【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車用エンジン等に装着されるターボチャージャに組み込み、インペラとタービンとが接続された回転軸を軸受ハウジングに対して回転自在に支持する為のターボチャージャ用回転支持装置の改良に関するものである。
【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ー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、排気のエネルギーを、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万〜十数万ｍｉｎ−１（ｒ．ｐ．ｍ．）の速度で回転し、上記供給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４及び図５は、この様なターボチャージャ用回転支持装置の一例を示している。ターボチャージャ１００は、排気流路１を流通する排気により、回転軸２の一端（図４中、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、他端に固定したインペラ４に伝わり、該インペラ４が給気流路５内で回転する。
この結果、前記給気流路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。
【０００４】
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。
【０００５】
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１及び第２の玉軸受７，８により、回転自在に支持する回転支持装置を用いている。これら第１及び第２の玉軸受７，８は、それぞれ図６に示すように、内外輪１２，１０間に配置された複数個の玉１３をポケット１５内に回転自在に保持する外輪案内の保持器１４を備えたアンギュラ型玉軸受である。
【０００６】
これら第１及び第２の玉軸受７，８の構成は、基本的には同じであるが、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１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２の玉軸受８に比べて厳しくなる。
この為、上記第１の玉軸受７の潤滑を十分に行って、この第１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１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１の玉軸受７を中心に行う。
【０００７】
前記第１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とを備える。
これら玉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されている。図示の例の場合には、上記内輪１２が、片側の肩部をなくした所謂カウンタボアとされている。又、上記保持器１４の外周面が、上記外輪１０の内周面に近接対向させられる事により、この保持器１４の直径方向位置がこの外輪１０により規制される外輪案内とされている。
【０００８】
前記第１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２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。
【０００９】
また、上記第１及び第２の玉軸受７，８を構成する一対の外輪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１及び第２の玉軸受７，８には、背面組合せ（ＤＢ）型の接触角が付与された状態となる。
【００１０】
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２０から、上記第１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１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１の玉軸受７に向けて噴出した潤滑油は、この第１の玉軸受７の他、上記第２の玉軸受８も潤滑してから、排油口２１から排出される。
【００１１】
しかしながら、上述した様な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１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１の玉軸受７を構成する内輪１２の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該内輪１２の外周面に跳ね飛ばされて、上記第１の玉軸受７を潤滑する事なく、周囲に飛散してしまう。
【００１２】
この結果、各玉１３の転動面と、外輪軌道９及び内輪軌道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。
【００１３】
この様な不都合を解消する為に、例えば、高速で十分な潤滑油供給を行えない場合にも、十分な潤滑性を確保して耐久性向上を図るため、保持器を繊維強化ポリイミド樹脂製とし、バレル加工により表面に存在する角部に、微小曲面を形成すると共に内部に潤滑油を含浸させるものがある（例えば、特許文献１参照）。ところが、高温度及び高速の回転条件では、保持器に含浸させた潤滑油だけでは十分な潤滑が行えず、焼き付きや摩耗等の不具合を生じる可能性があった。
【００１４】
又、図６に示した玉軸受７の代わりに、図７に示すような玉軸受２２を使用したターボチャージャ用回転支持装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
上記玉軸受２２では、内輪１２の外周面で反射して保持器２３の内周面に付着した潤滑油が高速回転時の遠心力等で吹き飛ばされないように、該保持器２３のノズル２０側の端部に、径方向内方に突出する小径突部２５を全周にわたって設けると共に、該小径突部２５の中央側を円すい凹面状の傾斜面２６としている。
