(57)【要約】【課題】予圧付与方法として定位置予圧が採用された場合においてもターボチャージャの回転軸の振れが発生しないターボチャージャ用アンギュラ玉軸受を提供すること。【解決手段】内輪３１の軌道溝の片側のみに肩部５２を形成すると共に、外輪３２の軌道溝の片側のみに肩部５２を形成し、内輪３１の肩部５１と外輪３２の肩部５２とを、玉３３の中心Ｐを含むと共に外輪３２の中心軸７０に垂直な平面に対して互いに反対側に配置する。外輪３２の中心軸７０を含む断面において、外輪３２の軌道溝を、肩部５２側の略同一曲率を有する曲線部５７と、それに連なる中心軸７０に略平行な直線部５８とから構成し、内輪３１の軌道溝を、肩部５１側の略同一曲率を有する曲線部５５と、それに連なる中心軸７０に略平行な直線部５６とから構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道溝の片側のみに肩部を有する内輪と、
軌道溝の片側のみに肩部を有する外輪と、
上記内輪および上記外輪の上記軌道溝の間に配置された玉と
を備え、
上記内輪の肩部と上記外輪の肩部とは、上記玉の中心を含むと共に上記外輪の中心軸に垂直な平面に対して互いに反対側に位置し、
上記外輪の中心軸を含む断面において、上記外輪の軌道溝が、上記肩部側の略同一曲率を有する曲線部と、それに連なる上記中心軸に略平行な直線部とからなると共に、上記内輪の軌道溝が、上記肩部側の略同一曲率を有する曲線部と、それに連なる上記中心軸に略平行な直線部とからなることを特徴とするターボチャージャ用アンギュラ玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボチャージャ用アンギュラ玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ターボチャージャの回転軸を支持する軸受としては、特開平１０−１９０４５号公報（特許文献１）に記載されているアンギュラ玉軸受がある。
【０００３】
上記アンギュラ玉軸受は、内輪、外輪および玉を備え、内輪および外輪の夫々の軌道溝は、上記内輪の中心軸を含む断面において、略同一の曲率を有している。
【０００４】
しかしながら、上記従来のアンギュラ玉軸受は、内輪および外輪の軌道溝が、内輪の中心軸を含む断面において、略同一の曲率を有しているので、上記従来のアンギュラ玉軸受に予圧を付与する方法として、定位置予圧、すなわち、ターボチャージャの運転状態（運転前状態よりもアキシアル隙間が小さい高温状態）で軸受に所定の予圧が付与されるように、運転前状態の軸受のアキシアル隙間を内外輪の位置に基づいて設定する予圧付与方法を採用した場合、運転前状態のアキシアル隙間が大きいことに起因してラジアル隙間が大きくなってラジアル方向のガタが大きくなって、ターボチャージャの回転軸の振れが発生するという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１９０４５号公報（第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の課題は、予圧付与方法として定位置予圧が採用された場合においてもターボチャージャの回転軸の振れが発生しないターボチャージャ用アンギュラ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】
【０００７】
上記課題を解決するため、この発明のターボチャージャ用アンギュラ玉軸受は、
軌道溝の片側のみに肩部を有する内輪と、
軌道溝の片側のみに肩部を有する外輪と、
上記内輪および上記外輪の上記軌道溝の間に配置された玉と
を備え、
上記内輪の肩部と上記外輪の肩部とは、上記玉の中心を含むと共に上記外輪の中心軸に垂直な平面に対して互いに反対側に位置し、
上記外輪の中心軸を含む断面において、上記外輪の軌道溝が、上記肩部側の略同一曲率を有する曲線部と、それに連なる上記中心軸に略平行な直線部とからなると共に、上記内輪の軌道溝が、上記肩部側の略同一曲率を有する曲線部と、それに連なる上記中心軸に略平行な直線部とからなることを特徴としている。
