JPWO2017203648A1 - アンバランス検出装置、および、アンバランス検出方法 - Google Patents

アンバランス検出装置、および、アンバランス検出方法 Download PDF

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Abstract

タービンホイールとコンプレッサホイールとを回転軸で結合した回転体と、回転体を回転可能に支持するベアリングを収容するベアリングハウジングと、からなるターボカートリッジにおける回転体のアンバランスを検出するためのアンバランス検出装置であって、タービンホイールを収容するタービン側ハウジング部材と、コンプレッサホイールを収容するコンプレッサ側ハウジング部材と、これらのハウジング部材の少なくとも一方をターボカートリッジに向かって押圧することで、ターボカートリッジを両側から挟んで支持するように構成された支持機構と、タービン側ハウジング部材とターボカートリッジとの間、および、コンプレッサ側ハウジング部材とターボカートリッジとの間にそれぞれ介在される振動絶縁部材と、ベアリングハウジングに接触可能に設置され、回転体の回転時における振動を検出可能な振動センサと、を備える。

Description

本開示は、タービンホイールとコンプレッサホイールとを回転軸で結合した回転体と、前記回転体を回転可能に支持するベアリングを収容するベアリングハウジングと、からなるターボカートリッジにおける回転体のアンバランスを検出するためのアンバランス検出装置およびアンバランス検出方法に関する。
ターボチャージャの中核部品であるカートリッジ（以下、ターボカートリッジ）は、その組立後に、ターボ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１〜４）。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。より詳細には、アンバランス検出装置でターボカートリッジを支持（固定）しつつ、コンプレッサホイールなどに空気を供給して回転体を回転させた状態を作り、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Ｓ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。この後、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）のターボ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Ｓ、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。
ところで、アンバランス検出装置は、２つのハウジング部材を用いて、回転体のタービンホイールあるいはコンプレッサホイールをそれぞれ収容しながら、ベアリングハウジングを両側から支持する（特許文献３参照）。この際、特許文献３では、タービンホイール側およびコンプレッサホイール側のそれぞれのハウジング部材を、固定ロッドを介して互いにボルトで固定することが開示されている。このボルト固定方式では、作業対象のターボカートリッジの個体をアンバランス検出装置に設置するたびにボルトの締め付け作業が必要になり、生産性の低下につながる。このため、特許文献４は、ボルト固定をしないで支持するクランプ方式によってターボカートリッジの片側を支持すると共に、回転体の回転に伴い、アンバランス検出装置側の有する固有振動数と回転体の回転周波数とが一致することによる共振の影響を低減し、アンバランス修正についての精度を向上することが可能なアンバランス修正装置を開示している。
また、上述した特許文献３〜４では、ターボカートリッジをクランプ方式で支持した際に、ハウジング部材とターボカートリッジのベアリングハウジングとは直接接触している。このため、回転体の回転時の振動は、回転体を支持するベアリングのベアリングハウジングを介して、ハウジング部材に良好に伝達される。このため、回転体の回転時の振動を検出するための加速度センサ（振動センサ）は、ターボカートリッジ側ではなく、アンバラス検出装置の有するハウジング部材に設けられている。この構成によれば、大量生産されるターボカートリッジの個体の各々をアンバランス検出装置に設置するたびに、各々の個体に対して加速度センサを設置する必要がなく、バランシング作業におけるセンサ設置作業を効率化しつつ、回転体の振動の良好な検出を可能としている。
特開２００３−２４００５４号公報 特開昭６２−１３５７４３号公報 特開平３−５０３３１５号公報 特許第４２３２８４１号公報
上述した特許文献４に開示されるように、クランプ方式によるターボカートリッジの支持は生産性の観点でボルト固定方式よりも有利である。ボルト固定方式ではボルトの締結や取り外しが必要となり、作業時間やコストが増加するため、特に、大量生産品のターボカートリッジに対してはクランプ方式による支持が適する。しかしながら、特許文献４のように、クランプ方式においてハウジング部材とターボカートリッジのベアリングハウジングとが直接接触していると、下記に説明するような課題が生じ得る。すなわち、クランプ方式は、ボルト固定方式に比べるとボルトで頑強に締結されない分、ターボカートリッジを支持した際の安定性が劣る。このため、ターボカートリッジをアンバランス検出装置で支持した際に生じ得る、ベアリング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、上述したターボカートリッジ側と装置との共振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大きな影響を及ぼす。
例えば、上述した効果ベクトルは、ターボカートリッジのベアリングハウジングとハウジング部材とがボルトで固定されるなど、安定して支持された状態で取得されたものである。このため、両部材の当たり方によって振動特性が変化すると、バランシング作業中の個体と効果ベクトルとの対応関係が適切とならず、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。また、この効果ベクトルとの対応関係を適切にとるために、アンバラス検出装置へのターボカートリッジの支持（設置）をやり直すといった作業（再クランプ）が必要になる場合には、ターボカートリッジの生産性の低下をもたらすことになる。また、回転体を削るためにはハウジング部材をターボカートリッジから外す必要があり、削った後の振動特性を確認する場合には、再クランプによる当たり方が前回と異なると、振動特性も変化してしまい、バランシング作業の作業効率の低下につながる。
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、ターボカートリッジの回転体の回転時の振動に対する共振を抑制し、回転体のアンバランスの検出精度を高めつつ、バランシング作業の効率良く行うことが可能なアンバランス検出装置を提供することを目的とする。
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るアンバランス検出装置は、
タービンホイールとコンプレッサホイールとを回転軸で結合した回転体と、前記回転体を回転可能に支持するベアリングを収容するベアリングハウジングと、からなるターボカートリッジにおける前記回転体のアンバランスを検出するためのアンバランス検出装置であって、
前記タービンホイールを収容するタービン側ハウジング部材と、
前記コンプレッサホイールを収容するコンプレッサ側ハウジング部材と、
前記タービン側ハウジング部材および前記コンプレッサ側ハウジング部材の少なくとも一方を前記ターボカートリッジに向かって押圧することで、前記ターボカートリッジを両側から挟んで支持するように構成された支持機構と、
前記タービン側ハウジング部材と前記ターボカートリッジとの間、および、前記コンプレッサ側ハウジング部材と前記ターボカートリッジとの間にそれぞれ介在される振動絶縁部材と、
前記ベアリングハウジングに接触可能に設置され、前記回転体の回転時における振動を検出可能な振動センサと、を備える。
