JP2006234098A - Bearing device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、軸受装置に関する。 The present invention relates to a bearing device.
自動車のターボチャージャは、回転軸の一端側にタービンホイールが取り付けられ、他端部にコンプレッサホイールが取り付けられ、回転軸の中間部がターボチャージャのハウジングの孔部に挿通されており、この中間部において軸受装置により回転軸が回転可能に支持されている。
そして、従来このような軸受装置として知られるものに、特許文献1、特許文献2に示すように、単列のアンギュラ玉軸受を回転軸の両側に夫々配置させ、これらの間において、両アンギュラ玉軸受の外輪を軸方向両側に弾発付勢するコイルバネと、C形のスペーサとが設けられたものがある。
A turbocharger of an automobile has a turbine wheel attached to one end of a rotating shaft, a compressor wheel attached to the other end, and an intermediate portion of the rotating shaft is inserted through a hole in a housing of the turbocharger. The rotating shaft is rotatably supported by the bearing device.
And what is conventionally known as such a bearing device, as shown in
しかし、従来のこのような軸受装置は部品点数が多く、構造が複雑であり、組み立て工数が多くなってコストが高くなるという問題点を有している。この軸受装置の組み立ては、軸方向一方側のアンギュラ玉軸受を所定の位置に装着し、コイルバネとスペーサとを設け、軸方向他方側のアンギュラ玉軸受を装着させる必要がある。そこで、組み立てを容易とするために、予めこの軸受装置を一体化させて製造し、ターボチャージャのハウジングの孔部に装着させることが考えられる。しかし、この一体化された軸受装置の場合、軸受部の予圧、アキシャル隙間の調整・管理が困難となる。 However, such a conventional bearing device has a problem that the number of parts is large, the structure is complicated, the number of assembling steps is increased, and the cost is increased. Assembling this bearing device requires mounting the angular ball bearing on one axial side in a predetermined position, providing a coil spring and a spacer, and mounting the angular ball bearing on the other axial side. Therefore, in order to facilitate the assembly, it is conceivable to manufacture the bearing device by integrating it in advance and attach it to the hole of the turbocharger housing. However, in the case of this integrated bearing device, it becomes difficult to adjust and manage the preload of the bearing portion and the axial gap.
すなわち、ターボチャージャは、回転軸が数万回/分もの回転数で高速回転するものであり、回転軸の回転精度を高めたり軸受剛性を高めるために、2個のアンギュラ玉軸受に軸方向の予圧を付加させている。従って、ターボチャージャの組み立てにおいて、この予圧や軸受部のアキシャル隙間の調整・管理が必要となる。従来の軸受装置は、この予圧をコイルバネによって与えているが、コイルバネの径方向外方にはスリーブが設けられているため、一旦軸受装置が組み立てられると、コイルバネによる予圧の調整を行う作業、コイルバネを交換する作業が非常に困難であるという問題点を有している。 In other words, the turbocharger has a rotating shaft that rotates at a high speed of several tens of thousands of revolutions / minute. Preload is added. Accordingly, in assembling the turbocharger, it is necessary to adjust and manage the preload and the axial gap of the bearing portion. In the conventional bearing device, this preload is given by a coil spring, but since a sleeve is provided radially outward of the coil spring, once the bearing device is assembled, the work for adjusting the preload by the coil spring is performed. There is a problem that the work of exchanging the is very difficult.
そこで、この発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、部品点数を減少させかつ構造を簡素化させ、さらに、軸受の予圧とアキシャル隙間の調整が簡単に行える軸受装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and provides a bearing device that can reduce the number of parts and simplify the structure, and can easily adjust the preload and the axial gap of the bearing. Objective.
