JP2018512533A - オイルガイドを備えたオイルデフレクター - Google Patents

Abstract

エンジンターボチャージャー（１０）は、オイルフリンジャー（３５）によって前記オイルデフレクターに対して推進されるオイルの制御を改善するために、オイルガイド特徴部（７０）を組み込む半径方向に配向されたオイルデフレクター（５０）を含む。オイルデフレクター（５０）は、スラスト軸受チャンバーからオイルの流れを誘導することを助けるために、下方向に延びる舌刑部（６０）を含む。舌刑部（６０）上に形成された特徴部（７０）は、エンジンオイルサンプ内の他の重力方向のオイルの流れを強化する。特徴部は、垂直に配向され、デフレクターに対して軸方向及び回転方向に投げられたオイルを再誘導し、これは、スラスト軸受チャンバーからこのオイルのより効率的な排出を介して改善されたピストンリングのシールを提供する。特徴部は、完全破壊面リブとして、または舌刑部の表面から軸方向に突出する他の半径方向に配向されたフランジとして、スタンピングによって形成され得る。このようなフランジは、例えば、熔接によってオイルデフレクター舌刑部と一体であり得るか、そうではなければ、オイルデフレクターの舌刑部に取り付けられることができる。【選択図】 図３

Description

［関連出願の相互参照］
この出願は、３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）により、２０１５年３月２６日出願された米国仮特許出願第６２／１３８，４８０号の優先権を主張するＰＣＴ出願である。

本発明は、一般に、内燃機関の性能を向上させるために使用されるターボチャージャーに関し、特にターボチャージャー潤滑油のシール部の改善に関する。

ターボチャージャーは、通常吸気された内燃機関の性能を向上させるために使用されている。それらは、一般に、エンジン出力を高め、排気ガスを減らし、燃費を向上させる排気ガスタービンによって駆動される遠心圧縮機である。スーパーチャージャーのように、エンジンによってベルト駆動されるのではなく、典型的なターボチャージャーは、その出力のために排気エネルギーのみに依存し、従ってスーパーチャージャーよりもかなり速い速度で回転するように設計されている。

十分に潤滑するターボチャージャーの課題は、当業者らによく知られている。通常、単一のシャフトは、排気駆動タービンホイールを圧縮機ホイールに連結する。シャフトは、その長さに沿って一対の離隔されたスリーブ軸受内に軸支され、スラスト軸受を支持するように構成された圧縮機ホイール端部に肩部を備える。スラスト軸受端部で、オイルフリンジャーとオイルデフレクターは、協力して作動し、オイルの嵩をデフレクターのスラスト軸受側に保持することにより、シャフトを中心に固定されたピストンリングからオイルが遠くから駆動するように設計される。このように、潤滑油シールシステムは、一般に、ピストンリングを通過する任意のオイル漏れを回避するように設計され、すなわち、ターボチャージャーの圧縮機セクションに入るオイルの可能性を最小限に抑えるように設計される。

ターボチャージャーは、１００，０００ＲＰＭ以上回転することができる。特に潤滑の問題に関連して、その寿命を延びるために数多くの改善がなされている。例えば、一部用途ではセラミックスベアリングが使用されているが、他の分野ではオイル循環の様々な改善が達成されている。しかしながら、梱包要求事項がターボチャージャーを含んだアンダーフード（ｕｎｄｅｒ−ｔｈｅ−ｈｏｏｄ）構成要素に割り当てられた物理的空間を引き続き減少させるにつれて、タービンチャージャーオイルシールシステムの持続的な効果を保障するために、オイルフリンジャー及びオイルデフレクター構成要素に関連した追加的な改善が必要である。

本発明の一態様によれば、エンジンターボチャージャーは、オイルフリンジャーと、前記オイルフリンジャーから離隔された半径方向配向オイルデフレクターを含み、前記ターボチャージャーは、デフレクターによって遮蔽されるように適合化されたピストンリングシール部を有する。デフレクターは、関連エンジンサンプ内にオイルを誘導するように構成された下方向に垂下する舌刑部（ｔｏｎｇｕｅ）を含む。オイルデフレクター舌刑部上に形成された軸方向突出オイルガイド特徴部は、オイルフリンジャーによってオイルデフレクターに対して推進されるオイルの制御を向上させ、オイルガイド特徴部は、エンジンサンプ内にオイルの重力運動を高めるように構成される。

