JP2014125920A - ターボチャージャ - Google Patents

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Hajime Shimoishi
元 下石
Shuichi Yano
修一 矢野
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日本精工株式会社
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    • F16C35/077Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element between housing and outer race ring

Abstract

【課題】本体ハウジングに玉軸受ユニットを取り付ける際、外輪の位置決めや固定が容易であり、回転軸の振動を起こさないターボチャージャを提供する。
【解決手段】本体ハウジングと玉軸受ユニットの外輪の間に、微小隙間を設け、位置決めピンによる位置決めをすることにより、位置決めピンの軸方向に軸受ハウジングが移動可能なオイルフィルムダンパを形成し、高速回転時にも回転軸の振動を吸収することが可能であり、また、位置決めピンによる位置決めを行うため、本体ハウジングに対して玉軸受ユニットの位置決めや固定が容易になる。
【選択図】図3

Description

本発明は、インペラとタービンとを両端部に設けた回転軸を、ハウジングに対し回転自在に支持するための玉軸受ユニットを備えたターボチャージャに関する。
エンジンの出力を排気量を変えずに増大させる為、エンジンに送り込む空気を排気のエネルギにより圧縮するターボチャージャが、広く使用されている。このターボチャージャは、排気のエネルギを、排気通路の途中に設けたタービンにより回収し、このタービンをその端部に固定した回転軸により、給気通路の途中に設けたコンプレッサのインペラを回転させる。このインペラは、エンジンの運転に伴って数万乃至は十数万min-1の速度で回転し、上記給気通路を通じてエンジンに送り込まれる空気を圧縮する。
図1は、この様なターボチャージャの一例として、特許文献1に記載されたものを示している。なお、図2は、図1に記載の玉軸受ユニット7の断面図である。このターボチャージャは、排気流路1を流通する排気により、回転軸2の一端に固定したタービン3を回転させる。この回転軸2の回転は、この回転軸2の他端に固定したインペラ4に伝わり、このインペラ4が給気流路5内で回転する。この結果、この給気流路5の上流端開口から吸引された空気が圧縮されて、ガソリン、軽油等の燃料と共にエンジンのシリンダ室内に送り込まれる。この様なターボチャージャの回転軸2は、数万〜十数万min-1もの高速で回転し、しかも、エンジンの運転状況に応じてその回転速度が頻繁に変化する。従って、上記回転軸2は、本体ハウジング6に対し、小さな回転抵抗で支持する必要がある。
この為に従来から、本体ハウジング6に対し、回転軸2を回転自在に支持するための玉軸受ユニット7が用いられている。図1〜2に示す玉軸受ユニット7は、単一円筒からなる軸受ハウジング8の両端に設けられ、背面あわせとなる様に配置された左右一対のアンギュラ玉軸受9、9により、上記回転軸2を回転自在に支持している。これら各アンギュラ玉軸受9、9は、軸受ハウジング8に取り付けられた、外輪軌道面を持つ外輪11と、回転軸2に取り付けられた、外輪軌道面に対向する内輪軌道面を持つ内輪12と、外輪軌道面と内輪軌道面の間を転動自在な複数の玉である転動体13と、転動体13を周方向に等間隔に保持する保持器14とから構成される。
軸受ハウジング8は,外輪間座の役割も果たしており,左右の外輪11、11の軸方向内側の端面をこの軸受ハウジング8の左右端面に当接させることにより、左右の外輪11、11間の距離が所定の値とされている。
左右内輪12、12間には、内輪間座15が設けられており、各内輪12、12の軸方向内側の端面をこの内輪間座15の左右端面に当接させることにより、左右内輪12、12間の距離が所定の値とされている。
また、前記軸受ハウジング8には、潤滑油供給孔16、17が設けられ、各アンギュラ玉軸受9、9は、潤滑油供給孔16、17から導入される潤滑油によって潤滑される。
特開2008−298284号公報
ところで、上述のような先行技術では、本体ハウジングに対し、玉軸受ユニットを正確に位置決めするのが困難であり、回転軸が所定の回転数を超えて回転すると振動を発生してしまうという問題があった。
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、本体ハウジングに玉軸受ユニットを取り付ける際、外輪の位置決めや固定が容易であり、回転軸の振動を起こさないターボチャージャを実現すべく発明したものである。
上記目的を達成するために、本発明のターボチャージャは、本体ハウジングと、排気流路と、給気流路と、前記排気流路を流通する排気により回転するタービンと、一端に前記タービンを固定した回転軸と、前記回転軸の他端に固定され、給気流路の空気を圧縮するインペラと、前記回転軸を前記本体ハウジング内に回転自在に支持する玉軸受ユニットを備えるターボチャージャであり、前記玉軸受ユニットは、単一円筒からなる複列の外輪軌道面を両端近傍に有する外輪と、複列の前記外輪軌道面にそれぞれ対向する内輪軌道面を有する二つの内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間を転動自在な転動体と、を備え、前記外輪の軸方向両端近傍の外周面には、前記本体ハウジングの内周面との間に微小隙間を形成する外側ランド部が設けられ、前記外輪と前記本体ハウジングに同軸で等しい直径のピン穴が設けられ、前記ピン穴に位置決めピンを、前記本体ハウジングに対し前記位置決めピンの軸方向に前記玉軸受ユニットが移動可能に装着することにより、前記外輪と前記本体ハウジングが位置決め固定されるとともに、前記微小隙間に供給された潤滑油が、前記玉軸受ユニットの振動を制するオイルフィルムダンパを形成することを特徴とする。
