涡轮增压器的轴承装置

1.一种涡轮增压器的轴承装置，将涡轮增压器的旋转轴在壳体内自 由旋转地支承，该涡轮增压器的轴承装置的特征在于，包括：
实质上圆筒状的内圈，其嵌合在前述旋转轴的外周面上，且在两端 部附近的外周面上形成有内圈滚道；
一对外圈，其在前述旋转轴的轴向上相互分离地安装在前述壳体上， 且在内周面上形成有与前述内圈滚道相对置的外圈滚道；
多个滚动体，其在前述内圈的各内圈滚道和前述各外圈的外圈滚道 之间自由转动地被配置；
一对套筒，其配置在前述两外圈之间且相互设有间隙，在前述旋转 轴的轴向上相互对置，并在外周面上形成有限制相对前述壳体以及外圈 的相对旋转的卡合部；
弹簧，其配置在该两个套筒之间，且通过各套筒将前述外圈朝向前 述旋转轴的轴向外方施加力，而对轴承施加预负荷，
在前述壳体的内周面与前述套筒以及前述外圈的外周面之间形成有 间隙，通过销构件限制前述壳体与前述套筒的相对旋转，通过分别形成 在前述套筒和前述外圈的轴向端面上的前述卡合部，来限制前述套筒与 前述外圈的相对旋转。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压器的轴承装置，其特征在于，前 述套筒由树脂形成，该套筒和前述外圈一体地构成。
3.根据权利要求1或2所述的涡轮增压器的轴承装置，其特征在于， 在前述套筒的前述旋转轴的轴向内侧的端部内周侧，形成有切割成环状 的台阶部。
4.根据权利要求1或2所述的涡轮增压器的轴承装置，其特征在于， 在前述套筒的内周面和前述内圈的外周面之间，构成有间隙为0.5mm或 其以下的迷宫式密封。
5.根据权利要求1或2所述的涡轮增压器的轴承装置，其特征在于， 在前述内圈的内周面上形成有凹部，该凹部在轴向规定范围内与前述旋 转轴之间构成间隙。

技术领域\n本发明涉及一种可自由旋转地支承汽车涡轮增压器的旋转轴的轴承 装置。\n背景技术\n近来，出于对小排气量节能型汽车的需求，搭载有涡轮增压器的汽 车正在逐渐增加。该涡轮增压器具有将其旋转轴自由旋转地支撑在壳体 内部的滚动轴承(以下称轴承)。这样的轴承使用环境非常苛刻：超高速 旋转、极大的加速及减速、超高温，而且还需要具有良好的旋转精度。 因此，需要对轴承施加适当的预负荷，因此适用给轴承施加定压预负荷。 为了施加该定压预负荷，将垫圈和施加预负荷的弹簧安装在分别具有内 圈和外圈的两个轴承之间，该场合下，由于零件数量增加，所以增加了 组装工时。\n为了减少组装工时，在JP实用新案登录公报第2577011号公报所记 载的涡轮增压器用轴承装置中，在筒状体的两端面形成两个内圈滚道， 两个内圈相互形成一体，相对前述内圈设置一对具有与前述内圈滚道对 置的外圈滚道的外圈，而且在该外圈之间设有施加预负荷的弹簧。\n然而，该涡轮增压器用轴承装置形成有复杂的形状：钢制的外圈按 壳体的内侧的形状来形成，并且具有接纳弹簧的部分和油孔等。所以， 制作很费事，从而增加了加工成本。再有，外圈相对壳体的旋转固定不 充分，因此可能发生无法将轴承适当地配置在壳体内、油孔错位等情况。\n发明内容\n有鉴于此，本发明的目的在于提供一种组装作业简单且可以将轴承 简单地配置在壳体内的、可以低成本制造的涡轮增压器的轴承装置。