特許 6998720 ターボチャージャ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-23

(45)【発行日】2022-01-18

(54)【発明の名称】ターボチャージャ

(51)【国際特許分類】

   F02B 39/00 20060101AFI20220111BHJP

   F02B 37/00 20060101ALI20220111BHJP

   F02B 39/14 20060101ALI20220111BHJP

【ＦＩ】

F02B39/00 C

F02B37/00 301H

F02B39/14 F

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2017197321

(22)【出願日】2017-10-11

(65)【公開番号】P2019070359

(43)【公開日】2019-05-09

【審査請求日】2020-09-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】591104000

【氏名又は名称】株式会社エッチ・ケー・エス

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(72)【発明者】

【氏名】関根 謙克

(72)【発明者】

【氏名】延命 里紗

(72)【発明者】

【氏名】藤崎 久貴

(72)【発明者】

【氏名】今北 直志

【審査官】家喜 健太

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５７－０２０５１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１０９９４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－２１９７８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２２８６４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５５－０７３５２５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００２－１６８１３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｂ ３７／００ － ３９／００

Ｆ０１Ｄ ２５／１８ ， ２５／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シャフトの両端にそれぞれコンプレッサホイールとタービンホイールとを備えたロータが、ハウジングにベアリングを介して回転自在に支持されたターボチャージャにおいて、
上記ハウジングは、
上記ベアリングの軸方向の両端に対応した軸方向位置において、上記シャフトの周囲を囲むようにそれぞれ設けられた第１のオイル回収ギャラリおよび第２のオイル回収ギャラリと、
上記第１のオイル回収ギャラリおよび第２のオイル回収ギャラリの間の軸方向位置において上記ベアリングにオイルを供給するオイル供給通路と、
上記第２のオイル回収ギャラリから半径方向へ延び、かつ先端がオイル排出口として開口するオイル排出通路と、
上記第１のオイル回収ギャラリから軸方向に延びて上記オイル排出通路に合流するオイル連通路と、
を備えており、
上記オイル排出通路の軸方向外側の壁面は、上記第２のオイル回収ギャラリから上記オイル排出口へ向かって、軸方向と直交する平面に対して軸方向外側へ傾いた傾斜面をなしているとともに、
上記第２のオイル回収ギャラリと上記オイル排出通路とが一体となっており、上記壁面と上記第２のオイル回収ギャラリの軸方向外側の壁面とが１つの平面として連続した傾斜面をなしており、
上記第２のオイル回収ギャラリは、軸方向に投影して見たときに、上記オイル排出通路の延長方向と反対側の部位が弧状の輪郭を有しており、
この弧状の輪郭の頂点が、オイルシールリングを備えた上記シャフトの大径部が嵌合する円形の貫通孔の周面上に位置している、
ことを特徴とするターボチャージャ。

【請求項2】

上記オイル排出通路は、軸方向に投影して見たときに、上記第２のオイル回収ギャラリの上記の弧状の輪郭の両端から一定幅で直線状に延びている、ことを特徴とする請求項１に記載のターボチャージャ。

【請求項3】

上記オイル排出通路は、軸方向に沿った短辺と軸接線方向に沿った長辺とを有する略長方形の断面形状を有し、上記オイル排出口は、上記長辺に沿った寸法が上記短辺に沿った寸法の少なくとも２倍である、請求項１または２に記載のターボチャージャ。

【請求項4】

上記第２のオイル回収ギャラリが上記第１のオイル回収ギャラリに対し相対的に下方となる傾斜姿勢ないし垂直姿勢でもって内燃機関に取り付けられている、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。

【請求項5】

上記コンプレッサホイール側に上記第１のオイル回収ギャラリが位置し、上記タービンホイール側に上記第２のオイル回収ギャラリが位置する、ことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のターボチャージャ。

【請求項6】

上記第２のオイル回収ギャラリは、軸方向に投影して見たときに、上記オイル排出通路の延長方向と反対側の部位が上記シャフトの中心に近付いた非対称形状をなしており、
上記ハウジングは、上記オイル排出通路と周方向で反対側となる部位に冷却水ギャラリをさらに備え、
上記第２のオイル回収ギャラリと上記冷却水ギャラリとは少なくとも一部が同一の軸方向位置に位置している、ことを特徴とする請求項５に記載のターボチャージャ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、自動車用内燃機関等の内燃機関において排気エネルギを利用して過給を行うターボチャージャの改良に関する。

【背景技術】

【0002】

ターボチャージャは、内燃機関のシリンダヘッドから排気マニホルドを介してタービン部に供給される排気のエネルギによってロータが回転する構成であるため、シリンダヘッドに比較的近い位置に配設する必要があり、例えば、シリンダブロックおよびシリンダヘッドからなる内燃機関本体部の排気側の側面付近に配置されることが多い（例えば特許文献１）。

