JP2016156300A - 車両用の機械式過給機の軸受シール機構 - Google Patents

Abstract

【課題】重厚長大化と機械損失とを抑制しながら、軸受への異物の流入を防止して、耐久性を向上できる車両用の機械式過給機の軸受シール機構を提供する。【解決手段】吸入口側軸受シール機構２０は、グリスが封入された吸入口側軸受１６とロータ１３ａ及びロータ１３ｂとの間に介設されたシール部２１に、吸入口側軸受１６からロータ１３ａ及び１３ｂに向って非接触式シール２２と高圧室２３とを順に配置し、その高圧室２３に吸入口１７から取り込まれた吸気Ａ２の圧力よりも高い圧力の高圧気体Ａ４を充填する充填手段３０を備えて構成される。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用の機械式過給機の軸受シール機構に関し、より詳細には、重厚長大化と機械損失とを抑制しながら、軸受への異物の流入を防止して、耐久性を向上できる車両用の機械式過給機の軸受シール機構に関する。

ディーゼルエンジンにおいては、筒内における燃焼効率の向上や燃焼により生じる浄化対象成分を低減するために、排気ガスにより駆動するターボチャージャに加えて、エンジンや電動モータからの駆動力によって駆動する機械式過給機を備えた構成が提案されている（例えば、特許文献１又は２参照）。

この機械式過給機においては、エンジン又は電動モータからの動力を伝達する駆動機構と、駆動機構に隣接したハウジングと、ハウジングの内部に配置された雌雄一対のロータと、一端が駆動機構に連結された各ロータのロータ軸の両端部をハウジングに軸支する軸受と、を有している。また、ハウジングには、駆動機構に隣接した側の反対側に各ロータ軸の軸方向に開口した吸入口、及び駆動機構に隣接した側に各ロータの軸方向に交差する方向に開口した吐出口のそれぞれを形成している。

このような機械式過給機における軸受のうちの駆動機構側に配置される機構側軸受は、駆動機構への油浴を行う潤滑機構を備えていること、また吐出口によりスペースが圧迫されずゆとりがあることから、オイルシールなどの接触式シール機構によりシールされると共にそのオイルにより潤滑されている。そのため、機械式過給機をエンジンの筒内に吸入される吸気通路に配置した場合に、機構側軸受へのＥＧＲガスや凝結水などの異物の流入は防止されている。

一方、反対側の吸入口側に配置される吸入口側軸受は、吸入口の影響によりスペースが狭く、オイルシールなどの接触式シール機構を設置できない。そのため、封入したグリスにより軸受の潤滑を行っている。

しかし、特許文献１又は２に記載のように、エンジンの筒内に吸入される吸気を多段過給システムにより過給する場合には、ターボチャージャのコンプレッサにより圧力が高くなった吸気が機械式過給機の吸入口から流入する。そのため、その高圧の吸気により吸入口側軸受に封入した潤滑用のグリスが飛散して、潤滑不良により耐久性が低下する恐れがある。

特開昭６４−８３１８号公報 特開２０１３−２４０４１号公報

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その課題は、重厚長大化と機械損失とを抑制しながら、軸受への異物の流入を防止して、耐久性を向上できる車両用の機械式過給機の軸受シール機構を提供することである。

上記の課題を解決するための本発明の車両用の機械式過給機の軸受シール機構は、車両に搭載された内燃機関又は第一電動機からの動力を伝達する駆動機構と、該駆動機構に隣接したハウジングと、該ハウジングの内部に配置された雌雄一対のロータと、一端が該駆動機構に連結された各該ロータのロータ軸の両端部を該ハウジングに軸支する軸受と、を有し、前記ハウジングに、前記駆動機構に隣接した側の反対側に各前記ロータ軸の軸方向に開口した吸入口、及び該駆動機構に隣接した側に各該ロータ軸の軸方向に交差する方向に開口した吐出口のそれぞれを形成した車両用の機械式過給機における前記軸受のうちの前記吸入口側に配置された吸入口側軸受をシールするシール機構において、グリスが封入された前記吸入口側軸受と前記ロータとの間に介設されたシール部に、該吸入口側軸受から該ロータに向って非接触式シールと高圧室とを順に配置し、前記高圧室に前記吸入口から取り込まれた吸気の圧力よりも高い圧力の高圧気体を充填する充填手段を備えたことを特徴とするものである。

なお、ここでいう高圧気体とは、エアブレーキを作動させるブレーキ用圧縮空気、ターボチャージャのコンプレッサで圧縮された直後の圧縮空気、及び、車両の減速時に生じる動力で圧縮された回生圧縮空気を例示できる。

