(57)【要約】【課題】コンプレッサインペラの冷却能力を高めつつ、ディフューザ部を流れる圧縮空気の乱れ並びに圧力損失を抑制し得、過給性能の向上を図ることができ、更にメンテナンス時における軸受ハウジングからのコンプレッサインペラ側シールプレートの分解作業性向上をも図り得るターボチャージャを提供する。【解決手段】軸受ハウジング３に、コンプレッサインペラ８の背面に位置してその外径よりも大きく形成されるコンプレッサインペラ側シールプレート２０をボルト２１により取り付け且つ冷却可能とし、その外周部に、円環部材３１に翼部材３２を配設してなるディフューザ部材３３を、ボルト２１頭部を覆い隠すよう取り付け、ディフューザ部材３３とコンプレッサハウジング２との間で圧縮空気のディフューザ部２７を形成し、円環部材３１の内周縁部に、コンプレッサインペラ８側へ張り出す分解時用突片３８を突設する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ軸が回転自在に支持される軸受ハウジングに、コンプレッサインペラの背面に位置して該コンプレッサインペラの外径よりも大きく形成されるコンプレッサインペラ側シールプレートを締結部材により取り付け、該コンプレッサインペラ側シールプレートを冷却可能とし、
前記コンプレッサインペラ側シールプレートの外周部に、円環部材に圧縮空気を整流するためのディフューザ部材を、前記締結部材の突出部を覆い隠すよう取り付け、該ディフューザ部材とコンプレッサハウジングとの間で圧縮空気のディフューザ部を形成したことを特徴とするターボチャージャ。
【請求項２】
前記コンプレッサインペラ側シールプレートの外周部に、前記ディフューザ部材の円環部材が嵌入される環状の凹溝を形成すると共に、該凹溝内における円周方向所要箇所に前記締結部材の突出部が収まる穴部を形成し、前記凹溝に嵌入される円環部材の内周縁部に、コンプレッサインペラ側へ張り出し且つコンプレッサインペラ側シールプレートの表面との間に隙間が形成される分解時用突片を突設した請求項１記載のターボチャージャ。
【請求項３】
前記分解時用突片を前記円環部材の内周縁部全周に亘って突設するようにした請求項２記載のターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボチャージャに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ターボチャージャは、タービンとコンプレッサを同一回転軸上に連結し、タービンによってコンプレッサを駆動するようにしたものであって、内燃機関の性能向上のために広く用いられている。
【０００３】
従来におけるターボチャージャの一例を示すものとしては、例えば、特許文献１があり、該特許文献１に開示されたものは、図３及び図４に示される如く、タービンハウジング１とコンプレッサハウジング２との間に軸受ハウジング３が設けられ、前記タービンハウジング１内に配設されるタービンロータ４のロータ軸５が前記軸受ハウジング３内を貫通してコンプレッサハウジング２側へ延びるようベアリング６及びスラストベアリング７により回転自在に支持され、前記ロータ軸５の反タービンロータ４側の端部にコンプレッサインペラ８が前記コンプレッサハウジング２内に配設されるよう嵌着されている。
【０００４】
前記軸受ハウジング３内部には、該軸受ハウジング３内部におけるタービンハウジング１側上部に位置し且つ前記ロータ軸５の上部外周側に同芯状に配設される上部冷却用空間９と、前記軸受ハウジング３内部におけるタービンハウジング１側のロータ軸貫通孔１０近傍に位置し且つ前記上部冷却用空間９に連通するタービン側シール空間１１と、前記軸受ハウジング３内下部に位置し且つ前記上部冷却用空間９及びタービン側シール空間１１に連通する下部排油空間１２とが形成されると共に、上方から下方へ向けロータ軸５の軸線と直交する方向へ延びるよう穿設され且つ冷却用潤滑油Ｃが供給される給油口１３と、該給油口１３に対して交差するよう穿設された給油穴１４と、該給油穴１４と連通するよう穿設され且つ前記上部冷却用空間９内へ向けて冷却用潤滑油Ｃを噴射するジェット孔１５とが形成されている。
【０００５】