【０００８】
本発明によれば、上記外輪の中心軸を含む断面において、上記外輪の軌道溝が、上記肩部側の略同一曲率を有する曲線部と、それに連なる上記中心軸に略平行な直線部とからなると共に、上記内輪の軌道溝が、上記肩部側の略同一曲率を有する曲線部と、それに連なる上記中心軸に略平行な直線部とからなるので、従来の内外輪の軌道溝の曲率が同一であるアンギュラ玉軸受と比較して、ラジアル隙間を小さくすることができる。したがって、ラジアル方向のガタが発生することを防止できて、ターボチャージャの回転軸の振れが発生することを防止できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のターボチャージャ用アンギュラ玉軸受によれば、外輪の中心軸を含む断面において、上記外輪の軌道溝が、肩部側の略同一曲率を有する曲線部と、それに連なる上記中心軸に略平行な直線部とからなると共に、内輪の軌道溝が、肩部側の略同一曲率を有する曲線部と、それに連なる上記中心軸に略平行な直線部とからなっているので、ラジアル方向のガタが発生することがなくて、ターボチャージャの回転軸の振れが発生することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。
【００１１】
図１は、この発明の一実施形態のターボチャージャ用アンギュラ玉軸受を備えたターボチャージャの軸方向の断面図である。
【００１２】
このターボチャージャは、鋼製の回転軸２と、回転軸２の一端に固定されたアルミ合金製のタービン３と、回転軸２の他端に固定されたアルミ合金製のインペラ４と、回転軸６を収容するハウジング６と、ハウジング６の内側に回転軸２を回転自在に支持するこの発明の一実施形態の第１および第２ターボチャージャ用アンギュラ玉軸受７,８とを備える。上記第１ターボチャージャ用アンギュラ玉軸受７（以下、玉軸受７という）は、回転軸２上のタービン３側に配置され、第２ターボチャージャ用アンギュラ玉軸受８（以下、玉軸受８という）は、回転軸２上のインペラ４側に配置されている。
【００１３】
上記第１ターボチャージャ用アンギュラ玉軸受７は、内輪３１、外輪３２および玉３３を有し、第２ターボチャージャ用アンギュラ玉軸受８は、内輪３５、外輪３６および玉３７を有する。
【００１４】
上記内輪３１,３５および外輪３２,３６は、片側の肩部が存在しない形状であり、カウンタボアを有する形状になっている。
【００１５】
上記玉３３は、外輪３２の軌道溝と内輪３１の軌道溝との間に、冠型保持器（図示せず）によって保持された状態で、周方向に一定の間隔を隔てられて複数配置され、玉３７は、外輪３６の軌道溝と内輪３５の軌道溝との間に、冠型保持器（図示せず）によって保持された状態で、周方向に一定の間隔を隔てられて複数配置されている。
【００１６】
上記第１、第２玉軸受７,８の夫々は、ハウジング６の内側に設けた軸受支持部１６に、円環状の押圧環１７,１８を介して支持されている。詳しくは、上記軸受支持部１６の両端部内側に押圧環１７,１８をそれぞれ内嵌し、押圧環１７,１８の夫々の内側に玉軸受７,８の夫々の外輪３２,３６を内嵌している。また、上記玉軸受７,８の夫々の内輪３１,３５を回転軸２の両端部に外嵌固定する事により、回転軸２をハウジング６に対し回転自在に支持している。
【００１７】
第１および第２玉軸受７,８の夫々のターボチャージャの運転前のアキシアル隙間は、ターボチャージャの運転状態（運転前状態よりも温度が高い状態）で所定の値になるように、内外輪の位置に基づいて設定されている。すなわち、第１および第２玉軸受７,８に予圧を付与する方法として定位置予圧が採用されている。
【００１８】
詳しくは、上記回転軸２の外周面上における軸方向の内輪３１と内輪３５の間には、スペーサ４０が嵌合固定されており、第１、第２玉軸受７,８は、軸受支持部１６の内周面上における軸方向の外輪３２と外輪３５との間には、スペーサ４１が配置されている。上記スペーサ４０およびスペーサ４１は、ターボチャージャの使用前における第１および第２玉軸受７,８のアキシアル方向の存在位置を位置決めする役割を担っている。
