールベアリングの内輪は、組付は
時の状態に近い状態になる。このため、組付は体がター
ボチャージャとして組付けられる時、不釣合量は上記不
釣合修正時と同等であり、組付は後の不釣合修正が容易
にできる。

（請求項２について） 内輪の位置を決めるための位置決めパイプが無いタイプ
のターボチャージャにおいて同様の効果を奏する。

［実施例］ つぎに、本発明の一実施例（請求項１に対応）を第１図
〜第５図に基づき説明する。

まず、本発明の構成を採用して組付けた内燃機関のター
ボチャージャＴの構造を説明する。

内燃機関のターボチャージャＴは、第５図に示す如く、
タービン１と、コンプレッサ２と、前記タービン１およ
びコンプレッサ２との間に位置するセンタハウジング機
ｆ１３とを具備する。

タービン１はタービンハウジング１１、および該ハウジ
ング１１内の後端側に配されるタービンインペラ１２と
を備える。

タービンハウジング１１は、高ニツケル鋳鉄で形成され
略筒状を呈している。タービンハウジング１１の後端は
エンジンからの高温の排気ガス１３　（４００℃〜１１
００℃）を導く中空槽状のスクロール部１４が形成され
ている。

タービンインペラ１２（窒化珪素を主体とするセラミッ
ク〉は、ハブ部１５および該ハブ部１５に翼を多数一体
形成した翼部１６からなる。このタービンインペラ１２
は前記排気ガス１３により１０万〜２０万ｒｐｍで回転
する。

排気ガス１３は、前記スクロール部１４に連通ずるター
ビンノズル１７、排気の流路を形成するシュラウド１８
を経て排気出口１９に至る。

コンプレッサ２は、コンプレッサハウジング２１、およ
び該ハウジング２１内の後端側に配されるコンプレッサ
インペラ２２とを備える。

コンプレッサハウジング２１は、アルミ合金で形成され
略筒状を呈している。コンプレッサハウシング２１の後
端には加圧（１，５気圧〜３気圧）された吸入気２３を
気化器（図示せず）へ導く中空槽状のスクロール部２４
が形成されている。

コンプレッサインペラ２２（アルミニウム、！！りは広
範囲な回転数をカバーして十分な過給圧が得られるよう
に後向羽根型となっている。

センタハウジング機ｆ１３は、回転軸４、該回転軸４を
支持するボールベアリング５．６、前記各ベアリング５
．６の間に位置する金属製の位置決めパイプ７（内輪５
１．６１の位置を決めるためのもの）、前記各ベアリン
グ５．６に給油する給油機構、および、これらを内包す
るセンタハウジング３１を備える。また、センタハウジ
ングｍａｎ３は、前記タービン１とコンプレッサ２との
中間に締結され各部と気密が図られている。

回転軸４は前記センタハウジング機構３内を横貫し、タ
ービンインペラ１２と前記コンプレッサインペラ２２を
連結している。

ボールベアリング５．６（耐熱軸受鋼製）は、単列アン
ギュラ型（内径９ｍｍ、外径２３ｍｍ、軸受精度ＪＩＳ
Ｊ級）で、内輪５１．６１、外輪５２．６２、これらの
間に配された各８個のボール５３．６３および球保持器
（図示せず）からなる。

給油機構は、オイル給油口３２、オイルフィルムダンパ
３３、オイル出口３４からなる。潤滑油はセンタハウジ
ング３１内の上部に配設されたオイル給油口３２から供
給される。オイルフィルムダンパ３３は潤滑油流路中に
配され、２０μ〜３０μのフィルタである。ボールベア
リング５．６を潤滑、冷却した潤滑油はセンタハウジン
グ３１内の下部に配されたオイル出口３４から排出され
、オイルパン（図示せず）を通って再使用される。

前記センタハウジング機構３と前記タービン１との境に
は遮熱板３５が配され、該遮熱板３５は排気ガス１３の
熱がセンタハウジング機ｎ４３に伝わるのを抑制してい
る。

ターボチャージャＴは、つぎの特徴を有する。

（ア）ベアリング５．６で回転軸を支持しているので、
フローティングタイプの軸受けを用いたターボチャージ
ャに比べ加速時の応答性に勝る。

（イ）タービンインペラ１２はセラミックで形成されて
いるので慣性重量の軽減に勝る。

以下、第１図、第２図および第５図に基づき、内燃機関
のターボチャージヤ］゛の組付は方法の説明をする。な
お、第１図は位置決めパイプを締め付けている状態を示
し、第２図は位置決めパイプを嵌め込む前の状態（不釣
合を修正した状態も兼ねる）を示している。

（要部部品の補足説明） 第２図および第５図に示すように、タービンインペラ１
２の翼外径は５５．５ｍｍ、翼の厚さは１．２ｍｍ、遮
熱板３５とインペラ背面との間隔は１．５ｍｍ（組付は
完了時）である。回転軸４は略円柱状を呈し、センタハ
ウジング機構側部４１は径大に、コンプレッサ側部４２
はやや径小に形成されている。コンプレッサ側部４２の
先端にはロックナツト４３に螺合するねじ１ｌｔ４４が
形成されている。

