(57)【要約】【課題】ロータリーシャフトの歳差運動に起因して進行するフローティングメタルの偏摩耗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のフローティングメタル５１ａには、支持孔１３ａの内周面に形成された潤滑油供給口１１ａから吐出される潤滑油を内周側に導くように、その外周と内周とを連結する貫通孔５５が形成されている。貫通孔５５は、外周側開口５６が潤滑油供給口１１ａと対向可能な位置に形成されているとともに内周側開口５７がフローティングメタル５１ａの中心軸延伸方向における中心位置Ｃよりもタービンホイール側に偏って形成されている。【選択図】図４
2009174466.tif 000002
【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連結するロータリーシャフトをハウジングの支持孔内に回動可能に支持するターボチャージャの軸受構造であり、外周と内周とを連通する貫通孔が形成された円環状のフローティングメタルを備え、同フローティングメタルに挿通され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内に内挿し、同支持孔内に形成された潤滑油供給口から吐出される潤滑油によって前記支持孔と前記フローティングメタルの外周面との間に潤滑油による流体層を形成するとともに、前記吐出される潤滑油の一部を前記貫通孔を通じて前記フローティングメタルの内周側に導き同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も潤滑油による流体層を形成してこ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流体軸受を前記ハウジングの前記タービンホイール側と前記コンプレッサホイール側とに離間させてそれぞれ配設し、これら一対の流体軸受によっ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、
前記一対の流体軸受の各フローティングメタルのうち少なくとも一方のフローティングメタルは、外周側開口が同フローティングメタルにおける前記潤滑油供給口と対向可能な位置に形成されているとともに内周側開口が同フローティングメタルの中心軸延伸方向における中心位置よりもホイール側に偏って形成されている前記貫通孔を含む
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、
前記貫通孔は、１つの前記外周側開口に対して２つ以上の前記内周側開口を有し、前記フローティングメタルの外周側から内周側に向かって分岐してなる
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のターボチャージャの軸受構造において、
前記内周側開口は、前記フローティングメタルの前記中心位置よりもホイール側の部位にのみ形成されてなる
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。
【請求項４】
請求項１〜３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、
前記外周側開口が前記フローティングメタルの前記中心位置よりもホイール側に偏って形成されるとともに、前記潤滑油供給口が同外周側開口と対向可能に前記ハウジングに形成されてなる
ことを特徴とするターボチャージャの軸受構造。
【請求項５】
前記貫通孔は、前記フローティングメタルの周方向に等角度間隔を隔てて複数形成されてなる
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のターボチャージャの軸受構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一対の流体軸受により、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動可能に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がある。
【０００４】
図７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との間に円環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とフローティングメタル４の外周面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に設けられた貫通孔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の内周面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の回転に伴ってロータリーシャフト３及びフローティングメタル４は、支持孔２内で振れ回り、図８に模式的に示されるように、ロータリーシャフト３の中心軸Ｌがすりこぎ状の歳差運動をするようになることが知られている。このような歳差運動は、ロータリーシャフト３自体の振動の他、ロータリーシャフト３の回転に伴ってロータリーシャフト３とフローティングメタル４との間及びフローティングメタル４と支持孔２との間に形成された流体層に発生する旋回流が影響していると考えられている。尚、この図８にあっては、説明の便宜上、支持孔２とフローティングメタル４との間のクリアランス及びフローティングメタル４とロータリーシャフト３とのクリアランスを誇張して示している。
【０００７】
