JP2002054450A - ターボチャージャ用回転支持装置 - Google Patents

ターボチャージャ用回転支持装置

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JP2002054450A
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豊 近藤
Kenji Yakura
健二 矢倉
Norifumi Ikeda
憲文 池田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速運転時にもノズル24から噴出する潤滑
油を有効利用して、異常摩耗等の損傷の発生を防止す
る。 【解決手段】 保持器23の端部内周面に傾斜面25を
設ける。ノズル24から潤滑油を、矢印βに示す様に、
斜め上方から、内輪12の外周面に設けた内輪軌道11
の近傍部分に噴出する。上記傾斜面25の存在に基づ
き、上記ノズル24から噴出した潤滑油は、上記保持器
23にぶつかって周囲に飛散する事なく、上記内輪軌道
11の近傍部分に達した後、各接触部の潤滑に供され
る。この結果、上記課題を解決できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明のターボチャージャ用
回転支持装置は、例えば自動車用エンジンの出力を向上
させる為のターボチャージャに組み込み、インペラとタ
ービンとを接続する回転軸を軸受ハウジングに対し、回
転自在に支持する為に利用する。
【0002】
【従来の技術】エンジンの出力を排気量を変えずに増大
させる為、エンジンに送り込む空気を排気のエネルギに
より圧縮するターボチャージャが、広く使用されてい
る。このターボチャージャは、排気のエネルギを、排気
通路の途中に設けたタービンにより回収し、このタービ
ンをその端部に固定した回転軸により、給気通路の途中
に設けたコンプレッサのインペラを回転させる。このイ
ンペラは、エンジンの運転に伴って数万乃至は十数万mi
n-1 (r.p.m.)の速度で回転し、上記給気通路を通じて
エンジンに送り込まれる空気を圧縮する。
【0003】図2〜3は、この様なターボチャージャの
1例を示している。このターボチャージャは、排気流路
1を流通する排気により、回転軸2の一端(図2の右
端)に固定したタービン3を回転させる。この回転軸2
の回転は、この回転軸2の他端(図2の左端)に固定し
たインペラ4に伝わり、このインペラ4が給気流路5内
で回転する。この結果、この給気流路5の上流端開口か
ら吸引された空気が圧縮されて、ガソリン、軽油等の燃
料と共にエンジンのシリンダ室内に送り込まれる。この
様なターボチャージャの回転軸2は、数万〜十数万min
-1 (r.p.m.)もの高速で回転し、しかも、エンジンの
運転状況に応じてその回転速度が頻繁に変化する。従っ
て、上記回転軸2は、軸受ハウジング6に対し、小さな
回転抵抗で支持し、しかも回転支持部の潤滑を十分に考
慮する必要がある。
【0004】この為に従来から、上記軸受ハウジング6
の内側に上記回転軸2を第一、第二の玉軸受7、8によ
り、回転自在に支持している。これら第一、第二の玉軸
受7、8はそれぞれ、図4に示す様なアンギュラ型玉軸
受である。これら第一、第二の玉軸受7、8の構成は、
基本的には同じである。但し、これら両玉軸受7、8の
うち、高温の排気が流通する排気流路1に近く、温度上
昇が著しい第一の玉軸受7の潤滑条件は、低温の空気が
流通する給気流路5に近く、温度上昇がそれ程著しくは
ない、第二の玉軸受8に比べて厳しくなる。この為、上
記第一の玉軸受7の潤滑を十分に行なって、この第一の
玉軸受7に焼き付き等の損傷が発生するのを防止してい
る。本発明は、この様な第一の玉軸受7の潤滑性能の向
上を図るものである。就いては、以下の説明は、この第
一の玉軸受7を中心に行なう。
【0005】この第一の玉軸受7は、内周面に外輪軌道
9を有する外輪10と、外周面に内輪軌道11を有する
内輪12と、これら外輪軌道9と内輪軌道11との間に
転動自在に設けた複数個の玉13、13とを備える。
又、これら各玉13、13は、円環状の保持器14に設
けた複数のポケット15内に、それぞれ1個ずつ転動自
在に保持している。又、図示の例の場合には、上記内輪
12を、片側の肩部をなくした、所謂カウンタボアとし
ている。又、上記保持器14の外周面を、上記外輪10
の内周面に近接対向させる事により、この保持器14の
直径方向位置をこの外輪10により規制する、外輪案内
としている。
【0006】この様な第一の玉軸受7は、上記外輪10
を前記軸受ハウジング6の一端部に内嵌すると共に、上
記内輪12を上記回転軸2の一端部に外嵌固定する事に
より、この回転軸2の一端部を上記軸受ハウジング6に
対し、回転自在に支持している。又、上述した様に、同
様の構成を有する上記第二の玉軸受8は、外輪10を軸
受ハウジング6の他端部に内嵌すると共に、内輪12を
上記回転軸2の他端部に外嵌固定する事により、この回
転軸2の他端部を上記軸受ハウジング6に対し、回転自
在に支持している。又、上記第一、第二の玉軸受7、8