第１図および第５図に示すように、締め付はパイプ８（
金属製）は円筒状を呈し、外径は位置決めパイプ７の外
径と同じ寸法、内径はコンプレッサ側部４２の外径にち
ょうど嵌まる寸法である。

また、締め付はパイプ８の先端には円柱状の四部８１が
形成されている。

（組付は手順の説明） （１）ベアリング５の内輪５１および位置決めパイプ７
を圧入代５μ〜１０μ、圧入荷重２００ｋｇでコンプレ
ッサ側部４２から回転軸４に圧入して取付ける（第２図
参照）。

（２）締め付はパイプ８を回転軸４のコンプレッサ側部
４２から嵌め込み、センタハウジング機構３への組付は
時に、ロックナツト４３を捩ることにより加えられる軸
力の８０％の軸力である０、８ｋｇ−ｍのトルクで前記
締め付はパイプ８をロックナツト４３で締め付ける（第
１図参照）。

（３）ロックナツト４３を緩め、前記締め付はパイプ８
を取り外した後、不釣合修正（殴打、翼を削る、錘材の
塗布等）を行う。

（４）この修正が完了した組付は体Ｋ（第２図参照）を
タービン１（！１からセンタハウジング機構３に嵌め込
み、内輪６１を取り付ける。さらに、コンプレッサイン
ペラ２２をロックナツト４３で締め付けて固定し完成す
る（第５図参照〉。

つぎに、本発明の構成を採用した試験品と構成を採用し
ない比較品との各組付は手順、これら組付は品による振
動比較試験、振動比較結果、およびその分析を、第１図
、第２図、第３図、第４図、第５図、および第１表を用
いて述べる。

（試験品、比較品の組付は手ＷＲ） １）回転軸４に、内輪５１および位置決めパイプ７を、
圧入代５μ〜１０μ、圧入荷ｆｆ１２００ｋｇで、コン
プレッサ側部４２から回転軸４に圧入して取付ける（第
２図参照）。

２）上記１）の組付は体に何らかの曲げ応力がかかりた
と想定して、第３図に示すように位置決めパイプ７を支
持するとともに、タービンインペラ１２に２ｋｇ〜１０
ｋｇの曲げ荷重Ｆを１０秒間加える。比較品は荷重Ｆを
取り去った後、不釣合を修正し、５）へ進む。

３）上記の荷重Ｆを取り去った後、位置決めパイプ７に
０．８ｋｇ−ｍのトルクがかかるように締め付はバイブ
８で締め付ける（第１図に示す）。

４）締め付はバイブ８を取り外したく第２図に示す〉後
、不釣合修正を行う。

５）第５図に示すように、各組付は品をタービン１側か
らハウジング機ｙＪ３に嵌め込み、ベアリング５．６の
組付けも完成させ、試験品および比較品のターボチャー
ジャとする。

（試験品、比較品の振動比較試験） 高温回転性能試験装置１００の構成を第４図に示す、１
１０はバーナ、１２０はタービンスクロール、１３０は
ピックアップである。

各ターボチャージャを試験装置１００に装着し、スクロ
ール部１４の入口温度を９００℃とし、回転軸４の回転
数が１５万ｒｐｍとなった時の回転軸４の振動（Ｇ）を
測定した。

（以下余白〉 （振動比較結果） 第１表 い増大を招かず、振動（Ｇ）は３（Ｇ）以下に抑えられ
ている。よって、上記条件を満足している。

つぎに、上記３）の作用を以下の実験により説明する。

（以下余白） （結果の分析） 通常、ターボチャージャの振動（Ｇ）は、ボールベアリ
ング５．６の耐久性、車載時の騒音等を考慮すると、３
　（Ｇ）以下であることが望ましい。

本発明の構成を採用した試験品は、曲げ荷重Ｆがかかっ
た場合でも、組付は後、不釣合量の著し第２表 〔頭部側不釣合量］ ［背板側不釣合蓋コ 曲げ荷重Ｆ：２ｋｇ（上段） ５ｋｇ　（下段） （実験および表の説明） 第２表において、「曲げ前」は、締め付はパイプ８を０
．８ｋｇ−ｍのトルクで締め付けた後に、これを解除し
、不釣合を調整したものにおいて、タービンインペラ１
２の頭部と背板側における不釣合量の測定値である。

１′曲げ後」は、１°曲げ前」のタービンインペラ１２
の頭部に２ｋｇ、５ｋｇの曲げ荷重Ｆを１０秒間加え（
前述した方法により）、この荷重を取り去ったものにお
けるタービンインペラ１２の頭部と背板側における不釣
合量の測定値である。

