JPH0583334U - ターボチャージャ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成にて低気圧下のタービンシャフト
の過回転を防止する。 【構成】 タービンシャフト１とそのハウジング２との
間に区画形成されて軸受３を収容する軸受室４と、ター
ビンシャフト１の回転を検知するための回転検出手段た
る回転センサー５と、軸受室４に連通する潤滑油通路６
の排出側に設けられた開閉弁７と、回転センサー５によ
る検出値が所定の過回転領域になったときに開閉弁７を
通路閉塞側に動作させる弁作動手段８とを備える。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ターボチャージャに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

一般にターボチャージャは、エンジンの排気により回転されるタービンブレー ドと、そのタービンシャフトに連結されたコンプレッサブレードと、これらを適 宜囲繞するハウジングとにより主として構成されており、タービン駆動により高 速回転されるコンプレッサブレードが圧縮空気を形成して、エンジンに供給する ようになっている。そしてタービンシャフトのハウジングには、タービンシャフ トに設けられた軸受に潤滑油を供給するための潤滑油通路が形成されている。

【０００３】 またこの種のターボチャージャには、コンプレッサの吐出圧が過度に上昇する とタービンに流入する排気の一部をバイパスさせるウエストゲートバルブが設け られており、過給圧を予め設定した目標値に制御すると共に、高速高負荷時の過 回転を防止するようになっている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところでターボチャージャは、排気エネルギーを使って吸込空気を加圧する特 性上、排気エネルギーが同じであっても、大気圧の低い所では回転当たりの圧縮 仕事量が小さくなり、結果として過回転が発生する。言い換えると、ウエストゲ ートバルブだけでは過回転が防止できないという問題があった。過回転の発生は 軸受部品に悪影響を与えると共に、タービンブレードやコンプレッサブレードの 破損などを引き起こしてしまう。この対策として、低大気圧下において過回転が 生じないように回転に余裕を残して構成することも考えられるが、通常気圧下で の性能及び効率が低下し、ターボチャージャの本来のねらいである出力・燃費向 上が発揮されなくなる。

【０００５】 また回転増大時の発電過電圧防止などのために、回転を制御しようとする提案 （「回転電機付ターボチャージャの制御装置」，特開平１−１２２４００号公報 、及び「エンジンの過給機制御方法」，特開平２−１９６１３０号公報）もある が、これらは複雑な機構を必要としており、低大気圧下の過回転を防止するため のものとしては過剰設備になり、コスト、重量及びスペースの大幅増加につなが ってしまう。

【０００６】 そこで本考案は、上記事情に鑑み、簡単な構成にて低気圧下のタービンシャフ ト過回転を防止できるターボチャージャを提供すべく創案されたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、タービンシャフトとそのハウジングとの間に区画形成されて軸受を 収容する軸受室と、タービンシャフトの回転を検知するための回転検出手段と、 軸受室に連通する潤滑油通路の排出側に設けられた開閉弁と、回転検出手段によ る検出値が所定の過回転領域になったときに開閉弁を通路閉塞側に動作させる弁 作動手段とを備えたものである。

【０００８】

【作用】

上記構成によって、回転検出手段は、排気エネルギーにより駆動されるタービ ン回転を検知してその検出値を弁作動手段に入力させる。低大気圧下で過回転が 生じると、弁作動手段は検出値でこれを感知し、開閉弁を動作させて潤滑油通路 を閉塞させる。この閉塞により軸受室内に潤滑油が蓄えられ、その粘性がタービ ンシャフトの回転を制動する。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の実施例を添付図面に従って説明する。

【００１０】 図１及び図２は、本考案に係わるターボチャージャの一実施例を示したもので ある。このターボチャージャは、タービンシャフト１とベアリングハウジング２ との間に区画形成されて軸受（フローティングメタル）３を収容する軸受室４と 、タービンシャフト１の回転を検知するための回転検出手段たる回転センサー５ と、軸受室４に連通する潤滑油通路６の排出側に設けられた開閉弁７と、開閉弁 ７を適宜動作させる弁作動手段８とにより主として構成されている。

