(57)【要約】【課題】  振動騒音の低減と耐摩耗性の向上とをバランス良く備えた浮動ブッシュ軸受構造およびこれを供えたターボチャージャを提供することを目的とする。【解決手段】  回転軸を一対の軸受で支持する軸受装置であって、前記回転軸と前記軸受装置のハウジングとの間に介在し、略円筒形状の内周側および外周側に形成される油膜を介して該回転軸を支持する浮動ブッシュ軸受と、所定の運転状態で、前記浮動ブッシュ軸受の前記回転軸の支持方式を、前記回転軸の回転に伴って前記浮動ブッシュ軸受が回転するフルフローティング方式と、該浮動ブッシュ軸受が回転しないセミフローティング方式とのどちらかに切り換えて設定する回転設定部とを備えた軸受装置とする。【選択図】  図５
2006153122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を一対の軸受で支持する軸受装置であって、
前記回転軸と前記軸受装置のハウジングとの間に介在し、略円筒形状の内周側および外周側に形成される油膜を介して該回転軸を支持する浮動ブッシュ軸受と、
所定の運転状態で、前記浮動ブッシュ軸受の前記回転軸の支持方式を、前記回転軸の回転に伴って前記浮動ブッシュ軸受が回転するフルフローティング方式と、該浮動ブッシュ軸受が回転しないセミフローティング方式とのどちらかに切り換えて設定する回転設定部と
を備えた軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載の軸受装置であって、
前記回転設定部は、前記浮動ブッシュ軸受の回転を抑止する抑止部を備え、該回転を抑止することで前記フルフローティング方式に設定された該浮動ブッシュ軸受を、前記セミフローティング方式に切り換える軸受装置。
【請求項３】
請求項２に記載の軸受装置であって、
前記抑止部は、前記ハウジング側から前記回転軸の径方向に突出するピンであり、
前記回転設定部は、前記ピンを当該ピンの軸方向に駆動する軸受装置。
【請求項４】
請求項３に記載の軸受装置であって、
前記回転設定部は、前記ピンを電気的または油圧的に駆動する軸受装置。
【請求項５】
請求項３に記載の軸受装置であって、
前記回転設定部は、前記ピンを所定温度で伸縮する形状記憶合金を用いて駆動する軸受装置。
【請求項６】
請求項２に記載の軸受装置であって、
前記浮動ブッシュ軸受は、少なくとも略円筒形状の一端面に磁性特性を有し、
前記抑止部は、一対の前記浮動ブッシュ軸受の間に介在し、略円筒形状の両端面近傍に電磁石を備え、前記ハウジング側に固定されたスペーサであり、
前記回転設定部は、所定の運転状態で、前記電磁石を励磁し、前記浮動ブッシュ軸受を吸着することで前記セミフローティング方式を設定する軸受装置。
【請求項７】
請求項６に記載の軸受装置であって、
前記スペーサは、前記吸着する浮動ブッシュ軸受の内周側に入り込み、該スペーサと該浮動ブッシュ軸受とを略同一中心に保つテーパ部を、両端部分に備える軸受装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の軸受装置であって、
前記所定の運転状態は、振動騒音を低減する運転状態および／または摩耗を低減する運転状態である軸受装置。
【請求項９】
請求項８に記載の軸受装置であって、
前記回転設定部は、前記運転状態として、前記回転軸の回転数および／または作動温度を用いて、前記浮動ブッシュ軸受の支持方式を切り換える軸受装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の軸受装置を備えたターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボチャージャ等の高速回転機械の浮動ブッシュ軸受に関し、詳しくは、その支持方式であるフルフローティング方式とセミフローティング方式とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ターボチャージャ等の高速回転機械では、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回転軸の支持軸受に、ジャーナル軸受である浮動ブッシュ軸受が用いられている。浮動ブッシュ軸受は、その支持構造により、フルフローティング方式とセミフローティング方式との２種類がある。各仕様に応じて、どちらかの浮動ブッシュ軸受がターボチャージャ用として使用されている（下記、特許文献参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７０５７０号公報