上記（１）の構成によれば、ターボカートリッジは、振動絶縁部材を介して、タービン側ハウジング部材およびコンプレッサ側ハウジング部材によって両側から挟んだ状態で支持される。換言すれば、振動絶縁部材によって、アンバランス検出装置側とターボカートリッジ側との振動的な絶縁（伝達される振動の低減）が図られる。これによって、アンバランス検出作業において、回転体の回転時の振動に対するアンバランス検出装置側の共振を抑制することができ、アンバランスの検出精度を高めつつ、バランシング作業の効率化を図ることができる。
また、ターボカートリッジのベアリングハウジングに振動センサを設置することで、回転体から振動センサまでの振動の伝達経路に振動絶縁部材がない状態で回転体の振動を検出することができ、回転体の振動を良好に検出することができる。
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記ターボカートリッジは、前記タービン側ハウジング部材および前記コンプレッサ側ハウジング部材とは接触せずに、前記振動絶縁部材と接触した状態で、前記支持機構によって支持される。
上記（２）の構成によれば、ターボカートリッジは振動絶縁部材を介してのみ支持機構に接触する。このため、振動絶縁部材によって、アンバランス検出装置側とターボカートリッジ側との振動的な絶縁をより適切に図ることができる。
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（２）の構成において、
前記振動センサを前記ベアリングハウジングに向かって付勢する付勢部材をさらに備える。
上記（３）の構成によれば、振動センサは付勢されることでベアリングハウジングに設置される。すなわち、ベアリングハウジングへの振動センサの設置あたって、例えばネジ止めや接着剤などで振動センサをベアリングハウジングに固定していない。これによって、ベアリングハウジングに振動センサを効率良く設置することができ、アンバランス検出作業を効率良く行うことができる。また、付勢部材の弾性力によって、振動センサをベアリングハウジングに対して支持することによる回転体の回転時の振動特性への影響を低減することができる。
（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、
前記ベアリングハウジングの内部に潤滑油を供給するための給油配管であって、前記ベアリングハウジングに形成された給油口に対して接続および離間可能に構成された給油配管を、さらに備え、
前記付勢部材は、前記ベアリングハウジングに形成された前記給油口に前記給油配管が接続された状態において、前記ベアリングハウジングに対して前記振動センサを付勢した状態となるように前記給油配管に設置される。
上記（４）の構成によれば、ベアリングハウジングの給油口に給油配管を接続した状態とした時には、ベアリングハウジングに対して振動センサが付勢された状態となるよう構成される。すなわち、ベアリングハウジングの給油口への給油配管の接続と、付勢部材による振動センサの付勢が連動する。これによって、ベアリングハウジングに振動センサを効率良く設置することができ、アンバランス検出作業を効率良く行うことができる。
（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、
前記振動センサを前記給油配管に設置するためのセンサ設置装置を、さらに備え、
前記センサ設置装置は、
前記振動センサを一面において支持する支持台と、
前記給油配管に固定され、且つ、前記給油口の開口面の法線方向に沿った方向に前記支持台をガイドするガイド部材と、を含み、
前記付勢部材は、前記支持台の他面と当接することで、前記振動センサを前記ベアリングハウジングに向かって付勢するように構成される。
上記（５）の構成によれば、振動センサは、給油配管に固定されたセンサ設置装置に支持される。また、ベアリングハウジングの給油口に給油配管を接続する際に、振動センサを支持する支持台がガイド部材にガイドされながらスライドすることで、振動センサは、支持台を介して付勢部材による付勢を受けつつ、ベアリングハウジングに設置されるように構成される。すなわち、ベアリングハウジングの給油口への給油配管の接続動作に伴って、ベアリングハウジングに振動センサが設置されるように構成される。これによって、振動センサの設置をより効率良く行うことができる。
（６）幾つかの実施形態では、上記（５）の構成において、
前記ガイド部材は、筒状の本体部と、前記本体部の一端側に形成された底部と、を有し、
前記支持台は、前記本体部にスライド可能に収容され、
前記付勢部材は、前記本体部における前記底部と前記支持台の他面との間に収容され、
前記本体部の他端側には、前記本体部に収容された前記支持台の脱落する防止するための係止部が設けられる。
上記（６）の構成によれば、支持台および付勢部材は筒状のガイド部材の内部において、底部と係止部との間に収容される。これによって、センサ設置装置のコンパクト化および給油配管への設置の容易化を図ることができる。
（７）幾つかの実施形態では、上記（５）〜（６）の構成において、
前記振動センサは、センサ側振動絶縁部材を介して、前記支持台の一面に支持される。
上記（７）の構成によれば、センサ側振動絶縁部材によって、センサ設置装置を振動伝達経路とした、振動センサ側と給油配管側との間の振動的な絶縁を図ることができる。これによって、振動センサによる回転体からの振動信号の検出の精度を高めることができる。
（８）幾つかの実施形態では、上記（４）〜（７）の構成において、
前記給油口は、前記支持機構によって前記ターボカートリッジが支持された状態において上方を向いており、
前記付勢部材は、前記給油口に前記給油配管が接続された状態において、前記振動センサを下方に向けて付勢した状態となるように構成される。
上記（８）の構成によれば、振動センサを付勢する方向と重力方向とが一致しており、振動センサとベアリングハウジングとの接触を良好に取ることができる。
（９）幾つかの実施形態では、上記（４）〜（８）の構成において、
前記ベアリングハウジングは、前記振動センサが接触するための平面状のセンサ接触台座を有し、
前記センサ接触台座は、前記給油口の開口面の法線方向と、前記センサ接触台座の法線方向とが一致するように構成される。
上記（９）の構成によれば、ベアリングハウジングへの設置時において、振動センサは、平面状のセンサ接触台座に接触するよう構成されている。また、センサ接触台座の法線方向と給油口の開口面の法線方向とが一致するように、平面状のセンサ接触台はベアリングハウジングに形成される。これによって、ベアリングハウジングへの給油配管の接続により、ベアリングハウジングに振動センサを設置した際において、ベアリングハウジングと振動センサとの良好な接触を形成することができる。
（１０）本発明の少なくとも一実施形態に係るアンバランス検出方法は、
タービンホイールとコンプレッサホイールとを回転軸で結合した回転体と、前記回転体を回転可能に支持するベアリングを収容するベアリングハウジングと、からなるターボカートリッジにおける前記回転体のアンバランスを検出するためのアンバランス検出方法であって、
前記回転体の前記タービンホイールを収容するタービン側ハウジング部材と前記ターボカートリッジとの間、および、前記回転体の前記コンプレッサホイールを収容するコンプレッサ側ハウジング部材と前記ターボカートリッジとの間にそれぞれ振動絶縁部材を介在させる振動絶縁部材設置ステップと、
前記タービン側ハウジング部材と前記コンプレッサ側ハウジング部材との少なくとも一方を、前記振動絶縁部材を介在させて、前記ターボカートリッジに向かって押圧することで、前記ターボカートリッジを両側から挟んで支持する支持ステップと、
前記回転体の回転時における振動を検出可能な振動センサを前記ベアリングハウジングに接触させて設置するセンサ設置ステップと、を備える。
上記（１０）の構成によれば、上記（１）と同様に、アンバランス検出作業において、回転体の回転時の振動に対するアンバランス検出装置側の共振を抑制することができ、アンバランスの検出精度を高めつつ、バランシング作業の効率化を図ることができる。また、ターボカートリッジのベアリングハウジングに振動センサを設置することで、振動の伝達経路に振動絶縁部材がない状態で回転体の振動を検出することができ、回転体の振動を良好に検出することができる。
