JPH02271105A - 高速回転軸用軸受装置 - Google Patents

高速回転軸用軸受装置

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JPH02271105A
JPH02271105A JP1091834A JP9183489A JPH02271105A JP H02271105 A JPH02271105 A JP H02271105A JP 1091834 A JP1091834 A JP 1091834A JP 9183489 A JP9183489 A JP 9183489A JP H02271105 A JPH02271105 A JP H02271105A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、超高速に回転する回転軸を支持する高速回
転軸用軸受装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、エンジンの排気エネルギーによって駆動されるタ
ービンのシャフトに電動・発電機を設けて排気エネルギ
ーの有効活用を計るターボチャージャは、例えば、特開
昭６２−５１７２３号公報に開示されている。このよう
なターボチャージャを第７図を参照して説明すると、タ
ーボチャージャ６１は、内燃機関の排気ガスエネルギー
によって駆動されるタービン６３と、該タービン６３の
駆動によってシリンダ内に吸気過給するコンプレッサ６
２とから成り、更にタービン６３によって駆動される電
動・発電機６４を有しており、しかも、タービン６３、
電動・発電機６４及びコンプレッサ６２はシャフト６６
上に順次に配設されている。この電動・発電機６４は内
燃機関の運転状態に応じて電動機又は発電機として作動
されるものである。このターボチャージャ６１のシャフ
ト６６は、低速回転から超高速回転、例えば、１５万〜
２０万ｒｐｍの回転数になることがある。ところで、１
亥ターボチヤージヤ６１は、シャフト６６の一端にター
ビン６３のブレード６９を且つ他端にコンプレッサ６２
のインペラ６８を取付け、ブレード６９とインペラ６８
との間に回転子７１と固定子５ｖＡ７２を有する電動・
発電機６４が配置されている。シャフト６６をハウジン
グ７０に回転可能に支持するため、タービン６３のブレ
ード６９と電動・発電機６４との間のシャフトには、一
対の軸受６５，６５が配置されている。これらの軸受６
５，６５は、ハウジング７０に形成した潤滑油通路６７
を通じて軸受部に潤滑油が供給され、潤滑される。
（発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、上記のように、シャフト６６を一対の軸
受６５，６５で支持し、しかも軸受６５の支持部位が一
端側に偏り、他端側に電動・発電機６４の回転子７１及
びコンプレッサ６２のインペラ６８の大きな重量が配置
された構造では、シャフト６６が低速回転、例えば、１
２万ｒｐｍ以下で回転している時は、第５図の実１ｉａ
で示すように、シャフト６６の回転支持状態に支障がな
いが、シャフト６６が高速で回転すると、次のような問
題が発生する。即ち、シャフト６６が高速回転、例えば
、１２万ｒｐｓ以上の高速回転を行うことによって、回
転子７１及びインペラ６８の高速回転体のため、遠心力
が大きくなってシャフト６６にアンバランスが発生し、
第５図の点線すで示すように、シャフト６６の振れが大
きくなる。そこで、シャフト振れを防止するため、シャ
フト６６のバランス修正が必要になってくる。また、軸
系の固有振動数が低くなり、共振回転数が低くなるのに
併せて、振幅も大きくなる。
上記のことより、このシャフト６６を２個の軸受６５で
２点支持する構造の場合には、常用回転数の最大値、例
