JP6579717B2 - ターボチャージャ - Google Patents
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Description
特許文献1,2には、ターボチャージャの軸受に潤滑油を供給するための給油孔を備える構成が開示されている。
この発明は、ハウジング内の潤滑油による回転部材の攪拌損失を抑えることで、ターボチャージャの機械的損失を抑えることのできるターボチャージャを提供することを目的とする。
これにより、排油室において回転軸よりも上方の部位で、回転軸の回転方向の下流側に溜まりやすい潤滑油を、その下方にオフセットして設けた排油口から、円滑に排出することができる。
これにより、回転軸の回転方向下流側にはね飛ばされた潤滑油を、傾斜面に沿って円滑に排油口に向かって流すことができる。これにより、潤滑油の排出性を高めることができる。
これにより、潤滑油が傾斜面に当たって跳ね返った場合に、跳ね返った潤滑油を、傾斜面に対向する部位に設けられた縦面で受けとめることができる。このとき、縦面は、傾斜面よりも傾斜角度が小さいので、この縦面で潤滑油を斜め上方に跳ね返してしまうのを抑える。これにより、縦面で受け止めた潤滑油を、下方の排油口に向かって円滑に流すことができる。
このようにして排油口をオフセットさせることで、傾斜面を、回転軸の回転方向の上流側に向かって、より長く形成することができる。これによって、潤滑油を、より円滑に排油口に向かって流すことができる。
これにより、回転軸の回転方向下流側にはね飛ばされた潤滑油を、傾斜面から排油口に円滑に流すことができる。これにより、潤滑油の排出性を高めることができる。
このようにすることで、排油口の断面形状を単なる円形とした場合と比較して、排油口を非対称形状としつつ、流路断面積を拡大することができる。これにより、排油室から流れ込む潤滑油を、より効率よく排出することができる。
このようにすることで、排油口の断面形状を単なる円形とした場合と比較して、排油口を非対称形状としつつ、流路断面積を拡大することができる。これにより、排油室から流れ込む潤滑油を、より効率よく排出することができる。
このようにすることで、排油口の断面形状を単なる円形とした場合と比較して、排油口を非対称形状としつつ、流路断面積を拡大することができる。これにより、排油室から流れ込む潤滑油を、より効率よく排出することができる。
このようにすることで、排油口の断面形状を単なる円形とした場合と比較して、排油口を非対称形状としつつ、流路断面積を拡大することができる。これにより、排油室から流れ込む潤滑油を、より効率よく排出することができる。
このようにすることで、潤滑油が回転軸に巻き込まれることを抑制できる。その結果、潤滑油の排出性を更に高めることができる。
図1は、この発明の第1実施形態におけるターボチャージャの構成を示す断面図である。
図1に示すように、ターボチャージャ1Aは、タービンホイール2、コンプレッサホイール3、回転軸4、ジャーナルベアリング(軸受)5A,5B、及びハウジング6を備えている。このターボチャージャ1Aは、例えば、回転軸4が水平方向に延在するような姿勢で自動車等にエンジンの補機として搭載される。
図1に示す一点鎖線は、回転軸4の中心軸(軸線)Cを示している。
以下の説明において、ターボチャージャ1Aを自動車等に搭載した状態において上方を向く側を「上方」、下方を向く側を「下方」と称する。また、上下方向をZ方向、回転軸4の中心軸Cが延びる方向をY方向、Z方向およびY方向に直交する方向をX方向とする。
回転軸4のY方向における中央部4cは、後述する排油室68の上部に露出する。
回転軸4の外周部には、プレート41よりも回転軸4の第二端部4bに近い側に、オイルリング42が設けられている。このオイルリング42によって、開口部60aと回転軸4との間のシール性が維持されている。
給油管接続口71の先端部と、ベアリング収容部61A,61Bとの間には、供給流路72A,72Bが形成されている。回転軸4の第一端部4aに近い側の供給流路72Aは、ジャーナルベアリング5Aの連通孔5mに向かって開口している。回転軸4の第二端部4bに近い側の供給流路72Bは、ジャーナルベアリング5Bの連通孔5mに向かって開口している。
