JPS61135941A - タ−ボチヤ−ジヤの潤滑油流出防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は機関を過給するターボチャージャにおいて、排
気タービン破損時に潤滑油の流出を防止する装置に関す
る。

（従来の技術） 内燃機関の出力向上を目脂して吸気を過給することは良
く知られているが、このために機関の排気エネルギを利
用して過給を行うターボチャージャがある（例えば［タ
ーボチャージャの理論と実際］桜井一部訳、鉄道日本社
　昭和５６年７月１日発行　参照）。

このターボチャージャの構造についで第９図にもとづい
て説明する。

機関の排気〃スを受けて回転する排気タービン１は、タ
ービンハウジング２の内部にタービンロータ３が配置さ
れ、このタービンロータ３と回転軸４を介して同軸上に
吸気コンプレッサ５のインペラ６が連結され、タービン
ロータ３と一体的にインペラ６がコンプレッサハウジン
グ７の内部で回転し、図示しない機関吸気通路に空気を
過給する。前記回転軸４はベアリングハウジング８に７
０−トメタル９．１０を介して回転自由に支持され、こ
のフロートメタル９．１０にはベアリングハウジング８
に形成した潤滑油の供給通路１１を経由して機関の潤滑
油の一部が供給される。フロートメタル９．１０を潤滑
した油は、ベアリングハウジング８の出口部１２がら機
関のオイルパンへと還流される。

回転軸４の吸気コンプレッサ５側にはスラストカラー１
３が取付られ、ベアリングハウジング８に固定したスラ
ストメタル１４に接触して回転軸４が軸方向に移動しな
いように保持している。

また回転軸４の排気タービン１側にはリング溝］７が形
成され、このリング溝１７にシールリング１５が代合し
、ベアリングハウジング８の内周との開からタービンロ
ータ３側に潤滑油が流出しないようにシールしでいる。

なお、タービンロータ３のもつ熱が直接的に軸受側に伝
達されることのないように、タービンロータ３の背面に
位置して、ベアリングハウジング８にはヒートインシュ
レータ１６が取付られでいる。

ターボチャージャのタービンロータ３の回転は機関の運
転条件にもよるが、毎分敵方回転にも上昇し、そのため
回転軸４の軸受部、つまりフロートメタル９．１０には
多量の潤滑油を供給する必要があり、通常は機関の潤滑
油を利用してこの一部を供給通路１１から７０−トメタ
ル９．１０に送り込むことにより、回転軸４が焼き付く
ことのないように強制潤滑している。

（発明が解決しようとする問題点） 前記タービンロータ３は高温の排気〃スに接触するため
、耐熱性や高温強度の必要から耐熱合金を用いるのが普
通であるが、ターボラグや高温特性の改善をはかるうえ
から、従来の耐熱合金よりも軽量でかつ耐熱性に優れた
、窒化珪素、炭化珪素等のセラミックスを用いてタービ
ンロータ３を製作することが提案されている（例えば特
開昭５７−８８２０１号公報参照）。

この場合、回転軸４の一部もタービンロータ３と一体の
セラミックスで形成されでおり、途中に金属のシャフト
が接合されるようになっている。

ところがこのようにセラミックスで形成したタービンロ
ータ３は、耐熱合金に比べて耐衝撃性にやや難点があり
、このため激しい振動尋熱衝撃が加わると、極端な場合
には、タービンロータ３や回転軸４の一部が破損するこ
とも想定される。

万一、タービンロータ３が上記リング溝１７の部分から
破損するようなことがあると、シールリング１５は軸方
向への拘束を受けない構造のため、シールリング１５が
排気タービン側に離脱したりして、フロートメタル９に
供給されていた潤滑油は排気タービン１側へ多量に流出
し、ターボチャージャと潤滑油を共用する機関（原動機
）が潤滑油不足に陥るという不具合を生じる。

