(57)【要約】【課題】  自励振動を抑制することが可能なターボチャージャを提供する。【解決手段】  ターボチャージャ１は、タービンシャフト２１と、タービンシャフト２１の両端に設けられたコンプレッサ１１およびタービン３１と、タービンシャフト２１を保持する保持部４６を有するセンターハウジング２０と、内周面４２０と外周面４３０とを有し、内周面４２０はオイル１００を介在させてタービンシャフト２１と向かい合い、外周面４３０はオイル１００を介在させて保持部４６と向かい合い、円筒形状のフルフロートベアリング４０とを備える。内周面４２０および外周面４３０の少なくとも一方に内周螺旋溝４２および外周螺旋溝４３が設けられる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面と外周面とを有する円筒形状のフルフロートベアリングであって、
前記内周面は流体を介在させてタービンシャフトと向かい合い、
前記外周面は流体を介在させて保持部と向かい合い、
前記内周面および外周面の少なくとも一方に螺旋溝が設けられる、フルフロートベアリング。
【請求項２】
前記内周面および外周面の両方に前記螺旋溝が設けられる、請求項１に記載のフルフロートベアリング。
【請求項３】
タービンシャフトと、
前記タービンシャフトの両端に設けられたコンプレッサおよびタービンと、
前記タービンシャフトを保持する保持部を有するハウジングと、
内周面と外周面とを有し、前記内周面は流体を介在させて前記タービンシャフトと向かい合い、前記外周面は流体を介在させて前記保持部と向かい合い、円筒形状のフルフロートベアリングとを備えた過給機であって、
前記内周面および外周面の少なくとも一方に螺旋溝が設けられる、過給機。
【請求項４】
前記内周面および外周面の両方に前記螺旋溝が設けられる、請求項３に記載の過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、過給機およびフルフロートベアリングに関し、より特定的には、コンプレッサおよびタービンを有する過給機およびそれに用いられるフルフロートベアリングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、過給機の構造は、たとえば特開昭６３−８８３１８号公報（特許文献１）、特開平１−１９３４０９号公報（特許文献２）および特開２００２−２１３２４８号公報（特許文献３）および発明協会公開技法８８−１０５９５号（非特許文献１）に開示されている。
【特許文献１】特開昭６３−８８３１８号公報
【特許文献２】特開平１−１９３４０９号公報
【特許文献３】特開２００２−２１３２４８号公報
【非特許文献１】発明協会公開技法８８−１０５９５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１では、ターボチャージャのフルフロート軸受の外周に一条の周方向の溝が示されている。
【０００４】
特許文献２では、ターボチャージャの自励振動を抑制するために、軸受の摺動面の隙間を漸増漸減させ、これを複数箇所で繰返す構造が開示されている。
【０００５】
特許文献３では、ターボチャージャの自励振動を抑制するために、軸受の内周と外周の摺動面の幅の比率を所定値以下にする技術が開示されている。
【０００６】
非特許文献１では、ターボチャージャのフルフロート軸受の内周に一条の周方向の溝を設けることが開示されている。
【０００７】
しかしながら、上記の従来の技術では、ターボチャージャ（過給機）の自励振動の抑制効果が十分でなかった。
【０００８】
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、過給機の自励振動を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に従ったフルフロートベアリングは内周面と外周面とを有する円筒形状のフルフロートベアリングであって、内周面は流体を介在させてタービンシャフトと向かい合い、外周面は流体を介在させて保持部と向かい合い、内周面および外周面の少なくとも一方に螺旋溝が設けられる。
【００１０】
このように構成されたフルフロートベアリングでは、内周面および外周面の少なくとも一方に螺旋溝が設けられるため、フルフロートベアリングが回転すると内周面および外周面の少なくとも一方に設けられた螺旋溝により、内周面および外周面が流体から受ける圧力の分布が軸方向に沿って変化する。このためフルフロートベアリングが安定状態となりにくく、自励振動を抑制することができる。
