(57)【要約】【課題】高速回転に対応でき、径方向寸法及び軸方向寸法を小さくできる転がり軸受を提供する。【解決手段】外周に第一の軌道１１を有する内輪１と、内周に第二の軌道３１を有する外輪３と、これらの間に介在し内周に第三の軌道２１を有し外周に第四の軌道２２を有する中間輪２と、第一の軌道１１と第三の軌道２１との間に介在している第一の転動体４と、第四の軌道２２と第二の軌道３１との間に介在している第二の転動体５とを備えている。中間輪２は、大径輪部７と、この大径輪部７から傾斜輪部１５を介して設けられた小径輪部６とを有している。第三の軌道２１は大径輪部７と傾斜輪部１５との境界部に形成され、第四の軌道２２は小径輪部６と傾斜輪部１５との境界部に形成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に第一の軌道を有する内輪と、
内周に第二の軌道を有する外輪と、
これら内外輪の間に少なくとも一つ介在し内周に第三の軌道を有し外周に第四の軌道を有する中間輪と、
前記中間輪の前記第三の軌道とこれに対向する軌道との間及び前記中間輪の前記第四の軌道とこれに対向する軌道との間にそれぞれ転動自在に介在している複数の転動体と、を備え、
前記中間輪は、大径輪部と、この大径輪部から軸線に対して傾斜した傾斜輪部を介して設けられ当該大径輪部よりも小径とされた小径輪部と、を有し、
前記第三の軌道は前記大径輪部と前記傾斜輪部との境界部に形成され、前記第四の軌道は前記小径輪部と前記傾斜輪部との境界部に形成されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
一対の対向している前記軌道とその間の転動体とは斜接している請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記中間輪の前記第四の軌道に接触している前記転動体のピッチ径は、当該中間輪の前記第三の軌道に接触している前記転動体のピッチ径よりも大きくされている請求項１又は２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
前記中間輪において、前記第四の軌道の軌道径は前記第三の軌道の軌道径よりも小さくされている請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がり軸受。
【請求項５】
外周に第一の軌道を有する内輪と、
内周に第二の軌道を有する外輪と、
これら内外輪の間に少なくとも一つ介在し内周に第三の軌道を有し外周に第四の軌道を有する中間輪と、
前記中間輪の前記第三の軌道とこれに対向する軌道との間及び前記中間輪の前記第四の軌道とこれに対向する軌道との間にそれぞれ転動自在に介在している複数の転動体と、を備え、
前記中間輪は、微小変位又は弾性的に微小変形することにより、回転することで発生した振動を低減させるダンパー機能部を有していることを特徴とする転がり軸受。
【請求項６】
ハウジングと、このハウジング内に転がり軸受を介して支持され一端部にタービンを有したタービン軸と、を備え、この転がり軸受が請求項１〜５のいずれか一項に記載の転がり軸受とされたことを特徴とする過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転がり軸受、及び、これを用いた過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車において、ターボチャージャーはエンジン性能をさらに引き出すことができることから広く使用されている。ターボチャージャーは、ハウジングと、このハウジング内に軸受を介して支持されたタービン軸とを備えており、従来、例えば特許文献１に示しているように、前記軸受は滑り軸受とされていた。しかし、ターボチャージャーに特有のターボラグによるレスポンスの悪さなどの回転特性を改善するため、特許文献２に示しているように、タービン軸を支持する軸受を転がり軸受とした構造が提案されている。
【０００３】
転がり軸受は、例えば潤滑条件などに基づいて回転数の上限値が定められており、その上限値以下で使用されている。
前記ターボチャージャーのタービン軸は、例えば１０万〜２０万ｒｐｍの回転数で高速回転する。したがって、従来の構造による転がり軸受は、この高速回転に対応しきれないため、例えば、潤滑油の粘度を下げたり、転動体（玉）をセラミックにしたりすることが考えられる。
