JP3252046B2 - ターボチャージャの非接触シール装置 - Google Patents

ターボチャージャの非接触シール装置

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JP3252046B2 JP01122394A JP1122394A JP3252046B2 JP 3252046 B2 JP3252046 B2 JP 3252046B2 JP 01122394 A JP01122394 A JP 01122394A JP 1122394 A JP1122394 A JP 1122394A JP 3252046 B2 JP3252046 B2 JP 3252046B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、車両エンジンのターボチャージ
ャに関し、特にその潤滑油がコンプレッサ側に漏れるの
を防止する非接触シール装置に関する。
【0002】
【従来技術およびその問題点】ターボチャージャは、周
知のように、そのロータシャフトの一端に、エンジンか
らの排気ガス流によって回転されるタービンインペラを
有し、他端に、エンジンへの吸入空気を圧縮するコンプ
レッサインペラを有している。ロータシャフトは、ハウ
ジングに回転自在に支持され、潤滑油によって潤滑され
る。このロータシャフトは高速回転するため、コンプレ
ッサ側とのシールには、ラビリンスによる非接触型のシ
ール構造が採用されている。しかし、非接触型シール装
置は、僅かな潤滑油の漏れは避けられず、特に、コンプ
レッサ側の負圧が大きくなったときのシール性に問題が
ある。従来、シール性を高めるための種々の試みがされ
ているが、十分ではなかった。
【0003】
【発明の目的】本発明は、ターボチャージャの非接触シ
ール装置において、特に潤滑油室とコンプレッサ室との
間のシール性を高めることを目的とする。
【0004】
【発明の概要】本発明は、ハウジングに、一端部にコン
プレッサ室に臨むインペラを有するロータシャフトを回
転自在に支持し、このハウジングに、該ハウジング内の
潤滑油室とコンプレッサ室との間に位置させてリテーナ
を固定するとともに、このリテーナとロータシャフトと
の間に非接触のシール手段を形成し、リテーナの潤滑油
室側に、該リテーナとの間にシール室を形成するデフレ
クタを固定し、このシール室の下部と潤滑油室とを連通
路を介して連通させたターボチャージャにおいて、デフ
レクタの上部に、潤滑油室とシール室を連通させる通気
孔を穿設したことを特徴としている。
【0005】このようにデフレクタに通気孔を穿設する
と、コンプレッサ側の負圧が大きくなっても、リテーナ
とロータシャフトとの間の非接触シール手段からの潤滑
油漏れが減少することが確認された。その理由は、必ず
しも明らかではないが、例えば、シール室下部に潤滑油
が溜っている運転状態でコンプレッサ側に負圧が発生し
たとき、潤滑油室側からシール室側に空気流が生じ、こ
の空気流がシール室下部に溜っている油を積極的に潤滑
油室のドレイン側に流す作用をし、リテーナとロータシ
ャフトとの間の僅かな隙間からコンプレッサ側に油が漏
れるのを防止するのではないかと考えられている。ある
いは、空気流が、リテーナとロータシャフトとの間の僅
かな隙間に存在する油膜を切る作用をするためではない
かとも考えられている。通気孔の大きさは、空気が流入
する最低断面積が確保されればよい。またその高さは、
油が潤滑油通路からシール室へ流入しない程度の高さと
する。
【0006】
【発明の実施例】以下、図示実施例に基づいて本発明を
説明する。ターボチャージャのハウジング11には、ロ
ータシャフト12が回転自在に支持されている。ロータ
シャフト12の一端部(図1の左端部)には、コンプレ
ッサ室25に臨むコンプレッサインペラ13が固定さ
れ、他端部には図示しないタービンインペラが固定され
ている。周知のように、タービンインペラは、エンジン
からの排気ガス流を受けてロータシャフト12を回転さ
せ、コンプレッサインペラ13は、この回転を受けてエ
ンジンへの吸入空気を圧縮する。
【0007】ロータシャフト12は、ハウジング11に
支持された大径部12aと、この大径部12aから外方
に延びる小径部12bとを有し、大径部12aと小径部
12bの間に、段部12cが形成されている。小径部1
2bには、第1カラー14、第2カラー15、及び上記
コンプレッサインペラ13が順番に嵌められ、これら
が、段部12cと、小径部12b先端のロックナット1
6との間に共締めされている。以上のロータシャフト1
2、コンプレッサインペラ13、第1カラー14及び第
