JPWO2017168626A1

JPWO2017168626A1 - ターボチャージャー

Info

Publication number: JPWO2017168626A1
Application number: JP2018507931A
Authority: JP
Inventors: 藤田　豊; 豊藤田; 横山　隆雄; 隆雄横山; 茨木　誠一; 誠一茨木
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Engine and Turbocharger Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Engine and Turbocharger Ltd
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2019-02-14
Anticipated expiration: 2036-03-30
Also published as: EP3434875A1; EP3434875B1; CN109312657B; CN109312657A; EP3434875A4; WO2017168626A1; US11022130B2; JP6821656B2; US20190154043A1

Abstract

このターボチャージャー（１Ａ）は、回転軸（４）と、タービンホイール（２）と、コンプレッサーホイール（３）と、回転軸（４）を回転可能に支持するジャーナル軸受（５Ａ，５Ｂ）、及び回転軸（４）を中心軸（Ｃ）方向に支持するスラスト軸受（８）を備えた軸受ハウジング（６）と、タービンホイール（２）を収容するタービンハウジング（３１）と、を備え、タービンハウジング（３１）内で、タービンホイール（２）を第一端部（４ａ）側に向かって押圧する流体をタービンホイール（２）に供給する流体供給部（７０Ａ）と、を備える。

Description

この発明は、ターボチャージャーに関する。

ターボチャージャーにおいては、効率向上を図るために、ベアリングハウジング内の損失を低減することが行われている。また、このようなターボチャージャーは、コンプレッサーホイールで圧縮した空気の一部が、コンプレッサーホイールの背面側に漏れる事象が確認されている。

このようにコンプレッサーホイールの背面側に圧縮空気が漏れると、コンプレッサーホイールが回転軸の中心軸方向（スラスト方向）に押圧され、回転軸のスラスト方向の荷重（スラスト荷重）を支持するスラスト軸受において、抵抗が増加し、ターボチャージャーの過給効率向上の妨げとなる。

特許文献１には、低回転時のスラスト荷重を低減するために、インペラの背面空気室の２カ所にラビリンスシールを設けるとともに、この背面空気室に大気と通じる抽気口を設けて、背面空気室の圧力を低下させる技術が開示されている。

特開昭６１−１１２７３７号公報

特許文献１は、低回転時のスラスト荷重を低減できるが、全ての作動点でスラスト荷重を低減できる訳ではない。ターボチャージャーが高回転域で作動しているときにも、コンプレッサーホイールの背圧によってコンプレッサーホイールをスラスト方向に押圧するスラスト荷重が大きくなる。
一方で、ターボチャージャーにおいては、ワイドレンジ化等の高性能化を図るために、コンプレッサーホイールの外径がタービンホイールの外径よりも大きくなる場合がある。例えば、タービンホイールの外径よりもコンプレッサーホイールの外径を大きくすると、コンプレッサーホイールの背面に漏れた空気による圧力（背圧）によってコンプレッサーホイールをスラスト方向に押圧するスラスト荷重もより大きくなる。
このようにして、ターボチャージャーの高性能化にともなって、コンプレッサーホイールの背圧に起因するスラスト軸受の抵抗増加の影響は、より顕著なものとなっている。
この発明は、コンプレッサーホイールの背圧に起因するスラスト荷重を低減し、過給効率を高めることのできるターボチャージャーを提供することを目的とする。

この発明に係る第一態様によれば、ターボチャージャーは、中心軸に沿って延びる回転軸と、前記回転軸の第一端部側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側に設けられたコンプレッサーホイールと、を備える。ターボチャージャーは、前記回転軸を回転可能に支持するラジアル軸受、及び前記回転軸を前記中心軸方向に支持するスラスト軸受を備えた軸受ハウジングと、前記タービンホイールを収容するタービンハウジングと、をさらに備える。ターボチャージャーは、前記タービンハウジング内で、前記タービンホイールを前記第一端部側に向かって押圧する流体を前記タービンホイールに供給する流体供給部をさらに備える。
このように構成することで、流体供給部によって、タービンホイールに対し、タービンホイールをコンプレッサーホイールとは反対側の第一端部側に向かって押圧する流体を供給することができる。タービンホイールが第一端部側に押圧される力は、コンプレッサーホイールの背圧によってコンプレッサーを第二端部側に押圧する力に対して反対向きとなる。そのため、コンプレッサーの背圧に起因するスラスト荷重を低減することができる。