【００１５】
即ち、上述の如く保持器２３を改良した玉軸受２２では、内輪１２の外周面で反射して保持器２３の内周面に付着した潤滑油が、高速回転時の遠心力の作用で、小径突部２５の傾斜面２６に沿って回転半径の大きなポケット側に向かって進むようになる。
そこで、前記保持器２３の内周面に付着した潤滑油を、上記各玉１３が存在する部分（内部空間２８の部分）の潤滑に有効に働かせることができ、潤滑性能の向上によって、ターボチャージャの寿命の向上や、更なる高回転化による過給性能の向上等を達成することができる。
【００１６】
【特許文献１】
特開平１０−９６４２６号公報
【特許文献２】
特開２００２−５４４４９号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記保持器２３は、小径突部２５を設けたことによって形状が複雑になると共に、基本構造が図６に示した保持器１４と大きく異なるため、新たに専用の成形用金型等を準備する必要が生じ、製造コストの上昇を招くという問題がある。
また、前記内輪１２の外周面で反射して上記保持器２３の内周面に付着した潤滑油は、高速回転時の遠心力の作用で、小径突部２５の傾斜面２６を回転半径が大きなポケット１５側に向かって進むようになるが、遠心力によって保持器２３の周方向に向かう速度成分も大きくなるため、無駄な周回運動によって潤滑油が昇温し、潤滑油による冷却性能が十分に発揮できなくなる虞もあった。
【００１８】
従って、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、製造コストの上昇を抑えると共に、使用条件が厳しい玉軸受の潤滑性を向上させて、ターボチャージャの耐久性及び信頼性の向上を図ることができる良好なターボチャージャ用回転支持装置を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、一端にタービンが固定されると共に他端にインペラが固定された回転軸を、軸受ハウジングの内側に回転自在に支持する為、内外輪間に配置された複数個の玉をポケット内に転動自在に保持して外輪案内される円環状の保持器を備えた玉軸受を設け、該玉軸受の外部側方から内輪の外周面に向けて潤滑油を噴射供給するノズルを設けることにより、該玉軸受の潤滑を行う様に構成したターボチャージャ用回転支持装置において、
前記ノズルを設けた側の前記保持器の内周面に、該保持器の端面からポケットに連なる潤滑油誘導溝を各ポケット毎に設けたことを特徴とするターボチャージャ用回転支持装置により達成される。
【００２０】
上記構成のターボチャージャ用回転支持装置によれば、ノズルから噴射されて内輪の外周面で跳ね返った潤滑油の多くの部分は、各玉が存在する部分や保持器の内周面に設けられた潤滑油誘導溝に取り込まれる。即ち、保持器の回転によって該保持器の内周面に付着した潤滑油に作用する遠心力は、該潤滑油を保持器の周方向に移動させて、最寄りの潤滑油誘導溝に速やかに落とす。
【００２１】
そして、周方向と交差している前記潤滑油誘導溝内に保持された潤滑油は、界面張力及び遠心力によって周方向に周回したり、剥離して飛散することが防止され、保持器の各ポケットに供給される。このポケット内に保持された潤滑油は、前記各玉の転動面に付着し、各ポケットの内面並びに内外輪軌道との接触面を潤滑することができる。
【００２２】
従って、保持器の内周面に付着した潤滑油は、保持器内周面上に滞留することもなく、潤滑油が滞留によって無駄に昇温することが無いため、供給先である各玉が存在する部分の潤滑及び冷却に有効に働かせることができ、潤滑性能及び冷却性能の向上によって、ターボチャージャの寿命の向上や、更なる高回転化による過給性能の向上等を達成することもできる。
【００２３】
又、前記保持器は、基本的に従来と同構造の保持器に潤滑油誘導溝を追加工するだけで良く、新たに専用の成形用金型等を準備せずとも製造することができるので、製造コストの上昇を抑えることができる。
【００２４】
尚、好ましくは前記潤滑油誘導溝が、前記ポケットの中心を通り回転方向とは逆方向側に軸方向から角度θだけ傾いた直線に沿って形成されると共に、前記角度θが、０≦θ≦４５゜の範囲に設定される。
【００２５】
この場合、潤滑油を前記潤滑油誘導溝に取り込み易くすることができる。即ち、回転軸の回転時には内輪が一体回転し、内輪の回転に伴って、軸受内の玉が内輪の外周面上を転動しながら公転し、この玉の公転に伴って、保持器が内輪よりも遅い回転速度で内輪と同方向に回転する。
従って、ノズルから噴射されて内輪の外周面に吹き付けられた潤滑油の多くの部分は、保持器内周面に対して回転方向とは逆方向側に傾いた直線に沿って跳ね返るので、保持器内周面に対して回転方向とは逆方向側に傾いて形成された前記潤滑油誘導溝には潤滑油を取り込み易くすることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態に係るターボチャージャ用回転支持装置を詳細に説明する。
尚、本発明のターボチャージャ用回転支持装置は、一端にタービンが固定されると共に他端にインペラが固定された回転軸を回転自在に支持する為の玉軸受を改良したものであり、本発明が適用されるターボチャージャの構成及び上記改良点以外のターボチャージャ用回転支持装置の構成は、図４及び図５に示した従来構成と略同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態に係るターボチャージャ用回転支持装置を構成する玉軸受の部分断面図である。
図１に示した玉軸受３２は、図５に示したターボチャージャ用回転支持装置における玉軸受７に相当し、回転軸２のタービン３寄りの位置を回転自在に軸受ハウジング６に支承するものである。
【００２８】
前記玉軸受３２は、図１に示したように、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とを備える。
これら玉１３は、円環状の保持器３３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されている。図示の例の場合には、上記内輪１２が、片側の肩部をなくした所謂カウンタボアとされている。又、上記保持器３３の外周面が、上記外輪１０の内周面に近接対向させられる事により、この保持器３３の直径方向位置がこの外輪１０により規制される外輪案内とされている。