【００１９】
ターボチャージャの使用時においては、回転軸２、タービン３およびインペラ４の温度が高温になるので、回転軸２、タービン３およびインペラ４の夫々は、ターボチャージャの使用前の状態から膨張しようとする。しかしながら、アルミ合金の膨張の方が鋼の膨張よりも大きいので、タービン３およびインペラ４の膨張の方が、回転軸２の膨張よりも大きくなって、結果的に、第１および第２ターボチャージャ用アンギュラ玉軸受７,８を、ターボチャージャの軸方向の両端から締め上げる力が大きくなって、第１および第２ターボチャージャ用アンギュラ玉軸受７,８のアキシアル隙間が小さくなる。上記定位置予圧とは、ターボチャージャの使用時において、所定の予圧を実現するように、ターボチャージャの使用前の第１および第２ターボチャージャ用アンギュラ玉軸受７,８の内輪３１,３５および外輪３２,３６の位置を位置決めする予圧付与方法である。
【００２０】
上記ハウジング６内には、給油通路１９が設けられ、この給油通路１９を通過する潤滑油で玉軸受７,８を潤滑するようになっている。詳しくは、潤滑油は、エンジンの運転時に、給油通路１９の上流端に設けたフィルタ２０により異物を除去された後、軸受支持部１６の内周面と押圧環１７,１８の外周面との間に存在する環状の隙間空間（図示せず）に送り込まれるようになっている。そして、上記隙間空間を潤滑油で満たす事により、押圧環１７,１８の外周面と軸受支持部１６の内周面との間に全周に亘って油膜（オイルフィルム）を形成し、押圧環１７,１８の振動を軸受支持部１６に伝わりにくくしている。このように、上記隙間空間に満たされた潤滑油によって、回転軸２の回転に基づく振動を減衰させ、オイルフィルムダンパを形成している。
【００２１】
上記隙間空間に送り込まれた潤滑油の一部は、押圧環１７,１８に設けたノズル孔２２から、第１、第２玉軸受７,８の内輪３１,３５の外周面に向けて、径方向外方から斜めに噴出するようになっており、第１、第２の玉軸受７,８をオイルジェット潤滑するようになっている。また、第１、第２の玉軸受７,８に向けて噴出した潤滑油は、排油口２３より排出されるようになっている。尚、上記隙間空間は、軸受支持部１６と押圧環１７,１８とを隙間嵌めにする事により設けられている。
【００２２】
上記押圧環１７,１８の外周面には、複数本（図示の例では２本）の凹部が、径方向内方に凹入する状態で全周に亘って設けられている。このことから、潤滑油を、上記隙間空間に上記凹部を設けた分だけ多く供給することができて、押圧環１７,１８の振動を抑制できるようになっている。また、上記第１、第２の玉軸受７,８の外輪３２,３６の外周面と、押圧環１７,１８の内周面との間にも、隙間空間（図示せず）が設けられている。この隙間空間にも潤滑油が満たされており、回転軸２の回転に基づく振動が減衰するようになっている。
【００２３】
また、上記ハウジング６内には、ウォータジャケット（冷却水通路）２５が設けられており、ターボチャージャ用アンギュラ玉軸受を冷却するようになっている。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、エンジン内を循環する冷却水の一部がウォータジャケット２５を流通するようになっており、第１、第２の玉軸受７,８を含む構成各部の温度上昇を抑えるようになっている。このような冷却を行うことにより、比較的低温の空気に曝されるインペラ４側に設けられた第２の玉軸受８は勿論のこと、最高で１０００℃近くの高温の排気に曝されるタービン３側に設けられた第１の玉軸受７についても十分に冷却できるようになっている。
【００２４】
上記構成において、このターボチャージャは、排気流路（図示せず）を流通する排気により、回転軸２のタービン３を回転させ、回転動力を回転軸２の他端のインペラに４伝達するようになっている。そして、上記インペラ４を給気流路５内で数万乃至は十数万ｍｉｎ−１（ｒ.ｐ.ｍ.）の回転速度で回転させることによって、給気流路５の上流端開口から吸引された空気を圧縮して、ガソリン、軽油等の燃料と共にエンジンのシリンダ室内に送り込むようになっている。
