JP7491677B2 - 全浮動式軸受及びこれを含むターボチャージャー - Google Patents

Description

１．発明の分野
本発明は、一般に、ターボチャージャー用の全浮動式軸受（ｆｕｌｌ－ｆｌｏａｔｉｎｇ ｂｅａｒｉｎｇ）、及びこのような全浮動式軸受を含むターボチャージャーに関する。

２．関連技術の説明
ターボチャージャーのような回転機械（ｒｏｔａｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）は、自動車、重装備、ディーゼルエンジン、モーターなどのような様々な用途で使用されている。典型的なターボチャージャーには、タービンホイール、タービンホイールに結合され、タービンホイールによって回転可能であり、シャフト軸に沿って延びるシャフト、シャフトに結合され、シャフトによって回転可能な圧縮機ホイール、タービンホイールと圧縮機ホイールとの間でシャフト軸に沿って延びる軸受ハウジング、及びシャフトの周りと軸受ハウジング内に配置されて、シャフトを回転可能に支持する全浮動式軸受を含む。シャフトを回転可能に支持する全浮動式軸受は、中心軸を有し、シャフトに対面する内面を含む。内面は、円形表面プロファイルを有する。

ターボチャージャーの作動中に、潤滑油は、全浮動式軸受によって定義される１つ以上の開口部（ａｐｅｒｔｕｒｅ）を介して全浮動式軸受の内面及びシャフトに送られて、内面及びシャフトの潤滑をもたらす。内面及びシャフトの潤滑は、全浮動式軸受がシャフトを回転可能に支持する同時に、全浮動式軸受及びシャフトの摩擦摩耗を減少させる。しかしながら、従来のターボチャージャーにおいて、全浮動式軸受の円形表面プロファイルは、ターボチャージャーの作動中にシャフトの準同期振動（ｓｕｂ－ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）をもたらす。シャフトのこの準同期振動は、ターボチャージャーの作動中に発生する結果の騒音のため、特に、ターボチャージャーが自動車用途で使用されるときに望ましくない。この準同期振動はまた、ターボチャージャーの様々な構成要素の早期故障を誘発することにより、ターボチャージャーの寿命を減少させることができる。

加えて、自動車用途において非円形の表面プロファイルを有する全浮動式軸受を設計しようとする試みは、非円形の表面プロファイルを製造することと関連する製造コストの増加のために成功できなかった。

このように、改善された全浮動式軸受を提供する必要性が残っている。

ターボチャージャーは、圧縮空気を内燃機関に送り、内燃機関から排気ガスを受け取る。ターボチャージャーは、タービンホイール、タービンホイールに結合され、タービンホイールによって回転可能であり、シャフト軸に沿って延びるシャフト、及び圧縮空気を内燃機関に送るために、シャフトに結合され、シャフトによって回転可能な圧縮機ホイールを含む。ターボチャージャーはまた、タービンホイールと圧縮機ホイールとの間でシャフト軸に沿って延び、軸受ハウジング内部を画定し、シャフトが軸受ハウジング内部に少なくとも部分的に配置されるように、シャフトの周りに配置される軸受ハウジングを含む。ターボチャージャーは、シャフトの周りと軸受ハウジング内部に配置され、中心軸を有している全浮動式軸受をさらに含む。全浮動式軸受は、中心軸から離れて軸受ハウジングに面する外面、及び内面が中心軸と外面との間に配置されるようにシャフトに面し、中心軸に対して外面から半径方向に離隔されている内面を含む。全浮動式軸受は、外面と内面との間に潤滑油が流れることができるように構成される内面と外面との間の開口部を画定する。内面は、シャフトの振動を減少させるための表面プロファイルを有する。表面プロファイルは、方程式Ｒｏ＝Ｒｂ＋ＡＳｉｎ（３θ＋Φ）によって定義され、ここで、Ｒｏは所定角度θに対する中心軸から内面までの距離であり、Ｒｂは中心軸から内面までの平均距離であり、Ａは最大値ＲｏとＲｂの差であり、θは開口部を通って中心軸から垂直方向に延びる基準線に対して中心軸の周りに０～２πラジアンであり、Φは０～２πラジアンの位相シフト（ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ）である。

