JP2018063018A - 過給機の軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルフィルムダンパ８に供給される潤滑油の排出経路が、転がり軸受１１、１２を通過して軸線方向外側に排出される経路と、ホルダ２０の両端面から排出される経路とを有する過給機１の軸受装置１０において、転がり軸受１１、１２を通過して軸線方向外側に排出される潤滑油と、ホルダ２０の両端面から排出される潤滑油とが軸線方向外側部分でぶつかり合わないようにする。【解決手段】ホルダ２０の軸線方向両端面の経路から排出される潤滑油の流れ方向を、外輪１１ｂ、１２ｂの軸線方向外側に向かって変更する流れ方向変更部４０を、外輪１１ｂ、１２ｂの軸線方向外側に設けることにより、ホルダ２０の両端面から排出される潤滑油とが転がり軸受１１、１２の軸線方向外側部分でぶつかり合わないようにした。【選択図】図２

Description

この発明は、内燃機関等に用いられる過給機の軸受装置に関する。

過給機の軸受装置として、回転軸に嵌め合わされた一対の転がり軸受の外輪間にコイルばね等の弾性部材を配置し、その弾性部材の反発力で転がり軸受に予圧を与えるとともに、転がり軸受の外輪をオイルフィルムダンパにて支持する軸受装置が知られている（例えば特許文献１〜４）。

これら特許文献１〜４のように、外輪間に嵌め合わされた弾性部材にて一対の転がり軸受に予圧を与える軸受装置では、外輪を弾性部材の力で転動体に押し付けることから、その外輪を押し出す方向、つまり軸線方向外側へは外輪を非拘束状態としておくことが必須である。

一方、特許文献５のように、一対の転がり軸受の内輪間、及び外輪間にそれぞれスペーサを配置して軸受間の距離を一定に保持しつつ、外輪の軸線方向外側の端面をハウジング側の当接部に当接させて外輪を軸線方向に拘束する軸受装置も知られている。

ところで、回転軸の高速回転化を図るには転がり軸受の摩擦損失を低減させることが望ましいが、予圧を与えれば摩擦損失が大きくなる。一方、毎分１０万回転を超えるような高速回転領域では、転がり軸受をオイルフィルムダンパにて支持することが必要不可欠となる。両者の要求を満たすには、上述した特許文献５のように外輪間にばね等の弾性部材を設けない構成の軸受装置において、転がり軸受の外輪が嵌め合わされる保持部材を軸受ハウジングと別に設け、その保持部材と軸受ハウジングとの隙間にオイルフィルムを形成する構成が一案として考えられる。

しかしながら、特許文献５の装置のように、外輪の軸線方向外側の端面を軸受ハウジングに当接させて外輪を拘束した場合、オイルフィルムダンパの振動吸収作用で外輪が軸線方向に変位したときに、軸受ハウジングから軸受の外輪へと軸線方向の力が入力される。そのため、内輪から転動体を介して外輪に伝わる軸線方向の力と軸受ハウジング側から外輪に加わる力とが競合して軸受に無理な軸線方向の力が作用し、外輪の位置がずれるといった不都合が発生し、軸受の耐久性が損なわれるおそれがある。

特許文献６には、このような外輪の位置ずれという不都合によって軸受の耐久性が損なわれないようにした過給機の軸受装置が開示されている。

この特許文献６に開示された過給機の軸受装置は、図７及び図８に示す構造を備えている。

図７は、特許文献６に示す構造の軸受装置１１０が組み込まれた過給機１０１を示している。過給機１０１は、内燃機関の排気通路に設けられるタービンロータ１０２と、内燃機関の吸気通路に設けられるコンプレッサインペラ１０３と、それらを一体回転可能に連結する回転軸としてのタービン軸１０４とを備えたターボチャージャとして構成されている。タービンロータ１０２とタービン軸１０４とは同軸上に一体形成されている。タービン軸１０４には、タービンロータ１０２側からコンプレッサインペラ１０３に向かって、大径部１０４ａ、中間部１０４ｂ及び小径部１０４ｃが順次設けられた段付きシャフトである。

中間部１０４ｂは、過給機１０１の軸受ハウジング１０５内に挿入され、小径部１０４ｃは軸受ハウジング１０５を貫いてコンプレッサハウジング（図示しない）内に挿入されている。

