(57)【要約】【課題】玉軸受とそれを用いたターボチャージャ用軸受装置に関し、玉１６が内外輪の軌道１２，１４に焼き付くのを確実に防止できる。【解決手段】外周面に内輪軌道１２を有した内輪１１と、内輪１１と同心に配置され、内周面に外輪軌道１４を有し、かつ、内周面の軸方向一端にカウンタボア１５を有した外輪１３と、内輪軌道１２と外輪軌道１４に沿って転動自在に設けた複数の玉１６と、内外輪１１，１３間に配置され、各玉１６を収納可能なポケット１８を有したもみ抜き型の保持器１７とを含み、外輪１３のカウンタボア１５部分において、玉１６と保持器１７のポケット１８の間に形成される隙間Ｓに臨む潤滑油供給孔１９を、外輪１３の外周面から内周面に渡って貫通して設けたものである。【選択図】　図３
2004108450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪との間に複数の玉がもみ抜き型の保持器の各ポケットそれぞれに保持させた状態で介装される玉軸受であって、
前記外輪には、その内周面の軸方向片側にカウンタボアが設けられているとともに、当該カウンタボア部分において、前記玉と前記保持器のポケットの間に形成される隙間に臨む潤滑油供給孔が、前記外輪の外周面から内周面に渡って貫通して設けられている、ことを特徴とする玉軸受。
【請求項２】
外周面に内輪軌道を有した内輪と、
前記内輪と同心に配置され、内周面に外輪軌道を有し、かつ、内周面の軸方向片側にカウンタボアを有した外輪と、
前記内輪軌道と前記外輪軌道に沿って転動自在に設けた複数の玉と、
前記内外輪間に配置され、前記各玉を収納可能なポケットを有したもみ抜き型の保持器とを含み、
前記外輪のカウンタボア部分において、前記玉と前記保持器のポケットの間に形成される隙間に臨む潤滑油供給孔を、前記外輪の外周面から内周面に渡って貫通して設けた、ことを特徴とする玉軸受。
【請求項３】
請求項２に記載の玉軸受を用いて、ターボチャージャのタービンとエアコンプレッサを接続する回転軸を、オイルダンパに対して回転自在に支持させてなるターボチャージャ用軸受装置であって、
前記内輪が前記回転軸に外嵌装着され、かつ、前記外輪が前記オイルダンパに内嵌装着され、
前記外輪の潤滑油供給孔に、前記オイルダンパに形成した給油孔から潤滑油が供給される、ことを特徴とするターボチャージャ用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車用エンジンの出力を向上させるためのターボチャージャに組み込まれ、エアコンプレッサのインペラとタービンとを接続する回転軸をオイルダンパに対して回転自在に支持する玉軸受と、当該玉軸受を用いたターボチャージャ用軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、排気ガスでタービンを回し、タービンにてインペラを回転させてエアコンプレッサを駆動し、エンジンに供給される空気を圧縮して供給量を増大させ、それに応じて多量の燃料を燃やしてパワーを上げるターボチャージャが広く使用されている。
【０００３】
タービンとエアコンプレッサのインペラを接続する回転軸は、タービン側ならびにエアコンプレッサ側にそれぞれ設けた玉軸受にて、オイルダンパに対して回転自在に支持されている。
【０００４】
回転軸は高速回転し、エンジンの運転状況に応じて回転速度が頻繁に変化する。このため、回転軸はオイルダンパに対し、小さな回転抵抗で支持され、支持部の潤滑を十分に考慮する必要がある。そこで、回転軸を支持する玉軸受には、潤滑油が供給される。一例として、温度上昇が著しく潤滑条件の厳しいタービン側の玉軸受には、当該玉軸受の側方にある間座のノズルから、玉軸受に対して潤滑油が吐出される。また、エアコンプレッサ側の玉軸受には、タービン側の玉軸受に入りきれなかった潤滑油が、自然に流れ込むことにより、玉軸受が潤滑される。
【０００５】
