(57)【要約】      （修正有）【課題】ターボチャージャー軸受の安定性改善、騒音低減と冷却および／または潤滑のための流体の流れを制御することができる軸受システムを提供する。【解決手段】ターボチャージャー１００は圧縮機ホイール１２４、シャフト１３０、軸受ハウジング１４０およびフローティングリング含む。フローティングリングは軸受ハウジング１４０内でシャフト１３０を回転可能に支持し、軸受ハウジング１４０およびシャフト１３０に対して回転する。フローティングリングはシャフト１３０の周りに円周方向に延びて内周ハウジング面と対面する外側軸受面１５６を含む。内側ハウジング面１４４は剛性材料で形成され、内側ハウジング面１４４の第１軸方向外側領域においては軸に対して垂直な非円形である内側ハウジング断面形状を有し、第１軸方向端部に向かって軸方向に移動しながら面積が減少し、フローティングリングの外側軸受面１５６との第１外側流体膜界面を形成する。【選択図】図１
2019194475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボチャージャー１００、２００であって、
圧縮機ホイール１２４；
前記圧縮機ホイール１２４に連結されているシャフト１３０；
軸受ハウジングであって、これを通って前記シャフト１３０が延び、前記シャフト１３０の軸の周りに円周方向に延びる内側ハウジング面１４４、２４４を含む、軸受ハウジング１４０、２４０；
前記軸受ハウジング１４０、２４０内の前記シャフト１３０を回転可能に支持して前記軸受ハウジング１４０、２４０および前記シャフト１３０に対して回転するフローティングリング２５０であって、前記フローティングリング２５０が前記軸の周りに円周方向に延びて前記内側ハウジング面１４４、２４４と対向する外側軸受面１５６を含む、フローティングリング２５０；を含み、
前記内側ハウジング面１４４、２４４は剛性材料で形成され、前記内側ハウジング面１４４、２４４の第１軸方向外側領域においては軸に対して垂直な非円形である内側ハウジング断面形状を有し、前記フローティングリング２５０の第１軸方向端部に向かって軸方向に移動しながら面積が減少し、前記フローティングリング２５０の前記外側軸受面１５６と第１外側流体膜界面を形成する、ターボチャージャー１００、２００。
【請求項２】
前記内側ハウジング面１４４、２４４は前記第１軸方向外側領域と軸方向反対側に配置されている第２軸方向外側領域を含み、前記第２軸方向外側領域の前記内側ハウジング断面形状は前記軸に対して垂直な非円形であり、前記フローティングリング２５０の前記第２軸方向端部に向かって軸方向に移動しながら面積が減少し、前記フローティングリング２５０の前記外側軸受面１５６と第２外側流体膜界面を形成する、請求項１に記載のターボチャージャー１００、２００。
【請求項３】
前記内側ハウジング面１４４、２４４は前記第１軸方向外側領域と前記第２軸方向外側領域との間の軸方向中央領域を含み、前記内側ハウジング断面形状は前記第１軸方向外側領域および前記第２軸方向外側領域の各々においてよりも前記軸方向中央領域において面積がより大きい、請求項２に記載のターボチャージャー１００、２００。
【請求項４】
前記内側ハウジング面１４４、２４４は前記軸方向中央領域において前記外側軸受面１５６と流体膜界面を形成しない、請求項３に記載のターボチャージャー１００、２００。
【請求項５】
前記内側ハウジング断面形状の面積は前記軸方向中央領域から前記第１軸方向外側領域および前記第２軸方向外側領域の各々に軸方向に移動しながら段差式に減少する、請求項３〜４のいずれか一項に記載のターボチャージャー１００、２００。
【請求項６】
前記第１軸方向外側領域および前記第２軸方向外側領域の各々において、最大半径方向寸法は徐々に減少し、最小半径方向寸法は前記軸方向中央領域から軸方向に離れて一定に移動する、請求項５に記載のターボチャージャー１００、２００。
【請求項７】
前記軸受ハウジング１４０、２４０は流体が前記軸受ハウジング１４０、２４０に流入される出口を有する流体通路を含み、前記出口は前記内側ハウジング面１４４、２４４の前記軸方向中央領域に位置する、請求項３〜６のいずれかに記載のターボチャージャー１００、２００。
【請求項８】
前記内側ハウジング断面形状は前記第１軸方向外側領域における第１最小断面積および前記第２軸方向外側領域における第２最小断面積を含み、前記第１最小断面積は前記第２最小断面積より小さい、請求項２〜７のいずれかに記載のターボチャージャー１００、２００。
【請求項９】
前記内側ハウジング断面形状は前記第１軸方向端部に向かって軸方向に延びるピークとバレーを含み、前記第１軸方向外側領域において、前記ピークは前記第１軸方向端部に向かって軸方向に一定に移動する前記軸から測定されたピーク半径方向寸法を有し、前記バレーは前記軸から測定されたバレー半径方向寸法が前記ピーク半径方向寸法より大きくて前記第１軸方向端部に向かって軸方向に移動しながら減少する、請求項１〜８のいずれかに記載のターボチャージャー１００、２００。
【請求項１０】
前記外側軸受面１５６は前記軸の周りに円周方向に延び、前記内側ハウジング面１４４、２４４の前記第１軸方向外側領域に対応する前記フローティングリング２５０の外側領域において一定の半径方向寸法を有する、請求項１〜９のいずれかに記載のターボチャージャー１００、２００。
【請求項１１】
前記シャフト１３０は外側シャフト面１３２を含み、前記フローティングリング２５０は前記軸に対して垂直な非円形である内側軸受断面形状を有する内側軸受面１５４を含み、前記外側シャフト面１３２と前記内側軸受面１５４との間に内側流体膜界面を形成する、請求項１０に記載のターボチャージャー１００、２００。
【請求項１２】
前記内側軸受断面形状は前記第１軸方向端部に向かって移動しながら面積が減少する、請求項１１に記載のターボチャージャー１００、２００。
【請求項１３】
前記内側軸受断面形状はピークとバレーを含み、前記ピークは前記フローティングリング２５０の軸から測定されたピーク半径方向寸法を有し、前記バレーは前記軸から測定されたバレー半径方向寸法が前記ピーク半径方向寸法より大きくて前記第１軸方向端部に向かって移動しながら減少する、請求項１１〜１２のいずれかに記載のターボチャージャー１００、２００。
【請求項１４】
タービンハウジング１１２および前記タービンハウジング１１２内にタービンホイール１１４を有するタービン１１０；
前記圧縮機ハウジング内の圧縮機ホイール１２４を有する圧縮機ハウジングをさらに含み、前記タービンホイール１１４は前記シャフト１３０とともに前記圧縮機ホイール１２４に回転可能に連結される、請求項１〜１３のいずれかに記載のターボチャージャー１００、２００。
【請求項１５】
前記内側ハウジング面１４４、２４４と前記シャフト１３０との間で半径方向に配置され、それらと独立的に回転可能であり、また前記タービン１１０と前記フローティングリング２５０との間に軸方向に配置された別のフローティングリング２５０をさらに含み、前記内側ハウジング面１４４、２４４と他のフローティングリング２５０の別の外側軸受面１５６との間に別の外側流体膜界面が形成され；
前記フローティングリング２５０と前記他のフローティングリング２５０との間に軸方向に配置されているスペーサリング２６０をさらに含む、請求項１４に記載のターボチャージャー１００、２００。
【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ー、特にターボチャージャー用軸受ハウジングに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャーはそれと関連する内燃機関に圧縮空気を供給する強制誘導装置である。ターボチャージャーはエンジンからの排気ガスによって回転するタービンと、タービンによって回転してエンジンに供給される空気を圧縮する圧縮機を含むことができる。タービンおよび圧縮機は互いにシャフトで連結され、高い回転速度で回転して振動および／または熱を発生させることができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
