JP2002081447A - ターボチャージャ用玉軸受 - Google Patents
ターボチャージャ用玉軸受Info
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- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
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- F16C2360/23—Gas turbine engines
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 回転抵抗が低く、低振動、低騒音で優れた耐
久性を有するターボチャージャ用玉軸受を提供する。 【解決手段】 玉軸受２２を構成する各玉１３ａの直径
ｄ13a を１．８〜３．０mmに規制し、これら各玉１３ａ
の転動面と外輪軌道９及び内輪軌道１１ａとの接触面積
を小さくする。又、この内輪軌道１１ａの断面形状の曲
率半径ｒ11a を上記各玉１３ａの直径ｄ13a の５３〜６
０％に規制し、これら各玉１３ａの転動面と内輪軌道１
１ａとの接触部近傍で、これら転動面と軌道面との隙間
を確保する。この結果、回転抵抗が小さくなると共に、
微小な塵芥や摩耗粉等の異物を噛み込む面積が低減し、
上記課題を解決できる。
久性を有するターボチャージャ用玉軸受を提供する。 【解決手段】 玉軸受２２を構成する各玉１３ａの直径
ｄ13a を１．８〜３．０mmに規制し、これら各玉１３ａ
の転動面と外輪軌道９及び内輪軌道１１ａとの接触面積
を小さくする。又、この内輪軌道１１ａの断面形状の曲
率半径ｒ11a を上記各玉１３ａの直径ｄ13a の５３〜６
０％に規制し、これら各玉１３ａの転動面と内輪軌道１
１ａとの接触部近傍で、これら転動面と軌道面との隙間
を確保する。この結果、回転抵抗が小さくなると共に、
微小な塵芥や摩耗粉等の異物を噛み込む面積が低減し、
上記課題を解決できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明のターボチャージャ用
玉軸受は、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、タービンとインペラ
とを接続する回転軸をハウジングに対し、回転自在に支
持する為に利用する。特に本発明は、回転抵抗の低減
（低トルク化）と共に、低振動、低騒音化を図るもので
ある。
玉軸受は、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、タービンとインペラ
とを接続する回転軸をハウジングに対し、回転自在に支
持する為に利用する。特に本発明は、回転抵抗の低減
（低トルク化）と共に、低振動、低騒音化を図るもので
ある。
【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。
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５〜６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２３は、排気
流路１を流通する排気により、回転軸２の一端（図５の
左端）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５の右端）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２３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する必要がある。
１例を示している。このターボチャージャ２３は、排気
流路１を流通する排気により、回転軸２の一端（図５の
左端）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５の右端）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２３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、それぞれがターボチャージャ
用玉軸受である第一、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、図７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に比べて厳しい。
の内側に上記回転軸２を、それぞれがターボチャージャ