軸受ハウジング１０５は、ハウジング本体１０５Ａの一端に、リテーナ１０５Ｂがボルト等の固定手段を用いて結合されている。中間部１０４ｂの外周には一対の転がり軸受１１１、１１２が嵌め合わされている。転がり軸受１１１、１１２は、内輪１１１ａ、１１２ａと、外輪１１１ｂ、１１２ｂと、それらの間に配置される転動体としての多数のボール１１１ｃ、１１２ｃとを備えた玉軸受である。より具体的には、転がり軸受１１１、１１２は、径方向荷重と一方向の軸線方向荷重とを負荷するアンギュラコンタクト玉軸受である。転がり軸受１１１、１１２の内輪１１１ａ、１１２ａのそれぞれはタービン軸１０４上に嵌め合わされる。転がり軸受１１１はタービンロータ１０２に向かう方向の軸線方向荷重を負荷し、転がり軸受１１２はコンプレッサインペラ１０３に向かう方向の軸線方向荷重を負荷する向きでそれぞれ取り付けられている。

転がり軸受１１１の内輪１１１ａと大径部１０４ａの間にはスリンガ１１３が設けられ、内輪１１１ａ、１１２ａの間には内輪スペーサとしてのスリーブ１１４が設けられている。小径部１０４ｃの外周には、カラー１１５、１１６、コンプレッサインペラ１０３が順次嵌め合わされている。コンプレッサインペラ１０３からは小径部１０４ｃの先端の雄ねじ部１０４ｄが突出する。その雄ねじ部１０４ｄにナット１１７を装着してこれを締め付けることにより、スリンガ１１３、内輪１１１ａ、スリーブ１１４、内輪１１２ａ、カラー１１５、１１６及びコンプレッサインペラ１０３が大径部１０４ａとナット１１７との間に挟み込まれてそれらが軸線方向の定位置に拘束される。

コンプレッサインペラ１０３を嵌め合わせることにより、内輪１１１ａ、スリーブ１１４及び内輪１１２ａが、タービン軸１０４の大径部１０４ａと中間部１０４ｂとの間の段差、及びコンプレッサインペラ１０３の端面の間に挟み込まれて軸線方向の定位置に拘束される。これにより、タービンロータ１０２、タービン軸１０４、スリンガ１１３、内輪１１１ａ、スリーブ１１４、内輪１１２ａ、カラー１１５、１１６、コンプレッサインペラ１０３及びナット１１７は、タービン軸１０４の中心線ＣＬの回りに一体回転可能な回転体アッセンブリ１０６として組み立てられる。

転がり軸受１１１、１１２のそれぞれの外輪１１１ｂ、１１２ｂは、ホルダ１２０に嵌め合わされている。そのホルダ１２０は、軸受ハウジング１０５のハウジング本体１０５Ａのホルダ収容部１０５ａに嵌め合わされている。軸受ハウジング１０５のリテーナ１０５Ｂは、ホルダ収容部１０５ａの開口端部（コンプレッサインペラ１０３側の端部）に取り付けられ、それにより、ホルダ１２０は、タービン軸１０４の軸線方向に関して、軸受ハウジング１０５の突起部１０５ｂとリテーナ１０５Ｂとの間に保持される。なお、スリーブ１１４及びホルダ１２０のそれぞれは転がり軸受１１１、１１２とは別部品として構成されている。

ホルダ１２０は、外輪１１１ｂ、１１２ｂの外周に配置される保持部材としての円筒状のケース部１２２と、そのケース部１２２の内周側に突出して外輪１１１ｂ、１１２ｂの間に介在する外輪スペーサとしてのスペーサ部１２３とが一体化された構成を備えている。ケース部１２２の軸線方向両端面１２２ａ、１２２ｂは、外輪１１１ｂ、１１２ｂよりも軸線方向外側に突出した位置にある。言い換えれば、外輪１１１ｂ、１１２ｂは、ケース部１２２の軸線方向端面１２２ａ、１２２ｂよりも軸線方向内側に後退するようにしてホルダ１２０に嵌め合わされている。

スペーサ部１２３の両端には外輪１１１ｂ、１１２ｂが突き当てられている。それにより、外輪１１１ｂ、１１２ｂが軸線方向に位置決めされて外輪１１１ｂ、１１２ｂ間の軸線方向の距離が一定に保持される。

