JP3255515B2 - エンジンの過給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ターボチャージャーを
備えたエンジンの過給装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ターボチャージャーを備えたエン
ジンの過給装置として、例えば特公昭５９−５１６４９
号公報に示されるものが知られている。この装置では、
吸気側に設けられるコンプレッサと排気側に設けられる
タービンとがターボ回転軸で連結され、このターボ回転
軸が滑り軸受で回転可能に支持されるとともに、このタ
ーボ回転軸の途中に流体タービンが設けられ、この流体
タービンにオイルが噴射されることにより、ターボ回転
軸の駆動が補助されるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記ターボチャージャ
ーにおけるコンプレッサホイール及びタービンホイール
（特にタービンホイール）は大きな慣性モーメントを有
しているため、これに外部から補助駆動力を与えること
により十分な応答性を得るためには、非常に大きな補助
駆動力を要し、その分装置が大がかりとなる。このよう
な補助駆動力を低減する手段として、出願人は、上記タ
ーボ回転軸をコンプレッサ側軸とタービン側軸とに分割
し、タービン回転速度が低い状態では両軸を切り離して
コンプレッサ側軸のみを補助駆動し、タービン回転速度
がコンプレッサ回転速度にほぼ追い着いた時点で両軸を
連結して通常のターボチャージャーと同様に排気ガスエ
ネルギでコンプレッサを駆動するようにしたものを特願
平５−１０９２９５号明細書において先に提案している
が、この装置では、両軸の切離しを行う際に油圧クラッ
チに比較的大きな油圧を供給する必要であり、これにエ
ンジン動力を消費する分走行トルクが低減し、燃費が下
がってしまう。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑み、ターボ
回転軸をコンプレッサ側軸とタービン側軸とに分割して
過給効率及び加速性を高めるともに、両軸の切離しのた
めの駆動力を削減もしくは不要にすることができるエン
ジンの過給装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明は、コンプレッサとタービンとを
連結するターボ回転軸をもつターボチャージャーを備え
たエンジンの過給装置において、上記ターボ回転軸をコ
ンプレッサ側軸とタービン側軸とに分割するとともに、
両軸が一体に回転するように両軸を連結する状態と両軸
が相対回転可能となるように両軸を切り離す状態とに切
換えられるクラッチ手段と、上記ターボチャージャーに
設けられ、そのターボ回転軸に上記コンプレッサ側軸を
補助駆動しかつこのコンプレッサ側軸にタービンからコ
ンプレッサに向かう方向のスラスト力を発生させる補助
駆動力を与える補助駆動手段とを備え、このスラスト力
が上記クラッチ手段にクラッチ解除力として伝達される
ようにしたものである（請求項１）。

【０００６】上記補助駆動手段としては、ターボチャー
ジャー外部から供給される作動流体をターボチャージャ
ー内に導いてコンプレッサ側軸に噴射する流体噴射部材
と、上記コンプレッサ側軸に設けられ、上記流体噴射部
材から噴射される流体エネルギをコンプレッサ側軸の回
転エネルギに変換する流体タービンとを備えるととも
に、上記流体噴射部材からの作動流体の噴射方向を上記
タービンからコンプレッサに向かう方向の成分を含む方
向に設定したものが好適である（請求項２）。

【０００７】また、ターボ回転軸の支持に関しては、上
記コンプレッサ側軸とタービン側軸との結合個所近傍に
中間軸受を配置し、この中間軸受と上記コンプレッサと
の間にコンプレッサ側軸受を設け、上記中間軸受とター
ビンとの間にタービン側軸受を設けたものが好適である
（請求項３，４）。

【０００８】この場合、上記中間軸受とコンプレッサ側
軸受との間に上記流体噴射部材及び流体タービンを設け
ることが、より好ましい（請求項５）。

【０００９】また、上記クラッチ手段については、上記
クラッチ手段の構成部材であってコンプレッサ側軸側に
設けられる部材をこのコンプレッサ側軸に対して相対回
転不能でかつ軸方向に相対移動可能となるように装着す
るとともに、上記クラッチ手段に、上記コンプレッサ側
軸のコンプレッサ側への移動力を軸切離し力として受け
る受け部材を設けるようにしてもよいし（請求項６）、
上記クラッチ手段の構成部材であってコンプレッサ側軸
側に設けられる部材をこのコンプレッサ側軸と一体に形
成するようにしてもよい（請求項７）。