しかし、タービン側の玉軸受において、ノズルから吐出された潤滑油が、高速回転している玉軸受にて跳ね飛ばされ、玉軸受を潤滑することなく周囲に飛散してしまうという問題があった。
【０００６】
また、エアコンプレッサ側の玉軸受には、タービン側の玉軸受に入りきれなかった潤滑油が、自然に流れ込むのに任せているため、十分な潤滑油が供給されないという問題があった。
【０００７】
特に、潤滑油の油量が乏しい場合や、玉軸受の回転速度に対して潤滑油の吐出圧が低い場合に、玉軸受が潤滑不良を起こし、玉が内外輪の軌道に焼き付く恐れがあった。
【０００８】
そこで、タービン側の玉軸受の外輪に給油孔を設け、当該給油孔から潤滑油を玉軸受内部に供給するようにしたターボチャージャ用軸受装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−５４４５１号公報（図１）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載のターボチャージャ用軸受装置の場合、給油孔から吐出された潤滑油は、外輪の内周面と保持器の外周面との摺接部に供給され、保持器が外輪に焼き付くのを防止するものであり、直接、玉に潤滑油が供給されて玉が軌道に焼き付くのを防止するものではなく、玉の焼付きを確実に防ぐことはできなかった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の玉軸受は、内輪と外輪との間に複数の玉がもみ抜き型の保持器の各ポケットそれぞれに保持させた状態で介装されるものであって、前記外輪には、その内周面の軸方向片側にカウンタボアが設けられているとともに、当該カウンタボア部分において、前記玉と前記保持器のポケットの間に形成される隙間に臨む潤滑油供給孔が、前記外輪の外周面から内周面に渡って貫通して設けられている。
【００１２】
具体的には、外周面に内輪軌道を有した内輪と、前記内輪と同心に配置され、内周面に外輪軌道を有し、かつ、内周面の軸方向片側にカウンタボアを有した外輪と、前記内輪軌道と前記外輪軌道に沿って転動自在に設けた複数の玉と、前記内外輪間に配置され、前記各玉を収納可能なポケットを有したもみ抜き型の保持器とを含み、前記外輪のカウンタボア部分において、前記玉と前記保持器のポケットの間に形成される隙間に臨む潤滑油供給孔を、前記外輪の外周面から内周面に渡って貫通して設けたものである。
【００１３】
玉軸受は、例えば、自動車のターボチャージャや、その他の工作機械等に適用される。
【００１４】
すなわち、上記玉軸受を用いて、ターボチャージャのタービンとエアコンプレッサを接続する回転軸を、オイルダンパに対して回転自在に支持させてなるターボチャージャ用軸受装置であって、前記内輪が前記回転軸に外嵌装着され、かつ、前記外輪が前記オイルダンパに内嵌装着され、前記外輪の潤滑油供給孔に、前記オイルダンパに形成した給油孔から潤滑油が供給されるものである。
【００１５】
外輪に形成される潤滑油供給孔の個数や設置個所は、特に限定されるものではなく、少なくとも１個設けられていればよく、複数設ける場合には、例えば、外輪の周方向等間隔に形成するものが挙げられる。
【００１６】
本発明の玉軸受によると、外輪にカウンタボアが形成されており、外輪の内周面と保持器の外周面との間において玉が露出する。また、保持器はもみ抜き型であり、玉と保持器のポケットの間に隙間が形成される。よって、外輪のカウンタボア部分において、玉と保持器のポケットの間に形成される隙間に臨む潤滑油供給孔を形成することにより、潤滑油が当該潤滑油供給孔を介して、玉の露出面に供給される。潤滑油が、直接、玉に供給されることで、玉が内外輪の軌道に焼き付くのを確実に防止できる。
【００１７】
外輪に潤滑油供給孔を貫通して設けるだけの簡単な構造により、玉の焼付きを確実に防止でき、部品点数が増大せず、コストの低減が図れる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１ないし図３を用いて説明する。
