JP5904634B2

JP5904634B2 - ターボ過給機

Info

Publication number: JP5904634B2
Application number: JP2012016869A
Authority: JP
Inventors: 真人澤下
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2012-01-30
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2032-01-30
Also published as: JP2013155668A

Description

本願発明は、内燃機関に使用されるターボ過給機に関するものである。

内燃機関に使用されるターボ過給機は、排気ガスで回転するタービン翼と、吸気系の清浄空気を加圧するコンプレッサ翼とを備えており、タービン翼とコンプレッサ翼とを回転軸に固定している。そして、回転軸の軸受け手段として、耐久性や回転の滑らかさ、発熱防止等の点から、ハウジングに設けた軸受け部に油層を介して配置されたフローティングメタル（浮動軸受け）が使用されている。

このフローティングメタルは、油層を介してハウジングの軸受け部に保持されているに過ぎないため、回転軸と一緒に連れ回転しようとする傾向を呈する。そこで、内周と外周とに貫通した回り止め穴を設け、ハウジングの軸受け部に設けたストッパーピンを回り止め穴に嵌めることで、連れ回転を防止している（例えば特許文献１参照）。

特開平０９−２４２５５３号公報

フローティングメタルは軸方向及び半径方向にわずかながらずれ移動することで自動調芯機能を発揮するものであり、従って、回り止め穴とストッパーピンとの間にも若干のクリアランスが必要である。ところが、内燃機関の振動や排気ガス量の不規則な変化等により、フローティングメタルが軸方向に激しく振動することがあり、このため、ターボ過給機に異常振動が発生して耐久性低下の原因になったり、過給効率が悪化したりするおそれがあった。

本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。

本願発明のターボ過給機は、ハウジングに設けた軸受け部に円筒状のフローティングメタルを配置しており、前記フローティングメタルの内部に、その両側に突出するようにして回転軸が回転自在に挿通されており、前記回転軸には、コンプレッサ翼とタービン翼とが前記フローティングメタルを挟んだ反対側に位置するようにして取り付けられており、かつ、前記フローティングメタルには、少なくとも外周に開口する回り止め穴が空いており、前記回り止め穴に、前記ハウジングの軸受け部に設けたストッパーピンが嵌まっている。

そして、本願発明では、前記フローティングメタルの回り止め穴は、前記ストッパーピンが嵌まった状態でフローティングメタルが遊転可能な周方向の長さを有すると共に、前記回転軸の軸線と直交した方向から見て、前記回転軸の回転方向と反対方向の一端部が幅狭となる形状であり、前記回り止め穴の一端部は、前記ストッパーピンに嵌まると前記フローティングメタルを軸方向に移動不能に保持する幅である。
なお、回転軸はロータや中心軸と呼んでもよい。また、タービン翼及びコンプレッサ翼は、それぞれタービンインペラー又はタービン羽根、コンプレッサインペラー又はコンプレッサ羽根と呼ぶことも可能である。

フローティングメタルの連れ回転はストッパーピンによって阻止されるが、従来は、ストッパーピンと回り止め穴とが単なる円形（真円）であるため、ストッパーピンが回り止め穴における円形の内面に当接した状態で、フローティングメタルはその軸方向に簡単に移動可能であり、このため、フローティングメタルが軸方向に激しく振動することを阻止できなかった。

これに対して本願発明では、回り止め穴のうち回転軸との連れ回転によってストッパーピンが移行する端部は幅狭になっていることにより、フローティングメタルが回転軸と連れ回転すると、ストッパーピンが回り止め穴のうち幅が狭くなっている一端部に嵌まるため、フローティングメタルは軸方向にずれ不能に保持される。つまり、ストッパーピンが回り止め穴２５における細幅の一端部に食い込むような状態になることにより、ストッパーピンが回り止め穴の内側面に当接するのであり、これにより、フローティングメタルの振動を的確に防止できる。その結果、ターボ過給機の耐久性向上に貢献できると共に、過給効率悪化も防止できる。

本願発明を適用した排気ターボ過給機の縦断正面図である。（Ａ）は図１の部分拡大図、（Ｂ１）〜（Ｂ３）は（Ａ）のＢ−Ｂ視図であり、それぞれ異なる例である。

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は排気ガスで駆動されるターボ過給機に適用しており、ターボ過給機は、排気ガスで駆動されるタービン翼１と、エアクリーナから送られた清浄空気を加圧するコンプレッサ翼２とを有しており、両者は回転軸３の一端寄り部と他端寄り部とに固定されている。なお、本実施形態の回転軸３は単一構造になっているが、回転軸３を複数本のパーツで構成することも可能である。

ターボ過給機は、更に、タービン翼１を囲うタービンハウンジグ４と、コンプレッサ翼２を囲うコンプレッサハウジング５と、これらタービンハウンジグ４とコンプレッサハウジング５との間に介在したセンターハウジング６とを有している。タービンハウンジグ４には環状の駆動通路７とこれに連通した排気ガス出口通路８とを形成し、コンプレッサハウジング５には、清浄空気が入る入口通路９と、これに連通した環状の圧縮通路１０とを形成している（正確には、圧縮通路１０は、コンプレッサハウジング５とセンターハウジング６とで構成されている。）。

駆動通路７と圧縮通路１０とは周方向に向かって断面積が変化しており、駆動通路７には、大径の流入口から排気ガスが流入する。図１に黒抜き矢印で示すように、仕事をした排気ガスは回転軸３と同心の出口通路８から排出される。他方、清浄空気は、回転軸３と同心の入口通路９から流入して、圧縮通路１０における大径の流出口から排出される。なお、タービンハウンジグ４とセンターハウジング６とはかしめ方式のホルダー１１で一体に締結されており、コンプレッサハウジング５とセンターハウジング６とはボルト１２で締結されている。

