JP2008111502A - 軸受構造 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸を一対の流体軸受によって回転可能に支持する軸受構造において、回転軸のホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することのできる軸受構造を提供する。
【解決手段】ロータリーシャフト４０は、その軸方向に離間してそれぞれ配置された流体軸受によって回転可能に支持されている。流体軸受は、支持孔１３ａが形成された支持部１２ａを含み、同支持孔１３ａには、フローティングメタル５１の挿通孔５２に挿通されたロータリーシャフト４０が同フローティングメタル５１とともに内挿されている。支持孔１３ａの内周面とフローティングメタル５１の外周面との間、並びに挿通孔５２の内周面とロータリーシャフト４０との間には吐出通路１１ａから供給される潤滑油による流体層が形成されている。流体軸受におけるフローティングメタル５１は、挿通孔５２の軸心がフローティングメタル５１の外径中心Ｃに対して偏心している。
【選択図】図３

Description

この発明は、回転軸を一対の流体軸受により支持する軸受構造に関する。

従来、回転軸を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、ハウジングから所定の圧力で吐出される潤滑油によって形成される流体層により回転軸を支持する流体軸受を挙げることができる。

例えば、高速回転するターボチャージャの軸受構造にあっては、図６に示されるように、ハウジング１と、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２との間に一対の円筒状のフローティングメタル３を介在させている。そして、ハウジング１に設けられた供給通路４を通じて潤滑油を供給することにより、ハウジング１と各フローティングメタル３との間、各フローティングメタル３と回転軸２との間に潤滑油による流体層をそれぞれ形成し、これら流体層により回転軸２を支持するようにしている。

こうした軸受構造によれば、回転軸２の回転に伴って各フローティングメタル３がハウジング１内で回転するようになる。その結果、回転軸２の回転抵抗を大幅に低減することができるとともに、各フローティングメタル３の内周面と外周面の両面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。
特開昭５６‐１３８４２３号公報

ところが、こうした軸受構造にあっては、回転軸２の回転速度が上昇するのに伴って流体層には、図７に破線矢印で示されるようにハウジング１内を旋回する旋回流が発生するようになる。尚、図７は図６のａ−ａ線に沿った流体軸受の断面構造を示し、同図において回転軸２は時計回りに回転するものとする。そして、この旋回流の影響によって回転軸２の軸線Ｌが、図７に矢印で示されるようにハウジング１内で旋回運動することが知られている。この回転軸２の旋回運動は、ホワール振動と呼ばれ、騒音が発生する要因の一つになっている。

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、回転軸を一対の流体軸受によって回転可能に支持する軸受構造において、回転軸のホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することのできる軸受構造を提供することにある。

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、回転軸が挿通される挿通孔を有する円筒状のフローティングメタルと、該フローティングメタルの前記挿通孔に回転可能に挿通された前記回転軸が前記フローティングメタルとともに内挿されてこれらを支持する支持孔が形成された支持部とを有し、同支持孔の内周面と前記フローティングメタルの外周面との間、並びに前記挿通孔の内周面と前記回転軸との間に潤滑油による流体層が形成される流体軸受を前記回転軸の軸方向に離間してそれぞれ配置した軸受構造において、前記流体軸受のうち少なくとも一方の流体軸受における前記フローティングメタルは、前記挿通孔の軸心が前記回転軸と直交する断面において前記フローティングメタルの外径中心に対して偏心してなることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、回転軸が挿通される挿通孔を有するフローティングメタルと、該フローティングメタルの前記挿通孔に回転可能に挿通された前記回転軸が前記フローティングメタルとともに内挿されてこれらを支持する支持孔が形成された支持部とを有し、同支持孔の内周面と前記フローティングメタルの外周面との間、並びに前記挿通孔の内周面と前記回転軸との間に潤滑油による流体層が形成される流体軸受を前記回転軸の軸方向に離間してそれぞれ配置した軸受構造において、前記流体軸受のうち少なくとも一方の流体軸受における前記フローティングメタルは、前記回転軸と直交する断面の外形が楕円形状に形成されてなることをその要旨とする。