\n本发明是一种涡轮增压器的轴承装置，将涡轮增压器的旋转轴在壳 体的内部自由旋转地支承，该涡轮增压器的轴承装置的特征在于，包括： 实质上圆筒状的内圈，其嵌合在前述旋转轴的外周面上，且在两端部附 近的外周面上形成有内圈滚道；一对外圈，其在前述旋转轴的轴向上相 互分离地安装在前述壳体上，且在内周面上形成有与前述内圈滚道相对 置的外圈滚道；多个滚动体，其在前述内圈的各个内圈滚道和各外圈的 外圈滚道之间自由滚动地被配置；一对套筒，其夹持在前述两个外圈之 间且相互设有间隙，在前述旋转轴的轴向上相互对置，并在外周面上形 成有限制相对前述壳体以及前述外圈的相对旋转的卡合部；弹簧，其夹 持在该两个套筒之间，且通过各套筒将前述外圈朝向前述旋转轴的轴向 外方施加力，从而对轴承施加预负荷。\n根据前述涡轮增压器的轴承装置，两个外圈以及套筒安装在一个圆 筒状的内圈，由此构成包含两个轴承的轴承单元，从而减少组装工时。 再有，通过在外圈之间设置的套筒和壳体以及该外圈之间卡合，可以限 制外圈相对壳体的相对旋转。再有，与外圈分体的一对套筒以被夹持在 两外圈之间的方式被设置，且弹簧以夹持在两套筒之间的方式被设置， 由此，外圈不需要使其具有弹簧支架功能的复杂的形状。所以，由于外 圈形状的简化，可以借用通用产品。\n在前述涡轮增压器的轴承装置中，优选地，前述套筒由树脂形成， 该套筒和外圈一体地构成。例如，将由钢材形成的外圈预先设置在成形 金属模的局部，并将树脂注入到该成形金属模。由此，外圈和套筒一体 地构成，且可将他们用作一个零件。所以，减少组装前述涡轮增压器的 轴承装置时的构成零件的数量，减少组装工时。\n前述涡轮增压器的轴承装置中，优选地，在前述套筒的前述旋转轴 的轴向内侧的端部内周侧，形成有切割成环状的台阶部。该场合中，施 加预负荷的弹簧长度仅仅长出凹部的深度，则弹簧常数变小。所以，可 以以更加稳定的状态对轴承施加适当的预负荷。\n前述涡轮增压器轴承装置中，优选地，在前述套筒的内周面和内圈 外周面之间，构成间隙为0.5mm或其以下的迷宫式密封。因此，在采用 润滑脂润滑的场合中，没有必要在滚动体的内侧设置密封构件，因此可 以低成本地制造涡轮增压器的轴承装置。\n前述涡轮增压器的轴承装置中，优选地，在前述内圈的内周面形成 有凹部，该凹部使其在轴向规定范围内与前述旋转轴之间构成间隙。因 此，可以减小对旋转轴的压入力，防止产生压入时旋转轴的压痕。该场 合中，最好是使压入力比产生压痕的负荷还小的方式制造内圈的内径和 旋转轴的外径。\n附图说明\n图1是表示本发明涉及的涡轮增压器轴承装置的第一实施方式的剖 视图。\n图2是图1的平面图。\n图3是表示组装有涡轮增压器轴承装置的涡轮增压器的简略构成的 剖视图。\n图4是表示涡轮增压器轴承装置的第二实施方式的剖视图。\n具体实施方式\n下面，参考附图说明本发明的实施方式。\n图1是表示本发明涉及的涡轮增压器轴承装置1的第一实施方式的 剖视图。图2是其平面图。图3是表示组装有涡轮增压器轴承装置1的 涡轮增压器T的简略构成。该涡轮增压器T利用在排气管路30流通的排 气来使固定在旋转轴31一端(图3的右侧)的涡轮32旋转。该旋转轴 31的旋转传递到固定在该旋转轴31另一端(图3的左侧)的叶轮33处， 从而由该叶轮33压缩在吸气管路37内所吸入的空气。由此，被压缩的 空气和汽油、轻油等燃料一同被送入到发动机的汽缸室内。这样的涡轮 增压器T的旋转轴31以几万～十几万转/分的高速旋转，而且根据发动 机的运转状况频繁地改变转速。所以，设置在壳体H内的涡轮增压器轴 承装置1以较小的旋转阻力将旋转轴31支承于壳体H，从而减少因旋转 而产生的损失。\n该涡轮增压器轴承装置1被组装在涡轮增压器T的壳体H的规定位 置。