JP2007132317A - Supercharger - Google Patents

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Kazuya Suzuki
数也 鈴木
Hiroshi Ueno
弘 上野
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JTEKT Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/54Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
    • F16C19/546Systems with spaced apart rolling bearings including at least one angular contact bearing
    • F16C19/547Systems with spaced apart rolling bearings including at least one angular contact bearing with two angular contact rolling bearings
    • F16C19/548Systems with spaced apart rolling bearings including at least one angular contact bearing with two angular contact rolling bearings in O-arrangement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/23Gas turbine engines
    • F16C2360/24Turbochargers

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a supercharger having excellent responsiveness and reliability by reducing the resistances of bearings and solving various problems in lubrication with an engine oil. <P>SOLUTION: This supercharger 1 comprises rolling bearings 6 supporting a rotating shaft 3 and an oil supply unit 10 supplying a lubricating oil to the rolling bearings 6. The oil supply unit 10 comprises a tank 21 storing the lubricating oil, pumps 22 sucking the lubricating oil in the tank 21 and discharging it to the outside, lubricating oil discharge nozzles 23 installed at the discharge ports of the pumps 22 and having the openings facing the insides of the rolling bearings 6, and a drive part 24 driving the pumps 22. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、ターボチャージャーなどの過給機に関する。   The present invention relates to a turbocharger such as a turbocharger.

過給機の回転軸は、高速回転でかつ高温環境という条件から、フローティングメタルからなる軸受で支持されているものが一般的であった(特許文献1)。   The rotating shaft of a supercharger is generally supported by a bearing made of a floating metal because of high-speed rotation and a high temperature environment (Patent Document 1).

しかしながら、省エネや環境保護の点から、軸受の抵抗を小さくすることが課題となっており、軸受として転がり軸受を使用することが要望されている。   However, from the viewpoint of energy saving and environmental protection, it is a problem to reduce the resistance of the bearing, and it is desired to use a rolling bearing as the bearing.

転がり軸受を使用した過給機としては、図5に示すように、ハウジング(51)と、タービン羽根車(53)を一端に、コンプレッサ羽根車(54)を他端に有している回転軸(52)と、回転軸(52)を保持している1対の転がり軸受(55)(56)とを備えているものが提案されている(特許文献2)。転がり軸受(55)(56)の潤滑は、エンジンオイルによって行われており、ハウジング(51)には、軸受配置空間(P)に通じる分岐通路(58)(59)を有しているオイル流入通路(57)、および軸受配置空間(P)に設けられたオイル排出口(60)に通じるオイル流出通路(61)が設けられている。ハウジング(51)には、また、オイル通路(57)(58)(59)(61)を避けかつタービン羽根車(53)に近い位置に冷却ジャケット(62)が設けられている。
特開平5−141259号公報 特開平10−19045号公報
As shown in FIG. 5, a turbocharger using a rolling bearing has a housing (51), a turbine impeller (53) at one end, and a compressor impeller (54) at the other end. (52) and a pair of rolling bearings (55) and (56) holding a rotating shaft (52) have been proposed (Patent Document 2). The rolling bearings (55) and (56) are lubricated by engine oil, and the housing (51) has a branch passage (58) and (59) leading to the bearing arrangement space (P). An oil outflow passage (61) communicating with the oil discharge port (60) provided in the passage (57) and the bearing arrangement space (P) is provided. The housing (51) is also provided with a cooling jacket (62) at a position that avoids the oil passages (57), (58), (59), and (61) and is close to the turbine impeller (53).
Japanese Patent Laid-Open No. 5-141259 Japanese Patent Laid-Open No. 10-19045

上記特許文献2の過給機によると、特許文献1のフローティングメタルを用いる場合に比べて、回転損失の低減、タイムラグの解消などの利点を有しているが、その潤滑がエンジンオイルを多量に供給して行われているため、軸受のトルクが大きくなり、これに伴って動力損失が増大するという問題や、エンジンオイル中の異物による摩耗によって軸受の寿命が低下するという問題など、エンジンオイル潤滑に起因する種々の問題があった。   According to the supercharger of the above-mentioned patent document 2, it has advantages such as reduction of rotation loss and elimination of time lag compared to the case of using the floating metal of patent document 1, but the lubrication increases the amount of engine oil. The engine oil lubrication, such as the problem that the bearing torque increases and the power loss increases with this, and the life of the bearing decreases due to wear caused by foreign matter in the engine oil. There were various problems caused by the problem.

