JP2014202104A - 過給機 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】ベアリングハウジング３ａと、タービンハウジング２ａと、コンプレッサハウジング４ａ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が形成されており、潤滑油配管１０は、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。
【選択図】図３

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 (5)

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。

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