図2に示すように、この実施形態において、ターボチャージャ1Aは、ベアリング収容部61A,61B間で回転軸4の中央部4cが露出している部分で、排油室68が、幅方向Xにおいて、回転軸4の中心軸Cを含む鉛直面Vを境界面として非対称に形成されている。
この実施形態において、排油室68は、回転軸4の中心軸Cおよび上下方向Zに直交する幅方向Xにおいて、幅方向Xの第一の側の側壁面68aと第二の側の側壁面68bとで、中心軸Cからの距離w1,w2が互いに異なっている。ここで、回転軸4の上端P1における回転方向Rの下流側(第二領域)X2に位置する側壁面68bは、その中心軸Cからの距離w2が、上流側(第一領域)X1に位置する側壁面68aの中心軸Cからの距離w1よりも大きくなるよう設定されている。上述した上端P1は、回転軸4の中心軸Cと直交する図2の断面における最も上端の位置である。
上述した「回転方向Rの下流側」は、上端P1における回転軸4の接線の延びる方向で回転方向Rの前方と言い換えることができる。同様に、「回転方向Rの上流側」は、上端P1における回転軸4の接線方向の延びる方向で回転方向Rの後方と言い換えることができる。
これに対し、排油室68は、回転軸4の上側における回転方向Rの上流側X1の領域A1の断面積S1よりも、回転方向Rの下流側X2の領域A2の断面積S2の方が大きいので、回転方向Rの下流側に吹き飛ばされた潤滑油が、排油室68の領域A2に留まりにくく、下方へと速やかに流れ落ちる。
第1実施形態では、ベアリング収容部61A,61B間で回転軸4の中央部4cが露出している部分において、排油室68を、回転軸4の中心軸Cを含む鉛直面Vを境界面として幅方向Xで非対称に形成するために、幅方向Xにおいて側壁面68aと側壁面68bとで、中心軸Cからの距離w1,w2を異ならせるようにしたがこれに限らない。
図3は、この発明の第1実施形態におけるターボチャージャの変形例を示す図であり、図1におけるD1−D1矢視断面図である。
この図3に示すように、ターボチャージャ1Bの排油室68Bは、幅方向Xの第一の側の上面68taと第二の側の上面68tbとで、中心軸Cからの上下方向Zにける距離h1,h2が互いに異なっている。ここで、回転軸4の上側において、回転軸4の回転方向Rの上流側X1の上面68taにおける中心軸Cからの距離h1よりも、回転軸4の回転方向Rの下流側X2の上面68tbにおける中心軸Cからの距離h2の方が大きくなるよう設定されている。
次に、この発明にかかるターボチャージャの第2実施形態について説明する。この第2実施形態で示すターボチャージャ1Cは、第1実施形態のターボチャージャ1A,1Bに対して、排油口69Cの構成が異なるのみである。したがって、第2実施形態の説明においては、第1実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに重複説明を省略する。つまり、第1実施形態で説明した構成と共通するターボチャージャ1A,1Bの全体構成については、その説明を省略する。
この図4に示すように、ターボチャージャ1Cのハウジング6の排油室68Cの下方に形成された排油口69Cは、幅方向Xにおいて、回転軸4の中心軸Cを含む鉛直面Vを境界面として非対称に形成されている。
この実施形態において、排油口69Cは、回転軸4の中心軸Cに対し、幅方向Xにおいて、回転方向Rの上流側X1にオフセットして形成されている。
傾斜面68dに対して幅方向Xで対向する部分に縦面68vが形成されているので、傾斜面68dで跳ね返った潤滑油を縦面68vで受け止め、下方の排油口69Cへと導くことができる。
第2実施形態では、排油口69Cを回転方向Rの下流側にオフセットして設けたが、これに限らない。
図5は、この発明の第2実施形態におけるターボチャージャの第1変形例の構成を示す図であり、図1におけるD2−D2矢視断面図である。
図5に示すように、この変形例において、排油口69Dは、幅方向Xにおいて回転軸4の中心軸Cと同位置にオフセットせずに形成してもよい。この場合、排油室68Dは、回転軸4の上側における回転方向Rの下流側X2の底部に傾斜面68dを形成することで、潤滑油を、下方の排油口69へと速やかに流下させることができる。
