JPWO2019039338A1 - 過給機 - Google Patents

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Abstract

過給機Cは、軸受と、軸受が配される軸受孔が形成された軸受壁部21と、軸受壁部21に対して軸受孔の径方向外側に設けられ、軸受壁部21との間に内部空間Sを形成する離隔壁部23と、離隔壁部23に形成され、内部空間Sに連通する排油口23aと、内部空間Sに面する軸受壁部21に設けられ、軸受の中心軸方向の位置が排油口23aに近づくほど、中心軸に垂直な面方向に排油口23aから離隔するガイド部25と、を備える。

Description

本開示は、軸受を備えた過給機に関する。本出願は2017年8月25日に提出された日本特許出願第2017−162263号に基づく優先権の利益を主張するものであり、その内容は本出願に援用される。
従来、シャフトが軸受に軸支された過給機が知られている。シャフトの一端には、タービンインペラが設けられる。シャフトの他端には、コンプレッサインペラが設けられる。過給機をエンジンに接続する。エンジンから排出される排気ガスによってタービンインペラが回転する。タービンインペラの回転によって、シャフトを介してコンプレッサインペラが回転する。過給機は、コンプレッサインペラの回転に伴い空気を圧縮して、エンジンに送出する。
例えば、特許文献1に記載された過給機では、ハウジングに軸受を収容する軸受孔(すべり軸受部)が形成される。軸受孔には、案内溝が形成される。案内溝は、軸受と軸受孔との隙間に流入した潤滑油を下方へと案内する。潤滑油は、排油口から排出される。
特開2015−203360号公報
特許文献1に記載された技術によれば、潤滑油が排油口に導かれるため、排油性が向上する。高回転化への対応のため、潤滑油の供給量を増加させることで、軸受性能の向上が図られている。潤滑油の供給量増加に対応するため、さらに排油性を向上する技術の開発が希求される。
本開示の目的は、排油性を向上することが可能な過給機を提供することである。
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る過給機は、軸受と、軸受が配される軸受孔が形成された軸受壁部と、軸受壁部に対して軸受孔の径方向外側に設けられ、軸受壁部との間に内部空間を形成する離隔壁部と、離隔壁部に形成され、内部空間に連通する排油口と、内部空間に面する軸受壁部に設けられ、軸受の中心軸方向の位置が排油口に近づくほど、中心軸に垂直な面方向に排油口から離隔するガイド部と、を備える。
ガイド部は、中心軸方向の位置によって傾きが異なる部位を有してもよい。
ガイド部は、排油口側からタービンインペラ側に延在する第1ガイド部と、第1ガイド部よりコンプレッサインペラ側に延在する第2ガイド部と、を含んでもよい。
第1ガイド部と第2ガイド部との間に形成され、中心軸方向の位置が、排油口の中心軸方向の位置に重なる頂部を備えてもよい。
本開示によれば、排油性を向上することが可能となる。
図1は、過給機の概略断面図である。 図2は、図1の一点鎖線部分を抽出した図である。 図3Aは、図1と同じ断面図である。 図3Bは、図3AのIIIB−IIIB線断面図である。 図4は、図3BのIV−IV線断面図である。 図5は、変形例を説明するための説明図である。
以下に添付図面を参照しながら、一実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。
図1は、過給機Cの概略断面図である。以下では、図1に示す矢印L方向を過給機Cの左側として説明する。図1に示す矢印R方向を過給機Cの右側として説明する。図1に示すように、過給機Cは、過給機本体1を備えて構成される。過給機本体1は、ベアリングハウジング20を備える。ベアリングハウジング20の左側には、締結機構2によってタービンハウジング3が連結される。ベアリングハウジング20の右側には、締結ボルト4によってコンプレッサハウジング5が連結される。ベアリングハウジング20、タービンハウジング3、コンプレッサハウジング5は一体化されている。