回転軸の回転力は、挿通孔の内周面と回転軸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に伝達され、フローティングメタルは回転軸を中心に回転するようになる。その結果、フローティングメタルの外周面と支持孔の内周面との間に形成された流体層には旋回流が発生するようになる。そして、このフローティングメタルの回転速度が大きいほど、それに伴って発生する旋回流の速度も大きくなる。

請求項１に記載の発明によるように、フローティングメタルの挿通孔の軸心を回転軸と直交する断面における同フローティングメタルの外径中心から偏心させる構成、又は請求項２に記載の発明によるように、フローティングメタルの回転軸と直交する断面の外径を楕円形状にするといった構成によれば、挿通孔に挿通された回転軸の軸心からフローティングメタルの外周面までの距離がフローティングメタルの回転位相によって異なるようになる。このようなフローティングメタルが回転軸を中心に支持孔内で回転する場合には、フローティングメタルの外周面と支持孔の内周面との間に形成された流体層の厚さがフローティングメタルの回転に伴って変化するようになる。そのため、フローティングメタルの回転力の一部は、粘性を有する潤滑油からなる流体層の厚さを変化させるために消費され、フローティングメタルの回転が抑制されるため、フローティングメタルの回転に伴って発生する流体層の旋回速度が小さくなり、結果としてホワール振動の低減を図ることができるようになる。

即ち、この流体層をフローティングメタルの外周を支持するばね・減衰系としてモデル化した場合、この流体層の周方向における厚さが異なるため、流体層のばね定数や減衰率もその周方向においてそれぞれ異なることとなり、自励振動の一種であるフローティングメタルのホワール振動の発生が抑制されようになる。その結果、回転軸のホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することができるようになる。

また、ここで、請求項１にかかる発明の構成と請求項２にかかる発明の構成とを併せ有する構成を採用した場合には上記作用効果を一層好適に奏することができるようになる。
因みに、請求項２に記載される発明のように回転軸と直交する断面の外径が楕円形状のフローティングメタルは、具体的には製造が比較的容易な円形状のフローティングメタルをその径方向において対向する側から挟圧して塑性変形させることによって容易に形成することができる。そして、このような塑性加工を施した後に、挿通孔をドリル加工等によって形成する。

請求項３に記載の発明は、前記流体軸受のうち一方の流体軸受についてのみ、前記フローティングメタルの前記挿通孔の軸心を前記回転軸と直交する断面において同フローティングメタルの外径中心に対して偏心させることをその要旨とする。

請求項４に記載の発明は、前記流体軸受のうち一方の流体軸受についてのみ、前記フローティングメタルの前記回転軸と直交する断面の外径を楕円形状にすることをその要旨とする。

支持部とフローティングメタルの外周面との間に形成された流体層は、フローティングメタルの回転に伴って支持部の内周面に沿って旋回するようになり、流体層には旋回流が発生する。その結果、上述したようにこの旋回流の影響によって回転軸にはホワール振動が発生するようになる。

このホワール振動の振動モードについて、図８及び図９を参照して説明する。尚、この図８及び図９は、回転軸がフローティングメタルを有する一対の流体軸受によって支持された状態を模式的に示している。

ホワール振動が発生すると、図８及び図９に矢印で示されるように一対の流体軸受５ａ，５ｂ内で回転軸２の軸線Ｌが旋回運動するようになる。本願発明者は、このホワール振動の振動モードとして、図８に示されるように流体軸受５ａと流体軸受５ｂとにおける回転軸２の軸線Ｌの旋回位相がそろっている円筒モードと、図９に示されるように同旋回位相がずれている円錐モードとが存在し、ホワール振動の振動モードが円筒モードである場合には、円錐モードである場合よりも、その振動に起因する騒音が認識されやすいことを実験により確認した。

