JP2014051897A

JP2014051897A - 過給機

Info

Publication number: JP2014051897A
Application number: JP2012195466A
Authority: JP
Inventors: Satoru Shimoda; 哲下田
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2012-09-05
Filing date: 2012-09-05
Publication date: 2014-03-20

Abstract

【課題】スリンガが飛散した潤滑油の排油性を向上し、インペラ側への潤滑油の漏れを低減する。
【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、タービン軸を回転自在に軸支する軸受部２０と、ベアリングハウジングに設けられ、タービン軸の軸方向に貫通する孔であって、軸受部を収容する軸受孔２ａと、軸受部に潤滑油を供給する潤滑油供給部２６と、タービン軸のうち、タービンインペラと軸受孔との間に位置し、タービン軸の径方向に突出するスリンガ２７と、ベアリングハウジングに一体成形され、タービン軸のスリンガに対して鉛直上方に対向配置される対向部３０ａ、および、スリンガの鉛直下方を開口させる切り欠き３０ｂを有するガイド部３０と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、軸受孔に潤滑油が供給される過給機に関する。

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送出する。

ベアリングハウジングは、タービン軸の軸方向に軸受孔が貫通し、この軸受孔に軸受部が配されている。そして、ベアリングハウジング外から軸受孔に、タービン軸と軸受部を潤滑させる潤滑油が供給される。軸受部を潤滑した後の潤滑油は、軸受孔の両端から軸受孔の外に排出される。例えば、特許文献１に記載の過給機では、タービン軸は、軸受孔のタービンインペラ側において径方向に突出した環状のスリンガが設けられている。軸受部を潤滑した後の潤滑油は、軸受孔からタービン軸を伝ってスリンガに到達すると、タービン軸の回転に伴って径方向外方に飛散するため、タービンインペラ側へ漏れ出し難くなっている。

特開平５−６５８２９号公報

スリンガによってタービン軸の鉛直上側に飛散した潤滑油は、ベアリングハウジングに設けられたオイル溜りの壁面に付着してベアリングハウジングを冷却し、大半が鉛直下方に流下するものの、一部がタービンインペラ側のオイルシールに付着して、オイルシールのシール性を低下させるおそれがある。

本発明の目的は、スリンガが飛散した潤滑油の排油性を向上し、インペラ側への潤滑油の漏れを低減することが可能な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、前記タービン軸を回転自在に軸支する軸受部と、前記ベアリングハウジングに設けられ、前記タービン軸の軸方向に貫通する孔であって、前記軸受部を収容する軸受孔と、前記軸受部に潤滑油を供給する潤滑油供給部と、前記タービン軸のうち、前記タービンインペラと前記軸受孔との間に位置し、該タービン軸の径方向に突出するスリンガと、前記ベアリングハウジングに一体成形され、前記タービン軸のスリンガに対して鉛直上方に対向配置される対向部、および、前記スリンガの鉛直下方を開口させる切り欠きを有するガイド部と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、スリンガが飛散した潤滑油の排油性を向上し、インペラ側への潤滑油の漏れを低減することが可能となる。

過給機の概略断面図である。図１のベアリングハウジング内部の部分拡大図である。比較例における図２に対応する部分の説明図である。ガイド部を説明するための説明図である。ガイド部の加工を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の前側に締結ボルト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には、過給機Ｃの前後方向（タービン軸７の軸方向）に貫通する軸受孔２ａが形成されており、この軸受孔２ａに収容された軸受部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のベアリングハウジング２内部の部分拡大図である。以下、図２を参照しながら、軸受孔２ａ内に収容された軸受部２０によるタービン軸７の支持構造について説明する。

本実施形態において、軸受部２０は、ラジアル軸受２１と、スラスト軸受２２とで構成される。ベアリングハウジング２の軸受孔２ａのうち、径が小さい部位にラジアル軸受２１が配され、径が大きい部位にスラスト軸受２２が配される。