図８に示すように、スペーサ部１２３の軸線方向の寸法Ａと、スリーブ１１４の軸線方向の寸法Ｂとをそれぞれ正確に管理することにより、内輪１１１ａ、１１２ａ及び外輪１１１ｂ、１１２ｂのそれぞれは、軸線方向の位置ずれが最小となり、予圧が実質的に与えられない位置に保持される。これにより、タービン軸４の軸線方向の遊びを最小に抑え、タービンロータ２及びコンプレッサインペラ３とそれらのハウジングとの間の隙間を小さく設定して過給性能を向上させることができる。なお、外輪１１１ｂ、１１２ｂの軸線方向外側には、外輪１１１ｂ、１１２ｂをそれらの軸線方向外側から拘束する部材が設けられていない。すなわち、外輪１１１ｂ、１１２ｂは軸線方向外側へは非拘束の状態でホルダ１２０に嵌め合わされている。また、外輪１１１ｂ、１１２ｂの間には、これらを軸線方向に押し出して予圧を付加するばね等の弾性部材は設けられていない。転がり軸受１１１、１１２を予圧なしで組み付けることにより、転がり軸受１１１、１１２の内部における摩擦損失を抑えることができる。

ホルダ１２０と軸受ハウジング１０５との間には微小量の隙間１２５が設けられている。隙間１２５は、ホルダ１２０の外周側に位置する半径方向隙間１２５ａと、ホルダ１２０の軸線方向両端に位置する軸線方向隙間１２５ｂ、１２５ｃとを含む。半径方向隙間１２５ａはホルダ１２０の外周面の全面に亘って存在し、軸線方向隙間１２５ｂ、１２５ｃはホルダ１２０の端面１２２ａ、１２２ｂの全面に亘って存在する。つまり、後述するオイルフィルムが形成されていない状態において、ホルダ１２０は、軸受ハウジング１０５に対して半径方向隙間１２５ａに相当する量だけ半径方向に移動可能であり、軸線方向隙間１２５ｂ、１２５ｃに相当する量だけ軸線方向に移動可能である。

軸受ハウジング１０５には、その下面から半径方向隙間１２５ａに向かって給油路（図示省略）が形成されている。給油路を介して半径方向隙間１２５ａに潤滑油が供給されることにより、隙間１２５が潤滑油で満たされてホルダ１２０と軸受ハウジング１０５との間にオイルフィルムが形成される。そのオイルフィルムと、ホルダ１２０及び軸受ハウジング１０５とによってオイルフィルムダンパ１０８が構成され、そのオイルフィルムダンパ１０８により外輪１１１ｂ、１１２ｂが支持される。

このようにオイルフィルムダンパ１０８を設けることにより、軸受アッセンブリの振動を効率よく吸収することが可能となる。よって、毎分１０万回転を超える高速回転領域に対する過給機１の適応性を高めることができる。ホルダ１２０の半径方向及び軸線方向にそれぞれ隙間１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃが存在するため、ホルダ１２０が軸受ハウジング１０５に対して半径方向及び軸線方向に円滑に動くことができる。このため、オイルフィルムダンパ１０８による振動吸収効果が高まる。

軸受アッセンブリの軸線方向の振れは、ホルダ１２０の端面１２２ａ、１２２ｂが軸受ハウジング１０５の突起部１０５ｂ又はリテーナ１０５Ｂに接することにより制限される。ホルダ１２０の両端面１２２ａ、１２２ｂよりも外輪１１１ｂ、１１２ｂが軸線方向内側に後退しているため、外輪１１１ｂ、１１２ｂが軸受ハウジング１０５に直接突き当たるおそれはない。しかも、ホルダ１２０と外輪１１１ｂ、１１２ｂとは別部品であり、さらに外輪１１１ｂ、１１２ｂは軸線方向外側へは非拘束の状態でホルダ１２０に嵌め合わされている。よって、外輪１１１ｂ、１１２ｂは内輪１１１ａ、１１２ａからボール１１１ｃ、１１２ｃを介して伝わる軸線方向の力のみで変位し、転がり軸受１１１、１１２に不自然な軸線方向の外力が作用しない。

