CN107683374A - 密封结构以及增压器 - Google Patents

Abstract

本发明提供密封结构(S)，具备：形成于密封板(5)的插通孔(5a)；从插通孔的内周面突出的突出部(5c)；相比突出部设于靠压缩机叶轮(11)侧的密封圈(26)；位于插通孔内的第一旋转体(25)；配设于相比第一旋转体更远离压缩机叶轮的位置且最大外径比插通孔的最小内径大的第二旋转体(24)；以及由第一旋转体和第二旋转体形成且将密封圈的内周面侧进行收纳的环状的收纳槽(23a)。

Description

密封结构以及增压器

技术领域

本公开涉及具备密封圈的密封结构以及增压器。

背景技术

现今，正普及着利用废气的能量来对进气进行压缩并向发动机送出的增压器。增压器由密封板划分成对轴进行轴支承的轴承侧和对进气进行压缩的压缩机叶轮侧。在密封板形成有供轴插通的插通孔，并在插通孔设有由密封圈得到的密封结构。

若进气的压力比变大，则密封圈的劣化变得容易发展。因此，在专利文献1所记载的增压器中，在密封圈的插通孔的内周面设置突出部，并由突出部来限制密封圈的轴向移动，由此抑制了密封圈的劣化。并且，密封圈以内周面侧被收纳在形成于挡油部件的外周面的收纳槽的状态插通于插通孔。在专利文献1的结构中，为了能够从插通孔内的与突出部相反一侧插通挡油部件，而用沿轴向分割的两个部件来构成挡油部件，从而能够从不与突出部干涉的一侧插通密封圈。并且，如专利文献2所记载那样，在密封圈设有用于使密封圈容易产生径向的弹性变形的合缝。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开昭61-166134号公报

专利文献2：日本特开平8-28290号公报

发明内容

发明所要解决的课题

根据专利文献1所记载的密封结构，挡油部件的外径比收纳密封圈的收纳槽的内径大。因此，为了将密封圈嵌入收纳槽，而使专利文献2所记载那样的密封圈的合缝分隔。也就是说，必须在使密封圈的内径比挡油部件的外径大地弹性变形的状态下，使密封圈越过挡油部件的外周面而嵌入收纳槽。而且，在将密封圈嵌入挡油部件的收纳槽之后，使挡油部件同密封圈一体而使轴插通。

这样，在上述的密封结构中，在进行挡油部件的组装时，需要依次进行两个工序，从而有组装作业变得繁琐的担忧，因此期望作业性的改善。

本公开的目的在于提供能够提高密封圈的组装作业性的密封结构以及增压器。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，密封结构具备：密封板，其对置配置在固定于轴的压缩机叶轮的背面侧，并具有插通孔；密封圈，其设于插通孔；第一旋转体，其设于轴，且至少一部分位于插通孔内；第二旋转体，其配设于轴的相比第一旋转体更远离压缩机叶轮的位置，并且最大外径比插通孔的最小内径大；以及环状的收纳槽，其由第一旋转体和第二旋转体形成，并将密封圈的内周面侧进行收纳。

并且，第一旋转体可以与压缩机叶轮一体形成。

并且，可以在密封圈的外周面，沿周向分离地设有多个朝向轴的径向外侧突出的突起。

并且，可以构成为，第一旋转体与压缩机叶轮一体形成，在密封圈的外周面，沿周向分离地设有多个朝向轴的径向外侧突出的突起。

并且，可以还具备从插通孔的内周面突出的突出部。

为了解决上述课题，增压器具备轴、固定于轴的压缩机叶轮、以及密封结构，其中，密封结构具有：密封板，其对置配置在固定于轴的压缩机叶轮的背面侧，并具有插通孔；密封圈，其设于插通孔；第一旋转体，其设于轴，且至少一部分位于插通孔内；第二旋转体，其配设于轴的相比第一旋转体更远离压缩机叶轮的位置，并且最大外径比插通孔的最小内径大；以及环状的收纳槽，其由第一旋转体和第二旋转体形成，并将密封圈的内周面侧进行收纳。