【００１０】また本発明は、コンプレッサとタービンと
を両者が一体に回転するように連結するターボ回転軸を
もつターボチャージャーを備えたエンジンの過給装置に
おいて、上記ターボ回転軸を滑り軸受により回転可能に
支持するとともに、上記ターボチャージャーに設けら
れ、そのターボ回転軸に、このターボ回転軸の回転駆動
を補助しかつ同ターボ回転軸にタービンからコンプレッ
サに向かう方向のスラスト力を発生させる補助駆動力を
与える補助駆動手段を備えたものである（請求項８）。

【００１１】

【作用】請求項１記載の装置によれば、タービン回転速
度が低い状態では、コンプレッサ側軸とタービン側軸と
を切り離して慣性モーメントの小さいコンプレッサ側軸
及びコンプレッサのみを補助駆動し、タービン回転速度
が高まった時点でコンプレッサ側軸とタービン側軸とを
連結して排気ガスエネルギを利用したターボ回転軸の駆
動を開始することにより、少ない補助駆動力でターボ回
転軸を効率良く回転駆動することができる。

【００１２】ここで、上記補助駆動手段による補助駆動
の際、これに起因してコンプレッサ側軸にコンプレッサ
側のスラスト力が作用するが、このスラスト力はコンプ
レッサ側軸をタービン側軸から引き離す方向の力である
ため、その分、クラッチ手段で両軸を切り離すのに必要
な駆動力が削減され、もしくは不要となる。

【００１３】より具体的に、請求項２記載の装置では、
流体噴射部材を通じてターボ回転軸に上記タービンから
コンプレッサに向かう方向の成分を含む方向に作動流体
が噴射されることにより、ターボ回転軸の補助駆動が行
われると同時に、タービンからコンプレッサに向かう方
向のスラスト力がターボ回転軸に与えられる。そして、
上記作動流体が流体タービンに噴射されることにより、
この流体エネルギがターボ回転軸の回転エネルギに変換
されてターボ回転軸が補助駆動される。

【００１４】請求項３，４記載の装置では、上記コンプ
レッサ側軸及びタービン側軸の２本の軸からなるターボ
回転軸が、中間軸受、コンプレッサ側軸受、及びタービ
ン側軸受の３つの軸受だけで回転可能に支持されること
となり、その分構造が簡略化される。さらに、請求項５
記載の装置では、上記中間軸受とコンプレッサ側軸受と
の間に上記流体噴射部材及び流体タービンが設けられる
ので、各部材がコンパクトに配置され、また、噴射され
る流体により上記コンプレッサ側軸に与えられる荷重が
中間軸受とコンプレッサ側軸受とでバランス良く支持さ
れる。

【００１５】請求項６記載の装置では、上記クラッチ手
段においてコンプレッサ側軸側に設けられる部材がコン
プレッサ側軸に対して軸方向に相対移動可能であるもの
の、補助駆動に起因してタービン側からコンプレッサ側
に向かう方向にコンプレッサ側軸に作用するスラスト力
が受け部材を通じてクラッチ手段に伝達されることによ
り、このクラッチ手段においてコンプレッサ側軸とター
ビン側軸とを切り離すための駆動力が削減され、もしく
は不要になる。

【００１６】また、請求項７記載の装置では、上記スラ
スト力が直接クラッチ手段に伝達されて切離し用の駆動
力が削減され、もしくは不要になる。

【００１７】一方、請求項８記載の装置では、スラスト
力に強い滑り軸受で支持されたターボ回転軸が上記スラ
スト力を受けてタービンからコンプレッサに向かう方向
に変位することにより、その変位分だけコンプレッサと
コンプレッサハウジングとの隙間が削減され、過給効率
が高められる。

【００１８】

【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００１９】図６に示すエンジン１０の各気筒には、吸
気マニホールド１２を介して共通吸気管１４が接続され
ており、その途中にスロットル弁１５、インタクーラー
１６、ターボチャージャー（実際には後述のように補助
駆動されるスーパーチャージャーとしての機能も兼ね備
えたターボチャージャー）２４、エアクリーナー１８等
が設けられている。上記各気筒には排気マニホールド１
９を介して共通排気管２０が接続されており、その途中
に上記ターボチャージャー２４、排ガス浄化用触媒２２
等が設けられている。

