JPH0413A - 高速回転体の制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、例えばターボチャージャ等における高速回転
体の制振装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、例えばターボチャージャ等において高速回転体を
転がり軸受と共にスクイズ油膜層を介して支持する制振
装置が知られている（特開昭６３−１５２７１６号公報
等参照）。

これを第４図に基づいて説明すると、ターボチャージャ
のタービンホイールＩＡとコンプレ・ンサホイールＩＢ
とを同軸上で連結する回転軸２の外周にはアンギュラ型
転がり軸受３．４が介装される。この転がり軸受３．４
は、夫々内輪３Ａ、４Ａ、外輪３Ｂ、４Ｂ及び転動体３
Ｃ，４Ｃからなり、内輪３Ａ、４Ａの夫々内輪軌道３Ｄ
、４Ｄが図中左右対称に対向して配置される。

各社がり軸受３．４の外周に位置するベアリングハウジ
ング２０には回転軸２に向かって突出するスラスト受け
部２ＯＡが一体的に形成されている。

上記スラスト受け部２０Ａと各外輪３Ｂ、４Ｂの間には
アウタースペーサ２２．２３が介装され、スラスト受け
部２０Ａに対する外輪３Ｂ、４Ｂの回転スラスト方向対
応位置が規制される。

前記ベアリングハウジング２０と各外輪３８４Ｂ及びア
ウタースペーサ２２．２３との間には所定の間隙が形成
され、この間隙に油通路２５から導かれる圧油が通孔２
０Ｄ、２０Ｅ、環状溝２０Ｂ、２０Ｃを夫々介して供給
される。

かかる構成においては、ターボチャージャの低速域では
、転がり軸受３．４が転動するのに対して、高速域では
上記間隙に充分な油膜層が形成され、回転軸２に作用す
るラジアル荷重はこの油膜層にて支持される。このため
、外輪３Ｂ、４Ｂ及びアウタースペーサ２２．２３は回
転軸２と一体になって高速回転する。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、以上のような従来の高速回転体の制振装
置にあっては、次のような問題点を有していた。

即ち、要求される制振レベルが高く、スクイズ油膜層の
制振効果が不充分である場合には、回転体の不釣り合い
量を極力小さくして回転体が発生する振動起振力を低下
させ、要求される振動レベルに抑えるようにしていた。

このため、上記回転体の不釣り合い量を極力小さくする
べく、非常に高精度の回転体のバランス取りを行う必要
があり、このための作業工数が掛かって、生産性の低下
を来し、製作コストが高価なものになってしまう。

そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、ベ
アリングハウジング自体の形成材料を減衰特性を持つも
のに設定することで、スクイズ油膜層の制振効果に加え
てより一層高い制振効果を得るようにし、しかも、ヘア
リングハウジング形成材料の低い強度をカバーし得る構
成を採用して、強度的にも優れた高速回転体の制振装置
を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 このため、本発明の高速回転体の制振装置は、回転体と
該回転体の周りに位置するヘアリングハウジングとの間
に回転体の軸方向に所定の距離を置いて一対の転がり軸
受を介装し、該転がり軸受の外輪とベアリングハウジン
グとの間隙に油膜層を形成してなる高速回転体の制振装
置において、前記ベアリングハウジングを、制振材料に
より形成されて略一定の肉厚を有する円筒体により構成
する一方、前記転がり軸受外輪に油通路となる環状溝を
形成し、前記ベアリングハウジングの一端部と該端部に
当接するハウジング固定部材との間に弾性体を介在させ
、かつ回転軸に作用するスラスト荷重を支持するスラス
ト受け部をベアリングハウジングと別体の部材により形
成した。

〈作用〉 かかる構成では、ベアリングハウジングを制振材料によ
り形成するようにした結果、軸受から伝達される振動は
制振材料内部で熱に変換されるため、ケーシングに伝わ
る振動が低減されることになる。

又、スラスト受け部をベアリングハウジングとは別体の
スラスト受け部材により形成したから、スラスト荷重は
スラスト受け部材を介して他へと伝達され、ベアリング
ハウジングにはスラスト荷重が伝達されることがなく、
該ハウジングの変形等が防止される。

又、油通路となる環状溝を軸受の外輪外周面に形成する
ようにして、ベアリングハウジングを略一定の肉厚を有
する円筒体により構成したから、高応力が加わるのを回
避することができる。

更に、ベアリングハウジングは、単なる円筒体により形
成したから、生産性に優れている。

又、ベアリングハウジングを固定する構成として、固定
部材を該ハウジングと別体に設け、ヘアリングハウジン
グの一端部にこの固定部材を当接し、この当接面に弾性
体を介在させる構成を採用したから、ヘアリングハウジ
ングを形成する樹脂に過大な締め付は力による応力が付
与されることがないと共に、ベアリングハウジングの軸
方向長さのバラツキを吸収することができ、破損防止を
図れると共に、製造コストを低下させることができる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明をターボチャージャの回転軸に通用した
一実施例の断面図であり、この図において第４図と同一
要素のものには同一符号を付して説明を簡単にする。