【特許文献２】特開２００２−２１３４５０号公報
【０００４】
この浮動ブッシュ軸受は、円筒形状の浮動ブッシュの内円筒と回転軸との間に油膜を形成し、浮動ブッシュ軸受の外円筒とターボチャージャの軸受ハウジングとの間にも油膜を形成し、油膜により回転軸を支持する。この浮動ブッシュ軸受を回転軸の回転方向に拘束していない状態をフルフローティング方式と呼び、回転方向に拘束した状態をセミフローティング方式と呼ぶ。
【０００５】
この２種類のうち、フルフローティング方式の浮動ブッシュ軸受を使用した場合、浮動ブッシュ軸受が回転軸の回転に伴って連れ回るため、浮動ブッシュ軸受と回転軸との相対速度が比較的小さくなり、耐摩耗性を向上することができる。その反面、浮動ブッシュ軸受の連れ回りにより自励振動を生じ易く、振動騒音（一般に、「ホワール音」と呼ばれる）が問題となる。
【０００６】
他方、セミフローティング方式の浮動ブッシュ軸受を使用した場合、浮動ブッシュ軸受は固定ピンなどによって連れ回りしない構造となっているため、上述の自励振動による振動騒音は発生し難く、騒音を低減することができる。その反面、浮動ブッシュ軸受とタービンシャフトとの相対速度が大きくなり、耐摩耗性の面で問題がある。
【０００７】
すなわち、いずれの支持方式もそれぞれに短所を有しており、どちらかを選択して振動騒音の低減と、耐摩耗性の向上とをバランス良く実現することは困難であった。特に、ターボチャージャのように、使用される回転数の範囲が広い場合には、こうした問題への対応が一層難しいものとなっていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、こうした問題を踏まえて、振動騒音の低減と耐摩耗性の向上とをバランス良く備えた浮動ブッシュ軸受構造およびこれを供えたターボチャージャを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の軸受装置は、上記課題を鑑み、以下の手法を採った。すなわち、回転軸を一対の軸受で支持する軸受装置であって、前記回転軸と前記軸受装置のハウジングとの間に介在し、略円筒形状の内周側および外周側に形成される油膜を介して該回転軸を支持する浮動ブッシュ軸受と、所定の運転状態で、前記浮動ブッシュ軸受の前記回転軸の支持方式を、前記回転軸の回転に伴って前記浮動ブッシュ軸受が回転するフルフローティング方式と、該浮動ブッシュ軸受が回転しないセミフローティング方式とのどちらかに切り換えて設定する回転設定部とを備えたことを要旨としている。
【００１０】
本発明の軸受装置によれば、所定の運転状態で、浮動ブッシュ軸受の支持方式を切り換える。例えば、フルフローティング方式からセミフローティング方式へ、あるいは、セミフローティング方式からフルフローティング方式へ、運転状態に応じて切り換える。したがって、フルフローティング方式の長所である耐摩耗性の向上と、セミフローティング方式の長所である振動騒音の低減とをバランス良く備えることができる。
【００１１】
上記の構成の軸受装置の回転設定部は、前記浮動ブッシュ軸受の回転を抑止する抑止部を備え、該回転を抑止することで前記フルフローティング方式に設定された該浮動ブッシュ軸受を、前記セミフローティング方式に切り換えるものとすることができる。
【００１２】
かかる軸受装置によれば、浮動ブッシュ軸受は、抑止部の回転を抑止する作用により、その回転を停止する。つまり、フルフローティング方式の浮動ブッシュ軸受からセミフローティング方式の浮動ブッシュ軸受に切り換える。所定の運転状態での抑止部を作用させることにより、両方式の長所を利用した軸受装置を構築することができる。
【００１３】
上記の構成の軸受装置の抑止部は、前記ハウジング側から前記回転軸の径方向に突出するピンであり、前記回転設定部は、前記ピンを当該ピンの軸方向に駆動するものとしても良い。
