JP2012057723A - 転がり軸受および潤滑油供給装置付きターボチャージャ - Google Patents

Abstract

【課題】ターボチャージャの転がり軸受の焼き付きを防ぐ。
【解決手段】円筒状の外輪２４ａと、外輪２４ａの内周側に配置される円筒状の内輪２４ｂと、外輪２４ａおよび内輪２４ｂ間を転動する複数の転動体２４ｃと、複数の転動体２４ｃを保持するポケット６５ａを有し、外輪２４ａと内輪２４ｂ間に配置される円筒状の保持器６５と、外輪２４ａ、内輪２４ｂ、転動体２４ｃ、保持器６５の互いに接触する箇所を潤滑する潤滑油とからなる転がり軸受２４において、前記保持器６５の軸方向両側面に軸方向両側面に軸方向に深さを有する凹溝６５ｂを径方向に形成し、この転がり軸受２４をターボチャージャの転がり軸受に適用するとともに、転がり軸受２４の軸方向両側に油溜り６０、６１を設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の車両に搭載されるターボチャージャに最適な転がり軸受に関する。

アンギュラタイプの転がり軸受１００として、図５に示すようなものがある。このものは、略円筒状の外輪１０１、外輪１０１の内周側に配置される略円筒状の内輪１０２、外輪１０１および内輪１０２間を転動する複数の転動体１０３、外輪１０１と内輪１０２間に配置される円筒状の保持器１０４とからなり、前記保持器１０４には複数のポケット１０４ａが形成され、各ポケット１０４ａには転動体１０３が保持されている。

この転がり軸受１００を、特許文献１に示すターボチャージャに適用した場合、転がり１００の軸方向両側に図略の油溜まりを有し、この油溜まりの潤滑油によって、転がり軸受１００が冷却されるようになっている。また、内輪１０２、転動体１０３、保持器１０４が回転し、油溜りの潤滑油を掻き揚げて、潤滑油に浸かっていない他の外輪１０１、内輪１０２、転動体１０３、保持器１０４に潤滑油を掛けることによって、転がり軸受１００を冷却していた。図６は、保持器１０４を径方向から見た正面図であり、保持器１０４の軸方向両側面は、平らな面１０４ｂを有していた。

特開２０１０−９６１１９号公報

長い登坂路でターボチャージャをフル稼働させた後、エンジンを停止させると、エンジンによって駆動される潤滑油供給装置からの潤滑油が供給されなくなるが、ターボチャージャの回転軸は、しばらくは惰性で回転する。ターボチャージャのタービン側の熱が、ターボチャージャの回転軸あるいはターボチャージャのターボチャージャハウジングを介して転がり軸受１００に伝わる。保持器１０４の軸方向両側面は、平らな面１０４ｂを有し、保持器１０４が回転するときに、油溜りの潤滑油を掻き揚げる能力が不足するので、転がり軸受１００が焼き付く可能性があった。

請求項１に記載の発明は、円筒状の外輪と、前記外輪の内周側に配置される円筒状の内輪と、前記外輪および内輪間を転動する複数の転動体と、前記複数の転動体を保持するポケットを有し、前記外輪と内輪間に配置される円筒状の保持器と、外輪、内輪、転動体、保持器の互いに接触する箇所を潤滑する潤滑油とからなる転がり軸受において、前記保持器の軸方向両側面に軸方向に深さを有する凹溝を径方向に形成したものである。

この構成によれば、保持器の凹溝によって潤滑油を貯えることが出来、転がり軸受の焼付きを防止できる。

請求項２に記載の発明は、保持器の円周方向においてポケットと対応する位置に形成したものである。

この構成によれば、凹溝に貯えられた潤滑油により、主にポケットを冷却するので、転動体と保持器との接触による焼付きを抑えることができる。

請求項３に記載の発明は、エンジンの排気ガスによって回転駆動されるタービン側インペラと、エンジンの吸気側へ圧縮空気を送る及びコンプレッサ側インペラと、タービン側インペラとコンプレッサ側インペラを連結する回転軸と、回転軸を回転可能に支持する一対の転がり軸受と、一対の転がり軸受を収容した軸受ケースと、タービン側インペラ、コンプレッサ側インペラ、軸受ケースを収容したターボチャージャハウジングと、前記転がり軸受へ潤滑油を供給する潤滑油供給装置とを備え、タービン側インペラ側の転がり軸受の軸方向両側に油溜まりを設け、この油溜まりに通じる供給通路と、この油溜まりに通じる排出通路を前記ターボチャージャハウジングに設けた潤滑油供給装置付きターボチャージャにおいて、前記タービン側インペラ側の転がり軸受に、請求項１または２に記載の転がり軸受を適用したものである。