本発明はこのような問題を解決することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、機関の排気ガスにより駆動される排気タービ
ンと、この排気タービンに回転軸を介して連結され吸気
を過給する吸気コンプレッサと、前記回転軸の軸受に機
関潤滑油の一部を供給する供給通路とを備えたターボチ
ャージャにおいて、前記回転軸に軸受よりも排気タービ
ン側に位置してリング溝を形成し、このリング溝にシー
ルリングを嵌合すると共に、このシールリングの排気タ
ー　　−ビン側への移動を阻止する手段をハウジング側
に設けである。

（作用） したがって、排気タービンのタービンロータや回転軸の
一部に破損を生じ、シールリングが排気タービン側に離
脱しようとすると、これ番阻止することができるため、
排気タービン側に潤滑油が多量に流出するのを防止する
ことができ、少なくとも機関の潤滑系統が潤滑油不足の
事態に陥るのを回避し、機関の焼き付きなどを未然に防
止することができる。

（実施例） 以下本発明のいくつかの実施例を図面に基づいて説明す
るが、第９図と同一部分には同符号を付すことにする。

第１図、第２図の第１実施例において、シールリング１
５の外側、つまり排気タービン１側に位置してベアリン
グハウジング８の一部に環状の突起２０が形成され、こ
の突起２０によりシールリング１５が軸方向に移動する
のを阻止する手段を構成している。

環状突起２０の最小内径はシールリング１５の外径より
も小さく、かつ回転軸４の外周に接触しない程度に設定
され、また環状突起２ｏの内側面はリング溝の外側面の
延長上に位置し、シールリング１５がリング溝１７のな
かで最大限排気タービン側に移動しても、これと接触す
ることはないが、このときに隙間がほぼ零となるように
寸法公差が設定される。

環状突起２０のシールリング側の内側面はほぼ垂直に形
成されるが、外側は緩やがなテーパ面２１として内径が
次第に拡大している。

なお、シールリング１５はピストンリングのように一部
に切欠（合口）が形成されていて、弾性変形により径が
拡縮するようになっており、したがって組立時には回転
軸４に予めシールリング１５を嵌合しておき、これをベ
アリングハウジング８に挿入すれば、環状突起２０をテ
ーパ面２１がらスムーズに乗り越えることができる。

このようｑ構成において、排気タービン１にはその回転
中にスラスト方向の作用力が働き、何等かの原因により
タービンロータ３または回転軸４の一部が破損したりす
ると、これらは外側の排気通路側に抜は出ようとする。

特にこの破損が回転軸４のリング溝１７の部分を境にし
て起きると、シールリング１５はリング溝１７の溝側面
で支持されることがなくなるため、従来は破損した軸部
分と共に排気タービン側に離脱するのであるが、この実
施例では、ベアリングハウジング８に設けた環状突起２
０により軸方向への移動を阻止されるので、回転軸４が
ら抜は出すことがなく、残りの軸部と共に潤滑油のシー
ル機能を維持することができるのである。

このため、フロートメタル９の部分に供給される潤滑油
が排気系に多量に流出するような事態が防止され、ター
ビンロータ３等の破損に伴い機関が潤滑油不足に陥るこ
とを回避できる。

次ぎに第３図、第４図の第２実施例について説明すると
、これは、シールリング１５の移動阻止手段として、前
記環状突起２０の代わりに、ベアリングハウジング８に
リングプレート２２を取付け、このリングプレート２２
の内周に一体的に等間隔で配置した複数の板ばね２３の
端面により、シールリング１５の外側面を保持するよう
にしたものである。板ばね２３はシールリング１５に向
けて前記テーパ面２１と同様に傾斜して折り曲げられ、
回転軸４のベアリングハウジング８に対する挿入時に、
シールリング１５の通過を容易にしている。

なお、リングプレート２２はベアリングハウジング８に
形成した環状段部２４に嵌合して位置決めを行い、ビス
２５を介して固定される。

第５図、第６図に示す第３の実施例は、シールリング１
５の外側に位置して、回転軸４とベアリングハウジング
８の対向部分に、リング溝２６と２７をそれぞれ形成し
、このリング溝２６．２７に皿ばね状の歯付座金２８を
嵌合し、これによりシールリング１５の軸方向移動を阻
止するようにしたものである。