ターボチャージャーの実施形態が本明細書に開示される。一実施形態において、ターボチャージャーは圧縮機ホイール、シャフト、軸受ハウジングおよびフローティングリング（ｆｌｏａｔｉｎｇ  ｒｉｎｇ）を含む。シャフトは圧縮機ホイールに連結されており、軸受ハウジングを通って延びる。軸受ハウジングはシャフトの周りに円周方向に延びる内側ハウジング面を含む。フローティングリングは軸受ハウジング内のシャフトを回転可能に支持して軸受ハウジングおよびシャフトに対して回転する。フローティングリングはシャフトの周りに円周方向に延びて内周ハウジング面と対向する外側軸受面を含む。内側ハウジング面は剛性材料で形成され、内側ハウジング面の第１軸方向外側領域においては軸に対して垂直な非円形である内側ハウジング断面形状を有し、第１軸方向端部に向かって軸方向に移動しながら面積が減少し、フローティングリングの外側軸受面と第１外側流体膜界面を形成する。
【０００４】
一実施形態において、ターボチャージャーはタービン、圧縮機、シャフト、軸受ハウジングおよびフローティングジャーナル軸受を含む。タービンはタービンハウジングおよびタービンハウジング内のタービンホイールを含む。圧縮機は圧縮機ハウジングおよび圧縮機ハウジング内の圧縮機ホイールを含む。シャフトはタービンホイールを圧縮機ホイールに回転可能に連結して外側シャフト面を含む。軸受ハウジングはタービンハウジングと圧縮機ハウジングとの間に配置され、それを通って延びるシャフトを有する。軸受ハウジングは非円形であり、シャフトの軸に沿って移動しながら大きさが変化する断面形状を有する内側ハウジング面を有する。フローティングジャーナル軸受は内側ハウジング面と外側シャフト面との間に半径方向に配置され、それらと独立的に回転可能である。フローティングジャーナル軸受は外側軸受面を含む。第１流体膜界面は内側ハウジング面と外側軸受面との間に形成される。
【０００５】
一実施形態において、ターボチャージャーはシャフト、軸受ハウジングおよび軸受を含む。シャフトはその両端部でタービンホイールおよび圧縮機ホイールに連結される。軸受ハウジングはその軸を中心に円周方向に移動し、それに沿って軸方向に移動しながら変化する半径方向寸法を有する内側ハウジング面を含む。内側ハウジング面は第１ボアを定義する。軸受はその別の軸を中心に円周方向に移動し、それに沿って軸方向に一定に移動する別の半径方向寸法を有する外側軸受面を含む。内側軸受面は第２ボアを定義する。軸受は第１ボア中に配置される。シャフトは第２ボアを通って延びる。第１流体膜界面は内側ハウジング面と外側軸受面との間に形成される。第２流体膜界面は内側ハウジング面とシャフトとの間に形成される。軸受は軸受ハウジングおよびシャフトと独立的に回転する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本開示は、添付された図面とともに読むとき、以下の詳細な説明から最もよく理解される。一般的な慣行にしたがって、図面の様々な特徴は、一定の縮尺ではないことが強調される。逆に、様々な特徴の寸法は、明確にするために任意に拡大または縮小される。
【図１】図１は、ターボチャージャーの例示的な実施形態の断面概略図である。
【図２】図２は、図１の２−２線によるターボチャージャーの断面概略図である。
【図３】図３は、図１の３−３線によるターボチャージャーの断面概略図である。
【図４】図４は、図１の２−２線によるターボチャージャーの断面概略図である。
【図５】図５は、図１の５−５線によるターボチャージャーの断面概略図である。
【図６】図６は、図２（実線で示す）、図３（長い破線で示す）、図４（短い破線で示す）、および図５（一点鎖線で示す）に示したターボチャージャーの部分断面の概略図である。
【図７Ａ】図７Ａは、図１に示すターボチャージャーの軸受ハウジングの内面のピークの角度位置対軸方向位置のプロットである。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図１に示すターボチャージャーで使用され得る別の軸受ハウジングの別の内面の別のピークの角度位置対軸方向位置のプロットである。
【図７Ｃ】図７Ｃは、図１に示すターボチャージャーで使用され得る別の軸受ハウジングの別の内面の別のピークの角度位置対軸方向位置のプロットである。
【図７Ｄ】図７Ｄは、図１に示すターボチャージャーで使用され得る別の軸受ハウジングの別の内面の別のピークの角度位置対軸方向位置のプロットである。
【図７Ｅ】図７Ｅは、図１に示すターボチャージャーで使用され得る別の軸受ハウジングの別の内面の別のピークの角度位置対軸方向位置のプロットである。
【図８】図８は、ターボチャージャーの別の実施形態の断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下でさらに詳細に論議するように、本開示はターボチャージャー用軸受システムおよび、それを含むターボチャージャーに関する。軸受システムは一般に回転可能なシャフトを協働して支持する軸受ハウジングおよびジャーナル軸受を含む。軸受ハウジングはその軸を中心に円周方向に移動して（たとえば、断面が非円形である）それに沿って軸方向に移動しながら半径方向寸法が変化するボア幾何学的形状（ｂｏｒｅ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を使用してその内部にジャーナル軸受と流体膜界面を形成する。軸方向に移動しながら半径方向寸法を変化させることによって、軸受システムは軸方向に移動しながら半径方向寸法が変化しない軸受システムと比較して改善された安定性を提供して騒音を低減させることができ、また冷却および／または潤滑のための流体流れを制御することができる。ジャーナル軸受は内部にシャフトと別の流体膜界面を形成し、それはまたその軸を中心に円周方向に移動しながら半径方向寸法が変化しておよび／またはそれに沿って軸方向に移動しながら半径方向寸法が変化するボア幾何学的形状を使用することができる。
【０００８】
図１を参照すると、ターボチャージャー１００は一般にタービン１１０および圧縮機１２０を含む。タービン１１０は一般にタービンハウジング１１２およびタービンホイール１１４を含む。圧縮機１２０は一般に圧縮機ハウジング１２２および圧縮機ホイール１２４を含む。圧縮機ホイール１２４はシャフト１３０を介してタービンホイール１１４に連結され、それによって回転する。より具体的には、タービン１１０は内燃機関（図示せず）から排気ガスを受け取り、これはタービンホイール１１４を回転させ、次いでエンジンに供給するための空気を圧縮するために圧縮機ホイール１２４を回転させる。
【０００９】
ターボチャージャー１００は軸受ハウジング１４０およびジャーナル軸受１５０を有する軸受システムをさらに含む。軸受ハウジング１４０とジャーナル軸受１５０はシャフト１３０を協働して回転可能に支持する。軸受ハウジング１４０はタービンハウジング１１２と圧縮機ハウジング１２２との間に軸方向に（たとえば、軸方向に）配置され、それらハウジングに、たとえばねじ付き締結具（図示せず）を介して結合されている。ジャーナル軸受１５０はシャフト１３０とジャーナル軸受１５０との間に半径方向（すなわち、半径方向）に配置される。軸方向はシャフト１３０の軸１３４（および／またはシャフト１３０の軸１３４と一般に同一の軸受ハウジング１４０およびジャーナル軸受１５０の軸）と平行であり、半径方向は軸１３４に対して垂直である。
【００１０】
さらに図２を参照すると、軸受ハウジング１４０はボア１４２を定義し、そこでジャーナル軸受１５０とシャフト１３０が配置されて回転する。より具体的には、軸受ハウジング１４０はボア１４２の少なくとも一部を定義してその内部にジャーナル軸受１５０を回転可能に支持する内側ハウジング面１４４を含む。内側ハウジング面１４４は軸受ハウジング１４０の軸を中心に円周方向全体にわたって延びる。エンジンから受け取ったオイルなどの流体は軸受システムの左右側で（以下でさらに詳細に説明するように）内側ハウジング面１４４とジャーナル軸受１５０の外側軸受面１５６との間に外側流体膜界面（たとえば、オイル膜界面）を形成し、それによって軸受ハウジング１４０内でジャーナル軸受１５０を回転可能に支持する。以下でさらに詳細に説明するように、内側ハウジング面１４４はたとえば安定性、騒音、振動、速度および／または流体ルーティングと関連する様々な機能的利点を提供し得る幾何学的形状を含む。内側ハウジング面１４４はまた内周面（ｉｎｎｅｒ  ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  ｓｕｒｆａｃｅ）、内円周面（ｉｎｎｅｒ  ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｓｕｒｆａｃｅ）、内周ハウジング面または内円周ハウジング面言及することができる。外側軸受面１５６はまた外周面、外円周面、外周軸受面または外側ハウジング円周面と言及することができる。ボア１４２はまたキャビティまたはハウジングボアと言及することができる。内側ハウジング面１４４はまた内周面、内周ハウジング面、内側ハウジング軸受面または類似のものと言及することができる。
