JP6175867B2 - 過給機 - Google Patents

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Description

本発明は、過給機に関するものである。
内燃機関に用いられる過給機は、コンプレッサインペラとタービンインペラとが同軸で連結された構造を有し、内燃機関の排気ガスによってタービンインペラが回転駆動され、該回転駆動によりコンプレッサインペラが空気を圧縮し、その圧縮された空気が内燃機関に供給されるようになっている。この過給機は、タービン軸が高速回転するため、ベアリングハウジングに潤滑油供給口を形成し、この潤滑油供給口に潤滑油配管を接続して、大量の潤滑油をタービン軸に供給する構成となっている(下記特許文献1参照)。
特開平5−321687号公報
ところで、潤滑油配管は、フランジを有しており、従来では、当該フランジと同形状のフランジをベアリングハウジング側にも設けて、スパナでボルトを回し、潤滑油配管の接続作業を行っていた。
しかしながら、ベアリングハウジングの両側には、タービンハウジングとコンプレッサハウジングという作業上障害物となりうるものがあるため、スパナの稼働範囲が限られていた。また、内燃機関、特に舶用内燃機関では、内燃機関の上に過給機を取り付け、内燃機関と過給機との潤滑油供給系を共有化し、下方の内燃機関から上方の過給機まで潤滑油配管を取り回して潤滑油供給口に接続する場合がある。このような場合、潤滑油配管自体がスパナと干渉してしまうことがあり、スパナの稼働範囲がより狭くなって、組立性及びメンテナンス性に影響を与えていた。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、潤滑油配管の接続に関する組立性及びメンテナンス性を向上させることができる過給機の提供を目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明は、タービン軸を回転可能に支持するベアリングハウジングと、前記ベアリングハウジングの一方側に設けられたタービンハウジングと、前記ベアリングハウジングの他方側に設けられたコンプレッサハウジングを有する過給機であって、前記ベアリングハウジングには、潤滑油配管が接続される潤滑油供給口が形成されており、前記潤滑油配管は、前記潤滑油供給口を挟んだ2点でボルト止めするための第1ボルト止め部を有する第1フランジを有し、前記ベアリングハウジングは、前記第1ボルト止め部の2点を通る直線が前記タービン軸に対し直交する直交線に対して交差した傾きとなる複数の角度で前記第1フランジをボルト止め可能とする第2ボルト止め部を有する第2フランジを有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、タービンハウジングとコンプレッサハウジングに挟まれたベアリングハウジングの潤滑油供給口に接続される潤滑油配管は、タービン軸に対し直交する方向から配管されるとしても、第1フランジが、タービン軸に対し直交する直交線と交差した傾きとなる複数の角度で第2フランジに対して取り付け可能となっているため、第1ボルト止め部の真上を潤滑油配管が通らない位置関係に調整して、スパナの稼働範囲を広く確保することができる。
また、本発明においては、前記第2ボルト止め部は、前記直交線に対して交差する第1直線上に配置された一組の第1ボルト止め穴と、前記直交線及び前記第1直線と交差する第2直線上に配置された一組の第2ボルト止め穴を有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、第1フランジが、タービン軸に対し直交する直交線と交差した傾きとなる2つの角度で第2フランジに対して取り付け可能となる。
また、本発明においては、前記第2フランジは、前記直交線が延びる方向の幅よりも前記タービン軸が延びる方向の幅が狭いという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、第2フランジのタービン軸が延びる方向の幅を狭くすることにより、タービンハウジングあるいはコンプレッサハウジングとの干渉を避けることができる。