本発明によれば、本体ハウジングと玉軸受ユニットの外輪の間に微小隙間を設け、位置決めピンによる位置決めをすることにより、位置決めピンの軸方向に玉軸受ユニットが移動可能なオイルフィルムダンパを形成し、高速回転時にも回転軸の振動を吸収することが可能であり、また、位置決めピンによる位置決めを行うため、本体ハウジングに対して玉軸受ユニットの位置決めや固定が容易になる。
従来構造の1例を示す、玉軸受ユニットを備えたターボチャージャの断面図である。 従来構造の1例を示す玉軸受ユニットの断面図である。 本発明の実施形態の一例を示す玉軸受ユニットを備えたターボチャージャの断面図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図3は、本発明の実施形態の一例を示す玉軸受ユニットを備えた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、本体ハウジング160と排気流路1と、給気流路5と、排気流路1を流通する排気により回転するタービン3と、一端にタービン3を固定した回転軸102と、回転軸102の他端に固定され、給気流路5の空気を圧縮するインペラ4と、回転軸102を本体ハウジング160内に回転自在に支持する玉軸受ユニット107を備えている。
この玉軸受ユニット107は、単一円筒からなる複列の外輪軌道面を両端近傍に有する外輪110と、複列の前記外輪軌道面にそれぞれ対向する内輪軌道面を有する2つの内輪120、121と、外輪軌道面と内輪軌道面の間を転動自在な複数の玉である転動体130、130と、前記転動体を円周方向等間隔に保持する保持器140、140とを備えている。
前記外輪110の軸方向両端近傍の外周面には、本体ハウジング160の内周面との間に微小隙間を形成する外側ランド部111a、111bが設けられている。外側ランド部111a、111bの軸方向内側には、潤滑油供給溝112a、112bが設けられ、潤滑油供給溝112a、112b内に、前記転動体130、130側に向けて、前記外輪110のラジアル方向に対して傾斜する少なくとも一つの、好適には複数の、潤滑油供給孔113a、113bが設けられている。
潤滑油供給溝112a、112bの軸方向内側には、外側ランド部111a、111bと同じ外径の内側ランド部114a、114bが設けられている。
内側ランド部114a、114bのさらに軸方向内側は、内側ランド部114a、114bよりも小さな外径の排油溝115となっており、排油溝115内には、軸受内部から潤滑油を排出する排油孔116が径方向に貫通して空けられている。この排油溝115の外周面の粗さは、荒い仕上げでかまわないが、排出の抵抗を少なくするために、排油溝115の軸方向長さを長く設定するとよい、また、排油孔116は、断面円形状である必要はなく、また、出来るだけ大きく開孔すると良い。
本体ハウジング160および外輪110には同軸で等しい直径のピン穴161、117が具備され、ピン穴161、117には位置決めピン170が受容されて、玉軸受ユニット107が本体ハウジング160に対し好適に位置決めされる。
ピン穴161、117は比較的厳格な公差をもつて好適な位置にドリルにより形成され、潤滑油導管取り付け部162から、本体ハウジング160に対し、位置決めピン170の軸方向に軸受ハウジングが移動可能に、位置決めピン170を勘合させる。位置決めピン170により玉軸受ユニット107が、延いては回転軸102が本体ハウジング160内に正確に位置決めされ得る。位置決めピン170により、外輪110の本体ハウジング160に対する回転も抑止される。
本体ハウジング160の潤滑油導管取り付け部162には、図示しない潤滑油導管が周知な方法で具備され、潤滑油が外側ランド部111a、111bあるいは、内側ランド部114a、114b、もしくはその両方に第1の潤滑油路163、第2の潤滑油路164を通り導入される。図3には、内側ランド部114a、114bに導入する例を図示している。
本体ハウジング160に対し、位置決めピン170の軸方向に軸受ハウジングが移動可能に固定されているので、本体ハウジング160の内周面と外側ランド部111a、111b、内側ランド部114a、114bとの間の微小隙間に供給された潤滑油は、玉軸受ユニット107の振動を制するオイルフィルムダンパとして作用する。
以上説明したように、本発明によれば、本体ハウジングと玉軸受ユニットの外輪の間に微小隙間を設け、位置決めピンによる位置決めをすることにより、位置決めピンの軸方向に玉軸受ユニットが移動可能なオイルフィルムダンパを形成し、高速回転時にも回転軸の振動を吸収することが可能であり、また、位置決めピンによる位置決めを行うため、本体ハウジングに対して玉軸受ユニットの位置決めや固定が容易になることから、エンジンの過給器として利用するターボチャージャとして好適に使用することができる。
1 排気流路
2 回転軸
3 タービン
4 インペラ
5 給気流路
6 本体ハウジング
7 玉軸受ユニット
8 軸受ハウジング(外輪間座)
9 アンギュラ玉軸受
11 外輪
12 内輪
13 転動体
14 保持器
15 内輪間座
16、17 潤滑油供給孔
102 回転軸
107 玉軸受ユニット
110 外輪
111a、111b 外側ランド部
112a、112b 潤滑油供給溝
113a、113b 潤滑油供給孔
114a、114b 内側ランド部
115 排油溝
116 排油孔
117 ピン穴
120、121 内輪
130 転動体
140 保持器
160 本体ハウジング
161 ピン穴
162 潤滑油導管取り付け部
163 第1の潤滑油路
164 第2の潤滑油路
170 位置決めピン