また、上記の課題を解決するための本発明の車両用の機械式過給機の軸受シール機構は、ターボチャージャのコンプレッサ及び機械式過給機を吸気通路の下流に向って順に配置した多段過給システム、並びに、該ターボチャージャのタービンの上流の排気通路及び該機械式過給機の上流且つ該コンプレッサの下流の該吸気通路を接続したミドルＥＧＲシステムを備えた内燃機関と、前記内燃機関又は電動機の動力により駆動するエアコンプレッサと、該エアコンプレッサで圧縮された圧縮空気を貯蔵する高圧タンクと、を備えた車両用の前記機械式過給機の軸受シール機構において、前記機械式過給機のハウジングの内部に配置された雌雄一対のロータの各ロータ軸を該ハウジングの吸入口側で軸支する吸入口側軸受と該ロータとの間に介設されたシール部に、該吸入口側軸受から該ロータに向って非接触式シールと高圧室とを順に配置し、前記高圧室及び前記高圧タンクを接続する第一接続通路と、該第一接続通路を開放及び遮断する第一開閉バルブと、前記高圧室及び前記コンプレッサの下流の前記吸気通路とを接続する第二接続通路と、該第二接続通路を開放及び遮断する第二開閉バルブと、を備えると共に、前記ロータが回転している場合には、前記第一開閉バルブ又は前記第二開閉バルブのどちらか一方を開いて、第二開閉バルブ前記吸入口より吸入される吸気の圧力よりも高い前記高圧タンクに貯蔵された圧縮空気、又は前記コンプレッサで圧縮された直後の圧縮空気のどちらか一方を前記高圧室に充填する制御を行う制御装置を備えたことを特徴とするものである。

本発明の車両用の機械式過給機の軸受シール機構によれば、機械式過給機のハウジングの吸入口から取り込まれる吸気の圧力よりも高い圧力を有する高圧気体を高圧室に充填して、その高圧気体によりその吸気に含有される異物の吸入口側軸受への進入を防止できると共に、高圧室及び入口側軸受の間に配置した非接触式シールによりその高圧気体が入口側軸受に流入することを防止できる。

これにより、吸入口の影響により大きくスペースが確保できない吸入口軸受のシール機構の重厚長大化、及び機械損失を抑制しながら、吸入口側軸受へのシール性能を向上して吸入口側軸受への異物の流入を防止できるので、吸入口側軸受に封入したグリスが飛散することを回避して、耐久性を向上できる。

本発明の車両用の機械式過給機の軸受シール機構の実施形態を例示する説明図である。 図１の吸入口側軸受及び軸受シール機構を拡大した拡大図である。 図１の機械式過給機を吸気通路に配置した内燃機関を搭載した車両を例示する説明図であり、高圧気体としてブレーキ用圧縮空気を用いた場合を示す。 図１の機械式過給機を吸気通路に配置した内燃機関を搭載した車両を例示する説明図であり、高圧気体としてターボチャージャのコンプレッサで圧縮された圧縮空気を用いた場合を示す。 図１の機械式過給機を吸気通路に配置した内燃機関を搭載した車両を例示する説明図であり、高圧気体として回生圧縮空気を用いた場合を示す。 図１の高圧室に高圧気体を充填する際のフローチャートである。

以下、本発明の車両用の機械式過給機の軸受シール機構について説明する。

図１は、本発明の実施形態の機械式過給機１０の吸入口側軸受シール機構２０を示す。この吸入口側軸受シール機構２０は、図３に示すように、車両１のエンジン４０の筒内４１に吸入される圧縮空気Ａ１が通過する吸気通路４２に配置された機械式過給機１０の吸入口側軸受１６をシールするものである。

図１に示すように、機械式過給機１０は、車両１に搭載されたエンジン４０からの動力を伝達する駆動機構１１と、駆動機構１１に隣接したハウジング１２と、ハウジング１２の内部に配置された雌雄一対のロータ１３ａ及びロータ１３ｂと、一端が駆動機構１１に連結されたロータ１３ａのロータ軸１４ａ及びロータ１３ｂのロータ軸１４ｂのそれぞれの両端部をハウジング１２に軸支する機構側軸受１５及び吸入口側軸受１６と、を有している。

駆動機構１１においては、無端状のベルト１１ａをエンジン４０からの動力により周回させている。そして、そのベルト１１ａの周回によりプーリー１１ｂを回転させることで、プーリー１１ｂに一端が連結されたロータ軸１４ａを正回転させると共にギヤ１１ｃ及びギヤ１１ｄを介して、ロータ軸１４ｂを逆回転させている。

ハウジング１２には、駆動機構１１に隣接した側の反対側にロータ軸１４ａ及びロータ軸１４ｂの軸方向に開口した吸入口１７、及び駆動機構１１に隣接した側にその軸方向に交差する方向に開口した吐出口１８のそれぞれが形成されている。

