JPH06330761A - 過給機のインペラ軸支持用転がり軸受 - Google Patents

過給機のインペラ軸支持用転がり軸受

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JPH06330761A
JPH06330761A JP5142500A JP14250093A JPH06330761A JP H06330761 A JPH06330761 A JP H06330761A JP 5142500 A JP5142500 A JP 5142500A JP 14250093 A JP14250093 A JP 14250093A JP H06330761 A JPH06330761 A JP H06330761A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温状態下でも適正な潤滑効果が得られる遠
心式スーパチャージャやターボチャージャ等の過給機の
インペラ軸用の軸受を提供する。 【構成】 過給機のインペラ軸支持用転がり軸受は、外
輪1及び内輪2の材料が軸受鋼であり、そして、特性
上、潤滑特性を向上し、低熱伝導率のため内輪側から外
輪側への熱の伝導を抑止すると共に、異種材料である軌
道輪と転動体との間の凝着現象を防止するセラミックス
が転動体3の材料に用いられている。そして、高温排気
ガスや歯車機構からの発熱に対しても内輪の寸法変化、
硬度低下が発生しないように、内輪は、焼入れ後、軸受
使用状態の温度より高い温度で焼戻しが行われている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、過給機のインペラ軸
支持用転がり軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の技術における過給機におけるイン
ペラ軸を支承する転がり軸受は、高速度回転する回転軸
の制振効果を高めるために、ハウジングの孔部には、複
列転がり軸受の外輪が油膜が形成される程度の微小間隙
をもって嵌着され、外輪とハウジングとの間の油膜ダン
パを形成する油が軸受潤滑用に兼用されている。そし
て、転がり軸受の内輪には、インペラ軸が嵌着され、イ
ンペラ軸の先端部は、圧縮室に突出し、圧縮機のインペ
ラが取付けられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】遠心式スーパチャージ
ャやターボチャージャのインペラ軸に使用される軸受
は、最大回転速度80000乃至100000rpm で使
用されており、特に内輪側は、増速歯車機構の発熱や排
気タービン側からの排気ガス熱により高温(遠心式スー
パチャージャ:150〜200℃、ターボチャージャ:
200〜250℃)にさらされる。
【0004】通常の転がり軸受は、軌道輪が軸受鋼(J
IS規格SUJ2)で形成されており、このような非常
に過酷な条件で使用されると、残留オーステナイトがマ
ルテンサイト変態によってマルテンサイト化して材料膨
張すると共に、硬さも低下して軸受寿命を低下を来す。
潤滑油も高温となって適正な潤滑効果が得られないの
で、短時間で焼付き等の不具合が生じている。この発明
は、高温状態下でも適正な潤滑効果が得られる遠心式ス
ーパチャージャやターボチャージャ等の過給機のインペ
ラ軸用の軸受を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明の過給機のイン
ペラ軸支持用転がり軸受は、ハウジング内に油膜を介し
て取り付けられ、該油膜の油で潤滑される過給機のイン
ペラ軸支持用転がり軸受であり、転動体の材料がセラミ
ックスであり、内外輪のうち少なくとも内輪は、焼入れ
後、軸受使用状態の温度より高い温度で焼戻しをする熱
処理が施された軸受用鋼で形成されている。
【0006】
【作用】上記のような材料で構成された転がり軸受にお
いては、内輪に対して耐熱処理が施されているので、高
温排気ガスや歯車機構からの発熱に対しても内輪の寸法