えば、１２万ｒｐｓまでは許容限度内であるが、シャフ
ト６６の回転数を上げて高速回転になると、シャフトの
振幅は大きくなり、シャフト６６の回転を定格回転数、
例えば、１５万ｒｐ−まで上げることができなくなる。
そこで、シャフトが高速回転に耐え、軸振れの発生を防
止するため、シャフトの径を増大させ、或いは材質を選
定して剛性を上げることを試みたり、固定子、インペラ
等の付加質量の軽量化を達成したり、アンバランス量の
超精密修正を行うという対策を講じなければならない。
しかしながら、上記のような対策を行うと、相対回転す
る各部品間でのフリクションが増大し、シャフトの回転
、停止、回転制御等の応答性が悪化し、ターボチャージ
ャ、電動・発電機等の効率を低下させ、或いは、生産性
の低下、コストアンプの原因となるという問題点を有し
ていた。
この発明の目的は、上記の課題を解決することであり、
例えば、シャフトの一端にタービンのブレードを且つ他
端にコンプレッサのインペラを取付は且つブレードとイ
ンペラとの間に回転子を有する電動・発電機を配置し、
ブレードと電動・発電機との間のシャフト部位を一対の
軸受を介してハウジングに回転可能に支持したターボチ
ャージャのように、一端側を一対の軸受を介して回転可
能に支持し且つ他端側のシャフトに大きな質量を有し且
つ該他端側をフリー状態に構成したシャフトの支持構造
について、該シャフトの常用回転数、例えば、１２万ｒ
ｐ−程度まではシャフトの振れの問題は生じなく、シャ
フトがそれ以上の回転数になると、上記シャフト振れの
問題が発生することに着眼し、シャフトの常用回転数ま
での回転範囲では上記２個の軸受でシャフトを回転可能
に支持し、シャフトの高速回転領域では、第５図の実線
Ｃで示すように、シャフトを上記２個の軸受に更に１個
の軸受を加えて３個の軸受で回転可能に支持するように
構成し、低速領域で相対回転する各部品間でのフリクシ
ランの増大を抑制し、シャフトの回転、停止、回転制御
等の応答性の悪化を防止し、ターボチャージャ、電動・
発電機等の効率の低下を防止することができる高速回転
軸用軸受装置を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
この発明は、上記の目的を達成するために、次のように
構成されている。即ち、この発明は、−対の軸受を介し
て回転可能に支持されたシャフトに配置し且つ該シャフ
トを回転支持可能に作動できる機能可変軸受と、前記シ
ャフトの回転を検出する回転センサーと、該回転センサ
ーによる前記シャフトの回転数が所定の回転数以上の回
転検出信号に応答して前記機能可変軸受をシャフト支持
状態に変更するコントローラとを有する高速回転軸用軸
受装置に関する。
また、前記機能可変軸受は前記シャフトに嵌合したテー
パ面を有する第１リング状軸受部材、該第１リング状軸
受部材のテーパ面に当接可能なテーパ面を有する軸方向
に移動可能な第２リング状軸受部材、及び該第２リング
状軸受部材を油圧の作用で軸方向に移動させるアクチュ
エータから成るものである。
更に、前記第１リング状軸受部材と前記第２リング状軸
受部材との前記各テーパ面の接触面を潤滑するため、前
記アクチュエータの作動用のオイルを前記接触面に供給
する油孔を前記第２リング状軸受部材に形成したもので
ある。
或いは、この発明は、一端にタービンのブレードを他端
にコンプレッサのインペラを固定したシャフトに電動・
発電機を配置し、前記ブレードと前記電動・発電機との
間のシャフト部位を一対の軸受を介して回転可能に支持
したターボチャージャにおいて、前記電動・発電機と前
記インペラとの間のシャフト部位に配置され且つ前記シ
ャフトを回転支持可能に作動できる機能可変軸受と、前
記シャフトの回転を検出する回転センサーと、該回転セ