ホルダ１２０の外周には、２本の環状溝１３０がホルダ１２０を一周するように設けられている。各環状溝１３０には、図８に示すように、転がり軸受１１１、１１２側に潤滑油を供給するためのオイルジェット孔１３１が設けられている。オイルジェット孔１３１は、その中心線が内輪１１１ａ、１１２ａに向かうように設けられている。これにより、オイルフィルムを形成した潤滑油の一部がオイルジェット孔１３１から内輪１１１ａ、１１２ａに給油される（図８黒色矢印）。従って、ボール１１１ｃ、１１２ｃに向かって潤滑油を直接吹き付けた場合と比較して潤滑油の撹拌損失を低減させ、過給効率を高めることができる。

オイルジェット孔１３１から内輪１１１ａ、１１２ａに向かって給油された潤滑油は、遠心力によって外周へ吹き飛ばされ、外輪１１１ｂ、１１２ｂの内面側から転がり軸受１１１、１１２の軸線方向の外側に排出される（図８黒色矢印）。

実開昭６２−３５１９５号公報 特開平４−７２４２４号公報 特開平４−８８２５号公報 実公平６−４０９０８号公報 特開２００２−３６９４７４号公報 特許第５０７５０００号公報

ところで、図７及び図８に示す軸受装置１１０においては、ホルダ１２０の半径方向の外周面及び軸線方向の端面と軸受ハウジング１０５との間に、それぞれ隙間１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃが存在し、この隙間１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃには、オイルフィルムダンパ１０８を設けるために、潤滑油が供給され、この潤滑油は図８に白抜き矢印で示すように、ホルダ１２０の両端面１２２ａ、１２２ｂよりも軸線方向内側に後退した外輪１１１ｂ、１１２ｂの軸線方向外側部分に排出される。

また、オイルフィルムを形成した潤滑油の一部は、図８に黒色矢印で示すように、オイルジェット孔１３１から内輪１１１ａに向かって給油され、給油された潤滑油は転がり軸受１１１、１１２の軸線方向外側に排出される。

この転がり軸受１１１、１１２の軸線方向外側に排出される潤滑油と、ホルダ１２０の両端面１２２ａ、１２２ｂから排出される潤滑油は、互いに直交する方向に排出されるため、転がり軸受１１１、１１２の軸線方向外側部分で排出される潤滑油がぶつかり合って潤滑油が滞留し、その結果、潤滑油の排出が円滑に行われず、転がり軸受の摩擦損失が大きくなるおそれがある。

そこで、この発明は、転がり軸受の外輪を、軸受ハウジングに対してホルダを介してオイルフィルムダンパによって支持し、オイルフィルムダンパに供給される潤滑油の排出経路が、転がり軸受を通過して軸線方向外側に排出される経路と、ホルダの両端面から排出される経路とを有する軸受装置において、転がり軸受を通過して軸線方向外側に排出される潤滑油と、ホルダの両端面から排出される潤滑油とが転がり軸受の軸線方向外側部分でぶつかり合わないようにして、転がり軸受の軸線方向外側部分での潤滑油の滞留を防止しようとするものである。

前記の課題を解決するために、この発明は、過給機の回転軸上に配置される一対の転がり軸受と、前記一対の転がり軸受とは別部品として構成され、該一対の軸受の外輪のそれぞれが嵌め合わされる保持部材と、前記外輪を支持するオイルフィルムダンパが形成されるように前記保持部材と組み合わされる軸受ハウジングと、前記一対の軸受の内輪間に配置されて内輪間の軸線方向の距離を一定に保持する内輪スペーサと、前記外輪間に配置されて外輪間の軸線方向の距離を一定に保持する外輪スペーサとを具備し、前記外輪は、軸線方向外側へは非拘束の状態で前記保持部材に嵌め合わされ、前記保持部材の外周及び軸線方向両端面のそれぞれと前記軸受ハウジングとが前記オイルフィルムを形成するための隙間を介して対向し、オイルフィルムダンパに供給される潤滑油の排出経路が、転がり軸受を通過して軸線方向外側に排出される経路と、前記保持部材の軸線方向両端面から排出される経路とを有する、過給機の軸受装置において、前記保持部材の軸線方向両端面の経路から排出される潤滑油の流れ方向を前記外輪の軸線方向外側に向かって変更する流れ方向変更部を、前記外輪の軸線方向外側に設けたことを特徴とする。

