JP2014034969A

JP2014034969A - 過給機

Info

Publication number: JP2014034969A
Application number: JP2012178539A
Authority: JP
Inventors: Satoru Shimoda; 哲下田
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2014-02-24
Anticipated expiration: 2032-08-10
Also published as: JP6074944B2

Abstract

【課題】ベアリングハウジングと遮熱板との隙間に潤滑油が溜まり、ベアリングハウジングの外部に漏出してしまう事態を回避する。
【解決手段】過給機は、ベアリングハウジング２と、タービン軸７と、ベアリングハウジング内に設けられ、タービン軸を回転自在に軸支する軸受部と、軸受部に潤滑油を供給する潤滑油供給部と、ベアリングハウジングとタービンインペラ８との間に、タービンインペラと離隔して配され、タービンインペラ側からベアリングハウジング側への輻射熱を遮断する遮熱板２１と、を備え、ベアリングハウジングのタービンインペラ側の端面２ｅには、遮熱板よりもタービンインペラ側に突出し、タービン軸が挿通する挿通孔２ｄから、タービンインペラ側に伝う潤滑油を、遮熱板とタービンインペラとの間に導く突出部２６が設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、タービンハウジング側からベアリングハウジング側への伝熱を抑える遮熱板を備える過給機に関する。

従来、一端にタービンインペラが設けられ他端にコンプレッサインペラが設けられたタービン軸が、ベアリングハウジングに回転自在に保持された過給機が知られている。こうした過給機をエンジンに接続し、エンジンから排出される排気ガスによってタービンインペラを回転させるとともに、このタービンインペラの回転によって、タービン軸を介してコンプレッサインペラを回転させる。こうして、過給機は、コンプレッサインペラの回転に伴い空気を圧縮してエンジンに過給する。

ところで、ベアリングハウジング内に供給された潤滑油の一部は、タービン軸を伝ってタービンインペラ側に向う。このタービン軸を伝う潤滑油は、ほとんどがシールリングに遮られて排油孔に向うものの、エンジンの排気脈動によって排気ガスが負圧となったときなど、一部がシールリングよりタービンインペラ側に吸い出されてしまう。

すると、このような潤滑油は、ベアリングハウジングのタービンインペラ側の端部まで到達し、やがて、タービンインペラとベアリングハウジングとの間に配された遮熱板と、ベアリングハウジングとの間に溜まり、タービンハウジングとベアリングハウジングの当接面の隙間を通って外部ににじみ出てしまう。そこで、特許文献１に記載の過給機のように、ベアリングハウジングのタービンインペラ側の端部に、タービンインペラ側に突出する突出部を設ける構成が考えられる。

特開平０５−０６５８２９号公報

上述した特許文献１では、遮熱板の径方向の中心側に設けられた中心孔に、ベアリングハウジングの突出部の先端が位置している。シールリングからタービンインペラ側に吸い出された潤滑油は、突出部まで到達した後、例えば、遮熱板の中心孔に滴り落ち、一部は遮熱板とベアリングハウジングとの間に溜まって、タービンハウジングとベアリングハウジングの当接面の隙間から外部ににじみ出てしまう。

本発明の目的は、ベアリングハウジングの外部に潤滑油が漏出してしまう事態を回避することが可能となる過給機を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の過給機は、一端側にタービンハウジングが固定され、他端側にコンプレッサハウジングが固定されたベアリングハウジングと、前記タービンハウジング内に収容されるタービンインペラが一端に設けられ、前記コンプレッサハウジング内に収容されるコンプレッサインペラが他端に設けられたタービン軸と、前記ベアリングハウジング内に設けられ、前記タービン軸を回転自在に軸支する軸受部と、前記軸受部に潤滑油を供給する潤滑油供給部と、前記ベアリングハウジングと前記タービンインペラとの間に、前記タービンインペラと離隔して配され、前記タービンインペラ側から前記ベアリングハウジング側への輻射熱を遮断する遮熱板と、を備え、前記ベアリングハウジングの前記タービンインペラ側の端面には、前記遮熱板よりも前記タービンインペラ側に突出し、前記タービン軸が挿通する挿通孔から、前記タービンインペラ側に伝う潤滑油を、前記遮熱板と前記タービンインペラとの間に導く突出部が設けられていることを特徴とする。