この点に鑑み、上記請求項３に記載の発明によるように流体軸受のうち一方の流体軸受についてのみ、挿通孔の軸心を回転軸と直交する断面において偏心させる、又は請求項４に記載の発明によるように流体軸受のうち一方の流体軸受についてのみ、フローティングメタルの回転軸と直交する断面の外径を楕円形状にする、といった構成を採用するようにした。これにより、挿通孔の軸心を回転軸と直交する断面において偏心させた一方の流体軸受、或いはフローティングメタルの回転軸と直交する断面の外径を楕円形状に形成した一方の流体軸受にあっては、他方の流体軸受と比較してその旋回流の速度が小さくなり、回転軸の軸方向に離間して配置された各流体軸受における旋回流の速度がそれぞれ異なるようになる。その結果、旋回流の影響によって旋回運動する回転軸の軸線の旋回速度もそれぞれ異なるようになり、各流体軸受における軸線の旋回位相がずれやすくなる。即ち、ホワール振動の発生に伴う振動モードとして円錐モードが励起されやすくなり、騒音の発生しやすい円筒モードの発生が抑制されるようになる。ひいては回転軸のホワール振動に起因する騒音の発生を効果的に抑制することができるようになる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の軸受構造を車両用ターボチャージャの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転可能に支持する軸受構造に適用することをその要旨とする。

車両用のターボチャージャの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は、非常に高速で回転するため、その焼付きの発生を抑制すべく流体軸受が用いられることが多い。また、機関運転状態に応じてその回転速度が大きく変化するためロータリーシャフトの振動周波数も広い範囲にわたって変化する。そのため、特定の回転速度領域における振動の発生を抑制する方法では、効果的に騒音の発生を抑制することが困難になる。そこで、請求項５に記載の発明によるように、こうした車両用ターボチャージャのロータリーシャフトを支持する軸受構造として、上記請求項１〜４のいずれか一項に記載の軸受構造を適用することにより、同ロータリーシャフトのホワール振動に起因する騒音の発生を効果的に抑制することができる。

（第１の実施形態）
以下、図１〜図３を参照して、この発明を車両用ターボチャージャのロータリーシャフトを支持する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、本実施形態における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、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構成されている。センターハウジング１０には、ロータリーシャフト４０が、その軸方向に離間して配設された一対の流体軸受、具体的にはタービンホイール６０側に配設された流体軸受５０ａと、コンプレッサホイール７０側に配設された流体軸受５０ｂとによって回転可能に支持されている。

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各流体軸受５０ａ，５０ｂに供給される。これら流体軸受５０ａ，５０ｂには供給された潤滑油によりロータリーシャフト４０との間に流体層が形成され、この流体層によりロータリーシャフト４０が回転可能に支持される。

ロータリーシャフト４０の一端（図１の左側端部）には、タービンホイール６０が固定されている。タービンホイール６０には、ロータリーシャフト４０の軸線Ｌを中心にして放射状に延びる複数のブレード６１が設けられている。一方、ロータリーシャフト４０の他端（図１の右側端部）には、コンプレッサホイール７０が固定されている。コンプレッサホイール７０には、ロータリーシャフト４０の軸線Ｌを中心にして放射状に延びる複数のブレード７１が設けられている。

センターハウジング１０の一端（図１の左側端部）には、タービンハウジング２０が組み付けられている。このタービンハウジング２０には、タービンホイール６０の外周を囲むように延びるスクロール通路２１と、タービンホイール６０の軸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通されており、同内燃機関の燃焼室からの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。

また、タービンハウジング２０内には、タービンホイール６０の外周を囲むように、タービンホイール６０の周方向に沿って延びる導入通路２３が形成されている。スクロール通路２１の排気は、この導入通路２３を通じてタービンホイール６０に向けて吹き付けられる。これにより、タービンホイール６０が軸線Ｌを中心に回転するようになる。その後、排気は排出ポート２２に排出されて、排気通路に戻される。

一方、センターハウジング１０の他端（図１の右側端部）には、コンプレッサハウジング３０が組み付けられている。このコンプレッサハウジング３０には、コンプレッサホイール７０の軸方向に延びる吸入ポート３１と、同コンプレッサホイール７０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通す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。そして、ロータリーシャフト４０の回転に伴って、コンプレッサホイール７０が軸線Ｌを中心に回転すると、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。

上述のように構成されたターボチャージャは、内燃機関から排出された排気がタービンホイール６０に吹き付けられることによって、タービンホイール６０が回転し、ロータリーシャフト４０を介して連結されたコンプレッサホイール７０が回転することにより、吸入空気を強制的に内燃機関の燃焼室内に送り込む。