【００１４】
かかる軸受装置によれば、ピンで回転を停止させた状態の浮動ブッシュ軸受を、ピンを駆動して回転可能な状態とする。つまり、ハウジング側からピンを突出することで、セミフローティング方式の浮動ブッシュ軸受を設定し、ピンを抜くことで、フルフローティング方式の浮動ブッシュ軸受に切り換える。ピンを軸方向に駆動する比較的簡単な構造で、支持方式を切り換えることができる。
【００１５】
上記の構成の軸受装置の回転設定部は、前記ピンを電気的または油圧的に駆動するものとしても良い。かかる軸受装置によれば、電気または油圧を用いることで、所定の運転状態でのピンを出し入れを確実に制御することができる。
【００１６】
上記の構成の軸受装置の回転設定部は、前記ピンを所定温度で伸縮する形状記憶合金を用いて駆動するものとしても良い。かかる軸受装置によれば、ピンの駆動に形状記憶合金を利用する。つまり、軸受装置のハウジング内の温度上昇に対応して形状記憶合金の形状は変化し、これをピンの出し入れにおける駆動力とする。したがって、特に外部から制御することなく、ピンを駆動させることができ、フルフローティング方式とセミフローティング方式との切り換えを簡便な構造で実現することができる。
【００１７】
上記の構成の軸受装置の浮動ブッシュ軸受は、少なくとも略円筒形状の一端面に磁性特性を有し、前記抑止部は、一対の前記浮動ブッシュ軸受の間に介在し、略円筒形状の両端面近傍に電磁石を備え、前記ハウジング側に固定されたスペーサであり、前記回転設定部は、所定の運転状態で、前記電磁石を励磁し、前記浮動ブッシュ軸受を吸着するものとすることができる。
【００１８】
かかる軸受装置によれば、一対の浮動ブッシュ軸受の間にスペーサを配置する。スペーサの両端面近傍には電磁石を備え、これに対応する浮動ブッシュ軸受の端面には磁性特性を備える。浮動ブッシュ軸受は、所定の運転状態で電磁石を励磁することでハウジング側に固定されたスペーサに吸着して、その回転を停止する。したがって、磁力を用いて、フルフローティング方式とセミフローティング方式とを切り換えることができる。
【００１９】
上記の構成の軸受装置のスペーサは、前記吸着する浮動ブッシュ軸受の内周側に入り込み、該スペーサと該浮動ブッシュ軸受とを略同一中心に保つテーパ部を、両端部分に備えるものとしても良い。
【００２０】
かかる軸受装置によれば、吸着時にスペーサのテーパ部は浮動ブッシュ軸受の内周側に入り込み、浮動ブッシュ軸受は、スペーサの中心と略同一中心位置に保持される。すなわち、セミフローティング方式の際の浮動ブッシュ軸受の位置を、スペーサ側で設定することができる。例えば、吸着してセミフローティング方式となった浮動ブッシュ軸受の各種の隙間を適切に調整することができる。したがって、適切な構造のセミフローティング方式の浮動ブッシュ軸受を形成することができる。
【００２１】
上記の構成の軸受装置における所定の運転状態は、振動騒音を低減する運転状態および／または耐摩耗性を低減する運転状態であるものとしても良い。
【００２２】
かかる軸受装置によれば、セミフローティング方式とフルフローティング方式との切り替えを、振動騒音を低減する運転状態または摩耗を低減する運転状態、あるいは、その両者に基づいて実行する。こうすることで、全体として、振動騒音、摩耗を低減する軸受装置を構築することができる。
【００２３】
上記の構成の軸受装置の回転設定部は、前記運転状態として、前記回転軸の回転数および／または作動温度を用いて、前記浮動ブッシュ軸受の支持方式を切り換えるものとしても良い。
【００２４】
かかる軸受装置によれば、回転数、作動温度、あるいは、その両者に基づいて、支持方式を切り換える。例えば、回転数、作動温度が所定値以上である高負荷状態での運転時には、セミフローティング方式からフルフローティング方式へ切り換える。特に摩耗の厳しい高負荷時に、フルフローティング方式とすることで、耐摩耗性を向上することができる。また、高負荷ではない通常の運転時には、セミフローティング方式として振動騒音を低減することができる。
【００２５】
