JP2018105247A - ターボチャージャ - Google Patents

Abstract

【課題】コンプレッサインペラ側への潤滑油のリークを抑制可能な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、コンプレッサインペラ５１とタービンインペラとを連結する回転軸５０と、コンプレッサインペラ５１とタービンインペラとの間に配置されるリテーナ６０と、リテーナ６０のタービンインペラ側に並設され、回転軸５０が挿通される貫通孔６１０ａを有するデフレクタ本体６１０と、デフレクタ本体６１０の下縁から延出する舌部６１１と、を有するデフレクタ６１と、リテーナ６０とデフレクタ６１との間に区画されるシール室Ａと、舌部６１１とリテーナ６０との間に区画され、シール室Ａから潤滑油を排出する排出口Ｂと、を備える。デフレクタ本体６１０は、貫通孔６１０ａと排出口Ｂとの間に配置され、シール室Ａと、シール室Ａのタービンインペラ側の空間９０１ｂと、を連通するリーク孔６１０ｂを有する。
【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デフレクタを備えるターボチャージャに関する。

特許文献１に示すように、ターボチャージャの回転軸は、コンプレッサインペラとタービンインペラとを連結している。ターボチャージャには、タービンインペラ側からコンプレッサインペラ側に向かって、スラスト軸受と、デフレクタと、リテーナと、が配置されている。回転軸は、スラスト軸受により支持されている。回転軸は、デフレクタとリテーナとを貫通している。リテーナとデフレクタとの間には、シール室が区画されている。シール室に流れ込んだ潤滑油は、自重によりシール室内を下側に流動する。このため、シール室の下部には、潤滑油が溜まりやすい。したがって、コンプレッサインペラ側の負圧が大きくなると、溜まった潤滑油が、コンプレッサインペラ側にリークしてしまうおそれがある。この点、同文献のターボチャージャのデフレクタには、通気孔が穿設されている。

特開平０７−２１７４４０号公報

しかしながら、通気孔は、回転軸の上側に配置されている。すなわち、シール室において潤滑油が溜まりやすい部分（シール室の下部）と、通気孔と、は回転軸を挟んで、上下方向に離間している。一方、シール室下部の潤滑油は、回転軸の外周面付近の隙間を介して、コンプレッサインペラ側にリークする。このため、コンプレッサインペラ側の負圧により、シール室下部の潤滑油が吸い上げられても、通気孔を介して、当該潤滑油を排出することは困難である。このように、同文献のターボチャージャの場合、コンプレッサインペラ側への潤滑油のリークを抑制することは困難である。そこで、本発明は、コンプレッサインペラ側への潤滑油のリークを抑制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、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と、前記コンプレッサインペラと前記タービンインペラとの間に配置されるリテーナと、前記リテーナの前記タービンインペラ側に並設され、前記回転軸が挿通される貫通孔を有するデフレクタ本体と、前記デフレクタ本体の下縁から延出する舌部と、を有するデフレクタと、前記リテーナと前記デフレクタとの間に区画されるシール室と、前記舌部と前記リテーナとの間に区画され、前記シール室から潤滑油を排出する排出口と、を備えるターボチャージャであって、前記デフレクタ本体は、上下方向に対して直交する方向から見て、前記貫通孔と前記排出口との間に配置され、前記シール室と、前記シール室の前記タービンインペラ側の空間と、を連通するリーク孔を有することを特徴とする。

以下、シール室において、潤滑油が溜まりやすい部分を「滞留部」と称す。本発明のターボチャージャのデフレクタには、リーク孔が配置されている。リーク孔は、貫通孔つまり回転軸よりも、下側に配置されている。また、リーク孔は、排出口つまり滞留部よりも、上側に配置されている。このため、コンプレッサインペラ側の負圧により、滞留部の潤滑油が吸い上げられても、リーク孔を介して、当該潤滑油を排出することができる。また、コンプレッサインペラ側の負圧により、リーク孔を介して、シール室に空気が吸引される。このため、滞留部の潤滑油に負圧が及ぼす吸引力を、小さくすることができる。