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１０）の構成において、
前記支持ステップは、前記タービン側ハウジング部材および前記コンプレッサ側ハウジング部材とは接触せずに、前記振動絶縁部材と接触した状態で前記ターボカートリッジを支持する。
上記（１１）の構成によれば、上記（２）と同様に、振動絶縁部材によって、アンバランス検出装置側とターボカートリッジ側との振動的な絶縁をより適切に図ることができる。
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１０）〜（１１）の構成において、
前記センサ設置ステップは、前記振動センサを前記ベアリングハウジングに向かって付勢する。
上記（１２）の構成によれば、上記（３）と同様に、ベアリングハウジングに振動センサを効率良く設置することができ、アンバランス検出作業を効率良く行うことができる。また、付勢部材の弾性力によって、振動センサをベアリングハウジングに対して支持することによる回転体の回転時の振動特性への影響を低減することができる。
（１３）幾つかの実施形態では、上記（１２）の構成において、
前記ベアリングハウジングに形成された給油口に、前記ベアリングハウジングの内部に潤滑油を供給するための給油配管を接続することで、前記ベアリングハウジングに対して前記振動センサを付勢した状態となるように付勢部材を前記給油配管に設置する付勢部材配置ステップを、さらに備える。
上記（１３）の構成によれば、上記（４）と同様に、ベアリングハウジングの給油口への給油配管の接続と、付勢部材による振動センサの付勢が連動させることで、ベアリングハウジングに振動センサを効率良く設置することができ、アンバランス検出作業を効率良く行うことができる。
本発明の少なくとも一実施形態によれば、ターボカートリッジの回転体の回転時の振動に対する共振を抑制し、回転体のアンバランスの検出精度を高めつつ、バランシング作業の効率良く行うことが可能なアンバランス検出装置が提供される。
本発明の一実施形態に係るアンバランス検出装置を模式的に示す図であり、アンバランス検出装置によってターボカートリッジが支持された状態を示す。 本発明の一実施形態に係るターボカートリッジを模式的に示す図である。 図２Ａのターボカートリッジをアンバランス検出装置のハウジング部材によって両側から挟んで支持することを説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る振動絶縁部材を介してターボカートリッジを支持した際の回転体が回転した状態における振動特性を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る振動絶縁部材を用いずにターボカートリッジを支持した場合に生じる振動モードを説明するための参考図である。 本発明の一実施形態に係る給油配管に設置されたセンサ設置装置を説明するための概略側面図であり、ベアリングハウジングから振動センサを取り外した状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る給油配管に設置されたセンサ設置装置を説明するための概略側面図であり、ベアリングハウジングに振動センサを設置した状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る給油配管に設置されたセンサ設置装置を説明するための概略側面図であり、振動センサは給油配管の給油配管用振動絶縁部材に設置される。 本発明の一実施形態に係るアンバランス検出方法を示すフロー図である。
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。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
図１は、本発明の一実施形態に係るアンバランス検出装置１を模式的に示す図であり、アンバランス検出装置１によってターボカートリッジ７が支持された状態を示す。図２Ａは、本発明の一実施形態に係るターボカートリッジ７を模式的に示す図である。図２Ｂは、図２Ａのターボカートリッジ７をアンバランス検出装置１のハウジング部材（２ｔ、２ｃ）によって両側から挟んで支持することを説明するための図である。図３は、本発明の一実施形態に係る振動絶縁部材５を介してターボカートリッジ７を支持した際の回転体７１が回転した状態における振動特性Ｖを説明するための図である。また、図４は、本発明の一実施形態に係る振動絶縁部材５を用いずにターボカートリッジ７を支持した場合に生じる振動モードを説明するための参考図である。
図１〜図２Ｂに示されるように、アンバランス検出装置１は、タービン側ハウジング部材２ｔと、コンプレッサ側ハウジング部材２ｃと、支持機構３と、振動センサ４と、振動絶縁部材５と、を備える。
このアンバランス検出装置１はターボカートリッジ７の回転体７１のバランシング作業に用いられる装置であり、クランプ方式によってターボカートリッジ７を、回転体７１が回転可能な状態で支持する共に、回転体７１のアンバランスに起因して生じる回転時の振動を検出可能に構成される。ここで言うクランプ方式とは、回転体７１の回転軸Ｍの軸線方向の両側から互いに対向する向きで加えられる力（押圧力）によってターボカートリッジ７を支持する支持方式を意味する。具体的には、図１〜図２Ｂに示されるように、アンバランス検出装置１によるターボカートリッジ７の支持は、タービン側ハウジング部材２ｔおよびコンプレッサ側ハウジング部材２ｃの２つのハウジング部材によってターボカートリッジ７の両側を挟んで支持する。このため、クランプ方式では、例えば、この２つのハウジング部材を互いにボルトで締結することや、２つのハウジング部材の各々をターボカートリッジ７（後述するベアリングハウジング７２）にボルトで締結するといった、ボルト締結を併用した支持は行われない。また、アンバランス検出装置１は、回転体７１を所定の回転数（アンバランス検出回転数Ｎ）で回転させた状態にして回転体７１の回転時の振動を検出するが、この振動信号Ｓに対してフーリエ変換などの周波数分析をすることによって振動特性Ｖ（図３参照）が得られる。
他方、ターボカートリッジ７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ＷｔとコンプレッサホイールＷｃとを回転軸Ｍで一体的に結合した回転体７１と、回転体７１を回転可能に支持するベアリング（不図示）を収容するベアリングハウジング７２とで構成される（図２Ａ参照）。そして、ターボカートリッジ７が例えば自動車のエンジンに設置された際には、エンジンの排気通路に設置されるタービンホイールＷｔ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Ｍで同軸に結合されたコンプレッサホイールＷｃがエンジンの吸気通路において回転され、エンジンへの吸気を圧縮するように、ターボカートリッジ７は構成される。図１〜図３に示される実施形態では、ターボカートリッジ７は、ラジアルタービンを備えるターボチャージャの部品となっている。
以下、アンバランス検出装置１が備える上述の構成について、それぞれ説明する。
タービン側ハウジング部材２ｔはタービンホイールＷｔを収容可能なハウジング部材である。また、コンプレッサ側ハウジング部材２ｃはコンプレッサホイールＷｃを収容可能なハウジング部材である。つまり、これらのハウジング部材（２ｔ、２ｃ）は、それぞれ、タービンホイールＷｔやコンプレッサホイールＷｃなどのホイール（Ｗｔ、Ｗｃ）を収容するための内部空間と、この内部空間にホイールを出し入れ可能なホイール用開口Ｅｗを有する。そして、アンバランス検出装置１でターボカートリッジ７を支持する際には、図２Ｂに示されるように、ホイール用開口Ｅｗを介してタービン側ハウジング部材２ｔの内部空間にタービンホイールＷｔを収容し、コンプレッサ側ハウジング部材２ｃの内部空間にコンプレッサホイールＷｃを収容する。この際、２つのハウジン部材の各々は、ターボカートリッジ７のベアリングハウジング７２に形成された支持受部７２ｐを支持することで、ターボカートリッジ７を支持する。この支持受部７２ｐは、ハウジング部材のホイール用開口Ｅｗの縁部に対面するベアリングハウジング７２の領域に設けられる（図２Ａ〜図２Ｂ参照）。