こうした歳差運動が生じると図８に破線で示されるように、フローティングメタル４の内周面におけるホイール寄りの部分Ａがロータリーシャフト３に接近するとともに、フローティングメタル４の外周面におけるホイール寄りの部分Ｂが支持孔２の壁面に接近するようになる。これにより、これらの部分とフローティングメタルとが接触し、フローティングメタル４のホイール寄りの部分の摩耗が進行しやすくなる。そして、こうした偏磨耗が進行すると、ロータリーシャフト３の回転に伴って更にロータリーシャフト３が傾きやすくなり、歳差運動による振動や騒音が助長されるおそれがある。
【０００８】
この発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的はロータリーシャフトの歳差運動に起因して進行するフローティングメタルの偏摩耗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】
【０００９】
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連結するロータリーシャフトをハウジングの支持孔内に回動可能に支持するターボチャージャの軸受構造であり、外周と内周とを連通する貫通孔が形成された円環状のフローティングメタルを備え、同フローティングメタルに挿通され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内に内挿し、同支持孔内に形成された潤滑油供給口から吐出される潤滑油によって前記支持孔と前記フローティングメタルの外周面との間に潤滑油による流体層を形成するとともに、前記吐出される潤滑油の一部を前記貫通孔を通じて前記フローティングメタルの内周側に導き同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も潤滑油による流体層を形成してこ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流体軸受を前記ハウジングの前記タービンホイール側と前記コンプレッサホイール側とに離間させてそれぞれ配設し、これら一対の流体軸受によっ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、前記一対の流体軸受の各フローティングメタルのうち少なくとも一方のフローティングメタルは、外周側開口が同フローティングメタルにおける前記潤滑油供給口と対向可能な位置に形成されているとともに内周側開口が同フローティングメタルの中心軸延伸方向における中心位置よりもホイール側に偏って形成されている前記貫通孔を含むことをその要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、潤滑油供給口と対向可能な位置に形成された外周側開口から導入された潤滑油はフローティングメタルの中心軸延伸方向における中心位置よりもホイール側に偏って形成された内周側開口からフローティングメタルの内周面とロータリーシャフトとの間に供給されるようになる。そのため、ロータリーシャフトの歳差運動に伴ってロータリーシャフトと接触しやすいフローティングメタル内周面のホイール寄りの部位には、より多くの潤滑油が供給されるようになる。これにより、歳差運動に伴ってフローティングメタルの内周面におけるホイール寄りの部位とロータリーシャフトとが接近するようにロータリーシャフトが傾く場合であってもその部位の油膜切れを抑制し、偏摩耗を抑制することができるようになる。
【００１１】
尚、ロータリーシャフトの歳差運動に伴って最もロータリーシャフトと接近するのは、フローティングメタルの中心軸延伸方向におけるホイール側の端部である。そのため、この部分の偏磨耗を抑制する上では、貫通孔の内周側開口をこのホイール側の端部により近い位置に形成し、この部分により多くの潤滑油を供給することが望ましい。
【００１２】
また、偏磨耗の進行によってロータリーシャフトの歳差運動が助長されることを好適に抑制する上では、タービンホイール側の流体軸受とコンプレッサホイール側の流体軸受の双方に上記のような構成を採用することが望ましい。
【００１３】
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、前記貫通孔は、１つの前記外周側開口に対して２つ以上の前記内周側開口を有し、前記フローティングメタルの外周側から内周側に向かって分岐してなることをその要旨とする。
【００１４】
また、上記構成のようにフローティングメタルの外周側から内周側に向かって途中で分岐し、１つの外周側開口に対して２つ以上の内周側開口を有する貫通孔を形成する構成を採用することもできる。こうした場合には、複数の内周側開口のうち、その過半数がホイール側に偏って形成されていれば、フローティングメタルの中心軸延伸方向におけるホイール寄りの部位により多くの潤滑油を供給することができる。また、その他、内周側開口の数によらず、中心位置よりもホイール側の部位における内周側開口の総開口面積を他の部位における総開口面積よりも大きくすることにより、ホイール寄りの部位により多くの潤滑油を供給することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のターボチャージャの軸受構造において、前記内周側開口は、前記フローティングメタルの前記中心位置よりもホイール側の部位にのみ形成されてなることをその要旨とする。
【００１６】
上述のように内周側開口がフローティングメタルの中心軸延伸方向における中心位置よりもホイール側に偏って形成された貫通孔を含んでいれば、同貫通孔を通じてフローティングメタルの内周側に導入される潤滑油をホイール寄りの部位に優先的に供給することができるようになるが、上記請求項３に記載の構成のように貫通孔の内周側開口を中心位置よりもホイール側の部位にのみ形成することにより、貫通孔を通じて内周側に導入される潤滑油は全て中心位置よりもホイール側の部位に開口する内周側開口から供給されることとなる。これにより、上記請求項３に記載の構成によれば、貫通孔を通じてフローティングメタルの内周側に供給される潤滑油のうち、ホイール寄りの部位に供給される潤滑油の割合を更に高めることができ、より多くの潤滑油をこの部位に供給して偏磨耗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１〜３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、前記外周側開口が前記フローティングメタルの前記中心位置よりもホイール側に偏って形成されるとともに、前記潤滑油供給口が同外周側開口と対向可能に前記ハウジングに形成されてなることをその要旨とする。