上記の構成の軸受装置は、高速回転機械に採用することができるが、特にターボチャージャの軸受装置として採用することができる。ターボチャージャの軸受装置に採用することで、ホワール音と呼ばれる振動騒音を低減することができ、また、耐摩耗性も向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．システム構成：
Ｂ．ターボチャージャの構造：
Ｃ．第１実施例の軸受装置：
Ｄ．第２実施例の軸受装置：
Ｅ．変形例：
【００２７】
Ａ．システム構成：
図１は、本発明の軸受装置を備えたターボチャージャを搭載した車両のシステムの概略構成図である。図示するように、車両のシステム５は、主に、４気筒のエンジン１０と、外部からの空気をエンジン１０に供給する吸気路１２と、燃焼後の排気をエンジン１０から排気する排気路１６と、コンプレッサホイール３３とタービンホイール３５とを回転軸３１で連結したターボチャージャ３０と、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備え、エンジン１０およびターボチャージャ３０を制御するＥＣＵ２０等から構成されている。
【００２８】
吸気路１２上には、空気の流れの上流から順に、エアフィルタ１１、コンプレッサホイール３３、インタークーラ１３、スロットルバルブ２１、圧力センサ２３等が配置されている。エアフィルタ１１で浄化された外部からの空気は、コンプレッサホイール３３の回転により過給され、圧力上昇と共に温度が上昇する。インタークーラ１３は、こうして上昇した空気の温度を下げ、エンジン１０の各気筒における充填効率を向上する。スロットルバルブ２１は、図示しないアクセルペダルの操作量に応じて、空気量を調整する。このスロットルバルブ２１には、スロットルポジショニングセンサ２２が備えられ、スロットルバルブ２１の開度を検出している。圧力センサ２３は、吸気路１２内の空気の過給圧を検出している。こうして検出されたスロットルバルブ２１の開度や過給圧は、ＥＣＵ２０に出力され、システム５の制御に用いられている。
【００２９】
排気路１６上には、排気の流れの順に、タービンホイール３５、触媒ユニット１７等が配置されている。燃焼後の排気は、タービンホイール３５を回転させ、触媒ユニット１７で浄化され、図示しないマフラを介して外部へ排出される。つまり、ターボチャージャ３０は、排気のエネルギによって回転するタービンホイール３５の動力を、回転軸３１を介してコンプレッサホイール３３に伝達して過給を行なっている。なお、排気路１６には、タービンホイール３５を迂回するバイパス路１６ａが設けられ、バイパス路１６ａの入口近傍には、ウエイストゲートバルブ１８が配置されている。過給量は、ウエイストゲートバルブ１８の開閉により制御することができる。
【００３０】
なお、ＥＣＵ２０は、上述のセンサの他に、エンジン１０のクランクシャフトの回転数を検出する回転数センサ２４、ターボチャージャ３０の回転数を検出する回転数センサ２５や、図示しないターボチャージャ３０内の作動温度を検出するセンサなど、各種のセンサからの検出値を入力し、システム５の制御に利用している。
【００３１】
Ｂ．ターボチャージャの構造：
図２は、本発明の軸受装置を備えたターボチャージャ３０の概略構成を示す断面図である。また、図３は回転軸３１の支持構造の斜視図を、図４は回転軸３１の支持構造の断面図を、それぞれ示している。
【００３２】
図２に示すように、ターボチャージャ３０は、上述のコンプレッサホイール３３，タービンホイール３５，回転軸３１に加えて、コンプレッサホイール３３を格納するコンプレッサ側ハウジング４１、タービンホイール３５を格納するタービン側ハウジング４３、回転軸３１を支持する浮動ブッシュ軸受３７，３８を備えた軸受ハウジング４５等から構成されている。
【００３３】