并且，第一旋转体可以与压缩机叶轮一体形成。

并且，可以在密封圈的外周面，沿周向分离地设有多个朝向轴的径向外侧突出的突起。

并且，可以构成为，第一旋转体与压缩机叶轮一体形成，在密封圈的外周面，沿周向分离地设有多个朝向轴的径向外侧突出的突起。

并且，可以还具备从插通孔的内周面突出的突出部。

发明的效果如下。

根据本公开，能够提高密封圈的组装作业性。

附图说明

图1是增压器的简要剖视图。

图2是图1的虚线部分的提取图。

图3的(a)是提取图2的虚线部分来示出的图，图3的(b)是说明密封圈的磨损的图。

图4是第一变形例的密封圈的主视图。

图5的(a)是用于说明第二变形例的说明图，图5的(b)是用于说明第三变形例的说明图，图5的(c)是用于说明第四变形例的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图对优选的实施方式进行详细说明。所涉及的实施方式所示的尺寸、材料、其它具体的数值等只不过是用于使理解容易的示例，在特别限定的情况以外，不限定结构。此外，本说明书以及附图中，对于实质上具有相同的功能、结构的要素，标注相同的符号，从而省略重复说明。

图1是增压器C的简要剖视图。以下，以图1所示的箭头L方向作为增压器C的左侧、并以箭头R方向作为增压器C的右侧进行说明。如图1所示，增压器C构成为具备增压器主体1。该增压器主体1一体化地形成有轴承壳体2、利用紧固机构3连结于轴承壳体2的左侧的涡轮壳体4、连结于轴承壳体2的右侧的密封板5、以及利用紧固螺栓6连结于密封板5的右侧的压缩机壳体7。此处，涡轮壳体4连结三个壳体部件4a、4b、4c来构成。

在轴承壳体2的靠涡轮壳体4附近的外周面设有沿轴承壳体2的径向突出的突起2a。并且，在涡轮壳体4的靠轴承壳体2附近的外周面设有沿涡轮壳体4的径向突出的突起4d。轴承壳体2和涡轮壳体4利用紧固机构3紧固突起2a、4d来固定。紧固机构3由夹持突起2a、4d的紧固带(例如G型连接器)构成。

在轴承壳体2形成有沿增压器C的左右方向贯通的轴承孔2b。在该轴承孔2b收纳轴承8，轴9由轴承8轴支承为旋转自如。在轴9的一端一体地固定有涡轮叶轮10。该涡轮叶轮10旋转自如地收纳在涡轮壳体4内。并且，在轴9的另一端一体地固定有压缩机叶轮11。该压缩机叶轮11旋转自如地收纳在压缩机壳体7内。

在压缩机壳体7形成有向增压器C的右侧开口且与未图示的空气过滤器连接的进气口12。并且，在利用紧固螺栓6连结有密封板5和压缩机壳体7的状态下，利用密封板5与压缩机壳体7的对置面来形成使空气升压的扩压流路13。该扩压流路13从轴9的径向内侧朝向外侧形成为环状，并在上述径向内侧，经由压缩机叶轮11与进气口12连通。

并且，在压缩机壳体7的内部，设有相比扩压流路13位于轴9的径向外侧的环状的压缩机涡旋流路14。压缩机涡旋流路14与未图示的发动机的进气口连通，并且还与扩压流路13连通。若压缩机叶轮11旋转，则从进气口12向压缩机壳体7内吸进空气。被吸进的空气在扩压流路13以及压缩机涡旋流路14中升压，并引导至发动机的进气口。即，在压缩机涡旋流路14流通压缩后的空气。

在涡轮壳体4形成有相比涡轮叶轮10位于轴9的径向外侧的环状的涡轮涡旋流路15。在涡轮叶轮10和涡轮涡旋流路15之间构成了流路x。流路x从轴9的径向内侧朝向外侧形成为环状。