また、アンバランス検出装置１にターボカートリッジ７が支持された状態において、回転体７１は、コンプレッサホイールＷｃあるいはタービンホイールＷｔのいずれか一方に空気（気体）を供給することで回転される。この回転体７１を回転するための空気の供給は、ハウジング部材に形成された空気用開口Ｅｇを介して行われる。図１〜図３に示される実施形態では、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２ｃに収容されたコンプレッサホイールＷｃに対して空気を供給することにより、回転体７１を回転させるように構成されている。このため、コンプレッサ側ハウジング部材２ｃには、収容したコンプレッサホイールＷｃに対してラジアル方向から空気を供給可能なように入口側空気用開口Ｅｇｉ（空気用開口Ｅｇ）が形成されると共に、供給された空気をコンプレッサ側ハウジング部材２ｃの内部空間から排出するため不図示の出口側空気用開口（空気用開口Ｅｇ）が形成されている。そして、アンバランス検出装置１は、空気を供給するための送風機１２とコンプレッサ側ハウジング部材２ｃの入口側空気用開口Ｅｇｉとを空気供給配管１３によって接続し、送風機１２からコンプレッサホイールＷｃに空気を供給するように構成されている。なお、空気供給配管１３とハウジング部材（本実施形態ではコンプレッサ側ハウジング部材２ｃ）とは配管用振動絶縁部材９１（例えば、ゴムなどの弾性部材）を介して接続されており、空気供給配管１３を振動伝達経路としてハウジング部材（２ｃ）に伝達されるアンバランス検出装置１側の振動の低減を図っている。
他方、回転体７１においては、上記のコンプレッサホイールＷｃの回転と共にタービンホイールＷｔが回転するため、タービンホイールＷｔによって空気の流れが生成される。このため、図１〜図３に示される実施形態では、タービン側ハウジング部材２ｔには、コンプレッサホイールＷｃの回転により生成される空気の流れを外部に流すための出口側空気用開口Ｅｇｏや入口側空気用開口Ｅｇｉ（不図示）といった空気用開口Ｅｇが形成されている。なお、他の幾つかの実施形態では、タービンホイールＷｔに空気を供給することで、回転体７１を回転させるよう構成しても良い。この場合には、タービン側ハウジング部材２ｔに入口側空気用開口Ｅｇｉおよび出口側空気用開口Ｅｇｏが形成され、また、コンプレッサ側ハウジング部材２ｃには少なくとも出口側空気用開口Ｅｇｏが形成されることになる。
支持機構３は、タービン側ハウジング部材２ｔおよびコンプレッサ側ハウジング部材２ｃの少なくとも一方をターボカートリッジ７に向かって押圧することで、ターボカートリッジ７を両側から挟んで支持するように構成される。図１に示されるように、支持機構３は、コンプレッサ側ハウジング部材２ｃに接続されるコンプレッサ側支持機構３１と、タービン側ハウジング部材２ｔに接続されるタービン側支持機構３２とを備える。これらコンプレッサ側支持機構３１およびタービン側支持機構３２は、それぞれ、ターボカートリッジ７を押圧した際に動かないように工場などの床に固定される。また、両方の支持機構（３１、３２）は、タービン側ハウジング部材２ｔおよびコンプレッサ側ハウジング部材２ｃが床面に接しないように、床面の上方においてこれらのハウジング部材（２ｔ、２ｃ）と接続される。この際、コンプレッサ側ハウジング部材２ｃとコンプレッサ側支持機構３１（後述する押圧装置３３の押圧ロッド３４）との接続、および、タービン側ハウジング部材２ｔとタービン側支持機構３２との接続は、それぞれ、支持機構用振動絶縁部材９２（例えば、ゴムなどの弾性部材）を介して行われており、コンプレッサ側支持機構３１やタービン側支持機構３２を振動伝達経路としてハウジング部材（２ｃ）に伝達されるアンバランス検出装置１側の振動の低減を図っている。
図１〜図３に示される実施形態では、コンプレッサ側支持機構３１に押圧装置３３が設けられており、押圧装置３３がコンプレッサ側ハウジング部材２ｃをターボカートリッジ７に向かって押圧するように構成されている。より詳細には、図１に示されるように、押圧装置３３、コンプレッサ側ハウジング部材２ｃ、ターボカートリッジ７、タービン側ハウジング部材２ｔ、タービン側支持機構３２は、この並びで押圧方向（図１、図２Ｂの矢印の方向）に沿って配列される。このため、押圧装置３３による押圧力はこれらの配列によりタービン側支持機構３２に伝達されることになり、押圧装置３３からの押圧力とタービン側支持機構３２からの反力とによってターボカートリッジ７が支持される。また、図１〜図３に示される実施形態では、押圧装置３３は、ハウジング部材（２ｃ）に接続される押圧ロッド３４と、ハウジング部材（２ｃ）に向けて押圧ロッド３４を押し出すピストン装置３５とを備えている。そして、ピストン装置３５が押圧ロッド３４をハウジング部材（２ｃ）に向け押し出すことで、ターボカートリッジ７に向かってハウジング部材（２ｃ）が押圧されるようになっている。なお、押圧ロッド３４および上記の空気供給配管１３は連結部材１５によって連結されており、押圧ロッド３４の押圧方向への移動に伴って、空気供給配管１３も送風機１２から伸縮するように移動可能に構成されている。
振動センサ４は、ベアリングハウジング７２に接触可能に設置され、回転体７１の回転時における振動を検出可能に構成される。また、振動センサ４は接触型のセンサであり、振動を測定する被測定物に対して固定され、センサ自体が被測定物と一緒に振動することで振動を検出する。図１〜図３に示される実施形態では、振動センサ４は加速度検出式のセンサ（加速度センサ）である。回転体７１の回転時の微小の振動信号Ｓを検出するためには接触型のセンサの有する分解能が必要であり、接触型のセンサが採用されるのは、従来の非接触型のセンサでは上述した微小の振動信号Ｓを必要な精度で検出できないためである。なお、非接触型の振動センサ（ギャップセンサ）は、渦電流式、静電容量式、光学式、超音波式に分類される。また、後述するように、振動絶縁部材５がハウジング部材（２ｔ、２ｃ）とターボカートリッジ７の間に介在するため、回転体７１の回転時の振動を適切に検出するために、振動センサ４はターボカートリッジ７のベアリングハウジング７２に設置される。このベアリングハウジング７２は、その内部でベアリング７２ｂ（図２Ａ参照）を支持しており、ベアリング７２ｂを介して回転体７１を支持する。つまり、回転体７１のアンバランスに起因して生じる回転体７１の回転時の振動は、ベアリング７２ｂを介してベアリングハウジング７２に伝達されるようになっており、振動センサ４は、ベアリングハウジング７２に伝達された振動を検出する。
振動絶縁部材５は、タービン側ハウジング部材２ｔとターボカートリッジ７との間、および、コンプレッサ側ハウジング部材２ｃとターボカートリッジ７との間にそれぞれ介在される。振動絶縁部材５は、これらのハウジング部材（２ｔ、２ｃ）とターボカートリッジ７との間の振動的な絶縁（振動の低減）を図ることが可能な部材であり、例えば、ゴムなどの弾性部材である。なお、上述した配管用振動絶縁部材９１や支持機構用振動絶縁部材９２と同一の素材で形成された部材であっても良い。図１〜図３に示される実施形態では、上述したように、ハウジング部材（２ｔ、２ｃ）はベアリングハウジング７２の支持受部７２ｐを支持するが、これは振動絶縁部材５を介して行われる。具体的には、２つのハウジング部材の各々のホイール用開口Ｅｗの縁部に振動絶縁部材５がそれぞれ設置されている（図２Ｂ参照）。そして、各々のハウジング部材にホイールを収容し、ターボカートリッジ７を２つのハウジング部材で挟んだ状態にすると、ハウジング部材のホイール用開口Ｅｗの縁部に設けられた振動絶縁部材５がベアリングハウジング７２の支持受部７２ｐに当接する。本実施形態では、ホイール用開口Ｅｗの形状は円形である。このため、振動絶縁部材５は、ホイール用開口Ｅｗよりも大きい径を有する環状の形状を有しており、これに合わせて、支持受部７２ｐは円形の形状を有している。
