ターボチャージャの軸受構造
【課題】タービンホイールとコンプレッサホイールとを連結するロータリーシャフトが流体軸受にて回動可能に支持されたターボチャージャにあって、ロータリーシャフトのホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することのできるターボチャージャの軸受構造を提供する。
【解決手段】流体軸受５０ａ，５０ｂは、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面５２ａ，５２ｂとインペラのロータリーシャフト４１との間に潤滑油による流体層を形成し、流体層を介してロータリーシャフト４１を回動可能に支持する。フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面５２ａ，５２ｂは、流体層に生じる旋回流の影響によって発生するロータリーシャフト４１の歳差運動におけるロータリーシャフト４１の傾きを案内するためにテーパ状に形成されており、歳差運動の支点とインペラの重心との距離を大きくすることにより歳差運動におけるインペラの慣性モーメントを増大させる。
【解決手段】流体軸受５０ａ，５０ｂは、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面５２ａ，５２ｂとインペラのロータリーシャフト４１との間に潤滑油による流体層を形成し、流体層を介してロータリーシャフト４１を回動可能に支持する。フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面５２ａ，５２ｂは、流体層に生じる旋回流の影響によって発生するロータリーシャフト４１の歳差運動におけるロータリーシャフト４１の傾きを案内するためにテーパ状に形成されており、歳差運動の支点とインペラの重心との距離を大きくすることにより歳差運動におけるインペラの慣性モーメントを増大させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、タービンホイール及びコンプレッサホイールをロータリーシャフトによって連結したインペラを流体軸受によって支持するターボチャージャの軸受構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸気効率を高める過給機としてターボチャージャが広く知られている。ターボチャージャでは、内燃機関から排出される排気をタービンホイールに吹き付けることにより、排気のエネルギを利用してタービンホイールを回転させる。これにより、ロータリーシャフトを介してこのタービンホイールと連結されたコンプレッサホイールが回転し、吸入空気が強制的に内燃機関の燃焼室内に送り込まれるようになる。
【０００３】
従来、こうしたターボチャージャのロータリーシャフトを回動可能に支持する軸受構造としては、玉軸受を用いるものの他、特許文献１に記載されるように、ハウジングから吐出される潤滑油により流体層を形成し、この流体層を介してロータリーシャフトを支持する流体軸受を用いたものを挙げることができる。
【０００４】
図１１に示されるように、こうした流体軸受を用いた軸受構造にあっては、ハウジング１に形成された２つの支持孔２にタービンホイールとコンプレッサホイールとを連結するロータリーシャフト３を挿通させるとともに、同ロータリーシャフト３と各支持孔２との間に円筒状のフローティングメタル４をそれぞれ介在させている。各支持孔２には潤滑油を吐出する潤滑油供給口５が設けられており、潤滑油供給口５から吐出される潤滑油により、支持孔２の内周とフローティングメタル４の外周との間に流体層が形成される。また、フローティングメタル４に設けられた潤滑油導入孔６を通じてフローティングメタル４の内周側に潤滑油が導入されることにより、フローティングメタル４の内周とロータリーシャフト３との間にも潤滑油による流体層が形成される。そして、これら流体層を介してロータリーシャフト３がハウジング１内に回動可能に支持されるようになる。
【０００５】
こうした軸受構造によれば、ロータリーシャフト３の回転力は、フローティングメタル４の内周とロータリーシャフト３との間に形成された流体層を介してフローティングメタル４に伝達され、フローティングメタル４はロータリーシャフト３を中心に回転するようになる。その結果、ロータリーシャフト３の回転抵抗を大幅に低減することができるとともに、フローティングメタル４の内周と外周の両側において潤滑油による冷却が行われるようになるため、軸受部分の焼付きを効果的に抑制することができる。
【特許文献１】特開昭５６−１３８４２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、ロータリーシャフト３の回転速度の上昇に伴って潤滑油による流体層には、図１２（ａ），（ｃ）に破線矢印で示されるように旋回流が発生するようになる。尚、図１２（ａ），（ｃ）においてロータリーシャフト３はその軸線Ｌを中心に破線矢印にて示される方向に回転するものとする。そして、この旋回流の影響によってロータリーシャフト３は、図１２（ａ），（ｃ）に矢印で示されるように、フローティングメタル４内で旋回運動するようになり、その結果、図１２（ｂ）に示されるように、ロータリーシャフト３が歳差運動をするようになることが知られている。
【０００７】
こうした歳差運動によるロータリーシャフト３の振動は、ホワール振動とも呼ばれ、微小な振動ではあるがロータリーシャフト３の回転速度の変化に関わらず一定の周波数域の音を発生する。そして、この音は、ロータリーシャフト３の回転速度の上昇に伴って周波数が変化するターボ音等とは異なり、車両の走行状態との相関がほとんどないため運転者に違和感を与えやすく、騒音として認識されやすい。
【０００８】
尚、こうしたホワール振動に起因する騒音の発生は、上記のようにハウジング１とロータリーシャフト３との間にフローティングメタル４を介在させ、その内周と外周との両面に潤滑油による流体層を形成するようにした軸受構造のみならず、フローティングメタル４を設けずに、支持孔２とロータリーシャフト３との間に形成される流体層を介してロータリーシャフト３を支持するもの等、流体軸受を用いた軸受構造を有するターボチャージャにあっては、概ね共通するものである。
【０００９】
本願発明者は、図１２（ｂ）に示されるように、フローティングメタル４の内径やロータリーシャフト３の形状等々によって決まる歳差運動の支点Ｐと、タービンホイール及びコンプレッサホイールを含むインペラ全体の重心Ｇとの距離Ｄを大きくするほど、ロータリーシャフト３が歳差運動によって振れ回る際の慣性モーメントが大きくなり、歳差運動するために必要なエネルギが大きくなることに着目し、インペラの重心Ｇから歳差運動の支点Ｐまでの距離Ｄをより大きくすることによって歳差運動の発生を抑制することができることを実験によって確認した。
【００１０】
この発明は上記の知見に基づいてなされたものであり、その目的は、タービンホイールとコンプレッサホイールとを連結するロータリーシャフトが流体軸受にて回動可能に支持されたターボチャージャにあって、ロータリーシャフトのホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することのできるターボチャージャの軸受構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、タービンホイールとコンプレッサホイールとをロータリーシャフトによって連結したインペラを回動可能に支持するターボチャージャの軸受構造であって、前記ロータリーシャフトが挿通された支持孔内に吐出される潤滑油によって同支持孔と前記ロータリーシャフトとの間に潤滑油による流体層を形成し、同流体層を介して前記ロータリーシャフトを回動可能に支持するターボチャージャの軸受構造において、前記流体層に生じる旋回流の影響によって発生する前記インペラの歳差運動の支点と、前記インペラの重心との距離を大きくすることにより前記歳差運動における前記インペラの慣性モーメントを増大させる慣性モーメント増大手段を備えることをその要旨とする。
【００１２】
上記構成によれば、流体層の旋回流の影響によって発生するインペラの歳差運動の支点とタービンホイール及びコンプレッサホイールを含むインペラ全体の重心との距離を大きくすることにより、ロータリーシャフトが歳差運動によって振れ回る際の慣性モーメントを大きくすることができる。これにより、歳差運動を生じさせるために必要なエネルギが大きくなり、歳差運動の発生が抑制されるようになる。その結果、ホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することができるようになる。
【００１３】
尚、歳差運動の支点の位置は、支持孔の内径やロータリーシャフトの形状等々、同ロータリーシャフトの支持態様に基づいて推定することができる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のターボチャージャの軸受構造において、前記慣性モーメント増大手段として前記支持孔の内周面には前記歳差運動の支点が前記インペラの重心から離間するように前記歳差運動における前記ロータリーシャフトの傾きを案内するためのテーパ面が形成されることをその要旨とする。
【００１４】
具体的には、請求項２に記載の発明によるようにロータリーシャフトを支持する支持孔の内周面に歳差運動の支点がインペラの重心から離間するように歳差運動におけるロータリーシャフトの傾きを案内するテーパ面を形成することにより歳差運動の支点とインペラの重心との距離が大きくなるようにこの支点の位置を移動させることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のターボチャージャの軸受構造において、前記テーパ面は前記各ホイールのうち前記インペラの重心に近い方のホイールに近づくほど前記支持孔の内径が次第に大きくなる態様にて形成されることをその要旨とする。
【００１６】
上記構成によれば、インペラの重心に近い方のホイールに近づくほど支持孔の内径が次第に大きくなるようにテーパ面を形成するようにしているため、このテーパ面によって案内される歳差運動の支点は、インペラの重心から遠い方のホイール側に位置するようになる。そのため、ロータリーシャフトが歳差運動によって振れ回る際の慣性モーメントをより大きくすることができ、ホワール振動に起因する騒音の発生をより好適に抑制することができるようになる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のターボチャージャの軸受構造において、円筒状のフローティングメタルに挿通したロータリーシャフトを同フローティングメタルとともに前記支持孔に内挿するとともに、同支持孔と前記フローティングメタルの外周面との間、及び前記フローティングメタルの内周面と前記ロータリーシャフトとの間に前記潤滑油による流体層をそれぞれ形成し、それら流体層を介して前記ロータリーシャフトを回動可能に支持するターボチャージャの軸受構造であって、前記慣性モーメント増大手段として前記フローティングメタルの内周面には前記歳差運動の支点が前記インペラの重心から離間するように前記歳差運動における前記ロータリーシャフトの傾きを案内するテーパ面が形成されることをその要旨とする。
【００１８】
上記請求項４に記載の発明によるように、支持孔とロータリーシャフトとの間に円筒状のフローティングメタルを介在させる軸受構造にあっても、フローティングメタルの内周面に歳差運動におけるロータリーシャフトの傾きを案内するテーパ面を形成することにより、歳差運動の支点とインペラの重心との距離が大きくなるようにこの支点の位置をずらすことができる。これにより、上記請求項２に記載の発明と同様に、歳差運動の発生を抑制し、ホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することができるようになる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のターボチャージャの軸受構造において、前記テーパ面は前記各ホイールのうち前記インペラの重心に近い方のホイールに近づくほど前記フローティングメタルの内径が次第に大きくなる態様にて形成されることをその要旨とする。
【００２０】
上記構成によれば、インペラの重心に近い方のホイールに近づくほどフローティングメタルの内径が次第に大きくなるようにテーパ面を形成するようにしているため、このテーパ面によって案内される歳差運動の支点は、インペラの重心から遠い方のホイール側に位置するようになる。そのため、ロータリーシャフトが歳差運動によって振れ回る際の慣性モーメントをより大きくすることができ、ホワール振動に起因する騒音の発生をより好適に抑制することができるようになる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のターボチャージャの軸受構造において、複数のフローティングメタルによって前記ロータリーシャフトを支持するものであって、各フローティングメタルの内周面には、その傾斜角度が等しく設定されるとともに同一の円錐面上に位置するように前記テーパ面がそれぞれ形成されることをその要旨とする。
【００２２】
複数のフローティングメタルによってロータリーシャフトを支持する軸受構造にあっては、上記請求項６に記載の発明によるように各フローティングメタルの内周面にそれぞれ形成するテーパ面の傾斜角度を等しく設定するとともに、それらが同一の円錐面上に位置するように形成することにより、それらテーパ面が協働して歳差運動におけるロータリーシャフトの傾きを案内するようになり、歳差運動の支点をより好適にインペラの重心から遠い方のホイール側に移動させることができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、請求項２〜６のいずれか一項に記載のターボチャージャの軸受構造において、前記テーパ面は、同テーパ面によって案内される前記ロータリーシャフトの傾斜角度が同ロータリーシャフトの傾き得る最大傾斜角度よりも小さくなるようにその傾斜角度が設定されてなることをその要旨とする。
