JP3084841B2 - 過給機の水冷軸受ハウジング構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、過給機の水冷軸受ハ
ウジング構造に関し、冷却水の入口・出口の配置の変更
によりコンパクト化を図るとともに、均一な冷却ができ
るようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】過給機の１つに排気タービン過給機（タ
ーボチャージャ）があり、エンジンの排気ガスのエネル
ギを利用してタービンを回転し、タービン軸に取付けら
れたコンプレッサを駆動して吸気を過給することで、エ
ンジンの出力性能を向上する。

【０００３】このターボチャージャには、種々の形式の
ものがあるが、一般的な自動車用のターボチャージャ
は、タービン軸の中央部を軸受で支持し、タービン軸の
両端部にタービンとコンプレッサを配置するようにして
おり、たとえば図６に示すように構成されている。

【０００４】このターボチャージャ１は３つのハウジン
グ２，３，４を備えており、タービンハウジング２内の
タービン軸５の一端部にタービン６を配置するととも
に、タービン軸５のコンプレッサ車室４内の他端部にコ
ンプレッサ７を配置し、中間部の軸受ハウジング３の軸
受部８でタービン軸５の中央部が回転可能に支持されて
いる。

【０００５】この軸受ハウジング３の軸受部８は、たと
えば２つのジャーナル用のフローティングメタル９，１
０をタービン側とコンプレッサ側に配置し、さらにコン
プレッサ側にスラストメタル１１を設けて構成される。
そして、軸受部８の潤滑のため、軸受ハウジング３上部
に給油口１２が形成され、油路１３によってそれぞれの
メタル９〜１１に潤滑油を供給し、軸受ハウジング３の
下部の排油孔１４及び排油口１５からターボチャージャ
１外に回収するようになっている。また、このターボチ
ャージャ１には、軸受部８を潤滑するための潤滑油をシ
ールする必要からオイルシール構造１６が設けられ、タ
ービン軸５に油切り１７を嵌合し、その外周に設けた２
つの溝に大小それぞれのピストンリング１８，１９を装
着する一方、軸受ハウジング３にシールプレート２０を
固設し、シールプレート２０の内周面にピストンリング
１８，１９を摺接させるようになっている。

【０００６】このようなターボチャージャ１では、熱負
荷の増大や信頼性向上のため、軸受ハウジング３に伝わ
る排気ガスなどの熱から軸受部８、特にタービン６側の
メタル９を保護する必要がある。

【０００７】このため冷却水を流すことで冷却すること
が行われ（特公昭６２−１７０９５号公報など）、図６
〜図８に示すように、軸受ハウジング３のタービン側に
タービン軸５を囲んで環状の冷却水ジャケット２１を形
成し、軸受ハウジング３の軸方向中央部のタービン軸５
とほぼ同一高さの両側に冷却水入口２２と冷却水出口２
３とを形成しておき、冷却水入口２２から供給された冷
却水を冷却水ジャケット２１の横から上下に分流させて
流し、冷却水ジャケット２１の反対側の横から冷却水出
口２３に導いて排出する間に冷却するようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような軸受ハウジ
ング３の冷却構造では、タービン軸５の全周に環状に形
成された冷却水ジャケット２１に冷却水を供給排出する
冷却水入口２２と冷却水出口２３が軸受ハウジング３の
タービン軸５とほぼ同一高さの両側に配置されている
が、この部分は軸受ハウジング３の最大幅部分であり、
図７に示すように、冷却水入口２２から冷却水出口２３
までの距離Ｌ１が大きくなってしまう。

【０００９】そこで、冷却水入口２２及び冷却水出口２
３を軸受ハウジング３のタービン軸５の中心より上下に
ずらすことが考えられ、これによって冷却水入口２２か
ら冷却水出口２３までの距離Ｌ１のコンパクト化を図る
ことが考えられる。

【００１０】ところが、軸受ハウジング３の下側部分に
は、軸受部８を潤滑した潤滑油の排油孔１４を形成する
必要があり、冷却水の入口・出口を下方にずらすこと
は、構造の複雑化を招いたり、潤滑油の戻し抵抗が増大
するなどの問題が生じる。

【００１１】一方、冷却ジャケット２１への冷却水の入
口・出口位置を上方にずらすと、冷却ジャケット内を分
流されて流れる冷却水が流路抵抗の小さい上側にのみ流
れ、下側の冷却が不十分となって均一な冷却ができない
という問題が生じる。

【００１２】また、冷却水入口・出口の配置の変更の要
求は、冷却水入口及び出口の距離だけでなく、エンジン
への搭載の都合によって生じる場合もあり、このような
変更によって上記と同様の問題が生じる。