軸受ハウジング４５内の浮動ブッシュ軸受３７，３８は、図３に示すように円筒形状をしており、その外周を６等分した位置に、外周面から内周面に貫通する６箇所の油穴３７ａ，３８ａを備えている。図示しない外部の給油装置から軸受ハウジング４５に圧送された油は、図４に示す軸受ハウジング４５の油溝４５ａを介して、浮動ブッシュ軸受３７，３８に供給される。供給された油は、浮動ブッシュ軸受３７，３８の外周面と軸受ハウジング４５の内周面との隙間に入り込むと共に、浮動ブッシュ軸受３７，３８の油穴３７ａ，３８ａを介して、浮動ブッシュ軸受３７，３８の内周面と回転軸３１の外周面との隙間に入り込む。こうして浮動ブッシュ軸受３７，３８は、その内側と外側に形成される油膜によって、回転軸３１を支持している。圧送された油が入り込む隙間は数十μｍ程度であるため、浮動ブッシュ軸受３７,３８は、回転軸３１の高速回転による内側の油膜の影響を受けて、これに連れ回りする。こうした浮動ブッシュ軸受３７，３８の支持方式をフルフローティング方式と呼ぶ。
【００３４】
フルフローティング方式では、連れ回りする浮動ブッシュ軸受３７,３８は回転軸３１の回転速度よりも遅い速度で回転する。したがって、浮動ブッシュ軸受３７,３８の連れ回りを妨げたセミフローティング方式に比べ、回転軸３１と浮動ブッシュ軸受３７,３８との相対速度を低下させ、耐摩耗性を向上することができる。また、浮動ブッシュ軸受３７,３８の外側の油膜は、回転軸３１の自励振動の減衰効果（いわゆる、ダンパー効果）がある。
【００３５】
なお、軸受ハウジング４５に圧送された油は、軸受ハウジング４５の開口部４８から排出され、例えば、エンジン１０に備えた図示しないオイルパンに回収され、循環されている。軸受ハウジング４５と、コンプレッサ側ハウジング４１，タービン側ハウジング４３とのそれぞれの間には、シーリーングが施されており、こうした油の循環過程で、軸受ハウジング４５内の油が漏れることはない。
【００３６】
Ｃ．第１実施例の軸受装置：
図５は、第１実施例としての軸受装置の概略構成を示す断面図である。図示するように、軸受装置１００は、上述の浮動ブッシュ軸受３７,３８、軸受ハウジング４５、ＥＣＵ２０と、一対の浮動ブッシュ軸受３７,３８の間に配置されるスペーサ３９、回り止めピン６０等から構成されている。
【００３７】
スペーサ３９は、略円筒形状に形成され、両端の浮動ブッシュ軸受３７,３８と共に軸受ハウジング４５内に装着されている。スペーサ３９の内径は、浮動ブッシュ軸受３７,３８の内径よりも大きく設定され、外径は、浮動ブッシュ軸受３７,３８と略同一径に設定されている。このスペーサ３９の両端には、浮動ブッシュ軸受３７,３８の内円筒の面取部分に係合する傾斜のテーパ部３９ａ,３９ｂを備えている。
【００３８】
さらに、スペーサ３９は、略中央に半径方向に所定深さ有するピン係合溝３９ｄを備え、これに回り止めピン６０の一端が挿入されている。回り止めピン６０の他端側は、軸受ハウジング４５に設けられた溝に係合している。すなわち、スペーサ３９は、回り止めピン６０によって軸受ハウジング４５側に固定されている。
【００３９】
このスペーサ３９を軸受ハウジング４５内に組み込み、軸受ハウジング４５内に油を圧送すると、スペーサ３９の内側と外側とに油が行き渡る。供給された油により、スペーサ３９の外側には油膜が形成される。外側の油膜は、いわゆるダンパー効果を発揮し、例えば、軸受ハウジング４５内の騒音を低減するのに効果を奏する。
【００４０】
なお、内側にも油が供給されるが、スペーサ３９には、スペーサ３９の略中央のピン係合溝３９ｄに相対する位置に半径方向に貫通する排出孔３９ｃを設けているため、回転軸３１の回転に伴い余分な油は排出される。また、上述のように、スペーサ３９の内円筒と回転軸３１との間には、十分な隙間を確保している。したがって、スペーサ３９の内側の油の排出に支障を来たすことはなく、回転軸３１の回転の際のメカニカルロスを低減する。
【００４１】
こうした構造のスペーサ３９の両端近傍には、巻線が巻かれており、所定の運転状態でのＥＣＵ２０からの電流供給により、スペーサ３９の両端部は電磁石５１,５３として機能する。第１実施例における浮動ブッシュ軸受３７,３８は、磁性材料、あるいは、磁性材料を混合した材料から形成されており、電磁石５１,５３の磁力に吸着する。すなわち、フルフローティング方式の浮動ブッシュ軸受３７,３８は、軸受ハウジング４５に固定されたスペーサ３９に吸着し、浮動ブッシュ軸受３７,３８の回転が抑止されて、セミフローティング方式に切り換わる。以下に、このフルフローティング方式とセミフローティング方式との選択・切り換えの処理について説明する。
【００４２】