を構成する1対の外輪10、10には、圧縮ばね16に
より互いに離れる方向の弾力を付与している。即ち、こ
れら両外輪10、10の互いに対向する端面にそれぞれ
押圧環17、17を突き合わせ、これら両押圧環17、
17同士の間に上記圧縮ばね16を挟持している。従っ
て上記第一、第二の玉軸受7、8には、背面組み合わせ
(DB)型の接触角が付与された状態となる。
【0007】更に、上記軸受ハウジング6を納めたケー
シング18内に給油通路を設けて、上記各玉軸受7、8
を潤滑自在としている。ターボチャージャを装着したエ
ンジンの運転時に潤滑油は、フィルタ19により異物を
除去されてから、上記ケーシング18の内周面と上記軸
受ハウジング6の外周面との間の隙間空間を通過して、
上記外輪10に隣接する押圧環17に設けたノズル孔2
0から、上記第一の玉軸受7を構成する内輪12の外周
面に向け、径方向外方から斜めに噴出し、この第一の玉
軸受7を潤滑(オイルジェット潤滑)する。この様にし
て第一の玉軸受7に向けて噴出した潤滑油は、この第一
の玉軸受7の他、上記第二の玉軸受8も潤滑してから、
排油口21から排出される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述した様な従来のタ
ーボチャージャ用回転支持装置の場合、ノズル孔20か
ら噴出した潤滑油が、必ずしも第一の玉軸受7の潤滑の
為に有効に利用できない。即ち、上述した従来構造の場
合には、上記ノズル孔20からこの第一の玉軸受7を構
成する内輪12の端部外周面に向け噴出した潤滑油の多
くの部分が、高速で回転している、この内輪12の外周
面に跳ね飛ばされて、上記第一の玉軸受7を潤滑する事
なく、周囲に飛散してしまう。
【0009】この結果、各玉13、13の転動面と、外
輪軌道9、内輪軌道11、各ポケット15の内面との、
転がり接触部又は滑り接触部に存在する潤滑油が不足す
る可能性がある。そして、不足した場合には、上記各ポ
ケット15の内面等、各部の摩耗が著しくなり、ターボ
チャージャ用回転支持装置の耐久性が損なわれるだけで
なく、極端な場合には焼き付き等の損傷を発生する。本
発明のターボチャージャ用回転支持装置は、この様な不
都合を解消すべく発明したものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のターボチャージ
ャ用回転支持装置は、前述した従来から知られているタ
ーボチャージャ用回転支持装置と同様に、その一端部に
タービンを、その他端部にインペラを、それぞれ固定し
た回転軸を、軸受ハウジングの内側に回転自在に支持す
る為、これら回転軸の外周面と軸受ハウジングの内周面
との間に玉軸受を設けている。そして、この玉軸受は、
外輪の内周面に形成した外輪軌道と、内輪の外周面に形
成した内輪軌道との間に、円環状の保持器により保持さ
れた複数個の玉を転動自在に配置して成る。又、上記玉
軸受の側方に設けたノズルからこの玉軸受に向け潤滑油
を噴出させる事により、この玉軸受の潤滑を行なう様に
構成している。
【0011】特に、本発明のターボチャージャ用回転支
持装置に於いては、上記保持器の内周面のうちで上記ノ
ズルを設けた側の端部に、端縁部に向う程内径が大きく
なる方向に傾斜した傾斜面を全周に亙って設けている。
そして、この構成により、上記ノズルから噴出した潤滑
油を、上記内輪の外周面に設けた上記内輪軌道の近傍部
分に吹き付け自在としている。
【0012】
【作用】上述の様に構成する本発明のターボチャージャ
用回転支持装置の場合には、ノズルから内輪の外周面に
吹き付けられた潤滑油のうちの多くの部分が、玉の転動
面と内輪軌道との接触部分に直接付着する。この結果、
上記ノズルから噴出した潤滑油を有効利用して、玉軸受
の潤滑状態を良好にできる。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の形態の1
例を示している。尚、本発明の特徴は、ターボチャージ
ャ用回転支持装置を構成する(前述の図2〜3に示した
第一の玉軸受7に相当する)玉軸受22を構成する保持
器23の形状を工夫する事により、(図2〜3に示した
ノズル孔20に相当する)ノズル24から噴出した潤滑
油を、上記玉軸受22内に十分に取り込んで、この玉軸
受22の潤滑状態を良好にする点にある。上記ターボチ
ャージャ用回転支持装置の全体構成に就いては、上記図
2〜3に示した構造を含み、従来から知られているもの
と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明
は、省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を
中心に説明する。
【0014】金属製或は耐熱合成樹脂製で、もみ抜き型
である、上記保持器23の内周面の両端部に、端縁部に
向う程内径が大きくなる方向に傾斜した円すい凹面状の
傾斜面25、25を、それぞれ全周に亙って設けてい
る。そして、この構成により、上記ノズル24から噴出
した潤滑油を、内輪12の中間部外周面に設けた内輪軌
道11の近傍部分に吹き付け自在としている。即ち、こ
