JPH0740099Y2 - 軸受構造 - Google Patents

軸受構造

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JPH0740099Y2
JPH0740099Y2 JP1989099820U JP9982089U JPH0740099Y2 JP H0740099 Y2 JPH0740099 Y2 JP H0740099Y2 JP 1989099820 U JP1989099820 U JP 1989099820U JP 9982089 U JP9982089 U JP 9982089U JP H0740099 Y2 JPH0740099 Y2 JP H0740099Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、回転軸を支承するラジアル型ころがり軸受に
関し、特にころがり軸受内輪が回転軸に対し、滑り軸受
としても機能するハイブリッド(複合)軸受に関する。
〔従来の技術〕
内燃機関のターボチャージャ等の高速回転軸用の軸受と
しては、ころがり軸受とすべり軸受との複合型のいわゆ
るハイブリッド軸受が考案されている。このハイブリッ
ド軸受は、例えば第4図に示すように内輪2と転動体
3、外輪4とを備えたころがり軸受(図の例ではボール
ベアリング)の内輪2を回転軸1との間にクリアランス
を設けて取り付けることにより内輪2が軸に対して回転
可能にされた、浮動ブッシュ軸受に類似した構造となっ
ている。上記のように浮動取着された内輪2は回転時に
は回転軸1の速度より低い速度で回転しながら回転軸1
をすべり軸受として支承するためころがり軸受の回転速
度を低減し軸受寿命を向上させることが可能であり、更
に内輪2と軸1との間に形成される油膜により軸の制振
効果を得ることができる特徴を有している。
上記のハイブリッド軸受の例としては特開昭61−272422
号公報や実開昭62−22321号公報等に記載されたものが
ある。
特開昭61−272422号公報の軸受はボールベアリングの内
輪と回転軸との間にクリアランスを設け、内輪をフロー
ティング化すると共に、ボールベアリング両端面の外輪
と内輪との間にオイルシールを設け、外輪の外周部の給
油孔から供給された潤滑油がボールを潤滑後ベアリング
両端面から外部に流出せずに、内輪に設けられた半径方
向の給油孔を経由して内輪と回転軸との摺動面に供給さ
れるようにしたことを特徴としている。
また、実開昭62−22321号公報に記載の軸受は、回転軸
を支承するすべり軸受の外周にころがり軸受内輪を密着
して外装したことを特徴としている。
〔考案が解決しようとする課題〕
上述の従来技術によるハイブリッド軸受は優れた性能を
有しているが高速回転時におけるすべり軸受部への給油
量確保の点で問題があった。すなわち、通常のころがり
軸受では簡易で確実な給油法として、軸受近傍に設けた
ノズルから潤滑油を軸受端面に向けて噴射し、外輪と内
輪との間隙を通して転動体に潤滑油を供給するいわゆる
オイルジェットが用いられてるが、ハイブリッド軸受に
オイルジェットによる給油法を用いた場合高速回転時に
すべり軸受部への潤滑油供給量が不足し、軸ところがり
軸受内輪との間に焼きつきが生じる可能性があることで
あった。ころがり軸受内輪は軸に対してすべり軸受とし
て機能する必要上、軸とのクリアランスはすべり軸受に
適した小さな値に設定しなければならず、オイルジェッ
トにより軸受端面に噴射された潤滑油のうち小量しかこ
のクリアランス部分に流入せず、摺動面に供給されない
ためである。しかも軸が高速で回転している場合、ノズ
ルから噴出して軸或いは内輪に当った潤滑油は、クリア
ランス部に流入する前に遠心力によって飛散してしまう
ため、クリアランス部に流入する潤滑油の量は更に減少
し、例え低速回転時に潤滑油供給量が確保できても高速
回転時には供給量を確保することは困難であった。この
問題を解決するためには、ころがり軸受内輪と回転軸と
のクリアランスを増大すれば良いが従来のハイブリッド
軸受では前述の理由から、このクリアランスを大きくす
ることはできず、例えば自動車用ターボチャージャでは
約10〜60μ程度の範囲で設定する必要があった。
前記特開昭61−272422号公報の軸受は、この問題を解決
するために前述の構造とすることによりころがり軸受に
供給された潤滑油が転動体を潤滑した後内輪に設けた給
油孔からすべり軸受部に供給されるようにして高速回転
時にもすべり軸受への潤滑油供給量を確保できるように
