JP3489332B2 - ターボチャージャのセンタハウジング - Google Patents

ターボチャージャのセンタハウジング

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JP3489332B2 JP12664096A JP12664096A JP3489332B2 JP 3489332 B2 JP3489332 B2 JP 3489332B2 JP 12664096 A JP12664096 A JP 12664096A JP 12664096 A JP12664096 A JP 12664096A JP 3489332 B2 JP3489332 B2 JP 3489332B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関に付設
されるターボチャージャ、特に、ロータシャフトを回転
自在に支持するセンタハウジングの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の過給に用いられるターボチャ
ージャは、排気ガスによって駆動されるタービン部と、
吸入空気を圧縮するコンプレッサ部と、両者間に位置す
るセンタハウジングとから大略構成されており、タービ
ンロータとコンプレッサホイールとを同軸上に連結して
なるロータシャフトが、上記センタハウジングに回転自
在に支持されている。上記ロータシャフトは非常に高速
回転するので、上記センタハウジングの軸受部は、内燃
機関の潤滑系から導かれた潤滑油によって強制潤滑され
るようになっている。また同様に、内燃機関の冷却系か
ら導かれた冷却水がセンタハウジング内部の冷却水通路
を通流し、その冷却が行われている。
【0003】ここで、図6は、従来の一般的なターボチ
ャージャのセンタハウジング40に対する配管レイアウ
トを示している。潤滑油は、一般に、センタハウジング
40の上部から供給され、下部へ排出されるようになっ
ている。つまり、センタハウジング40の上部に潤滑油
供給口41が配置され、かつ下部に潤滑油排出口42が
配置されている。これらの潤滑油供給口41および潤滑
油排出口42には、それぞれ潤滑油供給通路45および
潤滑油排出通路46が接続されている。これは、センタ
ハウジング40中心部の軸受部に、潤滑油供給口41か
ら流入する加圧された潤滑油を供給し、かつ軸受部を潤
滑して該軸受部から溢れ出た潤滑油をその自重によりセ
ンタハウジング40下方に集めて、潤滑油排出口42か
ら排出するようにしているためである。そして、このよ
うに、センタハウジング40の上部および下部が潤滑系
により占有される関係から、冷却水供給口43および冷
却水排出口44は、それぞれセンタハウジング40の左
右の側部に配置されており、冷却水供給通路47および
冷却水排出通路48を通して、図中に矢印で示すよう
に、センタハウジング40内部を左右方向に横切るよう
に冷却水が流れる構成となっている(特開平7−425
50号公報参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のようにセンタハウジング40をほぼ水平方向に横切
るように冷却水が流れる構成では、内燃機関停止後の冷
却性が悪い。すなわち、冷却水を強制循環させる内燃機
関のウォータポンプは、機関の停止とともに止まってし
まうので、非常に熱負荷の高いターボチャージャのセン
タハウジングにおいては、冷却水が沸騰して蒸気泡が発
生し、これがセンタハウジング40外部に排出されない
ため、軸受部の温度が一時的に上昇しやすい。その結
果、軸受部の熱的損傷や潤滑油の劣化を招くという問題
がある。
【0005】また、上記従来の構成においては、潤滑油
供給口41,潤滑油排出口42,冷却水供給口43およ
び冷却水排出口44がそれぞれ独立しており、それぞれ
に潤滑油供給通路45,潤滑油排出通路46,冷却水供
給通路47および冷却水排出通路48が個別に接続され
るため、接続部に必要なシール部材を含めて全体の部品
点数が非常に多くなり、取付作業も繁雑となる。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、ロ
ータシャフトの軸受部を潤滑油の供給によって強制潤滑
するとともに、この軸受部を冷却水の通流によって冷却
するようにしたターボチャージャのセンタハウジングに
おいて、潤滑油供給口、潤滑油排出口および冷却水供給