又、前記軸受ハウジング３には、コンプレッサインペラ８の背面に位置して該コンプレッサインペラ８の外径と略等しく形成されるコンプレッサインペラ側シールプレート２０´が締結部材としてのボルト２１によって取り付けられ、該コンプレッサインペラ側シールプレート２０´には、前記ロータ軸５と同芯となるドーナツ状のコンプレッサインペラ側冷却空間２２´がその下部において前記下部排油空間１２と連通するよう形成されると共に、前記給油口１３から分岐する給油孔２３と連通するよう穿設され且つ前記コンプレッサインペラ側冷却空間２２´上部へ向けて冷却用潤滑油Ｃを噴射するジェット孔２４が形成されている。尚、前記コンプレッサインペラ側シールプレート２０´を貫通するロータ軸５には、シールリング２５が外周部に装填された油切り２６が嵌着されている。
【０００６】
一方、前記コンプレッサハウジング２内におけるコンプレッサインペラ８の外周部には、円環部材３１´に圧縮空気を整流するための複数の翼部材３２´を配設してなるディフューザ部材３３´を皿ネジ３４´によって取り付け、該ディフューザ部材３３´と軸受ハウジング３との間で圧縮空気のディフューザ部２７を形成するようにしてある。
【０００７】
そして、前記ターボチャージャの運転時には、図示していない内燃機関の排ガスがタービンハウジング１に導入され、該排ガスの圧力によってタービンロータ４が回転し、該タービンロータ４の回転がロータ軸５を介してコンプレッサインペラ８へ伝達されることにより、該コンプレッサインペラ８が回転駆動されて、前記内燃機関に供給される空気が圧縮（過給）されるようになっている。
【０００８】
この際、前記軸受ハウジング３の給油口１３には冷却用潤滑油Ｃが供給され、該冷却用潤滑油Ｃは、給油穴１４を経てジェット孔１５から上部冷却用空間９内へ向けて噴射され、該上部冷却用空間９内におけるタービンハウジング１側の壁面に衝突して該壁面を冷却し、タービン側シール空間１１から下部排油空間１２を経て外部へ排出される。
【０００９】
同時に、前記冷却用潤滑油Ｃは、前記軸受ハウジング３の給油口１３から給油孔２３へ分岐し、該給油孔２３と連通するジェット孔２４からコンプレッサインペラ側冷却空間２２´上部へ向けて噴射され、該コンプレッサインペラ側冷却空間２２´内におけるコンプレッサインペラ８側の壁面に衝突して該壁面を冷却し、下部排油空間１２を経て外部へ排出され、これにより、コンプレッサインペラ８とコンプレッサインペラ側シールプレート２０´との隙間にある高温空気が冷却され、コンプレッサインペラ８の温度上昇が間接的に抑制されるようになっている。
【００１０】
尚、前記冷却用潤滑油Ｃは、ベアリング６及びスラストベアリング７にも供給され、該ベアリング６及びスラストベアリング７を潤滑しつつ冷却するようになっている。
【００１１】
又、前記スラストベアリング７へ供給される冷却用潤滑油Ｃのコンプレッサインペラ８側への漏れは、前記シールリング２５が外周部に装填された油切り２６によって防止されるようになっている。
【特許文献１】特許第３６０６２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に開示されたようなターボチャージャの場合、コンプレッサインペラ側冷却空間２２´が狭く、コンプレッサインペラ８の背面全体を充分に冷却することができないという欠点を有していた。
【００１３】
このため、本発明者等は、コンプレッサインペラ側シールプレート２０´をコンプレッサインペラの外径よりも大きく形成し、前記コンプレッサインペラ側冷却空間２２´を拡張することにより、コンプレッサインペラ８の背面全体を充分に冷却できるターボチャージャを提案している。
【００１４】
しかしながら、前述の如く、コンプレッサインペラ側シールプレート２０´をコンプレッサインペラの外径よりも大きく形成した場合、コンプレッサインペラ側シールプレート２０´の軸受ハウジング３に対する取付用のボルト２１を圧縮空気のディフューザ部２７に配置せざるを得ず、圧縮空気の流れが乱されると共に、圧力損失も上昇し、過給性能上好ましくない事態が生ずる虞があった。
【００１５】
一方、車両用の小型のターボチャージャにおいては、ベアリング６やスラストベアリング７を交換することはほとんどないが、舶用の大型のターボチャージャの場合、年に一回程度定期的にメンテナンスを行ってベアリング６やスラストベアリング７を交換する必要があるため、軸受ハウジング３からコンプレッサインペラ側シールプレート２０´を分解する際の作業性を考慮することも非常に重要となっている。
【００１６】
