(57)【要約】【課題】小型で生産性に優れる排気タービン過給機を提供する。【解決手段】排気タービン過給機は、第一過給機本体部と、第二過給機本体部と、ベアリングハウジング３とを備える。各過給機本体部は、排気ガスで回転されるタービンホイールと、タービンホイールの回転に連動して回転するコンプレッサーホイールと、タービンホイールとコンプレッサーホイールとを連結するシャフト１３，２３と、シャフト１３，２３を回転自在に支持する軸受１４，２４とを有する。ベアリングハウジング３は、両軸受１４，２４の各々が収納される第一ベアリング孔３１及び第二ベアリング孔３２と、ベアリングハウジング３の外周面に開口し、一方のベアリング孔３２を介して他方のベアリング孔３１に直線状につながる連通孔３３と、連通孔３３に開口して両軸受１４，２４に潤滑油を供給する給油路３４とが形成される。【選択図】図２
2016084763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一過給機本体部と、第二過給機本体部と、ベアリングハウジングとを備え、
前記各過給機本体部は、
排気ガスで回転されるタービンホイールと、
前記タービンホイールの回転に連動して回転するコンプレッサーホイールと、
前記タービンホイールと前記コンプレッサーホイールとを連結するシャフトと、
前記シャフトを回転自在に支持する軸受とを有し、
前記ベアリングハウジングは、
前記両軸受の各々が収納される第一ベアリング孔及び第二ベアリング孔と、
前記ベアリングハウジングの外周面に開口し、一方の前記ベアリング孔を介して他方の前記ベアリング孔に直線状につながる連通孔と、
前記連通孔に開口して前記両軸受に潤滑油を供給する給油路とが形成される排気タービン過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気タービン過給機に関する。特に、小型で生産性に優れる排気タービン過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気タービン過給機は、排気ガスを利用して圧縮した高密度な空気を内燃機関内に送り込むことで内燃機関の出力を高める。例えば、特許文献１には、コンプレッサーホイール、タービンホイール、これらを軸連結するシャフト、及び同シャフトを軸支するベアリングをそれぞれ有する低圧及び高圧の２つの過給機を備える内燃機関の過給機構造が開示されている。低圧過給機の低圧ベアリング及び高圧過給機の高圧ベアリングは、一体に設けられたベアリングハウジングに囲まれている。このベアリングハウジングには、低圧ベアリング及び高圧ベアリングに潤滑油を供給する潤滑油通路として、２つのシャフトの間を通る主潤滑通路と、主潤滑通路及び各シャフトの軸線に対して直交する低圧側分岐路及び高圧側分岐通路とが形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５５５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
生産性の更なる向上が望まれている。特許文献１のベアリングハウジングは各ベアリングへの潤滑油通路が複雑であり、その通路の形成が非常に煩雑で困難であると考えられる。そのため、ベアリングハウジングの生産性を低下、ひいては排気タービン過給機の生産性を低下させる。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、小型で生産性に優れる排気タービン過給機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る排気タービン過給機は、第一過給機本体部と、第二過給機本体部と、ベアリングハウジングとを備える。各過給機本体部は、排気ガスで回転されるタービンホイールと、タービンホイールの回転に連動して回転するコンプレッサーホイールと、タービンホイールとコンプレッサーホイールとを連結するシャフトと、シャフトを回転自在に支持する軸受とを有する。ベアリングハウジングは、両軸受の各々が収納される第一ベアリング孔及び第二ベアリング孔と、ベアリングハウジングの外周面に開口し、一方のベアリング孔を介して他方のベアリング孔に直線状につながる連通孔と、連通孔に開口して両軸受に潤滑油を供給する給油路とが形成される。