【００２９】
そして、前記軸受ハウジング６内で外輪１０を押さえる押圧環１７に、玉軸受３２に潤滑油を供給するノズル２０が装備される点も従来と共通である。
前記ノズル２０は、図１に矢印αに示すように、内輪１２の外周面に向けて所定の角度で潤滑油を噴射供給する。そして、内輪１２の外周面で跳ね返った潤滑油が、矢印βで示すように、保持器３３の内周面に付着する。
【００３０】
前記保持器３３は、板厚が一定の円筒状の周壁に玉１３を収容するポケット１５を貫通形成した金属製或いは耐熱合成樹脂製のもみ抜き型であり、その内周面には、図２に示すように、各ポケット１５毎に潤滑油誘導溝３５が形成されている。
前記潤滑油誘導溝３５は、前記ノズル２０を設けた側の端面から玉１３を保持するポケット１５の内面に連なる直線状に形成されており、その横断面形状は例えば半円形又は矩形である。
【００３１】
即ち、上記玉軸受３２を組み込んだ本実施形態のターボチャージャ用回転支持装置によれば、ノズル２０から噴射されて内輪１２の外周面で跳ね返った潤滑油の多くの部分は、各玉１３が存在する部分や保持器３３の内周面に設けられた潤滑油誘導溝３５に取り込まれる。即ち、保持器３３の回転によって該保持器３３の内周面に付着した潤滑油に作用する遠心力は、該潤滑油を保持器３３の周方向に移動させて、最寄りの潤滑油誘導溝３５に速やかに落とす。
【００３２】
そして、周方向と交差している前記潤滑油誘導溝３５内に保持された潤滑油は、界面張力及び遠心力によって周方向に周回したり、剥離して飛散することが防止され、保持器３３の各ポケット１５に供給される。このポケット１５内に保持された潤滑油は、前記各玉１３の転動面に付着し、各ポケット１５の内面並びに内外輪軌道９，１１との接触面を潤滑することができる。
【００３３】
従って、保持器３３の内周面に付着した潤滑油は、保持器内周面上に滞留することもなく、潤滑油が滞留によって無駄に昇温することが無いため、供給先である各玉１３が存在する部分（内部空間３６の部分）の潤滑及び冷却に有効に働かせることができ、潤滑性能及び冷却性能の向上によって、ターボチャージャの寿命の向上や、更なる高回転化による過給性能の向上等を達成することもできる。
【００３４】
更に、前記保持器３３は、基本的に従来の保持器１４と同構造の保持器に潤滑油誘導溝３５を追加工するだけで良く、新たに専用の成形用金型等を準備せずとも製造することができるので、製造コストの上昇を抑えることができる。
【００３５】
又、潤滑油誘導溝３５が、図３に示したように、前記ポケット１５の中心を通り回転方向とは逆方向側に軸方向から角度θだけ傾いた直線３９に沿って形成されると共に、前記角度θが、０≦θ≦４５゜の範囲に設定されることにより、ノズル２０から噴射された潤滑油を該潤滑油誘導溝３５に取り込み易くすることができる。
【００３６】
即ち、回転軸２の回転時には内輪１２が一体回転し、内輪１２の回転に伴って、軸受内の玉１３が内輪１２の内輪軌道１１上を転動しながら公転し、この玉１３の公転に伴って、保持器３３が内輪１２よりも遅い回転速度で内輪１２と同方向に回転する。
【００３７】
そこで、前記ノズル２０から噴射されて内輪１２の外周面に吹き付けられた潤滑油の多くの部分は、保持器内周面に対して回転方向とは逆方向側に傾いた直線３９に沿って跳ね返るので、該直線３９に沿って形成された前記潤滑油誘導溝３５には潤滑油を取り込み易くすることができ、内部空間３６の潤滑及び冷却を更に向上させることができる。
【００３８】
尚、本発明のターボチャージャ用回転支持装置における回転軸、玉軸受、保持器及び潤滑油誘導溝等の構成は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の形態を採りうることは云うまでもない。
【００３９】
【発明の効果】
上述したように、本発明のターボチャージャ用回転支持装置によれば、ノズルから噴射されて内輪の外周面で跳ね返った潤滑油の多くの部分は、各玉が存在する部分や保持器の内周面に設けられた潤滑油誘導溝に取り込まれる。即ち、保持器の回転によって該保持器の内周面に付着した潤滑油に作用する遠心力は、該潤滑油を保持器の周方向に移動させて、最寄りの潤滑油誘導溝に速やかに落とす。
【００４０】
そして、周方向と交差している前記潤滑油誘導溝内に保持された潤滑油は、界面張力及び遠心力によって周方向に周回したり、剥離して飛散することが防止され、保持器の各ポケットに供給される。このポケット内に保持された潤滑油は、前記各玉の転動面に付着し、各ポケットの内面並びに内外輪軌道との接触面を潤滑することができる。
【００４１】
従って、保持器の内周面に付着した潤滑油は、保持器内周面上に滞留することもなく、潤滑油が滞留によって無駄に昇温することが無いため、供給先である各玉が存在する部分の潤滑及び冷却に有効に働かせることができ、潤滑性能及び冷却性能の向上によって、ターボチャージャの寿命の向上や、更なる高回転化による過給性能の向上等を達成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るターボチャージャ用回転支持装置を構成する玉軸受の部分断面図である。
【図２】図１に示した保持器内周面の展開図である。
【図３】図２に示した潤滑油誘導溝の他の実施形態を示す保持器内周面の展開図である。
【図４】ターボチャージャの全体構成を示す縦断面図である。
【図５】図４のＡ部拡大図である。
【図６】図５に示したターボチャージャ用回転支持装置に使用されている玉軸受の拡大断面図である。
【図７】従来の別のターボチャージャ用回転支持装置に使用されている玉軸受の部分断面図である。
【符号の説明】
２ 回転軸
３ タービン
４ インペラ
１０ 外輪
１２ 内輪
１３ 玉
２０ ノズル
３２ 玉軸受
３３ 保持器
３５ 潤滑油誘導溝
３６ 内部空間