本発明の他の態様によれば、オイルデフレクターは、オイルフリンジャーから軸方向に離隔された環状のバッフル部を有し、オイルデフレクター舌刑部上のオイルガイド特徴部は、オイルデフレクターのバッフル部から受容された乱流オイルを誘導するためのオイルデフレクター舌刑部の面から軸方向に持ち上げられた下方向配向リブによって画定される。

本発明のまた他の態様によれば、オイルデフレクター舌刑部上のオイルガイド特徴部は、オイルデフレクターのバッフル部から受容されたオイルを誘導するために、オイルデフレクター舌刑部の面から軸方向に持ち上げられた下方向非対称配向フランジによって画定される。

本発明のまた他の態様によれば、バッフル部は、オイルフリンジャーから乱流オイルを受容し、制御された経路に沿ってオイルをオイルデフレクター舌刑部に再誘導するように構成される。

本発明のまた他の態様によれば、エンジンターボチャージャー内で作動するように構成されたオイルデフレクターは、軸方向で延びる回転ベアリングシャフトに近接してターボチャージャーハウジングに固定されるように構成された半径方向に延びるバッフル部を含む。前記オイルデフレクターは、バッフル部から下方向に垂下する舌刑部、及びバッフル部からのオイルの重力流れを前記舌刑部にわたって下方向に高めるために舌刑部上に形成されたオイルガイド特徴部をさらに含む。

本発明のまた他の態様によれば、エンジンターボチャージャーにおける作動のためのオイルデフレクターを製造する方法は、軸方向に延びるベアリングシャフトを中心に固定されるように構成された半径方向に延びるバッフル部を形成するステップ、前記バッフル部上に舌部を形成して、前記バッフル部から下方向に垂下するステップ、前記舌刑部上にオイルガイド特徴部を形成して、バッフル部から舌刑部の下方向にオイルの重力流れを増加させるステップを含む。

これら及び他の態様など及び特徴などは、以下の図面などと関連して以下の詳細な説明を読むとき、より容易に理解されるだろう。

本発明のオイルデフレクターを組み込むことができるタイプのターボチャージャーの断面図である。 図１のターボチャージャーの拡大部分の断面図である。 本発明のオイルデフレクターの一実施形態の一部の斜視図である。 図３の実施形態のオイルガイド特徴部の部分斜視図である。 本発明のオイルデフレクターの第２実施形態の一部の斜視図である。 図４の実施形態のオイルガイド特徴部の部分斜視図である。

図面などに示され、本明細書に詳細に記述されたように、本開示の様々な例示的な実施形態は、修正及び代替構成に影響を受けやすい。このように、多数の均等な構成が本発明の思想及び範囲内に含まれ得る。

以下の説明は、２つの実施形態のみを具体的に説明しているが、提示された各実施形態は、単に例示的なものと意図される。本開示に従って具現され得る多数の代替的な実施形態が本明細書において説明されておらず、添付された特許請求の範囲のカテゴリ内に含まれ得る。また、特許請求の範囲に記載された用語のうちのいずれも、暗示的にまたは他の方法で限定することを意図しない。

先ず、図１を参照すると、ターボチャージャー１０は、一般に、関連するエンジン（図示せず）に固定するための少なくとも一対の装着コネクター６、８を含む。ターボチャージャー１０は、一端部にタービンハウジング１２と、反対端部に圧縮機ハウジング１４及び、タービンと圧縮機ハウジング１２、１４との間に位置され、それらのそれぞれにボルト固定された軸受ハウジング１６を含む。

タービンハウジング１２は、エンジンマニホールド（図示せず）から高エネルギー排気ガスを受容するための通路を含む。当業者らは、排気ガスがターボチャージャー技術分野において通常的なもののように、タービンハウジング１２内で回転するように装着されたタービンホイール２０に誘導されることを理解するだろう。