また、本発明においては、前記潤滑油供給口は、前記ベアリングハウジングの上部に形成されており、前記潤滑油配管は、前記ベアリングハウジングの下方から上方に延びて前記潤滑油供給口と接続されるという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、潤滑油配管の取り回しにより作業上の障害物になり易い場合であっても、スパナの稼働範囲を広く確保できる。
また、本発明においては、前記潤滑油配管は、平面視で前記直交線上に配管されるという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、潤滑油配管が最短距離でベアリングハウジングの近くを通るため、外気にさらされることによる潤滑油配管の内部の潤滑油温度の低下を抑制することができ、エンジンの暖気時間を短縮できる。また、潤滑油配管が短くなることにより、潤滑油配管のコストダウンを実現できる。
本発明によれば、潤滑油配管の接続に関する組立性及びメンテナンス性を向上させることができる過給機が得られる。
本発明の実施形態における過給機を有するエンジンシステムを示す模式図である。 本発明の実施形態における過給機を示す断面構成図である。 本発明の実施形態における過給機に対する潤滑油配管の接続構造を示す平面図である。 本発明の実施形態における潤滑油配管の第1フランジを示す構成図である。 本発明の実施形態におけるベアリングハウジングの第2フランジを示す構成図である。 本発明の実施形態における潤滑油配管の接続構造の作用を説明するための図である。 本発明の別実施形態における過給機に対する潤滑油配管の接続構造を示す平面図である。 本発明の別実施形態におけるベアリングハウジングの第2フランジを示す構成図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態における過給機1を有するエンジンシステム100を示す模式図である。図2は、本発明の実施形態における過給機1を示す断面構成図である。
エンジンシステム100は、図1に示すように、エンジン(内燃機関)101を有しており、エンジン101の上部に過給機1が搭載される構成となっている。
また、エンジンシステム100は、吸気連結管103と、排気マニホールド104と、排気連結管105と、を有する。エンジン101への吸気は、過給機1から吸気連結管103、そして吸気マニホールド(図示せず)を介してエンジン101内の各シリンダという経路で流れる。また、燃焼後、エンジン101からの排気は、各シリンダから排気マニホールド104、そして排気連結管105を介して過給機1という経路で流れる。
過給機1は、図2に示すように、エンジン101から排気される排気ガスを受けて回転動力を得るタービン2と、タービン2によって得られた回転動力を伝達する軸部3と、軸部3から伝達される回転動力によって空気を圧縮するコンプレッサ4と、を備えている。排気連結管105は、タービン2の排気ガス流入口2eに接続される。また、吸気連結管103は、コンプレッサ4の圧縮ガス流出口4eに接続される。
タービン2は、タービンハウジング2aと、タービンインペラ2bと、を備えている。タービンハウジング2aは、タービンインペラ2bを収容すると共に、タービンインペラ2bの収容空間に接続される排気ガス流路(スクロール流路2c及び排気流路2d)を備える容器である。タービンインペラ2bは、スクロール流路2cから排気流路2dに流れる排気ガスを受けて回転駆動されるラジアルインペラである。
軸部3は、ベアリングハウジング3aと、ベアリング3bと、タービン軸3cとを備えている。ベアリングハウジング3aは、ベアリング3b及びタービン軸3cを収容する容器であり、タービンハウジング2aに固定されている。ベアリング3bは、ベアリングハウジング3aの内部に収容されており、タービン軸3cを回転可能に支持する。タービン軸3cは、一端部がタービンインペラ2bと接続され、他端部がコンプレッサ4の後述のコンプレッサインペラ4bと接続されている。