用玉軸受である第一、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、図７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に比べて厳しい。
【０００５】この様な第一、第二の玉軸受７、８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。
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、第二の玉軸受７、８のうち
の第一の玉軸受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。一方、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１
７、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。
の第一の玉軸受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。一方、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１
７、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３８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２３を
装着したエンジンの運転時に潤滑油は、フィルタ（図示
省略）により異物を除去されてから、上記ケーシング１
８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２０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。
シング１８内に給油通路３８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２３を
装着したエンジンの運転時に潤滑油は、フィルタ（図示
省略）により異物を除去されてから、上記ケーシング１
８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２０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】上述の様な従来のター
ボチャージャ用玉軸受である、第一、第二の玉軸受７、
８は、次の様な解決すべき問題がある。即ち、これら第
一、第二の玉軸受７、８は、フィルタにより異物を除去
された、エンジン内を循環するエンジンオイルにより潤
滑される。この為、上記フィルタの除去性能の限界を越
える様な、微小な塵芥や摩耗粉等の異物が、上記第一、
第二の玉軸受７、８に入り込む場合がある。この様な微
小な異物がこれら第一、第二の玉軸受７、８に入り込む
事を防止する為に、優れた除去性能を有するフィルタを
設ける事が考えられるが、ターボチャージャ２３のケー
シング１８内或はエンジンルーム内等の限られた空間に
設置する事や、コスト、更にはエンジンオイルの流通に
対する抵抗を抑える事等を考慮すると、現実的ではな
い。
ボチャージャ用玉軸受である、第一、第二の玉軸受７、
８は、次の様な解決すべき問題がある。即ち、これら第
一、第二の玉軸受７、８は、フィルタにより異物を除去
された、エンジン内を循環するエンジンオイルにより潤
滑される。この為、上記フィルタの除去性能の限界を越
える様な、微小な塵芥や摩耗粉等の異物が、上記第一、
第二の玉軸受７、８に入り込む場合がある。この様な微
小な異物がこれら第一、第二の玉軸受７、８に入り込む
事を防止する為に、優れた除去性能を有するフィルタを
設ける事が考えられるが、ターボチャージャ２３のケー
シング１８内或はエンジンルーム内等の限られた空間に
設置する事や、コスト、更にはエンジンオイルの流通に
対する抵抗を抑える事等を考慮すると、現実的ではな
い。
【０００９】そして、上述の様な微小な異物が上記第
一、第二の玉軸受７、８に入り込み、各玉１３、１３と
外輪軌道９及び内輪軌道１１との接触部に噛み込まれる
と、これら各玉１３、１３の転走面や外輪軌道９及び内
輪軌道１１に全周に亙って摩耗（バンド摩耗）が生じ
る。この様な摩耗が生じると、回転軸２が数万乃至は十
数万min-1 の高速回転した場合に、上記第一、第二の玉
軸受７、８から振動や騒音が発生し、上記ターボチャー
ジャ２３の信頼性及び耐久性が低下する為、好ましくな
い。
一、第二の玉軸受７、８に入り込み、各玉１３、１３と
外輪軌道９及び内輪軌道１１との接触部に噛み込まれる
と、これら各玉１３、１３の転走面や外輪軌道９及び内