タービンホイール２０は、タービンハウジング１２から軸受ハウジング１６を通って圧縮機ハウジング１４内に延びる回転可能なシャフト２２の一端部に堅固に固定される。シャフト２２の反対側の端部には、吸気口２７を介して圧縮機ハウジング１４内に受容される大気を矢印２５で示したように、大気を圧縮するように構成された圧縮機ホイール２４が固定される。大気２５は、圧縮空気出口２８を通ってエンジンに排出する前に、従来の方式で環状通路２６内で圧縮される。このように、当業者は、大気２５の圧縮のための実際のターボチャージャー出力がタービンホイール２０で開始され、タービンホイール２０は、エンジンマニホールドから受容された排気ガスのエネルギーを介してシャフト２２を回転させることを理解するだろう。

図２を参照すると、シャフト２２は、軸“ａ−ａ”を中心に回転するための一対の離隔されたスリーブまたはいわゆる“ジャーナル”ベアリング３０及び３２によって支持される。圧縮機ハウジング１４との界面付近の軸受ハウジング１６内で、ターボチャージャー１０の正常作動中に圧縮機ホイール２４に作用する高いブースト圧力及びスラスト荷重を受容するように構成された半径方向配向スラスト軸受３４がある。

スラスト軸受の近位には、それと共に回転するためにスリーブ３６を介してシャフト２２にスリーブされたオイルフリンジャー３５がある。開示されたように、オイルフリンジャー３５及びスリーブ３６は、単一の部品または構成要素として形成される。圧縮機ホイール２４とフリンジャー３５との間には、軸受ハウジング１６に円周方向に固定され、それに対して、Ｏリング３９によってシールされている非回転式スラスト軸受インサート３８が配置される。

ターボチャージャーの当業者らは、高圧オイルがオイル入口４０に入ることを理解するだろう。オイルの一部は通路４２を通ってスリーブ軸受３０及び３２に移動する一方、バランスは通路４４を通ってスラスト軸受３４に移動する。前述したように、スラスト軸受３４は、圧縮機ハウジング１４内で圧縮機ホイール２４によって発生される荷重を対応しなければならない。この目的のために、シャフト２２は、ベアリングのスラスト荷重を受容するスラストワッシャー４８を支持する肩部４６を含む。フリンジャースリーブ３６及びスラストワッシャー４８は、両側方向へのスラスト荷重を受容するように構成されたスラスト軸受４８を中心にカラーを形成する。

フリンジャースリーブ３６とスラスト軸受インサート３８との間に半径方向に挿入された一対の軸方向に離隔されたピストンリング４９は、スラスト軸受オイルチャンバー５４からベアリングインサート３８と圧縮機ホイール２４との間の界面までの高圧オイルの移動を最小限に抑えるように構成される。このような配置は、圧縮機ハウジング１４からオイルを出入りさせる最終的な目的を達成することを意図する。

図２及び図３を参照すると、非回転式オイルデフレクター５０は、スラスト軸受インサート３８とフリンジャー３５（両方とも図２にのみ示されている）との間で軸受ハウジング１６に軸方向に固定される。オイルデフレクター５０は、スラスト軸受３４を通過してフリンジャー３５に到逹する任意のオイルを受容するように構成される。このようなオイルの量は、最小限に抑制するように意図しているが、主として厳しい公差（ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）によって制御されるように、回転フリンジャー３５は、その重力戻りのために（図２の戻り矢印５２を参照）、オイル排出５６を介して、そして、関連するエンジン（いずれも図示せず）のオイルサンプ内にオイルデフレクター５０に回転可能に力を加えるか、押し出す。この目的のために、オイルデフレクター５０は、シャフト２２を取り囲む環状バッフル部５８から下方に傾斜した舌部６０を含む。舌部６０及びそのオイル受容面７２は、図２に示したオイルデフレクターのただ２つの部分である。