この発明の目的は、上記実情に鑑み、軸受の抵抗を小さくするとともに、エンジンオイル潤滑に起因する種々の問題を解消し、応答性および信頼性に優れた過給機を提供することにある。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a turbocharger that is excellent in responsiveness and reliability by reducing the resistance of a bearing and solving various problems caused by engine oil lubrication.

この発明による過給機は、タービン羽根車を一端に、コンプレッサ羽根車を他端に有しハウジング内に配置された回転軸を備えている過給機において、回転軸を支持する軸受装置として、内輪、外輪および複数の転動体を有する転がり軸受が1対使用されるとともに、この転がり軸受に潤滑油を供給する給油ユニットが設けられており、給油ユニットは、潤滑油を貯留するタンク、タンク内の潤滑油を吸引して吐出するポンプ、ポンプの吐出口に設けられて転がり軸受内部に開口が臨まされている潤滑油吐出ノズル、およびポンプを駆動する駆動部を有していることを特徴とするものである。   A turbocharger according to the present invention is a turbocharger having a turbine impeller at one end, a compressor impeller at the other end and a rotating shaft arranged in a housing, as a bearing device for supporting the rotating shaft, A pair of rolling bearings having an inner ring, an outer ring and a plurality of rolling elements are used, and an oil supply unit for supplying lubricating oil to the rolling bearings is provided. A pump that sucks and discharges the lubricating oil, a lubricating oil discharge nozzle that is provided at the discharge port of the pump and has an opening facing the inside of the rolling bearing, and a drive unit that drives the pump. To do.

給油ユニットからは、極微量(例えば1mL/h以下)の潤滑油が転がり軸受の転動体または内外輪の軌道面に向けて供給される。エンジンオイルを潤滑に使用する従来の過給機では、多量のエンジンオイルを転がり軸受に供給しているが、潤滑油を必要としている箇所は、内外輪軌道と転動体との接触部のわずかな部位だけであり、その部位に向けて潤滑油を供給することにより、極微量の潤滑油を使用して十分な潤滑効果を得ることができる。   A very small amount (for example, 1 mL / h or less) of lubricating oil is supplied from the oil supply unit toward the rolling elements of the rolling bearing or the raceway surface of the inner and outer rings. In conventional turbochargers that use engine oil for lubrication, a large amount of engine oil is supplied to the rolling bearings. However, the place where the lubricating oil is required is a slight part of the contact area between the inner and outer ring raceways and the rolling elements. By supplying the lubricating oil only to the part, and supplying the lubricating oil toward the part, a sufficient lubricating effect can be obtained using a very small amount of lubricating oil.

給油ユニットのタンクとしては、例えば、過給機専用のリザーバタンクとされるが、エンジンオイルをフィルターによって濾過したものをポンプに供給することもできる。   As a tank of the oil supply unit, for example, a reservoir tank dedicated to a supercharger is used. However, engine oil filtered by a filter can be supplied to the pump.

過給機は、通常、回転軸の一端にタービン(タービン羽根車)が設けられ、他端にコンプレッサ(コンプレッサ羽根車)が設けられたもので、タービンに高温の排気ガス(例えば600℃程度)が供給される。一般的な過給機では、過給圧不足によるターボラグ(低速回転域のタイムラグが長い)という問題があり、この問題を解消するために、排気ガスの流路面積を変更する可変ノズルの使用によりタービンホイールに吹き付けられる排気ガスの流速を可変とし、これを電子制御することにより低速回転域をカバーする可変ノズルタイプや、小型ターボと大型ターボとを併用して低速回転域をカバーする2ステージタイプなどの過給機が提案されている。本発明の給油ユニットの構成は、一般的な過給機のほか、可変ノズルタイプや2ステージタイプなどの改良型過給機に対しても適用できる。また、過給機は、ディーゼルエンジン用であってもよく、ガソリンエンジン用であってもよい。   The turbocharger is usually provided with a turbine (turbine impeller) at one end of a rotating shaft and a compressor (compressor impeller) at the other end, and the turbine has a high-temperature exhaust gas (for example, about 600 ° C.). Is supplied. In general turbochargers, there is a problem of turbo lag due to insufficient supercharging pressure (the time lag in the low-speed rotation range is long). To solve this problem, the use of variable nozzles that change the exhaust gas flow area A variable nozzle type that covers the low-speed rotation range by electronically controlling the flow rate of the exhaust gas blown to the turbine wheel, and a two-stage type that covers the low-speed rotation range by using both a small turbo and a large turbo Superchargers such as have been proposed. The configuration of the fueling unit of the present invention can be applied to an improved supercharger such as a variable nozzle type or a two-stage type in addition to a general supercharger. The supercharger may be for a diesel engine or a gasoline engine.

