JP2018084186A - ターボチャージャ - Google Patents

Abstract

【課題】シール室における潤滑油の流れを阻害しにくいターボチャージャを提供する。
【解決手段】ターボチャージャは、油路９０１ｂと、油路９０１ｂに連通する軸受収容部９０２ｂと、を有するベアリングハウジング９０と、軸受収容部９０２ｂに収容され回転軸５０を回転可能に支持する軸受４と、軸受収容部９０２ｂとコンプレッサインペラ５１との間に配置され軸受収容部９０２ｂ向きに開口しシール室Ａを有するリテーナ６０と、シール室Ａを覆うデフレクタ６１と、を有するシール部６と、を備える。リテーナ６０の底壁部６００のシール室Ａ側の面には、ガイド部６２が配置される。ガイド部６２とデフレクタ６１との間には隙間Ｃが区画されている。ガイド部６２の一端は、他端よりも、径方向内側かつ上側に配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、潤滑油がコンプレッサインペラ側にリークするのを抑制するシール部を備えるターボチャージャに関する。

特許文献１には、リテーナの底壁部と、デフレクタと、の間に隔壁を備えるターボチャージャが開示されている。底壁部の径方向中心には貫通孔が形成されている。当該貫通孔には、回転軸に環装されたカラーターボシールリングが挿通されている。回転軸の回転に伴って、リテーナ内部のシール室には、空気や潤滑油の旋回流が発生する。旋回流は隔壁に衝突する。ここで、隔壁は、径方向に対して若干傾斜した方向に延在している。このため、隔壁に衝突した旋回流の向きを、径方向外側（リテーナの周壁部側）に、そらすことができる。したがって、潤滑油が、径方向内側（回転軸側）に流動するのを、抑制することができる。すなわち、潤滑油が、リテーナの貫通孔と、カラーターボシールリングと、の間の隙間から、コンプレッサインペラ側にリークするのを、抑制することができる。

特開平１０−３３９１５５号公報

しかしながら、特許文献１のターボチャージャの隔壁は、シール室を部分的に遮断している。このため、シール室における潤滑油の円滑な流れを、隔壁が却って阻害してしまうおそれがある。そこで、本発明は、シール室における潤滑油の円滑な流れを阻害しにくく、かつ潤滑油を径方向外側に案内可能なターボチャージャを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のターボチャージャは、潤滑油が流動する油路と、前記油路に連通する軸受収容部と、を有するベアリングハウジングと、前記軸受収容部に収容され、コンプレッサインペラとタービンインペラとを連結する回転軸を回転可能に支持する軸受と、前記軸受収容部と前記コンプレッサインペラとの間に配置され、前記軸受収容部向きに開口し前記潤滑油が前記コンプレッサインペラ側に流れ込むのを抑制するシール室を有する有底筒状のリテーナと、前記シール室を前記軸受収容部側から覆うデフレクタと、を有するシール部と、を備えるターボチャージャであって、前記リテーナの底壁部の前記シール室側の面には、凸状または凹状の、少なくとも一つのガイド部が配置され、前記ガイド部と前記デフレクタとの間には隙間が区画されており、前記回転軸の軸心を中心とする径方向を、径方向として、前記ガイド部の長手方向一端は、長手方向他端よりも、径方向内側かつ上側に配置されていることを特徴とする。

本発明のターボチャージャによると、リテーナの底壁部のシール室側の面に、ガイド部が配置されている。ガイド部の長手方向一端は、長手方向他端よりも、径方向内側かつ上側に配置されている。このため、回転軸の回転により発生する遠心力および潤滑油の自重により、ガイド部に沿って、シール室の潤滑油を、径方向外側かつ下側に、案内することができる。

また、ガイド部とデフレクタとの間には、隙間が区画されている。すなわち、ガイド部は、シール室を遮断していない。このため、隙間を介して、潤滑油を流動させることができる。したがって、シール室における潤滑油の円滑な流れを阻害しにくい。

第一実施形態のターボチャージャの軸方向断面図である。 図１の枠ＩＩ内の拡大図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向断面図である。 第二実施形態のターボチャージャのリテーナの径方向断面図である。