このように、振動絶縁部材５を介してターボカートリッジ７が支持されることで、上述のアンバランス検出回転数Ｎで回転体７１を回転した際の振動にハウジング部材（２ｔ、２ｃ）を含むアンバランス検出装置１側が共振するのを抑制（回避）することが可能となる。この点について図３を用いて説明すると、図３の横軸は振動数（Ｈｚ）であり、縦軸は、振動応答（振動の大きさ）を示す。また、本実施形態におけるハウジング部材（２ｔ、２ｃ）を含むアンバランス検出装置１側の固有振動数は、下限振動数Ｆ１と、下限振動数Ｆ１よりも大きい上限振動数Ｆ２の間にある。そして、図３において太線で示される振動特性Ｖ（振動の周波数特性）が、上述した実施形態のように振動絶縁部材５を介してターボカートリッジ７を支持した場合に対応する。図３の太線で示されるように、アンバランス検出回転数Ｎで回転体７１を回転すると、振動数がＶｐとなる振動成分が振動応答のピークとなっている。ところが、このピーク振動数Ｖｐは、上記の下限振動数Ｆ１よりも小さく（Ｖｐ＜Ｆ１）、アンバランス検出装置１側の固有振動数の範囲（Ｆ１〜Ｆ２の間の範囲）から外れている。そして、固有振動数の範囲での振動応答は小さく、アンバランス検出作業への影響は無視できるほど小さいものとなっている。
これに対して、図３において比較例として細線で示される振動特性Ｖｒは、振動絶縁部材５を介することなく、２つのハウジング部材（２ｔ、２ｃ）とターボカートリッジ７側の支持受部７２ｐとが直接当接することで、ターボカートリッジ７を支持した場合に対応する。図３の細線で示されるように、アンバランス検出回転数Ｎで回転体７１を回転すると、比較例の振動特性Ｖｒでは、振動数がＶｐｒとなる振動成分が振動応答のピークとなっている。そして、この比較例のピーク振動数Ｖｒｐは下限振動数Ｆ１と上限振動数Ｆ２の間に位置している（Ｆ１≦Ｖｒｐ≦Ｆ２）。このため、アンバランス検出作業において、ベアリングハウジング７２とハウジング部材との上述した当たり方の違いにより、アンバランス検出装置１側の固有振動数とピーク振動数（Ｖｒｐ）が一致する場合には、共振が生じる。例えば、図４に示されるように、２つのハウジング部材（２ｔ、２ｃ）で挟まれたターボカートリッジ７からなる全体が曲がるような振動が共振によって生じる。このような共振が発生した際に検出した回転体７１の回転時の振動は、共振の影響を多大に受けており、回転体７１のアンバランスに起因した振動が適切に反映されたものとはなっていない。このため、共振時に検出した振動信号Ｓから計算される切削情報に基づいて回転体７１をバランシングさせることは困難となる。
上記の構成によれば、ターボカートリッジ７は、振動絶縁部材５を介して、タービン側ハウジング部材２ｔおよびコンプレッサ側ハウジング部材２ｃによって両側から挟んだ状態で支持される。換言すれば、振動絶縁部材５によって、アンバランス検出装置１側とターボカートリッジ７側との振動的な絶縁が図られる。これによって、アンバランス検出作業において、回転体７１の回転時の振動に対するアンバランス検出装置１側の共振を抑制することができ、アンバランスの検出精度を高めつつ、バランシング作業の効率化を図ることができる。また、ターボカートリッジ７のベアリングハウジング７２に振動センサ４を設置することで、振動の伝達経路に振動絶縁部材５がない状態で回転体７１の振動を検出することができ、回転体７１の振動を良好に検出することができる。
また、図１〜図３に示される実施形態では、図１に示されるように、ターボカートリッジ７は、タービン側ハウジング部材２ｔおよびコンプレッサ側ハウジング部材２ｃとは接触せずに、振動絶縁部材５と接触した状態で、支持機構に３よって支持される。換言すれば、ターボカートリッジ７は振動絶縁部材５を介してのみ支持機構３に接触する。このため、振動絶縁部材５によって、アンバランス検出装置１側とターボカートリッジ７側との振動的な絶縁をより適切に図ることができる。
また、図１〜図３に示される実施形態では、図１に示されるように、アンバランス検出装置１は、振動センサ４をベアリングハウジング７２に向かって付勢する付勢部材６をさらに備える。付勢部材６は、付勢部材６の変形又は弾性によって蓄積されたエネルギーによって、振動センサ４に対して付勢力を付与することが可能なバネなどであり、金属、ゴム、プラスチックなどの材料が持つ弾性を利用できるように形成される。そして、振動センサ４は、ベアリングハウジング７２に設置した際には、振動センサ４への良好な振動伝達を得るために、ベアリングハウジング７２に対して振動センサ４を付勢する。逆に、ベアリングハウジング７２から振動センサ４が取り外された場合際には、変形等していた付勢部材６は元の形に戻る。このように付勢部材６によって振動センサ４を設置することで、振動センサ４で検出される回転体７１の振動特性Ｖに対する支持方法による影響を低減することができる。例えば、非弾性状の部材で振動センサ４をベアリングハウジング７２に押し付けるなどして設置すると、この棒状の部材自体が、振動センサ４が検出する回転体７１の振動の振動特性Ｖに影響を与えてしまう。
上記の構成によれば、振動センサ４は付勢されることでベアリングハウジング７２に設置される。すなわち、ベアリングハウジング７２への振動センサ４の設置あたって、例えばネジ止めや接着剤などで振動センサ４をベアリングハウジング７２に固定していない。これによって、ベアリングハウジングに振動センサを効率良く設置することができ、アンバランス検出作業を効率良く行うことができる。また、付勢部材６の弾性力によって、振動センサ４をベアリングハウジング７２に対して支持することによる回転体７１の回転時の振動特性Ｖへの影響を低減することができる。
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。他の幾つかの実施形態では、ベアリングハウジング７２への振動センサ４の設置あたって、例えばネジ止めや接着剤などで振動センサ４をベアリングハウジング７２に固定するように構成しても良く、この実施形態であっても、回転体７１の回転時の振動を良好に検出することができる。
次に、ベアリングハウジング７２への振動センサ４の設置に関して、図５Ａ〜図５Ｃを用いて具体的に説明する。図５Ａは、本発明の一実施形態に係る給油配管１４に設置されたセンサ設置装置８を説明するための概略側面図であり、ベアリングハウジング７２から振動センサを取り外した状態を示す図である。図５Ｂは、本発明の一実施形態に係る給油配管１４に設置されたセンサ設置装置８を説明するための概略側面図であり、ベアリングハウジング７２に振動センサ４を設置した状態を示す図である。また、図５Ｃは、本発明の一実施形態に係る給油配管１４に設置されたセンサ設置装置８を説明するための概略側面図であり、振動センサ４は給油配管１４の給油配管用振動絶縁部材９３に設置される。なお、図５Ｂでは、図５Ａに記載された固定バンド８９は省略している。
幾つかの実施形態では、図１、図５Ａ〜図５Ｃに示されるように、アンバランス検出装置１は、ベアリングハウジング７２の内部に潤滑油を供給するための給油配管１４であって、ベアリングハウジング７２に形成された給油口７３に対して接続および離間可能に構成された給油配管１４を、さらに備える。また、図５Ａ〜図５Ｃに示されるように、付勢部材６は、ベアリングハウジング７２に形成された給油口７３に給油配管１４が接続された状態において、ベアリングハウジング７２に対して振動センサ４を付勢した状態となるように前記給油配管１４に設置される。図１〜図５Ｃに示される実施形態では、給油配管１４は、タービン側支持機構３２の上部から、コンプレッサ側支持機構３１に向けて伸びる支持アーム３６の先端側で支持されている。また、支持機構３によってターボカートリッジ７が支持された状態では、ベアリングハウジング７２の給油口７３は鉛直方向の上方を向いていると共に、給油配管１４は、ターボカートリッジ７の上方に位置するようになっている（図１参照）。