転がり軸受は、例えば、アンギュラ玉軸受とされるが、これに限られるものではなく、深溝玉軸受やその他の転がり軸受としてもよい。転がり軸受の外輪は、圧入などによりハウジングに取り付けられ、内輪は、圧入などにより回転軸に固定される。軸受の材質としては、セラミックまたは金属(軸受鋼など)のいずれでもよく、特に限定されるものではない。   The rolling bearing is, for example, an angular ball bearing, but is not limited thereto, and may be a deep groove ball bearing or other rolling bearing. The outer ring of the rolling bearing is attached to the housing by press fitting or the like, and the inner ring is fixed to the rotating shaft by press fitting or the like. The material of the bearing may be either ceramic or metal (such as bearing steel) and is not particularly limited.

ハウジングには、軸受潤滑用のオイル通路が不要であり、その分、ハウジングの設計の自由度が増し、小型軽量化および軸受配置空間の低温化のためのハウジング形状が採用される。   The housing does not require an oil passage for lubrication of the bearing, and accordingly, the degree of freedom in designing the housing is increased, and a housing shape for reducing the size and weight and reducing the temperature of the bearing arrangement space is adopted.

この発明による過給機において、ノズルの開口方向が、回転によって生じる空気の流れ方向に傾けられていることが好ましい。   In the supercharger according to the present invention, it is preferable that the opening direction of the nozzle is inclined in the direction of air flow generated by the rotation.

給油ユニットは、通常、ハウジング等の固定側に取り付けられ、この場合には、「回転によって生じる空気の流れ方向に傾けられている」は、「回転中心軸方向に対して回転方向側に傾けられている」と同じ意味となる。   The oil supply unit is usually mounted on the fixed side of the housing or the like. In this case, “inclined in the direction of air flow generated by rotation” is inclined in the direction of rotation relative to the direction of the rotation center axis. It means the same.

ポンプの吐出能力によって変わるが、ノズルの軸方向長さは、脈動をなくさないために、50mm以下が好ましい。ノズルの径については、細すぎると、潤滑油が吐出しにくく、太すぎると、1滴の油量をコントロールしにくくなるため、ノズルの内径寸法(直径)は、0.1mm〜1mmが好ましい。   Although it depends on the discharge capacity of the pump, the axial length of the nozzle is preferably 50 mm or less so as not to eliminate pulsation. When the nozzle diameter is too thin, it is difficult to discharge the lubricating oil, and when it is too thick, it becomes difficult to control the amount of one drop of oil. Therefore, the inner diameter dimension (diameter) of the nozzle is preferably 0.1 mm to 1 mm.

潤滑油吐出ノズルは、例えば、水平方向にのびる本体と、本体に対し略直角に折り曲げられた吐出部とからなるものとされ、吐出部が空気の流れ方向(回転方向)に向けられる。ここで、吐出部の向きは、水平方向(空気の流れ方向に平行)に限定されるものではなく、本体に対して下向きに傾斜していてもよい。この場合の吐出部が水平となす角αは、0°以上(空気の流れ方向に平行でも可)でかつ90°未満(空気の流れ方向に垂直は不可)の範囲で適宜決定される。ノズルの折り曲げ部分(吐出部)を含んだ全長は、脈動をなくさないために、70mm以下が好ましい。そして、ノズルの吐出部の長さは、全長の5〜60%程度とされる。なお、潤滑油吐出ノズルの設置位置したがってポンプの設置位置は、特に限定されるものではないが、タンクの下方とされることが好ましい。   The lubricating oil discharge nozzle includes, for example, a main body extending in the horizontal direction and a discharge portion that is bent substantially at right angles to the main body, and the discharge portion is directed in the air flow direction (rotation direction). Here, the direction of the discharge unit is not limited to the horizontal direction (parallel to the air flow direction), and may be inclined downward with respect to the main body. In this case, the angle α between the discharge part and the horizontal is appropriately determined within a range of 0 ° or more (or parallel to the air flow direction) and less than 90 ° (cannot be perpendicular to the air flow direction). The total length including the bent portion (discharge portion) of the nozzle is preferably 70 mm or less so as not to lose pulsation. And the length of the discharge part of a nozzle shall be about 5 to 60% of full length. The installation position of the lubricating oil discharge nozzle and therefore the installation position of the pump are not particularly limited, but are preferably below the tank.