さらに、潤滑油が傾斜面68dに当たって跳ね返った場合に、跳ね返った潤滑油を、傾斜面68dに対向する部位に設けられた縦面68vで受けとめることができる。
これにより、縦面68vで受け止めた潤滑油を、下方の排油口69Dに向かって円滑に流すことができる。
図6は、この発明の第2実施形態におけるターボチャージャの第2変形例の構成を示す図であり、図1におけるD2−D2矢視断面図である。
図6に示すように、この変形例において、排油口69Eは、回転軸4の中心軸Cに対し、幅方向Xにおいて、回転軸4の上側における回転方向Rの下流側X2にオフセットして形成されている。
したがって、排油室68内において、潤滑油が溜まりやすい回転方向Rの下流側X2の部位で潤滑油が滞るのを抑え、潤滑油の排出性を高めることができる。これにより、回転軸4において攪拌損失が増大するのを抑えることができる。その結果、ターボチャージャ1Eの機械的損失を抑えることが可能となる。
次に、この発明にかかるターボチャージャの第3実施形態について説明する。この第3実施形態のターボチャージャは、第2実施形態で示したターボチャージャ1Cに対して、排油口69Fの断面形状が異なるのみである。したがって、第3実施形態の説明においては、同一部分に同一符号を付して重複説明を省略する。つまり、第2実施形態に対する相違点を中心に説明を行い、第1、第2実施形態で説明した構成と共通するターボチャージャ1A,1Cの構成については、その説明を省略する。
この図7に示すように、ターボチャージャ1Fのハウジング6の下方に形成された排油口69Fは、図4に示した上記第2実施形態と同様、幅方向Xにおいて、回転軸4の中心軸Cを含む鉛直面Vを境界面として非対称に形成されている。
しかも、排油口69Fは、幅方向Xにおいて第一の側にオフセットしつつも、流路断面積を大きく確保することができるので、排油室68から流れ込む潤滑油を、より効率よく排出することができる。
これにより、回転軸4において攪拌損失が増大するのを抑えることができる。その結果、ターボチャージャ1Fの機械的損失を抑えることが可能となる。
第3実施形態では、幅方向Xにおいて回転軸4の上側における回転方向Rの上流側X1にオフセットして設けた排油口69Fを、断面視楕円形状としたが、これに限らない。
図8は、この発明の第3実施形態におけるターボチャージャの第1変形例の構成を示す図であり、図4におけるD3−D3矢視断面図である。
図8に示すように、幅方向Xにおいて回転軸4の上側における回転方向Rの上流側X1にオフセットして設けた排油口69Gは、例えば、断面視矩形状(長方形状)とすることができる。
図9は、この発明の第3実施形態におけるターボチャージャの第2変形例の構成を示す図であり、図4におけるD3−D3矢視断面図である。
図9に示すように、排油口69Hは、例えば、回転軸4の中心軸Cに対し、幅方向Xに沿って回転軸4の上側における回転方向Rの上流側X1に向かって、軸方向Yにおける開口寸法K1,K2が段階的に増える、断面T字状としてもよい。
図10は、この発明の第3実施形態におけるターボチャージャの第3変形例の構成を示す図であり、図4におけるD3−D3矢視断面図である。
図10に示すように、排油口69Jは、例えば、回転軸4の中心軸Cに対し、幅方向Xに沿って回転軸4の上側における回転方向Rの上流側X1に向かって、軸方向Yにおける開口寸法Kが漸次増える、断面三角形状としてもよい。
次に、この発明にかかるターボチャージャの第4実施形態について説明する。この第4実施形態で示すターボチャージャ1Kは、第2実施形態のターボチャージャ1Cに対して、排油口69Kの構成が異なるのみである。したがって、第4実施形態の説明においては、第1〜第3実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに重複説明を省略する。つまり、第1〜第3実施形態で説明した構成と共通するターボチャージャ1A〜1Jの全体構成については、その説明を省略する。