この吸入口１７は、吸気通路４２に接続されており、取り込んだ吸気Ａ２を回転するロータ１３ａ及びロータ１３ｂの背面に吸入している。一方、吐出口１８は、ハウジング１２の正面から軸方向に交差する方向に突出し、回転するロータ１３ａ及びロータ１３ｂの背面から正面に抜けて圧縮された圧縮吸気Ａ３を吐出している。

この機械式過給機１０の駆動機構１１側の機構側軸受シール機構１９は、接触式シールのうちのオイルシールで構成されている。ハウジング１２の駆動機構１１側は、吐出口１８の影響が無くスペースを大きく取れること、及び駆動機構１１に油浴による図示しない潤滑機構を設けていることから、オイルシールで構成することが望ましい。機構側軸受シール機構１９をオイルシールで構成することで、シール性能及び潤滑性能を向上している。なお、この機構側軸受シール機構１９はオイルシールに代えて、メカニカルシールで構成してもよい。

一方、ハウジング１２の駆動機構１１側の反対側、すなわち吸入口１７側は、吸入口１７の影響によりスペースを大きく取ることができない。

そこで、本発明の機械式過給機１０の吸入口側軸受シール機構２０は、グリスが封入された吸入口側軸受１６とロータ１３ａ及びロータ１３ｂとの間に介設されたシール部２１に、吸入口側軸受１６からロータ１３ａ及び１３ｂに向って非接触式シール２２と高圧室２３とを順に配置し、その高圧室２３に吸入口１７から取り込まれた吸気Ａ２の圧力よりも高い圧力の高圧気体Ａ４を充填する充填手段３０を備えて構成される。

なお、高圧気体Ａ４は、吸気Ａ２の圧力よりも高い圧力の気体であればよく、例えば、図３に示す車両１に搭載されたエアブレーキ５０を作動させるブレーキ用圧縮空気Ａ５、図４に示すターボチャージャ６１のコンプレッサ６２で圧縮された直後の圧縮空気Ａ１、及び、図５に示す車両１の減速時に生じる動力又は電力で圧縮された回生圧縮空気Ａ６などを例示できる。

図２に示すように、吸入口側軸受１６は、グリスが封入されたニードルベアリングで形成される。ニードルベアリングは、ロータ軸１４ａの径方向の荷重を受けるラジアル軸受であり、保持器１６ａと針状コロ１６ｂと外輪１６ｃにより構成される。このニードルベアリングは、保持器１６ａの筒面の円周に渡って形成された保持部に針状コロ１６ｂが配置されて、その針状コロ１６ｂの両端部が外輪１６ｃにより軸支される。

吸入口側軸受１６をニードルベアリングで構成することにより、ボールベアリングと比較して、断面高さが低く軸受スペースを狭小にすることができる。また、針状コロ１６ｂが面によりロータ軸１４ａの径方向の荷重を受けるため、負荷容量が高いので耐久性の向上には有利となる。

シール部２１は、吸入口側軸受１６とロータ１３ａとの間に介設され、ロータ軸１４ａの外周部に形成された空間である。

非接触式シール２２は、ロータ軸１４ａに圧入された、外周に溝加工した円盤により構成される。この非接触式シール２２は、シール部２１の内壁と円盤の外周に加工された溝によって、ロータ軸１４ａの外周部の軸方向に凹凸の隙間を複数段組み合わせ、ロータ軸１４ａの回転に伴って円盤が回転すると、段ごとに徐々に漏れ圧を下げる構造、すなわちラビリンスシールで構成されている。

高圧室２３は、シール部２１のロータ１３ａ側、すなわちロータ１３ａと非接触式シール２２との間に形成された空間により構成される。この高圧室２３は、図示しないロータ１３ｂ側に設けられたシール部の高圧室とは、連通管２４により連通している。また、この高圧室２３は、高圧気体Ａ４を充填できればよく、その空間は狭小でよい。

充填手段３０は、吸入口１７から吸入される吸気Ａ２の圧力よりも高圧の高圧気体Ａ４を高圧室２３に充填する手段である。この実施形態では、ハウジング１２に形成されてハウジング１２の外部及び高圧室２３を連通する導入通路３１と、ハウジング１２の外部に配置されて高圧気体Ａ４が通過する外部通路３２と、導入通路３１及び外部通路３２を接続する接続部３３とにより構成される。