輪軌道１１に全周に亙って摩耗（バンド摩耗）が生じ
る。この様な摩耗が生じると、回転軸２が数万乃至は十
数万min-1 の高速回転した場合に、上記第一、第二の玉
軸受７、８から振動や騒音が発生し、上記ターボチャー
ジャ２３の信頼性及び耐久性が低下する為、好ましくな
い。
【００１０】又、この様なターボチャージャ２３のレス
ポンス（アクセル操作に対する追従性）を向上させると
共に、上記各玉１３、１３と外輪軌道９及び内輪軌道１
１との接触部の発熱量を低減させるべく、上記第一、第
二の玉軸受７、８の回転抵抗（回転トルク）を、十分に
低減させる必要もある。本発明は、この様な事情に鑑み
て、回転抵抗の低減（低トルク化）を図ると共に、微小
な異物による摩耗を生じにくくし、低振動、低騒音で優
れた耐久性を有するターボチャージャ用玉軸受を提供す
べく発明したものである。
ポンス（アクセル操作に対する追従性）を向上させると
共に、上記各玉１３、１３と外輪軌道９及び内輪軌道１
１との接触部の発熱量を低減させるべく、上記第一、第
二の玉軸受７、８の回転抵抗（回転トルク）を、十分に
低減させる必要もある。本発明は、この様な事情に鑑み
て、回転抵抗の低減（低トルク化）を図ると共に、微小
な異物による摩耗を生じにくくし、低振動、低騒音で優
れた耐久性を有するターボチャージャ用玉軸受を提供す
べく発明したものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のターボチャージ
ャ用玉軸受は、前述した従来から知られているターボチ
ャージャ用玉軸受と同様に、内周面に外輪軌道を有し、
ハウジングの内側に支持される外輪と、外周面に内輪軌
道を有し、タービンとインペラとを接続する回転軸に外
嵌固定される内輪と、上記外輪軌道と内輪軌道との間に
転動自在に設けられた複数個の玉とを備える。
ャ用玉軸受は、前述した従来から知られているターボチ
ャージャ用玉軸受と同様に、内周面に外輪軌道を有し、
ハウジングの内側に支持される外輪と、外周面に内輪軌
道を有し、タービンとインペラとを接続する回転軸に外
嵌固定される内輪と、上記外輪軌道と内輪軌道との間に
転動自在に設けられた複数個の玉とを備える。
【００１２】特に、本発明のターボチャージャ用玉軸受
に於いては、上記各玉の直径を１．８〜３．０mm（より
好ましくは、１．８〜２．５mm）とする。そして、好ま
しくは、上記内輪軌道の断面形状の曲率半径を、上記各
玉の直径の５３〜６０％とする。更に好ましくは、これ
ら各玉を、ＪＩＳ（日本工業規格）玉軸受用鋼球の３等
級以上とする。
に於いては、上記各玉の直径を１．８〜３．０mm（より
好ましくは、１．８〜２．５mm）とする。そして、好ま
しくは、上記内輪軌道の断面形状の曲率半径を、上記各
玉の直径の５３〜６０％とする。更に好ましくは、これ
ら各玉を、ＪＩＳ（日本工業規格）玉軸受用鋼球の３等
級以上とする。
【００１３】
【作用】上述の様に構成する本発明のターボチャージャ
用玉軸受の場合には、回転抵抗の低減（低トルク化）を
図れると共に、微小な粉塵や摩耗粉等の異物による摩耗
を生じにくくできる。即ち、玉軸受を構成する各玉の直
径を１．８〜３．０mm、更に好ましくは１．８〜２．５
mmと小径に規制している為、これら各玉の転動面と外輪
軌道及び内輪軌道との接触面積が小さくなり、回転抵抗
の低減と共に、上記異物を噛み込む面積の低減による摩
耗防止を図れる。尚、上記直径が３．０mmを越えた場合
には、上記接触面積が大きくなり過ぎて、上記回転抵抗
が増大する。しかも、この接触面積が大きくなる分、上
記異物が噛み込まれ易くなり、数万乃至は十数万min-1
で高速回転した場合に、振動や騒音が発生し易くなる。
又、上記直径が１．８mm未満の場合には、これら各玉の
直径が小さくなり過ぎて、これら各玉の転動面と上記外
輪軌道及び内輪軌道との接触面圧が増大する。この結
果、これら外輪軌道や内輪軌道に剥離等の損傷が発生し
易くなる。
用玉軸受の場合には、回転抵抗の低減（低トルク化）を
図れると共に、微小な粉塵や摩耗粉等の異物による摩耗
を生じにくくできる。即ち、玉軸受を構成する各玉の直
径を１．８〜３．０mm、更に好ましくは１．８〜２．５
mmと小径に規制している為、これら各玉の転動面と外輪
軌道及び内輪軌道との接触面積が小さくなり、回転抵抗
の低減と共に、上記異物を噛み込む面積の低減による摩
耗防止を図れる。尚、上記直径が３．０mmを越えた場合
には、上記接触面積が大きくなり過ぎて、上記回転抵抗
が増大する。しかも、この接触面積が大きくなる分、上
記異物が噛み込まれ易くなり、数万乃至は十数万min-1
で高速回転した場合に、振動や騒音が発生し易くなる。