したものである。
ところが、特開昭61−272422号公報の軸受構造によれば
高速回転時の給油量確保の問題は解決できるものの潤滑
油供給方法が複雑になり、ボールベアリングも端面シー
ルや半径方向給油孔を備えた特殊な形状が必要とされる
ため製造コストが高くなる等の問題があった。更に上記
構造ではボールベアリング内輪と外輪との間に潤滑油が
充満した状態で運転されるため転動体に作用する流体抵
抗により軸受部の動力損失が大きくなる問題があった。
又、潤滑油供給の問題以外でも、従来技術によりハイブ
リッド軸受では、ころがり軸受内輪と回転軸との間にク
リアランスを設けたことにより、回転軸の静止状態では
軸が軸受内輪部の下側で支持されるため、回転時より軸
心が下方に移動し、例えばターボチャージャ等では、こ
の移動量を考慮して、タービンやコンプレッサロータの
インペラ先端とケーシングとの間隙を大きく取る必要が
ありターボチャージャ効率低下につながっていた。
本考案は上記問題に鑑み、複雑な構成を要さず、従来の
オイルジェットによる潤滑法を用いて、高速回転時にも
給油量を確保でき、しかも回転軸の静止時にも回転軸を
内輪と同心に保持することができるハイブリッド軸受を
提供することを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
本考案によれば、ころがり軸受内輪と回転軸との間に環
状の隙間を設け、上記隙間に正多角形断面の筒状に形成
した弾性板を介装し、回転軸の低回転領域においては、
前記筒状弾性板が自らの弾性により各稜線部分でころが
り軸受内輪に内接するとともに各側面部分で回転軸に外
接し、回転軸の高回転領域においては、前記筒状弾性板
に作用する遠心力により前記筒状弾性板の各側面部分と
回転軸外周との間に隙間を生じるように前記弾性板の曲
げ剛性を設定したことを特徴とする軸受構造が提供され
る。
〔作用〕
上記のようにころがり軸受内輪と回転軸との間のクリア
ランスが大きいために、オイルジェット式の給油法によ
り軸受端面に噴射された潤滑油のうち、上記クリアラン
ス部に流入する油量が増加して高速回転時にも潤滑油の
充分な供給量が確保される。
また、低速回転時には、軸受内輪と回転軸とは弾性板に
より連結され一体となって回転するが回転数が上昇する
と遠心力の作用により弾性板がたわみ、多角形断面の筒
の側面部は外側に膨張して回転軸から離隔するため軸受
内輪とその内面に内接した弾性板は一体のまま回転軸に
対して自由に回転可能となり、高速回転時には弾性板と
回転軸との間にすべり軸受を形成するハイブリッド軸受
として機能する。
〔実施例〕
第1図に本考案による軸受を例えば内燃機関のターボチ
ャージャ等の高速回転軸に用いた実施例を示す。図にお
いて回転軸1は本考案による軸受7により支持されてお
り、自動車エンジン用ターボチャージャ等の場合回転軸
1の速度は数万rpmにも達している。本実施例では潤滑
油はケーシング内に加工された潤滑油通路8から2つの
ノズル5と6を介して軸受7に噴射供給されておりノズ
ル5はころがり軸受部に、ノズル6はすべり軸受部にそ
れぞれ潤滑油を供給している。
第2図は第1図の軸受7の構造を示す断面図である。軸
受7は内輪2、転動体(本実施例ではボール)3、外輪
4とを備えたボールベアリングと板ばね10とから構成さ
れておりボールベアリングの外輪4は例えばターボチャ
ージャハウジングの軸受箱等に嵌装、固定されている。
また、内輪2と軸1との間には、従来のハイブリッド軸
受のクリアランス(10〜60μ程度)より大きなクリアラ
ンス(1〜2mm程度)が設けられ、内輪2はこのクリア
ランスに挿入された板ばね10を介して軸1に取付けられ
ている。
板ばね10は、弾性体から成る平板を正多角形断面の筒状
に形成したもので、本実施例では第3図に示すように金
属製薄板を正多角形断面(本実施例では正八角形)の筒
状に折曲げ加工により形成し、各側面には潤滑油の通過
用のスリット11が設けられている。この板ばね11は上記
内輪2と軸1との間に挿入され、筒の稜線部分12で内輪
2に内接すると共に、回転軸1の静止状態においては、
筒の各側面部13で回転軸1に外接し、第2図に示すよう
に回転軸1を内輪2と同心に保持している。このため軸
1の静止時に軸が内輪とのクリアランス内で落下し偏心
することがない。
本考案による軸受は以下のように作動する。回転軸1の
静止時には上述のように回転軸1は板ばね10を介して内
輪に保持されているが回転軸1が回転を始めても回転数