【0003】

特許文献２および特許文献３は、従来のターボチャージャのロータ軸受構造およびその潤滑構造を開示している。これらの文献に示されているように、ターボチャージャのロータは、コンプレッサホイールとタービンホイールとの間でベアリングを介してハウジングに回転自在に支持されており、ハウジングの中央部付近からオイルを供給することによってベアリングの潤滑がなされている。そして、ベアリングに供給されたオイルは、軸方向の両側へ流れ、ベアリングの両端から流出する。そのため、ハウジングには、このオイルを回収するために、ベアリングの両端を囲むように一対のオイル回収用の空間つまりオイル回収ギャラリが設けられており、さらに、一対のオイル回収ギャラリの間に、オイル排出口が設けられている。つまり、ベアリングの両端からそれぞれ流出したオイルは、各々のオイル回収ギャラリから自重で下方へ流れ、ハウジングの中央部付近で合流した上で、単一のオイル排出口から下方へと排出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－１４８２８０号公報

【文献】特開２０１７－１１５６７１号公報

【文献】特開２０１４－０６６２３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ターボチャージャは、内燃機関の比較的近くに配置する必要があるとともに、吸排気系の配管が付随し、しかも他の部品への熱的な影響が大きいことから、車両のエンジンルーム内等において、設置スペースの確保が大きな問題となる。

【0006】

これに関し、従来のターボチャージャは、特許文献２，３に記載のように一対のオイル回収ギャラリの間にオイル排出口を備えていることから、ロータの回転中心軸線がほぼ水平となるような姿勢に取付姿勢が限定されてしまう。仮に、ロータの回転中心軸線が水平に対し大きく傾いた傾斜姿勢で使用したとすると、いずれか一方のオイル回収ギャラリの一部がオイル排出口よりも下方に位置することとなる結果、オイルの円滑な排出が困難となる。

【0007】

従って、従来のターボチャージャは、内燃機関に対する取付姿勢ないし取付位置の設計の自由度が低い、という問題があった。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この発明に係るターボチャージャは、シャフトの両端にそれぞれコンプレッサホイールとタービンホイールとを備えたロータが、ハウジングにベアリングを介して回転自在に支持されている。

【0009】

上記ハウジングは、
上記ベアリングの軸方向の両端に対応した軸方向位置において、上記シャフトの周囲を囲むようにそれぞれ設けられた第１のオイル回収ギャラリおよび第２のオイル回収ギャラリと、
上記第１のオイル回収ギャラリおよび第２のオイル回収ギャラリの間の軸方向位置において上記ベアリングにオイルを供給するオイル供給通路と、
上記第２のオイル回収ギャラリから半径方向へ延び、かつ先端がオイル排出口として開口するオイル排出通路と、
上記第１のオイル回収ギャラリから軸方向に延びて上記オイル排出通路に合流するオイル連通路と、
を備えている。

【0010】

そして、上記オイル排出通路の軸方向外側の壁面は、上記第２のオイル回収ギャラリから上記オイル排出口へ向かって、軸方向と直交する平面に対して軸方向外側へ傾いた傾斜面をなしているとともに、
上記第２のオイル回収ギャラリと上記オイル排出通路とが一体となっており、上記壁面と上記第２のオイル回収ギャラリの軸方向外側の壁面とが１つの平面として連続した傾斜面をなしており、
上記第２のオイル回収ギャラリは、軸方向に投影して見たときに、上記オイル排出通路の延長方向と反対側の部位が弧状の輪郭を有しており、
この弧状の輪郭の頂点が、オイルシールリングを備えた上記シャフトの大径部が嵌合する円形の貫通孔の周面上に位置している。

【0011】

このような構成では、例えばロータの回転中心軸線が水平な取付姿勢では、第１のオイル回収ギャラリおよび第２のオイル回収ギャラリに流れ出たオイルが、それぞれ自重によりオイル排出口へ向かって流れ、オイル連通路ならびにオイル排出通路を介して互いに合流した上でオイル排出口から流れ落ちる。

【0012】

また例えば第２のオイル回収ギャラリが下方となるようにロータの回転中心軸線が垂直となった取付姿勢では、上方に位置する第１のオイル回収ギャラリに流れ出たオイルが、オイル連通路を介して下方のオイル排出通路へと流れ、下方の第２のオイル回収ギャラリからオイル排出通路へと流れ出たオイルと合流する。そして、このような取付姿勢において、オイル排出通路の軸方向外側の壁面は、水平面に対し先端のオイル排出口側が相対的に下がった傾斜面となるので、この壁面の傾斜に沿ってオイルが確実に排出される。