【００１１】
好ましくは、内周面および外周面の両方に螺旋溝が設けられる。
この発明に従った過給機はタービンシャフトと、タービンシャフトの両端に設けられたコンプレッサおよびタービンと、タービンシャフトを保持する保持部を有するハウジングと、内周面と外周面とを有し、内周面は流体を介在させてタービンシャフトと向かい合い、外周面は流体を介在させて保持部と向かい合い、円筒形状のフルフロートベアリングとを備える。内周面および外周面の一方に螺旋溝が設けられる。
【００１２】
このように構成された過給機では、内周面および外周面の少なくとも一方に螺旋溝が設けられるため、内周面および外周面の少なくとも一方が流体から受ける面圧分布は、フルフロートベアリングが回転することによって変動する。その結果、フルフロートベアリングが安定状態に入ることを防止し、自励振動の発生を抑制することができる。
【００１３】
好ましくは、内周面および外周面の両方に螺旋溝が設けられる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明に従えば、自励振動を抑制することができる過給機およびそれに用いるフルフロートベアリングを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従ったターボチャージャの断面図である。図１を参照して、この発明の実施の形態１に従った過給機としてのターボチャージャ１は排気ガスのエネルギを利用してタービンを回転させ、そのタービンと同軸上にあるコンプレッサを回転させて吸入空気（または混合気）を圧縮し、密度の高い混合気または空気を燃焼室へ送り込み出力を増大させる装置である。ターボチャージャ１はタービンシャフト２１と、タービンシャフト２１の両端に設けられたコンプレッサ１１およびタービン３１と、タービンシャフト２１を保持するためのセンターハウジング２０とコンプレッサ１１を収納するコンプレッサハウジング１０と、タービン３１を収納するタービンハウジング３０とを有する。
【００１７】
タービン３１とコンプレッサ１１は共通のタービンシャフト２１に取付けられている。タービンハウジング３０にはタービンハウジング渦室３２が設けられ、エキゾーストマニホールドからタービンハウジング渦室３２へ排気ガスが流入し、この排気ガスの圧力でタービン３１が回転する。タービン３１を回転させた排気ガスはタービンハウジング３０の中心付近から軸方向に向かって排出される。タービンハウジング３０はセンターハウジング２０と直接接触している。
【００１８】
コンプレッサハウジング１０はコンプレッサハウジング渦室１２を有する。コンプレッサハウジング１０の中心付近から軸方向に供給された空気または混合気がコンプレッサ１１により圧縮されてコンプレッサハウジング渦室１２へ送られる。これにより吸入された空気または混合気が圧縮され、その密度が大きくなる。
【００１９】
本発明に従ったターボチャージャ１はガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンなどの内燃機関の過給機として用いられる。さらに、レシプロエンジンだけでなくロータリエンジンの過給機として本発明のターボチャージャ１を用いることができる。コンプレッサ１１とタービン３１とを連結するタービンシャフト２１はセンターハウジング２０の保持部４６により保持されている。センターハウジング２０内は中空形状であり、その内部に矢印２２で示すようにオイル１００が供給される。このオイル１００はタービンシャフト２１の回転部を冷却し、かつタービンシャフト２１を潤滑する働きを有する。保持部４６にフルフロートベアリング４０が保持される。供給されたオイル１００は、矢印２３で示す方向に排出される。
【００２０】
フルフロートベアリング４０は円筒形状であり保持部４６に直接接触しておらずオイル１００を介在させて保持部４６と向かい合っている。円筒形状の内周面側にタービンシャフト２１が位置決めされる。タービンシャフト２１とフルフロートベアリング４０との間にはオイル１００が介在しており、タービンシャフト２１はフルフロートベアリング４０と直接接触していない。フルフロートベアリング４０はリング部材４９により軸方向の移動を制限される。フルフロートベアリング４０の内周面４２０および外周面４３０には内周螺旋溝４２および外周螺旋溝４３が設けられる。
【００２１】