又、上記直径が１．８mm未満の場合には、これら各玉の
直径が小さくなり過ぎて、これら各玉の転動面と上記外
輪軌道及び内輪軌道との接触面圧が増大する。この結
果、これら外輪軌道や内輪軌道に剥離等の損傷が発生し
易くなる。
【００１４】又、上記内輪軌道の断面形状の曲率半径
を、上記各玉の直径の５３〜６０％にし、この曲率半径
を上記各玉の直径に対して大きくすれば、これら各玉の
転動面と内輪軌道との接触面積を小さくできると共に、
この接触部近傍でこれら各玉の転動面と内輪軌道との隙
間を確保する事ができる。この結果、回転抵抗の低減を
図れると共に、上記各玉の転動面と内輪軌道との接触部
近傍で、上記異物が噛み込まれにくくなる。尚、上記曲
率半径が５３％未満の場合には、上記接触面積が大きく
なると共に、上記各玉の転動面と内輪軌道との隙間が確
保できなくなる。この結果、回転抵抗が増大すると共
に、上記異物が噛み込まれ易くなり、高速回転した場合
に振動や騒音が発生し易くなる。又、上記曲率半径が６
０％を越えた場合には、上記各玉の転動面と内輪軌道と
の接触面圧が増大し、これら転動面や内輪軌道に剥離等
の損傷が発生し易くなる。
を、上記各玉の直径の５３〜６０％にし、この曲率半径
を上記各玉の直径に対して大きくすれば、これら各玉の
転動面と内輪軌道との接触面積を小さくできると共に、
この接触部近傍でこれら各玉の転動面と内輪軌道との隙
間を確保する事ができる。この結果、回転抵抗の低減を
図れると共に、上記各玉の転動面と内輪軌道との接触部
近傍で、上記異物が噛み込まれにくくなる。尚、上記曲
率半径が５３％未満の場合には、上記接触面積が大きく
なると共に、上記各玉の転動面と内輪軌道との隙間が確
保できなくなる。この結果、回転抵抗が増大すると共
に、上記異物が噛み込まれ易くなり、高速回転した場合
に振動や騒音が発生し易くなる。又、上記曲率半径が６
０％を越えた場合には、上記各玉の転動面と内輪軌道と
の接触面圧が増大し、これら転動面や内輪軌道に剥離等
の損傷が発生し易くなる。
【００１５】又、上記各玉を、ＪＩＳ（日本工業規格）
玉軸受用鋼球の３等級以上とすれば、これら各玉の寸法
にばらつきが殆どなくなる。この結果、これら各玉の接
触面積のばらつきに基づく回転抵抗の増加や、この回転
抵抗の不均一（トルク変動）に基づく振動、異音等の発
生を防止できる。
玉軸受用鋼球の３等級以上とすれば、これら各玉の寸法
にばらつきが殆どなくなる。この結果、これら各玉の接
触面積のばらつきに基づく回転抵抗の増加や、この回転
抵抗の不均一（トルク変動）に基づく振動、異音等の発
生を防止できる。
【００１６】
【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。本例のターボチャージャ用玉軸受２２
は、内周面に外輪軌道９を有し、軸受ハウジング６（図
５〜６参照）の内側に支持される外輪１０と、外周面に
内輪軌道１１ａを有し、タービン３とインペラ４とを接
続する回転軸２（図５〜６参照）の中間部に外嵌固定さ
れる内輪１２と、上記外輪軌道９と内輪軌道１１ａとの
間に転動自在に設けられた複数個の玉１３ａとを備え
る。又、これら各玉１３ａは、円環状の保持器１４に設
けた複数のポケット１５（図１は省略、図７参照）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、前述の図７に示
した従来構造と同様に、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。
例を示している。本例のターボチャージャ用玉軸受２２
は、内周面に外輪軌道９を有し、軸受ハウジング６（図
５〜６参照）の内側に支持される外輪１０と、外周面に
内輪軌道１１ａを有し、タービン３とインペラ４とを接
続する回転軸２（図５〜６参照）の中間部に外嵌固定さ
れる内輪１２と、上記外輪軌道９と内輪軌道１１ａとの
間に転動自在に設けられた複数個の玉１３ａとを備え
る。又、これら各玉１３ａは、円環状の保持器１４に設
けた複数のポケット１５（図１は省略、図７参照）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、前述の図７に示
した従来構造と同様に、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。
【００１７】特に、本発明のターボチャージャ用玉軸受
２２の場合には、上記各玉１３ａの直径ｄ13a を１．８
〜３．０mm、より好ましくは１．８〜２．５mmとしてい
る。又、上記内輪軌道１１ａの断面形状の曲率半径ｒ
11a を上記各玉１３ａの直径ｄ 13a の５３〜６０％とし
