JP2013221471A - ターボチャージャ - Google Patents
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Abstract
【課題】全体としてコンパクトな構成で、設計自由度が高く、分解・再組み立てが容易なアシスト機能を有するターボチャージャを提供する。
【解決手段】アシストタービン4を、軸受装置3の軸方向外側、特に軸受装置3とコンプレッサ5との間に配置することにより、タービン部材41と軸受部材31、32との干渉をなくしてアシストタービン4の設計自由度を確保することができる。また、アシストタービン4のタービン部材41を、軸受部材31、32に何ら制約されることなく、シャフト6に組み付けることができるため、アシストタービン4を着脱自在に組み込むことが可能となり、分解・再組み立てが容易なターボチャージャ1を実現することができる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、自動車のごとき車両に搭載されるエンジン過給システムに用いられるターボチャージャ、とりわけアシスト機能を有するターボチャージャに関する。
(従来の技術)
一般的なターボチャージャは、排気タービンとコンプレッサとを同軸上に備えており、エンジンの排気ガスのもつエネルギーによってタービンロータを回転させ、このタービンロータにシャフトを介して連結されるコンプレッサインペラを回転させることにより、エンジンの吸入空気を圧縮して燃焼室へ過給し、この過給効果によりエンジンの出力向上を図る基本構成である。
一般的なターボチャージャは、排気タービンとコンプレッサとを同軸上に備えており、エンジンの排気ガスのもつエネルギーによってタービンロータを回転させ、このタービンロータにシャフトを介して連結されるコンプレッサインペラを回転させることにより、エンジンの吸入空気を圧縮して燃焼室へ過給し、この過給効果によりエンジンの出力向上を図る基本構成である。
しかしながら、エンジンのますますの高性能化要求により、上記のターボチャージャではエンジンの広範な運転領域において必ずしも充分な過給効果が得られないという問題が生じてきた。例えば、排気ガス量の少ない低回転運転領域、および急加速時のごとき過渡運転領域では、過給効果が不足する事態を招くとの指摘である。
そこで、このような問題に対処するため、過給効果が不足する運転領域に、コンプレッサを増速回転させる機能(アシスト機能)をターボチャージャに付加する手法が創案され、種々なアシスト付加手法が提案されてきた。とりわけ、有力な付加手法としては、特許文献1に開示されているように、油圧のごとき液圧駆動のアシストタービンをターボチャージャに組み込むことが挙げられる。
この特許文献1に記載のターボチャージャは、油を噴射するノズル部材(固定部材)および噴射される油圧により回転駆動されるタービン部材(回転部材)で構成されるアシストタービンを備え、このアシストタービンを軸受装置の内部に組み込んでいるもので、次のごとき具体的な構造を有している。
軸受装置は、排気タービンとコンプレッサとを同軸に連結するシャフトを回転自在に支承し、このシャフトのラジアル荷重を受容するために、軸方向に離間させて配置する一対の軸受部材と、この軸受部材を保持する軸受ハウジングとを有する基本構成である。そこで、この軸受装置にアシストタービンを組み込むに当たり、固定側のノズル部材を軸受ハウジングに取付固定すると共に、回転側のタービン部材を一対の軸受部材間においてシャフトに取付固定している。かくして、必要時に高圧噴射される油でアシストタービンを回転させることにより、コンプレッサの回転を上昇させるアシスト機能を発揮し、過給不足を解消する。
軸受装置は、排気タービンとコンプレッサとを同軸に連結するシャフトを回転自在に支承し、このシャフトのラジアル荷重を受容するために、軸方向に離間させて配置する一対の軸受部材と、この軸受部材を保持する軸受ハウジングとを有する基本構成である。そこで、この軸受装置にアシストタービンを組み込むに当たり、固定側のノズル部材を軸受ハウジングに取付固定すると共に、回転側のタービン部材を一対の軸受部材間においてシャフトに取付固定している。かくして、必要時に高圧噴射される油でアシストタービンを回転させることにより、コンプレッサの回転を上昇させるアシスト機能を発揮し、過給不足を解消する。
(従来技術の問題点)
ところが、上記のアシストタービン付きターボチャージャは、実用面で次のような問題がある。