すなわち、実施の形態１に従ったターボチャージャ１は、タービンシャフト２１と、タービンシャフト２１の両端に設けられたコンプレッサ１１およびタービン３１と、タービンシャフト２１を保持する保持部４６を有するハウジングとしてのセンターハウジング２０と、内周面４２０および外周面４３０とを有し、内周面４２０はオイル１００を介在させてタービンシャフト２１と向かい合い、外周面４３０はオイル１００を介在させて保持部４６と向かい合い、円筒形状のフルフロートベアリング４０とを備える。内周面４２０および外周面４３０の少なくとも一方に螺旋溝が設けられ、この実施の形態では内周面４２０に内周螺旋溝４２が設けられ、外周面４３０に外周螺旋溝４３が設けられる。なお、両方に溝を設ける必要はなく、内周面４２０にのみ内周螺旋溝４２を設けてもよい。さらに、外周面４３０にのみ外周螺旋溝４３を設けてもよい。
【００２２】
図２は、図１中のフルフロートベアリングの斜視図である。図２を参照して、フルフロートベアリング４０は筒状であり、その中央付近に複数の送油孔４１が設けられる。複数の送油孔４１の数は特に限定されない。さらに、等しいピッチで複数の送油孔４１が設けられていてもよく、異なるピッチで複数の送油孔４１が設けられてもよい。図２では、２つの送油孔４１のみが図示されているが、送油孔４１はフルフロートベアリング４０の外周にそって４つ設けられている。
【００２３】
内周面４２０には内周螺旋溝４２が設けられる。内周螺旋溝４２は図２では一定のピッチで螺旋を描くように構成されているが、これに限られず、不同ピッチで内周螺旋溝４２が設けられてもよい。この場合にある部分では内周螺旋溝４２のピッチが小さくなり、別の部分では内周螺旋溝４２のピッチが大きくなる。また図２では、フルフロートベアリング４０の両端部間でほぼ１回転する内周螺旋溝４２が示されているが、この回転数に関しても限定はなく、フルフロートベアリング４０の両端間で１周以上する、すなわち図２よりもさらにピッチの小さい内周螺旋溝４２を設けてもよい。
【００２４】
外周面４３０には外周螺旋溝４３が設けられる。図２では内周螺旋溝４２と外周螺旋溝４３のピッチはほぼ等しいが、これに限られるものではなく、内周螺旋溝４２と外周螺旋溝４３とのピッチが異なっていてもよい。
【００２５】
次に、本発明に従ったフルフロートベアリングの作用について説明する。図３から図５は、この発明の実施の形態１に従ったフルフロートベアリングの作用を説明するための図であって、図１中のＩＩＩで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。
【００２６】
図３を参照して、フルフロートベアリング４０の外周面４３０は保持部４６と向かい合っている。外周面４３０と保持部４６との間にはオイル１００が介在し、オイル１００からは矢印１０１で示す方向に外周面４３０に圧力が加わっている。しかしながら、外周螺旋溝４３が設けられる部分は低圧領域１０２となり、この部分では、オイル１００から外周面４３０に加わる圧力が小さくなる。
【００２７】
図４を参照して、図３で示す状態からフルフロートベアリング４０が回転すると、外周螺旋溝４３が軸方向（図４中の右方向）に移動する。これにより、低圧領域１０２も図３から右方向へ移動する。すなわち、フルフロートベアリング４０が回転するに従って、低圧領域１０２が右方向へ移動し、外周面４３０におけるオイル１００からの面圧の分布が異なる。
【００２８】
図５を参照して、さらにフルフロートベアリング４０が回転すると、外周螺旋溝４３は軸方向（図５中の右方向）へ移動する。これに伴い低圧領域１０２も右方向へ移動し、外周面４３０におけるオイル１００の面圧分布が逐次変化する。
【００２９】
図１では、内周面４２０にも内周螺旋溝４２が設けられているため、内周面４２０でも同様の面圧分布の変化が起きる。すなわち、内周螺旋溝４２が設けられた部分が低圧領域となり、フルフロートベアリング４０が回転することで低圧領域が移動するため、内周面４２０においても面圧分布が変化する。このようにし、フルフロートベアリング４０の内周面および外周面の少なくとも一方で螺旋溝を設ければ、フルフロートベアリング４０が回転することでフルフロートベアリングがオイルから受ける面圧分布が変化する。そのためフルフロートベアリングが安定状態に入りにくくなり、自励振動を抑制することができる。
【００３０】
従来のターボチャージャにおいて、フルフロートベアリング４０に何ら溝が形成されない場合、または溝が形成されていたとしてもその溝が螺旋状でなく軸方向の変位が変化しない場合には、オイルがフルフロートベアリング４０に加える面圧の分布は一定であり、フルフロートベアリング４０は安定して回転する。このときには、何らかの外部入力がきっかけで自励振動が発生し、ターボ本体および吸排気系をも振動させ異音が発するおそれがある。しかしながら、本発明では内周螺旋溝４２および外周螺旋溝４３を設けているため、フルフロートベアリング４０にかかる負荷容量に差が生じ、微妙にバランスが崩れ安定領域に入りにくくなる。その結果、自励振動が起りにくくなり、異音の発生を抑制することができる。