【００２０】上記ターボチャージャー２４の内部構造を
図１，２に示す。このターボチャージャー２４は、通常
のターボチャージャーと同様、コンプレッサ２６及びタ
ービン２８を備えている。コンプレッサ２６はコンプレ
ッサハウジング３０に収容され、タービン２８はタービ
ンハウジング３２に収容されている。コンプレッサハウ
ジング３０は上記共通吸気管１４の途中に組み込まれ、
タービンハウジング３２は上記共通排気管２０の途中に
組み込まれており、両ハウジング３０，３２は略円筒状
の本体ハウジング３４を介して連結されている。

【００２１】ここで、上記コンプレッサ２６は、その回
転により新気を軸方向に吸入して径方向外側に吐出する
ように構成されているのに対し、タービン２８は、その
回転により排気を径方向外側から吸入して軸方向に吐出
するように構成されている。

【００２２】この本体ハウジング３４内の中央には、こ
れと同軸状態でコンプレッサ側軸３６及びタービン側軸
３８が収容されている。そして、コンプレッサ側軸３６
の外側端部（図１では右側端部）が上記コンプレッサ２
６の中心部に固定され、タービン側軸３８の外側端部
（図１では左側端部）がタービン２８の中心部に固定さ
れている。

【００２３】上記コンプレッサ側軸３６の内側端部（図
１では左側端部）は、先端に向かって開口する筒部３７
とされ、タービン側軸３８の内側端部（図１では右側端
部）に、上記筒部３７内に相対回転可能に挿入される小
径の挿入部３５が形成されており、この挿入部３５と上
記筒部３７との間に滑り軸受３９が介設されている。

【００２４】上記コンプレッサ側軸３６の径方向外側に
は、これと一体に回転する状態で外筒４１が外嵌され、
この外筒４１の外周面の適当な位置に油圧タービン（流
体タービン）４３が一体形成されている。この油圧ター
ビン４３は、周方向成分をもつ作動油流がタービン側
（図１では左側）から吹き付けられることによりこのエ
ネルギをコンプレッサ側軸３６の回転エネルギに変換す
る形状の羽根を有している。

【００２５】本体ハウジング３４の内側には、その軸方
向略全域にわたって延びる筒状の軸受ハウジング４０が
嵌挿されている。図２に示すように、この軸受ハウジン
グ４０の外周面には、全周にわたるリブ４０ａが軸方向
に多数並設されており、これらリブ４０ａの外周面と本
体ハウジング３４の内周面との間に微小隙間が確保され
ている。

【００２６】この軸受ハウジング４０の内側には、上記
コンプレッサ側軸３６外側の外筒４１とタービン側軸３
８とを回転可能に支持する３つの軸受（この実施例では
アンギュラ玉軸受）４２Ｉ，４２Ｃ，４２Ｔが保持され
ている。より詳しくは、コンプレッサ側軸３６において
筒部３７の近傍部分を支持する位置に中間軸受４２Ｉが
設けられ、軸受ハウジング４０のコンプレッサ側端部
（図１では右側端部）の内側にコンプレッサ側軸受４２
Ｃが設けられ、軸受ハウジング４０のタービン側端部
（図１では左側端部）の内側にタービン側軸受４２Ｔが
設けられており、軸受４２Ｉ，４２Ｃの間に上記油圧タ
ービン４３が設けられている。

【００２７】上記コンプレッサ側軸３６とタービン側軸
３８との間には、両軸３６，３８の連結／切離しを行う
ための油圧クラッチ（クラッチ手段）４４が設けられて
いる。この油圧クラッチ４４は、図２に示すようなター
ビン側部材４６，４８、コンプレッサ側部材５０、スペ
ーサリング５２、位置決めリング５３、スリーブ５４等
で構成されている。

【００２８】上記タービン側部材４６，４８は、タービ
ン側軸３８に外嵌され、ナット５８で固定されている。
タービン側部材４６は、軸方向略中央部に鍔部４６ａを
有している。タービン側部材４８は、タービン側からコ
ンプレッサ側に向かうに従って縮径する方向のテーパー
面４８ａをタービン２８に近い側に有し、コンプレッサ
側からタービン側に向かうに従って縮径する方向のテー
パー面４８ｂをコンプレッサ２６に近い側に有してい
る。コンプレッサ側部材５０は、上記コンプレッサ側軸
３６の筒部３７外周面にスプライン５９を介して軸方向
にのみ相対移動可能に装着されており、その外周面は、
上記タービン側部材４８のテーパー面４８ｂと互いに面
圧接可能な形状のテーパー面５０ａとされている。