したがって、方程式Ｒｏ＝Ｒｂ＋ＡＳｉｎ（３θ＋Φ）によって定義される表面プロファイルを有する全浮動式軸受は、特にターボチャージャーが自動車用途で使用されるとき、シャフトの振動を減少させてターボチャージャーのＮＶＨ（すなわち、騒音、振動及びハーシュネス（ｈａｒｓｈｎｅｓｓ））特性を向上させる。さらに、方程式Ｒｏ＝Ｒｂ＋ＡＳｉｎ（３θ＋Φ）によって定義される表面プロファイルを有する全浮動式軸受は、円形の表面プロファイルを有する通常的な全浮動式軸受と比較したとき、相当なコストの増加なしに、自動車用途に適したスケールで製造され得る。

本発明の他の利点は、添付の図面と関連して考えられるとき、以下の詳細な説明を参照してよりよく理解されるようになるので、容易に推察されるであろう。
ターボチャージャーの概略図である。 方程式Ｒｏ＝Ｒｂ＋ＡＳｉｎ（３θ＋Φ）によって定義される表面プロファイルを有する内面を含む１つの実施形態による全浮動式軸受の等角図（ｉｓｏｍｅｔｒｉｃ ｖｉｅｗ）である。 潤滑油を収容するように構成された環状溝を画定する外面及び方程式Ｒｏ＝Ｒｂ＋ＡＳｉｎ（３θ＋Φ）によって定義される表面プロファイルを有する内面を含む他の実施形態による全浮動式軸受の等角図である。 環状溝、及び外面と外面との間に潤滑油が流れることができるように構成された内面と外面との間に画定される開口部を示す図３の全浮動式軸受の側面図である。 図４の線５－５に沿って取った図３の全浮動式軸受の断面図である。 図４の線６－６に沿って取った図３の全浮動式軸受の断面図である。

図を参照すると、同様の数字は、いくつかの図にわたって同様の部分を示し、内燃機関（図示せず）から排気ガスを受け取り、圧縮空気を内燃機関に送るためのターボチャージャー１０の概路図が図１に示されている。必須ではないが、ターボチャージャー１０は、典型的には、自動車用途、重装備、ディーゼルエンジン、モーターなどで使用される。ターボチャージャー１０は、タービンホイール１２、シャフト１４、圧縮機ホイール１６、軸受ハウジング１８および全浮動式軸受２０を含む。

ターボチャージャー１０の作動中に、タービンホイール１２は、内燃機関から排気ガスを受け取ってタービンホイール１２を回転させる。シャフト１４は、タービンホイール１２に結合され、これによって回転可能である。シャフト１４は、シャフト軸ＳＡに沿って延びる。圧縮機ホイール１６は、シャフト１４に結合され、圧縮空気を内燃機関に送るために、シャフト１４によって回転可能である。軸受ハウジング１８は、タービンホイール１２と圧縮機ホイール１６との間でシャフト軸ＳＡに沿って延びる。図１に示されているように、軸受ハウジング１８は、軸受ハウジング内部２２を画定し、シャフト１４が軸受ハウジング内部２２に少なくとも部分的に配置されるようにシャフト１４の周りに配置される。全浮動式軸受２０は、シャフト１４の周りと軸受ハウジング内部２２に配置される。軸受ハウジング１８は、潤滑油を軸受ハウジング内部２２及び、上記軸受ハウジング内部２２の１つ以上の潤滑油チャンネルを介して全浮動式軸受２０に送る潤滑油供給源に結合される。

本発明の脈絡において、用語「全浮動式軸受（ｆｕｌｌ－ｆｌｏａｔｉｎｇ ｂｅａｒｉｎｇ）」は、全浮動式軸受２０が軸受ハウジング１８に対してシャフト１４を中心に自由に回転できるように、軸受ハウジング１８に任意の結合がない軸受を指す。全浮動式軸受２０は、半浮動式軸受（ｓｅｍｉ－ｆｌｏａｔｉｎｇ ｂｅａｒｉｎｇ）と区別される。半浮動式軸受は、半浮動式軸受が軸受ハウジング１８に対してシャフト１４を中心に自由に回転できないように、軸受ハウジング１８に作動可能に結合される。

引き続き図１を参照して見ると、ターボチャージャー１０はまた、タービンハウジング２４及び圧縮機ハウジング２６を含むこともできる。タービンハウジング２４が存在する場合、タービンハウジング２４はタービンハウジング内部２８を画定し、タービンホイール１２はタービンハウジング内部２８に配置される。圧縮機ハウジング２６が存在する場合、圧縮機ハウジング２６は圧縮機ハウジング内部３０を画定し、圧縮機ホイール１６は圧縮機ハウジング内部３０に配置される。