在旋转轴31的一端安装有涡轮32，在另一端安装有叶轮33，前述 涡轮增压器轴承装置1将该旋转轴31的中间部分相对壳体H的贯通孔自 由旋转地支承。\n如图1及2所示，涡轮增压器轴承装置1包括：一对角接触(angular) 轴承(以下称轴承)A；插装在两外圈之间的一对套筒6；插装在套筒6 之间并对轴承施加预负荷的弹簧7。其中，该角接触轴承A的构成包括： 内圈2；一对外圈3；在两者之间自由转动地配置的多个滚动体4；保持 这些滚动体4的保持器5。由此，构成包含两个轴承A的轴承单元。\n下面，详细说明涡轮增压器轴承装置1的各构成部件。涡轮增压器 轴承装置1通过将两个外圈3安装在一个圆筒状的内圈2上，从而构成 为包含两个轴承A的轴承单元。\n内圈2形成为以旋转轴31的轴向(以下称轴向)作为长度方向的大 致圆筒状，在其两端部的外周面，形成有具有规定曲率半径的角接触型 的内圈滚道2a。内圈2具有：比内圈滚道2a更外侧的内圈端部2b；比 内圈滚道2a更内侧的内圈圆筒部2c。内圈滚道2a的轴线朝向斜方向。 再有，圆筒部2c的厚度比内圈端部2b薄。内圈2在其内周面上具有凹 部8，该凹部8在轴向横跨左右外圈且与旋转轴31之间构成间隙。通过 该凹部8，内圈2和旋转轴31之间的接触面积减少，且防止发生将涡轮 增压器轴承装置1压入到旋转轴31上时的压痕。\n例如，可以通过下述方法制造内圈2：通过对冷轧钢板等钢板进行深 拉伸加工，由此形成了具有规定的曲率半径的内圈滚道2a后，进行包括 渗碳淬火、高频淬火等的热处理。\n两个外圈3按照在轴向上相互分离的方式配置在内圈2的两端部。 外圈3具有内圈2的六分之一左右的宽度，外圈3的外侧的端面与内圈2 的外侧的端面是在同一面。而且，外圈3具有：角接触型的外圈滚道3a， 其与内圈滚道2a相对置且具有规定的曲率半径；比外圈滚道3a更外侧 的外圈端部3b；比外圈滚道3a更内侧的外圈圆筒部3c。外圈圆筒部3c 具有比外圈端部3b更薄的厚度。再有，如图2所示，在外圈3的内侧形 成有与套筒6的第一卡合部9卡合的凹部10。该凹部10按照可以与第一 卡合部9卡合的尺寸来形成。而且，外圈3比如可以通过下述方法制造： 通过对冷轧钢板等钢板进行深拉伸加工，由此形成具有规定的曲率半径 的外圈滚道3a后，进行包括渗碳淬火、高频淬火等的热处理。\n由保持器5将多个滚动体4自由转动地配置于在外圈滚道3a和内圈 滚道2a之间形成的环状空间11内。而且，滚动体4可以以不锈钢等各 种钢材作为材料来制造。按照局部包围滚动体4的方式构成保持器5。而 且，对保持器而言，根据其使用用途而不同，并可以用钢材以外的聚酰 胺等各种树脂作为材料来制作，其方式不限定。\n对两个套筒6而言，相互之间设有间隙并对置，而且配置在左右外 圈3之间。套筒6呈与外圈3相同直径的圆筒形，套筒6的外周面与外 圈3的外周面是在同一面。在套筒6的外周面的外侧形成有与外圈3的 凹部10卡合的突起状的第一卡合部9。第一卡合部9，通过与凹部10卡 合而限制套筒6相对外圈3转动，且具有当向外圈3施加旋转力时可承 受得住的尺寸。而且，第一卡合部9的形状并不仅限于方形，只要是半 圆柱形等突出的形状即可。另外，也可以第一卡合部9形成为凹部状， 而外圈3具有突起部。\n在套筒6的外周面形成有第一斜面12。另外，在套筒6的内周面形 成有第二斜面13。具有所需直径的油孔14在套筒6的圆周上从第一斜面 12向第二斜面13贯通。在第二斜面13上的油孔14的出口位于内圈滚道 2a的附近。