【００１８】
ロータリーシャフトの歳差運動に伴いフローティングメタルの外周面におけるホイール寄りの部位は支持孔の壁面に接近しやすくなる。これに対し、上記請求項４に記載の構成によれば、潤滑油供給口及び貫通孔の外周側開口が中心位置よりもホイール側に偏って形成されているため、潤滑油供給口から吐出される潤滑油の一部がこの潤滑油供給口と対向する貫通孔を通じて内周側に導入されるとともに、潤滑油供給口から吐出されて外周面と支持孔との間に流体層を形成する潤滑油がフローティングメタルの外周面におけるホイール寄りの部位により多く供給されるようになる。これにより、フローティングメタルの内周側の偏磨耗を抑制するとともに、ロータリーシャフトの歳差運動に伴ってフローティングメタルの外周面におけるホイール寄りの部位と支持孔の壁面とが接近するようにフローティングメタルが傾く場合であってもその部位の油膜切れを抑制し、偏摩耗を抑制することができるようになる。
【００１９】
尚、ロータリーシャフトの歳差運動に伴って最も支持孔の壁面と接近するのは、フローティングメタルにおけるホイール側の端部である。そのため、この部分の偏磨耗を抑制する上では、貫通孔の外周側開口及び潤滑油供給口をこのホイール側の端部により近い位置に形成し、この部分により多くの潤滑油を供給することが望ましい。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４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、前記貫通孔は、前記フローティングメタルの周方向に等角度間隔を隔てて複数形成されてなることをその要旨とする。
【００２１】
上記構成によれば、支持孔内に形成された潤滑油供給口とフローティングメタルの周方向に等角度間隔を隔てて複数形成された貫通孔とが対向する度に同貫通孔を通じて潤滑油がフローティングメタルの内周側に導入されるようになる。これにより、フローティングメタルの内周面に潤滑油を供給する機会を好適に確保することができるようになる。また、複数の貫通孔を周方向に等角度間隔を隔てて形成するようにしているため、フローティングメタルの内周側に供給される潤滑油の量がフローティングメタルの回転位相によって不均一になることを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１の実施形態）
以下、図１〜４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を中心に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。
【００２３】
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、そのロータリーシャフト４１がタービンホイール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。
【００２４】
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この供給通路１１を通じて各流体軸受５０ａ，５０ｂに供給される。
【００２５】
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の中心軸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の中心軸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。
【００２６】
そして、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の中心軸Ｌの延伸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結され、機関運転に伴って同内燃機関の燃焼室から排出される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。
【００２７】
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に送り込まれた排気は、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。こうして吹き付けられる排気のエネルギにより、タービンホイール４２は、ロータリーシャフト４１の中心軸Ｌを中心に回転するようになる。その後、タービンホイール４２に吹き付けられた排気は排出ポート２２に排出されて、排気通路に戻される。
【００２８】
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の中心軸Ｌの延伸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結され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。
【００２９】
これにより、上述のように排気が吹き付けられることによってタービンホイール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が中心軸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。
