WO2016203970A1 - シール構造および過給機 - Google Patents

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池谷　信之
光太 来海
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present disclosure relates to a seal structure including a seal ring and a supercharger.
  • a turbocharger that compresses intake air with the energy of exhaust gas and sends it to the engine has become widespread.
  • a bearing side that supports a shaft and a compressor impeller side that compresses intake air are partitioned by a seal plate.
  • An insertion hole through which the shaft is inserted is formed in the seal plate, and a sealing structure using a seal ring is provided in the insertion hole.
  • the oil draining member is constituted by two members divided in the axial direction so that the oil draining member can be inserted from the side opposite to the projecting portion of the insertion hole, and the seal ring projects. It can be inserted from the side that does not interfere with the part.
  • Some seal rings are provided with an abutment for facilitating elastic deformation in the radial direction of the seal ring, as described in Patent Document 2.
  • An object of the present disclosure is to provide a seal structure and a supercharger that can improve the workability of assembly of a seal ring.
  • a plurality of protrusions protruding outward in the radial direction of the shaft are provided on the outer peripheral surface of the seal ring so as to be spaced apart in the circumferential direction.
  • the first rotating body is preferably formed integrally with the compressor impeller, and a plurality of protrusions protruding outward in the radial direction of the shaft are provided on the outer peripheral surface of the seal ring in the circumferential direction.
  • a protruding portion protruding from the inner peripheral surface of the insertion hole.
  • a plurality of protrusions protruding outward in the radial direction of the shaft are provided on the outer peripheral surface of the seal ring so as to be spaced apart in the circumferential direction.
  • the first rotating body is preferably formed integrally with the compressor impeller, and a plurality of protrusions protruding outward in the radial direction of the shaft are provided on the outer peripheral surface of the seal ring in the circumferential direction.
  • a protruding portion protruding from the inner peripheral surface of the insertion hole.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of the supercharger C.
  • the supercharger C includes a supercharger main body 1.
  • the turbocharger body 1 includes a bearing housing 2, a turbine housing 4 connected to the left side of the bearing housing 2 by a fastening mechanism 3, a seal plate 5 connected to the right side of the bearing housing 2, and a right side of the seal plate 5.
  • a compressor housing 7 connected to each other by a fastening bolt 6.
  • the turbine housing 4 is configured by connecting three housing members 4a, 4b, and 4c.
  • the compressor housing 7 is formed with an inlet 12 that opens to the right side of the supercharger C and is connected to an air cleaner (not shown). Further, in a state where the seal plate 5 and the compressor housing 7 are connected by the fastening bolt 6, a diffuser flow path 13 that pressurizes air is formed by the facing surfaces of the seal plate 5 and the compressor housing 7.
  • the diffuser flow path 13 is formed in an annular shape from the radially inner side to the outer side of the shaft 9, and communicates with the intake port 12 via the compressor impeller 11 on the radially inner side.
  • annular compressor scroll passage 14 is provided that is located on the radially outer side of the shaft 9 with respect to the diffuser passage 13.
  • the compressor scroll flow path 14 communicates with an intake port of an engine (not shown) and also communicates with the diffuser flow path 13.
  • the compressor impeller 11 rotates, air is sucked into the compressor housing 7 from the intake port 12.
  • the intake air is boosted in the diffuser flow path 13 and the compressor scroll flow path 14 and guided to the intake port of the engine. That is, the compressed air flows through the compressor scroll passage 14.
  • annular turbine scroll passage 15 is formed that is located on the radially outer side of the shaft 9 relative to the turbine impeller 10.
  • a flow path x is formed between the turbine impeller 10 and the turbine scroll flow path 15.
  • the flow path x is formed in an annular shape from the radially inner side to the outer side of the shaft 9.
  • the turbine housing 4 has an exhaust port 16 that communicates with the turbine scroll passage 15 via the turbine impeller 10 and faces the front surface of the turbine impeller 10 and is connected to an exhaust gas purification device (not shown). Yes.
  • the variable stationary blade mechanism 17 changes the flow rate of the exhaust gas guided to the turbine impeller 10 according to the flow rate of the exhaust gas. Specifically, when the engine speed is low and the flow rate of exhaust gas is small, the variable stationary blade mechanism 17 increases the flow rate of the exhaust gas guided to the turbine impeller 10 by reducing the opening of the flow path x. The turbine impeller 10 can be rotated even with a small flow rate.
  • the compressor impeller 11 is provided with an impeller hole 11a through which the shaft 9 is inserted.
  • the compressor impeller 11 is fixed to the shaft 9 with the shaft 9 inserted through the impeller hole 11a.
  • a seal plate 5 is disposed opposite to the compressor impeller 11 on the side opposite to the intake port 12. That is, the seal plate 5 is disposed to face the back side of the compressor impeller 11. Then, the thrust bearing 22 side and the compressor impeller 11 side are partitioned by the seal plate 5.
  • the seal plate 5 is formed with an insertion hole 5 a penetrating in the axial direction of the shaft 9.
  • An oil draining member 23 (rotary body) is fixed to the shaft 9.
  • the shaft 9 is inserted into the insertion hole 5a with an oil draining member 23 interposed therebetween.
  • the thrust bearing 22 side is exposed to lubricating oil
  • the compressor impeller 11 side is exposed to high-pressure air. Therefore, a seal structure S is provided to suppress leakage of both the lubricating oil and air.
  • the seal structure S will be described in detail.