口を、下部に開口形成するとともに、冷却水排出口を上
部に開口形成したことを特徴としている。
【0007】このように潤滑油供給口および冷却水供給
口を潤滑油排出口とともにセンタハウジングの下部に配
置することにより、冷却水排出口をセンタハウジング上
部に配置することが可能となるのである。これにより、
冷却水は、センタハウジングの下部から供給され、該ハ
ウジングの上部から排出されることになる。従って、内
燃機関の停止に伴って冷却水の強制的な循環が停止し、
内部で蒸気泡が発生したとしても、センタハウジング上
方に開口する冷却水排出口から自然に排出されるように
なり、内部に蒸気泡が滞留しない。そのため、冷却水供
給口から新たな冷却水が対流により供給されることにな
り、軸受部の温度上昇が回避される。
【0008】また請求項2の発明においては、下部に形
成した一つのフランジ面に、上記潤滑油供給口、潤滑油
排出口および冷却水供給口が開口しており、このフラン
ジ面に取り付けられる同一のフランジに、潤滑油供給通
路、潤滑油排出通路および冷却水供給通路が接続されて
いる。
【0009】すなわち、一つのフランジに、潤滑油供給
通路、潤滑油排出通路および冷却水供給通路の三者が接
続されており、このフランジを上記フランジ面にボルト
等により取り付けることによって、各通路が同時にセン
タハウジングの各供給口,排出口に接続される。また、
シール部材として一連のシール部材、例えば板状のガス
ケットなどの使用が可能となる。
【0010】また請求項3の発明においては、上記フラ
ンジ面において、上記潤滑油排出口が中央に位置し、そ
の両側に潤滑油供給口と冷却水供給口とが配置されてい
る。
【0011】すなわち、圧力の高い潤滑油供給口と冷却
水供給口とが互いに離れて位置することになり、フラン
ジの結合面における圧力分布の極端な偏りが回避され
る。
【0012】またセンタハウジングの上部に配置される
冷却水排出口は、望ましくは、請求項4のように、ロー
タシャフトの中心を通る鉛直線に対し45°以内の位置
に配置すると良い。これにより、上述した蒸気泡の排出
が確実なものとなる。
【0013】
【発明の効果】上記のように、この発明に係るターボチ
ャージャのセンタハウジングにおいては、潤滑油供給系
の構成を特に複雑化することなく、冷却水をセンタハウ
ジングの下部から上部へ向けて通流させることができ、
機関停止後の冷却性を改善することができる。従って、
軸受部の熱的損傷や潤滑油の早期劣化を防止できる。
【0014】また請求項2によれば、3本の通路が一つ
のフランジによって同時に取り付けられることになり、
部品点数が大幅に削減できるとともに、その取付作業が
簡単となる。また、3本の通路を一つのシール部材にて
シールすることが可能となる。
【0015】また、請求項3の構成においては、圧力の
偏りが少なくなり、そのシールの耐久性が向上する。
【0016】さらに、請求項4によれば、センタハウジ
ング内部からの蒸気泡の排出が一層確実なものとなり、
機関停止後の温度上昇を防止できる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、この発明に係るターボチャ
ージャのセンタハウジングの好ましい実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【0018】図2は、この発明に係るターボチャージャ
の全体の構成を示すもので、このターボチャージャは、
内燃機関の排気系に接続されるタービン部1と、吸気系
に接続されるコンプレッサ部2と、上記タービン部1と
コンプレッサ部2との間に位置するセンタハウジング3
とから大略構成されている。上記タービン部1は、接線
方向に沿って排気入口4を有し、かつ軸中心に沿った排
気出口5を有している。また上記コンプレッサ部2は、
軸中心に沿った空気入口6を有し、かつ外周部に空気出
口7を有している。
【0019】上記センタハウジング3は、鋳鉄により一
体に鋳造されている。図3に示すように、タービンロー
タ8とコンプレッサホイール9はロータシャフト10を
介して同軸上に連結されており、そのロータシャフト1
0中央部がセンタハウジング3内部の軸受部11によっ
て回転自在に支持されている。この実施例では、軸受部
11として円筒状の軸受スリーブ12が用いられてお
り、この軸受スリーブ12に設けられた複数の油孔13
を介して潤滑が行われている。尚、上記軸受部11とし
て、ボールベアリング等の転がり軸受を用いることもで
