(57)【要約】振動絶縁保持装置は、本体部及び当接部材を有する。当接部材は、カートリッジを保持する際に、本体部及び軸受ハウジングの間に配置されるとともに軸受ハウジングに当接する当接面を有する。当接部材と本体部との間には、付勢部材が設けられる。本体部及び当接部材の間隔は、付勢部材の自然長より短くなるように、第１規制部によって規制される。
2020049680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイール及び回転軸を有する回転体と、前記回転体を回転可能に支持する軸受と、前記軸受を収容する軸受ハウジングとを備えるカートリッジを、振動を絶縁しながら保持するための振動絶縁保持装置であって、
本体部と、
前記カートリッジを保持する際に、前記本体部及び前記軸受ハウジングの間に配置されるとともに前記軸受ハウジングに当接する当接面を有する当接部材と、
前記本体部及び前記当接部材の間に設けられた付勢部材と、
前記本体部及び前記当接部材の間隔が前記付勢部材の自然長より短くなるように、前記本体部に対する前記当接部材の位置を規制する第１規制部と、
を備える、振動絶縁保持装置。
【請求項２】
前記付勢部材の前記自然長は、前記本体部及び前記第１規制部の間隔より長い、請求項１に記載の振動絶縁保持装置。
【請求項３】
前記第１規制部は、前記本体部に固定され、且つ、前記当接部材から見て、前記本体部と反対側から前記当接面に接触可能に構成される、請求項１又は２に記載の振動絶縁保持装置。
【請求項４】
前記本体部は、前記カートリッジを保持する際に前記回転軸の軸方向に交差する円板状部材であり、
前記第１規制部は前記円板状部材の周縁部から前記軸方向に沿って延在する側壁から径方向内側に向けて突出するように構成される、請求項３に記載の振動絶縁保持装置。
【請求項５】
前記付勢部材の径方向における変位を規制するための第２規制部を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の振動絶縁保持装置。
【請求項６】
前記当接面に対する前記軸受ハウジングからの荷重が予め設定された上限基準値を超える場合に、前記当接部材に前記当接面の反対側から接触するように構成された第３規制部を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の振動絶縁保持装置。
【請求項７】
前記付勢部材は、前記回転軸の軸方向を中心として周方向に沿って複数設けられる、請求項１から６のいずれか一項に記載の振動絶縁保持装置。
【請求項８】
前記付勢部材は、前記当接部材の稼働範囲において他の範囲に比べて小さな弾性係数を有する、請求項７に記載の振動絶縁保持装置。
【請求項９】
前記ホイールはタービンホイールであり、
前記本体部は前記タービンホイールを囲むように構成されたタービンハウジングに接続される、請求項１から８のいずれか一項に記載の振動絶縁保持装置。
【請求項１０】
前記ホイールはコンプレッサホイールであり、
前記本体部は前記コンプレッサホイールを囲むように構成されたコンプレッサハウジングに接続される、請求項１から８のいずれか一項に記載の振動絶縁保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ホイール及び回転軸を有する回転体と、前記回転体を回転可能に支持する軸受と、前記軸受を収容する軸受ハウジングとを備えるカートリッジを、外部からの振動を絶縁しながら保持するための振動絶縁保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャの中核部品であるカートリッジは、その組立後に、カートリッジを構成する回転体のバランシング作業が行われる（例えば、特許文献１）。このバランシング作業は、回転体を回転させた状態で回転体のアンバランスを検出するアンバランス検出作業を含んでおり、回転体のアンバランスを検出した際には回転体の一部をわずかに削るなどして回転体をバランシングさせる一連の作業である。製造時において回転体のバランシング作業行うことにより、エンジンの運転時において高速回転する回転体のアンバランスに起因した回転時の振動や、振動に伴う騒音、破損などの防止が図られる。【０００３】
アンバランス検出作業では、具体的には、アンバランス検出装置でカートリッジを支持（固定）しつつ、回転体に空気などの流体を供給することで回転体を回転駆動させ、回転体のアンバランスに起因して生じる回転時の振動を加速度センサ（振動センサ）で検出する。この加速度センサで検出した振動信号と、これと同時に検出した回転体の位相との関係に基づいて、振動を生じさせている回転体の位相を特定する。その後、バランシングさせるために回転体を削ることになるが、削られる質量（単位ウエイト）とそれに伴う振動の大きさなどの変化の関係（効果ベクトル）は同一型番（製品）のカートリッジを用いて予め実験を通して取得しておく。そして、上記の振動信号、位相および効果ベクトル（実験結果）に基づいて、回転体のバランシングに最適な質量（ウエイト）や位置を含む切削情報を計算し、切削情報に基づいて回転体を削る。【０００４】