この発明に係る第二態様によれば、ターボチャージャーは、第一態様の前記流体供給部が、前記タービンホイールに供給されるガスの流れ方向において、前記タービンホイールよりも上流側から前記ガスを抽気し、前記タービンホイールの前記第二端部側の背面に前記ガスを供給するようにしてもよい。
これにより、タービンホイールよりも上流側のガスは、タービンホイールを回転させて仕事をした後のガスより高圧であるため、このガスをタービンホイールの背面に供給することで、タービンホイールが第一端部側に押圧される力を効率よく発揮することができる。

この発明に係る第三態様によれば、ターボチャージャーは、第一態様において、前記流体供給部は、前記コンプレッサーホイールと前記軸受ハウジングとの間に形成された空間から前記流体を抽気し、前記タービンホイールの前記第二端部側の背面に前記流体を供給するようにしてもよい。
このように、コンプレッサーホイールと軸受ハウジングとの間に形成された空間、つまりコンプレッサーホイールの背圧を形成する流体を抽気し、タービンホイールの背面に供給する。これにより、コンプレッサーホイールの背圧を低減させつつ、タービンホイールを押圧することができる。

この発明に係る第四態様によれば、ターボチャージャーは、第一から第三態様の何れか一つの態様において、前記軸受ハウジングは、少なくとも前記ラジアル軸受に潤滑油を供給する潤滑油供給路を備え、前記流体供給部は、前記軸受ハウジング内で前記潤滑油供給路に沿うよう設けられていてもよい。
これにより、タービンホイールに供給される流体の熱によって、潤滑油を加熱し、その粘度を低下させることができる。これにより、回転軸を支持するラジアル軸受等における摺動抵抗が低減される。

上述したターボチャージャーによれば、コンプレッサーホイールの背圧に起因するスラスト荷重を低減し、過給効率を高めることが可能となる。

この発明の第一実施形態におけるターボチャージャーの断面図である。この発明の第二実施形態におけるターボチャージャーの断面図である。この発明の第三実施形態におけるターボチャージャーの断面図である。

この発明の実施形態におけるターボチャージャーを図面に基づき説明する。
（第一実施形態）
図１は、この発明の第一実施形態におけるターボチャージャーの断面図である。
図１に示すように、ターボチャージャー１Ａは、タービンホイール２、コンプレッサーホイール３、回転軸４、ジャーナル軸受（ラジアル軸受）５Ａ，５Ｂ、スラスト軸受８、及び軸受ハウジング６を備えている。このターボチャージャー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。ここで、図１に示す一点鎖線は、回転軸４の中心軸Ｃを示している。

軸受ハウジング６は、ブラケット（図示せず）、コンプレッサーＰ、タービンＴ等を介して車体等に支持されている。軸受ハウジング６は、その一端側に開口部６０ａを有し、その他端側に開口部６０ｂを有している。

回転軸４は、軸受ハウジング６に保持されたジャーナル軸受５Ａ，５Ｂによって、中心軸Ｃに直交する径方向の荷重が支持されるとともに、中心軸Ｃ回りに回転自在に支持されている。
また、回転軸４は、軸受ハウジング６に設けられたスラスト軸受８により、中心軸Ｃに沿った方向のスラスト荷重が支持されている。スラスト軸受８は、軸受ハウジング６に固定され、中心軸Ｃに直交する面内に位置するベアリング本体８ａと、回転軸４に装着され、ベアリング本体８ａの中心軸Ｃ方向の一面側と他面側とにそれぞれ突き当たるスラストスリーブ８ｂ、および、スラストリング８ｃから構成される。

軸受ハウジング６は、軸受ハウジング６の外周面６ｆから軸受ハウジング６の径方向内方に向かって延びる給油管接続口６１を有している。この給油管接続口６１には、軸受ハウジング６の外部から潤滑油を供給するための潤滑油供給管（図示無し）が接続されている。
潤滑油供給管から給油管接続口６１に送り込まれた潤滑油は、軸受ハウジング６に形成された潤滑油供給流路６２を経て、軸受ハウジング６内のジャーナル軸受５Ａ，５Ｂ等に供給される。軸受ハウジング６の下部には、ジャーナル軸受５Ａ，５Ｂ等に供給された潤滑油を排出する排油部６３が形成されている。排油部６３には、潤滑油を排出する配管（図示無し）が接続される。