ベアリングハウジング20の外周面には、突起20aが設けられている。突起20aは、タービンハウジング3近傍に設けられる。突起20aは、ベアリングハウジング20の径方向に突出する。また、タービンハウジング3の外周面には、突起3aが設けられている。突起3aは、ベアリングハウジング20近傍に設けられる。突起3aは、タービンハウジング3の径方向に突出する。ベアリングハウジング20とタービンハウジング3は、突起20a、3aを締結機構2によってバンド締結して取り付けられる。締結機構2は、例えば、突起20a、3aを挟持するGカップリングで構成される。
ベアリングハウジング20は、軸受壁部21を有する。軸受壁部21には、軸受孔21aが形成されている。軸受孔21aは、過給機Cの左右方向に貫通する。軸受孔21aに軸受30が設けられる。図1では、軸受30の一例としてセミフローティング軸受を示す。ただし、軸受30は、フルフローティング軸受や転がり軸受など、他のラジアル軸受であってもよい。軸受30によって、シャフト6が回転自在に軸支されている。シャフト6の左端部にはタービンインペラ7が組み付けられている。タービンインペラ7がタービンハウジング3に回転自在に収容されている。また、シャフト6の右端部にはコンプレッサインペラ8が組み付けられている。コンプレッサインペラ8がコンプレッサハウジング5に回転自在に収容されている。
コンプレッサハウジング5には、吸気口9が形成されている。吸気口9は、過給機Cの右側に開口する。吸気口9は、不図示のエアクリーナに接続される。また、締結ボルト4によってベアリングハウジング20とコンプレッサハウジング5が連結された状態では、ディフューザ流路10が形成される。ディフューザ流路10は、ベアリングハウジング20とコンプレッサハウジング5の対向面によって形成される。ディフューザ流路10は、空気を昇圧する。ディフューザ流路10は、シャフト6の径方向内側から外側に向けて環状に形成されている。ディフューザ流路10は、上記の径方向内側において、コンプレッサインペラ8を介して吸気口9に連通している。
また、コンプレッサハウジング5には、コンプレッサスクロール流路11が設けられている。コンプレッサスクロール流路11は環状である。コンプレッサスクロール流路11は、例えば、ディフューザ流路10よりもシャフト6の径方向外側に位置する。コンプレッサスクロール流路11は、不図示のエンジンの吸気口と連通する。コンプレッサスクロール流路11は、ディフューザ流路10にも連通している。したがって、コンプレッサインペラ8が回転すると、吸気口9からコンプレッサハウジング5内に空気が吸気される。吸気された空気は、コンプレッサインペラ8の翼間を流通する過程において、加圧加速される。加圧加速された空気は、ディフューザ流路10およびコンプレッサスクロール流路11で昇圧される。昇圧された空気は、エンジンの吸気口に導かれる。
タービンハウジング3には、吐出口12が形成されている。吐出口12は、過給機Cの左側に開口する。吐出口12は、不図示の排気ガス浄化装置に接続される。また、タービンハウジング3には、流路13と、タービンスクロール流路14とが設けられている。タービンスクロール流路14は環状である。タービンスクロール流路14は、例えば、流路13よりもタービンインペラ7の径方向外側に位置する。タービンスクロール流路14は、不図示のガス流入口と連通する。ガス流入口は、不図示のエンジンの排気マニホールドから排出される排気ガスが導かれる。タービンスクロール流路14は、上記の流路13を介してタービンインペラ7にも連通している。したがって、ガス流入口からタービンスクロール流路14に導かれた排気ガスは、流路13およびタービンインペラ7を介して吐出口12に導かれる。吐出口12に導かれる排気ガスは、その流通過程においてタービンインペラ7を回転させる。