【００２４】
歳差運動によるインペラの重心移動量が小さいほど、換言すれば、歳差運動におけるロータリーシャフトの傾斜角度が小さいほど、ホワール振動の振動エネルギが小さくなり、それに伴う騒音も小さくなる。
【００２５】
また、支持孔の内周面又はフローティングメタルの内周面にテーパ面を形成し、このテーパ面によってインペラの歳差運動におけるロータリーシャフトの傾きを案内するようにした場合には、歳差運動におけるロータリーシャフトの傾きがテーパ面の傾斜によって制限されるようになる。ここで、上記請求項７に記載の発明によるように、テーパ面によって案内されるロータリーシャフトの傾斜角度をロータリーシャフトの形状や支持孔、フローティングメタルの内径等々に基づいて決まるロータリーシャフトの最大傾斜角度よりも小さく設定することにより、歳差運動におけるロータリーシャフトの傾斜角度をより小さくすることができ、ホワール振動に伴う騒音をより好適に抑制することができるようになる。
【００２６】
尚、テーパ面の傾斜角度を小さくするほどホワール振動の振動エネルギを小さくすることができるが、それに伴ってロータリーシャフトが歳差運動によって振れ回る際の慣性モーメントも小さくなり、ホワール振動自体を抑制する効果が低減してしまう。そこでテーパ面の傾斜角度は、歳差運動の支点とインペラの重心との距離の大きさとの兼ね合いを考慮して、ホワール振動に起因する騒音の発生を好適に抑制できる大きさに設定することが望ましい。
【００２７】
請求項８に記載の発明は、請求項１に記載のターボチャージャの軸受構造において、一対のフローティングメタルに挿通した前記ロータリーシャフトを同フローティングメタルとともに前記支持孔に内挿するとともに、同支持孔と各フローティングメタルの外周面との間、及び各フローティングメタルの内周面と前記ロータリーシャフトとの間に潤滑油による流体層をそれぞれ形成し、それら流体層を介して同ロータリーシャフトを回動可能に支持するものであり、前記一対のフローティングメタルのうち、前記インペラの重心に近い方のフローティングメタルが他方のフローティングメタルよりも熱膨張係数の大きな材料によって形成されてなることをその要旨とする。
【００２８】
フローティングメタルは、ロータリーシャフトの回転に伴う潤滑油の温度上昇に伴って、その温度が上昇し熱膨張するようになる。上記請求項８に記載の構成によれば、熱膨張係数の大きな材料によって形成されたインペラの重心に近い方のフローティングメタルが他方のフローティングメタルよりも大きく熱膨張するようになる。そのため、このフローティングメタルとロータリーシャフトとの間の隙間は、他方のフローティングメタルとロータリーシャフトとの隙間よりも大きくなる。これにより、フローティングメタルの内周面に沿ってロータリーシャフトが旋回運動する場合には、このフローティングメタル内におけるロータリーシャフトの振れ回りが他方のフローティングメタルにおける振れ回りよりも大きくなる。従って、歳差運動の支点が他方のフローティングメタルの近くに位置するようになり、歳差運動の支点をインペラの重心からより遠い位置に移動させることができる。即ち、上記構成によれば、熱膨張係数の異なる一対のフローティングメタルを慣性モーメント増大手段として機能させることでホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することができるようになる。
【００２９】
請求項９に記載の発明は、請求項１に記載のターボチャージャの軸受構造において、前記慣性モーメント増大手段は、前記歳差運動の支点と前記インペラの重心との距離が大きくなるように前記インペラの重心を移動させるものであることをその要旨とする。
【００３０】
上記構成によるように、インペラの重心を移動させることによって歳差運動の支点とインペラの重心との距離を大きくすることもでき、これによりロータリーシャフトが歳差運動によって振れ回る際の慣性モーメントを増大させ、ホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することができるようになる。
【００３１】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載のターボチャージャの軸受構造において、前記ロータリーシャフトの軸方向における一方の端部の回転中心から同ロータリーシャフトの回転軸に沿って延びる中空部を形成することにより前記インペラの重心を移動させることをその要旨とする。
【００３２】
一般にターボチャージャのインペラを軽量にするほど過給圧を上昇させる際のレスポンスを向上させることができる。そこで、上記請求項１０に記載の発明では、ロータリーシャフトの軸方向における一方の端部の回転中心からロータリーシャフトの軸方向に沿って延びる中空部を形成することにより、インペラの重心を移動させるようにしている。こうした構成によってインペラの重心を移動させることにより、ホワール振動に起因する騒音の発生を抑制するとともに、インペラ全体を軽量化することができ、過給圧上昇時のレスポンスを向上させることができる。またインペラの回転中心であるロータリーシャフトの回転軸に沿って延びる中空部を形成することにより、インペラの回転バランスを崩すことなくその重心を移動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
（第１の実施形態）
以下、図１〜３を参照してこの発明をターボチャージャの軸受構造に具体化した第１の実施形態について説明する。図１は、本実施形態のターボチャージャの概略構成を示している。図１に示されるように、このターボチャージャは、センターハウジング１０、タービンハウジング２０及びコンプレッサハウジング３０が互いに組み付けられて一体化されている。
【００３４】
センターハウジング１０には、タービンホイール４２とコンプレッサホイール４３とをロータリーシャフト４１で連結したインペラ４０が支持されている。インペラ４０は、タービンホイール４２側に配設された流体軸受５０ａとコンプレッサホイール４３側に配設された流体軸受５０ｂとによってそのロータリーシャフト４１が支持されることにより、センターハウジング１０に回動可能に支持されている。また、センターハウジング１０には潤滑油の供給通路１１が形成されており、図示しないオイルポンプによって所定の圧力の潤滑油が各流体軸受５０ａ，５０ｂに供給される。
【００３５】
ロータリーシャフト４１の図１における左側端部に固定されたタービンホイール４２には、ロータリーシャフト４１の軸線Ｌを中心にして放射状に延びる複数のブレード４２ａが設けられている。一方、ロータリーシャフト４１の図１における右側端部に固定されたコンプレッサホイール４３には、ロータリーシャフト４１の軸線Ｌを中心にして放射状に延びる複数のブレード４３ａが設けられている。
【００３６】
尚、インペラ４０にあっては、高温の排気に直接晒されるタービンホイール４２の強度を確保するとともに、インペラ４０全体の重量を小さくするため、タービンホイール４２を耐熱性の高い合金等の材料によって形成することにより補強する一方で、コンプレッサホイール４３をアルミニウム等の軽量な材料によって形成することにより軽量化している。そのため、図１に示されるようにインペラ４０の重心Ｇはタービンホイール４２側に偏在している。
【００３７】
センターハウジング１０の図１における左側端部に組み付けられたタービンハウジング２０には、タービンホイール４２の外周を囲むように延びるスクロール通路２１と、ロータリーシャフト４１の軸線Ｌ方向に延びる排出ポート２２とが形成されている。このスクロール通路２１は図示しない内燃機関の排気通路と連通されており、同内燃機関の燃焼室からの排気がこの排気通路を介してスクロール通路２１に送り込まれる。
【００３８】
また、タービンハウジング２０内には、タービンホイール４２の外周を囲むように、タービンホイール４２の周方向に沿って延びスクロール通路２１と連通する導入通路２３が形成されている。スクロール通路２１の排気は、この導入通路２３を通じてタービンホイール４２に向けて吹き付けられる。これにより、タービンホイール４２が軸線Ｌを中心に回転するようになる。その後、排気は排出ポート２２に排出されて、排気通路に戻される。
【００３９】
一方、センターハウジング１０の図１における右側端部に組み付けられたコンプレッサハウジング３０には、ロータリーシャフト４１の軸線Ｌ方向に延びる吸入ポート３１と、コンプレッサホイール４３の外周を囲むように延びて図示しない内燃機関の吸気通路と連通するコンプレッサ通路３２とが形成されている。更に、コンプレッサハウジング３０には、吸入ポート３１を介してコンプレッサハウジング３０内に導入された空気をコンプレッサ通路３２へ送り出すための送出通路３３が設けられている。これにより、排気が吹き付けられることによりタービンホイール４２が回転すると、このタービンホイール４２とロータリーシャフト４１を介して連結されたコンプレッサホイール４３が軸線Ｌを中心に回転し、空気が吸入ポート３１、送出通路３３及びコンプレッサ通路３２を介して内燃機関の吸気通路へ強制的に送り出されるようになる。
【００４０】
こうしたターボチャージャにおいて、タービンホイール４２とコンプレッサホイール４３とを連結しているロータリーシャフト４１は非常に高速で回転する。本実施形態におけるターボチャージャにあっては、このロータリーシャフト４１のジャーナル部分の焼付きを抑制すべく、潤滑油による流体層が形成される流体軸受５０ａ，５０ｂによってロータリーシャフト４１を支持するようにしている。
【００４１】
次に図２を参照して、この軸受構造について更に詳しく説明する。尚、図２は図１において二点鎖線で囲まれた部分Ｘを拡大して示している。
図２に示されるように、流体軸受５０ａはセンターハウジング１０におけるタービンホイール４２側に形成された支持部１２ａに、流体軸受５０ｂはコンプレッサホイール４３側に形成された支持部１２ｂにそれぞれ設けられている。各支持部１２ａ，１２ｂには、断面円形状の支持孔１３ａ，１３ｂがそれぞれ形成されており、支持孔１３ａには円筒状のフローティングメタル５１ａが、支持孔１３ｂには円筒状のフローティングメタル５１ｂがそれぞれ内挿されている。また、これら支持孔１３ａ，１３ｂには、図２に示されるようにフローティングメタル５１ａ，５１ｂに挿通された状態でロータリーシャフト４１が内挿されている。そして、流体軸受５０ａのフローティングメタル５１ａは一対のスナップリング５３によって、流体軸受５０ｂのフローティングメタル５１ｂはスナップリング５３とスラストベアリング５４とによって、その軸方向の移動がそれぞれ規制されている。
【００４２】
フローティングメタル５１ａ，５１ｂはこのようにセンターハウジング１０内に配設された状態において、図２に示されるようにタービンホイール４２側ほどその内径が次第に大きくなるように内周面５２ａ，５２ｂがテーパ状に形成されている。また、これら内周面５２ａ，５２ｂは、図２に二点破線で示されるように同一の円錐面上に位置するように形成されており、その傾斜角度θ、即ち図２における水平方向に対する傾斜角度θがロータリーシャフト４１の傾き得る最大傾斜角度θｍａｘよりも小さく設定されている。
【００４３】
尚、ロータリーシャフト４１の最大傾斜角度θｍａｘは、ロータリーシャフト４１が図２の水平方向に対して最も大きく傾くとき、具体的には、ロータリーシャフト４１がフローティングメタル５１ａにおける点Ｙ及びフローティングメタル５１ｂにおける点Ｚに接触するまで傾くときの傾斜角度であり、その角度はフローティングメタル５１ａ，５１ｂの内径及びロータリーシャフト４１の形状等に基づいて推定することができる。
【００４４】
図２に示されるようにセンターハウジング１０に形成された供給通路１１は、各支持孔１３ａ，１３ｂに潤滑油を吐出する吐出通路１１ａ，１１ｂを含んで構成されている。また、各フローティングメタル５１ａ，５１ｂには、その内周面５２ａ，５２ｂ側から放射状に延びて外周に連通する貫通孔５５が複数（本実施形態では６つ）形成されている。上述したように供給通路１１を通じて供給される潤滑油は、吐出通路１１ａ，１１ｂを通じて支持孔１３ａ，１３ｂ内に吐出され、この貫通孔５５を通じて内周面５２ａ，５２ｂ側に導入される。これにより、支持孔１３ａ，１３ｂの内周面とフローティングメタル５１ａ，５１ｂの外周面との間、及びフローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面５２ａ，５２ｂとロータリーシャフト４１との間には潤滑油による流体層がそれぞれ形成される。
【００４５】
上述したようにタービンホイール４２に排気が吹き付けられるとロータリーシャフト４１がタービンホイール４２とともに回転する。ロータリーシャフト４１の回転力は、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面５２ａ，５２ｂとロータリーシャフト４１との間に形成された流体層を介してフローティングメタル５１ａ，５１ｂに伝達され、フローティングメタル５１ａ，５１ｂはロータリーシャフト４１の軸線Ｌを中心に回転するようになる。その結果、ロータリーシャフト４１の回転抵抗を大幅に低減することができるとともに、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面５２ａ，５２ｂと外周面の両側において潤滑油による冷却が行われるようになるため、軸受部分の焼付きを効果的に抑制することができる。