ノズルの開口方向を回転によって生じる空気の流れ方向に傾けることにより、潤滑油の洩れや油滴の反対方向への移動が防止される。ノズルは、その先端側部分が回転方向側に折り曲げられていることが好ましく、また、ノズルの開口方向は、回転中心軸方向に対して垂直であることが好ましい。   By tilting the opening direction of the nozzle in the direction of the air flow generated by the rotation, leakage of lubricating oil and movement of oil droplets in the opposite direction are prevented. The nozzle is preferably bent at the tip end side in the rotation direction, and the opening direction of the nozzle is preferably perpendicular to the rotation center axis direction.

ノズルの開口は、少なくとも、転がり軸受の端面よりも軸方向内方に位置させられている必要があり、ノズルの開口は、保持器端面よりも軸方向内方に位置させられていることが好ましい。   The opening of the nozzle needs to be positioned at least inward in the axial direction from the end face of the rolling bearing, and the opening of the nozzle is preferably positioned inward in the axial direction from the end face of the cage. .

ポンプとしては、例えば、ダイヤフラム、潤滑油吐出ノズルおよび潤滑油吸引ノズルがポンプ室内に設けられ、ダイヤフラムに圧電素子が取り付けられたダイヤフラム式マイクロポンプが適している。このダイヤフラム式マイクロポンプは、圧電素子を利用してダイヤフラムを脈動させ、潤滑油吐出ノズルより潤滑油を吐出させる。ダイヤフラム式以外に、噴射式ポンプ、ベーンポンプ、スクリューポンプ、ピエゾポンプ等種々のポンプが使用できる。   As the pump, for example, a diaphragm micropump in which a diaphragm, a lubricating oil discharge nozzle, and a lubricating oil suction nozzle are provided in a pump chamber and a piezoelectric element is attached to the diaphragm is suitable. This diaphragm type micro pump uses a piezoelectric element to pulsate the diaphragm and discharge the lubricating oil from the lubricating oil discharge nozzle. In addition to the diaphragm type, various pumps such as an injection pump, a vane pump, a screw pump, and a piezo pump can be used.

ノズル長さが長すぎると、ノズル内に滞留している潤滑油によって、ポンプにより発生した潤滑油の脈動が減衰し、潤滑油が吐出されにくくなるため、ポンプを軸受外部に設ける場合、ポンプは、転がり軸受の近傍に配置される。この近傍とは、ノズル長さが潤滑油の脈動により潤滑油が吐出可能な範囲に抑えられかつノズルの開口を転動体あるいは軌道部材の軌道面近傍に臨ませることが可能な位置とされる。   If the nozzle length is too long, the pulsation of the lubricant generated by the pump is attenuated by the lubricant remaining in the nozzle, making it difficult for the lubricant to be discharged. In the vicinity of the rolling bearing. The vicinity means a position where the nozzle length is limited to a range in which the lubricating oil can be discharged by the pulsation of the lubricating oil, and the opening of the nozzle can face the vicinity of the raceway surface of the rolling element or the raceway member.

ポンプによる潤滑油吐出量は、駆動部によって制御され、例えば、回転軸の回転数が低い領域では、ごく微量の潤滑油が、また、回転数が高い領域ではそれに応じた量の潤滑油が転動体や内外輪の軌道面付近に対して吐出される。こうして、転がり軸受の転動体転動領域に対して潤滑油を過不足なく長期にわたって継続的に供給できるようになり、転がり特性の長期安定化および寿命向上に貢献できる。   The amount of lubricating oil discharged by the pump is controlled by the drive unit.For example, a very small amount of lubricating oil is transferred in a region where the rotational speed of the rotating shaft is low, and a corresponding amount of lubricating oil is transferred in a region where the rotational speed is high. It is discharged to the vicinity of the raceway surface of the moving body and inner and outer rings. In this way, it becomes possible to continuously supply the lubricating oil to the rolling element rolling region of the rolling bearing over a long period without excess or deficiency, thereby contributing to the long-term stabilization of rolling characteristics and the improvement of the service life.

