JP2008223673A - Turbocharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ターボチャージャに関するものである。 The present invention relates to a turbocharger.
一般に、ターボチャージャは、タービンとコンプレッサを同一回転軸上に連結し、タービンによってコンプレッサを駆動するようにしたものであって、内燃機関の性能向上のために広く用いられている。 In general, a turbocharger is configured such that a turbine and a compressor are connected on the same rotation shaft, and the compressor is driven by the turbine, and is widely used for improving the performance of an internal combustion engine.
従来におけるターボチャージャの一例を示すものとしては、例えば、特許文献1があり、該特許文献1に開示されたものは、図3及び図4に示される如く、タービンハウジング1とコンプレッサハウジング2との間に軸受ハウジング3が設けられ、前記タービンハウジング1内に配設されるタービンロータ4のロータ軸5が前記軸受ハウジング3内を貫通してコンプレッサハウジング2側へ延びるようベアリング6及びスラストベアリング7により回転自在に支持され、前記ロータ軸5の反タービンロータ4側の端部にコンプレッサインペラ8が前記コンプレッサハウジング2内に配設されるよう嵌着されている。
As an example of a conventional turbocharger, there is, for example, Patent Document 1, and the one disclosed in Patent Document 1 includes a turbine housing 1 and a
前記軸受ハウジング3内部には、該軸受ハウジング3内部におけるタービンハウジング1側上部に位置し且つ前記ロータ軸5の上部外周側に同芯状に配設される上部冷却用空間9と、前記軸受ハウジング3内部におけるタービンハウジング1側のロータ軸貫通孔10近傍に位置し且つ前記上部冷却用空間9に連通するタービン側シール空間11と、前記軸受ハウジング3内下部に位置し且つ前記上部冷却用空間9及びタービン側シール空間11に連通する下部排油空間12とが形成されると共に、上方から下方へ向けロータ軸5の軸線と直交する方向へ延びるよう穿設され且つ冷却用潤滑油Cが供給される給油口13と、該給油口13に対して交差するよう穿設された給油穴14と、該給油穴14と連通するよう穿設され且つ前記上部冷却用空間9内へ向けて冷却用潤滑油Cを噴射するジェット孔15とが形成されている。
Inside the bearing
又、前記軸受ハウジング3には、コンプレッサインペラ8の背面に位置して該コンプレッサインペラ8の外径と略等しく形成されるコンプレッサインペラ側シールプレート20´が締結部材としてのボルト21によって取り付けられ、該コンプレッサインペラ側シールプレート20´には、前記ロータ軸5と同芯となるドーナツ状のコンプレッサインペラ側冷却空間22´がその下部において前記下部排油空間12と連通するよう形成されると共に、前記給油口13から分岐する給油孔23と連通するよう穿設され且つ前記コンプレッサインペラ側冷却空間22´上部へ向けて冷却用潤滑油Cを噴射するジェット孔24が形成されている。尚、前記コンプレッサインペラ側シールプレート20´を貫通するロータ軸5には、シールリング25が外周部に装填された油切り26が嵌着されている。
Further, a compressor impeller
一方、前記コンプレッサハウジング2内におけるコンプレッサインペラ8の外周部には、円環部材31´に圧縮空気を整流するための複数の翼部材32´を配設してなるディフューザ部材33´を皿ネジ34´によって取り付け、該ディフューザ部材33´と軸受ハウジング3との間で圧縮空気のディフューザ部27を形成するようにしてある。
On the other hand, on the outer periphery of the
そして、前記ターボチャージャの運転時には、図示していない内燃機関の排ガスがタービンハウジング1に導入され、該排ガスの圧力によってタービンロータ4が回転し、該タービンロータ4の回転がロータ軸5を介してコンプレッサインペラ8へ伝達されることにより、該コンプレッサインペラ8が回転駆動されて、前記内燃機関に供給される空気が圧縮(過給)されるようになっている。
During operation of the turbocharger, exhaust gas of an internal combustion engine (not shown) is introduced into the turbine housing 1, and the turbine rotor 4 is rotated by the pressure of the exhaust gas, and the rotation of the turbine rotor 4 is transmitted via the