「締め付は後」は、「曲げ後」のタービンインペラを用
い、さらに締め付はパイプ８を０．８ｋｇ−ｍのトルク
で締め付け、これを解除して測った測定値である。

（作用の説明） 第２表より、「曲げ後」のものは「曲げ前」のものに比
べ、不釣合量が約１０倍以上に増大するが、再びトルク
が加えられると「曲げ前」の不釣合量近くに戻り、２倍
以内に収まる。すなわち、ターボチャージャ組付は時（
再びトルクが加えられる）に不釣合量が不釣合修正時の
値近くに戻るので組付は後の不釣合の修正は容易である
。

なお、組付は時に加えられる軸力の２０％〜１２０％、
望ましくは８０％〜１２０％が良いという理由は、以下
に示す結果（第３表〉より明らかである。

（以下余白） 第３表 不釣合量の比較 曲げ荷重Ｆは５ｋｇ 本発明は、上記実施例以外に次の実施態様を含む。

ａ、タービン側ボールベアリング、コンプレッサ側ボー
ルベアリングはセラミック製であっても良い。

ｂ、タービンインペラはセラミックでなくて金属製であ
っても良い。

Ｃ，コンプレッサ２は混合気を過給しても良い。

ｄ、内輪の位置を決めるための位置決めパイプが無いタ
イプのターボチャージャ（請求項２に対応するもの）に
おいては、位置決めパイプ７を含む長さの締め付はパイ
プ８を用いて内輪５１を締め付ければ良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のボールベアリングタイプターボチャ
ージャの組付は方法にかかる、位置決めパイプを締め付
けている状態を示す説明図、第２図はその位置決めパイ
プを嵌め込む前の組付は体の部分断面図、第３図は振動
比較試験で曲げ荷重を加えているところを示す説明図、
第４図はその振動比較試験に用いる高温回転性能試験装
置の斜視図、第５図は組付けが完了したターボチャージ
ャの断面図である。 図中　１・・・タービン　２・・・コンプレッサ　３・
・・センタハウジング機構　４・・・回転軸　５・・・
ボールベアリングくタービン側ボールベアリング）　６
・・ボールベアリング（コンプレッサ側ボールベアリン
グ）　７・・・位置決めパイプ　１２・・・タービンイ
ンペラ　１３・・・排気ガス　２２・・・コンプレッサ
インペラ　２３・・・吸入気　５１，６１・・・内輪　
Ｋ・・・組付は体　Ｔ・・・ターボチャージャ（ボール
ベアリングタイプターボチャージャ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）エンジンからの排気ガスにより回転駆動されるター
   ビンインペラ、および該タービンインペラを内包するタ
   ービンハウジングを備えるタービンと、 内燃機関の吸入気または混合気を予圧するコンプレッサ
   インペラ、および該コンプレッサインペラを内包するコ
   ンプレッサハウジングを備えるコンプレッサと、 前記タービンインペラとコンプレッサインペラとを連結
   する回転軸、該回転軸を支持するタービン側ボールベア
   リングおよびコンプレッサ側ボールベアリング、前記各
   ベアリングの間に位置する位置決めパイプ、これらを内
   包するセンタハウジングを備えるとともに、前記タービ
   ンとコンプレッサとの中間に位置するセンタハウジング
   機構とを具備してなるターボチャージャにおいて、前記
   回転軸に該回転軸のタービン側を支持するためのタービ
   ン側ベアリングの内輪を組付け、前記位置決めパイプを
   前記回転軸に外嵌し、組付け時に加えられる軸力の２０
   ％〜１２０％の軸力を、タービン側と反対方向へ向かっ
   て前記位置決めパイプに加え、 この軸力を解除した後、不釣合修正を行い、前記センタ
   ハウジング機構に、この不釣合修正の完了した組付け体
   を組付ける ことを特徴とするボールベアリングタイプターボチャー
   ジャの組付け方法。 ２）エンジンからの排気ガスにより回転駆動されるター
   ビンインペラ、および該タービンインペラを内包するタ
   ービンハウジングを備えるタービンと、 内燃機関の吸入気または混合気を予圧するコンプレッサ
   インペラ、および該コンプレッサインペラを内包するコ
   ンプレッサハウジングを備えるコンプレッサと、 前記タービンインペラとコンプレッサインペラとを連結
   する回転軸、該回転軸を支持するタービン側ボールベア
   リングおよびコンプレッサ側ボールベアリング、これら
   を内包するセンタハウジングを備えるとともに、前記タ
   ービンとコンプレッサとの中間に位置するセンタハウジ
   ング機構とを具備してなるターボチャージャにおいて、
   前記回転軸に該回転軸のタービン側を支持するためのタ
   ービン側ベアリングの内輪を組付け、組付け時に加えら
   れる軸力の２０％〜１２０％の軸力を、タービン側と反
   対方向へ向かって前記タービン側ベアリングの内輪に加
   え、 この軸力を解除した後、不釣合修正を行い、前記センタ
   ハウジング機構に、この不釣合修正の完了した組付け体
   を組付ける ことを特徴とするボールベアリングタイプターボチャー
   ジャの組付け方法。