そして、タービンインペラ7の回転力は、シャフト6を介してコンプレッサインペラ8に伝達される。上記の通りに、空気は、コンプレッサインペラ8の回転力によって昇圧されて、エンジンの吸気口に導かれる。
図2は、図1の一点鎖線部分を抽出した図である。図2に示すように、ベアリングハウジング20には、油路22が形成される。油路22は、ベアリングハウジング20の外部から軸受孔21aまで貫通する。油路22から軸受孔21aに潤滑油が流入する。軸受孔21aには軸受30が配されている。軸受30の本体部31には、挿通孔32が形成される。挿通孔32は、シャフト6の軸方向(以下、単に軸方向と称す)に貫通する。挿通孔32にシャフト6が挿通されている。挿通孔32の内周面33には、2つの軸受面34、35が形成されている。軸受面34、35は軸方向に離隔している。
軸受孔21aに供給された潤滑油の一部は、油孔36を通って、本体部31の内周面33に流入する。油孔36は、本体部31を内周面33から外周面37まで貫通する。流入した潤滑油は、油孔36から図2中、左右に拡がる。拡がった潤滑油は、シャフト6と軸受面34、35との間隙に供給される。そして、シャフト6と軸受面34、35との間隙に供給された潤滑油の油膜圧力によってシャフト6が軸支される。
また、本体部31には、貫通孔38が設けられる。貫通孔38は、内周面33から外周面37まで貫通する。軸受壁部21には、ピン孔21bが形成されている。ピン孔21bは、貫通孔38に対向する部位に形成されている。ピン孔21bは、軸受孔21aを形成する壁部を貫通する。ピン孔21bに、図2中、下側から位置決めピン50が嵌合される。位置決めピン50の先端は、軸受30の貫通孔38に挿入される。位置決めピン50によって、軸受30の回転、および、軸方向の移動が規制される。
また、シャフト6には、油切り部材60が取り付けられている。油切り部材60は、本体部31に対して、図2中、右側(コンプレッサインペラ8側)に配される。油切り部材60は、環状部材である。油切り部材60は、シャフト6を伝ってコンプレッサインペラ8側に流れる潤滑油を径方向外側に飛散させる。つまり、油切り部材60により、コンプレッサインペラ8側への潤滑油の漏出が抑制される。
油切り部材60の対向面61は、本体部31に軸方向に対向している。また、シャフト6には、大径部6aが設けられている。大径部6aは、本体部31に対して、図2中、左側(タービンインペラ7側)に位置する。大径部6aは、本体部31に軸方向に対向している。
このように、本体部31は、位置決めピン50によって軸方向の移動が規制される。本体部31は、油切り部材60および大径部6aによって軸方向に挟まれている。本体部31と油切り部材60との間隙、および、本体部31と大径部6aとの間隙には、それぞれ、潤滑油が供給されている。シャフト6が軸方向に移動すると、油切り部材60または大径部6aが本体部31との間の油膜圧力によって支持される。すなわち、軸受30のうち、本体部31の軸方向の両端面は、スラスト軸受面41、42となっている。スラスト軸受面41、42は、スラスト荷重を受ける。
また、本体部31の外周面のうち、軸方向の両端側それぞれには、ダンパ部39、40が形成されている。ダンパ部39、40は、軸受孔21aの内周面との間隙に供給された潤滑油の油膜圧力によって、シャフト6の振動を抑制する。
図3Aは、図1と同じ断面図である。図3Bは、図3AのIIIB−IIIB線断面図である。図3Aに示すように、ベアリングハウジング20には、離隔壁部23が形成される。離隔壁部23は、軸受壁部21に対して軸受孔の径方向外側(図3A中、下側)に設けられる。離隔壁部23は、軸受壁部21との間に内部空間Sを形成する。排油口23aは、離隔壁部23に形成される。排油口23aは、内部空間Sに連通する。