また、支持アーム３６は、給油配管１４を鉛直方向に沿って上下に移動することが可能となっており、給油配管１４を鉛直方向の下方（重力方向）に移動させることで、給油配管１４と給油口７３とが接続される。この際、給油配管１４の給油口７３と接触する部分には給油配管用振動絶縁部材９３が設けられており、給油配管１４を振動伝達経路としてターボカートリッジ７に伝達されるアンバランス検出装置１側の振動の低減を図っている。そして、給油配管１４を給油口７３に接続すると、ベアリングハウジング７２に対して振動センサ４を付勢した状態となる。すなわち、ベアリングハウジング７２の給油口７３への給油配管１４の接続と、付勢部材６による振動センサ４の付勢が連動するように構成されている。これによって、ベアリングハウジング７２に振動センサ４を効率良く設置することができ、アンバランス検出作業を効率良く行うことができる。
上述した、給油配管１４の給油口７３への接続に連動した付勢部材６による振動センサ４の付勢に関して具体的に説明すると、幾つかの実施形態では、図５Ａ〜図５Ｂに示されるようなセンサ設置装置８を用いることで行っても良い。この実施形態については後述する。他の幾つかの実施形態では、図５Ｃに示されるように、給油配管１４の給油配管用振動絶縁部材９３に振動センサ４を設置しても良い。この場合には、給油配管用振動絶縁部材９３が付勢部材６の役割を果たすことになる。図５Ｃに示される実施形態では、給油配管用振動絶縁部材９３の先端（給油口７３に対面する端部）から振動センサ４の一部が突出するように、給油配管用振動絶縁部材９３に振動センサ４が埋め込まれている。そして、給油配管１４を給油口７３に接続すると、上記の振動センサ４の突出した部分が給油口７３の周辺のベアリングハウジング７２の部分に当接して押されることで、給油配管用振動絶縁部材９３が変形した状態となる。つまり、給油配管用振動絶縁部材９３が、ベアリングハウジング７２に対して振動センサ４を付勢した状態となる。
一方、図５Ａ〜図５Ｂに示される実施形態に関して説明すると、図５Ａ〜図５Ｂに示されるように、アンバランス検出装置１は、振動センサ４を給油配管１４に設置するためのセンサ設置装置８を、さらに備える。このセンサ設置装置８は、振動センサ４を一面（以下、センサ支持面）において支持する支持台８１と、給油配管１４に固定され、且つ、給油口７３の開口面の法線方向に沿った方向に支持台８１をガイドするガイド部材８２と、を含み、付勢部材６は、支持台８１の他面（以下、付勢面）と当接することで、振動センサ４をベアリングハウジング７２に向かって付勢するように構成される。つまり、センサ設置装置８は、付勢部材６と共に、給油配管１４の鉛直方向の移動に伴って一緒に移動するように給油配管１４に固定される。また、給油配管１４は、給油口７３に接続する際には、給油口７３の開口面の法線方向（以下、適宜、「接続方向」と呼ぶ場合がある）に沿って給油口７３に近づけられるため、ガイド部材８２が支持台８１をガイドする方向（ガイド方向）は上記の法線方向と同じとなる。このガイド部材８２は、支持台８１のセンサ支持面とベアリングハウジング７２とが対向した状態を維持しつつ、ガイド方向に沿って支持台８１を移動（スライド）させることが可能に構成される。そして、給油配管１４と給油口７３との接続の際には、ガイド部材８２によって上記の接続方向における給油配管１４が給油口７３に近づく方向とは逆の方向に支持台８１が移動（後退）する。他方、支持台８１の付勢面には付勢部材６当接可能に設けられており、この支持台８１の後退によって付勢部材６は変形等され、付勢部材６は付勢された状態となる。
図５Ａ〜図５Ｂに示される実施形態では、センサ設置装置８は、固定バンド８９によって、給油配管１４にセンサ設置装置８を固定している。なお、接着や溶接などの他の方法による固定であっても良い。また、支持台８１は、所定の厚みを有した板状の部材であり、上述したように、振動センサ４を支持する面となるセンサ支持面と、その反対側の面となる付勢面とを有している。そして、支持台８１のセンサ支持面はベアリングハウジング７２側（設置側）となる、鉛直方向の下方に向けられた状態でセンサ設置装置８に設置されている。
そして、図５Ａに示されるように、ベアリングハウジング７２から振動センサ４が取り外された状態では、ベアリングハウジング７２に接触される振動センサ４の接触面４２は、ガイド部材８２の端部よりもベアリングハウジング７２に近接するように飛び出した状態となっている。さらに、振動センサ４の接触面４２は、給油配管１４の先端からも所定距離Ｌだけ、ベアリングハウジング７２に近接するように飛び出した状態となっている。このため、給油口７３への接続のために給油配管１４を接続方向に沿ってベアリングハウジング７２に近づけていくと、給油配管１４が給油口７３に接触するよりも先に、振動センサ４の接触面４２がベアリングハウジング７２（センサ接触台座７４）に接触する。さらに、接続方向に沿ってベアリングハウジング７２に給油配管１４を近づけていくと、振動センサ４を接触面４２はベアリングハウジング７２によって接続方向に沿って押されることになる。このため、支持台８１に支持された振動センサ４はガイド部材８２に沿って後退する。そして、図５Ｂに示されるように、給油配管１４を給油口７３に接続した時（接続完了時）には、振動センサ４は上記の所定距離Ｌだけ後退する。この状態では、付勢部材６は変形等されてエネルギーを蓄えた状態にある。つまり、付勢部材６は、支持台８１の付勢面に接触しつつ、付勢部材６が支持台８１を介して振動センサ４を付勢した状態になる。
上記の構成によれば、振動センサ４は、給油配管１４に固定されたセンサ設置装置８に支持される。また、ベアリングハウジング７２の給油口７３に給油配管１４を接続する際に、振動センサ４を支持する支持台８１がガイド部材８２にガイドされながらスライドすることで、振動センサは４、支持台８１を介して付勢部材６による付勢を受けつつ、ベアリングハウジング７２に設置されるように構成される。すなわち、ベアリングハウジング７２の給油口７３への給油配管１４の接続動作に伴って、ベアリングハウジング７２に振動センサ４が設置されるように構成される。これによって、振動センサの設置をより効率良く行うことができる。
より詳細には、図５Ａ〜図５Ｂに示される実施形態では、ガイド部材８２は、筒状の本体部８４と、本体部８４の一端側に形成された底部８５と、を有し、支持台８１は、本体部８４にスライド可能に収容され、付勢部材６は、本体部８４における底部８５と支持台８１の他面との間に収容され、本体部８４の他端側には、本体部８４に収容された支持台８１の脱落する防止するための係止部８６が設けられる。換言すれば、ガイド部材８２は本体部８４と底部８５によって有底筒状の容器となっており、本体部８４と、ガイド方向の両端の底部８５および係止部８６によって、支持台８１および付勢部材６を容器の内部に収容する。このため、給油配管１４と給油口７３との接続時には、付勢部材６は、底部８５と支持台８１によって押圧されて、付勢された状態となる。図５Ａ〜図５Ｂに示される実施形態では、筒状の本体部８４の断面は円形をしている。また、支持台８１は、本体部８４の形状に従って、センサ設置面あるいは付勢面を底面あるいは上面とする円柱状の形状を有している。
なお、支持台８１の形状は円柱状でなくても良く、ガイド部材８２によるガイドに従って移動可能であれば他の形状であっても良い。例えば、他の幾つかの実施形態では、支持台８１が四角柱状の形状を有しており、ガイド部材８２は、四角柱状の支持台８１の四隅の各々をガイド方向に沿ってガイド可能な断面がＬ字状の部材の４本の棒状の部材で本体部８４を形成し、この４本の棒状の部材の一端側を底部８５で相互に連結して形成しても良い。
上記の構成によれば、支持台８１および付勢部材６は筒状のガイド部材８２の内部において、底部８５と係止部８６との間に収容される。これによって、センサ設置装置８のコンパクト化および給油配管１４への設置の容易化を図ることができる。
なお、他の幾つかの実施形態では、底部８５は本体部８４の一端側に形成されていなくても良く、例えば、底部８５と本体部８４が別体に設けられなど、本体部８４の一端側からと離れた位置に単独で給油配管１４や支持アーム３６などに固定されても良い。また、いずれの実施形態においても、付勢部材６は底部８５あるいは支持台８１の少なくとも一方に固定されていても良いし、付勢部材６は底部８５および支持台８１の両方に固定されていなくても良い。