きる。上記油孔13は、センタハウジング3内部に形成
された潤滑油通路14に連通している。また、軸受部1
1の下方には、比較的大きな容積を有する油回収室15
が形成されている。
【0020】また、上記センタハウジング3を冷却する
ために、その外周部に沿って冷却水通路16が形成され
ている。この冷却水通路16は、軸受部11を囲むよう
に全周に亙って連続している。
【0021】図4は、上記センタハウジング3の中央部
分の断面図であって、この図に示すように、センタハウ
ジング3の下部に、ほぼ水平面に沿った平坦なフランジ
面20が設けられている。このフランジ面20は、図5
に示すように、ターボチャージャの中心軸と直交する方
向に沿って細長い楕円形状をなしている。尚、図1〜図
4においては、センタハウジング3がターボチャージャ
の実際の搭載状態に近似した姿勢でもって示されている
が、エンジンルーム内における他部品との位置関係の制
約などから多少傾いた姿勢で搭載される場合もある。
【0022】上記フランジ面20の中央部には、上記油
回収室15底部に連通する比較的大きな潤滑油排出口2
1が開口している。そして、この潤滑油排出口21の両
側に、該潤滑油排出口21よりも小径な潤滑油供給口2
2および冷却水供給口23が開口している。上記潤滑油
供給口22は、図4に示すように、センタハウジング3
内部の潤滑油通路14に接続されている。尚、上記潤滑
油通路14は、軸受部11に上方から潤滑油を供給する
ように形成されている。また上記冷却水供給口23は、
図4に示すように、センタハウジング3内部の冷却水通
路16に連通している。
【0023】上記フランジ面20において上記潤滑油供
給口22および冷却水供給口23のさらに外側には、そ
れぞれねじ孔24が形成されている。すなわち、図5に
示すように、細長いフランジ面20に、一対のねじ孔2
4と、潤滑油排出口21と、潤滑油供給口22と、冷却
水供給口23とが、並んで開口している。
【0024】また図4に示すように、センタハウジング
3上部には、斜め上方に向かって突出したボス部26が
一体に形成されており、その頂部にフランジ面27が形
成されている。このフランジ面27は、その中央部に冷
却水排出口28が開口しているとともに、その両側に一
対のねじ孔29が形成されている。上記冷却水排出口2
8は、センタハウジング3内部に環状に形成された冷却
水通路16の上部に連通している。上記冷却水排出口2
8は、この実施例では、フランジ面20を水平としたと
きの垂直面に対し20°前後傾いた位置に設けられてい
るが、ターボチャージャの実際の搭載姿勢においても、
ロータシャフト10の中心を通る鉛直線に対し45°以
内となる範囲に設けられている。
【0025】図1は、上述した構成のセンタハウジング
3に潤滑油および冷却水の配管を接続した状態を示して
いる。図示するように、潤滑油排出管32、潤滑油供給
管33および冷却水供給管34の3本の管は、同一のフ
ランジ30に接続されている。そして、このフランジ3
0が一対のボルト31によってセンタハウジング3下部
のフランジ面20に固定されることによって、潤滑油排
出管32が潤滑油排出口21に、潤滑油供給管33が潤
滑油供給口22に、冷却水供給管34が冷却水供給口2
3に、それぞれ接続されることになる。ここで、上記フ
ランジ30とフランジ面20との間には、一枚の板状の
ガスケット35が介装されており、このガスケット35
によって、3箇所の通路を同時にシールしている。
【0026】同様に、センタハウジング3上部のフラン
ジ面27には冷却水排出管38先端のフランジ36が接
合され、かつ一対のボルト37によって固定されてい
る。このフランジ36とフランジ面27との間にも、板
状のガスケット39がシール部材として介装されてい
る。
【0027】上記の構成においては、内燃機関のオイル
ポンプによって加圧された潤滑油が、潤滑油供給管33
を通してセンタハウジング3下部から潤滑油通路14へ
導入され、かつ軸受部11へ供給される。この軸受部1
1の各部を潤滑した潤滑油は、この軸受部11から重力
によって油回収室15内に流れ落ち、該油回収室15底
部の潤滑油排出口21を介して潤滑油排出管32へ流
れ、かつこの潤滑油排出管32を通して内燃機関のオイ
ルパンへ排出される。一方、内燃機関のウォータポンプ
によって強制循環させられる冷却水は、冷却水供給管3
4を介してセンタハウジング3下部の冷却水供給口23
に流入し、センタハウジング3内部の冷却水通路16に