ている。更に、上記各玉１３ａを、ＪＩＳ（日本工業規
格）玉軸受用鋼球の３等級以上としている。
２２の場合には、上記各玉１３ａの直径ｄ13a を１．８
〜３．０mm、より好ましくは１．８〜２．５mmとしてい
る。又、上記内輪軌道１１ａの断面形状の曲率半径ｒ
11a を上記各玉１３ａの直径ｄ 13a の５３〜６０％とし
ている。更に、上記各玉１３ａを、ＪＩＳ（日本工業規
格）玉軸受用鋼球の３等級以上としている。
【００１８】上述の様に構成する本発明のターボチャー
ジャ用玉軸受の場合には、回転抵抗の低減（低トルク
化）を図れると共に、微小な粉塵や摩耗粉等の異物によ
る摩耗を生じにくくできる。即ち、玉軸受２２を構成す
る各玉１３ａの直径ｄ13a を１．８〜３．０mm、更に好
ましくは１．８〜２．５mmと小径に規制している為、こ
れら各玉１３ａの転動面と外輪軌道９及び内輪軌道１１
ａとの接触面積が小さくなり、回転抵抗の低減と共に、
上記異物を噛み込む面積の低減による摩耗防止を図れ
る。尚、上記直径ｄ13a が３．０mmを越えた場合には、
上記接触面積が大きくなり過ぎて、上記回転抵抗が増大
する。しかも、この接触面積が大きくなる分、上記異物
が噛み込まれ易くなり、数万乃至は十数万min-1 で高速
回転した場合に、振動や騒音が発生し易くなる。又、上
記直径ｄ13a が１．８mm未満の場合には、上記各玉１３
ａの直径が小さくなり過ぎて、これら各玉１３ａの転動
面と上記外輪軌道９及び内輪軌道１１ａとの接触面圧が
増大する。この結果、これら外輪軌道９や内輪軌道１１
ａに剥離等の損傷が発生し易くなる。
ジャ用玉軸受の場合には、回転抵抗の低減（低トルク
化）を図れると共に、微小な粉塵や摩耗粉等の異物によ
る摩耗を生じにくくできる。即ち、玉軸受２２を構成す
る各玉１３ａの直径ｄ13a を１．８〜３．０mm、更に好
ましくは１．８〜２．５mmと小径に規制している為、こ
れら各玉１３ａの転動面と外輪軌道９及び内輪軌道１１
ａとの接触面積が小さくなり、回転抵抗の低減と共に、
上記異物を噛み込む面積の低減による摩耗防止を図れ
る。尚、上記直径ｄ13a が３．０mmを越えた場合には、
上記接触面積が大きくなり過ぎて、上記回転抵抗が増大
する。しかも、この接触面積が大きくなる分、上記異物
が噛み込まれ易くなり、数万乃至は十数万min-1 で高速
回転した場合に、振動や騒音が発生し易くなる。又、上
記直径ｄ13a が１．８mm未満の場合には、上記各玉１３
ａの直径が小さくなり過ぎて、これら各玉１３ａの転動
面と上記外輪軌道９及び内輪軌道１１ａとの接触面圧が
増大する。この結果、これら外輪軌道９や内輪軌道１１
ａに剥離等の損傷が発生し易くなる。
【００１９】又、上記内輪軌道１１ａの断面形状の曲率
半径ｒ11a を、上記各玉１３ａの直径ｄ13a の５３〜６
０％にし、この曲率半径ｒ11a を上記各玉１３ａの直径
ｄ13 a に対して大きくすれば、これら各玉１３ａの転動
面と内輪軌道１１ａとの接触面積を小さくできると共
に、この接触部近傍でこれら各玉１３ａの転動面と内輪
軌道１１ａとの隙間を確保する事ができる。この結果、
回転抵抗の低減を図れると共に、上記各玉１３ａの転動
面と内輪軌道１１ａとの接触部近傍で、上記異物が噛み
込まれにくくなる。尚、上記曲率半径ｒ11a が５３％未
満の場合には、上記接触面積が大きくなると共に、上記
各玉１３ａの転動面と内輪軌道１１ａとの隙間が確保で
きなくなる。この結果、回転抵抗が増大すると共に、上
記異物が噛み込まれ易くなり、高速回転した場合に振動
や騒音が発生し易くなる。又、上記曲率半径ｒ11a が６
０％を越えた場合には、上記各玉１３ａの転動面と内輪
軌道１１ａとの接触面圧が増大し、これら転動面や内輪
軌道１１ａに剥離等の損傷が発生し易くなる。
半径ｒ11a を、上記各玉１３ａの直径ｄ13a の５３〜６
０％にし、この曲率半径ｒ11a を上記各玉１３ａの直径
ｄ13 a に対して大きくすれば、これら各玉１３ａの転動
面と内輪軌道１１ａとの接触面積を小さくできると共
に、この接触部近傍でこれら各玉１３ａの転動面と内輪
軌道１１ａとの隙間を確保する事ができる。この結果、
回転抵抗の低減を図れると共に、上記各玉１３ａの転動
面と内輪軌道１１ａとの接触部近傍で、上記異物が噛み
込まれにくくなる。尚、上記曲率半径ｒ11a が５３％未
満の場合には、上記接触面積が大きくなると共に、上記
各玉１３ａの転動面と内輪軌道１１ａとの隙間が確保で
きなくなる。この結果、回転抵抗が増大すると共に、上
記異物が噛み込まれ易くなり、高速回転した場合に振動
や騒音が発生し易くなる。又、上記曲率半径ｒ11a が６
０％を越えた場合には、上記各玉１３ａの転動面と内輪
