JP2008089116A - 軸受構造 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸を一対の流体軸受によって回転可能に支持する軸受構造において、回転軸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軸受構造を提供する。
【解決手段】ロータリーシャフト４０を支持する一対の流体軸受５０ａ，５０ｂにおいて、ロータリーシャフト４０が挿通される支持部１４ａ，１４ｂには、潤滑油を吐出する吐出通路１１ａ，１１ｂがそれぞれ形成されている。また、ロータリーシャフト４０の回転に伴って発生する流体層の旋回流に対する潤滑油の入射角度が互いに異なるように、これら吐出通路１１ａ，１１ｂのうち、流体軸受５０ｂの吐出通路１１ｂは、ロータリーシャフト４０の直交面に対する投影がロータリーシャフト４０の径方向に対して傾斜するように形成されている。
【選択図】図４

Description

この発明は回転軸を一対の流体軸受により支持する軸受構造に関する。

従来、回転軸を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、ハウジングから所定の圧力で吐出される潤滑油によって形成される流体層により回転軸を支持する流体軸受を用いるものがある。

例えば、高速回転するターボチャージャの軸受構造にあっては、図８に示されるように、ハウジング１と、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２との間に一対の円筒状のフローティングメタル３を介在させている。そして、ハウジング１に設けられた供給通路４を通じて潤滑油を供給することにより、ハウジング１と各フローティングメタル３との間、各フローティングメタル３とロータリーシャフト２との間に潤滑油による流体層をそれぞれ形成し、これら流体層によりロータリーシャフト２を支持するようにしている。

こうした軸受構造によれば、ロータリーシャフト２の回転に伴って各フローティングメタル３がハウジング１内で回転するようになる。その結果、ロータリーシャフト２の回転抵抗を大幅に低減することができるとともに、各フローティングメタル３の内周面と外周面の両面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。
特開昭５６‐１３８４２３号公報

ところが、こうした軸受構造にあっては、ロータリーシャフト２の回転速度が上昇するのに伴って流体層には、図９に破線矢印で示されるようにハウジング１内を旋回する旋回流が発生するようになる。尚、図９においてロータリーシャフト２は時計回りに回転するものとする。そして、図９に矢印で示されるように、この旋回流の影響によってロータリーシャフト２の軸線Ｌがハウジング１内で旋回運動することが知られている。このロータリーシャフト２の旋回運動は、ホワール振動と呼ばれ、騒音が発生する要因の一つになっている。

また、こうしたホワール振動に起因する騒音の発生は、上述したようにフローティングメタルを用いて、その内周面と外周面との両面に潤滑油による流体層を形成するようにした流体軸受を用いた軸受構造のみならず、流体層を介して回転軸を支持する流体軸受を用いた軸受構造にあっては、概ね共通するものである。

この発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転軸を一対の流体軸受によって回転可能に支持する軸受構造において、回転軸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軸受構造を提供することにある。

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、回転軸が挿通される支持部と前記回転軸との間に前記支持部に形成された供給通路から潤滑油を供給して同潤滑油の流体層を形成する流体軸受を前記回転軸の軸方向に離間してそれぞれ配設した軸受構造において、前記離間して配設された流体軸受の各供給通路は、前記回転軸の回転に伴って発生する前記流体層の旋回流に対する潤滑油の入射角度が互いに異なるように、その少なくとも一方の前記回転軸の直交面に対する投影が同回転軸の径方向に対して傾斜するように形成されてなることをその要旨とする。

供給通路から支持部と回転軸との間に供給された潤滑油は、回転軸の回転に伴って支持部の内周面に沿って旋回するようになる。その結果、流体層には旋回流が発生し、上述したようにこの旋回流の影響によって回転軸にはホワール振動が発生するようになる。

このホワール振動の振動モードについて、図１０及び図１１を参照して説明する。尚、この図１０及び図１１は、回転軸が一対の流体軸受によって支持された状態を模式的に示している。