【００１３】この発明は、かかる従来技術の課題に鑑み
てなされたもので、冷却水の入口・出口の配置を変更し
てコンパクト化を図ることができ、しかも均一な冷却が
できる過給機の水冷軸受ハウジング構造を提供しようと
するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
この発明の過給機の水冷軸受ハウジング構造は、両端部
にタービンとコンプレッサとが設けられたタービン軸の
中央部を軸受ハウジングに設けた軸受で回転可能に支持
する過給機において、前記軸受ハウジングに前記タービ
ン軸の全周を囲む冷却水ジャケットを形成し、この冷却
水ジャケットに冷却水を供給排出する冷却水の入口と出
口を前記軸受ハウジングにタービン軸を挾んで両側でか
つタービン軸より上方に形成する一方、上側に流路が形
成されて上下の流路抵抗を調整する抵抗部材を前記冷却
水ジャケットの上部に設けたことを特徴とするものであ
る。

【００１５】

【作用】この過給機の水冷軸受ハウジング構造によれ
ば、軸受ハウジングに形成したタービン軸の全周を囲む
冷却水ジャケットにタービン軸より上方の両側に形成し
た冷却水の入口と出口から冷却水を供給排出し、冷却水
ジャケットの上側と下側の流路抵抗の違いを冷却水ジャ
ケットの上部に、上側に流路が確保されてエアの滞留が
無いようにした抵抗部材で調整するようにしている。

【００１６】したがって、軸受ハウジングの最大幅部分
に冷却水の入口・出口を形成せず上方にずらすことでそ
の間隔のコンパクト化を図ることができ、抵抗部材によ
って分流される冷却水の流路抵抗が調整でき、均一な冷
却ができる。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づき詳
細に説明する。図１〜図３はこの発明の過給機の水冷軸
受ハウジング構造の一実施例にかかり、図１（ａ）は全
体の縦断面図、図１（ｂ）は図１中のＡ−Ａ断面図、図
２は図１中のＢ−Ｂ（図３中のＤ−Ｄ）断面図、図３は
図２中のＣ矢視図である。なお、図６で説明したターボ
チャージャと同一部分には、１〜２０の同一番号を記し
てある。この過給機の水冷軸受ハウジング構造３０で
は、図１〜図３に示すように、軸受ハウジング３のター
ビン側にタービン軸５の全周を囲んで環状の冷却水ジャ
ケット３１が形成されている。

【００１８】この冷却水ジャケット３１への冷却水の供
給排出のため、軸受ハウジング３の軸方向中央部の両側
でタービン軸５の中心より上方に冷却水入口３２と冷却
水出口３３とが形成されるクロスフロー式（タービン軸
５に直交して冷却水が流入排出される形式）としてあ
り、冷却水ジャケット３１とこれら冷却水入口３２及び
冷却水出口３３がタービン軸５と平行な入口連通路３４
及び出口連通路３５で連通されている。そして、これら
軸受ハウジン３に形成される冷却水入口３２及び冷却水
出口３３は、図２に示すように、軸受ハウジング３の最
大幅部分より上方に位置する分だけその間の距離Ｌが小
さく（Ｌ＜Ｌ１図７参照）なっている。したがって、環
状の冷却水ジャケット３１に対して冷却水が、図１
（ｂ）及び図２に示すように、中心位置よりかなり上方
にずれたタービン軸５の両側から流入したり、排出され
ることになる。

【００１９】このため、入口連通路３４から冷却水ジャ
ケット３１内に流入する冷却水は上下に分流されて流れ
た後、合流して出口連通路３５及び冷却水出口３３を介
して排出されるが、冷却水ジャケット３１内の上下の流
路の長さに顕著な違いがあり、冷却水が流路抵抗の少な
い上側に偏って流れ、均一な冷却ができなくなってしま
う。そこで、冷却水ジャケット３１の上部に、冷却水ジ
ャケット３１の上側と下側の流路抵抗を調整するための
抵抗部材３６が設けられる。

【００２０】この流路抵抗を調整する抵抗部材３６は、
たとえば図１に示すように、上側に冷却水が通過する流
路３７が確保され下側が軸受ハウジング３と一体とされ
た突起３８として形成される。この突起３８の高さや流
路３７の断面積は、上下を流れる冷却水量がほぼ均一と
なるように設計される。

【００２１】このように抵抗部材３６を設ける場合に、
冷却水ジャケット３１の上側に流路３７を確保するよう
にしておくことで、冷却水にボイリングが生じてエアな
どが発生しても突起３８で排出が妨げられず、流路３７
部分から円滑に排出できる。

【００２２】また、この抵抗部材３６としては、図４に
示すように、冷却水ジャケット３１の上部のタービン側
に流路３７を確保し、コンプレッサ側に突起３８を形成
して横に突き出すようにし、流路３７には上側から下に
突き出して突起を形成しないようにし、流路抵抗の調整
を行なうと同時に、発生するボイリングエアの排出が円
滑にできるようにしておく。

【００２３】さらに、抵抗部材３６の他の実施例として
は、図５に示すように、冷却水ジャケット３１の上部
に、タービン側の側壁及び上壁を含む三角形の流路３７
を確保し、コンプレッサ側の側壁及び下壁を含む三角形
の突起３８を形成するようにし、流路抵抗の調整を行な
いながら、ボイリングエアの排出が容易にできるように
する。なお、他のターボチャージャ１の構成は、既に説
明した図６と同一であるので、その説明は省略する。