この際、前記軸受ハウジング3の給油口13には冷却用潤滑油Cが供給され、該冷却用潤滑油Cは、給油穴14を経てジェット孔15から上部冷却用空間9内へ向けて噴射され、該上部冷却用空間9内におけるタービンハウジング1側の壁面に衝突して該壁面を冷却し、タービン側シール空間11から下部排油空間12を経て外部へ排出される。
At this time, the lubricating oil C is supplied to the
同時に、前記冷却用潤滑油Cは、前記軸受ハウジング3の給油口13から給油孔23へ分岐し、該給油孔23と連通するジェット孔24からコンプレッサインペラ側冷却空間22´上部へ向けて噴射され、該コンプレッサインペラ側冷却空間22´内におけるコンプレッサインペラ8側の壁面に衝突して該壁面を冷却し、下部排油空間12を経て外部へ排出され、これにより、コンプレッサインペラ8とコンプレッサインペラ側シールプレート20´との隙間にある高温空気が冷却され、コンプレッサインペラ8の温度上昇が間接的に抑制されるようになっている。
At the same time, the cooling lubricating oil C branches from the
尚、前記冷却用潤滑油Cは、ベアリング6及びスラストベアリング7にも供給され、該ベアリング6及びスラストベアリング7を潤滑しつつ冷却するようになっている。
The cooling lubricating oil C is also supplied to the
又、前記スラストベアリング7へ供給される冷却用潤滑油Cのコンプレッサインペラ8側への漏れは、前記シールリング25が外周部に装填された油切り26によって防止されるようになっている。
しかしながら、特許文献1に開示されたようなターボチャージャの場合、コンプレッサインペラ側冷却空間22´が狭く、コンプレッサインペラ8の背面全体を充分に冷却することができないという欠点を有していた。
However, in the case of a turbocharger as disclosed in Patent Document 1, the compressor impeller
このため、本発明者等は、コンプレッサインペラ側シールプレート20´をコンプレッサインペラの外径よりも大きく形成し、前記コンプレッサインペラ側冷却空間22´を拡張することにより、コンプレッサインペラ8の背面全体を充分に冷却できるターボチャージャを提案している。
For this reason, the present inventors have formed the compressor impeller
しかしながら、前述の如く、コンプレッサインペラ側シールプレート20´をコンプレッサインペラの外径よりも大きく形成した場合、コンプレッサインペラ側シールプレート20´の軸受ハウジング3に対する取付用のボルト21を圧縮空気のディフューザ部27に配置せざるを得ず、圧縮空気の流れが乱されると共に、圧力損失も上昇し、過給性能上好ましくない事態が生ずる虞があった。
However, as described above, when the compressor impeller
一方、車両用の小型のターボチャージャにおいては、ベアリング6やスラストベアリング7を交換することはほとんどないが、舶用の大型のターボチャージャの場合、年に一回程度定期的にメンテナンスを行ってベアリング6やスラストベアリング7を交換する必要があるため、軸受ハウジング3からコンプレッサインペラ側シールプレート20´を分解する際の作業性を考慮することも非常に重要となっている。
On the other hand, in a small turbocharger for vehicles, the
本発明は、斯かる実情に鑑み、コンプレッサインペラの冷却能力を高めつつ、ディフューザ部を流れる圧縮空気の乱れ並びに圧力損失を抑制し得、過給性能の向上を図ることができ、更にメンテナンス時における軸受ハウジングからのコンプレッサインペラ側シールプレートの分解作業性向上をも図り得るターボチャージャを提供しようとするものである。 In view of such circumstances, the present invention can suppress the turbulence of compressed air flowing through the diffuser section and pressure loss while improving the cooling capacity of the compressor impeller, and can improve the supercharging performance. An object of the present invention is to provide a turbocharger capable of improving the disassembly workability of the compressor impeller side seal plate from the bearing housing.