ハウジング１２に穴加工を行って導入通路３１を形成し、接続部３３となるネジ加工を行うことで導入通路３１と外部通路３２とを接続する。

この機械式過給機１０の吸入口側軸受シール機構２０の動作について説明する。ロータ１３ａ及びロータ１３ｂが回転して吸気Ａ２を圧縮する際に、高圧室２３に充填手段３０により吸気Ａ２の圧力よりも高圧の高圧気体Ａ４を充填する。高圧気体Ａ４が充填されることによって高圧室２３の圧力は上昇する。これにより、高圧気体Ａ４よりも圧力の低い
吸気Ａ２が高圧室２３に流入することを防止して、圧縮空気Ａ１に含有される異物の進入を防止することができる。また、ロータ軸１４ａ及びロータ軸１４ｂの回転に伴って回転する円盤によるラビリンスシールで構成された非接触式シール２２によって、その高圧室２３に充填された高圧気体Ａ４の漏れ圧を吸入口側軸受１６に向って除々に低くできるので、吸入口側軸受１６の高圧化を抑制することができる。

つまり、上記の機械式過給機１０の吸入口側軸受シール機構２０によれば、吸入口１７の影響により大きくスペースが確保できない吸入口側軸受１６の吸入口側軸受シール機構２０の重厚長大化、及び機械損失を抑制しながら、吸入口側軸受１６へのシール性能を向上して吸入口側軸受１６への異物の流入を防止できるので、吸入口側軸受１６に封入したグリスが飛散することを回避して、機械式過給機１０の耐久性を向上できる。

なお、上記の吸入口側軸受シール機構２０において、吸入口側軸受１６の外輪１６ｃからシール部２１側に突出してロータ軸１４ａに接触するリップ部２５を配置してもよい。リップ部２５を設けることで、より確実に吸入口側軸受１６への異物の混入を防止できるので、耐久性の向上には有利となる。リップ部２５に代えてロータ軸１４ａの外周接触するリングを設けてもよい。

次に、吸入口側軸受シール機構２０を有した機械式過給機１０を吸気通路４２に配置したエンジン４０、及びそのエンジン４０を搭載した車両１について説明する。

車両１は、エンジン４０とブレーキシステムとしてエアブレーキ５０とを備えている。

エンジン４０は、多段過給システム６０とミドルＥＧＲシステム７０とを組み合わせた吸排気システムを有している。ここで、外部から吸気通路４２に吸入された空気をＡ０、ターボチャージャ６１のコンプレッサ６２で圧縮された空気をＡ１、ＥＧＲガスＧ２と混合された吸気をＡ２、機械式過給機１０で圧縮された圧縮吸気をＡ３とする。

このエンジン４０においては、空気Ａ０は、外部から吸気通路４２へ吸入されて、多段過給システム６０により圧縮されて圧縮吸気Ａ３となり、インテークマニホールド４３を経て筒内４１に吸入されている。また、その圧縮吸気Ａ３と燃料とを混合させて燃焼することによって生じた排気ガスＧ１は、筒内４１からエキゾーストマニホールド４４を経由した排気通路４５へ排気されて、図示しない排気ガス浄化装置で浄化されて大気へと放出されている。また、排気ガスＧ１の一部はＥＧＲガスＧ２として、ミドルＥＧＲシステム７０により吸気通路４２に供給されている。

多段過給システム６０は、エンジン４０のクランクシャフト４６に駆動機構１１を連結し、エンジン４０の動力により駆動する機械式過給機１０の上流にターボチャージャ６１のコンプレッサ６２を配置したシステムである。

この多段過給システム６０においては、コンプレッサ６２により圧縮されて高温になった圧縮空気Ａ１は、第一インタークーラ６３で冷却されて、吸気スロットル６４により流量が調節される。その後、目標過給圧に到達している場合には、バイバスバルブ６５を開いてバイパス通路６６を通過させた後に、第二インタークーラ６７で冷却されてインテークマニホールド４３を経て筒内４１に吸入される。一方、目標過給圧に到達していない場合には、バイバスバルブ６５を閉じて機械式過給機１０により圧縮されて高温になった後に、第二インタークーラ６７で冷却されてインテークマニホールド４３を経て筒内４１に吸入される。

この多段過給システム６０により、排気圧力が低い場合でも、機械式過給機１０により
過給して、過給圧を高く維持できる。その反面、インテークマニホールド４３の圧力が高くなることで、インテークマニホールド４３に直接ＥＧＲガスを取り込んで筒内４１に還流する高圧ＥＧＲシステムでは、ＥＧＲガスを還流することができないため窒素酸化物を低減できない。また、ターボチャージャ６１のタービン６８を駆動した後の排気ガスＧ１をコンプレッサ６２の上流から還流する低圧ＥＧＲシステムでは、排圧上昇などにより燃費悪化やＥＧＲ経路が長くなることから応答性が悪化するという問題がある。