ホワール振動が発生すると、図１０及び図１１に矢印で示されるように一対の流体軸受２ａ，２ｂ内で回転軸１の軸線Ｌが旋回運動するようになる。本願発明者は、このホワール振動の振動モードとして、図１０に示されるように流体軸受５ａと流体軸受５ｂとにおける回転軸２の軸線Ｌの旋回位相がそろっている円筒モードと、図１１に示されるように同旋回位相がずれている円錐モードとが存在し、ホワール振動の振動モードが円筒モードである場合には、円錐モードである場合よりも、その振動に起因する騒音が認識されやすいことを実験により確認した。

これらの知見に基づき、請求項１に記載の発明では、流体層の旋回流に対する潤滑油の入射角度が互いに異なるように、回転軸の軸方向に離間して配置された一対の流体軸受における少なくとも一方を、その回転軸の直交面に対する投影が同回転軸の径方向に対して傾斜するように形成した。

流体層の旋回流に対する潤滑油の入射角度が９０度よりも小さい場合には、入射角度が小さいほど潤滑油は旋回流に沿って吐出されるため、旋回流は加速されるようになる。一方、流体層の旋回流に対する潤滑油の入射角度が９０度よりも大きい場合には、入射角度が大きいほど潤滑油は旋回流に対向して吐出されるため、旋回流は減速されるようになる。即ち、旋回流の旋回方向に対する潤滑油の入射角度を変化させることにより、各流体軸受の旋回流の速度を変化させることができる。この点、上記請求項１に記載の発明によれば、一対の流体軸受において、旋回流に対する潤滑油の入射角度が互いに異なるようにしているため、各流体軸受における旋回流の速度が異なるようになり、旋回流の影響によって旋回運動する回転軸の軸線の旋回速度も異なるようになる。その結果、各流体軸受における軸線の旋回位相がずれやすくなり、ホワール振動の発生に伴う振動モードが円錐モードになりやすくなる。従って、騒音の発生しやすい円筒モードの発生が抑制されるようになり、回転軸のホワール振動に起因する騒音の発生を効果的に抑制することができるようになる。

請求項２に記載の発明は、回転軸が挿通される支持部と、前記回転軸に回転可能に外嵌されたフローティングメタルと、同フローティングメタルの両端から前記回転軸の軸方向において所定の間隔だけ離間して配設され、前記フローティングメタルの軸方向の移動を規制する一対の規制部材とを有し、該フローティングメタルの外周面と前記支持部との間、並びに前記フローティングメタルの内周面と前記回転軸との間に潤滑油による流体層が形成される流体軸受を前記回転軸の軸方向に離間してそれぞれ配設した軸受構造において、一方の流体軸受における各規制部材の間隔が、他方の流体軸受における各規制部材の間隔よりも狭く設定されることをその要旨とする。

回転軸の回転に伴ってフローティングメタルが回転すると、フローティングメタルと規制部材との間に介在する潤滑油の粘性力がフローティングメタルに作用する。この粘性力は、フローティングメタルと規制部材との間隔が狭いときほど大きくなるため、フローティングメタルの回転が抑制されやすくなる。この点、請求項２に記載の発明によるように、一方の流体軸受における各規制部材の間隔を他方の流体軸受における各規制部材の間隔よりも小さく設定すれば、一方の流体軸受におけるフローティングメタルの回転速度を他方の流体軸受におけるフローティングメタルの回転速度よりも小さくすることができるようになる。従って、フローティングメタルの回転に伴って発生する流体層の旋回流の速度を各流体軸受について異ならせ、各流体軸受における軸線の旋回位相をずらすことができる。その結果、騒音の発生しやすい円筒モードの発生が抑制されるようになり、回転軸のホワール振動に起因する騒音の発生を効果的に抑制することができるようになる。

請求項３に記載の発明は、ハウジングに挿通される回転軸を潤滑油により形成される流体層により支持する一対の流体軸受と、前記回転軸が嵌挿され同回転軸と一体回転可能に固定されるとともに前記ハウジングに支持されて前記回転軸の軸方向の移動を規制するスラスト軸受とを有する軸受構造において、前記スラスト軸受は、前記ハウジングに支持されるジャーナルの中心軸が前記回転軸の嵌挿される嵌入穴の中心軸から偏心されてなることをその要旨とする。