【００１１】
軸受ハウジング１４０はさらにシャフト１３０およびジャーナル軸受１５０などの軸受ハウジング１４０内の様々な構成要素を潤滑および／または冷却するために流体（たとえば、エンジンからのオイル）を受取および分配するように構成される。流体回路は軸受ハウジング１４０およびジャーナル軸受１５０の様々な特徴によって協働的に形成され得る。たとえば、軸受ハウジング１４０は軸受ハウジング１４０内に流体を受け取るために、エンジンのオイル循環システムと関連するオイルポンプなどの流体源（図示せず）に連結可能な流体通路１４６を含む。流体通路１４６は半径方向内側に延びて流体出口を形成し、それによって流体が内側ハウジング面１４４を通ってボア１４２内に流れる。流体通路１４６の出口はハウジング出口と言及することができる。それによって流体通路１４６は軸受ハウジング１４０のボア１４２内に流体連通し、軸受ハウジング１４０の内側ハウジング面１４４とジャーナル軸受１５０の外側軸受面１５６との間の外側流体膜界面を形成する。以下でさらに詳細に説明するように、流体通路１４６の出口はジャーナル軸受１５０の第１軸方向端部１５０ａ（たとえば、タービン１１０付近）と第２軸方向端部１５０ｂ（たとえば、圧縮機１２０付近）との間の中間領域に配置され得る。次いでボア１４２内に収容された流体はジャーナル軸受１５０の第１軸方向端部１５０ａおよびジャーナル軸受１５０の第２軸方向端部１５０ｂに向かって反対軸方向に内側ハウジング面１４４と外側軸受面１５６との間で流れることができ、および／またはジャーナル軸受１５０を通って半径方向内側に流れてジャーナル軸受１５０とシャフト１３０との間に半径方向に流れ得る。
【００１２】
軸受ハウジング１４０は単一構成要素であるか、またはたとえば鋳造金属材料（たとえば、アルミニウムまたは鋼合金）から形成されるマルチピースアセンブリであり得る。内側ハウジング面１４４は、ジャーナル軸受１５０によってその半径方向負荷下で偏向しないように、剛性材料、たとえばそうでなければ軸受ハウジング１４０を形成する鋳造金属材料によって形成される（たとえば、内側ハウジング面１４４は一般にシャフト１３０の半径方向移動に対するコンプライアンスを提供しない）。
【００１３】
ジャーナル軸受１５０はシャフト１３０を取り囲んでシャフト１３０と軸受ハウジング１４０との間に半径方向に配置されるフローティングジャーナル軸受として構成される。ジャーナル軸受１５０は一般に円筒形であり、シャフト１３０が貫通するボア１５２を含む。ジャーナル軸受１５０はフローティングジャーナル軸受であることによってシャフト１３０および軸受ハウジング１４０と独立的に回転し得る。外側流体膜界面はジャーナル軸受１５０の内側ハウジング面１４４と外側軸受面１５６との間に形成され、内側流体膜界面はジャーナル軸受１５０のボア１５２を定義する内側軸受面１５４とシャフト１３０の外側シャフト面１３２との間に形成される。外側軸受面１５６と内側軸受面１５４は各々ジャーナル軸受１５０の軸を中心に円周方向全体にわたって延びる。以下でさらに詳細する説明するように、内側軸受面１５４はたとえば安定性、騒音、振動、速度および／または流体ルーティングと関連する様々な機能的利点を提供し得る幾何学形状を含む。内側軸受面１５４はまた内周面、内円周面、内周軸受面または内円周軸受面と言及することができる。
【００１４】
上述したように、ジャーナル軸受１５０はシャフト１３０および軸受ハウジング１４０と独立的に回転する。ジャーナル軸受１５０の回転は（たとえば、それらの間の第２流体膜界面を形成する流体剪断から）トルクがそれらの間で伝達されるにつれて（たとえば高速で）シャフト１３０の回転によって引き起こされる。ジャーナル軸受１５０は作動条件（たとえば、温度および／または速度）に応じてシャフト１３０が回転することより軸受ハウジング１４０に対して遅い速度で、たとえばシャフト１３０の速度の１５〜２０％で回転する。ジャーナル軸受１５０はフローティングリング、フローティング軸受またはフローティングリング軸受と言及することもできる。
【００１５】
ジャーナル軸受１５０はさらにシャフト１３０およびジャーナル軸受１５０などの様々な構成要素を潤滑および／または冷却させるために流体を受取および分配するように構成される。ジャーナル軸受１５０は外側軸受面１５６から内側軸受面１５４まで半径方向に延びる流体通路１５８ａを含むことができる。それによって流体は軸受ハウジング１４０のボア１４２から（すなわち、内側ハウジング面１４４と外側軸受面１５６との間から）ジャーナル軸受１５０のボア１５２内に流れて内側軸受１５４とシャフト１３０の外側シャフト面１３２との間に内側流体膜界面を形成する。ジャーナル軸受１５０はいくつかの実施形態においては外側軸受面１５６内に、その周りに円周方向に延びる円周方向チャネル１５８ｂをさらに含むことができる。円周方向チャネル１５８ｂは軸受ハウジング１４０の流体通路１４６の出口およびジャーナル軸受１５０の流体通路１５８ａの両方と軸方向に整列され、ジャーナル軸受１５０が軸受ハウジング１４０に対して回転する場合にも流体出口１４６ｃと流体通路１５８ａとの間で流体連通を維持することができる。次いでジャーナル軸受１５０のボア１５２内に収容された流体はジャーナル軸受１５０の第１軸方向端部１５０ａおよびジャーナル軸受１５０の第２軸方向端部１５０ｂに対して反対軸方向に内側軸受面１５４と外側シャフト面１３２との間に流れ得る。
【００１６】
ジャーナル軸受１５０は単一構成要素であるか、または押出または鋳造金属材料（たとえば、アルミニウムまたは鋼合金）などの剛性材料によって形成されるマルチピースアセンブリであり得る。内側軸受面１５４は（たとえば、シャフト１３０から半径方向荷重下で一般に偏向しないように）剛性材料、そうでなければジャーナル軸受１５０を形成する押出または鋳造金属材料によって形成される。ジャーナル軸受１５０はリング、フローティング軸受、フローティングジャーナル軸受またはフローティングリングと言及することもできる。
【００１７】
上述したように、軸受ハウジング１４０の内側ハウジング面１４４は従来の幾何学的形状と比較して様々な利点を提供することができる幾何学的形状（たとえば、ハウジングボア幾何学的形状）を含む。ジャーナル軸受１５０の内側軸受面１５４はまた従来の幾何学的形状と比較して様々な利点を提供し得る幾何学的形状（たとえば、軸受ボア幾何学的形状）を含むことができる。代わりに、従来のボア幾何学的形状は円周方向に（すなわち、完全に円形である）および軸方向に（すなわち、円筒形である）移動しながら半径方向寸法が一定であり得る。
【００１８】
軸受ハウジング幾何学的形状
図１およびさらに図２〜図６を参照すると、内側ハウジング面１４４は軸受ハウジング１４０の軸を中心に円周方向に移動し、またそれに沿って軸方向に移動しながら半径方向寸法が変化する幾何学的形状を有する。ジャーナル軸受１５０の内側軸受面１５４はまたその軸を中心に円周方向に移動しておよび／またはそれに沿って軸方向に移動しながら半径方向寸法が変化し得る。
【００１９】
たとえば、図１および図２を参照すると、軸受ハウジング１４０は外側流体膜界面（図示されている左側および右側流体膜界面）を形成することによってジャーナル軸受１５０を支持する第１および第２軸方向外側領域１４０ｄ、１４０ｅ（たとえば、軸受領域）によって囲まれるジャーナル軸受１５０を支持しない（たとえば、外側流体膜界面を形成しない）軸方向中央領域１４０ｃ（たとえば、非−軸受領域）を含むことができる。軸受ハウジング１４０の軸方向中央領域１４０ｃで、内側ハウジング面１４４は内の寸法を有することができ、第１および第２軸方向外側領域１４０ｄ、１４０ｅの寸法より大きい断面積を定義することができる。たとえば、内側ハウジング面１４４は軸１３４の周りに円周方向に移動してそれに沿って軸方向に移動しながら一定の半径ＲＨＩＭを有することができる（たとえば、ジャーナル軸受１５０の軸方向長さの２５％〜７５％、たとえば、４０％〜６０％（たとえば、約５０％））。軸方向中央領域１４０ｃから第１および第２軸方向外側領域１４０ｄ、１４０ｅの各々に軸方向に移動しながら、内側ハウジング面１４４は段差式などに、半径方向寸法が急激に変化し得る。