この構成によれば、凹溝によって潤滑油を貯えることが出来る。また、凹溝によって、潤滑油の掻き揚げ能力が高まり、潤滑油に浸かっていない他の外輪、内輪、転動体、保持器に潤滑油を掛けることが出来、タービンからの熱を吸収して転がり軸受の焼付きを防止できる。

本発明によれば、保持器の軸方向両側に形成した凹溝に貯えた潤滑油により保持器を冷却できるので、転がり軸受の焼付きを防止できる。

本発明の実施形態におけるターボチャージャの断面図 本発明の実施形態における図１の拡大断面図 本発明の実施形態における保持器の正面図 本発明の実施形態における保持器の側面図 従来の転がり軸受の断面図 従来の保持器の正面図

本発明の実施形態を、図１乃至図３にもとづいて説明する。図１は、ターボチャージャ、の断面図、図２は、図１の拡大断面図、図３は、保持器の正面図、図４は、保持器の側面図である。

図１において、一点鎖線で囲った部分が潤滑油供給装置１０である。潤滑油供給装置１０は、図略のエンジンのクランクシャフトによって回転駆動される潤滑油供給ポンプ１１、潤滑油を貯めるオイルパン１２、オイルパン１２から汲み上げられた潤滑油をろ過するストレーナ１３、エンジンの各所１４へ潤滑油を供給する前に潤滑油をろ過するオイルエレメント１５を有する。潤滑油供給装置１０は、エンジンの各所１４へ潤滑油を送給して、各所１４（例えば、シリンダとピストン間）を潤滑する役目を持つ。

ターボチャージャ２０は、エンジンに外付けされるもので、このターボチャージャ２０は、エンジンから排出される排気ガスによって、タービン側インペラ２１を回し、コンプレッサ側インペラ２２も一体回転することにより、エンジンへ圧縮空気を供給する装置である。

ターボチャージャ２０は、回転軸２３を有し、回転軸２３の一端にはタービン側インペラ２１が一体形成され、回転軸２３の他端にはコンプレッサ側インペラ２２が取り付けられている。回転軸２３は、一対の転がり軸受（アンギュラ玉軸受）２４、２５によって回転可能に支持され、転がり軸受２４は、略筒状の軸受ケース２６の一端に圧入固定され、転がり軸受２５は、軸受ケース２６の他端に遊嵌されている。

前記回転軸２３には、第1の段部２３ａ、中径部２３ｂ、第２の段部２３ｃ、小径部２３ｄ、ネジ部２３ｅの順に形成されている。前記中径部２３ｂには、転がり軸受２４、転がり軸受２５の順に嵌合され、前記小径部２３ｄには、スラスト受部材２８、コンプレッサ側インペラ２２の順に嵌合され、前記ネジ部２３ｅにナット２９が螺着されている。転がり軸受２４、転がり軸受２５が、第1の段部２３ａとスラスト受部材２８とで軸方向に挟み込まれ、スラスト受部材２８、コンプレッサ側インペラ２２が、第２の段部２３ｃとナット２９とで軸方向に挟み込まれている。

前記軸受ケース２６の外周面には、第１の小径部２６ａ、第１の大径部２６ｂ、幅広環状溝２６ｃ、第２の大径部２６ｄ、第２の小径部２６ｅの順に形成されている。第１の大径部２６ｂと第２の大径部２６ｄには、幅狭環状溝２６ｆ、２６ｇがそれぞれ形成されている。

前記軸受ケース２６の内周面には、第１の大径部２６ｈ、第１の段部２６ｊ、小径部２６ｋ、第２の段部２６ｍ、第２の大径部２６ｎの順に形成されている。第１の大径部２６ｈに第１のスペーサ３０が遊嵌され、さらに第１の大径部２６ｈに転がり軸受２４の外輪が圧入固定されている。第２の大径部２６ｎに第２のスペーサ３１が遊嵌され、さらに第２の大径部２６ｎに転がり軸受２５の外輪が遊嵌されている。