１００ ターボチャージャ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a rotation support device for a turbocharger incorporated in a turbocharger mounted on, for example, an automobile engine or the like, for rotatably supporting a rotation shaft connected to an impeller and a turbine with respect to a bearing housing. Things.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In order to increase the output of an engine without changing the displacement, a turbocharger that compresses air sent to the engine by the energy of the exhaust is widely used. This turbocharger recovers the energy of exhaust gas by a turbine provided in the middle of the exhaust passage, and rotates an impeller of a compressor provided in the middle of the air supply passage by a rotating shaft fixed to an end of the turbine. The impeller rotates at a speed of tens of thousands to several hundred thousand min -1 (rpm) with the operation of the engine, and compresses the air sent to the engine through the supply passage.
[0003]
4 and 5 show an example of such a turbocharger rotation support device. The turbocharger 100 rotates the turbine 3 fixed to one end (the right end in FIG. 4) of the rotating shaft 2 by the exhaust gas flowing through the exhaust passage 1. The rotation of the rotating shaft 2 is transmitted to the impeller 4 fixed to the other end, and the impeller 4 rotates in the air supply flow path 5.
As a result, the air sucked from the upstream end opening of the air supply passage 5 is compressed and sent into the cylinder chamber of the engine together with fuel such as gasoline or light oil.
[0004]
The rotating shaft 2 of such a turbocharger rotates at a high speed of several tens of thousands to several hundred thousand min -1 (rpm), and its rotational speed frequently changes according to the operating condition of the engine. I do.
Therefore, it is necessary to support the rotating shaft 2 with a small rotation resistance with respect to the bearing housing 6, and to sufficiently consider the lubrication of the rotation supporting portion.
[0005]
For this purpose, conventionally, a rotation support device that rotatably supports the rotating shaft 2 by first and second ball bearings 7 and 8 inside the bearing housing 6 is used. These first and second ball bearings 7 and 8 have outer ring guides for rotatably holding a plurality of balls 13 disposed between the inner and outer rings 12 and 10 in a pocket 15 as shown in FIG. This is an angular ball bearing provided with a retainer 14.
[0006]
The configuration of the first and second ball bearings 7 and 8 is basically the same, but is close to the exhaust passage 1 through which high-temperature exhaust flows, and lubrication of the first ball bearing 7 with a remarkable temperature rise. The condition is closer to the air supply passage 5 through which low-temperature air flows, and is more severe than that of the second ball bearing 8 whose temperature rise is not so remarkable.