また、特許文献３に示しているように、転がり軸受の高速回転を可能とするために、径方向に転動体を二段とした転がり軸受がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１４１２５９号公報
【特許文献２】特開平１０−１９０４５号公報
【特許文献３】特開平９−２７３５４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の転がり軸受において、転動体をセラミックとすれば回転の際の遠心力が小さくなり高速回転に対応できるが、製造コストが増大するという問題点がある。さらに、潤滑油の粘度を下げると転がり軸受の寿命が低下するおそれがあり、また、潤滑油の粘度を下げても、従来の転がり軸受はターボチャージャーのような高速回転には充分に対応できないという問題点がある。
【０００６】
また、特許文献３の図３に示している転がり軸受は、内側から、内輪、内側の転動体、中間輪、外側の転動体、外輪が径方向に直線的な配置とされていることから、転がり軸受の径方向寸法が大きくなってしまう。これにより、ハウジングにおいて転がり軸受を取り付ける中心孔が径方向に大きくなり、ハウジング内に別に設けられる水冷ジャケットなどと、中心孔とが干渉してしまうなどの配置の問題が生じる。
また、特許文献３の図４に示しているように、最内の内輪と最外の外輪との間にある中間輪のうち、内側の中間輪は大径部と小径部とを有しているが、大径部の内周側のみに軌道が形成され、小径部の外周側のみに軌道が形成されており、両軌道はこれらの間に空間部が存在し離れて配設されている。このため、転がり軸受全体が軸線方向に長くなり、この転がり軸受を収容する軸線方向のスペースが広く必要となる。この結果、隣に他の部品を設けるのが困難となるという問題点がある。
【０００７】
そこで、この発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、高速回転に対応できるとともに、径方向寸法及び軸線方向寸法を小さくできる転がり軸受を提供することを目的とし、この転がり軸受を有する過給機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するためのこの発明の転がり軸受は、外周に第一の軌道を有する内輪と、内周に第二の軌道を有する外輪と、これら内外輪の間に少なくとも一つ介在し内周に第三の軌道を有し外周に第四の軌道を有する中間輪と、前記中間輪の前記第三の軌道とこれに対向する軌道との間及び前記中間輪の前記第四の軌道とこれに対向する軌道との間にそれぞれ転動自在に介在している複数の転動体とを備え、前記中間輪は、大径輪部と、この大径輪部から軸線に対して傾斜した傾斜輪部を介して設けられ当該大径輪部よりも小径とされた小径輪部とを有し、前記第三の軌道は前記大径輪部と前記傾斜輪部との境界部に形成され、前記第四の軌道は前記小径輪部と前記傾斜輪部との境界部に形成されているものである。
【０００９】
この構成によれば、少なくとも、内輪と中間輪との間、及び、中間輪と外輪との間のそれぞれに、転動体が設けられた構造となる。つまり、内輪と外輪との間に転動体が複数存在した構造となる。これにより、各転動体ごとの回転数を合算した回転数で、内輪と外輪とを相対回転させることができる。したがって、高速回転に対応できる転がり軸受を得ることができる。
【００１０】
また、中間輪の外周面において大径輪部よりも径が小さい小径輪部と傾斜輪部との境界部に第四の軌道が形成された構造であるため、この第四の軌道に接触する転動体は、前記従来の中間輪が軸線と平行に延びる平行円筒形状であるもの（前記特許文献３の図３）よりも、ピッチ径を小さくできるため、転がり軸受の径方向寸法を小さくすることができる。
【００１１】
さらに、従来の中間輪のように、大径部の内周側のみに軌道が形成され、小径部の外周側のみに軌道が形成されている場合（特許文献３の図４）、両軌道がこれらの間に空間部が存在し離れて配設されているため、転がり軸受全体が軸線方向に長くなる。しかし、この発明において、傾斜輪部の内周面と外周面とにおいてもそれぞれ第三の軌道と第四の軌道が形成されているため、これら第三と第四の軌道にそれぞれ接触している転動体同士を、前記従来のものよりも、軸線方向に接近させた状態とできる。これにより、転がり軸受の軸線方向寸法を小さくすることができる。
【００１２】
また、この転がり軸受において、一対の対向している前記軌道とその間の転動体とは斜接しているのが好ましい。
