JP2006153122A - Bearing device and turbocharger equipped with bearing device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a floating bush bearing structure capable of reducing vibration noise and improving wear resistance in a well-balanced manner and to provide a turbocharger equipped with the bearing structure. <P>SOLUTION: This bearing device for supporting a rotary shaft by a pair of bearings is provided with a floating bush bearing provided between the rotary shaft and a housing of the bearing device to support the rotary shaft through an oil film formed on an inner peripheral side and an outer peripheral side having a substantially cylindrical shape and a rotary setting part for setting by switching a supporting system of the rotary shaft of the floating bush bearing to either of a full floating system in which the floating bush bearing rotates in accordance with rotation of the rotary shaft and a semi-floating system in which the floating bush bearing does not rotate in a predetermined operation condition. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ターボチャージャ等の高速回転機械の浮動ブッシュ軸受に関し、詳しくは、その支持方式であるフルフローティング方式とセミフローティング方式とに関する。   The present invention relates to a floating bush bearing of a high-speed rotating machine such as a turbocharger, and more particularly to a full floating method and a semi-floating method which are supporting methods thereof.

従来から、ターボチャージャ等の高速回転機械では、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回転軸の支持軸受に、ジャーナル軸受である浮動ブッシュ軸受が用いられている。浮動ブッシュ軸受は、その支持構造により、フルフローティング方式とセミフローティング方式との２種類がある。各仕様に応じて、どちらかの浮動ブッシュ軸受がターボチャージャ用として使用されている（下記、特許文献参照）。   Conventionally, in a high-speed rotating machine such as a turbocharger, a floating bush bearing, which is a journal bearing, is used as a support bearing for a rotating shaft that connects a turbine wheel and a compressor wheel. There are two types of floating bush bearings, a full floating type and a semi-floating type, depending on the support structure. One of the floating bush bearings is used for a turbocharger according to each specification (see the following patent document).

特開２００２−７０５７０号公報JP 2002-70570 A 特開２００２−２１３４５０号公報JP 2002-213450 A

この浮動ブッシュ軸受は、円筒形状の浮動ブッシュの内円筒と回転軸との間に油膜を形成し、浮動ブッシュ軸受の外円筒とターボチャージャの軸受ハウジングとの間にも油膜を形成し、油膜により回転軸を支持する。この浮動ブッシュ軸受を回転軸の回転方向に拘束していない状態をフルフローティング方式と呼び、回転方向に拘束した状態をセミフローティング方式と呼ぶ。   This floating bush bearing forms an oil film between the inner cylinder of the cylindrical floating bush and the rotating shaft, and also forms an oil film between the outer cylinder of the floating bush bearing and the bearing housing of the turbocharger. Supports the rotating shaft. The state where the floating bush bearing is not constrained in the rotational direction of the rotating shaft is called a full floating system, and the state constrained in the rotational direction is called a semi-floating system.

この２種類のうち、フルフローティング方式の浮動ブッシュ軸受を使用した場合、浮動ブッシュ軸受が回転軸の回転に伴って連れ回るため、浮動ブッシュ軸受と回転軸との相対速度が比較的小さくなり、耐摩耗性を向上することができる。その反面、浮動ブッシュ軸受の連れ回りにより自励振動を生じ易く、振動騒音（一般に、「ホワール音」と呼ばれる）が問題となる。   Of these two types, when the floating bush bearing of the full floating type is used, the floating bush bearing rotates with the rotation of the rotating shaft, so the relative speed between the floating bush bearing and the rotating shaft becomes relatively small, Abrasion can be improved. On the other hand, self-excited vibration is likely to occur due to the accompanying rotation of the floating bush bearing, and vibration noise (generally referred to as “foal noise”) becomes a problem.

他方、セミフローティング方式の浮動ブッシュ軸受を使用した場合、浮動ブッシュ軸受は固定ピンなどによって連れ回りしない構造となっているため、上述の自励振動による振動騒音は発生し難く、騒音を低減することができる。その反面、浮動ブッシュ軸受とタービンシャフトとの相対速度が大きくなり、耐摩耗性の面で問題がある。   On the other hand, when a semi-floating type floating bush bearing is used, the floating bush bearing has a structure that is not rotated by a fixed pin or the like. Can do. On the other hand, the relative speed between the floating bush bearing and the turbine shaft increases, and there is a problem in terms of wear resistance.

すなわち、いずれの支持方式もそれぞれに短所を有しており、どちらかを選択して振動騒音の低減と、耐摩耗性の向上とをバランス良く実現することは困難であった。特に、ターボチャージャのように、使用される回転数の範囲が広い場合には、こうした問題への対応が一層難しいものとなっていた。   In other words, each of the support methods has its respective disadvantages, and it has been difficult to select one of them in a balanced manner to reduce vibration noise and improve wear resistance. In particular, when the range of the number of rotations used is wide, such as a turbocharger, it has become more difficult to deal with such problems.

本発明は、こうした問題を踏まえて、振動騒音の低減と耐摩耗性の向上とをバランス良く備えた浮動ブッシュ軸受構造およびこれを供えたターボチャージャを提供することを目的とする。   In view of these problems, it is an object of the present invention to provide a floating bush bearing structure having a good balance between vibration noise reduction and wear resistance improvement, and a turbocharger provided with the same.

本発明の軸受装置は、上記課題を鑑み、以下の手法を採った。すなわち、回転軸を一対の軸受で支持する軸受装置であって、前記回転軸と前記軸受装置のハウジングとの間に介在し、略円筒形状の内周側および外周側に形成される油膜を介して該回転軸を支持する浮動ブッシュ軸受と、所定の運転状態で、前記浮動ブッシュ軸受の前記回転軸の支持方式を、前記回転軸の回転に伴って前記浮動ブッシュ軸受が回転するフルフローティング方式と、該浮動ブッシュ軸受が回転しないセミフローティング方式とのどちらかに切り換えて設定する回転設定部とを備えたことを要旨としている。   In view of the above problems, the bearing device of the present invention employs the following technique. That is, a bearing device that supports a rotating shaft with a pair of bearings, and is interposed between the rotating shaft and a housing of the bearing device via an oil film formed on the inner and outer sides of a substantially cylindrical shape. A floating bush bearing that supports the rotating shaft, and a method of supporting the rotating shaft of the floating bush bearing in a predetermined operating state, a full floating method in which the floating bush bearing rotates as the rotating shaft rotates. The gist of the invention is that it includes a rotation setting unit that switches to and sets either the semi-floating method in which the floating bush bearing does not rotate.

本発明の軸受装置によれば、所定の運転状態で、浮動ブッシュ軸受の支持方式を切り換える。例えば、フルフローティング方式からセミフローティング方式へ、あるいは、セミフローティング方式からフルフローティング方式へ、運転状態に応じて切り換える。したがって、フルフローティング方式の長所である耐摩耗性の向上と、セミフローティング方式の長所である振動騒音の低減とをバランス良く備えることができる。   According to the bearing device of the present invention, the support system of the floating bush bearing is switched in a predetermined operation state. For example, switching from the full floating system to the semi-floating system, or from the semi-floating system to the full floating system, depending on the operation state. Therefore, it is possible to provide a well-balanced improvement in wear resistance, which is an advantage of the full floating method, and reduction of vibration noise, which is an advantage of the semi-floating method.

上記の構成の軸受装置の回転設定部は、前記浮動ブッシュ軸受の回転を抑止する抑止部を備え、該回転を抑止することで前記フルフローティング方式に設定された該浮動ブッシュ軸受を、前記セミフローティング方式に切り換えるものとすることができる。   The rotation setting unit of the bearing device having the above-described configuration includes a suppression unit that suppresses the rotation of the floating bush bearing, and the floating bush bearing set to the full floating system by suppressing the rotation is replaced with the semi-floating It can be switched to a system.