【0013】

つまり、ロータの回転中心軸線が水平となる取付姿勢から垂直となる取付姿勢までの任意の傾斜状態において、ベアリング潤滑後のオイルの排出を確保することができ、任意の取付姿勢での使用が可能となる。

【発明の効果】

【0014】

この発明によれば、ターボチャージャを任意の傾斜状態で内燃機関に取り付けて使用することが可能となり、内燃機関に対する取付姿勢ないし取付位置の設計の自由度が高くなる。従って、内燃機関周囲でのターボチャージャの取付スペースの確保が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】この発明の一実施例のターボチャージャの縦断面図。

【図2】センタハウジングおよびロータの縦断面図。

【図3】センタハウジングの縦断面図。

【図4】図３のＡ－Ａ線に沿った横断面図。

【図5】図３のＢ１－Ｂ１線に沿った横断面図。

【図6】図３のＢ２－Ｂ２線に沿った横断面図。

【図7】図３のＢ３－Ｂ３線に沿った横断面図。

【図8】センタハウジングの一部を図４のＣ－Ｃ線に沿って切り取って示した断面斜視図。

【図9】センタハウジングの一部を図３のＢ１－Ｂ１線に沿って切り取って示した断面斜視図。

【図10】オイル排出通路の断面図。

【図11】回転中心軸線を水平とした取付姿勢の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【0017】

図１は、この発明の一実施例として自動車用内燃機関の過給に用いられるターボチャージャ１を示した縦断面図である。このターボチャージャ１は、ハウジング２として、中央のセンタハウジング３と、センタハウジング３の一端に結合されたコンプレッサハウジング４と、センタハウジング３の他端に結合されたタービンハウジング５と、を備えている。ハウジング２の内部には、自由に回転可能なロータ６が収容されている。ロータ６は、シャフト７の一端にコンプレッサホイール８を備え、かつシャフト７の他端にタービンホイール９を備えている。コンプレッサハウジング４とコンプレッサホイール８とによって吸気を圧縮する遠心式コンプレッサつまりコンプレッサ部が構成され、タービンハウジング５とタービンホイール９とによってロータ６を回転駆動するラジアルタービンつまりタービン部が構成されている。

【0018】

図１は、この実施例のターボチャージャ１の内燃機関への取付姿勢ないし車両搭載姿勢の一例として、ロータ６の回転中心軸線Ｌが垂直となった姿勢でもってターボチャージャ１を図示している。以下の実施例の説明では、理解を容易にするために、「上」「下」の語を図１の姿勢を基準として用いることとする。また以下の説明で「軸方向」とは、特に別の記載がない限りは、ロータ６の回転中心軸の軸方向を意味し、「径方向」、「半径方向」、「周方向」等も同様にロータ６の回転中心軸を基準とする。図１の姿勢においては、タービン部が相対的に下方となり、コンプレッサ部が相対的に上方となる。例えば、内燃機関の排気ポートからタービン部に至るまでの排気経路を短くすべくターボチャージャ１が内燃機関の排気側の側面付近に配置されたとすると、コンプレッサ部が相対的に上方に位置する結果、内燃機関の吸気側からコンプレッサ部へと引き回される吸気系の配管レイアウトとして、内燃機関上方の空間を有効利用することが可能となる。なお、後述するように、本実施例のターボチャージャ１の取付姿勢ないし車両搭載姿勢は、図１のような垂直状態に限定されるものではない。

【0019】

図２は、コンプレッサハウジング４およびタービンハウジング５を取り除いてセンタハウジング３およびロータ６を示した縦断面図であり、さらに図３は、センタハウジング３を単体で示した縦断面図である。

【0020】

ロータ６は、シャフト７とタービンホイール９とが予め一体に形成されており、別部材として形成されたコンプレッサホイール８がシャフト７の先端部分に取り付けられている。例えば、コンプレッサホイール８の中心の貫通孔に挿通されたシャフト７の先端に螺条を加工し、図示せぬナットを締め付けることによってコンプレッサホイール８がシャフト７に取り付けられている。

【0021】

シャフト７は、シールリング１３，１４をそれぞれ取り付けるための一対の大径部すなわちコンプレッサ側シールリング支持部１１およびタービン側シールリング支持部１２を備えている。タービン側シールリング支持部１２は、タービンホイール９に隣接しており、該タービンホイール９ならびにシャフト７と一体に形成されている。タービン側シールリング支持部１２の外周円筒面には、タービンホイール９に近い位置に周方向に沿ってシールリング溝１５が形成されており、ここにシールリング１４が装着されている。コンプレッサ側シールリング支持部１１は、コンプレッサホイール８に隣接しており、その外周円筒面には、コンプレッサホイール８に近い位置に周方向に沿ってシールリング溝１６が形成されているとともに、コンプレッサホイール８から相対的に離れた位置に周方向に沿ってフリンガ溝１７が形成されている。シールリング溝１６にはシールリング１３が装着されている。フリンガ溝１７は、オイルを遠心力でもって半径方向へ飛ばすフリンガとして機能する。