図２を参照して見ると、全浮動式軸受２０は、中心軸ＣＡを有する。全浮動式軸受２０は、中心軸ＣＡから遠く離れて対面するように構成された外面３２を含む。図１に示されているように、全浮動式軸受２０がターボチャージャー１０に含まれる場合、外面３２は軸受ハウジング１８に対面する。引き続き図２を参照して見ると、全浮動式軸受２０は、中心軸ＣＡに面するように構成され、内面３４が中心軸ＣＡと外面３２との間に配置されて構成されるように、中心軸ＣＡに対して外面３２から半径方向に離隔されている内面３４を含む。全浮動式軸受２０がターボチャージャー１０に含まれる場合、内面３４はシャフト１４に面する。

引き続き図２を参照して見ると、開口部３６は、外面３２と内面３４との間に画定され、外面３２と内面３４との間に潤滑油が流れることができるように構成される。さらに、開口部３６は、軸受ハウジング内部２２の１つ以上の潤滑油チャンネルを介して全浮動式軸受２０の外面３２に送られる潤滑油が、外面３２と内面３４との間でシャフト１４に流れることを可能にする。このような方式で、開口部３６が、内面３４及びシャフト１４の潤滑を可能にすることにより、ターボチャージャー１０の作動中に全浮動式軸受２０の内面３４及びシャフト１４の摩擦摩耗を減少させることができる。必須ではないが、典型的に、開口部３６は、図２及び図４に示しているような円筒形状を有する。しかしながら、開口部３６は、外面３２から長方形のような内面３４へ潤滑油を送るのに適した任意の形状を有し得ることを理解すべきである。いくつかの実施形態において、開口部３６は、第１の開口部３６としてさらに定義される。

図２、図３及び図５を参照すると、内面３４は、シャフト１４の振動、特に準同期振動（ｓｕｂ－ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）を減少させるための表面プロファイル３８を有する。図５を参照すると、表面プロファイル３８は、式Ｒｏ＝Ｒｂ＋ＡＳｉｎ（３θ＋Φ）によって定義され、式中、
Ｒｏは、所定の角度θに対する中心軸ＣＡから内面３４までの距離であり、
Ｒｂは、中心軸ＣＡから内面３４までの平均距離であり、
Ａは、最大値ＲｏとＲｂの差であり、
θは、開口部３６を通って中心軸ＣＡから垂直方向に延びる基準線Ｌに対して中心軸ＣＡを中心に０～２πラジアン（０°～３６０°）であり、
Φは、０～２πラジアン（０°～３６０°）の位相シフトである。

引き続き図５を参照すると、式Ｒｏ＝Ｒｂ＋ＡＳｉｎ（３θ＋Φ）によって定義される表面プロファイル３８は、半径Ｒｏ_ｍａｘを有する中心軸ＣＡに対して円を定義する３つの等価な最大Ｒｏ値を有する。本発明の脈絡において、最大Ｒｏ値は、互換的にＲｏ_ｍａｘと呼ばれ得ることを理解すべきである。表面プロファイル３８はまた、半径Ｒｏ_ｍｉｎを有する円を定義する３つの等価な最小Ｒｏ値を有する。本発明の脈絡において、最小Ｒｏ値は、互換的にＲｏ_ｍｉｎと呼ばれ得ることを理解すべきである。中心軸ＣＡから内面３４までの平均距離Ｒｂは、Ｒｏ_ｍａｘ及びＲｏ_ｍｉｎの平均（すなわち、

）である。

Ｒｏ_ｍａｘ及びＲｏ_ｍｉｎは、シャフト１４に対する全浮動式軸受２０の最大クリアランス（ｃｌｅａｒａｎｃｅ）及び最小クリアランスに対応することも理解すべきである。具体的には、シャフト１４に対する全浮動式軸受２０の最大クリアランスは、Ｒｏ_ｍａｘとシャフト１４の半径との差である。同様に、シャフト１４に対する全浮動式軸受２０の最小クリアランスは、Ｒｏ_ｍｉｎとシャフト１４の半径との差である。