ンサーによる前記シャフトの回転数が所定の回転数以上
の検出信号に応答して前記機能可変軸受をシャフト支持
状態に変更するコントローラとを存する高速回転軸用軸
受装置に関する。
〔作用〕
この発明による高速回転軸用軸受装置は、以上のように
構成されており、次のように作用する。
即ち、この高速回転軸用軸受装置は、一対の軸受を介し
て回転可能に支持されたシャフトを回転支持可能に作動
できる機能可変軸受と、該機能可変軸受を前記シャフト
の回転数が所定の回転数以上の回転検出信号に応答して
シャフト支持状態に変更するコントローラとを有するの
で、前記シャフトの高速回転では前記シャフトを３個の
軸受で３点支持し、前記シャフトを安定した軸受構造に
変更でき、前記シャフトの自由端で発生していた大きな
振幅を抑えてシャフト振れの発生を防止し、前記シャフ
トの高速領域での回転をスムースにする。
〔実施例〕
以下、図面を参照して、この発明による高速回転軸用軸
受装置の一実施例を詳述する。第１図において、この発
明による高速回転軸用軸受装置を組み込んだターボチャ
ージャが符号１によって示されている。このターボチャ
ージャｌは、エンジンの排気ガスによって駆動されるタ
ービン３、タービン３の駆動によって過給するコンプレ
ッサ２、及びタービン３によって駆動される電動・発電
機４を有している。この電動・発電機４については、交
流電力を発生する発電機、又は交流電力を受けて機械動
力を発生する電動機として作用するものであり、シャフ
ト６の回転数が約１５万ｒｐ−〜２０万ｒｐ蒙までの超
高速の回転を行うことができる超高速電動・発電機４で
ある。タービン３については、タービンハウジング１３
内にＩＦ気ブレード即ちブレード９が配置されたもので
ある。また、コンプレッサ２については、コンプレッサ
ハウジング１４内にインペラ８が配置されたものである
。
コンプレッサ２のコンフ゛し・ンサスクローＪし１８は
吸気パイプを通じてエンジンの岐気マニホルドに連通し
ている。更に、タービン３のブレード９とインペラ８と
は、シャフト６によって伝動連結されている。即ち、タ
ーボチャージャ１のシャフト６の一端にはインペラ８が
シャフト６と一体のコンプレッサ軸部を介して固定され
、またターボチャージャｌのシャフト６の他端にはブレ
ード９がタービン軸を介して固定されている。
また、タービン３のブレード９とインペラ８とを連結す
るシャフト６の中間部に配設されている電動・発電機４
については、従来開示されている内燃機関のターボチャ
ージャにおける電動・発電機と同様の構成及び機能を有
するものであり、電動機又は発電機として機能する。こ
の電動・発電機４は、センタハウジング１５内を貫通す
るシャフト６に取付けられた軸方向に伸長する永久磁石
から成る回転子１１、及び固定子コア、固定子巻線等か
ら成る固定子１２から構成されている。ターボチャージ
ャｌのシャフト６は、センタハウジング１５に固定され
た一月のベアリング即ち軸受５．５を介して回転自在に
支持されている。タービン３のブレード９は、エンジン
の排気マニホルドからタービンスクロール１７に送り込
まれるＩＪｌ＝気ガスの流れ即ち排気エネルギーを受け
て回転し、排気ガスはシャフト６の軸線方向即ち矢印Ｂ
で示す方向に徘゛気される。また、コンプレッサ２のイ
ンペラ８は、矢印Ａで示すように、吸気口１６からコン
プレッサスクロール１８に導入された空気をデイフユー
ザによって圧力変換し、空気通路即ち吸気パイプを通じ
てエンジンの吸気マニホルドに送込む作用を果たす。
また、電動・発電機４は、コントローラによって制御さ
れ、タービン３によって駆動されてステータコイルに電
圧を誘起し、この電圧を電源側に戻す機能を果たすもの
であり、回生電圧をバッテリに充電したり又は負荷とし
て利用できる発電機として機能すると共に、バフテリか