【発明の効果】
【０００７】
上記排気タービン過給機は、上記連通孔を備えることで、給油路から供給される潤滑油の両ベアリング孔への流通路が直線状であるため、形成し易く生産性を向上できる。また、第一過給機本体部と第二過給機本体部の各シャフト及び各軸受を一つのベアリングハウジングに収納できるため、個々のベアリングハウジングに収納する場合に比較して、小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態１に係る排気タービン過給機を示す概略図である。
【図２】図１に示す排気タービン過給機の（ＩＩ）−（ＩＩ）断面を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の排気タービン過給機の実施形態を、図１，２を参照しつつ以下に説明する。図面において、同一符号は同一名称物を示す。図１の破線矢印は吸気経路の一例を示し、実線矢印は排気経路の一例を示す。図１の二点鎖線矢印は潤滑油の流れを示し、点線矢印は冷却水の流れを示している。
【００１０】
《実施形態１》
実施形態１に係る排気タービン過給機１００は、第一過給機本体部１と、第二過給機本体部２と、ベアリングハウジング３とを備える（図１）。各過給機本体部１，２は、タービンホイール１１，２１と、コンプレッサーホイール１２，２２と、シャフト１３，２３と、軸受１４，２４（図２）とを有する。排気タービン過給機１００の主たる特徴とするところは、ベアリングハウジング３が過給機本体部１，２のシャフト１３，２３及び軸受１４，２４を一体に収納するベアリング孔３１，３２を有すると共に、ベアリング孔３１，３２同士をベアリングハウジング３の外周面から直線状の連通孔３３でつないだ点にある。以下、詳細を説明する。
【００１１】
〔排気タービン過給機〕
排気タービン過給機１００は、エンジン９００の排気ガスを利用して圧縮した高密度な気体（空気又は空気と排気ガスとの混合気体）をエンジン９００内に送り込む。それにより、エンジン９００の出力を高めることができる。排気タービン過給機１００は、両過給機本体部１、２のタービンホイール１１，２１が排気経路の途中（例えばエキゾーストマニホールド（図示略）よりも下流側）に設けられ、両過給機本体部１、２のコンプレッサーホイール１２，２２が吸気経路の途中（例えばインテークマニホールド（図示略）よりも上流側）に設けられる。ここでは、排気タービン過給機１００は、タービンホイール１１，２１同士、コンプレッサーホイール１２，２２同士が直列に接続され、エンジン９００の低速回転時と高速回転時とで吸気経路及び排気経路の切り替えが可能な所謂シーケンシャルツインターボチャージャーである。
【００１２】
［第一過給機本体部・第二過給機本体部］
各過給機本体部１、２は、タービンホイール１１，２１と、コンプレッサーホイール１２，２２と、シャフト１３，２３と、軸受１４，２４（図２）とを有する。
【００１３】
（タービンホイール）
タービンホイール１１，２１は、排気ガスにより回転する。それにより、シャフト１３，２３を介してコンプレッサーホイール１２，２２を回転させる。第一（二）過給機本体部１（２）のタービンホイール１１（２１）は、第二（一）過給機本体部２（１）のタービンホイール２１（１１）よりも上（下）流側に設けられている。タービンホイール１１、２１は、それぞれ別体のタービンハウジング１１１，２２１に収納される。
【００１４】
（コンプレッサーホイール）
コンプレッサーホイール１２，２２は、タービンホイール１１，２１の回転に連動して回転する。それにより、吸気経路を流通する気体（空気を含む）を圧縮して、高密度な気体を作製する。第一（二）過給機本体部１（２）のコンプレッサーホイール１２（１１）は、第二（一）過給機本体部２（１）のコンプレッサーホイール２２（１２）よりも下（上）流側に設けられている。コンプレッサーホイール１２，２２は、それぞれ別体のコンプレッサーハウジング１１２，２２２に収納される。
【００１５】
（シャフト）
シャフト１３，２３は、タービンホイール１１，２１とコンプレッサーホイール１２，２２とを連結する。このシャフト１３，２３により、排気ガスでタービンホール１１，２１が回転した際、その回転に連動してコンプレーサーホイール１２，２２を回転させる。シャフト１３，２３は、軸受１４，２４と共に後述するベアリングハウジング３に収納される。