For this reason, the first ball bearing 7 is sufficiently lubricated to prevent the first ball bearing 7 from being damaged such as seizure. The present invention aims to improve the lubrication performance of the first ball bearing 7 as described above. Therefore, the following description will focus on the first ball bearing 7.
[0007]
The first ball bearing 7 includes an outer race 10 having an outer raceway 9 on an inner peripheral surface, an inner race 12 having an inner raceway 11 on an outer peripheral surface, and rolling between the outer raceway 9 and the inner raceway 11. And a plurality of balls 13 provided.
Each of the balls 13 is held in a plurality of pockets 15 provided in an annular holder 14 so as to be able to roll one by one. In the illustrated example, the inner race 12 is a so-called counterbore without one shoulder. The outer peripheral surface of the retainer 14 is made to face the inner peripheral surface of the outer ring 10 so as to be close to the inner peripheral surface of the outer ring 10, so that the outer ring guide restricts the diametrical position of the retainer 14 by the outer ring 10.
[0008]
The first ball bearing 7 is configured such that the outer ring 10 is internally fitted to one end of the bearing housing 6, and the inner ring 12 is externally fitted and fixed to one end of the rotary shaft 2, so that One end is rotatably supported by the bearing housing 6. As described above, in the second ball bearing 8 having the same configuration, the outer ring 10 is fitted inside the other end of the bearing housing 6, and the inner ring 12 is fitted to the other end of the rotary shaft 2. The other end of the rotating shaft 2 is rotatably supported on the bearing housing 6 by being fitted and fixed.
[0009]
Further, a pair of outer races 10, 10 constituting the first and second ball bearings 7, 8 are provided with elasticity in a direction away from each other by a compression spring 16. That is, the pressing rings 17, 17 abut against the end faces of the outer rings 10, 10 facing each other, and the compression spring 16 is sandwiched between the pressing rings 17, 17. Therefore, the first and second ball bearings 7 and 8 are in a state where a back-to-back (DB) type contact angle is provided.
[0010]
Further, an oil supply passage is provided in a casing 18 containing the bearing housing 6 so that the ball bearings 7 and 8 can be lubricated freely. During operation of the engine equipped with the turbocharger, the lubricating oil passes through a clearance space between the inner peripheral surface of the casing 18 and the outer peripheral surface of the bearing housing 6 after foreign substances are removed by the filter 19, and From the nozzle hole 20 provided in the pressing ring 17 adjacent to the outer ring 10, the first ball bearing is squirted obliquely outward from the radial direction toward the outer peripheral surface of the inner ring 12 constituting the first ball bearing 7. 7 is lubricated (oil jet lubrication).
The lubricating oil that has been ejected toward the first ball bearing 7 in this way lubricates not only the first ball bearing 7 but also the second ball bearing 8, and then is discharged from the oil discharge port 21. .
[0011]
However, in the case of the turbocharger rotation support device as described above, the lubricating oil ejected from the nozzle hole 20 cannot always be used effectively for lubrication of the first ball bearing 7. That is, in the case of the above-described conventional structure, most of the lubricating oil that has been jetted from the nozzle hole 20 toward the outer peripheral surface of the inner ring 12 constituting the first ball bearing 7 is rotating at a high speed. The first ball bearing 7 is scattered around without being lubricated to the outer peripheral surface of the inner ring 12 without lubricating the first ball bearing 7.
[0012]
As a result, there is a possibility that the lubricating oil existing in the rolling contact portion or the sliding contact portion between the rolling surface of each ball 13 and the inner surfaces of the outer raceway 9, the inner raceway 11, and each pocket 15 may be insufficient. If it is insufficient, wear of each part such as the inner surface of each pocket 15 becomes remarkable, and not only does the durability of the rotary support device for turbocharger deteriorate, but in extreme cases, damage such as seizure occurs. I do.
[0013]
In order to eliminate such inconveniences, for example, when sufficient lubricating oil cannot be supplied at high speed, the retainer is made of fiber-reinforced polyimide resin to secure sufficient lubrication and improve durability. In addition, there is one in which a fine curved surface is formed at a corner portion existing on the surface by barrel processing and a lubricating oil is impregnated inside (for example, see Patent Document 1). However, under high-temperature and high-speed rotation conditions, lubricating oil impregnated in the cage alone cannot provide sufficient lubrication, which may cause problems such as seizure and wear.
[0014]
Further, instead of the ball bearing 7 shown in FIG. 6, a rotary support device for a turbocharger using a ball bearing 22 as shown in FIG. 7 has been proposed (for example, see Patent Document 2).