かかる軸受装置によれば、浮動ブッシュ軸受は、抑止部の回転を抑止する作用により、その回転を停止する。つまり、フルフローティング方式の浮動ブッシュ軸受からセミフローティング方式の浮動ブッシュ軸受に切り換える。所定の運転状態での抑止部を作用させることにより、両方式の長所を利用した軸受装置を構築することができる。   According to such a bearing device, the floating bush bearing stops its rotation by the action of inhibiting the rotation of the inhibiting portion. That is, the full-floating type floating bush bearing is switched to the semi-floating type floating bush bearing. By causing the deterrence part to act in a predetermined operating state, a bearing device utilizing the advantages of both types can be constructed.

上記の構成の軸受装置の抑止部は、前記ハウジング側から前記回転軸の径方向に突出するピンであり、前記回転設定部は、前記ピンを当該ピンの軸方向に駆動するものとしても良い。   The restraining portion of the bearing device having the above configuration may be a pin that protrudes in the radial direction of the rotating shaft from the housing side, and the rotation setting portion may drive the pin in the axial direction of the pin.

かかる軸受装置によれば、ピンで回転を停止させた状態の浮動ブッシュ軸受を、ピンを駆動して回転可能な状態とする。つまり、ハウジング側からピンを突出することで、セミフローティング方式の浮動ブッシュ軸受を設定し、ピンを抜くことで、フルフローティング方式の浮動ブッシュ軸受に切り換える。ピンを軸方向に駆動する比較的簡単な構造で、支持方式を切り換えることができる。   According to such a bearing device, the floating bush bearing whose rotation is stopped by the pin is brought into a rotatable state by driving the pin. That is, a semi-floating type floating bush bearing is set by projecting a pin from the housing side, and a full floating type floating bush bearing is switched by removing the pin. The support system can be switched with a relatively simple structure for driving the pin in the axial direction.

上記の構成の軸受装置の回転設定部は、前記ピンを電気的または油圧的に駆動するものとしても良い。かかる軸受装置によれば、電気または油圧を用いることで、所定の運転状態でのピンを出し入れを確実に制御することができる。   The rotation setting unit of the bearing device having the above configuration may drive the pin electrically or hydraulically. According to such a bearing device, by using electricity or hydraulic pressure, it is possible to reliably control the insertion and removal of the pins in a predetermined operation state.

上記の構成の軸受装置の回転設定部は、前記ピンを所定温度で伸縮する形状記憶合金を用いて駆動するものとしても良い。かかる軸受装置によれば、ピンの駆動に形状記憶合金を利用する。つまり、軸受装置のハウジング内の温度上昇に対応して形状記憶合金の形状は変化し、これをピンの出し入れにおける駆動力とする。したがって、特に外部から制御することなく、ピンを駆動させることができ、フルフローティング方式とセミフローティング方式との切り換えを簡便な構造で実現することができる。   The rotation setting unit of the bearing device having the above configuration may be driven using a shape memory alloy that expands and contracts the pin at a predetermined temperature. According to such a bearing device, a shape memory alloy is used for driving the pin. That is, the shape of the shape memory alloy changes in response to the temperature rise in the housing of the bearing device, and this is used as the driving force for inserting and removing the pins. Therefore, the pin can be driven without any external control, and switching between the full floating method and the semi-floating method can be realized with a simple structure.

上記の構成の軸受装置の浮動ブッシュ軸受は、少なくとも略円筒形状の一端面に磁性特性を有し、前記抑止部は、一対の前記浮動ブッシュ軸受の間に介在し、略円筒形状の両端面近傍に電磁石を備え、前記ハウジング側に固定されたスペーサであり、前記回転設定部は、所定の運転状態で、前記電磁石を励磁し、前記浮動ブッシュ軸受を吸着するものとすることができる。   The floating bush bearing of the bearing device configured as described above has magnetic characteristics at least on one end surface of a substantially cylindrical shape, and the restraining portion is interposed between a pair of the floating bush bearings and in the vicinity of both end surfaces of the substantially cylindrical shape The rotation setting unit may excite the electromagnet and adsorb the floating bush bearing in a predetermined operation state.

かかる軸受装置によれば、一対の浮動ブッシュ軸受の間にスペーサを配置する。スペーサの両端面近傍には電磁石を備え、これに対応する浮動ブッシュ軸受の端面には磁性特性を備える。浮動ブッシュ軸受は、所定の運転状態で電磁石を励磁することでハウジング側に固定されたスペーサに吸着して、その回転を停止する。したがって、磁力を用いて、フルフローティング方式とセミフローティング方式とを切り換えることができる。   According to such a bearing device, the spacer is disposed between the pair of floating bush bearings. An electromagnet is provided in the vicinity of both end faces of the spacer, and a corresponding end face of the floating bush bearing has magnetic characteristics. The floating bush bearing is attracted to a spacer fixed on the housing side by exciting an electromagnet in a predetermined operation state, and stops its rotation. Therefore, the full floating method and the semi-floating method can be switched using the magnetic force.

上記の構成の軸受装置のスペーサは、前記吸着する浮動ブッシュ軸受の内周側に入り込み、該スペーサと該浮動ブッシュ軸受とを略同一中心に保つテーパ部を、両端部分に備えるものとしても良い。   The spacer of the bearing device having the above-described configuration may include a tapered portion that enters the inner peripheral side of the adsorbing floating bush bearing and maintains the spacer and the floating bush bearing at substantially the same center at both end portions.

かかる軸受装置によれば、吸着時にスペーサのテーパ部は浮動ブッシュ軸受の内周側に入り込み、浮動ブッシュ軸受は、スペーサの中心と略同一中心位置に保持される。すなわち、セミフローティング方式の際の浮動ブッシュ軸受の位置を、スペーサ側で設定することができる。例えば、吸着してセミフローティング方式となった浮動ブッシュ軸受の各種の隙間を適切に調整することができる。したがって、適切な構造のセミフローティング方式の浮動ブッシュ軸受を形成することができる。   According to such a bearing device, the tapered portion of the spacer enters the inner peripheral side of the floating bush bearing at the time of adsorption, and the floating bush bearing is held at substantially the same center position as the center of the spacer. That is, the position of the floating bush bearing in the semi-floating method can be set on the spacer side. For example, it is possible to appropriately adjust various gaps of the floating bush bearing that has been adsorbed and has become a semi-floating type. Therefore, a semi-floating type floating bush bearing having an appropriate structure can be formed.

上記の構成の軸受装置における所定の運転状態は、振動騒音を低減する運転状態および／または耐摩耗性を低減する運転状態であるものとしても良い。   The predetermined operation state in the bearing device having the above configuration may be an operation state in which vibration noise is reduced and / or an operation state in which wear resistance is reduced.

かかる軸受装置によれば、セミフローティング方式とフルフローティング方式との切り替えを、振動騒音を低減する運転状態または摩耗を低減する運転状態、あるいは、その両者に基づいて実行する。こうすることで、全体として、振動騒音、摩耗を低減する軸受装置を構築することができる。   According to such a bearing device, switching between the semi-floating method and the full-floating method is performed based on an operating state in which vibration noise is reduced, an operating state in which wear is reduced, or both. By doing so, it is possible to construct a bearing device that reduces vibration noise and wear as a whole.

上記の構成の軸受装置の回転設定部は、前記運転状態として、前記回転軸の回転数および／または作動温度を用いて、前記浮動ブッシュ軸受の支持方式を切り換えるものとしても良い。   The rotation setting unit of the bearing device having the above-described configuration may switch the support system of the floating bush bearing using the rotation speed and / or operating temperature of the rotating shaft as the operation state.