こうしたターボチャージャにおいて、タービンホイール６０とコンプレッサホイール７０とを連結しているロータリーシャフト４０は非常に高速で回転する。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４０のジャーナル部分の焼付きを抑制すべく、潤滑油による流体層が形成される流体軸受５０ａ，５０ｂによって支持するようにしている。

次に図２及び図３を参照して、この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を拡大して示している。また、図３は、図２におけるａ‐ａ線に沿った断面構造を示す断面図である。

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においてタービンホイール６０側に位置する位置に形成された支持部１２ａと、コンプレッサホイール７０側に位置する位置に形成された支持部１２ｂとにそれぞれ配置されている。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、円筒状のフローティングメタル５１に挿通されたロータリーシャフト４０が同フローティングメタル５１とともに、これら支持孔１３ａ，１３ｂに内挿されている。

そして、流体軸受５０ａのフローティングメタル５１は一対のスナップリング５３によって、流体軸受５０ｂのフローティングメタル５１はスナップリング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それぞれ規制されている。

ここで、図３に示されるように、タービンホイール６０側に位置する流体軸受５０ａにおいて、そのフローティングメタル５１にはロータリーシャフト４０が挿通される断面円形状の挿通孔５２が形成されている。そして、挿通孔５２は、その中心がフローティングメタル５１の外径中心Ｃに対して偏心している。そのため、ロータリーシャフト４０が挿通された状態においてロータリーシャフト４０の軸線Ｌはフローティングメタル５１の外径中心Ｃに対して偏心した状態となる。また、コンプレッサホイール７０側に位置する流体軸受５０ｂもタービンホイール６０側に位置する流体軸受５０ａと同様の構成を有しており、流体軸受５０ｂにおけるフローティングメタル５１の挿通孔５２はその中心がフローティングメタル５１の外径中心Ｃに対して偏心している。

また、フローティングメタル５１には、挿通孔５２から放射状に延びて同挿通孔５２とフローティングメタル５１の外周とを連通する貫通孔５５が複数（本実施形態では６つ）形成されており、この貫通孔５５を通じてセンターハウジング１０の供給通路１１から吐出された潤滑油が挿通孔５２に導入される。

図２に示されるようにセンターハウジング１０に形成された供給通路１１は、各支持孔１３ａ，１３ｂに潤滑油を吐出する吐出通路１１ａ，１１ｂを含んで構成されている。潤滑油は、吐出通路１１ａ，１１ｂを通じて支持孔１３ａ，１３ｂに吐出され、これにより支持孔１３ａ，１３ｂの内周面とフローティングメタル５１の外周面との間、挿通孔５２の内周面とロータリーシャフト４０との間に潤滑油による流体層がそれぞれ形成される。

上述したようにタービンホイール６０に排気が吹き付けられるとロータリーシャフト４０がタービンホイール６０とともに回転する。尚、このターボチャージャにおいて、タービンホイール６０に排気が吹き付けられたときにロータリーシャフト４０は、図３において時計回り方向に回転し、このロータリーシャフト４０の回転に伴って、フローティングメタル５１は、図３に破線矢印で示されるように時計回りに回転するようになる。

ロータリーシャフト４０の回転力は、挿通孔５２の内周面とロータリーシャフト４０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５１に伝達され、フローティングメタル５１はロータリーシャフト４０の軸線Ｌを中心に回転するようになる。その結果、フローティングメタル５１の外周面と支持孔１３ａの内周面との間に形成された流体層には旋回流が発生するようになる。因みに、フローティングメタル５１の回転速度が大きいほど、それに伴って発生する旋回流の速度も大きくなる。

ここで、フローティングメタル５１の挿通孔５２の軸心は、ロータリーシャフト４０と直交する断面における同フローティングメタル５１の外径中心Ｃから偏心している。このため、フローティングメタル５１がロータリーシャフト４０の軸線Ｌを中心に支持孔１３ａ内で回転する場合には、フローティングメタル５１の外周面と支持孔１３ａの内周面との間に形成された流体層の厚さがフローティングメタル５１の回転に伴って変化するようになる。