この場合、中間輪は、転動体を斜接させるために適した構造とされる。すなわち、中間輪の外周において、第四の軌道は小径輪部と傾斜輪部との境界部に形成されていることから、この第四の軌道の両側の肩部において、傾斜輪部の肩径は小径輪部の肩径よりも大きくなる。このため、第四の軌道において、傾斜輪部の傾斜を利用して斜接軌道を形成することができる。また、第三の軌道は大径輪部と傾斜輪部との境界部に形成されていることから、この第三の軌道の両側の肩部において、傾斜輪部の肩径は大径輪部の肩径よりも小さくなる。このため、第三の軌道において、傾斜輪部の傾斜を利用して斜接軌道を形成することができる。
このように、内輪及び外輪では、転動体を斜接させるために一方の肩部側を厚肉とする必要があるが、中間輪では、転動体を斜接させるために一方の肩部側（傾斜輪部）の厚さを大きくする必要がない。これにより、中間輪の形状をシンプルにでき、製造が容易となる。
【００１３】
また、この転がり軸受において、前記中間輪の前記第四の軌道に接触している前記転動体のピッチ径は、当該中間輪の前記第三の軌道に接触している前記転動体のピッチ径よりも大きくされているのが好ましい。
これにより、両転動体を、中間輪の傾斜輪部を挟んで軸線方向により接近させた配置とでき、転がり軸受の軸線方向の寸法をより小さくすることができる。
【００１４】
また、この転がり軸受の前記中間輪において、前記第四の軌道の軌道径は前記第三の軌道の軌道径よりも小さくされているのが好ましい。
これにより、中間輪において、小径輪部と傾斜輪部との境界部の第四の軌道と接触する転動体が、径方向内側寄りの位置に設けられるため、複数の転動体を有する転がり軸受の径方向寸法をより一層小さくすることができる。
【００１５】
また、この発明の転がり軸受は、外周に第一の軌道を有する内輪と、内周に第二の軌道を有する外輪と、これら内外輪の間に少なくとも一つ介在し内周に第三の軌道を有し外周に第四の軌道を有する中間輪と、前記中間輪の前記第三の軌道とこれに対向する軌道との間及び前記中間輪の前記第四の軌道とこれに対向する軌道との間にそれぞれ転動自在に介在している複数の転動体とを備え、前記中間輪は、微小変位又は弾性的に微小変形することにより、回転することで発生した振動を低減させるダンパー機能部を有しているものである。
この構成によれば、回転することで転がり軸受において発生した振動を、中間輪のダンパー機能部によって低減させることができる。
【００１６】
また、本発明の過給機は、ハウジングと、このハウジング内に転がり軸受を介して支持され一端部にタービンを有したタービン軸とを備え、この転がり軸受が前記転がり軸受とされたものである。
これによれば、転がり軸受が高速回転に対応可能とされるため、高速回転するタービン軸を安定して支持することができる。そして、転がり軸受の径方向寸法が小さくされることから、ハウジングにおける転がり軸受を取り付ける中心孔の径方向寸法を小さくできる。このため、ハウジング内に別途設けられる部分と、中心孔とが干渉してしまうなどの配置の問題を避けることができる。また、転がり軸受の軸線方向寸法を小さくできることから、この転がり軸受を収容する軸線方向のスペースが小さくてすむ。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、各転動体ごとの回転数を合算した回転数で内輪と外輪とを相対回転させることができ、全体として高速回転に対応できる。そして、中間輪の外周面において、大径輪部よりも径が小さい小径輪部と傾斜輪部との境界部に第四の軌道が形成されているため、この第四の軌道に接触する転動体は、ピッチ径を小さくできるため、転がり軸受の径方向寸法を小さくすることができる。さらに、傾斜輪部の内周面と外周面とにおいてもそれぞれ第三の軌道と第四の軌道が形成されているため、これら第三と第四の軌道にそれぞれ接触している転動体同士を軸線方向に接近させた状態とできる。これにより、転がり軸受の軸線方向寸法を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１はこの発明の転がり軸受の実施の一形態を示す断面図である。この転がり軸受１０は、ハウジング４０内に形成された中心孔４３において回転軸４１を回転可能に支持するものである。このような転がり軸受１０が用いられる装置としては、図３に示しているように、例えば自動車エンジンのための過給機としてのターボチャージャーがある。この図３では、転がり軸受１０が軸線Ｃ方向に離れて二列設けられている。
【００１９】