かかる軸受装置によれば、回転数、作動温度、あるいは、その両者に基づいて、支持方式を切り換える。例えば、回転数、作動温度が所定値以上である高負荷状態での運転時には、セミフローティング方式からフルフローティング方式へ切り換える。特に摩耗の厳しい高負荷時に、フルフローティング方式とすることで、耐摩耗性を向上することができる。また、高負荷ではない通常の運転時には、セミフローティング方式として振動騒音を低減することができる。   According to such a bearing device, the support system is switched based on the rotational speed, the operating temperature, or both. For example, at the time of operation in a high load state where the rotation speed and the operating temperature are equal to or higher than predetermined values, the semi-floating method is switched to the full floating method. The wear resistance can be improved by adopting the full floating method especially at the time of high load with severe wear. In addition, during normal operation where the load is not high, vibration noise can be reduced by the semi-floating method.

上記の構成の軸受装置は、高速回転機械に採用することができるが、特にターボチャージャの軸受装置として採用することができる。ターボチャージャの軸受装置に採用することで、ホワール音と呼ばれる振動騒音を低減することができ、また、耐摩耗性も向上することができる。   The bearing device having the above-described configuration can be employed in a high-speed rotating machine, but can be employed particularly as a turbocharger bearing device. By adopting the turbocharger bearing device, vibration noise called whirl noise can be reduced, and wear resistance can be improved.

本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．システム構成：
Ｂ．ターボチャージャの構造：
Ｃ．第１実施例の軸受装置：
Ｄ．第２実施例の軸受装置：
Ｅ．変形例： Embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. System configuration:
B. Turbocharger structure:
C. Bearing device of the first embodiment:
D. Bearing device of the second embodiment:
E. Variations:

Ａ．システム構成：
図１は、本発明の軸受装置を備えたターボチャージャを搭載した車両のシステムの概略構成図である。図示するように、車両のシステム５は、主に、４気筒のエンジン１０と、外部からの空気をエンジン１０に供給する吸気路１２と、燃焼後の排気をエンジン１０から排気する排気路１６と、コンプレッサホイール３３とタービンホイール３５とを回転軸３１で連結したターボチャージャ３０と、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備え、エンジン１０およびターボチャージャ３０を制御するＥＣＵ２０等から構成されている。 A. System configuration:
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle system equipped with a turbocharger equipped with a bearing device of the present invention. As shown in the figure, a vehicle system 5 mainly includes a four-cylinder engine 10, an intake passage 12 that supplies external air to the engine 10, and an exhaust passage 16 that exhausts exhaust gas after combustion from the engine 10. The turbocharger 30 includes a compressor wheel 33 and a turbine wheel 35 connected by a rotary shaft 31, and an ECU 20 that includes a CPU, a ROM, and a RAM, and controls the engine 10 and the turbocharger 30.

吸気路１２上には、空気の流れの上流から順に、エアフィルタ１１、コンプレッサホイール３３、インタークーラ１３、スロットルバルブ２１、圧力センサ２３等が配置されている。エアフィルタ１１で浄化された外部からの空気は、コンプレッサホイール３３の回転により過給され、圧力上昇と共に温度が上昇する。インタークーラ１３は、こうして上昇した空気の温度を下げ、エンジン１０の各気筒における充填効率を向上する。スロットルバルブ２１は、図示しないアクセルペダルの操作量に応じて、空気量を調整する。このスロットルバルブ２１には、スロットルポジショニングセンサ２２が備えられ、スロットルバルブ２１の開度を検出している。圧力センサ２３は、吸気路１２内の空気の過給圧を検出している。こうして検出されたスロットルバルブ２１の開度や過給圧は、ＥＣＵ２０に出力され、システム５の制御に用いられている。   On the intake passage 12, an air filter 11, a compressor wheel 33, an intercooler 13, a throttle valve 21, a pressure sensor 23, and the like are arranged in order from the upstream of the air flow. Air from the outside purified by the air filter 11 is supercharged by the rotation of the compressor wheel 33, and the temperature rises as the pressure rises. The intercooler 13 lowers the temperature of the air thus raised, and improves the charging efficiency in each cylinder of the engine 10. The throttle valve 21 adjusts the amount of air according to the amount of operation of an accelerator pedal (not shown). The throttle valve 21 is provided with a throttle positioning sensor 22 to detect the opening degree of the throttle valve 21. The pressure sensor 23 detects the supercharging pressure of the air in the intake passage 12. The detected opening and boost pressure of the throttle valve 21 are output to the ECU 20 and used for control of the system 5.

排気路１６上には、排気の流れの順に、タービンホイール３５、触媒ユニット１７等が配置されている。燃焼後の排気は、タービンホイール３５を回転させ、触媒ユニット１７で浄化され、図示しないマフラを介して外部へ排出される。つまり、ターボチャージャ３０は、排気のエネルギによって回転するタービンホイール３５の動力を、回転軸３１を介してコンプレッサホイール３３に伝達して過給を行なっている。なお、排気路１６には、タービンホイール３５を迂回するバイパス路１６ａが設けられ、バイパス路１６ａの入口近傍には、ウエイストゲートバルブ１８が配置されている。過給量は、ウエイストゲートバルブ１８の開閉により制御することができる。   On the exhaust passage 16, a turbine wheel 35, a catalyst unit 17 and the like are arranged in the order of the exhaust flow. The exhaust gas after combustion rotates the turbine wheel 35, is purified by the catalyst unit 17, and is discharged outside through a muffler (not shown). That is, the turbocharger 30 performs supercharging by transmitting the power of the turbine wheel 35 that is rotated by the energy of the exhaust to the compressor wheel 33 via the rotary shaft 31. The exhaust passage 16 is provided with a bypass passage 16a that bypasses the turbine wheel 35, and a waste gate valve 18 is disposed in the vicinity of the inlet of the bypass passage 16a. The supercharging amount can be controlled by opening and closing the waste gate valve 18.

なお、ＥＣＵ２０は、上述のセンサの他に、エンジン１０のクランクシャフトの回転数を検出する回転数センサ２４、ターボチャージャ３０の回転数を検出する回転数センサ２５や、図示しないターボチャージャ３０内の作動温度を検出するセンサなど、各種のセンサからの検出値を入力し、システム５の制御に利用している。   In addition to the sensors described above, the ECU 20 includes a rotational speed sensor 24 that detects the rotational speed of the crankshaft of the engine 10, a rotational speed sensor 25 that detects the rotational speed of the turbocharger 30, and a turbocharger 30 (not shown). Detection values from various sensors such as a sensor for detecting the operating temperature are inputted and used for controlling the system 5.

Ｂ．ターボチャージャの構造：
図２は、本発明の軸受装置を備えたターボチャージャ３０の概略構成を示す断面図である。また、図３は回転軸３１の支持構造の斜視図を、図４は回転軸３１の支持構造の断面図を、それぞれ示している。 B. Turbocharger structure:
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a turbocharger 30 including the bearing device of the present invention. 3 shows a perspective view of the support structure for the rotating shaft 31, and FIG. 4 shows a cross-sectional view of the support structure for the rotating shaft 31, respectively.