ところでアンバランス検出作業では、カートリッジに含まれる軸受ハウジングに対して２つのハウジング部材を両側からそれぞれ押圧することによって、カートリッジを両側から支持するクランプ方式が知られている。クランプ方式は、軸受ハウジングを両側から支持する２つのハウジング部材同士をボルトで固定するボルト固定方式と比較すると、ボルトの締付・取外作業が不要であることから、作業時間やコストの削減に有利であり、良好な生産性が得られやすく、大量生産品のカートリッジに対して適している。【０００５】
しかしながらクランプ方式は、ボルト固定方式のように２つのハウジング部材同士をボルトで頑強に締結しない分、カートリッジを支持した際の安定性が劣りがちである。また直接接触する軸受ハウジングとハウジング部材との当たり方（当接の仕方）の違いが、上述したカートリッジ側と装置との共振点を変化させるなど、回転体の回転時の振動特性に影響を及ぼしやすい。これは、切削情報の正確な算出が困難となるだけでなく、不良品として処理されるなど歩留まりの悪化を招くおそれがある。特に、軸受ハウジングとハウジング部材との当たり方を最適化するために、アンバラス検出装置へのカートリッジの再クランプ作業が必要になる場合には、カートリッジの生産性の低下をもたらすことになる。【０００６】
このようなクランプ方式の課題に対して、２つのハウジング部材による軸受ハウジングへの押圧力（クランプ力）をより大きくする手法も考えられるが、カートリッジの強度上、押圧力の増大には限界がある。そこで特許文献２では、カートリッジを両側から支持する２つのハウジング部材と軸受ハウジングとの間に弾性変形可能な柔支持部を含む振動絶縁部材を用いることで、両者の振動的な絶縁（伝達される振動の低減）を図り、限られた押圧力のもとで両者の当たり方の違いによる影響を抑制することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４２３２８４１号
【特許文献２】特開２０１８−９１８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献２では、振動絶縁部材を用いることでカートリッジとハウジング部材との間における振動絶縁を行っている。この振動絶縁部材は、外環部及び内環部の間に弾性変形可能な波状板バネ部からなる柔支持部を含むが、弾性特性に個体差があるため少なからずバラツキがある。また良好な振動絶縁のためには、より弾性に富んだ振動絶縁部材が好ましいが、その一方で回転体を回転させた際に、十分な安定性を確保するための強度も求められる。特許文献２のような振動絶縁部材では、カートリッジに対する両側からのクランプ力を十分に確保するためには、柔支持部をある程度剛的に形成せざるを得ないため、振動絶縁性の向上には限界がある。【０００９】
また、この種のアンバランス検出作業が実施される生産現場では作業スペースが限られているため、上述の要求を満足する仕様を、限られたスペースで実現する必要がある。【００１０】
本発明の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、カートリッジを良好な振動絶縁を行いながら安定的に保持可能であり、限られた作業スペースで利用可能な振動絶縁保持装置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】
【００１１】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る振動絶縁保持装置は上記課題を解決するために、
ホイール及び回転軸を有する回転体と、前記回転体を回転可能に支持する軸受と、前記軸受を収容する軸受ハウジングとを備えるカートリッジを、振動を絶縁しながら保持するための振動絶縁保持装置であって、
本体部と、
前記カートリッジを保持する際に、前記本体部及び前記軸受ハウジングの間に配置されるとともに前記軸受ハウジングに当接する当接面を有する当接部材と、
前記本体部及び前記当接部材の間に設けられた付勢部材と、
前記本体部及び前記当接部材の間隔が前記付勢部材の自然長より短くなるように、前記本体部に対する前記当接部材の位置を規制する第１規制部と、
を備える。【００１２】
上記（１）の構成によれば、カートリッジを保持する際に、当接面が軸受ハウジングから受ける荷重が所定値以下である場合、当接部材の位置は、付勢部材から受ける荷重（付勢力）によって第１規制部に接触するように規制される。一方、当接面が軸受ハウジングから受ける荷重が所定値を超えると、第１規制部に接触していた当接部材は、付勢部材から受ける荷重（付勢力）に抗して第１規制部から乖離し、本体部に向けて移動する。このとき、カートリッジは軸受ハウジングに当接部材が接触した状態で、付勢部材を介して本体部によって弾性的に保持される。このような弾性的な保持構造は、柔軟性に富んだ付勢部材を用いた場合であっても良好な振動絶縁性を確保しながら、軸受ハウジングに対して十分なクランプ力を作用させることができる。また付勢部材の長さは、第１規制部によって常に自然長以下に規制されるため、装置サイズをコンパクトに抑えることができ、限られた作業スペースへの導入も容易となる。【００１３】