典型的には、Ｒｂ及びＡ値は、シャフト１４の半径及びシャフト１４に対する全浮動式軸受２０の所望の最大及び最小クリアランスに基づいて選択される。

表面プロファイル３８は、非円形である。表面プロファイル３８が非円形であるため、全浮動式軸受２０は、シャフト１４の摩擦摩耗を減少させる同時に、またシャフト１４の振動、特に準同期振動を減少させる。さらに、表面プロファイル３８を有する全浮動式軸受２０は、表面プロファイル３８が特に機械加工に適しているため、コスト効率的な方式で自動車用途に適したスケールで製造され得る。

上述のように、式Ｒｏ＝Ｒｂ＋ＡＳｉｎ（３θ＋Φ）の位相シフトΦは、０～２πラジアン（０°～３６０°）であり得る。典型的に、位相シフトΦは、１１π／３６ラジアン～２５π／３６ラジアン（５５°～１２５°）、７π／１８ラジアン～１１π／１８ラジアン（７０°～１１０°）、または４π／９ラジアン～５π／９ラジアン（８０°～１００°）である。いくつかの実施形態において、位相シフトΦは、１１π／３６ラジアン～２５π／３６ラジアン（５５°～１２５°）である。位相シフトΦが１１π／３６ラジアン～２５π／３６ラジアン（５５°～１２５°）の場合、３つのＲｏ_ｍａｘ値のうちの１つは、内面３４が中心軸ＣＡから離れた最大距離に近いまたは最大距離にある点で開口部３６が内面３４に画定されるように開口部３６と十分に整列される。３つのＲｏ_ｍａｘ値のうちの１つと開口部３６とのこの整列は、シャフト１４に対して全浮動式軸受２０の最大クリアランス付近または最大クリアランスで潤滑油が内面３４に流れるように保障することにより、シャフト１４の回転によって発生された力を介して、３つのＲｏ_ｍｉｎ値付近で内面３４の一部を潤滑するように、シャフト１４の回転を可能にする。

図５を参照すると、例示された実施形態において、位相シフトΦは、π／２ラジアン（９０°）である。位相シフトΦがπ／２ラジアン（９０°）の場合、開口部３６は３つのＲｏ_ｍａｘ値のうちの１つで内面３４によって画定される。

図３～図６に最もよく示したように、必須ではないが、全浮動式軸受２０の外面３２は、中心軸ＣＡを中心に円周方向に環状溝４０を画定することができる。環状溝４０が存在する場合、環状溝４０は、軸受ハウジング内部２２の１つ以上の潤滑油チャンネルを介して全浮動式軸受２０の外面３２に送られる潤滑油を受け取るように構成される。さらに、環状溝４０が存在する場合、開口部３６は、環状溝４０と内面３４との間に画定されることができ、環状溝４０と内面３４との間に潤滑油が流れることができるように構成され得る。

上述したように、全浮動式軸受２０は、軸受ハウジング１８に対してシャフト１４を中心に自由に回転可能である。ターボチャージャー１０の作動中に、シャフト１４の回転は、たとえシャフト１４よりも遅い速度ではあるが、全浮動式軸受２０の回転を引き起こす。全浮動式軸受２０の回転は、潤滑油をシャフト１４及び全浮動式軸受２０の内面３４の両方から遠ざけるようにする半径方向の遠心力を生成する。具体的には、半径方向の遠心力は、潤滑油を開口部３６を介してシャフト１４及び全浮動式軸受２０の内面３４の両方から遠ざけるようにし、したがって、内面３４及びシャフト１４の不十分な潤滑をもたらす。内面３４及びシャフト１４の潤滑が不十分であると、ターボチャージャー１０の効率が低下し、全浮動式軸受２０及びシャフト１４の摩擦摩耗が増加することによりターボチャージャー１０の寿命が減少される。しかしながら、外面３２が環状溝４０を画定する場合、全浮動式軸受２０の回転から発生される半径方向の遠心力が減少される。この半径方向の遠心力の減少は、ターボチャージャー１０の作動中にシャフト１４及び内面３４の十分な潤滑が維持されるようにすることにより、ターボチャージャー１０の効率を増加させ、全浮動式軸受２０及びシャフト１４の摩擦摩耗を減少させ、ターボチャージャー１０の寿命を増加させる。