前記流れ方向変更部は、前記保持部材の軸線方向両端面に一体に形成された段差によって構成することができる。

また、前記流れ方向変更部は、前記外輪の軸線方向外側面に設けられた、外輪と別体のリング部材に形成してもよい。

また、前記流れ方向変更部は、前記外輪の軸線方向外側面に一体に形成した段差によって構成することもできる。

以上のように、この発明の過給機の軸受装置は、保持部材の軸線方向両端面の経路から排出される潤滑油の流れ方向を、外輪の軸線方向外側に向かって変更する流れ方向変更部を有するので、転がり軸受を通過して軸線方向外側に排出される潤滑油と、ホルダの両端面から排出される潤滑油とが転がり軸受の軸線方向外側部分で平行になって、ぶつかり合わないため、転がり軸受の軸線方向外側部分での潤滑油の滞留を防止することができる。

この発明の一形態に係る軸受装置が組み込まれた過給機の軸線方向の断面図である。 図１の左側の転がり軸受部分の拡大断面図である。 この発明の別の形態に係る軸受装置が組み込まれた過給機の軸線方向の断面図である。 図３の左側の転がり軸受部分の拡大断面図である。 この発明の別の形態に係る軸受装置が組み込まれた過給機の軸線方向の断面図である。 図５の左側の転がり軸受部分の拡大断面図である。 従来の軸受装置が組み込まれた過給機の軸線方向の断面図である。 図７の軸受装置の部分拡大図である。

以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、この発明の第１の実施形態に係る軸受装置１０が組み込まれた過給機１を示している。

過給機１は、内燃機関の排気通路に設けられるタービンロータ２と、内燃機関の吸気通路に設けられるコンプレッサインペラ３と、それらを一体回転可能に連結する回転軸としてのタービン軸４とを備えたターボチャージャとして構成されている。

タービンロータ２とタービン軸４とは同軸上に一体形成されている。タービン軸４には、タービンロータ２側からコンプレッサインペラ３に向かって、大径部４ａ、中間部４ｂ及び小径部４ｃが順次設けられた段付きシャフトである。

中間部４ｂは過給機１の軸受ハウジング５内に挿入され、小径部４ｃは軸受ハウジング５を貫いてコンプレッサハウジング（図示しない）内に挿入されている。軸受ハウジング５は、ハウジング本体５Ａの一端に、リテーナ５Ｂがボルト等の固定手段を用いて結合されている。

中間部４ｂの外周には一対の転がり軸受１１、１２が嵌め合わされている。転がり軸受１１、１２は、内輪１１ａ、１２ａと、外輪１１ｂ、１２ｂと、それらの間に配置される転動体としての多数のボール１１ｃ、１２ｃとを備えた玉軸受である。より具体的には、転がり軸受１１、１２は、径方向荷重と一方向の軸線方向荷重とを負荷するアンギュラコンタクト玉軸受である。転がり軸受１１、１２の内輪１１ａ、１２ａのそれぞれはタービン軸４上に嵌め合わされる。転がり軸受１１はタービンロータ２に向かう方向の軸線方向荷重を負荷し、転がり軸受１２はコンプレッサインペラ３に向かう方向の軸線方向荷重を負荷する向きでそれぞれ取り付けられている。

転がり軸受１１の内輪１１ａ、１２ａの間には内輪スペーサとしてのスリーブ１４が設けられている。転がり軸受１１の内輪１１ａの軸線方向の外面は、タービン軸４の大径部４ａと中間部４ｂとの間に形成された段差部１３に当接している。一方、転がり軸受１２の内輪１２ａの軸線方向の外面は、タービン軸４の小径部４ｃに嵌められたコンプレッサインペラ３の端面部１５に当接している。タービン軸４の小径部４ｃにコンプレッサインペラ３を嵌め込むことにより、内輪１１ａ、スリーブ１４及び内輪１２ａが、タービン軸４の大径部４ａと中間部４ｂとの間の段差部１３及びコンプレッサインペラ３の端面部１５の間に挟み込まれて軸線方向の定位置に拘束される。これにより、タービンロータ２、タービン軸４、内輪１１ａ、スリーブ１４、内輪１２ａ、コンプレッサインペラ３は、タービン軸４の中心線ＣＬの回りに一体回転可能な回転体アッセンブリ６として組み立てられる。