そこで、エンジン４０に多段過給システム６０を用いる場合には、ミドルＥＧＲシステム７０を用いることが望ましい。このミドルＥＧＲシステム７０は、タービン６８を駆動する前の排気ガスＧ１をＥＧＲガスＧ２として吸気通路４２を経て筒内４１に還流するシステムであり、場合によっては、コンプレッサ６２で圧縮された圧縮空気Ａ１とＥＧＲガスＧ２とを混合した吸気Ａ２を機械式過給機１０で圧縮して筒内４１に還流するシステムである。

このミドルＥＧＲシステム７０においては、排気ガスＧ１の一部はＥＧＲガスＧ２として、タービン６８の上流の排気通路４５から分岐して、第一インタークーラ６３の下流、且つ、機械式過給機１０の上流の吸気通路４２に接続されたＥＧＲ通路７１を通過する。そして、そのＥＧＲ通路７１を通過するときに、浄化フィルタ７２で浄化され、ＥＧＲクーラー７３で冷却された後に、ＥＧＲバルブ７４により吸気通路４２に供給されて圧縮空気Ａ１に混合されている。

このミドルＥＧＲシステム７０を用いることで、多段過給システム６０により多段過給を行っても、ＥＧＲガスＧ２を還流させることができるので、窒素酸化物を効果的に抑制すると共に、燃費の悪化や応答性の悪化を抑制できる。また、高速回転での運転となるターボチャージャ６１のコンプレッサ６２や第一インタークーラ６３への汚染や腐食などのダメージも軽減できる。

一方、機械式過給機１０においては、ターボチャージャ６１のコンプレッサ６２で圧縮された圧縮空気Ａ１とＥＧＲガスＧ２とが混合された吸気Ａ２が流入することで、煤や凝結水が軸受へ、特に、吸入口側軸受１６へ流入する恐れがある。

しかし、本発明の吸入口側軸受シール機構２０を有した機械式過給機１０によれば、吸入口１７によるスペースの影響により、オイルシールやメカニカルシールなどの接触式シールが適用できない吸入口側軸受１６を、シール部２１の高圧室２３に吸気Ａ２の圧力よりも高圧の高圧気体Ａ４を充填すると共に、非接触式シール２２によりその高圧気体Ａ４による吸入口側軸受１６への影響を防止することで、吸入口側軸受１６への煤や凝結水などの異物の流入を防止できる。

これにより、上記に記載の機械式過給機１０を吸気通路４２に配置すると共に、多段過給システム６０とミドルＥＧＲシステム７０とを搭載したエンジン４０によれば、多段過給システム６０とミドルＥＧＲシステム７０との影響によって機械式過給機１０の耐久性を低下させることなく、過給の応答遅れ、燃費の悪化、及び排ガス性能の低下を抑制できる。

エアブレーキ５０は、トラックなどの大型車両に搭載されているブレーキである。このエアブレーキ５０においては、エンジン４０のクランクシャフト４６の動力を動力伝達機構５１により伝達された第一エアコンプレッサ５２で圧縮されたブレーキ用圧縮空気Ａ５が、チェックバルブ５３を経由して高圧タンク５４に貯蔵されている。そして、高圧タンク５４に貯蔵されていたブレーキ用圧縮空気Ａ５が、供給開閉バルブ５５を開くことにより供給通路５６を経由してエアブレーキ５０のホイールシリンダ５０ａに供給され、ホイ
ールシリンダ５０ａを伸張させている。このホイールシリンダ５０ａの伸張により、ブレーキシュー５０ｂとブレーキドラム５０ｃとが当接して、制動力が生じている。

このような、車両１のエンジン４０の吸気通路４２に配置された機械式過給機１０の吸入口側軸受シール機構２０においては、高圧気体Ａ４を、車両のエアブレーキ５０を作動させるブレーキ用圧縮空気Ａ５、又は、機械式過給機１０よりも上流に配設されたターボチャージャ６１のコンプレッサ６２で圧縮された直後の圧縮空気Ａ１のいずれかで構成することが望ましい。

この場合には、吸入口側軸受シール機構２０の充填手段３０においては、上記の構成に加えて、外部通路３２と高圧タンク５４とを接続する第一接続通路３４と、その第一接続通路３４に配置された第一開閉バルブ３５とを備えて構成される。また、外部通路３２と吸気通路４２とを接続する第二接続通路３６と、その第二接続通路３６に配置された第二開閉バルブ３７とを備えて構成される。

この構成によれば、図３に示すように、高圧気体Ａ４として、ブレーキ用圧縮空気Ａ５を使用する場合には、第一開閉バルブ３５を開いて、第一接続通路３４を開放することで、高圧室２３にブレーキ用圧縮空気Ａ５を充填することができる。