【0022】

ロータ６の上記の一対のシールリング支持部１１，１２の間には、円筒状をなすベアリング２０が配置されている。ロータ６のシャフト７は、このベアリング２０に挿通されており、このベアリング２０によって回転自在に支持されている。より詳しくは、ベアリング２０と重複しているシャフト７の長さ範囲の中で、一対のシールリング支持部１１，１２に近い両端部分７ａ，７ａがベアリング２０の内周面に摺接（厳密には油膜形成用の微小隙間が介在する）しており、残りの中央部分は、シャフト７の径が僅かに小径となっていて、ベアリング２０の内周面との間でオイル流路となる空間２１を構成している。また、ベアリング２０の軸方向中央部には、直径方向に沿って円形の径方向孔２２が貫通形成されている。

【0023】

なお、詳細には図示していないが、シャフト７へのベアリング２０の取付（つまり挿入配置）を可能とするために、コンプレッサ側シールリング支持部１１はシャフト７とは別体の円筒状の部品として形成されており、位置決め用の段部（図示せず）を有するシャフト７に挿通した上でコンプレッサホイール８を取り付けることでシャフト７に固定されている。

【0024】

センタハウジング３は、金属材料の鋳造品からなり、全体として略円筒状をなしているとともに、コンプレッサハウジング４を取り付けるための円板状ないし円環状のコンプレッサ取付フランジ２３を一端に有し、かつ他端に、タービンハウジング５を取り付けるための円板状ないし円環状のタービン取付フランジ２４を有している。上記のように構成されたロータ６に対し、センタハウジング３には、ロータ６のシャフト７が貫通する断面円形の貫通孔２５が該センタハウジング３の全長に亘って形成されている。この貫通孔２５は、径が僅かに異なる複数の部分からなり、ロータ６の一対のシールリング支持部１１，１２にそれぞれ対応するコンプレッサ側シールリング嵌合孔２６およびタービン側シールリング嵌合孔２７と、これらのシールリング嵌合孔２６，２７に比較して僅かに径が小さなベアリング嵌合孔２８と、を備えている。コンプレッサ側シールリング嵌合孔２６には、コンプレッサ側シールリング支持部１１の軸方向の一部詳しくはシールリング１３を含むコンプレッサホイール８に隣接する一部分が極微小な隙間を介して嵌合しており、かつシールリング１３がこの微小隙間をシールするようにコンプレッサ側シールリング嵌合孔２６の内周面に摺接している。タービン側シールリング嵌合孔２７には、タービン側シールリング支持部１２が該タービン側シールリング支持部１２の全長に亘って嵌合している。タービン側シールリング嵌合孔２７内周面とタービン側シールリング支持部１２の外周面との間には、やはり極微小な隙間が存在し、シールリング１４がこの微小隙間をシールするようにタービン側シールリング嵌合孔２７の内周面に摺接している。

【0025】

ベアリング嵌合孔２８は、ベアリング２０のほぼ全長に亘る軸方向長さを有し、ここにベアリング２０が極微小な隙間を介して嵌合している。このベアリング嵌合孔２８の軸方向中央部の内周面には、図３に示すように、周方向に延びた油溝２９が凹設されている。この油溝２９は、周方向の一定角度範囲に設けられており、全周には連続していない。この油溝２９の形成位置に対応して、センタハウジング３の軸方向中央部には、該センタハウジング３の外周面に開口したオイル入口３０が設けられており、油溝２９から半径方向に延びたオイル供給通路３１を介して油溝２９とオイル入口３０とが連通している。内燃機関への取付状態においては、上記オイル入口３０に図示せぬコネクタを介してオイル配管が接続されており、潤滑用のオイルが供給される。

【0026】

また、上記ベアリング嵌合孔２８の上記オイル供給通路３１と１８０°反対側となる位置には、半径方向に沿ってピン取付孔３２が開口形成されている。このピン取付孔３２は、ベアリング２０の径方向孔２２に合致する位置にあり、図２に示すように、センタハウジング３へのロータ６等の組付が完了した後に、径方向孔２２に係合する位置決めピン３３が圧入されるようになっている。これによってベアリング２０がベアリング嵌合孔２８内に保持される。そして、このようにベアリング２０が位置決めされた状態では、径方向孔２２の他方が油溝２９ならびにオイル供給通路３１に対向して位置し、オイル流路の一部となる。つまり、前述したシャフト７の小径部分とベアリング２０の内周面との間における円筒状の空間２１が径方向孔２２を介して油溝２９に連通している。