【００２９】スリーブ５４は、上記タービン側部材４
６，４８及びコンプレッサ側部材５０の外周面に軸方向
に摺動可能に嵌められている。このスリーブ５４の内周
面には環状突出部５４ｂが形成されており、この環状突
出部５４ｂとタービン側部材４６の鍔部４６ａとの間に
油圧室４７が形成されている。環状突出部５４ｂにおい
てタービン側部材４８のテーパー面４８ａと対向する面
は、タービン側からコンプレッサ側に向かうに従って拡
径する方向のテーパー面５４ａとされており、両テーパ
ー面４８ａ，５４ａ同士の間に複数のボール５６が挾み
込まれている。また、スリーブ５４においてコンプレッ
サ２６に近い側の端部内側には位置決めリング５３が固
定され、この位置決めリング５３と上記コンプレッサ側
部材５０との間に上記スペーサリング５２が挾み込まれ
ており、このスペーサリング５２の内周縁部は上記筒部
３７のコンプレッサ側端面（図２では右側端面）に直接
当たる状態となっている。

【００３０】そして、上記ボール５６が遠心力で両テー
パー面４８ａ，５４ａの間に食い込んだ状態では、この
食い込みによりスリーブ５４及び位置決めリング５３が
タービン２８に近づく方向（図２の左方向）に移動して
スペーサリング５２を介しコンプレッサ側部材５０をタ
ービン側に引込み、これによりコンプレッサ側部材５０
のテーパー面５０ａとタービン側部材４８のテーパー面
４８ｂとが圧接して両者が一体に回転するように連結さ
れる一方、上記油圧室４７に油圧が供給され、かつ上記
ボール５６の遠心力及び食い込みが弱い状態では、スリ
ーブ５４が強制的にコンプレッサ側に押し戻されて上記
圧接及び連結が解除されるようになっている。

【００３１】また、コンプレッサ側軸３６がタービン２
８からコンプレッサ２６に向かう方向（図２では右方
向）のスラスト力を受けた場合には、この力が上記筒部
３７に直接当接するスペーサリング５２を介して位置決
めリング５３及びスリーブ５４に伝達され、これらがコ
ンプレッサ側に移動することによって上記テーパー面５
０ａ，４８ｂ同士の圧接力が削減されるようになってい
る。すなわち、上記スペーサリング５２は上記コンプレ
ッサ側軸３６のコンプレッサ側へのスラスト力を受ける
受け部材となっている。

【００３２】次に、このターボチャージャー２４に形成
されている作動油の油路を説明する。なお、この実施例
では上記作動油は軸受４２の潤滑油及び制振用油と兼用
されている。

【００３３】軸受ハウジング４０内において、上記油圧
タービン４３に隣接する位置には、図３〜図５にも示す
ような作動油噴射ブロック６０が設けられている。この
作動油噴射ブロック６０の外周面には全周にわたる溝６
２が形成され、この溝６２から周方向成分及び軸方向成
分を含む方向に複数の（図例では４つの）噴射孔６６が
形成されており、この噴射孔６６の出口すなわち噴射口
６８が上記油圧タービン４３に向かって開口している。
また、上記溝６２の周縁部の適所には図２，３に示すよ
うなノズル挿入凹部６４が形成されている。

【００３４】一方、前記本体ハウジング３４には、これ
を径方向に貫通する作動油供給ノズル７０が固定されて
おり、この作動油供給ノズル７０と上記作動油噴射ブロ
ック６０とで流体噴射部材が構成されている。この作動
油供給ノズル７０は小径先端部７２を有し、この小径先
端部７２が上記軸受ハウジング４０において油圧クラッ
チ４４よりもコンプレッサ２６に近い部分の側壁を貫通
して上記作動油噴射ブロック６０のノズル挿入凹部６４
内に嵌着されており、このノズル挿入凹部６４の貫通に
よって上記本体ハウジング３４に対する軸受ハウジング
４０の軸方向の相対位置が規制されている。