本発明は、斯かる実情に鑑み、コンプレッサインペラの冷却能力を高めつつ、ディフューザ部を流れる圧縮空気の乱れ並びに圧力損失を抑制し得、過給性能の向上を図ることができ、更にメンテナンス時における軸受ハウジングからのコンプレッサインペラ側シールプレートの分解作業性向上をも図り得るターボチャージャを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、ロータ軸が回転自在に支持される軸受ハウジングに、コンプレッサインペラの背面に位置して該コンプレッサインペラの外径よりも大きく形成されるコンプレッサインペラ側シールプレートを締結部材により取り付け、該コンプレッサインペラ側シールプレートを冷却可能とし、
前記コンプレッサインペラ側シールプレートの外周部に、円環部材に圧縮空気を整流するためのディフューザ部材を、前記締結部材の突出部を覆い隠すよう取り付け、該ディフューザ部材とコンプレッサハウジングとの間で圧縮空気のディフューザ部を形成したことを特徴とするターボチャージャにかかるものである。
【００１８】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１９】
前述の如く構成すると、コンプレッサインペラ側シールプレートをコンプレッサインペラの外径よりも大きく形成したことにより、コンプレッサインペラの背面全体を充分に冷却することが可能となる。
【００２０】
しかも、コンプレッサインペラ側シールプレートをコンプレッサインペラの外径よりも大きく形成したことに伴い、コンプレッサインペラ側シールプレートの軸受ハウジングに対する取付用の締結部材を圧縮空気のディフューザ部に配置せざるを得なくなるが、前記締結部材の突出部は、ディフューザ部材の円環部材によって覆い隠されるため、ディフューザ部を流れる圧縮空気が乱されることはなくなると共に、圧力損失も上昇せず、過給性能が低下する心配もない。
【００２１】
前記ターボチャージャにおいては、前記コンプレッサインペラ側シールプレートの外周部に、前記ディフューザ部材の円環部材が嵌入される環状の凹溝を形成すると共に、該凹溝内における円周方向所要箇所に前記締結部材の突出部が収まる穴部を形成し、前記凹溝に嵌入される円環部材の内周縁部に、コンプレッサインペラ側へ張り出し且つコンプレッサインペラ側シールプレートの表面との間に隙間が形成される分解時用突片を突設することができ、このようにすると、メンテナンスを行う際には、軸受ハウジングからコンプレッサハウジングを取り外し、ロータ軸からコンプレッサインペラを取り外した後、分解時用突片とコンプレッサインペラ側シールプレートの表面との間に形成される隙間にマイナスのドライバー或いは専用の工具の先端を挿入して抉ることにより、ディフューザ部材の円環部材を凹溝から離脱させ、露出した締結部材を緩めてコンプレッサインペラ側シールプレートを軸受ハウジングから取り外し、ベアリングやスラストベアリングを交換すれば良く、軸受ハウジングからコンプレッサインペラ側シールプレートを分解する際の作業性を高めることが可能となる。尚、前記隙間は、工具の先端を挿入するために形成されているが、なるべく小さい方が過給性能に影響しないので、０．５〜５［ｍｍ］程度が望ましい。
【００２２】
又、前記ターボチャージャにおいては、前記分解時用突片を前記円環部材の内周縁部全周に亘って突設することが、コンプレッサインペラの外周端に対する間隙を全周に亘って最小限とし、過給性能をより向上させる上で好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のターボチャージャによれば、コンプレッサインペラの冷却能力を高めつつ、ディフューザ部を流れる圧縮空気の乱れ並びに圧力損失を抑制し得、過給性能の向上を図ることができ、更にメンテナンス時における軸受ハウジングからのコンプレッサインペラ側シールプレートの分解作業性向上をも図り得るという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２５】