変化、硬度低下が発生しない。又、転動体がセラミック
ス製であることにより、セラミックスの特性上、潤滑特
性が向上し、低熱伝導率のため内輪側から外輪側への熱
の伝導は抑止されると共に、軽量であるため遠心力が小
さく軌道部での発熱も小さい。又、セラミックスは、硬
いため軌道部での接触域も小さいので、トルクが小さく
なり、発熱も少ない。更に、異種材料である軌道輪と転
動体との間の凝着現象が防止されると共に、潤滑油量も
少なくてすみ、撹拌抵抗も少なくなる。
【0007】
【実施例】この発明の実施例における遠心式スーパチャ
ージャやターボチャージャ等の過給機のインペラ軸支持
用転がり軸受を図面に従って説明する。図1において、
過給機のハウジング10には、端部の軸受部を設ける孔部
11が形成され、孔部11に隣接して入力側(左側)には、
増速歯車機構20があり、出力側(右側)には、図示しな
い圧縮室がある。
【0008】ハウジング10の孔部11に装着されたインペ
ラ軸支持用の転がり軸受Aは、複列外向きアンギュラ玉
軸受であり、共通の外輪1と、隣接した2個の内輪2,
2と2列の玉3,3とから構成されており、ハウジング
10とインペラ軸13との間に定位置予圧で配置されてい
る。
【0009】ハウジング10の孔部11には、転がり軸受A
の外輪1が油膜が形成される程度の微小間隙をもって嵌
着され、微小間隙の端(圧縮室側)には、Oリング12が
嵌着されている。転がり軸受の内輪2には、インペラ軸
13が嵌着され、インペラ軸13の先端部は、圧縮室に突出
し、圧縮機のインペラ14が取付けられている。転がり軸
受の圧縮室側には、外輪1・インペラ軸13間のシール15
が設けられている。
【0010】軸受の外輪1の外周面には、円周方向に複
数の冷却油用円周溝4,4‥が形成され、中央部及び圧
縮室側の冷却油用円周溝4から外輪1の内周面中央部及
び圧縮室側玉列近傍に油孔5,5が貫通していると共
に、ハウジング10には、外輪1の外周面に向って開口し
た潤滑油供給孔16が穿設されている。
【0011】外輪1及び内輪2の材料は、高炭素クロム
軸受鋼(例えばSUJ2)であり、玉3の材料は、セラ
ミックス(例えばSi34 )である。保持器6は、ポリ
アミド樹脂製であり、外輪案内とされている。
【0012】そして、内輪2は、焼入れ後、軸受使用状
態の温度より高い温度で焼戻しが行われ、例えば軸受使
用状態の温度100〜150℃、150〜200℃、2
00〜250℃の夫々に対する焼戻し温度は、210〜
230℃、250〜270℃、295〜310℃であ
る。これにより、残留オーステナイトは、大部分がマル
テンサイト変態によってマルテンサイト化し、寸法変化
の安定化が施されている。上記の熱処理に加えて表面層
に炭素及び窒素を同時に拡散させるように加熱し、変態
点以上の適当な温度から急冷却硬化をする熱処理が行わ
れてもよい。これにより焼戻しによる表面硬度の低下が
抑えられ、軸受寿命の延長が図られる。
【0013】過給機において、原動機により増速歯車機
構20を介してインペラ軸13、即ちインペラ14が高速回転
駆動され、空気が圧縮され、その高圧空気が圧縮機の吐
出口からエンジンシリンダ、又はキャブレターに供給さ
れる。
【0014】上記の高速回転において、潤滑油供給孔16
から転がり軸受Aの外輪1の油溝4に向って噴出された
潤滑油は、ハウジング10の孔部11の内周面と複列転がり
軸受の外輪1の外周面との間隙に流れ、その間隙は、増
速歯車機構側で開放され、インペラ14側でOリング12で
閉塞されているので、一部は、左側において噴出して増
速歯車機構の潤滑に供せられるが、他は、ハウジング10
の孔部11の内周面と転がり軸受Aの外輪1の外周面との
間隙でダンパ用の油膜を形成しながら中央部の円周溝4
へと流れ込み、更に油孔5を介して複列転がり軸受の潤
滑に供せられる。
【0015】供給潤滑油による油膜は、ハウジング10の
孔部11の内周面と転がり軸受Aの外輪1の外周面との間
隙の軸線方向略全域で形成されるので、インペラ14の高
速回転による空気流の脈動や増速機等で生じるインペラ