この回転軸４の第一端部４ａ、第二端部４ｂは、開口部６０ａ，６０ｂを通して軸受ハウジング６の外部に突出している。つまり、回転軸４は、中心軸Ｃに沿った長さ方向の一部が軸受ハウジング６に収容されている。

軸受ハウジング６の一端側には、タービンＴが設けられている。タービンＴは、タービンホイール２と、タービンホイール２を収容したタービンハウジング３１と、を備えている。

タービンホイール２は、回転軸４の第一端部４ａに一体に設けられ、回転軸４と一体に中心軸Ｃ回りに回転する。タービンホイール２は、周方向に複数のタービン翼２ｗを備えている。

タービンハウジング３１は、軸受ハウジング６の一端側に取付金具３２を介して取り付けられている。タービンハウジング３１は、軸受ハウジング６に対向する位置に開口部３１ａを有している。この開口部３１ａ内に、タービンホイール２が収容されている。

タービンハウジング３１は、ガス導入部（図示無し）と、スクロール流路３４と、排気部３５と、を備えている。
ガス導入部（図示無し）は、エンジン（図示無し）から排出される排気ガスの一部をタービンハウジング３１内に送り込む。
スクロール流路３４は、ガス導入部（図示無し）に連続して、タービンホイール２の外周側を取り囲むように周方向に連続して形成されている。スクロール流路３４は、その周方向の少なくとも一部で、タービンホイール２の外周部に面するように設けられ、タービンホイール２を回転駆動させる排ガスが流れる流路を形成する。

ガス導入部３３から流れ込んだ排気ガスは、スクロール流路３４に沿ってタービンホイール２の外周側を周方向に沿って流れる。このように周方向に流れる排気ガスがタービンホイール２のタービン翼２ｗに当たることで、タービンホイール２が回転駆動される。また、排気ガスは、タービンホイール２の外周側で各タービン翼２ｗに当たることで、その流れの向きが変わる。タービン翼２ｗによって流れの向きが変換された排気ガスは、タービンホイール２の内周側から排気部３５内に排出される。

軸受ハウジング６の他端側には、コンプレッサーＰが設けられている。コンプレッサーＰは、コンプレッサーホイール３と、コンプレッサーケーシング１０とを備えている。

コンプレッサーホイール３は、ディスク２２と、ブレード２３と、を備える。
ディスク２２は、中心軸Ｃ方向に一定長を有し、回転軸４の第二端部４ｂに固定されている。ディスク２２は、回転軸４の第二端部４ｂ側に、ディスク面２２ｆを有している。ディスク面２２ｆは、回転軸４の第二端部４ｂ側から軸受ハウジング６側に向かうにしたがって、漸次径方向外側に向かう湾曲面により形成されている。
ブレード２３は、ディスク面２２ｆに、中心軸Ｃ回りの周方向に間隔をあけて複数が設けられている。
コンプレッサーホイール３は、回転軸４の第二端部４ｂに形成されたネジ部４ｎにナット７をねじ込むことで、スラストスリーブ８ｂとナット７とに挟み込まれて回転軸４に結合されている。

このようなコンプレッサーホイール３は、タービンホイール２が回転すると、回転軸４と一体に中心軸Ｃ回りに回転する。コンプレッサーホイール３は、ブレード２３で空気（吸気）を昇圧および昇温して、圧縮空気を径方向外側に送り出す。

コンプレッサーケーシング１０は、ホイール入口流路１１と、ホイール流路１２と、ディフューザ１３と、スクロール１４と、を形成する。

ホイール入口流路１１は、例えば、エアクリーナボックス等から延びる吸気管（図示せず）とホイール流路１２との間に形成されている。
ホイール流路１２は、コンプレッサーホイール３を収容する空間からなる。このホイール流路１２は、コンプレッサーホイール３のディスク２２との間に、圧縮空気の流れる流路を形成する。

ディフューザ１３は、ホイール流路１２の最外周部１２ａから、中心軸Ｃを中心とした径方向外側に向かって延びている。このディフューザ１３は、例えば、コンプレッサーホイール３により圧縮された空気の運動エネルギーを圧力エネルギーに変換する。このディフューザ１３は、ホイール入口流路１１とスクロール１４とを繋いでいる。