【００３５】上記作動油供給ノズル７０の側壁には貫通
孔７３が形成されており、この貫通孔７３、本体ハウジ
ング３４に形成された油路７４、軸受ハウジング４０に
形成された油路７６、タービン側部材４６に形成された
油路７７、タービン側軸３８に形成された油路７８、及
びタービン側部材４６に形成された油路７９を介して上
記油圧室４７に連通されている。

【００３６】なお、図１，２において８０，８２は、軸
受ハウジング４０内及び本体ハウジング３４内の油を適
宜本体ハウジング３４外に排出するための油排出ポート
である。

【００３７】図６に戻って、エンジン１０のクランク軸
１０２には、駆動伝達機構１０４、及びポンプクラッチ
１０６を介して油圧ポンプ１０８が連結され、油圧ポン
プ１０８は調圧弁１１０を介して上記作動油供給ノズル
７０に接続されている。油圧ポンプ１０８は、上記クラ
ンク軸１０２の駆動力を受けて作動し、上記エンジン１
０内の潤滑油を作動油として上記調圧弁１１０を介し作
動油供給ノズル７０に圧送するように構成されている。

【００３８】このエンジンには、上記コンプレッサ２６
の単位時間当りの回転数Ｎｃを検出するコンプレッサ回
転数センサ１１２、上記タービン２８の単位時間当りの
回転数Ｎｔを検出するタービン回転数センサ１１４、ス
ロットル弁１５のスロットル開度θを検出するスロット
ルセンサ１１６、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジ
ン回転数センサ１１７、吸気管内圧力を検出するエンジ
ン吸気管ブーストセンサ１１８等を備え、これらのセン
サ類がＥＣＵ（コントロールユニット）１２０に接続さ
れている。このＥＣＵ１２０は、エンジン回転数やエン
ジンの加速状態に応じて上記ポンプクラッチ１０６のオ
ンオフ制御を行うように構成されている。

【００３９】次に、この装置の作用を説明する。

【００４０】まず、エンジンの低回転加速時にポンプク
ラッチ１０６がオンに切換えられることにより、油圧ポ
ンプ１０８が作動し、エンジン１０内の潤滑油が調圧弁
１１０で一定圧力に調圧された後にターボチャージャー
２４の作動油供給ノズル７０に供給される。この作動油
は、作動油噴射ブロック６０の溝６２及び各噴射孔６６
を通じて噴射口６８から油圧タービン４３に向かって周
方向に噴射され、これにより上記外筒４１と一体にコン
プレッサ側軸３６さらにはコンプレッサ２６が補助回転
駆動される。

【００４１】一方、上記作動油供給ノズル７０から導入
された作動油は、貫通孔７３、油路７４，７６，７７，
７８，７９を順に通って油圧室４７内に導入される。こ
こで、タービン回転数Ｎｔが低い場合には、ボール５６
に作用する遠心力も弱いため、このボール５６を両テー
パー面４８ａ，５４ａが押し出すようにしながら上記油
圧室４７の油圧を受けたスリーブ４８及び位置決めリン
グ５３がコンプレッサ側（図２右側）に移動する。この
ため、コンプレッサ側部材５０のテーパー面５０ａとタ
ービン側部材４８のテーパー面４８ｂとが離間してその
圧接が解除され、コンプレッサ側軸３６とタービン側軸
３８とは相対回転可能に切り離される。

【００４２】すなわち、上記作動油の供給により、油圧
タービン４３の回転駆動とほぼ同時にコンプレッサ側軸
３６とタービン側軸３８との切離しが行われる。これに
より、コンプレッサ側軸３６及びコンプレッサ２６のみ
が補助回転駆動され、この回転によりエンジン１０に対
して過給が行われる。

【００４３】このような状態において、上記油圧タービ
ン４３にはタービン側からコンプレッサ側に向けて作動
油が吹き付けられているため、この作動油による圧力で
上記コンプレッサ側軸３６にスラスト力が発生し、この
スラスト力が筒部３７と当たるスペーサリング５２にテ
ーパー面５０ａ，４８ｂ同士の圧接を解除させる方向の
力として伝達される。その分、タービン回転数Ｎｔが所
定回転数以下の領域で両軸３６，３８を確実に切り離す
ために必要な油圧室４７内の油圧は低くなる。

