ターボベアリングとは？ターボチャージャー用ベアリングの種類
ターボベアリングターボチャージャーのベアリングは、ターボチャージャーを理解するために、まずターボチャージャーとその可動部品を知る必要があります。
どのターボチャージャーですか？
自動車によく見られるターボチャージャーは、実際には空気を圧縮して吸入空気量を増やす空気圧縮機です。エンジンから排出される排気ガスの慣性力を利用してタービン室のタービンを押し、タービンが同軸インペラを駆動します。インペラはエアフィルターパイプから送られてくる空気を加圧し、シリンダー内に送り込みます。エンジンの回転数が上がると、排気ガスの排出速度とタービンの回転数も同期して上昇し、インペラがより多くの空気をシリンダー内に圧縮します。空気の圧力と密度が上昇することで、より多くの燃料を燃焼させることができます。燃料の量を増やし、エンジンの回転数を調整することで、エンジンの出力を上げることができます。
ターボチャージャーの可動部品は何ですか？
ターボチャージャーの可動部品、すなわちタービンホイール、コンプレッサーインペラ、ローターシャフト、そしてスーパーチャージャーハウジングは、高速で相対運動するため、通常のベアリングでは耐えられません。そのため、スーパーチャージャーのベアリングには特殊なフローティングベアリングが使用されています。
実際には、シャフトとハウジングを覆うように被せられた銅製のリングで、リングとシャフトの間、およびリングとハウジングの間には隙間が設けられています。エンジンが作動すると、油圧の作用によってこれらの部分に二重の油膜が形成され、ローターは油膜の上を浮遊しながら高速回転します。
極めて高い回転速度と極めて高い温度のため、この領域では潤滑と冷却にも極めて高い要求が課せられる。
スーパーチャージャーの潤滑と冷却が不十分だと、ベアリングの異常摩耗が発生し、ベアリングの寿命が大幅に短縮され、ローターとハウジングの間の隙間が大きくなり、オイルの一部がこの部分から吸気管または排気管に入り込み、深刻なオイル燃焼故障を引き起こします。
ターボチャージャーの主要可動部品であるベアリングの構造は、タービンの信頼性と耐久性に大きく影響します。ターボチャージャーのベアリングには、フローティングベアリングとボールベアリングの2種類があります。
現在、主要な自動車メーカーのほとんどは、耐久性とコスト効率に優れたフローティングベアリングを使用しています。フローティングベアリングは、実際にはシャフト上のリングであり、リングとシャフトの間、およびリングとベアリングハウジングの間には隙間があり、二重の油膜を形成します。リングはシャフトとハウジングの間で浮動します。一般的に、内層の隙間は約0.05mm、外層の隙間は約0.1mmです。ベアリングの壁厚は約3.0～4.5mmで、錫鉛青銅合金で作られており、ベアリングの表面には厚さ約0.005～0.008mmの鉛錫合金または金属インジウムの層がコーティングされています。スーパーチャージャーが作動すると、ベアリングはシャフトとハウジングの間で回転します。したがって、フローティングベアリングの欠点として、タービンシャフトの回転抵抗が高いこと、油圧と品質に対する要求が高いこと、タービンシャフトの動的制御が不安定になることが挙げられます。
ボールベアリングは高性能車によく見られ、その名の通り、フローティングベアリングのオイルの代わりにタービンシャフトにボールを取り付けたものです。ボールベアリングの利点はフローティングベアリングとは正反対で、摩擦が少なく、タービンのヒステリシスが低く、動的限界でのプレスに適しています。タービンシャフトのダイナミクスを効果的に制御でき、油圧と品質をわずかに下げることができ、間接的にタービンの寿命を延ばすことができます。欠点も明らかで、寿命はフローティングベアリングほど長くなく、一般的に7万～8万キロメートルが寿命限界であり、メンテナンスコストが高く、メンテナンスが困難です。しかし、ボールベアリングはパワー面で魅力的であるため、高性能車では依然として主流の装備となっています。
投稿日時：2025年1月20日
