JP2011137395A - ターボチャージャ用軸受装置 - Google Patents

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晋弘 山口
Yoshitaka Waseda
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Abstract

【課題】給油孔への異物の堆積を抑制することができるターボチャージャ用軸受装置を提供する。
【解決手段】ターボチャージャ用軸受装置で軸受を保持するホルダ16に、軸受に潤滑油を供給する給油孔50が形成されている。給油孔50は、軸受装置の軸に対して傾斜して形成され、ホルダ16の外径側の大径の集油孔52とホルダ16の内径側の小径の噴射孔56からなる2段構成とされている。そして、集油孔52および噴射孔56の内周面には、集油孔52および噴射孔56の軸方向に溝53および溝57が各12本形成されている。そして、溝53および溝57は、集油孔52および噴射孔56の軸方向で溝の位置が周方向に順次変位する螺旋形状とされている。そして、周方向で隣接する溝53の間は螺旋状の凸状部54が形成され、周方向で隣接する溝57の間には螺旋状の凸状部58が形成されている。
【選択図】図1

Description

この発明はターボチャージャ用軸受装置に関する。さらに詳しくは、タービン軸を支承し、給油孔が設けられているホルダに保持される軸受を備えたターボチャージャ用軸受装置に関する。
ターボチャージャに使用される軸受は毎分20万回転程度の高速回転性を必要としている。そこで、軸受の摩耗や焼付きを防ぐために、軸受装置のホルダに、軸受に潤滑油を供給するための給油孔が設けられている。
図5に、従来技術によるターボチャージャ用軸受装置10の軸方向断面図を示す。ターボチャージャ用軸受装置10は、ホルダ16に保持されてタービン軸4を支承する一対の転がり軸受12と転がり軸受14とを備えた軸受装置である。ホルダ16は転がり軸受12と転がり軸受14の外径部に嵌められた円筒状の部材であり、ホルダ16の内周側には、転がり軸受12の外輪と転がり軸受14の外輪との間に突出して外輪スペーサとして機能するスペーサ部18が設けられている。そして、ホルダ16は、ハウジング5のホルダ収容部に、軸方向および径方向にわずかな隙間を有し回転が抑止された状態で嵌め込まれている。
そして、転がり軸受12および転がり軸受14の内輪側には、スペーサとしてスリーブ22がタービン軸4の外径側に配設されている。そして、スリーブ22は、転がり軸受12の内輪および転がり軸受14の内輪と共に、タービン軸4と一体となって高速で回転する。
ホルダ16の外径側には、2本の環状溝30がホルダ16を一周するように設けられている。そして、各環状溝30には、ホルダ16の内径側に配置された転がり軸受12および転がり軸受14に潤滑油を供給する給油孔40が設けられている。
図6(a)に、給油孔40の部分の拡大図を示す。給油孔40は、図6(a)に示すように、大径の集油孔42と小径の噴射孔46の2段構成とされている。図6(b)に、図6(a)のC−C位置における集油孔42の中心軸に直交する方向の断面を、図6(c)に、図6(a)のD−D位置における噴射孔46の中心軸に直交する方向の断面を示す。図6(b)、(c)に示すとおり、集油孔42および噴射孔46は、単純なドリル加工で形成することのできる丸孔である。
ハウジング5には給油孔(図示省略)が設けられており、ハウジング5側から環状溝30に潤滑油が供給される。そして、環状溝30供給された潤滑油は、環状溝30に設けられた給油孔40の集油孔42から給油孔40に流入し、噴射孔46から転がり軸受12および転がり軸受14に供給される。
そして、転がり軸受12および転がり軸受14を潤滑した潤滑油は、ホルダ16に設けられたドレン孔20(図5参照)からターボチャージャ用軸受装置10の外部へ排出される。