【００１９】
図１はターボチャージャの断面図、図２はターボチャージャの軸受装置部分の断面図、図３はターボチャージャの軸受装置に用いる玉軸受の断面図である。
【００２０】
なお、図１，２において、図の左側がタービン、右側がエアコンプレッサである。
【００２１】
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。回転軸２の回転は、他端に固定したエアコンプレッサのインペラ４に伝わり、インペラ４が給気流路５内で回転する。この結果、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エンジンのシリンダ室に送り込まれる。
【００２２】
回転軸２は、タービン側ならびにエアコンプレッサ側にそれぞれ設けた玉軸受７，８にて、オイルダンパ６に対して回転自在に支持されている。すなわち、オイルダンパ６の内側に、回転軸２が玉軸受７，８にて回転自在に支持される。
【００２３】
エアコンプレッサ側に配置する玉軸受８は、図３に示すようなアンギュラ玉軸受にて構成されている。すなわち、外周面に内輪軌道１２を有する内輪１１と、内周面に外輪軌道１４を有し、かつ、内周面の軸方向片側の肩部をなくしてなるカウンタボア１５を有した外輪１３と、内輪軌道１２と外輪軌道１４の間に転動自在に介装した複数の玉１６と、玉１６を収納可能なポケット１８を有したもみ抜き型の環状の保持器１７とからなる。
【００２４】
カウンタボア１５は、径方向に段差を有して形成した外輪軌道１４側の第１面１５ａと軸方向端部側の第２面１５ｂとからなり、第１面１５ａと第２面１５ｂの間にはテーパ１５ｃが形成されている。第１面１５ａは外輪１３における玉１６の係り代に相当する部分で、第１面１５ａの内径は玉１６が外接する外輪軌道１４の円軌跡径よりもわずかに小さく形成されており、玉１６の抜け出しを防止している。
【００２５】
さらに、外輪１３のカウンタボア１５の第１面１５ａにおいて、玉１６と保持器１７のポケット１８の間に形成される隙間Ｓに臨む潤滑油供給孔１９が、外輪１３の外周面から内周面に渡って貫通して、周方向一箇所に形成されている。
【００２６】
タービン側に配置する玉軸受７は、図３に示した玉軸受と同様の構成部材からなり、かつ、軸方向に対称に形成されたアンギュラ玉軸受にて構成されている。なお、玉軸受７は潤滑油供給孔１９を有していない。
【００２７】
玉軸受７，８は、それぞれ内輪１１を回転軸２の両端に外嵌固定すると共に、外輪１３をオイルダンパ６の両端に内嵌して設けられ、玉軸受７，８にて回転軸２をオイルダンパ６に対して回転自在に支持する。玉軸受８は、外輪１３のカウンタボア１５がエアコンプレッサ側に配置された状態で装着される。
【００２８】
両玉軸受７，８の互いに対向する端面には、間座２２，２２が突合せられ、両間座２２，２２の間に圧縮ばね２１が介装され、外輪１３，１３が互いに離れる方向に付勢されている。
【００２９】
タービン側の玉軸受７の側方にある間座２２には、玉軸受７に対して潤滑油を吐出するノズル２７が設けられている。
【００３０】
オイルダンパ６におけるエアコンプレッサ側の玉軸受８が配置される部位には、給油孔２６が内外周面に貫通して設けられている。玉軸受８は、潤滑油供給孔１９を給油孔２６に合致させて、オイルダンパ６に内嵌装着される。
【００３１】
オイルダンパ６を収納したケーシング２３には、潤滑油Ｏを注入するための給油路２４が設けられ、両玉軸受７，８を潤滑自在としている。すなわち、ターボチャージャを装着したエンジンの運転時に、潤滑油Ｏは、給油路２４を通ってケーシング２３の内周面とオイルダンパ６の外周面との間の溝２５に導かれる。オイルダンパ６は、潤滑油Ｏの油膜中にて浮いた状態となり、ダンパ押え２９にて固定されている。