図３において、このターボチャージャーは、ハウジング４０と、このハウジング４０内の中心孔４３に前記転がり軸受１０を介して支持されたタービン軸４１とを備えている。このタービン軸４１はその一端部にタービン４２を有している。転がり軸受１０はタービン軸４１を軸線Ｃ回りに回転可能に支持している。
【００２０】
図１において、この転がり軸受１０は、タービン軸４１に外嵌した単一の内輪１と、ハウジング４０の中心孔４３の内周面に固定された単一の外輪３と、内輪１と外輪３との間に介在した単一の中間輪２とを備えている。内輪１と中間輪２と外輪３とがこの順番で軸線Ｃ方向に沿って位置ずれして配置されている。そして、内輪１と中間輪２との間の環状空間に転動自在に設けられた一列の第一転動体４と、中間輪２と外輪３との間の環状空間に転動自在に設けられた一列の第二転動体５とをさらに備えている。
【００２１】
第一転動体４及び第二転動体５はそれぞれ複数の玉からなり、第一転動体４の複数の玉４ａは保持器８によって軸線Ｃを中心とする一つの円上に沿って保持され、第二転動体５の複数の玉５ａは保持器９によって軸線Ｃを中心とする他の円上に沿って保持されている。また、玉４ａ，５ａとは同径とされている。
【００２２】
内輪１は環状部材とされており、その内周面がタービン軸４１との嵌合面とされ、その外周面に第一転動体４の玉４ａと接触する第一の軌道１１が形成されている。
外輪３は環状部材とされており、その外周面がハウジング４０の中心孔４３との嵌合面とされ、その内周面に第二転動体５の玉５ａと接触する第二の軌道３１が形成されている。内輪１と外輪３との軸方向寸法は略同一とされている。
【００２３】
中間輪２は環状部材とされており、軸方向寸法が内輪１と外輪３よりも長くされている。中間輪２の内周面の一部に第一転動体４の玉４ａと接触する第三の軌道２１が形成されており、中間輪２の外周面の一部に第二転動体５の玉５ａと接触する第四の軌道２２が形成されている。そして、内輪１と中間輪２と外輪３とは軸線Ｃを中心として軸線Ｃ方向に位置ずれはしているが、同心円状に配置されている。
【００２４】
中間輪２は、環状の大径輪部７と、この大径輪部７から傾斜輪部１５を介して設けられた環状の小径輪部６とを有している。小径輪部６は大径輪部７よりも外周面の直径について小さくされている。傾斜輪部１５は軸線Ｃに対して傾斜する方向に直線的に延びている。そして、内輪１の径方向外方に第一転動体４が介在して大径輪部７が設けられている。この大径輪部７の軸線Ｃ方向に傾斜輪部１５を介して連続している小径輪部６の径方向外方に、第二転動体５が介在して外輪３が設けられている。これにより、外輪３を小径にすることができ、転がり軸受１０は、径方向に大きく突出する径方向配置となることを避けた構造となる。
【００２５】
そして、環状の前記第三の軌道２１は大径輪部７の内周面と傾斜輪部１５の内周面との境界部に形成されており、環状の第四の軌道２２は小径輪部６の外周面と傾斜輪部１５の外周面との境界部に形成されている。また、中間輪２は縦断面において折れ曲がり形状とされている。
【００２６】
そして、中間輪２において、第四の軌道２２に接触している第二転動体５のピッチ径Ｄ３は、第三の軌道２１に接触している第一転動体４のピッチ径Ｄ４よりも大きくされている。これにより、第一、第二転動体４，５を中間輪２の傾斜輪部１５を挟んで軸線Ｃ方向に接近させた配置とでき、転がり軸受１０の軸線方向の寸法を小さくすることができる。なお、ピッチ径とは転動体の玉の中心を通る円の直径としている。
【００２７】
さらに、第一転動体４の玉４ａは、一対の対向している第一の軌道１１及び第三の軌道２１に対して斜接（アンギュラコンタクト）しており、第二転動体５の玉５ａは、一対の対向している第四の軌道２２及び第二の軌道３１に対して斜接（アンギュラコンタクト）している。その接触角θ１，θ２は同じとされており、図１において例えば１５°とされている。これにより、この転がり軸受１０は軸線Ｃ方向からの荷重（軸方向荷重）を受けることができる。さらに、この転がり軸受１０は軸線Ｃ方向に延びた軸線方向配置とされていることから、軸方向のダンパー性能を有した構造とされる。
【００２８】
さらに、中間輪２は、転動体４，５を斜接させるために適した構造となる。すなわち、中間輪２の外周において、第四の軌道２２は小径輪部６と傾斜輪部１５との境界部に形成されていることから、この第四の軌道２２の両側の肩部において、傾斜輪部１５の肩径は小径輪部６の肩径よりも大きくなる。このため、第四の軌道２２において、傾斜輪部１５の傾斜を利用して斜接軌道を形成することができる。また、第三の軌道２１は大径輪部７と傾斜輪部１５との境界部に形成されていることから、この第三の軌道２１の両側の肩部において、傾斜輪部１５の肩径は大径輪部７の肩径よりも小さくなる。このため、第三の軌道２１において、傾斜輪部１５の傾斜を利用して斜接軌道を形成することができる。