并且，在涡轮壳体4形成有排气口16，该排气口16经由涡轮叶轮10与涡轮涡旋流路15连通，并且与涡轮叶轮10的正面相面对，且与未图示的废气净化装置连接。

涡轮涡旋流路15与将从发动机排出的废气进行引导的未图示的气体流入口连通，并且还与上述流路x连通。因此，从气体流入口引导至涡轮涡旋流路15的废气经由流路x以及涡轮叶轮10而被引导至排气口16，并且在该流通过程中使涡轮叶轮10旋转。而且，上述涡轮叶轮10的旋转力经由轴9向压缩机叶轮11传递。若压缩机叶轮11旋转，则如上所述，空气升压并被引导至发动机的进气口。

此时，若被引导至涡轮壳体4的废气的流量发生变化，则涡轮叶轮10以及压缩机叶轮11的旋转量变化。根据发动机的运转状况不同，有时无法将升压至所希望的压力的空气充分引导至发动机的进气口。于是，在涡轮壳体4的流路x设有使涡轮涡旋流路15和排气口16的连通开度为可变的可变静叶片机构17。

可变静叶片机构17按照废气的流量而使被引导至涡轮叶轮10的废气的流速变化。具体而言，在发动机的转速较低且废气的流量较少的情况下，可变静叶片机构17缩小流路x的开度来提高被引导至涡轮叶轮10的废气的流速，从而即使是较少的流量也能够使涡轮叶轮10旋转。

图2是图1的虚线部分的提取图。如图2所示，在轴9固定有推力环20。推力环20形成有供轴9插通的轴环孔20a，轴9插通于轴环孔20a直至推力环20与形成于轴9的外径差所产生的台阶面9a接触的位置为止。推力环20固定于轴9，对夹着推力环20配设的两个推力轴承21、22作用推力载荷。

并且，在压缩机叶轮11设有供轴9插通的叶轮孔11a。压缩机叶轮11以在叶轮孔11a插通有轴9的状态固定于轴9。在压缩机叶轮11中的与进气口12相反一侧对置地配置有密封板5。即，密封板5对置配置在压缩机叶轮11的背面侧。而且，由密封板5划分成推力轴承22侧和压缩机叶轮11侧。

在密封板5形成有沿轴9的轴向贯通的插通孔5a。在轴9上固定有挡油部件23(旋转体)。并且，轴9以使挡油部件23介于其间的方式插入插通孔5a。插通孔5a的推力轴承22侧暴露于润滑油，并且压缩机叶轮11侧暴露于高压的空气。于是，为了抑制润滑油以及空气双方的漏出而设有密封结构S。以下，详述该密封结构S。

在压缩机叶轮11侧(图2中为右侧)的推力轴承22形成有内径比推力环20的外径小的推力孔22a，并在推力孔22a插通有挡油部件23。

挡油部件23插通于插通孔5a并且与轴9一体旋转。具体而言，挡油部件23由推力环20侧的推力侧旋转体24(第二旋转体)和压缩机叶轮11侧的压缩机侧旋转体25(第一旋转体)构成。在推力侧旋转体24形成有供轴9插通的第一孔24a。将轴9插通于第一孔24a直至推力侧旋转体24的一端24b与推力环20接触的位置为止。而且，推力侧旋转体24固定于轴9。推力侧旋转体24的一端24b侧插通于推力孔22a。

并且，在推力侧旋转体24，且在比插通于推力孔22a的部位更靠压缩机叶轮11侧，形成有环状突起24c。环状突起24c的外径比推力孔22a大，利用离心力使从推力轴承22侧流过来的润滑油自环状突起24c向径向外侧飞散。

在环状突起24c设有外径随着朝向压缩机叶轮11侧而缩径的缩径部24d。缩径部24d的一部分以及另一端24e位于形成于密封板5的插通孔5a内。

在推力侧旋转体24的压缩机叶轮11侧配设有压缩机侧旋转体25。在压缩机侧旋转体25，与推力侧旋转体24相同地形成有供轴9插通的第二孔25a。压缩机侧旋转体25的一端25b与推力侧旋转体24的另一端24e接触。在该位置，压缩机侧旋转体25固定在插通于第二孔25a的轴9上。此时，压缩机侧旋转体25的一端25b侧位于插通孔5a内，另一端25c侧从插通孔5a突出并与压缩机叶轮11接触。即，压缩机侧旋转体25的至少一部分位于插通孔5a内。而且，推力侧旋转体24配设于轴9的在从压缩机侧旋转体25观察时与压缩机叶轮11相反的一侧。