コンプレッサ4は、コンプレッサハウジング4aと、コンプレッサインペラ4bとを備えている。コンプレッサハウジング4aは、コンプレッサインペラ4bを収容すると共に、コンプレッサインペラ4bの収容空間に接続される空気流路(吸気流路4cとスクロール流路4d)を備える容器である。コンプレッサインペラ4bは、タービン軸3cを介して伝達される回転動力によって回転駆動され、吸気流路4cから供給される空気を圧縮してスクロール流路4dに吐出するラジアルインペラである。
上述のように構成された過給機1では、内燃機関からスクロール流路2cに排気ガスが導入された後、タービンインペラ2bに排気ガスが供給される。この排気ガスの供給によって、タービンインペラ2b、タービン軸3c及びコンプレッサインペラ4bが、一体となって回転する。これにより、タービン2において回転動力が得られ、この回転動力が軸部3を介してコンプレッサ4に伝達され、コンプレッサ4において圧縮空気が生成される。
図2に示すように、ベアリングハウジング3aには、ベアリング3b,タービン軸3cに供給する潤滑油を内部に導入する潤滑油供給口3fが形成されている。潤滑油供給口3fは、ベアリングハウジング3aの内部に形成された潤滑油流路3gと連通している。この潤滑油供給口3fは、ベアリングハウジング3aの上部に上方を向いて開口しており、潤滑油配管10と接続されている。潤滑油配管10は、ベアリングハウジング3aの下方から上方に延びて潤滑油供給口3fと接続されている(図1参照)。
図1に示すように、エンジンシステム100は、潤滑油供給系106を有する。潤滑油供給系106は、過給機1下部のエンジン101に潤滑油タンク107を有し、潤滑油ポンプ108により潤滑油を汲み上げて、潤滑油配管10を介してエンジン101上部の過給機1に潤滑油を供給する構成となっている。
次に、図3〜図5を参照して、過給機1に対する潤滑油配管10の接続構造11について説明する。
図3は、本発明の実施形態における過給機1に対する潤滑油配管10の接続構造11を示す平面図である。図4は、本発明の実施形態における潤滑油配管10の第1フランジ20を示す構成図である。図5は、本発明の実施形態におけるベアリングハウジング3aの第2フランジ30を示す構成図である。なお、図中、符号L1は、タービン軸3cの軸線、符号L2は、軸線L1に直交する直交線を示している。
図3に示すように、潤滑油配管10は、平面視で直交線L2上に配管される。すなわち、ベアリングハウジング3aの両側には、タービンハウジング2aとコンプレッサハウジング4aとが設けられており、タービンハウジング2a及びコンプレッサハウジング4aは、ベアリングハウジング3aよりも大きいため、潤滑油配管10の配管長を短縮するには、障害物がないベアリングハウジング3aの近く(タービンハウジング2aとコンプレッサハウジング4aとの谷間)を通す必要があるからである。なお、潤滑油配管10は、厳密に直交線L2上に配管する必要はなく、直交線L2から多少ずれていても良い。
潤滑油配管10の接続構造11は、潤滑油配管10側に設けられた第1フランジ20と、ベアリングハウジング3a側に設けられた第2フランジ30と、第1フランジ20,第2フランジ30をボルト止めするボルト12から構成されている。図3に示すように、第1フランジ20は、第2フランジ30よりも小さく、直交線L2に対して交差した傾きとなる角度θ2で、第2フランジ30に対してボルト止めされている。
第1フランジ20は、図4に示すように、潤滑油供給口3fを挟んだ2点でボルト止めするための第1ボルト止め部21を有する。第1ボルト止め部21は、潤滑油供給口3fと接続される潤滑油配管10の流路13を挟んで配置された一組のボルト止め穴22を有する。ボルト止め穴22は、ボルト12に対応した径を有する。第1フランジ20は、第1ボルト止め部21が配置される部分が大きくなった略楕円形状若しくは略菱形形状を呈している。
第2フランジ30は、図5に示すように、第1ボルト止め部21の2点を通る直線L3(第1直線L31,第2直線L32)がタービン軸3cに対し直交する直交線L2に対して交差した傾きとなる複数の角度で第1フランジ20をボルト止め可能とする第2ボルト止め部31を有する。第2ボルト止め部31は、第1直線L31上に配置された一組の第1ボルト止め穴33と、第2直線L32上に配置された一組の第2ボルト止め穴34を有する。