スクロール１４は、ディフューザ１３から流入した空気の運動エネルギーを更に圧力エネルギーに変換して、コンプレッサーケーシング１０の外部に排出する。このスクロール１４を経て排出された空気は、図示しないエンジンのシリンダー等に供給される。スクロール１４は、中心軸Ｃを中心とした周方向に延びている。このように形成されたスクロール１４の断面積は、コンプレッサーＰの排出口（図示せず）に向かって漸次拡大している。

このようなターボチャージャー１Ａには、コンプレッサーホイール３に対し、回転軸４の第一端部４ａ側（図１において右方）に、軸受ハウジング６の開口部６０ｂとスラストリング８ｃとの間を塞ぐバックプレート６４が設けられている。
コンプレッサーホイール３のディスク２２に対し、回転軸４の第一端部４ａ側の背面２２ｒとバックプレート６４との間には、空間６５が形成されている。この空間６５には、コンプレッサーホイール３の外周部と軸受ハウジング６との隙間６６を通し、コンプレッサーホイール３のディスク２２のディスク面２２ｆ側から圧縮空気が流れ込む。コンプレッサーホイール３は、この空間６５に流れ込む圧縮空気の圧力によるスラスト力Ｆ１によって、回転軸４の第二端部４ｂ側（図１において右方）に押圧される。

この実施形態では、コンプレッサーホイール３に作用するスラスト力Ｆ１とのバランスを取るため、タービンホイール２を回転軸４の第一端部４ａ側に押圧する流体を供給する流体供給部７０Ａを備えている。
流体供給部７０Ａは、タービンＴにおける排気ガスの流れ方向において、タービンホイール２の上流側、例えばスクロール流路３４から、高圧の排気ガスを抽気し、タービンホイール２において回転軸４の第二端部４ｂ側（図１において左方）の背面２ｒに供給する。
流体供給部７０Ａは、タービンハウジング３１に、排気ガスの流路孔を設けてもよいし、排気ガスの流路となるパイプ等を設けてもよい。
流体供給部７０Ａにおいて、タービンホイール２の上流側から高圧の排気ガスを背面２ｒに供給することで、タービンホイール２には、タービンホイール２を回転軸４の第一端部４ａ側（図１において右方）に押圧する押圧力Ｆ２が作用する。

上述した第一実施形態のターボチャージャー１Ａによれば、流体供給部７０Ａは、タービンホイール２に対し、タービンホイール２をコンプレッサーホイール３とは反対側の第一端部４ａ側に向かって押圧する流体を供給する。タービンホイール２が第一端部４ａ側に押圧される力は、コンプレッサーホイール３の背圧によってコンプレッサーホイール３を第二端部４ｂ側に押圧する力に対して反対向きとなる。これにより、コンプレッサーＰの背圧に起因するスラスト荷重を低減することができる。その結果、ターボチャージャー１Ａの過給効率を高めることが可能となる。

また、流体供給部７０Ａは、タービンホイール２に供給されるガスの流れ方向において、タービンホイール２よりも上流側からガスを抽気するようにした。タービンホイール２よりも上流側のガスは高圧であるため、この高圧のガスをタービンホイール２の背面２ｒに供給することで、タービンホイール２が第一端部４ａ側に押圧される力を効率よく発揮することができる。
ここで、タービンホイール２においては、タービン翼２ｗが設けられた側（回転軸４の第一端部４ａ側）を流れる排気ガスは、タービンホイール２を回転させる仕事をすることによって、そのエネルギー量が下がり、圧力も低くなる。したがって、タービンホイール２の背面２ｒ側に供給した高圧の排気ガスと、その反対側（回転軸４の第一端部４ａ側）とでは、差圧が発生する。これによって、背面２ｒ側に供給した排気ガスによって作用する押圧力Ｆ２を、より効果的に発揮することができる。

（第二実施形態）
次に、この発明にかかるターボチャージャーの第二実施形態について説明する。この第二実施形態で示すターボチャージャーは、第一実施形態のターボチャージャーに対して、流体供給部の構成が異なるのみである。したがって、第二実施形態の説明においては、第一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、第一実施形態で説明した構成と共通するターボチャージャーの全体構成については、その説明を省略する。