即ち、図において、タービンホイールＩＡの回転軸２と
、これの外周に位置するベアリングハウジング（以下、
単にハウジングと称する）３４との間には、一対の転が
り軸受３．４が嵌装される。

これらの軸受３，４はアンギュラ型で、各内輪３Ａ、４
Ａが回転軸２に圧入固定され、かつ内輪３Ａ、４Ａの転
動軌道３Ｄ、４Ｄが図中左右対称となるように配置され
るのに対し、各外輪３Ｂ４Ｂはハウジング３４との間に
僅かな間隙が形成される。

又、一方の内輪３Ａは回転軸２に形成した段付部２Ａと
インナースペーサ１１との間に、他方の内輪３Ａはイン
ナースペーサ１１とスラストカラー２１との間に挟持さ
れて回転軸方向の位置決めが行われる。

後述するスラスト受け部材３８と各外輪３Ｂ。

４Ｂとの間には一対のアウタースペーサ３５．３６が介
装される。これらのアウタースペーサ３５゜３６は、ス
ラスト受け部材３８と各外輪３Ｂ、４Ｂとの両者の回転
軸２の軸方向相対位置が規制される。又、これらのアウ
タースペーサ３５．３６は高速域で流体接触面積を確保
するために、その外周とハウジング３４との間に僅かな
間隙が形成される。

又、アウタースペーサ３５．３６の間には各アウタース
ペーサ３５．３６に対応する外輪３Ｂ。

４Ｂに向は付勢するスプリング１０が圧縮状態で配置さ
れる。これにより、転動体３Ｃ，４Ｃが内輪軌道３Ｄ、
４Ｄの曲面に落ち着き、外輪３Ｂ。

４Ｂの初期位置が定まる。

一方、各外輪３Ｂ、４Ｂの外周面には油通路となる環状
溝３ａ、４ａが形成され、この環状溝３ａ、４ａとハウ
ジング３４に形成した油路２５とが後述する通孔３４Ｄ
、３４Ｅを介して連通される。油路２５は図示しない機
関強制潤滑系に連絡されており、機関回転に同期して駆
動される油ポンプからの圧油が油路２５２通孔３４Ｄ、
３４Ｅ、環状溝３ａ、４ａを介してハウジング３４と外
輪３Ｂ、４Ｂ及びアウタースペーサ３５．３６との間隙
に供給される。アウタースペーサ３５．３６には、通孔
３５Ａ、３６Ａが形成されており、この通孔３５Ａ、３
６Ａの開口部は各転動体３Ｃ。

４Ｃに対向する。かかる通孔３５Ａ、３６Ａから噴出す
る潤滑油が軸受３，４の潤滑と冷却を行う。

軸受３，４を潤滑した後の油はハウジング３４に形成さ
れる後述の排出孔３４Ｆより図示しない油溜まりへと流
下される。

尚、図中、２６はバッフルプレート、２１Ａはスラスト
スペーサ２１に形成したつば部、２７２８はリングシー
ルで、これらはコンプレッサホイールＩＢ側へのオイル
シールを行う。又、タービンホイールＩＡ側へのオイル
シールは、リングシール２９にて行われる。

ここで、前記ハウジング３４は、制振材料例えば振動減
衰特性を持つ樹脂により形成されて略−定の肉厚を有す
る円筒体により構成される。本実施例において、ハウジ
ング４は軸方向の中間位置で２つに分割されており、こ
のハウジング分割体３４ａ、３４ｂは第２図に示すよう
な構成になっている。

即ち、ハウジング分割体３４　ａ、　　３４　ｂ（７）
一方の端部の半周部分は切除部３４ｃが形成され、該切
除部３４ｃと反対側の半周部分の端面には、半円形の溝
３４Ｇが形成される。又、ハウジング分割体３４ａ、３
４ｂの他方の端部の前記溝３４Ｇ形成位置と軸方向同一
線上には潤滑油の通孔３４Ｅが形成される。

特に、図中右側のハウジング分割体３４ａの反切除部３
４ｃ形成側端部の上部は側方に延長された延設部５１が
形成される。

かかる一対のハウジング分割体３４ａ、３４ｂは、切除
部３４ｃ形成側の端部同士が相対向して当接するように
左右対称に配置される。この場合、一対のハウジング分
割体３４ａ、３４ｂ同士の溝３４Ｇによって形成される
孔は、後述するピン３９の貫通孔となり、切除部３４ｃ
によって形成される孔は潤滑油の戻り用の排出孔３４Ｆ
となる。