【００３２】
溝２５に導かれた潤滑油Ｏは、オイルダンパ６に形成したタービン側の給油孔２６を通り、間座２２のノズル２７から、所定の吐出圧でもって、玉軸受７の内輪１１の外周面に対して吐出され、玉軸受７をオイルジェット潤滑する。
【００３３】
さらに、エアコンプレッサ側の給油孔２６を通り、玉軸受８の潤滑油供給孔１９を介して、所定の吐出圧でもって、玉軸受８内部に供給される。潤滑油供給孔１９は、玉１６と保持器１７のポケット１８の間に形成される隙間Ｓに臨んでおり、潤滑油Ｏは玉軸受８の玉１６に、直接、吐出される。
【００３４】
両玉軸受７，８に吐出された潤滑油Ｏは、排出口２８から排出される。
【００３５】
本発明のエアコンプレッサ側の玉軸受８によると、外輪１３にカウンタボア１５が形成されており、外輪１３の内周面と保持器１７の外周面との間において玉１６が露出する。また、保持器１７はもみ抜き型であり、玉１６と保持器１７のポケット１８の間に隙間Ｓが形成される。よって、外輪１３のカウンタボア１５部分において、玉１６と保持器１７のポケット１８の間に形成される隙間Ｓに臨む潤滑油供給孔１９を形成することにより、潤滑油Ｏが当該潤滑油供給孔１９を介して、玉１６の露出面に供給される。潤滑油Ｏが、直接、玉１６に供給されることで、玉１６の転動に伴って、玉１６に付着した潤滑油Ｏが内外輪１１，１３の軌道１２，１４に付着し、玉１６が軌道１２，１４に焼き付くのを確実に防止できる。
【００３６】
また、外輪１３に潤滑油供給孔１９を貫通して設けるだけの簡単な構造により、玉１６の焼付きを確実に防止でき、部品点数が増大せず、コストの低減が図れる。
【００３７】
また、潤滑油供給孔１９は、カウンタボア１５のうち、玉１６に近接した内径側に位置する第１面１５ａに形成されており、潤滑油供給孔１９から吐出された潤滑油Ｏが周囲に飛散することなく、玉１６の露出面に効率的に供給される。
【００３８】
さらに、カウンタボア１５は、玉１６の係り代に相当する第１面１５ａと、テーパ１５ｃを介して外径側に切り込んでなる第２面１５ｂとからなり、玉１６の抜け出しを防止すると共に、玉軸受８の組立作業も円滑に行える。しかも、第２面１５ｂは外径側に位置しており、保持器１７との間の隙間が大きくなり、潤滑油Ｏの導入ならびに排出が容易に行える。
【００３９】
上記実施例では、外輪１３に形成される潤滑油供給孔１９の個数１個であったが、外輪１３の周方向等間隔に複数個、例えば、外輪１３の対向位置に２個形成してもよく、このように等間隔に複数個形成することで、潤滑油Ｏがより一層効率良く、かつ、均一に内外輪１１，１３の軌道１２，１４に供給され、玉１６の焼き付きを確実に防止できる。
【００４０】
なお、外輪１３のカウンタボア１５は、径方向に段差を有した第１面１５ａと第２面１５ｂとからなる形状に限らず、段差を有しない面一なカウンタボアであって、隙間Ｓに臨む位置に潤滑油供給孔１９を形成したものであってもよい。
【００４１】
本発明の他の実施形態を図４を用いて説明する。
【００４２】
この実施形態は、タービン側の玉軸受７ならびにエアコンプレッサ側の玉軸受８に、図３に示すような、外輪１３に潤滑油供給孔１９を有したアンギュラ玉軸受を設けたものである。
【００４３】
オイルダンパ６における両玉軸受７，８が配置される部位には、給油孔２６が内外周面に貫通して設けられている。各玉軸受７，８は、潤滑油供給孔１９を給油孔２６に合致させて、オイルダンパ６に内嵌装着される。
【００４４】
ケーシング２３の給油路２４に注入された潤滑油Ｏは、タービン側ならびにエアコンプレッサ側の給油孔２６を通り、各玉軸受７，８の潤滑油供給孔１９を介して、所定の吐出圧でもって、玉軸受７，８内部に供給される。潤滑油供給孔１９は、玉１６と保持器１７のポケット１８の間に形成される隙間Ｓに臨んでおり、潤滑油Ｏは玉１６に直接吐出され、両玉軸受７，８において、玉１６が軌道１２，１４に焼き付くのを確実に防止できる。