このように、内輪１及び外輪３では、転動体４，５を斜接させるために一方の肩部側を厚肉とする必要があるが、中間輪２では、転動体４，５を斜接させるために一方の肩部側（傾斜輪部１５）の厚さを大きくする必要がない。これにより、中間輪２の構造がシンプルとなり、中間輪２を、厚さが一定とされた円筒を塑性変形させて簡単に製造することもできる。
【００２９】
また、この中間輪２において、前記のとおり小径輪部６が大径輪部７よりも小径とされているが、さらに、小径輪部６側の第四の軌道２２の軌道径Ｄ２が、大径輪部７の第三の軌道２１の軌道径Ｄ１よりも小さくされている（Ｄ２＜Ｄ１）。なお、第四の軌道２２の軌道径Ｄ２は、軌道２２の最小径部の直径とし、第三の軌道２１の軌道径Ｄ１は、軌道Ｄ１の最大径部の直径としている。
【００３０】
以上の構成により、内輪１と中間輪２との間において一対の対向している第一の軌道１１と第三の軌道２１との間に第一転動体４の玉４ａが転動自在として介在しており、中間輪２と外輪３との間において一対の対向している第二の軌道２２と第四の軌道３１との間に第二転動体５の玉５ａが転動自在として介在している。この転がり軸受１０は、タービン軸４１に外嵌した内輪１とハウジング部４０に固定された外輪３との間に、複数（二段）の転動体４，５を備えている構造となる。すなわち、この転がり軸受１０は、内輪１と第一転動体４と中間輪２とによって、この中間輪２が外輪と見立てられた第一軸受部Ａが構成され、中間輪２と第二転動体５と外輪３とによって、この中間輪２が内輪と見立てられた第二軸受部Ｂが構成されたものとなる。
【００３１】
以上のように構成された転がり軸受１０によれば、タービン軸４１が所定回転数で回転することにより、転がり軸受１０において内輪１が外輪３に対して前記所定回転数で回転している状態となる。この回転が生じた状態では、前記所定回転数は、二段とされた第一と第二の軸受部Ａ，Ｂによって分配される。すなわち、内輪１はタービン軸４１と共に一体回転するが、中間輪２ではこの内輪２に遅れて（減速されて）供回りする。これにより、一段ごとの軸受部における回転数が前記所定回転数よりも小さくなる。具体的に説明すると、タービン軸４１が例えば２０万ｒｐｍで回転していると、このタービン軸４１側（内側）の第一軸受部Ａは１６万ｒｐｍで回転し、ハウジング４０側（外側）の第二軸受部Ｂは第一軸受部Ａよりも低回転である４万ｒｐｍで回転することとなる。そして、多段とされた軸受部Ａ，Ｂのそれぞれに分配された回転速度は、タービン軸４１（内輪１）の回転速度の変化に応じて自動的に変速される。この際、外輪３側の第二軸受部Ｂが内輪１側の第一軸受部Ａよりも低速回転とされ、軸受部Ａ，Ｂそれぞれの回転速度は所定の比率で分配される。
【００３２】
そして、この転がり軸受１０の中間輪２において、大径輪部７よりも径が小さい小径輪部６と傾斜輪部１５との境界部の外周面に第四の軌道２２が形成された構造とされている。これにより、この小径輪部６と傾斜輪部１５との境界部の第四の軌道２２に接触する第二の転動体５が径方向内側寄りの位置に設けられるため、転がり軸受１０の径方向寸法を小さくすることができる。つまり、外輪３の外周面の直径を小さくすることができる。これにより、図３において、この転がり軸受１０を収容して固定しているハウジング４０の中心孔４３の内径を小さくすることができる。この結果、ハウジング４０内に設けられる例えば冷却水ジャケットや転がり軸受１０に潤滑剤を供給するための流路などと、中心孔４３とが干渉するのを防ぐことができる。
【００３３】
さらに、この転がり軸受１０の中間輪２において、大径輪部７と傾斜輪部１５との境界部の内周面に第三の軌道２１が形成され、小径輪部６と傾斜輪部１５との境界部の外周面に第四の軌道２２が形成された構造とされているため、転がり軸受の軸線方向寸法を小さくすることができる。