例えば、二点鎖線で囲んだ部分Ａにあっては、フローティングメタル５１がロータリーシャフト４０の軸線Ｌを中心に図３に破線矢印で示されるように回転することにより、フローティングメタル５１の外周面と支持孔１３ａの内周面との間の距離が次第に小さくなる。そして、部分Ａにあっては図３に矢印で示されるように潤滑油の粘性による抵抗力が作用する。フローティングメタル５１の回転力の一部は、この抵抗力に抗して流体層の厚さを変化させるために消費されるため、フローティングメタル５１の回転が抑制される。同様に、コンプレッサホイール７０側に位置する流体軸受５０ｂについても、フローティングメタル５１の回転が抑制されるようになる。

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）フローティングメタル５１の回転が抑制されるため、フローティングメタル５１の回転に伴って発生する旋回流の旋回速度が小さくなり、結果として旋回流の影響によって発生するホワール振動を低減することができるようになる。即ち、流体層をフローティングメタル５１の外周を支持するばね・減衰系として考えた場合、この流体層の周方向における厚さが異なるため、この流体層のばね定数や減衰率もその周方向においてそれぞれ異なることとなり、自励振動の一種であるフローティングメタル５１のホワール振動の発生が抑制されようになる。その結果、ロータリーシャフト４０のホワール振動に起因する騒音の発生を抑制することができるようになる。
（２）一般に車両用ターボチャージャは、機関運転状態に応じてその回転速度が大きく変化するためロータリーシャフトの振動周波数が広い範囲にわたって変化する。そのため、特定の回転速度領域における振動の発生を抑制する方法では、効果的に騒音の発生を抑制することが困難になる。これに対して、本実施形態にかかる車両用ターボチャージャでは、フローティングメタル５１の回転速度を抑制することにより、ホワール振動の原因となる流体層の旋回流の速度を抑制することができるため、ロータリーシャフト４０のホワール振動に起因する騒音の発生を効果的に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４を参照して説明する。第１の実施形態では、フローティングメタル５１の挿通孔５２の軸心を同フローティングメタル５１の外径中心Ｃから偏心させる構成としたが、本実施形態では、こうした構成に替えて、図４に示されるように、流体軸受５０ａにおけるフローティングメタル１５１のロータリーシャフト４０と直交する断面の外径を楕円形状とする構成を採用するようにしている。

以下、第１の実施形態にかかる構成と共通する点については同一の符号を付すのみとしてその説明を省略し、両実施形態の相違点を中心に説明する。尚、本実施形態においても、流体軸受５０ａと流体軸受５０ｂの構成は略同一であるため流体軸受５０ａについてのみ説明を行い、流体軸受５０ｂについての説明は省略する。

上述したように本実施形態におけるフローティングメタル１５１は、その外形が楕円形状に形成されている。図４に示されるように、フローティングメタル１５１には、その中心にロータリーシャフト４０が挿通される断面円形状の挿通孔１５２が形成されており、同挿通孔１５２に挿通されたロータリーシャフト４０がフローティングメタル１５１とともに、センターハウジング１０の支持孔１３ａに内挿されている。因みに、上記のように外形が楕円形状をなすフローティングメタル５１は、例えば、製造が比較的容易な円形状のフローティングメタル５１をその径方向に対向する側から挟圧して塑性変形させることによって容易に形成することができる。そして、このような塑性加工を施した後に、挿通孔をドリル加工等によって形成する。

また、フローティングメタル１５１には、挿通孔１５２から放射状に延びて同挿通孔１５２とフローティングメタル１５１の外周とを連通する貫通孔１５５が複数（本実施形態では６つ）形成されており、この貫通孔１５５を通じてセンターハウジング１０の供給通路１１から吐出された潤滑油が挿通孔１５２の内部に導入される。

吐出通路１１ａ，１１ｂを通じて支持孔１３ａ，１３ｂに吐出された潤滑油により、支持孔１３ａ，１３ｂの内周面とフローティングメタル１５１の外周面との間、挿通孔１５２の内周面とロータリーシャフト４０との間には流体層がそれぞれ形成される。

ロータリーシャフト４０の回転力は、挿通孔１５２の内周面とロータリーシャフト４０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１５１に伝達され、フローティングメタル１５１はロータリーシャフト４０の軸線Ｌを中心に回転する。