(1)軸受ハウジングに保持されている一対の軸受部材の間にタービン部材を配置しているため、タービン部材をあらかじめシャフトに圧入固定した状態で、当該シャフトを軸受ハウジング内に装入せねばならない関係上、タービン部材の外径が制約される。つまり、タービン部材の外径は、軸受部材の組付けを後工程にするにしても、軸受ハウジングの軸受保持用孔の内径より大きくすることができず、タービン部材の径で性能が支配されるアシストタービンの設計自由度が低くならざるを得ない。
(2)アシストタービンを軸受装置に組み込んだ後には、当該アシストタービンを取り外すことができず、ターボチャージャ全体としての分解・再組み立てが事実上不可能となるため、ターボチャージャの最終組付工程(サブアッシ段階)で実施される回転バランス調整作業において不合格となった場合には、分解・再組み立てができずそのまま死蔵品として扱わざるを得ない。また、市場で故障や経年劣化・損耗により修理や部品交換が必要な場合にも、修理や部品交換に応じることができない。
ところが、上記のアシストタービン付きターボチャージャは、実用面で次のような問題がある。
(1)軸受ハウジングに保持されている一対の軸受部材の間にタービン部材を配置しているため、タービン部材をあらかじめシャフトに圧入固定した状態で、当該シャフトを軸受ハウジング内に装入せねばならない関係上、タービン部材の外径が制約される。つまり、タービン部材の外径は、軸受部材の組付けを後工程にするにしても、軸受ハウジングの軸受保持用孔の内径より大きくすることができず、タービン部材の径で性能が支配されるアシストタービンの設計自由度が低くならざるを得ない。
(2)アシストタービンを軸受装置に組み込んだ後には、当該アシストタービンを取り外すことができず、ターボチャージャ全体としての分解・再組み立てが事実上不可能となるため、ターボチャージャの最終組付工程(サブアッシ段階)で実施される回転バランス調整作業において不合格となった場合には、分解・再組み立てができずそのまま死蔵品として扱わざるを得ない。また、市場で故障や経年劣化・損耗により修理や部品交換が必要な場合にも、修理や部品交換に応じることができない。
なお、上記問題を解決するために、軸受装置やアシストタービンの全体構成を部品点数の多い複雑な構造にすることは、回転アンバランス要因の増加による回転バランス調整工数や部品点数の増加による組付工数の増大などを招き、ターボチャージャのコンパクト化・低コスト化に反することになる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、アシストタービンの配置を工夫することにより、全体としてコンパクトな構成で、アシストタービンの設計自由度が高く、アシストタービン等の分解・再組み立てが容易なターボチャージャを提供することにある。
[請求項1の手段]
請求項1に記載の発明によれば、ターボチャージャは、エンジンの排気ガスのもつエネルギーによって回転するタービンロータを有する排気タービンと、タービンロータにより回転駆動されてエンジンの吸入空気を圧縮するコンプレッサインペラを有するコンプレッサと、タービンロータとコンプレッサインペラとを同軸に連結するシャフトと、シャフトを回転自在に支承し、シャフトのラジアル荷重を受容する複数の軸受部材を有する軸受装置と、シャフトを液圧によって回転駆動するタービン部材を有するアシストタービンとを備えるものであって、アシストタービンが、軸受装置の軸方向外側においてシャフト上に配置されており、このシャフトにタービン部材が結合されていることを特徴としている。
請求項1に記載の発明によれば、ターボチャージャは、エンジンの排気ガスのもつエネルギーによって回転するタービンロータを有する排気タービンと、タービンロータにより回転駆動されてエンジンの吸入空気を圧縮するコンプレッサインペラを有するコンプレッサと、タービンロータとコンプレッサインペラとを同軸に連結するシャフトと、シャフトを回転自在に支承し、シャフトのラジアル荷重を受容する複数の軸受部材を有する軸受装置と、シャフトを液圧によって回転駆動するタービン部材を有するアシストタービンとを備えるものであって、アシストタービンが、軸受装置の軸方向外側においてシャフト上に配置されており、このシャフトにタービン部材が結合されていることを特徴としている。
このような構成にすることにより、アシストタービンは、軸受装置の構成部品(軸受部材)と何ら干渉することがないため、アシストタービン自体の設計を、軸受装置によって制約を受けることなく、自由に行うことができる。
また、アシストタービンを着脱自在に組み込むことができるため、ターボチャージャ全体の分解・再組み立てを可能とし、製作過程での部品の交換組付け、市場での修理・部品交換も容易に行うことができる。しかも、アシストタービンを着脱自在化するために特別な追加部品を要しなく、回転アンバランス要因の増加による回転バランス調整工数や部品点数の増加による組付工数の増大などを招くこともなく、コンパクトで低コストのターボチャージャを実現することができる。