【００１６】
（軸受）
軸受１４，２４は、シャフト１３、２３を回転自在に支持する。軸受１４、２４は、後述のベアリングハウジング３の第一ベアリング孔３１、第二ベアリング孔３２に収納される。軸受１４，２４の種類は、ボール軸受や、流体軸受などが挙げられる。流体軸受は、シャフトの回転によりフローティングメタルが回転するフルフローティング式と、シャフトの回転に対して殆どフローティングメタルが回転しないセミフローティング式とが挙げられる。ここでは、軸受１４，２４は、セミフローティング式で構成し、セミフローティングメタル１４ｓ，２４ｓと、止めピン１４ｐ，２４ｐとを備える（図２）。
【００１７】
〈セミフローティングメタル〉
セミフローティングメタル１４ｓ，２４ｓは、シャフト１３，２４の周方向全周を覆う円筒状に形成されている。第一セミフローティングメタル１４ｓには、その内外を貫通し、止めピン１４ｐを挿通させてセミフローティングメタル１４ｓの回転を抑制する固定孔１４ｃが形成されている。一方、第二セミフローティングメタル２４ｓには、第一セミフローティングメタル１４ｓの固定孔１４ｃと同様の固定孔２４ｃに加えて、固定孔２４ｃの対向箇所に内側給油孔２４ｉが形成されている。内側給油孔２４ｉは、第二セミフローティングメタル２４ｓとシャフト２３との間に潤滑油を供給する。内側給油孔２４ｉのサイズは、第一止めピン１４ｐの内側給油孔１４ｉ（後述）と同等である。内側給油孔２４ｉと後述するオリフィス４とで、給油路３４（後述）からの潤滑油が第一ベアリング孔３１側と第二ベアリング孔３２側とで均等に流通するようにしている。セミフローティングメタル１４ｓ，２４ｓの径方向のサイズは、シャフト１３，２３との間と、止めピン１４ｐ，２４ｐとの間と、ベアリング孔３１，３２との間とに所定の隙間が形成される程度である。シャフト１３，２３との間及びベアリング孔３１，３２との間に潤滑油を供給し易くするためである。
【００１８】
〈止めピン〉
止めピン１４ｐ，２４ｐは、セミフローティングメタル１４ｓ、２４ｓの回転を抑制する。止めピン１４ｐ，２４ｐは、ベアリングハウジング３の連通孔３３（圧入孔３３１，３３２）に圧入されてベアリングハウジング３に固定されると共に、セミフローティングメタル１４ｓ，２４ｓの固定孔１４ｃ，２４ｃに嵌められる。第一止めピン１４ｐには、軸方向に貫通する内側給油孔１４ｉと、内側給油孔１４ｉ内でその孔に直交する外側給油孔１４ｏとが形成されている。内側給油孔１４ｉは、第一セミフローティングメタル１４ｓとシャフト１３との間への潤滑油の供給路であり、外側給油孔１４ｏは、第一セミフローティングメタル１４ｓと第一ベアリング孔３１との間への潤滑油の供給路である。一方、第二止めピン２４ｐは、第一止めピン１４ｐとは異なり、内側給油孔及び外側給油孔が形成されていない。この第二止めピン２４ｐは、圧入孔３３２からベアリングハウジング３の外への潤滑油の漏れを抑制する封止部材としても機能する。第一（ニ）止めピン１４ｐ（２４ｐ）の幅は、第二（一）止めピン２４ｐ（１４ｐ）よりも小さい（大きい）。
【００１９】
［ベアリングハウジング］
ベアリングハウジング３は、シャフト１３，２３及び軸受１４，２４をまとめて収納する。ベアリングハウジング３には、両タービンハウジング１１１，２２１と両コンプレッサーハウジング１１２，２２２とが接続される。ベアリングハウジング３は、第一ベアリング孔３１及び第二ベアリング孔３２と、連通孔３３と、給油路３４とが形成されている。
【００２０】
（第一ベアリング孔・第二ベアリング孔）
ベアリング孔３１、３２は、上述のシャフト１３，２３及び軸受１４，２４の各々が収納される。ベアリング孔３１、３２の形状は、円筒状である。ベアリング孔３１、３２の大きさは、上述のようにセミフローティングメタル１４ｓ，２４ｓとの間に所定の隙間が形成される程度である。
【００２１】
（連通孔）