が低い間は板ばね10は内輪2と回転軸1とを一体に保持
し内輪2は回転軸1と共に回転する。このため回転軸1
と内輪1との間に速度差は生じず、軸受はボールベアリ
ングとしてのみ機能することになる。
しかし、回転数が上昇するにつれて板ばね10に働く遠心
力が増加し、ある一定速度を越えると板ばね10の側面部
13(第3図)は外側に膨張し、板ばね10は回転軸1から
離れ、内輪2と共に回転し回転軸1と板ばね10との間に
滑りを生じるようになる。更に回転数が上昇すると板ば
ね10と内輪2とは回転軸1の速度より低い回転数で回転
し、板ばね10の側面部13は遠心力により外側に円弧状に
たわみ回転軸1を支持する多円弧軸受として機能する。
この状態でも軸受端面での回転軸1と内輪2との間のク
リアランスが大きいためノズルから軸受端面に向けて噴
出するオイルジェットにより充分な量の潤滑油が板ばね
10と回転軸1との間に供給される。
また、上記の回転状態における回転軸1と板ばね10との
速度差、すなわちボールベアリング内輪2の回転数は板
ばね10のたわみにより生じる回転軸1と板ばね10とのク
リアランス量により決定されるが、板ばね10のたわみ量
は板ばね10の曲げ剛性と、最初に板ばね10を軸1に装着
する際の付勢力を調節することにより変えることが可能
であり、定格回転時のボールベアリング回転数は任意に
設定することができる。
以上ボールベアリングを用いた実施例について説明した
が本考案はボールベアリングに限らず他のころがり軸受
についても適用可能であることはいうまでもない。
〔考案の効果〕
本考案による軸受はころがり軸受内輪と回転軸との間に
大きな環状クリアランスを設け、内輪と回転軸との間に
板ばねを介装して軸受を構成したことにより、従来から
のオイルジェットによる潤滑油給油方式と通常の標準型
ころがり軸受とを用いながら、簡易な方法で高速回転時
におけるすべり軸受部への潤滑油供給を確保することが
できる。
また、本考案による軸受では回転軸静止時にも回転軸は
弾性板により内輪と同心に保持され、従来のハイブリッ
ド軸受のように静止時に回転軸が軸受クリアランス内で
偏心することがないため回転機械の各部のクリアランス
を小さく設定でき、特にターボチャージャ等に使用した
場合ケーシングとインペラ先端とのクリアランス削減に
よりターボチャージャ効率を向上可能である。
更に、弾性板とその周囲の潤滑油により軸振動の強力な
制振効果が得られるため、特別な制振手段を別途設ける
必要がない。
また、この制振効果によりころがり軸受に加わる衝撃が
緩和されるためころがり軸受の耐久性が向上する。
更に、本考案による軸受では弾性体の曲げ剛性の調節等
によりころがり軸受の回転数を任意に設定可能であるた
め従来のハイブリッド軸受に較べてころがり軸受の選択
自由度が拡がり、製造コストを低減可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案の軸受の実施例の断面図、第2図は同上
実施例の軸受の拡大図、第3図は、第2図の板ばね10の
斜視図、第4図は従来のハイブリッド軸受を示す一部断
面図である。 1…回転軸、2…内輪、3…転動体、4…外輪、5…ノ
ズル、6…ノズル、7…軸受、8…潤滑油通路、10…板
ばね、11…スリット、12…稜線部、13…側面部。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】ころがり軸受内輪と回転軸との間に環状の
    隙間を設け、上記隙間に正多角形断面の筒状に形成した
    弾性板を介装し、回転軸の低回転領域においては、前記
    筒状弾性板が自らの弾性により各稜線部分でころがり軸
    受内輪に内接するとともに各側面部分で回転軸に外接
    し、回転軸の高回転領域においては、前記筒状弾性板に
    作用する遠心力により前記筒状弾性板の各側面部分と回
    転軸外周との間に隙間を生じるように前記弾性板の曲げ
    剛性を設定したことを特徴とする軸受構造。
JP1989099820U 1989-08-29 1989-08-29 軸受構造 Expired - Lifetime JPH0740099Y2 (ja)

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JPH0339621U JPH0339621U (ja) 1991-04-17
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