また、アシストタービンを着脱自在に組み込むことができるため、ターボチャージャ全体の分解・再組み立てを可能とし、製作過程での部品の交換組付け、市場での修理・部品交換も容易に行うことができる。しかも、アシストタービンを着脱自在化するために特別な追加部品を要しなく、回転アンバランス要因の増加による回転バランス調整工数や部品点数の増加による組付工数の増大などを招くこともなく、コンパクトで低コストのターボチャージャを実現することができる。
本発明を実施するための最良の形態は、エンジンの排気ガスのもつエネルギーによって回転するタービンロータを有する排気タービンと、タービンロータにより回転駆動されてエンジンの吸入空気を圧縮するコンプレッサインペラを有するコンプレッサと、タービンロータとコンプレッサインペラとを同軸に連結するシャフトと、シャフトを回転自在に支承し、シャフトのラジアル荷重を受容する複数の軸受部材を有する軸受装置と、シャフトを液圧によって回転駆動するタービン部材を有するアシストタービンとを備えたターボチャージャであって、アシストタービンが、軸受装置の軸方向外側においてシャフト上に配置されており、このシャフトにタービン部材が結合されている。
また、アシストタービンは、特に、コンプレッサと軸受装置との間に配置されている。
そして、シャフトは、一端がタービンロータに固定され、他端にコンプレッサインペラを着脱自在に結合できる結合手段を有すると共に、軸受装置より結合手段側に小径部分を形成する段付部を有しており、コンプレッサインペラおよびタービン部材は、軸方向の一端側が段付部に位置決めされ、軸方向の他端側が結合手段に位置決めされて、シャフトの小径部分に嵌挿されている。
なお、結合手段は、ねじ部と、このねじ部に螺着されるナットで構成されている。
また、アシストタービンは、特に、コンプレッサと軸受装置との間に配置されている。
そして、シャフトは、一端がタービンロータに固定され、他端にコンプレッサインペラを着脱自在に結合できる結合手段を有すると共に、軸受装置より結合手段側に小径部分を形成する段付部を有しており、コンプレッサインペラおよびタービン部材は、軸方向の一端側が段付部に位置決めされ、軸方向の他端側が結合手段に位置決めされて、シャフトの小径部分に嵌挿されている。
なお、結合手段は、ねじ部と、このねじ部に螺着されるナットで構成されている。
以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態について説明する。
[実施例1]
図1〜図3は、本発明の実施例1を説明するためのもので、まず、図1および図2に基づいて本発明が適用されたターボチャージャの全体構成を概説したのち、図3に基づいて本発明の特徴部分を詳説する。なお、図1において、矢印の「天方向、地方向」は、エンジンに搭載された状態での方向を指しており、矢印の「右、左」は、図示の状態を正面としての左右の方向を指している。
図1〜図3は、本発明の実施例1を説明するためのもので、まず、図1および図2に基づいて本発明が適用されたターボチャージャの全体構成を概説したのち、図3に基づいて本発明の特徴部分を詳説する。なお、図1において、矢印の「天方向、地方向」は、エンジンに搭載された状態での方向を指しており、矢印の「右、左」は、図示の状態を正面としての左右の方向を指している。
(構成)
ターボチャージャ1は、図1に示すように、排気タービン2、軸受装置3、アシストタービン4、およびコンプレッサ5の各機器を主要構成要素として備えている。これらの機器は、同一のシャフト6上において、一端側(右端側)に排気タービン2、他端側(左端側)にコンプレッサ5を位置させて軸方向に順次配置されている。なお、ターボチャージャ1の中枢部分は、後述する組付過程に従って図2に示すサブアッシ1Aとして組み立てられている。
ターボチャージャ1は、図1に示すように、排気タービン2、軸受装置3、アシストタービン4、およびコンプレッサ5の各機器を主要構成要素として備えている。これらの機器は、同一のシャフト6上において、一端側(右端側)に排気タービン2、他端側(左端側)にコンプレッサ5を位置させて軸方向に順次配置されている。なお、ターボチャージャ1の中枢部分は、後述する組付過程に従って図2に示すサブアッシ1Aとして組み立てられている。
排気タービン2は、図示しないエンジンの排気ガスのもつエネルギーによって回転駆動されるもので、タービンロータ21と、このタービンロータ21を収納するタービンハウジング22とから構成されている。
タービンロータ21は、周方向に複数枚のタービンブレード21aが配置され、中央のボス部21bでシャフト6の一端に固定されている。ボス部21bは多角ボルト状頭部21cを有している。