請求項３に記載の発明では、一方の流体軸受に近接して支持されたスラスト軸受におけるジャーナルの中心軸と、回転軸が嵌挿される嵌入穴の中心軸とを偏心させるようにしている。こうした構成によれば、回転軸と一体回転するスラスト軸受の回転に伴って、嵌入穴に嵌挿された回転軸の軸線は、ジャーナルの中心軸を中心にして強制的に旋回運動させられるようになる。その結果、一対の流体軸受における回転軸の軸線の旋回位相がそろいにくくなるため、騒音の発生しやすい円筒モードの発生が抑制されるようになり、回転軸のホワール振動に起因する騒音の発生を効果的に抑制することができるようになる。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の軸受構造において、前記支持部の径方向に対して傾斜して形成される前記供給通路は、同供給通路の吐出口近傍における前記旋回流の上流側に向かって潤滑油を吐出するように傾斜してなることをその要旨とする。

旋回流の上流側に向かって潤滑油を吐出するように供給通路を形成した場合、換言すれば旋回流と対向する方向に潤滑油を吐出するように供給通路を形成した場合には、上述したように旋回流は減速されるようになる。

請求項４に記載の発明によるように、供給通路を吐出口近傍における旋回流の上流側に向かって潤滑油を吐出するように傾斜させる構成によれば、旋回流を減速させることができるようになる。そのため、ホワール振動の振動エネルギを低減させ、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。

尚、請求項５に記載の発明によるように、請求項１及び請求項３及び請求項４のいずれか一項に記載の発明における流体軸受は、回転軸に回転可能に外嵌されたフローティングメタルを含み、該フローティングメタルの外周面と支持部との間、並びにフローティングメタルの内周面と回転軸との間に潤滑油による流体層を形成して前記回転軸を回転可能に支持するといった態様をもってこれを具体化することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の軸受構造を車両用ターボチャージャの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を回転可能に支持する軸受構造に適用することをその要旨とする。

車両用のターボチャージャの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は、非常に高速で回転するため、その焼付きの発生を抑制すべく流体軸受が用いられることが多い。また、機関運転状態に応じてその回転速度が大きく変化するためロータリーシャフトの振動周波数も広い範囲にわたって変化する。そのため、特定の回転速度領域における振動の発生を抑制する方法では、効果的に騒音の発生を抑制することが困難になる。そこで、請求項６に記載の発明によるように、こうした車両用ターボチャージャのロータリーシャフトを支持する軸受構造として、上記請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の軸受構造を適用することにより、同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効果的に抑制することができる。

（第１の実施形態）
以下、図１〜図３を参照して、この発明を車両用ターボチャージャのロータリーシャフトを支持する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、本実施形態における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構成されている。センターハウジング１０には、一対の流体軸受５０ａ，５０ｂによってロータリーシャフト４０が回転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流体軸受５０ａ，５０ｂに供給される。これら流体軸受５０ａ，５０ｂには供給された潤滑油によりロータリーシャフト４０との間に流体層が形成され、この流体層によりロータリーシャフト４０が回転可能に支持される。

ロータリーシャフト４０の一端（図１の左側端部）には、タービンホイール６０が固定されている。タービンホイール６０には、ロータリーシャフト４０の軸線Ｌを中心にして放射状に延びる複数のブレード６１が設けられている。一方、ロータリーシャフト４０の他端（図１の右側端部）には、コンプレッサホイール７０が固定されている。コンプレッサホイール７０には、ロータリーシャフト４０の軸線Ｌを中心にして放射状に延びる複数のブレード７１が設けられている。

センターハウジング１０の一端（図１の左側端部）には、タービンハウジング２０が取り付けられている。このタービンハウジング２０には、タービンホイール６０の外周を囲むように延びるスクロール通路２１と、タービンホイール６０の軸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。

また、タービンハウジング２０内には、タービンホイール６０の外周を囲むように、タービンホイール６０の周方向に沿って延びる導入通路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６０に向けて吹き付けられる。これにより、タービンホイール６０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。