前記突出部は、前記タービン軸の径方向外方に向って隆起していてもよい。

前記遮熱板は、前記突出部に近い部位ほど、前記ベアリングハウジングの近くに位置するテーパを有してもよい。

本発明によれば、ベアリングハウジングの外部に潤滑油が漏出してしまう事態を回避することが可能となる。

過給機の概略断面図である。図１のタービンハウジングとベアリングハウジングの当接部分近傍の部分拡大図である。タービンインペラ側の潤滑油漏れについて説明するための説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、過給機Ｃの概略断面図である。以下では、図１に示す矢印Ｆ方向を過給機Ｃの前側とし、矢印Ｒ方向を過給機Ｃの後側として説明する。図１に示すように、過給機Ｃは、過給機本体１を備えて構成される。この過給機本体１は、ベアリングハウジング２と、ベアリングハウジング２の前側に締結機構３によって連結されるタービンハウジング４と、ベアリングハウジング２の後側に締結ボルト５によって連結されるコンプレッサハウジング６と、が一体化されて形成されている。

ベアリングハウジング２のタービンハウジング４近傍の外周面には、ベアリングハウジング２の径方向に突出する突起２ａが設けられている。また、タービンハウジング４のベアリングハウジング２近傍の外周面には、タービンハウジング４の径方向に突出する突起４ａが設けられている。ベアリングハウジング２とタービンハウジング４は、突起２ａ、４ａを締結機構３によってバンド締結して固定される。締結機構３は、突起２ａ、４ａを挟持するＧカップリングで構成される。

ベアリングハウジング２には、過給機Ｃの前後方向に貫通する軸受孔２ｂが形成されており、この軸受孔２ｂに設けられた軸受部２０によって、タービン軸７が回転自在に軸支されている。タービン軸７の前端部（一端）にはタービンインペラ８が一体的に固定されており、このタービンインペラ８がタービンハウジング４内に回転自在に収容されている。また、タービン軸７の後端部（他端）にはコンプレッサインペラ９が一体的に固定されており、このコンプレッサインペラ９がコンプレッサハウジング６内に回転自在に収容されている。

コンプレッサハウジング６には、過給機Ｃの後側に開口するとともに不図示のエアクリーナに接続される吸気口１０が形成されている。また、締結ボルト５によってベアリングハウジング２とコンプレッサハウジング６とが連結された状態では、これら両ハウジング２、６の対向面によって、空気を圧縮して昇圧するディフューザ流路１１が形成される。このディフューザ流路１１は、タービン軸７（コンプレッサインペラ９）の径方向内側から外側に向けて環状に形成されており、上記の径方向内側において、コンプレッサインペラ９を介して吸気口１０に連通している。

また、コンプレッサハウジング６には、ディフューザ流路１１よりもタービン軸７（コンプレッサインペラ９）の径方向外側に位置する環状のコンプレッサスクロール流路１２が設けられている。コンプレッサスクロール流路１２は、不図示のエンジンの吸気口と連通するとともに、ディフューザ流路１１にも連通している。したがって、コンプレッサインペラ９が回転すると、吸気口１０からコンプレッサハウジング６内に流体が吸気されるとともに、当該吸気された流体は、ディフューザ流路１１およびコンプレッサスクロール流路１２で昇圧されてエンジンの吸気口に導かれることとなる。

タービンハウジング４には、過給機Ｃの前側に開口するとともに不図示の排気ガス浄化装置に接続される吐出口１３が形成されている。また、タービンハウジング４には、流路１４と、この流路１４よりもタービン軸７（タービンインペラ８）の径方向外側に位置する環状のタービンスクロール流路１５とが設けられている。タービンスクロール流路１５は、不図示のエンジンの排気マニホールドから排出される排気ガスが導かれる不図示のガス流入口と連通するとともに、上記の流路１４にも連通している。したがって、ガス流入口からタービンスクロール流路１５に導かれた排気ガスは、流路１４およびタービンインペラ８を介して吐出口１３に導かれるとともに、その流通過程においてタービンインペラ８を回転させることとなる。そして、上記のタービンインペラ８の回転力は、タービン軸７を介してコンプレッサインペラ９に伝達されることとなり、コンプレッサインペラ９の回転力によって、上記のとおりに、流体が昇圧されてエンジンの吸気口に導かれることとなる。

図２は、図１のタービンハウジング４とベアリングハウジング２の当接部分近傍の部分拡大図である。

図２に示すように、ベアリングハウジング２とタービンハウジング４との間には、遮熱板２１が挟持されている。遮熱板２１は、ベアリングハウジング２とタービンインペラ８との間に、タービンインペラ８と離隔して配される。