タービンハウジング22は、タービンロータ21を取り巻くように渦巻き状に形成されている排気ガス導入通路22aと、中央部分から右方に向かって開口する排気ガス吐出通路22bとを有している。
タービンロータ21は、周方向に複数枚のタービンブレード21aが配置され、中央のボス部21bでシャフト6の一端に固定されている。ボス部21bは多角ボルト状頭部21cを有している。
タービンハウジング22は、タービンロータ21を取り巻くように渦巻き状に形成されている排気ガス導入通路22aと、中央部分から右方に向かって開口する排気ガス吐出通路22bとを有している。
軸受装置3は、一対の軸受部材31、32と、この軸受部材31、32を保持する軸受ハウジング33とから構成されている。
一対の軸受部材31、32は、シャフト6を回転自在に支承し、シャフト6のラジアル荷重を受容するもので、オイル潤滑式のフローティングメタルで構成されており、軸受ハウジング33に対し、軸方向に所定間隔をおいてそれぞれ止め輪34、35で抜け止めされて収納されている。
軸受ハウジング33には、潤滑油が供給されるオイル注入口33aが天方向に設けられ、潤滑油が排出されるオイル排出口33bが地方向に設けられている。そして、オイル注入口33aから分岐する油路33c、33dが、それぞれ軸受部材31、32の給油口に連結されている。図示しないオイルポンプから給送される潤滑油は、オイル注入口33aから油路33c、33dを経由して軸受部材31、32に供給される。
一対の軸受部材31、32は、シャフト6を回転自在に支承し、シャフト6のラジアル荷重を受容するもので、オイル潤滑式のフローティングメタルで構成されており、軸受ハウジング33に対し、軸方向に所定間隔をおいてそれぞれ止め輪34、35で抜け止めされて収納されている。
軸受ハウジング33には、潤滑油が供給されるオイル注入口33aが天方向に設けられ、潤滑油が排出されるオイル排出口33bが地方向に設けられている。そして、オイル注入口33aから分岐する油路33c、33dが、それぞれ軸受部材31、32の給油口に連結されている。図示しないオイルポンプから給送される潤滑油は、オイル注入口33aから油路33c、33dを経由して軸受部材31、32に供給される。
そして、排気タービン2と軸受装置3とは、タービンハウジング22の左方側端と軸受ハウジング33の右方側端とがインシュレータ7を介して凹凸嵌合しており、止め輪8によって結合されている。また、軸受ハウジング33とシャフト6との間はシールリング9によって油密にされている。
アシストタービン4は、液圧(例えば油圧)で駆動されるもので、所要の運転領域においてコンプレッサ5を増速回転させるものであり、回転側のタービン部材41と、固定側のノズル部材42と、タービン部材41およびノズル部材42を収納するアシストハウジング43とから構成されている。
タービン部材41は、周方向に複数枚のタービンブレード41aを有しており、シャフト6に後述のごとき手段にて取付けられている。
ノズル部材42は、タービンブレード41aの数に応じて設けられた複数の噴孔42aを有しており、高圧の潤滑油をタービン部材41に向けて噴射してタービン部材41を回転させるもので、アシストハウジング43に固定されている。
アシストハウジング43には、油が供給されるオイル注入口43aが天方向に設けられており、このオイル注入口43aから油路43bを経由してノズル部材42に油が供給される。この油を排出するためのオイル排出口43cは、軸受ハウジング33のオイル排出口33bに開放している。
タービン部材41は、周方向に複数枚のタービンブレード41aを有しており、シャフト6に後述のごとき手段にて取付けられている。
ノズル部材42は、タービンブレード41aの数に応じて設けられた複数の噴孔42aを有しており、高圧の潤滑油をタービン部材41に向けて噴射してタービン部材41を回転させるもので、アシストハウジング43に固定されている。
アシストハウジング43には、油が供給されるオイル注入口43aが天方向に設けられており、このオイル注入口43aから油路43bを経由してノズル部材42に油が供給される。この油を排出するためのオイル排出口43cは、軸受ハウジング33のオイル排出口33bに開放している。
アシストタービン4の駆動源である油は、エンジンの潤滑油を活用することができ、アシストタービン4への油の供給は、一例として、図示しないオイルポンプ(軸受装置3の潤滑油用オイルポンプと共用であっても良い)から図示しない蓄圧装置および制御装置を介して行われる。蓄圧装置は、高圧油を貯留しておくものであり、制御装置は、例えば、蓄圧装置・アシストタービン4間の油路を開閉する電磁式開閉弁と、アシスト機能を必要とする運転領域において電磁式開閉弁に油路開放信号を送出する電子装置で構成される。