【００４６】
ところが、ロータリーシャフト４１の回転速度の上昇に伴ってロータリーシャフト４１とフローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面５２ａ，５２ｂとの間に形成された流体層には旋回流が発生するようになる。そして、この旋回流の影響によってロータリーシャフト４１はフローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面５２ａ，５２ｂに沿って旋回運動するようになり、その結果、ロータリーシャフト４１がセンターハウジング１０内で歳差運動するようになる。
【００４７】
次に、図３を参照してこのロータリーシャフト４１の歳差運動について説明する。尚、図３（ａ）は本実施形態の軸受構造におけるロータリーシャフト４１の歳差運動の態様を示す模式図であり、図（ｂ）は一般の軸受構造におけるロータリーシャフト４１の歳差運動の態様を示す模式図である。尚、説明の便宜上、これら図３（ａ），（ｂ）にあっては、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面５２ａ，５２ｂとロータリーシャフト４１との間隔や、ロータリーシャフト４１の傾き等を誇張して示している。
【００４８】
図３（ｂ）に示されるように一般の軸受構造にあっては、タービンホイール４２側、コンプレッサホイール４３側の各フローティングメタル５１は同じ諸元のものが使用されている。また、各フローティングメタル５１の内周面５２にはテーパ面が形成されておらず、その内径は一定である。そのため、ロータリーシャフト４１の回転速度の上昇に伴ってロータリーシャフト４１とフローティングメタル５１の内周面５２との間に形成された流体層に旋回流が発生し、ロータリーシャフト４１が各フローティングメタル５１の内周面５２に沿って旋回運動するようになった場合には、ロータリーシャフト４１が図３（ｂ）に示されるように各フローティングメタル５１の中間を支点Ｐｘとする歳差運動をするようになる。
【００４９】
一方で、図３（ａ）に示されるように本実施形態の軸受構造にあっては、上述したようにフローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面５２ａ，５２ｂがタービンホイール４２側ほどその内径が次第に大きくなるテーパ面によって形成されている。そのため、ロータリーシャフト４１が各フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面５２ａ，５２ｂに沿って旋回運動するようになった場合には、内周面５２ａ，５２ｂとロータリーシャフト４１とが近接した部分における流体層の厚さが一定になるようにロータリーシャフト４１の傾きが案内されるようになる。これにより、歳差運動においてロータリーシャフト４１と内周面５２ａ，５２ｂとが平行になるようにロータリーシャフト４１が傾き、図３（ａ）に示されるようにロータリーシャフト４１の歳差運動の支点Ｐは一般の軸受構造における歳差運動の支点Ｐｘよりもコンプレッサホイール４３側に位置するようになる。即ち本実施形態の軸受構造にあっては、歳差運動の支点Ｐとインペラ４０の重心Ｇとの距離Ｄが一般の軸受構造における歳差運動の支点Ｐｘと重心Ｇとの距離Ｄｘよりも更に大きくなる。
【００５０】
以上説明した第１の実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）上記第１の実施形態では、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面５２ａ，５２ｂをテーパ状に形成し、このテーパ面によって歳差運動におけるロータリーシャフト４１の傾きを案内することにより、歳差運動の支点Ｐとインペラ４０の重心Ｇとの距離Ｄが大きくなるようにこの支点Ｐの位置を移動させている。こうして流体層の旋回流の影響によって発生するインペラ４０の歳差運動の支点Ｐとタービンホイール４２及びコンプレッサホイール４３を含むインペラ４０全体の重心Ｇとの距離Ｄを大きくすることにより、ロータリーシャフト４１が歳差運動によって振れ回る際の慣性モーメントを大きくすることができる。これにより、歳差運動を生じさせるために必要なエネルギが大きくなり、歳差運動の発生が抑制されるようになる。その結果、ホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することができるようになる。
【００５１】
（２）インペラ４０の重心Ｇに近いタービンホイール４２に近づくほどフローティングメタル５１ａ，５１ｂの内径が次第に大きくなるようにその内周面５２ａ，５２ｂを傾斜させるようにしているため、この内周面５２ａ，５２ｂによって案内される歳差運動の支点Ｐは、インペラ４０の重心Ｇから遠いコンプレッサホイール４３側に位置するようになる。そのため、ロータリーシャフト４１が歳差運動によって振れ回る際の慣性モーメントをより大きくすることができ、ホワール振動に起因する騒音の発生をより好適に抑制することができるようになる。
【００５２】
（３）各フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面５２ａ，５２ｂの傾斜角度θを等しく設定するとともに、それらが同一の円錐面上に位置するように形成しているため、それら内周面５２ａ，５２ｂが協働して歳差運動におけるロータリーシャフト４１の傾きを案内するようになる。そのため、より確実に歳差運動の支点Ｐをインペラ４０の重心Ｇから遠いコンプレッサホイール４３側に移動させることができる。
【００５３】
（４）歳差運動によるインペラ４０の重心移動量が小さいほど、換言すれば、歳差運動におけるロータリーシャフト４１の傾斜角度が小さいほど、ホワール振動の振動エネルギが小さくなり、それに伴う騒音も小さくなる。また、上記第１の実施形態によるように、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面５２ａ，５２ｂによってインペラ４０の歳差運動におけるロータリーシャフト４１の傾きを案内する場合には、歳差運動におけるロータリーシャフト４１の傾きが内周面５２ａ，５２ｂの傾斜によって制限されるようになる。上記第１の実施形態では、内周面５２ａ，５２ｂの傾斜角度θをロータリーシャフト４１の最大傾斜角度θｍａｘよりも小さく設定するようにしているため、歳差運動におけるロータリーシャフト４１の傾斜角度をより小さくすることができ、ホワール振動に伴う騒音をより好適に抑制することができるようになる。
【００５４】
尚、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの傾斜角度θを小さくするほどホワール振動の振動エネルギを小さくすることができるが、それに伴ってロータリーシャフト４１が歳差運動によって振れ回る際の慣性モーメントも小さくなり、ホワール振動自体を抑制する効果が低減してしまう。そこで内周面５２ａ，５２ｂの傾斜角度θは、歳差運動の支点Ｐとインペラ４０の重心Ｇとの距離Ｄの大きさとの兼ね合いを考慮して、ホワール振動に起因する騒音の発生を好適に抑制できる大きさに設定することが望ましい。
【００５５】
尚、上記第１の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記第１の実施形態では、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの傾斜角度θをロータリーシャフト４１の最大傾斜角度θｍａｘよりも小さく設定する構成を示したが、内周面５２ａ，５２ｂの傾斜角度θは、必ずしもロータリーシャフト４１の最大傾斜角度θｍａｘよりも小さくなくてもよい。即ち、傾斜角度θをロータリーシャフト４１の最大傾斜角度θｍａｘよりも大きく設定した場合であっても、ロータリーシャフト４１が歳差運動によって振れ回る際の慣性モーメントを大きくすることにより、ホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することができればよい。
【００５６】
・一対の流体軸受５０ａ，５０ｂによってロータリーシャフト４１を支持する軸受構造を例示したが、この発明はこうした構成に限定されるものではない。例えば、一つの流体軸受によってロータリーシャフト４１を支持する軸受構造であってもこの発明を適用することができる。具体的には図４に示されるようにフローティングメタル１５１の内周面１５２をタービンホイール４２側ほどその内径が次第に大きくなるテーパ状に形成することにより、歳差運動の支点Ｐとインペラ４０の重心Ｇとの距離Ｄを大きくし、ホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することができる。
【００５７】
・また、フローティングメタルを介さずに支持孔にロータリーシャフトを挿通させ、支持孔とロータリーシャフトとの間に形成される流体層を介してロータリーシャフトを支持する軸受構造にあってもこの発明を適用することができる。具体的には、図５に示されるようにセンターハウジング１０の支持孔１１３の内周面をタービンホイール４２側に近づくほどその内径が次第に大きくなるようにテーパ状に形成することにより、歳差運動の支点Ｐとインペラ４０の重心Ｇとの距離Ｄを大きくすることができる。
【００５８】
・上記実施形態ではタービンホイール４２側に近づくほどその内径が次第に大きくなるようにフローティングメタル又は支持孔の内周面を傾斜させる構成を示した。これに対して、これらの内周面の傾斜によって歳差運動におけるロータリーシャフト４１の傾きを案内し、インペラ４０の重心Ｇと歳差運動の支点Ｐとの距離Ｄを大きくすることのできるものであれば、内周面の傾斜方向や傾斜角度は適宜変更して採用することができる。例えば、図６（ａ）に示されるように、タービンホイール４２側のフローティングメタル２５１ａにあってはその内周面２５２ａをタービンホイール４２側に近づくほどその内径が次第に大きくなるテーパ状に形成する一方、コンプレッサホイール４３側のフローティングメタル２５１ｂにあってはその内周面２５２ｂをコンプレッサホイール４３側に近づくほどその内径が次第に大きくなるテーパ状に形成する構成を採用することもできる。こうした構成を採用した場合であっても、これら内周面２５２ａ，２５２ｂの傾斜角度を調整することにより、図６（ａ）に示されるようにロータリーシャフト４１が歳差運動する際の支点Ｐとインペラ４０の重心Ｇとの距離Ｄを図６（ｂ）に示される一般の軸受構造における歳差運動の支点Ｐｘとインペラ４０の重心Ｇとの距離Ｄｘよりも大きくすることができ、ホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することができる。
【００５９】
・また、複数のフローティングメタルのうちいくつかのフローティングメタルにのみテーパ面を形成する構成や、フローティングメタルの内周面の一部、又はセンターハウジングの支持孔の内周面の一部をテーパ状にする構成を採用した場合であってもその傾斜角度を適宜調節することにより歳差運動の支点Ｐとインペラ４０の重心Ｇとの距離Ｄを一般の軸受構造における距離Ｄｘよりも大きくすることができる。
（第２の実施形態）
以下、図７及び図８を参照して第２の実施形態について説明する。本実施形態は第１の実施形態とフローティングメタルの構成が異なるものであるため、同様の部材については同一の符号を付すのみとしてその説明を割愛し、両者の相違点を中心に説明する。尚、図７は、本実施形態にかかる軸受構造における流体軸受５０ａ，５０ｂ近傍を拡大して示す断面図である。
【００６０】
本実施形態の軸受構造にあっては、一対の流体軸受５０ａ，５０ｂのうち、インペラ４０の重心Ｇに近いタービンホイール４２側の流体軸受５０ａにおけるフローティングメタル３５１ａをコンプレッサホイール４３側の流体軸受５０ｂにおけるフローティングメタル３５１ｂよりも熱膨張係数の大きな材料によって形成するようにしている。
【００６１】
具体的には、図７に示されるように鋼で形成したフローティングメタル３５１ｂをコンプレッサホイール４３側の支持孔１３ｂ内に配設する一方、この鋼よりも熱膨張係数の大きな真鍮によって形成したフローティングメタル３５１ａをタービンホイール４２側の支持孔１３ａ内に配設するようにしている。尚、図７に示されるように本実施形態にあってはフローティングメタル３５１ａ，３５１ｂの形状は互いに同一である。
【００６２】
次に、図８を参照して本実施形態の軸受構造の作用について説明する。尚、図８は本実施形態の軸受構造におけるロータリーシャフト４１の歳差運動の態様を示す模式図である。尚、説明の便宜上、図８にあっては、フローティングメタル３５１ａ，３５１ｂの内周面３５２ａ，３５２ｂとロータリーシャフト４１との間隔や、ロータリーシャフト４１の傾き等を誇張して示している。
【００６３】
図８に示されるように、フローティングメタル３５１ａ，３５１ｂは、ロータリーシャフト４１の回転に伴う潤滑油の温度上昇に伴って、その温度が上昇し熱膨張するようになる。このとき、インペラ４０の重心Ｇに近いタービンホイール４２側のフローティングメタル３５１ａは、鋼よりも熱膨張係数の大きな真鍮で形成されているため、鋼で形成されたフローティングメタル３５１ｂよりも大きく熱膨張するようになる。そのため、フローティングメタル３５１ａの内径ｄ１は、コンプレッサホイール４３側のフローティングメタル３５１ｂの内径ｄ２よりも大きくなり、フローティングメタル３５１ａとロータリーシャフト４１との間の隙間は、フローティングメタル３５１ｂとロータリーシャフト４１との隙間よりも大きくなる。これにより、ロータリーシャフト４１がフローティングメタル３５１ａ、３５１ｂの内周面３５２ａ，３５２ｂに沿って旋回運動するようになった際には、フローティングメタル３５１ａ内におけるロータリーシャフト４１の振れ回りがフローティングメタル３５１ｂ内における振れ回りよりも大きくなる。従って、ロータリーシャフト４１の歳差運動の支点Ｐがフローティングメタル３５１ｂの近くに位置するようになり、歳差運動の支点Ｐが一般の軸受構造と比較してインペラ４０の重心Ｇからより遠い位置に移動するようになる。