図５に最もよく示したように、第２の開口部４２は、外面３２と内面３４との間に画定されることができ、外面３２と内面３４との間に潤滑油が流れることができるように構成され得る。第１の開口部３６と同様に、第２の開口部４２は、軸受ハウジング内部２２の１つ以上の潤滑油チャンネルを介して全浮動式軸受２０の外面３２に送られる潤滑油が外面と内面３２、３４との間でシャフト１４に流れることを可能にする。このように、第２の開口部４２が、内面３４及びシャフト１４の潤滑を可能にすることにより、ターボチャージャー１０の作動中に全浮動式軸受２０の内面３４及びシャフト１４の摩擦摩耗を減少させることができる。必須ではないが、典型的には、第２の開口部４２は、図２に示されているような円筒形状を有する。しかしながら、第２の開口部４２は、外面３２から長方形のような内面３４へ潤滑油を送るのに適した任意の形状を有し得ることを理解すべきである。

引き続き図５を参照すると、環状溝４０及び第２の開口部４２が存在する場合、第２の開口部４２は、環状溝４０と内面３４との間に画定されることができ、環状溝４０と内面３４との間に潤滑油が流れることができるように構成され得る。

第２の開口部４２が存在する場合、第１及び第２の開口部３６、４２は、中心軸ＣＡに対して、５π／９ラジアン～７π／９ラジアン（１００°～１４０°）、１１π／１８ラジアン～１３π／１８ラジアン（１１０°～１３０°）、または２３π／３６ラジアン～２５π／３６ラジアン（１１５°～１２５°）の角度で互いに円周方向に離隔され得る。いくつかの実施形態において、第１及び第２の開口部３６、４２は、中心軸ＣＡに対して、５π／９ラジアン～７π／９ラジアン（１００°～１４０°）の角度で互いに円周方向に離隔される。必須ではないが、第１及び第２の開口部３６、４２が、５π／９ラジアン～７π／９ラジアン（１００°～１４０°）の角度で互いに円周方向に離隔される場合、位相シフトΦは、１１π／３６ラジアン～２５π／３６ラジアン（５５°～１２５°）であり得る。位相シフトΦが、１１π／３６ラジアン～２５π／３６ラジアン（５５°～１２５°）の場合、３つのＲｏ_ｍａｘ値のうちの１つは、内面３４が中心軸ＣＡから離れた最大距離に近いまたは最大距離にある点で第１及び第２の開口部３６、４２が内面３４に画定されるように、第１及び第２の開口部３６、４２中のそれぞれの１つの開口部と十分に整列される。

図５に示したように、いくつかの実施形態において、第１及び第２の開口部３６、４２は、２π／３ラジアン（１２０°）の角度で互いに円周方向に離隔される。第１及び第２の開口部３６、４２が、２π／３ラジアン（１２０°）の角度で互いに円周方向に離隔される場合、位相シフトΦは、π／２ラジアン（９０°）であり得る。位相シフトΦがπ／２ラジアン（９０°）の場合、第１及び第２の開口部３６、４２は、３つのＲｏ_ｍａｘ値のうちのそれぞれの１つの値で内面３４によって画定される。

引き続き図５を参照すると、第３の開口部４４は、外面３２と内面３４との間に画定されることができ、外面３２と内面３４との間に潤滑油が流れることができるように構成され得る。第１及び第２の開口部３６、４２と同様に、第３の開口部４４は、軸受ハウジング内部２２の１つ以上の潤滑油チャンネルを介して全浮動式軸受２０の外面３２に送られる潤滑油が外面と内面３２、３４の間でシャフト１４に流れることを可能にする。このように、第３の開口部４４が、内面３４及びシャフト１４の潤滑を可能にすることにより、ターボチャージャー１０の作動中に全浮動式軸受２０の内面３４及びシャフト１４の摩擦摩耗を減少させることができる。必須ではないが、典型的には、第３の開口部４４は、図２に示したような円筒形状を有する。しかしながら、第３の開口部４４は、外面３２から長方形のような内面３４へ潤滑油を送るのに適した任意の形状を有し得ることを理解すべきである。

引き続き図５を参照すると、環状溝４０及び第３の開口部４４が存在する場合、第３の開口部４４は、環状溝４０と内面３４との間に画定されることができ、環状溝４０と内面３４との間に潤滑油が流れることができるように構成され得る。