本発明の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。 同ターボチャージャのシール部の後面図である。 （ａ）は、その他の実施形態（その１）のターボチャージャのデフレクタの舌部付近の軸方向断面図である。（ｂ）は、その他の実施形態（その２）のターボチャージャのデフレクタの舌部付近の軸方向断面図である。

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。

＜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。以降の図においては、前側が本発明の「コンプレッサインペラ側」に、後側が本発明の「タービンインペラ側」に、左右方向が本発明の「上下方向に対して直交する方向」に、各々対応している。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。

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９０１ｂは、本発明の「シール室のタービンインペラ側の空間」の概念に含まれる。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３に、本実施形態のターボチャージャのシール部の後面図を示す。図２、図３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、後側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、隙間Ｈが区画されている。隙間Ｈ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と後述するデフレクタ６１との間には、シール室Ａが区画されている。シール室Ａの下部には、滞留部Ｃが存在している。滞留部Ｃには、潤滑油Ｏが溜まりやすい。

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は、貫通孔６１０ａと、リーク孔６１０ｂと、ガードリブ６１０ｃと、段差部６１０ｄと、を備えている。貫通孔６１０ａは、デフレクタ本体６１０の径方向中心に、開設されている。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。左右方向（右側または左側）から見て、リーク孔６１０ｂは、上側の貫通孔６１０ａと、下側の排出口Ｂおよび滞留部Ｃと、の間に配置されている。リーク孔６１０ｂは、シール室Ａと油路９０１ｂとを連通している。左右方向から見て、ガードリブ６１０ｃは、上側の貫通孔６１０ａと、下側の排出口Ｂおよび滞留部Ｃと、の間に配置されている。ガードリブ６１０ｃは、リーク孔６１０ｂの上縁から、前側（シール室Ａ側）に突出している。ガードリブ６１０ｃは、左右方向（下側の排出口Ｂと、上側の隙間Ｈと、を連通する方向に対して、直交する方向）に延在している。左右方向から見て、段差部６１０ｄは、上側の貫通孔６１０ａと、下側の排出口Ｂおよび滞留部Ｃと、の間に配置されている。段差部６１０ｄの上端に対して、段差部６１０ｄの下端は、前側に配置されている。このため、段差部６１０ｄは、後上側から前下側に延在している。前記リーク孔６１０ｂは、当該段差部６１０ｄに開設されている。リーク孔６１０ｂの上縁は、段差部６１０ｄの上縁と一致している。

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。すなわち、舌部６１１は、前上側から後下側に延在している。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は、滞留部Ｃの後側（油路９０１ｂ側）に配置されている。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。

＜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。図１に示すように、ターボチャージャ１の駆動時つまり回転部５の回転時において、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。

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。シール室Ａに流れ込んだ潤滑油Ｏは、自重により、シール室Ａの下部に合流する。すなわち、潤滑油Ｏは、滞留部Ｃに滞留する。滞留部Ｃの潤滑油Ｏは、排出口Ｂを介して、油路９０１ｂに流出する。

コンプレッサインペラ５１側に負圧が発生すると、シール室Ａからコンプレッサインペラ側に、隙間Ｈを介して、空気や潤滑油Ｏが流動しやすくなる。ここで、排出口Ｂ付近には、滞留部Ｃが存在している。このため、滞留部Ｃの潤滑油Ｏにより、排出口Ｂの開口面積が小さくなってしまう。したがって、排出口Ｂを介して、油路９０１ｂからシール室Ａに、空気が流れ込みにくくなる。よって、滞留部Ｃの潤滑油Ｏが、コンプレッサインペラ５１側の負圧により、吸い上げられやすくなる。すなわち、滞留部Ｃの潤滑油Ｏが、隙間Ｈを経由して、コンプレッサインペラ５１側にリークしやすくなる。