コンプレッサ5は、排気タービン2により回転駆動されてエンジンの吸入空気を圧縮するもので、コンプレッサインペラ51と、このコンプレッサインペラ51を収納するコンプレッサハウジング52とから構成されている。
コンプレッサインペラ51は、シャフト6に嵌挿される円錐状の本体部51aを有しており、この本体部51aには周方向に複数枚のコンプレッサブレード52bが設けられている。
コンプレッサハウジング52には、中央部分から左方に向かって開口する吸気導入通路52a、渦巻き状のコンプレッサ通路52b、および、吸気導入通路52aとコンプレッサ通路52bとを連通する送出通路52cが形成されている。
コンプレッサインペラ51は、シャフト6に嵌挿される円錐状の本体部51aを有しており、この本体部51aには周方向に複数枚のコンプレッサブレード52bが設けられている。
コンプレッサハウジング52には、中央部分から左方に向かって開口する吸気導入通路52a、渦巻き状のコンプレッサ通路52b、および、吸気導入通路52aとコンプレッサ通路52bとを連通する送出通路52cが形成されている。
しかして、アシストタービン4は、軸受装置3の軸方向外側において、特に本実施例では軸受装置3とコンプレッサ5との間においてシャフト6上に配置されている。その配置構造について、図3をも参照しながら以下に説明する。
一端(右端)にタービンロータ21が固定されているシャフト6は、軸受装置3で支承される大径部分61と、それより他端(左端)側の径の細い小径部分62と、これらの両部分61、62を区画する段付部63とを有する段付軸になっており、小径部分62の先端にねじ部64(結合手段の一例)が形成されている。
シャフト6の小径部分62には、段付部63とねじ部64との間に、アシストタービン4のタービン部材41、第1のスラストカラー10、円盤状のスラスト軸受11、第2のスラストカラー12、およびコンプレッサ5のコンプレッサインペラ51が順次嵌挿されており、これらの部品は、最後にナット13(結合手段の一例)をねじ部64に締め付けることで、シャフト6の段付部63に対し軸方向に締付固定されている。かくして、タービン部材41およびコンプレッサインペラ51は、軸方向の一端がシャフト6の段付部63によって位置決めされ、軸方向の他端がシャフト6の結合手段(ねじ部64およびナット13)によって位置決めされる。
軸受装置3とアシストタービン4とは、軸受ハウジング33の左端側とアシストハウジング43の右端側とがシールリング14を介して油密に凹凸嵌合することによって連結されている。
また、アシストタービン4とコンプレッサ5とは、アシストハウジング43の左端側とコンプレッサハウジング52の右端側とがシールリング15を介して気密に凹凸嵌合することによって連結されている。
また、アシストタービン4とコンプレッサ5とは、アシストハウジング43の左端側とコンプレッサハウジング52の右端側とがシールリング15を介して気密に凹凸嵌合することによって連結されている。
なお、アシストタービン4のアシストハウジング43には、コンプレッサ5側に凹所43dが設けられており、この凹所43dに第1、第2のスラストカラー10、12およびスラスト軸受11を含む関係部品が収納されている。この関係部品は、シャフト6のスラスト荷重を受容するスラスト軸受機構を構成するもので、オイル潤滑式のフローティングメタルをなすスラスト軸受11は、第1のスラストカラー10と第2のスラストカラー12との間に潤滑用の隙間を形成して挟持されている。スラスト軸受11の外周縁部とスラストカバー16との間にはバッフルプレート(オイル排出部材)17を介在させている。
スラストカバー16は、スラスト軸受機構とコンプレッサ5の内部とを油密に区画する隔壁を兼務しており、内周側がシールリング18を介して第2のスラストカラー12の外周面に嵌合すると共に、外周側がシールリング19を介して凹所43dの内周面に嵌入しており、止め輪20で抜け止めされている。第2のスラストカラー12は、左端部がスラストカバー16より軸方向に突出し、コンプレッサインペラ51を受け止めている。スラスト軸受機構には、通常、軸受装置3のオイル注入口33aから図示しない油路を経由して潤滑油が供給される。
(作用)
次に、本発明の実施例1によるターボチャージャ1の作用を説明する。
ターボチャージャ1は、排気タービン2がエンジンから排出される排気ガスの流路に配置され、コンプレッサ5がエンジンの燃焼室へ空気を供給する吸入空気通路に配置される。
排気ガスが排気タービン2に導入されると、排気ガス導入通路22aから流入して排気ガス吐出通路22bから流出する排気ガス流のもつエネルギーによりタービンロータ21が回転し、シャフト6を介してコンプレッサ5のコンプレッサインペラ51が回転駆動される。