【００４４】この状態からタービン回転数Ｎｔが一定以
上まで上昇すると、ボール５６に作用する遠心力も高ま
るために、このボール５６が油圧室４７内の圧力に抗し
て両テーパー面４８ａ，５４ａの間に食い込み、スリー
ブ５４及び位置決めリング５３をコンプレッサ２６に近
づく方向（図２の左方向）に移動させ、スペーサリング
５２を介してコンプレッサ側部材５０をタービン側に引
込ませる。これにより、コンプレッサ側部材５０のテー
パー面５０ａとタービン側部材４８のテーパー面４８ｂ
とが圧接し、この圧接による摩擦力で、コンプレッサ側
軸３６とタービン側軸３８とが同軸の状態で相対回転不
能に相互連結される。

【００４５】従ってこの状態では、従来のターボチャー
ジャーと同様、排気ガスのエネルギによるタービン２８
の回転が連結軸である両軸３８，３６を介して吸気側の
コンプレッサ２６に伝達され、このコンプレッサ２６の
回転により、エンジン各気筒に対して過給が行われる。

【００４６】以上のように、この装置では、ターボ回転
軸をコンプレッサ側軸３６とタービン側軸３８とに分割
し、両者を油圧クラッチ４４によって連結及び切離しす
るようにしているので、タービン回転数Ｎｔが低い状態
では、コンプレッサ側軸３６とタービン側軸３８とを切
り離して慣性モーメントの小さいコンプレッサ２６及び
コンプレッサ側軸３６のみを補助駆動し、タービン回転
数Ｎｔが高まった時点でコンプレッサ側軸３６とタービ
ン側軸３８とを連結して排気ガスエネルギを利用したタ
ーボ回転軸の駆動を開始することにより、少ない補助駆
動力でターボ回転軸を効率良く回転駆動することがで
き、過給効率及び加速性の大幅な向上を図ることができ
る。しかも、補助駆動用の作動油をタービン側からコン
プレッサ側に向かって噴射するようにして同方向のスラ
スト力をコンプレッサ側軸３６に与え、このスラスト力
をテーパー面５０ａ，４８ｂ同士の圧接を解除させる方
向の力としてスペーサリング５２に伝達するようにして
いるので、このような力によって両軸３６，３８の切離
しに要する油圧室４７内の油圧を低減させることによ
り、油圧ポンプ１０８の負担を軽くしてその分走行用ト
ルクを高め、燃費を向上させることができる。

【００４７】さらに、この実施例では、コンプレッサ側
軸２６においてタービン側軸２８との結合部分である筒
部３７の近傍部分を支持する位置に中間軸受４２Ｉを設
け、その左右両側にそれぞれコンプレッサ側軸受４２Ｃ
及びタービン側軸受４２Ｔを設けているので、３つの軸
受４２Ｉ，４２Ｃ，４２Ｔだけで２本の軸２６，２８を
支持することができ、構造を簡略化できる。しかも、軸
受４２Ｉ，４２Ｃの間に油圧タービン４３及び作動油噴
射ブロック６０を設けているので、補助駆動用に噴射さ
れる作動油からコンプレッサ側軸２６が受ける荷重を両
軸受４２Ｉ，４２Ｃにバランス良く支持させることがで
きる。

【００４８】なお、この実施例では、筒部３７に対して
コンプレッサ側部材５０がスプライン５９を介して軸方
向に相対移動可能に装着されるものを示したが、このコ
ンプレッサ側部材５０を筒部３７と一体に形成した構造
においても、コンプレッサ側軸３６に付与するスラスト
力によって両軸３６，３８の切離しのための油圧を下げ
ることができ、あるいは不要にすることができる。

【００４９】次に、第２実施例を図７に基づいて説明す
る。

【００５０】この実施例では、上記コンプレッサ側軸３
６とタービン側軸３８とが一体化された通常のターボ回
転軸が使用されている。このターボ回転軸は２つのラジ
アル滑り軸受８４で支持され、本体ハウジング３４のコ
ンプレッサ側端部内にスラスト滑り軸受８６が設けられ
ており、全体としてスラスト力に対する強度の高い構造
とされている。そして、前記第１実施例と同様に、油圧
タービン４３に対してタービン２８からコンプレッサ２
６に向かう方向に作動油を噴射するように作動油供給ノ
ズル７０及び作動油噴射ブロック６０が配設されてい
る。