第1ボルト止め穴33,第2ボルト止め穴34は、ボルト12に対応した径を有し、それぞれの組で潤滑油供給口3fを挟んで配置されている。なお、本実施形態では、一組の第1ボルト止め穴33と、一組の第2ボルト止め穴33とは、直交線L2を挟んで対称(直交線L2に対する第1直線L31の角度θ1と、直交線L2に対する第2直線L32の角度θ2が同一)に配置されるが、非対称であってもよい。このような第2フランジ30は、直交線L2が延びる方向の幅よりも軸線L1が延びる方向の幅が狭い略俵形状を呈している。この形状によれば、タービンハウジング2aとコンプレッサハウジング4aと間において他の部分との干渉を避けて配置することができる。
続いて、図6を参照して、上記構成の潤滑油配管10の接続構造11の作用について説明する。
図6は、本発明の実施形態における潤滑油配管10の接続構造11の作用を説明するための図である。なお、図6(a)は、本実施形態の接続構造11を採用した場合の潤滑油配管10の接続作業を示している。また、図6(b)は、従来の接続構造11(第1フランジ20、第1フランジ20と同形の第2フランジ30´、ボルト12)の接続作業を示している。
タービンハウジング2aとコンプレッサハウジング4aに挟まれたベアリングハウジング3aの潤滑油供給口3fに接続される潤滑油配管10は、図6に示すように、タービン軸3cが延びる軸線L1に対し直交する方向側から配管されてくる。作業者は、この潤滑油配管10の端部に設けられた第1フランジ20を、ベアリングハウジング3aの潤滑油供給口3f周りに形成された第2フランジ30に合わせ、スパナSでボルト12を回すことで、両者をボルト止めする。
図6(b)に示す従来の接続構造11では、第1ボルト止め部21の2点を通る直線がタービン軸3cに対し直交する直交線L2と一致しているため、ボルト12の真上を潤滑油配管10が通るような位置関係となる。このため、従来の接続構造11では、上下(図6では紙面奥行方向)に延びる潤滑油配管10が干渉物となり、スパナSの稼働範囲(図6中、符号Xで示す)が狭く、作業性が悪くなっていた。なお、従来の接続構造11で、スパナSの稼働範囲を広くするためには、図6(b)の二点鎖線で示すように、スパナSの長さ以上に潤滑油配管10を大きく取り回す必要があるが、このように配管距離を伸ばすと外気にさらされ、潤滑油温度の低下により、エンジン101の暖気時間が長く必要となる。また、潤滑油配管10が長くなることにより、潤滑油配管10のコストアップが懸念される。
一方、図6(a)に示す本実施形態の接続構造11では、ベアリングハウジング3aが第2フランジ30を有しており、第1フランジ20がタービン軸3cに対し直交する直交線L2と交差した傾きとなる複数の角度で第2フランジ30に対して取り付け可能となっている。例えば、図5に示す一組の第1ボルト止め穴33を使用することで、直交線L2に対して角度θ1で傾いた姿勢で第1フランジ20をボルト止めすることができ、また、一組の第2ボルト止め穴34を使用することで、直交線L2に対して角度θ2で傾いた姿勢で第1フランジ20をボルト止めすることもできるようになっている。
本実施形態では、図6(a)に示すように、タービンハウジング2aとコンプレッサハウジング4aとの間隔を考慮して、ボルト止め穴として一組の第2ボルト止め穴34を選択している。このように、本実施形態の接続構造11では、第1ボルト止め部21の2点を通る直線L3が直交線L2と交差しているため、ボルト12の真上を潤滑油配管10が通らないような位置関係とすることができる。このように、本実施形態の接続構造11によれば、第1フランジ20がタービン軸3cに対し直交する直交線L2と交差した傾きとなる複数の角度で第2フランジ30に対して取り付け可能となっているため、ボルト12の真上を潤滑油配管10が通らない位置関係に調整して、スパナSの稼働範囲を広く確保し、作業性を向上させることができる。