【００２４】このように構成した過給機の水冷軸受ハウ
ジング構造３０によれば、次のようにして冷却が行われ
る。エンジンの冷却系の冷却水の一部が冷却水入口３２
からターボチャージャ１に供給されると、冷却水が水平
方向にタービン軸５に直角に流れた後、入口連通路３４
を介してタービン側に向かい冷却水ジャケット３１のタ
ービン軸５より上方から流入する。

【００２５】冷却水ジャケット３１のタービン軸５より
上方から流入した冷却水は、冷却水ジャケット３１の内
壁で上下に分流されて流れるが、上下の流路抵抗が抵抗
部材３６によって調整してあるので、冷却水ジャケット
３１の上下を均一に流れ、これにより冷却水ジャケット
３１の全周をほぼ均一に冷却することができる。

【００２６】こうして冷却ジャケット３１内を上下に分
流して流れた冷却水は反対側で合流された後、出口連通
路３５及び冷却水出口３３を介してターボチャージャ１
外に排出される。したがって、冷却水入口３２及び冷却
水出口３３をタービン軸５の両側の中心位置より上方に
配置しても均一な冷却ができるとともに、冷却水入口３
２から冷却水出口３３間での距離Ｌをタービン軸５の中
心付近に形成する場合に比べて小さくすることができ、
コンパクトにすることができる。

【００２７】また、流路抵抗を調整する抵抗部材３６を
流路３７の上側を開放するように設けているので、ボイ
リングエアの排出が簡単にできる。なお、上記実施例で
は、自動車用の過給機を例に説明したが、これに限らず
他の過給機の水冷軸受ハウジング構造としても広く適用
できるものである。また、この発明の要旨を変更しない
範囲で各構成要素に変更を加えるようにしても良い。

【００２８】

【発明の効果】以上、一実施例とともに具体的に説明し
たようにこの発明の過給機の水冷軸受ハウジング構造に
よれば、軸受ハウジングに形成したタービン軸の全周を
囲む冷却水ジャケットにタービン軸より上方の両側に形
成した冷却水の入口と出口から冷却水を供給排出し、冷
却水ジャケットの上側と下側の流路抵抗の違いを冷却水
ジャケットの上部に、上側に流路が確保されてエアの滞
留が無いようにした抵抗部材で調整するようにしたの
で、軸受ハウジングの最大幅部分に冷却水の入口・出口
を形成せず上方にずらすことでコンパクト化を図ること
ができ、抵抗部材によって分流される冷却水の流路抵抗
が調整でき、均一な冷却ができる。

【００２９】また、冷却水ジャケットの上側に流路を確
保するように抵抗部材を形成しており、この抵抗部材に
よってボイリングエアの排出が妨げられることがなく、
円滑に排出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の過給機の水冷軸受ハウジング構造の
一実施例にかかる全体の縦断面図及びＡ−Ａ断面図であ
る。

【図２】この発明の過給機の水冷軸受ハウジング構造の
一実施例にかかる図１中のＢ−Ｂ（図３中のＤ−Ｄ）断
面図である。

【図３】この発明の過給機の水冷軸受ハウジング構造の
一実施例にかかる図２中のＣ矢視図である。

【図４】この発明の過給機の水冷軸受ハウジング構造の
他の一実施例の部分断面図である。

【図５】この発明の過給機の水冷軸受ハウジング構造の
さらに他の一実施例の部分断面図である。

【図６】従来の過給機の水冷軸受ハウジング構造の全体
の縦断面図である。

【図７】従来の過給機の水冷軸受ハウジング構造の図６
中のＡ−Ａ（図８中のＣ−Ｃ）断面図である。

【図８】従来の過給機の水冷軸受ハウジング構造の図７
中のＢ矢視図である。

【符号の説明】 １ ターボチャージャ（過給機） ２ タービンハウジング ３ 軸受ハウジング ４ コンプレッサハウジング ５ タービン軸 ６ タービン ７ コンプレッサ ８ 軸受部 ９，１０ フローティングメタル １１ スラストメタル １２ 給油口 １３ 油路 １４ 排油孔 １５ 排油口 ３０ 過給機の水冷軸受ハウジング構造 ３１ 冷却水ジャケット ３２ 冷却水入口 ３３ 冷却水出口 ３４ 入口連通路 ３５ 出口連通路 ３６ 抵抗部材 ３７ 流路 ３８ 突起

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端部にタービンとコンプレッサとが設
   けられたタービン軸の中央部を軸受ハウジングに設けた
   軸受で回転可能に支持する過給機において、前記軸受ハ
   ウジングに前記タービン軸の全周を囲む冷却水ジャケッ
   トを形成し、この冷却水ジャケットに冷却水を供給排出
   する冷却水の入口と出口を前記軸受ハウジングにタービ
   ン軸を挾んで両側でかつタービン軸より上方に形成する
   一方、上側流路の上方に流路が形成されて上側流路と下
   側流路の流路抵抗の比を調整する抵抗部材を前記冷却水
   ジャケットの上部に設けたことを特徴とする過給機の水
   冷軸受ハウジング構造。