第３の開口部４４が存在する場合、第１、第２及び第３の開口部３６、４２、４４は、中心軸ＣＡに対して、５π／９ラジアン～７π／９ラジアン（１００°～１４０°）、１１π／１８ラジアン～１３π／１８ラジアン（１１０°～１３０°）、または２３π／３６ラジアン～２５π／３６ラジアン（１１５°～１２５°）の角度で互いに円周方向に離隔され得る。いくつかの実施形態において、第１、第２、及び第３の開口部３６、４２、４４は、中心軸ＣＡに対して、５π／９ラジアン～７π／９ラジアン（１００°～１４０°）の角度で互いに円周方向に離隔される。必須ではないが、第１、第２、及び第３の開口部３６、４２、４４が５π／９ラジアン～７π／９ラジアン（１００°～１４０°）の角度で互いに円周方向に離隔される場合、位相シフトΦは、１１π／３６ラジアン～２５π／３６ラジアン（５５°～１２５°）であり得る。位相シフトΦが１１π／３６ラジアン～２５π／３６ラジアン（５５°～１２５°）の場合、３つのＲｏ_ｍａｘ値のうちの１つは、内面３４が中心軸ＣＡから離れた最大距離に近いまたは最大距離にある点で第１、第２、及び第３の開口部３６、４２、４４が内面３４に画定されるように、第１、第２、及び第３の開口部３６、４２、４４中のそれぞれの１つの開口部と十分に整列される。

図５に示したように、いくつかの実施形態において、第１、第２、及び第３の開口部３６、４２、４４は、２π／３ラジアン（１２０°）の角度で互いに円周方向に離隔される。第１、第２、及び第３の開口部３６、４２、４４が２π／３ラジアン（１２０°）の角度で互いに円周方向に離隔される場合、位相シフトΦは、π／２ラジアン（９０°）であり得る。位相シフトΦがπ／２ラジアン（９０°）の場合、第１、第２、及び第３の開口部３６、４２、４４は、３つのＲｏ_ｍａｘ値のうちのそれぞれの１つの値で内面３４によって画定される。

いくつかの実施形態において、内面３４は、第１の内面３４としてさらに定義される。図２、図３、及び図６に示したように、いくつかの実施形態において、全浮動式軸受２０は、第２の内面４６を含む。存在する場合、第２の内面４６は、中心軸ＣＡから遠く離れて第１の内面３４から半径方向にリセス（ｒｅｃｅｓｓ）される。第２の内面４６は、中心軸ＣＡに対面するように構成される。全浮動式軸受２０がターボチャージャー１０に含まれる場合、第２の内面４６はシャフト１４に対面する。

図６を参照すると、いくつかの実施形態において、全浮動式軸受２０は、第３の内面４８をさらに含む。存在する場合、第３の内面４８は、中心軸ＣＡから遠く離れて第１の内面３４から半径方向にリセスされる。第３の内面４８は、中心軸ＣＡに対面するように構成される。全浮動式軸受２０がターボチャージャー１０に含まれる場合、第３の内面４８はシャフト１４に対面する。第２及び第３の内面４６、４８が存在する場合、第３の内面４８は、第２の内面４６と同じ距離で中心軸ＣＡから遠く離れて第１の内面３４からリセスされ得る。代替的に、第３の内面４８は、第２の内面４６とは異なる距離で中心軸ＣＡから遠く離れて第１の内面３４からリセスされ得る。引き続き図６を参照すると、第２及び第３の内面４６、４８が存在する場合、第１、第２、及び第３の内面３４、４６、４８は、第１の内面３４が中心軸ＣＡに沿って第２及び第３の内面４６、４８の間に配置されるように、中心軸ＣＡに沿って互いに離隔され得る。

いくつかの実施形態において、全浮動式軸受２０は、第１の全浮動式軸受２０として定義される。図１を参照すると、いくつかの実施形態において、ターボチャージャー１０は、シャフト１４の周りと軸受ハウジング内部２２に配置される第２の全浮動式軸受５０を含む。第２の全浮動式軸受５０は、第１の全浮動式軸受２０が第２の全浮動式軸受５０とタービンホイール１２との間に配置されるように、第１の全浮動式軸受２０から離隔される。第２の全浮動式軸受５０がより詳細には示されていないが、第２の全浮動式軸受５０は中心軸を有し、中心軸に面するように構成された外面を含む。全浮動式軸受５０がターボチャージャー１０に含まれる場合、第２の全浮動式軸受５０の外面は軸受ハウジング１８に面する。第２の全浮動式軸受５０はまた、中心軸に対面するように構成され、内面が中心軸と外面との間に配置されて構成されるように、中心軸に対して外面から半径方向に離隔されている内面を含む。第２の全浮動式軸受５０がターボチャージャー１０に含まれる場合、第２の全浮動式軸受５０の内面はシャフト１４に面する。開口部は、外面と第２の全浮動式軸受５０の内面との間に画定され、外面と第２の全浮動式軸受５０の内面との間に潤滑油が流れることができるように構成される。第２の全浮動式軸受５０の内面は、シャフト１４の振動を減少させるための表面プロファイルを有する。第２の全浮動式軸受５０の表面プロファイルは、式Ｒｏ＝Ｒｂ＋ＡＳｉｎ（３θ＋Φ）によって定義される。