また、この接続構造11によれば、本実施形態のように、潤滑油供給口3fがベアリングハウジング3aに上部に形成されており、潤滑油配管10がベアリングハウジング3aの下方から上方に延びて潤滑油供給口3fと接続されるような、潤滑油配管10自体が作業上の障害物になり易い配置であっても、スパナの稼働範囲を広く確保できる。
また、本実施形態の接続構造11によれば、スパナSの稼働範囲を広く確保できるため、潤滑油配管10が平面視で直交線L2上に配管される構成を採用でき、潤滑油配管10が最短距離でベアリングハウジング3aの近くを通るようにすることができるため、外気にさらされることによる潤滑油配管10の内部の潤滑油温度の低下を抑制することができ、エンジン101の暖気時間を短縮できる。また、潤滑油配管10が短くなることにより、潤滑油配管10のコストダウンを実現できる。
したがって、上述の本実施形態によれば、タービン軸3cを回転可能に支持するベアリングハウジング3aと、ベアリングハウジング3aの一方側に設けられたタービンハウジング2aと、ベアリングハウジング3aの他方側に設けられたコンプレッサハウジング4aと、を有する過給機1であって、ベアリングハウジング3aには、潤滑油配管10が接続される潤滑油供給口3fが形成されており、潤滑油配管10は、潤滑油供給口3fを挟んだ2点でボルト止めするための第1ボルト止め部21を有する第1フランジ20を有し、ベアリングハウジング3aは、第1ボルト止め部21の2点を通る直線L3がタービン軸3cに対し直交する直交線L2に対して交差した傾きとなる複数の角度で第1フランジ20をボルト止め可能とする第2ボルト止め部31を有する第2フランジ30を有する、という構成を採用することによって、潤滑油配管10の接続に関する組立性及びメンテナンス性を向上させることができる過給機1が得られる。
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、本発明は、図7及び図8に示すような変形例を採用することができる。
なお、図7及び図8において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図7は、本発明の別実施形態における過給機1に対する潤滑油配管10の接続構造11を示す平面図である。
図7に示す接続構造11では、直交線L2に対して角度θ1で傾いた姿勢で第1フランジ20をボルト止め(一組の第1ボルト止め穴33を使用)しており、さらに、潤滑油配管10がコンプレッサハウジング4a側に傾いている。この構成によれば、第2フランジ30がタービンハウジング2a側に寄る配置であっても、ボルト12の真上を潤滑油配管10が通らないような位置関係としつつ、スパナSの稼働範囲をより広く確保することができる。
図8は、本発明の別実施形態におけるベアリングハウジング3aの第2フランジ30を示す構成図である。
図8(a)に示す第2フランジ30は、円形形状を有している。この構成によれば、第1フランジ20が直交線L2に対して交差した傾きとなる角度θ1,θ2を大きくとることができる。この形状の第2フランジ30は、タービンハウジング2aとコンプレッサハウジング4aとの間のスペースが取れる場合に適用することができる。
図8(b)に示す第2フランジ30は、直交線L2を中心とした角度θ1〜θ2の範囲で第1フランジ20の角度を無段階調整できる第2ボルト止め部31を有する。第2ボルト止め部31は、一組の円弧状のボルト止め穴35を有する。この構成によれば、ボルト12の真上を潤滑油配管10が通らないような任意の位置関係に調整できる。なお、この構成の場合、第2フランジ30の裏側にナットを取り付けて、第1フランジ20をボルト止めする。
図8(c)に示す第2フランジ30は、第1フランジ20との間に挟み込むガスケットを載置するための溝36を有する。溝36の形状は、第1フランジ20の形状に対応している。この溝36は、一組の第1ボルト止め穴33と、一組の第2ボルト止め穴34に対応して2つ設けられている。この構成によれば、第1フランジ20の角度を調整した場合であっても、ガスケットを適切に挟み込むことができる。