なお、環状溝30に供給された潤滑油は、ハウジング5とホルダ16の径方向および軸方向の隙間で油膜を形成し、この油膜がタービン軸4からターボチャージャ用軸受装置10に伝わった振動を吸収するダンパとして機能する。
従来技術として、特許文献1には、バネに付勢されたスリーブ(図5のホルダ16に相当)で軸受を保持し、スリーブに給油孔を設けて軸受を潤滑するターボチャージャ用軸受装置が記載されている。また、特許文献2には、図5とほぼ同様の構成のターボチャージャ用軸受装置が記載されている。
特開2005−171796号公報 特開2009−264526号公報
上述の通り、ターボチャージャ用軸受装置10には、ホルダ16に転がり軸受12および転がり軸受14に潤滑油を供給する給油孔40が形成され、高速回転する転がり軸受12および転がり軸受14に潤滑油を供給する構成とされている。
ここで、潤滑油の中に混じったスラッジやカーボンスーツなどの異物が給油孔40に堆積して給油孔40が狭くなったり詰まったりした場合には、転がり軸受12および転がり軸受14に十分な潤滑油を供給することができなくなり、転がり軸受12や転がり軸受14に異常摩耗や焼付きが生ずることがある。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、給油孔への異物の堆積を抑制することができるターボチャージャ用軸受装置を提供することである。
上記課題を解決するため、本発明にかかるターボチャージャ用軸受装置は、タービン軸を支承し、給油孔が設けられているホルダに保持される軸受を備えたターボチャージャ用軸受装置であって、前記給油孔の内周面には、前記給油孔の軸方向に溝が形成されており、前記溝は該給油孔の軸方向で溝の位置が周方向に順次変位する螺旋形状とされていることを特徴とする。
上記の本発明によれば、給油孔の内周面に螺旋状の溝を設けることにより、溝の整流作用により乱流が抑制されて給油孔を流れる潤滑油の流速が増すため、給油孔への異物の堆積を抑制することができる。
よって、給油孔への異物の堆積を抑制することができるターボチャージャ用軸受装置を提供することができる。
上述の本発明によれば、給油孔への異物の堆積を抑制することができるターボチャージャ用軸受装置を提供することができる。
実施例1における給油孔の軸方向の断面を示す図である。 実施例1における給油孔の溝の形状を説明する図である。 実施例1における給油孔の軸に直交する方向の断面形状を示す図である。 実施例1における給油孔の軸に直交する方向の軸受側の断面形状を示す図である。 従来技術によるターボチャージャ用軸受装置の軸方向断面図である。 図5における給油孔の形状を説明する図である。
以下、本発明を実施するための形態について実施例にしたがって説明する。
図1に、本発明の実施例1におけるターボチャージャ用軸受装置のホルダ16に形成された給油孔50の軸方向の断面を示す。ターボチャージャ用軸受装置の全体構成は、図5に示したものと同様であるため、ターボチャージャ用軸受装置の全体構成の説明は省略する。
給油孔50は、図1に示すとおり、ホルダ16の環状溝30の中に、ターボチャージャ用軸受装置の軸に対して傾斜して形成されている。そして、ホルダ16の外径側の大径の集油孔52とホルダ16の内径側の小径の噴射孔56からなる2段構成とされている。
そして、集油孔52および噴射孔56の内周面には、集油孔52および噴射孔56の軸方向に溝53および溝57が周方向に等配されて各12本形成されている。そして、溝53および溝57は、集油孔52および噴射孔56の軸方向で溝の位置が周方向に順次変位する螺旋形状とされている。そして、周方向で隣接する溝53の間は螺旋状の凸状部54が形成され、周方向で隣接する溝57の間には螺旋状の凸状部58が形成されている。図1は、給油孔50の溝53および溝57の幅方向の中心に沿った軸方向の断面を示したものである。
図2に、図1に符号Aで示した噴射孔56の円筒状の部分の半周分を展開した形状を模式的に示す。点線が溝57の幅方向の中心位置を示している。図2は展開図なので、軸方向で螺旋形状となっている溝57は、図2では傾斜した直線となって現れている。なお、集油孔52の円筒状の部分を展開した形状を模式的に示せば、図2とほぼ同様となる。