以下、本発明のターボチャージャの実施の形態について説明する。

＜第一実施形態＞
［ターボチャージャの構成］
まず、本実施形態のターボチャージャの構成について説明する。図１に、本実施形態のターボチャージャの軸方向断面図を示す。図１に示すように、本実施形態のターボチャージャ１は、ジャーナル軸受３と、スラスト軸受４と、回転部５と、シール部６と、ベアリングハウジング９０と、コンプレッサハウジング９１と、タービンハウジング９２と、を備えている。ジャーナル軸受３、スラスト軸受４は、本発明の「軸受」の概念に含まれる。

ベアリングハウジング９０の内部には、油路９０１ａ、９０１ｂと、軸受収容部９０２ａ、９０２ｂと、リテーナ収容部９０３と、が形成されている。油路９０１ａ、９０１ｂには、潤滑油が流れている。前側（軸方向一方）または後側（軸方向他方）から見て、軸受収容部９０２ａは、ベアリングハウジング９０の径方向中心部に配置されている。リテーナ収容部９０３は、ベアリングハウジング９０の前面に凹設されている。軸受収容部９０２ｂは、リテーナ収容部９０３の後側に連なっている。

ジャーナル軸受３は、円筒状を呈している。ジャーナル軸受３は、軸受収容部９０２ａに収容されている。スラスト軸受４は、下側部分が除去された円板状を呈している。スラスト軸受４は、軸受収容部９０２ｂに収容されている。コンプレッサハウジング９１は、ベアリングハウジング９０の前側に配置されている。タービンハウジング９２は、ベアリングハウジング９０の後側に配置されている。

回転部５は、ベアリングハウジング９０に対して、回転可能である。回転部５は、回転軸５０と、コンプレッサインペラ５１と、タービンインペラ５２と、スラストカラー５３と、カラーターボシールリング５４と、を備えている。

回転軸５０は、ベアリングハウジング９０を前後方向（軸方向）に貫通している。回転軸５０は、ジャーナル軸受３により、径方向外側から、回転可能に支持されている。コンプレッサインペラ５１は、回転軸５０の前端に取り付けられている。タービンインペラ５２は、回転軸５０の後端に連なっている。すなわち、回転軸５０は、コンプレッサインペラ５１とタービンインペラ５２とを連結している。スラストカラー５３は、回転軸５０の外周面に取り付けられている。スラストカラー５３は、スラスト軸受４により、軸方向から、回転可能に支持されている。カラーターボシールリング５４は、スラストカラー５３の前側に配置されている。カラーターボシールリング５４は、回転軸５０の外周面に取り付けられている。

図２に、図１の枠ＩＩ内の拡大図を示す。図２に示すように、シール部６は、リテーナ６０と、デフレクタ６１と、を備えている。リテーナ６０は、ベアリングハウジング９０のリテーナ収容部９０３に配置されている。リテーナ６０は、後向き（軸受収容部９０２ａ、９０２ｂ向き）に開口する有底円筒状を呈している。リテーナ６０は、底壁部６００と、周壁部６０１と、を備えている。周壁部６０１と、リテーナ収容部９０３との間には、Ｏリング６０１ａが配置されている。底壁部６００の径方向中心には、ボス部６００ａが配置されている。ボス部６００ａの径方向内側には、カラーターボシールリング５４が回転可能に配置されている。ボス部６００ａとカラーターボシールリング５４との間には、リングシール６００ｂが配置されている。リングシール６００ｂは、ボス部６００ａの内周面に圧接している。リテーナ６０の内部には、シール室Ａが区画されている。

デフレクタ６１は、デフレクタ本体６１０と、舌部６１１と、を備えている。デフレクタ本体６１０は、シール室Ａを後側から覆っている。デフレクタ本体６１０の外周縁は、周壁部６０１の後縁に、径方向内側から嵌合している。デフレクタ本体６１０の径方向中心には、貫通孔６１０ａが形成されている。貫通孔６１０ａの径方向内側には、カラーターボシールリング５４が回転可能に配置されている。舌部６１１は、デフレクタ本体６１０の下縁から、後下側（油路９０１ｂ側）に延出している。舌部６１１と周壁部６０１の後縁下部との間には、排出口Ｂが区画されている。排出口Ｂを介して、シール室Ａと油路９０１ｂとは連通している。