第２の全浮動式軸受５０は、第１の全浮動式軸受２０について上述した特徴のいずれかを含むことができることを理解すべきである。例えば、第２の全浮動式軸受５０は、第２の全浮動式軸受５０の中心軸を中心に円周方向に第２の全浮動式軸受５０の外面によって画定される環状溝を含むことができる。存在する場合、第２の全浮動式軸受５０の環状溝は、潤滑油を受け取るように構成され、第２の全浮動式軸受５０の開口部は、環状溝と第２の全浮動式軸受５０の内面との間に画定される。別の例として、第２の全浮動式軸受５０は、第２の全浮動式軸受５０の外面と内面との間にそれぞれ画定され、第２の全浮動式軸受５０の外面と内面との間に潤滑油が流れることができるように構成される第１、第２、及び第３の開口部を含むことができる。

第１及び第２の全浮動式軸受２０、５０は、同一であり得ることをさらに理解すべきである。例えば、第１及び第２の全浮動式軸受２０、５０はそれぞれ、中心軸に対して、５π／９ラジアン～７π／９ラジアン（１００°～１４０°）の角度で互いに円周方向に離隔された第１、第２、及び第３の開口部を含むことができ、第１及び第２の全浮動式軸受２０、５０の位相シフトΦは、１１π／３６ラジアン～２５π／３６ラジアン（５５°～１２５°）であり得る。さらに、第１及び第２の全浮動式軸受２０、５０の第１、第２、及び第３の開口部は、中心軸に対して２π／３ラジアン（１２０°）の角度で互いに遠く離れて円周方向に離隔されることができ、位相シフトΦは、π／２ラジアン（９０°）であり得る。代替的に、第１及び第２の全浮動式軸受２０、５０は異なることができ、したがって、互いに異なる特徴を含むことができる。

本発明は、例示的に説明されており、使用された用語は限定するよりも説明する性格を持つものと意図していることを理解すべきであろう。本発明の多くの修正及び変形が上記の教示を照らし合わせて可能であり、本発明は、具体的に説明されたものとは別の方法で実施されることもあり得る。

Claims (12)