そして、集油孔52の溝53の形状は軸方向で一定とされているが、噴射孔56の溝57の形状は、ホルダ16側から軸受側に向かって溝57の底側の幅が狭くなり、溝57の底側で溝57がスリット状となる構成とされている。
図3(a)に、噴射孔56のホルダ16の外径側における、噴射孔56の軸に直交する方向の断面を示す。噴射孔56は、軸方向視では、内周面の周方向に凹凸を繰り返す波目状を成している。そして、集油孔52の軸に直交する方向の断面は、図3(a)とほぼ同様の波目状の形状となっている。
なお、実施例1では、溝53および溝57が各12本形成される構成としているが、集油孔の軸方向視が図3(b)で表されるように、溝を矩形としても良い。また、集油孔の軸方向視が図3(c)で表されるように、溝の本数を8本としても良い。また、溝53と溝57の本数および形状は同一でなくても良い。
図4(a)に、図1に符号Bで示した噴射孔56の軸受側の端部における、噴射孔56の軸に直交する方向の断面を示す。噴射孔56は、軸方向で溝57の位相が変化するとともに、溝57の底側の幅が狭くなる。そして、噴射孔56の軸受側の端部では、図4(a)に示すとおり、溝57は底側でスリット状となっている。なお、集油孔52の断面の形状は、溝53の形状が軸方向で一定なので、軸方向で波目の位相が変化するが波目自体の形状は変化しない。
なお、噴射孔56のホルダ16の外径側における断面形状を図3(b)で示した形状とした時は、噴射孔56の軸受側の端部における断面形状は、図4(b)で示した形状とし、軸方向で断面形状を徐変させる。そして、噴射孔56のホルダ16の外径側における断面形状を図3(c)で示した形状とした時は、噴射孔56の軸受側の端部における断面形状は、図4(c)で示した形状とし、軸方向で断面形状を徐変させる。
なお、溝53および溝57はポンチなどによる塑性加工で形成することができる。
[効果]
実施例1によれば、給油孔50の集油孔52および噴射孔56の内周面に螺旋状の溝53および溝57を設けることにより、溝の整流作用により乱流が抑制されて給油孔50を流れる潤滑油の流速が増すため、異物の排出性が向上する。よって、給油孔50への異物の堆積を抑制することができる。そして、溝53および溝57を螺旋状にすることで溝の長さが長くなるため、溝沿いの潤滑油の流速を増大させることができる。
よって、給油孔への異物の堆積を抑制することができるターボチャージャ用軸受装置を提供することができる。
そして、噴射孔56では、ホルダ16側から軸受側に向けて溝57の底部の幅が狭くなるので、溝57の底部における潤滑油の流速が増すので、異物の排出性が更に向上し、異物の溝57への堆積を抑制する働きが向上する。
[変形例]
実施例1では、給油孔50の集油孔52および噴射孔56の内周面に螺旋状の溝を設けたが、集油孔52には溝を設けない構成としても良い。また、噴射孔56の溝57の底側の幅は噴射孔56の軸方向で一定としても良い。また、給油孔50は螺旋状の溝が設けられた一段孔であっても良い。
その他、本発明に係るターボチャージャ用軸受装置はその発明の思想の範囲で、各種の形態で実施できるものである。
4 タービン軸
5 ハウジング
10 ターボチャージャ用軸受装置
12 転がり軸受
14 転がり軸受
16 ホルダ
18 スペーサ部
20 ドレン孔
22 スリーブ
30 環状溝
40 給油孔
42 集油孔
46 噴射孔
50 給油孔
52 集油孔
53 溝
54 凸状部
56 噴射孔
57 溝
58 凸状部

Claims (1)

  1. タービン軸を支承し、給油孔が設けられているホルダに保持される軸受を備えたターボチャージャ用軸受装置であって、
    前記給油孔の内周面には、前記給油孔の軸方向に溝が形成されており、前記溝は該給油孔の軸方向で溝の位置が周方向に順次変位する螺旋形状とされているターボチャージャ用軸受装置。
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