図２に示すように、ターボチャージャ３０は、上述のコンプレッサホイール３３，タービンホイール３５，回転軸３１に加えて、コンプレッサホイール３３を格納するコンプレッサ側ハウジング４１、タービンホイール３５を格納するタービン側ハウジング４３、回転軸３１を支持する浮動ブッシュ軸受３７，３８を備えた軸受ハウジング４５等から構成されている。   As shown in FIG. 2, the turbocharger 30 includes a compressor side housing 41 for storing the compressor wheel 33 and a turbine side housing 43 for storing the turbine wheel 35 in addition to the above-described compressor wheel 33, turbine wheel 35, and rotating shaft 31. The bearing housing 45 includes floating bush bearings 37 and 38 that support the rotating shaft 31.

軸受ハウジング４５内の浮動ブッシュ軸受３７，３８は、図３に示すように円筒形状をしており、その外周を６等分した位置に、外周面から内周面に貫通する６箇所の油穴３７ａ，３８ａを備えている。図示しない外部の給油装置から軸受ハウジング４５に圧送された油は、図４に示す軸受ハウジング４５の油溝４５ａを介して、浮動ブッシュ軸受３７，３８に供給される。供給された油は、浮動ブッシュ軸受３７，３８の外周面と軸受ハウジング４５の内周面との隙間に入り込むと共に、浮動ブッシュ軸受３７，３８の油穴３７ａ，３８ａを介して、浮動ブッシュ軸受３７，３８の内周面と回転軸３１の外周面との隙間に入り込む。こうして浮動ブッシュ軸受３７，３８は、その内側と外側に形成される油膜によって、回転軸３１を支持している。圧送された油が入り込む隙間は数十μｍ程度であるため、浮動ブッシュ軸受３７,３８は、回転軸３１の高速回転による内側の油膜の影響を受けて、これに連れ回りする。こうした浮動ブッシュ軸受３７，３８の支持方式をフルフローティング方式と呼ぶ。   The floating bush bearings 37 and 38 in the bearing housing 45 have a cylindrical shape as shown in FIG. 3 and are provided with six oil holes penetrating from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface at a position that divides the outer periphery into six equal parts. 37a, 38a. The oil pressure-fed to the bearing housing 45 from an external oil supply device (not shown) is supplied to the floating bush bearings 37 and 38 via the oil groove 45a of the bearing housing 45 shown in FIG. The supplied oil enters the gap between the outer peripheral surface of the floating bush bearings 37 and 38 and the inner peripheral surface of the bearing housing 45, and also through the oil holes 37 a and 38 a of the floating bush bearings 37 and 38. , 38 and the outer peripheral surface of the rotary shaft 31 enter the gap. Thus, the floating bush bearings 37 and 38 support the rotating shaft 31 by the oil film formed inside and outside thereof. Since the gap into which the pumped oil enters is about several tens of μm, the floating bush bearings 37 and 38 are influenced by the inner oil film due to the high-speed rotation of the rotary shaft 31 and are rotated accordingly. Such a support system for the floating bush bearings 37 and 38 is called a full floating system.

フルフローティング方式では、連れ回りする浮動ブッシュ軸受３７,３８は回転軸３１の回転速度よりも遅い速度で回転する。したがって、浮動ブッシュ軸受３７,３８の連れ回りを妨げたセミフローティング方式に比べ、回転軸３１と浮動ブッシュ軸受３７,３８との相対速度を低下させ、耐摩耗性を向上することができる。また、浮動ブッシュ軸受３７,３８の外側の油膜は、回転軸３１の自励振動の減衰効果（いわゆる、ダンパー効果）がある。   In the full floating system, the accompanying floating bush bearings 37 and 38 rotate at a speed slower than the rotational speed of the rotary shaft 31. Therefore, the relative speed between the rotary shaft 31 and the floating bush bearings 37 and 38 can be reduced and the wear resistance can be improved as compared with the semi-floating method in which the rotation of the floating bush bearings 37 and 38 is prevented. The oil film outside the floating bush bearings 37 and 38 has a damping effect (so-called damper effect) of the self-excited vibration of the rotating shaft 31.

なお、軸受ハウジング４５に圧送された油は、軸受ハウジング４５の開口部４８から排出され、例えば、エンジン１０に備えた図示しないオイルパンに回収され、循環されている。軸受ハウジング４５と、コンプレッサ側ハウジング４１，タービン側ハウジング４３とのそれぞれの間には、シーリーングが施されており、こうした油の循環過程で、軸受ハウジング４５内の油が漏れることはない。   The oil pumped to the bearing housing 45 is discharged from the opening 48 of the bearing housing 45 and is collected and circulated, for example, in an oil pan (not shown) provided in the engine 10. Sealing is applied between the bearing housing 45, the compressor side housing 41, and the turbine side housing 43, and the oil in the bearing housing 45 does not leak during such oil circulation process.

Ｃ．第１実施例の軸受装置：
図５は、第１実施例としての軸受装置の概略構成を示す断面図である。図示するように、軸受装置１００は、上述の浮動ブッシュ軸受３７,３８、軸受ハウジング４５、ＥＣＵ２０と、一対の浮動ブッシュ軸受３７,３８の間に配置されるスペーサ３９、回り止めピン６０等から構成されている。 C. Bearing device of the first embodiment:
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the bearing device as the first embodiment. As shown in the figure, the bearing device 100 includes the above-described floating bush bearings 37 and 38, a bearing housing 45, the ECU 20, a spacer 39 disposed between the pair of floating bush bearings 37 and 38, a rotation prevention pin 60, and the like. Has been.

スペーサ３９は、略円筒形状に形成され、両端の浮動ブッシュ軸受３７,３８と共に軸受ハウジング４５内に装着されている。スペーサ３９の内径は、浮動ブッシュ軸受３７,３８の内径よりも大きく設定され、外径は、浮動ブッシュ軸受３７,３８と略同一径に設定されている。このスペーサ３９の両端には、浮動ブッシュ軸受３７,３８の内円筒の面取部分に係合する傾斜のテーパ部３９ａ,３９ｂを備えている。   The spacer 39 is formed in a substantially cylindrical shape, and is mounted in the bearing housing 45 together with the floating bush bearings 37 and 38 at both ends. The inner diameter of the spacer 39 is set to be larger than the inner diameter of the floating bush bearings 37 and 38, and the outer diameter is set to be substantially the same as that of the floating bush bearings 37 and 38. At both ends of the spacer 39, inclined tapered portions 39a and 39b that engage with the chamfered portions of the inner cylinder of the floating bush bearings 37 and 38 are provided.

さらに、スペーサ３９は、略中央に半径方向に所定深さ有するピン係合溝３９ｄを備え、これに回り止めピン６０の一端が挿入されている。回り止めピン６０の他端側は、軸受ハウジング４５に設けられた溝に係合している。すなわち、スペーサ３９は、回り止めピン６０によって軸受ハウジング４５側に固定されている。   Furthermore, the spacer 39 is provided with a pin engaging groove 39d having a predetermined depth in the radial direction substantially at the center, and one end of the detent pin 60 is inserted into the pin engaging groove 39d. The other end side of the locking pin 60 is engaged with a groove provided in the bearing housing 45. That is, the spacer 39 is fixed to the bearing housing 45 side by the non-rotating pin 60.

このスペーサ３９を軸受ハウジング４５内に組み込み、軸受ハウジング４５内に油を圧送すると、スペーサ３９の内側と外側とに油が行き渡る。供給された油により、スペーサ３９の外側には油膜が形成される。外側の油膜は、いわゆるダンパー効果を発揮し、例えば、軸受ハウジング４５内の騒音を低減するのに効果を奏する。   When this spacer 39 is incorporated in the bearing housing 45 and oil is pumped into the bearing housing 45, the oil spreads inside and outside the spacer 39. An oil film is formed outside the spacer 39 by the supplied oil. The outer oil film exhibits a so-called damper effect, and is effective in reducing noise in the bearing housing 45, for example.