前記目的を達成するためのこの発明の軸受装置は、外周面に2列の内輪軌道が形成された単一の内輪と、軸方向に間隔を持って設けられかつ内周面に1列の外輪軌道が夫々形成された一対の外輪と、前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に転動自在に介在させた転動体と、一対の前記外輪の間に設けられた間座とを備え、前記一対の外輪の少なくとも一方には、前記間座側の軸方向端面に外輪傾斜面が形成され、前記間座には、この外輪傾斜面に当接して前記外輪を軸方向両側に押圧し予圧を付与する間座傾斜面が形成されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, a bearing device of the present invention includes a single inner ring having two rows of inner ring raceways formed on the outer peripheral surface, and one row of outer rings provided on the inner peripheral surface with an interval in the axial direction. A pair of outer rings each formed with a track, a rolling element interposed between the inner ring track and the outer ring track, and a spacer provided between the pair of outer rings, At least one of the pair of outer rings has an outer ring inclined surface formed on an end surface in the axial direction on the spacer side, and the spacer is in contact with the inclined surface of the outer ring and presses the outer ring toward both sides in the axial direction to apply preload. A spacer inclined surface to be applied is formed.
このような構成の軸受装置によれば、間座が一対の外輪を相互が離れる軸方向両側に押圧することができ、外輪と転動体と内輪とで構成される軸方向両側の軸受部に予圧を付与することができ、また、軸受部のアキシャル隙間の微調整が容易となる。
つまり、外輪の外輪傾斜面を押圧する間座の押圧面は傾斜面とされているため、間座を径方向に位置調整させることにより少なくとも一方の外輪を軸方向へ移動させて、簡単に予圧の強さとアキシャル隙間を調整することができる。さらに、間座が軸受部に予圧を付与し、アキシャル隙間を調整するため、別途予圧の付与等を行わせる手段を不要とし、部品点数を減少させることができる。
また、内輪が単一の部材であるため部品点数を減少させることができると共に、軸受装置を一体化させることができ、軸受装置の装着が容易となる。つまり、内輪に、2列の転動体と一対の外輪と間座とを予め組み付けることができ、軸受装置の装着部位に軸受装置を簡単に取り付けることが可能となる。
According to the bearing device having such a configuration, the spacer can press the pair of outer rings to both sides in the axial direction where the outer rings are separated from each other, and the preload is applied to the bearing portions on both axial sides constituted by the outer ring, the rolling element, and the inner ring. Further, fine adjustment of the axial gap of the bearing portion is facilitated.
In other words, since the pressing surface of the spacer that presses the inclined surface of the outer ring of the outer ring is an inclined surface, it is easy to preload by moving at least one outer ring in the axial direction by adjusting the position of the spacer in the radial direction. Strength and axial gap can be adjusted. Furthermore, since the spacer applies a preload to the bearing portion and adjusts the axial gap, a means for applying a preload or the like is not necessary, and the number of parts can be reduced.
Further, since the inner ring is a single member, the number of parts can be reduced, and the bearing device can be integrated, so that the bearing device can be easily mounted. That is, the two rows of rolling elements, the pair of outer rings, and the spacer can be assembled in advance to the inner ring, and the bearing device can be easily attached to the mounting portion of the bearing device.
また、前記間座は軸受軸心を中心とする円弧部材とされ、この間座は周方向に複数箇所設けられているのが好ましい。この構成によれば、周方向の複数箇所から間座が外輪を軸方向に押圧することができ、また、間座が外輪の円周形状に沿った円弧形状の部材とされているため、周方向に均一な押圧力を外輪に対して与えることができる。 Further, the spacer is preferably an arc member centered on the bearing axis, and the spacer is preferably provided at a plurality of locations in the circumferential direction. According to this configuration, the spacer can press the outer ring in the axial direction from a plurality of locations in the circumferential direction, and the spacer is an arc-shaped member along the circumferential shape of the outer ring. A uniform pressing force in the direction can be applied to the outer ring.
また、前記間座を径方向に移動させる位置調整手段を有しているのが好ましい。この構成によれば、間座を径方向に移動させることで軸受の予圧、アキシャル隙間を簡単に調整することができる。 Moreover, it is preferable to have a position adjusting means for moving the spacer in the radial direction. According to this configuration, the bearing preload and the axial gap can be easily adjusted by moving the spacer in the radial direction.