【００５１】この装置においても、上記作動油噴射によ
り補助駆動が行われる際、ターボ回転軸にタービン２８
からコンプレッサ２６に向かう方向のスラスト力が作用
する。このスラスト力に起因してコンプレッサ２６が上
記方向（図７では右方向）に変位することにより、この
コンプレッサ２６の羽根とコンプレッサハウジング３０
との隙間８８が小さくなるため、その分過給効率を向上
させることができる。

【００５２】なお、本発明において両軸３６，３８を連
結／切離しするクラッチ手段は上記のような油圧クラッ
チ４４に限らず、連結及び切離しが可能な通常の種々の
クラッチを用いることが可能である。

【００５３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば次の効果
を得ることができる。

【００５４】請求項１記載の装置は、ターボ回転軸をコ
ンプレッサ側軸とタービン側軸とに分割し、両者を連結
状態と切離し状態とに切換えるクラッチ手段を備えてい
るので、タービン回転速度が低い状態では、コンプレッ
サ側軸とタービン側軸とを切り離して慣性モーメントの
小さいコンプレッサ側軸及びコンプレッサのみを補助駆
動し、タービン回転速度が高まった時点でコンプレッサ
側軸とタービン側軸とを連結して排気ガスエネルギを利
用したターボ回転軸の駆動を開始することにより、少な
い補助駆動力でターボ回転軸を効率良く回転駆動するこ
とができる。

【００５５】しかも、上記補助駆動手段による補助駆動
の際、これに起因してコンプレッサ側軸にタービンから
コンプレッサに向かう方向のスラスト力、すなわちコン
プレッサ側軸をタービン側軸から離れさせる方向の力が
作用するようにしているので、その分クラッチ手段で両
軸を切り離すのに必要な駆動力を削減し、もしくは不要
とすることができる効果がある。

【００５６】より具体的に、請求項２記載の装置では、
流体噴射部材を通じてターボ回転軸に上記タービンから
コンプレッサに向かう方向の成分を含む方向に作動流体
を噴射することにより、上記ターボ回転軸の補助駆動と
タービンからコンプレッサに向かう方向のスラスト力の
付与とを同時に行うことができる効果がある。

【００５７】請求項３，４記載の装置では、上記コンプ
レッサ側軸及びタービン側軸の２本の軸を、中間軸受、
コンプレッサ側軸受、及びタービン側軸受の３つの軸受
で支持することができ、その分構造を簡略化できる。そ
して、請求項５記載の装置では、上記中間軸受とコンプ
レッサ側軸受との間に上記流体噴射部材及び流体タービ
ンを設けているので、各部材をよりコンパクトに配置で
き、しかも、噴射される流体により上記コンプレッサ側
軸に与えられる荷重を中間軸受とコンプレッサ側軸受と
でバランス良く支持することができる効果がある。

【００５８】請求項６記載の装置では、上記クラッチ手
段においてコンプレッサ側軸側に設けられる部材がコン
プレッサ側軸に対して軸方向に相対移動可能であって
も、補助駆動に起因してタービン側からコンプレッサ側
に向かう方向にコンプレッサ側軸に作用するスラスト力
を受け部材を通じてクラッチ手段に伝達させることによ
り、上記切離しのための駆動力を削減し、もしくは不要
にすることができる。

【００５９】また、請求項７記載の装置では、上記コン
プレッサ側部材をコンプレッサ側軸と一体成形している
ので、上記スラスト力をより確実にクラッチ手段に伝達
することができる効果がある。

【００６０】一方、請求項８記載の装置では、ターボ回
転軸全体が一体に回転する装置において、このターボ回
転軸をスラスト力に強い滑り軸受で支持するとともに、
補助駆動の際に上記ターボ回転軸にタービンからコンプ
レッサに向かう方向のスラスト力が作用するようにした
ものであるので、このスラスト力でターボ回転軸をター
ビンからコンプレッサに向かう方向に変位させることに
より、その変位分だけコンプレッサとコンプレッサハウ
ジングとの隙間を減らして過給効率を高めることができ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例におけるターボチャージャ
ーの全体断面図である。