【００６４】
以上説明した第２の実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）上記第２の実施形態によれば、熱膨張係数の異なるフローティングメタル３５１ａ，３５１ｂをロータリーシャフト４１の歳差運動における支点Ｐとインペラ４０の重心Ｇとの距離Ｄをより大きくする慣性モーメント増大手段として機能させることにより、ホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することができるようになる。
【００６５】
尚、上記第２の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記第２の実施形態では、タービンホイール４２側のフローティングメタル３５１ａを真鍮で形成するとともに、コンプレッサホイール４３側のフローティングメタル３５１ｂを鋼で形成する構成を示したが、これは本発明を具体化した構成の一例である。即ち、一対のフローティングメタルのうち、インペラ４０の重心に近い方のフローティングメタルを他方のフローティングメタルよりも熱膨張係数の大きな材料によって形成する構成であれば、各フローティングメタルを形成する材料の組み合わせは適宜変更することができる。
（第３の実施形態）
以下、図９及び図１０を参照して第３の実施形態について説明する。本実施形態は第１の実施形態とインペラ及びフローティングメタルの構成が異なるものであるため、同様の部材については同一の符号を付すのみとしてその説明を割愛し、両者の相違点を中心に説明する。尚、図９は本実施形態のインペラ４０の断面図、図１０は本実施形態の軸受構造における流体軸受５０ａ，５０ｂ近傍を拡大して示す断面図である。
【００６６】
図９に示されるように本実施形態のインペラ４０にあっては、ロータリーシャフト４１におけるコンプレッサホイール４３側の端部の回転中心からその軸線Ｌに沿って延びる中空部４１ａを形成するようにしている。尚、この中空部４１ａはロータリーシャフト４１にドリル等で所定の深さの穴を形成することにより容易に形成することができる。このように中空部４１ａを形成することにより、コンプレッサホイール４３側が軽くなるため、図９に示されるようにインペラ４０の重心Ｇは、中空部４１ａが形成されていない場合のインペラの重心Ｇｘの位置よりも更にタービンホイール４２側に移動するようになる。
【００６７】
また、図１０に示されるように本実施形態の軸受構造にあっては、一般の軸受構造と同様にタービンホイール４２側の流体軸受５０ａ及びコンプレッサホイール４３側の流体軸受５０ｂの双方において同一のフローティングメタル５１を使用している。そのため、ロータリーシャフト４１が歳差運動する際の支点Ｐは図１０に示されるように各フローティングメタル５１の中間に位置するようになる。ここで、本実施形態では、インペラ４０に中空部４１ａを形成することにより、インペラ４０の重心Ｇの位置を一般のインペラの重心Ｇｘの位置よりも更にタービンホイール４２側に移動させているため、図１０に示されるようにロータリーシャフト４１の歳差運動の支点Ｐとインペラ４０の重心Ｇとの距離Ｄが一般の軸受構造におけるこれらの距離よりも更に大きくなる。
【００６８】
以上説明した第３の実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）インペラ４０の重心Ｇを移動させることによって歳差運動の支点Ｐとインペラ４０の重心Ｇとの距離Ｄをより大きくするようにしているため、ロータリーシャフト４１が歳差運動によって振れ回る際の慣性モーメントを大きくすることができ、ホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することができるようになる。
【００６９】
（２）ターボチャージャのインペラ４０を軽量にするほど過給圧を上昇させる際のレスポンスを向上させることができる。上記第３の実施形態では、ロータリーシャフト４１の軸方向におけるタービンホイール４２側の端部の回転中心からロータリーシャフト４１の軸線Ｌに沿って延びる中空部４１ａを形成することにより、インペラ４０の重心Ｇを移動させるようにしている。こうした構成によってインペラ４０の重心Ｇを移動させることにより、ホワール振動に起因する騒音の発生を抑制するとともに、インペラ４０全体を軽量化することができ、過給圧上昇時のレスポンスを向上させることができる。またインペラ４０の回転中心であるロータリーシャフト４１の軸線Ｌに沿って延びる中空部４１ａを形成することにより、インペラ４０の回転バランスを崩すことなくその重心を移動させることができる。
【００７０】
尚、上記第３の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・ロータリーシャフト４１のコンプレッサホイール４３側の端部から軸線Ｌに沿って延びる中空部４１ａを形成する構成を示したが、吸入ポート３１を介してコンプレッサハウジング３０に導入された空気がこの中空部４１ａに入り込むと、吸入空気の流れに乱れが生じることも考えられる。そこで、この中空部４１ａの開口部に栓をすることにより、こうした吸入空気の乱れを抑制することもできる。
【００７１】
・上記第３の実施形態にあっては、インペラ４０に中空部４１ａを形成することによりコンプレッサホイール４３側を軽くする構成を示したが、その他、タービンホイール４２側を重くする構成等、インペラ４０の重心Ｇを移動させる具体的な方法は適宜変更することができる。
【００７２】
尚、上記第１〜３の各実施形態の構成を組み合わせて適用することもできる。例えば、フローティングメタルの内周面にテーパ面を形成し、歳差運動の支点Ｐを移動させる構成と、インペラの一方を軽量化することにより、インペラ４０の重心Ｇを移動させる構成とを併せて採用し、支点Ｐと重心Ｇとの距離Ｄを更に大きくする構成を採用することもできる。
【００７３】
また、上記第１〜３の各実施形態では、インペラ４０の重心Ｇがタービンホイール４２側に偏在している構成を例示したが、この発明は、このようにタービンホイール４２側に重心Ｇが偏在しているインペラ４０を備えたターボチャージャの軸受構造に限定されるものではない。インペラの重心Ｇの位置に応じて、テーパ面を傾斜させる方向やその傾斜角度、熱膨張係数の異なるフローティングメタルの配設態様を変更することにより、ロータリーシャフトの歳差運動の支点Ｐとインペラの重心Ｇとの距離Ｄをより大きくすることができる。また、フローティングメタル又はセンターハウジングの支持孔の内径やロータリーシャフトの形状等によって推定されるフローティングメタルの歳差運動における支点Ｐの位置に応じて、インペラの重心を移動させる方向を適宜変更して採用することにより、ロータリーシャフトの歳差運動の支点Ｐとインペラの重心Ｇとの距離Ｄをより大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかるターボチャージャの概略構成を示す断面図。
【図２】同実施形態にかかるターボチャージャの部分Ｘを拡大して示す断面図。
【図３】（ａ）は同実施形態の軸受構造におけるロータリーシャフトの歳差運動の態様を示す模式図、（ｂ）は一般の軸受構造におけるロータリーシャフトの歳差運動の態様を示す模式図。
【図４】同実施形態の変更例にかかる軸受構造におけるロータリーシャフトの歳差運動の態様を示す模式図。
【図５】同実施形態の変更例にかかる軸受構造におけるロータリーシャフトの歳差運動の態様を示す模式図。
【図６】（ａ）は同実施形態の変更例にかかる軸受構造におけるロータリーシャフトの歳差運動の態様を示す模式図、（ｂ）は一般の軸受構造におけるロータリーシャフトの歳差運動の態様を示す模式図。
【図７】この発明の第２の実施形態にかかるターボチャージャの軸受構造を拡大して示す断面図。
【図８】同実施形態の軸受構造におけるロータリーシャフトの歳差運動の態様を示す模式図。
【図９】この発明の第３の実施形態にかかるターボチャージャのインペラの断面図。
【図１０】同実施形態にかかる軸受構造を拡大して示す断面図。
【図１１】一般のターボチャージャの軸受構造を拡大して示す断面図。
【図１２】（ａ），（ｂ）、（ｃ）は一般のターボチャージャにおけるロータリーシャフトの歳差運動の態様を示す模式図。
【符号の説明】
【００７５】
１０…センターハウジング、１１…供給通路、１１ａ，１１ｂ…吐出通路、１２ａ，１２ｂ…支持部、１３ａ，１３ｂ…支持孔、２０…タービンハウジング、２１…スクロール通路、２２…排出ポート、２３…導入通路、３０…コンプレッサハウジング、３１…吸入ポート、３２…コンプレッサ通路、３３…送出通路、４０…インペラ、４１…ロータリーシャフト、４１ａ…中空部、４２…タービンホイール、４２ａ…ブレード、４３…コンプレッサホイール、４３ａ…ブレード、５０ａ，５０ｂ…流体軸受、５１ａ，５１ｂ…フローティングメタル、５２ａ，５２ｂ…内周面、５３…スナップリング、５４…スラストベアリング、５５…貫通孔、１１３…支持孔、１５１…フローティングメタル、１５２…内周面、２５１ａ，２５１ｂ…フローティングメタル、２５２ａ，２５２ｂ…内周面、３５１ａ，３５１ｂ…フローティングメタル、３５２ａ，３５２ｂ…内周面。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、タービンホイール及びコンプレッサホイールをロータリーシャフトによって連結したインペラを流体軸受によって支持するターボチャージャの軸受構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸気効率を高める過給機としてターボチャージャが広く知られている。ターボチャージャでは、内燃機関から排出される排気をタービンホイールに吹き付けることにより、排気のエネルギを利用してタービンホイールを回転させる。これにより、ロータリーシャフトを介してこのタービンホイールと連結されたコンプレッサホイールが回転し、吸入空気が強制的に内燃機関の燃焼室内に送り込まれるようになる。
【０００３】
従来、こうしたターボチャージャのロータリーシャフトを回動可能に支持する軸受構造としては、玉軸受を用いるものの他、特許文献１に記載されるように、ハウジングから吐出される潤滑油により流体層を形成し、この流体層を介してロータリーシャフトを支持する流体軸受を用いたものを挙げることができる。
【０００４】
図１１に示されるように、こうした流体軸受を用いた軸受構造にあっては、ハウジング１に形成された２つの支持孔２にタービンホイールとコンプレッサホイールとを連結するロータリーシャフト３を挿通させるとともに、同ロータリーシャフト３と各支持孔２との間に円筒状のフローティングメタル４をそれぞれ介在させている。各支持孔２には潤滑油を吐出する潤滑油供給口５が設けられており、潤滑油供給口５から吐出される潤滑油により、支持孔２の内周とフローティングメタル４の外周との間に流体層が形成される。また、フローティングメタル４に設けられた潤滑油導入孔６を通じてフローティングメタル４の内周側に潤滑油が導入されることにより、フローティングメタル４の内周とロータリーシャフト３との間にも潤滑油による流体層が形成される。そして、これら流体層を介してロータリーシャフト３がハウジング１内に回動可能に支持されるようになる。
【０００５】
こうした軸受構造によれば、ロータリーシャフト３の回転力は、フローティングメタル４の内周とロータリーシャフト３との間に形成された流体層を介してフローティングメタル４に伝達され、フローティングメタル４はロータリーシャフト３を中心に回転するようになる。その結果、ロータリーシャフト３の回転抵抗を大幅に低減することができるとともに、フローティングメタル４の内周と外周の両側において潤滑油による冷却が行われるようになるため、軸受部分の焼付きを効果的に抑制することができる。
【特許文献１】特開昭５６−１３８４２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、ロータリーシャフト３の回転速度の上昇に伴って潤滑油による流体層には、図１２（ａ），（ｃ）に破線矢印で示されるように旋回流が発生するようになる。尚、図１２（ａ），（ｃ）においてロータリーシャフト３はその軸線Ｌを中心に破線矢印にて示される方向に回転するものとする。そして、この旋回流の影響によってロータリーシャフト３は、図１２（ａ），（ｃ）に矢印で示されるように、フローティングメタル４内で旋回運動するようになり、その結果、図１２（ｂ）に示されるように、ロータリーシャフト３が歳差運動をするようになることが知られている。
【０００７】
こうした歳差運動によるロータリーシャフト３の振動は、ホワール振動とも呼ばれ、微小な振動ではあるがロータリーシャフト３の回転速度の変化に関わらず一定の周波数域の音を発生する。そして、この音は、ロータリーシャフト３の回転速度の上昇に伴って周波数が変化するターボ音等とは異なり、車両の走行状態との相関がほとんどないため運転者に違和感を与えやすく、騒音として認識されやすい。
【０００８】
尚、こうしたホワール振動に起因する騒音の発生は、上記のようにハウジング１とロータリーシャフト３との間にフローティングメタル４を介在させ、その内周と外周との両面に潤滑油による流体層を形成するようにした軸受構造のみならず、フローティングメタル４を設けずに、支持孔２とロータリーシャフト３との間に形成される流体層を介してロータリーシャフト３を支持するもの等、流体軸受を用いた軸受構造を有するターボチャージャにあっては、概ね共通するものである。