図３に、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向断面図を示す。図３に示すように、底壁部６００の後面（シール室Ａ側の面）には、複数のガイド部６２が突設されている。回転軸５０の軸心Ｄを通る垂線Ｅに対して、複数のガイド部６２は、左右対称に配置されている。具体的には、垂線Ｅの左右両側には、各々、上下方向に四本のガイド部６２が並んでいる。ガイド部６２は、横断面（ガイド部６２の短手方向断面）四角形状のリブ状を呈している。図２に示すように、ガイド部６２とデフレクタ６１との間には、隙間Ｃが確保されている。図３に示すように、ガイド部６２の内端（長手方向一端）６２０は、外端（長手方向他端）６２１よりも、径方向（回転軸５０の軸心Ｄを中心とする径方向）内側かつ上側に配置されている。ガイド部６２には、径方向内側から径方向外側に向かって下降する、傾斜が設定されている。下側のガイド部６２の方が、上側のガイド部６２よりも、水平方向に対する傾斜角度θが大きく設定されている。

［シール部の動き］
次に、本実施形態のターボチャージャのシール部の動きについて説明する。ターボチャージャ１の駆動時においては、回転部５が軸心Ｄ周りに回転する。図１に示すように、潤滑油は、油路９０１ａを経由して、ジャーナル軸受３、スラスト軸受４に供給される。ジャーナル軸受３、スラスト軸受４において使用された潤滑油は、油路９０１ｂを介して、ベアリングハウジング９０から排出される。

ここで、使用済みの潤滑油の一部は、図２に示すように、デフレクタ６１とリテーナ６０との間の隙間、貫通孔６１０ａとカラーターボシールリング５４との間の隙間、排出口Ｂなどを介して、シール室Ａに流れ込む。図３に矢印Ｙ１で示すように、流れ込んだ潤滑油は、回転部５の回転に伴う遠心力により、軸心Ｄ周りを旋回しながら径方向外側に飛散する。仮に、シール室Ａに流れ込んだ潤滑油が、ボス部６００ａとカラーターボシールリング５４との間の隙間（図２に示すリングシール６００ｂが配置されている隙間）Ｈに流れ込むと、コンプレッサインペラ５１側に潤滑油がリークしやすくなる。このため、シール室Ａに流れ込んだ潤滑油を、速やかにシール室Ａの下側部分に合流させる必要がある。また、合流させた潤滑油を、図２に示す排出口Ｂを介して、速やかにシール室Ａから排出する必要がある。

この点、図２、図３に示すように、本実施形態のターボチャージャ１によると、リテーナ６０の底壁部６００のシール室Ａ側の面に、複数のガイド部６２が配置されている。ガイド部６２の内端６２０は、外端６２１よりも、径方向内側かつ上側に配置されている。このため、図３に矢印Ｙ２、Ｙ３で示すように、遠心力および潤滑油の自重により、ガイド部６２に沿って、潤滑油を、径方向外側かつ下側に、案内することができる。したがって、シール室Ａに流れ込んだ潤滑油を、速やかにシール室Ａの下側部分に合流させることができる。また、合流させた潤滑油を、排出口Ｂを介して、速やかにシール室Ａから排出することができる。また、内端６２０は外端６２１よりも径方向内側かつ上側に配置されている。このため、一旦、ガイド部６２に沿って流れ落ちた潤滑油が、再びガイド部６２に沿って上昇することは困難である。したがって、潤滑油が径方向内側（つまり隙間Ｈ付近）に逆流しにくい。

［作用効果］
次に、本実施形態のターボチャージャの作用効果について説明する。図２、図３に示すように、本実施形態のターボチャージャ１によると、リテーナ６０の底壁部６００のシール室Ａ側の面に、複数のガイド部６２が配置されている。このため、図３に矢印Ｙ２、Ｙ３で示すように、潤滑油に作用する遠心力および潤滑油の自重により、ガイド部６２に沿って、潤滑油を、径方向外側かつ下側に、案内することができる。