なお、内側にも油が供給されるが、スペーサ３９には、スペーサ３９の略中央のピン係合溝３９ｄに相対する位置に半径方向に貫通する排出孔３９ｃを設けているため、回転軸３１の回転に伴い余分な油は排出される。また、上述のように、スペーサ３９の内円筒と回転軸３１との間には、十分な隙間を確保している。したがって、スペーサ３９の内側の油の排出に支障を来たすことはなく、回転軸３１の回転の際のメカニカルロスを低減する。   Although oil is also supplied to the inside, the spacer 39 is provided with a discharge hole 39c penetrating in the radial direction at a position opposite to the pin engaging groove 39d substantially at the center of the spacer 39. Excess oil is discharged as the engine rotates. Further, as described above, a sufficient gap is ensured between the inner cylinder of the spacer 39 and the rotating shaft 31. Accordingly, there is no hindrance to the oil discharge inside the spacer 39, and the mechanical loss during the rotation of the rotary shaft 31 is reduced.

こうした構造のスペーサ３９の両端近傍には、巻線が巻かれており、所定の運転状態でのＥＣＵ２０からの電流供給により、スペーサ３９の両端部は電磁石５１,５３として機能する。第１実施例における浮動ブッシュ軸受３７,３８は、磁性材料、あるいは、磁性材料を混合した材料から形成されており、電磁石５１,５３の磁力に吸着する。すなわち、フルフローティング方式の浮動ブッシュ軸受３７,３８は、軸受ハウジング４５に固定されたスペーサ３９に吸着し、浮動ブッシュ軸受３７,３８の回転が抑止されて、セミフローティング方式に切り換わる。以下に、このフルフローティング方式とセミフローティング方式との選択・切り換えの処理について説明する。   Windings are wound in the vicinity of both ends of the spacer 39 having such a structure, and both ends of the spacer 39 function as electromagnets 51 and 53 when current is supplied from the ECU 20 in a predetermined operation state. The floating bush bearings 37 and 38 in the first embodiment are made of a magnetic material or a material obtained by mixing magnetic materials, and are attracted to the magnetic force of the electromagnets 51 and 53. That is, the full floating type floating bush bearings 37 and 38 are attracted to the spacer 39 fixed to the bearing housing 45, and the rotation of the floating bush bearings 37 and 38 is suppressed, so that the semi floating type is switched. Hereinafter, the selection / switching process between the full floating system and the semi-floating system will be described.

図６は、第１実施例の軸受構造における選択・切り換え処理のフローチャートである。この処理は、車両のシステム５において、イグニッションキーによりエンジン１０を始動すると共に、ＥＣＵ２０内のＣＰＵにて実行される。   FIG. 6 is a flowchart of the selection / switching process in the bearing structure of the first embodiment. This process is executed by the CPU in the ECU 20 while starting the engine 10 by the ignition key in the vehicle system 5.

処理が開始されると、ＥＣＵ２０は、回転数センサ２５から、ターボチャージャ３０の回転軸３１の回転数Ｎを入力し（ステップＳ６１０）、回転数Ｎが所定値αより大きいか否かを判断する（ステップＳ６２０）。この所定値αは、予め設定された回転数であり、ＥＣＵ２０内に記憶されている。なお、ここでは所定値αは一定値として説明するが、実際にはヒステリシスを考慮して、回転数の上昇時と回転数の下降時とで所定値をずらしてある。こうして所定値αに所定幅を持たせることで、応答性を向上している。   When the process is started, the ECU 20 inputs the rotational speed N of the rotational shaft 31 of the turbocharger 30 from the rotational speed sensor 25 (step S610), and determines whether the rotational speed N is greater than a predetermined value α. (Step S620). The predetermined value α is a preset rotational speed and is stored in the ECU 20. Although the predetermined value α is described as a constant value here, the predetermined value is actually shifted between when the rotational speed is increasing and when the rotational speed is decreasing in consideration of hysteresis. Thus, by providing the predetermined value α with a predetermined width, the responsiveness is improved.

ステップＳ６２０で、入力した回転数Ｎが所定値α以下（これを通常域の回転数と呼ぶ）であると判断した（Ｎｏ）場合には、ＥＣＵ２０は、スペーサ３９の電磁石５１，５３を「ＯＮ」の状態とする（ステップＳ６３０）。具体的には、電磁石５１，５３の巻線に電流を流して励磁する。このステップにより、スペーサ３９の両端からの磁力により、浮動ブッシュ軸受３７，３８はスペーサ３９に引き寄せられる。この際、スペーサ３９のテーパ部３９ａ，３９ｂと浮動ブッシュ軸受３７，３８の面取部分とが係合し、浮動ブッシュ軸受３７，３８はスペーサ３９の円筒中心位置と略同一の位置でスペーサ３９の両端に吸着する。つまり、ＥＣＵ２０は、浮動ブッシュ軸受３７，３８をセミフローティング方式の軸受とする。ＥＣＵ２０は、こうしてセミフローティング方式の軸受とした後、ＮＥＸＴに抜けて、所定のタイミングで一連の処理を繰り返す。   If it is determined in step S620 that the input rotation speed N is equal to or less than the predetermined value α (this is called the rotation speed in the normal range) (No), the ECU 20 turns on the electromagnets 51 and 53 of the spacer 39. (Step S630). Specifically, current is passed through the windings of the electromagnets 51 and 53 for excitation. By this step, the floating bush bearings 37 and 38 are attracted to the spacer 39 by the magnetic force from both ends of the spacer 39. At this time, the tapered portions 39a and 39b of the spacer 39 are engaged with the chamfered portions of the floating bush bearings 37 and 38, and the floating bush bearings 37 and 38 are located at substantially the same position as the cylindrical center of the spacer 39. Adsorb to both ends. That is, the ECU 20 uses the floating bush bearings 37 and 38 as semi-floating bearings. After making the semi-floating type bearing in this way, the ECU 20 exits to NEXT and repeats a series of processes at a predetermined timing.

他方、ステップＳ６２０で、入力した回転数Ｎが所定値αよりも大きい（これを高速域の回転数と呼ぶ）と判断した（Ｙｅｓ）場合には、ＥＣＵ２０は、スペーサ３９の電磁石５１，５３を「ＯＦＦ」の状態とする（ステップＳ６３０）。具体的には、電磁石５１，５３の巻線への電流を供給せず、あるいは、既に供給している場合には電流を停止し、浮動ブッシュ軸受３７，３８の回転が拘束されないフルフローティング方式の軸受とする。ＥＣＵ２０は、こうしてフルフローティング方式の軸受とした後、ＮＥＸＴに抜けて、所定のタイミングで一連の処理を繰り返す。   On the other hand, if it is determined in step S620 that the input rotation speed N is greater than the predetermined value α (this is referred to as the high-speed rotation speed) (Yes), the ECU 20 changes the electromagnets 51 and 53 of the spacer 39 to The state is “OFF” (step S630). Specifically, the current to the windings of the electromagnets 51 and 53 is not supplied, or when already supplied, the current is stopped and the rotation of the floating bush bearings 37 and 38 is not restricted. Use bearings. The ECU 20 thus makes a full floating system bearing, then goes to NEXT and repeats a series of processes at a predetermined timing.