【００３０】
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こととなる。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、図１に示されるように潤滑油による流体層が形成される流体軸受５０ａ，５０ｂを、センターハウジング１０のタービンホイール４２側とコンプレッサホイール４３側とに離間させてそれぞれ配設している。そして、これら一対の流体軸受５０ａ，５０ｂによってロータリーシャフト４１を支持する。
【００３１】
次に図２及び図３を参照して、ロータリーシャフト４１を支持する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を拡大して示す断面図であり、図３は図２におけるａ‐ａ線に沿った方向の断面構造、すなわちタービンホイール４２側の流体軸受５０ａの断面図である。
【００３２】
図２に示されるように流体軸受５０ａ，５０ｂは、センターハウジング１０におけるタービンホイール４２側の部位に形成された支持部１２ａと、コンプレッサホイール４３側の部位に形成された支持部１２ｂにそれぞれ配設されている。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、円環状のフローティングメタル５１ａ，５１ｂに挿通されたロータリーシャフト４１が同フローティングメタル５１ａ，５１ｂとともに、これら支持孔１３ａ，１３ｂに内挿されている。
【００３３】
そして、流体軸受５０ａのフローティングメタル５１ａは支持孔１３ａにその外周部分が嵌設された一対のスナップリング５３によってその軸方向の移動が規制され、流体軸受５０ｂのフローティングメタル５１ｂは、支持孔１３ｂに外周部分が嵌設されたスナップリング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規制されている。
【００３４】
また、図２に示されるように各フローティングメタル５１ａ，５１ｂには、その中心軸の延伸方向（図２におけるロータリーシャフト４１の中心軸Ｌの延伸方向）における中心位置Ｃよりもホイール側の部位に内周と外周とを連通する貫通孔５５が形成されている。すなわち、フローティングメタル５１ａにあってはその中心位置Ｃよりもタービンホイール４２側の部位に貫通孔５５が形成されており、フローティングメタル５１ｂにあってはその中心位置Ｃよりもコンプレッサホイール４３側の部位に貫通孔５５が形成されている。
【００３５】
図３に示されるように貫通孔５５は、フローティングメタル５１ａの周方向に等角度間隔を隔てて６つ形成されている。そして、支持孔１３ａ内には、この貫通孔５５の外周側開口５６と対向可能な位置に供給通路１１の潤滑油供給口１１ａが設けられている。
【００３６】
これにより、流体軸受５０ａにあっては、図３に示されるようにこの潤滑油供給口１１ａから吐出される潤滑油によって支持孔１３ａとフローティングメタル５１ａの外周面との間に潤滑油による流体層が形成される。また、この潤滑油の一部は貫通孔５５を通じてフローティングメタル５１ａの内周側に導かれてその内周側開口５７からフローティングメタル５１ａの内周面とロータリーシャフト４１との間にも供給され、ここにも潤滑油による流体層が形成されるようになる。
【００３７】
尚、コンプレッサホイール４３側のフローティングメタル５１ｂにもフローティングメタル５１ａと同様にその周方向に等角度間隔を隔てて６つの貫通孔５５が形成されている。これにより、コンプレッサホイール４３側の流体軸受５０ｂにあっても同様に潤滑油供給口１１ｂから吐出される潤滑油によって、支持孔１３ｂの内周面とフローティングメタル５１ｂの外周面との間、及びフローティングメタル５１ｂの内周面とロータリーシャフト４１との間に流体層が形成される。
【００３８】
このように本実施形態の流体軸受５０ａ，５０ｂにあっては、これらフローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周及び外周に形成される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。
【００３９】
以下、図４を参照して、上記のように構成された軸受構造の作用について説明する。尚、タービンホイール４２側に位置する流体軸受５０ａと、コンプレッサホイール４３側に位置する流体軸受５０ｂは左右対称の構成を有しており、同様の作用を生じるものである。そのため、以下ではタービンホイール４２側の流体軸受５０ａの作用についてのみ詳細な説明を行い、コンプレッサホイール４３側の流体軸受５０ｂの作用についての説明は割愛する。
【００４０】
図４はタービンホイール４２側の流体軸受５０ａを拡大して示す断面図である。尚、説明の便宜上、この図４にあっては、支持孔１３ａとフローティングメタル５１ａとの間隔やフローティングメタル５１ａとロータリーシャフト４１との間隔、ロータリーシャフト４１の傾き等を誇張して示している。
【００４１】
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の内周面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に伝達され、フローティングメタル５１ａはロータリーシャフト４１の中心軸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ようになる。
【００４２】
しかし、ロータリーシャフト４１の回転速度が上昇するのに伴ってこれら流体層には旋回流が発生し、旋回流の影響によってフローティングメタル５１ａがロータリーシャフト４１とともに支持孔１３ａ内で旋回運動するようになる。
【００４３】
