JP6008513B2

JP6008513B2 - ターボ過給機

Info

Publication number: JP6008513B2
Application number: JP2012040466A
Authority: JP
Inventors: 真人澤下
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2016-10-19
Anticipated expiration: 2032-02-27
Also published as: JP2013174216A

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（吸気）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オイル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とが多い。

さて、コンプレッサ翼の回転によって吸気が軸方向から吸引されて半径外向きに排出されるが、吸気の流れにより、コンプレッサ翼の背面側（軸受け部に向いた側）は負圧状態になり、このため、潤滑のためのオイルが吸い出される現象が生じる。

そこで特許文献１では、オイルの吸い出しを防止するため、回転軸のうちコンプレッサ翼と軸受け部との間にスラストプレートを固定し、このスラストプレートのうち軸受け部に向いた面に、空気を半径外側から裏側に吸い込むスパイラル溝を形成することにより、スラストプレートと軸受け部との間の部位を正圧状態にすることが開示されている。

特開昭５９−５４８１６号公報

特許文献１では、オイルの封止のためにスラストプレートを付加する必要があるため、それだけ構造が複雑化するのみならず、スラストプレートの配置スペースの分だけターボ過給機が大型化するという問題がある。また、スラストプレートは回転軸に固定されてはいるが、スラストプレートの内周面と回転軸の外周面との間に部分的な隙間があると、この隙間からオイルが吸い出される可能性があり、従って、オイルの封止効果が万全とは言い難い。

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、オイルで潤滑されている軸受け部で回転自在に保持された回転軸と、前記回転軸のうち前記軸受け部の外側に露出した部位に固定されたコンプレッサ翼と、前記コンプレッサ翼と軸受け部との間に配置された背面部材とを有しており、前記コンプレッサ翼と背面部材との間に、前記回転軸のシール部と前記コンプレッサ翼で吸気を加圧する圧縮通路とに連通した背面空間を設けている構成であって、
前記回転軸は、前記軸受け部にオイル層を介して配置されたフローティングメタルに挿通されている一方、
前記コンプレッサ翼又は背面部材若しくは両方に、前記コンプレッサ翼の回転によって前記圧縮通路から吸気を吸引して前記背面空間を正圧状態に保持する加圧手段が形成されている。

本願発明では、特許文献１のようなスラストプレートは必要ないため、構造を簡単化してコストを抑制できると共に、ターボ過給機が大型化することも回避できる。また、オイルが回転軸の外周面を伝ってコンプレッサ翼に向けて流れ得る状態であっても、背面空間が正圧であることにより、オイルの流れを的確に阻止できる。従って、高いシール効果を発揮できる。

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の要部拡大図、（Ｂ）はコンプレッサ翼を（Ａ）のＢ−Ｂ視方向から見た図である。

(1).全体構成
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、全体の構成を説明する。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（吸気）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。

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とが形成され、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にはその大径の流入口に排気ガスが流入し、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と同心の地口通路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とが形成されている。本実施形態では、センター軸受け部１５が請求項に記載した軸受け部に相当する。

第１サイド軸受け部１６では回転軸３を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。

アウターブッシュ１８は第２サイド軸受け１７に固定されて、インナーブッシュ１９は回転軸３に固定されており、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２０を設けている。オイルシール２０は、インナーブッシュ１９とアウターブッシュ１８とのいずれに固定してもよいが、アウターブッシュ１８に固定するのが一般的である。本実施形態では、第２サイド軸受け１７とアウターブッシュ１８とが請求項に記載した背面部材を構成している。なお、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。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。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。図２では、オイルを点線のハッチングで表示している。

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。

(2).加圧手段
図２に示すように、コンプレッサ翼２と第２サイド軸受け１７及びアウターブッシュ１８との間は背面空間２８になっており、コンプレッサ翼２のうち背面空間２８に向いた背面２９に、請求項に記載した加圧手段の一例として、吸引羽根（突条）３０の群を多数形成している。背面空間２８は、圧縮通路１０に連通している。

コンプレッサ翼２の背面２９のうちアウターブッシュ１８に対向した部位は、アウターブッシュ１８に向いて凹に凹んだ凹曲面２９ａになっている一方、アウターブッシュ１８のうちコンプレッサ翼２の内向き凹曲面２９ａに対向した面は、若干角張った外向き凹面１８ａになっており、このため、背面空間２８は、内向き凹曲面２９ａと外向き凹面１８ａとの間では膨れた状態になっている。

吸引羽根３０は、コンプレッサ翼２の背面のうち内向き凹曲面２９ａの部位に設けており、アウターブッシュ１８の外向き凹面１８ａとの間の間隔が概ね一定になるような高さに設定している。また、吸引羽根３０は、軸心側の内端から放射方向外側の外端に向かって、コンプレッサ翼２の回転方向（矢印ａ方向）にずれるように湾曲している（単なる傾斜でもよい）。従って、図２（Ａ）に矢印ｂで示すように、圧縮通路１０の吸気が他コンプレッサ翼２の外周部から軸心方向に吸い込まれて、背面空間２８は正圧状態に保持される。このため、オイルがオイルシール２０の箇所から背面空間２８に吸い出されたり、回転軸３とインナーブッシュ１９との間から背面空間２８に吸い出されたりすることはない。

上記の実施形態では、加圧手段としてコンプレッサ翼２の背面２９に多数の吸引羽根３０を設けたが、吸引羽根３０に代えて、１条又は複数条の渦巻き型突条を形成することも可能である。また、加圧手段としての吸引羽根３０や渦巻き型突条は、アウターブッシュ１８の前面に形成したり、両方に形成したりすることも可能である。

実施形態では、背面部材の一部としてセンターハウジング６は別体のアウターブッシュ１８を設けたが、アウターブッシュ１８に相当する部分をセンターハウジング６に一体に設けることも可能である（この場合は、センター軸受け部１７と背面部材とは一連に連続することになる。）。背面空間は空気層が存在する状態であれば足りる。従って、コンプレッサ翼と背面部材とはごく僅かの隙間を介して密接していてもよい（この場合は、コンプレッサ翼の背面又は背面部材の前面若しくは両方に螺旋状等の吸引溝を形成することで、背面空間を正圧状態に保持できる。）。

また、背面空間は回転軸のシール部を囲う状態であれば足りるのであり、従って、オイルシールの箇所のみに環状の背面空間を形成して、コンプレッサ翼と背面部材とを摺動自在に密着させることも可能である（この場合は、コンプレッサ翼の背面又は背面部材の前面若しくは両方に螺旋状等の吸引溝を形成することで、圧縮通路から吸気を吸引して背面空間を正圧状態に保持したらよい。）。

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
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（軸受け部）
１８アウターブッシュ
１９インナーブッシュ
２０オイルシール
２８背面空間
２９背面空間
３０加圧手段の一例として吸引羽根

Claims

オイルで潤滑されている軸受け部で回転自在に保持された回転軸と、前記回転軸のうち前記軸受け部の外側に露出した部位に固定されたコンプレッサ翼と、前記コンプレッサ翼と軸受け部との間に配置された背面部材とを有しており、前記コンプレッサ翼と背面部材との間に、前記回転軸のシール部と前記コンプレッサ翼で吸気を加圧する圧縮通路とに連通した背面空間を設けている構成であって、
前記回転軸は、前記軸受け部にオイル層を介して配置されたフローティングメタルに挿通されている一方、
前記コンプレッサ翼又は背面部材若しくは両方に、前記コンプレッサ翼の回転によって前記圧縮通路から吸気を吸引して前記背面空間を正圧状態に保持する加圧手段が形成されている、
ターボ過給機。