【００２０】
半径方向寸法Ｒに対する以下の寸法命名法において、接尾語の最初の文字は一般に構成要素を指し（たとえば、「Ｈ」は軸受ハウジング１４０を指し、「Ｂ」はジャーナル軸受１５０を指し、「Ｓ」はシャフト１３０を指し）、２番目の文字は一般に表面を指し（たとえば、「Ｉ」は内側ハウジング面１４４などの内面を指し、「Ｏ」はジャーナル軸受１５０の外側軸受面１５６などの外面を指し）、３番目の文字は一般に軸方向に延びる領域を指し（たとえば、「Ｍ」はタービン１１０と圧縮機１２０との間の中央領域または位置を指し；「１」は中間位置に対してジャーナル軸受１５０の第１、左側またはタービン側上の第１軸方向外側領域１４０ｄなどの第１軸方向外側領域を指し；「２」は中央位置に対してジャーナル軸受１５０の第２、右側または圧縮機側の第２軸方向外側領域１４０ｅなどの第２軸方向外側領域を指し）、４番目の文字は一般に領域内の軸方向位置を指し（たとえば、「Ｅ」は第１および第２軸方向端部１５０ａ、１５０ｂなどの端部またはその付近の位置を指し；「Ｃ」は軸方向中央領域１４０ｃまたはその付近などの中央位置を指し）、また「最大」および「最小」は特定された位置における構成要素の最大および最小半径方向寸法を指す。同様に、断面積Ａに対する以下の寸法命名法において、最初の文字は構成要素を指し（上記参照）、２番目の文字は表面を指し（上記参照）、３番目の文字は軸方向領域を指す（上記参照）。文字、数字または符号は適用できない場合（たとえば、円周および／または半径方向位置の間に変化がない場合）省略することができる。
【００２１】
軸受ハウジングの円周方向に変化する幾何学的形状
ボア幾何学的形状の半径方向寸法が円周方向に移動しながら変化すると、ボアの幾何学的形状は円周方向に変化する半径方向寸法を有すると言及することができ、それによって内側ハウジング面１４４の断面形状（たとえば、断面積）が非円形となる。本明細書で論議される断面形状はシャフト１３０の軸に対して垂直に取られる。たとえば、内側ハウジング面１４４（たとえば、その断面形状または断面積）は、シャフト１３０の回転軸１３４から測定されたより小さい半径方向寸法およびより大きい半径方向寸法を各々有する一連のピーク１４４ａおよびバレー１４４ｂを含むことができる。ピーク１４４ａの半径方向寸法はピーク半径方向寸法または最小半径方向寸法と言及することができ、バレー１４４ｂの半径方向寸法はバレー半径方向寸法または最大半径方向寸法と言及することもできる。ピーク１４４ａとバレー１４４ｂは円周方向に交互に発生し、第１軸方向外側領域１４０ｄの軸方向距離（たとえば、タービン側などの、ジャーナル軸受１５０の第１軸方向端部１５０ａと軸受ハウジング１４０の軸方向中央領域１４０ｃとの間）と第２軸方向外側領域１４０ｅの軸方向距離（たとえば、ジャーナル軸受１５０の圧縮機側などの、第２軸方向端部１５０ｂと軸方向中央領域１４０ｃとの間）の大部分（たとえば、全体）にわたって軸方向に延びる。その結果、各々のピーク１４４ａは軸方向に延びるリッジ（ｒｉｄｇｅ）を形成し、各々のバレー１４４ｂは軸方向に延びるトラフ（ｔｒｏｕｇｈ）を形成する。外側流体膜界面は内側ハウジング面１４４のピーク１４４ａと外側軸受面１５６との間に形成される（たとえば、２つの外側膜界面、一方は第１軸方向外側領域１４０ｄにあり、他方は第２軸方向外側領域１４０ｅにある）。
【００２２】
図示したように、内側ハウジング面１４４はそれらの間に３つのピーク１４４ａと３つのバレー１４４ｂを含むことができるが、より少ない数（たとえば２つ）またはそれ以上（たとえば、４つ、５つまたはそれ以上）を含むことができる。ピーク１４４ａおよび／またはバレー１４４ｂはローブ（ｌｏｂｅ）と言及することもできる。説明の目的のために、軸受ハウジング１４０の半径方向寸法は誇張して描かれており、図６はターボチャージャー１００の様々な構成要素の断面形状を重畳して異なる軸方向位置において異なる半径方向寸法を示している。以下で論議するように、半径方向寸法は各軸方向位置において（たとえば、１つの軸方向位置におけるピーク１４４ａおよびバレー１４４ｂの半径方向寸法の間の差）２〜５０ミクロン、または他の適切な量だけ変化し得る。
【００２３】
内側ハウジング面１４４の円周方向に変化する半径方向寸法は、従来の幾何学的形状と比較し、振動（たとえば、副−同期振動）を低減させ、軸受ハウジングおよび／またはジャーナル軸受の従来の幾何学的形状と比較し、騒音を減らし、軸受温度を制御し、シャフト１３０の回転速度を増加させておよび／またはシャフト１３０の高い回転速度で安定性を向上させることができる。副−同期振動（ｓｕｂ−ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）はシャフト１３０より遅い速度で回転するジャーナル軸受１５０によって引き起こされる振動を意味する。
【００２４】
さらに、内側ハウジング面１４４の円周方向に変化する半径方向幾何学的形状はまた流体流れを制御することができる。図３〜図６の断面図を比較して示したように、内側ハウジング面１４４のピーク１４４ａとバレー１４４ｂは異なる軸方向位置において同一の角度位置にあり、したがってピーク１４４ａによって形成された軸方向に延びるリッジとバレー１４４ｂによって形成された軸方向に延びるトラフが各々軸と平行に延びる。その結果、軸受ハウジング１４０に対するジャーナル軸受１５０の回転は重要な軸方向の構成要素なしに実質的に円周方向にそれらの間の流体に力を加え、したがってジャーナル軸受１５０の回転ではない流体圧力が流体を第１軸方向端部１５０ａおよび第２軸方向端部１５０ｂに向かって軸方向に流れるようにする。
【００２５】
代替的に、内側ハウジング面１４４のピーク１４４ａとバレー１４４ｂは異なる軸方向位置において異なる角度位置にあってもよく、したがってピーク１４４ａによって形成された軸方向に延びるリッジおよびバレー１４４ｂによって形成された軸方向に延びるトラフは各々軸１３４の周りに少なくとも部分的に円周方向に延びる。ジャーナル軸受１５０が回転するにつれ、ピーク１４４ａによって軸方向の力が加えられて流体を第１軸方向端部１５０ａおよび／または第２軸方向端部１５０ｂに向かってまたはそこから離れるように押す。たとえば、ピーク１４４ａは第１軸方向端部１５０ａから第２軸方向端部１５０ｂまで円周方向に５度〜９０度延びることができる。
【００２６】
図７Ａ〜図７Ｅを参照すると、各々のピーク１４４ａの角度位置はそうして形成されたリッジの軸方向位置に対する角度位置を示すように（たとえば、第１軸方向端部１５０ａまたは第２軸方向端部１５０ｂと軸方向中央領域１４０ｃとの間）第１および第２軸方向外側領域１４０ｄ、１４０ｅ内の軸方向距離の百分率として表示される軸方向位置に対してプロットする。図７Ａに示したように、ピーク１４４ａは（すなわち、図２〜図６に示したように）円周方向に延びていない。図７Ｂに示したように、ピーク１４４ａはジャーナル軸受１５０と同一の回転方向に（すなわち、図示されているようにページをローリングダウンさせる）第１軸方向端部１５０ａから第２軸方向端部１５０ｂまで円周方向に２０度延び、したがって流体が第２軸方向端部１５０ｂに向かって軸方向に押される。図７Ｃに示したように、ピーク１４４ａはジャーナル軸受１５０と同一の回転方向に（すなわち、図示されているようにページをローリングダウン）第２軸方向端部１５０ｂから第１軸方向端部１５０ａまで円周方向に４５度延び、したがって流体が第２軸方向端部１５０ｂに向かって軸方向に押される。図７Ｄに示したように、ピーク１４４ａは中間位置から回転方向に第１軸方向端部１５０ａおよび第２軸方向端部１５０ｂまで円周方向に１０度延び、したがって中間領域から第１軸方向端部１５０ａおよび第２軸方向端部１５０ｂ各々に流体が軸方向外側に押される。図７Ｅに示したように、ピーク１４４ａは回転方向に第１軸方向端部１５０ａから第２軸方向端部１５０ｂまで各々円周方向に２０度延び、したがって流体が第１軸方向端部１５０ａおよび第２軸方向端部１５０ｂから軸方向内側に（たとえば、ボア１４２内に流体を保持するように）押される。