一方、センターハウジング１０の他端（図１の右側端部）には、コンプレッサハウジング３０が取り付けられている。このコンプレッサハウジング３０には、コンプレッサホイール７０の軸方向に延びる吸入ポート３１と、同コンプレッサホイール７０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。そして、ロータリーシャフト４０の回転に伴って、コンプレッサホイール７０が軸線Ｌを中心に回転すると、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。

上述のように構成されたターボチャージャは、内燃機関から排出された排気がタービンホイール６０に吹き付けられることによって、タービンホイール６０が回転し、ロータリーシャフト４０を介して連結されたコンプレッサホイール７０が回転することにより、吸入空気を強制的に内燃機関の燃焼室内に送り込む。

こうしたターボチャージャにおいて、タービンホイール６０とコンプレッサホイール７０とを連結しているロータリーシャフト４０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、高速回転するロータリーシャフト４０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によって支持するようにしている。

次に図２及び図３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んだ部分Ｘを拡大して示している。また、図３（ａ）は、図２におけるａ‐ａ線断面図であり、図３（ｂ）は、図２におけるｂ‐ｂ線断面図である。

図２に示されるようにロータリーシャフト４０は、センターハウジング１０の支持部１４ａ，１４ｂに挿通されるとともに、挿通された部分の外周に円筒状のフローティングメタル５１が遊嵌されている。また、流体軸受５０ａのフローティングメタル５１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５１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。尚、スラストベアリング５４は、図２に示されるように一対の円盤状のランナ５４ａを有したスプール形状をなしており、その中心に形成された嵌入穴５４ｂにロータリーシャフト４０の小径部４０ａが嵌挿されて同ロータリーシャフト４０とスラストベアリング５４とが一体に回転するように固定されている。そして、一対のランナ５４ａの間に形成されたジャーナル部５４ｃには、センターハウジング１０に固定された支持プレート５５が隙間を有して係合しており、スラストベアリング５４は、センターハウジング１０に対するロータリーシャフト４０の回転を許容しつつその軸方向への移動を規制している。

また、フローティングメタル５１には、その外周側と内周側とを連通する貫通孔５２が径方向に延びて複数（本実施形態では６つ）形成されており、この貫通孔５２を通じてセンターハウジング１０の供給通路１１から吐出された潤滑油をその内周側に導くことができるようになっている。

センターハウジング１０に形成された供給通路１１は、各支持部１４ａ，１４ｂ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。尚、支持部１４ａ，１４ｂにおける吐出通路１１ａ，１１ｂの吐出口近傍には、吐出通路１１ａ，１１ｂから吐出される潤滑油の油溜まりとしての油溝１２が支持部１４ａ，１４ｂの周方向に沿ってそれぞれ形成されている。

吐出通路１１ａは、図３（ａ）に示されるようにロータリーシャフト４０の軸線Ｌと直交する断面において、ロータリーシャフト４０の径方向に沿って延び、破線矢印で示されるように支持部１４ａの中心に向かって潤滑油を吐出するように形成されている。一方、吐出通路１１ｂは、図３（ｂ）に示されるようにロータリーシャフト４０の軸線Ｌと直交する断面において、ロータリーシャフト４０の径方向に対して傾斜して延びている。

潤滑油は、吐出通路１１ａ，１１ｂを通じて支持部１４ａ，１４ｂに吐出され、ロータリーシャフト４０とフローティングメタル５１との間、フローティングメタル５１と各支持部１４ａ，１４ｂとの間に潤滑油による流体層がそれぞれ形成される。

尚、このターボチャージャにおいて、タービンホイール６０に排気が吹き付けられたときにロータリーシャフト４０が回転する方向は、図３（ａ），（ｂ）における時計回り方向と一致し、ロータリーシャフト４０の回転に伴って、潤滑油による流体層には矢印で示されるように時計回りに旋回する旋回流が発生するようになる。

上述したように傾斜して形成された吐出通路１１ｂは、図３（ｂ）に示されるようにその吐出口近傍における潤滑油の旋回流の上流側に向かって潤滑油を吐出する。即ち、流体軸受５０ｂにあっては、旋回流と対向する方向に潤滑油が吐出されるため、旋回流は減速されるようになる。