図６は、第１実施例の軸受構造における選択・切り換え処理のフローチャートである。この処理は、車両のシステム５において、イグニッションキーによりエンジン１０を始動すると共に、ＥＣＵ２０内のＣＰＵにて実行される。
【００４３】
処理が開始されると、ＥＣＵ２０は、回転数センサ２５から、ターボチャージャ３０の回転軸３１の回転数Ｎを入力し（ステップＳ６１０）、回転数Ｎが所定値αより大きいか否かを判断する（ステップＳ６２０）。この所定値αは、予め設定された回転数であり、ＥＣＵ２０内に記憶されている。なお、ここでは所定値αは一定値として説明するが、実際にはヒステリシスを考慮して、回転数の上昇時と回転数の下降時とで所定値をずらしてある。こうして所定値αに所定幅を持たせることで、応答性を向上している。
【００４４】
ステップＳ６２０で、入力した回転数Ｎが所定値α以下（これを通常域の回転数と呼ぶ）であると判断した（Ｎｏ）場合には、ＥＣＵ２０は、スペーサ３９の電磁石５１，５３を「ＯＮ」の状態とする（ステップＳ６３０）。具体的には、電磁石５１，５３の巻線に電流を流して励磁する。このステップにより、スペーサ３９の両端からの磁力により、浮動ブッシュ軸受３７，３８はスペーサ３９に引き寄せられる。この際、スペーサ３９のテーパ部３９ａ，３９ｂと浮動ブッシュ軸受３７，３８の面取部分とが係合し、浮動ブッシュ軸受３７，３８はスペーサ３９の円筒中心位置と略同一の位置でスペーサ３９の両端に吸着する。つまり、ＥＣＵ２０は、浮動ブッシュ軸受３７，３８をセミフローティング方式の軸受とする。ＥＣＵ２０は、こうしてセミフローティング方式の軸受とした後、ＮＥＸＴに抜けて、所定のタイミングで一連の処理を繰り返す。
【００４５】
他方、ステップＳ６２０で、入力した回転数Ｎが所定値αよりも大きい（これを高速域の回転数と呼ぶ）と判断した（Ｙｅｓ）場合には、ＥＣＵ２０は、スペーサ３９の電磁石５１，５３を「ＯＦＦ」の状態とする（ステップＳ６３０）。具体的には、電磁石５１，５３の巻線への電流を供給せず、あるいは、既に供給している場合には電流を停止し、浮動ブッシュ軸受３７，３８の回転が拘束されないフルフローティング方式の軸受とする。ＥＣＵ２０は、こうしてフルフローティング方式の軸受とした後、ＮＥＸＴに抜けて、所定のタイミングで一連の処理を繰り返す。
【００４６】
以上の第１実施例の軸受装置１００によれば、回転軸３１の回転数Ｎが通常域の場合には、セミフローティング方式を選択し、高速域の場合には、フルフローティング方式を選択し、回転数Ｎに応じて浮動ブッシュ軸受３７，３８の支持方式を切り換える。したがって、通常運転時は、浮動ブッシュ軸受３７，３８の連れ回りにより発生するホワール音を抑制して振動騒音を低減することができ、高速運転時は、摩耗を低減して耐摩耗性を向上することができる。
【００４７】
また、スペーサ３９に設けたテーパ部３９ａ，３９ｂの作用により、浮動ブッシュ軸受３７，３８は、吸着時にスペーサ３９と略同一中心位置に固定される。したがって、セミフローティング方式の軸受として予め設定した適切な隙間を確保することができ、セミフローティング方式の軸受の効果を十分に発揮することができる。
【００４８】
さらに、支持方式の切り換えに、電磁石５１，５３の磁力を利用しているため、磁力の作用で徐々に回転数を低減して、吸着により回転を完全に停止することができる。したがって、支持方式の切り換えを比較的滑らかに、かつ、容易に行なうことができる。
【００４９】
なお、第１実施例では、回転数を基準として、フルフローティング方式とセミフローティング方式とを選択・切り換えるものとしたが、作動温度を基準として選択・切り換えを行なうものとしても良い。勿論、回転数と作動温度との両者をパラメータとするマップを用意し、このマップに基づいて切り換えを行なうものとしても良い。高回転、高温である高負荷時にフルフローティング方式とすることで、摩耗を低減することがきる。また、回転数センサ２５に拠らず、一般的に既存のセンサによる検出値である過給圧、エンジン回転数、負荷などから、ターボチャージャ３０の回転数を算出し、これを用いるものとしても良い。システムに既存のセンサを利用することで、比較的容易に、上記の選択・切り換え処理を実行することができる。
【００５０】
Ｄ．第２実施例の軸受装置：
