JP2006029221A

JP2006029221A - 過給器

Info

Publication number: JP2006029221A
Application number: JP2004209663A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Sumihara; 秀年隅原
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2004-07-16
Filing date: 2004-07-16
Publication date: 2006-02-02

Abstract

【課題】軸受にクリープが発生しにくくて、かつ、軸受の内部すきまの変化が小さくて軸受の支持性能を向上できる過給器を提供すること。
【解決手段】ハウジング１の内周面と、タービン軸２の外周面との間に、タービン軸２におけるタービンホイール３の近傍部分からコンプレッサホイール５の近傍部分までを支持するように、復列アンギュラ玉軸受６を収縮嵌めする。上記ハウジング１および復列アンギュラ玉軸受６の外輪７の夫々に、略径方向に延びるピン挿入用穴１１およびピン挿入用穴２０を形成し、このピン挿入用穴１１,２０に、止めピン９を挿通する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ターボチャージャ等の過給器に関する。

従来、過給器としては、特開平１０−２４６２３５号公報（特許文献１）に記載されたターボチャージャがある。

このターボチャージャは、ハウジングと、回転軸と、この回転軸の一端部に固定されたポンプ羽根車と、上記回転軸の他端部に固定されたタービン羽根車と、上記二つの羽根車の間かつ上記回転軸の外周面の両端部に配置された二つの単列の玉軸受とを備える。

上記各玉軸受は、セラミック製の内輪と、上記ハウジングに嵌合固定された鋼製の外輪と、鋼製の玉とを有する。

上記内輪は、外周面に軌道溝を有しており、内周面が上記回転軸に嵌合固定されている。一方、上記外輪は、内周面に軌道溝を有しており、外周面が上記ハウジングに嵌合固定されている。また、上記玉は、上記外輪の軌道溝と上記内輪の軌道溝との間に、保持器によって保持された状態で、周方向に一定の間隔を隔てて複数配置されている。

上記従来のターボチャージャは、セラミックス製の内輪を採用することで、セラミックス製の内輪で、回転軸の熱を遮断して、回転軸の熱が、玉軸受の内部に伝達しにくいようにしている。そして、玉軸受内部の温度上昇を抑制して、玉軸受の焼付を防止するようにしている。

しかしながら、上記従来のターボチャージャでは、回転軸の両端部に圧入されている各玉軸受の内輪が遠心力によって変形し易くて、内輪内径が膨張して内輪と回転軸の間にクリープが発生し易いという問題がある。

また、上記従来のターボチャージャでは、上記玉軸受のラジアル隙間が温度域の変動によって大きく変動して、玉軸受が所定の支持性能を発揮するのが難しいという問題がある。
特開１０−２４６２３５号公報

そこで、本発明の課題は、軸受にクリープが発生しにくくて、かつ、軸受の内部すきまの変化が小さくて軸受の支持性能を向上できる過給器を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の過給器は、
ハウジングと、
上記ハウジング内に挿通された回転軸と、
上記回転軸の少なくとも一方の端部に固定された羽根車と、
上記回転軸の外周に嵌合されると共に、外周面に２列のアンギュラ型の軌道溝を有する内輪と、
上記ハウジングの内周側に配置されると共に、内周面に上記内輪の軌道溝に対向する２列のアンギュラ型の軌道溝を有する外輪と、
上記互いに対向する軌道溝の間に配置された玉と
を備えることを特徴としている。

本発明によれば、上記内輪が、２列の軌道溝を有しているので、上記内輪の軸方向の寸法を、上記回転軸の両端部以外の部分の寸法と略同じ寸法にすると共に、軌道溝を、内輪の軸方向の両端部に形成することができる。したがって、内輪の内周面の表面積を従来の玉軸受よりも格段に大きくすることができると共に、内輪の両端部で荷重を支持できるので、遠心力や熱に起因する内輪の変形を格段に抑制できて、内輪と回転軸の間にクリープが発生することを防止できると共に、軸受の内部すきまの変化を抑制できて、軸受の支持性能を向上できる。

また、一実施形態の過給器は、上記ハウジングは、略径方向に延びるピン挿入用穴を有すると共に、上記外輪は、上記ピン挿入用穴の延長上に、略径方向に延びるピン挿入用穴を有し、止めピンが、上記ハウジングの上記ピン挿入用穴および上記外輪の上記ピン挿入用穴に挿入されて、上記外輪が、軸方向に移動不可になっている。