（２）幾つかの実施形態では上記（１）の構成において、
前記付勢部材の前記自然長は、前記本体部及び前記第１規制部の間隔より長い。【００１４】
上記（２）の構成によれば、本体部及び当接部材の間に設けられる付勢部材は、本体部及び第１規制部の間隔より長い自然長を有する。一般的に、バネのような付勢部材は、柔軟性に富んだ付勢部材で十分なクランプ力を発揮させるためには、自然長を大きくする必要がある。本構成では、このような自然長が大きな付勢部材を用いた場合であっても、付勢部材の長さは第１規制部材によって規制されるため、限られた作業スペースに適用しながら、良好な振動絶縁性のもと十分なクランプ力を得ることができる。【００１５】
（３）幾つかの実施形態では上記（１）又は（２）の構成において、
前記第１規制部は、前記本体部に固定され、且つ、前記当接部材から見て、前記本体部と反対側から前記当接面に接触可能に構成される。【００１６】
上記（３）の構成によれば、当接面に対する軸受ハウジングからの荷重が所定値以下の場合に、当接部材に対して第１規制部が当接面側から接触するように構成される。これにより、付勢部材の長さが自然長以上にならないように的確に規制される。【００１７】
（４）幾つかの実施形態では上記（３）の構成において、
前記本体部は、前記カートリッジを保持する際に前記回転軸の軸方向に交差する円板状部材であり、
前記第１規制部は前記円板状部材の周縁部から前記軸方向に沿って延在する側壁から径方向内側に向けて突出するように構成される。【００１８】
上記（４）の構成によれば、円板状部材である本体部の周縁部に沿って第１規制部を設けることで、軸受ハウジングからの押圧力と付勢部材の付勢力とのバランスに応じて移動する当接部材の姿勢及び稼働範囲を安定的に規制できる。このような安定的な構造を採用することで、例えばオートメーション化が図られた生産ラインに本装置を導入した場合であっても、良好な信頼性が得られる。【００１９】
（５）幾つかの実施形態では上記（１）から（４）のいずれか一項構成において、
前記付勢部材の径方向における変位を規制するための第２規制部を備える。【００２０】
上記（５）の構成によれば、付勢部材の径方向における当接部材の変位が規制されることにより、当接部材が付勢部材からの付勢力に抗して移動する際に、当接部材の姿勢が乱れることを防止することで、カートリッジをより安定的に保持できる。【００２１】
（６）幾つかの実施形態では上記（１）から（５）のいずれか一項構成において、
前記当接面に対する前記軸受ハウジングからの荷重が予め設定された上限基準値を超える場合に、前記当接部材に前記当接面の反対側から接触するように構成された第３規制部を備える。【００２２】
上記（６）の構成によれば、当接面に対する軸受ハウジングからの荷重が予め設定された上限基準値を超えた場合、当接部材は当接面の反対側から第３規制部に接触することによって稼働範囲が規制される。これにより、当接面に対してカートリッジ側から過大な荷重が加えられた場合であっても付勢部材が過度に圧縮されることを防止できる。その結果、例えば、付勢部材の塑性的な変形が防止され、信頼性の高い保持装置を実現できる。【００２３】
（７）幾つかの実施形態では上記（１）から（６）のいずれか一項構成において、
前記付勢部材は、前記回転軸の軸方向を中心として周方向に沿って複数設けられる。【００２４】
上記（７）の構成によれば、当接部材は回転軸の軸方向を中心として周方向に沿って複数設けられた付勢部材を介して本体部に接続される。これにより、当接部材は複数の付勢部材を介して本体部に支持されるため、付勢部材による付勢力に抗して移動する際に姿勢が安定し、より信頼性のよいカートリッジの保持が可能となる。【００２５】
（８）幾つかの実施形態では上記（７）の構成において、
前記付勢部材は、前記当接部材の稼働範囲において他の範囲に比べて小さな弾性係数を有する。【００２６】
上記（８）の構成によれば、本体部と当接部材との間に設けられる付勢部材は、当接部材の稼働範囲において他の範囲に比べて小さな弾性係数を有する。これにより、例えば、当接部材の稼働範囲において柔軟な弾性力でカートリッジを保持しながら、コンパクトな構成を実現できる。一方で、稼働範囲外では弾性係数が小さくなることで、付勢部材の過大な変形が防止され、良好な信頼性が得られる。【００２７】
（９）幾つかの実施形態では上記（１）から（８）のいずれか一構成において、
前記ホイールはタービンホイールであり、
前記本体部は前記タービンホイールを囲むように構成されたタービンハウジングに接続される。【００２８】
上記（９）の構成によれば、カートリッジに含まれるタービンホイール側に振動絶縁保持装置を適用することで、アンバランス検出作業時に良好な振動絶縁が可能となる。【００２９】
（１０）幾つかの実施形態では上記（１）から（８）のいずれか一構成において、
前記ホイールはコンプレッサホイールであり、
前記本体部は前記コンプレッサホイールを囲むように構成されたコンプレッサハウジングに接続される。【００３０】