【0027】

従って、オイル供給通路３１から導入されたオイルは、ベアリング２０の外周面とベアリング嵌合孔２８の内周面との間の微小隙間、および、ベアリング２０の内周面とシャフト７（一対の摺接部７ａ）との間の微小隙間、の双方に供給される。これにより、ベアリング２０は一種のフルフロート軸受の形でもって高速回転するロータ６を支持する。

【0028】

ベアリング２０の外周面側および内周面側の双方に供給されたオイルは、軸方向中央の油溝２９および円筒状の空間２１から上下方向につまり軸方向の両側へ流れ、ベアリング２０の軸方向両端に達することとなる。ベアリング２０の両端面は、それぞれロータ６のシールリング支持部１１，１２の端面に極微小な隙間を介して接している。換言すれば、ベアリング２０の端面は、シールリング支持部１１，１２の端面によって覆われている。なお、詳細には図示しないが、ベアリング２０の各々の端面には、油膜確保のために、半径方向に沿った細い油溝が複数形成されている。従って、ベアリング２０を潤滑した後のオイルは、ベアリング２０両端とシールリング支持部１１，１２との境界から排出される。

【0029】

次に、このようにベアリング２０の両端とシールリング支持部１１，１２との境界から排出されるオイルの回収・排出構造について、図４～図９をも参照してさらに説明する。

【0030】

図２、図３に示すように、センタハウジング３の上部つまりコンプレッサ部寄り部分には、ロータ６のシャフト７の一部であるコンプレッサ側シールリング支持部１１の周囲を囲むように、空洞部つまり「第１のオイル回収ギャラリ」に相当するコンプレッサ側オイル回収ギャラリ４１が形成されている。このコンプレッサ側オイル回収ギャラリ４１は、図４に示すように、軸方向に投影して見たときに、ロータ６と同心円をなす円盤状ないし円環状に形成されており、その径は、コンプレッサホイール８やタービンホイール９の径とほぼ等しいものとなっている。換言すれば、ロータ６の回転中心軸を中心として、コンプレッサ側オイル回収ギャラリ４１の外周側の内周面４１ａまでの距離は全周に亘って基本的に均等である。なお、本発明においては、コンプレッサ側オイル回収ギャラリ４１は必ずしも実施例のようにロータ６と同心円状のものには限定されず、多少異形であってもよい。

【0031】

そして、このコンプレッサ側オイル回収ギャラリ４１は、中心部において、コンプレッサ側シールリング支持部１１の軸方向寸法よりも僅かに小さい軸方向寸法を有し、コンプレッサ側シールリング支持部１１のフリンガ溝１７部分およびコンプレッサ側シールリング支持部１１端面とベアリング２０端面との境界面が、コンプレッサ側オイル回収ギャラリ４１の中に露出している（図２参照）。換言すれば、軸方向位置として、コンプレッサ側オイル回収ギャラリ４１は、上記境界面に対応している。

【0032】

従って、ベアリング２０の潤滑後にコンプレッサ側へ流れ出たオイルは、主にフリンガ溝１７によって遠心力により外周側へ吹き飛ばされ、コンプレッサ側オイル回収ギャラリ４１の主に外周部において回収される。オイルがロータ６の中心寄りに多く存在するとシールリング１３を通過してコンプレッサホイール８側へ漏れやすくなるので、コンプレッサ側オイル回収ギャラリ４１は、センタハウジング３の外形寸法の中でできるだけ径が大きく、かつ容積も大きなものとして形成されている。

【0033】

また、センタハウジング３には、円盤状ないし円環状をなすコンプレッサ側オイル回収ギャラリ４１の周方向の一部から軸方向下方へ（つまりタービン部側へ）延びたオイル連通路４３が形成されている。詳しくは、オイル入口３０と１８０°反対側となる周方向位置にオイル連通路４３が設けられている。

【0034】

前述したベアリング嵌合孔２８におけるピン取付孔３２は、一端部がオイル連通路４３の半径方向内側の壁面に開口している。そして、このピン取付孔３２と整列して、オイル連通路４３の半径方向外側部分を構成するセンタハウジング３の外周壁部４４に作業孔４５が開口形成されている。前述した位置決めピン３３は、この作業孔４５を通して圧入される。最終的に、作業孔４５はプラグ４６（図１参照）の圧入によって塞がれている。