軸13の振動を十分に抑制する。
【0016】上記のインペラ軸13の高速回転において、
上記のような材料で構成された転がり軸受Aは、玉3が
セラミックス製であることにより、セラミックスの特性
上、潤滑特性が向上し、低熱伝導率のため内輪側から外
輪側への熱の伝導は抑止されると共に、異種材料である
軌道輪(1,2)と玉3との間の凝着現象は防止され
る。
【0017】又、保持器6は、セラミックスよりも更に
1/10程度の熱伝導率を有するポリアミド樹脂で成形
されている。従って、内輪側からの熱の伝導は更に抑止
されるので、潤滑油の温度昇上が防止され、延いては、
適正な潤滑性能が維持される。潤滑油量が少ない場合で
も、ポリアミド樹脂は自己潤滑性を有するので軸受の潤
滑を維持できる。
【0018】更に、内輪2に対して耐熱処理が施されて
いるので、高温排気ガスや歯車機構からの発熱に対して
も内輪の寸法変化、硬度低下が発生しない。それによ
り、軸受の予圧が安定し、適正な転動体の接触角が維持
され得ることになり、焼付きの発生が防止され得て、軸
受寿命の延長が図られる。
【0019】上記の実施例においては、内輪2のみに軸
受使用状態の温度より高い温度で焼戻し処理をした軸受
鋼を使用しているが、外輪1もこの熱処理を施した軸受
鋼で成形してもよい。しかし、コスト及び高い焼戻し温
度による硬さの低下を考慮した場合、外輪1は、この発
明の構成により昇温を低く抑えられるので、通常の熱処
理を施した軸受鋼の使用が望ましい。又、上記の熱処理
を施した軸受鋼に代えて焼戻し温度が約560℃である
M−50材(AISI規格 工具鋼)の使用も可能であ
る。
【0020】
【発明の効果】この発明の過給機のインペラ軸支持用軸
受においは、転動体がセラミックスで形成されているこ
とにより次のような効果が奏される。 (a)セララミックスの特性上、潤滑特性が向上し、少
量の潤滑油でも十分である。従って、撹拌抵抗が少なく
なり、軸受の回転トルクが小さくなると共に昇温も抑止
される。又、セラミックス製の転動体は、軽量、且つ硬
いので遠心力が小さくなり、回転トルクを小さくするこ
とができると共に、軌道面との接触域も小さいので、発
熱も少ない。
【0021】(b)セラミックスは、熱伝導率が低いの
で、内輪側の熱が外輪側に伝導され難い。その結果、歯
車機構からの熱や高温排気ガスの熱の熱伝導による軸受
寿命の低下が防止されると共に、外輪の温度上昇が抑止
されるので、油膜ダンパの油の温度上昇も抑止されて油
の潤滑性能が十分に維持される。 (c)高炭素クロム軸受鋼製である軌道輪に対し、転動
体は、セラミックス製、即ち異種材料製であるので、両
者間の凝着現象が防止される。
【0022】(d)内輪に対して耐熱処理が施されてい
るので、高温排気ガスや歯車機構からの発熱に対しても
内輪の寸法変化、硬度低下が発生しない。従って、予圧
が安定化して焼付きの発生が防止し得るので、軸受の寿
命が低下しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例における過給機のインペラ軸
支持用転がり軸受の断面図である。
【符号の説明】
A 転がり軸受 1 外輪 2 内輪 3 玉 4 冷却油用円周溝 5 油孔 6 保持器 10 ハウジング 11 孔部 12 Oリング 13 インペラ軸 14 インペラ 15 シール 16 潤滑油供給孔

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハウジング内に油膜を介して取り付けら
    れ、ダンパとしての該油膜の油で潤滑される過給機のイ
    ンペラ軸支持用転がり軸受において、転動体の材料がセ
    ラミックスであり、内外輪のうち少なくとも内輪は、焼
    入れ後、軸受使用状態の温度より高い温度で焼戻しをす
    る熱処理が施された軸受用鋼で形成されている過給機の
    インペラ軸支持用転がり軸受。
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