【００４５】
両玉軸受７，８において、図３に示した共通の玉軸受を、左右対称に配置して用いることができ、ターボチャージャ用軸受装置における、より一層のコストの低減が図れる。
【００４６】
図５および図６に、玉軸受７，８に用いる内輪１１の変形例を示す。
【００４７】
内輪１１の軸方向両側の肩部３１，３２の外周面に、溝３３が形成されている。
【００４８】
溝３３は、タービン３のペラによって決まる回転軸２の回転方向に沿う方向に傾斜して形成されていればよく、例えば、内輪１１の外周面に対して直線状に形成した傾斜溝や、螺旋溝とする。
【００４９】
すなわち、タービン側の玉軸受７ではタービン側に、エアコンプレッサ側の玉軸受８ではエアコンプレッサ側に、それぞれ潤滑油Ｏが流れる方向に傾斜して溝３３が形成されている。内輪１１に溝３３を形成する軸受は、玉軸受７，８の一方または両方のいずれであってもよい。
【００５０】
図５および図６は、エアコンプレッサ側の玉軸受８における内輪１１を示しており、溝３３は回転軸２の回転方向（矢印Ｒ方向）に沿い、かつ、図の右側に位置したエアコンプレッサ側に潤滑油Ｏが流れるように傾斜している。
【００５１】
タービン側の玉軸受７における内輪１１においては、溝３３は図５および図６とは逆向きに傾斜している。
【００５２】
このように、内輪１１に溝３３を形成したことにより、回転軸２の回転に伴い、玉軸受７，８に供給された潤滑油Ｏが溝３３内に入り込み、溝３３に沿って移動して内輪１１の端部より、玉軸受７，８の外部に排出される。ターボチャージャ等の高速回転で使用される軸受においては、軸受に供給された潤滑油が攪拌抵抗となるが、潤滑油Ｏが強制的に素早く排出されることで、玉軸受７，８内部に滞留する潤滑油Ｏが減少し、攪拌抵抗が減少する。よって、玉軸受７，８のトルクが低減し、軸受効率が向上する。
【００５３】
図７に、玉軸受８の変形例を示す。なお、玉軸受７においても同様である。
【００５４】
この例の玉軸受８は、内輪１１が、外周面の肩部を残してなる形状、すなわちカウンタボアを有していない形状としたアンギュラ玉軸受であり、その他の部分は、図３に示した例と同様である。さらに、内輪１１の軸方向両側の肩部３１，３２の外周面に、図５および図６に示した溝を形成してもよい。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の玉軸受とそれを用いたターボチャージャ用軸受装置によると、外輪のカウンタボア部分において、玉と保持器のポケットの間に形成される隙間に臨む潤滑油供給孔を形成したことにより、潤滑油が当該潤滑油供給孔を介して、玉の露出面に直接供給され、玉が内外輪の軌道に焼き付くのを確実に防止できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるターボチャージャの断面図
【図２】図１のターボチャージャにおける軸受装置部分の断面図
【図３】図１のターボチャージャの軸受装置に用いる玉軸受の断面図
【図４】本発明の他の実施形態におけるターボチャージャの軸受装置部分の断面図
【図５】本発明の玉軸受に用いる内輪の変形例の側面図
【図６】本発明の玉軸受に用いる内輪の変形例の斜視図
【図７】本発明の玉軸受の変形例の断面図
【符号の説明】
６　　オイルダンパ
７，８　　玉軸受
１１　　内輪
１３　　外輪
１５　　カウンタボア
１６　　玉
１７　　保持器
１８　　ポケット
１９　　潤滑油供給孔
【図１】
2004108450.tif 000003
【図２】
2004108450.tif 000004
【図３】
2004108450.tif 000005
【図４】
2004108450.tif 000006
【図５】
2004108450.tif 000007
【図６】
2004108450.tif 000008
【図７】
2004108450.tif 000009