また、ガイド部６２とデフレクタ６１との間には、隙間Ｃが区画されている。すなわち、ガイド部６２は、シール室Ａを全周的に遮断していない。このため、潤滑油の円滑な流れを阻害しにくい。したがって、図３に矢印Ｙ１で示すように、隙間Ｃにおいて、潤滑油が飛散する際、ガイド部６２が潤滑油の旋回流を阻害しにくい。また、図３に矢印Ｙ２、Ｙ３で示すように、底壁部６００付近において、潤滑油が、自重および遠心力により、ガイド部６２を越えて流動しやすい。また、ガイド部６２は、周方向（詳しくは潤滑油の旋回方向）に対して、交差する方向に延在している。このため、底壁部６００付近において、潤滑油の旋回流はガイド部６２に衝突しやすい。この点においても、潤滑油が、ガイド部６２を越えて流動しやすい。

また、図２に示すように、ガイド部６２のシール室Ａへの突出量（底壁部６００のシール室Ａ側の面に対する軸方向突出量）は小さい。このため、ガイド部６２を配置しても、シール室Ａに、充分な容積（保油スペース）を確保することができる。また、図３に示すように、カラーターボシールリング５４の真下部分Ｆには、ガイド部６２が配置されていない。その理由は、真下部分Ｆにガイド部６２を配置すると、却って潤滑油の自重による流動を阻害してしまうからである。このように、底壁部６００には、無用なガイド部６２は配置されていない。この点においても、シール室Ａに、充分な容積を確保することができる。

＜第二実施形態＞
本実施形態のターボチャージャと第一実施形態のターボチャージャとの相違点は、リテーナの底壁部に、ガイド部と共にガード部が配置されている点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。

図４に、本実施形態のターボチャージャのリテーナの径方向断面図を示す。なお、図３と対応する部位については、同じ符号で示す。図４に示すように、底壁部６００の後面（シール室Ａ側の面）には、複数のガード部６３が突設されている。複数のガード部６３は、各々、周方向（回転軸５０の軸心Ｄを中心とする周方向）に延在している。複数のガード部６３は、径方向に並んでいる。複数のガード部６３は、カラーターボシールリング５４の真上部分Ｇに、配置されている。軸心Ｄを通る垂線Ｅに対して、複数のガード部６３は、左右対称に配置されている。ガード部６３は、横断面（ガード部６３の短手方向断面）四角形状のリブ状を呈している。図２に示すガイド部６２と同様に、ガード部６３とデフレクタ６１との間には、隙間Ｃが確保されている。

本実施形態のターボチャージャは、構成が共通する部分については、第一実施形態のターボチャージャと同様の作用効果を有している。本実施形態のターボチャージャの底壁部６００には、ガイド部６２と共に、ガード部６３が配置されている。ガード部６３は、少なくとも周方向を含む方向に延在している。このため、遠心力により、一旦、径方向外側に流動した潤滑油が、再び径方向内側（つまり隙間Ｈ付近）に逆流するのを、抑制することができる。また、ガード部６３は、カラーターボシールリング５４の真上部分Ｇに、配置されている。このため、遠心力により、一旦、径方向外側（底壁部６００のうち真上部分Ｇに対応する部分）に流動した潤滑油が、自重により、再び径方向内側（つまり隙間Ｈ付近）に流れ落ちるのを、抑制することができる。

ガード部６３は、周方向に延在している。すなわち、ガード部６３は、潤滑油の旋回方向に延在している。このため、図４に矢印Ｙ４で示すように、底壁部６００のうち真上部分Ｇに対応する部分の潤滑油は、ガード部６３に沿って、周方向に流動しやすい。この点においても、潤滑油が隙間Ｈ付近に流れ落ちるのを、抑制することができる。