【００２７】
軸受ハウジングの軸方向に変化する幾何学的形状
ボア幾何学的形状の半径方向寸法が軸方向に移動しながら変化する場合、内側ハウジング面１４４のボア幾何学的形状（たとえば、内側ハウジング断面形状）はまた軸方向に変化する半径方向寸法を有すると言及することができる。より具体的には、第１軸方向端部１５０ａ（たとえば、タービン側）および／または第２軸方向端部１５０ｂに向かって軸方向に移動する内側ハウジング面１４４の最大半径方向寸法（すなわち、バレー１４４ｂの寸法）を減少させることによって、従来の軸受幾何学的形状と比較して軸受システムにより大きい安定性を提供することができ、低減された騒音を達成することができる。内側ハウジング面１４４の最小半径方向寸法（すなわち、ピーク１４４ａの寸法）は第１および第２軸方向外側領域１４０ｄ、１４０ｅにおいて一定であり得る。さらに、内側ハウジング面１４４の最大寸法を一方の側面（たとえば、タービン側などの第１軸方向外側領域１４０ｄ）が他方の側面（たとえば、圧縮機側などの第２軸方向外側領域１４０ｅ）と比較してより小さい寸法に減少させることによって、ボア幾何学的形状は流体流れが第１軸方向端部１５０ａまたは第２軸方向端部１５０ｂに向かってより付勢される（ｂｉａｓｅｄ）ことを可能とする。たとえば、ボア幾何学的形状が軸方向に変化する半径方向寸法を有する場合、内側ハウジング面１４４の断面形状は軸方向移動しながら変化する（たとえば、軸方向外側に移動しながら減少する）領域を有することができ、それは軸方向に変化する断面積と言及することができる。異なる領域はジャーナル軸受１５０の第１軸方向端部１５０ａとジャーナル軸受１５０の第２軸方向端部１５０ｂとの間の流体流れの不均一な付勢を可能とする。すなわち、流体は第１軸方向端部１５０ａおよび第２軸方向端部１５０ｂに向かって不均一な流量で内側ハウジング面１４４と外側軸受面１５６との間で軸方向に流れ得る。このような不均一な流れはターボチャージャー１００の様々な構成要素の冷却を制御し、（たとえば、流体の剪断によって）内側ハウジング面１４４と外側軸受面１５６との間の回転摩擦を制限するように流体の温度を制御し、および／または（たとえば、高すぎる温度による）オイル燃焼を防止するのに有利であり得る。
【００２８】
軸方向に変化する半径方向寸法および軸方向に変化する断面積は図３（第１軸方向外側領域１４０ｄの中央位置において取られる）、図４（第１軸方向外側領域１４０ｄの端部位置において取られる）、図５（右側または圧縮機側などの第２軸方向外側領域１４０ｅの端部位置において取られる）、および図６（図２〜図５の断面の重畳）の断面図が比較して示される。
【００２９】
図３は軸方向中央領域１４０ｃ（たとえば、非−軸受領域）に隣接した中央位置において第１軸方向外側領域１４０ｄで取られるターボチャージャー１００の断面図である。代わりに、第１軸方向外側領域１４０ｄはターボチャージャー１００の圧縮機側にあってもよい。その中心軸方向位置において、内側ハウジング面１４４はバレー１４４ｂ中の１つ以上（たとえば、すべて）で軸１３４から測定された最大半径方向寸法ＲＨＩ１Ｃｍａｘおよびピーク１４４ａ中の１つ以上（たとえば、すべて）で最小半径方向寸法ＲＨＩｍｉｎを有する。最大半径方向寸法ＲＨＩ１Ｅｍａｘと最小半径方向寸法ＲＨ１ｍｉｎとの間の差はたとえば、２５〜５０ミクロン、または他の適切な寸法であり得る。
【００３０】
第１軸方向外側領域１５０ｄにおいて、内側ハウジング面１４４（すなわち、バレー１４４ｂ）の最大半径方向寸法ＲＨＩ１ｍａｘは任意の他の軸方向位置と比較して中央位置において最も高くてもよい。したがって、中央軸方向位置から第１軸方向端部１５０ａに向かって軸方向に移動しながら、最大半径方向寸法ＲＨＩ１ｍａｘは減少することができておよび／または一定に維持され得る。たとえば、図示されているように、最大半径方向寸法ＲＨＩ１ｍａｘは中央位置においてジャーナル軸受１５０の第１軸方向端部１５０ａに向かって移動しながら減少する。
【００３１】
内側ハウジング面１４４の最小半径方向寸法ＲＨＩ１ｍｉｎは図示されているようにジャーナル軸受１５０の軸方向距離にわたって一定であり得る（すなわち、各軸方向位置において同一であり得る）。
【００３２】
最大半径方向寸法ＲＨＩｍａｘが中央位置において最も高く、半径方向寸法ＲＨＩｍｉｎが一定に維持される結果として、第１軸方向外側領域１４０ｄにおいて内側ハウジング面１４４の断面積ＡＨＩ１（たとえば、内側ハウジング断面積）は中心位置において最も高くてもよい。さらに、最大半径方向寸法ＲＨＩｍａｘが中央位置から移動しながら減少して最小半径方向寸法ＲＨＩｍｉｎが一定に維持される結果として、内側ハウジング面１４４内に形成される断面積ＡＨＩＭは中央軸方向位置から軸方向に第１軸方向端部１５０ａに向かって移動しながら減少する。したがって、内側ハウジング面１４４の断面積は第１（たとえば、左側またはタービン）軸受領域上の中心位置と端部位置（第１軸方向端部１５０ａに近接）との間で大きさが変化する。
【００３３】
図４は軸受ハウジング１４０のボア１４２の第１軸方向側面上の第１端部位置において取られるターボチャージャー１００の断面図である。第１端部位置は最大半径方向寸法ＲＨＩｍａｘがボア１４２の第１側面上で最小になる位置であり得る。すなわち、最大半径方向寸法ＲＨＩｍａｘは中央位置における最大値ＲＨＩ１Ｃｍａｘからボア１４２の第１側上の最も低い値まで減少し、それは第１端部位置においてＲＨＩ１Ｅｍａｘであり（すなわち、ＲＨＩ１Ｃｍａｘ＞ＲＨＩ１Ｅｍａｘ）、最低バレー半径方向寸法または最小バレー半径方向寸法と言及することができる。
【００３４】
図示されているように、最大半径方向寸法ＲＨＩｍａｘは軸方向に徐々に移動しながら（たとえば、段差のない平滑な表面を有しながら）変化し得る。たとえば、最大半径方向寸法ＲＨＩ１ｍａｘは、軸方向外側に（すなわち、第１軸方向端部１５０ａに向かって）移動しながら増加する比率で、たとえば一定または減少する半径を有する曲線（たとえば、放物曲線）にしたがって減少することができるか、または一定の比率で（たとえば、線形経路にしたがって）減少することができる。代替的に、最大半径方向寸法ＲＨＩｍａｘは中間位置から第１軸方向端部まで移動しながら一定に維持することができる（すなわち、ＲＨＩＭｍａｘ＝ＲＨＩ１ｍａｘ）。第１側面位置において、最大半径方向寸法ＲＨＩ１Ｃｍａｘと最小半径方向寸法ＲＨＩｍｉｎとの間の差はたとえば、２〜３５ミクロン、または他の適切な寸法であり得る。
【００３５】
第２軸方向外側領域１４０ｅにおいて、内側ハウジング面１４４の最大半径方向寸法ＲＨＩｍａｘは第１軸方向外側領域１４０ｄと同一または類似の方法で減少され得る。第２軸方向外側領域１４０ｅは第１軸方向外側領域１４０ｄと対称的であってもよく、または（たとえば、以降に後述するように異なる流量を提供するために）異なってもよい。図５は軸受ハウジング１４０のボア１４２の第２軸方向外側領域１４０ｅの第２端部位置において取られるターボチャージャー１００の断面図である。図示されているように、第２軸方向側面はターボチャージャー１００の圧縮機側にあるが、代わりにターボチャージャー１００のタービン側にあってもよい。
【００３６】
第２軸方向端部位置は最大半径方向寸法ＲＨＩｍａｘがボア１４２の第２側面で最も小さい（たとえば、最小バレー半径方向寸法を形成する）位置であり得る。第２軸方向側面上の最大半径方向寸法ＲＨＩｍａｘは（たとえば、中央領域に隣接した別の中心位置における最大値から）ボア１４２の第２側面上の最低値まで減少されることがあり、それは前述した方式で（たとえば、第２軸方向端部１５０ｂに向かって軸方向に移動しながら増加または一定の比率で）第２軸方向端部位置におけるＲＨＩ２Ｅｍａｘである。代替的に、最大半径方向寸法ＲＨＩｍａｘは中間位置から第１軸方向端部まで移動して一定に維持され得る（すなわち、ＲＨＩＭｍａｘ＝ＲＨＩ２ｍａｘ）。第２軸方向端部位置において、最大半径方向寸法ＲＨＩ１ｍａｘと最小半径方向寸法ＲＨＩｍｉｎとの間の差はたとえば２〜３５ミクロン、または他の適切な寸法であり得る。
【００３７】