この発明の過給機によると、軸受として転がり軸受が使用されているので、軸受の抵抗を小さくすることができ、高速回転が可能でかつ応答性にも優れたものとすることができる。また、転がり軸受の潤滑が給油ユニットからの潤滑油によって行われるので、ハウジングにオイル通路などを形成する必要がなくなってハウジングの設計の自由度が大幅に向上するとともに、潤滑油としてエンジンオイルを使用した場合に問題となる軸受の寿命低下などの問題を解消することができる。そして、ハウジング設計の自由度が増した分、ハウジングの薄肉化や冷却効率に優れた冷却ジャケットの形成が容易となり、ハウジングの小型軽量化および軸受配置空間の低温化が可能となる。また、潤滑に使用される潤滑油が微量となるため、廃油の処理も容易に行うことができる。   According to the supercharger of the present invention, since a rolling bearing is used as the bearing, the resistance of the bearing can be reduced, high-speed rotation is possible, and excellent responsiveness can be achieved. Also, since the rolling bearing is lubricated by the lubrication oil from the lubrication unit, there is no need to form an oil passage in the housing, greatly improving the freedom of housing design and using engine oil as the lubrication oil. In such a case, problems such as a decrease in the life of the bearing, which becomes a problem, can be solved. As the degree of freedom in housing design increases, the housing can be made thinner and a cooling jacket excellent in cooling efficiency can be easily formed, and the housing can be made smaller and lighter and the bearing arrangement space can be lowered. Further, since the amount of lubricating oil used for lubrication is very small, waste oil can be easily treated.

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、図1の左右を左右というものとする。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the left and right in FIG.

図1は、この発明による過給機の第1実施形態を示すもので、過給機(1)は、ハウジング(2)と、タービン羽根車(タービン)(4)を左端に、コンプレッサ羽根車(5)を右端にそれぞれ有しかつハウジング(2)内に配置された回転軸(3)と、ハウジング(2)内周に設けられて回転軸(3)を支持している左右1対の転がり軸受(6)と、転がり軸受(6)に潤滑油を供給する給油ユニット(10)とを備えている。   FIG. 1 shows a first embodiment of a supercharger according to the present invention. A supercharger (1) has a housing (2) and a turbine impeller (turbine) (4) at the left end, and a compressor impeller. (5) at the right end and a rotating shaft (3) disposed in the housing (2) and a pair of left and right supporting the rotating shaft (3) provided on the inner periphery of the housing (2) A rolling bearing (6) and an oil supply unit (10) for supplying lubricating oil to the rolling bearing (6) are provided.

各転がり軸受(6)は、アンギュラ玉軸受とされており、回転軸(3)に取り付けられた内輪(11)、ハウジング(2)に取り付けられた外輪(12)、両輪(11)(12)間に配置された複数の玉(13)および玉(13)を保持する保持器(14)からなる。   Each rolling bearing (6) is an angular ball bearing, and includes an inner ring (11) attached to the rotating shaft (3), an outer ring (12) attached to the housing (2), and both wheels (11) (12). It comprises a plurality of balls (13) disposed between them and a cage (14) for holding the balls (13).

給油ユニット(10)は、潤滑油を貯留するタンク(21)、タンク(21)内の潤滑油を吸引して各転がり軸受(6)に向けて吐出する左右1対のポンプ(22)、各ポンプ(22)の吐出口に設けられている潤滑油吐出ノズル(23)、および1対のポンプ(22)を駆動する駆動部(24)を備えている。   The oil supply unit (10) includes a tank (21) for storing lubricating oil, a pair of left and right pumps (22) that sucks the lubricating oil in the tank (21) and discharges it toward each rolling bearing (6), A lubricating oil discharge nozzle (23) provided at the discharge port of the pump (22) and a drive unit (24) for driving the pair of pumps (22) are provided.

タンク(21)は、過給機専用の潤滑油を貯留するリザーバータンクとされている。   The tank (21) is a reservoir tank that stores lubricating oil dedicated to the supercharger.

ポンプ(22)は、圧電素子によって被駆動部であるダイアフラムを往復変位させることにより、ポンプ室内にタンク(21)内の潤滑油を吸引してノズル(23)から吐出させるダイアフラムポンプとされている。   The pump (22) is a diaphragm pump that sucks the lubricating oil in the tank (21) into the pump chamber and discharges it from the nozzle (23) by reciprocally displacing the diaphragm, which is a driven part, by a piezoelectric element. .