上述のように構成された本実施形態にかかるターボチャージャの軸受構造の作用について、図４を参照して説明する。尚、説明の便宜上図４では、支持部１４ａ，１４ｂとフローティングメタル５１とのクリアランスや、ロータリーシャフト４０の傾き等を誇張して表現している。

ロータリーシャフト４０が回転し、その回転に伴って潤滑油による流体層に旋回流が発生すると、図４（ａ），（ｃ）に矢印で示されるように各流体軸受５０ａ，５０ｂにおけるロータリーシャフト４０の軸線Ｌは旋回運動し、ホワール振動が発生する。

ホワール振動によってロータリーシャフト４０が流体軸受５０ａ，５０ｂ内で旋回する際の旋回速度は、流体層の旋回流の速度に応じて変化する。この点、上述したように流体軸受５０ｂの吐出通路１１ｂからは、流体層の旋回流に対抗するように潤滑油が吐出されるため、旋回流の速度が減速される。その結果、図４（ａ）に矢印で示されるように流体軸受５０ａにおいて軸線Ｌが旋回する速度と、図４（ｃ）に矢印で示されるように流体軸受５０ｂにおいて軸線Ｌが旋回する速度とが異なるようになる。即ち、流体軸受５０ａにおける軸線Ｌの旋回位相と流体軸受５０ｂにおける軸線Ｌの旋回位相がずれやすくなり、図４（ｂ）に示されるようにロータリーシャフト４０のホワール振動における振動モードは円錐モードになりやすくなる。

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）ロータリーシャフト４０の軸線Ｌと直交する面において、流体軸受５０ｂの吐出通路１１ｂをロータリーシャフト４０の径方向に対して傾斜するように形成している。そのため、各流体軸受５０ａ，５０ｂにおける旋回流の速度が異なるようになり、旋回流の影響によって旋回運動するロータリーシャフト４０の軸線Ｌの旋回速度も流体軸受５０ａと流体軸受５０ｂとについて異なるようになる。従って、各流体軸受５０ａ，５０ｂにおける軸線Ｌの旋回位相がずれやすくなり、ホワール振動の発生に伴う振動モードが円錐モードになりやすくなる。その結果、騒音の発生しやすい円筒モードの発生が抑制されるようになり、ロータリーシャフト４０のホワール振動に起因する騒音の発生を効果的に抑制することができるようになる。

（２）流体軸受５０ｂにおける吐出通路１１ｂを吐出口近傍における旋回流の上流側に向かって潤滑油を吐出するように傾斜させたため、旋回流を減速させることができる。そのため、ホワール振動の振動エネルギを低減させ、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。

（３）一般に車両用ターボチャージャは、機関運転状態に応じてその回転速度が大きく変化するためロータリーシャフト４０の振動周波数が広い範囲にわたって変化する。そのため、特定の回転速度領域における振動の発生を抑制する方法では、効果的に騒音の発生を抑制することが困難になる。これに対して、本実施形態にかかる車両用ターボチャージャでは、ホワール振動を円錐モードに導くことにより、騒音の発生しやすい円筒モードの発生を抑制し、ロータリーシャフト４０のホワール振動に起因する騒音の発生を効果的に抑制することができる。

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。
・例えば、図５（ｂ）に示されるように、流体軸受５０ａ，５０ｂにおいて、フローティングメタル５１を介在させずに流体層によりロータリーシャフト４０を支持する軸受構造にこの発明を適用することもできる。こうした場合にあっても、図５（ｃ）に示されるように、流体層の旋回流に対抗する方向に潤滑油が吐出されるように吐出通路１１ｂを傾斜させて設けることにより、流体軸受５０ｂにおけるロータリーシャフト４０の軸線Ｌの旋回速度を減速させることができるようになる。その結果、各流体軸受５０ａ，５０ｂにおける旋回位相を異ならせることができるようになり、上記（１）〜（３）に準ずる効果を得ることができるようになる。