【0035】

一方、ターボチャージャ１の垂直取付姿勢において下側となるタービン側シールリング支持部１２に対しては、オイル回収用の空洞部として「第２のオイル回収ギャラリ」に相当するタービン側オイル回収ギャラリ４８がタービン側シールリング支持部１２の周囲を囲むように形成されている。より詳しくは、潤滑後のオイルが流れ出るベアリング２０の端面とタービン側シールリング支持部１２との境界面がタービン側オイル回収ギャラリ４８に望んでいる。換言すれば、軸方向位置として、タービン側オイル回収ギャラリ４８は上記境界面に対応している。

【0036】

このタービン側オイル回収ギャラリ４８は、図５および図６に示すように、半円形ないし三日月形に近似した形状を有している。すなわち、軸方向に投影して見たときに、タービン側オイル回収ギャラリ４８は弧状に湾曲した輪郭４８ａを有しており、この弧状の輪郭４８ａの頂点（中央の点）４８ｂがタービン側シールリング嵌合孔２７の円に外接している。換言すれば、弧状の輪郭４８ａの頂点４８ｂは、タービン側シールリング嵌合孔２７の円周上に位置する。また、弧状の輪郭４８ａの両端の点４８ｃ，４８ｃは、これら２つの点４８ｃ，４８ｃを結ぶ仮想の直線がタービン側シールリング嵌合孔２７に外接するように、その位置が定められている。

【0037】

上記のタービン側オイル回収ギャラリ４８には、該タービン側オイル回収ギャラリ４８から半径方向へ延びたオイル排出通路５０が接続されている。このオイル排出通路５０は、センタハウジング３のタービン取付フランジ２４に沿って半径方向外側へ直線的に延びた矩形の筒状部５１の中に形成されている。オイル排出通路５０の先端は、筒状部５１の先端において略長方形をなすオイル排出口５２として開口している（図８参照）。なお、車載状態においては、図示しないオイル回収用の配管がオイル排出口５２に接続されている。

【0038】

オイル排出通路５０は、図１０に断面形状を示すように、軸方向外側つまりタービン取付フランジ２４に隣接したものとなる第１壁面５４と、この第１壁面５４に対向する第２壁面５５と、これら第１壁面５４および第２壁面５５に対し直交する第３壁面５６ならびに第４壁面５７と、のそれぞれ実質的に平面をなす４つの壁面から構成されている。図示するように、第１壁面５４および第２壁面５５が長方形の長辺に相当し、第３壁面５６および第４壁面５７が長方形の短辺に相当する。従って、図８に示すように、オイル排出通路５０は、ロータ６の接線方向に拡がった扁平な断面形状をなしている。このオイル排出通路５０の扁平な断面形状における縦横比は断面位置によって異なるものとなるが、先端のオイル排出口５２において、軸接線方向の長辺に沿った寸法が軸方向の短辺に沿った寸法の少なくとも２倍であることが望ましい。これによりオイル排出通路５０は、いずれの断面位置においても、長辺に沿った寸法が短辺に沿った寸法の少なくとも２倍となる。

【0039】

タービン側オイル回収ギャラリ４８とオイル排出通路５０とは、実質的に１つの空間として一体に連続して形成されている。図５に示すように、第３壁面５６と第４壁面５７とは互いに平行に延びており、前述したタービン側オイル回収ギャラリ４８の弧状の輪郭４８ａの両端の点４８ｃ，４８ｃに接続されている。換言すれば、弧状の輪郭４８ａの両端の点４８ｃ，４８ｃから第３壁面５６および第４壁面５７が平行に延びている。

【0040】

また、第１壁面５４は、タービン側オイル回収ギャラリ４８の軸方向外側の壁面つまりタービン取付フランジ２４に隣接した側のギャラリ第１壁面６１に、明確な境界を有さずに１つの平面として連続している。ここで、第１壁面５４およびギャラリ第１壁面６１は、軸方向と直交する平面（図１の垂直取付姿勢では水平面）に対して斜めとなるように傾斜している。詳しくは、図１のような垂直取付姿勢において外周側つまりオイル排出口５２側が低位となるように傾斜している。この水平面に対する傾斜角は、オイルが自重により流れ得るように例えば３°以上であることが望ましく、一例では、坂道等を考慮して例えば１５°～２０°の傾斜角を有している。