軸受壁部21には、溝部24が形成される。溝部24は、軸受30の本体部31のうち、図3A中、左側(タービンインペラ7側)の端部の径方向外側に形成される。溝部24は、溝部24のうちの排油口23a側(図3A中、下側)を含む位置で、内部空間Sに開口する。溝部24には、テーパ面24aが形成される。テーパ面24aは、溝部24のうち、図3A中、左側(タービンインペラ7側)の内壁面に形成される。テーパ面24aは、径方向内側に向かうほど、図3A中、左側(タービンインペラ7側)に近づく向きに傾斜している。テーパ面24aは、スラスト軸受面41の径方向外側に形成される。
油切り部材60の径方向外側には、案内板70が設けられる。案内板70は、軸受壁部21より、図3A中、右側(コンプレッサインペラ8側)に配される。案内板70と軸受壁部21との間には、軸方向の隙間が形成される。隙間は、内部空間Sに連通する。案内板70には、テーパ面71が形成される。テーパ面71は、案内板70のうち、図3A中、左側(タービンインペラ7側、軸受30側)の端面に形成される。テーパ面71は、径方向内側に向かうほど、図3A中、右側(コンプレッサインペラ8側)に近づく向きに傾斜している。テーパ面71は、スラスト軸受面42の径方向外側に形成される。
図3Bに示すように、内部空間Sは、軸受壁部21の径方向外側において、排油口23a側(図3B中、下側)に、シャフト6の回転方向に延在する。内部空間Sは、軸受壁部21の径方向外側において、例えば扇形形状である。内部空間Sは、シャフト6の径方向外側の円弧状の壁面21c、および、シャフト6の回転方向前方側および後方側の直線状の壁面21dを含んで形成される。壁面21cは、軸受壁部21のうち、内部空間S側の外表面である。また、内部空間Sは、軸受壁部21に対し、排油口23aと反対側(図3B中、上側)には延在していない。スラスト軸受面41から径方向外側に飛散した潤滑油は、テーパ面24aによって、図3A中、右側(コンプレッサインペラ8側、中心軸方向Oの排油口23a側)に導かれる。潤滑油は、図3Bに示す扇形状の内部空間Sを通って、排油口23aに導かれる。
シャフト6の回転に伴い、潤滑油は、シャフト6の回転と同一の方向(図3B中、矢印Aで示す方向)に連れ回っている。潤滑油は、軸受壁部21のうち、内部空間Sに対してシャフト6の回転方向前方側の壁面21dに衝突する。油量が多い場合、壁面21d近傍において油詰まりが生じてしまうおそれがある。
ここでは、図3Bにタービンインペラ7側の断面を示して、潤滑油の流れを説明した。ただし、コンプレッサインペラ8側についても、タービンインペラ7側と同様である。すなわち、スラスト軸受面42から径方向外側に飛散した潤滑油は、テーパ面71によって、図3A中、左側(タービンインペラ7側、中心軸方向Oの排油口23a側)に導かれる。潤滑油は、軸受壁部21の壁面21dに衝突する。油量が多い場合、壁面21d近傍において油詰まりが生じてしまうおそれがある。
図4は、図3BのIV−IV線断面図である。図4中、シャフト6の回転方向の位置が異なり、断面に表れない排油口23aおよび排油口23a近傍の内部空間Sを破線で示す。図4に示すように、軸受壁部21の壁面21dは、ガイド部25となっている。ガイド部25は、例えば、傾斜面である。ガイド部25は、図4中、左右方向の位置が排油口23aに近づくほど、図4中、上側に向かって排油口23aから離隔する。すなわち、ガイド部25は、軸受30の中心軸方向O(すなわち、大凡軸方向)の位置が排油口23aに近づくほど、軸受30の中心軸に垂直な面方向に排油口23aから離隔する。
例えば、図4中、上方が鉛直上側、下方が鉛直下側となる向きに過給機Cが配されるとする。この場合、ガイド部25は、図4中、左右方向の位置が排油口23aに近づくほど、鉛直上側となる向きに傾斜する。