最大半径方向寸法ＲＨＩｍａｘはすべて他の軸方向位置と比較して第２軸方向端部位置において最小であり得る（すなわち、ＲＨＩ２Ｅｍａｘ＜ＲＨＩ１Ｅｍａｘ＜＝ＲＨＩＭｍａｘ）。最大半径方向寸法ＲＨＩｍａｘが第２軸方向位置において最も小さくて最小半径方向寸法ＲＨＩｍｉｎが一定に維持される結果として、内側ハウジング面１４４の断面積ＡＨＩは第２外側領域におけるよりも第２軸方向外側領域１４０ｅにおいてより低くてもよい（ＡＨＩ２＜ＡＨＩ１＜＝ＡＨＩＭ）。たとえば、第１軸方向外側領域１４０ｄにおける最低または最小断面積は第２軸方向外側領域１４０ｅにおける内側ハウジング断面形状の最低または最小断面積よりも低くてもよい。したがって、一定の断面形状および断面積（すなわち、後述するように軸方向に移動しながら一定の直径を有する円形形状）を有する外側軸受面１５６を有する場合、純（ｎｅｔ）断面積（すなわち、ＡＨＩマイナスＡＢＯ）は第１軸方向外側領域１４０ｄにおけるよりも第２軸方向外側領域１４０ｅにおいてより低い。このような純断面積における差は（すなわち、第１軸方向位置と第２軸方向位置との間の軸方向位置において流体通路１４６を通ってボア１４２内に収容されて内側ハウジング面１４４と外側軸受面１５６との間で軸方向に流れる）流体流れが第２軸方向端部１５０ｂよりも第１軸方向端部１５０ａに向かってより付勢されていることを提供する。
【００３８】
たとえば、図示されているように、第１軸方向端部１５０ａはタービン１１０付近に配置され、第２軸方向端部１５０ｂは圧縮機１２０付近に配置される。したがって、純断面積は圧縮機１２０付近の第２位置と比較してタービン１１０付近の第１位置においてより大きい場合、より多くの流体がタービン１１０に向かって付勢される。タービン１１０に向かってより多くの流体を付勢することはそれを通って流れるエンジンからの排気ガスによって比較的高温になると予想され得るタービン１１０（たとえば、タービンハウジング１１２の後方壁）に隣接する構成要素（またはその一部）を冷却するために望ましいこともあり、反面、比較的低温になると予想される圧縮機１２０に隣接する構成要素を冷却させるためにより少ない流体が第２軸方向端部１５０ｂに向かって付勢されてもよい。代替的に、より多くの流体がタービン１１０に向かうより圧縮機１２０に向かって付勢されていてもよい。内側ハウジング面１４４と外側軸受面１５６との間で軸方向に出る流体はターボチャージャー１００のさらに別の構成要素を冷却および／または潤滑させるために使用することができ、また最終的に軸受ハウジング１４０のサンプ（図示せず）に収集されて冷却され、エンジンおよび／またはターボチャージャー１００に再循環され得る。
【００３９】
代替的に、最大半径方向寸法ＲＨＩ１Ｅｍａｘ、ＲＨＩ２Ｅｍａｘおよび断面積ＡＨＩ１、ＡＨＩ２は軸受ハウジング１４０の両側で同一であってもよく、それによって流体流れは実質的に等しい。
【００４０】
ジャーナル軸受幾何学的形状
図２〜図５を参照すると、ジャーナル軸受１５０の外側軸受面１５６は可変的でない幾何学的形状を有し、反面、ジャーナル軸受１５０の内側軸受面１５４はいくつかの実施形態においてはジャーナル軸受１５０の軸を中心に円周方向に移動しておよび／またはそれに沿って軸方向に移動しながら半径方向寸法が変化し得る。たとえば、再び図１および図２を参照すると、ジャーナル軸受１５０は、シャフト１３０を支持せず（たとえば、内側流体膜界面を形成せず）、また内側流体膜界面図（図示されているように左側および右側内側流体膜界面）を形成することによってシャフト１３０を支持する第１および第２軸方向外側領域１５０ｄ、１５０ｅ（たとえば、軸受領域）の間に軸方向に存在する、軸方向中央領域１５０ｃ（たとえば、非−軸受領域）を含むことができる。ジャーナル軸受１５０の軸方向中央領域１５０ｃおよび第１および第２軸方向外側領域１５０ｄ、１５０ｅは軸受ハウジングの軸方向中央領域１４０ｃおよび第１および第２軸方向外側領域１４０ｄ、１４０ｅに対応してもよく（たとえば、軸方向長さと位置がほぼ同一である）、または異なってもよい（たとえば、軸方向長さがより短い）。ジャーナル軸受１５０の軸方向中央領域１５０ｃにおいて、内側軸受面１５４は内の寸法を有することができ、第１および第２軸方向外側領域１５０ｄ、１５０ｅの寸法より大きい断面積を定義することができ、（たとえば、内部にシャフト１３０を半径方向に支持しないように）内側流体膜界面を形成しなくてもよい。軸方向中央領域１５０ｃにおける半径ＲＢＩＭは軸１３４の周りを円周方向に一定に移動することができ（たとえば、円形である）、またそれに沿って軸方向に一定に移動することができる（たとえば、ジャーナル軸受１５０の軸方向長さの２５％〜７５％、たとえば、４０％〜６０％（たとえば、約５０％））。軸方向中央領域１５０ｃから第１および第２軸方向外側領域１５０ｄ、１５０ｅの各々に軸方向に移動しながら、内側軸受面１５４は段差式などに、半径方向寸法が急激に変化し得る。
【００４１】
ジャーナル軸受の外側幾何学的形状
上述したように、ジャーナル軸受１５０の外側軸受面１５６（たとえば、外側軸受面形状と言及し得る断面形状および／またはその断面積）は円形および円筒形であり、したがって外側軸受面１５６が一般にその周りのすべての角度位置（すなわち、円形）およびそれに沿って一般にすべての軸方向位置（すなわち、円筒形）において同一の外側半径方向寸法ＲＢＯを有する。したがって、ジャーナル軸受の第１および第２側面上の第１位置および第２位置各々において、ジャーナル軸受１５０は円形で大きさが普通の外側軸受断面積を有する。
【００４２】
ジャーナル軸受１５０は流体通路１５８ａ、円周方向チャネル１５８ｂ、または外側軸受面１５６で領域が小さい（たとえば、外側軸受面１５６の総表面積の５％未満を形成する）他の表面特徴を含むことができ、反面、外側軸受面１５６は依然として円形および／または円筒形と見なされることに留意すべきである。ジャーナル軸受１５０の外側半径方向寸法ＲＢＯおよび内側ハウジング面１４４の最小半径方向寸法ＲＨＩｍｉｎがすべての軸方向位置において同一の場合、外側流体膜界面は第１および第２軸方向外側領域１４０ｄ、１４０ｅ（たとえば、内側ハウジング面１４４のピーク１４４ａとジャーナル軸受１５０の外側軸受面１５６との間）で類似に形成され得る。
【００４３】
ジャーナル軸受の円周方向に変化する内側幾何学的形状
ジャーナル軸受１５０のボア幾何学的形状の半径方向寸法が円周方向に移動しながら変化する場合、ボア幾何学的形状は円周方向に変化する半径方向寸法を有すると言及することもできる。その結果は内側軸受面１５４の断面形状（たとえば、断面領域）は非円形であることである。
【００４４】
たとえば、内側軸受面１５４（たとえば、内側軸受断面形状と言及し得る断面形状またはその断面積）はシャフト１３０の回転軸１３４から測定されたより小さい半径方向寸法およびより大きい半径方向寸法を各々有する一連のピーク１５４ａおよびバレー１５４ｂを含むことができる。ピーク１５４ａの半径方向寸法はピーク半径方向寸法または最小半径方向寸法と言及することができ、バレー１５４ｂの半径方向寸法はバレー半径方向寸法または最大半径方向寸法と言及することもできる。たとえば、図示されているように、様々な半径方向幾何学的形状はその間に３つのピーク１５４ａおよび３つのバレー１５４ｂを含むことができる。ピーク１５４ａおよびバレー１５４ｂはローブと言及することもできる。ピーク１５４ａとバレー１５４ｂは円周方向に交互に発生し、第１軸方向外側領域１５０ｄ（たとえば、タービン側などの、ジャーナル軸受１５０の第１軸方向端部１５０ａと軸方向中央領域１５０ｃとの間）と第２軸方向外側領域１５０ｅ（たとえば、ジャーナル軸受１５０の圧縮機側などの第２軸方向端部１５０ｂと軸方向中央領域１５０ｃとの間）の大部分（たとえば、全体）にわたって軸方向に延びる。その結果、各々のピーク１５４ａは軸方向に延びるリッジを形成して各々のバレー１５４ｂは軸方向に延びるトラフを形成する。内側流体膜界面は内側軸受面１５４のピーク１５４ａとシャフト１３０の外部シャフト面１３２との間に形成される（たとえば、２つの内側膜界面、一方は第１軸方向外側領域１５０ｄにあり、他方は第２軸方向外側領域１４０ｅにある）。
【００４５】