在压缩机侧旋转体25的外周面形成有小径部25d以及大径部25e。小径部25d从一端25b向另一端25c侧延伸，大径部25e从另一端25c延伸至小径部25d。小径部25d的外径比大径部25e小，并在小径部25d和大径部25e的边界设有因外径差而产生的台阶面25f。

在密封板5的插通孔5a的内周面，且在沿径向与缩径部24d对置的部位形成有锥形部5b。锥形部5b以与缩径部24d之间的间隔维持为大致固定的方式倾斜。在锥形部5b中的压缩机叶轮11侧的端部设有突出部5c。突出部5c从插通孔5a的内周面向轴9的径向内侧突出，该突出部5c的内径为插通孔5a的最小内径。

在突出部5c的压缩机叶轮11侧形成有向径向外侧凹入的板槽5d。而且，在相比板槽5d靠压缩机叶轮11侧，平行部5e与轴向平行地延伸。平行部5e的内径比突出部5c大且比板槽5d小。在平行部5e，以比自然长(非压缩状态)更向径向内侧收缩的状态配设有密封圈26。密封圈26的外周面26a利用密封圈26本身的弹力而以挤压平行部5e的状态与平行部5e接触。密封圈26的内周面26b侧收纳在形成于挡油部件23的外周面的环状的收纳槽23a中。

收纳槽23a的内壁由推力侧旋转体24以及压缩机侧旋转体25的双方形成。此处，收纳槽23a的内壁中的靠推力轴承22侧的壁面由推力侧旋转体24的另一端24e形成，底面由压缩机侧旋转体25的小径部25d形成，并且压缩机叶轮11侧的壁面由压缩机侧旋转体25的台阶面25f形成。

此处，对向轴9安装挡油部件23等的安装工序的一个例子进行说明。首先，将轴9从涡轮壳体4侧插通于轴承壳体2的轴承孔2b。在轴9的前端从轴承孔2b突出的状态下，将轴9插通到轴环孔20a直至推力环20和台阶面9a接触。之后，在推力轴承22的推力孔22a插通轴9，并将推力轴承22固定于轴承壳体2。

挡油部件23中的推力侧旋转体24的环状突起24c的最大外径比插通孔5a的最小内径大。因此，推力侧旋转体24整体无法从插通孔5a的压缩机叶轮11侧穿过。因此，推力侧旋转体24需要在密封板5之前先让轴9插通。

于是，首先，使轴9插通到推力侧旋转体24的第一孔24a中。并且，使推力侧旋转体24的一端24b侧插通到推力轴承22的推力孔22a中。之后，使轴9插通到密封板5的插通孔5a中。并且，使推力侧旋转体24的另一端24e侧位于插通孔5a内。而且，将密封板5固定于轴承壳体2。

并且，在密封板5的插通孔5a，以使密封圈26向径向内侧收缩的方式插入密封圈26，使轴9插通到压缩机侧旋转体25的第二孔25a中。此时，使压缩机侧旋转体25的一端25b侧插通到插通孔5a中。此处，密封圈26具有合缝，插入前的自然长度的密封圈26的外径比密封板5的插通孔5a的内径大。而且，当在压缩机叶轮11的叶轮孔11a插通有轴9后，在轴9的前端紧固螺栓。这样，在轴9的台阶面9a和紧固于轴9的前端的螺栓之间夹有推力环20、挡油部件23、以及压缩机叶轮11，利用伴随螺栓的紧固产生的轴力来对这些部件进行夹持。

这样，在将推力侧旋转体24安装于轴9后，将密封板5、压缩机侧旋转体25依次安装于轴9。其结果，推力侧旋转体24相对于密封板5的插通孔5a相对地从与压缩机叶轮11侧相反的一侧插通。并且，压缩机侧旋转体25相对于密封板5的插通孔5a相对地从压缩机叶轮11侧插通。

