[实用新型]涡轮增压器用双列球轴承单元

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种为了将在两端部设有叶轮和涡轮的旋转轴旋转自如地支承于外壳而利用的双列球轴承单元，上述叶轮和涡轮构成用作发动机的增压器的涡轮增压器。

背景技术

为了不改变排气量地增大发动机的输出，广泛使用在排气能量的作用下压缩向发动机送入的空气的涡轮增压器。该涡轮增压器利用设在排气通路的中途的涡轮回收排气的能量，利用在端部固定有该涡轮的旋转轴使设在供气通路的中途的压缩机的叶轮旋转。该叶轮随着发动机的运转而以几万min^–1到十几万min^–1的范围的速度旋转，压缩上述供气通路的空气后将该空气送入到发动机中。因而，用于将上述旋转轴旋转自如地支承于外壳的轴承单元除了要求耐高温性以外，还要求较高的耐高速性能。另外，为了与随着加速踏板的踩下而发生的排气量的增大相对应地马上使上述旋转轴的转速上升，一直以来研究如下事项：降低与该旋转轴一并旋转的部分的惯性质量，并且降低上述轴承单元的旋转阻力（动态扭矩）。例如为了降低上述惯性质量，上述涡轮使用比耐热钢轻型的由陶瓷制成的涡轮。另外，作为上述轴承单元，使用比滑动轴承的动态扭矩小且能确保所需的力矩刚性的双列球轴承单元。

在日本特开平2–70923号公报、日本特开2007–71356号公报、日本特开2008–298284号公报、日本特开2009–203845号公报、日本特开2009–264526号公报、日本特开2008–267555号公报和日本特开2010–1995号公报中，公开了一种上述那样的涡轮增压器用双列球轴承单元。图1表示装入有能实施本实用新型的双列球轴承单元1的涡轮增压器的1例，该双列球轴承单元1与上述文献所述的涡轮增压器用双列球轴承单元的构造不同，图2表示该双列球轴承单元1。该涡轮增压器利用在排气流路2中流通的排气，使固定在旋转轴3的一端（图1的右端）的涡轮4旋转。该旋转轴3的旋转传递给固定在该旋转轴3的另一端（图1的左端）的叶轮5，使该叶轮5在供气流路6内旋转。结果，自该供气流路6的上游端开口吸引的空气被压缩，与汽油和轻油等燃料一并送入到发动机的气缸室内。

用于将上述那样的旋转轴3旋转自如地支承在外壳7内的上述双列球轴承单元1包括多个球10、一对保持器11、均为圆筒状且彼此同心地配置的一体型的外圈8和一对内圈9a、9b。外圈8在两端部的内周面具有双列的外圈轨道12a、12b。另外，内圈9a、9b在各自的外周面的一部分且与上述外圈轨道12a、12b相面对的部分上分别具有内圈轨道13a、13b。另外，球10以保持在各保持器11中的状态在每列各设有多个地滚动自如地设在两列的外圈轨道12a、12b与内圈轨道13a、13b之间。由双列配置的球10构成的一对球轴承均是角接触型球轴承，对该一对球轴承施加有规定方向的接触角。接触角的方向通常为背对背双联型，但如日本特开2007–71356号公报所述，有时也为面对面双联型。另外，以往大多对球轴承施加有预负荷，但至少在10年前就已经在一部球轴承中，不对球轴承施加预负荷而在双列球轴承单元的内部设定正的间隙，在日本特开2008–298284号公报、日本特开2009–203845号公报和日本特开2009–264526号公报中也公开了该种技术。

另外，在外圈8的外周面与外壳7的内周面之间夹设微小间隙14，经过供油口15将润滑油（发动机机油）送入到该微小间隙14内，然后将该润滑油供给到双列球轴承单元1的内部空间16内。暂时停留在微小间隙14内的润滑油构成油膜缓冲部，在旋转轴1高速旋转时，也能防止双列球轴承单元1振动。另外，在外壳7与外圈8之间设有止转机构，阻止外圈8在外壳7内旋转。

此外，为了降低与高速旋转时的球10的公转运转相对应地产生的离心力，谋求提高外圈轨道12a、12b的耐久性，并且为了降低动态扭矩而使上述球10轻型化，在日本特开2008–267555号公报和日本特开2010–1995号公报中也提到了利用陶瓷制成上述球10。关于构成上述球10的陶瓷的种类，在日本特开2010–1995号公报中提到β塞隆（β–SiAlON）。另外，在该日本特开2010–1995号公报中提到氧化铝（Al₂O₄）和氮化硅（Si₃N₄）作为与该β塞隆比较的陶瓷。另外，在利用陶瓷制成球10的情况下，作为外圈8和内圈9a、9b的构成材料，也能使用SUJ2那样的高碳铬轴承钢、或增加了高碳铬轴承钢中的Si量且使表面氰化了的合金等铁系的硬质金属。