軌道１１ａとの接触面圧が増大し、これら転動面や内輪
軌道１１ａに剥離等の損傷が発生し易くなる。
【００２０】又、上記各玉１３ａを、ＪＩＳ（日本工業
規格）玉軸受用鋼球の３等級以上とすれば、これら各玉
１３ａの寸法にばらつきが殆どなくなる。この結果、こ
れら各玉１３ａの接触面積のばらつきに基づく回転抵抗
の増加や、この回転抵抗の不均一（トルク変動）に基づ
く振動、異音等の発生を防止できる。
規格）玉軸受用鋼球の３等級以上とすれば、これら各玉
１３ａの寸法にばらつきが殆どなくなる。この結果、こ
れら各玉１３ａの接触面積のばらつきに基づく回転抵抗
の増加や、この回転抵抗の不均一（トルク変動）に基づ
く振動、異音等の発生を防止できる。
【００２１】
【実施例】次に、本発明の効果を確認する為に、本発明
者が行なった実験について説明する。この実験は、下記
の表１、２にそれぞれ示す諸元のターボチャージャ用玉
軸受を、前述の図５〜６に示したターボチャージャ２３
に組み込み、このターボチャージャ２３を図２に示す試
験装置２４を用いて運転し、この運転時の騒音を測定す
る事により行なった。尚、表１は、玉の直径が騒音に及
ぼす影響を調べる為のもので、それぞれの玉１３ａの直
径ｄ13a が異なる。又、表２は、内輪軌道の曲率半径が
騒音に及ぼす影響を調べる為のもので、それぞれの内輪
軌道１１ａの曲率半径ｒ11a が異なる。又、表１、２で
本発明品１〜５は、本発明のターボチャージャ用玉軸受
２２であり、同じく比較品１〜２は、本発明から外れる
ターボチャージャ用玉軸受である。
者が行なった実験について説明する。この実験は、下記
の表１、２にそれぞれ示す諸元のターボチャージャ用玉
軸受を、前述の図５〜６に示したターボチャージャ２３
に組み込み、このターボチャージャ２３を図２に示す試
験装置２４を用いて運転し、この運転時の騒音を測定す
る事により行なった。尚、表１は、玉の直径が騒音に及
ぼす影響を調べる為のもので、それぞれの玉１３ａの直
径ｄ13a が異なる。又、表２は、内輪軌道の曲率半径が
騒音に及ぼす影響を調べる為のもので、それぞれの内輪
軌道１１ａの曲率半径ｒ11a が異なる。又、表１、２で
本発明品１〜５は、本発明のターボチャージャ用玉軸受
２２であり、同じく比較品１〜２は、本発明から外れる
ターボチャージャ用玉軸受である。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【表２】
【００２４】又、図２に示した上記試験装置２４は、上
記ターボチャージャ２３に空気を送り込む駆動エアー供
給装置２５と、この空気をエンジンの排気とほぼ同様の
温度に加熱する為の駆動エアー高温化装置２６と、上記
ターボチャージャ２３に潤滑油を送り込む為の潤滑油供
給装置２７とから成る。このうちの駆動エアー供給装置
２５は、コンプレッサ２８と流量計２９と絞り弁３０と
から成り、このうちのコンプレッサ２８で加圧した圧縮
空気を、上記ターボチャージャ２３の排気流路１（図５
参照）に送り込む。尚、この排気流路１に送り込む圧縮
空気の量は、上記絞り弁３０により調節し、上記ターボ
チャージャ２３の回転軸２の回転速度を、所望の回転数
に調節する。又、上記駆動エアー高温化装置２６は、ヒ
ータ３１と電磁バルブ３２とから成り、このヒータ３１
により上記圧縮空気を、上記エンジンの排気とほぼ同等
の温度に加熱する。又、上記潤滑油供給装置２７は、ポ
ンプ３３と、ヒータ３４、３４と絞り弁３５とから成
り、上記ターボチャージャ２３に上記潤滑油を、このタ
ーボチャージャ２３を実際に自動車等に組み込んで使用
する際の油温、流量に調整し、送り込む。
記ターボチャージャ２３に空気を送り込む駆動エアー供
給装置２５と、この空気をエンジンの排気とほぼ同様の
温度に加熱する為の駆動エアー高温化装置２６と、上記
ターボチャージャ２３に潤滑油を送り込む為の潤滑油供
給装置２７とから成る。このうちの駆動エアー供給装置
２５は、コンプレッサ２８と流量計２９と絞り弁３０と
から成り、このうちのコンプレッサ２８で加圧した圧縮
空気を、上記ターボチャージャ２３の排気流路１（図５
参照）に送り込む。尚、この排気流路１に送り込む圧縮
空気の量は、上記絞り弁３０により調節し、上記ターボ
チャージャ２３の回転軸２の回転速度を、所望の回転数
に調節する。又、上記駆動エアー高温化装置２６は、ヒ
ータ３１と電磁バルブ３２とから成り、このヒータ３１
により上記圧縮空気を、上記エンジンの排気とほぼ同等
の温度に加熱する。又、上記潤滑油供給装置２７は、ポ
ンプ３３と、ヒータ３４、３４と絞り弁３５とから成
り、上記ターボチャージャ２３に上記潤滑油を、このタ
ーボチャージャ２３を実際に自動車等に組み込んで使用