遮熱板２１は、タービンインペラ８側からベアリングハウジング２側への輻射熱を遮断し、排気ガスの熱がベアリングハウジング２側へ伝熱するのを抑制することで、ベアリングハウジング２の軸受孔２ｂに設けられた軸受部２０の温度上昇を抑え、軸受性能を維持する。

軸受部２０は、図２に示すように、フルフローティングメタルで構成され、タービンインペラ８側とコンプレッサインペラ９側に１つずつ配される。軸受部２０には、ベアリングハウジング２に設けられた油路である潤滑油供給部２ｃを通じて潤滑油が供給される。

タービンインペラ８側の軸受部２０は、コンプレッサインペラ９側の軸受部２０との間に配された軸受スペーサ２２によって、コンプレッサインペラ９側への移動が規制され、軸受孔２ｂに嵌入された留め具２３によってタービンインペラ８側への移動が規制されている。

タービンインペラ８側の軸受部２０に供給された潤滑油は、タービン軸７の径方向に突出した隆起部７ａから遠心力によって径方向外方に飛散し、ベアリングハウジング２の壁面に付着し、重力によって鉛直下方（図２中、下方向）に流下して、排油孔２４から排出される。しかし、潤滑油の一部は、タービン軸７を伝って、タービンインペラ８側に向かってしまう。

図３は、タービンインペラ８側の潤滑油漏れについて説明するための説明図である。図３（ａ）は、図２の破線の四角部分の部分拡大図であり、図３（ｂ）は、比較例における図２に対応する位置の部分拡大図である。

図３（ａ）に示すように、タービン軸７は、ベアリングハウジング２に設けられた挿通孔２ｄに挿通され、当該挿通孔２ｄと非接触状態を維持している。挿通孔２ｄには、タービン軸７の径方向に窪んだ溝７ｂの径方向外方に、溝７ｂよりも軸方向の幅が小さいシールリング２５が設けられている。かかるシールリング２５によって、タービンインペラ８側への潤滑油の漏出を防止している。

しかし、エンジンの排気脈動によってタービンハウジング４内の圧力が一時的に負圧となる場合など、シールリング２５よりもタービンインペラ８側に潤滑油が流出する。

このとき、上記の特許文献１にも示されるように、比較例においては、図３（ｂ）に示すように、ベアリングハウジングＢのタービンハウジングＴ側の端面Ｂ１には、環状の突出部Ｂ２が設けられている。

しかし、突出部Ｂ２の先端は、遮熱板Ｈの中心孔Ｈ１の縁と面一であり、遮熱板Ｈが加熱されると、中心孔Ｈ１側がタービンハウジングＴ側に反ることなどから、潤滑油の一部は、遮熱板ＨのベアリングハウジングＢ側の面Ｈ２を伝って鉛直下方（図３中、下方向）に流れ落ちる。また、潤滑油の一部は、ベアリングハウジングＢのタービンハウジングＴ側の端面Ｂ１を伝って鉛直下方に流れ落ちる。そして、両経路から流れ落ちた潤滑油は、タービンハウジングＴとベアリングハウジングＢの当接面の隙間から外部ににじみ出る。

このような場合、潤滑油は、図２に示す突起２ａ、４ａと締結機構３の隙間に溜まってしまう。かかる潤滑油の流量は、排油孔２４から排出される流量に比べれば非常に少ないものの、外気に触れにくいためほとんど気化せず、潤滑油が隙間の許容量を超えて溜まると当該隙間から外部に漏出してしまう。

そこで、本実施形態では、図３（ａ）に示すように、ベアリングハウジング２のタービンインペラ８側の端面２ｅにおいて、遮熱板２１よりもタービンインペラ８側に突出する突出部２６を設けている。

本実施形態において、突出部２６は、挿通孔２ｄのタービンインペラ８側の縁を形成する環状の隆起部であり、挿通孔２ｄは、突出部２６の中央をタービン軸７の軸方向に貫通することとなる。

シールリング２５よりもタービンインペラ８側に流出した潤滑油は、挿通孔２ｄ内を通り、突出部２６を伝って、遮熱板２１よりもタービンインペラ８側まで流れる。そして、潤滑油は、遮熱板２１のタービンインペラ８側の面２１ｂを伝って鉛直下方に流れ落ちる。