転がり軸受１１、１２のそれぞれの外輪１１ｂ、１２ｂは、保持部材としてのホルダ２０に嵌め合わされている。そのホルダ２０は、軸受ハウジング５のハウジング本体５Ａのホルダ収容部５ａに嵌め合わされている。軸受ハウジング５のリテーナ５Ｂは、ホルダ収容部５ａの開口端部（コンプレッサインペラ３側の端部）に取り付けられ、それにより、ホルダ２０は、タービン軸４の軸線方向に関して、軸受ハウジング５の突起部５ｂとリテーナ５Ｂとの間に保持される。なお、スリーブ１４及びホルダ２０のそれぞれは転がり軸受１１、１２とは別部品として構成されている。

ホルダ２０は、外輪１１ｂ、１２ｂの外周に配置される保持部材としての円筒状のケース部２２と、そのケース部２２の内周側に突出して外輪１１ｂ、１２ｂの間に介在する外輪スペーサとしてのスペーサ部２３とが一体化された構成を備えている。ケース部２２の軸線方向両端面２２ａ、２２ｂは、外輪１１ｂ、１２ｂよりも軸線方向外側に突出した位置にある。言い換えれば、外輪１１ｂ、１２ｂは、ケース部２２の軸線方向端面２２ａ、２２ｂよりも軸線方向内側に後退するようにしてホルダ２０に嵌め合わされている。

また、ケース部２２の軸線方向端面２２ａ、２２ｂの内径部には、軸受ハウジング５とリテーナ５Ｂと隙間を空けて、ケース部２２の軸線方向端面２２ａ、２２ｂから内径側に向かって排出される潤滑油の流れ方向を軸線方向外側に向かうように変更する流れ方向変更部４０が段差によって形成されている。

スペーサ部２３の両端には外輪１１ｂ、１２ｂが突き当てられている。それにより、外輪１１ｂ、１２ｂが軸線方向に位置決めされて外輪１１ｂ、１２ｂ間の軸線方向の距離が一定に保持される。そして、転がり軸受１１、１２、スリーブ１４及びホルダ２０が相互に組み立てられることにより、軸受アッセンブリ７が形成される。スペーサ部２３の軸線方向の寸法と、スリーブ１４の軸線方向の寸法とをそれぞれ正確に管理することにより、内輪１１ａ、１２ａ及び外輪１１ｂ、１２ｂのそれぞれは、軸線方向の位置ずれが最小となり、予圧が実質的に与えられない位置に保持される。これにより、タービン軸４の軸線方向の遊びを最小に抑え、タービンロータ２及びコンプレッサインペラ３とそれらのハウジングとの間の隙間を小さく設定して過給性能を向上させることができる。なお、外輪１１ｂ、１２ｂの軸線方向外側には、外輪１１ｂ、１２ｂをそれらの軸線方向外側から拘束する部材が設けられていない。すなわち、外輪１１ｂ、１２ｂは軸線方向外側へは非拘束の状態でホルダ２０に嵌め合わされている。また、外輪１１ｂ、１２ｂの間には、これらを軸線方向に押し出して予圧を付加するばね等の弾性部材は設けられていない。転がり軸受１１、１２を予圧なしで組み付けることにより、転がり軸受１１、１２の内部における摩擦損失を抑えることができる。

ホルダ２０と軸受ハウジング５との間には微小量の隙間２５が設けられている。隙間２５は、ホルダ２０の外周側に位置する半径方向隙間２５ａと、ホルダ２０の軸線方向両端に位置する軸線方向隙間２５ｂ、２５ｃとを含む。半径方向隙間２５ａはホルダ２０の外周面に存在し、軸線方向隙間２５ｂ、２５ｃはホルダ２０の端面２２ａ、２２ｂに存在する。つまり、後述するオイルフィルムが形成されていない状態において、ホルダ２０は、軸受ハウジング５に対して半径方向隙間２５ａに相当する量だけ半径方向に移動可能であり、軸線方向隙間２５ｂ、２５ｃに相当する量だけ軸線方向に移動可能である。