上記実施形態によれば、止めピンが、上記ハウジングの上記ピン挿入用穴および上記外輪の上記ピン挿入用穴に挿入されることによって、上記外輪が、軸方向に移動不可になっているので、外輪の軸方向の端面が、超高速で回転している上記羽根車と接触することを確実に防止できる。したがって、上記外輪の端面が上記羽根車との接触によって発熱して高温になることを防止できて、上記外輪の寿命が短くなることを防止できる。

また、一実施形態の過給器は、上記ハウジングと上記外輪との間には、上記ハウジングの上記ピン挿入用穴に連通する空間が存在しており、上記外輪は、上記空間と上記内輪側とを連通する給油用貫通穴を有し、上記止めピンには、上記空間に連通するオイル通路が形成されている。

上記実施形態によれば、上記止めピンが、上記空間に連通するオイル通路を有すると共に、上記外輪が、上記空間に開口する給油用貫通穴を有しているので、上記ハウジングの外方から容易に軸受内部に潤滑油を供給できる。

また、上記実施形態によれば、上記止めピンが、上記空間に連通するオイル通路を有しているので、上記空間を介して上記ハウジングと上記外輪との間に、油膜（オイルフィルムダンパー）を形成できる。したがって、この油膜で振動を効果的に減衰させることができる。

また、この発明の過給器は、
ハウジングと
上記ハウジング内に挿通されていると共に、外周面に２列のアンギュラ型の軌道溝を有する回転軸と、
上記回転軸の少なくとも一方の端部に固定された羽根車と、
上記ハウジングの内周側に配置されると共に、内周面に上記回転軸の軌道溝に対向する２列のアンギュラ型の軌道溝を有する外輪と、
上記互いに対向する軌道溝の間に配置された玉と
を備えることを特徴としている。

本発明によれば、回転軸の外周面に軌道溝が形成され、回転軸が軸受の内輪の役割を兼用していて内輪が存在しないので、内輪と回転軸の間に発生するクリープを防止できる。

本発明の過給器によれば、回転軸の外周面に配置する内輪として、外周面に２列の軌道溝を有する内輪を採用したので、内輪の内周面の表面積を従来よりも格段に大きくすることができる。したがって、遠心力や熱に起因する内輪の変形を抑制できるので、軸受の内部すきまの変化を抑制できて軸受の支持性能を向上できる。

また、本発明の過給器によれば、回転軸の外周面に軌道溝が形成され、回転軸が軸受の内輪の役割を兼用していて内輪が存在しないので、軸受内部すきまの変動を格段に小さくすることができて、支持性能を格段に向上できる。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、この発明の過給器の第１実施形態のターボチャージャの断面図である。

このターボチャージャは、ハウジング１と、ハウジング１に挿通されている回転軸としてのタービン軸２と、タービン軸２の軸方向の一端部に固定された羽根車の一例としてのタービンホイール３と、タービン軸２の軸方向の他端部に固定された羽根車の一例としてのコンプレッサホイール５と、ハウジング１の内周面とタービン軸２の外周面との間に配置された復列アンギュラ玉軸受６と、復列アンギュラ玉軸受６の位置決めを行う止めピン９とを備える。

上記ハウジング１は、略タービン軸２におけるタービンホイール３とコンプレッサホイール５との間の部分を覆っている。上記ハウジング１は、略径方向に延びるピン挿入用穴１１を有している。上記ピン挿入用穴１１は、ピンの頭を載置するための段部を有しており、ピン挿入用穴１１における上記段部よりも径方向外方の部分は、ピン挿入用穴１１における上記段部よりも径方向内方の部分よりも、径が大きくなっている。

また、上記ハウジング１は、内周側の軸方向の略中央部に凹部１５を有し、ハウジング１の軸方向の略中央部の内周面と、復列アンギュラ玉軸受６との間には、ピン挿入用穴１１と連通する空間１６が形成されている。