尚、コンプレッサホイール４３側の流体軸受５０ｂにあっても同様にフローティングメタル５１ｂがロータリーシャフト４１とともに支持孔１３ｂ内で旋回運動するようになる。このとき、各流体軸受５０ａ，５０ｂにおける旋回運動の旋回位相がずれている場合には、ロータリーシャフト４１は、２つの流体軸受５０ａ，５０ｂの中間点、即ちターボチャージャの中央側を支点として傾きながらすりこぎ状の歳差運動をするようになる。そのため、流体軸受５０ａにあっては、図４に矢印で示されるように、ロータリーシャフト４１は、中央側と比べてタービンホイール４２側がより大きく旋回するようになる。
【００４４】
その結果、フローティングメタル５１ａにおけるタービンホイール４２寄りの部位にあっては、フローティングメタル５１ａの外周面と支持孔１３ａの壁面が接近するとともに、フローティングメタル５１ａの内周面とロータリーシャフト４１とが接近するようになる。
【００４５】
本実施形態の軸受構造にあっては上述のようにフローティングメタル５１ａの貫通孔５５を中心位置Ｃよりもタービンホイール４２側の位置に形成し、その外周側開口５６と内周側開口５７とをともにタービンホイール４２側に偏らせている。また、潤滑油供給口１１ａを外周側開口５６と対向するようにタービンホイール４２寄りの部位に形成している。
【００４６】
そのため、図４に矢印で示されるよう潤滑油供給口１１ａから吐出された潤滑油は、その一部が貫通孔５５を通じてフローティングメタル５１ａの内周側に導入され、内周側開口５７からフローティングメタル５１ａの内周面とロータリーシャフト４１との間に供給される。また、タービンホイール４２寄りの部位に形成された潤滑油供給口１１ａから吐出された潤滑油はフローティングメタル５１ａの外周側におけるタービンホイール４２寄りの部位に優先的に供給されるようになる。
【００４７】
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）外周側開口５６から導入された潤滑油はフローティングメタル５１ａ，５１ｂの中心軸の延伸方向における中心位置Ｃよりもホイール側に偏って形成された内周側開口５７からフローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面とロータリーシャフト４１との間に供給される。そのため、ロータリーシャフト４１の歳差運動に伴ってロータリーシャフト４１と接触しやすいフローティングメタル５１ａ，５１ｂ内周面のホイール寄りの部位には、より多くの潤滑油が供給されるようになる。これにより、歳差運動に伴ってフローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面におけるホイール寄りの部位とロータリーシャフト４１とが接近するようにロータリーシャフト４１が傾く場合であってもその部位の油膜切れを抑制し、偏摩耗を抑制することができるようになる。
【００４８】
（２）フローティングメタル５１ａ，５１ｂの周方向に６つずつ設けられた貫通孔５５の全ての内周側開口５７を中心位置Ｃよりもホイール側の部位にのみ形成するようにしている。このため、貫通孔５５を通じてフローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周側に導入される潤滑油は全てフローティングメタル５１ａ，５１ｂの中心位置Ｃよりもホイール側の部位に開口する内周側開口５７から供給されることとなる。これにより、多くの潤滑油をホイール寄りの部位に供給して偏磨耗をより好適に抑制することができるようになる。
【００４９】
（３）潤滑油供給口１１ａ，１１ｂが、貫通孔５５の外周側開口５６と対向するようにフローティングメタル５１ａ，５１ｂの中心位置Ｃよりもホイール側に偏って形成されている。そのため、潤滑油供給口１１ａ，１１ｂから吐出されてフローティングメタル５１ａ，５１ｂの外周面と支持孔１３ａ，１３ｂとの間に流体層を形成する潤滑油がフローティングメタル５１ａ，５１ｂの外周面におけるホイール寄りの部位により多く供給されるようになる。これにより、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周側の偏磨耗を抑制するとともに、ロータリーシャフト４１の歳差運動に伴ってフローティングメタル５１ａ，５１ｂの外周面におけるホイール寄りの部位と支持孔１３ａ，１３ｂの壁面とが接近するようにフローティングメタル５１ａ，５１ｂが傾く場合であってもその部位の油膜切れを抑制し、偏摩耗を抑制することができるようになる。
【００５０】
（４）貫通孔５５が、各フローティングメタル５１ａ，５１ｂの周方向に等角度間隔を隔てて６つずつ形成されている。そのため、支持孔１３ａ，１３ｂ内に形成された潤滑油供給口１１ａ，１１ｂと貫通孔５５とが対向する度に同貫通孔５５を通じて潤滑油がフローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周側に導入されるようになる。これにより、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面に潤滑油を供給する機会を好適に確保することができるようになる。また、これら貫通孔５５がフローティングメタル５１ａ，５１ｂの周方向に等角度間隔を隔てて形成されているため、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周側に供給される潤滑油の量がフローティングメタル５１ａ，５１ｂの回転位相によって不均一になることを抑制することができる。