ガイド部25は、第1ガイド部25aおよび第2ガイド部25bを含んでいる。第1ガイド部25aは、排油口23a側からタービンインペラ7側(図4中、左側)に延在する。図4に示す一例において、第1ガイド部25aは、タービンインペラ7側から排油口23a側に近づくほど、鉛直上側となる向きに傾斜する傾斜面である。ただし、第1ガイド部25aの一部が、タービンインペラ7側から排油口23a側に近づくほど、鉛直上側となる向きに傾斜する傾斜面であってもよい。第2ガイド部25bは、第1ガイド部25aよりコンプレッサインペラ8側(図4中、右側)に延在する。図4に示す一例において、第2ガイド部25bは、コンプレッサインペラ8側から排油口23a側に近づくほど、鉛直上側となる向きに傾斜する傾斜面である。ただし、第2ガイド部25bの一部が、コンプレッサインペラ8側から排油口23a側に近づくほど、鉛直上側となる向きに傾斜する傾斜面であってもよい。
ガイド部25のうち、第1ガイド部25aと第2ガイド部25bとの間に頂部25cが形成される。頂部25cは、軸受30の中心軸方向Oの位置(図4中、一点鎖線で示す)が、排油口23aにおける軸受30の中心軸方向Oの位置に重なってもよい。この場合、排油口23aにおける軸受30の中心軸方向Oの範囲に、頂部25cが位置している。
上記のように、テーパ面24a、71によって、軸受30の中心軸方向Oに排油口23a側に導かれた潤滑油は、シャフト6の回転に伴って連れ回っている。潤滑油は、シャフト6の回転方向に飛散して、ガイド部25(壁面21d)に衝突する。衝突した潤滑油は、ガイド部25によって頂部25c側に導かれる。第1ガイド部25a側から頂部25cに到達した潤滑油と、第2ガイド部25b側から頂部25cに到達した潤滑油が衝突する。衝突した潤滑油は、排油口23aに向かって流下する。こうして、壁面21d近傍における油詰まりが抑制される。排油性が向上する。
ここでは、頂部25cは、軸受30の中心軸方向Oの位置が、排油口23aにおける軸受30の中心軸方向Oの位置に重なる場合について説明した。この場合、潤滑油は、排油口23aに向かい易い。ただし、頂部25cは、軸受30の中心軸方向Oの位置が、排油口23aにおける軸受30の中心軸方向Oの位置に重ならずともよい。頂部25cは、軸受30の中心軸方向Oの位置が、排油口23aよりも、タービンインペラ7側に位置してもよい。頂部25cは、軸受30の中心軸方向Oの位置が、排油口23aよりも、コンプレッサインペラ8側に位置してもよい。
またここでは、ガイド部25は、第1ガイド部25aおよび第2ガイド部25bを含んでいる場合について説明した。この場合、タービンインペラ7側およびコンプレッサインペラ8側の双方の排油性が向上する。ただし、ガイド部25は、第1ガイド部25aまたは第2ガイド部25bの一方のみで構成されてもよい。この場合であっても、第1ガイド部25aまたは第2ガイド部25bによって、潤滑油が排油口23a側に導かれる。そのため、壁面21d近傍における油詰まりが抑制される。その結果、排油性が向上する。
図5は、変形例を説明するための図である。図5では、変形例における図4の二点鎖線部分に対応する位置の抽出図を示す。図5に示すように、変形例では、ガイド部125は、第1ガイド部125aと第2ガイド部125bとを含んで形成される。ここで、第1ガイド部125aは、図5中、左右方向(軸受30の中心軸方向O)の位置によって、傾きが異なる部位を有する。
具体的に、第1ガイド部125aのうち、図5中、左側(タービンインペラ7側)には、第1傾斜部125aaが形成される。第1ガイド部125aのうち、図5中、右側(コンプレッサインペラ8側)には、第2傾斜部125abが形成される。第1傾斜部125aaは、第2傾斜部125abよりも傾斜が急峻である。第2傾斜部125abは、第1傾斜部125aaよりも、軸受30の中心軸方向Oに近い向きとなっている。