ら交流電力を受けて電動機として機能するものである。
更に、シャフトεをセンタハウジング１５に一対の軸受
５を介して支持しているが、該軸受５には、オイルギヤ
ラリ等の潤滑油供給源に通じる潤滑油供給路７を通じて
潤滑油を供給し、各軸受５を潤滑している。
この発明による高速回転軸用軸受装置は、例えば、上記
のように、シャフト６の一端にブレード９を且つ他端に
インペラ８を取付は且つブレード９とインペラ８との間
に回転子１１を有する電動・発電機４を配置し、ブレー
ド９と電動・発電機４との間のシャフト部位を一対の軸
受５を介してハウジング１５に回転可能に支持したター
ボチャージャ１１即ち、一端側を一対の軸受５を介して
回転可能に支持し且つ他端側に大きな質量を有し且つ該
他端側をフリー状態に構成したシャフト６を、低速領域
は勿論のこと高速領域でのシャフト６の回転に対して常
にバランス状態に支持する構造に関するものである。即
ち、この高速回転軸用軸受装置は、ハウジング１５に一
対の軸受５を介して回転可能に支持したシャフト６、特
に、シャフト６の自由端に高速回転領域で支持可能に作
用できる機能可変軸受１９を設けたものである。
次に、第１図、第２図、第３図及び第４図を参照して、
機能可変軸受１９を説明する。シャフトについては、上
記のターボチャージャｌのシャフト６と同様に、自由端
にインペラ、永久磁石の回転子等の大きな質量が取付け
られているものであり、同一の符号を付す、シャフト６
は一対の軸受を介して回転可能に支持されており、シャ
フト６の自由端に回転支持可能に作動できる機能可変軸
受１９が配置されている。この機能可変軸受１９は、シ
ャフト６に嵌合した軸受形成面となるテーパ面２２を有
する第１リング状軸受部材２３、及び第１リング状軸受
部材２３のテーパ面２２に当接可能な軸受形成面となる
テーバ面２４を存する軸方向に移動可能な第２リング状
軸受部材２５を有している。第２リング状軸受部材２５
には１．ハウジング２６に一端が固定された伸縮可能な
環状蛇腹管２７の他端が固定されている。この環状蛇腹
管２７と、第２リング状軸受部材２５及びハウジング２
６によって伸縮可能な油圧室２８が形成される。油圧室
２８には、ハウジング２６に形成された油圧通路２９を
通じてオイルが供給される。
この油圧室２８に供給されるオイルは、例えば、第４図
に示すように、エンジン２０に潤滑油を供給するため設
けられたオイルポンプ３０から送り込まれる。更に、第
２リング状軸受部材２５の外周面には、ハウジング２６
に固定した環状支持体３４が配置されている。この環状
支持体３４は、第２リング状軸受部材２５が半径方向に
振れるのを防止する機能を有する。また、該環状支持体
３４の先端部に形成したストッパ３５は、第２リング状
軸受部材２５の軸方向の移動範囲を制限する機能を果た
し、それによっ°ζ、第１リング状軸受部材２３のテー
バ面２２と第２リング状軸受部材２５のテーバ面２４と
の軸受形成面に過度な押圧状態になることを防止し、良
好な軸受面を提供する。更に、環状支持体３４の先端部
にはスプリングシート３６が取付けられ、該スプリング
シート３６と環状支持体３４との間に、リターンスプリ
ング３７が配置されている。このリターンスプリング３
７は、油圧室２８内の油圧が解放されると、油圧室２８
を収縮させて第２リング状軸受部材２５を元の位置に戻
す機能を果たす、また、第２リング状軸受部材２５には
、油孔３８が形成されており、軸受形成面であるテーバ
面２２とテーバ面２４との接触面にオイル即ち潤滑油を
供給できるように構成されている。
この機能可変軸受１９は、上記のように構成されている
ので、環状蛇腹管２７にオイルが供給又は遮断されるこ
とによって油圧室２８が伸縮運動を行い、それと共に第
２リング状軸受部材２５が軸方向に往復運動する。即ち