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について図５を参照して説明する。本実施形態は第１の実施形態とフローティングメタル５１ａ，５１ｂに形成される貫通孔の形状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、上記第１の実施形態と同様にタービンホイール４２側に設けられる流体軸受５０ａのフローティングメタル５１ａと、コンプレッサホイール４３側に設けられる流体軸受５０ｂのフローティングメタル５１ｂは左右対称の構成を有するものである。そのため、以下ではタービンホイール４２側の流体軸受５０ａについてのみ詳細な説明を行い、コンプレッサホイール４３側の流体軸受５０ｂについての説明は割愛する。
【００５１】
図５は本実施形態にかかるタービンホイール４２側の流体軸受５０ａを拡大して示す断面図である。尚、説明の便宜上、この図５にあっても、支持孔１３ａとフローティングメタル５１ａとの間隔やフローティングメタル５１ａとロータリーシャフト４１との間隔、ロータリーシャフト４１の傾き等を誇張して示している。
【００５２】
図５に示されるように本実施形態のフローティングメタル５１ａにあっては、その内周と外周を連通する貫通孔として、外周側開口１５６がフローティングメタル５１ａの中心軸延伸方向における中心位置Ｃにおいて開口する一方で、内周側開口１５７が中心位置Ｃよりもタービンホイール４２側の位置において開口するように外周側から内周側に向かってタービンホイール４２側に傾斜した貫通孔１５５を形成するようにしている。
【００５３】
尚、貫通孔１５５は、第１の実施形態の貫通孔５５と同様にフローティングメタル５１ａの周方向において等角度間隔を隔てて６つ形成されている。
また、支持孔１３ａ内には、貫通孔１５５の外周側開口１５６と対向可能な位置に潤滑油供給口１１ａが形成されている。
【００５４】
図５に示されるようにこの潤滑油供給口１１ａから吐出される潤滑油によって支持孔１３ａとフローティングメタル５１ａの外周面との間には流体層が形成される。また、この潤滑油の一部は貫通孔１５５を通じてフローティングメタル５１ａの内周側に導かれ、内周側開口１５７からフローティングメタル５１ａの内周面とロータリーシャフト４１との間にも供給される。これにより、フローティングメタル５１ａの内周面とロータリーシャフト４１との間にも潤滑油による流体層が形成される。
【００５５】
本実施形態のフローティングメタル５１ａにあっては、上述のように内周側開口１５７が中心位置Ｃよりもタービンホイール４２側に偏って形成されている。そのため、潤滑油供給口１１ａから吐出され、貫通孔１５５を通じてフローティングメタル５１ａの内周側に導かれる潤滑油はフローティングメタル５１ａの外周面と支持孔１３ａの内周面との間におけるタービンホイール４２寄り部位に優先的に供給されるようになる。
【００５６】
以上説明した第２の実施形態によれば、上記第１の実施形態における（１）、（２）、（４）の効果と同様の以下の効果が得られるようになる。
（１）外周側開口１５６から導入された潤滑油はフローティングメタル５１ａ，５１ｂの中心位置Ｃよりもホイール側に偏って形成された内周側開口１５７からフローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面とロータリーシャフト４１との間に供給される。そのため、ロータリーシャフト４１の歳差運動に伴ってロータリーシャフト４１と接触しやすいフローティングメタル５１ａ，５１ｂ内周面のホイール寄りの部位には、より多くの潤滑油が供給されるようになる。これにより、歳差運動に伴ってフローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面におけるホイール寄りの部位とロータリーシャフト４１とが接近するようにロータリーシャフト４１が傾く場合であってもその部位の油膜切れを抑制し、偏摩耗を抑制することができるようになる。
【００５７】
（２）フローティングメタル５１ａ，５１ｂの周方向に６つずつ設けられた貫通孔１５５の全ての内周側開口１５７を中心位置Ｃよりもホイール側の部位にのみ形成するようにしている。このため、貫通孔１５５を通じてフローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周側に導入される潤滑油は全てフローティングメタル５１ａ，５１ｂの中心位置Ｃよりもホイール側の部位に開口する内周側開口１５７から供給されることとなる。これにより、多くの潤滑油をホイール寄りの部位に供給して偏磨耗をより好適に抑制することができるようになる。
【００５８】
（３）貫通孔１５５が、各フローティングメタル５１ａ，５１ｂの周方向に等角度間隔を隔てて６つずつ形成されている。そのため、支持孔１３ａ，１３ｂ内に形成された潤滑油供給口１１ａ，１１ｂと貫通孔１５５とが対向する度に同貫通孔１５５を通じて潤滑油がフローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周側に導入されるようになる。これにより、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面に潤滑油を供給する機会を好適に確保することができるようになる。また、これら貫通孔１５５がフローティングメタル５１ａ，５１ｂの周方向に等角度間隔を隔てて形成されているため、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周側に供給される潤滑油の量がフローティングメタル５１ａ，５１ｂの回転位相によって不均一になることを抑制することができる。
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について図６を参照して説明する。本実施形態も第１の実施形態とフローティングメタル５１ａ，５１ｂに形成される貫通孔の形状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、上記第１の実施形態と同様にタービンホイール４２側に設けられる流体軸受５０ａのフローティングメタル５１ａと、コンプレッサホイール４３側に設けられる流体軸受５０ｂのフローティングメタル５１ｂは左右対称の構成を有するものである。そのため、以下ではタービンホイール４２側の流体軸受５０ａについてのみ詳細な説明を行い、コンプレッサホイール４３側の流体軸受５０ｂについての説明は割愛する。