以上の第１実施例の軸受装置１００によれば、回転軸３１の回転数Ｎが通常域の場合には、セミフローティング方式を選択し、高速域の場合には、フルフローティング方式を選択し、回転数Ｎに応じて浮動ブッシュ軸受３７，３８の支持方式を切り換える。したがって、通常運転時は、浮動ブッシュ軸受３７，３８の連れ回りにより発生するホワール音を抑制して振動騒音を低減することができ、高速運転時は、摩耗を低減して耐摩耗性を向上することができる。   According to the bearing device 100 of the first embodiment described above, the semi-floating method is selected when the rotational speed N of the rotating shaft 31 is in the normal range, and the full floating method is selected when in the high speed range, The support system of the floating bush bearings 37 and 38 is switched according to the rotational speed N. Therefore, during normal operation, whirl noise generated by the accompanying rotation of the floating bush bearings 37 and 38 can be suppressed to reduce vibration noise, and during high speed operation, wear can be reduced and wear resistance can be improved. be able to.

また、スペーサ３９に設けたテーパ部３９ａ，３９ｂの作用により、浮動ブッシュ軸受３７，３８は、吸着時にスペーサ３９と略同一中心位置に固定される。したがって、セミフローティング方式の軸受として予め設定した適切な隙間を確保することができ、セミフローティング方式の軸受の効果を十分に発揮することができる。   Further, the floating bush bearings 37 and 38 are fixed at substantially the same center position as the spacer 39 at the time of suction by the action of the taper portions 39a and 39b provided on the spacer 39. Therefore, an appropriate gap set in advance as a semi-floating type bearing can be secured, and the effect of the semi-floating type bearing can be sufficiently exhibited.

さらに、支持方式の切り換えに、電磁石５１，５３の磁力を利用しているため、磁力の作用で徐々に回転数を低減して、吸着により回転を完全に停止することができる。したがって、支持方式の切り換えを比較的滑らかに、かつ、容易に行なうことができる。   Further, since the magnetic force of the electromagnets 51 and 53 is used for switching the support method, the rotation speed can be gradually reduced by the action of the magnetic force, and the rotation can be completely stopped by the adsorption. Therefore, the switching of the support method can be performed relatively smoothly and easily.

なお、第１実施例では、回転数を基準として、フルフローティング方式とセミフローティング方式とを選択・切り換えるものとしたが、作動温度を基準として選択・切り換えを行なうものとしても良い。勿論、回転数と作動温度との両者をパラメータとするマップを用意し、このマップに基づいて切り換えを行なうものとしても良い。高回転、高温である高負荷時にフルフローティング方式とすることで、摩耗を低減することがきる。また、回転数センサ２５に拠らず、一般的に既存のセンサによる検出値である過給圧、エンジン回転数、負荷などから、ターボチャージャ３０の回転数を算出し、これを用いるものとしても良い。システムに既存のセンサを利用することで、比較的容易に、上記の選択・切り換え処理を実行することができる。   In the first embodiment, the full floating system and the semi-floating system are selected / switched based on the rotation speed, but the selection / switching may be performed based on the operating temperature. Of course, it is also possible to prepare a map using both the rotational speed and the operating temperature as parameters, and to perform switching based on this map. Wear can be reduced by adopting the full floating system at high rotation and high load. In addition, the rotational speed of the turbocharger 30 may be calculated from the boost pressure, engine speed, load, etc., which are generally detected by existing sensors, without relying on the rotational speed sensor 25, and used. good. By using an existing sensor in the system, the above selection / switching process can be executed relatively easily.

Ｄ．第２実施例の軸受装置：
図７は、第２実施例としての軸受装置の概略構成を示す断面図である。図示するように、軸受装置２００は、第１実施例と同様の浮動ブッシュ軸受３７，３８に加え、軸受ハウジング４６、回転抑止部８０，８１、浮動ブッシュ軸受３７，３８のスラスト方向の移動を止める止め輪７０，７１，７２等から構成されている。第２実施例の軸受装置２００は、第１実施例のスペーサ３９に代えて、浮動ブッシュ軸受３７，３８の回転を拘束する回転抑止部８０，８１を備えている。そのため、軸受ハウジング４６には、一対の浮動ブッシュ軸受３７，３８のそれぞれに対応する位置に、回転抑止部８０，８１を格納する空間を設けている。なお、軸受ハウジング４６のその他の構造は、第１実施例の軸受ハウジング４５と同様であるため、符号を同一とし説明は省略する。 D. Bearing device of the second embodiment:
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a bearing device as a second embodiment. As shown in the drawing, the bearing device 200 stops the movement in the thrust direction of the bearing housing 46, the rotation restraining portions 80 and 81, and the floating bush bearings 37 and 38 in addition to the floating bush bearings 37 and 38 similar to the first embodiment. It consists of retaining rings 70, 71, 72 and the like. The bearing device 200 of the second embodiment includes rotation restraining portions 80 and 81 that restrain the rotation of the floating bush bearings 37 and 38 in place of the spacer 39 of the first embodiment. Therefore, the bearing housing 46 is provided with a space for storing the rotation restraining portions 80 and 81 at positions corresponding to the pair of floating bush bearings 37 and 38, respectively. The other structure of the bearing housing 46 is the same as that of the bearing housing 45 of the first embodiment.

回転抑止部８０，８１は、軸受ハウジング４６側から突き出したピンにより浮動ブッシュ軸受３７，３８の回転を拘束する。図８は、回転抑止部８０を拡大して表わした断面図である。図示するように、回転抑止部８０は、浮動ブッシュ軸受３７の油穴３７ａに遊嵌する外径を備えた円柱形状のピン８３と、スプリング８５と、所定の温度で復元する形状記憶合金のコイル８４とから構成されている。なお、回転抑止部８１も同様の部品から構成されている。   The rotation restraining portions 80 and 81 restrain the rotation of the floating bush bearings 37 and 38 by pins protruding from the bearing housing 46 side. FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of the rotation suppression unit 80. As shown in the figure, the rotation restraining portion 80 includes a cylindrical pin 83 having an outer diameter that fits loosely in the oil hole 37a of the floating bush bearing 37, a spring 85, and a coil of a shape memory alloy that is restored at a predetermined temperature. 84. In addition, the rotation suppression part 81 is also comprised from the same component.

ピン８３は、スプリング８５やコイル８４と接触する円板状のつば部分を備えており、このつば部分を挟んで相対する位置に、スプリング８５とコイル８４とが配置されている。こうした構造の部品は、軸受ハウジング４６の格納空間４６ａ内に収納される。   The pin 83 includes a disc-shaped collar portion that comes into contact with the spring 85 and the coil 84, and the spring 85 and the coil 84 are disposed at positions facing each other with the collar portion interposed therebetween. The components having such a structure are accommodated in the storage space 46 a of the bearing housing 46.

形状記憶合金のコイル８４は、常温状態で縮小しており、スプリング８５によりピン８３が押し出された状態となっている。軸受ハウジング４６の格納空間４６ａから押し出され、突出したピン８３の先端部分は、浮動ブッシュ軸受３７の油穴３７ａに遊嵌する。こうして浮動ブッシュ軸受３７の回転は拘束され、組立段階での軸受装置２００の浮動ブッシュ軸受３７は、セミフローティング方式の軸受として設定される。   The shape memory alloy coil 84 is contracted at room temperature, and the pin 83 is pushed out by the spring 85. The tip portion of the pin 83 which is pushed out from the storage space 46 a of the bearing housing 46 and protrudes is loosely fitted in the oil hole 37 a of the floating bush bearing 37. Thus, the rotation of the floating bush bearing 37 is restricted, and the floating bush bearing 37 of the bearing device 200 at the assembly stage is set as a semi-floating type bearing.

