(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【0014】
図1は、本実施形態に係る過給機Cの概略断面図である。以下では、
図1に示す矢印Lを過給機Cの左側を示す方向とし、矢印Rを過給機Cの右側を示す方向として説明する。
図1に示すように、過給機Cは、過給機本体1を備える。この過給機本体1は、ベアリングハウジング2と、ベアリングハウジング2の左側に締結ボルト3によって連結されるタービンハウジング4とベアリングハウジング2の右側に締結ボルト5によって連結されるコンプレッサハウジング6と、を有する。これらは一体化されている。
【0015】
ベアリングハウジング2には、過給機Cの左右方向に貫通する軸受孔2aが形成されている。軸受7は、この軸受孔2aに収容され、シャフト8を回転自在に軸支する。シャフト8の左端部にはタービンインペラ9が一体的に固定されている。タービンインペラ9は、タービンハウジング4内の収容空間に回転自在に収容されている。また、シャフト8の右端部にはコンプレッサインペラ10が一体的に固定されている。コンプレッサハウジング6には収容空間11が設けられている。収容空間11は、過給機Cの右側に開口する。また、収容空間11は、エアクリーナ(図示せず)に接続される。コンプレッサインペラ10は、この収容空間11に回転自在に収容されている。なお、少なくともシャフト8、タービンインペラ9およびコンプレッサインペラ10によってタービン軸が構成される。
【0016】
また、ベアリングハウジング2とコンプレッサハウジング6は、締結ボルト5によってベアリングハウジング2とコンプレッサハウジング6とが連結された状態で、互いに対向する面2d、6aを有する。以下、説明の便宜上、面2d、6aを対向面2d、6aと称する。対向面2d、6aは、ベアリングハウジング2とコンプレッサハウジング6とが連結された状態において、左右方向に互いに離隔している。これにより対向面2d、6aは、コンプレッサインペラ10よりも径方向外側に位置するディフューザ流路12を形成する。このディフューザ流路12は、コンプレッサインペラ10を通過した空気(流体)を昇圧する。ディフューザ流路12は、シャフト8の径方向内側から外側に向けて環状に形成されており、上記の径方向内側において、コンプレッサインペラ10を介して収容空間11に連通している。
【0017】
また、コンプレッサハウジング6にはコンプレッサスクロール流路13が設けられている。コンプレッサスクロール流路13は環状に形成され、ディフューザ流路12よりもシャフト8の径方向外側に位置する。コンプレッサスクロール流路13は、エンジンの吸気口(図示せず)と連通する。また、コンプレッサスクロール流路13は、ディフューザ流路12にも連通している。したがって、コンプレッサインペラ10が回転すると、空気は、コンプレッサハウジング6内の収容空間11に吸引され、コンプレッサインペラ10の翼間を流通する過程において遠心力の作用により増速され、ディフューザ流路12を径方向内側から外側に流れ、更に、コンプレッサスクロール流路13内を流通しながら、昇圧されてエンジンの吸気口に導かれる。
【0018】
タービンハウジング4には吐出口14が形成されている。吐出口14は、過給機Cの左側に開口し、排気ガス浄化装置(図示せず)に接続する。また、タービンハウジング4には、流路15と、この流路15よりもシャフト8(タービンインペラ9)の径方向外側に位置する環状のタービンスクロール流路16とが設けられている。
【0019】
タービンスクロール流路16は、エンジンの排気マニホールド(図示せず)から排出される排気ガスが導かれるガス流入口(図示せず)と連通する。タービンスクロール流路16は、上記の流路15にも連通している。したがって、エンジンの排気ガスは、ガス流入口(図示せず)からタービンスクロール流路16に導かれ、流路15およびタービンインペラ9を介して吐出口14に導かれる。この流通過程において、排気ガスはタービンインペラ9を回転させる。そして、このタービンインペラ9の回転力は、シャフト8を介してコンプレッサインペラ10に伝達される。この伝達によって発生したコンプレッサインペラ10の回転力によって、上記のとおりに、空気が昇圧されて、エンジンの吸気口に導かれる。