【００５９】
図６は本実施形態にかかるタービンホイール４２側の流体軸受５０ａを拡大して示す断面図である。尚、説明の便宜上、この図６にあっても、支持孔１３ａとフローティングメタル５１ａとの間隔やフローティングメタル５１ａとロータリーシャフト４１との間隔、ロータリーシャフト４１の傾き等を誇張して示している。
【００６０】
本実施形態のフローティングメタル５１ａにあっては、その内周と外周を連通する貫通孔として、フローティングメタル５１ａの外周側から内周側に向かって分岐した貫通孔２５５を形成するようにしている。
【００６１】
具体的には図６に示されるように貫通孔２５５は、フローティングメタル５１ａの延伸方向における中心位置Ｃに開口する１つの外周側開口２５６に対して、フローティングメタル５１ａの内周面における中心位置Ｃに開口する中心側開口２５７と中心位置Ｃよりもタービンホイール４２側に開口するホイール側開口２５８とからなる２つの内周側開口を有している。
【００６２】
尚、貫通孔２５５は、第１の実施形態の貫通孔５５と同様にフローティングメタル５１ａの周方向において等角度間隔を隔てて６つ形成されている。
また、支持孔１３ａ内には、貫通孔２５５の外周側開口２５６と対向可能な位置に潤滑油供給口１１ａが形成されている。
【００６３】
これにより、図６に示されるようにこの潤滑油供給口１１ａから吐出される潤滑油によって支持孔１３ａとフローティングメタル５１ａの外周面との間に潤滑油が供給され、流体層が形成される。また、この潤滑油の一部は貫通孔２５５を通じてフローティングメタル５１ａの内周側に導かれてその中心側開口２５７とホイール側開口２５８とからフローティングメタル５１ａの内周面とロータリーシャフト４１との間に供給され、ここにも潤滑油による流体層が形成される。
【００６４】
本実施形態のフローティングメタル５１ａにあっては、上述のようにフローティングメタル５１ａの中心位置Ｃに開口する中心側開口２５７に加えて、中心位置Ｃよりもタービンホイール４２側の位置に開口するホイール側開口２５８が形成されている。そのため、フローティングメタル５１ａの内周側におけるタービンホイール４２寄りの部位には中心側開口２５７から供給される潤滑油に加えて、ホイール側開口２５８からも潤滑油が供給されるようになる。すなわち、タービンホイール４２寄りの部位にはより多くの潤滑油が供給されるようになる。
【００６５】
以上説明した第３の実施形態によれば、上記第１の実施形態における（１）、（４）の効果と同様の以下の効果が得られるようになる。
（１）フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周側におけるホイール寄りの部位にはホイール側開口２５８からも潤滑油が供給されるため、ロータリーシャフト４１の歳差運動に伴ってロータリーシャフト４１と接触しやすいフローティングメタル５１ａ，５１ｂ内周面のホイール寄りの部位には、より多くの潤滑油が供給されるようになる。これにより、歳差運動に伴ってフローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面におけるホイール寄りの部位とロータリーシャフト４１とが接近するようにロータリーシャフト４１が傾く場合であってもその部位の油膜切れを抑制し、偏摩耗を抑制することができるようになる。
【００６６】
（２）貫通孔２５５が、各フローティングメタル５１ａ，５１ｂの周方向に等角度間隔を隔てて６つずつ形成されている。そのため、支持孔１３ａ，１３ｂ内に形成された潤滑油供給口１１ａ，１１ｂと貫通孔２５５とが対向する度に同貫通孔２５５を通じて潤滑油がフローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周側に導入されるようになる。これにより、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周面に潤滑油を供給する機会を好適に確保することができるようになる。また、これら貫通孔２５５が周方向に等角度間隔を隔てて形成されているため、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周側に供給される潤滑油の量がフローティングメタル５１ａ，５１ｂの回転位相によって不均一になることを抑制することができる。
【００６７】
尚、上記第３の実施形態は、これを適宜変更した以下の実施形態にて実施することもできる。
・第１の実施形態と同様に外周側開口２５６及びこれと対向可能な位置に形成される潤滑油供給口１１ａ，１１ｂをホイール側に偏らせることもできる。こうした構成を採用することにより、上記第１の実施形態における（３）の効果と同様に潤滑油供給口１１ａ，１１ｂから吐出される潤滑油をフローティングメタル５１ａ，５１ｂの外周面におけるホイール寄りの部位により多く供給することができるようになる。これにより、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周側の偏磨耗を抑制するとともに、ロータリーシャフト４１の歳差運動に伴ってフローティングメタル５１ａ，５１ｂの外周面におけるホイール寄りの部位と支持孔１３ａ，１３ｂの壁面とが接近するようにフローティングメタル５１ａ，５１ｂが傾く場合であってもその部位の油膜切れを抑制し、偏摩耗を抑制することができるようになる。
【００６８】