上記（１０）の構成によれば、カートリッジに含まれるコンプレッサホイール側に振動絶縁保持装置を適用することで、アンバランス検出作業時に良好な振動絶縁が可能となる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、カートリッジを良好な振動絶縁を行いながら安定的に保持可能であり、限られた作業スペースで利用可能な振動絶縁保持装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の少なくとも一実施形態に係る振動絶縁保持装置を用いたアンバランス検出装置を示す模式図である。
【図２】図１の振動絶縁保持装置の近傍の拡大図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る振動絶縁保持装置の全体構成を示す斜視図である。
【図４】図３の振動絶縁保持装置の内部構成を示す分解斜視図である。
【図５】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】振動絶縁保持装置によるカートリッジ２のクランプ作業の各段階における様子を示す模式図である。
【図８】付勢部材の弾性特性の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００３４】
図１は本発明の少なくとも一実施形態に係る振動絶縁保持装置１００を用いたアンバランス検出装置１を示す模式図である。図２は図１の振動絶縁保持装置１００の近傍の拡大図である。尚、以下の実施形態では、アンバランス検出装置１の検出対象物としてカートリッジ２を取り扱い、図１及び図２ではカートリッジ２がアンバランス検出装置１によって保持された状態が示されている。
【００３５】
検出対象物であるカートリッジ２は、ターボチャージャの中核部品であり、タービンホイール３及びコンプレッサホイール４を回転軸６で一体的に結合した回転体８と、回転体８を回転可能に支持する軸受１０を収容する軸受ハウジング１２と、を含んで構成される。カートリッジ２は、例えば自動車のエンジンに適用される。この場合、カートリッジ２は、エンジンの排気通路に設置されるタービンホイール３がエンジンから排出される排ガスにより回転されることによって、回転軸６で同軸に結合されたコンプレッサホイール４がエンジンの吸気通路において回転し、エンジンへの吸気を圧縮するように構成される。
【００３６】
アンバランス検出装置１は、アンバランス検出作業時において、検出対象物であるカートリッジ２を保持する。アンバランス検出装置１は、タービン側ハウジング部材１４及びコンプレッサ側ハウジング部材１６の２つのハウジング部材によって、作業対象物となるカートリッジ２を両側から挟んで支持する。より詳細には、アンバランス検出装置１は、上記のタービン側ハウジング部材１４及びコンプレッサ側ハウジング部材１６の内部にカートリッジ２のタービンホイール３及びコンプレッサホイール４をそれぞれ収容した状態で、２つのハウジング部材の一方を他方に向けて押圧することで、カートリッジ２を支持する。このとき、タービン側ハウジング部材１４とカートリッジ２との間には、後述する振動絶縁保持装置１００が設置される。
【００３７】
尚、振動絶縁保持装置１００は、コンプレッサ側ハウジング部材１６とカートリッジ２との間に設置されていてもよい。以下の説明では、振動絶縁保持装置１００がタービン側ハウジング部材１４とカートリッジ２との間に設置された場合について主に述べるが、特段の記載がない限りにおいて、コンプレッサ側ハウジング部材１６とカートリッジ２との間に設置された場合も同様である。
【００３８】
尚、以下の実施形態では、検出対象物としてターボチャージャ用のカートリッジ２について説明するが、他の実施形態として、コンプレッサホイール４をクランクシャフト（不図示）からの動力や電動モータによって駆動するスーパーチャージャー用のカートリッジであってもよい。この場合においても、アンバランス検出装置１は、コンプレッサホイール４と回転軸６とを有する回転体８、及び、回転体８を回転可能に支持する軸受１０を収容する軸受ハウジング１２からなるカートリッジ２を、その両側から挟んで支持することになる。
【００３９】
アンバランス検出装置１は、図１に示されるように、カートリッジ２を保持する際に動かないように工場などの床にそれぞれ固定されたタービン側ベース部材１８及びコンプレッサ側ベース部材２０を有する。タービン側ベース部材１８はタービン側ハウジング部材１４に接続され、コンプレッサ側ベース部材２０はコンプレッサ側ハウジング部材１６に接続される。
【００４０】
尚、図１では、タービン側ハウジング部材１４とカートリッジ２との間に振動絶縁保持装置１００を配置することにより、カートリッジ２から見てタービン側ハウジング部材１４側の振動絶縁が行われている。一方で、カートリッジ２から見てコンプレッサ側ハウジング部材１６側の振動絶縁は、ゴムなどの弾性材料を含む振動絶縁部材２４によって行われている。このように本実施形態では、カートリッジ２の片側に振動絶縁保持装置１００を配置しているが、カートリッジ２とコンプレッサ側ハウジング１６との間にも振動絶縁保持部材１００を配置してもよい（すなわち、カートリッジ２の両側に振動絶縁保持部材１００を配置してもよい）。この場合、カートリッジ２から見てコンプレッサ側ハウジング１６側の振動絶縁も振動絶縁保持部材１００によって行うことができるので、図１の振動絶縁部材２４を省略してもよい。この場合、コンプレッサ側ハウジング部材１６及び連結部材４０は一体化してもよい。