こうした軸受装置２００において、軸受ハウジング４５内の作動温度が所定値β以下である場合、例えば、始動後の期間や、低速、通常域の回転の場合などには、形状記憶合金のコイル８４は縮小した状態にあり、相対位置のスプリング８５によりピン８３が押し出されたままの状態である。つまり、作動温度が所定値β以下である場合には、セミフローティング方式の軸受として回転軸３１を支持する。   In such a bearing device 200, when the operating temperature in the bearing housing 45 is equal to or lower than the predetermined value β, for example, in the period after the start, in the case of low speed rotation in the normal range, the shape memory alloy coil 84 is reduced. In this state, the pin 83 remains pushed out by the spring 85 at the relative position. That is, when the operating temperature is equal to or lower than the predetermined value β, the rotating shaft 31 is supported as a semi-floating type bearing.

このセミフローティング方式の状態において、ターボチャージャ３０の運転により軸受ハウジング４６内の作動温度が所定値βよりも高くなる場合、例えば、高負荷時、高速域の回転の場合などには、形状記憶合金のコイル８４は、スプリング８５の復元力に抗して伸長した状態になり、ピン８３を軸受ハウジング４６の格納空間４６ａ内に押し下げる。こうして浮動ブッシュ軸受３７の回転拘束は解除され、浮動ブッシュ軸受３７はフルフローティング方式の軸受として回転軸３１を支持する。   In this semi-floating system, when the operating temperature in the bearing housing 46 becomes higher than the predetermined value β due to the operation of the turbocharger 30, for example, in the case of high load and high speed rotation, the shape memory alloy The coil 84 is extended against the restoring force of the spring 85 and pushes the pin 83 down into the storage space 46 a of the bearing housing 46. Thus, the rotational restraint of the floating bush bearing 37 is released, and the floating bush bearing 37 supports the rotary shaft 31 as a full floating type bearing.

なお、フルフローティング方式での運転の後、作動温度が所定値β以下に下がる場合には、再度、コイル８４が縮小し、スプリング８５の復元力でピン８３が突出してセミフローティング方式に戻る。この際、回転する浮動ブッシュ軸受３７に対してピン８３が突出するが、油穴３７ａに設けた図示しない緩衝部材の作用により、衝撃力は吸収されている。   When the operating temperature falls below the predetermined value β after the operation in the full floating system, the coil 84 is contracted again, and the pin 83 projects by the restoring force of the spring 85 to return to the semi-floating system. At this time, the pin 83 protrudes from the rotating floating bush bearing 37, but the impact force is absorbed by the action of a buffer member (not shown) provided in the oil hole 37a.

以上の第２実施例の軸受装置２００によれば、作動温度によって自律的に、フルフローティング方式とセミフローティング方式とを切り換える。特に、作動温度が高く摩耗が厳しい高負荷域の運転時、フルフローティング方式に切り換える。したがって、耐摩耗性を向上すると共に、ＥＣＵ２０等による複雑な制御を不要とすることができる。   According to the bearing device 200 of the second embodiment described above, the full floating system and the semi-floating system are switched autonomously depending on the operating temperature. In particular, when operating in a high load range where the operating temperature is high and the wear is severe, switch to the full floating system. Therefore, wear resistance can be improved and complicated control by the ECU 20 or the like can be eliminated.

Ｅ．変形例：
本発明の第２実施例における回転抑止部８０，８１では、形状記憶合金の特性を利用してピン８３を駆動するものとしたが、これに代えて、油圧を利用するものとしても良い。図９は、変形例としての回転抑止部９０の概略構成を示す断面図である。図示するように、回転抑止部９０は、油圧シリンダ９５、油圧源９４、ＥＣＵ２０などから構成され、所定の運転状態におけるＥＣＵ２０から指示により、油圧源９４は油圧シリンダ９５に作動油を供給する。こうして油圧シリンダ９５のヘッドは、伸縮し、フルフローティング方式とセミフローティング方式とを切り換えることができる。この変形例では、ＥＣＵ２０は、回転軸の回転数に基づいて、セミフローティング方式に切り換えるタイミングを制御している。つまり、回転数が十分低い（浮動ブッシュ軸受３７の回転がほぼ停止した）状態にて、ピン９５を突出してセミフローティング方式を設定する。こうすることで、油穴３７ａにピン９５が係合する際の衝撃力を考慮する必要がない。なお、こうした油圧による駆動方式に代えて、電気的な駆動方式、例えばソレノイドを利用してピンの出し入れを行なうものとしても良い。 E. Variations:
In the rotation restraining portions 80 and 81 in the second embodiment of the present invention, the pin 83 is driven by utilizing the characteristics of the shape memory alloy. However, instead of this, a hydraulic pressure may be utilized. FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a rotation suppression unit 90 as a modified example. As shown in the figure, the rotation suppression unit 90 includes a hydraulic cylinder 95, a hydraulic source 94, the ECU 20, and the like. The hydraulic source 94 supplies hydraulic oil to the hydraulic cylinder 95 in accordance with an instruction from the ECU 20 in a predetermined operation state. In this way, the head of the hydraulic cylinder 95 expands and contracts and can be switched between the full floating system and the semi-floating system. In this modification, the ECU 20 controls the timing for switching to the semi-floating method based on the number of rotations of the rotating shaft. That is, the semi-floating method is set by projecting the pin 95 in a state where the rotational speed is sufficiently low (the rotation of the floating bush bearing 37 is substantially stopped). By doing so, it is not necessary to consider the impact force when the pin 95 is engaged with the oil hole 37a. In place of such a hydraulic drive system, an electrical drive system, for example, a solenoid may be used to insert and remove the pins.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施し得ることは勿論である。本発明の第１実施例におけるスペーサ３９には電磁石５１，５３を備えるものとしたが、例えば、スペーサ自体を所定の温度特性を備えた永久磁石で形成するものとしても良い。この場合、高温雰囲気下で磁力特性を失う材料、例えばパーマロイ等の合金によりスペーサを形成する。こうした材料は、キューリー温度の調整が容易である。かかる磁力特性を有する材料でスペーサを形成することで、比較的低温の通常運転時にはスペーサの磁力により、浮動ブッシュ軸受はスペーサに吸着し、セミフローティング方式として作用する。比較的高温の高負荷運転時にはスペーサの磁力が消滅し、浮動ブッシュ軸受はスペーサに吸着することなく、フルフローティング方式として作用する。こうすることで、第２実施例と同様、ＥＣＵ２０等による制御を不要なものとすることができる。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and can of course be implemented in various forms without departing from the spirit of the present invention. . Although the spacer 39 in the first embodiment of the present invention includes the electromagnets 51 and 53, for example, the spacer itself may be formed of a permanent magnet having a predetermined temperature characteristic. In this case, the spacer is formed of a material that loses magnetic properties in a high temperature atmosphere, for example, an alloy such as permalloy. Such materials are easy to adjust the Curie temperature. By forming the spacer with a material having such magnetic properties, the floating bush bearing is attracted to the spacer by the magnetic force of the spacer during normal operation at a relatively low temperature, and acts as a semi-floating system. During high load operation at a relatively high temperature, the magnetic force of the spacer disappears, and the floating bush bearing acts as a full floating system without being attracted to the spacer. By doing so, the control by the ECU 20 or the like can be made unnecessary as in the second embodiment.

本発明の軸受装置を備えたターボチャージャを搭載した車両のシステムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the system of the vehicle carrying the turbocharger provided with the bearing apparatus of this invention. 本発明の軸受装置を備えたターボチャージャの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the turbocharger provided with the bearing apparatus of this invention. 回転軸の支持構造の斜視図である。It is a perspective view of the support structure of a rotating shaft. 回転軸の支持構造の断面図である。It is sectional drawing of the support structure of a rotating shaft. 第１実施例としての軸受装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the bearing apparatus as 1st Example. 第１実施例の軸受構造における選択・切り換え処理のフローチャートである。It is a flowchart of the selection / switching process in the bearing structure of the first embodiment. 第２実施例としての軸受装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the bearing apparatus as 2nd Example. 回転抑止部を拡大して表わした断面図である。It is sectional drawing which expanded and represented the rotation suppression part. 変形例としての回転抑止部の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the rotation suppression part as a modification.