また、幾つかの実施形態では、図５Ａ〜図５Ｂに示されるように、振動センサ４は、センサ側振動絶縁部材８３を介して、支持台８１の一面に支持される。上記の構成によれば、センサ側振動絶縁部材８３によって、センサ設置装置８を振動伝達経路とした、振動センサ４側と給油配管１４側との間の振動的な絶縁を図ることができる。これによって、振動センサ４による回転体７１からの振動信号Ｓの検出の精度を高めることができる。
上述した実施形態では、給油口７３は、支持機構３によってターボカートリッジ７が支持された状態において上方を向いており、付勢部材６は、給油口７３に給油配管１４が接続された状態において、振動センサ４を下方に向けて付勢した状態となるように構成される（図１〜図３参照）。これによって、付勢部材６によって振動センサを付勢する方向と重力方向とが一致しており、振動センサとベアリングハウジングとの接触を良好に取ることができる。ただし、この実施形態に本発明は限定されない。例えば、ベアリングハウジング７２の給油口７３は上方以外の他の方向を向くように、ターボカートリッジ７がアンバランス検出装置１に支持されても良い。この場合には、給油配管１４は上記の他の方向から給油口７３に接続されるため、給油配管１４に固定された振動センサ４は上記の他の方向に向けて付勢した状態となる。例えば、上記の他の方向が水平方向よりも上方側であれば、重力による逆方向の力の成分を受けずに、付勢部材６による振動センサ４の付勢や潤滑油の供給を行うことが可能となる。
また、幾つかの実施形態では、図５Ａ〜図５Ｂに示されるように、ベアリングハウジング７２は、振動センサ４が接触するための平面状のセンサ接触台座７４を有し、センサ接触台座７４は、給油口７３の開口面の法線方向と、センサ接触台座７４の法線方向とが一致するように構成される。図５Ａ〜図５Ｂに示す実施形態では、振動センサ４の接触面４２は平面状に形成されており、平面状の形状を有するセンサ接触台座７４は、センサ接触台座７４の法線方向と給油口７３の開口面の法線方向とが一致するようにベアリングハウジング７２に形成されている。これによって、ベアリングハウジング７２への給油配管１４の接続により、ベアリングハウジング７２に振動センサ４を設置した際において、ベアリングハウジング７２と振動センサ４との良好な接触を形成することができる。
以下、ターボカートリッジ７の回転体７１のアンバランス検出方法（以下、アンバランス検出方法）を、図６を用いて説明する。図６は、本発明の一実施形態に係るアンバランス検出方法を示すフロー図である。図６に示されるように、アンバランス検出方法は、振動絶縁部材設置ステップ（Ｓ１）と、支持ステップ（Ｓ２）と、センサ設置ステップ（Ｓ３）と、を備える。また、図６に示されるように、アンバランス検出方法は、振動絶縁部材設置ステップ（Ｓ１）の前に、付勢部材配置ステップ（Ｓ０）を備えても良い。また、センサ設置ステップ（Ｓ３）の後に、回転体回転ステップ（Ｓ４）と、振動検出ステップ（Ｓ５）と、切削情報算出ステップ（Ｓ６）と、をこの順番で備えても良い。
以下、図６のフローに従って、アンバランス検出方法を説明する。
図６のステップＳ０において付勢部材配置ステップが実行される。付勢部材配置ステップ（Ｓ０）は、付勢部材６を給油配管１４に設置（固定）するステップであり、ターボカートリッジ７に対してアンバランスの検知を行うための前準備として行われる。つまり、上述したセンサ設置装置８などを用いて給油配管１４に既に付勢部材６が設置されている場合には、省略可能なステップである。そして、この付勢部材配置ステップ（Ｓ０）は、ベアリングハウジング７２に形成された給油口７３に、ベアリングハウジング７２の内部に潤滑油を供給するための給油配管１４を接続することで、ベアリングハウジング７２に対して振動センサ４を付勢した状態となるように付勢部材６を給油配管１４に設置する。すなわち、ベアリングハウジング７２の給油口７３への給油配管１４の接続と、付勢部材６による振動センサ４の付勢を連動させるようにしている。
図６のステップＳ１において振動絶縁部材設置ステップが実行される。この振動絶縁部材設置ステップ（Ｓ１）は、回転体７１のタービンホイールＷｔを収容するタービン側ハウジング部材２ｔとターボカートリッジ７との間、および、回転体７１のコンプレッサホイールＷｃを収容するコンプレッサ側ハウジング部材２ｃとターボカートリッジ７との間にそれぞれ振動絶縁部材５を介在させるステップである。この振動絶縁部材５は、上述した通り、２つのハウジング部材（２ｔ、２ｃ）とターボカートリッジ７との間の振動的な絶縁を図るための部材である。例えば、２つのハウジング部材の各々のホイール用開口Ｅｗの縁部に振動絶縁部材５をそれぞれ設置している場合には、ターボカートリッジ７の支持のためにアンバランス検出装置１に持ってくることで実行されることになる（図２Ｂ参照）。
図６のステップＳ２において支持ステップが実行される。支持ステップ（Ｓ２）は、振動絶縁部材５を介してターボカートリッジ７を回転軸Ｍの軸線方向の両側から挟んで支持するステップである。より詳細には、支持ステップ（Ｓ２）は、タービン側ハウジング部材２ｔとコンプレッサ側ハウジング部材２ｃとの少なくとも一方を、振動絶縁部材５を介在させて、ターボカートリッジ７に向かって押圧することで、ターボカートリッジ７を両側から挟んで支持する。すなわち、振動絶縁部材５を介してターボカートリッジ７をクランプ方式で支持する。これによって、アンバランス検出作業において、ターボカートリッジ７の支持側（タービン側ハウジング部材２ｔおよびコンプレッサ側ハウジング部材２ｃなど）が回転体７１の回転時の振動に共振するのを抑制することができ、アンバランスの検出精度を高めつつ、バランシング作業の効率化を図ることができる。なお、この支持ステップにおいて、ターボカートリッジ７は、タービン側ハウジング部材２ｔおよびコンプレッサ側ハウジング部材２ｃとは接触せずに、振動絶縁部材５と接触した状態で支持されていても良く、支持側とターボカートリッジ７側との振動的な絶縁をより適切に図ることができる。
図６のステップＳ３においてセンサ設置ステップが実行される。センサ設置ステップ（Ｓ３）は、回転体７１の回転時における振動を検出可能な振動センサ４をベアリングハウジング７２に接触させて設置するステップである。例えば、振動センサ４は、加速度センサである。また、センサ設置ステップは、振動センサ４をベアリングハウジング７２に向かって付勢しても良く、これによって、大量生産品のターボカートリッジ７の各々に対して振動センサ４を効率良く設置することができ、アンバランス検出作業を効率良く行うことができる。また、付勢部材の弾性力によって、振動センサ４をベアリングハウジング７２に対して支持することによる回転体７１の回転時の振動特性Ｖへの影響を低減することができる。また、例えば、上述したステップＳ０が実行されている実施形態では、ベアリングハウジング７２の給油口７３への給油配管１４の接続と、付勢部材６による振動センサ４の付勢とが連動するため、振動センサ４を効率良く設置することができ、アンバランス検出作業をより効率良く行うことができる。
図６のステップＳ４において、回転体７１を回転させる回転体回転ステップが実行される。例えば、上述したように、ターボカートリッジ７を支持するタービン側ハウジング部材２ｔあるいはコンプレッサ側ハウジング部材２ｃに対して送風機１２により空気を供給して、回転体７１を回転させる。
図６のステップＳ５において、回転体７１の回転時の振動を検出する振動検出ステップが実行される。具体的には、ターボカートリッジ７に設置した振動センサ４により、回転体７１のアンバランスに起因して生じる上記の振動の振動信号Ｓを検出する。なお、振動センサ４で振動信号Ｓを検出するのと同時に回転体７１の位相を検出しても良い。例えば、タービンホイールＷｔあるいはコンプレッサホイールＷｃのブレードに設置された反射板に対して光を照射し、その反射光（信号）を検出することで回転体７１の１回転における位相（回転位置）が得られる。これによって、振動センサ４で検出した振動信号Ｓと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ことが可能となる。