又、図中右側のハウジング分割体３４ａの延設部５１は
、ケーシング３７の壁部に当接されると共に、図中左側
のハウジング分割体３４ｂの反切除部３４ｃ形成側端部
は、ボルト１５にてケーシング３７に固定されるハウジ
ング固定部材としてのリング状のフ“レート５２に当接
される。この当接面には、ゴム材又はバネ部材等の弾性
体５０が介在される。

従って、ハウジング分割体３４ａ、３４ｂは、プレート
５２とケーシング３７の壁部とによって挟持固定される
。

ここで、図の右側のハウジング分割体３４ａ端部の軸受
３が位置する外周面は、図の右方向に延設されたケーシ
ング３７の延設部５３によって覆われるように構成され
る。

一方、回転軸２に作用するスラスト荷重を支持するスラ
スト受け部は、ハウジング３４と別体のスラスト受け部
材３８により形成され、一対のアウタースペーサ３５．
３６間に介装される。

このスラスト受け部材３８は、第３図に示すように、一
部が切除された鋼製の円筒体からなり、切除された部分
の両端部には方形の溝３８Ａが形成されると共に、両端
部間の中間位置には孔３８ａが形成される。

かかるスラスト受け部材３８は、一対のアウタースペー
サ３５．３６間に配設され、孔３８ａに嵌入されるピン
３９により固定される。このピン３９はケーシング３７
に形成されたピン挿入固定孔４０に挿入されて固定され
ると共に、一対のハウジング分割体３４ａ、３４ｂ夫々
の半円形の溝３４Ｇによって形成される孔を貫通して設
けられる。

次に、かかる構成の作用について説明する。

低速域ではハウジング３４と外輪３Ｂ、４Ｂ及びアウタ
ースペーサ３５．３６との間隙に形成される油膜層が完
全ではなく、これにより転がり抵抗の方が相対的に小さ
いので、回転軸２に作用するラジアル荷重は、転がり軸
受３，４にて支持される。又、スラスト荷重については
、軸受３，４のいずれかにより専ら支持される。

これに対して、高速域では、回転が安定し、かつ環状溝
３ａ、４ａからハウジング３４との間隙に供給される油
の圧力も高くなるので、間隙には充分な油膜層が形成さ
れ、この油膜層による流体摩擦の方が転がり摩擦よりも
相対的に小さくなる。

このため、外輪３Ｂ、４Ｂ及びアウタースペーサ３５．
３６は、回転軸２と一体になって高速回転する。

ここで、これらは高速回転体を構成するのであるが、外
輪３Ｂ、４Ｂの外周に保持部材がないため、高速域の回
転体重量が低減し、共振回転数が常用回転域を外れて上
昇する。これにより、共振回転数が常用回転域にあると
すれば生じるであろう軸受３，４への過大負担やうなり
音の発生が回避され、軸受３，４の耐久性と潤滑性を向
上することができる。

尚、油膜層を広く形成するにはハウジング３４との接触
面積を大きく確保する必要があるが、これはハウジング
３４との間に僅かな間隙をおいて位置するアウタースペ
ーサ３５．３６によって果たされる。

一方、高速域でのスラスト荷重は、ハウジング３４側に
固定した別体のスラスト受け部材３８にて支持される。

例えば、右方向のスラスト荷重に対しては一方のアウタ
ースペーサ３６がスラスト受け部材３８と当接すること
により、逆に左方向のスラスト荷重に対しては他方のア
ウタースペーサ３５がスラスト受け部材３８と当接する
ことにより受けられる。

尚、油路２５より通孔３４Ｄ、３４Ｅ、環状溝３ａ、４
ａを介しての低速域での潤滑油による軸受３，４の潤滑
、並びに通孔３４Ｄ、３４Ｅを介しての高速域での潤滑
油による軸受３，４の冷却が行われる。

以上のような制振装置によると、ハウジング３４を制振
材料例えば振動減衰特性を持つ樹脂材により形成するよ
うにした結果、軸受３．４から伝達される振動は樹脂材
内部で熱に変換されるため、ケーシング３４に伝わる振
動が低減されることになる。

この結果、スクイズ油膜層の制振効果に加えてより一層
高い制振効果を得ることができ、要求される制振レベル
が高い場合に充分に対処することができる。

従って、回転体の不釣り合い量を極力小さくするための
高精度の回転体のバランス取りを行う必要がなくなり、
生産性の低下、製作コストの上昇を抑えることが可能と
なる。

ところで、上記ハウジング３４を形成する樹脂材は金属
とは違って材料強度が低いことから、単純に従来のハウ
ジングと同形状のものを樹脂材で形成しても、強度不足
のため、割れ等が生じる。