ノズル(23)は、図2に示すように、水平方向にのびる本体(25)および本体(25)に対し略直角に折り曲げられた吐出部(26)からなるL字状のものとされている。ノズル(23)の開口すなわち吐出部(26)の先端は、転がり軸受(6)の内部に位置させられ、玉(13)の径方向外方に少なくともノズル(23)の一部があるように、保持器(14)のある部分(保持器(14)の左右端面よりも軸方向内方位置)に臨まされている。同図において、矢印は、内輪(11)の回転方向を示しており、ノズル(23)の吐出部(26)の開口は、回転方向に向けられている。   As shown in FIG. 2, the nozzle (23) has an L-shape consisting of a main body (25) extending in the horizontal direction and a discharge portion (26) bent substantially at right angles to the main body (25). . The opening of the nozzle (23), that is, the tip of the discharge part (26) is positioned inside the rolling bearing (6) so that there is at least a part of the nozzle (23) radially outward of the ball (13). Further, it faces a portion of the cage (14) (an axially inward position from the left and right end surfaces of the cage (14)). In the figure, the arrow indicates the rotation direction of the inner ring (11), and the opening of the discharge section (26) of the nozzle (23) is directed in the rotation direction.

駆動部(24)には、電源電池(または発電機)、ポンプ制御回路などが設けられており、この駆動部(24)からの電圧信号によって、ポンプ(22)が駆動され、ポンプ(22)がタンク(21)から潤滑油を吸引することによって、ノズル(23)から、玉(13)、内輪(11)の軌道面、外輪(12)の軌道面方向に潤滑油が吐出される。   The drive unit (24) is provided with a power supply battery (or generator), a pump control circuit, and the like, and the pump (22) is driven by the voltage signal from the drive unit (24), and the pump (22) By sucking the lubricating oil from the tank (21), the lubricating oil is discharged from the nozzle (23) toward the ball (13), the raceway surface of the inner ring (11), and the raceway surface of the outer ring (12).

潤滑油吐出量は、例えば、回転数が低い領域では、ごく微量の潤滑油が、また、回転数が高い領域ではそれに応じた量の潤滑油とされる。また、転がり軸受(6)の潤滑状態検知するセンサを設けて、このセンサの出力に応じてポンプによる潤滑油吐出量を制御させるようにすることもできる。   The lubricating oil discharge amount is, for example, a very small amount of lubricating oil in an area where the rotational speed is low, and an amount of lubricating oil corresponding to that in an area where the rotational speed is high. In addition, a sensor for detecting the lubrication state of the rolling bearing (6) may be provided, and the amount of lubricating oil discharged by the pump may be controlled according to the output of the sensor.

内輪(11)が回転すると、回転によって風の流れが生じ、これが潤滑油の適正な供給を阻害する。例えば、内輪(11)の回転によって生じる風の流れは、エアカーテンと類似の作用を及ぼし、この結果、ノズル(23)の開口を転がり軸受(6)の端面に臨ませた場合には、滴下された潤滑油の軸方向内方への移動がこのエアカーテンによって妨げられる。この問題は、ノズル(23)の開口がエアカーテンを貫通して保持器(14)のある部分(保持器(14)の両端面の)に臨ませられていることによって解消されている。   When the inner ring (11) rotates, a wind flow is generated by the rotation, which hinders proper supply of the lubricating oil. For example, the flow of wind generated by the rotation of the inner ring (11) acts similar to an air curtain, and as a result, when the opening of the nozzle (23) faces the end face of the rolling bearing (6), it drops. This air curtain prevents movement of the lubricating oil in the axial direction. This problem is solved by the opening of the nozzle (23) passing through the air curtain and facing a portion of the retainer (14) (on both end faces of the retainer (14)).