図１及び図２は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図３及び図４と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図３及び図４に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１及び図２に示す如く、ロータ軸５が回転自在に支持される軸受ハウジング３に、コンプレッサインペラ８の背面に位置して該コンプレッサインペラ８の外径よりも大きく形成されるコンプレッサインペラ側シールプレート２０を締結部材としてのボルト２１により取り付け、該コンプレッサインペラ側シールプレート２０を冷却可能とし、前記コンプレッサインペラ側シールプレート２０の外周部に、円環部材３１に圧縮空気を整流するための複数の翼部材３２を配設してなるディフューザ部材３３を、前記締結部材の突出部としてのボルト２１の頭部を覆い隠すよう皿ネジ３４によって取り付け、該ディフューザ部材３３とコンプレッサハウジング２との間で圧縮空気のディフューザ部２７を形成した点にある。
【００２６】
本図示例の場合、前記コンプレッサインペラ側シールプレート２０の外周部に、前記ディフューザ部材３３の円環部材３１が嵌入される環状の凹溝３６を形成すると共に、該凹溝３６内における円周方向所要箇所に前記締結部材の突出部としてのボルト２１の頭部が収まる穴部３７を形成し、前記凹溝３６に嵌入される円環部材３１の内周縁部に、コンプレッサインペラ８側へ張り出し且つコンプレッサインペラ側シールプレート２０の表面との間に隙間Ｓが形成される分解時用突片３８を突設してある。
【００２７】
ここで、前記分解時用突片３８は、前記円環部材３１の内周縁部全周に亘って突設することにより、コンプレッサインペラ８の外周端に対する間隙ｔを全周に亘って最小限とすることが、過給性能を向上させる上で好ましいのであるが、前記円環部材３１の内周縁部における円周方向一箇所或いは複数箇所に分解時用突片３８を突設しても良いことは勿論である。
【００２８】
一方、前記軸受ハウジング３は、軸受ハウジング本体３ａと、該軸受ハウジング本体３ａ内中心部に組み込まれ且つ前記ロータ軸５をベアリング６を介して回転自在に支持するブッシュ３ｂとに分割形成し、該ブッシュ３ｂは、前記軸受ハウジング本体３ａに対しそのコンプレッサインペラ８側の開口部から組み込んでボルト１９により締結し、前記軸受ハウジング本体３ａのコンプレッサインペラ８側の開口部を前記コンプレッサインペラ側シールプレート２０で蓋をするように覆う構造としてある。尚、前記軸受ハウジング本体３ａ内部には、該軸受ハウジング本体３ａ内部におけるタービンハウジング１側上部に位置し且つ前記ブッシュ３ｂの上部外周を囲む上部冷却用空間９と、前記軸受ハウジング本体３ａ内部におけるタービンハウジング１側のロータ軸貫通孔１０近傍に位置し且つ前記ブッシュ３ｂによって前記上部冷却用空間９から画成されるタービン側シール空間１１と、前記軸受ハウジング本体３ａ内部におけるブッシュ３ｂの下方に位置し且つ前記上部冷却用空間９及びタービン側シール空間１１に連通する下部排油空間１２とを形成してある。
【００２９】
又、前記軸受ハウジング３には、コンプレッサインペラ側シールプレート２０上部に対して冷却用潤滑油Ｃを吹き付ける供給手段２８を設けてあり、該冷却用潤滑油Ｃの供給手段２８は、前記軸受ハウジング本体３ａ上部に上方から下方へ向けロータ軸５の軸線と直交する方向へ延びるよう形成された給油口１３と、該給油口１３に連通し且つロータ軸５の軸線と平行な方向へ延びるよう前記ブッシュ３ｂに形成された給油穴１４と、該給油穴１４と連通し且つコンプレッサインペラ側シールプレート２０上部へ向けて冷却用潤滑油Ｃを噴射するジェット孔２４とから構成してある。尚、前記ブッシュ３ｂには、前記給油穴１４と連通し且つ前記上部冷却用空間９内へ向けて冷却用潤滑油Ｃを噴射するジェット孔１５と、前記給油穴１４に対して交差するよう穿設され且つベアリング６に冷却用潤滑油Ｃを供給可能な給油孔１７も形成し、該給油孔１７の前記上部冷却用空間９とオーバーラップする箇所にはプラグ１８をねじ込むことにより、該給油孔１７から前記上部冷却用空間９へ冷却用潤滑油Ｃが流出しないようにしてある。又、前記スラストベアリング７に対しても前記給油穴１４の端部から冷却用潤滑油Ｃを供給するようにしてある。
【００３０】