In the ball bearing 22, the lubricating oil reflected on the outer peripheral surface of the inner ring 12 and adhered to the inner peripheral surface of the cage 23 is prevented from being blown off by the centrifugal force or the like during high-speed rotation. At the end, a small-diameter projection 25 projecting radially inward is provided over the entire circumference, and the central side of the small-diameter projection 25 is formed as a conical concave inclined surface 26.
[0015]
That is, in the ball bearing 22 in which the retainer 23 is improved as described above, the lubricating oil reflected on the outer peripheral surface of the inner ring 12 and adhered to the inner peripheral surface of the retainer 23 has a small diameter due to the effect of centrifugal force during high-speed rotation. Along the inclined surface 26 of the protruding portion 25, the protruding portion 25 moves toward the pocket side having a large turning radius.
Therefore, the lubricating oil adhering to the inner peripheral surface of the cage 23 can be effectively used for lubricating the portion where the balls 13 exist (the portion of the internal space 28), and the improvement of the lubricating performance allows the turbocharger to be improved. , The supercharging performance can be improved by further increasing the rotation speed, and the like.
[0016]
[Patent Document 1]
JP-A-10-96426 [Patent Document 2]
JP-A-2002-54449
[Problems to be solved by the invention]
However, since the retainer 23 has a complicated shape due to the provision of the small-diameter protrusion 25 and has a fundamental structure that is significantly different from that of the retainer 14 shown in FIG. 6, a dedicated molding die or the like is newly required. There is a problem that the necessity of preparation is required, which causes an increase in manufacturing cost.
Further, the lubricating oil reflected on the outer peripheral surface of the inner ring 12 and adhered to the inner peripheral surface of the cage 23 acts on the inclined surface 26 of the small-diameter projection 25 with a large radius of rotation by the action of centrifugal force during high-speed rotation. Although it proceeds toward the pocket 15, the speed component in the circumferential direction of the retainer 23 increases due to the centrifugal force, so that the temperature of the lubricating oil is increased by useless orbital motion, and the cooling performance by the lubricating oil is sufficiently increased. There was also a possibility that it would not be possible to demonstrate.
[0018]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems, suppress an increase in manufacturing cost, improve lubrication of a ball bearing having severe use conditions, and improve durability and reliability of a turbocharger. It is an object of the present invention to provide a good turbocharger rotation supporting device.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to provide a rotary shaft having a turbine fixed to one end and an impeller fixed to the other end, and a plurality of balls arranged between inner and outer rings to rotatably support a rotating shaft inside a bearing housing. A ball bearing having an annular retainer that is rotatably held in a pocket and guided by an outer ring is provided, and a nozzle that supplies lubricant oil from an outer side of the ball bearing toward an outer peripheral surface of the inner ring is provided. By providing, in the rotation support device for a turbocharger configured to lubricate the ball bearing,
This is achieved by a rotary support device for a turbocharger, wherein a lubricating oil guide groove continuous from an end surface of the retainer to a pocket is provided for each pocket on an inner peripheral surface of the retainer on a side where the nozzle is provided. You.
[0020]
According to the turbocharger rotation support device having the above-described configuration, most of the lubricating oil injected from the nozzle and bounced off on the outer peripheral surface of the inner ring is provided on the portion where each ball exists or on the inner peripheral surface of the retainer. It is taken into the lubricating oil guide groove. That is, the centrifugal force acting on the lubricating oil attached to the inner peripheral surface of the retainer due to the rotation of the retainer moves the lubricating oil in the circumferential direction of the retainer and quickly drops into the nearest lubricating oil guide groove. .
[0021]
And the lubricating oil held in the lubricating oil guide groove intersecting with the circumferential direction is prevented from circling in the circumferential direction due to interfacial tension and centrifugal force, or from being separated and scattered, and Supplied in pocket. The lubricating oil held in the pocket adheres to the rolling surface of each ball, and can lubricate the inner surface of each pocket and the contact surface with the inner and outer raceways.
[0022]
Therefore, the lubricating oil adhering to the inner peripheral surface of the retainer does not stay on the inner peripheral surface of the retainer, and since the lubricating oil does not needlessly rise in temperature due to the retention, each ball as the supply destination is It can effectively work for lubrication and cooling of existing parts, and by improving lubrication and cooling performance, it is also possible to achieve an improvement in the life of the turbocharger and an improvement in supercharging performance by further increasing the rotation speed. .
[0023]
In addition, the cage can be manufactured by simply adding a lubricating oil guiding groove to a cage having basically the same structure as the conventional one, and can be manufactured without preparing a new dedicated molding die or the like. In addition, an increase in manufacturing cost can be suppressed.