・一対の流体軸受５０ａ，５０ｂのうち、コンプレッサホイール７０側に位置する流体軸受５０ｂの吐出通路１１ｂのみを傾斜させて設ける構成を示したが、タービンホイール６０側に位置する流体軸受５０ａの吐出通路１１ａのみを傾斜させて設ける構成を採用することもできる。また、双方の吐出通路１１ａ，１１ｂを傾斜させて設け、それらの傾斜角度を異ならせる構成を採用することもできる。要するに、一対の流体軸受５０ａ，５０ｂにおける流体層の旋回流に対する潤滑油の吐出方向が異なるように、その少なくとも一方の吐出通路のロータリーシャフト４０の直交面に対する投影が同ロータリーシャフト４０の径方向に対して傾斜するように形成されていればよい。

・また、吐出口近傍における旋回流の上流側に向かって潤滑油が吐出されるように吐出通路１１ｂを傾斜させる構成を示したが、上述のように各流体軸受５０ａ，５０ｂにおける旋回流に対する潤滑油の吐出方向が異なるように吐出通路が傾斜する構成であれば、旋回流の下流側に向かって傾斜する構成であってもよい。また、旋回流の下流側に向かって潤滑油を吐出する場合には、旋回流が加速されるようになる。そのため、双方の吐出通路１１ａ，１１ｂを傾斜させる場合には、吐出通路１１ａ，１１ｂのうち一方を上流側に向かって傾斜させ、他方を下流側に向かって傾斜させる構成を採用すると各流体軸受５０ａ，５０ｂにおける旋回流の速度がより大きく異なるようになり、円筒モードの発生をより好適に抑制することができる。また、ロータリーシャフト４０の振動エネルギを小さくする上では、双方の吐出通路１１ａ，１１ｂを上流側に向かって傾斜させ、それらの傾斜角度を異ならせることが望ましい。

・上記実施形態にかかる軸受構造では、吐出通路１１ａ，１１ｂが、図２に示されるようにロータリーシャフト４０と平行な面において鉛直方向に沿って延びており、そのうち吐出通路１１ｂが図３（ｂ）に示されるようにロータリーシャフト４０の径方向に対して傾斜している構成を示した。これに対して、吐出通路１１ａ，１１ｂは、ロータリーシャフト４０の回転に伴って発生する流体層の旋回流に対する潤滑油の入射角度が互いに異なるように、ロータリーシャフト４０の直交面に対する投影が同ロータリーシャフト４０の径方向に対して傾斜するように形成されていれば、他の方向に傾斜していてもよい。即ち、吐出通路１１ａ，１１ｂがロータリーシャフト４０と平行な面に対して傾斜していている場合であっても、ロータリーシャフト４０の直交面においてロータリーシャフト４０の径方向に対して互いに異なる傾きを有して傾斜していればよい。
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、図６を参照して詳細に説明する。第１の実施形態では、流体軸受５０ａ，５０ｂにおける流体層の旋回流に対する潤滑油の入射角度が異なるように吐出通路１１ａ，１１ｂを傾斜させる構成としたが、こうした構成に替えて、或いは同構成と併せて図６に示される構成を適用することができる。以下共通する点については同一の符号を付すのみとしてその説明を省略し、相違点を中心に説明する。

図６に示されるように、本実施形態におけるターボチャージャの軸受構造にあっては、各流体軸受５０ａ，５０ｂのうち、コンプレッサホイール７０側に位置する流体軸受５０ｂにおけるスナップリング５３とスラストベアリング５４との間隔Ｄｂが、タービンホイール６０側に位置する流体軸受５０ａにおける一対のスナップリング５３の間隔Ｄａよりも狭く設定されている。

そのため、流体軸受５０ｂにおけるフローティングメタル５１とスナップリング５３との間隔ｄｂ、又はフローティングメタル５１とスラストベアリング５４との間隔は、流体軸受５０ａにおけるフローティングメタル５１とスナップリング５３との間隔ｄａよりも常に狭くなる。