また、図４に示すように、高圧気体Ａ４として、圧縮空気Ａ１を使用する場合には、第二開閉バルブ３７を開いて、第二接続通路３６を開放することで、高圧室２３に圧縮空気Ａ１を充填することができる。

なお、エアブレーキ５０を搭載していない車両の場合には、図５に示すように、高圧気体Ａ４として、車両１の減速時に生じる動力、すなわち回生により駆動する第二エアコンプレッサ９０で圧縮された回生圧縮空気Ａ６を用いてもよい。

この回生圧縮空気Ａ６は、車両１の減速時に駆動輪９１の駆動軸９２に動力伝達機構９３を介して第二エアコンプレッサ９０を連結することによって、制動力を付与することで駆動した第二エアコンプレッサ９０で圧縮される。そして、その回生圧縮空気Ａ６は、チェックバルブ９４を経由して高圧タンク９５に貯蔵される。

ブレーキ用圧縮空気Ａ５を用いる場合と同様に、機械式過給機１０を駆動する際に、第一開閉バルブ３５を開いて、第一接続通路３４を開放することで、高圧タンク９５に貯蔵された回生圧縮空気Ａ６を、第一接続通路３４及び外部通路３２を経由して、高圧室２３に充填することができる。

なお、駆動軸９２と第二エアコンプレッサ９０をと動力伝達機構９３を介して連結する代わりに、第二エアコンプレッサ９０を車両の減速時に回生した動力で駆動する第三電動機に連結し、その第三電動機により駆動する構成としてもよい。

上記のように、吸入口側軸受シール機構２０の高圧室２３に充填される高圧気体Ａ４として、ブレーキ用圧縮空気Ａ５、ターボチャージャ６１のコンプレッサ６２で圧縮された圧縮空気Ａ１、及び車両１の減速時に生じる動力により圧縮された回生圧縮空気Ａ６のいずれかを使用することで、高圧気体Ａ４を生成するために新たな燃料を消費しないので、燃費悪化の抑制には有利となる。

また、ブレーキ用圧縮空気Ａ５、圧縮空気Ａ１、及び回生圧縮空気Ａ６はいずれも、ＥＧＲガスＧ２などの空気以外のものが混合されていないものが好ましい。例えば、圧縮空気Ａ１は、ミドルＥＧＲシステム７０によるＥＧＲガスＧ２が混合される前のものである
ため、高圧室２３に充填しても、吸入口側軸受１６に影響がない。

この車両１には、第一開閉バルブ３５及び第二開閉バルブ３７を制御する制御装置８０が搭載されている。この制御装置８０は、各種センサ類と接続されて、エンジン４０やエアブレーキ５０を制御するマイクロコントローラである。

この制御装置８０は、アクセルペダル８１の信号に基づいて、エンジン４０の筒内に噴射される燃料噴射量を制御すると共に、吸気スロットル６４、バイバスバルブ６５、及びＥＧＲバルブ７４を制御して、吸気Ａ２の過給圧及び流量を調節する制御を行っている。また、この制御装置８０は、ブレーキペダル８２の信号に基づいて、供給開閉バルブ５５を開閉する制御を行うと共に、第一圧力センサ８３の検出値に基づいて第一エアコンプレッサ５２の駆動制御を行っている。加えて、この制御装置８０は、アクセルペダル８１、ブレーキペダル８２、第二圧力センサ８４及び第三圧力センサ８５の信号に基づいて、第一開閉バルブ３５及び第二開閉バルブ３７の制御を行っている。

次に、この車両１に搭載されたエンジン４０の吸気通路４２に配置された機械式過給機１０の高圧気体Ａ４の充填方法について、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、ここでは、図３及び図４に示すように、高圧気体Ａ４として、ブレーキ用圧縮空気Ａ５及び圧縮空気Ａ１を使用するものとする。

この高圧気体Ａ４の充填方法は、アクセルペダル８１がオンの場合には、すなわちアクセル開度αがゼロ以上の場合には、第一開閉バルブ３５又は第二開閉バルブ３７のどちらか一方を開いて、高圧室２３に高圧気体Ａ４として、ブレーキ用圧縮空気Ａ５又は圧縮空気Ａ１を充填し、ブレーキペダル８２がオンの場合には、第一開閉バルブ３５及び第二開閉バルブ３７を閉じる方法である。

まず、ステップＳ１０では、制御装置８０が、アクセルペダル８１がオンか否かを判定するステップＳ１０を行う。ステップＳ１０で、アクセルペダル８１がオンと判定されると、ステップＳ２０では、制御装置８０が、供給開閉バルブ５５を閉じる制御を行う。