【００４１】
尚、図１ではタービン側ベース部材１８とタービン側ハウジング部材１４とが別部材として示されているが、これらは一体化されていてもよい。
【００４２】
コンプレッサ側ベース部材２０には押圧装置２６が設けられる。押圧装置２６は、コンプレッサ側ハウジング部材１６をカートリッジ２に向けて押圧するように構成される。押圧装置２６は、コンプレッサ側ハウジング部材１６に接続される押圧ロッド２８と、コンプレッサ側ハウジング部材１６に向けて押圧ロッド２８を押し出すピストン装置３０とを備える。ピストン装置３０は、押圧ロッド２８をコンプレッサ側ハウジング部材１６に向けて押し出すことで、コンプレッサ側ハウジング部材１６がカートリッジ２に向かって押圧されるように構成される。
【００４３】
このとき、押圧装置２６、コンプレッサ側ハウジング部材１６、カートリッジ２、タービン側ハウジング部材１４、タービン側ベース部材１８は、順に押圧方向（図１の矢印の方向）に沿って配列されるため、押圧装置２６による押圧力はこれらの配列によりタービン側ベース部材１８に伝達される。そして、押圧装置２６からの押圧力と、床に固定されたタービン側ベース部材１８からの反力とによってカートリッジ２が支持される。つまり、アンバランス検出装置１は、コンプレッサ側ハウジング部材１６及びタービン側ハウジング部材１４の各々を、それぞれ軸受ハウジング１２に向けて押し付けることで、カートリッジ２を支持する。
【００４４】
尚、コンプレッサ側ハウジング部材１６には、検出作業時にカートリッジ２に対して空気を導くための空気供給装置３６が接続されている。空気供給装置３６は、空気を圧送するための送風機３８と、送風機３８をコンプレッサ側ハウジング部材１６に連結する連結部材４０とを備える。連結部材４０は伸縮可能に構成されており、押圧装置２６によって支持されたカートリッジ２の上部に設けられた吸気口４２に連結され、中空状の送風路を介して空気を導入する。
【００４５】
またアンバランス検出装置１は、軸受ハウジング１２に収容された軸受１０に潤滑油を供給するための給油装置４４を備える。給油装置４４は、タービン側ベース部材１８の上部から、アンバランス検出装置１によって支持されるカートリッジ２の上方まで延びる第１支持アーム４６と、第１支持アーム４６の先端から下方に向けてカートリッジ２の給油部５０まで延びる第２支持アーム４８とを有する。第１支持アーム４６及び第２支持アーム４８は、カートリッジ２の位置に対応するようにそれぞれ水平方向及び鉛直方向に沿って伸縮可能に構成される。
【００４６】
尚、第２支持アーム４８の先端は、カートリッジ２の給油部５０に対して振動絶縁部材５２を介して接続される。
【００４７】
アンバランス検出作業では、まずアンバランス検出装置１において押圧装置２６を操作することにより検出対象物であるカートリッジ２を支持する。このとき、タービン側ハウジング部材１４とカートリッジ２との間には振動絶縁保持装置１００が配置され、押圧装置２６によって振動絶縁保持装置１００を介在させながら、タービン側ハウジング部材１４及びコンプレッサ側ハウジング部材１６の間にカートリッジ２を挟むように保持する。そして、保持されたカートリッジ２に対して、給油装置４４から潤滑油を供給しながら、空気供給装置３６によって空気を供給する。空気供給装置３６から供給される空気は、タービンホイール３及びコンプレッサホイール４を回転させる。また振動絶縁保持装置１００には、後述するように振動を検知するための振動センサが内蔵されており、回転駆動されているカートリッジ２で発生する振動を検知することで、アンバランスの評価が行われる。このとき振動絶縁保持装置１００は、後述するようにカートリッジ２を周囲から良好に振動絶縁することができるため、高品質なアンバランス評価が可能となる。
【００４８】
続いて振動絶縁保持装置１００について説明する。図３は本発明の一実施形態に係る振動絶縁保持装置１００の全体構成を示す斜視図である。図４は図３の振動絶縁保持装置１００の内部構成を示す分解斜視図である。図５は図３のＡ−Ａ線断面図である。図６は図４のＢ−Ｂ線断面図である。尚、図４及び図６は、図３及び図５の振動絶縁保持装置１００から当接部材１１２及び第１規制部１１８を取り外すことにより部分的に分解した様子を示している。また図５及び図６に示される中心軸Ｃは、カートリッジ２を保持した際に、カートリッジ２の回転軸６に沿う基準軸である。
【００４９】
振動絶縁保持装置１００は、本体部１０２を有する。本体部１０２は、カートリッジ２を保持する際に中心軸が軸方向に沿うように配置された円板状部材である。本体部１０２は、タービン側ハウジング部材１４に面する第１面１０２ａと、カートリッジ２の軸受ハウジング１２に面する第２面１０２ｂとを有する。第１面１０２ａ及び第２面１０２ｂは、それぞれ回転軸６の軸方向に交差するように配置される。
【００５０】