具体的に、図３及び図３Ａを参照すると、半径方向に延びる環状バッフル部５８は、矢印６２で示すパターンで、フリンジャー３５から押し出されたオイルを物理的に受容して、回転するフリンジャー３５から受容されるときにオイルが移動する一般的な円形経路を反射させる。バッフル部５８から舌刑部６０に伝達されたオイル上の重力は、オイルを舌刑部からサンプに効果的に下向きに押し付けるのに不十分であることができ、舌刑部６０は、示されたようにオイルガイド特徴部７０を含む。バッフル部５８上の円周方向に離隔されたタプ７４の軸方向に延びることは、オイルデフレクター５０が軸受ハウジング１６に位置決めることを容易にする。

図３Ａは、示されたように、舌刑部６０の面７２から軸方向に突出または持ち上げられる半径方向配向リブ７１によって画定されるオイルガイド特徴部７０の拡大部分を示す。従って、突出したリブ７１は、舌刑部６０上に受容されたオイルの乱流剪断作用を停止させるか、または少なくとも崩壊させて、オイルをサンプの方により強力に加圧するように構成される。リブは、乱流オイル流れをよりスムーズにサンプに移行させるために、垂直方向に少す角度を持つことができる。このように、リブ７１は、直角の垂直下向きの配向を有するよりも、非対称に配向されることができる。リブ７１は、金属加工分野の業者に理解されるように、スタンピングまたは他の手段を介して面７２にすることができる。

図４を参照すると、オイルデフレクター５０’は、特徴部７０’の代替実施形態を示す。代替特徴部７０’は、舌刑部６０’の他の平坦な面７２’から上方に向けてタブ（ｔａｂ）付けされたスタンプ付けフランジ部分に形成されることができ、フランジのこのような形成によるギャップを示す。代替的に、このようなフランジ部分は、舌刑部６０’に別個の部材として熔接されて、舌刑部６０’の面７２’に沿ってオイルの乱流を妨害するように構成された軸方向に突出した構造を提供する観点から効率的にオイルをオイルサンプに戻すことができる。

最後に、軸受ハウジングを有するエンジンターボチャージャーで作動するためのオイルデフレクターを製造する方法は、軸方向に延びる回転ベアリングシャフトを中心に軸受ハウジングに固定されるように構成された半径方向に延びた環状バッフル部を形成するステップと、バッフル部分上に一般的に平面的な舌刑部を形成してバッフル部分から下方向に垂下するようにするステップと、舌刑部上にオイルガイド特徴部を形成してバッフル部分から舌刑部上に下方向にオイルの重力流れを増加させるステップと、を含む。

前記方法は、舌刑部の面上に軸方向に持ち上げられた部分によって限定された垂直または非対称に配向された半径方向に突出したプロフィールのうちのいずれか一つを有するリブとして形成されたオイルガイド特徴部をさらに含むことができる。

本発明は、サンプからそしてサンプに再循環されるように設計された高圧オイルを使用することができる産業用エンジンをはじめとする、車両エンジンまたは非車両エンジン用のターボチャージャーに適用可能である。

本明細書では、ただ２つの作動オイルデフレクターの実施形態のみが示され説明されているが、代替の実施形態は、本開示に従って、再循環オイルをサンプへより効率的に返還するように提供され得る。

Claims (15)