次いで、ステップＳ３０では、制御装置８０が、第二圧力センサ８４の検出値である圧力Ｐ２が第三圧力センサ８５の検出値である圧力Ｐ３を超えているか否かを判定するステップＳ３０を行う。第二圧力センサ８４は、第一インタークーラ６３の上流、且つ、コンプレッサ６２の下流の吸気通路４２に配置されることが望ましく、第三圧力センサ８５は、第二インタークーラ６７の上流、且つバイパス通路６６の合流地点の下流に配置されることが望ましい。これにより、どちらのセンサも各インタークーラによる圧力損失の影響を排除でき、且つ、機械式過給機１０又はコンプレッサ６２での圧縮による圧力上昇を検出できる。

このステップＳ３０では、コンプレッサ６２で圧縮された直後の圧縮空気Ａ１の圧力Ｐ２が機械式過給機１０で圧縮された直後の圧縮吸気Ａ３の圧力Ｐ３を超えたか否かが判定されている。圧力Ｐ２が圧力Ｐ３を超えた場合は、圧縮空気Ａ１の圧力Ｐ２が機械式過給機１０の吸入口１７に吸入される吸気Ａ２の圧力よりも高いことになる。従って、この場合には、ステップＳ４０及びステップＳ５０で、制御装置８０が、第二開閉バルブ３７を開いて、第一開閉バルブ３５を閉じる。これにより、高圧室２３に吸気Ａ２の圧力よりも高い圧縮空気Ａ１を充填して、吸入口側軸受１６をシールする。各バルブの制御が完了したらスタートへと戻る。

一方、ステップＳ３０で、圧力Ｐ２が圧力Ｐ３以下の場合には、ステップＳ６０及びステップＳ７０で、制御装置８０が、第一開閉バルブ３５を開いて、第二開閉バルブ３７を
閉じる。高圧室２３に吸気Ａ２の圧力よりも高いブレーキ用圧縮空気Ａ５を充填して、吸入口側軸受１６をシールする。各バルブの制御が完了したらスタートへと戻る
上記のステップＳ１０で、アクセルペダル８１がオフの場合には、制御装置８０が、ステップＳ８０でブレーキペダル８２がオンか否かを判定する。このステップＳ８０でブレーキペダル８２がオフの場合には、ステップＳ１０へ戻る。

ステップＳ８０で、ブレーキペダル８２がオンの場合には、ステップＳ９０、ステップＳ１００、及びステップＳ１１０で、制御装置８０が、供給開閉バルブ５５を開き、第一開閉バルブ３５及び第二開閉バルブ３７を閉じる。これにより、高圧タンク５４に貯蔵されたブレーキ用圧縮空気Ａ５は、エアブレーキ５０に供給される。なお、ブレーキペダル８２がオンの場合には、エンジン４０の筒内４１への燃料の噴射は停止されるため、ＥＧＲバルブ７４を閉じて、ＥＧＲガスＧ２の還流を停止している。従って、ブレーキペダル８２がオンの場合には、吸入口側軸受シール機構２０の高圧室２３に高圧気体Ａ４を充填する必要がない。

このように上記の充填方法によれば、アクセルペダル８１とブレーキペダル８２との信号に基づいて、高圧室２３への高圧気体Ａ４の充填を判定している。また、第二圧力センサ８４及び第三圧力センサ８５のそれぞれの検出値に基づいて、高圧気体Ａ４として、ブレーキ用圧縮空気Ａ５又は圧縮空気Ａ１のどちらか一方を用いるかを判定している。これにより、高圧気体Ａ４として、ブレーキ用圧縮空気Ａ５と、圧縮空気Ａ１との両方を使い分けることができるので、高圧タンク５４に貯蔵されたブレーキ用圧縮空気Ａ５の使用頻度を低減できる。すなわち、ブレーキペダル８２がオンになりエアブレーキ５０にブレーキ用圧縮空気Ａ５を供給する際に、高圧タンク５４にブレーキ用圧縮空気Ａ５が貯蔵されていない状態を回避できるので、ブレーキの制動遅れの回避には有利となる。

なお、高圧タンク５４に設けられた第一圧力センサ８３の検出値が予め定められた閾値以下になった場合には、第一エアコンプレッサ５２を駆動して、ブレーキ用圧縮空気Ａ５を高圧タンク５４に貯蔵するようにして、高圧タンク５４の圧力を維持するとよい。