【０００９】
本願発明者は、図１２（ｂ）に示されるように、フローティングメタル４の内径やロータリーシャフト３の形状等々によって決まる歳差運動の支点Ｐと、タービンホイール及びコンプレッサホイールを含むインペラ全体の重心Ｇとの距離Ｄを大きくするほど、ロータリーシャフト３が歳差運動によって振れ回る際の慣性モーメントが大きくなり、歳差運動するために必要なエネルギが大きくなることに着目し、インペラの重心Ｇから歳差運動の支点Ｐまでの距離Ｄをより大きくすることによって歳差運動の発生を抑制することができることを実験によって確認した。
【００１０】
この発明は上記の知見に基づいてなされたものであり、その目的は、タービンホイールとコンプレッサホイールとを連結するロータリーシャフトが流体軸受にて回動可能に支持されたターボチャージャにあって、ロータリーシャフトのホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することのできるターボチャージャの軸受構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、タービンホイールとコンプレッサホイールとをロータリーシャフトによって連結したインペラを回動可能に支持するターボチャージャの軸受構造であって、前記ロータリーシャフトが挿通された支持孔内に吐出される潤滑油によって同支持孔と前記ロータリーシャフトとの間に潤滑油による流体層を形成し、同流体層を介して前記ロータリーシャフトを回動可能に支持するターボチャージャの軸受構造において、前記流体層に生じる旋回流の影響によって発生する前記インペラの歳差運動の支点と、前記インペラの重心との距離を大きくすることにより前記歳差運動における前記インペラの慣性モーメントを増大させる慣性モーメント増大手段を備えることをその要旨とする。
【００１２】
上記構成によれば、流体層の旋回流の影響によって発生するインペラの歳差運動の支点とタービンホイール及びコンプレッサホイールを含むインペラ全体の重心との距離を大きくすることにより、ロータリーシャフトが歳差運動によって振れ回る際の慣性モーメントを大きくすることができる。これにより、歳差運動を生じさせるために必要なエネルギが大きくなり、歳差運動の発生が抑制されるようになる。その結果、ホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することができるようになる。
【００１３】
尚、歳差運動の支点の位置は、支持孔の内径やロータリーシャフトの形状等々、同ロータリーシャフトの支持態様に基づいて推定することができる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のターボチャージャの軸受構造において、前記慣性モーメント増大手段として前記支持孔の内周面には前記歳差運動の支点が前記インペラの重心から離間するように前記歳差運動における前記ロータリーシャフトの傾きを案内するためのテーパ面が形成されることをその要旨とする。
【００１４】
具体的には、請求項２に記載の発明によるようにロータリーシャフトを支持する支持孔の内周面に歳差運動の支点がインペラの重心から離間するように歳差運動におけるロータリーシャフトの傾きを案内するテーパ面を形成することにより歳差運動の支点とインペラの重心との距離が大きくなるようにこの支点の位置を移動させることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のターボチャージャの軸受構造において、前記テーパ面は前記各ホイールのうち前記インペラの重心に近い方のホイールに近づくほど前記支持孔の内径が次第に大きくなる態様にて形成されることをその要旨とする。
【００１６】
上記構成によれば、インペラの重心に近い方のホイールに近づくほど支持孔の内径が次第に大きくなるようにテーパ面を形成するようにしているため、このテーパ面によって案内される歳差運動の支点は、インペラの重心から遠い方のホイール側に位置するようになる。そのため、ロータリーシャフトが歳差運動によって振れ回る際の慣性モーメントをより大きくすることができ、ホワール振動に起因する騒音の発生をより好適に抑制することができるようになる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のターボチャージャの軸受構造において、円筒状のフローティングメタルに挿通したロータリーシャフトを同フローティングメタルとともに前記支持孔に内挿するとともに、同支持孔と前記フローティングメタルの外周面との間、及び前記フローティングメタルの内周面と前記ロータリーシャフトとの間に前記潤滑油による流体層をそれぞれ形成し、それら流体層を介して前記ロータリーシャフトを回動可能に支持するターボチャージャの軸受構造であって、前記慣性モーメント増大手段として前記フローティングメタルの内周面には前記歳差運動の支点が前記インペラの重心から離間するように前記歳差運動における前記ロータリーシャフトの傾きを案内するテーパ面が形成されることをその要旨とする。
【００１８】
上記請求項４に記載の発明によるように、支持孔とロータリーシャフトとの間に円筒状のフローティングメタルを介在させる軸受構造にあっても、フローティングメタルの内周面に歳差運動におけるロータリーシャフトの傾きを案内するテーパ面を形成することにより、歳差運動の支点とインペラの重心との距離が大きくなるようにこの支点の位置をずらすことができる。これにより、上記請求項２に記載の発明と同様に、歳差運動の発生を抑制し、ホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することができるようになる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のターボチャージャの軸受構造において、前記テーパ面は前記各ホイールのうち前記インペラの重心に近い方のホイールに近づくほど前記フローティングメタルの内径が次第に大きくなる態様にて形成されることをその要旨とする。
【００２０】
上記構成によれば、インペラの重心に近い方のホイールに近づくほどフローティングメタルの内径が次第に大きくなるようにテーパ面を形成するようにしているため、このテーパ面によって案内される歳差運動の支点は、インペラの重心から遠い方のホイール側に位置するようになる。そのため、ロータリーシャフトが歳差運動によって振れ回る際の慣性モーメントをより大きくすることができ、ホワール振動に起因する騒音の発生をより好適に抑制することができるようになる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のターボチャージャの軸受構造において、複数のフローティングメタルによって前記ロータリーシャフトを支持するものであって、各フローティングメタルの内周面には、その傾斜角度が等しく設定されるとともに同一の円錐面上に位置するように前記テーパ面がそれぞれ形成されることをその要旨とする。
【００２２】
複数のフローティングメタルによってロータリーシャフトを支持する軸受構造にあっては、上記請求項６に記載の発明によるように各フローティングメタルの内周面にそれぞれ形成するテーパ面の傾斜角度を等しく設定するとともに、それらが同一の円錐面上に位置するように形成することにより、それらテーパ面が協働して歳差運動におけるロータリーシャフトの傾きを案内するようになり、歳差運動の支点をより好適にインペラの重心から遠い方のホイール側に移動させることができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、請求項２〜６のいずれか一項に記載のターボチャージャの軸受構造において、前記テーパ面は、同テーパ面によって案内される前記ロータリーシャフトの傾斜角度が同ロータリーシャフトの傾き得る最大傾斜角度よりも小さくなるようにその傾斜角度が設定されてなることをその要旨とする。
【００２４】
歳差運動によるインペラの重心移動量が小さいほど、換言すれば、歳差運動におけるロータリーシャフトの傾斜角度が小さいほど、ホワール振動の振動エネルギが小さくなり、それに伴う騒音も小さくなる。
【００２５】
また、支持孔の内周面又はフローティングメタルの内周面にテーパ面を形成し、このテーパ面によってインペラの歳差運動におけるロータリーシャフトの傾きを案内するようにした場合には、歳差運動におけるロータリーシャフトの傾きがテーパ面の傾斜によって制限されるようになる。ここで、上記請求項７に記載の発明によるように、テーパ面によって案内されるロータリーシャフトの傾斜角度をロータリーシャフトの形状や支持孔、フローティングメタルの内径等々に基づいて決まるロータリーシャフトの最大傾斜角度よりも小さく設定することにより、歳差運動におけるロータリーシャフトの傾斜角度をより小さくすることができ、ホワール振動に伴う騒音をより好適に抑制することができるようになる。
【００２６】
尚、テーパ面の傾斜角度を小さくするほどホワール振動の振動エネルギを小さくすることができるが、それに伴ってロータリーシャフトが歳差運動によって振れ回る際の慣性モーメントも小さくなり、ホワール振動自体を抑制する効果が低減してしまう。そこでテーパ面の傾斜角度は、歳差運動の支点とインペラの重心との距離の大きさとの兼ね合いを考慮して、ホワール振動に起因する騒音の発生を好適に抑制できる大きさに設定することが望ましい。
【００２７】
請求項８に記載の発明は、請求項１に記載のターボチャージャの軸受構造において、一対のフローティングメタルに挿通した前記ロータリーシャフトを同フローティングメタルとともに前記支持孔に内挿するとともに、同支持孔と各フローティングメタルの外周面との間、及び各フローティングメタルの内周面と前記ロータリーシャフトとの間に潤滑油による流体層をそれぞれ形成し、それら流体層を介して同ロータリーシャフトを回動可能に支持するものであり、前記一対のフローティングメタルのうち、前記インペラの重心に近い方のフローティングメタルが他方のフローティングメタルよりも熱膨張係数の大きな材料によって形成されてなることをその要旨とする。
【００２８】
フローティングメタルは、ロータリーシャフトの回転に伴う潤滑油の温度上昇に伴って、その温度が上昇し熱膨張するようになる。上記請求項８に記載の構成によれば、熱膨張係数の大きな材料によって形成されたインペラの重心に近い方のフローティングメタルが他方のフローティングメタルよりも大きく熱膨張するようになる。そのため、このフローティングメタルとロータリーシャフトとの間の隙間は、他方のフローティングメタルとロータリーシャフトとの隙間よりも大きくなる。これにより、フローティングメタルの内周面に沿ってロータリーシャフトが旋回運動する場合には、このフローティングメタル内におけるロータリーシャフトの振れ回りが他方のフローティングメタルにおける振れ回りよりも大きくなる。従って、歳差運動の支点が他方のフローティングメタルの近くに位置するようになり、歳差運動の支点をインペラの重心からより遠い位置に移動させることができる。即ち、上記構成によれば、熱膨張係数の異なる一対のフローティングメタルを慣性モーメント増大手段として機能させることでホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することができるようになる。
【００２９】
請求項９に記載の発明は、請求項１に記載のターボチャージャの軸受構造において、前記慣性モーメント増大手段は、前記歳差運動の支点と前記インペラの重心との距離が大きくなるように前記インペラの重心を移動させるものであることをその要旨とする。
【００３０】
上記構成によるように、インペラの重心を移動させることによって歳差運動の支点とインペラの重心との距離を大きくすることもでき、これによりロータリーシャフトが歳差運動によって振れ回る際の慣性モーメントを増大させ、ホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することができるようになる。
【００３１】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載のターボチャージャの軸受構造において、前記ロータリーシャフトの軸方向における一方の端部の回転中心から同ロータリーシャフトの回転軸に沿って延びる中空部を形成することにより前記インペラの重心を移動させることをその要旨とする。
【００３２】
一般にターボチャージャのインペラを軽量にするほど過給圧を上昇させる際のレスポンスを向上させることができる。そこで、上記請求項１０に記載の発明では、ロータリーシャフトの軸方向における一方の端部の回転中心からロータリーシャフトの軸方向に沿って延びる中空部を形成することにより、インペラの重心を移動させるようにしている。こうした構成によってインペラの重心を移動させることにより、ホワール振動に起因する騒音の発生を抑制するとともに、インペラ全体を軽量化することができ、過給圧上昇時のレスポンスを向上させることができる。またインペラの回転中心であるロータリーシャフトの回転軸に沿って延びる中空部を形成することにより、インペラの回転バランスを崩すことなくその重心を移動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
（第１の実施形態）
以下、図１〜３を参照してこの発明をターボチャージャの軸受構造に具体化した第１の実施形態について説明する。図１は、本実施形態のターボチャージャの概略構成を示している。図１に示されるように、このターボチャージャは、センターハウジング１０、タービンハウジング２０及びコンプレッサハウジング３０が互いに組み付けられて一体化されている。
【００３４】