【0041】

上記ギャラリ第１壁面６１に対向して該ギャラリ第１壁面６１とともにタービン側オイル回収ギャラリ４８を構成するギャラリ第２壁面６２は、軸方向と直交する平面（図１の垂直取付姿勢では水平面）に沿った平面をなしている。また、オイル排出通路５０の第２壁面５５は、ギャラリ第２壁面６２よりも僅かにコンプレッサ部側に片寄っており、両者は、傾斜面６３（図８参照）を介して接続されている。第２壁面５５は、軸方向と直交する平面（換言すれば水平面）にほぼ沿っており、より詳しくは、オイル排出口５２が低位となるように極僅かだけ傾斜している。なお、軸方向位置として、タービン側オイル回収ギャラリ４８はオイル排出通路５０先端のオイル排出口５２に対応しており、詳しくは、オイル排出口５２の軸方向寸法の範囲内にタービン側オイル回収ギャラリ４８が位置している。

【0042】

従って、オイル排出通路５０は、全体として楔状の通路形状をなしている。また、タービン側オイル回収ギャラリ４８は、ギャラリ第１壁面６１とギャラリ第２壁面６２と弧状の輪郭４８ａとによって、先端が弧状に丸まった狭小な楔状の空間として構成されている。特に、オイル排出通路５０の延長方向と反対側の部位が弧状の輪郭４８ａとなっている。

【0043】

ここで、上記オイル排出通路５０は、センタハウジング３の周方向の位置として、オイル入口３０に対し１８０°反対側となる位置に設けられている。そして、前述したコンプレッサ側オイル回収ギャラリ４１から下方へ延びたオイル連通路４３の先端（つまり下端）が上記オイル排出通路５０に合流している。詳しくは、タービン側オイル回収ギャラリ４８のギャラリ第２壁面６２の外周側端部、つまり上記の傾斜面６３に隣接した位置において、上記オイル連通路４３の先端が開口している。

【0044】

さらに、センタハウジング３は、タービン取付フランジ２４に隣接して、タービン部を冷却するための冷却水が通流する冷却水ギャラリ６５を備えている。この冷却水ギャラリ６５は、軸方向に投影して見たときに、貫通孔２５を囲むように全周に亘って環状に連続して形成されており、図５に示すように、オイル排出通路５０とは反対側となる２箇所において、一方が冷却水入口となり他方が冷却水出口となる一対の冷却水コネクタ通路６６がそれぞれ連通している。

【0045】

冷却水ギャラリ６５は、周方向の各部における断面形状が一定ではなく、図２，図３に示すように、オイル排出通路５０と反対側となる部位では、タービン側シールリング支持部１２の軸方向寸法に比較的近い軸方向寸法を有する矩形断面形状をなし、オイル排出通路５０側では、タービン側オイル回収ギャラリ４８との干渉を避けて該タービン側オイル回収ギャラリ４８とタービン取付フランジ２４との間の略三角形の断面領域内で略三角形断面形状をなしている。また、軸方向位置として、冷却水ギャラリ６５の一部はタービン側オイル回収ギャラリ４８と同じ軸方向位置にある。

【0046】

前述したようにタービン側オイル回収ギャラリ４８の輪郭４８ａの頂点４８ｂは、タービン側シールリング嵌合孔２７の円周上に位置しており、換言すれば、タービン側オイル回収ギャラリ４８は、軸方向に投影して見たときに、オイル排出通路５０側に拡がっているものの反対側ではシャフト７に近い位置にある。従って、オイル排出通路５０と反対側では、タービン側オイル回収ギャラリ４８に占有されていない領域を利用して、冷却水ギャラリ６５がシャフト７に近い位置に形成されている。また、オイル排出通路５０が位置する領域では、タービン側オイル回収ギャラリ４８と軸方向にずれた形に冷却水ギャラリ６５が形成されており、これにより、全体として、タービンホイール９とほぼ等しい径の環状に連続した冷却水ギャラリ６５が確保されている。従って、熱負荷の高いセンタハウジング３のタービン部寄り部分を効率よく冷却することができる。

【0047】

上記のように構成されたターボチャージャ１においては、図１のような垂直な取付姿勢において、コンプレッサ側オイル回収ギャラリ４１に流れ出たオイルは、自重により連通路４３を介してオイル排出通路５０へと流れ、オイル排出通路５０を通してオイル排出口５２へと流れる。オイル排出通路５０においては、重力方向の下側となる第１壁面５４を主に伝わってオイルが流れることとなるが、この第１壁面５４が水平面に対し傾斜した傾斜面であることから、ターボチャージャ１が垂直姿勢であっても確実にオイルが排出される。

【0048】

一方、ベアリング２０のタービン部側の端面とタービン側シールリング支持部１２の端面との境界から遠心力によって半径方向外側へ吹き飛ばされたオイルは、タービン側オイル回収ギャラリ４８によって捕捉・回収されるとともに、速やかにオイル排出通路５０へと案内される。図５から明らかなように、ロータ６の回転中心から外周側へ向かったオイルは、タービン側オイル回収ギャラリ４８の弧状の輪郭４８ａに衝突してオイル排出通路５０へと向かう。また、タービン側オイル回収ギャラリ４８は、オイル排出通路５０に近付くに従って軸方向寸法が拡大する楔状をなしているので、この点からもオイル排出通路５０へのオイルの移動が促進される。