供給される。そして、冷却水通路16内を流れて各部を
冷却した後、上方の冷却水排出口28を経て冷却水排出
管38へと排出される。
【0028】ここで、内燃機関が停止すると、直ちに冷
却水の強制循環が停止するため、高負荷運転を継続して
いたような場合には、センタハウジング3内部の冷却水
通路16において冷却水が沸騰しやすい。しかし、仮に
冷却水通路16内部で沸騰により蒸気泡が発生したとし
ても、冷却水排出口28が冷却水通路16の上部に位置
しているため、発生した蒸気泡は冷却水排出管38へと
速やかに排出され、センタハウジング3内部に滞留する
ことがない。そして、この蒸気泡の排出に伴って、冷却
水供給管34から新たな冷却水が流入してくる。従っ
て、センタハウジング3の急激な温度上昇が回避され、
軸受部11における潤滑油の劣化や固着を生じることが
ない。
【0029】また上記構成では、3本の配管つまり潤滑
油排出管32と潤滑油供給管33と冷却水供給管34と
が同一のフランジ36に集合しており、一対のボルト3
7によって同時に固定されるため、作業性が良い。しか
も、それぞれが同一のガスケット35によってシールさ
れるため、部品点数も大幅に減少し、かつ作業性が一層
良好なものとなる。また圧力の高い潤滑油供給管33と
冷却水供給管34とが圧力の低い潤滑油排出管32を挟
んで両側に配置されているため、単一のフランジ30に
おける圧力分布の偏りが少なくなり、フランジ30全体
を一対のボルト31でもって固定することが十分に可能
になるとともに、確実なシール性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るターボチャージャのセンタハウ
ジングの一実施例を示す一部切欠の断面図。
【図2】ターボチャージャ全体の側面図。
【図3】センタハウジングをタービンロータ等と共に示
す縦断面図。
【図4】図3のA−A線に沿った一部切欠の断面図。
【図5】フランジ面の形状を示す平面図。
【図6】従来のセンタハウジングにおける配管レイアウ
トの一例を示す説明図。
【符号の説明】
3…センタハウジング 11…軸受部 14…潤滑油通路 16…冷却水通路 20…フランジ面 21…潤滑油排出口 22…潤滑油供給口 23…冷却水供給口 28…冷却水排出口 32…潤滑油排出管 33…潤滑油供給管 34…冷却水供給管 38…冷却水排出管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−208191(JP,A) 特開 昭60−32937(JP,A) 実開 昭62−193138(JP,U) 実開 昭63−34327(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02B 39/00 F02B 39/14

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロータシャフトの軸受部を潤滑油の供給
    によって強制潤滑するとともに、この軸受部を冷却水の
    通流によって冷却するようにしたターボチャージャのセ
    ンタハウジングにおいて、潤滑油供給口、潤滑油排出口
    および冷却水供給口を、下部に開口形成するとともに、
    冷却水排出口を上部に開口形成したことを特徴とするタ
    ーボチャージャのセンタハウジング。
  2. 【請求項2】 下部に形成した一つのフランジ面に、上
    記潤滑油供給口、潤滑油排出口および冷却水供給口が開
    口しており、このフランジ面に取り付けられる同一のフ
    ランジに、潤滑油供給通路、潤滑油排出通路および冷却
    水供給通路が接続されていることを特徴とする請求項1
    記載のターボチャージャのセンタハウジング。
  3. 【請求項3】 上記フランジ面において、上記潤滑油排
    出口が中央に位置し、その両側に潤滑油供給口と冷却水
    供給口とが配置されていることを特徴とする請求項2記
    載のターボチャージャのセンタハウジング。
  4. 【請求項4】 上記冷却水排出口は、ロータシャフトの
    中心を通る鉛直線に対し45°以内の位置に配置されて
    いることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の
    ターボチャージャのセンタハウジング。
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