これを図４により説明すると、二点鎖線で示している中間輪５２のように、大径部５７の内周側のみに軌道が形成され、小径部５６の外周側のみに軌道が形成されている比較例の場合では、両軌道に接触する転動体５４，５５の間の軸方向の距離Ｑが大きくなり、転がり軸受全体が軸線方向に長くなる。しかし、この発明では、実線で示しているように傾斜輪部１５の内周面と外周面とにおいてもそれぞれ第三の軌道２１と第四の軌道２２が形成されているため、これら第三と第四の軌道２１，２２にそれぞれ接触している転動体４，５の間の軸方向の距離Ｐを、前記比較例の距離Ｑよりも小さくすることができる（Ｐ＜Ｑ）。つまり、転動体４，５を軸線方向に接近させた状態とできることから、転がり軸受の軸線方向寸法を小さくすることができる。
【００３４】
さらに、傾斜輪部１５の内周面の一部と外周面の一部とにそれぞれ第三の軌道２１と第四の軌道２２が形成され、第四の軌道２２に接触している第二の転動体５のピッチ径Ｄ３は、第三の軌道２１に接触している第一の転動体４のピッチ径Ｄ４よりも大きくされているため、第一、第二転動体４，５同士を軸線Ｃ方向に接近させた状態とできる。これにより転がり軸受１０の軸線Ｃ方向寸法を小さくすることができる。したがって、転がり軸受１０の軸線Ｃ方向の収容スペースを小さくでき、隣に他の部品を設けるのが容易となる。
【００３５】
さらに、図１に示している中間輪２において、第四の軌道２２の軌道面２２ａが第三の軌道２１の軌道面２１ａよりも径方向内側の位置に形成されていることから、第四の軌道２２と接触する第二転動体５が、さらに径方向内側寄りの位置に設けられ、径方向寸法がより一層小さくされる。
【００３６】
以上のように、この実施形態によれば、中間輪２は第一転動体４及び第二転動体５を介して内輪１及び外輪３に支持されており、第一転動体４が転動する第三の軌道２１は中間輪２の大径輪部７と傾斜輪部１５との境界部に形成されており、第二転動体５が転動する第四の軌道２２は小径輪部６と傾斜輪部１５との境界部に形成されており、また、第一と第二転動体４，５は各軌道に斜接した構成となっていることから、内輪１と中間輪２との間における軸受隙間（前記第一軸受部Ａにおける軸受隙間）と、外輪３と中間輪２との間における軸受隙間（前記第二軸受部Ｂにおける軸受隙間）とが、回転数及び作用する荷重に応じてそれぞれ適切な値となるように自動的に調整される。
【００３７】
すなわち、この転がり軸受１０において、内輪１及び外輪３は回転軸（タービン軸）４１及びハウジング４０に対して径方向に固定された状態で組み立てられるが、中間輪２は内輪１及び外輪３に軸方向及び径方向に完全に拘束された状態ではなく、回転数や中間輪２が受ける荷重に応じて、軸方向及び径方向に微小変位したり弾性的に微小変形したりすることができる。このため、第一軸受部Ａにおける軸受隙間と、第二軸受部Ｂにおける軸受隙間とが、回転数及び作用する荷重に応じてそれぞれ適切な値となるように自動的に調整される。
【００３８】
さらに、中間輪２は、第一転動体４と第二転動体５とから受ける荷重を、軸方向にずれた前記第三の軌道２１と前記第四の軌道２２とによってそれぞれ受けることができ、前記のとおり中間輪２は微小変位したり弾性的に微小変形したりできるので、中間輪２が（リーフスプリングのように）ダンパー作用を有することとなり、転がり軸受１０において生じた振動に対して、優れた制振効果を奏することができる。さらに具体的に説明すると、第三の軌道２１及び第四の軌道２２は、中間輪２の大径輪部７と傾斜輪部１５との境界部、及び、小径輪部６と傾斜輪部１５との境界部に形成されており、第一と第二転動体４，５は各軌道に斜接している構成となっていることから、中間輪２では、軸方向及び径方向に微小変位したり弾性的に微小変形したりすることができるので、径方向と軸方向との両方向について、優れた制振効果を有する。
【００３９】
このように、中間輪２は第一と第二の転動体４，５から荷重を受けることによって、特に、中間輪２の大径輪部７と傾斜輪部１５との境界部、及び、小径輪部６と傾斜輪部１５との境界部は、径方向及び軸方向に微小変位又は弾性的に微小変形することができる。つまり、中間輪２がリーフスプリングとして機能する。すなわち、中間輪２は、回転することで発生した振動を、微小変位又は弾性的に微小変形することにより低減させるダンパー機能部を有しており、この実施形態におけるダンパー機能部は、これら境界部からなる構成である。
【００４０】