【0049】

オイル排出通路５０へと流れたオイルは、前述したように、オイル排出通路５０の第１壁面５４が水平面に対し傾斜していることから、確実にオイル排出口５２へと流れる。タービン側オイル回収ギャラリ４８およびコンプレッサ側オイル回収ギャラリ４１の双方からのオイル流量が多い場合でも、オイル排出通路５０は第１壁面５４が幅広となった扁平形状をなすので、第１壁面５４に沿ってオイルが円滑に流れる。

【0050】

コンプレッサ側オイル回収ギャラリ４１が前述したように比較的大きな容積を有する構成であるのに対し、タービン側オイル回収ギャラリ４８はオイルを捕捉してオイル排出通路５０へと案内するに必要な最小限の大きさのものとなっている。例えばターボチャージャ１の停止時には、タービン側オイル回収ギャラリ４８内にオイルが滞留することがなく、水平面に対し傾斜したギャラリ第１壁面６１ならびにオイル排出通路５０の第１壁面５４を伝わって確実にオイルが排出される。そのため、停止中にタービン側シールリング支持部１２のシールリング１４を通してタービン部へと漏洩するオイルが最小限となる。

【0051】

換言すれば、コンプレッサ側オイル回収ギャラリ４１においては、フリンガ溝１７と径の大きなオイル回収ギャラリ４１とを組み合わせることでコンプレッサ部側へのオイルの漏洩を抑制している。他方、垂直取付姿勢において下側となるタービン側オイル回収ギャラリ４８においては、底面となるギャラリ第１壁面６１がオイル排出通路５０の第１壁面５４に連続した傾斜面をなす小型のオイル回収ギャラリ４８とすることでオイルの滞留時間を短くし、タービン部側へのオイルの漏洩を抑制している。

【0052】

次に、図１１は、上記のように構成されたターボチャージャ１をその回転中心軸線Ｌが水平となった取付姿勢ないし車両搭載姿勢で示した説明図である。なお、軸方向に投影して見たときにはオイル排出通路５０が下側となっている。このような水平姿勢においては、タービン側オイル回収ギャラリ４８およびこれに連続したオイル排出通路５０が概ね垂直方向に沿ったものとなるので、ベアリング２０のタービン部側の端面から流れ出たオイルは、その自重によりタービン側オイル回収ギャラリ４８およびオイル排出通路５０を通してオイル排出口５２へと速やかに流れ落ちる。また、ベアリング２０のコンプレッサ部側の端面から流れ出たオイルは、コンプレッサ側オイル回収ギャラリ４１内に回収された後、図１１の姿勢で下側となるオイル連通路４３に流入し、軸方向に流れてオイル排出通路５０へと至る。すなわち、このような水平姿勢においても、ベアリング２０の軸方向の双方へ向かって流れたオイルの回収ならびに排出が可能である。

【0053】

このように、上記実施例のターボチャージャ１は、図１１のような水平姿勢から図１のような垂直姿勢の間のいかなる傾斜姿勢であってもベアリング２０潤滑後のオイルの回収ならびに排出が可能であり、内燃機関への取付姿勢ないし車両搭載姿勢が従来のように水平姿勢に制限されることがない。従って、エンジンルーム内等におけるターボチャージャ１の取付スペースの確保が容易となる。

【0054】

以上、この発明の一実施例を詳細に説明したが、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記実施例では、ベアリング２０が１個の滑り軸受から構成されているが、コンプレッサ部側とタービン部側とに分かれた一対のベアリングを備える構成にもこの発明は適用が可能であり、また、ベアリングとして転がり軸受を用いた構成にも適用が可能である。

【符号の説明】

【0055】

１…ターボチャージャ
２…ハウジング
３…センタハウジング
６…ロータ
７…シャフト
８…コンプレッサホイール
９…タービンホイール
１１…コンプレッサ側シールリング支持部
１２…タービン側シールリング支持部
１３，１４…シールリング
２０…ベアリング
２５…貫通孔
２６…コンプレッサ側シールリング嵌合孔
２７…タービン側シールリング嵌合孔
２８…ベアリング嵌合孔
３１…オイル供給通路
４１…コンプレッサ側オイル回収ギャラリ
４３…オイル連通路
４８…タービン側オイル回収ギャラリ
５０…オイル排出通路
５２…オイル排出口
５４…第１壁面
６５…冷却水ギャラリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】