コンプレッサ5は、コンプレッサインペラ51の回転により、エンジンの吸入空気を吸気導入通路52aから吸い込み、送出通路52c、コンプレッサ通路52bを経由して加圧圧縮してエンジンの燃焼室に送り込む。かくして、所望の過給効果が得られる。
次に、本発明の実施例1によるターボチャージャ1の作用を説明する。
ターボチャージャ1は、排気タービン2がエンジンから排出される排気ガスの流路に配置され、コンプレッサ5がエンジンの燃焼室へ空気を供給する吸入空気通路に配置される。
排気ガスが排気タービン2に導入されると、排気ガス導入通路22aから流入して排気ガス吐出通路22bから流出する排気ガス流のもつエネルギーによりタービンロータ21が回転し、シャフト6を介してコンプレッサ5のコンプレッサインペラ51が回転駆動される。
コンプレッサ5は、コンプレッサインペラ51の回転により、エンジンの吸入空気を吸気導入通路52aから吸い込み、送出通路52c、コンプレッサ通路52bを経由して加圧圧縮してエンジンの燃焼室に送り込む。かくして、所望の過給効果が得られる。
一方、過給効果が不足する運転領域、例えば、排気ガス量の少ない低回転運転領域、および急加速時のごとき過渡運転領域においては、アシストタービン4に高圧油が供給される。高圧油は、オイル注入口43aからノズル部材42に導かれその噴孔42aから噴出してタービン部材41を回転させる。これにより、シャフト6の回転が上昇し、コンプレッサ5のコンプレッサインペラ51を増速回転させるため、コンプレッサ5による過給機能が向上し、過給効果不足を補うことができる。
(効果)
上記の構成による実施例1のターボチャージャ1は、以下の効果を奏する。
(1)アシストタービン4を軸受装置3の軸方向外側に配置しているため、タービン部材41が軸受装置3の軸受部材31、32と干渉することがなく、タービン部材41の外径を自由に選定することができる。アシストタービン4の性能は、一義的にはタービン部材41の径の大きさに支配されるため、アシストタービン4の諸元を常に所望のアシスト効果が得られるように適宜選定することが可能となる。
上記の構成による実施例1のターボチャージャ1は、以下の効果を奏する。
(1)アシストタービン4を軸受装置3の軸方向外側に配置しているため、タービン部材41が軸受装置3の軸受部材31、32と干渉することがなく、タービン部材41の外径を自由に選定することができる。アシストタービン4の性能は、一義的にはタービン部材41の径の大きさに支配されるため、アシストタービン4の諸元を常に所望のアシスト効果が得られるように適宜選定することが可能となる。
(2)アシストタービン4を、特に、軸受装置3とコンプレッサ5との間に配置しているため、熱的にきわめて有利である。つまり、排気タービン2は高熱の排気ガスが導入されるため、構成部品が高価な耐熱材で作製されているのに対し、軸受装置3のスペース分離隔し熱的影響が緩和されるため、構成部品の材質としてはアルミ合金のごとき安価な材料を用いることができ、ターボチャージャ1全体としての価格低減に大きく貢献できる。
(3)アシストタービン4を軸受装置3の軸方向外側に配置しているため、アシストタービン4は勿論のこと、ターボチャージャ1全体の分解・再組み立てを容易に行うことができる。この分解・再組み立ての容易性は、製作過程での部品の交換組付け、市場での修理を可能にし、そもそも高価な装置であるターボチャージャ1自体の商品性を大いに向上することができる。
ここで、上記の分解・再組み立ての容易性について、その一例を図3に示す分解図に基づいて説明する。なお、図中の(a)〜(e)は、説明の便宜上、組付過程を工程順に5分割した場合における第1工程〜第5工程を示している。
まず、第1工程(a)において、シャフトアッシ6Aが用意される。このシャフトアッシ6Aは、一端(右端)にタービンロータ21を適宜の固定手段により取付固定したシャフト6、およびこのシャフト6にシールリング9を装着したものである。
続く第2工程(b)において、シャフトアッシ6Aに対し、シャフト6の他端(左端)側からインシュレータ7および軸受装置3を嵌め入れ、軸受部材31、32をシャフト6の大径部分61に配置する。この軸受部材31、32は、あらかじめ軸受ハウジング33に装入され、止め輪34、35によって抜け止めされている。また、軸受ハウジング33には、シールリング14が装着されている。
次いで、第3工程(c)において、シャフトアッシ6Aに対し、アシストタービン4を組み込む。具体的には、まずシャフト6の小径部分62にアシストタービン4を嵌挿し、その際、タービン部材41をシャフト6の小径部分62に段付部63に突き当たるようにして嵌め入れると共に、その上からアシストハウジング43を嵌挿する。このアシストハウジング43には、あらかじめノズル部材42が取付固定されると共に、凹所43dの内外周側にシールリング15、19がそれぞれ装着されている。