しかしながら、ノズルがストレート状であると、特に、高速回転で使用された場合に、適切な箇所に潤滑油を供給することができないという問題が生じる。図3および図4は、ノズル(33)がストレート状で、その開口方向が回転によって生じる空気の流れ方向に傾けられていないもの(図3(a))を使用した給油ユニット(30)と、上記第1実施形態のノズル(23)(図3(b))を使用した給油ユニット(10)とを比較するもので、ノズル(23)(33)先端の負圧に関して、図4に示すように、ストレート状のもの(記号(a)で示す)では、回転速度の増加に伴って、大幅に増加しており、これに対し、第1実施形態のもの(記号(b)で示す)では、その増加率は極めて小さくなっており、特に、高速回転で使用される場合に、有用であることが分かる。また、図3(a)に示すように、ストレート状のものでは、矢印で示す回転方向に対して軸方向が直交しているノズル(33)から吐出された油滴(D)がノズル(33)を伝ってその根元側に移行するという現象が見られるのに対し、上記第1実施形態のものでは、図3(b)に示すように、矢印で示す回転方向に対してノズル(23)の吐出部(26)の軸方向が同じ方向を向いており、回転によって生じる風によってノズル(23)の吐出部(26)先端に油滴(D)が保持され、この結果、確実に潤滑が行われる。   However, when the nozzle is straight, there is a problem that the lubricating oil cannot be supplied to an appropriate location, particularly when used at a high speed. FIGS. 3 and 4 show an oil supply unit (30) using a nozzle (33) that is straight and whose opening direction is not inclined in the direction of air flow generated by rotation (FIG. 3 (a)), Compared with the oil supply unit (10) using the nozzle (23) (FIG. 3 (b)) of the first embodiment, the negative pressure at the tips of the nozzles (23) and (33) is shown in FIG. In addition, the straight shape (indicated by symbol (a)) significantly increases as the rotational speed increases, whereas that in the first embodiment (indicated by symbol (b)). The increase rate is extremely small, which proves useful particularly when used at high speed rotation. Further, as shown in FIG. 3A, in the case of a straight shape, the oil droplet (D) discharged from the nozzle (33) whose axial direction is orthogonal to the rotation direction indicated by the arrow is the nozzle (33 In the first embodiment, as shown in FIG. 3B, the nozzle (23) with respect to the rotation direction indicated by the arrow is observed. The axial direction of the discharge part (26) is directed in the same direction, and oil droplets (D) are held at the tip of the discharge part (26) of the nozzle (23) by the wind generated by the rotation. Done.

こうして、この過給機(1)によると、転がり軸受(6)の玉(13)の転動領域に対して潤滑油を過不足なく長期にわたって継続的に供給できるようになり、転がり特性の長期安定化および寿命向上が果たされる。   Thus, according to this supercharger (1), it becomes possible to continuously supply the lubricating oil to the rolling region of the ball (13) of the rolling bearing (6) over a long period of time without excess or deficiency. Stabilization and lifetime improvement are achieved.

ハウジング(2)には、回転軸(3)と同心でその軸方向長さもほぼ同じ円筒状とされた冷却ジャケット(7)が設けられている。この冷却ジャケット(7)には、エンジン冷却水(ロングライフクーラント)が供給されている。   The housing (2) is provided with a cooling jacket (7) which is concentric with the rotating shaft (3) and has a substantially the same axial length. The cooling jacket (7) is supplied with engine coolant (long life coolant).

この過給機(1)によると、図5に示した従来のターボチャージャとの比較から明らかなように、ハウジング(2)には、オイル通路が設けられておらず、この分、ハウジング(2)は、厚みが薄くしかも極めて簡単な形状とされているとともに、冷却ジャケット(7)が軸受配置空間全体を冷却可能なように設けられている。したがって、軸受配置空間の冷却効率が極めて高いものとなっており、高温の排気ガスをタービン(4)に供給しているにもかかわらず、各転がり軸受(6)の使用環境が低温に保たれる。   According to this turbocharger (1), as is clear from the comparison with the conventional turbocharger shown in FIG. 5, the housing (2) is not provided with an oil passage. ) Has a small thickness and a very simple shape, and a cooling jacket (7) is provided so that the entire bearing arrangement space can be cooled. Therefore, the cooling efficiency of the bearing arrangement space is extremely high, and the operating environment of each rolling bearing (6) is kept at a low temperature even though high temperature exhaust gas is supplied to the turbine (4). It is.