1. ターボチャージャーのシャフトの振動を減少させるための、中心軸を有する全浮動式軸受（ｆｕｌｌ－ｆｌｏａｔｉｎｇ ｂｅａｒｉｎｇ）であって、前記全浮動式軸受は：
   前記中心軸に面さないように構成される外面と；
   前記中心軸に面するように構成され、内面が、前記中心軸と前記外面との間に配置されて構成されるように前記中心軸に対して前記外面から半径方向に離隔される内面とを含み；
   前記外面と前記内面との間に開口部（ａｐｅｒｔｕｒｅ）が画定され、前記外面と前記内面との間に潤滑油が流れることができるように構成され、
   前記内面は、前記ターボチャージャーのシャフトの振動を減少させるための表面プロファイルを有するが、前記表面プロファイルが式Ｒｏ＝Ｒｂ＋ＡＳｉｎ（３θ＋Φ）によって定義され、
   式中、Ｒｏは、所定角度（θ）に対する中心軸から前記内面までの距離であり、
   Ｒｂは、中心軸から前記内面までの平均距離であり、
   Ａは、最大値ＲｏとＲｂの差であり、
   θは、前記開口部を通って中心軸から垂直方向に延びる基準線に対して中心軸を中心に０～２πラジアンであり、
   Φは、０～２πラジアンの位相シフト（ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ）である、全浮動式軸受。
2. 前記外面が、中心軸を中心に円周方向に環状溝を画定し、前記環状溝は、潤滑油を受け取るように構成され、前記開口部は、前記環状溝と前記内面との間に画定され、前記環状溝と前記内面との間に潤滑油が流れることができるように構成される、請求項１に記載の全浮動式軸受。
3. Φが、１１π／３６ラジアン～２５π／３６ラジアンである、請求項１に記載の全浮動式軸受。
4. 前記開口部が、第１の開口部としてさらに定義され、第２の開口部が、前記外面と前記内面との間に画定され、前記外面と前記内面との間に潤滑油が流れることができるように構成される、請求項１に記載の全浮動式軸受。
5. 前記第１及び第２の開口部が、中心軸に対して、５π／９ラジアン～７π／９ラジアンの角度で互いに円周方向に離隔され、前記Φが、１１π／３６ラジアン～２５π／３６ラジアンである、請求項４に記載の全浮動式軸受。
6. 第３の開口部が、前記外面と前記内面との間に画定され、前記外面と前記内面との間に潤滑油が流れることができるように構成される、請求項４に記載の全浮動式軸受。
7. 前記第１、第２、及び第３の開口部が、中心軸に対して、５π／９ラジアン～７π／９ラジアンの角度で互いに円周方向に離隔され、前記Φが、１１π／３６ラジアン～２５π／３６ラジアンである、請求項６に記載の全浮動式軸受。
8. 内燃機関からの排気ガスを受け取り、圧縮空気を内燃機関に送るためのターボチャージャーであって、
   請求項１～７のいずれか一項に記載の前記全浮動式軸受と；
   タービンホイール；
   前記タービンホイールに結合され、それによって回転可能であり、シャフト軸に沿って延びるシャフトと；
   前記シャフトに結合され、圧縮空気を内燃機関に送るために、前記シャフトによって回転可能である、圧縮機ホイールと；
   前記タービンホイールと前記圧縮機ホイールとの間で前記シャフト軸に沿って延び、軸受ハウジング内部を画定し、前記シャフトが前記軸受ハウジング内部に少なくとも部分的に配置されるように前記シャフトの周りに配置される軸受ハウジングとを含む、ターボチャージャー。
9. 前記全浮動式軸受が、第１の全浮動式軸受としてさらに定義され、前記ターボチャージャーは、
   第２の全浮動式軸受であって、前記シャフトの周りと前記軸受ハウジング内部に配置され、前記第１の全浮動式軸受が第２の全浮動式軸受と前記タービンホイールとの間に配置されるように、前記第１の全浮動式軸受から離隔され、前記第２の全浮動式軸受は、中心軸を有し、
   前記中心軸から遠く離れて前記軸受ハウジングに対面する外面と、
   前記シャフトに対面し、内面が前記中心軸と前記外面との間に配置されるように、前記中心軸に対して前記外面から半径方向に離隔される内面とを含み、
   前記第２の全浮動式軸受は、前記外面と前記内面との間に潤滑油が流れることができるように構成される前記外面と前記内面との間に開口部を画定するが、
   前記内面が、前記シャフトの振動を減少させるための表面プロファイルを有し、前記表面プロファイルが、前記式Ｒｏ＝Ｒｂ＋ＡＳｉｎ（３θ＋Φ）によって画定される、第２の全浮動式軸受をさらに含む、請求項８に記載のターボチャージャー。
10. 前記それぞれの第１及び第２の全浮動式軸受の前記外面が、前記中心軸を中心に円周方向に環状溝を画定し、前記環状溝は、潤滑油を受け取るように構成され、前記それぞれの第１及び第２の全浮動式軸受の前記開口部は、前記環状溝と前記内面との間に画定され、前記環状溝と前記内面との間に潤滑油が流れることができるように構成される、請求項９に記載のターボチャージャー。
11. 前記それぞれの第１及び第２の全浮動式軸受の前記開口部が、第１の開口部としてさらに定義され、前記それぞれの第１及び第２の全浮動式軸受は、前記外面と前記内面との間に潤滑油が流れることができるように構成される第２の開口部及び第３の開口部を前記外面と前記内面との間にさらに画定する、請求項９に記載のターボチャージャー。
12. 前記それぞれの第１及び第２の全浮動式軸受の前記第１、第２、及び第３の開口部が、中心軸に対して、５π／９ラジアン～７π／９ラジアンの角度で互いに円周方向に離隔され、前記第１及び第２の全浮動式軸受のΦが、１１π／３６ラジアン～２５π／３６ラジアンである、請求項１１に記載のターボチャージャー。

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