連通孔３３は、ベアリングハウジング３の外周面に開口し、一方のベアリング孔（第二ベアリング孔３２）を介して他方のベアリング孔（第一ベアリング孔３１）に直線状につながる。連通孔３３は、第一ベアリング孔３１と第二ベアリング孔３２との間に形成される中間孔３３０と、止めピン１４ｐ、２４ｐのそれぞれが圧入される圧入孔３３１，３３２とで構成される。中間孔３３０は、後述する給油路３４が連通され、給油路３４から潤滑油が供給される空間であり、供給された潤滑油を両ベアリング孔３１，３２へ流通させる。ここでは、中間孔３３０と圧入孔３３１とは連通されており、中間孔３３０と圧入孔３３２とは第二ベアリング孔３２を挟んで互いに対向する箇所に形成されていて第二ベアリング孔３２を介して連通されている。即ち、中間孔３３０の一端は圧入孔３３１に開口し、他端は第二ベアリングに開口している。圧入孔３３１の一端は第一ベアリング孔３１に開口し、他端は中間孔３３０に開口している。圧入孔３３２の一端は第二ベアリング孔３２に開口し、他端はベアリングハウジング３の外周面に開口している。中間孔３３０の他端側にはオリフィス４が設けられている。オリフィス４は、止めピン１４ｐの内側給油孔１４ｉと同程度の貫通孔が形成され、給油路３４からの潤滑油が第一ベアリング孔３１側と第二ベアリング孔３２側とで均等に流通させる。ここでは、オリフィス４は中間孔３３０に圧入されている。中間孔３３０の径は、圧入孔３３１よりも大きく、第二圧入孔３３２と同等以下である。圧入孔３３１，３３２の幅は、それぞれ止めピン１４ｐ，２４ｐを圧入させられる程度である。この連通孔３３の形成は、中間孔３３０、圧入孔３３１，３３２が同一軸上に直列されているため、ベアリングハウジング３の外周面からドリルなどにより機械加工することで容易に行える。連通孔３３の中心軸は、各ベアリング孔３１，３２の中心と交差しなくてもよい。例えば、各ベアリング孔３１，３２の中心が、連通孔３３の中心軸に対して図２の左右にずれていてもよい。
【００２２】
（給油路）
給油路３４は、連通孔３３に開口して、両軸受１４，２４に潤滑油を供給する。給油路３４の開口部は、両軸受１４，２４に潤滑油を供給できる箇所であれば特に限定されない。ここでは、給油路３４の開口部は、中間孔３３０に設けられている。
【００２３】
給油路３４を介して軸受１４，２４に供給された潤滑油は、シャフト１３，２３の軸方向端部側において、シャフト１３，２３とセミフローティングベアリング１４ｓ、２４ｓとの間と、セミフローティングベアリング１４ｓ，２４ｓとベアリング孔３１，３２との間とから排液される。軸受１４，２４から排出された潤滑油は、ベアリングハウジング３の鉛直下方から排油路（図示略）を介してベアリングハウジング３の外に排出される。ここでは、潤滑油は、各シャフト１３，２３の軸方向端部側から鉛直下方に排出される。排出された潤滑油は、冷却され、再び給油路３４を介して軸受１４，２４に供給される。
【００２４】
（その他）
その他、ベアリングハウジング３には、排気タービン過給機１００を冷却する冷却水を供給する給水路、及び冷却水を排出する排水路が形成されている（いずれも図示略）。ここでは、冷却水は、ベアリングハウジング３のタービンホイール１１，１２側に供給されている。そうして、排気ガスの熱影響を抑制している。
【００２５】
ベアリングハウジング３へのシャフト１３，２３と軸受１４、２４の装着は、例えば、以下の（１）〜（６）の組立手順にて行われる。
（１）第一ベアリング孔３１に第一セミフローティングメタル１４ｓを軸方向（図２紙面垂直方向）から挿通して配置する。
（２）止めピン１４ｐを連通孔３３の開口部（図２紙面下側）から挿通して、圧入孔３３１に圧入すると共に、第一セミフローティングメタル１４ｓの固定孔１４ｃに挿通して固定する。
（３）オリフィス４を連通孔３３の開口部から挿通して中間孔３３０に圧入して中間孔３３０の第二ベアリング孔３２側に固定する。
（４）第二ベアリング孔３２に第二セミフローティングメタル２４ｓを軸方向から挿通して配置する。
（５）止めピン２４ｐを連通孔３３の開口部から挿通して圧入孔３３２に圧入すると共に、第二セミフローティングメタル２４ｓの固定孔２４ｃに挿通して固定する。
（６）シャフト１３，２３をセミフローティングメタル１４ｓ、２４ｓに挿通する。
【００２６】
上記過程（１）及び過程（４）では、予め、シャフト１３，２３をセミフローティングメタル１４ｓ、２４ｓに挿通して一体物を作製しておき、その一体物をベアリング孔３１，３２に挿通配置してもよい。