センターハウジング１０には、タービンホイール４２とコンプレッサホイール４３とをロータリーシャフト４１で連結したインペラ４０が支持されている。インペラ４０は、タービンホイール４２側に配設された流体軸受５０ａとコンプレッサホイール４３側に配設された流体軸受５０ｂとによってそのロータリーシャフト４１が支持されることにより、センターハウジング１０に回動可能に支持されている。また、センターハウジング１０には潤滑油の供給通路１１が形成されており、図示しないオイルポンプによって所定の圧力の潤滑油が各流体軸受５０ａ，５０ｂに供給される。
【００３５】
ロータリーシャフト４１の図１における左側端部に固定されたタービンホイール４２には、ロータリーシャフト４１の軸線Ｌを中心にして放射状に延びる複数のブレード４２ａが設けられている。一方、ロータリーシャフト４１の図１における右側端部に固定されたコンプレッサホイール４３には、ロータリーシャフト４１の軸線Ｌを中心にして放射状に延びる複数のブレード４３ａが設けられている。
【００３６】
尚、インペラ４０にあっては、高温の排気に直接晒されるタービンホイール４２の強度を確保するとともに、インペラ４０全体の重量を小さくするため、タービンホイール４２を耐熱性の高い合金等の材料によって形成することにより補強する一方で、コンプレッサホイール４３をアルミニウム等の軽量な材料によって形成することにより軽量化している。そのため、図１に示されるようにインペラ４０の重心Ｇはタービンホイール４２側に偏在している。
【００３７】
センターハウジング１０の図１における左側端部に組み付けられたタービンハウジング２０には、タービンホイール４２の外周を囲むように延びるスクロール通路２１と、ロータリーシャフト４１の軸線Ｌ方向に延びる排出ポート２２とが形成されている。このスクロール通路２１は図示しない内燃機関の排気通路と連通されており、同内燃機関の燃焼室からの排気がこの排気通路を介してスクロール通路２１に送り込まれる。
【００３８】
また、タービンハウジング２０内には、タービンホイール４２の外周を囲むように、タービンホイール４２の周方向に沿って延びスクロール通路２１と連通する導入通路２３が形成されている。スクロール通路２１の排気は、この導入通路２３を通じてタービンホイール４２に向けて吹き付けられる。これにより、タービンホイール４２が軸線Ｌを中心に回転するようになる。その後、排気は排出ポート２２に排出されて、排気通路に戻される。
【００３９】
一方、センターハウジング１０の図１における右側端部に組み付けられたコンプレッサハウジング３０には、ロータリーシャフト４１の軸線Ｌ方向に延びる吸入ポート３１と、コンプレッサホイール４３の外周を囲むように延びて図示しない内燃機関の吸気通路と連通するコンプレッサ通路３２とが形成されている。更に、コンプレッサハウジング３０には、吸入ポート３１を介してコンプレッサハウジング３０内に導入された空気をコンプレッサ通路３２へ送り出すための送出通路３３が設けられている。これにより、排気が吹き付けられることによりタービンホイール４２が回転すると、このタービンホイール４２とロータリーシャフト４１を介して連結されたコンプレッサホイール４３が軸線Ｌを中心に回転し、空気が吸入ポート３１、送出通路３３及びコンプレッサ通路３２を介して内燃機関の吸気通路へ強制的に送り出されるようになる。
【００４０】
こうしたターボチャージャにおいて、タービンホイール４２とコンプレッサホイール４３とを連結しているロータリーシャフト４１は非常に高速で回転する。本実施形態におけるターボチャージャにあっては、このロータリーシャフト４１のジャーナル部分の焼付きを抑制すべく、潤滑油による流体層が形成される流体軸受５０ａ，５０ｂによってロータリーシャフト４１を支持するようにしている。
【００４１】
次に図２を参照して、この軸受構造について更に詳しく説明する。尚、図２は図１において二点鎖線で囲まれた部分Ｘを拡大して示している。
図２に示されるように、流体軸受５０ａはセンターハウジング１０におけるタービンホイール４２側に形成された支持部１２ａに、流体軸受５０ｂはコンプレッサホイール４３側に形成された支持部１２ｂにそれぞれ設けられている。各支持部１２ａ，１２ｂには、断面円形状の支持孔１３ａ，１３ｂがそれぞれ形成されており、支持孔１３ａには円筒状のフローティングメタル５１ａが、支持孔１３ｂには円筒状のフローティングメタル５１ｂがそれぞれ内挿されている。また、これら支持孔１３ａ，１３ｂには、図２に示されるようにフローティングメタル５１ａ，５１ｂに挿通された状態でロータリーシャフト４１が内挿されている。そして、流体軸受５０ａのフローティングメタル５１ａは一対のスナップリング５３によって、流体軸受５０ｂのフローティングメタル５１ｂはスナップリング５３とスラストベアリング５４とによって、その軸方向の移動がそれぞれ規制されている。
【００４２】
フローティングメタル５１ａ，５１ｂはこのようにセンターハウジング１０内に配設された状態において、図２に示されるようにタービンホイール４２側ほどその内径が次第に大きくなるように内周面５２ａ，５２ｂがテーパ状に形成されている。また、これら内周面５２ａ，５２ｂは、図２に二点破線で示されるように同一の円錐面上に位置するように形成されており、その傾斜角度θ、即ち図２における水平方向に対する傾斜角度θがロータリーシャフト４１の傾き得る最大傾斜角度θｍａｘよりも小さく設定されている。
【００４３】
尚、ロータリーシャフト４１の最大傾斜角度θｍａｘは、ロータリーシャフト４１が図２の水平方向に対して最も大きく傾くとき、具体的には、ロータリーシャフト４１がフローティングメタル５１ａにおける点Ｙ及びフローティングメタル５１ｂにおける点Ｚに接触するまで傾くときの傾斜角度であり、その角度はフローティングメタル５１ａ，５１ｂの内径及びロータリーシャフト４１の形状等に基づいて推定することができる。
【００４４】
図２に示されるようにセンターハウジング１０に形成された供給通路１１は、各支持孔１３ａ，１３ｂに潤滑油を吐出する吐出通路１１ａ，１１ｂを含んで構成されている。また、各フローティングメタル５１ａ，５１ｂには、その内周面５２ａ，５２ｂ側から放射状に延びて外周に連通する貫通孔５５が複数（本実施形態では６つ）形成されている。上述したように供給通路１１を通じて供給される潤滑油は、吐出通路１１ａ，１１ｂを通じて支持孔１３ａ，１３ｂ内に吐出され、この貫通孔５５を通じて内周面５２ａ，５２ｂ側に導入される。これにより、支持孔１３ａ，１３ｂの内周面とフローティングメタル５１ａ，５１ｂの外周面との間、及びフローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面５２ａ，５２ｂとロータリーシャフト４１との間には潤滑油による流体層がそれぞれ形成される。
【００４５】
上述したようにタービンホイール４２に排気が吹き付けられるとロータリーシャフト４１がタービンホイール４２とともに回転する。ロータリーシャフト４１の回転力は、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面５２ａ，５２ｂとロータリーシャフト４１との間に形成された流体層を介してフローティングメタル５１ａ，５１ｂに伝達され、フローティングメタル５１ａ，５１ｂはロータリーシャフト４１の軸線Ｌを中心に回転するようになる。その結果、ロータリーシャフト４１の回転抵抗を大幅に低減することができるとともに、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面５２ａ，５２ｂと外周面の両側において潤滑油による冷却が行われるようになるため、軸受部分の焼付きを効果的に抑制することができる。
【００４６】
ところが、ロータリーシャフト４１の回転速度の上昇に伴ってロータリーシャフト４１とフローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面５２ａ，５２ｂとの間に形成された流体層には旋回流が発生するようになる。そして、この旋回流の影響によってロータリーシャフト４１はフローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面５２ａ，５２ｂに沿って旋回運動するようになり、その結果、ロータリーシャフト４１がセンターハウジング１０内で歳差運動するようになる。
【００４７】
次に、図３を参照してこのロータリーシャフト４１の歳差運動について説明する。尚、図３（ａ）は本実施形態の軸受構造におけるロータリーシャフト４１の歳差運動の態様を示す模式図であり、図（ｂ）は一般の軸受構造におけるロータリーシャフト４１の歳差運動の態様を示す模式図である。尚、説明の便宜上、これら図３（ａ），（ｂ）にあっては、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面５２ａ，５２ｂとロータリーシャフト４１との間隔や、ロータリーシャフト４１の傾き等を誇張して示している。
【００４８】
図３（ｂ）に示されるように一般の軸受構造にあっては、タービンホイール４２側、コンプレッサホイール４３側の各フローティングメタル５１は同じ諸元のものが使用されている。また、各フローティングメタル５１の内周面５２にはテーパ面が形成されておらず、その内径は一定である。そのため、ロータリーシャフト４１の回転速度の上昇に伴ってロータリーシャフト４１とフローティングメタル５１の内周面５２との間に形成された流体層に旋回流が発生し、ロータリーシャフト４１が各フローティングメタル５１の内周面５２に沿って旋回運動するようになった場合には、ロータリーシャフト４１が図３（ｂ）に示されるように各フローティングメタル５１の中間を支点Ｐｘとする歳差運動をするようになる。
【００４９】
一方で、図３（ａ）に示されるように本実施形態の軸受構造にあっては、上述したようにフローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面５２ａ，５２ｂがタービンホイール４２側ほどその内径が次第に大きくなるテーパ面によって形成されている。そのため、ロータリーシャフト４１が各フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面５２ａ，５２ｂに沿って旋回運動するようになった場合には、内周面５２ａ，５２ｂとロータリーシャフト４１とが近接した部分における流体層の厚さが一定になるようにロータリーシャフト４１の傾きが案内されるようになる。これにより、歳差運動においてロータリーシャフト４１と内周面５２ａ，５２ｂとが平行になるようにロータリーシャフト４１が傾き、図３（ａ）に示されるようにロータリーシャフト４１の歳差運動の支点Ｐは一般の軸受構造における歳差運動の支点Ｐｘよりもコンプレッサホイール４３側に位置するようになる。即ち本実施形態の軸受構造にあっては、歳差運動の支点Ｐとインペラ４０の重心Ｇとの距離Ｄが一般の軸受構造における歳差運動の支点Ｐｘと重心Ｇとの距離Ｄｘよりも更に大きくなる。
【００５０】
以上説明した第１の実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）上記第１の実施形態では、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面５２ａ，５２ｂをテーパ状に形成し、このテーパ面によって歳差運動におけるロータリーシャフト４１の傾きを案内することにより、歳差運動の支点Ｐとインペラ４０の重心Ｇとの距離Ｄが大きくなるようにこの支点Ｐの位置を移動させている。こうして流体層の旋回流の影響によって発生するインペラ４０の歳差運動の支点Ｐとタービンホイール４２及びコンプレッサホイール４３を含むインペラ４０全体の重心Ｇとの距離Ｄを大きくすることにより、ロータリーシャフト４１が歳差運動によって振れ回る際の慣性モーメントを大きくすることができる。これにより、歳差運動を生じさせるために必要なエネルギが大きくなり、歳差運動の発生が抑制されるようになる。その結果、ホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することができるようになる。
【００５１】
（２）インペラ４０の重心Ｇに近いタービンホイール４２に近づくほどフローティングメタル５１ａ，５１ｂの内径が次第に大きくなるようにその内周面５２ａ，５２ｂを傾斜させるようにしているため、この内周面５２ａ，５２ｂによって案内される歳差運動の支点Ｐは、インペラ４０の重心Ｇから遠いコンプレッサホイール４３側に位置するようになる。そのため、ロータリーシャフト４１が歳差運動によって振れ回る際の慣性モーメントをより大きくすることができ、ホワール振動に起因する騒音の発生をより好適に抑制することができるようになる。
【００５２】
（３）各フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面５２ａ，５２ｂの傾斜角度θを等しく設定するとともに、それらが同一の円錐面上に位置するように形成しているため、それら内周面５２ａ，５２ｂが協働して歳差運動におけるロータリーシャフト４１の傾きを案内するようになる。そのため、より確実に歳差運動の支点Ｐをインペラ４０の重心Ｇから遠いコンプレッサホイール４３側に移動させることができる。
【００５３】
（４）歳差運動によるインペラ４０の重心移動量が小さいほど、換言すれば、歳差運動におけるロータリーシャフト４１の傾斜角度が小さいほど、ホワール振動の振動エネルギが小さくなり、それに伴う騒音も小さくなる。また、上記第１の実施形態によるように、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面５２ａ，５２ｂによってインペラ４０の歳差運動におけるロータリーシャフト４１の傾きを案内する場合には、歳差運動におけるロータリーシャフト４１の傾きが内周面５２ａ，５２ｂの傾斜によって制限されるようになる。上記第１の実施形態では、内周面５２ａ，５２ｂの傾斜角度θをロータリーシャフト４１の最大傾斜角度θｍａｘよりも小さく設定するようにしているため、歳差運動におけるロータリーシャフト４１の傾斜角度をより小さくすることができ、ホワール振動に伴う騒音をより好適に抑制することができるようになる。