軸受ハウジング５には、半径方向隙間２５ａに対して潤滑油を供給する給油路４１が形成されている。給油路４１を介して半径方向隙間２５ａに潤滑油が供給されることにより、隙間２５が潤滑油で満たされてホルダ２０と軸受ハウジング５との間にオイルフィルムが形成される。そのオイルフィルムと、ホルダ２０及び軸受ハウジング５とによってオイルフィルムダンパ８が構成され、そのオイルフィルムダンパ８により外輪１１ｂ、１２ｂが支持される。このようにオイルフィルムダンパ８を設けることにより、軸受アッセンブリ７の振動を効率よく吸収することが可能となる。よって、毎分１０万回転を超える高速回転領域に対する過給機１の適応性を高めることができる。ホルダ２０の半径方向及び軸線方向にそれぞれ隙間２５ａ、２５ｂ、２５ｃが存在するため、ホルダ２０が軸受ハウジング５に対して半径方向及び軸線方向に円滑に動くことができる。このため、オイルフィルムダンパ８による振動吸収効果が高まる。

軸受アッセンブリ７の軸線方向の振れは、ホルダ２０の端面２２ａ、２２ｂが軸受ハウジング５の突起部５ｂ又はリテーナ５Ｂに接することにより制限される。ホルダ２０の両端面２２ａ、２２ｂよりも外輪１１ｂ、１２ｂが軸線方向内側に後退しているため、外輪１１ｂ、１２ｂが軸受ハウジング５に直接突き当たるおそれはない。しかも、ホルダ２０と外輪１１ｂ、１２ｂとは別部品であり、さらに外輪１１ｂ、１２ｂは軸線方向外側へは非拘束の状態でホルダ２０に嵌め合わされている。よって、外輪１１ｂ、１２ｂは内輪１１ａ、１２ａからボール１１ｃ、１２ｃを介して伝わる軸線方向の力のみで変位し、転がり軸受１１、１２に不自然な軸線方向の外力が作用しない。

ホルダ２０には、２本の給油部４２が設けられている。各給油部４２には、転がり軸受１１、１２側に潤滑油を供給するためのオイルジェット孔４３が設けられている。なお、図２では転がり軸受１１側のオイルジェット孔４３のみが図示されているが、転がり軸受１２側にも同様のオイルジェット孔４３が設けられている。オイルジェット孔４３は、その中心線が内輪１１ａに向かうように設けられている。これにより、オイルフィルムを形成した潤滑油の一部がオイルジェット孔４３から内輪１１ａ及びその周囲に給油される。従って、ボール１１ｃに向かって潤滑油を直接吹き付けた場合と比較して潤滑油の撹拌損失を低減させ、過給効率を高めることができる。転がり軸受１２側に関しても同様である。また、特にタービンロータ２側のオイルジェット孔４３を上記の通りに形成した場合には、タービンロータ２からタービン軸４を介して転がり軸受１１及びスリーブ１４に伝達される熱をオイルジェット孔４３からの潤滑油で吸収して過給機１の冷却効率を改善することができる。

オイルジェット孔４３から内輪１１ａの内面に供給された潤滑油は、遠心力により、外輪１１ｂの内面へ吹き飛ばされ、外輪１１ｂの軸線方向の外側に向かって排出される（図２の黒色矢印）。

一方、ホルダ２０の半径方向の外周面及び軸線方向の端面と軸受ハウジング５との間に、それぞれ隙間２５ａ、２５ｂ、２５ｃが存在し、この隙間２５ａ、２５ｂ、２５ｃには、オイルフィルムダンパ８を設けるために、潤滑油が供給され、この潤滑油は、図２に白抜き矢印で示すように、ホルダ２０の両端面２２ａ、２２ｂより内径側に向かって排出される。このように、軸受装置１０では、オイルフィルムダンパ８に供給される潤滑油の排出経路は、転がり軸受１１、１２を通過して軸線方向外側に排出される経路と、ホルダ２０の軸線方向両端面２２ａ、２２ｂから排出される経路とを有する。

ホルダ２０の両端面２２ａ、２２ｂより内径側に向かって排出される潤滑油は、ケース部２２の軸線方向端面２２ａ、２２ｂの内径部に外側に向かって突き出すように設けられた段差からなる流れ方向変更部４０に当たり、流れ方向が軸線方向の外向きに変えられる。