1…過給機、2a…タービンハウジング、3a…ベアリングハウジング、3c…タービン軸、3f…潤滑油供給口、4a…コンプレッサハウジング、20…第1フランジ、21…第1ボルト止め部、30…第2フランジ、31…第2ボルト止め部、33…第1ボルト止め穴、34…第2ボルト止め穴、L1…軸線、L2…直交線、L3…直線、L31…第1直線、L32…第2直線

Claims (8)

  1. タービン軸を回転可能に支持するベアリングハウジングと、前記ベアリングハウジングの一方側に設けられたタービンハウジングと、前記ベアリングハウジングの他方側に設けられたコンプレッサハウジングを有する過給機であって、
    前記ベアリングハウジングには、潤滑油配管が接続される潤滑油供給口が形成されており、
    前記潤滑油配管は、前記潤滑油供給口を挟んだ2点でボルト止めするための第1ボルト止め部を有する第1フランジを有し、
    前記ベアリングハウジングは、前記第1ボルト止め部の2点を通る直線が前記タービン軸に対し直交する直交線に対して交差した傾きとなる複数の角度で前記第1フランジをボルト止め可能とする第2ボルト止め部を有する第2フランジを有することを特徴とする過給機。
  2. 前記第2ボルト止め部は、前記直交線に対して交差する第1直線上に配置された一組の第1ボルト止め穴と、前記直交線及び前記第1直線と交差する第2直線上に配置された一組の第2ボルト止め穴を有することを特徴とする請求項1に記載の過給機。
  3. 前記第2フランジは、前記直交線が延びる方向の幅よりも前記タービン軸が延びる方向の幅が狭いことを特徴とする請求項1または2に記載の過給機。
  4. 前記潤滑油供給口は、前記ベアリングハウジングの上部に形成されており、
    前記潤滑油配管は、前記ベアリングハウジングの下方から上方に延びて前記潤滑油供給口と接続されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の過給機。
  5. 前記潤滑油配管は、平面視で前記直交線上に配管されることを特徴とする請求項4に記載の過給機。
  6. タービンハウジングと、
    コンプレッサハウジングと、
    タービン軸を回転可能に支持し、前記タービンハウジング及び前記コンプレッサハウジングの間に設けられたベアリングハウジングと、
    を有し、
    潤滑油配管に設けられた第1フランジのボルト止め部の2点を通る直線が前記タービン軸に対し直交する直交線に対して交差した複数の角度で、前記第1フランジをボルト止め可能とする第2ボルト止め部を、第2フランジが含んでおり、前記第2フランジが前記ベアリングハウジングに設けられていることを特徴とする過給機。
  7. タービンハウジングと、
    コンプレッサハウジングと、
    タービン軸を回転可能に支持し、前記タービンハウジング及び前記コンプレッサハウジングの間に設けられたベアリングハウジングと、
    を有し、
    平面視において、前記タービン軸の軸線に対して直交する方向側から配管される潤滑油配管に設けられた第1フランジのボルト止め部の2点を通る直線が前記タービン軸に対し直交する直交線に対して交差した角度で、前記第1フランジをボルト止め可能とする第2ボルト止め部を、第2フランジが含んでおり、前記第2フランジが前記ベアリングハウジングに設けられていることを特徴とする過給機。
  8. タービンハウジングと、
    コンプレッサハウジングと、
    タービン軸を回転可能に支持し、前記タービンハウジング及び前記コンプレッサハウジングの間に設けられたベアリングハウジングと、
    を有し、
    潤滑油配管に設けられた第1フランジのボルト止め部の2点を通る直線が前記タービン軸に対し直交する直交線に対して交差した角度で、前記第1フランジをボルト止め可能とする第2ボルト止め部を、第2フランジが含んでおり、前記第2フランジが前記タービンハウジング側または前記コンプレッサハウジング側に寄る配置で前記ベアリングハウジングに設けられていることを特徴とする過給機。
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