また、この軸受装置は、ハウジングの孔部内に取り付けられて回転軸を回転可能に支持するターボチャージャ用軸受とされている。これにより、部品点数を少なくし、構成が簡素化され、軸受装置をターボチャージャのハウジングに容易に装着させることができる。また、高速で回転しかつ回転数が大きく変動する回転軸を支持するこの軸受装置に、簡単かつ適切に予圧を付加し、アキシャル隙間を調整することができ、回転軸の回転精度を高めることができる。 The bearing device is a turbocharger bearing that is mounted in a hole of a housing and rotatably supports a rotating shaft. Thereby, the number of parts is reduced, the configuration is simplified, and the bearing device can be easily mounted on the housing of the turbocharger. In addition, this bearing device that supports a rotating shaft that rotates at a high speed and whose rotational speed fluctuates greatly can be simply and appropriately applied with a preload, the axial gap can be adjusted, and the rotational accuracy of the rotating shaft can be improved. it can.
本発明の軸受装置によれば、部品点数を減少させ、構造を簡素化でき、組み立てが容易でコストの低減が可能となる。また、予圧、アキシャル隙間の調整・管理が簡単に行える。 According to the bearing device of the present invention, the number of parts can be reduced, the structure can be simplified, the assembly is easy, and the cost can be reduced. Also, preload and axial clearance can be easily adjusted and managed.
以下、この発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
図1はこの発明の実施の一形態に係る軸受装置を示す縦断面図である。この軸受装置は、ハウジングHに形成された貫通状の孔部13内において回転軸12を回転可能に支持することができ、軸方向に2列の転動体4,5を備えた複列の軸受装置である。このような軸受装置が用いられる装置として、自動車のターボチャージャがある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a bearing device according to an embodiment of the present invention. This bearing device can rotatably support the rotating
この軸受装置は、回転軸12に外嵌している単一の内輪1と、この内輪1の径方向外方に設けられた一対の外輪2,3と、内輪1と外輪2,3の間の環状空間に転動自在に設けられた2列の転動体4,5と、一対の外輪2,3の間に設けられた間座6とを備えている。
この軸受装置はハウジングHの孔部13内に設けられており、相互の間に間座6が設けられた一対の外輪2,3は、ハウジングHの孔部13の段付き面15と円板状の止め輪部材16との間に設けられており、内輪1の軸方向一端面1aが、回転軸12の外周側に設けられて軸方向に位置規制された円筒状スペーサ17に当接している。つまり、この軸受装置は、これを軸方向両側から挟むよう設けられた止め輪部材16と円筒状スペーサ17とにより、ハウジングHの孔部13に軸方向に位置規制されて装着されている。
This bearing device includes a single
This bearing device is provided in the
外周面に2列の内輪軌道7,8が形成されている内輪1は、円筒状の一部品(一体もの)として構成されている。内輪1の内輪軌道7,8は、転動体4,5を構成する玉とアンギュラコンタクトする所定の曲率半径で形成された周溝である。
軸方向一方側の第1の外輪2は円筒状の部材であり、内輪1に形成されている第1の内輪軌道7と対向するよう単一の外輪軌道9が形成されている。この内輪軌道7と外輪軌道9との間に第1の転動体4が設けられている。外輪軌道9は所定の曲率半径で形成された周溝であり、転動体4を構成する玉とアンギュラコンタクトするよう外輪2の内周面に形成されている。