このように構成されたターボチャージャにおいて、ロータリーシャフト４０の回転に伴ってフローティングメタル５１が回転すると、フローティングメタル５１とスナップリング５３との間、又はフローティングメタル５１とスラストベアリング５４との間に介在する潤滑油の粘性力がフローティングメタル５１に作用する。この粘性力は、フローティングメタル５１とスナップリング５３との間隔、又はフローティングメタル５１とスラストベアリング５４との間隔が狭いときほど大きくなる。そのため、上記のように構成された流体軸受５０ｂにあっては、流体軸受５０ａよりもフローティングメタル５１の回転が抑制されるようになる。

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。
（４）各流体軸受５０ａ，５０ｂのフローティングメタル５１について、コンプレッサホイール７０側に位置する流体軸受５０ｂのフローティングメタル５１における回転速度がタービンホイール６０側に位置する流体軸受５０ａのフローティングメタル５１における回転速度よりも小さくなる。従って、フローティングメタルの５１回転に伴って発生する流体層の旋回流の速度を各流体軸受５０ａ，５０ｂについて異ならせ、各流体軸受における軸線の旋回位相をずらすことができ、騒音の発生しやすい円筒モードの発生が抑制されるようになり、ロータリーシャフト４０のホワール振動に起因する騒音の発生を効果的に抑制することができるようになる。

尚、上記第２の実施形態は、これを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の実施形態にかかる軸受構造では、コンプレッサホイール７０側に位置する流体軸受５０ｂにおけるスナップリング５３とスラストベアリング５４との間隔Ｄｂをタービンホイール６０側に位置する流体軸受５０ａにおけるスナップリング５３の間隔Ｄａよりも狭くする構成とした。これに対してタービンホイール６０側に位置する流体軸受５０ａにおける間隔Ｄａをコンプレッサホイール側に位置する流体軸受５０ｂにおける間隔Ｄｂよりも狭くする構成を採用してもよい。即ち、各流体軸受５０ａ，５０ｂにおいてフローティングメタル５１の軸方向の移動を規制している規制部材の間隔が、互いの流体軸受について異なるよう構成されていればよい。
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、図７を参照して詳細に説明する。上記第１の実施形態、第２の実施形態として例示した構成に替えて、或いはこれらの構成と併せて図７に示される構成を適用することもできる。以下共通する点については同一の符号を付すのみとしてその説明を省略し、相違点を中心に説明する。

図７（ａ）は、このターボチャージャにおけるスラストベアリング１５４の近傍を拡大して示している。また、図７（ｂ）は、この図７（ａ）におけるｂ−ｂ線断面図である。図７（ａ）に示されるように、本実施形態にあっては、スラストベアリング１５４の嵌入穴１５４ｂに嵌挿されたロータリーシャフト４０の軸線Ｌが、ジャーナル部１５４ｃの中心軸Ｃからずれるように、嵌入穴１５４ｂがスラストベアリング１５４の中心から偏心されて形成されている。

こうした構成によれば、ロータリーシャフト４０と一体回転するスラストベアリング１５４が図７（ｂ）に破線矢印で示されるように回転するのに伴って、嵌入穴１５４ｂに嵌挿されたロータリーシャフト４０の軸線Ｌは、矢印で示されるようにジャーナル部１５４ｃの中心軸Ｃを中心にして強制的に旋回運動させられる。

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。
（５）ロータリーシャフト４０の軸線Ｌがジャーナル部１５４ｃの中心軸Ｃを中心にして強制的に旋回運動させられるようになるため、各流体軸受５０ａ，５０ｂの位置におけるロータリーシャフト４０の軸線Ｌの旋回位相がそろいにくくなる。その結果、騒音の発生しやすい円筒モードの発生が抑制されるようになり、ロータリーシャフト４０のホワール振動に起因する騒音の発生を効果的に抑制することができるようになる。

尚、上記第１〜第３の実施形態は、これを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〜第３の実施形態では、ターボチャージャのロータリーシャフト４０を支持する軸受構造にこの発明を適用した例を示したが、この発明は、ターボチャージャの軸受構造に限らず、一対の流体軸受によって回転軸を支持する軸受構造であれば、その他の軸受構造にあっても適用することができる。