【００１１】 ベアリングハウジング２は、タービンブレード９を適宜囲繞するタービンハウ ジング１０及びコンプレッサブレード１１を適宜囲繞するコンプレッサハウジン グ１２に、それぞれボルト１３，１４によって締結されて組み立てられている。 そしてベアリングハウジング２の内部には、略上下方向に、軸受３に潤滑油を供 給するための潤滑油通路６が形成されている。軸受３はタービン側とコンプレッ サ側とに設けられており、ベアリングハウジング２内の上流側（供給側）の潤滑 油通路６ａは軸方向に分岐されて、軸受３を押さえるスリーブ１５の油供給穴１ ６にそれぞれ接続されている。排出側の潤滑油通路６ｂは、スリーブ１５の下部 からベアリングハウジング２の下端部に形成された排出口１７まで延長されてい る。

【００１２】 軸受室４は、スリーブ１５の内壁と、タービンシャフト１の外周面との間で実 質的に形成され、両軸受３がその両端側に位置されている。従って軸受３に供給 された潤滑油は、この軸受室３を経由して排出側の潤滑油通路６ｂへ集められる ことになる。

【００１３】 回転センサー５は、ベアリングハウジング２のコンプレッサ側端面とコンプレ ッサブレード１１の背面との隙間に設けられ、コンプレッサブレード１１の背面 に臨まされてベアリングハウジング２に取り付けられている。またその検出信号 を伝達するためのコード１８は、ベアリングハウジング２に径方向に穿たれた細 穴１９を通って機外に延出されている。

【００１４】 開閉弁７は、スリーブ１５を囲むように下方に膨出されたベアリングハウジン グ中央下部２０に設けられ、開状態で軸受室４と排出口１７側とを連通させ、閉 状態で軸受室４と排出口１７側とを遮断するようになっている。

【００１５】 弁作動手段８は、開閉弁７を開閉動作させるべくベアリングハウジング２に取 り付けられたアクチュエータ２１と、回転センサー５及びアクチュエータ２１に 連絡されたコントローラ２２とで構成されている。コントローラ２２は、回転セ ンサー５からの信号によりアクチュエータ２１を駆動させるようになっており、 この検出値が予め設定した回転値、すなわち過回転領域になったときにアクチュ エータ２１に駆動信号を出力し、開閉弁７を通路閉塞側に動作させるようになっ ている。

【００１６】 そのほかこのターボチャージャにはウエストゲートバルブ（図示せず）が設け られており、高回転・高負荷時において排気の一部をタービンブレード９に供給 させずに、排出下流側へバイパスさせるようになっている。

【００１７】 次に本実施例の作用を説明する。

【００１８】 エンジンの稼働に伴って、タービンブレード９はエンジン排気により回転駆動 され、コンプレッサブレード１１が吸気を圧縮して所定の過給を行う。そして車 両が山岳地を走行する場合など、低大気圧下においては、回転当たりの圧縮仕事 量が相対的に小さくなり、過回転が発生し易くなる。タービンシャフト１の回転 が設定した許容回転をオーバーすると、コントローラ２２が回転センサー５の検 出値によりこれを感知し、アクチュエータ２１に駆動信号を出力する。アクチュ エータ２１は開閉弁７を閉動作させて潤滑油通路６ｂを閉じ、軸受３を潤滑した 後の油を、軸受室４に蓄える。タービンシャフト１は、この蓄えられた油の粘性 による摩擦抵抗により回転が制動される。

【００１９】 タービンシャフト１の回転が低下して過回転領域から脱すると、回転センサー ５の信号によりアクチュエータ２１が駆動され、開閉弁７の逆動作により潤滑油 通路６ｂが開放されて、軸受室４に蓄えられていた油が流出する。これでタービ ンシャフト１は通常の回転駆動状態に復帰し、排気エネルギーに相応した圧縮仕 事を行う。また過給圧は、ウエストゲートバルブにより設定目標値に制御される 。