図２は、この発明の第二実施形態におけるターボチャージャーの断面図である。
図２に示すように、第二実施形態におけるターボチャージャー１Ｂは、コンプレッサーホイール３に作用するスラスト力Ｆ１とのバランスを取るため、タービンホイール２を回転軸４の第一端部４ａ側（図１において右方）に押圧する流体を供給する流体供給部７０Ｂを備えている。

流体供給部７０Ｂは、タービンＴにおける排気ガスの流れ方向において、タービンホイール２の上流側、例えばスクロール流路３４から、高圧の排気ガスを抽気し、タービンホイール２において回転軸４の第二端部４ｂ側（図１において左方）の背面２ｒに供給する。
流体供給部７０Ｂは、軸受ハウジング６内を通り、その長さ方向の少なくとも一部が、潤滑油供給流路６２に沿うよう設けられている。

このような流体供給部７０Ｂは、タービンハウジング３１や軸受ハウジング６に、排気ガスの流路となる孔を設けてもよいし、排気ガスの流路となるパイプ等を設けてもよい。

流体供給部７０Ｂにおいて、タービンホイール２の上流側から高圧の排気ガスを背面２ｒに供給することで、タービンホイール２には、タービンホイール２を回転軸４の第一端部４ａ側（図１において右方）に押圧する押圧力Ｆ３が作用する。

また、流体供給部７０Ｂは、高温の排気ガスを取り込み。その熱によって、潤滑油供給流路６２を流れる潤滑油を加熱する。

この実施形態のターボチャージャー１Ｂでは、流体供給部７０Ｂによってタービンホイール２に供給される流体の熱によって、潤滑油を加熱し、その粘度を低下させることができる。これにより、回転軸４を支持するジャーナル軸受５Ａ，５Ｂ等における摺動抵抗が低減し、ターボチャージャー１Ｂの過給効率を高めることが可能となる。

また、流体供給部７０Ｂによってタービンホイール２に供給される排気ガスは、軸受ハウジング６内で潤滑油を加熱することによって、温度が低下する。このように、温度が低下した排気ガスをタービンホイール２の背面２ｒ側に供給することで、タービンホイール２の背面２ｒ近傍の部材の熱損傷を抑えることができる。

また、上記第一実施形態と同様、流体供給部７０Ｂは、タービンホイール２に対し、タービンホイール２をコンプレッサーホイール３とは反対側の第一端部４ａ側に向かって押圧する流体を供給する。これにより、コンプレッサーＰの背圧に起因するスラスト荷重を低減することができる。その結果、ターボチャージャー１Ｂの過給効率を高めることが可能となる。

（第三実施形態）
次に、この発明にかかるターボチャージャーの第三実施形態について説明する。この第三実施形態のターボチャージャーは、第一、第二実施形態のターボチャージャーに対して、流体供給部の構成が異なるのみである。したがって、第三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、第一、、第二実施形態に対する相違点を中心に説明を行い、第一、第二実施形態で説明した構成と共通するターボチャージャーの全体構成については、その説明を省略する。
図３は、この発明の第三実施形態におけるターボチャージャーの断面図である。

図３に示すように、第三実施形態におけるターボチャージャー１Ｃは、コンプレッサーホイール３に作用するスラスト力Ｆ１とのバランスを取るため、タービンホイール２を回転軸４の第一端部４ａ側（図１において右方）に押圧する流体を供給する流体供給部７０Ｃを備えている。

流体供給部７０Ｃは、コンプレッサーホイール３と軸受ハウジング６との間に形成された空間６５から流体を抽気し、タービンホイール２の第二端部４ｂ側の背面２ｒに流体を供給する。空間６５内に存在する流体は、コンプレッサーホイール３によって圧縮された圧縮空気が、隙間６６を通して空間６５に流れ込んだものである。

このような流体供給部７０Ｃは、軸受ハウジング６に、圧縮空気の流路となる孔を設けてもよいし、流路となるパイプ等を設けてもよい。
流体供給部７０Ｃは、軸受ハウジング６内を通り、その長さ方向の少なくとも一部が、潤滑油供給流路６２に沿うよう配置してもよい。

流体供給部７０Ｃにおいて、空間６５から圧縮空気をタービンホイール２の背面２ｒに供給することで、タービンホイール２には、タービンホイール２を回転軸４の第一端部４ａ側（図１において右方）に押圧する押圧力Ｆ４が作用する。