ここで、フローティングメタル１５１は、その外形が楕円形状に形成されている。このため、フローティングメタル１５１がロータリーシャフト４０の軸線Ｌを中心に支持孔１３ａ内で回転する場合には、フローティングメタル１５１の外周面と支持孔１３ａの内周面との間に形成された流体層の厚さがフローティングメタル１５１の回転に伴って変化するようになる。

例えば、二点鎖線で囲んだ部分Ｂにあっては、フローティングメタル１５１がロータリーシャフト４０の軸線Ｌを中心に図４に破線矢印で示されるように回転することにより、フローティングメタル１５１の外周面と支持孔１３ａの内周面との間の距離が次第に小さくなる。そして、部分Ｂにあっては、図４に矢印で示されるように潤滑油の粘性による抵抗力が作用する。フローティングメタル１５１の回転力の一部は、粘性による抵抗力に抗して流体層の厚さを変化させるために消費されるため、フローティングメタル１５１の回転が抑制される。

以上説明した第２の実施形態によれば、上述した第１の実施形態の効果（１）及び（２）に準ずる効果を得ることができる。
尚、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。

・上記第１の実施形態で例示した構成と、第２の実施形態で例示した構成とを併せ有する構成、即ち外形が楕円形状のフローティングメタルにおいて、挿通孔の軸心をフローティングメタルの中心位置から偏心させる構成を採用することもできる。その場合にあっては上記（１）及び（２）の作用効果を一層好適に奏することができるようになる。

・上記第１の実施形態では、タービンホイール６０側に位置する流体軸受５０ａとコンプレッサホイール７０側に位置する流体軸受５０ｂの双方について、フローティングメタル５１の挿通孔５２の軸心を外径中心Ｃに対して偏心させる構成を示した。これに対して、各流体軸受５０ａ，５０ｂのうち一方の流体軸受についてのみ、挿通孔５２の軸心を外径中心Ｃに対して偏心させる構成を採用してもよい。

例えば、コンプレッサホイール７０側に位置する流体軸受５０ｂにあっては図５（ｃ）に示されるようにフローティングメタル５１の挿通孔５２の軸心をフローティングメタル５１の外径中心Ｃ１に対して偏心させ、その一方で、タービンホイール６０側に位置する流体軸受５０ａにあっては図５（ａ）に示されるように一般の流体軸受と同様に挿通孔２５２の軸心と外径中心Ｃ２とが同軸上にあるフローティングメタル２５１を用いるといった構成を採用することもできる。

尚、図５（ｂ）は、流体軸受５０ａ，５０ｂ及びロータリーシャフト４０の関係を示す断面図であり、図５（ａ）は図５（ｂ）におけるａ‐ａ線断面図、図５（ｃ）は図５（ｂ）におけるｃ‐ｃ線断面図である。また、これら図５（ａ），（ｂ），（ｃ）にあっては、説明の便宜上支持孔１３ａとフローティングメタル２５１とのクリアランス、支持孔１３ｂとフローティングメタル５１とのクリアランス、ロータリーシャフト４０の傾き等を誇張して表現している。

上記のように構成した軸受構造によれば、流体軸受５０ｂにおける旋回流の速度が小さくなるため、図５（ａ）に破線矢印で示される流体軸受５０ａにおける旋回流の速度と、図５（ｃ）に破線矢印で示される流体軸受５０ｂにおける旋回流の速度とがそれぞれ異なるようになる。そして、旋回流の影響によって図５（ａ）に矢印で示されるように旋回運動する流体軸受５０ａにおけるフローティングメタル２５１に対して、流体軸受５０ｂにおけるフローティングメタル１５１は図５（ｃ）に矢印で示されるようにゆっくりと旋回運動するようになる。その結果、図５（ｂ）に示されるように各流体軸受５０ａ，５０ｂにおけるロータリーシャフト４０の軸線Ｌの旋回位相がずれやすくなる。即ち、ホワール振動の発生に伴う振動モードとして円錐モードが励起されやすくなり、騒音の発生しやすい円筒モードの発生が抑制されるようになる。ひいてはロータリーシャフト４０のホワール振動に起因する騒音の発生を効果的に抑制することができるようになる。