このように、突出部２６は、挿通孔２ｄから、タービンインペラ８側に伝う潤滑油を、遮熱板２１とタービンインペラ８との間に導く。

遮熱板２１のタービンインペラ８側の面２１ｂは、タービンインペラ８からの輻射熱や排気ガスによって加熱され、遮熱板２１のベアリングハウジング２側の面２１ｃよりも高温となっているため、面２１ｂを伝う潤滑油は燃焼され、排気ガスとして排出される。

そのため、過給機Ｃは、ベアリングハウジング２と遮熱板２１との隙間に潤滑油が溜まることがなく、締結機構３側ににじみ出た潤滑油が外部に漏れ出すことがない。

また、突出部２６の先端側は、タービン軸７の径方向外方に向って隆起している。換言すれば、突出部２６は、タービン軸７の軸方向に対して、タービンインペラ８側の外径が大きくなるように傾斜（所謂オーバーハング）している。同様に、挿通孔２ｄは、タービン軸７の軸方向に対して、タービンインペラ８側の内径が大きくなるように傾斜している。

このように、突出部２６をオーバーハングしているので、重力に逆らわなければ、潤滑油が突出部２６の外周側を伝って遮熱板２１とベアリングハウジング２との隙間に流入することができない。したがって、本実施形態の突出部２６によれば、遮熱板２１とベアリングハウジング２との隙間に潤滑油が流入し難く、潤滑油漏れの抑制効果を一層向上することができる。

また、図３（ａ）中、白抜き矢印で示すように、遮熱板２１は、テーパ２１ｄを有する。テーパ２１ｄは、突出部２６に近い部位ほど、ベアリングハウジング２の近くに位置するように形成された傾斜である。

かかる構成により、遮熱板２１のうち、突出部２６に最も近くに位置する中心孔２１ａの縁に対して、突出部２６がさらにタービンインペラ８側に突出することとなり、潤滑油が遮熱板２１のタービンインペラ８側の面２１ｂに導かれ易くなる。そのため、突出部２６による潤滑油漏れの抑制効果が向上する。

なお、上述した突出部２６は、遮熱板２１の温度が上昇して、中心孔２１ａ側がタービンインペラ８側に反ったとしても、少なくとも、中心孔２１ａの縁よりも、タービンインペラ８側に突出するように、端面２ｅからの突出長さが設計されている。

上述した実施形態では、軸受部２０は、フルフローティングメタルで構成される場合について説明したが、軸受部２０は、所謂セミフローティングメタルであってもよいし、転がり軸受であってもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、タービンハウジング側からベアリングハウジング側への伝熱を抑える遮熱板を備える過給機に利用することができる。

Ｃ …過給機
２ …ベアリングハウジング
２ｃ …潤滑油供給部
２ｄ …挿通孔
２ｅ …端面
４ …タービンハウジング
６ …コンプレッサハウジング
７ …タービン軸
８ …タービンインペラ
９ …コンプレッサインペラ
２０ …軸受部
２１ …遮熱板
２１ｄ …テーパ部
２６ …突出部

Claims

一端側にタービンハウジングが固定され、他端側にコンプレッサハウジングが固定されたベアリングハウジングと、
前記タービンハウジング内に収容されるタービンインペラが一端に設けられ、前記コンプレッサハウジング内に収容されるコンプレッサインペラが他端に設けられたタービン軸と、
前記ベアリングハウジング内に設けられ、前記タービン軸を回転自在に軸支する軸受部と、
前記軸受部に潤滑油を供給する潤滑油供給部と、
前記ベアリングハウジングと前記タービンインペラとの間に、前記タービンインペラと離隔して配され、前記タービンインペラ側から前記ベアリングハウジング側への輻射熱を遮断する遮熱板と、
を備え、
前記ベアリングハウジングの前記タービンインペラ側の端面には、前記遮熱板よりも前記タービンインペラ側に突出し、前記タービン軸が挿通する挿通孔から、前記タービンインペラ側に伝う潤滑油を、前記遮熱板と前記タービンインペラとの間に導く突出部が設けられていることを特徴とする過給機。
前記突出部は、前記タービン軸の径方向外方に向って隆起していることを特徴とする請求項１に記載の過給機。
前記遮熱板は、前記突出部に近い部位ほど、前記ベアリングハウジングの近くに位置するテーパを有することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の過給機。