図７は、第２実施例としての軸受装置の概略構成を示す断面図である。図示するように、軸受装置２００は、第１実施例と同様の浮動ブッシュ軸受３７，３８に加え、軸受ハウジング４６、回転抑止部８０，８１、浮動ブッシュ軸受３７，３８のスラスト方向の移動を止める止め輪７０，７１，７２等から構成されている。第２実施例の軸受装置２００は、第１実施例のスペーサ３９に代えて、浮動ブッシュ軸受３７，３８の回転を拘束する回転抑止部８０，８１を備えている。そのため、軸受ハウジング４６には、一対の浮動ブッシュ軸受３７，３８のそれぞれに対応する位置に、回転抑止部８０，８１を格納する空間を設けている。なお、軸受ハウジング４６のその他の構造は、第１実施例の軸受ハウジング４５と同様であるため、符号を同一とし説明は省略する。
【００５１】
回転抑止部８０，８１は、軸受ハウジング４６側から突き出したピンにより浮動ブッシュ軸受３７，３８の回転を拘束する。図８は、回転抑止部８０を拡大して表わした断面図である。図示するように、回転抑止部８０は、浮動ブッシュ軸受３７の油穴３７ａに遊嵌する外径を備えた円柱形状のピン８３と、スプリング８５と、所定の温度で復元する形状記憶合金のコイル８４とから構成されている。なお、回転抑止部８１も同様の部品から構成されている。
【００５２】
ピン８３は、スプリング８５やコイル８４と接触する円板状のつば部分を備えており、このつば部分を挟んで相対する位置に、スプリング８５とコイル８４とが配置されている。こうした構造の部品は、軸受ハウジング４６の格納空間４６ａ内に収納される。
【００５３】
形状記憶合金のコイル８４は、常温状態で縮小しており、スプリング８５によりピン８３が押し出された状態となっている。軸受ハウジング４６の格納空間４６ａから押し出され、突出したピン８３の先端部分は、浮動ブッシュ軸受３７の油穴３７ａに遊嵌する。こうして浮動ブッシュ軸受３７の回転は拘束され、組立段階での軸受装置２００の浮動ブッシュ軸受３７は、セミフローティング方式の軸受として設定される。
【００５４】
こうした軸受装置２００において、軸受ハウジング４５内の作動温度が所定値β以下である場合、例えば、始動後の期間や、低速、通常域の回転の場合などには、形状記憶合金のコイル８４は縮小した状態にあり、相対位置のスプリング８５によりピン８３が押し出されたままの状態である。つまり、作動温度が所定値β以下である場合には、セミフローティング方式の軸受として回転軸３１を支持する。
【００５５】
このセミフローティング方式の状態において、ターボチャージャ３０の運転により軸受ハウジング４６内の作動温度が所定値βよりも高くなる場合、例えば、高負荷時、高速域の回転の場合などには、形状記憶合金のコイル８４は、スプリング８５の復元力に抗して伸長した状態になり、ピン８３を軸受ハウジング４６の格納空間４６ａ内に押し下げる。こうして浮動ブッシュ軸受３７の回転拘束は解除され、浮動ブッシュ軸受３７はフルフローティング方式の軸受として回転軸３１を支持する。
【００５６】
なお、フルフローティング方式での運転の後、作動温度が所定値β以下に下がる場合には、再度、コイル８４が縮小し、スプリング８５の復元力でピン８３が突出してセミフローティング方式に戻る。この際、回転する浮動ブッシュ軸受３７に対してピン８３が突出するが、油穴３７ａに設けた図示しない緩衝部材の作用により、衝撃力は吸収されている。
【００５７】
以上の第２実施例の軸受装置２００によれば、作動温度によって自律的に、フルフローティング方式とセミフローティング方式とを切り換える。特に、作動温度が高く摩耗が厳しい高負荷域の運転時、フルフローティング方式に切り換える。したがって、耐摩耗性を向上すると共に、ＥＣＵ２０等による複雑な制御を不要とすることができる。
【００５８】
Ｅ．変形例：