、第２リング状軸受部材２５の軸方向の往復運動は、ア
クチュエータを構成することになり、油圧室２８にオイ
ルが供給されて環状蛇腹管２７が伸長すると、第３図に
示すように、第２リング状軸受部材２５は軸方向に移動
し、そのテーバ面２４は第１リング状軸受部材２３のテ
ーバ面２２に当接し、それによって、第１１Ｊング状軸
軸受材２３と第２リング状軸受部材２５との間に、機能
可変軸受１９がシャフト６を回転支持する作動状態にな
り、第２リング状軸受部材２５がシャフト６の振れを防
止する機能を果たすようになる。機能可変軸受１９め油
圧室２日へのオイルの供給は、以下に説明するように、
シャフト６の回転数Ｒが予め設定された所定の回転数Ｒ
０以上の回転を回転センサー３３が検出した検出信号を
コントローラｌＯが受け、該検出１８号に応答してコン
トローラｌＯが電磁バルブ２１を開放する信号を発する
ことによって達成される。
次に、特に、第６図（Ａ）及び第６図（Ｂ）の作動フロ
ー図を参照して、この発明による高速回転軸用軸受装置
の作動及びその制御について説明する。
エンジン２０が駆動することによってターボチャージャ
１が作動し、タービン３のブレード９の回転によって電
動・発電機４を働かせ、ステータコイルに電圧を誘起し
、この電圧を電源側に戻し、回生電圧をバッテリに充電
したり又は負荷として利用できる発電機として機能させ
ること、及び電動・発電機４がバッテリから交流電力を
受けて電動機として機能する点は、従来のターボチャー
ジャ１と同様であるので、これらの点についての作動の
説明については省略する。
この発明による高速回転軸用軸受装置を組み込んだター
ボチャージャ１の作動については、次の作動の点に特徴
を有している。
まず、エンジン２０を駆動しくステップ４０）、ターボ
チャージャ１を作動状態にする（ステップ４１）、ター
ボチャージャ１の作動に応して、ターボチャージ中１の
シャフト６の回転数を回転センサー３３によって検出す
る（ステップ４２）。
この回転センサー３３から得られたシャフト６の回転信
号はコントローラ１０に入力される。
コントローラ】０に入力されたシャフト６の回転信号は
、制御に適した電気信号に増幅される。
ところで、シャフト６を２点支持即ち一対の軸受５で支
持しても差し支えない限界の回転数Ｒ０即ち、シャフト
６の常用回転数の最大値が予め設定されており、該回転
数Ｒ１１がコントローラｌＯのパラメータ設定器に入力
されているので、シャフト６の検出された回転数Ｒの上
記電気信号を予め設定した高速領域の回転数Ｒ０の電気
信号と比較し、シャフト６の回転数Ｒが設定回転数Ｒ６
より大きいか否かを判断する（ステップ４３）。
車両が、例えば、高速道路等を走行してエンジン２０の
回転が上昇し、排気エネルギーが増大してターボチャー
ジャｌのシャフト６の回転数Ｒが上昇し、所定の回転数
Ｒ０より大きくなった場合には、機能可変軸受１９のア
クチュエータを作動し、機能可変軸受１９がシャフト６
の自由端の振れの発生を防止するため、処理はステップ
４６に進む。
エンジン２０が駆動しており且つターボチャージャ２０
が作動している（ステップ４４）が、エンジン２０の回
転数が上昇せず、ターボチャージャ１のシャフト６の回
転数Ｒが所定の回転数Ｒ０より小さい場合には、回転セ
ンサー３３によってシャフト６の回転数Ｒを引き続き検
出し、該検出信号をコントローラ１０に入力して回転数
Ｒと所定の回転数Ｒ０との比較判断をする（ステップ４
３）、しかしながら、エンジン２０の駆動が停止した場
合には、ターボチャージャｌの作動は停止しくステップ
４５）、高速回転軸用軸受装置の作動の処理側？ｎは終
了する。
シャフト６の回転数Ｒが上昇し、所定の回転数Ｒ０より
大きくなった場合には、コントローラ１０は１ｉ！ｆｉ
バルブ２１を開放する信号を発し、電磁バルブ駆動用ソ