本体部１０２の中心部には、径方向内側に略円形に開口する孔部１０４が設けられている。孔部１０４には、カートリッジ２のタービンホイール３及び回転軸６が挿通可能である。孔部１０４の縁部には、周方向に沿って例えばゴムなどの弾性材料からなるシール部材１０６が配置されている。シール部材１０６はカートリッジ２が振動絶縁保持装置１００によって保持された際に軸受ハウジング１２に接触し、軸受ハウジング１２と振動絶縁保持装置１００との間を密に係合可能に構成されている。
【００５１】
本体部１０２の第２面１０２ｂ上には、当接部材１１２との間に設けられた少なくとも一つの付勢部材１０８が設置されている。付勢部材１０８は、当接部材１１２との間に軸方向に沿って延在し、例えばコイルバネのような弾性構造物を用いることができる。
【００５２】
本実施形態では、図４に示されるように、付勢部材１０８は回転軸６の軸方向を中心として周方向に沿って複数設けられる。複数の付勢部材１０８は、本体部１０２の周縁に沿って軸方向に延在する側壁１１０と孔部１０４との間に、周方向に沿って一列に配列される。付勢部材１０８の数や間隔は、任意でもよい。
【００５３】
また振動絶縁保持装置１００は、カートリッジ２を保持する際に、軸受ハウジング１２に直接的に当接する当接面１１４を有する当接部材１１２を有する。当接部材１１２は、本体部１０２との間に設けられた付勢部材１０８によって付勢力が作用する。当接部材１１２は、軸受ハウジング１２に当接した際に軸受ハウジング１２から受ける荷重に応じて、軸方向に沿って移動可能に構成される。
尚、当接部材１１２の当接面１１４は、接触対象である軸受ハウジング１２の表面形状に対応する面積を有する。本実施形態では、軸受ハウジング１２を周方向に沿って均一に保持可能なように、当接面１１４は、軸方向から見てリング形状を有する。
【００５４】
本体部１０２の第２面１０２ｂには、これらの付勢部材１０８より径方向外側において、縁部に沿うように軸方向に延在する側壁１１０が設けられている。そして側壁１１０の先端（カートリッジ２側の端部）には、径方向内側に向けて突出する第１規制部１１８が設けられている。第１規制部１１８は、当接部材１１２から見て、本体部１０２と反対側から当接面１１４に接触することにより、当接部材１１２の軸方向における移動範囲を規制する。
【００５５】
本体部１０２及び当接部材１１２の間に設けられた付勢部材１０８は、図４及び図６に示されるように、本体部１０２及び第１規制部１１８の間隔より長い自然長Ｌ０を有する。本実施形態の付勢部材１０８は、側壁１１０の軸方向長さより大きな自然長Ｌ０を有する（図４及び図６では、当接部材１１２が取り外されているため、フリーな付勢部材１０８が側壁１１０より高く突出している様子が示されている）。一方で、当接部材１１２が組み込まれた完成形の振動絶縁保持装置１００では、図３及び図５に示されるように、付勢部材１０８は、当接部材１１２の軸方向位置が第１規制部１１８によって規制されることで、自然長Ｌ０より短くなっている。すなわち、振動絶縁保持装置１００では、付勢部材１０８が自然長Ｌ０より短くなるように圧縮された状態で、本体部１０２及び当接部材１１２の間に組み込まれている。そのため、本体部１０２及び当接部材１１２の間には、付勢部材１０８による荷重が互いに作用する。
【００５６】
尚、図３及び図４に示されるように、振動絶縁保持装置１００には、アンバランス検出作業時にカートリッジ２の振動を検出するための振動検出センサ１２１が設けられている。振動検出センサ１２１は、カートリッジ２の振動を電気的信号として検出し、当該電気的信号を外部に配置されたコンピュータ等の演算処理装置からなる解析装置に送信可能に構成されている。本実施形態では、振動検出センサ１２１は、本体部１０２の周縁に沿って設けられた側壁１１０から径方向内側に向けられており、図４では、その先端が付勢部材１０８に面するように配設されている様子が示されている。そして、図４の状態に対して当接部材１１２が取り付けられることで付勢部材１０８が圧縮されると、当接部材１１２の表面に振動検出センサ１２１が接触する。振動検出作業時には、振動検出センサ１２１は当接部材１１２と一体に動くことで、当接部材１１２に接触するカートリッジ２に生じる振動が検出可能になっている。
【００５７】
図７は振動絶縁保持装置１００によるカートリッジ２のクランプ作業の各段階における様子を示す模式図である。尚、図７では振動絶縁保持装置１００の構成をわかりやすく説明するために、図３〜図６に比べて簡略的に示されている（特に中心軸Ｃの一方側のみを簡略的に示しているが、他方側も特段の記載がない限りにおいて同様である）。
【００５８】
図７（ａ）は、保持対象であるカートリッジ２に対して当接部材１１２が接触していない段階を示している。このとき、当接部材１１２にはカートリッジ２から荷重が作用しないため、当接部材１１２は付勢部材１０８による付勢力によって第１規制部１１８に対して押しつけられている。
【００５９】
図７（ｂ）は、押圧装置２６によってコンプレッサ側ハウジング部材１６がカートリッジに向けて移動されることによって、当接部材１１２に対してカートリッジ２が接触した状態を示している。このとき、当接部材１１２がカートリッジ２から受ける荷重は下限基準値未満であり、当接部材１１２が付勢部材１０８から受ける付勢力より小さい。そのため、当接部材１１２は付勢部材１０８による付勢力によって第１規制部１１８に対して押しつけられ、図７（ａ）と同様の状態が維持されている。