【００２５】
図２は、上記第１玉軸受７の模式図であり、内外輪３１,３２の軌道溝の形状を詳細に示すと共に、内輪３１および外輪３２の軌道溝と、玉３３とのアキシアル隙間およびラジアル隙間を誇張して描いた模式図である。
【００２６】
図２においては、簡単のため保持器を省略している。また、図２おいて、矢印ａは、ターボチャージャの運転時において、外輪３２にかかる力の方向を示し、矢印ｂは、ターボチャージャの運転時において、内輪３１にかかる力の方向を示している。また、図２において、点線６０は、従来のターボチャージャ用アンギュラ玉軸受の内輪の軌道溝の一部の位置を示し、点線６２は、従来のターボチャージャ用アンギュラ玉軸受の外輪の軌道溝の一部の位置を示している。
【００２７】
尚、上記第２ターボチャージャ用アンギュラ玉軸受８は、その内輪３５の肩部の形成位置が、玉の中心を含むと共に外輪の中心軸に垂直な平面に対して、第１ターボチャージャ用アンギュラ玉軸受７の内輪３１の肩部５１の形成位置と反対側であり、かつ、その外輪３６の肩部の形成位置が、玉の中心を含むと共に外輪の中心軸に垂直な平面に対して、第１ターボチャージャ用アンギュラ玉軸受７の外輪３２の肩部５２の形成位置と反対側である点が、第１ターボチャージャ用アンギュラ玉軸受８と異なっている。
【００２８】
図２に示すように、内輪３１は、軌道溝の片側のみに肩部５１を有し、外輪３２は、軌道溝の片側のみに肩部５２を有する。上記内輪３１の肩部５１と外輪３２の肩部５２とは、玉３３の中心Ｐを含むと共に外輪３２の中心軸７０（７０は内輪３１の中心軸でもある）に垂直な平面に対して互いに反対側の領域に位置している。
【００２９】
また、上記外輪３２の中心軸７０を含む断面において、外輪３２の軌道溝は、肩部５２側の略同一曲率を有する曲線部５７と、それに連なる中心軸７０に略平行な直線部５８とからなっており、内輪３１の軌道溝は、肩部５１側の略同一曲率を有する曲線部５５と、それに連なる中心軸７０に略平行な直線部５６とからなっている。
【００３０】
また、直線部５６は点線６０よりも径方向の外方に存在し、かつ、直線部５８は点線６２よりも径方向の内方に存在している。このことから、ターボチャージャ用アンギュラ玉軸受７のラジアル隙間は、従来のターボチャージャ用アンギュラ玉軸受のラジアル隙間よりも小さくなっている。
【００３１】
上記実施形態のターボチャージャ用アンギュラ玉軸受によれば、外輪３２の中心軸７０を含む断面において、外輪３２の軌道溝が、肩部５２側の略同一曲率を有する曲線部５７と、それに連なる中心軸７０に略平行な直線部５８とからなると共に、内輪３１の軌道溝が、肩部５１側の略同一曲率を有する曲線部５５と、それに連なる中心軸７０に略平行な直線部５６とからなるので、従来の内外輪の軌道溝の曲率が同一であるアンギュラ玉軸受と比較して、ラジアル隙間を小さくすることができる。したがって、ラジアル方向のガタが発生することを防止できて、ターボチャージャの回転軸２の振れが発生することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態のターボチャージャ用アンギュラ玉軸受を備えたターボチャージャの軸方向の断面図である。
【図２】上記ターボチャージャが備える第１ターボチャージャ用アンギュラ玉軸受の模式図である。
【符号の説明】
【００３３】
２  回転軸
３  タービン
４  インペラ
７,８  ターボチャージャ用アンギュラ玉軸受
３１,３５  内輪
３２,３６  外輪
３３,３７  玉
肩部  ５１,５２
曲線部  ５５,５７
直線部  ５６,５８
中心軸  ７０
Ｐ  玉の中心
【図１】
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【図２】
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