(57)【要約】【課題】  内輪と外輪との温度差が発生した場合でも、すきま詰まりを回避でき、玉を円滑に回転させて早期剥離の発生を防止できる斜接玉軸受を提供する。【解決手段】  この斜接玉軸受２は、外輪１０の中心軸を含む平面で外輪１０を切断した断面における外輪１０の軌道２１の曲率半径が、軌道２１の底２１Ａに向かって減少している。したがって、この斜接玉軸受２によれば、外輪１０の軌道２１の曲率半径が一定である場合に比べて、玉１２の接触角θを増大させることなく、外輪１０の軌道２１の底２１Ａと玉１２との間の距離Δｘ１を増加させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪の軌道の軸方向断面における曲率半径が、上記軌道の底に向かって減少していることを特徴とする斜接玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、斜接玉軸受(アンギュラ玉軸受)に関し、より詳しくは、内輪と外輪との温度差が大きくなる用途に適しており、一例として、ターボチャージャ用の斜接玉軸受として有用な斜接玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、斜接玉軸受としては、図３(Ａ)に示すように、ターボチャージャのタービン軸１０１とハウジング１０２との間に配置される斜接玉軸受１１０がある。この斜接玉軸受１１０は、タービン軸１０１の外周面に嵌合された内輪１０３と、ハウジング１０２の内周面に嵌合された外輪１０４と、内輪１０３の軌道１０３Ａと外輪１０４の軌道１０４Ａとの間に玉１０５が回転可能に介装されている。なお、外輪１０４の厚肉側端面１０４Ａがばね１０６で軸方向に押圧されて、軸受１１０に予圧が付与されている。
【０００３】
ところで、ターボチャージャは、高温の排気ガスによってタービン翼を回転させる構造なので、タービン軸１０１が高温となり、斜接玉軸受１１０の内輪１０３が高温となる。一方、ハウジング１０２は、クーラントで冷却される。
【０００４】
したがって、例えば、上記ハウジング１０２が過冷却された場合、斜接玉軸受１１０の内輪１０３と外輪１０４の温度差が大きくなり、内輪１０３と外輪１０４の熱膨張の差に起因して、図３(Ｂ)に示すように、外輪１０４が、一点鎖線で描かれた状態から実線で描かれた状態に移動する。この外輪１０４の移動によって、玉１０５の接触角が減少して、外輪１０４の軌道１０４Ａと内輪１０３の軌道１０３Ａとの間での玉１０５が圧迫され、玉１０５の円滑な回転移動が妨げられる。すなわち、内輪１０３と外輪１０４との間のすきまにおける玉１０５の詰まり(すきま詰まり)が発生して、外輪１０４の軌道１０４Ａの底部や内輪１０３の軌道１０３Ａの底部で早期剥離が発生するという問題がある。
【特許文献１】特開平１０−２４６２３５号公報
【特許文献２】特開平１０−１９０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、この発明の課題は、内輪と外輪との温度差が発生した場合でも、すきま詰まりを回避でき、玉を円滑に回転させて早期剥離の発生を防止できる斜接玉軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、この発明の斜接玉軸受は、外輪の軌道の軸方向断面における曲率半径が、上記軌道の底に向かって減少していることを特徴としている。
【０００７】
この発明の斜接玉軸受によれば、外輪の軌道の曲率半径が、上記外輪の軌道の底に向かって減少している。したがって、この発明によれば、外輪の軌道の曲率半径が一定である場合に比べて、玉の接触角を増大させることなく、上記外輪の軌道の底と上記玉との間の距離を増加させることができる。
【０００８】
したがって、この発明によれば、内輪と外輪との温度差が発生した場合でも、すきま詰まりを回避でき、玉を円滑に回転させて早期剥離の発生を防止できる。
【０００９】
なお、玉の接触角を増大させると、上記距離を大きくとれるが、玉のスピンが大きくなり、焼け等の原因となる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の斜接玉軸受によれば、接触角を大きくすることなく、外輪の軌道の底と玉との間の距離を増加させることが可能で、内輪と外輪との温度差が発生した場合でも、すきま詰まりを回避でき、玉を円滑に回転させて早期剥離の発生を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明を図示の実施の形態に基いて詳細に説明する。
【００１２】
図１に、この発明の実施形態としてのターボチャージャ用斜接玉軸受１,２を備えたターボチャージャの主要部を示している。このターボチャージャは、タービン軸３と、このタービン軸３の外周を囲むハウジング４とを備え、このハウジング４とタービン軸３の間に軸方向に所定間隔を隔てて、上記斜接玉軸受１と２が配置されている。上記タービン軸３は、コンプレッサＡ側とタービンＢ側の両端に、それぞれインペラ５と６が取り付けられている。
【００１３】
上記斜接玉軸受１は、外輪７と、内輪８と、上記外輪７と内輪８の間に配置された複数の玉９を有する。また、上記斜接玉軸受２は、外輪１０と内輪１１と、上記外輪１０と内輪１１の間に配置された複数の玉１２を有する。この斜接玉軸受１,２の外輪７,１０と内輪８,１１および玉９,１２は、高炭素クロム軸受鋼(ＪＩＳ規格ＳＵＪ２など)の他、マルテンサイト系ステンレス鋼(ＪＩＳ規格ＳＵＳ４４０Ｃ,ＳＵＳ４２０Ｃなど)、耐熱耐食合金(ＡＩＳＩ規格Ｍ−５０、ＪＩＳ規格高速度工具鋼ＳＫＨ４など)で作製することができる。また、内輪８,１１はセラミック製としてもよい。