また、他方側の第2の外輪3も同様に円筒状の部材であり、内輪1に形成されている第2の内輪軌道8と対向するよう単一の外輪軌道10が形成されており、第2の転動体5を構成する玉とアンギュラコンタクトするよう外輪軌道10が形成されている。この軸受装置は、内輪1が一体化され、外輪2,3が分割された構造とされており、複列アンギュラ玉軸受を構成している。
The
The first
Similarly, the second
なお、図1に示す軸受装置は、軸心を通る断面において、軸方向一方側の転動体4の玉と内輪軌道7及び外輪軌道9との接触点を結ぶ直線と、軸方向他方側の転動体5の玉と内輪軌道8及び外輪軌道10との接触点を結ぶ直線とが外輪2,3の径方向外方で交差する向きとなるように、両側の玉は内輪1と外輪2,3にアンギュラコンタクトする構成とされている。
The bearing device shown in FIG. 1 has, in a cross section passing through the shaft center, a straight line connecting a contact point between the ball of the rolling element 4 on one side in the axial direction and the
一対の外輪2,3は軸方向に間隔を持って内輪1の外周側にて内輪1と同心に設けられており、一対の外輪2,3の間に間座6が設けられている。間座6の断面形状は、図1に示すように、平行な2辺のうち短辺が径方向内側とされ長辺が径方向外側とされた台形とされており、中心に向かって幅寸法が小さくなる楔形とされている。また、間座6は図2に示すように軸方向に見て軸受軸心を中心とする円弧形状の部材とされている。従って、間座6の側面は、軸心に直交する面に対して所定の角度で傾斜する傾斜面(テーパ面)14とされており、図1においては両側面が傾斜面14a,14bとされている。
The pair of
外輪2の軸方向内側端面、つまり間座6側の軸方向端面に、中心に向かうにつれて他方側の外輪3に近付く向きとされている外輪傾斜面2bが形成され、外輪傾斜面2bは、間座6の傾斜面14aと同じ角度で傾斜する被押圧傾斜面とされている。また、外輪3においても同様に、間座6側の軸方向端面に外輪傾斜面3bが形成され、外輪傾斜面3bは、間座6の傾斜面14bと同じ角度で傾斜する被押圧傾斜面とされている。従って、外輪2,3の間の環状の空間部は径方向外方へ向かって幅寸法が拡大している。
そして、間座6の傾斜面14aが外輪2の外輪傾斜面2bに当接し、外輪2を軸方向外側に押圧している。また、反対側の外輪3においても同様に、間座6の傾斜面14bが外輪3の外輪傾斜面3bに当接し、外輪3を軸方向外側に押圧している。つまり、一対の外輪2,3の間に配置された間座6は、傾斜面14a,14bにより両外輪2,3を相互が離れる方向である軸方向両側に押圧している。
An outer ring inclined
The
なお、図1の実施形態においては、間座6の軸方向両側に傾斜面14a,14bが形成されているが、図示しないが、間座6の軸方向両側の面のうちの一方側の面を傾斜面とし、他方側の面を軸方向に直交する面とし、この間座6に形成した傾斜面に当接する外輪の軸方向端面に、これに対応する傾斜面が形成されるようしてもよい。この場合においても、間座6を径方向に位置調整させることにより、左右両側の外輪2,3を共に軸方向へ移動させることができ、予圧の強さとアキシャル隙間を調整することができる。
In the embodiment of FIG. 1, the
また、図2に示すように、間座6は軸受軸心を中心とする円弧部材とされており、この間座6は周方向に複数箇所設けられている。例えば、間座6は中心角度が90°とされた円弧部材とされており、2個の間座6,6が外輪2,3の間の空間部に軸受軸心を中心として180°離れて向かい合うよう配置されている。なお、間座6は複数個とされているがその数は限定されず、また、複数個の間座6は軸受軸心を中心として周方向に等間隔で配置されるのが好ましい。
これにより、複数個の間座6は、周方向の複数箇所から外輪2,3を周方向均等に押圧することができ、さらに、間座6が外輪2,3の円周形状に沿った円弧形状の部材とされているため、周方向に均一な押圧力を外輪2,3に対して与えることができる。
As shown in FIG. 2, the
Thereby, the plurality of
間座6は、その外周面がハウジングHの孔部13の内周面に当接することにより、径方向の位置保持がされる。従って、間座6の外周面は孔部13の内周面と接触する円弧面とされており、この円弧面は孔部13の内周面と(ほぼ)同じ曲率半径とするのが好ましい。なお、間座6の外周面形状及び曲率半径は、この軸受装置がハウジングHの孔部13に嵌め込まれた状態で間座6の傾斜面14,14が外輪傾斜面2b,3bを押圧し軸受部に所定の予圧とアキシャル隙間を与えるよう、設定されている。
従って、この軸受装置がハウジングH内に組み付けられる前に、軸受部への予圧の付与の設定が可能となるため、生産効率が高まり、量産が可能となる。