この点、図２、図３に示すように、デフレクタ本体６１０には、リーク孔６１０ｂが開設されている。このため、図２に矢印Ｙ１で示すように、滞留部Ｃから吸い上げられた潤滑油Ｏを、リーク孔６１０ｂを介して、油路９０１ｂに排出することができる。また、図２に矢印Ｙ２で示すように、リーク孔６１０ｂを介して、油路９０１ｂからシール室Ａに、空気を導入することができる。また、デフレクタ本体６１０には、ガードリブ６１０ｃが配置されている。このため、図２に矢印Ｙ３で示すように、滞留部Ｃから吸い上げられた潤滑油Ｏを、ガードリブ６１０ｃに衝突させることができる。すなわち、潤滑油Ｏの流れを遮ることができる。また、デフレクタ本体６１０には、段差部６１０ｄが配置されている。このため、図２に矢印Ｙ４で示すように、デフレクタ本体６１０の後面（表面）を流れ落ちる潤滑油Ｏが、リーク孔６１０ｂを介して、シール室Ａに流れ込むのを、抑制することができる。

＜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、デフレクタ６１には、リーク孔６１０ｂが配置されている。左右方向から見て、リーク孔６１０ｂは、貫通孔６１０ａつまり回転軸５０よりも、下側に配置されている。また、左右方向から見て、リーク孔６１０ｂは、排出口Ｂつまり滞留部Ｃよりも、上側に配置されている。このため、コンプレッサインペラ５１側の負圧により、滞留部Ｃの潤滑油Ｏが吸い上げられても、図２に矢印Ｙ１で示すように、リーク孔６１０ｂを介して、当該潤滑油Ｏを排出することができる。また、図２に矢印Ｙ２で示すように、コンプレッサインペラ５１側の負圧により、リーク孔６１０ｂを介して、油路９０１ｂからシール室Ａに、空気が吸引される。このため、滞留部Ｃの潤滑油Ｏに負圧が及ぼす吸引力を、小さくすることができる。

また、図２に示すように、デフレクタ本体６１０には、ガードリブ６１０ｃが配置されている。左右方向から見て、ガードリブ６１０ｃは、貫通孔６１０ａつまり回転軸５０よりも、下側に配置されている。また、左右方向から見て、ガードリブ６１０ｃは、排出口Ｂつまり滞留部Ｃよりも、上側に配置されている。このため、図２に矢印Ｙ３で示すように、コンプレッサインペラ５１側の負圧により、滞留部Ｃの潤滑油Ｏが吸引される際、ガードリブ６１０ｃにより、潤滑油Ｏの吸引を邪魔することができる。

また、図２に示すように、デフレクタ本体６１０には、段差部６１０ｄが配置されている。段差部６１０ｄの上端に対して、段差部６１０ｄの下端は、前側に配置されている。すなわち、デフレクタ本体６１０において、段差部６１０ｄよりも上側の部分に対して、段差部６１０ｄよりも下側の部分は、前側にずれている。リーク孔６１０ｂの上縁は、段差部６１０ｄの上縁以下の位置（上縁と同じ位置、あるいは上縁よりも低い位置）に、配置されている。このため、図２に矢印Ｙ４で示すように、デフレクタ本体６１０の後面を流れ落ちる潤滑油Ｏが、リーク孔６１０ｂを介して、シール室Ａに流れ込むのを、抑制することができる。

また、図２に示すように、ガードリブ６１０ｃの下面（吸い上げられた潤滑油Ｏが衝突する衝突面）は、真下ではなく、後下側（リーク孔６１０ｂ側）を向いている。このため、ガードリブ６１０ｃで反射した潤滑油Ｏを、リーク孔６１０ｂに導入しやすい。

＜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。

図４（ａ）に、その他の実施形態（その１）のターボチャージャのデフレクタの舌部付近の軸方向断面図を示す。図４（ｂ）に、その他の実施形態（その２）のターボチャージャのデフレクタの舌部付近の軸方向断面図を示す。なお、図２と対応する部位については、同じ符号で示す。また、図４（ａ）、図４（ｂ）に示す部位は、図２の枠ＩＶに対応する部位である。

図４（ａ）に示すように、ガードリブ６１０ｃを、リーク孔６１０ｂの下縁から、前側（シール室Ａ側）に突出させてもよい。こうすると、矢印Ｙ５で示すように、ガードリブ６１０ｃで反射した潤滑油Ｏを、滞留部Ｃに還流させることができる。