[0024]
Preferably, the lubricating oil guide groove is formed along a straight line passing through the center of the pocket and in a direction opposite to the rotation direction and inclined by an angle θ from an axial direction, and the angle θ is 0 ≦ θ. ≤45 ° is set.
[0025]
In this case, the lubricating oil can be easily taken into the lubricating oil guide groove. That is, when the rotating shaft rotates, the inner ring rotates integrally, and as the inner ring rotates, the ball in the bearing revolves while rolling on the outer peripheral surface of the inner ring. It rotates in the same direction as the inner ring at a lower rotation speed.
Therefore, most of the lubricating oil sprayed from the nozzle and sprayed on the outer peripheral surface of the inner race rebounds along a straight line inclined in the direction opposite to the rotation direction with respect to the inner peripheral surface of the retainer. Lubricating oil can be easily taken into the lubricating oil guide groove formed to be inclined in the direction opposite to the rotation direction with respect to the inner peripheral surface.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a rotation support device for a turbocharger according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
The rotary support device for a turbocharger according to the present invention is an improved ball bearing for rotatably supporting a rotary shaft having a turbine fixed at one end and an impeller fixed at the other end. Since the configuration of the turbocharger to which is applied and the configuration of the rotary support device for the turbocharger other than the above-described improvements are substantially the same as the conventional configuration shown in FIGS. 4 and 5, detailed description will be omitted.
[0027]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a ball bearing constituting a rotation supporting device for a turbocharger according to an embodiment of the present invention.
The ball bearing 32 shown in FIG. 1 corresponds to the ball bearing 7 in the rotary support device for a turbocharger shown in FIG. 5, and rotatably supports the position of the rotating shaft 2 near the turbine 3 on the bearing housing 6. is there.
[0028]
As shown in FIG. 1, the ball bearing 32 includes an outer race 10 having an outer race 9 on an inner peripheral surface, an inner race 12 having an inner race 11 on an outer peripheral surface, and a space between the outer race 9 and the inner race 11. And a plurality of balls 13 provided so as to freely roll.
Each of these balls 13 is held in a plurality of pockets 15 provided in an annular holder 33 so as to be able to roll one by one. In the illustrated example, the inner race 12 is a so-called counterbore without one shoulder. The outer peripheral surface of the retainer 33 is made to face the inner peripheral surface of the outer ring 10 so as to be an outer ring guide in which the diametrical position of the retainer 33 is regulated by the outer ring 10.
[0029]
In addition, the pressing ring 17 for holding the outer ring 10 in the bearing housing 6 is provided with a nozzle 20 for supplying the lubricating oil to the ball bearing 32 in the same manner as the related art.
The nozzle 20 injects and supplies the lubricating oil at a predetermined angle toward the outer peripheral surface of the inner ring 12 as shown by an arrow α in FIG. Then, the lubricating oil that has bounced off the outer peripheral surface of the inner ring 12 adheres to the inner peripheral surface of the retainer 33 as indicated by an arrow β.
[0030]
The retainer 33 is a metal or heat-resistant synthetic resin punched through a pocket 15 for accommodating the ball 13 on a cylindrical peripheral wall having a constant plate thickness. As shown in FIG. 3, a lubricating oil guide groove 35 is formed for each pocket 15.
The lubricating oil guide groove 35 is formed in a straight line extending from the end surface on the side where the nozzle 20 is provided to the inner surface of the pocket 15 holding the ball 13, and has a semicircular or rectangular cross section, for example.
[0031]
That is, according to the turbocharger rotary support device of the present embodiment incorporating the ball bearing 32, most of the lubricating oil injected from the nozzle 20 and rebounding on the outer peripheral surface of the inner ring 12 has the respective balls 13. To the lubricating oil guide groove 35 provided on the inner peripheral surface of the retainer 33 or the portion to be lubricated. That is, the centrifugal force acting on the lubricating oil attached to the inner peripheral surface of the retainer 33 due to the rotation of the retainer 33 causes the lubricating oil to move in the circumferential direction of the retainer 33, and the nearest lubricating oil guide groove 35 Drop quickly.
[0032]
The lubricating oil held in the lubricating oil guide groove 35 intersecting with the circumferential direction is prevented from circling in the circumferential direction due to interfacial tension and centrifugal force, or from being separated and scattered. Is supplied to each pocket 15. The lubricating oil held in the pockets 15 adheres to the rolling surface of each ball 13 and can lubricate the inner surface of each pocket 15 and the contact surfaces with the inner and outer raceways 9 and 11.