【００６０】
図７の各図に示されているように、カートリッジ２から見て振動絶縁保持装置１００とは反対側には、コンプレッサ側ハウジング部材１６との間に付勢部材１１７が設けられている。付勢部材１１７は、カートリッジ２の軸受ハウジング１２とコンプレッサ側ハウジング部材１６との間に介在することにより、カートリッジ２を弾性的に保持可能に構成される。尚、付勢部材１１７に代えて、振動絶縁保持装置１００を配置することで、カートリッジ２を２つの振動絶縁保持装置１００によって両側から支持するようにしてもよい。
【００６１】
図７（ｃ）は、図７（ｂ）に比べて当接部材１１２にカートリッジ２から受ける荷重が増加し、下限基準値を超えた場合を示している。このとき、当接部材１１２がカートリッジ２から受ける荷重は、付勢部材１０８から受ける付勢力より勝る。そのため、当接部材１１２は第１規制部１１８から乖離し、本体部１０２に向けて移動する。第１規制部１１８から乖離した当接部材１１２は、付勢部材１０８から受ける付勢力に抗しながら移動し、カートリッジ２から受ける荷重と付勢部材１０８から受ける付勢力とのバランスに対応する位置に安定する（つまり、本体部１０２及び第１規制部１１８の間に浮くように支持される）。
【００６２】
尚、側壁１１０には、図４〜図６、図７に示されるように、当接部材１１２に対して径方向外側から当接することにより、当接部材１１２の径方向における変位を規制するための第２規制部１１９が設けられている。第２規制部１１９は、本体部１０２の周方向に沿って周方向の異なる位置に複数配置されている。これにより、図７（ｃ）のように当接部材１１２が、第１規制部１１８と本体部１０２との間において、カートリッジ２から受ける荷重と付勢部材１０８から受ける付勢力とのバランスで保持される場合においても、第２規制部１１９によって当接部材１１２の径方向変位を抑制でき、安定的な姿勢を維持できる。
【００６３】
図７（ｄ）は、図７（ｃ）に比べて当接部材１１２にカートリッジ２から受ける荷重が更に増加し、上限基準値を超えた場合を示している。このとき、当接部材１１２は、本体部１０２に設けられた第３規制部１２０に接触することにより、軸方向位置が規制される。つまり、当接部材１１２がカートリッジから過大な荷重を受けた場合には、当接部材１１２が第３規制部１２０に接触することで、許容範囲を超える移動が回避される。これにより、例えば付勢部材１０８が塑性変形してしまうような過大荷重が入力された場合においても、付勢部材１０８を保護することができる。
【００６４】
本実施形態では、第３規制部１２０は、カートリッジ２からの荷重が過大となった場合に、当接部材１１２に対して当接面１１４の反対側から接触するように構成される。第３規制部１２０は、本体部１０２の第２面１０２ｂ側に設けられ、軸方向に沿って所定高さを有する。第３規制部１２０の高さは、例えば上限基準値に等しい荷重を受けた場合における当接部材１１２の位置に対応するように設定される。
【００６５】
図７の例では、コンプレッサ側ハウジング部材１６にストッパ１３０が設けられており、当接部材１１２にカートリッジ２から受ける荷重が上限基準値を超えた場合に、第２支持アーム４８に接触するように構成されている。これにより、上述の第３規制部１２０とともに荷重が過大となった場合に付勢部材１０８を保護することができる。
【００６６】
また付勢部材１０８は、当接部材１１２の稼働範囲に対応する弾性特性を有してもよい。図８は付勢部材１０８の弾性特性の一例である。付勢部材１０８は、カートリッジ２からの荷重が下限基準値である場合に対応する上限長Ｌｍａｘと、カートリッジ２からの荷重が上限基準値である場合に対応する下限長Ｌｍｉｎとによって規定される稼働範囲Ｌｒを有する。図８に示されるように、付勢部材１０８の弾性特性は、付勢部材１０８の長さＬが下限長Ｌｍｉｎから上限長Ｌｍａｘで規定される稼働範囲Ｌｒにおいて弾性係数が小さな値Ｋ１を示し（柔らかくなり）、他の範囲において弾性係数が大きな値Ｋ０を示す（硬くなる）弾性特性を有する。このような弾性特性を有するコイルバネを付勢部材１０８として用いることで、稼働範囲Ｌｒにおいて柔軟なカートリッジ２の保持によって良好な振動絶縁特性を得ながら、稼働範囲Ｌｒ外では付勢部材１０８の過度な変形を抑制し、良好な信頼性を確保できる。
【００６７】