【0020】
また、コンプレッサインペラ10の背面側(
図1中の左側、コンプレッサインペラ10から見てベアリングハウジング2に面する側)には、シールプレート17が配されている。
【0021】
図2(a)〜
図2(d)は、シールプレート17の斜視図である。具体的には、
図2(a)〜(c)は、シールプレート17のコンプレッサインペラ10側の表面17aを主に示す斜視図である。
図2(d)は、シールプレート17の軸受7側の裏面17bを主に示す斜視図である。
【0022】
図2(a)〜
図2(c)に示すように、シールプレート17は、左右方向からみてコンプレッサインペラ10よりもサイズの大きい大凡円盤状の部材である。即ち、シールプレート17は、コンプレッサインペラ10よりも大きい径を有する。シールプレート17には、その径方向の中心にシャフト8が挿通される挿通孔17cが設けられている。また、シールプレート17の径方向外側には、挿通孔17cの延伸方向と同じ方向に貫通するボルト孔17dが2つ設けられている。各ボルト孔17dには、締結ボルト(図示せず)が挿通される。
【0023】
図1に示すように、ベアリングハウジング2におけるコンプレッサインペラ10側の面には、嵌込穴2bが形成されている。嵌込穴2bは、この面から軸受7側に向けて窪んでいる。この嵌込穴2bには、シールプレート17が嵌め込まれる。嵌込穴2bの底面にはネジ穴(図示せず)が形成されている。このネジ穴(図示せず)は、シールプレート17が嵌め込まれたとき、シールプレート17のボルト孔17dに対向する位置に形成され、ボルト孔17dに挿通された締結ボルトに螺合する。つまり、シールプレート17は、嵌込穴2bに嵌め込まれ、締結ボルト(図示せず)によってベアリングハウジング2に固定されている。例えば、締結ボルトは、皿ボルトである。
【0024】
シールプレート17は、ベアリングハウジング2内に収容された軸受7を潤滑した潤滑油が、コンプレッサハウジング6側に漏出することを防止するように、ベアリングハウジング2に密着している。
【0025】
また、
図2(a)〜
図2(c)に示すように、シールプレート17は、コンプレッサインペラ10側に位置する表面17aを有する。表面17aには、突起17e(延在部)が形成されている。突起17eは、径方向外側に位置する表面17aの外縁に設けられる。即ち、突起17eは、ボルト孔17dに重なる部分を除いて、シールプレート17の周方向に亘って形成されている。
【0026】
図3(a)及び
図3(b)は、突起17eの作用を説明するための説明図である。
図3(a)は
図1の一点鎖線部分の拡大図であり、
図3(b)はその比較例を示す。
【0027】
図3(b)に示すように、ベアリングハウジング2は、コンプレッサハウジング6の対向面6aに対向し、且つ、この対向面6aと共にディフューザ流路12を形成する対向面2dを有する。この対向面2dは、径方向内側端2eと、コンプレッサインペラ10の外周縁10aとは、シャフト8の径方向に間隙Sだけ離隔している。換言すれば、ベアリングハウジング2の嵌込穴2bを形成する内周面2cと、コンプレッサインペラ10の外周縁10aとは、シャフト8の径方向に間隙Sだけ離隔している。すなわち、シャフト8の径方向における径方向内側端2e(或いは内周面2c)と外周縁10aとの間には、間隙Sが形成されている。
【0028】
ところで、コンプレッサインペラ10は、小型化が進んでいる。その一方で、シールプレート17の外径は、ベアリングハウジング2への固定強度の問題などから小型化に限界がある。従って、上記の間隙Sは、大きくなる傾向がある。間隙Sが大きくなると、間隙S部分で空気の流れの淀みが生じ易くなり、ディフューザ流路12側への空気の流れが乱れる一因となる。
【0029】
本実施形態では、