第１のスペーサ３０と第２のスペーサ３１間には、コイルバネ３２が介挿され、コイルバネ３２によって、転がり軸受２４、２５に定圧予圧がかけられるようになっている。第１のスペーサ３０の外周面には、断面三角形状の幅狭環状溝３０ａが形成されている。また第１のスペーサ３０には、ノズル穴３０ｂが形成され、ノズル穴３０ｂの一端は幅狭環状溝３０ａに開口し、ノズル穴３０ｂの他端は転がり軸受２４の内輪に向けられている。第１のスペーサ３０の内周には、回転軸２３を遊嵌する挿通穴３０ｃが形成されている。

前記軸受ケース２６には、パス穴２６ｐが形成され、パス穴２６ｐの一端は幅狭環状溝２６ｆに開口し、パス穴２６ｐの他端は幅狭環状溝３０ａに向けて開口している。

ターボチャージャ２０は、図１に示すように、ターボチャージャハウジング５０を有し、ターボチャージャハウジング５０は、タービン側インペラ２１を収容する図略のタービンハウジング、センタハウジング５２、コンプレッサ側インペラ２２を収容する図略のコンプレッサハウジングから構成されている。

前記センタハウジング５２には、保持穴５２ａ、第１の段付き穴５２ｂ、第２の段付き穴５２ｃの順に形成されている。保持穴５２ａには前記軸受ケース２６が遊嵌され、第１の段付き穴５２ｂにはスラストプレート５３が嵌合され、第２の段付き穴５２ｃにはシールプレート５４が嵌合されている。スラストプレート５３の内周面とシールプレート５４の内周面に前記スラスト受部材２８が摺動可能に嵌合され、スラストプレート５３の内周面とシールプレート５４の内周面とスラスト受部材２８の外周面に形成されたテーパ面でスラスト力を受け止めることが出来るようになっている。

前記センタハウジング５２には、導入ポート５２ｄ、横穴５２ｅ、縦穴５２ｆ、５２ｇが形成され、潤滑油供給ポンプ１１からの潤滑油は、導入ポート５２ｄ、横穴５２ｅ、縦穴５２ｆ、軸受ケース２６の幅狭環状溝２６ｆ、パス穴２６ｐ、第１のスペーサ３０の幅狭環状溝３０ａ、ノズル穴３０ｂを介して転がり軸受２４に導かれるようになっている。また潤滑油供給ポンプ１１からの潤滑油は、導入ポート５２ｄ、横穴５２ｅ、縦穴５２ｇ、軸受ケース２６の幅狭環状溝２６ｇに導かれるようになっている。幅狭環状溝２６ｆに導かれた潤滑油は、軸受ケース２６の第１の小径部２６ａを経て軸受ケース２６のタービン側インペラ２１側の端面に導かれる。幅狭環状溝２６ｇに導かれた潤滑油は、軸受ケース２６の第２の小径部２６ｅを経て軸受ケース２６のコンプレッサ側インペラ２２側の端面に導かれる。幅狭環状溝２６ｆ、２６ｇに導かれた潤滑油の一部は、軸受ケース２６の幅広環状溝２６ｃに導かれる。

前記センタハウジング５２には、第１の排出通路５２ｈ、第２の排出通路５２ｊ、第３の排出通路５２ｋ、排出ポート５２ｍが形成され、軸受ケース２６のタービン側インペラ２１側の端面に導かれた潤滑油は、第１の排出通路５２ｈを経て排出ポート５２ｍへ排出されるようになっている。軸受ケース２６のコンプレッサ側インペラ２２側の端面に導かれた潤滑油は、第３の排出通路５２ｋを経て排出ポート５２ｍへ排出されるようになっている。軸受ケース２６の幅広環状溝２６ｃに導かれた潤滑油は、第２の排出通路５２ｊを経て排出ポート５２ｍへ排出されるようになっている。

また前記センタハウジング５２には、第１の排出通路５２ｈと保持穴５２ａを連通する連通穴５２ｎが形成され、この連通穴５２ｎは回転軸２３と同軸に設けられている。

転がり軸受２４の軸方向両側に、油溜り６０、６１が形成されている。油溜り６０は、センタハウジング５２の保持穴５２ａ、軸受ケース２６の第１の大径部２６ｈ、回転軸２３の外周面とで区画された空間であり、油溜り６１は、第１のスペーサ３０の内周面、回転軸２３の外周面とで区画された空間である。