また、外輪2,3に対する押圧力を弱める操作は、間座6の傾斜面14を削ることにより外輪2,3の外輪傾斜面2b,3bへの押圧力を調整することができる。
さらに、間座6の傾斜面14及び外輪2,3の外輪傾斜面2b,3bの軸心に直交する面に対する傾斜角度は、相互間の摩擦により間座6が径外方へ抜け出ない角度となるようすることができ、例えば、7°程度とすることができる。これにより、間座6は一対の外輪2,3を軸方向両側へ押圧しつつ、傾斜面14における摩擦により間座6は径方向の位置が保持される。
The
Therefore, before the bearing device is assembled in the housing H, it is possible to set the preload to be applied to the bearing portion. This increases the production efficiency and enables mass production.
Further, the operation of weakening the pressing force on the
Further, the inclination angle of the
内輪1及び外輪2は例えば、冷間圧延鋼板等の鋼板を深絞り加工して所定の曲率半径となるように軌道を形成した後、浸炭焼入れ、高周波焼入れなどの熱処理を行うことにより製造することができる。また。転動体4,5の玉はステンレス鋼などの鋼材を素材として作成されており、図示省略の保持器によって周方向所定の間隔に配置される。また、間座6は内輪1、外輪2と同等(同じ)材質とすることができる。
For example, the
以上のようにこの軸受装置は、一対の外輪2,3の夫々には、間座6側の軸方向端面に外輪傾斜面2b,3bが形成されており、そして、間座6には、この外輪傾斜面2b,3bに当接して外輪2,3を軸方向両側に押圧する傾斜面14が形成されているため、間座6を径方向に位置調整させることにより外輪2,3を軸方向へ移動させて、簡単に両軸受部に予圧を付与することができる。さらに、予圧の強さとアキシャル隙間を簡単に調整することができる。
As described above, in this bearing device, the outer ring inclined
以上説明した軸受装置は、ハウジングHの孔部13内に取り付けられて回転軸12を回転可能に支持するターボチャージャ用軸受として好適となる。つまり、図示しないが、回転軸12の一端部にはタービンホイールが取り付けられ、他端部にはコンプレッサホイールが取り付けられ、回転軸12の中間部がターボチャージャのハウジングHの孔部13に挿通され、その中間部に軸受装置の内輪1が外嵌され、孔部13の内周面側に軸受装置の外輪2,3が設けられている。
そして、外輪2,3の外周面と孔部13の内周面との間にはオイルフィルダンパを構成する微小な隙間が形成されている。そして、この隙間にハウジングHに形成されている給油孔(図示せず)を介して潤滑油が供給され、この潤滑油が回転軸12の振動を減衰させるダンパとして機能する。
The bearing device described above is suitable as a turbocharger bearing that is mounted in the
A minute gap constituting an oil fill damper is formed between the outer peripheral surfaces of the
従って、前記軸受装置をターボチャージャ用軸受として用いることにより、間座6が軸受部に予圧を付与し、アキシャル隙間を調整するため、別途予圧の付与等を行わせる手段を不要とし、さらに、内輪1が単一の部材であるため、部品点数を減少させることができる。そして、この軸受装置を予め一体化させることができて、ターボチャージャのハウジングHへの軸受装置の装着が容易となる。
さらに、高速で回転しかつ回転数が大きく変動する回転軸12を支持するこの軸受装置に、簡単かつ適切に予圧を付与し、アキシャル隙間を調整することができ、回転軸12の回転精度を高めることができる。
Therefore, by using the bearing device as a turbocharger bearing, the
In addition, a preload can be easily and appropriately applied to the bearing device that supports the
また、図3は本発明の軸受装置の他の実施の形態を示す縦断面図であり、この軸受装置は、間座6を径方向に移動させる位置調整手段11を有している。位置調整手段11は、その操作部を軸受装置が組み込まれるハウジングHの外部に設ければ、軸受装置をハウジングHの孔部13に装着させた後においても、分解することなく軸受部の予圧とアキシャル隙間の変更、調整が可能となる。なお、図3の軸受装置において、図1の軸受装置で示した符号と同一のものは同一の構成であり説明を省略する。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the bearing device of the present invention, and this bearing device has a position adjusting means 11 for moving the