符号の説明Explanation of symbols

５...システム
１０...エンジン
１１...エアフィルタ
１２...吸気路
１３...インタークーラ
１６...排気路
１６ａ...バイパス路
１７...触媒ユニット
１８...ウエイストゲートバルブ
２１...スロットルバルブ
２２...スロットルポジショニングセンサ
２３...圧力センサ
２４...回転数センサ
２５...回転数センサ
３０...ターボチャージャ
３１...回転軸
３３...コンプレッサホイール
３５...タービンホイール
３７，３８...浮動ブッシュ軸受
３７ａ，３８ａ...油穴
３９...スペーサ
３９ａ，３９ｂ...テーパ部
３９ｃ...排出孔
３９ｄ...ピン係合溝
４１...コンプレッサ側ハウジング
４３...タービン側ハウジング
４５...軸受ハウジング
４５ａ...油溝
４６...軸受ハウジング
４６ａ...格納空間
４８...開口部
５１，５３...電磁石
６０...ピン
７０，７１，７２...止め輪
８０，８１...回転抑止部
８３...ピン
８４...コイル
８５...スプリング
９０...回転抑止部
９４...油圧源
９５...油圧シリンダ
１００...軸受装置
２００...軸受装置 5 ... System 10 ... Engine 11 ... Air filter 12 ... Intake passage 13 ... Intercooler 16 ... Exhaust passage 16a ... Bypass passage 17 ... Catalyst unit 18 ... Wastegate valve 21 ... Throttle valve 22 ... Throttle positioning sensor 23 ... Pressure sensor 24 ... Rotation speed sensor 25 ... Rotation speed sensor 30 ... Turbocharger 31 ... Rotary shaft 33. .. Compressor wheel 35 ... Turbine wheel 37, 38 ... Floating bush bearing 37a, 38a ... Oil hole 39 ... Spacer 39a, 39b ... Taper part 39c ... Discharge hole 39d ... Pin engaging groove 41 ... Compressor side housing 43 ... Turbine side housing 45 ... Bearing housing 45a ... Oil groove 46 ... Bearing housing 46a ... Storage space 48 ... Opening 51, 53 ... Electromagnet 60 ... Pin 70, 71, 72 ... Spindles 80, 81 ... Rotation restraint part 83 ... Pin 84 ... Coil 85 ... Spring 90 ... Rotation restraint part 94 ... Hydraulic source 95 ... Hydraulic cylinder 100 ... Bearing Device 200 ... Bearing device

Claims (10)

回転軸を一対の軸受で支持する軸受装置であって、
前記回転軸と前記軸受装置のハウジングとの間に介在し、略円筒形状の内周側および外周側に形成される油膜を介して該回転軸を支持する浮動ブッシュ軸受と、
所定の運転状態で、前記浮動ブッシュ軸受の前記回転軸の支持方式を、前記回転軸の回転に伴って前記浮動ブッシュ軸受が回転するフルフローティング方式と、該浮動ブッシュ軸受が回転しないセミフローティング方式とのどちらかに切り換えて設定する回転設定部と
を備えた軸受装置。 A bearing device that supports a rotating shaft with a pair of bearings,
A floating bush bearing interposed between the rotating shaft and the housing of the bearing device, and supporting the rotating shaft via an oil film formed on the inner and outer sides of a substantially cylindrical shape;
In a predetermined operation state, the floating bush bearing is supported on the rotating shaft by a full floating method in which the floating bush bearing rotates as the rotating shaft rotates, and a semi-floating method in which the floating bush bearing does not rotate. And a rotation setting unit that switches and sets to either of the bearing device. 請求項１に記載の軸受装置であって、
前記回転設定部は、前記浮動ブッシュ軸受の回転を抑止する抑止部を備え、該回転を抑止することで前記フルフローティング方式に設定された該浮動ブッシュ軸受を、前記セミフローティング方式に切り換える軸受装置。 The bearing device according to claim 1,
The rotation setting unit includes a suppression unit that suppresses rotation of the floating bush bearing, and switches the floating bush bearing set to the full floating system to the semi-floating system by suppressing the rotation. 請求項２に記載の軸受装置であって、
前記抑止部は、前記ハウジング側から前記回転軸の径方向に突出するピンであり、
前記回転設定部は、前記ピンを当該ピンの軸方向に駆動する軸受装置。 The bearing device according to claim 2,
The restraining part is a pin protruding in the radial direction of the rotating shaft from the housing side,
The rotation setting unit is a bearing device that drives the pin in an axial direction of the pin. 請求項３に記載の軸受装置であって、
前記回転設定部は、前記ピンを電気的または油圧的に駆動する軸受装置。 The bearing device according to claim 3,
The rotation setting unit is a bearing device that drives the pin electrically or hydraulically. 請求項３に記載の軸受装置であって、
前記回転設定部は、前記ピンを所定温度で伸縮する形状記憶合金を用いて駆動する軸受装置。 The bearing device according to claim 3,
The rotation setting unit is a bearing device that drives the pin using a shape memory alloy that expands and contracts at a predetermined temperature. 請求項２に記載の軸受装置であって、
前記浮動ブッシュ軸受は、少なくとも略円筒形状の一端面に磁性特性を有し、
前記抑止部は、一対の前記浮動ブッシュ軸受の間に介在し、略円筒形状の両端面近傍に電磁石を備え、前記ハウジング側に固定されたスペーサであり、
前記回転設定部は、所定の運転状態で、前記電磁石を励磁し、前記浮動ブッシュ軸受を吸着することで前記セミフローティング方式を設定する軸受装置。 The bearing device according to claim 2,
The floating bush bearing has a magnetic property at least on one end surface of a substantially cylindrical shape,
The restraining portion is a spacer that is interposed between the pair of floating bush bearings, includes electromagnets in the vicinity of both ends of the substantially cylindrical shape, and is fixed to the housing side,
The rotation setting unit is a bearing device that sets the semi-floating method by exciting the electromagnet and adsorbing the floating bush bearing in a predetermined operation state. 請求項６に記載の軸受装置であって、
前記スペーサは、前記吸着する浮動ブッシュ軸受の内周側に入り込み、該スペーサと該浮動ブッシュ軸受とを略同一中心に保つテーパ部を、両端部分に備える軸受装置。 The bearing device according to claim 6,
The spacer includes a tapered portion at both ends that enters the inner peripheral side of the adsorbing floating bush bearing and keeps the spacer and the floating bush bearing at substantially the same center. 請求項１ないし７のいずれかに記載の軸受装置であって、
前記所定の運転状態は、振動騒音を低減する運転状態および／または摩耗を低減する運転状態である軸受装置。 The bearing device according to any one of claims 1 to 7,
The predetermined operating state is a bearing device that is an operating state for reducing vibration noise and / or an operating state for reducing wear. 請求項８に記載の軸受装置であって、
前記回転設定部は、前記運転状態として、前記回転軸の回転数および／または作動温度を用いて、前記浮動ブッシュ軸受の支持方式を切り換える軸受装置。 The bearing device according to claim 8,
The rotation setting unit is a bearing device that switches a support system of the floating bush bearing using the rotation speed and / or operating temperature of the rotating shaft as the operation state. 請求項１ないし９のいずれかに記載の軸受装置を備えたターボチャージャ。   A turbocharger comprising the bearing device according to claim 1.
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