本発明は、ロータ軸が回転自在に支持される軸受ハウジングに、コンプレッサインペラの背面に位置して該コンプレッサインペラの外径よりも大きく形成されるコンプレッサインペラ側シールプレートを締結部材により取り付け、該コンプレッサインペラ側シールプレートを冷却可能とし、
前記コンプレッサインペラ側シールプレートの外周部に、円環部材に圧縮空気を整流するためのディフューザ部材を、前記締結部材の突出部を覆い隠すよう取り付け、該ディフューザ部材とコンプレッサハウジングとの間で圧縮空気のディフューザ部を形成したことを特徴とするターボチャージャにかかるものである。
According to the present invention, a compressor impeller side seal plate, which is positioned behind the compressor impeller and formed larger than the outer diameter of the compressor impeller, is attached to a bearing housing in which the rotor shaft is rotatably supported by a fastening member. The impeller side seal plate can be cooled,
A diffuser member for rectifying compressed air is attached to the annular member on the outer peripheral portion of the compressor impeller side seal plate so as to cover the protruding portion of the fastening member, and the compressed air is interposed between the diffuser member and the compressor housing. The present invention relates to a turbocharger characterized in that a diffuser portion is formed.
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。 According to the above means, the following operation can be obtained.
前述の如く構成すると、コンプレッサインペラ側シールプレートをコンプレッサインペラの外径よりも大きく形成したことにより、コンプレッサインペラの背面全体を充分に冷却することが可能となる。 If comprised as mentioned above, it becomes possible to fully cool the whole back surface of a compressor impeller by forming the compressor impeller side seal plate larger than the outer diameter of a compressor impeller.
しかも、コンプレッサインペラ側シールプレートをコンプレッサインペラの外径よりも大きく形成したことに伴い、コンプレッサインペラ側シールプレートの軸受ハウジングに対する取付用の締結部材を圧縮空気のディフューザ部に配置せざるを得なくなるが、前記締結部材の突出部は、ディフューザ部材の円環部材によって覆い隠されるため、ディフューザ部を流れる圧縮空気が乱されることはなくなると共に、圧力損失も上昇せず、過給性能が低下する心配もない。 In addition, since the compressor impeller side seal plate is formed larger than the outer diameter of the compressor impeller, a fastening member for attaching the compressor impeller side seal plate to the bearing housing must be disposed in the diffuser portion of the compressed air. The projecting portion of the fastening member is covered by the annular member of the diffuser member, so that the compressed air flowing through the diffuser portion is not disturbed, the pressure loss does not increase, and the supercharging performance is deteriorated. Nor.
前記ターボチャージャにおいては、前記コンプレッサインペラ側シールプレートの外周部に、前記ディフューザ部材の円環部材が嵌入される環状の凹溝を形成すると共に、該凹溝内における円周方向所要箇所に前記締結部材の突出部が収まる穴部を形成し、前記凹溝に嵌入される円環部材の内周縁部に、コンプレッサインペラ側へ張り出し且つコンプレッサインペラ側シールプレートの表面との間に隙間が形成される分解時用突片を突設することができ、このようにすると、メンテナンスを行う際には、軸受ハウジングからコンプレッサハウジングを取り外し、ロータ軸からコンプレッサインペラを取り外した後、分解時用突片とコンプレッサインペラ側シールプレートの表面との間に形成される隙間にマイナスのドライバー或いは専用の工具の先端を挿入して抉ることにより、ディフューザ部材の円環部材を凹溝から離脱させ、露出した締結部材を緩めてコンプレッサインペラ側シールプレートを軸受ハウジングから取り外し、ベアリングやスラストベアリングを交換すれば良く、軸受ハウジングからコンプレッサインペラ側シールプレートを分解する際の作業性を高めることが可能となる。尚、前記隙間は、工具の先端を挿入するために形成されているが、なるべく小さい方が過給性能に影響しないので、0.5〜5[mm]程度が望ましい。 In the turbocharger, an annular concave groove into which the annular member of the diffuser member is fitted is formed on the outer peripheral portion of the compressor impeller side seal plate, and the fastening is performed at a required position in the circumferential direction in the concave groove. A hole for accommodating the protrusion of the member is formed, and a gap is formed between the inner peripheral edge of the annular member fitted into the groove and extending to the compressor impeller side and the surface of the compressor impeller side seal plate. The disassembling projecting piece can be projected. In this case, when performing maintenance, the compressor housing is removed from the bearing housing, the compressor impeller is removed from the rotor shaft, and then the disassembling projecting piece and the compressor are removed. In the gap formed between the surface of the impeller side seal plate, a minus driver or a dedicated work By inserting the tip of the screw, the annular member of the diffuser member is removed from the groove, the exposed fastening member is loosened, the compressor impeller side seal plate is removed from the bearing housing, and the bearing or thrust bearing can be replaced. It becomes possible to improve workability when disassembling the compressor impeller side seal plate from the bearing housing. The gap is formed to insert the tip of the tool. However, a smaller one does not affect the supercharging performance, and is preferably about 0.5 to 5 [mm].