する際の油温、流量に調整し、送り込む。
【００２５】そして、この様な試験装置２４により、上
記ターボチャージャ２３を、以下に示す条件で運転し、
このターボチャージャ２３の騒音を測定した。 回転数 ： ２０万min-1 （ｄｍＮ２４４万） 回転時間 ： ３０分 玉軸受温度 ： ２５０℃ 潤滑油のＳＡＥ粘度 ： １０Ｗ−３０ 潤滑油温度 ： １７０℃ 潤滑油供給量 ： ０．１５Ｌ／min
記ターボチャージャ２３を、以下に示す条件で運転し、
このターボチャージャ２３の騒音を測定した。 回転数 ： ２０万min-1 （ｄｍＮ２４４万） 回転時間 ： ３０分 玉軸受温度 ： ２５０℃ 潤滑油のＳＡＥ粘度 ： １０Ｗ−３０ 潤滑油温度 ： １７０℃ 潤滑油供給量 ： ０．１５Ｌ／min
【００２６】尚、上記回転数は、図５に示す様に、給気
流路５の一部でインペラ４に対向する部分に設けた、回
転速度検出用センサ３６により計測した値である。又、
上記ｄｍＮ値は、上記回転数Ｎ（min-1 ）とターボチャ
ージャ用玉軸受のピッチ円直径ｄｍ（mm）との積であ
る。又、上記玉軸受温度は、軸受ハウジング６の一部で
各玉軸受７、８を構成する外輪１０の各外周面に対向す
る部分に設けた温度センサ３７、３７により計測した値
の平均値である。又、上記潤滑油温度は、ケーシング１
８内に存在する給油通路３８の上流端開口に設けた、温
度センサ３９により計測した値である。又、上記潤滑油
には、粒径が７４〜１４７μｍ、ビッカース硬さ（Ｈ
Ｖ）が５４０の異物を混入して、実際に自動車等に組み
込んだ際の潤滑状況に近付けた。そして、上記ターボチ
ャージャ２３の近傍に設置した騒音計４０により、この
ターボチャージャ２３の運転時の音圧レベルを測定し
た。
流路５の一部でインペラ４に対向する部分に設けた、回
転速度検出用センサ３６により計測した値である。又、
上記ｄｍＮ値は、上記回転数Ｎ（min-1 ）とターボチャ
ージャ用玉軸受のピッチ円直径ｄｍ（mm）との積であ
る。又、上記玉軸受温度は、軸受ハウジング６の一部で
各玉軸受７、８を構成する外輪１０の各外周面に対向す
る部分に設けた温度センサ３７、３７により計測した値
の平均値である。又、上記潤滑油温度は、ケーシング１
８内に存在する給油通路３８の上流端開口に設けた、温
度センサ３９により計測した値である。又、上記潤滑油
には、粒径が７４〜１４７μｍ、ビッカース硬さ（Ｈ
Ｖ）が５４０の異物を混入して、実際に自動車等に組み
込んだ際の潤滑状況に近付けた。そして、上記ターボチ
ャージャ２３の近傍に設置した騒音計４０により、この
ターボチャージャ２３の運転時の音圧レベルを測定し
た。
【００２７】この様な運転条件で、上記表１に示した諸
元の各玉軸受の騒音を測定した実験結果を図３に、同じ
く表２に示した諸元の各玉軸受の騒音を測定した実験結
果を図４に、それぞれ示す。尚、図３〜４は、表１〜２
の本発明品２（内輪軌道曲率半径ｒ11a ＝５４％、玉径
ｄ13a ＝２．８mm）の音圧レベルを１とし、それとの比
例で示している。先ず、図３に示した実験結果から明ら
かな様に、玉の直径ｄ 13a が１．８〜３．０mmの範囲に
ある、本発明品１〜５（好ましくは、玉の直径ｄ13a が
１．８〜２．５mmの範囲にある、本発明品３〜５）は、
微小な粉塵や摩耗粉等の異物による摩耗が生じにくく、
低振動、低騒音化を図れる。又、図４に示した実験結果
から明らかな様に、玉の直径ｄ13a が２．０mmと２．８
mmとの両方の場合で、内輪軌道の曲率半径ｒ11a が５３
〜６０％の範囲にある、本発明品１〜５は、微小な粉塵
や摩耗粉等の異物による摩耗が生じにくく、低振動、低
騒音化を図れる。
元の各玉軸受の騒音を測定した実験結果を図３に、同じ
く表２に示した諸元の各玉軸受の騒音を測定した実験結
果を図４に、それぞれ示す。尚、図３〜４は、表１〜２
の本発明品２（内輪軌道曲率半径ｒ11a ＝５４％、玉径
ｄ13a ＝２．８mm）の音圧レベルを１とし、それとの比
例で示している。先ず、図３に示した実験結果から明ら
かな様に、玉の直径ｄ 13a が１．８〜３．０mmの範囲に
ある、本発明品１〜５（好ましくは、玉の直径ｄ13a が
１．８〜２．５mmの範囲にある、本発明品３〜５）は、
微小な粉塵や摩耗粉等の異物による摩耗が生じにくく、
低振動、低騒音化を図れる。又、図４に示した実験結果
から明らかな様に、玉の直径ｄ13a が２．０mmと２．８
mmとの両方の場合で、内輪軌道の曲率半径ｒ11a が５３
〜６０％の範囲にある、本発明品１〜５は、微小な粉塵
や摩耗粉等の異物による摩耗が生じにくく、低振動、低
騒音化を図れる。
【００２８】
【発明の効果】本発明は、以上に述べた通り構成し作用