并且，例如当在推力侧旋转体24不设置收纳槽23a、将密封圈26嵌入设于压缩机侧旋转体25的收纳槽23a的情况下，需要利用夹具沿径向扩张密封圈26，作业变得繁琐。在本实施方式中，挡油部件23的收纳槽23a的内壁由推力侧旋转体24和压缩机侧旋转体25形成。因此，在使推力侧旋转体24、密封圈26位于插通孔5a内后，能够将压缩机侧旋转体25插通到插通孔5a中。因此，不需要预先将密封圈26安装于收纳槽23a，从而能够提高作业性。

由于密封圈26从密封板5的插通孔5a内的相比突出部5c更靠压缩机叶轮11侧插通，所以不会与突出部5c干涉。也考虑假设以越过突出部5c的方式相对于插通孔5a从图2中左侧向右侧插通密封圈26的情况。这种情况下，例如需要加大合缝，以便即使密封圈26的外径朝径向内侧收缩成与突出部5c的内径相同直径，合缝的缝隙也稍微残留。换言之，需要加大插入前的合缝的缝隙，以便在插通时不会产生形成合缝的密封圈的两端部相互接触而密封圈异常变形的情况。在本实施方式中，由于相对于插通孔5a从压缩机叶轮11侧插通密封圈26，所以不需要加大插通前的密封圈26的合缝的缝隙。因此，如上述那样，能够提高作业性，次要地能够抑制密封性的降低。

图3的(a)是提取图2的虚线部分来示出的图，图3的(b)是用于说明密封圈26的磨损的图。如图3的(a)所示，密封圈26的内周面26b侧收纳于收纳槽23a。并且，若轴9旋转，则挡油部件23(收纳槽23a)同轴9一起旋转。

密封圈26利用弹力挤压并接触作为静止部的插通孔5a的平行部5e而被保持。因此，若作为旋转部的收纳槽23a和密封圈26接触，则根据运转条件不同有接触部分磨损的担忧。尤其，若进气的压力比变大，则密封圈26因进气压而被推压至涡轮叶轮10侧(图3的(a)中为左侧)。因此，密封圈26有其与收纳槽23a的内壁中的推力侧旋转体24的另一端24e接触的部位26c磨损的趋势。

其结果，如图3的(b)所示，在密封圈26的靠涡轮叶轮10侧的端面26d与插通孔5a的突出部5c接触的位置，利用突出部5c来限制密封圈26的向涡轮叶轮10侧(与压缩机叶轮11相反一侧)的移动。因此，在成为图3的(b)的状态后，抑制密封圈26的磨损，并且提高密封性。

这样，密封结构S采用了利用突出部5c来限制密封圈26的轴向移动的所谓阶梯孔(step bore)结构。密封结构S能够实现密封圈26的磨损抑制以及密封性的提高，同时能够提高密封圈26的组装作业性。

图4是第一变形例的密封圈36的主视图。如图4所示，不设置合缝的密封圈36也能够应用上述的结构。在密封圈36的外周面36a，沿外周面36a的周向分离(此处为等间隔)地设有多个(此处为三个)从外周面36a朝向轴9的径向外侧突出的突起36e。

当在插通孔5a插入密封圈36前，突起36e相比插通孔5a更向径向外侧突出。通过使突起36e弹性变形来将密封圈36插入插通孔5a。即，密封圈36以突起36e弹性变形的状态保持在插通孔5a内。这样，密封圈36能够简易地固定于插通孔5a，能够进一步提高作业性。此处，密封圈36的整周不被压入，而是设置沿周向分离的多个突起36e来压入、固定于插通孔5a，由此能够适当地降低密封圈36的保持力。其结果，能够缓和因在压入时、运转时对密封圈36施加的载荷产生的密封圈36的变形。因此，密封圈36不需要设置合缝。这样，密封圈36通过设置多个突起36e来代替合缝，由此与设置合缝的情况相比，能够实现密封性的提高。