したがって、ケース部２２の軸線方向端面２２ａ、２２ｂから排出される潤滑油の流れ方向と、転がり軸受１１内を通過して排出される潤滑油の流れ方向が、図２に白抜き矢印と黒色矢印に示すように、外側に向かって平行になり、転がり軸受１１の軸線方向の外側部分に潤滑油が滞留するということを防止することができる。

図３及び図４は、この発明に係る第２の実施形態に係る軸受装置１０が組み込まれた過給機１を示している。

この第２の実施形態の軸受装置１０は、第１の実施形態において、ケース部２２の軸線方向端面２２ａ、２２ｂの内径部に形成した段差からなる流れ方向変更部４０を、第２の実施形態では、外輪１１ｂ、１２ｂと別体のリング部材４４に設けている。その他の構成は、第１の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。

図５及び図６は、この発明に係る第３の実施形態に係る軸受装置１０が組み込まれた過給機１を示している。

この第３の実施形態の軸受装置１０は、第１の実施形態において、ケース部２２の軸線方向端面２２ａ、２２ｂの内径部に形成した段差からなる流れ方向変更部４０を、第２の実施形態では、外輪１１ｂ、１２ｂを、ケース部２２の軸線方向端面２２ａ、２２ｂの外側に延長させ、この延長部分に段差からなる流れ方向変更部４０を設けている。その他の構成は、第１の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。

１ ：過給機
２ ：タービンロータ
３ ：コンプレッサインペラ
４ ：タービン軸
４ａ ：大径部
４ｂ ：中間部
４ｃ ：小径部
５ ：軸受ハウジング
５Ａ ：ハウジング本体
５Ｂ ：リテーナ
５ａ ：ホルダ収容部
５ｂ ：突起部
６ ：回転体アッセンブリ
７ ：軸受アッセンブリ
８ ：オイルフィルムダンパ
１０ ：軸受装置
１１ ：転がり軸受
１１ａ ：内輪
１１ｂ ：外輪
１１ｃ ：ボール
１２ ：転がり軸受
１２ａ ：内輪
１２ｂ ：外輪
１２ｃ ：ボール
１３ ：段差部
１４ ：スリーブ
１５ ：端面部
２０ ：ホルダ
２２ ：ケース部
２２ａ、２２ｂ ：端面
２３ ：スペーサ部
２５ａ ：半径方向隙間
２５ｂ、２５ｃ ：軸線方向隙間
４０ ：流れ方向変更部
４１ ：給油路
４２ ：給油部
４３ ：オイルジェット孔
４４ ：リング部材
ＣＬ ：中心線

Claims (4)

1. 過給機の回転軸上に配置される一対の転がり軸受と、前記一対の転がり軸受とは別部品として構成され、該一対の軸受の外輪のそれぞれが嵌め合わされる保持部材と、前記外輪を支持するオイルフィルムダンパが形成されるように前記保持部材と組み合わされる軸受ハウジングと、前記一対の軸受の内輪間に配置されて内輪間の軸線方向の距離を一定に保持する内輪スペーサと、前記外輪間に配置されて外輪間の軸線方向の距離を一定に保持する外輪スペーサとを具備し、前記外輪は、軸線方向外側へは非拘束の状態で前記保持部材に嵌め合わされ、前記保持部材の外周及び軸線方向両端面のそれぞれと前記軸受ハウジングとがオイルフィルムを形成するための隙間を介して対向し、オイルフィルムダンパに供給される潤滑油の排出経路が、前記転がり軸受を通過して軸線方向外側に排出される経路と、前記保持部材の軸線方向両端面から排出される経路とを有する、過給機の軸受装置において、前記保持部材の軸線方向両端面の経路から排出される潤滑油の流れ方向を、前記外輪の軸線方向外側に向かって変更する流れ方向変更部を、前記外輪の軸線方向外側に設けたことを特徴とする過給機の軸受装置。
2. 前記流れ方向変更部が、前記保持部材の軸線方向両端面に一体に形成された段差からなることを特徴とする請求項１記載の過給機の軸受装置。
3. 前記流れ方向変更部が、前記外輪の軸線方向外側面に設けられた、外輪と別体のリング部材からことを特徴とする請求項１記載の過給機の軸受装置。
4. 前記流れ方向変更部を、前記外輪の軸線方向外側面に一体に形成した段差からなることを特徴とする請求項１記載の過給機の軸受装置。

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