\n再有，在套筒6的外周面的内侧，形成与销构件35卡合的切口状的 第二卡合部15。左右的第二卡合部15、15在套筒6的周方向上的相同位 置，而且在轴向上相互分离对置。第二卡合部15具有长度K1、宽度K2、 深度K3，从而在左右的第二卡合部15之间可卡合壳体H的销构件35。 再有，左右第二卡合部15的外端面之间的距离M与销构件35的宽度(图 1左右方向)实质上相同。另外，该第二卡合部15的形状并不仅限于方 形，只要是挖除而形成半圆柱等可以卡合销构件的形状即可。再有，该 第二卡合部15和第一卡合部9以及油孔14在套筒6的外周面上在轴方 向上呈直线排列。\n在左右套筒6的内周面上，形成有用于挡住弹簧7的环状的台阶部 16。台阶部16被切割成比螺旋状的弹簧7直径还略大的圆筒状。再有， 台阶部16的宽度P2以及深度P3的尺寸为可以挡住弹簧7的尺寸。在左 右套筒6之间相互对置的状态下，由左右的台阶部16形成筒状空间17， 弹簧7被安装在该筒状空间1 7中。\n如上述形成的套筒6可以用各种树脂成形。对套筒6而言，用注塑 成形或压缩成型等成形树脂后，通过切削加工而加工成所需尺寸。例如， 将热可塑性树脂注塑成形而制造套筒6的场合下，套筒6与外圈3一体 地构成，由此可以减少组装工时。例如，将外圈3预先设置在成形金属 模内，通过将树脂注入到由外圈3和成形金属模构成的空间，来制造外 圈3和套筒6一体构成的零件。该场合下，将套筒6和外圈3作为一个 零件来处理。\n此外，树脂可以采用耐热性及刚性高、以及耐油性优良的材料。例 如，可举出工程塑料及超级工程塑料，适合采用聚酰胺、聚苯硫醚、聚 醚砜、氟系树脂、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚苯并咪唑等。从成形性 能、原料费以及性能方面考虑，采用聚酰亚胺、聚苯硫醚等热可塑性树 脂的较好，但是从耐热性方面考虑，酰亚胺系的树脂特别合适。作为套 筒的材料可以使用不锈钢等各种金属。\n弹簧7是具有规定的弹簧定数的螺旋弹簧，通过套筒6向左右的角 接触轴承A、A施加弹发力，从而施加预负荷。\n作为组装涡轮增压器轴承装置1的过程，首先，准备内圈2，在该内 圈2上安装一端(例如，图1的左侧)的外圈3，从而组装一端的轴承A。 一边在一端的外圈3的凹部10中卡合一端的套筒6的第一卡合部9(一 体成形的场合不需要该步骤)，一边组装该套筒6。其次，安装弹簧7并 组装另一端(例如，图1的右侧)的套筒6，在该套筒6的第一卡合部9 中卡合另一端的外圈3的凹部10，同时安装该外圈3。其次，一边向轴 向的内侧按压该另一端的外圈3，一边插入保持器5以及滚动体4。然后， 用弹簧7的弹发力将另一端的外圈3返回到规定的位置。从而，左右套 筒6之间的距离有必要具有可以实施前述组装过程的足够长的距离。\n这样组装成的涡轮增压器轴承装置1，按照下述的方式组装到涡轮增 压器T的规定位置上(参考图3)。使涡轮增压器轴承装置1的内圈嵌合 到旋转轴3 1上的同时，将该涡轮增压器轴承装置1嵌合插入到壳体H。 然后，将设置在壳体H的大致中央部的具有所需尺寸的销构件35卡合到 由左右各套筒6的第二卡合部15形成的筒状空间18。由此，将涡轮增压 器轴承装置1定位，并完成组装。\n涡轮增压器轴承装置1可用作：两个外圈3组装到一个内圈2中， 并包含两个轴承A的轴承单元，由此，可以减少向旋转轴31进行组装作 业时的零件数量，减少组装工时。