以上説明したように本発明の少なくとも一実施形態によれば、カートリッジ２を保持する際に、当接面１１４が軸受ハウジング１２から受ける荷重が所定値以下である場合、当接部材１１２の位置は、付勢部材１０８から受ける荷重（付勢力）によって第１規制部１１８に接触するように規制される。一方、当接面１１４が軸受ハウジング１２から受ける荷重が所定値を超えると、第１規制部１１８に接触していた当接部材１１２は、付勢部材１０８から受ける荷重（付勢力）に抗して第１規制部１１８から乖離し、本体部１０２に向けて移動する。このとき、カートリッジ２は軸受ハウジング１２に当接部材１１２が接触した状態で、付勢部材１０８を介して本体部１０２によって弾性的に保持される。このような弾性的な保持構造は、柔軟性に富んだ付勢部材１０８を用いた場合であっても良好な振動絶縁性を確保しながら、軸受ハウジング１２に対して十分なクランプ力を作用させることができる。また付勢部材１０８の長さは、第１規制部１１８によって常に自然長Ｌ０以下に規制されるため、装置サイズをコンパクトに抑えることができ、限られた作業スペースへの導入も容易となる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の少なくとも一実施形態は、ホイール及び回転軸を有する回転体と、前記回転体を回転可能に支持する軸受と、前記軸受を収容する軸受ハウジングとを備えるカートリッジを、外部からの振動を絶縁しながら保持するための振動絶縁保持装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１  アンバランス検出装置
２  カートリッジ
３  タービンホイール
４  コンプレッサホイール
６  回転軸
８  回転体
１０  軸受
１２  軸受ハウジング
１４  タービン側ハウジング部材
１６  コンプレッサ側ハウジング部材
１８  タービン側ベース部材
２０  コンプレッサ側ベース部材
２６  押圧装置
３６  空気供給装置
４４  給油装置
５０  給油部
５２  振動絶縁部材
１００  振動絶縁保持装置
１０２  本体部
１０４  孔部
１０６  シール部材
１０８，１１７  付勢部材
１１０  側壁
１１２  当接部材
１１８  第１規制部
１１９  第２規制部
１２０  第３規制部
１３０  ストッパ
【図１】
2020049680.tif 000003
【図２】
2020049680.tif 000004
【図３】
2020049680.tif 000005
【図４】
2020049680.tif 000006
【図５】
2020049680.tif 000007
【図６】
2020049680.tif 000008
【図７】
2020049680.tif 000009
【図８】
2020049680.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和2年10月29日(2020.10.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイール及び回転軸を有する回転体と、前記回転体を回転可能に支持する軸受と、前記軸受を収容する軸受ハウジングとを備えるカートリッジを、振動を絶縁しながら保持するための振動絶縁保持装置であって、
本体部と、
前記カートリッジを保持する際に、前記本体部及び前記軸受ハウジングの間に配置されるとともに前記軸受ハウジングに当接する当接面を有する当接部材と、
前記本体部及び前記当接部材の間に前記回転軸の軸方向に沿って設けられた付勢部材と、
前記本体部及び前記当接部材の間隔が前記付勢部材の自然長より短くなるように、前記本体部に対する前記当接部材の位置を規制する第１規制部と、
を備える、振動絶縁保持装置。
【請求項２】
前記付勢部材の前記自然長は、前記本体部及び前記第１規制部の間隔より長い、請求項１に記載の振動絶縁保持装置。
【請求項３】
前記第１規制部は、前記本体部に固定され、且つ、前記当接部材から見て、前記本体部と反対側から前記当接面に接触可能に構成される、請求項１又は２に記載の振動絶縁保持装置。
【請求項４】
前記本体部は、前記カートリッジを保持する際に前記回転軸の軸方向に交差する円板状部材であり、
前記第１規制部は前記円板状部材の周縁部から前記軸方向に沿って延在する側壁から径方向内側に向けて突出するように構成される、請求項３に記載の振動絶縁保持装置。
【請求項５】
前記付勢部材の径方向における変位を規制するための第２規制部を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の振動絶縁保持装置。
【請求項６】
前記当接面に対する前記軸受ハウジングからの荷重が予め設定された上限基準値を超える場合に、前記当接部材に前記当接面の反対側から接触するように構成された第３規制部を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の振動絶縁保持装置。
【請求項７】
前記付勢部材は、前記回転軸の軸方向を中心として周方向に沿って複数設けられる、請求項１から６のいずれか一項に記載の振動絶縁保持装置。
【請求項８】
前記付勢部材は、前記当接部材の稼働範囲において他の範囲に比べて小さな弾性係数を有する、請求項７に記載の振動絶縁保持装置。
【請求項９】
前記ホイールはタービンホイールであり、
前記本体部は前記タービンホイールを囲むように構成されたタービンハウジングに接続される、請求項１から８のいずれか一項に記載の振動絶縁保持装置。
【請求項１０】
前記ホイールはコンプレッサホイールであり、
前記本体部は前記コンプレッサホイールを囲むように構成されたコンプレッサハウジングに接続される、請求項１から８のいずれか一項に記載の振動絶縁保持装置。
【国際調査報告】
2020049680.tif 000011
2020049680.tif 000012