2カラー15は、一体に回転する回転部材である。
【0008】ハウジング11には、大径部12aを支持
するラジアル軸受18と、第1カラー14と第2カラー
15に挟まれたスラスト軸受19がそれぞれ設けられて
いる。ハウジング11には、このラジアル軸受18とス
ラスト軸受19に、潤滑油を供給するための潤滑油通路
20、21が穿設され、またスラスト軸受19には、潤
滑油通路20からの潤滑油を第2カラー15の回転部に
送る同通路22が穿設されている。ハウジング11内に
は、これら潤滑油通路を流れた油が流入する潤滑油室2
3が形成されており、この潤滑油室23の底部は、流入
した油を外部タンクに排出するドレイン24に連なって
いる。
【0009】ハウジング11には、リテーナ30を挿入
固定するための凹部31が形成されている。凹部31に
挿入されたリテーナ30は、Oリング32により液密を
保持され、スナップリング33で抜け止められている。
このリテーナ30は、潤滑油室23とコンプレッサ室2
5(コンプレッサインペラ13)の間に位置しており、
ロータシャフト12(第2カラー15)を貫通させる貫
通孔30aを備えている。貫通孔30aには、第2カラ
ー15の筒状部15aが嵌合され、この筒状部15aに
は、Cリング35を嵌入させる環状溝36が形成されて
いる。Cリング35は、縮径されて環状溝36に嵌合さ
れていて、貫通孔30aと強く摩擦接触する。よって、
Cリング35はリテーナ30側に固定状態となり、第2
カラー15はCリング35に対して相対回転する。この
貫通孔30aと筒状部15a、及びCリング35と環状
溝36の間のラビリンスにより、潤滑油室23とコンプ
レッサ室25間のシール手段(リングシール)が構成さ
れる。
【0010】リテーナ30には、凹部30cが形成され
ていて、この凹部30cの端部に、リテーナ30との間
にシール室40を構成するデフレクタ41が固定されて
いる。このデフレクタ41は、その外方から順に、リテ
ーナ30との固定フランジ部41aと、筒状部41b
と、円板部41cとを有し、円板部41cに第2カラー
15を貫通させる軸孔41dが形成されている。第2カ
ラー15には、この円板部41cに対し、軸方向に重な
るスリンガー部15bが形成されている。このスリンガ
ー部15bと円板部41cの間のラビリンスも、同様
に、非接触型のシール手段を構成している。
【0011】リテーナ30の下部には、凹部30cと連
通する切欠部(連通路)30bが形成されており、また
デフレクタ41には、この切欠部30b内において、潤
滑油室23側に延びる舌片41eが形成されている。舌
片41eは、筒状部41b及び固定フランジ部41aの
一部を除去し、これらに代えて設けたもので、潤滑油室
23側が低くなるように傾斜している。この構成によ
り、シール室40は、潤滑油室23と連通している。
【0012】デフレクタ41には、その筒状部41bの
上部に、通気孔42が穿設されている。この通気孔42
は、本発明の最も重要な構成であり、この実施例では、
3個が穿設されている。
【0013】上記構成の本シール装置は、ロータシャフ
ト12が回転すると、潤滑油通路20、21及び22を
介して供給される潤滑油がロータシャフト12の軸部に
供給され、その一部は、ロータシャフト12、第1カラ
ー14及び第2カラー15の回転力(遠心力)により、
円板部41cとスリンガー部15bとの間のラビリンス
を通って、シール室40内に流入する。シール室40内
に流入した油は、リテーナ30の凹部30cの内壁(シ
ール室40側の壁面)、デフレクタ41の筒状部41
b、円板部41cの内壁等を伝って、切欠部30bに至
り、潤滑油室23からドレイン24に排出される。ま
た、デフレクタ41の潤滑油室23側の固定フランジ部
41a、筒状部41b、円板部41c及び舌片41eを
伝って、潤滑油室23内に落下し、同様にドレイン24
に排出される。このように、潤滑油が一旦シール室40
内に入り、壁面を伝って、潤滑油室23に至り、あるい
はデフレクタ41の外壁を伝って潤滑油室23に至るこ
とにより、貫通孔30aと筒状部15a、及びCリング
35と環状溝36の間のラビリンスに至る潤滑油は僅か
となり、基本的に潤滑油が潤滑油室23側からコンプレ
ッサ室25側に漏れるのが防止される。以上の通常の運
転状態では、潤滑油室23の下部は、潤滑油に満たされ
ている。
【0014】一方、コンプレッサ室25側が負圧になる
と、潤滑油室23内の空気が通気孔42を介してシール
室40内に流れ込み、さらに、シール室40から、より
抵抗の少ない流路に流れようとする。このときの流路抵