また本発明の転がり軸受１０は、内外輪１，３の間に少なくとも一つの中間輪２が介在しており、内輪１と中間輪２と外輪３とにおいて一対の対向している軌道間のそれぞれに転動自在に介在している複数の転動体を備えたものであればよく、図２に示しているように、内外輪１，３の間に二個の中間輪２ａ，２ｂが介在したものであってもよい。この場合、内輪１と第一の中間輪２ａと第二の中間輪２ｂと外輪３とがこの順番で軸線Ｃ方向に沿って位置ずれして配置されている。そして、内輪１と第一の中間輪２ａとの間の環状空間に一列の第一転動体４５が転動自在に設けられ、第一の中間輪２ａと第二の中間輪２ｂとの間の環状空間に一列の第二転動体４６が転動自在に設けられ、第二の中間輪２と外輪３との間の環状空間に一列の第三転動体４７が転動自在に設けられている。
【００４１】
これら中間輪２ａ，２ｂのそれぞれは前記実施の形態の中間輪２と同じ構成であり、中間輪２ａ，２ｂはそれぞれ、環状の大径輪部７と、この大径輪部７から傾斜輪部１５を介して設けられた環状の小径輪部６とを有している。そして、中間輪２ａ，２ｂはそれぞれ、大径輪部７の内周面と傾斜輪部１５の内周面との境界部に第三の軌道２１が形成されており、小径輪部６の外周面と傾斜輪部１５の外周面との境界部に第四の軌道２２が形成されている。
【００４２】
この転がり軸受１０は、タービン軸４１に外嵌した内輪１とハウジング部４０に固定された外輪３との間に、三段の転動体４５，４６，４７を備えている構造となる。すなわち、この転がり軸受１０は、内輪１と第一転動体４５と第一の中間輪２ａとによって、この第一の中間輪２ａが外輪と見立てられた第一軸受部Ｅが構成され、第一の中間輪２ａと第二転動体４６と第二の中間輪２ｂとによって、この第一の中間輪２ａが内輪と見立てられかつ第二の中間輪２ｂが外輪と見立てられた第二軸受部Ｆが構成され、この第二の中間輪２ｂと第三転動体４７と外輪３とによって、この第二の中間輪２ｂが内輪と見立てられた第三軸受部Ｇが構成されたものとなる。そして、この構成により、転がり軸受１０全体の回転数が、軸受部Ｅ，Ｆ，Ｇのそれぞれに分配され、より高速化に対応できる転がり軸受１０を得ることができる。
【００４３】
また、この実施の形態においても、前記実施形態（図１）と同様に、第一の中間輪２ａと第二の中間輪２ｂとを有することによって構成された前記第一軸受部Ｅ、前記第二軸受部Ｆ及び前記第三軸受部Ｇのそれぞれにおける軸受隙間が、回転数及び作用する荷重に応じてそれぞれ適切な値となるように自動的に調整される。さらに、第一の中間輪２ａ及び第二の中間輪２ｂが（リーフスプリングのように）ダンパー作用を有することとなり、優れた制振効果を奏することができる。
【００４４】
また、本発明の転がり軸受１０において、使用される材質は従来知られているものとできるが、特に、転動体としての玉、中間輪を軽量であるセラミックとすることによって、さらに高速回転する軸を支持できる構造となる。
【００４５】
以上の各実施の形態の転がり軸受１０によれば、各転動体ごと、つまり各軸受部ごとの回転数を合算した回転数で、内輪１は外輪３に対して回転することができる。これにより、転がり軸受１０全体として高速回転に対応できるものを得ることができる。このように、この転がり軸受１０は、全体としての許容回転数が高まるため、回転するタービン軸４１を大きな安全率でもって支持することができ、タービン軸４１が高速回転しても安定して支持することができる。
【００４６】
さらに、各軸受部において全体の回転数が分配されることから、高速回転に起因する温度上昇についても低減できる。このため、温度変化による軸受部の寸法変化についても小さく抑えることができる。また、各軸受部における回転数が低減されることによって、転がり軸受１０における潤滑剤に関しても有利な効果が得られる。すなわち、温度上昇が低減されることから、耐熱性については従来よりも弱くて安価な潤滑油とすることができる。また、従来よりも地球環境保全に優れた植物性油や生分解油の使用が可能となる。
【００４７】
また、多段とされた軸受部のそれぞれにおいて回転数が分配され低減されることから、各軸受部での回転抵抗が減少する。これにより、転がり軸受１０全体として低トルク化が可能となる。したがって、このような転がり軸受１０が用いられたターボチャージャーにおいては、転がり軸受１０部分における回転抵抗が下がるため、回転レスポンスが良くなり、ターボラグを抑えることができる。
【００４８】
さらに、軸受部が多段とされていることから、転がり軸受１０に予圧を付与する際、軸受部のそれぞれにおいての予圧の調整が可能となる。このため、転がり軸受１０全体としての予圧について細かくかつ精度良く調整することができる。