この実施形態のターボチャージャー１Ｃでは、コンプレッサーホイール３と軸受ハウジング６との間に形成された空間６５、つまりコンプレッサーホイール３のスラスト力Ｆ１を形成する圧縮空気を抽気し、タービンホイール２の背面２ｒに供給する。これにより、コンプレッサーホイール３に作用するスラスト力Ｆ１を低減させつつ、タービンホイール２を反対方向の押圧力Ｆ４で押圧することができる。したがって、コンプレッサーＰの背圧に起因するスラスト荷重を効率よく低減することができる。その結果、ターボチャージャー１Ａの過給効率を高めることが可能となる。

また、流体供給部７０Ｃによってタービンホイール２に供給される圧縮空気は、排気ガスに比較すれば低温である。したがって、圧縮空気をタービンホイール２の背面２ｒ側に供給することで、タービンホイール２の背面２ｒ近傍の部材の熱損傷を抑えることができる。

（その他の実施形態）
この発明は、上述した実施形態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、ターボチャージャー１Ａ，１Ｂ，１Ｃの全体構成については、上記実施形態で示した構成に限定するものではない。
例えば、スクロール流路からタービンホイールに送り込む排気ガスの流量を調整する機構を備えた可変容量型のターボチャージャー等においても、流体供給部７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃを適用することで、上記と同様の作用効果を得ることができる。

この発明は、ターボチャージャーに適用できる。この発明によれば、コンプレッサーホイールの背圧に起因するスラスト荷重を低減し、過給効率を高めることが可能となる。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃターボチャージャー
２タービンホイール
２ｒ背面
２ｗタービン翼
３コンプレッサーホイール
４回転軸
４ａ第一端部
４ｂ第二端部
４ｎネジ部
５Ａ，５Ｂジャーナル軸受（ラジアル軸受）
６軸受ハウジング
６ｆ外周面
７ナット
８スラスト軸受
８ａベアリング本体
８ｂスラストスリーブ
８ｃスラストリング
１０コンプレッサーケーシング
１１ホイール入口流路
１２ホイール流路
１２ａ最外周部
１３ディフューザ
１４スクロール
２２ディスク
２２ｆディスク面
２２ｒ背面
２３ブレード
３１タービンハウジング
３１ａ開口部
３２取付金具
３３ガス導入部
３４スクロール流路
３５排気部
６０ａ，６０ｂ開口部
６１給油管接続口
６２潤滑油供給流路
６３排油部
６４バックプレート
６５空間
６６隙間
７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ流体供給部
Ｃ中心軸
Ｆ１スラスト力
Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４押圧力
Ｐコンプレッサー
Ｔタービン

【０００２】
図るために、コンプレッサーホイールの外径がタービンホイールの外径よりも大きくなる場合がある。例えば、タービンホイールの外径よりもコンプレッサーホイールの外径を大きくすると、コンプレッサーホイールの背面に漏れた空気による圧力（背圧）によってコンプレッサーホイールをスラスト方向に押圧するスラスト荷重もより大きくなる。
このようにして、ターボチャージャーの高性能化にともなって、コンプレッサーホイールの背圧に起因するスラスト軸受の抵抗増加の影響は、より顕著なものとなっている。
この発明は、コンプレッサーホイールの背圧に起因するスラスト荷重を低減し、過給効率を高めることのできるターボチャージャーを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
［０００７］
この発明に係る第一態様によれば、ターボチャージャーは、中心軸に沿って延びる回転軸と、前記回転軸の第一端部側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側に設けられたコンプレッサーホイールと、を備える。ターボチャージャーは、前記回転軸を回転可能に支持するラジアル軸受、及び前記回転軸を前記中心軸方向に支持するスラスト軸受を備えた軸受ハウジングと、前記タービンホイールを収容するタービンハウジングと、をさらに備える。ターボチャージャーは、前記タービンハウジング内で、前記タービンホイールを前記第一端部側に向かって押圧する流体を前記タービンホイールに供給する流体供給部をさらに備える。前記流体供給部は、前記タービンホイールに供給されるガスの流れ方向において、前記タービンホイールよりも上流側から前記ガスを抽気し、前記タービンホイールの前記第二端部側の背面に前記ガスを供給する。
このように構成することで、流体供給部によって、タービンホイールに対し、タービンホイールをコンプレッサーホイールとは反対側の第一端部側に向かって押圧する流体を供給することができる。タービンホイールが第一端部側に押圧される力は、コンプレッサーホイールの背圧によってコンプレッ