例えば、潤滑油が、第1ガイド部125aのうち、図5中、左側(タービンインペラ7側)に衝突する場合を考える。第1ガイド部125aのうち、潤滑油が衝突する位置に合わせた領域に第1傾斜部125aaを設けることで、衝突した潤滑油が頂部125c側に導かれ易くなる。また、第1ガイド部125aのうち、第1傾斜部125aaより排油口23a側に第2傾斜部125abを設けることで、排油口23a側の内部空間Sの拡大を抑制することができる。例えば、エンジン側の仕様などにより、周辺にクーラント液(冷却媒体)が流通する場合を考える。内部空間Sと冷却媒体が流通する通路空間との干渉を回避し易くなり、設計自由度が向上する。このように、ガイド部125が、図5中、左右方向(軸受30の中心軸方向O)の位置によって、傾きが異なる部位を有することで、内部空間Sを必要以上に拡大せずとも排油性が向上する。
ここでは、第1ガイド部125aのうち、図5中、左側(タービンインペラ7側)の部位(第1傾斜部125aa)の方が、図5中、右側(コンプレッサインペラ8側)の部位(第2傾斜部125ab)よりも、傾斜が急峻である場合について説明した。ただし、第1ガイド部125aのうち、図5中、左側(タービンインペラ7側)の部位(第1傾斜部125aa)の方が、図5中、右側(コンプレッサインペラ8側)の部位(第2傾斜部125ab)よりも、傾斜が緩くてもよい。第1傾斜部125aaと第2傾斜部125abの位置関係は、潤滑油の流れに合わせて任意に変更してよい。また、第1傾斜部125aaまたは第2傾斜部125abのうちの一方の傾斜が、緩い方向に傾いていればいい。第1傾斜部125aaまたは第2傾斜部125abのうち、傾斜が緩い方は、例えば、中心軸に平行であってもよい。第1傾斜部125aaまたは第2傾斜部125abのうち、傾斜が緩い方は、例えば、図5中、右側(コンプレッサインペラ8側)に向うほど、排油口23aに近づく方向に(例えば、鉛直下側に向って)傾斜していてもよい。
ここでは、第1ガイド部125aにおいて、図5中、左右方向(軸受30の中心軸方向O)の位置によって、傾きが異なる部位を有する場合について説明した。ただし、第2ガイド部125bにおいて、図5中、左右方向(軸受30の中心軸方向O)の位置によって、傾きが異なる部位を有してもよい。第1ガイド部125aおよび第2ガイド部125bの双方において、図5中、左右方向(軸受30の中心軸方向O)の位置によって、傾きが異なる部位を有してもよい。
以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
本開示は、軸受を備えた過給機に利用することができる。
7:タービンインペラ 8:コンプレッサインペラ 21:軸受壁部 21a:軸受孔 23:離隔壁部 23a:排油口 25、125:ガイド部 25a、125a:第1ガイド部 25b、125b:第2ガイド部 25c:頂部 30:軸受 C:過給機 O:中心軸方向 S:内部空間

Claims (4)

  1. 軸受と、
    前記軸受が配される軸受孔が形成された軸受壁部と、
    前記軸受壁部に対して前記軸受孔の径方向外側に設けられ、前記軸受壁部との間に内部空間を形成する離隔壁部と、
    前記離隔壁部に形成され、前記内部空間に連通する排油口と、
    前記内部空間に面する前記軸受壁部に設けられ、前記軸受の中心軸方向の位置が前記排油口に近づくほど、前記中心軸に垂直な面方向に前記排油口から離隔するガイド部と、
    を備える過給機。
  2. 前記ガイド部は、前記中心軸方向の位置によって傾きが異なる部位を有する請求項1に記載の過給機。
  3. 前記ガイド部は、
    前記排油口側からタービンインペラ側に延在する第1ガイド部と、
    前記第1ガイド部よりコンプレッサインペラ側に延在する第2ガイド部と、
    を含む請求項1または2に記載の過給機。
  4. 前記第1ガイド部と前記第2ガイド部との間に形成され、前記中心軸方向の位置が、前記排油口の前記中心軸方向の位置に重なる頂部を備える請求項3に記載の過給機。
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