図４（ｂ）に示すように、ガードリブ６１０ｃを、段差部６１０ｄの上側に配置してもよい。また、リーク孔６１０ｂを、段差部６１０ｄの下側に配置してもよい。すなわち、リーク孔６１０ｂとガードリブ６１０ｃと段差部６１０ｄとを、各々独立して配置してもよい。こうすると、矢印Ｙ６で示すように、ガードリブ６１０ｃで反射した潤滑油Ｏの一部を、滞留部Ｃに還流させることができる。また、ガードリブ６１０ｃで反射した潤滑油Ｏの残部を、リーク孔６１０ｂを介して、油路９０１ｂに流出させることができる。

リーク孔６１０ｂ、ガードリブ６１０ｃ、段差部６１０ｄの形状、大きさ、位置、配置数は特に限定しない。リーク孔６１０ｂは、前側または後側から見て、スリット状、四角形状、長円状、真円状などであってもよい。ガードリブ６１０ｃは、前側または後側から見て、左右方向に延在する直線状、上側に向かって張り出す部分円弧状（Ｃ字状）などであってもよい。

図２に示すように、リーク孔６１０ｂの上縁に沿ってガードリブ６１０ｃを配置する場合、ガードリブ６１０ｃの左右方向長さを、リーク孔６１０ｂの上縁の左右方向長さ以上としてもよい。こうすると、ガードリブ６１０ｃで反射した潤滑油Ｏを、リーク孔６１０ｂに導入しやすい。図４（ａ）に示すように、リーク孔６１０ｂの下縁に沿ってガードリブ６１０ｃを配置する場合、ガードリブ６１０ｃの左右方向長さを、リーク孔６１０ｂの下縁の左右方向長さ以上としてもよい。こうすると、図４に矢印Ｙ１、Ｙ５で示す、滞留部Ｃから吸い上げられた潤滑油Ｏと、図４に矢印Ｙ２で示す、リーク孔６１０ｂを介してシール室Ａに導入される空気と、が混合しにくい。図２に示すように、段差部６１０ｄよりも上側部分に対するガードリブ６１０ｃの突出角度θ１は、特に限定しない。鈍角でも鋭角でもよい。

段差部６１０ｄの後面は、平面状、曲面状などであってもよい。段差部６１０ｄよりも上側部分に対する段差部６１０ｄの突出角度θ２は、特に限定しない。鈍角でも鋭角でもよい。また、デフレクタ６１の製造時において、デフレクタ本体６１０にリーク孔６１０ｂを開設する際（切り出す際）、リーク孔６１０ｂの孔縁の一部を残して残部を切断し、当該一部を湾曲させることにより、ガードリブ６１０ｃを作製してもよい。また、ガードリブ６１０ｃを底壁部６００の後面（シール室Ａ側の面）に配置してもよい。

１：ターボチャージャ、３：ジャーナル軸受、４：スラスト軸受、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、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、θ１：突出角度、θ２：突出角度、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、６１０ｂ：リーク孔、６１０ｃ：ガードリブ、６１０ｄ：段差部、６１１：舌部、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：滞留部、Ｈ：隙間、Ｏ：潤滑油

Claims (3)

1. 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と、
   前記コンプレッサインペラと前記タービンインペラとの間に配置されるリテーナと、
   前記リテーナの前記タービンインペラ側に並設され、前記回転軸が挿通される貫通孔を有するデフレクタ本体と、前記デフレクタ本体の下縁から延出する舌部と、を有するデフレクタと、
   前記リテーナと前記デフレクタとの間に区画されるシール室と、
   前記舌部と前記リテーナとの間に区画され、前記シール室から潤滑油を排出する排出口と、
   を備えるターボチャージャであって、
   前記デフレクタ本体は、上下方向に対して直交する方向から見て、前記貫通孔と前記排出口との間に配置され、前記シール室と、前記シール室の前記タービンインペラ側の空間と、を連通するリーク孔を有することを特徴とするターボチャージャ。
2. 前記デフレクタ本体は、前記貫通孔と前記排出口との間に配置され、前記シール室側に突出するガードリブを有する請求項１に記載のターボチャージャ。
3. 前記デフレクタ本体は、上端に対して下端が前記コンプレッサインペラ側に配置される段差部を有し、
   前記リーク孔の上端は、前記段差部の上縁以下の位置に、配置されている請求項１または請求項２に記載のターボチャージャ。

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