ラジアル軸受２１は、フルフローティングメタルで構成され、ベアリングハウジング２の軸受孔２ａにおいて、タービンインペラ８側（図２中、左側）に配されるラジアル軸受２１ａ、および、コンプレッサインペラ９側（図２中、右側）に配されるラジアル軸受２１ｂを備えている。そして、ラジアル軸受２１は、タービン軸７の回転に伴う潤滑油の流れによってタービン軸７より低速で回転し、タービン軸７および軸受孔２ａに対してすべり運動を生じさせると共に、タービン軸７および軸受孔２ａとの間に油膜圧力を生じさせる。

２つのラジアル軸受２１の間には間座２３が配される。間座２３は、タービン軸７が挿通される環状部材であって、ラジアル軸受２１双方のタービン軸７の軸方向の間隔を、間座２３の軸方向の長さ以上に離隔させた状態に維持する。

スラスト軸受２２は、タービン軸７のコンプレッサインペラ９側に固定されたスラストカラー２４に対して、タービンインペラ８側に対向するスラスト軸受２２ａ、および、コンプレッサインペラ９側に対向するスラスト軸受２２ｂを備えており、タービン軸７の軸方向の荷重を受ける。

２つのスラスト軸受２２のうち、スラストカラー２４のタービンインペラ８側に配されたスラスト軸受２２ａは、間座２３との間に、コンプレッサインペラ９側に配されたラジアル軸受２１ｂを挟むことで、ラジアル軸受２１ｂのタービン軸７の軸方向の移動を規制する。

また、２つのラジアル軸受２１のうち、タービンインペラ８側に配されたラジアル軸受２１ａは、間座２３と環状の留め具２５に挟まれてタービン軸７の軸方向の移動が規制される。

潤滑油供給部２６は、ベアリングハウジング２（過給機本体１）の外部から軸受部２０まで連通する孔を含んで構成され、ベアリングハウジング２の外部から軸受部２０に潤滑油を供給する。

間座２３には、タービン軸７が挿通される孔２３ａと、この孔２３ａに連通し、鉛直下方に開口する鉛直孔２３ｂとが設けられている。また、ベアリングハウジング２には、軸受孔２ａと連通し、鉛直下方に開口する鉛直孔２ｂが設けられている。そして、潤滑油供給部２６によってラジアル軸受２１に供給された潤滑油の一部は、ラジアル軸受２１を潤滑した後、鉛直孔２３ｂ、２ｂを介して、鉛直下方に排出される。

また、ラジアル軸受２１に供給された潤滑油は、軸受孔２ａのタービン軸７の軸方向の両端側からも排出され、軸受孔２ａのコンプレッサインペラ９側に排出された潤滑油は、スラスト軸受２２を潤滑して鉛直下方に排出される。

一方、軸受孔２ａのタービンインペラ８側に排出された潤滑油は、スリンガ２７に到達する。スリンガ２７は、タービン軸７のうち、タービンインペラ８と軸受孔２ａとの間に位置し、タービン軸７の径方向に突出する環状の突出部位である。

スリンガ２７に到達した潤滑油は、スリンガ２７（タービン軸７）の回転に伴う遠心力によって、スリンガ２７の径方向外方に飛散する。

図３は、比較例における図２に対応する部分の説明図である。図３に示す比較例において、スリンガＧによってタービン軸Ｔの鉛直上側に飛散した潤滑油は、スリンガＧの鉛直上方において、ベアリングハウジングＢに設けられたオイル溜りＯの内壁を伝い、一部が鉛直下方に流下する。

このとき、潤滑油の一部は、オイル溜りＯのタービンインペラ側の壁面を伝って流下し、タービンインペラ側への潤滑油の漏れを防ぐオイルシールＳに付着して、オイルシールＳのシール性を低下させるおそれがある。

そこで、本実施形態では、図２に示すように、スリンガ２７による潤滑油の飛散方向を制限するための、ガイド部３０を設けている。

図４は、ガイド部３０を説明するための説明図であり、図２のＩＶ矢視図を示す。ガイド部３０は、対向部３０ａと、切り欠き３０ｂとを有する。図４では、理解を容易とするため、ベアリングハウジング２のみを抽出して示し、対向部３０ａをハッチングで示す。