1. 回転式オイルフリンジャー（３５）及び非回転式オイルデフレクター（５０）を含むエンジンターボチャージャー（１０）において、
   前記ターボチャージャーは、オイルデフレクター（５０）によって遮蔽されるように適合化されたピストンリングシール部を有し、前記オイルデフレクターは、オイルをエンジンサンプ内に誘導するように構成された垂直下方向に垂下した舌刑部（６０）を有する環状バッフル部（５８）を含み；前記オイルデフレクター（５０）は、
   前記オイルフリンジャー（３５）によって前記オイルデフレクター（５０）に対して推進されるオイルの制御を改善するために、前記オイルデフレクター舌部（６０）上に形成された半径方向に配向され軸方向に突出したオイルガイド特徴部（７０）を含み、前記オイルガイド特徴部（７０）は、エンジンサンプ内にオイルの重力運動を高めるように構成される、エンジンターボチャージャー（１０）。
2. オイルデフレクター（５０）を非回転式に支持する軸受ハウジング（１６）をさらに含み；
   前記回転式オイルフリンジャー（３５）は、ターボチャージャー（１０）の回転軸（２２）に固定され、前記非回転式オイルデフレクター（５０）は、回転軸（２２）から半径方向に離隔されるように構成される、請求項１に記載のエンジンターボチャージャー（１０）。
3. 前記オイルガイド特徴部（７０）は、舌刑部（６０）の面（７２）上に垂直配向される、請求項１に記載のエンジンターボチャージャー（１０）。
4. 前記オイルガイド特徴部（７０）は、舌刑部（６０）の面（７２）上に非対称に配向される、請求項１に記載のエンジンターボチャージャー（１０）。
5. 前記オイルデフレクター舌刑部（６０）は、面（７２）を有し、前記オイルガイド特徴部（７０）は、オイルデフレクター（５０）のバッフル部（５８）から受容された乱流オイルを誘導するために、オイルデフレクター舌刑部（６０）の前記面（７２）から軸方向に持ち上げられた下方向配向リブ（７１）である、請求項１に記載のエンジンターボチャージャー（１０）。
6. 前記オイルデフレクター舌刑部（６０）は、面（７２）を有し、前記ガイド特徴部（７０）は、オイルデフレクター（５０）のバッフル部（５８）から受容された乱流オイルを誘導するために、オイルデフレクター舌刑部（６０）の面（７２）から軸方向に延びる下方向配向フランジ（７０’）である、請求項１に記載のエンジンターボチャージャー（１０）。
7. 前記リブ（７１）は、スタンピング（ｓｔａｍｐｉｎｇ）によって形成される、請求項５に記載のエンジンターボチャージャー（１０）。
8. 前記フランジ（７０’）は、スタンピングによって形成される、請求項５に記載のエンジンターボチャージャー（１０）。
9. 前記フランジ（７０’）は、熔接によって形成される、請求項１に記載のエンジンターボチャージャー（１０）。
10. エンジンターボチャージャー（１０）用オイルデフレクター（５０）において、
    前記オイルデフレクター（５０）は、バッフル部（５８）から下方向に垂下する舌刑部（６０）を備え、
    前記オイルデフレクター（５０）は、
    オイルフリンジャー（３５）によってオイルデフレクター（５０）に対して推進されるオイルの改善された制御のために、オイルデフレクター舌刑部（６０）上に形成された半径方向に配向された軸方向に突出したオイルガイド特徴部（７０）を含み、前記オイルガイド特徴部（７０）は、エンジンサンプ内にオイルの重力運動を高めるように構成される、オイルデフレクター（５０）。
11. 前記オイルガイド特徴部（７０）は、舌刑部（６０）上に垂直方向に配向される、請求項１０に記載のオイルデフレクター（５０）。
12. 前記オイルガイド特徴部（７０）は、舌刑部（６０）上に非対称に配向される、請求項１０に記載のオイルデフレクター（５０）。
13. 前記オイルガイド特徴部は、リブ（７１）を含む、請求項１０に記載のオイルデフレクター（５０）。
14. 前記オイルガイド特徴部（７０）は、フランジ（７０’）を含む、請求項１３に記載のオイルデフレクター（５０）。
15. エンジンターボチャージャー（１０）での作動のためのオイルデフレクター（５０）を製造する方法であって、
    軸方向に延びるベアリングシャフト（２２）を中心に軸受ハウジング（１６）に固定されるように構成された半径方向に延びる環状バッフル部（５８）を形成するステップと、
    前記バッフル部分（５８）上に一般的に平面的な舌刑部（６０）を形成して、前記バッフル部分（５８）から下方向に垂下させるステップ及び、
    前記舌刑部（６０）上にオイルガイド特徴部（７０）を形成して、前記バッフル部分（５８）から舌刑部（６０）の下方向にオイルの重力流れを増加させるステップを含み、
    前記オイルガイド特徴部（７０）は、舌刑部（６０）に軸方向に持ち上げられた部分によって限定された非対称に配向された半径方向に突出したリブ（７１）を含む、オイルデフレクター（５０）を製造する方法。

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