レノイドを働かせ、電磁バルブ２１を開放する（ステッ
プ４６）。！［バルブ２１が開放すると、エンジン２０
の各部品間を潤滑するために駆動されているオイルポン
プ３０から送り出されているオイルは、オイル通路３１
、電磁バルブ２１、オイル通路３２及びターボチャージ
ャｌのセンタハウジング１５に形成したオイル通路２９
を順次通って機能可変軸受１９の油圧室２８に送り込ま
れる。油圧室２８にオイルが入ることによって環状蛇腹
管２７が伸長してアクチュエータの機能を果たしくステ
ップ４７）、第２図に示す状態から第３図に示す状態に
第２リング状軸受部材２５がシャフト６の軸方向に移動
する。第２リング状軸受部材２５の軸方向の移動は、第
２リング状軸受部材２５の軸受形成面であるテーパ面２
４を、シャフト６に取付けた第１リング状軸受部材２３
の軸受形成面であるテーパ面２２に当接し、機能可変軸
受１９が軸受支持状態に作動するようになる（ステップ
４日）０機能可変軸受１９が作動状態、即ちシャフト６
を支持する軸受機能を果たすことによって、シャフト６
は、一対の軸受５．５と機能可変軸受１９とで３点支持
の状態になる（ステップ４９）。この時、油圧室２８に
送り込まれたオイルは、油孔３８を通じて軸受形成面で
あるテーパ面２２．２４に供給され、該接触面を潤滑す
るので、機能可変軸受１９の焼き付き等は発生すること
なく、スムースな軸受機能を果たすことができる。シャ
フト６が３点支持の状態になると、シャフト６が常用回
転数の最大値、例えば、１２万ｒｐｍを超えて定格回転
数、例えば、１５万ｒｐ−で回転したとしても、シャフ
ト６の自由端となっていた部位は、機能可変軸受１９で
支持されるので、遠心力によって従来発生していたよう
なシャフト６の振幅（第５図の鎖ｖＡｂ参照）は抑制さ
れ、シャフト６の振れは発生しない（第５図の実線Ｃ参
照）。
引き続き回転センサー３３によってシャフト６の回転数
Ｒを検出し、該回転数Ｒと予め設定した所定の回転数Ｒ
０との比較判断しくステップ５０）、回転数Ｒが回転数
Ｒ，より大きい状態（Ｒ≧Ｒ，）が続けば、機能可変軸
受１９の作動状態を保持し、シャフト６をそのまま３点
支持の状態を維持する。
しかしながら、シャフト６の回転が低下し、シャフト６
の回転数Ｒが回転数Ｒ０より小さい状態になると、機能
可変軸受１９を作動状態でシャツトロを３点支持する必
要がないので、機能可変軸受１９の作動状態を解放する
ように制御する。しかるに、シャフト６を３点支持する
と、特に、低速回転では機能可変軸受１９によるフリク
ションが増大する。そこで、シャフト６と機能可変軸受
１９との間に発生する該フリクションを無くし、応答性
を向上させ、効率低下を無くすために、機能可変軸受１
９の機能を無効にする。即ら、回転センサー３３で検出
したシャフト６の回転数Ｒが回転数Ｒ，より小さい状態
を検出すると、コントローラＩＯは電磁バルブ２１を遮
断する信号を発し、電磁バルブ駆動用ソレノイドを働か
せ、電磁バルブ２１を閉鎖する（ステップ５１）。電磁
バルブ２１が閉鎖することによって、油圧室２８にはオ
イルが供給されなくなり、リターンスプリング３７０作
用によってオイルは第２リング状軸受部材２５の油孔３
８から漏洩してアクチュエータの作動はオフ状態になる
（ステップ５２）、アクチュエータがオフになると、油
圧室２８は収縮し、第１リング状軸受部材２３のテーパ
面２２から第２リング状軸受部材２５のテーパ面２４は
、係合状態が解放され、機能可変軸受１９の作動はオフ
状態になる（ステップ５３）。
機能可変軸受１９の作動がオフ状態になると、引き続い
て処理は、ステップ４３に進む、即ち、回転センサー３
３による回転検出信号はコントローラｌＯに入力され、
コントローラｌＯにおいて、シャフト６の回転数Ｒと予