又、前記ターボチャージャにおいては、前記分解時用突片を前記円環部材の内周縁部全周に亘って突設することが、コンプレッサインペラの外周端に対する間隙を全周に亘って最小限とし、過給性能をより向上させる上で好ましい。 Further, in the turbocharger, projecting the disassembling projecting piece over the entire inner peripheral edge of the annular member minimizes the gap with respect to the outer peripheral end of the compressor impeller. This is preferable in improving the supercharging performance.
本発明のターボチャージャによれば、コンプレッサインペラの冷却能力を高めつつ、ディフューザ部を流れる圧縮空気の乱れ並びに圧力損失を抑制し得、過給性能の向上を図ることができ、更にメンテナンス時における軸受ハウジングからのコンプレッサインペラ側シールプレートの分解作業性向上をも図り得るという優れた効果を奏し得る。 According to the turbocharger of the present invention, while improving the cooling capacity of the compressor impeller, it is possible to suppress the turbulence and pressure loss of the compressed air flowing through the diffuser portion, and to improve the supercharging performance. Further, the bearing at the time of maintenance It is possible to achieve an excellent effect that the disassembly workability of the compressor impeller side seal plate from the housing can be improved.
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1及び図2は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図3及び図4と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図3及び図4に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図1及び図2に示す如く、ロータ軸5が回転自在に支持される軸受ハウジング3に、コンプレッサインペラ8の背面に位置して該コンプレッサインペラ8の外径よりも大きく形成されるコンプレッサインペラ側シールプレート20を締結部材としてのボルト21により取り付け、該コンプレッサインペラ側シールプレート20を冷却可能とし、前記コンプレッサインペラ側シールプレート20の外周部に、円環部材31に圧縮空気を整流するための複数の翼部材32を配設してなるディフューザ部材33を、前記締結部材の突出部としてのボルト21の頭部を覆い隠すよう皿ネジ34によって取り付け、該ディフューザ部材33とコンプレッサハウジング2との間で圧縮空気のディフューザ部27を形成した点にある。
1 and 2 show an example of an embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIGS. 3 and 4 denote the same components, and the basic configuration is shown in FIGS. 4 is the same as the conventional one shown in FIG. 4, but the feature of this example is that, as shown in FIGS. 1 and 2, a