具体的には第４図のハウジングの形状では、円筒部分と
フランジ部分との接合部はスラスト荷重を受けることで
割れが生じる。

又、スクイズ油膜層へ潤滑油を供給するための環状溝を
ハウジングに形成した場合、軸受からラジアル荷重を受
ける部分に肉厚の急変する部分や薄肉部分やエツジ部を
生じることになり、この部分に高応力が発生して、やは
り割れ等を生じる。

しかし、本発明の構成によれば、スラスト受け部をハウ
ジング３４側に固定した別体のスラスト受け部材３８に
より形成したから、スラスト荷重はスラスト受け部材３
８．ビン３９を介してケーシング３７へと伝達され、ハ
ウジング３４にはスラスト荷重が伝達されることがない
。

又、油通路となる環状溝３ａ、４ａを軸受３゜４の外輪
３Ｂ、４Ｂ外周面に形成するようにして、ハウジング３
４を略一定の肉厚を有する円筒体により構成したから、
上述した応力集中が加わるのを回避することができる。

更に、従来のようなフランジ部付のハウジングを樹脂で
成形すると、フランジ部の反りや射出成形時の樹脂の流
動性悪化が生じ、生産性が甚だ悪い。しかし、本構成の
ハウジング３４は、ハウジング固定用のフランジ部を削
除した構成であるため、樹脂成形を考えた場合に生産性
に優れている。

又、ハウジング３４を固定する構成として、図中左側の
ハウジング分割体３４ｂの反切除部３４Ｃ形成側端部に
リング状のプレート５２に当接し、この当接面にゴム材
又はバネ部材等の弾性体５０を介在させる構成を採用し
たから、ハウジング３４を形成する樹脂に過大な締め付
は力による応力が付与されることがないと共に、ハウジ
ング３４の軸方向長さのバラツキを吸収することができ
、破損防止を図れると共に、製造コストを低下させるこ
とができる。

更に、樹脂の材料としては、耐熱性フェノール系のもの
が、耐油性や使用温度の関係から適するが、切削性が良
くないため、コスト面から極力機械加工を減らす必要が
ある。

本実施例のように、ハウジング３４を２つに分割した構
成とすれば、ピン３０を通す穴や潤滑油の戻り用の穴の
加工が廃止でき、ハウジング３４に形成する穴加工は通
孔３４Ｅのみとなり、低コストで製作することが可能と
なる。

又、本実施例においては、図の右側のハウジング分割体
３４ａ端部の軸受３が位置する外周面をケーシング３７
の延設部５３によって覆うように構成したから、ハウジ
ング３４の破損防止効果を得ることができる。

尚、上記の実施例においては、本発明をターボチャージ
中の回転軸に適用した例について説明したが、この実施
例に限定されることはなく、高速回転体であれば同様に
実施できることは言うまでもない。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明の高速回転体の制振装置に
よれば、ヘアリングハウシング自体の形成材料を減衰特
性を持つものに設定することで、スクイズ油膜層の制振
効果に加えてより一層高い制振効果を得ることができ、
要求される制振レベルが高い場合に充分に対処すること
ができ、もって生産性の向上並びに製作コストの低減を
図ることができる。しかも、ベアリングハウジングを略
一定の肉厚を有する円筒体により構成すると共に、転が
り軸受外輪に油通路となる環状溝を形成し、ベアリング
ハウジングの一端部と該端部に当接するハウジング固定
部材との間に弾性体を介在させ、かつ回転軸に作用する
スラスト荷重を支持するスラスト受け部をベアリングハ
ウジングと別体の部材により形成することで、ベアリン
グハウジング形成材料の低い強度をカバーしてベアリン
グハウジングの割れ等の破損防止が図れ、更にはベアリ
ングハウジングの生産性に優れ、製造コストを低下させ
ることができる有用性大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る高速回転体の制振装置の一実施例
を示す断面図、第２図は同上実施例におけるベアリング
ハウジングの構成を示す斜視図、第３図は同上実施例に
おけるスラスト受け部材の構成を示す斜視図、第４図は
従来の高速回転体の制振装置の一例を示す断面図である
。 リングハウジング　　３４ａ グ分割体　　５０・・・弾性体 ３４ｂ・・・ハウシン ５２・・・プレート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転体と該回転体の周りに位置するベアリングハウジン
   グとの間に回転体の軸方向に所定の距離を置いて一対の
   転がり軸受を介装し、該転がり軸受の外輪とベアリング
   ハウジングとの間隙に油膜層を形成してなる高速回転体
   の制振装置において、前記ベアリングハウジングを、制
   振材料により形成されて略一定の肉厚を有する円筒体に
   より構成する一方、前記転がり軸受外輪に油通路となる
   環状溝を形成し、前記ベアリングハウジングの一端部と
   該端部に当接するハウジング固定部材との間に弾性体を
   介在させ、かつ回転軸に作用するスラスト荷重を支持す
   るスラスト受け部をベアリングハウジングと別体の部材
   により形成したことを特徴とする高速回転体の制振装置
   。