・貫通孔２５５が二股以上に分岐しており、内周側開口を複数有する構成を採用することもできる。こうした場合には、複数の内周側開口のうち、その過半数がホイール側に偏って形成されていればよい。すなわち、内周側開口は、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの中心軸延伸方向における中心位置Ｃよりもホイール寄りの部位により多くの潤滑油を供給することができるように形成されていればよい。また、その他、内周側開口の数によらず、中心位置Ｃよりもホイール側の部位における内周側開口の総開口面積を他の部位における総開口面積よりも大きくすることにより、ホイール寄りの部位により多くの潤滑油を供給する構成を採用することもできる。
【００６９】
尚、上記第１〜３の実施形態は、これを適宜変更した以下の実施形態にて実施することもできる。
・フローティングメタル５１ａ，５１ｂの周方向に等角度間隔を隔てて複数の貫通孔を形成する構成を示したが、貫通孔が周方向に等角度間隔に形成されていなくてもよい。しかし、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの内周側に供給される潤滑油の量がフローティングメタル５１ａ，５１ｂの回転位相によって不均一になることを抑制し、より好適にフローティングメタル５１ａ，５１ｂの偏磨耗を抑制する上では、上記実施形態のようにフローティングメタル５１ａ，５１ｂの周方向に等角度間隔を隔てて複数の貫通孔を形成する構成を採用することが望ましい。
【００７０】
・また、上記実施形態では、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの周方向に６つの貫通孔を等角度間隔で配設する構成を示したが、フローティングメタル５１ａ，５１ｂの周方向に設ける貫通孔の数は適宜変更することができる。すなわち１〜５つ、または７つ以上形成する構成を採用することもできる。
【００７１】
・尚、複数の貫通孔のうち、適宜の数の貫通孔に対してのみ、本願発明の構成を適用することもできる。すなわち、フローティングメタル５１ａ，５１ｂに複数設けられる貫通孔のうち、いくつかの貫通孔の内周側開口がフローティングメタル５１ａ，５１ｂにおける中心位置Ｃよりもホイール側に偏って形成され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にあっても、少なくとも中心位置Ｃよりもホイール側に偏って形成されている内周側開口からフローティングメタル５１ａの内周側におけるホイール寄りの部位に潤滑油を優先的に供給することができる。
【００７２】
・貫通孔の内周側開口はフローティングメタル５１ａ，５１ｂの中心軸延伸方向における中心位置Ｃよりもホイール側に偏って形成されていればよい。そのため、中心位置Ｃよりもホイール側の部位にかかる開口面積が同内周側開口の総開口面積の半分以上を占めていれば、その開口の一部がフローティングメタル５１ａの内周面における中心位置Ｃよりも中心側の部位にかかっていてもよい。
【００７３】
・上記実施形態では、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５１ａと、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５１ｂの双方において本願発明を適用する構成を示した。これに対して、どちらか一方の流体軸受におけるフローティングメタルに対して本願発明の構成を適用することもできる。尚、偏磨耗の進行によってロータリーシャフト４１の歳差運動が助長されることを好適に抑制する上では、上記実施形態のようにタービンホイール４２側の流体軸受５０ａとコンプレッサホイール４３側の流体軸受５０ｂの双方に本願発明の構成を採用することが望ましい。
【００７４】
・尚、タービンホイール４２側の流体軸受５０ａは、高温の排気に晒されるタービンホイール４２と近いため、潤滑油の温度が上昇しやすくその粘性が低下して特に油膜切れが生じやすくなる。そこで、一対の流体軸受５０ａ，５０ｂの各フローティングメタル５１ａ，５１ｂのうち一方にのみ本願発明の構成を適用する場合には、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５１ａにこの構成を適用することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【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】同実施形態にかかるタービンホイール側の流体軸受の側面方向の断面図。
【図４】同実施形態にかかるタービンホイール側の流体軸受の正面方向の断面図。
【図５】第２の実施形態にかかるタービンホイール側の流体軸受の正面方向の断面図。
【図６】第３の実施形態にかかるタービンホイール側の流体軸受の正面方向の断面図。
【図７】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８】ロータリーシャフトの歳差運動を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
【００７６】
１０…センターハウジング、１１…供給通路、１１ａ，１１ｂ…潤滑油供給口、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、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、５３…スナップリング、５４…スラストベアリング、５５…貫通孔、５６…外周側開口、５７…内周側開口、１５５…貫通孔、１５６…外周側開口、１５７…内周側開口、２５５…貫通孔、２５６…外周側開口、２５７…中心側開口、２５８…ホイール側開口。
【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】
2009174466.tif 000009
【図８】
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