本図示例の場合、前記コンプレッサインペラ側シールプレート20の外周部に、前記ディフューザ部材33の円環部材31が嵌入される環状の凹溝36を形成すると共に、該凹溝36内における円周方向所要箇所に前記締結部材の突出部としてのボルト21の頭部が収まる穴部37を形成し、前記凹溝36に嵌入される円環部材31の内周縁部に、コンプレッサインペラ8側へ張り出し且つコンプレッサインペラ側シールプレート20の表面との間に隙間Sが形成される分解時用突片38を突設してある。
In the case of this illustrated example, an
ここで、前記分解時用突片38は、前記円環部材31の内周縁部全周に亘って突設することにより、コンプレッサインペラ8の外周端に対する間隙tを全周に亘って最小限とすることが、過給性能を向上させる上で好ましいのであるが、前記円環部材31の内周縁部における円周方向一箇所或いは複数箇所に分解時用突片38を突設しても良いことは勿論である。
Here, the disassembling
一方、前記軸受ハウジング3は、軸受ハウジング本体3aと、該軸受ハウジング本体3a内中心部に組み込まれ且つ前記ロータ軸5をベアリング6を介して回転自在に支持するブッシュ3bとに分割形成し、該ブッシュ3bは、前記軸受ハウジング本体3aに対しそのコンプレッサインペラ8側の開口部から組み込んでボルト19により締結し、前記軸受ハウジング本体3aのコンプレッサインペラ8側の開口部を前記コンプレッサインペラ側シールプレート20で蓋をするように覆う構造としてある。尚、前記軸受ハウジング本体3a内部には、該軸受ハウジング本体3a内部におけるタービンハウジング1側上部に位置し且つ前記ブッシュ3bの上部外周を囲む上部冷却用空間9と、前記軸受ハウジング本体3a内部におけるタービンハウジング1側のロータ軸貫通孔10近傍に位置し且つ前記ブッシュ3bによって前記上部冷却用空間9から画成されるタービン側シール空間11と、前記軸受ハウジング本体3a内部におけるブッシュ3bの下方に位置し且つ前記上部冷却用空間9及びタービン側シール空間11に連通する下部排油空間12とを形成してある。
On the other hand, the bearing
又、前記軸受ハウジング3には、コンプレッサインペラ側シールプレート20上部に対して冷却用潤滑油Cを吹き付ける供給手段28を設けてあり、該冷却用潤滑油Cの供給手段28は、前記軸受ハウジング本体3a上部に上方から下方へ向けロータ軸5の軸線と直交する方向へ延びるよう形成された給油口13と、該給油口13に連通し且つロータ軸5の軸線と平行な方向へ延びるよう前記ブッシュ3bに形成された給油穴14と、該給油穴14と連通し且つコンプレッサインペラ側シールプレート20上部へ向けて冷却用潤滑油Cを噴射するジェット孔24とから構成してある。尚、前記ブッシュ3bには、前記給油穴14と連通し且つ前記上部冷却用空間9内へ向けて冷却用潤滑油Cを噴射するジェット孔15と、前記給油穴14に対して交差するよう穿設され且つベアリング6に冷却用潤滑油Cを供給可能な給油孔17も形成し、該給油孔17の前記上部冷却用空間9とオーバーラップする箇所にはプラグ18をねじ込むことにより、該給油孔17から前記上部冷却用空間9へ冷却用潤滑油Cが流出しないようにしてある。又、前記スラストベアリング7に対しても前記給油穴14の端部から冷却用潤滑油Cを供給するようにしてある。
The bearing
更に又、前記コンプレッサインペラ側シールプレート20には、前記供給手段28によって吹き付けられた冷却用潤滑油Cがコンプレッサインペラ側シールプレート20のロータ軸5貫通部に直接かかることを防ぐよう仕切手段29を形成してあり、該コンプレッサインペラ側シールプレート20の仕切手段29は、前記ロータ軸5と同芯状の筒状体で形成され、且つ前記ロータ軸5貫通部外周を取り囲むコンプレッサインペラ側シール空間35と該コンプレッサインペラ側シール空間35の外周に配設されるコンプレッサインペラ側冷却空間22とを画成する仕切部材29aによって構成し、該仕切部材29aの端部をスラストベアリング7の外周部に密着させることにより、該スラストベアリング7をブッシュ3bに押し付けるように支持している。尚、前記コンプレッサインペラ側シール空間35の下部は、仕切部材29aの下部に形成した切欠部29bを介してコンプレッサインペラ側冷却空間22と連通するようにしてある。
Further, the compressor impeller
次に、上記図示例の作用を説明する。 Next, the operation of the illustrated example will be described.