在图5的(a)所示的第二变形例中，压缩机侧旋转体35与压缩机叶轮11一体形成。因此，能够减少部件件数而实现成本减少。并且，与压缩机叶轮11一体形成的压缩机侧旋转体35也可以和压缩机叶轮11相同，由铝合金等形成。密封圈26因在运转时进气压而被推压至涡轮叶轮10侧(图5的(a)中为左侧)。因此，推力侧旋转体24的另一端24e与密封圈26接触。即使压缩机侧旋转体35也由铝合金等形成，也能够抑制因与密封圈26的摩擦引起的压缩机侧旋转体35的磨损。

在图5的(b)所示的第三变形例中，推力侧旋转体24以及压缩机侧旋转体25的边界位于收纳槽23a内的轴9的轴向的大致中心部分。并且，在图5的(c)所示的第四变形例中，在推力侧旋转体24侧形成有小径部24f。而且，收纳槽23a的内壁中的推力轴承22侧的壁面由形成于推力侧旋转体24的外周面的台阶面24g形成，底面由推力侧旋转体24的小径部24f形成，并且压缩机叶轮11侧的壁面由压缩机侧旋转体25的一端25b形成。

如第三变形例以及第四变形例所示，若收纳槽23a的内壁由推力侧旋转体24以及压缩机侧旋转体25双方形成，则推力侧旋转体24以及压缩机侧旋转体25的边界也可以位于收纳槽23a的轴向的任意位置。并且，也可以将第二变形例的与压缩机叶轮11一体形成的压缩机侧旋转体35的结构应用于第三变形例以及第四变形例。

以上，参照附图对优选的实施方式进行了说明，但当然各结构并不限定于上述的实施方式。对于本领域技术人员而言，能够明确在权利要求书所记载的范畴内能够想到各种变更例或者修正例，可以理解这些当然属于技术范围。

符号的说明

C—增压器，S—密封结构，5—密封板，5a—插通孔，5c—突出部，9—轴，11—压缩机叶轮，23a—收纳槽，24—推力侧旋转体(第二旋转体)，25—压缩机侧旋转体(第一旋转体)，26—密封圈，35—压缩机侧旋转体(第一旋转体)，36—密封圈，36a—外周面，36e—突起。

Claims (10)

1.一种密封结构，其特征在于，具备：

密封板，其对置配置在固定于轴的压缩机叶轮的背面侧，并具有插通孔；

密封圈，其设于上述插通孔；

第一旋转体，其设于上述轴，且至少一部分位于上述插通孔内；

第二旋转体，其配设于上述轴的相比上述第一旋转体更远离上述压缩机叶轮的位置，并且最大外径比上述插通孔的最小内径大；以及

环状的收纳槽，其由上述第一旋转体和上述第二旋转体形成，并将上述密封圈的内周面侧进行收纳。

2.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，

上述第一旋转体与上述压缩机叶轮一体形成。

3.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，

在上述密封圈的外周面，沿周向分离地设有多个朝向上述轴的径向外侧突出的突起。

4.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，

上述第一旋转体与上述压缩机叶轮一体形成，

在上述密封圈的外周面，沿周向分离地设有多个朝向上述轴的径向外侧突出的突起。

5.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，

还具备从上述插通孔的内周面突出的突出部。

6.一种增压器，其特征在于，具备：

上述权利要求1所述的密封结构；

轴；以及

固定于上述轴的压缩机叶轮。

7.根据权利要求6所述的增压器，其特征在于，

上述第一旋转体与上述压缩机叶轮一体形成。

8.根据权利要求6所述的增压器，其特征在于，

在上述密封圈的外周面，沿周向分离地设有多个朝向上述轴的径向外侧突出的突起。

9.根据权利要求6所述的增压器，其特征在于，

上述第一旋转体与上述压缩机叶轮一体形成，

在上述密封圈的外周面，沿周向分离地设有多个朝向上述轴的径向外侧突出的突起。

10.根据权利要求6所述的增压器，其特征在于，

还具备从上述插通孔的内周面突出的突出部。