本発明の第２実施例における回転抑止部８０，８１では、形状記憶合金の特性を利用してピン８３を駆動するものとしたが、これに代えて、油圧を利用するものとしても良い。図９は、変形例としての回転抑止部９０の概略構成を示す断面図である。図示するように、回転抑止部９０は、油圧シリンダ９５、油圧源９４、ＥＣＵ２０などから構成され、所定の運転状態におけるＥＣＵ２０から指示により、油圧源９４は油圧シリンダ９５に作動油を供給する。こうして油圧シリンダ９５のヘッドは、伸縮し、フルフローティング方式とセミフローティング方式とを切り換えることができる。この変形例では、ＥＣＵ２０は、回転軸の回転数に基づいて、セミフローティング方式に切り換えるタイミングを制御している。つまり、回転数が十分低い（浮動ブッシュ軸受３７の回転がほぼ停止した）状態にて、ピン９５を突出してセミフローティング方式を設定する。こうすることで、油穴３７ａにピン９５が係合する際の衝撃力を考慮する必要がない。なお、こうした油圧による駆動方式に代えて、電気的な駆動方式、例えばソレノイドを利用してピンの出し入れを行なうものとしても良い。
【００５９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施し得ることは勿論である。本発明の第１実施例におけるスペーサ３９には電磁石５１，５３を備えるものとしたが、例えば、スペーサ自体を所定の温度特性を備えた永久磁石で形成するものとしても良い。この場合、高温雰囲気下で磁力特性を失う材料、例えばパーマロイ等の合金によりスペーサを形成する。こうした材料は、キューリー温度の調整が容易である。かかる磁力特性を有する材料でスペーサを形成することで、比較的低温の通常運転時にはスペーサの磁力により、浮動ブッシュ軸受はスペーサに吸着し、セミフローティング方式として作用する。比較的高温の高負荷運転時にはスペーサの磁力が消滅し、浮動ブッシュ軸受はスペーサに吸着することなく、フルフローティング方式として作用する。こうすることで、第２実施例と同様、ＥＣＵ２０等による制御を不要なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の軸受装置を備えたターボチャージャを搭載した車両のシステムの概略構成図である。
【図２】本発明の軸受装置を備えたターボチャージャの概略構成を示す断面図である。
【図３】回転軸の支持構造の斜視図である。
【図４】回転軸の支持構造の断面図である。
【図５】第１実施例としての軸受装置の概略構成を示す断面図である。
【図６】第１実施例の軸受構造における選択・切り換え処理のフローチャートである。
【図７】第２実施例としての軸受装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】回転抑止部を拡大して表わした断面図である。
【図９】変形例としての回転抑止部の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
５...システム
１０...エンジン
１１...エアフィルタ
１２...吸気路
１３...インタークーラ
１６...排気路
１６ａ...バイパス路
１７...触媒ユニット
１８...ウエイストゲートバルブ
２１...スロットルバルブ
２２...スロットルポジショニングセンサ
２３...圧力センサ
２４...回転数センサ
２５...回転数センサ
３０...ターボチャージャ
３１...回転軸
３３...コンプレッサホイール
３５...タービンホイール
３７，３８...浮動ブッシュ軸受
３７ａ，３８ａ...油穴
３９...スペーサ
３９ａ，３９ｂ...テーパ部
３９ｃ...排出孔
３９ｄ...ピン係合溝
４１...コンプレッサ側ハウジング
４３...タービン側ハウジング
４５...軸受ハウジング
４５ａ...油溝
４６...軸受ハウジング
４６ａ...格納空間
４８...開口部
５１，５３...電磁石
６０...ピン
７０，７１，７２...止め輪
８０，８１...回転抑止部
８３...ピン
８４...コイル
８５...スプリング
９０...回転抑止部
９４...油圧源
９５...油圧シリンダ
１００...軸受装置
２００...軸受装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006153122.tif 000009
【図８】
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【図９】
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