上記復列アンギュラ玉軸受６は、内輪８と、外輪７と、玉１０とを有する。上記復列アンギュラ玉軸受６の軸方向の寸法は、タービン軸２のタービンホイール３からコンプレッサホイール５までの部分の軸方向の寸法と略同じになっており、復列アンギュラ玉軸受６は、タービン軸２におけるタービンホイール３の近傍部分からコンプレッサホイール５の近傍部分までを支持するようになっている。

上記内輪８は、タービン軸２の外周面に焼嵌めされ、外周面の軸方向の両端部にアンギュラ型の軌道溝を有している。

一方、上記外輪７は、ハウジング１の内周面に冷却嵌めされ、内周面の軸方向の両端部に、内輪８の軌道溝に対向するアンギュラ型の軌道溝を有している。上記外輪８には、ハウジング１のピン挿入用穴１１の延長上の部分である軸方向の略中央部に、ピン挿入用穴２０が形成されており、更に、両端の軌道溝の間かつピン挿入用穴２０の軸方向の両側に、空間１６と内輪８側とを連通する給油用貫通穴２２が形成されている。

上記玉１０は、外輪７のアンギュラ型の軌道溝と内輪８のアンギュラ型の軌道溝との間に、保持器（図示せず）によって保持された状態で、周方向に一定の間隔を隔てて複数配置されている。

上記止めピン９は、ハウジング１のピン挿入用穴１１および外輪７のピン挿入用穴２０に挿通されている。詳細には、上記止めピン９は、その頭部を、ハウジング１のピン挿入用穴１１の上記段部に載置した状態で、その軸部を、ピン挿入用穴１１の段部よりも径方向内方部分およびピン挿入用穴２０の内周面に嵌合させ、軸部の先端をアンギュラ玉軸受６の内部空間に突出させている。

上記止めピン９の軸部の外径は、ピン挿入用穴１１の段部よりも径方向内方の部分の内径と、ピン挿入用穴２０の内径と略同じ径になっている。上記止めピン９を、ハウジング１のピン挿入用穴１１および外輪７のピン挿入用穴２０に挿通させて、外輪８を、軸方向および周方向に移動不可にしている。

上記止めピン９には、頭部よりも径方向外方の空間と、空間１６とを連通させるオイル通路２４が形成されている。そして、上記頭部よりも径方向外方の空間に充填された潤滑油を、オイル通路２４、空間１６および給油用貫通穴２２を介してアンギュラ玉軸受６の内部に供給している。また、潤滑油を、上記オイル通路２４および空間１６を介してハウジング１の内周面と、この内周面に当接している外輪７の外周面との間に、浸入させて、ハウジング１の内周面と外輪７の外周面との間にオイルフィルムダンパーを形成している。

上記構成において、上記第１実施形態のターボチャージャは、タービンホイール３を、エキゾーストマニホールド（図示せず）を通じて流れてきた約７００℃〜９００℃の排気ガスによって、約１０万回転以上の回転速度で回転させて、タービンホイール３の回転によって生成された回転動力を、タービン軸１を通じてコンプレッサホイール５に伝達させるようになっている。また、上記コンプレッサホイール５を高速回転させることによって吸入空気を圧縮して、圧縮した圧縮空気を、エンジンシリンダ（図示せず）に通じるインテークマニホールド（図示せず）に送り込むようになっている。

上記第１実施形態のターボチャージャによれば、復列アンギュラ玉軸受６の軸方向の寸法が、タービン軸２のタービンホイール３からコンプレッサホイール５までの部分の軸方向の寸法と略同じであり、かつ、軌道溝が、復列アンギュラ玉軸受６の軸方向の両端部に形成されているので、内輪８の内周面の表面積を従来の玉軸受よりも格段に大きくすることができる。したがって、遠心力や熱に起因する内輪８の変形を抑制できるので、アンギュラ玉軸受６の内部すきまの変化を抑制できて、アンギュラ玉軸受６の支持性能を向上できる。

また、上記第１実施形態のターボチャージャによれば、止めピン９が、ハウジング１のピン挿入用穴１１および外輪７のピン挿入用穴２０に挿入されることによって、外輪７が、周方向および軸方向に移動不可になっているので、外輪７の軸方向の端面が、超高速で回転しているタービンホイール３と接触することを確実に防止できて、外輪７の端面が発熱して高温になることを防止できて、外輪の７の寿命が短くなることを防止できる。