【００２７】
《排気タービン過給機の作用効果》
以上説明した実施形態１に係る排気タービン過給機１００は、以下の効果を奏することができる。
【００２８】
（１）給油路３４から供給される潤滑油を両ベアリング孔３１、３２に流通させる連通孔３３は、ベアリングハウジング３の外周面から、第二ベアリング孔３２を介して第一ベアリング孔３１に直線状につながるように機械加工することで容易に形成できる。従って、ベアリングハウジング３の生産性を向上、ひいては排気タービン過給機１００の生産性を向上できる。
【００２９】
（２）止めピン１４ｐ，２４ｐをベアリングハウジング３の外周面に形成される開口部から順次挿入していくことで、セミフローティングメタル１４ｓ，２４ｓをベアリング孔３１，３２に固定できるため、組み立てが容易である。
【００３０】
（３）第一過給機本体部１と第二過給機本体部２のシャフト１３，２３及び軸受１４，２４をまとめて収納するベアリングハウジング３を備えることで、個々に収納する別体のベアリングハウジングを２つ備える場合に比較して、排気タービン過給機１００を小型化できる。
【００３１】
（４）第一過給機本体部１と第二過給機本体部２のシャフト１３，２３及び軸受１４，２４をまとめて収納するベアリングハウジング３を備えることで、潤滑油を供給及び排出する給油路及び排油路と、冷却水を供給及び排出する給水路及び排水路とをそれぞれ各一本ずつとすることができる。そのため、排気タービン過給機１００を小型化できる。
【００３２】
本発明はこれらの例示に限定されず、例えば以下の変更が可能である。
【００３３】
連通孔３３は、ベアリングハウジング３の外周面の対向箇所に開口し、両ベアリング孔３１，３２を貫通する直線状に形成されていてもよい。即ち、連通孔３３は、両ベアリング孔３１，３２の間を連通する中間孔と、各ベアリング孔３１，３２を挟んで中間孔に対向する箇所に形成される第一圧入孔及び第二圧入孔とで構成される。つまり、図２のベアリングハウジング３の上部にも圧入孔３３２の開口と対称の開口が形成される。これら中間孔と各圧入孔とは、それぞれ第一ベアリング孔３１及び第二ベアリング孔３２を介して連通している。止めピンはベアリングハウジング３の上記両開口箇所から差し込む。このとき、オリフィスは不要にできる。
【００３４】
軸受１４，２４は、上述したようにフルフローティングメタルやボールベアリングで構成できる。その場合、止めピンは勿論、オリフィスをも不要にできる。中間孔３３０の幅を軸方向に均一にでき、両ベアリング孔３１、３２に潤滑油を均等に供給し易いからである。
【００３５】
タービンハウジング１１１，２２１同士及びコンプレッサーハウジング１１２，２２２同士の少なくとも一方を一体化することも考えられる。そうすれば、排気タービン過給機１００の更なる小型化が期待でき、コストの低減も期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の排気タービン過給機は、内燃機関の出力の向上に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００３７】
１００  排気タービン過給機
１  第一過給機本体部（高回転）
１１  タービンホイール
１２  コンプレッサーホイール
１３  シャフト
１４  軸受
１４ｓ  第一セミフローティングメタル  １４ｃ  固定孔
１４ｐ  第一止めピン  １４ｉ  内側給油孔  １４ｏ  外側給油孔
１１１  タービンハウジング
１１２  コンプレッサーハウジング
２  第二過給機本体部（低回転）
２１  タービンホイール
２２  コンプレッサーホイール
２３  シャフト
２４  軸受
２４ｓ  第二セミフロートティングメタル
２４ｃ  固定孔  ２４ｉ  内側給油孔
２４ｐ  第二止めピン
２２１  タービンハウジング
２２２  コンプレッサーハウジング
３  ベアリングハウジング
３１  第一ベアリング孔
３２  第二ベアリング孔
３３  連通孔  ３３０  中間孔  ３３１、３３２  圧入孔
３４  給油路
４  オリフィス
９００  エンジン
【図１】
2016084763.tif 000003
【図２】
2016084763.tif 000004