図3(a)に示すように、上記の突起17eが間隙Sに位置している。すなわち、突起17eは、シールプレート17において間隙Sに臨む部位に設けられている。突起17eは、コンプレッサインペラ10の背面10bに対向するいずれの部位17fよりも、コンプレッサハウジング6側に延在する。換言すれば、突起17eは、部位17fに対してコンプレッサハウジング6側に突出する段差を形成する。
【0030】
そのため、本実施形態の過給機Cにおいては、比較例よりも実質的に間隙Sを小さくすることができる。換言すれば、コンプレッサインペラ10の外周縁10aからみて径方向外側の空間が突起17eによって埋められ、外周縁10aと外周縁10aの径方向外側に位置する部材との距離が狭くなる。その結果、コンプレッサインペラ10からディフューザ流路12に向かう流体の流れの乱れを抑え、圧縮効率を向上することが可能となる。
【0031】
図4(a)及び
図4(b)は、突起17eの形状を詳細に説明するための説明図である。
図4(a)は
図3(a)の破線部分の拡大図であり、
図4(b)は
図4(a)と同じ部位の断面について、他の組み付け状態の一例を示す。
【0032】
図4(a)に示すように、ベアリングハウジング2のうち、ディフューザ流路12の上流側の入口端(径方向内側の端部)を形成する部位には、テーパ面2fが設けられている。換言すれば、テーパ面2fは、ベアリングハウジング2の対向面2dにおいてディフューザ流路12の入口を形成する部位に設けられている。テーパ面2fは、径方向内側に向かうにしたがって、軸受7側に近接する向きに傾斜する。そして、シールプレート17の突起17eの先端、すなわち、コンプレッサハウジング6に対向する部位には、傾斜面17gが形成されている。傾斜面17gは、ベアリングハウジング2のテーパ面2fの延長線(
図4(a)中、一点鎖線で示す)上に延在する。このように、ベアリングハウジング2のテーパ面2fの延長線上に傾斜面17gを位置させることにより、傾斜面17gおよびテーパ面2fに沿って、間隙Sからディフューザ流路12に向かって、空気を滑らかに導くことが可能となる。
【0033】
なお、シールプレート17とベアリングハウジング2は、それぞれの部材の寸法公差や嵌め合いの公差などの影響によって、相対的な位置関係がずれる場合がある。例えば、
図4(b)に示すように、ベアリングハウジング2の突起17eが、部位2gよりもコンプレッサハウジング6側に突出してしまったとする。ここで、部位2gは、ディフューザ流路12を形成するベアリングハウジング2の対向面(壁面)2dのうち、テーパ面2fからディフューザ流路12の下流側(径方向外側)に連続する部位である。換言すれば、部位2gは、対向面2dにおいてディフューザ流路12の下流側に位置し、且つ、テーパ面2fとの境界を含む(或いは形成する)部位である。
【0034】
図4(b)中、一点鎖線は、部位2gの延長線である。
図4(b)に示すように、少なくとも端部17hは、公差の範囲内で最もコンプレッサハウジング6側に突出しても、ベアリングハウジング2の部位2g(一点鎖線)よりは、突出せず軸受7側に位置している。ここで、端部17hは、シールプレート17の突起17eの先端において最も径方向内側に位置する部分である。
【0035】
そのため、ディフューザ流路12に向かう空気は、突起17eのうち、大凡、傾斜面17gに沿って流れることから、シールプレート17とベアリングハウジング2の相対的な位置関係が、
図4(a)に示す状態からずれた場合であっても、コンプレッサインペラ10からディフューザ流路12に向かう空気の流れの乱れを、抑制することが可能となる。
【0036】
図5は、
図1の破線部分の拡大図である。
図5に示すように、ベアリングハウジング2とコンプレッサハウジング6との嵌め合い部分において、ベアリングハウジング2の端部2hは、コンプレッサハウジング6の端部6bよりもディフューザ流路12(コンプレッサスクロール流路13)側に突出している。
【0037】