【００２０】 このように、コンプレッサブレード１１の背面側に回転センサー５を設けると 共に、排出側の潤滑油通路６ｂに開閉弁７を設けて、タービンシャフト１が過回 転領域になったときに、コントローラ２２によりアクチュエータ２１を駆動させ て開閉弁７を閉動作させるようにしたので、軸受室４に油が蓄えられてその粘性 によりタービンシャフト１が制動され、低大気圧下における過回転を未然に防ぐ ことができ、軸受３の焼付きやブレード９，１１の破損等を防止できる。すなわ ち過回転防止のために回転に余裕を残したターボ使用条件とする必要がなく、性 能・効率の低下をまねくことがない。

【００２１】 そして本考案は、従来提案されていた制御装置に比べて構造が極めて簡単であ り、コスト低減、軽量化、省スペースに貢献できる。

【００２２】 また図３及び図４は、本考案の他の実施例を示したもので、タービンシャフト １にフィン３１を有した円板３２を取り付け、軸受室３３を円板３２を囲むよう に径方向に拡張させると共に、潤滑油通路３４に設けた開閉弁７を迂回するよう に軸受室３３と排出口１７側とを直結する迂回路３５を形成したものである。従 って、タービンシャフト１が過回転領域に入って開閉弁７が閉塞されると、軸受 室３３内に迂回路３５の入口位置まで油が満たされて油溜り３６が形成され、こ れに円板３２の下側部分が浸漬されることで、回転によって油を攪拌することに よる抵抗力が生じ、タービンシャフト１が制動される。すなわち円板３２の表面 への摩擦抵抗のほか、フィン３１に対する流動抵抗が加わって、より強い制動力 が得られるものである。その他の構成及び作用は前記実施例と同様である。

【００２３】 このほか油の粘性による抵抗力を増加させるために、タービンシャフト１に溝 を施すことも考えられる。

【００２４】 なお回転検出手段としては図１の回転センサー５に限るものではなく、タービ ンシャフト１の回転を適切に検出できるようなものであればよい。またアクチュ エータ２１の駆動力としては油圧、空気圧、電気、磁力等のいずれでも採用可能 である。

【００２５】

【考案の効果】

以上要するに本考案によれば、次のような優れた効果を発揮する。

【００２６】 タービンシャフトとハウジングとの間に区画形成された軸受室と、タービンシ ャフトの回転を検知する回転検出手段と、潤滑油通路の排出側に設けられた開閉 弁と、回転検出手段の検出値により開閉弁を通路閉塞側に動作させる弁作動手段 とを備えたので、簡単な構成にて低大気圧下におけるタービンシャフトの過回転 を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係わるターボチャージャの一実施例を
示した側断面図である。

【図２】図１中のＡ−Ａ線矢視断面図である。

【図３】本考案の他の実施例を示した側断面図である。

【図４】図３中のＢ−Ｂ線矢視断面図である。

【符号の説明】

１ タービンシャフト ２ ベアリングハウジング（タービンシャフトのハウジ
ング） ３ 軸受 ４ 軸受室 ５ 回転センサー（回転検出手段） ６ 潤滑油通路 ７ 開閉弁 ８ 弁作動手段

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 タービンシャフトとそのハウジングとの
   間に区画形成されて軸受を収容する軸受室と、上記ター
   ビンシャフトの回転を検知するための回転検出手段と、
   上記軸受室に連通する潤滑油通路の排出側に設けられた
   開閉弁と、上記回転検出手段による検出値が所定の過回
   転領域になったときに上記開閉弁を通路閉塞側に動作さ
   せる弁作動手段とを備えたことを特徴とするターボチャ
   ージャ。