位置調整手段11の具体的な構成は、例えば、図3に示すように、ハウジングHの外面からハウジングHの肉部を貫通して孔部13に開口する直線状の貫通孔18が形成され、この貫通孔18にネジ棒19が挿通され、間座6の外周面にその先端面が当接しかつ基端部がハウジングHの外面から突出している。ネジ棒19は軸受装置の軸心を中心とした径方向が長手方向となるよう配置される。そして、このネジ棒18は、ハウジングHに設けられたナット部20に螺合し、ネジ棒18がナット部20を螺進退することで、間座6を径方向に移動させることができる。つまり、ネジ棒18を前進させて間座6を中心に向かって押圧すれば、一対の外輪2,3は相互が離れる方向に押圧されて軸受部に予圧が付与される。
また、この位置調整手段11は1つの間座6に対して少なくとも1つが設けられているが、1つの間座6に対して複数個設けて間座6を周方向複数箇所から押圧するのが好ましい。
The specific configuration of the position adjusting means 11 is, for example, as shown in FIG. 3, in which a linear through
In addition, at least one position adjusting means 11 is provided for one
この位置調整手段11によれば、位置調整手段11の操作部(ネジ棒18の頭部)を軸受装置が組み込まれるハウジングHの外部に設ければ、軸受装置をハウジングHの孔部13内に取り付けた後においても、分解することなくハウジングHの外から軸受部の予圧とアキシャル隙間の変更、調整が可能となる。
According to this position adjusting means 11, if the operating portion (head of the screw rod 18) of the position adjusting means 11 is provided outside the housing H in which the bearing device is incorporated, the bearing device is placed in the
本発明の軸受装置は、図示省略するが、外輪2(外輪3)を分割構造としてもよい。つまり、外輪軌道9(10)を有する外輪本体と、この外輪本体に取り付けられた環状のアウタ部材とから成るよう構成してもよい。つまり、この外輪本体を標準仕様の既製品とすることができ、製品コストを低減させることができる。 Although the bearing device of the present invention is not shown, the outer ring 2 (outer ring 3) may have a divided structure. In other words, the outer ring main body having the outer ring raceway 9 (10) and an annular outer member attached to the outer ring main body may be used. That is, the outer ring main body can be an off-the-shelf standard specification product, and the product cost can be reduced.
さらに、本発明の軸受装置は、図示する形態に限らずこの発明の範囲内において他の形態のものであっても良く、回転軸12の外周面に内輪軌道7,8を形成し、回転軸12の外周部を内輪1としたものとしてもよい。
Further, the bearing device of the present invention is not limited to the illustrated form, and may be of other forms within the scope of the present invention.
1 内輪
2 第1の外輪
2b 外輪傾斜面
3 第2の外輪
3b 外輪傾斜面
4 第1の転動体
5 第2の転動体
6 間座
7 第1の内輪軌道
8 第2の内輪軌道
9 第1の外輪軌道
10 第2の外輪軌道
11 位置調整手段
12 回転軸
13 孔部
14 間座傾斜面
H ハウジング
Claims (4)
Priority Applications (1)
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