・また、上記第２の実施形態では、タービンホイール６０側に位置する流体軸受５０ａとコンプレッサホイール７０側に位置する流体軸受５０ｂの双方について、フローティングメタル１５１の外形を楕円形状とする構成を示したが、上記変更例と同様に各流体軸受５０ａ，５０ｂのうち一方の流体軸受におけるフローティングメタル１５１についてのみ、外形を楕円形状とする構成を採用してもよい。

こうした構成を採用した場合にも、フローティングメタルの外形を楕円形状とした流体軸受における旋回流の速度が小さくなり、各流体軸受における旋回流の速度がそれぞれ異なるようになる。その結果、上記変更例と同様に騒音の発生しやすい円筒モードの発生が抑制されるようになり、ひいては回転軸のホワール振動に起因する騒音の発生を効果的に抑制することができる。

・上記第１、第２の実施形態では、ターボチャージャのロータリーシャフト４０を支持する軸受構造にこの発明を適用した例を示したが、この発明は、ターボチャージャの軸受構造に限らず、一対の流体軸受によって回転軸を支持する軸受構造であれば、その他の軸受構造にあっても適用することができる。

この発明にかかる軸受構造を適用したターボチャージャの断面図。 図１における部分Ｘを拡大して示す拡大断面図。 図２におけるａ−ａ線断面図。 この発明の第２の実施形態にかかる流体軸受の構成を示した断面図。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、第１の実施形態の変更例としての軸受構造を示した断面図。 一般のターボチャージャの軸受構造を示す断面図。 図８におけるａ‐ａ線断面図。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、一対の流体軸受によって支持されたロータリーシャフトが円筒モードで振動する状態を模式的に示す模式図。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、一対の流体軸受によって支持されたロータリーシャフトが円錐モードで振動する状態を模式的に示す模式図。

符号の説明

１０…センターハウジング、１１…供給通路、１１ａ，１１ｂ…吐出通路、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…ロータリーシャフト、５０ａ，５０ｂ…流体軸受、５１，１５１，２５１…フローティングメタル、５２，１５２，２５２…挿通孔、５３…スナップリング、５４…スラストベアリング、５５，１５５…貫通孔、６０…タービンホイール、６１…ブレード、７０…コンプレッサホイール、７１…ブレード。

Claims (5)

1. 回転軸が挿通される挿通孔を有する円筒状のフローティングメタルと、該フローティングメタルの前記挿通孔に回転可能に挿通された前記回転軸が前記フローティングメタルとともに内挿されてこれらを支持する支持孔が形成された支持部とを有し、同支持孔の内周面と前記フローティングメタルの外周面との間、並びに前記挿通孔の内周面と前記回転軸との間に潤滑油による流体層が形成される流体軸受を前記回転軸の軸方向に離間してそれぞれ配置した軸受構造において、
   前記流体軸受のうち少なくとも一方の流体軸受における前記フローティングメタルは、前記挿通孔の軸心が前記回転軸と直交する断面において前記フローティングメタルの外径中心に対して偏心してなる
   ことを特徴とする軸受構造。
2. 回転軸が挿通される挿通孔を有するフローティングメタルと、該フローティングメタルの前記挿通孔に回転可能に挿通された前記回転軸が前記フローティングメタルとともに内挿されてこれらを支持する支持孔が形成された支持部とを有し、同支持孔の内周面と前記フローティングメタルの外周面との間、並びに前記挿通孔の内周面と前記回転軸との間に潤滑油による流体層が形成される流体軸受を前記回転軸の軸方向に離間してそれぞれ配置した軸受構造において、
   前記流体軸受のうち少なくとも一方の流体軸受における前記フローティングメタルは、前記回転軸と直交する断面の外形が楕円形状に形成されてなる
   ことを特徴とする軸受構造。
3. 前記流体軸受のうち一方の流体軸受についてのみ、前記フローティングメタルの前記挿通孔の軸心を前記回転軸と直交する断面において同フローティングメタルの外径中心に対して偏心させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の軸受構造。
4. 前記流体軸受のうち一方の流体軸受についてのみ、前記フローティングメタルの前記回転軸と直交する断面の外径を楕円形状にする
   ことを特徴とする請求項２に記載の軸受構造。
5. 車両用ターボチャージャの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転可能に支持する
   請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の軸受構造。

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