図６のステップＳ６において、切削情報を算出する切削情報算出ステップが実行される。切削情報は、上記の振動検出ステップ（Ｓ５）で検出した信号に基づいて算出される、回転体７１のバランシングに最適なウエイト量や位置を含む情報である。バランシング作業では、この切削情報に基づいて回転体７１を削ることにより回転体７１のバランシングを行う。この切削情報は、振動センサ４で検出した振動信号Ｓと、回転体の位相と、効果ベクトルとを用いて算出される。効果ベクトルは、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を示す情報であり、バランシング作業中のターボカートリッジ７と同一の製品に対して予め実験することにより取得される。
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
１ アンバランス検出装置
１２ 送風機
１３ 空気供給配管
１４ 給油配管
１５ 連結部材
２ｃ コンプレッサ側ハウジング部材
２ｔ タービン側ハウジング部材
３ 支持機構
３１ コンプレッサ側支持機構
３２ タービン側支持機構
３３ 押圧装置
３４ 押圧ロッド
３５ ピストン装置
３６ 支持アーム
４ 振動センサ
４２ 接触面
５ 振動絶縁部材
６ 付勢部材
７ ターボカートリッジ
７１ 回転体
７２ ベアリングハウジング
７２ｂ ベアリング
７２ｐ 支持受部
７３ 給油口
７４ センサ接触台座
８ センサ設置装置
８１ 支持台
８２ ガイド部材
８３ センサ側振動絶縁部材
８４ 本体部
８５ 底部
８６ 係止部
９１ 配管用振動絶縁部材
９２ 支持機構用振動絶縁部材
９３ 給油配管用振動絶縁部材

Ｗｃ コンプレッサホイール
Ｗｔ タービンホイール
Ｍ 回転軸
Ｅｗ ホイール用開口
Ｅｇ 空気用開口
Ｅｇｉ 入口側空気用開口
Ｅｇｏ 出口側空気用開口

Ｎ アンバランス検出回転数
Ｖ 振動特性
Ｖｐ ピーク振動数
Ｖｒ 振動特性（比較例）
Ｖｒｐ ピーク振動数（比較例）
Ｆ１ 下限振動数
Ｆ２ 上限振動数
Ｌ 所定距離

Claims (13)

  1. タービンホイールとコンプレッサホイールとを回転軸で結合した回転体と、前記回転体を回転可能に支持するベアリングを収容するベアリングハウジングと、からなるターボカートリッジにおける前記回転体のアンバランスを検出するためのアンバランス検出装置であって、
    前記タービンホイールを収容するタービン側ハウジング部材と、
    前記コンプレッサホイールを収容するコンプレッサ側ハウジング部材と、
    前記タービン側ハウジング部材および前記コンプレッサ側ハウジング部材の少なくとも一方を前記ターボカートリッジに向かって押圧することで、前記ターボカートリッジを両側から挟んで支持するように構成された支持機構と、
    前記タービン側ハウジング部材と前記ターボカートリッジとの間、および、前記コンプレッサ側ハウジング部材と前記ターボカートリッジとの間にそれぞれ介在される振動絶縁部材と、
    前記ベアリングハウジングに接触可能に設置され、前記回転体の回転時における振動を検出可能な振動センサと、を備えることを特徴とするアンバランス検出装置。
  2. 前記ターボカートリッジは、前記タービン側ハウジング部材および前記コンプレッサ側ハウジング部材とは接触せずに、前記振動絶縁部材と接触した状態で、前記支持機構によって支持されることを特徴とする請求項１に記載のアンバランス検出装置。
  3. 前記振動センサを前記ベアリングハウジングに向かって付勢する付勢部材をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のアンバランス検出装置。
  4. 前記ベアリングハウジングの内部に潤滑油を供給するための給油配管であって、前記ベアリングハウジングに形成された給油口に対して接続および離間可能に構成された給油配管を、さらに備え、
    前記付勢部材は、前記ベアリングハウジングに形成された前記給油口に前記給油配管が接続された状態において、前記ベアリングハウジングに対して前記振動センサを付勢した状態となるように前記給油配管に設置されることを特徴とする請求項３に記載のアンバランス検出装置。
  5. 前記振動センサを前記給油配管に設置するためのセンサ設置装置を、さらに備え、
    前記センサ設置装置は、
    前記振動センサを一面において支持する支持台と、
    前記給油配管に固定され、且つ、前記給油口の開口面の法線方向に沿った方向に前記支持台をガイドするガイド部材と、を含み、
    前記付勢部材は、前記支持台の他面と当接することで、前記振動センサを前記ベアリングハウジングに向かって付勢するように構成されることを特徴とする請求項４に記載のアンバランス検出装置。
  6. 前記ガイド部材は、筒状の本体部と、前記本体部の一端側に形成された底部と、を有し、
    前記支持台は、前記本体部にスライド可能に収容され、
    前記付勢部材は、前記本体部における前記底部と前記支持台の他面との間に収容され、
    前記本体部の他端側には、前記本体部に収容された前記支持台の脱落する防止するための係止部が設けられることを特徴とする請求項５に記載のアンバランス検出装置。
  7. 前記振動センサは、センサ側振動絶縁部材を介して、前記支持台の一面に支持されることを特徴とする請求項５または６に記載のアンバランス検出装置。
  8. 前記給油口は、前記支持機構によって前記ターボカートリッジが支持された状態において上方を向いており、
    前記付勢部材は、前記給油口に前記給油配管が接続された状態において、前記振動センサを下方に向けて付勢した状態となるように構成されることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載のアンバランス検出装置。
  9. 前記ベアリングハウジングは、前記振動センサが接触するための平面状のセンサ接触台座を有し、
    前記センサ接触台座は、前記給油口の開口面の法線方向と、前記センサ接触台座の法線方向とが一致するように構成されることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載のアンバランス検出装置。
  10. タービンホイールとコンプレッサホイールとを回転軸で結合した回転体と、前記回転体を回転可能に支持するベアリングを収容するベアリングハウジングと、からなるターボカートリッジにおける前記回転体のアンバランスを検出するためのアンバランス検出方法であって、
    前記回転体の前記タービンホイールを収容するタービン側ハウジング部材と前記ターボカートリッジとの間、および、前記回転体の前記コンプレッサホイールを収容するコンプレッサ側ハウジング部材と前記ターボカートリッジとの間にそれぞれ振動絶縁部材を介在させる振動絶縁部材設置ステップと、
    前記タービン側ハウジング部材と前記コンプレッサ側ハウジング部材との少なくとも一方を、前記振動絶縁部材を介在させて、前記ターボカートリッジに向かって押圧することで、前記ターボカートリッジを両側から挟んで支持する支持ステップと、
    前記回転体の回転時における振動を検出可能な振動センサを前記ベアリングハウジングに接触させて設置するセンサ設置ステップと、を備えることを特徴とするアンバランス検出方法。
  11. 前記支持ステップは、前記タービン側ハウジング部材および前記コンプレッサ側ハウジング部材とは接触せずに、前記振動絶縁部材と接触した状態で前記ターボカートリッジを支持することを特徴とする請求項１０に記載のアンバランス検出方法。
  12. 前記センサ設置ステップは、前記振動センサを前記ベアリングハウジングに向かって付勢することを特徴とする請求項１０または１１に記載のアンバランス検出方法。
  13. 前記ベアリングハウジングに形成された給油口に、前記ベアリングハウジングの内部に潤滑油を供給するための給油配管を接続することで、前記ベアリングハウジングに対して前記振動センサを付勢した状態となるように付勢部材を前記給油配管に設置する付勢部材配置ステップを、さらに備えることを特徴とする請求項１２に記載のアンバランス検出方法。
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