め設定した所定の回転数Ｒ６とを比較判断する制御を繰
り返すことになる。
〔発明の効果〕
この発明による高速回転軸用軸受装置は、以上のように
構成されているので、次のような特有の効果を有する。
即ち、この高速回転軸用軸受装置は、一対の軸受を介し
て回転可能に支持されたシャフトに配置し且つ該シャフ
トを回転支持可能に作動できる機能可変軸受と、前記シ
ャフトの回転を検出する回転センサーと、該回転センサ
ーによる前記シャフトの回転数が所定の回転数以上の回
転検出信号に応答して前記機能可変軸受をシャフト支持
状態に変更するコントローラとを有するので、前記シャ
フトの高速回転では３個の軸受で支持し、前記シャフト
を安定した３点支持に変更でき、前記シャフトの自由端
で発生する大きな振幅を抑えてシャフト振れの発生を防
止でき、前記シャフトはスムースな回転を得ることがで
き、シャフト振れで回転できなくなるような事故は発生
しない、従って、シャフトの高速領域での回転に対する
信転性を向上でき、応答性を向上でき、機械）員失の増
大を招くことがない。しかも、前記シャフトの高速回転
の場合には、前記機能可変軸受の前記シーフトに対する
フリクションは余り支障がなく、差し支えないものであ
る。
また、前記機能可変軸受は、前記シャフトに嵌合したテ
ーパ面を有する第１リング状軸受部材、該第１リング状
軸受部材のテーパ面に当接可能なテーパ面を有する軸方
向に移動可能な第２リング状軸受部材、及び該第２リン
グ状軸受部材を油圧の作用で軸方向に移動させるアクチ
ュエータから構成したので、前記機能可変軸受の作動状
態でない時には、前記シャフトに対する質量の増加は前
記第１リング状軸受部材のみであり、前記シャフトの質
量を余り増加させることがなく、前記シャフトの回転運
動を妨げることがなく、また前記機能可変軸受そのもの
は一種の油圧による軸受であり、前記シャフトの回転数
に対応して油圧力を制御でき、軸受力をダンパー的に制
御することができる。
更に、前記第１リング状軸受部材と前記第２リング状軸
受部材との前記各テーパ面の接触面を潤滑するため、前
記アクチュエータの作動用のオイルを前記接触面に供給
する油孔を前記第２リング状軸受部材に形成したので、
前記接触面押ちテーパ面での良好な軸受面を得ることが
でき、しかも前記第２リング状軸受部材に形成した油孔
であるので、前記機能可変軸受の作動時に潤滑する機能
を果たすことができ、潤滑装置を特別に設ける必要がな
く、コストの低減を図り、簡単な構造で提供できる。
或いは、この高速回転軸用軸受装置を、一端にタービン
のブレードを他端にコンプレッサのインペラを固定した
シャフトに電動・発電機を配置し、前記ブレードと前記
電動・発電機との間のシャフト部位を一対の軸受を介し
て回転可能に支持したターボチャージャに組み込み、前
記機能可変軸受を前記電動・発電機と前記インペラとの
間のシャフト部位に配置したので、前記シャフトの常用
回転数、例えば、１２万ｒｐｍ程度までの回転範囲では
シャフトの振れの問題は生じないから、前記シャフトの
回転フリクションを低減するため前記機能可変軸受をフ
リー状態で作動して上記２個の軸受でシャフトを回転可
能に支持し、前記シャフトの回転、停止、回転制御等の
応答性の悪化を防止する。そして、前記シャフトの高速
回転領域では、前記シャフトを上記２個の軸受に更に１
個の軸受即ち前記機能可変軸受を加えて３個の軸受で回
転可能に支持するように構成し、前記機能可変軸受によ
って前記シャフトの振れを抑え込むように作動し、前記
シャフトの振れによる回転の支障の発生を防止し、スム
ースな回転を惰保し、ターボチャージャ、電動・発電機
等の効率の低下を防止する。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明による高速回転軸用軸受装置を組み込