なお、歯付座金２８は回転軸４にシールリング１５を嵌
合する前に嵌めておき、回転軸４をベアリングハウジン
グ８に挿入する際に、弾性変形しテベアリングハウジン
グ８側のリング溝２７に嵌まり込むようにさせる。

回転軸４の一部が破損しても、歯付座金２８は外周部が
ベアリングハウジング８のリング溝２７に保持されるた
め、その内側のシールリング１５が排気タービン側に抜
は出るのを阻止することができる。

第７図に示す第４の実施例は、シールリング１５の移動
阻止手段として、ヒートインシュレータ１６を用いたも
ので、ヒートインシュレータ１６の内周端３０をシール
リング１５の外周よりも内方に延長し、回転軸４に形成
したリング溝３１に一部を侵入させるようにしである。

この場合、ヒートインシュレータ１６は直径方向に分割
され、ベアリングハウジング８に回転軸４を挿入してか
ら組み込まれ、ペアリングハウジング８とタービンハウ
ジング２の間に挟持固定されるようになっている。

次ぎに第８図に示す第５の実施例は、タービンロータ３
がその破損時に排気系の下流に移動しないように保持す
るストッパ３３を設けることにより、シールリング１５
の軸方向への移動を間接的に阻止するようにしたもので
ある。

つまり、タービンロータ３の下流に位置して排気通路３
４にストッパ３３を設ける。

ストッパ３３はタービンロータ３と同軸的でかつその後
方に近接した位置に、支持アーム３５を介してタービン
ハウジング２と排気管３６との間に挟持固定される。た
だし、これらストッパ３３や支持アーム３５が排気抵抗
を増大させることのないように、通路断面をよぎる面積
を適切に設定する。

なお、ストッパ３３や支持アーム３５は耐熱金属、例え
ばステンレスなどで形成する。

この場合、仮に回転軸４の一部が折損してもタービンロ
ータ３がストッパ３３により保持されるので、回転軸４
と共にシールリング１５はベアリングハウジング８の内
部に留とまっており、潤滑油が大量に流出するような事
態は防止することができるのである。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、タービンロータや回転軸
などの破損時に、シールリングが軸方向に移動しないよ
うに阻止する手段を設けたので、軸受に供給される潤滑
油が排気系に流出するのをシールリングで抑制すること
ができ、潤滑油が軸受部分から排気系に流出することに
より生じる機関の潤滑油不足あるいは焼き付きなどを未
然に防止することがで終る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の断面図、第２図は同じく
要部拡大断面図、第３図は第２実施例の要部拡大断面図
、第４図は同正面図、第５図は第３実施例の要部断面図
、第６図は同正面図、第７図は第４実施例の断面図、第
８図は第５実施例の断面図である。第９図は従来例の断
面図である。 １・・・ｌタービン、３・・・タービンロータ、４・・
・回転軸、５・・・吸気コンプレッサ、６・・・インペ
ラ、８・・・ベアリングハウジング、９．１０・・・フ
ロートメタル、１１・・・供給通路、１５・・・シール
リング、１６・・・ヒートインシュレータ、１７・・・
リング溝、２０・・・環状突起、２１・・・テーパ面、
２２・・・リングプレート、２３・・・板ばね、２６．
２７・・・リング溝、２８・・・歯付座金、３０・・・
内周端、３１・・・リング溝、３３・・・ストッパ、３
５・・・支持アーム。 特許出願人　日産自動車株式会社 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　機関の排気ガスにより駆動される排気タービンと、こ
   の排気タービンに回転軸を介して連結され吸気を過給す
   る吸気コンプレッサと、前記回転軸の軸受に機関潤滑油
   の一部を供給する供給通路とを備えたターボチャージャ
   において、前記回転軸に軸受よりも排気タービン側に位
   置してリング溝を形成し、このリング溝にシールリング
   を嵌合すると共に、このシールリングの排気タービン側
   への移動を阻止する手段をハウジング側に設けたことを
   特徴とするターボチャージャの潤滑油流出防止装置。