そして、第4工程(d)において、シャフトアッシ6Aに対し、スラスト軸受機構を構成する各部品を組み付ける。具体的には、シャフト6の小径部分62に、第1のスラストカラー10、スラスト軸受11、およびシールリング18を装着した第2のスラストカラー12を、順次嵌挿しながら、これらの部品をアシストハウジング43の凹所43d内に収納する。同様に、バッフルプレート17、スラストカバー16をアシストハウジング43の凹所43dに嵌め込み、止め輪20で抜け止めする。
最後に、第5工程(e)として、コンプレッサ5のコンプレッサインペラ51をシャフト6の小径部分62に対し第2のスラストカラー12に突き当たるようにして嵌挿し、シャフト6をタービンロータ21の多角ボルト状頭部21cで保持(回り止め)しながら、ナット13をシャフト6のねじ部64に締め付ける。これにより、シャフト6に嵌挿してあるタービン部材41、第1のスラストカラー10、第2のスラストカラー12、およびコンプレッサインペラ51を、段付部63に対して軸方向から押圧し、シャフト6にしっかりと固定することができる。かくして、図2に示すサブアッシ1Aが完成する。
上述のごとく、シャフト6に対して各構成部品を一方向から順次組付ける一方向組付けを実現できると共に、アシストタービン4のタービン部材41からコンプレッサ5のコンプレッサインペラ51までのすべての回転部材をシャフト6に対し脱着自在に取付固定することができる。
したがって、図2に示すサブアッシ1Aの状態で実施する回転バランス調整作業において、調整不良が生じた場合には、ナット13を外すだけで簡単に良品の部品と交換する対応がとれる。
また、市場で故障や経年劣化・損耗により修理や部品交換が必要な場合にも、ナット13を脱着するだけの簡単な作業で同様に対応することができる。
なお、図2に示すサブアッシ1Aに、排気タービン2のタービンハウジング22およびコンプレッサ5のコンプレッサハウジング52を組付けることにより、図1に示すターボチャージャ1が完成する。
したがって、図2に示すサブアッシ1Aの状態で実施する回転バランス調整作業において、調整不良が生じた場合には、ナット13を外すだけで簡単に良品の部品と交換する対応がとれる。
また、市場で故障や経年劣化・損耗により修理や部品交換が必要な場合にも、ナット13を脱着するだけの簡単な作業で同様に対応することができる。
なお、図2に示すサブアッシ1Aに、排気タービン2のタービンハウジング22およびコンプレッサ5のコンプレッサハウジング52を組付けることにより、図1に示すターボチャージャ1が完成する。
[変形例]
以上、実施例1について詳述したが、アシストタービン4の配置やシャフト6に設ける着脱自在な結合手段は、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々変更することができるものであり、その一部について説明する。
以上、実施例1について詳述したが、アシストタービン4の配置やシャフト6に設ける着脱自在な結合手段は、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々変更することができるものであり、その一部について説明する。
(1)アシストタービン4の配置は、軸受装置3の軸方向外側であればアシストタービン4の設計自由度を確保できることから、排気タービン2と軸受装置3との間に配置しても良い。この場合には、タービン部材41を独立してシャフト6に取付けることになるが、図3のシャフトアッシ6Aの状態で組付けることができるため、タービン部材41が軸受部材31、32と干渉することがなく、シャフト6に対し着脱自在に組付けることもできる。
(2)シャフト6の結合手段は、シャフト6の右端側を雌ねじ付きの筒部とし、頭部付きのボルトで締付固定する手段であっても良い。
(2)シャフト6の結合手段は、シャフト6の右端側を雌ねじ付きの筒部とし、頭部付きのボルトで締付固定する手段であっても良い。
1…ターボチャージャ、2…排気タービン、3…軸受装置、4…アシストタービン、5…コンプレッサ、6…シャフト、13…ナット(結合手段)、21…タービンロータ、31、32…軸受部材、41…タービン部材、51…コンプレッサインペラ、61…大径部分、62…小径部分、63…段付部、64…ねじ部(結合手段)。
Claims (4)
- エンジンの排気ガスのもつエネルギーによって回転するタービンロータ(21)を有する排気タービン(2)と、
前記タービンロータ(21)により回転駆動されて前記エンジンの吸入空気を圧縮するコンプレッサインペラ(51)を有するコンプレッサ(5)と、