の内輪軌道11の近傍部分と上記ノズル24との間に、
上記保持器23の端部内径側部分が障害物として存在し
ない様に、上記傾斜面25、25を形成している。従っ
て、上記ノズル24と上記内輪軌道11の近傍部分とを
一直線状に結ぶ事ができて、このノズル24から噴出し
た潤滑油を、直接この内輪軌道11の近傍部分に送り込
む事ができる。尚、この内輪軌道11の近傍部分とは、
各玉13の転動面が転がり接触する内輪軌道11部分は
勿論、この内輪軌道11に近い部分を含む。より具体的
には、上記内輪12の中心軸に直交し、上記各玉13の
転動面に接触する仮想平面αよりも上記内輪軌道11に
近い部分を、この内輪軌道11の近傍部分とする。
【0015】上記ノズル24は、上記玉軸受22の側方
に設けられており、上記内輪12の外周面で上記内輪軌
道11の近傍部分に、径方向外方から斜めに潤滑油を、
図1に矢印βで示す様に吹き付ける。上記傾斜面25の
存在に基づき、この様にして上記ノズル24から噴出し
た潤滑油は、上記保持器23にぶつかって周囲に飛散す
る事なく、上記内輪軌道11の近傍部分に達する。
【0016】上述の様に構成する本発明のターボチャー
ジャ用回転支持装置の場合には、上記ノズル24から上
記内輪12の外周面に吹き付けられた潤滑油のうちの多
くの部分が、上記各玉13の内径側に存在する、上記内
輪軌道11の近傍部分に達する。そして、内輪軌道11
の近傍部分に達した潤滑油は、この内輪軌道11及び上
記各玉13の転動面に付着する。この様にしてこれら内
輪軌道11及び各玉13の転動面に付着した潤滑油は、
この転動面と、上記保持器23に設けたポケットの内面
並びに外輪、内輪両軌道9、11との接触面を潤滑す
る。この結果、上記ノズル24から噴出した潤滑油を有
効利用して、上記玉軸受22の潤滑状態を良好にでき
る。
【0017】尚、図示の例で、保持器23の内周面の両
端部に傾斜面25、25を設けているのは、この保持器
23の回転バランスを保つ為と、この保持器23の組み
付け方向性をなくし、組み付け作業性の悪化を防止する
為とである。潤滑性確保の面からは、上記ノズル24側
の傾斜面25があれば足りる。従って、これら回転バラ
ンス及び組み付け作業性の問題がなければ、上記傾斜面
25を、ノズル24の側にのみ設けても良い。
【0018】
【発明の効果】本発明のターボチャージャ用支持装置
は、以上に述べた通り構成し作用する為、使用条件が厳
しい玉軸受の潤滑性を良好にして、ターボチャージャの
耐久性及び信頼性の向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の1例を示す、玉軸受の部
分断面図。
【図2】ターボチャージャの全体構成を示す断面図。
【図3】ターボチャージャ用支持装置を示す、図2のA
部拡大図。
【図4】従来のターボチャージャ用支持装置に組み込ん
でいた玉軸受の断面図。
【符号の説明】
1 排気流路 2 回転軸 3 タービン 4 インペラ 5 給気流路 6 軸受ハウジング 7 第一の玉軸受 8 第二の玉軸受 9 外輪軌道 10 外輪 11 内輪軌道 12 内輪 13 玉 14 保持器 15 ポケット 16 圧縮ばね 17 押圧環 18 ケーシング 19 フィルタ 20 ノズル孔 21 排油口 22 玉軸受 23 保持器 24 ノズル 25 傾斜面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 憲文 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目5番50号 日本精工株式会社内 Fターム(参考) 3G005 FA13 FA31 GB55 JA40 3J101 AA02 AA32 AA42 AA54 AA62 BA34 BA44 CA07 EA01 EA31 FA32 FA33 GA21

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 その一端部にタービンを、その他端部に
    インペラを、それぞれ固定した回転軸を、軸受ハウジン
    グの内側に回転自在に支持する為、これら回転軸の外周
    面と軸受ハウジングの内周面との間に、外輪の内周面に
    形成した外輪軌道と内輪の外周面に形成した内輪軌道と
    の間に円環状の保持器により保持された複数個の玉を転
    動自在に配置して成る玉軸受を設け、この玉軸受の側方
    に設けたノズルからこの玉軸受に向け潤滑油を噴出させ
    る事により、この玉軸受の潤滑を行なう様に構成したタ
    ーボチャージャ用回転支持装置に於いて、上記保持器の
    内周面のうちで上記ノズルを設けた側の端部に、端縁部
    に向う程内径が大きくなる方向に傾斜した傾斜面を全周
    に亙って設ける事により、上記ノズルから噴出した潤滑
    油を、上記内輪の外周面に設けた上記内輪軌道の近傍部
    分に吹き付け自在とした事を特徴とするターボチャージ
    ャ用回転支持装置。
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