また、上記第１実施形態のターボチャージャによれば、止めピン９が、止めピン９の径方向外方の空間と空間１６とを連通するオイル通路２４を有すると共に、外輪７が、空間１６に開口する給油用貫通穴２２を有しているので、ハウジング１の外方から軸受内部に潤滑油を容易に供給できる。

また、上記第１実施形態のターボチャージャによれば、止めピン９が、止めピン９の径方向外方の空間と空間１６とを連通するオイル通路を有しているので、空間１６を介して、ハウジング１と、このハウジング１に当接する外輪７の外周面部分との間に、油膜（オイルフィルムダンパー）を形成できて、振動を効果的に減衰させることができる。

（第２実施形態）
図２は、本発明の過給器の第２実施形態のターボチャージャの軸方向の模式断面図である。

第２実施形態のターボチャージャは、回転軸と内輪が一体になっている点のみが、第１実施形態のターボチャージャと異なっている。

尚、図２においては、簡単のため、止めピンや、貫通穴等、ターボチャージャの構造の細部を省略している。また、上記第２実施形態のターボチャージャでは、第１実施形態のターボチャージャと共通の作用効果については説明を省略することにし、第１実施形態のターボチャージャと異なる作用効果についてのみ説明を行うことにする。

上記第２実施形態のターボチャージャによれば、回転軸４１の外周面に軸方向に２列にアンギュラ型の軌道溝が形成され、回転軸４１がアンギュラ玉軸受の内輪の役割を兼用しているので、アンギュラ玉軸受の内部すきまの変動を格段に小さくできて、回転軸４１を、ハウジング４２に対して安定的に支持することができる。

尚、上記第１および第２実施形態では、この発明を、排気ガスを利用して空気を圧縮するターボチャージャに適用したが、この発明を、エンジンの回転を利用して空気を圧縮する過給器や、電動モータの回転を利用して空気を圧縮する電動アシスト等、ターボチャージャ以外の過給器に適用しても良いことは、勿論である。

本発明の過給器の第１実施形態のターボチャージャの軸方向の断面図である。本発明の過給器の第２実施形態のターボチャージャの軸方向の模式断面図である。

符号の説明

１,４２ハウジング
２タービン軸
３タービンホイール
５コンプレッサホイール
７外輪
８内輪
９止めピン
１０玉
１１ピン挿入用穴
１６空間
２０ピン挿入用穴
２２給油用貫通穴
２４オイル通路
４１回転軸

Claims

ハウジングと、
上記ハウジング内に挿通された回転軸と、
上記回転軸の少なくとも一方の端部に固定された羽根車と、
上記回転軸の外周に嵌合されると共に、外周面に２列のアンギュラ型の軌道溝を有する内輪と、
上記ハウジングの内周側に配置されると共に、内周面に上記内輪の軌道溝に対向する２列のアンギュラ型の軌道溝を有する外輪と、
上記互いに対向する軌道溝の間に配置された玉と
を備えることを特徴とする過給器。
請求項１に記載の過給器において、
上記ハウジングは、略径方向に延びるピン挿入用穴を有すると共に、上記外輪は、上記ピン挿入用穴の延長上に、略径方向に延びるピン挿入用穴を有し、
止めピンが、上記ハウジングの上記ピン挿入用穴および上記外輪の上記ピン挿入用穴に挿入されて、上記外輪が、軸方向に移動不可になっていることを特徴とする過給器。
請求項２に記載の過給器において、
上記ハウジングと上記外輪との間には、上記ハウジングの上記ピン挿入用穴に連通する空間が存在しており、
上記外輪は、上記空間と上記内輪側とを連通する給油用貫通穴を有し、
上記止めピンには、上記空間に連通するオイル通路が形成されていることを特徴とする過給器。
ハウジングと
上記ハウジング内に挿通されていると共に、外周面に２列のアンギュラ型の軌道溝を有する回転軸と、
上記回転軸の少なくとも一方の端部に固定された羽根車と、
上記ハウジングの内周側に配置されると共に、内周面に上記回転軸の軌道溝に対向する２列のアンギュラ型の軌道溝を有する外輪と、
上記互いに対向する軌道溝の間に配置された玉と
を備えることを特徴とする過給器。