図示されているように、内側軸受面１５４はその間に３つのピーク１５４ａと３つのバレー１５４ｂを含むことができるが、より少ない数（たとえば、２つ）またはそれ以上（たとえば、４つ、５つまたはそれ以上）を含むことができる。内側ハウジング面１４４のそれらと区別するために、内側軸受面１５４のピーク１５４ａおよびバレー１５４ｂは各々軸受ピークおよび軸受バレーと言及することができ、反面、内側ハウジング面１４４のピーク１４４ａおよびバレー１４４ｂはハウジングピークおよびハウジングバレーと各々言及することができる。代替的に、内側軸受面１５４は各軸方向位置において断面が円形になるように円周方向に移動しながら（たとえば、円周方向に変化しない半径方向寸法を有する）変化しなくてもよい。説明の目的のために、ジャーナル軸受１５０の半径方向寸法は誇張して描かれており、図６はターボチャージャー１００の様々な構成要素の断面形状を重畳して異なる軸方向位置において異なる半径方向寸法を示している。
【００４６】
内側ハウジング面１５４の円周方向に変化する半径方向寸法は、従来の幾何学的形状と比較し、振動（たとえば、副−同期振動）を低減させ、軸受ハウジングおよび／またはジャーナル軸受の従来の幾何学的形状と比較し、騒音を減らし、軸受温度を制御し、シャフト１３０の回転速度を増加させておよび／またはシャフト１３０の高い回転速度で安定性を向上させることができる。
【００４７】
円周方向に変化する半径方向寸法はまた流体流れを制御することができる。図７Ａ〜図７Ｅを参照すると、内側軸受面１５４のピーク１５４ａおよびバレー１５４ｂは一定の角度位置を有することができるか、または内側ハウジング面１４４のピーク１４４ａおよびバレー１４４ｂに対して示されるように変化し得る。
【００４８】
ジャーナル軸受の軸方向に変化する内側幾何学的形状
ジャーナル軸受１５０のボア幾何学的形状の半径方向寸法が軸方向に移動しながら変化する場合、内側軸受面１５４のボア幾何学的形状（たとえば、内側軸受断面形状）は軸方向に変化する半径方向寸法を有すると言及することもできる。軸受ハウジング１４０のボア幾何学的形状を変化させることと同様に、第１軸方向端部１５０ａおよび第２軸方向端部１５０ｂに向かって軸方向に移動する寸法（すなわち、バレー１５４ｂの）最大半径方向寸法を減少させることによって、従来の軸受幾何学的形状と比較して軸受システムにより大きい安定性を提供することができ、低減された騒音を達成することができる。最小半径方向寸法（すなわち、ピーク１５４ａは軸方向に一定に移動することができる）。さらに、タービンおよび圧縮機側に異なる最小寸法およびそれによる断面積を有することによって、ジャーナル軸受１５０の第１軸方向端部１５０ａとジャーナル軸受１５０の第２軸方向端部１５０ｂとの間で流体流れの不均一な付勢が達成され得る。すなわち、流体は第１軸方向端部１５０ａおよび第２軸方向端部１５０ｂに向かって不均一な流量で内側軸受面１５４と外側シャフト面１３２との間で軸方向に流れ得る。
【００４９】
内側軸受面１５４の軸方向に変化する半径方向寸法および軸方向に変化する断面積は図２（軸方向中央領域１５０ｃ内で取られる）、図３（第１軸方向外側領域１５０ｄの中心位置において取られる）、図４（第１軸方向外側領域１５０ｄの端部位置において取られる）、図５（第２軸方向外側領域１５０ｅの端部位置において取られる）、および図６（図２〜図５の断面の重畳）の断面図が比較して示される。
【００５０】
再び図３を参照すると、第１軸方向外側領域１５０ｄの中心位置において、内側軸受面１５４はバレー１５４ｂ中の１つ以上（たとえば、すべて）で軸１３４から測定された最大半径方向寸法ＲＢＩ１Ｃｍａｘおよびピーク１５４ａ中の１つ以上（たとえば、すべて）で最小半径方向寸法ＲＢＩｍｉｎを有する。最大半径方向寸法ＲＢＩＭｍａｘと最小半径方向寸法ＲＢＩＭｍａｘとの間の差は、たとえば、２５〜５０ミクロン、または他の適切な寸法であり得る。
【００５１】
第１軸方向外側領域１５０ｄにおいて、内側軸受面１５４の（すなわち、バレー１５４ｂの）最大半径方向寸法ＲＢＩ１ｍａｘは任意の他の軸方向位置と比較して中央位置において最も高くてもよい。内側軸受面１５４の（すなわち、バレー１５４ｂの）最大半径方向寸法ＲＢＩＭｍａｘは同一または異なる軸方向位置において最も高くてもよく、そこで内側軸受面１５４の最大半径方向寸法ＲＢＩＭｍａｘは最も高く（たとえば、第１軸方向端部１５０ａまたは第２軸方向端部１５０ｂ中１つにより近い）また流体通路１５８ａが配置されている同一または異なる軸方向位置にあってもよい。
【００５２】
中心位置から第１軸方向端部１５０ａに向かって軸方向に移動すると、最大半径方向寸法ＲＢＩｍａｘは減少することができておよび／または一定に維持され得る。たとえば、図示されているように、最大半径方向寸法ＲＢＩｍａｘは中心位置から両方の第１軸方向端部に向かって移動しながら減少する。
【００５３】
内側軸受面１５４の最小半径方向寸法ＲＢＩｍｉｎは図示されているようにジャーナル軸受１５０の軸方向距離にわたって一定であり得る（すなわち、それに沿って各軸方向位置において同一であり得る）。
【００５４】
最大半径方向寸法ＲＢＩｍａｘが中央位置において最も高く、最小半径方向寸法ＲＢＩｍｉｎが一定に維持される結果として、第１軸方向外側領域１５０ｄにおいて内側軸受面１５４の断面積ＡＢＩ（たとえば、内側軸受断面積）は中央位置において最も高くてもよい。さらに、最大半径方向寸法ＲＢＩｍａｘが中央位置から移動しながら減少して最小半径方向寸法ＲＨＩｍｉｎが一定に維持される結果として、内側軸受面１５４内に形成される断面積ＡＢＩは中央軸方向位置から軸方向第１軸方向端部１５０ａに向かって移動しながら減少する。したがって、内側軸受面１５４の断面積は第１軸方向外側領域１５０ｄ（たとえば、軸受領域）において中心位置と端部位置との間で大きさが変化する。
【００５５】
再び図４を参照すると、内側軸受面１５４の最大半径方向寸法ＲＢＩｍａｘは端部位置における第１軸方向外側領域１５０ｄにおいて最も低くてもよい。内側軸受面１５４の最大半径方向寸法ＲＢＩｍａｘは中心位置におけるその最大値ＲＢＩＭｍａｘから第１軸方向外側領域１５０ｄ上のその最も低い値、すなわち第１軸方向位置におけるＲＨＩ１Ｅｍａｘまで減少する（すなわち、ＲＢＩＭｍａｘ＞ＲＢＩ１Ｅｍａｘ）。
【００５６】
図示されているように、最大半径方向寸法ＲＢＩｍａｘは軸方向に徐々に移動しながら変化し得る。たとえば、最大半径方向寸法は軸方向外側に（すなわち、第１軸方向端部１５０ａに向かって）移動しながら増加する比率で、たとえば一定または減少する半径（たとえば、放物曲線）を有する曲線にしたがって、削減することができるか、または一定の比率で（たとえば、線形経路にしたがって）減少することができる。代替的に、最大半径方向寸法ＲＨＩｍａｘは中間位置から第１軸方向端部まで一定に維持され得る（すなわち、ＲＢＩＭｍａｘ＝ＲＢＩ１ｍａｘ）。内側軸受面１５４の（すなわち、バレー１５４ｂの）最大半径方向寸法ＲＢＩ１Ｅｍａｘは同一または異なる軸方向位置にあってもよく、そこで内側ハウジング面１４４の最大半径方向寸法ＲＨＩ１Ｅｍａｘは第１軸方向側に最も小さい（たとえば、第１軸方向端部１５０ａにより近いか、またはより遠くにある）。第１端部位置において、最大半径方向寸法ＲＨＩ１ｍａｘと最小半径方向寸法ＲＨＩｍｉｎとの間の差は、たとえば２〜３５ミクロン、または他の適切な寸法であり得る。
【００５７】
第２軸方向外側領域１５０ｅにおいて、内側軸受面１５４の最大半径方向寸法ＲＨＢｍａｘは第１軸方向外側領域１５０ｄと同一または類似の方式で減少されてもよく、または（たとえば、後述するように不均一な流量を提供するために）異なってもよい。再び図５を参照すると、内側軸受面１５４の最大半径方向寸法ＲＢＩｍａｘは端部位置において（たとえば、第２軸方向端部１５０ｂまたはそれに隣接する位置において）第２軸方向外側領域１５０ｅ上で最も低くてもよい。代替的に、最大半径方向寸法ＲＨＩｍａｘは中間位置から第２軸方向端部まで一定に維持され得る（すなわち、ＲＢＩ２Ｍｍａｘ＝ＲＢＩ２Ｅｍａｘ）。内側軸受面１５４の（すなわち、バレー１５４ｂの）最大半径方向寸法ＲＢＩ２Ｅｍａｘは同一または異なる軸方向位置にあってもよく、そこで内側ハウジング面１４４の最大半径方向寸法ＲＨＩ２Ｅｍａｘが第２軸方向側に最も小さい（たとえば、第２軸方向端部１５０ｂにより近いか、またはより遠くにある）。第２側面位置において、最大半径方向寸法ＲＨＩ２ｍａｘと最小半径方向寸法ＲＨＩｍｉｎとの間の差は、たとえば、２〜３５ミクロン、または他の適切な寸法であり得る。
【００５８】