転がり軸受２４は、略円筒状の外輪２４ａ、外輪２４ａの内周側に配置される略円筒状の内輪２４ｂ、外輪２４ａと内輪２４ｂ間を転動する複数の転動体２４ｃ、複数の転動体２４ｃを保持するポケット６５ａを有し、外輪２４ａと内輪間２４ｂに配置される円筒状の保持器６５とからなっている。保持器６５の軸方向両側面には、図３ないし図４に示すように、径方向に貫通する凹溝６５ｂが形成されている。しかも、凹溝６５ｂは、円周方向の一つ置きのポケット６５ａに対応する位置に形成されている。凹溝６５ｂの幅は、ポケット６５ａの直径よりも大きい。

前記油溜り６０と油溜り６１は、転がり軸受２４の外輪２４ａと内輪２４ｂ間の空間を経て互いに連通している。前記センタハウジング５２の保持穴５２ａと前記第１のスペーサ３０の挿通穴３０ｃは、回転軸２３と同軸に形成され、保持穴５２ａの方が挿通穴３０ｃよりも大径である。よって、油溜り６０、６１の潤滑油は、保持穴５２ａの一番低いところまで溜まる。

次に、上述した実施形態の構成にもとづいて、本実施形態の動作について説明する。
エンジンの駆動中は、エンジンから排出された排気ガスでタービン側インペラ２１が回転する。タービン側インペラ２１の回転は、回転軸２３を介してコンプレッサ側インペラ２２に伝えられ、コンプレッサ側インペラ２２からエンジンへ圧縮空気が供給される。

エンジンの駆動によって、潤滑油供給ポンプ１１も駆動され、オイルパン１２から汲み上げられた潤滑油は、ストレーナ１３、潤滑油供給ポンプ１１、オイルエレメント１５を経てエンジンの各所１４へ送給される。また、ターボチャージャ２０の転がり軸受２４、２５にも供給される。

エンジンが停止すると、潤滑油供給ポンプ１１が停止し、転がり軸受２４、２５に潤滑油が供給されなくなる。ターボチャージャ２０の回転軸２３は、惰性でしばらく回転する。このときに、内輪２４ｂ、保持器６５、転動体２４ｃが回転し、これらで油溜り６０、６１の潤滑油を掻き揚げ、油溜り６０、６１につかっていない外輪２４ａ、内輪２４ｂ、保持器６５、転動体２４ｃに潤滑油をかける働きをする。保持器６５の軸方向両側面に径方向に凹溝６５ｂが形成されているので、これら凹溝６５ｂによって油溜り６０、６１の潤滑油を掻き揚げる能力が高められる。

本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
他の実施形態として、アンギュラ玉軸受タイプの転がり軸受２４，２５に変えて、ラジアル玉軸受タイプの転がり軸受にも適用しても良い。

１０：潤滑油供給装置、２０：ターボチャージャ、２１：タービン側インペラ、２２：コンプレッサ側インペラ、２３：回転軸、２４：転がり軸受、２４ａ：外輪、２４ｂ：内輪、２４ｃ転動体、６０：油溜り、６１：油溜り、６５：保持器、６５ａ：ポケット、６５ｂ：凹溝

Claims (3)

1. 円筒状の外輪と、前記外輪の内周側に配置される円筒状の内輪と、前記外輪および内輪間を転動する複数の転動体と、前記複数の転動体を保持するポケットを有し、前記外輪と内輪間に配置される円筒状の保持器と、外輪、内輪、転動体、保持器の互いに接触する箇所を潤滑する潤滑油とからなる転がり軸受において、前記保持器の軸方向両側面に軸方向に深さを有する凹溝を径方向に形成したことを特徴とする転がり軸受。
2. 前記凹溝は、保持器の円周方向においてポケットと対応する位置に形成したことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
3. エンジンの排気ガスによって回転駆動されるタービン側インペラと、エンジンの吸気側へ圧縮空気を送る及びコンプレッサ側インペラと、タービン側インペラとコンプレッサ側インペラを連結する回転軸と、回転軸を回転可能に支持する一対の転がり軸受と、一対の転がり軸受を収容した軸受ケースと、タービン側インペラ、コンプレッサ側インペラ、軸受ケースを収容したターボチャージャハウジングと、前記転がり軸受へ潤滑油を供給する潤滑油供給装置とを備え、タービン側インペラ側の転がり軸受の軸方向両側に油溜まりを設け、この油溜まりに通じる供給通路と、この油溜まりに通じる排出通路を前記ターボチャージャハウジングに設けた潤滑油供給装置付きターボチャージャにおいて、
   前記タービン側インペラ側の転がり軸受に、請求項１または２に記載の転がり軸受を適用したことを特徴とする潤滑油供給装置付きターボチャージャ。

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