また、図１と図３に示しているように、各保持器は環状とされているが、その断面において、軸線Ｃ方向の一端部から他端部へ向かって傾斜している構造とされている。つまり図１について説明すると、保持器８，９のそれぞれは大径部１３ａと小径部１３ｂとこれらを軸方向で繋いでいる傾斜部１３ｃとを有しており、中間輪２の傾斜輪部１５と同様に傾斜している。これにより、玉４ａ，５ａが転動することで、この保持器８，９が各玉４ａ，５ａの周辺の空気を攪拌し、冷却効果を高めることができる。
【００４９】
以上のように、この発明の転がり軸受１０によれば、低トルク化が可能となり、優れた制振効果を有する。そして、図５及び図６はこの発明の転がり軸受１０（図１の実施形態）をターボ試験機に用いた場合のタービン軸の回転速度及び転がり軸受１０の振動値を示しているグラフである。
図５は、ターボ試験機のコンプレッサ側のハウジングを取り外した状態とし、図１に示した転がり軸受１０を二個、背面を合わせた状態で装着してタービン軸を支持するように構成したもの（以下、実施例という）において、０．０５３ＭＰａの空気圧をタービン側に送り込んだ際の、タービン軸４１の回転速度を測定した実験結果である。なお、横軸を時間とし、縦軸をタービン軸４１の回転速度（ｒｐｍ）としている。
図６は、このターボ試験機において、転がり軸受１０における振動値を示した実験結果であり、実線Ｘは軸方向、破線Ｙは水平径方向、一点鎖線Ｚは鉛直径方向の振動値を測定した実験結果である。なお、縦軸を振動値（ｍ／ｓｅｃ２）としている。
【００５０】
図７と図８とは、内輪と外輪とこれら内外輪間で転動する転動体とからなる従来の転がり軸受（つまり、本発明のような中間輪２を有していない転がり軸受）を用いた場合のタービン軸の回転速度及び制振特性を示しているグラフである。図７と図８とは、従来の転がり軸受を前記ターボ試験機に用いた場合（以下、従来例という）の実験結果であり、転がり軸受の構成以外は、前記実施例と同じ条件である。
【００５１】
図７の従来例では、立ち上がり後のタービン軸の最大回転数（到達回転数）は９．２万ｒｐｍであるのに対して、図５の実施例では、その回転数が１１万ｒｐｍに達し、従来例よりも大きな値となっている。つまり、同じ空気圧（０．０５３ＭＰａ）を送り込んだ場合であっても、実施例における転がり軸受１０は、回転抵抗が小さく、低トルク化が図られていることから、従来例よりもタービン軸の回転数が高くなることがわかる。
【００５２】
また、図９は、図６（実施例）と図８（従来例）とを、縦軸（振動値）を同じスケールとしてまとめて表したものである。この図９において、実施例では、従来例に比べて、軸方向（Ｘ）、水平径方向（Ｙ）、鉛直径方向（Ｚ）のすべての振動値が大幅に低減しており、実施例では、転がり軸受１０における制振効果が極めて高いことがわかる。
【００５３】
また、本発明の転がり軸受１０は、図示する形態に限らずこの発明の範囲内において他の形態のものであっても良く、中間輪を三個以上としてもよい。この場合、各軸受部における回転数がさらに低減され、より高速化に対応できる転がり軸受を得ることができる。また、外輪３が回転する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の転がり軸受の実施の一形態を示す断面図である。
【図２】本発明の転がり軸受の他の実施の形態を示す断面図である。
【図３】図１の転がり軸受が用いられている過給機を示す断面図である。
【図４】本発明の中間輪を説明する説明図である。
【図５】この発明の転がり軸受を用いた場合のタービン軸の回転速度を示しているグラフである。
【図６】この発明の転がり軸受を用いた場合の制振特性を示しているグラフである。
【図７】従来の転がり軸受を用いた場合のタービン軸の回転速度を示しているグラフである。
【図８】この発明の転がり軸受を用いた場合の制振特性を示しているグラフである。
【図９】図６と図８とを、縦軸を同じスケールとしてまとめて表したものである。
【符号の説明】
【００５５】
１  内輪
２，２ａ，２ｂ  中間輪
３  外輪
４  第一転動体
４ａ  玉
５  第二転動体
５ａ  玉
６  小径輪部
７  大径輪部
１０  転がり軸受
１１  第一の軌道
１５  傾斜輪部
２１  第三の軌道
２２  第四の軌道
３１  第二の軌道
４０  ハウジング
４１  タービン軸（回転軸）
４２  タービン
４３  中心孔
４５  第一転動体
４６  第二転動体
４７  第三転動体
Ｃ  軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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