＜その他＞
以上、本発明のターボチャージャの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

ガイド部６２の延在方向の形状（例えば、直線状、折れ線状、曲線状など）、横断面形状（例えば、多角形状（三角形状、四角形状、台形状など）、Ｃ字状、Ｕ字状、Ｖ字状、Ｗ字状など）、位置、配置数は特に限定しない。内端６２０が周方向に延在していてもよい。すなわち、内端６２０が軸心Ｄを中心とする部分円弧状を呈していてもよい。外端６２１についても同様である。また、図３に示す垂線Ｅに対して、左右対称に複数のガイド部６２を配置しなくてもよい。また、ガイド部６２の水平方向に対する傾斜角度θは特に限定しない。ガイド部６２は、溝状であってもよい。この場合であっても、溝状のガイド部６２を流動する潤滑油の粘性により、ガイド部６２周囲の潤滑油をガイド部６２に沿って流動させることができる。また、リブ状のガイド部６２を配置する場合と比較して、シール室Ａに、充分な容積を確保することができる。また、単一の底壁部６００に、リブ状のガイド部６２と、溝状のガイド部６２と、を混在させてもよい。ガード部６３の延在方向の形状、横断面形状、位置、配置数についても同様である。

第二実施形態において、ガード部６３のシール室Ａへの突出量を、ガイド部６２のシール室Ａへの突出量よりも、大きくしてもよい。こうすると、図４に示す真上部分Ｇの潤滑油が、自重により、ガード部６３を越えて、径方向内側（つまり隙間Ｈ付近）に流れ落ちにくい。また、真上部分Ｇ以外の潤滑油が、遠心力および自重により、ガイド部６２を越えて、径方向外側（つまりシール室Ａの下側部分）に合流しやすい。また、ガード部６３の周方向一端と、ガイド部６２の内端６２０と、を連結してもよい。

ガード部６３（単一でも複数でもよい）だけを、ガイド部６２から独立して、底壁部６００に配置してもよい。また、ガード部６３を、底壁部６００の上半分部分に配置してもよい。こうすると、より確実に、潤滑油の径方向内側（つまり隙間Ｈ付近）への逆流を、抑制することができる。

１：ターボチャージャ、３：ジャーナル軸受（軸受）、４：スラスト軸受（軸受）、５：回転部、６：シール部、５０：回転軸、５１：コンプレッサインペラ、５２：タービンインペラ、５３：スラストカラー、５４：カラーターボシールリング、６０：リテーナ、６１：デフレクタ、６２：ガイド部、６３：ガード部、９０：ベアリングハウジング、９１：コンプレッサハウジング、９２：タービンハウジング、６００：底壁部、６００ａ：ボス部、６００ｂ：リングシール、６０１：周壁部、６０１ａ：Ｏリング、６１０：デフレクタ本体、６１０ａ：貫通孔、６１１：舌部、６２０：内端（長手方向一端）、６２１：外端（長手方向他端）、９０１ａ：油路、９０１ｂ：油路、９０２ａ：軸受収容部、９０２ｂ：軸受収容部、９０３：リテーナ収容部、Ａ：シール室、Ｂ：排出口、Ｃ：隙間、Ｄ：軸心、Ｅ：垂線、Ｆ：真下部分、Ｇ：真上部分、Ｈ：隙間、θ：傾斜角度

Claims (1)

1. 潤滑油が流動する油路と、前記油路に連通する軸受収容部と、を有するベアリングハウジングと、
   前記軸受収容部に収容され、コンプレッサインペラとタービンインペラとを連結する回転軸を回転可能に支持する軸受と、
   前記軸受収容部と前記コンプレッサインペラとの間に配置され、前記軸受収容部向きに開口し前記潤滑油が前記コンプレッサインペラ側に流れ込むのを抑制するシール室を有する有底筒状のリテーナと、前記シール室を前記軸受収容部側から覆うデフレクタと、を有するシール部と、
   を備えるターボチャージャであって、
   前記リテーナの底壁部の前記シール室側の面には、凸状または凹状の、少なくとも一つのガイド部が配置され、
   前記ガイド部と前記デフレクタとの間には隙間が区画されており、
   前記回転軸の軸心を中心とする径方向を、径方向として、
   前記ガイド部の長手方向一端は、長手方向他端よりも、径方向内側かつ上側に配置されていることを特徴とするターボチャージャ。

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