Claims (1)

  1. 本体ハウジングと、排気流路と、給気流路と、
    前記排気流路を流通する排気により回転するタービンと、
    一端に前記タービンを固定した回転軸と、
    前記回転軸の他端に固定され、給気流路の空気を圧縮するインペラと、
    前記回転軸を前記本体ハウジング内に回転自在に支持する玉軸受ユニットを備えるターボチャージャにおいて、
    前記玉軸受ユニットは、
    単一円筒からなる複列の外輪軌道面を両端近傍に有する外輪と、
    複列の前記外輪軌道面にそれぞれ対向する内輪軌道面を有する二つの内輪と、
    前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間を転動自在な転動体と、
    を備え、
    前記外輪の軸方向両端近傍の外周面には、前記本体ハウジングの内周面との間に微小隙間を形成する外側ランド部が設けられ、
    前記外輪と前記本体ハウジングに同軸で等しい直径のピン穴が設けられ、
    前記ピン穴に位置決めピンを、前記本体ハウジングに対し前記位置決めピンの軸方向に前記玉軸受ユニットが移動可能に装着することにより、前記外輪と前記本体ハウジングが位置決め固定されるとともに、
    前記微小隙間に供給された潤滑油が、前記玉軸受ユニットの振動を制するオイルフィルムダンパを形成することを特徴とするターボチャージャ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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