前記タービンロータ(21)と前記コンプレッサインペラ(51)とを同軸に連結するシャフト(6)と、
前記シャフト(6)を回転自在に支承し、前記シャフト(6)のラジアル荷重を受容する複数の軸受部材(31、32)を有する軸受装置(3)と、
前記シャフト(6)を液圧によって回転駆動するタービン部材(41)を有するアシストタービン(4)と
を備え、
前記アシストタービン(4)は、前記軸受装置(3)の軸方向外側において前記シャフト(6)上に配置され、前記タービン部材(41)が前記シャフト(6)に結合されていることを特徴とするターボチャージャ(1)。 - 請求項1に記載のターボチャージャ(1)において、
前記アシストタービン(4)は、前記コンプレッサ(5)と前記軸受装置(3)との間に配置されていることを特徴とするターボチャージャ(1)。 - 請求項2に記載のターボチャージャ(1)において、
前記シャフト(6)は、一端が前記タービンロータ(21)に固定され、他端に前記コンプレッサインペラ(51)を着脱自在に結合できる結合手段(13、64)を有すると共に、前記軸受装置(3)より前記結合手段(13、64)側に小径部分(62)を形成する段付部(63)を有しており、
前記タービン部材(41)および前記コンプレッサインペラ(51)は、軸方向の一端側が前記段付部(63)に位置決めされ、軸方向の他端側が前記結合手段(13、64)に位置決めされて、前記シャフト(6)の小径部分(62)に嵌挿されていることを特徴とするターボチャージャ(1)。 - 請求項3に記載のターボチャージャ(1)において、
前記結合手段(13、64)は、ねじ部(64)と、このねじ部(64)に螺着されるナット(13)で構成されており、
前記シャフト(6)の小径部分(62)に嵌挿された前記タービン部材(41)および前記コンプレッサインペラ(51)は、前記段付部(63)に対し前記ナット(13)により軸方向に締付固定されていることを特徴とするターボチャージャ(1)。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012094773A JP2013221471A (ja) | 2012-04-18 | 2012-04-18 | ターボチャージャ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012094773A JP2013221471A (ja) | 2012-04-18 | 2012-04-18 | ターボチャージャ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2013221471A true JP2013221471A (ja) | 2013-10-28 |
Family
ID=49592629
Family Applications (1)
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JP2012094773A Pending JP2013221471A (ja) | 2012-04-18 | 2012-04-18 | ターボチャージャ |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2013221471A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10184355B2 (en) * | 2016-05-04 | 2019-01-22 | Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg | Supercharging device |
CN110645097A (zh) * | 2019-08-23 | 2020-01-03 | 湖南航翔燃气轮机有限公司 | 燃气轮机发电机组转子组件和燃气轮机发电机组 |
CN113147348A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-07-23 | 一汽解放汽车有限公司 | 混合动力驱动***及混合动力车辆 |
-
2012
- 2012-04-18 JP JP2012094773A patent/JP2013221471A/ja active Pending
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CN113147348B (zh) * | 2021-04-20 | 2023-04-14 | 一汽解放汽车有限公司 | 混合动力驱动***及混合动力车辆 |
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