対向部３０ａは、図２に示すように、軸受孔２ａのタービンインペラ８側の端部に設けられ、ベアリングハウジング２に一体成形され、軸受孔２ａよりタービンインペラ８側に突出した突出部位であって、タービン軸７のスリンガ２７に対して鉛直上方に対向配置される。

切り欠き３０ｂは、図４に示すように、ベアリングハウジング２のうち、対向部３０ａの鉛直下方に設けられ、スリンガ２７の鉛直下方を開口させる。つまり、対向部３０ａは、スリンガ２７の鉛直下方の切り欠き３０ｂを除いて、スリンガ２７の径方向の周囲を覆っている。

このように、ガイド部３０を設けることで、スリンガ２７が飛散させた潤滑油は、対向部３０ａの内壁３０ｃに付着して、当該内壁３０ｃを伝って切り欠き３０ｂから鉛直下方に排出される。そのため、図２に示すオイル溜り２ｃに飛散してオイル溜り２ｃのタービンインペラ８側の壁面２ｄを伝う潤滑油の量が減り、潤滑油が壁面２ｄからオイルシール２８に向かって流れ込み難くなり、タービンインペラ８側への潤滑油の漏れを低減することが可能となる。

また、従来、スリンガ２７によってオイル溜り２ｃに飛散していた潤滑油の大半は、ガイド部３０の切り欠き３０ｂから鉛直下方に流下する。このとき、軸受孔２ａから噴出する潤滑油の流量によっては、潤滑油は、タービンインペラ８側への流速と合わさって、切り欠き３０ｂから、タービン軸７より鉛直下方のタービンインペラ８側の壁面２ｅに向かって流れる。そのため、潤滑油は、ベアリングハウジング２のタービンインペラ８側の壁面２ｅを冷却しつつ、排油されることとなる。

また、図４に示すように、対向部３０ａの内壁３０ｃの形状は、タービン軸７の軸方向の矢視（図２のＩＶ矢視）において、軸受孔２ａの円形状を鉛直方向にスライドさせて２つ重ねた形状となっている。

図５は、ガイド部３０の加工を説明するための説明図であり、図２のうち、ベアリングハウジング２のガイド部３０近傍のみを抽出して示す。

ガイド部３０を成形する場合、タービンインペラ８側から、図５中、白抜き矢印で示すように、軸受孔２ａよりも大径のカッターでベアリングハウジング２における軸受孔２ａが形成される端面を切削する。

そして、カッターを、図５中、黒塗り矢印で示すように、鉛直下方にスライドさせることで、切り欠き３０ｂを形成する。図４中、スライド幅を矢印で示し、スライド後のカッターの位置を破線の円で示す。

このように、ガイド部３０の内壁３０ｃを、図４に示す、円を鉛直方向に移動させた軌跡の形状とすることで、１つのカッターで容易にガイド部３０を形成することが可能となる。

上述した実施形態では、ラジアル軸受２１が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、ラジアル軸受２１は、セミフローティングメタルや転がり軸受で構成されてもよい。

また、上述した実施形態では、軸受部２０が、ラジアル軸受２１とスラスト軸受２２の両方で構成される場合について説明したが、軸受部２０は、セミフローティングメタル（ラジアル軸受２１）のみで構成され、セミフローティングメタルの軸方向の端面がスラスト軸受として機能してもよい。

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、軸受孔に潤滑油が供給され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
２ａ …軸受孔
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、２１ａ …ラジアル軸受（軸受部）
２６ …潤滑油供給部
２７ …スリンガ
３０ …ガイド部
３０ａ …対向部
３０ｂ …切り欠き

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、
前記タービン軸を回転自在に軸支する軸受部と、
前記ベアリングハウジングに設けられ、前記タービン軸の軸方向に貫通する孔であって、前記軸受部を収容する軸受孔と、
前記軸受部に潤滑油を供給する潤滑油供給部と、
前記タービン軸のうち、前記タービンインペラと前記軸受孔との間に位置し、該タービン軸の径方向に突出するスリンガと、
前記ベアリングハウジングに一体成形され、前記タービン軸の前記スリンガに対して鉛直上方に対向配置される対向部、および、前記スリンガの鉛直下方を開口させる切り欠きを有するガイド部と、
を備えたことを特徴とする過給機。