この発明にかかる軸受構造を適用したターボチャージャの断面図。 図１における部分Ｘを拡大して示す拡大断面図。 （ａ）は、図２におけるａ−ａ線断面図。（ｂ）は、図２におけるｂ−ｂ線断面図。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、この発明の第１の実施形態にかかる軸受構造の流体軸受とロータリーシャフトとを示した断面図。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、同実施形態の変更例としての軸受構造を示した断面図。 この発明の第２の実施形態にかかる軸受構造を示した断面図。 （ａ），（ｂ）は、この発明の第３の実施形態にかかる軸受構造におけるスラスト軸受の構造を示した断面図。 一般のターボチャージャの軸受構造を示す断面図。 図８におけるａ‐ａ線断面図。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、一対の流体軸受によって支持されたロータリーシャフトが円筒モードで振動する状態を模式的に示す模式図。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、一対の流体軸受によって支持されたロータリーシャフトが円錐モードで振動する状態を模式的に示す模式図。

符号の説明

１０…センターハウジング、１１…供給通路、１１ａ，１１ｂ…吐出通路、１２…油溝、１４ａ，１４ｂ…支持部、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…ロータリーシャフト、４０ａ…小径部、５０ａ，５０ｂ…流体軸受、５１…フローティングメタル、５２…貫通孔、５３…スナップリング、５４…スラストベアリング、５４ａ…ライナ、５４ｂ…嵌入穴、５４ｃ…ジャーナル部、５５…支持プレート、６０…タービンホイール、６１…ブレード、７０…コンプレッサホイール、７１…ブレード、１５４…スラストベアリング、１５４ａ…ライナ、１５４ｂ…嵌入穴、１５４ｃ…ジャーナル部。

Claims (6)

1. 回転軸が挿通される支持部と前記回転軸との間に前記支持部に形成された供給通路から潤滑油を供給して同潤滑油の流体層を形成する流体軸受を前記回転軸の軸方向に離間してそれぞれ配設した軸受構造において、
   前記離間して配設された流体軸受の各供給通路は、前記回転軸の回転に伴って発生する前記流体層の旋回流に対する潤滑油の入射角度が互いに異なるように、その少なくとも一方の前記回転軸の直交面に対する投影が同回転軸の径方向に対して傾斜するように形成されてなる
   ことを特徴とする軸受構造。
2. 回転軸が挿通される支持部と、前記回転軸に回転可能に外嵌されたフローティングメタルと、同フローティングメタルの両端から前記回転軸の軸方向において所定の間隔だけ離間して配設され、前記フローティングメタルの軸方向の移動を規制する一対の規制部材とを有し、該フローティングメタルの外周面と前記支持部との間、並びに前記フローティングメタルの内周面と前記回転軸との間に潤滑油による流体層が形成される流体軸受を前記回転軸の軸方向に離間してそれぞれ配設した軸受構造において、
   一方の流体軸受における各規制部材の間隔が、他方の流体軸受における各規制部材の間隔よりも狭く設定される
   ことを特徴とする軸受構造。
3. ハウジングに挿通される回転軸を潤滑油により形成される流体層により支持する一対の流体軸受と、前記回転軸が嵌挿され同回転軸と一体回転可能に固定されるとともに前記ハウジングに支持されて前記回転軸の軸方向の移動を規制するスラスト軸受とを有する軸受構造において、
   前記スラスト軸受は、前記ハウジングに支持されるジャーナルの中心軸が前記回転軸の嵌挿される嵌入穴の中心軸から偏心されてなる
   ことを特徴とする軸受構造。
4. 請求項１に記載の軸受構造において、
   前記支持部の径方向に対して傾斜して形成される前記供給通路は、同供給通路の吐出口近傍における前記旋回流の上流側に向かって潤滑油を吐出するように傾斜してなる
   ことを特徴とする軸受構造。
5. 前記流体軸受は、前記回転軸に回転可能に外嵌されたフローティングメタルを含み、該フローティングメタルの外周面と前記支持部との間、並びに前記フローティングメタルの内周面と前記回転軸との間に潤滑油による流体層を形成して前記回転軸を支持する
   ことを特徴とする請求項１及び請求項３及び請求項４のいずれか一項に記載の軸受構造。
6. 車両用ターボチャージャの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を回転可能に支持する
   請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の軸受構造。

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