【００５４】
尚、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの傾斜角度θを小さくするほどホワール振動の振動エネルギを小さくすることができるが、それに伴ってロータリーシャフト４１が歳差運動によって振れ回る際の慣性モーメントも小さくなり、ホワール振動自体を抑制する効果が低減してしまう。そこで内周面５２ａ，５２ｂの傾斜角度θは、歳差運動の支点Ｐとインペラ４０の重心Ｇとの距離Ｄの大きさとの兼ね合いを考慮して、ホワール振動に起因する騒音の発生を好適に抑制できる大きさに設定することが望ましい。
【００５５】
尚、上記第１の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記第１の実施形態では、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの傾斜角度θをロータリーシャフト４１の最大傾斜角度θｍａｘよりも小さく設定する構成を示したが、内周面５２ａ，５２ｂの傾斜角度θは、必ずしもロータリーシャフト４１の最大傾斜角度θｍａｘよりも小さくなくてもよい。即ち、傾斜角度θをロータリーシャフト４１の最大傾斜角度θｍａｘよりも大きく設定した場合であっても、ロータリーシャフト４１が歳差運動によって振れ回る際の慣性モーメントを大きくすることにより、ホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することができればよい。
【００５６】
・一対の流体軸受５０ａ，５０ｂによってロータリーシャフト４１を支持する軸受構造を例示したが、この発明はこうした構成に限定されるものではない。例えば、一つの流体軸受によってロータリーシャフト４１を支持する軸受構造であってもこの発明を適用することができる。具体的には図４に示されるようにフローティングメタル１５１の内周面１５２をタービンホイール４２側ほどその内径が次第に大きくなるテーパ状に形成することにより、歳差運動の支点Ｐとインペラ４０の重心Ｇとの距離Ｄを大きくし、ホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することができる。
【００５７】
・また、フローティングメタルを介さずに支持孔にロータリーシャフトを挿通させ、支持孔とロータリーシャフトとの間に形成される流体層を介してロータリーシャフトを支持する軸受構造にあってもこの発明を適用することができる。具体的には、図５に示されるようにセンターハウジング１０の支持孔１１３の内周面をタービンホイール４２側に近づくほどその内径が次第に大きくなるようにテーパ状に形成することにより、歳差運動の支点Ｐとインペラ４０の重心Ｇとの距離Ｄを大きくすることができる。
【００５８】
・上記実施形態ではタービンホイール４２側に近づくほどその内径が次第に大きくなるようにフローティングメタル又は支持孔の内周面を傾斜させる構成を示した。これに対して、これらの内周面の傾斜によって歳差運動におけるロータリーシャフト４１の傾きを案内し、インペラ４０の重心Ｇと歳差運動の支点Ｐとの距離Ｄを大きくすることのできるものであれば、内周面の傾斜方向や傾斜角度は適宜変更して採用することができる。例えば、図６（ａ）に示されるように、タービンホイール４２側のフローティングメタル２５１ａにあってはその内周面２５２ａをタービンホイール４２側に近づくほどその内径が次第に大きくなるテーパ状に形成する一方、コンプレッサホイール４３側のフローティングメタル２５１ｂにあってはその内周面２５２ｂをコンプレッサホイール４３側に近づくほどその内径が次第に大きくなるテーパ状に形成する構成を採用することもできる。こうした構成を採用した場合であっても、これら内周面２５２ａ，２５２ｂの傾斜角度を調整することにより、図６（ａ）に示されるようにロータリーシャフト４１が歳差運動する際の支点Ｐとインペラ４０の重心Ｇとの距離Ｄを図６（ｂ）に示される一般の軸受構造における歳差運動の支点Ｐｘとインペラ４０の重心Ｇとの距離Ｄｘよりも大きくすることができ、ホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することができる。
【００５９】
・また、複数のフローティングメタルのうちいくつかのフローティングメタルにのみテーパ面を形成する構成や、フローティングメタルの内周面の一部、又はセンターハウジングの支持孔の内周面の一部をテーパ状にする構成を採用した場合であってもその傾斜角度を適宜調節することにより歳差運動の支点Ｐとインペラ４０の重心Ｇとの距離Ｄを一般の軸受構造における距離Ｄｘよりも大きくすることができる。
（第２の実施形態）
以下、図７及び図８を参照して第２の実施形態について説明する。本実施形態は第１の実施形態とフローティングメタルの構成が異なるものであるため、同様の部材については同一の符号を付すのみとしてその説明を割愛し、両者の相違点を中心に説明する。尚、図７は、本実施形態にかかる軸受構造における流体軸受５０ａ，５０ｂ近傍を拡大して示す断面図である。
【００６０】
本実施形態の軸受構造にあっては、一対の流体軸受５０ａ，５０ｂのうち、インペラ４０の重心Ｇに近いタービンホイール４２側の流体軸受５０ａにおけるフローティングメタル３５１ａをコンプレッサホイール４３側の流体軸受５０ｂにおけるフローティングメタル３５１ｂよりも熱膨張係数の大きな材料によって形成するようにしている。
【００６１】
具体的には、図７に示されるように鋼で形成したフローティングメタル３５１ｂをコンプレッサホイール４３側の支持孔１３ｂ内に配設する一方、この鋼よりも熱膨張係数の大きな真鍮によって形成したフローティングメタル３５１ａをタービンホイール４２側の支持孔１３ａ内に配設するようにしている。尚、図７に示されるように本実施形態にあってはフローティングメタル３５１ａ，３５１ｂの形状は互いに同一である。
【００６２】
次に、図８を参照して本実施形態の軸受構造の作用について説明する。尚、図８は本実施形態の軸受構造におけるロータリーシャフト４１の歳差運動の態様を示す模式図である。尚、説明の便宜上、図８にあっては、フローティングメタル３５１ａ，３５１ｂの内周面３５２ａ，３５２ｂとロータリーシャフト４１との間隔や、ロータリーシャフト４１の傾き等を誇張して示している。
【００６３】
図８に示されるように、フローティングメタル３５１ａ，３５１ｂは、ロータリーシャフト４１の回転に伴う潤滑油の温度上昇に伴って、その温度が上昇し熱膨張するようになる。このとき、インペラ４０の重心Ｇに近いタービンホイール４２側のフローティングメタル３５１ａは、鋼よりも熱膨張係数の大きな真鍮で形成されているため、鋼で形成されたフローティングメタル３５１ｂよりも大きく熱膨張するようになる。そのため、フローティングメタル３５１ａの内径ｄ１は、コンプレッサホイール４３側のフローティングメタル３５１ｂの内径ｄ２よりも大きくなり、フローティングメタル３５１ａとロータリーシャフト４１との間の隙間は、フローティングメタル３５１ｂとロータリーシャフト４１との隙間よりも大きくなる。これにより、ロータリーシャフト４１がフローティングメタル３５１ａ、３５１ｂの内周面３５２ａ，３５２ｂに沿って旋回運動するようになった際には、フローティングメタル３５１ａ内におけるロータリーシャフト４１の振れ回りがフローティングメタル３５１ｂ内における振れ回りよりも大きくなる。従って、ロータリーシャフト４１の歳差運動の支点Ｐがフローティングメタル３５１ｂの近くに位置するようになり、歳差運動の支点Ｐが一般の軸受構造と比較してインペラ４０の重心Ｇからより遠い位置に移動するようになる。
【００６４】
以上説明した第２の実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）上記第２の実施形態によれば、熱膨張係数の異なるフローティングメタル３５１ａ，３５１ｂをロータリーシャフト４１の歳差運動における支点Ｐとインペラ４０の重心Ｇとの距離Ｄをより大きくする慣性モーメント増大手段として機能させることにより、ホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することができるようになる。
【００６５】
尚、上記第２の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記第２の実施形態では、タービンホイール４２側のフローティングメタル３５１ａを真鍮で形成するとともに、コンプレッサホイール４３側のフローティングメタル３５１ｂを鋼で形成する構成を示したが、これは本発明を具体化した構成の一例である。即ち、一対のフローティングメタルのうち、インペラ４０の重心に近い方のフローティングメタルを他方のフローティングメタルよりも熱膨張係数の大きな材料によって形成する構成であれば、各フローティングメタルを形成する材料の組み合わせは適宜変更することができる。
（第３の実施形態）
以下、図９及び図１０を参照して第３の実施形態について説明する。本実施形態は第１の実施形態とインペラ及びフローティングメタルの構成が異なるものであるため、同様の部材については同一の符号を付すのみとしてその説明を割愛し、両者の相違点を中心に説明する。尚、図９は本実施形態のインペラ４０の断面図、図１０は本実施形態の軸受構造における流体軸受５０ａ，５０ｂ近傍を拡大して示す断面図である。
【００６６】
図９に示されるように本実施形態のインペラ４０にあっては、ロータリーシャフト４１におけるコンプレッサホイール４３側の端部の回転中心からその軸線Ｌに沿って延びる中空部４１ａを形成するようにしている。尚、この中空部４１ａはロータリーシャフト４１にドリル等で所定の深さの穴を形成することにより容易に形成することができる。このように中空部４１ａを形成することにより、コンプレッサホイール４３側が軽くなるため、図９に示されるようにインペラ４０の重心Ｇは、中空部４１ａが形成されていない場合のインペラの重心Ｇｘの位置よりも更にタービンホイール４２側に移動するようになる。
【００６７】
また、図１０に示されるように本実施形態の軸受構造にあっては、一般の軸受構造と同様にタービンホイール４２側の流体軸受５０ａ及びコンプレッサホイール４３側の流体軸受５０ｂの双方において同一のフローティングメタル５１を使用している。そのため、ロータリーシャフト４１が歳差運動する際の支点Ｐは図１０に示されるように各フローティングメタル５１の中間に位置するようになる。ここで、本実施形態では、インペラ４０に中空部４１ａを形成することにより、インペラ４０の重心Ｇの位置を一般のインペラの重心Ｇｘの位置よりも更にタービンホイール４２側に移動させているため、図１０に示されるようにロータリーシャフト４１の歳差運動の支点Ｐとインペラ４０の重心Ｇとの距離Ｄが一般の軸受構造におけるこれらの距離よりも更に大きくなる。
【００６８】
以上説明した第３の実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）インペラ４０の重心Ｇを移動させることによって歳差運動の支点Ｐとインペラ４０の重心Ｇとの距離Ｄをより大きくするようにしているため、ロータリーシャフト４１が歳差運動によって振れ回る際の慣性モーメントを大きくすることができ、ホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することができるようになる。
【００６９】
（２）ターボチャージャのインペラ４０を軽量にするほど過給圧を上昇させる際のレスポンスを向上させることができる。上記第３の実施形態では、ロータリーシャフト４１の軸方向におけるタービンホイール４２側の端部の回転中心からロータリーシャフト４１の軸線Ｌに沿って延びる中空部４１ａを形成することにより、インペラ４０の重心Ｇを移動させるようにしている。こうした構成によってインペラ４０の重心Ｇを移動させることにより、ホワール振動に起因する騒音の発生を抑制するとともに、インペラ４０全体を軽量化することができ、過給圧上昇時のレスポンスを向上させることができる。またインペラ４０の回転中心であるロータリーシャフト４１の軸線Ｌに沿って延びる中空部４１ａを形成することにより、インペラ４０の回転バランスを崩すことなくその重心を移動させることができる。
【００７０】
尚、上記第３の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・ロータリーシャフト４１のコンプレッサホイール４３側の端部から軸線Ｌに沿って延びる中空部４１ａを形成する構成を示したが、吸入ポート３１を介してコンプレッサハウジング３０に導入された空気がこの中空部４１ａに入り込むと、吸入空気の流れに乱れが生じることも考えられる。そこで、この中空部４１ａの開口部に栓をすることにより、こうした吸入空気の乱れを抑制することもできる。
【００７１】
・上記第３の実施形態にあっては、インペラ４０に中空部４１ａを形成することによりコンプレッサホイール４３側を軽くする構成を示したが、その他、タービンホイール４２側を重くする構成等、インペラ４０の重心Ｇを移動させる具体的な方法は適宜変更することができる。
【００７２】
尚、上記第１〜３の各実施形態の構成を組み合わせて適用することもできる。例えば、フローティングメタルの内周面にテーパ面を形成し、歳差運動の支点Ｐを移動させる構成と、インペラの一方を軽量化することにより、インペラ４０の重心Ｇを移動させる構成とを併せて採用し、支点Ｐと重心Ｇとの距離Ｄを更に大きくする構成を採用することもできる。
【００７３】