なお、タンク(21)およびポンプ(22)の設置位置は、図示した位置に限られるものではなく、ハウジング(2)内周の任意の位置に設けることができる。また、タンク(21)については、1対のポンプ(22)にそれぞれ対応させるように1対としてもよく、また、ハウジング(2)外部に設けるようにしてもよい。タンク(21)には、過給機専用の潤滑油を貯留するのに代えて、フィルターに通したエンジンオイルを供給するようにしてもよい。潤滑に使用された潤滑油は、微量であるため、例えば、エンジンオイルパンに排出するなどの方法で、容易に処理することができる。また、各転がり軸受(6)の構成および転がり軸受(6)間に配置されるバネや間座などの構成については、その説明を省略するが、公知の種々の構成をそのままあるいは適宜変更して使用することができる。   The installation positions of the tank (21) and the pump (22) are not limited to the illustrated positions, and can be provided at any position on the inner periphery of the housing (2). The tanks (21) may be paired so as to correspond to the pair of pumps (22), respectively, or may be provided outside the housing (2). The tank (21) may be supplied with engine oil passed through a filter instead of storing lubricating oil dedicated to the supercharger. Since the amount of the lubricating oil used for the lubrication is very small, it can be easily treated by, for example, discharging it to an engine oil pan. Further, the description of the configuration of each rolling bearing (6) and the configuration of the springs and spacers arranged between the rolling bearings (6) is omitted, but various known configurations may be changed as they are or as appropriate. Can be used.

図1は、この発明による過給機の1実施形態を概略的に示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing one embodiment of a supercharger according to the present invention. 図2は、この発明の要部を径方向内方から見た図である。FIG. 2 is a view of the main part of the present invention as viewed from the inside in the radial direction. 図3は、従来の給油ユニット(同図(a))とこの発明による転がり軸受装置の給油ユニット(同図(b))とを比較して示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a comparison between a conventional oil supply unit (FIG. 1A) and an oil supply unit of the rolling bearing device according to the present invention (FIG. 3B). 図4は、2種類のノズル形状について、負圧の大きさを比較したグラフである。FIG. 4 is a graph comparing the magnitudes of negative pressure for two types of nozzle shapes. 図5は、従来の過給機を概略的に示す縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view schematically showing a conventional supercharger.

符号の説明Explanation of symbols

(1) 過給機
(2) ハウジング
(3) 回転軸
(4) タービン羽根車(タービン)
(6) 転がり軸受
(10) 給油ユニット
(11) 内輪
(12) 外輪
(13) 玉(転動体)
(14) 保持器
(21) タンク
(22) ポンプ
(23) 潤滑油吐出ノズル
(24) 駆動部
(1) Turbocharger
(2) Housing
(3) Rotating shaft
(4) Turbine impeller (turbine)
(6) Rolling bearing
(10) Lubrication unit
(11) Inner ring
(12) Outer ring
(13) Ball (rolling element)
(14) Cage
(21) Tank
(22) Pump
(23) Lubricating oil discharge nozzle
(24) Drive unit

Claims (3)

タービン羽根車を一端に、コンプレッサ羽根車を他端に有しハウジング内に配置された回転軸を備えている過給機において、回転軸を支持する軸受装置として、内輪、外輪および複数の転動体を有する転がり軸受が1対使用されるとともに、この転がり軸受に潤滑油を供給する給油ユニットが設けられており、給油ユニットは、潤滑油を貯留するタンク、タンク内の潤滑油を吸引して吐出するポンプ、ポンプの吐出口に設けられて転がり軸受内部に開口が臨まされている潤滑油吐出ノズル、およびポンプを駆動する駆動部を有していることを特徴とする過給機。   In a supercharger having a turbine impeller at one end and a compressor impeller at the other end and having a rotating shaft disposed in a housing, an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements are used as bearing devices for supporting the rotating shaft. A pair of rolling bearings having a bearing is used, and an oil supply unit for supplying lubricating oil to the rolling bearings is provided. The oil supply unit sucks and discharges the lubricating oil in the tank for storing the lubricating oil. And a lubricating oil discharge nozzle provided at a discharge port of the pump and having an opening facing the inside of the rolling bearing, and a drive unit for driving the pump. 各転がり軸受は、複数の転動体を保持する保持器をさらに有しており、ノズルの開口は、保持器端面よりも軸方向内方に位置させられている請求項1の過給機。   2. The supercharger according to claim 1, wherein each rolling bearing further includes a cage that holds a plurality of rolling elements, and the opening of the nozzle is positioned inward in the axial direction from the end surface of the cage. ノズルの開口方向が、回転によって生じる空気の流れ方向に傾けられている請求項1または2の過給機。   The supercharger according to claim 1 or 2, wherein an opening direction of the nozzle is inclined in a flow direction of air generated by rotation.
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