んだターボチャージャの一実施例を示す断面図、第２図
は第１図の要部の機能可変軸受の開放状態を示す断面図
、第３図は第１図の要部の機能可変軸受の係合状態を示
す断面図、第４図はこの発明による高速回転軸用軸受装
置の一例を説明するための説明図、第５図はこの発明に
よる高速回転軸用軸受装置の機能を説明するグラフ、第
６図（Ａ）及び第６図（Ｂ）はこの発明による高速回転
軸用軸受装置を組み込んだターボチャージャの作動の一
例を説明する作動フロー図、並びに第７図は従来の内燃
機関のターボチャージャの一例を示す断面図である。 ］−ｍ−ターボチャージャ、５−・−軸受、６・−シャ
フト、８・・・−・・コンプレッサのインペラ、９・−
−タービンのブレード、ＩＯ・−・−・−コントローラ
、１１−−・電動・発電機の回転子、１５　、　２６−
−−−ハウジング、１９−・−・−・機能可変軸受、２
０−−一エンジン、２１−−−−−・電磁バルブ、２２
　、　２４−−−−−テーバ面、２３−−−−・第１リ
ング状軸受部材、２５−−第２リング状軸受部材、２７
−−−環状蛇腹管、２８・−・油圧室、２９−−−−オ
イル通路、３０　・−オイルポンプ、３３−・一回転セ
ンサー、３４−−−支持体、３５−・−ストッパ、３６
−　・スプリングシート、３７−−−−リターンスプリ
ング、３　Ｂ　−油孔。 出願人　　いずｙ自動車株式会社 代理人　　弁理士　尾　仲　−宗 第　　２　　図　　２９ ｆ 第　　３　　図 フ９ 第　　４　　図 第　　５　　図 シャフトの凹駄牧−一− 第　　６　　図　（Ａ） 第　　６　　図　（Ｂ）

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）一対の軸受を介して回転可能に支持されたシャフ
    トに配置し且つ該シャフトを回転支持可能に作動できる
    機能可変軸受と、前記シャフトの回転を検出する回転セ
    ンサーと、該回転センサーによる前記シャフトの回転数
    が所定の回転数以上の回転検出信号に応答して前記機能
    可変軸受をシャフト支持状態に変更するコントローラと
    、から成る高速回転軸用軸受装置。
  2. （２）前記機能可変軸受は、前記シャフトに嵌合したテ
    ーパ面を有する第１リング状軸受部材、該第１リング状
    軸受部材のテーパ面に当接可能なテーパ面を有する軸方
    向に移動可能な第２リング状軸受部材、及び該第２リン
    グ状軸受部材を油圧の作用で軸方向に移動させるアクチ
    ュエータから成る請求項１に記載の高速回転軸用軸受装
    置。
  3. （３）前記第１リング状軸受部材と前記第２リング状軸
    受部材との前記各テーパ面の接触面を潤滑するため、前
    記アクチュエータの作動用のオイルを前記接触面に供給
    する油孔を前記第２リング状軸受部材に形成した請求項
    ２に記載の高速回転軸用軸受装置。
  4. （４）一端にタービンのブレードを他端にコンプレッサ
    のインペラを固定したシャフトに電動・発電機を配置し
    、前記ブレードと前記電動・発電機との間のシャフト部
    位を一対の軸受を介して回転可能に支持したターボチャ
    ージャにおいて、前記電動・発電機と前記インペラとの
    間のシャフト部位に配置され且つ前記シャフトを回転支
    持可能に作動できる機能可変軸受と、前記シャフトの回
    転を検出する回転センサーと、該回転センサーによる前
    記シャフトの回転数が所定の回転数以上の検出信号に応
    答して前記機能可変軸受をシャフト支持状態に変更する
    コントローラとを有する高速回転軸用軸受装置。
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