【図２】図１の一部拡大図である。

【図３】上記ターボチャージャーに設けられる作動油噴
射ブロックの断面側面図である。

【図４】図３のＡ矢視図である。

【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。

【図６】上記ターボチャージャーを備えたエンジンの全
体構成図である。

【図７】本発明の第２実施例におけるターボチャージャ
ーの全体断面図である。

【符号の説明】

１０ エンジン ２４ ターボチャージャー ２６ コンプレッサ ２８ タービン ３６ コンプレッサ側軸 ３８ タービン側軸 ４２Ｃ コンプレッサ側軸受 ４２Ｉ 中間軸受 ４２Ｔ タービン側軸受 ４３ 油圧タービン（流体タービン） ４４ 油圧クラッチ（クラッチ手段） ５０ コンプレッサ側部材（クラッチ手段の構成部材） ５２ スペーサリング（受け部材） ６０ 作動油噴射ブロック（流体噴射部材） ７０ 作動油供給ノズル（流体噴射部材） ８４ ラジアル滑り軸受

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンプレッサとタービンとを連結するタ
   ーボ回転軸をもつターボチャージャーを備えたエンジン
   の過給装置において、上記ターボ回転軸をコンプレッサ
   側軸とタービン側軸とに分割するとともに、両軸が一体
   に回転するように両軸を連結する状態と両軸が相対回転
   可能となるように両軸を切り離す状態とに切換えられる
   クラッチ手段と、上記ターボチャージャーに設けられ、
   そのターボ回転軸に上記コンプレッサ側軸を補助駆動し
   かつこのコンプレッサ側軸にタービンからコンプレッサ
   に向かう方向のスラスト力を発生させる補助駆動力を与
   える補助駆動手段とを備え、このスラスト力が上記クラ
   ッチ手段にクラッチ解除力として伝達されるようにした
   ことを特徴とするエンジンの過給装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のエンジンの過給装置にお
   いて、上記補助駆動手段として、ターボチャージャー外
   部から供給される作動流体をターボチャージャー内に導
   いてコンプレッサ側軸に噴射する流体噴射部材と、上記
   コンプレッサ側軸に設けられ、上記流体噴射部材から噴
   射される流体エネルギをコンプレッサ側軸の回転エネル
   ギに変換する流体タービンとを備えるとともに、上記流
   体噴射部材からの作動流体の噴射方向を上記タービンか
   らコンプレッサに向かう方向の成分を含む方向に設定し
   たことを特徴とするエンジンの過給装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のエンジンの過給装置にお
   いて、上記コンプレッサ側軸とタービン側軸との結合個
   所近傍に中間軸受を配置し、この中間軸受と上記コンプ
   レッサとの間にコンプレッサ側軸受を設け、上記中間軸
   受とタービンとの間にタービン側軸受を設けたことを特
   徴とするエンジンの過給装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載のエンジンの過給装置にお
   いて、上記コンプレッサ側軸とタービン側軸との結合個
   所近傍に中間軸受を配置し、この中間軸受と上記コンプ
   レッサとの間にコンプレッサ側軸受を設け、上記中間軸
   受とタービンとの間にタービン側軸受を設けたことを特
   徴とするエンジンの過給装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載のエンジンの過給装置にお
   いて、上記中間軸受とコンプレッサ側軸受との間に上記
   流体噴射部材及び流体タービンを設けたことを特徴とす
   るエンジンの過給装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載のエンジ
   ンの過給装置において、上記クラッチ手段の構成部材で
   あってコンプレッサ側軸側に設けられる部材をこのコン
   プレッサ側軸に対して相対回転不能でかつ軸方向に相対
   移動可能となるように装着するとともに、上記クラッチ
   手段に、上記コンプレッサ側軸のコンプレッサ側への移
   動力を軸切離し力として受ける受け部材を設けたことを
   特徴とするエンジンの過給装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜５記載のエンジンの過給装置
   において、上記クラッチ手段の構成部材であってコンプ
   レッサ側軸側に設けられる部材をこのコンプレッサ側軸
   と一体に形成したことを特徴とするエンジンの過給装
   置。
8. 【請求項８】 コンプレッサとタービンとを両者が一体
   に回転するように連結するターボ回転軸をもつターボチ
   ャージャーを備えたエンジンの過給装置において、上記
   ターボ回転軸を滑り軸受により回転可能に支持するとと
   もに、上記ターボチャージャーに設けられ、そのターボ
   回転軸に、このターボ回転軸の回転駆動を補助しかつ同
   ターボ回転軸にタービンからコンプレッサに向かう方向
   のスラスト力を発生させる補助駆動力を与える補助駆動
   手段を備えたことを特徴とするエンジンの過給装置。