１ 車両
１０ 機械式過給機
１１ 駆動機構
１２ ハウジング
１３ａ、１３ｂ ロータ
１４ａ、１４ｂ ロータ軸
１５ 機構側軸受
１６ 吸入口側軸受
１７ 吸入口
１８ 吐出口
１９ 機構側軸受シール機構
２０ 吸入口側軸受シール機構
２１ シール部
２２ 非接触式シール
２３ 高圧室
２４ 連通管
３０ 充填手段
３１ 導入通路
３２ 外部通路
３３ 接続部
３４ 第一接続通路
３５ 第一開閉バルブ
３６ 第二接続通路
３７ 第二開閉バルブ
４０ エンジン
４２ 吸気通路
４５ 排気通路
５０ エアブレーキ
５２ 第一エアコンプレッサ
５４ 高圧タンク
６０ 多段過給システム
６１ ターボチャージャ
６２ コンプレッサ
６８ タービン
７０ ミドルＥＧＲシステム
７１ ＥＧＲ通路
８０ 制御装置
Ａ０ 空気
Ａ１ 圧縮空気
Ａ２ 吸気
Ａ３ 圧縮吸気
Ａ４ 高圧気体
Ａ５ ブレーキ用圧縮空気
Ａ６ 回生圧縮空気

Claims (5)

1. 車両に搭載された内燃機関又は第一電動機からの動力を伝達する駆動機構と、該駆動機構に隣接したハウジングと、該ハウジングの内部に配置された雌雄一対のロータと、一端が該駆動機構に連結された各該ロータのロータ軸の両端部を該ハウジングに軸支する軸受と、を有し、
   前記ハウジングに、前記駆動機構に隣接した側の反対側に各前記ロータ軸の軸方向に開口した吸入口、及び該駆動機構に隣接した側に各該ロータ軸の軸方向に交差する方向に開口した吐出口のそれぞれを形成した車両用の機械式過給機における前記軸受のうちの前記吸入口側に配置された吸入口側軸受をシールするシール機構において、
   グリスが封入された前記吸入口側軸受と前記ロータとの間に介設されたシール部に、該吸入口側軸受から該ロータに向って非接触式シールと高圧室とを順に配置し、
   前記高圧室に前記吸入口から取り込まれた吸気の圧力よりも高い圧力の高圧気体を充填する充填手段を備えたことを特徴とする車両用の機械式過給機の軸受シール機構。
2. 前記高圧気体を、
   前記内燃機関又は第二電動機からの動力により駆動する第一エアコンプレッサで圧縮されて、高圧タンクに貯蔵されると共に、該高圧タンクから放出されて、前記車両のエアブレーキを作動させるブレーキ用圧縮空気、
   前記機械式過給機よりも上流の吸気通路に配設されたターボチャージャのコンプレッサで圧縮された直後の圧縮空気、
   並びに、前記車両の減速時に車軸に制動力を付与することで駆動する、あるいは前記車両の減速時に回生した電力で駆動する第三電動機からの動力により駆動する第二エアコンプレッサで圧縮された回生圧縮空気のいずれかで構成した請求項１に記載の車両用の機械式過給機の軸受シール機構。
3. 前記吸入口側軸受をグリス封入型のニードルベアリングで構成した請求項１又は２に記載の車両用の機械式過給機の軸受シール機構。
4. 前記非接触式シールをラビリンスシールで構成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用の機械式過給機の軸受シール機構。
5. ターボチャージャのコンプレッサ及び機械式過給機を吸気通路の下流に向って順に配置した多段過給システム、並びに、該ターボチャージャのタービンの上流の排気通路及び該機械式過給機の上流且つ該コンプレッサの下流の該吸気通路を接続したミドルＥＧＲシステムを備えた内燃機関と、
   前記内燃機関又は電動機の動力により駆動するエアコンプレッサと、該エアコンプレッサで圧縮された圧縮空気を貯蔵する高圧タンクと、を備えた車両用の機械式過給機の軸受シール機構において、
   前記機械式過給機のハウジングの内部に配置された雌雄一対のロータの各ロータ軸を該ハウジングの吸入口側で軸支する吸入口側軸受と該ロータとの間に介設されたシール部に、該吸入口側軸受から該ロータに向って非接触式シールと高圧室とを順に配置し、
   前記高圧室及び前記高圧タンクを接続する第一接続通路と、該第一接続通路を開放及び遮断する第一開閉バルブと、前記高圧室及び前記コンプレッサの下流の前記吸気通路とを接続する第二接続通路と、該第二接続通路を開放及び遮断する第二開閉バルブと、を備えると共に、
   前記ロータが回転している場合には、前記第一開閉バルブ又は前記第二開閉バルブのどちらか一方を開いて、第二開閉バルブ前記吸入口より吸入される吸気の圧力よりも高い前記高圧タンクに貯蔵された圧縮空気、又は前記コンプレッサで圧縮された直後の圧縮空気のどちらか一方を前記高圧室に充填する制御を行う制御装置を備えたことを特徴とする車
   両用の機械式過給機の軸受シール機構。