由此，可以使组装作业变得简单。再 有，由于第二卡合部15和销构件35卡合，可以限制相对壳体H的套筒 6的旋转以及轴向的移动。而且，通过第一卡合部9和外圈3的凹部10卡 合，可以限制相对套筒6的外圈3的旋转。所以，外圈3不会相对壳体H 旋转。此外，可以容易地固定轴承A相对壳体H的位置。\n进而，左右的套筒6配置在外圈3之间，且在左右的套筒6之间设 有弹簧7，因而，没有必要将外圈3设计成具有弹簧支架功能的复杂的形 式。因此，外圈3的形状可以简单，可以借用通用的外圈3。\n由于在内圈2的内周面上形成有凹部8，该凹部在轴向的一定范围内 在与旋转轴31的之间构成间隙，因此可以减小对旋转轴31的压入力。 所以，可以防止产生压入时的旋转轴31的压痕，不会损伤该旋转轴31。\n此外，由于油孔14被配置在内圈滚道2a的附近，所以可以获得良 好的润滑效果。而且，套筒6和壳体H通过第二卡合部15被定位，所以 壳体H的供油通路36(图3)和套筒6的油孔14之间的位置不会发生偏 移。在壳体H内部设有供油通路36，通过供油冷却前述角接触轴承A， 而且润滑自如。即，安装有涡轮增压器T的发动机运转时的润滑油，由 设置在前述供油通路36的上游端的过滤器去除异物，并送入到在壳体H 的内周面和套筒6以及外圈3的外周面之间设置的圆筒状的间隙。而且， 该间隙通过将壳体H和外圈3等间隙嵌合而形成。而且，在该间隙内注 满润滑油，由此在套筒6以及外圈3的外周面和壳体H的内周面之间的 整个周面上形成油膜(oil film)，可以冷却壳体H和角接触轴承A、A。 再有，构成对基于旋转轴3 1旋转所产生的振动进行减震的油膜减震器(oil film damper)。而且，送入到间隙的一部分润滑油经过油孔14，喷向内圈 2的外周面，且对角接触轴承A、A进行冷却及润滑(喷油嘴润滑)。\n通过套筒6的形成材料使用树脂，即便是复杂的形状也可以低成本 地制造。特别是在以套筒6和外圈3组合状态构成一体的场合下，减少 组装涡轮增压器轴承装置1时的组成构件的数量，所以可以使组装工时 更少。再有，对套筒6而言，在采用低成本且低温规格的场合下，使用 树脂，另一方面，在采用良好的精度、高温规格的场合下，使用金属。 由于在套筒6上形成有台阶部16，所以施加预负荷的弹簧7的尺寸长出 台阶部16之间的宽度P2+P2。由此，减小弹簧常数，可以对角接触轴承 A施加适当的预负荷。\n图4是表示本发明第二实施方式涉及的涡轮增压器轴承装置1。本实 施方式的涡轮增压器轴承装置1与第一实施方式场合的区别点在于：为 了采用润滑脂润滑而废弃了油孔14，且在套筒6的内周面和内圈2的外 周面之间构成有迷宫式密封20。\n本实施方式中，废弃了油孔14，而且套筒6的内外周面形成为平面， 套筒6的内周面与内圈2的外周面较接近，其间形成有0.5mm或其以下 的间隙S。与此同时，在外圈3的侧面具有用于密封润滑脂的密封构件 21。使间隙S形成为0.5mm或其以下的原因是，在大于0.5mm的间隙S 中不能构成迷宫式密封20。由此，润滑脂润滑的场合，不必在左右的角 接触轴承A、A的内侧设置密封构件21，所以可以廉价地制造涡轮增压 器轴承装置1。\n本发明并不仅限于前述各个实施方式所限定的内容。例如，既可以 改变套筒6的形状以及第一卡合部9、第二卡合部15、台阶部16的尺寸， 也可以将在内圈2的内周面形成的凹部8缩小或者分割。再有，油孔14 也可以形成于连接第一卡合部9和第二卡合部15的线上以外的位置。