【００１４】
斜接玉軸受１の内輪８および斜接玉軸受２の内輪１１は、タービン軸３の外周面３Ａに嵌合,固定されている。また、斜接玉軸受１の外輪７および斜接玉軸受２の外輪１０は、ハウジング４の内周面４Ａに嵌合されている。上記斜接玉軸受２の外輪１０は、ハウジング４の軸方向の一端に形成された内側凸部４Ｂに当接してタービンＢ側への軸方向移動が規制されている。また、上記斜接玉軸受１の外輪７は、ハウジング４の軸方向の他端に形成された環状凹部４Ｃに嵌合された止め輪１３に当接してコンプレッサＡ側への軸方向移動が規制されている。また、外輪７と外輪１０との間には、コイルばね１４が配置され、このコイルばね１４がリング１５,１６を介して外輪７と外輪１０を軸方向外方に付勢して、外輪７,１０を止め輪１３,内側凸部４Ｂに向けて付勢している。
【００１５】
一方、内輪８と内輪１１との間には、環状スペーサ１７が配置され、内輪８とタービン軸３の大径段部３Ｂとの間には、環状スペーサ１８が配置され、内輪１１とタービン軸３の大径段部３Ｃとの間には、環状スペーサ１９が配置されている。この環状スペーサ１７,１８,１９が、タービン軸３に対する内輪８と内輪１１の軸方向位置を規制している。
【００１６】
このターボチャージャは、タービンＢ側のインペラ６がエンジンからの排気を受けて回転され、これにより、タービン軸３が回転され、コンプレッサＡ側のインペラ５が回転して、エンジンへの過給が行われる。このターボチャージャの作動時には、タービン軸３は、例えば、１分間当たり１０万回転以上に達し、タービンＢ側からタービン軸３に伝わった熱は、内輪８,１１に伝達され、内輪８,１１は温度上昇する。一方、ハウジング４は、クーラントで冷却され、外輪７,１０は温度上昇が抑えられる。したがって、ターボチャージャの作動時には、内輪８,１１の熱膨張に比べて、外輪７,１０の熱膨張は小さくなる。
【００１７】
次に、上記斜接玉軸受２の外輪１０の中心軸Ｊを含む平面で、外輪１０を切断した断面を図２に示す。この外輪１０の断面における上記外輪１０の軌道２１が楕円の一部分の形状になっている。この楕円は、上記軌道２１の底２１Ａを通る軸直角線分を長軸としている。したがって、上記外輪１０の軌道２１の曲率半径は、軌道２１の軸方向の一端２１Ｂから上記軌道２１の底２１Ａに向かって減少している。
【００１８】
したがって、この斜接玉軸受２によれば、図２に一点鎖線で示したような外輪１０の軌道２１の曲率半径が一定である場合に比べて、玉１２の接触角θを増大させることなく、外輪１０の軌道２１の底２１Ａと玉１２との間の距離Δｘ１を、(Δｘ１−Δｘ２)だけ増加させることができる。ここで、上記Δｘ２は、外輪１０の軌道２１が図２に一点鎖線で示したような曲率半径が一定である場合における外輪１０の軌道２１の底２１Ａと玉１２との間の距離である。なお、玉１２の接触角θを増大させると、上記距離を大きくとれるが、玉１２のスピンが大きくなり、焼け等の原因となる。
【００１９】
このように、この実施形態の斜接玉軸受２によれば、接触角θを大きくすることなく、外輪１０の軌道２１の底２１Ａと玉１２との間の距離Δｘ１を増加させることが可能で、内輪１１と外輪１０との温度差が発生した場合でも、すきま詰まりを回避でき、玉１２を円滑に回転させて早期剥離の発生を防止できる。
【００２０】
また、もう１つの斜接玉軸受１についても、外輪７の中心軸を含む平面で外輪７を切断した断面における外輪７の軌道２２の形状を、斜接玉軸受２の外輪１０の軌道２１の形状と同様の楕円の一部分の形状にした。したがって、外輪７の軌道２２の曲率半径は、軌道２２の底２２Ａに向かって減少している。したがって、この斜接玉軸受１は、上記斜接玉軸受２と同様に、接触角θを大きくすることなく、軌道２２の曲率半径が一定である場合に比べて、外輪７の軌道２２の底２２Ａと玉９との間の距離を増加させることが可能で、内輪８と外輪７との温度差が発生した場合でも、すきま詰まりを回避でき、玉９を円滑に回転させて早期剥離の発生を防止できる。
【００２１】
尚、上記実施形態の斜接玉軸受１,２では、外輪７,１０の軌道２１,２２の形状を楕円の一部分の形状にしたが、上記軌道２１,２２の形状は楕円に限らないのは勿論である。すなわち、外輪７,１０の軌道２１,２２の形状としては、外輪７,１０の中心軸を含む平面で、外輪７,１０を切断した断面における外輪７,１０の軌道２１,２２の曲率半径が軌道２１,２２の底２１Ａ,２２Ａに向かって減少している形状とすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の斜接玉軸受の実施形態を備えたターボチャージャの要部を示す断面図である。
【図２】上記実施形態の斜接玉軸受の外輪の軌道の形状を示す断面図である。
【図３】図３(Ａ)は従来の斜接玉軸受を示す断面図であり、図３(Ｂ)は上記従来の斜接玉軸受の内輪と外輪の熱膨張差が発生した場合の様子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１,２  斜接玉軸受
３  タービン軸
４  ハウジング
５,６  インペラ
７,１０  外輪
８,１１  内輪
９,１２  玉
１４  コイルばね
２１,２２  軌道
２１Ａ,２２Ａ  底
【図１】
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【図２】
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【図３】
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