抗を考えると、貫通孔30aと筒状部15a、及びCリ
ング35と環状溝36の間のラビリンスを流れて外部に
漏れる流路抵抗より、切欠部30bの下部を通ってドレ
イン24に至る流路抵抗の方が遥かに小さく、このた
め、コンプレッサ室25側に漏れることが少ない。つま
り、シール室40に空気が流入しない場合には、コンプ
レッサ室25側の負圧により、貫通孔30aと筒状部1
5a、及びCリング35と環状溝36の間のラビリンス
に存在する油膜が吸い出されてしまうのに対し、シール
室40にデフレクタ41の通気孔42を介して空気を供
給すると、切欠部30bの下部を通ってドレイン24に
至る方向に主に空気が流れ、その結果、非接触ラビリン
スを通って漏れる潤滑油が減る。
【0015】以上は油漏れが減る一つの推論であるが、
通気孔42を介して流入する空気が、貫通孔30aと筒
状部15a、及びCリング35と環状溝36の間のラビ
リンスに存在する油膜を切断し、その結果、油漏れが減
少するとの推論も可能である。
【0016】次に実験結果によって本発明の効果を説明
する。図3は、コンプレッサ室25側の負圧が大小に変
化したときの潤滑油室23からコンプレッサ室25側へ
の油漏れ量を、次の実験条件下で調べた結果である。●
は、デフレクタ41に通気孔42を形成した本発明の場
合の油漏れ量、○は、比較例として、デフレクタ41に
通気孔42を形成しない場合の油漏れ量を示している。
【0017】[実験条件] ロータシャフト12の回転数;8000RPM 通気孔42の孔径;1.8φ 通気孔42の数;3個 油種;10W−30 油温;30〜40℃ 供給油量;0.6L/min. 試験時間;10分
【0018】この実験結果から明らかなように、デフレ
クタ41に通気孔42を形成した本発明は、通気孔42
を形成しない比較例に比して、数分の一から十分の一程
度の油漏れであることが確認された。
【0019】本発明の非接触シール装置が優れた油漏れ
防止効果を有することは、以上の実験結果に明らかであ
り、仮に上記推論が事実に反していても、本発明の有効
性は否定されない。
【0020】なお、リテーナ30及びデフレクタ41等
は、各種の形状が知られている。本発明は、これらの形
状を問わない。また、通気孔42の大きさ及び数は、適
宜設定される。高さは、前述のように、油が潤滑油通路
からシール室へ流入しない程度に定める。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、ターボチャージャのデ
フレクタの上部に、潤滑油室とシール室とを連通させる
通気孔を形成するという非常に簡単な構成により、潤滑
油室からコンプレッサ室側への油漏れを効果的に防止す
ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるターボチャージャの非接触シール
装置の実施例を示す断面図である。
【図2】図1の装置のリテーナ及びデフレクタ部分の正
面図である。
【図3】本発明装置による油漏れ減少の効果を示すグラ
フである。
【符号の説明】
11 ハウジング 12 ロータシャフト 13 コンプレッサインペラ 14 第1カラー 15 第2カラー 15a 筒状部 15b スリンガー部 20 21 22 潤滑油通路 23 潤滑油室 24 ドレイン 25 コンプレッサ室 30 リテーナ 30a 貫通孔 30b 切欠部 30c 凹部 31 凹部 32 Oリング 40 シール室 41 デフレクタ 41a 固定フランジ部 41b 筒状部 41c 円板部 41d 軸孔 41e 舌片 42 通気孔

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一端部にコンプレッサ室に臨むコンプレ
    ッサインペラを有するロータシャフト;このロータシャ
    フトを回転自在に支持するハウジング;このハウジング
    に、該ハウジング内の潤滑室と上記コンプレッサ室との
    間に位置させて固定され、上記ロータシャフトを貫通さ
    せたリテーナ;このリテーナとロータシャフトとの間に
    形成された非接触のシール手段;上記リテーナの潤滑油
    室側に固定され、該リテーナとの間にシール室を形成す
    るデフレクタ;及び、 このシール室の下部と上記潤滑油室とを連通させる連通
    路;とを備えたターボチャージャにおいて、 上記デフレクタの上部に、上記潤滑油室とシール室を連
    通させる通気孔を穿設したことを特徴とするターボチャ
    ージャの非接触シール装置。
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