センターハウジング６には、円筒形のフローティングメタル１４を介して回転軸３を回転自在に保持するセンター軸受け部１５と、回転軸３のうちタービン翼１が取り付けられている端部を回転自在に保持する第１サイド軸受け部１６と、回転軸３のうちコンプレッサ翼２が取り付けられている側の部位を回転自在に保持する第２サイド軸受け部１７とを形成している。

第１サイド軸受け部１６では回転軸３は直接に支持しているが、第２サイド軸受け１７では、回転軸３は、アウターブッシュ１８及びその内側に嵌まったインナーブッシュ１９を介して支持されている。インナーブッシュ１９とアウターブッシュ１８との間には、オイルシールを設けている。回転軸３のうち第１サイド軸受け部１６に嵌まっている箇所にも、オイルシール２０を装着している。

センター軸受け部１５とフローティングメタル１４との間には若干の隙間が空いており、また、回転軸３とフローティングメタル１４との間にはオイル溜まり部２１を形成している。また、オイル溜まり部２１を挟んだ両側の部位においても、回転軸３とフローティングメタル１４との間に若干の隙間を設けている。

回転軸３のうちタービン翼１の側に位置した部位には、フローティングメタル１４の一端面に当接し得るフランジ２２が形成されている。他方、インナーブッシュ１９には、フローティングメタル１４がコンプレッサ翼２の方向に移動することを規制するフランジ２３を形成している。フローティングメタル１４の長さは、回転軸３のフランジ２２とインナーブッシュ１９のフランジ２３との間隔寸法より若干短くしており、このため、フローティングメタル１４は軸方向にも若干は移動し得る。

センターハウジング６には、センター軸受け部１５を囲うようにオイル通路２４が形成されており、オイル通路２４には、オイル入口とオイル出口（いずれも図示せず）を設けている。従って、フローティングメタル１４はオイルに漬かった状態になっている。

オイルは粘性があるため、フローティングメタル１４は回転軸３と一緒に連れ回転しようとする。そこで、フローティングメタル１４にその内外に貫通する回り止め穴２５を空ける一方、センターハウジング６のセンター軸受け部１５には、回り止め穴２５に嵌まるストッパーピン２６を装着している。

そして、回り止め穴２５は、図２（Ｂ１）（Ｂ２）（Ｂ３）に示すように、フローティングメタル１４が多少回転し得る（遊転し得る）周方向の長さを有していると共に、回転軸３の軸心と直交した方向から見て、回転軸３の回転方向（Ａ方向）と反対側の部位が幅狭になる形状に設定している。（Ｂ１）（Ｂ２）（Ｂ３）はそれぞれ異なる形態であり、（Ｂ１）と（Ｂ２）の例では、回り止め穴２５は、間隔Ｗが徐々に狭まるテーパ形（或いはクサビ形）になっており、（Ｂ３）に示す例では、回り止め穴２５は、ストレート状の広幅部とストレート状の狭幅部とが連続したダルマ形になっている。また、（Ｂ１）及び（Ｂ２）に示す回り止め穴２５は、回転軸３の軸線と直交した線２７を挟んで対称形状になっているが、（Ｂ２）に示す例では、回り止め穴２５は、回転軸３の軸線と直交した線２７の片側に偏心したテーパ形状になっている。

いずれの例でも、回り止め穴２５のうち軸方向の間隔で狭くなっている一端部２５ａは、ストッパーピン２６がきっちり嵌まる細幅になっている。従って、回転軸３が回転すると、ストッパーピン２６が回り止め穴２５における細幅の一端部２５ａに嵌まることにより、フローティングメタル１４が軸方向にずれることが阻止される。このため、フローティングメタル１４の振動を防止できる（つまり、ストッパーピン２６が回り止め穴２５の側面に当たるため、フローティングメタル１４のスライドが的確に阻止される。）。

本願発明は、内燃機関のターボ過給機に適用できる。従って、産業上、利用できる。

１タービン翼
２コンプレッサ翼
３回転軸
４タービンハウンジグ
５コンプレッサハウジング
６センターハウジング
７駆動通路
１０圧縮通路
１４フローティングメタル
１５センター軸受け部
１６第１サイド軸受け部
１７第２サイド軸受け部
１８アウターブッシュ
１９インナーブッシュ
２５回り止め穴
２５ａ細幅の一端部
２６ストッパーピン

Claims

ハウジングに設けた軸受け部に円筒状のフローティングメタルを配置しており、前記フローティングメタルの内部に、回転軸がフローティングメタルの両側に突出するようにして挿通されており、前記回転軸には、コンプレッサ翼とタービン翼とが前記フローティングメタルを挟んだ反対側に位置するようにして取り付けられており、かつ、前記フローティングメタルには、少なくとも外周に開口する回り止め穴が空いており、前記回り止め穴に、前記ハウジングの軸受け部に設けたストッパーピンが嵌まっている構成であって、
前記フローティングメタルの回り止め穴は、前記ストッパーピンが嵌まった状態でフローティングメタルが遊転可能な周方向の長さを有すると共に、前記回転軸の軸線と直交した方向から見て、前記回転軸の回転方向と反対方向の一端部が幅狭となる形状であり、前記回り止め穴の一端部は、前記ストッパーピンに嵌まると前記フローティングメタルを軸方向に移動不能に保持する幅である、
ターボ過給機。