前述の如く構成すると、コンプレッサインペラ側シールプレート20をコンプレッサインペラ8の外径よりも大きく形成したことにより、コンプレッサインペラ8の背面全体を充分に冷却することが可能となる。
When configured as described above, the compressor impeller
しかも、コンプレッサインペラ側シールプレート20をコンプレッサインペラ8の外径よりも大きく形成したことに伴い、コンプレッサインペラ側シールプレート20の軸受ハウジング3に対する取付用の締結部材としてのボルト21を圧縮空気のディフューザ部27に配置せざるを得なくなるが、前記締結部材の突出部としてのボルト21の頭部は、穴部37に収まる形でディフューザ部材33の円環部材31によって覆い隠されるため、ディフューザ部27を流れる圧縮空気が乱されることはなくなると共に、圧力損失も上昇せず、過給性能が低下する心配もない。
Moreover, since the compressor impeller
一方、前記凹溝36に嵌入される円環部材31の内周縁部には、コンプレッサインペラ8側へ張り出し且つコンプレッサインペラ側シールプレート20の表面との間に隙間Sが形成される分解時用突片38を突設してあるため、メンテナンスを行う際には、軸受ハウジング3からコンプレッサハウジング2を取り外し、ロータ軸5からコンプレッサインペラ8を取り外した後、分解時用突片38とコンプレッサインペラ側シールプレート20の表面との間に形成される隙間Sにマイナスのドライバー或いは専用の工具の先端を挿入して抉ることにより、ディフューザ部材33の円環部材31を凹溝36から離脱させ、露出した締結部材としてのボルト21を緩めてコンプレッサインペラ側シールプレート20を軸受ハウジング3から取り外し、ベアリング6やスラストベアリング7を交換すれば良く、軸受ハウジング3からコンプレッサインペラ側シールプレート20を分解する際の作業性を高めることが可能となる。尚、前記隙間Sは、工具の先端を挿入するために形成されているが、なるべく小さい方が過給性能に影響しないので、0.5〜5[mm]程度が望ましい。
On the other hand, at the inner peripheral edge of the
こうして、コンプレッサインペラ8の冷却能力を高めつつ、ディフューザ部27を流れる圧縮空気の乱れ並びに圧力損失を抑制し得、過給性能の向上を図ることができ、更にメンテナンス時における軸受ハウジング3からのコンプレッサインペラ側シールプレート20の分解作業性向上をも図り得る。
Thus, while improving the cooling capacity of the
尚、本発明のターボチャージャは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 It should be noted that the turbocharger of the present invention is not limited to the illustrated example described above, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the scope of the present invention.
1 タービンハウジング
2 コンプレッサハウジング
3 軸受ハウジング
3a 軸受ハウジング本体
3b ブッシュ
4 タービンロータ
5 ロータ軸
6 ベアリング
8 コンプレッサインペラ
13 給油口
14 給油穴
17 給油孔
20 コンプレッサインペラ側シールプレート
21 ボルト(締結部材)
22 コンプレッサインペラ側冷却空間
24 ジェット孔
27 ディフューザ部
31 円環部材
32 翼部材
33 ディフューザ部材
36 凹溝
37 穴部
38 分解時用突片
C 冷却用潤滑油
S 隙間
t 間隙
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
22 Compressor impeller
Claims (3)
前記コンプレッサインペラ側シールプレートの外周部に、円環部材に圧縮空気を整流するためのディフューザ部材を、前記締結部材の突出部を覆い隠すよう取り付け、該ディフューザ部材とコンプレッサハウジングとの間で圧縮空気のディフューザ部を形成したことを特徴とするターボチャージャ。 A compressor impeller side seal plate, which is positioned behind the compressor impeller and formed larger than the outer diameter of the compressor impeller, is attached to a bearing housing in which the rotor shaft is rotatably supported by a fastening member, and the compressor impeller side seal plate Can be cooled,
A diffuser member for rectifying compressed air is attached to the annular member on the outer peripheral portion of the compressor impeller side seal plate so as to cover the protruding portion of the fastening member, and the compressed air is interposed between the diffuser member and the compressor housing. A turbocharger characterized by forming a diffuser part.
The turbocharger according to claim 2, wherein the disassembling protrusion piece is provided so as to protrude over the entire inner peripheral edge of the annular member.
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