する為、回転抵抗が低く（低トルクで）、しかも、低振
動、低騒音のターボチャージャ用玉軸受を提供でき、こ
の玉軸受を組み込んだターボチャージャの耐久性及び信
頼性を含む性能向上に寄与できる。
する為、回転抵抗が低く（低トルクで）、しかも、低振
動、低騒音のターボチャージャ用玉軸受を提供でき、こ
の玉軸受を組み込んだターボチャージャの耐久性及び信
頼性を含む性能向上に寄与できる。
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す部分断面図。
【図２】本発明の効果を確認する為の試験装置を示す
図。
図。
【図３】玉の直径が騒音に及ぼす影響を知る為に行なっ
た実験の結果を示すグラフ。
た実験の結果を示すグラフ。
【図４】内輪軌道の曲率半径が騒音に及ぼす影響を知る
為に行なった実験の結果を示すグラフ。
為に行なった実験の結果を示すグラフ。
【図５】ターボチャージャの全体構成を示す断面図。
【図６】図５のＡ部拡大図。
【図７】従来構造の１例を示す断面図。
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、１１ａ 内輪軌道 １２ 内輪 １３、１３ａ 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 ターボチャージャ ２４ 試験装置 ２５ 駆動エアー供給装置 ２６ 駆動エアー高温化装置 ２７ 潤滑油供給装置 ２８ コンプレッサ ２９ 流量計 ３０ 絞り弁 ３１ ヒータ ３２ 電磁バルブ ３３ ポンプ ３４ ヒータ ３５ 絞り弁 ３６ 回転速度検出センサ ３７ 温度センサ ３８ 給油通路 ３９ 温度センサ ４０ 騒音計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 豊 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 FA05 FA11 FA12 FA13 FA60 GB55 JA40 KA07 3J101 AA02 AA42 AA62 BA02 BA53 FA01 FA60 GA29
Claims (3)
- 【請求項１】 内周面に外輪軌道を有し、ハウジングの
内側に支持される外輪と、外周面に内輪軌道を有し、タ
ービンとインペラとを接続する回転軸に外嵌固定される
内輪と、上記外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設
けられた複数個の玉とを備えたターボチャージャ用玉軸
受に於いて、上記各玉の直径を１．８〜３．０mmとした
事を特徴とするターボチャージャ用玉軸受。 - 【請求項２】 内輪軌道の断面形状の曲率半径を、各玉
の直径の５３〜６０％とする、請求項１に記載したター
ボチャージャ用玉軸受。 - 【請求項３】 各玉を、ＪＩＳ玉軸受用鋼球の３等級以
上とする、請求項１〜２の何れかに記載したターボチャ
ージャ用玉軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000266760A JP2002081447A (ja) | 2000-09-04 | 2000-09-04 | ターボチャージャ用玉軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000266760A JP2002081447A (ja) | 2000-09-04 | 2000-09-04 | ターボチャージャ用玉軸受 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002081447A true JP2002081447A (ja) | 2002-03-22 |
| JP2002081447A5 JP2002081447A5 (ja) | 2005-11-10 |
Family
ID=18753797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000266760A Pending JP2002081447A (ja) | 2000-09-04 | 2000-09-04 | ターボチャージャ用玉軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002081447A (ja) |
-
2000
- 2000-09-04 JP JP2000266760A patent/JP2002081447A/ja active Pending
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