この図11に示すように、ターボチャージャ1Kのハウジング6の排油室68Kの下方に形成された排油口69Kは、幅方向Xにおいて、回転軸4の中心軸Cを含む鉛直面Vを境界面として非対称に形成されている。
この実施形態において、排油口69Kは、上方の排油室68K側から下方に向かって、幅方向Xにおいて、回転軸4の上側における回転方向Rの下流側X2から上流側X1に傾斜して形成されている。
また、傾斜面68dに対して幅方向Xで対向する部分に縦面68vが形成されているので、傾斜面68dで跳ね返った潤滑油を縦面68vで受け止め、下方の排油口69Cへと導くことができる。
これにより、回転軸4において攪拌損失が増大するのを抑えることができる。その結果、ターボチャージャ1Kの機械的損失を抑えることが可能となる。
上記第4実施形態では、フランジ70Kに、排油口69Kに連続して傾斜する排油孔70hを設けるようにしたが、これに限らない。
図12は、この発明の第4実施形態におけるターボチャージャの変形例の構成を示す図であり、図1におけるD2−D2矢視断面図である。
図12に示すように、ターボチャージャ1Lのハウジング6の下方に形成された排油口69Lは、上方の排油室68K側から下方に向かって、幅方向Xにおいて、回転軸4の上側における回転方向Rの下流側X2から上流側X1に傾斜して形成されている。
これにより、回転軸4において攪拌損失が増大するのを抑えることができる。その結果、ターボチャージャ1Lの機械的損失を抑えることが可能となる。
次に、この発明にかかるターボチャージャの第5実施形態について説明する。この第5実施形態で示すターボチャージャは、第1〜第4実施形態のターボチャージャ1Aに対して、潤滑油の巻き込みを抑制する巻き込み抑制部を設けたものである。したがって、第5実施形態の説明においては、第1〜第4実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに重複説明を省略する。つまり、第1〜第5実施形態で説明した構成と共通するターボチャージャ1A〜1Lの全体構成については、その説明を省略する。
図13に示すように、この実施形態におけるターボチャージャ1Mは、巻き込み抑制部80を備えている。この巻き込み抑制部80は、回転軸4による巻き込みや、内壁面の跳ね返りによって、回転軸4の下方に存在する潤滑油が回転軸4の上方に回り込んでしまうことを抑制する。
この第5実施形態における巻き込み抑制部80は平板状に形成される場合を例示したが、潤滑油の巻き込み、跳ね返りを抑制できる形状であれば平板状に限られない。さらに、巻き込み抑制部80が、鉛直面Vの近傍にまで至るように突出する場合について説明したが、巻き込み抑制部80の突出量は適宜設定すればよい。さらに、巻き込み抑制部80が水平に延びる場合を例示したが、水平に対して傾斜していても良い。
この発明は、上述した各実施形態及びそれらの変形例に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、設計変更可能である。
例えば、ターボチャージャ1A〜1Lの各部の構成は、例えばジャーナルベアリング5A,5Bに代えて転がり軸受を採用する等、上記した以外の適宜構成に変更することができる。
例えば、上述した実施形態においては、排油室と排油口との両方が、回転軸4の中心軸Cを含む鉛直面を境界面として定義される第一領域と第二領域とで非対称に形成されている場合を説明した。しかし、排油室68と排油口69とのうち排油室68が、回転軸4の中心軸Cを含む鉛直面を境界面として定義される第一領域と第二領域とで非対称に形成されていればよい。すなわち、排油室68のみ回転軸4の中心軸Cを含む鉛直面を境界面として定義される第一領域と第二領域とで非対称に形成されていればよい。
さらに、上記各実施形態及び各変形例に示した構成を、適宜組み合わせることもできる。
2 タービンホイール
3 コンプレッサホイール
4 回転軸
4a 第一端部
4b 第二端部
4c 中央部
4d 大径部
4n ネジ部
5A,5B ジャーナルベアリング(軸受)
5m 連通孔
5s 摺動面
6 ハウジング
6f 外周面
6g 外周面
31 ナット
41 プレート
42 オイルリング
43 スラストスリーブ
44 スラストリング
46 シールリング