【０００３】
サーを第二端部側に押圧する力に対して反対向きとなる。そのため、コンプレッサーの背圧に起因するスラスト荷重を低減することができる。
［０００８］
さらに、タービンホイールよりも上流側のガスは、タービンホイールを回転させて仕事をした後のガスより高圧であるため、このガスをタービンホイールの背面に供給することで、タービンホイールが第一端部側に押圧される力を効率よく発揮することができる。
［０００９］
この発明に係る第三態様によれば、ターボチャージャーは、中心軸に沿って延びる回転軸と、前記回転軸の第一端部側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側に設けられたコンプレッサーホイールと、を備える。ターボチャージャーは、前記回転軸を回転可能に支持するラジアル軸受、及び前記回転軸を前記中心軸方向に支持するスラスト軸受を備えた軸受ハウジングと、前記タービンホイールを収容するタービンハウジングと、をさらに備える。ターボチャージャーは、前記タービンハウジング内で、前記タービンホイールを前記第一端部側に向かって押圧する流体を前記タービンホイールに供給する流体供給部をさらに備える。前記流体供給部は、前記コンプレッサーホイールと前記軸受ハウジングとの間に形成された空間から前記流体を抽気し、前記タービンホイールの前記第二端部側の背面に前記流体を供給する。
このように構成することで、流体供給部によって、タービンホイールに対し、タービンホイールをコンプレッサーホイールとは反対側の第一端部側に向かって押圧する流体を供給することができる。タービンホイールが第一端部側に押圧される力は、コンプレッサーホイールの背圧によってコンプレッサーを第二端部側に押圧する力に対して反対向きとなる。そのため、コンプレッサーの背圧に起因するスラスト荷重を低減することができる。
さらに、コンプレッサーホイールと軸受ハウジングとの間に形成された空間、つまりコンプレッサーホイールの背圧を形成する流体を抽気し、タービンホイールの背面に供給する。これにより、コンプレッサーホイールの背圧を低減させつつ、タービンホイールを押圧することができる。
［００１０］
この発明に係る第四態様によれば、ターボチャージャーは、第一又は第三態様において、前記軸受ハウジングは、少なくとも前記ラジアル軸受に潤滑油を供給する潤滑油供給路を備え、前記流体供給部は、前記軸受ハウジング内で前記潤滑油供給路に沿うよう設けられていてもよい。
これにより、タービンホイールに供給される流体の熱によって、潤滑油を加熱し、その粘度を低下させることができる。これにより、回転軸を支持するラジアル軸受等における摺動抵抗が低減される。
発明の効果
［００１１］
上述したターボチャージャーによれば、コンプレッサーホイールの背圧に起因するスラスト荷重を低減し、過給効率を高めることが可能となる。
図面の簡単な説明

Claims

中心軸に沿って延びる回転軸と、
前記回転軸の第一端部側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側に設けられたコンプレッサーホイールと、
前記回転軸を回転可能に支持するラジアル軸受、及び前記回転軸を前記中心軸方向に支持するスラスト軸受を備えた軸受ハウジングと、
前記タービンホイールを収容するタービンハウジングと、
前記タービンハウジング内で、前記タービンホイールを前記第一端部側に向かって押圧する流体を前記タービンホイールに供給する流体供給部と、
を備えるターボチャージャー。
前記流体供給部は、前記タービンホイールに供給されるガスの流れ方向において、前記タービンホイールよりも上流側から前記ガスを抽気し、前記タービンホイールの前記第二端部側の背面に前記ガスを供給する請求項１に記載のターボチャージャー。
前記流体供給部は、前記コンプレッサーホイールと前記軸受ハウジングとの間に形成された空間から前記流体を抽気し、前記タービンホイールの前記第二端部側の背面に前記流体を供給する請求項１に記載のターボチャージャー。
前記軸受ハウジングは、少なくとも前記ラジアル軸受に潤滑油を供給する潤滑油供給路を備え、
前記流体供給部は、前記軸受ハウジング内で前記潤滑油供給路に沿うよう設けられている請求項１から３の何れか一項に記載のターボチャージャー。