内側軸受面１５４の最大半径方向寸法ＲＢＩｍａｘは第１および第２軸方向外側領域１５０ｄ、１５０ｅにおけるすべての他の軸方向位置と比較して端部位置において最も低くてもよい（すなわち、ＲＢＩ２Ｅｍａｘ＜ＲＢＩ１Ｅｍａｘ＜＝ＲＢＩＭｍａｘ）。最大半径方向寸法ＲＢＩｍａｘが端部位置において最も低く、最小半径方向寸法ＲＢＩｍｉｎが一定に維持される結果として、内側軸受面１５４の断面積ＡＢＩはまた第１軸方向外側領域１５０ｄよりも第２軸方向外側領域１５０ｅにおいてより低くてもよい。したがって、外部シャフト面１３２が一定の断面形状および大きさ（すなわち、後述するように一定の直径を有する円形形状）を有する場合、純断面積（すなわち、ＡＢＩマイナスＡＳＯ）は第１軸方向外側領域１５０ｄにおいてよりも第２軸方向外側領域１５０ｅにおいてより低い。このような純断面積における差は（すなわち、第１軸方向位置と第２軸方向位置との間の軸方向位置において流体通路１５８ａを通ってボア１５２内に収容されて内側軸受面１５４と外側シャフト面１３２との間で軸方向に流れる）流体流れが第２軸方向端部１５０ｂよりも第１軸方向端部１５０ａに向かってより付勢されていることを提供する。したがって、内側ハウジング面１４４と外側軸受面１５６との間および内側ハウジング面１５４と外側シャフト面１３２との間の両方に（たとえば、圧縮機１２０に向かって）第２軸方向端部１５０ｂよりも第１軸方向端部１５０ａに向かって（たとえば、タービン１１０に向かって）より多くの流体が付勢されている。
【００５９】
代替的に、内側軸受面１５４の最大半径方向寸法ＲＢＩｍａｘは内側ハウジング面１４４の最大半径方向寸法ＲＢＩｍａｘが最も低い反対側において最も低くてもよい。その結果、内側ハウジング面１４４と外側軸受面１５６との間の第２軸方向端部１５０ｂよりも第１軸方向端部１５０ａに向かってより多くの流体が付勢され、内側軸受面１５４と外側シャフト面１３２との間の第１軸方向端部１５０ａよりも第２軸方向端部１５０ｂに向かってまたはその反対により多くの流体が付勢される。
【００６０】
上述したように、シャフト１３０は第２流体膜界面が形成される領域において円周方向または軸方向に移動しながら半径方向寸法が変化しない幾何学的形状を有する。すなわち、シャフト１３０の外面はジャーナル軸受１５０と一致する軸方向領域において半径方向（すなわち、円形）または軸方向（すなわち、円筒形）に変化しない。
【００６１】
図８を参照すると、ターボチャージャー２００はターボチャージャー１００と実質的に類似に構成され得るが、代わりにその間に配置されたスペーサリング２６０（たとえば、スペーサ部材）を有するシャフト１３０に沿って軸方向に離隔されている２つのジャーナル軸受２５０（たとえば、フローティングリングまたはフローティングジャーナル軸受）を含む。第１軸方向外側領域２４０ｄにおいて、軸受ハウジング２４０の内側ハウジング面２４４は円周方向に移動して（たとえば、上述したようなピークおよびバレーを有する）軸方向に移動しながら半径方向寸法が変化する。たとえば、最大半径方向寸法（たとえば、バレー半径方向寸法）は中央位置において（たとえば、ジャーナル軸受２５０中、対応する１つの軸方向の中間点において）最も大きく、タービンに向かってそしてスペーサリング２６０に対応する中央領域２４０ｃに向かって軸方向に移動することができる。オイル流路は最大半径方向寸法（たとえば、中間点）に対応する軸方向位置に配置され得る。その中間点から移動すると、最大半径方向寸法は（たとえば、前述したように放物線などの曲線または線にしたがって）その軸方向両端に徐々に減少する。内側ハウジング面２４４は中間点を中心に第１軸方向外側領域２４０ｄにおいて対称であってもよく、または非対称であってもよい（たとえば、両側に異なる最大半径寸法を有し、その両側に流体流れを不均等に付勢させるか、または最大半径方向寸法を中心から外れるように配置させる）。（たとえば、ピークの）最小半径方向寸法は軸方向に一定に移動することができる。流体膜界面（たとえば、外側流体膜界面）はジャーナル軸受２５０の軸方向全長にわたって形成され得る。ジャーナル軸受２５０各々は円周方向および軸方向に両方とも移動しながら一定の外径を有する外側軸受面を有することができる。
【００６２】
第２軸方向外側領域２４０ｅ（すなわち、第１軸方向外側領域２４０ｄとその間に配置される中央領域２４０ｃと反対側）において、内側ハウジング面２４４は第１軸方向外側領域２４０ｄと対称であり得る。
【００６３】
ジャーナル軸受２５０の各々は（たとえば、振動などのために）円周方向に移動して（たとえば、安定性および／または流体流れを制御するために）軸方向に移動しながら半径方向寸法が変化する断面形状を有する内側軸受面２５４を有することによってジャーナル軸受１５０に対して上述した方法で構成され得る。最大半径方向寸法（たとえば、バレー寸法）は中央位置において（たとえば、その軸方向中間点において）最も大きくてもよく、そこから軸方向にタービン（または圧縮機）に向かってまたスペーサリング２６０に向かって移動する。ジャーナル軸受２５０を通過するオイル流路は軸受ハウジングのオイル流路と同一の軸方向位置に配置することができ、ジャーナル軸受２５０はそれに対応する円周チャネルをさらに含み、ジャーナル軸受がそれに対して回転するとき軸受ハウジング２４０の流路の間の連通を確実にすることができる。中間点から軸方向に移動すると、最大半径方向寸法（たとえば、放物線などの曲線または前述のような線にしたがって）その軸方向の両端部に向かって徐々に減少する。内側軸受面２５４は中間点に対して対称であってもよく、または非対称であってもよい（たとえば、両側に異なる最大半径寸法を有し、その両側に流体流れを不均等に付勢させるか、または最大半径方向寸法を中心から外れるように配置させる）。最小半径方向寸法は軸方向に一定に移動することができる。流体膜界面（たとえば、内側流体膜界面）はジャーナル軸受２５０の軸方向全長にわたって形成され得る。
【００６４】
第２のジャーナル軸受２５０は第１のジャーナル軸受２５０の複製であってもよい。
【００６５】
スペーサリング２６０は２つのジャーナル軸受２５０の間に配置されたリングとして構成される。スペーサリング２６０は２つのジャーナル軸受２５０、シャフト２３０および軸受ハウジング２４０と独立的に回転し得る。スペーサリング２６０はシャフト２３０を支持しない（たとえば、それらの間に流体膜界面を形成しない）。
【００６６】
軸受ハウジング１４０、２４０ｓおよびジャーナル軸受１５０、２５０、特に内側ハウジング面１４４、２４４および内側軸受面１５４、２５４のボア幾何学的形状は任意の適切な方法にしたがって形成され得る。磁気浮上工作機械およびスピンドルアセンブリなどの機械は回転切削工具を適切な軸方向および半径方向の軌跡で内面に適用し、そのボア幾何学的形状を形成することができる。軸受ハウジング１４０およびジャーナル軸受１５０は切削工具に対して軸方向に移動することができる。たとえば、内側ハウジング面１４４および／または内側軸受面１５４は米国特許第９，７７７，５９７号に記載された方法および機械３００を用いて形成することができ、その全文は本明細書で参考として引用される。
【００６７】
本開示は、特定の実施形態に関連して記載されているが、本開示は、開示された実施形態に限定されるものではなく、逆に、添付された特許請求の範囲内に含まれる様々な変更および均等な配列を包括するように意図されるものと理解されるべきであり、この範囲は、法律で許容されるすべての変更および均等な構造を含むように最も広く解釈が与えられるべきであろう。
【図１】
2019194475.tif 000003
【図２】
2019194475.tif 000004
【図３】
2019194475.tif 000005
【図４】
2019194475.tif 000006
【図５】
2019194475.tif 000007
【図６】
2019194475.tif 000008
【図７Ａ】
2019194475.tif 000009
【図７Ｂ】
2019194475.tif 000010
【図７Ｃ】
2019194475.tif 000011
【図７Ｄ】
2019194475.tif 000012
【図７Ｅ】
2019194475.tif 000013
【図８】
2019194475.tif 000014
【外国語明細書】
2019194475000001.pdf