[0033]
Therefore, the lubricating oil adhering to the inner peripheral surface of the retainer 33 does not stay on the inner peripheral surface of the retainer, and the lubricating oil does not needlessly rise in temperature due to the accumulation, so that each of the balls to which the lubricating oil is supplied is supplied. 13 can effectively work for lubrication and cooling of the portion where the 13 is present (the portion of the internal space 36), and by improving the lubrication and cooling performance, the life of the turbocharger can be improved, and the supercharging performance by further increasing the rotation speed can be improved. Can also be improved.
[0034]
Further, the retainer 33 basically requires only additional processing of the lubricating oil guide groove 35 to the retainer having the same structure as the conventional retainer 14 without the need to newly prepare a dedicated molding die or the like. Since it can be manufactured, an increase in manufacturing cost can be suppressed.
[0035]
Further, as shown in FIG. 3, the lubricating oil guide groove 35 is formed along a straight line 39 passing through the center of the pocket 15 and inclining by an angle θ from the axial direction in a direction opposite to the rotational direction, and By setting the angle θ in the range of 0 ≦ θ ≦ 45 °, the lubricating oil injected from the nozzle 20 can be easily taken into the lubricating oil guide groove 35.
[0036]
That is, when the rotating shaft 2 rotates, the inner ring 12 rotates integrally. With the rotation of the inner ring 12, the ball 13 in the bearing revolves while rolling on the inner ring raceway 11 of the inner ring 12. Accordingly, the retainer 33 rotates in the same direction as the inner ring 12 at a rotation speed lower than that of the inner ring 12.
[0037]
Therefore, a large part of the lubricating oil injected from the nozzle 20 and sprayed on the outer peripheral surface of the inner ring 12 rebounds along a straight line 39 inclined in a direction opposite to the rotation direction with respect to the inner peripheral surface of the cage. Therefore, the lubricating oil can be easily taken into the lubricating oil guide groove 35 formed along the straight line 39, and the lubrication and cooling of the internal space 36 can be further improved.
[0038]
The configurations of the rotary shaft, the ball bearings, the cage, the lubricating oil guide groove, and the like in the rotary support device for a turbocharger of the present invention are not limited to the configurations of the above-described embodiment, but are based on the gist of the present invention. It goes without saying that it can take various forms.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the rotary support device for a turbocharger of the present invention, most of the lubricating oil injected from the nozzle and rebounding on the outer peripheral surface of the inner ring is formed in a portion where each ball is present and an inner peripheral portion of the retainer. It is taken into the lubricating oil guide groove provided on the surface. That is, the centrifugal force acting on the lubricating oil attached to the inner peripheral surface of the retainer due to the rotation of the retainer moves the lubricating oil in the circumferential direction of the retainer and quickly drops into the nearest lubricating oil guide groove. .
[0040]
And the lubricating oil held in the lubricating oil guide groove intersecting with the circumferential direction is prevented from circling in the circumferential direction due to interfacial tension and centrifugal force, or from being separated and scattered, and Supplied in pocket. The lubricating oil held in the pocket adheres to the rolling surface of each ball, and can lubricate the inner surface of each pocket and the contact surface with the inner and outer raceways.
[0041]
Therefore, the lubricating oil adhering to the inner peripheral surface of the retainer does not stay on the inner peripheral surface of the retainer, and since the lubricating oil does not needlessly rise in temperature due to the retention, each ball as the supply destination is It can effectively work for lubrication and cooling of existing parts, and by improving lubrication and cooling performance, it is also possible to achieve an improvement in the life of the turbocharger and an improvement in supercharging performance by further increasing the rotation speed. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial sectional view of a ball bearing constituting a rotation support device for a turbocharger according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a developed view of an inner peripheral surface of the cage shown in FIG.
FIG. 3 is a developed view of an inner circumferential surface of a retainer showing another embodiment of the lubricating oil guide groove shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing the entire configuration of the turbocharger.
FIG. 5 is an enlarged view of a portion A in FIG. 4;
6 is an enlarged sectional view of a ball bearing used in the turbocharger rotation support device shown in FIG. 5;
FIG. 7 is a partial sectional view of a ball bearing used in another conventional turbocharger rotation support device.
[Explanation of symbols]
2 Rotary shaft 3 Turbine 4 Impeller 10 Outer ring 12 Inner ring 13 Ball 20 Nozzle 32 Ball bearing 33 Cage 35 Lubricant guide groove 36 Internal space 100 Turbocharger