【００３１】
（実施の形態２）
図６から図９は、この発明の実施の形態２に従ったターボチャージャで用いられるフルフロートベアリングの斜視図である。図６を参照して、内周螺旋溝４２と外周螺旋溝４３とが反対回りに設けられていてもよい。すなわち、実施の形態１の図２では、同一方向に回転する内周螺旋溝４２および外周螺旋溝４３を示したが、図６では、内周螺旋溝４２と外周螺旋溝４３の回転方向が異なる。図６では、図の右上に近づくにつれて外周螺旋溝４３は右回転するのに対し、内周螺旋溝４２は左回転する。
【００３２】
図７を参照して、外周螺旋溝４３のみを設け内周螺旋溝を設けなくてもよい。この場合の外周螺旋溝４３の回転方向は特に限定されるものではない。
【００３３】
図８を参照して、内周螺旋溝４２のみを設けてもよい。この場合の内周螺旋溝４２の回転方向も特に制限されない。
【００３４】
図９を参照して、複数の外周螺旋溝４３を設けてもよい。また、複数の内周螺旋溝を設けてもよい。複数の内周螺旋溝および外周螺旋溝を設けてもよい。図９では一定の間隔を隔てて２本の外周螺旋溝４３が設けられているが、複数の螺旋溝を設ける場合これらの間隔が不均等に変化してもよい。
【００３５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
この発明は、たとえば車両に搭載されるターボチャージャの分野で用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の実施の形態１に従ったターボチャージャの断面図である。
【図２】図１中のフルフロートベアリング４０の斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１に従ったフルフロートベアリングの作用を説明するための図であって、図１中のＩＩＩで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に従ったフルフロートベアリングの作用を説明するための図であって、図１中のＩＩＩで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に従ったフルフロートベアリングの作用を説明するための図であって、図１中のＩＩＩで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２に従ったターボチャージャで用いられるフルフロートベアリングの斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態２に従ったターボチャージャで用いられるフルフロートベアリングの斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態２に従ったターボチャージャで用いられるフルフロートベアリングの斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態２に従ったターボチャージャで用いられるフルフロートベアリングの斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  ターボチャージャ、１０  コンプレッサハウジング、１１  コンプレッサ、１２  コンプレッサハウジング渦室、２０  センターハウジング、３０  タービンハウジング、３１  タービン、３２  タービンハウジング渦室、４０  フルフロートベアリング、４１  送油孔、４２  内周螺旋溝、４３  外周螺旋溝、４６  保持部、４９  リング部材、１００  オイル、４２０  内周面、４３０  外周面。
【図１】
2007046642.tif 000003
【図２】
2007046642.tif 000004
【図３】
2007046642.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007046642.tif 000009
【図８】
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【図９】
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