ここでは、上述した突起17eと同様、ベアリングハウジング2とコンプレッサハウジング6の部材の寸法公差や嵌め合いの公差などの影響によって、相対的な位置関係がずれることを想定し、予め、空気の流れの上流側の壁面となるベアリングハウジング2を、コンプレッサハウジング6よりも突出させている。
【0038】
そのため、仮に、寸法公差や組み付け誤差によって、コンプレッサハウジング6の端部6bがディフューザ流路12(コンプレッサスクロール流路13)側にずれても、ディフューザ流路12からコンプレッサスクロール流路13に向かう空気は、コンプレッサハウジング6の端部6bに衝突せず、大凡、ディフューザ流路12の延長上に沿って流れることから、流れの乱れを抑制することが可能となる。
【0039】
上述した実施形態では、突起17eは、ボルト孔17dに重なる部分を除いて、シールプレート17の周方向に亘って形成されている場合について説明したが、ボルト孔17dをより径方向内側に形成するなどして、突起17eを全周に亘って形成してもよいし、周方向の突起17eの幅をより小さくしてもよい。
【0040】
また、上述した実施形態では、シールプレート17のうち、コンプレッサインペラ10の背面10bに対向する部位17fよりもコンプレッサハウジング6側に延在する延在部として、突起17eを例に挙げて説明した。しかし、延在部は、
図2(a)や
図3(a)に示す形状の突起17eに限られない。例えば、延在部は、シールプレート17のうち、コンプレッサインペラ10の背面10bに対向する部位から連続的に形成されるテーパ面を有し、部位17fよりもコンプレッサハウジング6側に延在するように構成されてもよい。
【0041】
また、上述した実施形態では、傾斜面17gは、
図4(a)に示す断面において、直線形状となる場合について説明したが、曲線形状に湾曲していてもよい。
【0042】
また、上述した実施形態では、突起17eに傾斜面17gが設けられる場合について説明したが、突起17eの先端は傾斜面17gとして形成されなくてもよい。ただし、傾斜面17gを設けることで、空気が間隙Sに流入しても、傾斜面17gに沿って、間隙Sからディフューザ流路12に向かって、空気を滑らかに導くことが可能となる。
【0043】
また、上述した実施形態では、ベアリングハウジング2(対向面2d)にテーパ面2fが設けられる場合について説明したが、テーパ面2fを省略してもよい。また、上述した実施形態では、テーパ面2fの延長線上に傾斜面17gが延在するとしたが、テーパ面2fの延長線上からずれた位置に傾斜面17gが配されてもよい。
【0044】
また、上述した実施形態では、傾斜面17gのうち、径方向内側の端部17hは、ディフューザ流路12を形成するベアリングハウジング2の壁面のうち、テーパ面2fから径方向外側に連続する部位2gよりも、軸受7側にオフセットさせる場合について説明した。しかしながら、例えば、突起17eの突出方向先端面を、部位2gと面一となるように配置してもよい。
【0045】
また、例えば、シールプレート17に傾斜面17gを設けず、ベアリングハウジング2にテーパ面2fを設けず、かつ、コンプレッサインペラ10の流路出口端におけるシールプレート17側流路面(または、その接線)が、シャフト8の径方向と平行になるように形成してもよい。即ち、対向面2dにおける径方向内側端2e側、突起17eの突出方向先端面、および、コンプレッサインペラ10の流路出口端におけるシールプレート17側流路面が、同一直線上に配置される。これにより、ディフューザ流路12に向かう流れの乱れを抑え、空気を滑らかに導くことが可能となる。
【0046】
また、上述した実施形態では、締結ボルトが皿ボルトである場合について説明したが、締結ボルトは皿ボルトに限らない。ただし、締結ボルトとして皿ボルトを用いることで、シールプレート17のコンプレッサインペラ10側の表面17aと、締結ボルトの頭部との段差を小さくすることが可能となる。
【0047】
以上、添付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、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。