更に又、前記コンプレッサインペラ側シールプレート２０には、前記供給手段２８によって吹き付けられた冷却用潤滑油Ｃがコンプレッサインペラ側シールプレート２０のロータ軸５貫通部に直接かかることを防ぐよう仕切手段２９を形成してあり、該コンプレッサインペラ側シールプレート２０の仕切手段２９は、前記ロータ軸５と同芯状の筒状体で形成され、且つ前記ロータ軸５貫通部外周を取り囲むコンプレッサインペラ側シール空間３５と該コンプレッサインペラ側シール空間３５の外周に配設されるコンプレッサインペラ側冷却空間２２とを画成する仕切部材２９ａによって構成し、該仕切部材２９ａの端部をスラストベアリング７の外周部に密着させることにより、該スラストベアリング７をブッシュ３ｂに押し付けるように支持している。尚、前記コンプレッサインペラ側シール空間３５の下部は、仕切部材２９ａの下部に形成した切欠部２９ｂを介してコンプレッサインペラ側冷却空間２２と連通するようにしてある。
【００３１】
次に、上記図示例の作用を説明する。
【００３２】
前述の如く構成すると、コンプレッサインペラ側シールプレート２０をコンプレッサインペラ８の外径よりも大きく形成したことにより、コンプレッサインペラ８の背面全体を充分に冷却することが可能となる。
【００３３】
しかも、コンプレッサインペラ側シールプレート２０をコンプレッサインペラ８の外径よりも大きく形成したことに伴い、コンプレッサインペラ側シールプレート２０の軸受ハウジング３に対する取付用の締結部材としてのボルト２１を圧縮空気のディフューザ部２７に配置せざるを得なくなるが、前記締結部材の突出部としてのボルト２１の頭部は、穴部３７に収まる形でディフューザ部材３３の円環部材３１によって覆い隠されるため、ディフューザ部２７を流れる圧縮空気が乱されることはなくなると共に、圧力損失も上昇せず、過給性能が低下する心配もない。
【００３４】
一方、前記凹溝３６に嵌入される円環部材３１の内周縁部には、コンプレッサインペラ８側へ張り出し且つコンプレッサインペラ側シールプレート２０の表面との間に隙間Ｓが形成される分解時用突片３８を突設してあるため、メンテナンスを行う際には、軸受ハウジング３からコンプレッサハウジング２を取り外し、ロータ軸５からコンプレッサインペラ８を取り外した後、分解時用突片３８とコンプレッサインペラ側シールプレート２０の表面との間に形成される隙間Ｓにマイナスのドライバー或いは専用の工具の先端を挿入して抉ることにより、ディフューザ部材３３の円環部材３１を凹溝３６から離脱させ、露出した締結部材としてのボルト２１を緩めてコンプレッサインペラ側シールプレート２０を軸受ハウジング３から取り外し、ベアリング６やスラストベアリング７を交換すれば良く、軸受ハウジング３からコンプレッサインペラ側シールプレート２０を分解する際の作業性を高めることが可能となる。尚、前記隙間Ｓは、工具の先端を挿入するために形成されているが、なるべく小さい方が過給性能に影響しないので、０．５〜５［ｍｍ］程度が望ましい。
【００３５】
こうして、コンプレッサインペラ８の冷却能力を高めつつ、ディフューザ部２７を流れる圧縮空気の乱れ並びに圧力損失を抑制し得、過給性能の向上を図ることができ、更にメンテナンス時における軸受ハウジング３からのコンプレッサインペラ側シールプレート２０の分解作業性向上をも図り得る。
【００３６】
尚、本発明のターボチャージャは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す全体概略断面図である。
【図２】図１の要部拡大断面図である。
【図３】従来におけるターボチャージャの一例を示す全体概略断面図である。
【図４】図３の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１    タービンハウジング
２    コンプレッサハウジング
３    軸受ハウジング
３ａ  軸受ハウジング本体
３ｂ  ブッシュ
４    タービンロータ
５    ロータ軸
６    ベアリング
８    コンプレッサインペラ
１３    給油口
１４    給油穴
１７    給油孔
２０    コンプレッサインペラ側シールプレート
２１    ボルト（締結部材）
２２    コンプレッサインペラ側冷却空間
２４    ジェット孔
２７    ディフューザ部
３１    円環部材
３２    翼部材
３３    ディフューザ部材
３６    凹溝
３７    穴部
３８    分解時用突片
Ｃ    冷却用潤滑油
Ｓ    隙間
ｔ    間隙 
【図１】
2008223673.tif 000003
【図２】
2008223673.tif 000004
【図３】
2008223673.tif 000005
【図４】
2008223673.tif 000006