60a 開口部
60b 開口部
61A,61B ベアリング収容部
61c 端部
61d 端部
63 止め輪
64 押え部材
64a 貫通孔
64b 周壁部
65 スラストベアリング
66,67 隙間
68,68B,68C,68D,68K 排油室
68a,68b 側壁面
68d 傾斜面
68t,68ta,68tb 上面
68v 縦面
69 排油口
69C,69D,69E,69F,69G,69H,69J,69K,69L 排油口
70,70K,70L フランジ
70h 排油孔
71 給油管接続口
72A,72B 供給流路
73 案内部材
80 巻き込み抑制部
A1 領域
A2 領域
A11 領域
A12 領域
C 中心軸(軸線)
h1,h2 距離
K,K1,K2 開口寸法
P コンプレッサ
R 回転方向
S1,S2,S11,S12 断面積
t 接線方向
T タービン
V 鉛直面
w,w1,w2 距離
X 幅方向
X1 回転軸の上側における回転軸の回転方向の上流側(第一領域)
X2 回転軸の上側における回転軸の回転方向の下流側(第二領域)
Y 軸方向
Z 上下方向
Claims (11)
- 軸線に沿って延びる回転軸と、
前記回転軸の第一端部に設けられたタービンホイールと、
前記回転軸の第二端部に設けられたコンプレッサホイールと、
前記回転軸の前記軸線に沿った長さ方向の少なくとも一部を収容したハウジングと、
前記ハウジング内に設けられ、前記回転軸を前記軸線回りに回転可能に支持する軸受と、
前記軸受に潤滑油を供給する供給流路と、
前記ハウジング内に形成され、前記軸受から前記潤滑油が排出される排油室と、
前記排油室の下部に形成され、前記潤滑油を前記ハウジング外に排出する排油口と、を
備え、
前記排油室及び前記排油口のうち少なくとも前記排油室が、前記回転軸の前記軸線を含む鉛直面を境界面として定義される第一領域と第二領域とで非対称に形成され、
前記排油室は、前記回転軸の上端における前記回転軸の回転方向の上流側と下流側とで非対称に形成され、
前記排油室の断面積は、前記回転軸の上端における前記回転軸の回転方向の上流側よりも前記回転方向の下流側で大きく、
前記排油口は、前記回転軸の前記軸線を含む鉛直面を境界面として定義される第一領域と第二領域とで非対称に形成されている
ターボチャージャ。 - 前記排油口が、前記鉛直面に対して前記回転軸の回転方向の下流側にオフセットして設けられている請求項1に記載のターボチャージャ。
- 前記排油室の下部において、前記回転軸の回転方向の下流側に、上方から下方に向かって前記回転軸の回転方向の上流側から下流側に傾斜した傾斜面が設けられている請求項1に記載のターボチャージャ。
- 前記排油室の下部において、前記回転軸の回転方向の上流側で前記傾斜面に対向する部位に、前記傾斜面よりも傾斜角度が小さい縦面が形成されている請求項3に記載のターボチャージャ。
- 前記排油口が、前記傾斜面の下方に連続して形成され、前記鉛直面に対して前記回転軸の上側における回転方向の上流側にオフセットして設けられている請求項3又は4に記載のターボチャージャ。
- 前記排油口が、上方から下方に向かって前記回転軸の回転方向の上流側から下流側に傾斜している請求項3から5の何れか一項に記載のターボチャージャ。
- 前記排油口は、前記鉛直面に交差する断面形状が前記鉛直面に沿って長い楕円形である請求項1から6の何れか一項に記載のターボチャージャ。
- 前記排油口は、前記鉛直面に交差する断面形状が前記鉛直面に沿って長い長方形である請求項1から6の何れか一項に記載のターボチャージャ。
- 前記排油口は、前記鉛直面に交差する断面形状が、下流側に向かって軸方向の寸法が段階的に増える、断面T字状である請求項1から6の何れか一項に記載のターボチャージャ。
- 前記排油口は、前記鉛直面に交差する断面形状が、下流側に向かって軸方向の寸法が漸次増える、断面三角形状である請求項1から6の何れか一項に記載のターボチャージャ。
- 前記排油室は、潤滑油の巻き込みを抑制する巻き込み抑制部を備える請求項1から10の何れか一項に記載のターボチャージャ。
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