また、上記第１〜３の各実施形態では、インペラ４０の重心Ｇがタービンホイール４２側に偏在している構成を例示したが、この発明は、このようにタービンホイール４２側に重心Ｇが偏在しているインペラ４０を備えたターボチャージャの軸受構造に限定されるものではない。インペラの重心Ｇの位置に応じて、テーパ面を傾斜させる方向やその傾斜角度、熱膨張係数の異なるフローティングメタルの配設態様を変更することにより、ロータリーシャフトの歳差運動の支点Ｐとインペラの重心Ｇとの距離Ｄをより大きくすることができる。また、フローティングメタル又はセンターハウジングの支持孔の内径やロータリーシャフトの形状等によって推定されるフローティングメタルの歳差運動における支点Ｐの位置に応じて、インペラの重心を移動させる方向を適宜変更して採用することにより、ロータリーシャフトの歳差運動の支点Ｐとインペラの重心Ｇとの距離Ｄをより大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかるターボチャージャの概略構成を示す断面図。
【図２】同実施形態にかかるターボチャージャの部分Ｘを拡大して示す断面図。
【図３】（ａ）は同実施形態の軸受構造におけるロータリーシャフトの歳差運動の態様を示す模式図、（ｂ）は一般の軸受構造におけるロータリーシャフトの歳差運動の態様を示す模式図。
【図４】同実施形態の変更例にかかる軸受構造におけるロータリーシャフトの歳差運動の態様を示す模式図。
【図５】同実施形態の変更例にかかる軸受構造におけるロータリーシャフトの歳差運動の態様を示す模式図。
【図６】（ａ）は同実施形態の変更例にかかる軸受構造におけるロータリーシャフトの歳差運動の態様を示す模式図、（ｂ）は一般の軸受構造におけるロータリーシャフトの歳差運動の態様を示す模式図。
【図７】この発明の第２の実施形態にかかるターボチャージャの軸受構造を拡大して示す断面図。
【図８】同実施形態の軸受構造におけるロータリーシャフトの歳差運動の態様を示す模式図。
【図９】この発明の第３の実施形態にかかるターボチャージャのインペラの断面図。
【図１０】同実施形態にかかる軸受構造を拡大して示す断面図。
【図１１】一般のターボチャージャの軸受構造を拡大して示す断面図。
【図１２】（ａ），（ｂ）、（ｃ）は一般のターボチャージャにおけるロータリーシャフトの歳差運動の態様を示す模式図。
【符号の説明】
【００７５】
１０…センターハウジング、１１…供給通路、１１ａ，１１ｂ…吐出通路、１２ａ，１２ｂ…支持部、１３ａ，１３ｂ…支持孔、２０…タービンハウジング、２１…スクロール通路、２２…排出ポート、２３…導入通路、３０…コンプレッサハウジング、３１…吸入ポート、３２…コンプレッサ通路、３３…送出通路、４０…インペラ、４１…ロータリーシャフト、４１ａ…中空部、４２…タービンホイール、４２ａ…ブレード、４３…コンプレッサホイール、４３ａ…ブレード、５０ａ，５０ｂ…流体軸受、５１ａ，５１ｂ…フローティングメタル、５２ａ，５２ｂ…内周面、５３…スナップリング、５４…スラストベアリング、５５…貫通孔、１１３…支持孔、１５１…フローティングメタル、１５２…内周面、２５１ａ，２５１ｂ…フローティングメタル、２５２ａ，２５２ｂ…内周面、３５１ａ，３５１ｂ…フローティングメタル、３５２ａ，３５２ｂ…内周面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンホイールとコンプレッサホイールとをロータリーシャフトによって連結したインペラを回動可能に支持するターボチャージャの軸受構造であって、前記ロータリーシャフトが挿通された支持孔内に吐出される潤滑油によって同支持孔と前記ロータリーシャフトとの間に潤滑油による流体層を形成し、同流体層を介して前記ロータリーシャフトを回動可能に支持するターボチャージャの軸受構造において、
前記流体層に生じる旋回流の影響によって発生する前記インペラの歳差運動の支点と、前記インペラの重心との距離を大きくすることにより前記歳差運動における前記インペラの慣性モーメントを増大させる慣性モーメント増大手段を備える
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。
【請求項２】
請求項１に記載のターボチャージャの軸受構造において、
前記慣性モーメント増大手段として前記支持孔の内周面には前記歳差運動の支点が前記インペラの重心から離間するように前記歳差運動における前記ロータリーシャフトの傾きを案内するためのテーパ面が形成される
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。
【請求項３】
請求項２に記載のターボチャージャの軸受構造において、
前記テーパ面は前記各ホイールのうち前記インペラの重心に近い方のホイールに近づくほど前記支持孔の内径が次第に大きくなる態様にて形成される
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。
【請求項４】
円筒状のフローティングメタルに挿通したロータリーシャフトを同フローティングメタルとともに前記支持孔に内挿するとともに、同支持孔と前記フローティングメタルの外周面との間、及び前記フローティングメタルの内周面と前記ロータリーシャフトとの間に前記潤滑油による流体層をそれぞれ形成し、それら流体層を介して前記ロータリーシャフトを回動可能に支持するターボチャージャの軸受構造であって、前記慣性モーメント増大手段として前記フローティングメタルの内周面には前記歳差運動の支点が前記インペラの重心から離間するように前記歳差運動における前記ロータリーシャフトの傾きを案内するテーパ面が形成される
請求項１に記載のターボチャージャの軸受構造。
【請求項５】
請求項４に記載のターボチャージャの軸受構造において、
前記テーパ面は前記各ホイールのうち前記インペラの重心に近い方のホイールに近づくほど前記フローティングメタルの内径が次第に大きくなる態様にて形成される
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。
【請求項６】
複数のフローティングメタルによって前記ロータリーシャフトを支持するものであって、各フローティングメタルの内周面には、その傾斜角度が等しく設定されるとともに同一の円錐面上に位置するように前記テーパ面がそれぞれ形成される
請求項５に記載のターボチャージャの軸受構造。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれか一項に記載のターボチャージャの軸受構造において、
前記テーパ面は、同テーパ面によって案内される前記ロータリーシャフトの傾斜角度が同ロータリーシャフトの傾き得る最大傾斜角度よりも小さくなるようにその傾斜角度が設定されてなる
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。
【請求項８】
一対のフローティングメタルに挿通した前記ロータリーシャフトを同フローティングメタルとともに前記支持孔に内挿するとともに、同支持孔と各フローティングメタルの外周面との間、及び各フローティングメタルの内周面と前記ロータリーシャフトとの間に潤滑油による流体層をそれぞれ形成し、それら流体層を介して同ロータリーシャフトを回動可能に支持するものであり、前記一対のフローティングメタルのうち、前記インペラの重心に近い方のフローティングメタルが他方のフローティングメタルよりも熱膨張係数の大きな材料によって形成されてなる
請求項１に記載のターボチャージャの軸受構造。
【請求項９】
請求項１に記載のターボチャージャの軸受構造において、
前記慣性モーメント増大手段は、前記歳差運動の支点と前記インペラの重心との距離が大きくなるように前記インペラの重心を移動させるものである
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。
【請求項１０】
請求項９に記載のターボチャージャの軸受構造において、
前記ロータリーシャフトの軸方向における一方の端部の回転中心から同ロータリーシャフトの回転軸に沿って延びる中空部を形成することにより前記インペラの重心を移動させる
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。
【請求項１】
タービンホイールとコンプレッサホイールとをロータリーシャフトによって連結したインペラを回動可能に支持するターボチャージャの軸受構造であって、前記ロータリーシャフトが挿通された支持孔内に吐出される潤滑油によって同支持孔と前記ロータリーシャフトとの間に潤滑油による流体層を形成し、同流体層を介して前記ロータリーシャフトを回動可能に支持するターボチャージャの軸受構造において、
前記流体層に生じる旋回流の影響によって発生する前記インペラの歳差運動の支点と、前記インペラの重心との距離を大きくすることにより前記歳差運動における前記インペラの慣性モーメントを増大させる慣性モーメント増大手段を備える
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。
【請求項２】
請求項１に記載のターボチャージャの軸受構造において、
前記慣性モーメント増大手段として前記支持孔の内周面には前記歳差運動の支点が前記インペラの重心から離間するように前記歳差運動における前記ロータリーシャフトの傾きを案内するためのテーパ面が形成される
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。
【請求項３】
請求項２に記載のターボチャージャの軸受構造において、
前記テーパ面は前記各ホイールのうち前記インペラの重心に近い方のホイールに近づくほど前記支持孔の内径が次第に大きくなる態様にて形成される
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。
【請求項４】
円筒状のフローティングメタルに挿通したロータリーシャフトを同フローティングメタルとともに前記支持孔に内挿するとともに、同支持孔と前記フローティングメタルの外周面との間、及び前記フローティングメタルの内周面と前記ロータリーシャフトとの間に前記潤滑油による流体層をそれぞれ形成し、それら流体層を介して前記ロータリーシャフトを回動可能に支持するターボチャージャの軸受構造であって、前記慣性モーメント増大手段として前記フローティングメタルの内周面には前記歳差運動の支点が前記インペラの重心から離間するように前記歳差運動における前記ロータリーシャフトの傾きを案内するテーパ面が形成される
請求項１に記載のターボチャージャの軸受構造。
【請求項５】
請求項４に記載のターボチャージャの軸受構造において、
前記テーパ面は前記各ホイールのうち前記インペラの重心に近い方のホイールに近づくほど前記フローティングメタルの内径が次第に大きくなる態様にて形成される
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。
【請求項６】
複数のフローティングメタルによって前記ロータリーシャフトを支持するものであって、各フローティングメタルの内周面には、その傾斜角度が等しく設定されるとともに同一の円錐面上に位置するように前記テーパ面がそれぞれ形成される
請求項５に記載のターボチャージャの軸受構造。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれか一項に記載のターボチャージャの軸受構造において、
前記テーパ面は、同テーパ面によって案内される前記ロータリーシャフトの傾斜角度が同ロータリーシャフトの傾き得る最大傾斜角度よりも小さくなるようにその傾斜角度が設定されてなる
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。
【請求項８】
一対のフローティングメタルに挿通した前記ロータリーシャフトを同フローティングメタルとともに前記支持孔に内挿するとともに、同支持孔と各フローティングメタルの外周面との間、及び各フローティングメタルの内周面と前記ロータリーシャフトとの間に潤滑油による流体層をそれぞれ形成し、それら流体層を介して同ロータリーシャフトを回動可能に支持するものであり、前記一対のフローティングメタルのうち、前記インペラの重心に近い方のフローティングメタルが他方のフローティングメタルよりも熱膨張係数の大きな材料によって形成されてなる
請求項１に記載のターボチャージャの軸受構造。
【請求項９】
請求項１に記載のターボチャージャの軸受構造において、
前記慣性モーメント増大手段は、前記歳差運動の支点と前記インペラの重心との距離が大きくなるように前記インペラの重心を移動させるものである
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。
【請求項１０】
請求項９に記載のターボチャージャの軸受構造において、
前記ロータリーシャフトの軸方向における一方の端部の回転中心から同ロータリーシャフトの回転軸に沿って延びる中空部を形成することにより前記インペラの重心を移動させる
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−３０４７４（Ｐ２００９−３０４７４Ａ）
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９３３３７（Ｐ２００７−１９３３３７）
【出願日】平成１９年７月２５日（２００７．７．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２５日（２００７．７．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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