  • the thrust bearing 22 on the compressor impeller 11 side (right side in FIG. 2) is formed with a thrust hole 22a having an inner diameter smaller than the outer diameter of the thrust collar 20, and an oil draining member 23 is inserted into the thrust hole 22a. Yes.
  • the oil draining member 23 is inserted into the insertion hole 5a and rotates integrally with the shaft 9.
  • the oil draining member 23 includes a thrust side rotating body 24 (second rotating body) on the thrust collar 20 side and a compressor side rotating body 25 (first rotating body) on the compressor impeller 11 side.
  • the thrust side rotating body 24 is formed with a first hole 24a through which the shaft 9 is inserted.
  • the shaft 9 is inserted into the first hole 24 a until the end 24 b of the thrust side rotating body 24 comes into contact with the thrust collar 20.
  • the thrust side rotating body 24 is fixed to the shaft 9.
  • One end 24b side of the thrust side rotating body 24 is inserted into the thrust hole 22a.
  • annular protrusion 24c is formed on the thrust side rotating body 24 on the compressor impeller 11 side from a portion inserted through the thrust hole 22a.
  • the annular protrusion 24c has an outer diameter larger than that of the thrust hole 22a, and the lubricating oil flowing from the thrust bearing 22 side is scattered outward in the radial direction from the annular protrusion 24c by centrifugal force.
  • the annular protrusion 24c is provided with a reduced diameter portion 24d whose outer diameter is reduced toward the compressor impeller 11 side. A part of the reduced diameter portion 24 d and the other end 24 e are located in an insertion hole 5 a formed in the seal plate 5.
  • a tapered portion 5b is formed at a portion facing the reduced diameter portion 24d in the radial direction.
  • the tapered portion 5b is inclined while maintaining a substantially constant distance from the reduced diameter portion 24d.
  • a protruding portion 5c is formed at the end of the tapered portion 5b on the compressor impeller 11 side.
  • the protrusion 5c protrudes inward in the radial direction of the shaft 9 from the inner peripheral surface of the insertion hole 5a, and the inner diameter of the protrusion 5c is the minimum inner diameter of the insertion hole 5a.
  • a plate groove 5d that is recessed radially outward is formed on the compressor impeller 11 side of the protruding portion 5c. Furthermore, a parallel portion 5e extends parallel to the axial direction on the compressor impeller 11 side of the plate groove 5d.
  • the inner diameter of the parallel part 5e is larger than the protruding part 5c and smaller than the plate groove 5d.
  • the seal ring 26 is disposed in a state of being contracted radially inward from the natural length (non-compressed state).
  • the outer peripheral surface 26a of the seal ring 26 is in contact with the parallel portion 5e pressed by the elastic force of the seal ring 26 itself.
  • the inner peripheral surface 26 b side of the seal ring 26 is accommodated in an annular accommodating groove 23 a formed on the outer peripheral surface of the oil draining member 23.
  • the inner wall of the housing groove 23 a is formed by both the thrust side rotating body 24 and the compressor side rotating body 25.
  • the wall surface on the thrust bearing 22 side is formed by the other end 24e of the thrust side rotating body 24, and the bottom surface is formed by the small diameter portion 25d of the compressor side rotating body 25, and the compressor impeller 11 side Is formed by the step surface 25f of the compressor-side rotator 25.
  • the shaft 9 is inserted into the bearing hole 2 b of the bearing housing 2 from the turbine housing 4 side. With the tip of the shaft 9 protruding from the bearing hole 2b, the shaft 9 is inserted into the collar hole 20a until the thrust collar 20 contacts the stepped surface 9a. Thereafter, the shaft 9 is inserted into the thrust hole 22 a of the thrust bearing 22 to fix the thrust bearing 22 to the bearing housing 2.
  • the shaft 9 is inserted into the first hole 24a of the thrust side rotating body 24. Further, the one end 24 b side of the thrust side rotating body 24 is inserted into the thrust hole 22 a of the thrust bearing 22. Thereafter, the shaft 9 is inserted through the insertion hole 5 a of the seal plate 5. Further, the other end 24e side of the thrust side rotating body 24 is positioned in the insertion hole 5a. Then, the seal plate 5 is fixed to the bearing housing 2.
  • the seal ring 26 is inserted into the insertion hole 5a of the seal plate 5 while being contracted radially inward, and the second hole 25a of the compressor side rotating body 25 is inserted into the shaft 9. At this time, the one end 25b side of the compressor side rotating body 25 is inserted into the insertion hole 5a.
  • the seal ring 26 has an abutment, and the outer diameter of the seal ring 26 in the natural length before insertion is larger than the inner diameter of the insertion hole 5 a of the seal plate 5. Further, after the shaft 9 is inserted into the impeller hole 11 a of the compressor impeller 11, a bolt is fastened to the tip of the shaft 9.
  • the thrust collar 20, the oil draining member 23, and the compressor impeller 11 are sandwiched between the stepped surface 9a of the shaft 9 and the bolt fastened to the tip of the shaft 9, and by the axial force accompanying the fastening of the bolt, These members are clamped.
  • the seal plate 5 and the compressor side rotating body 25 are sequentially attached to the shaft 9.
  • the thrust side rotating body 24 is inserted from the side opposite to the compressor impeller 11 side relative to the insertion hole 5 a of the seal plate 5.
  • the compressor side rotating body 25 is inserted from the compressor impeller 11 side relative to the insertion hole 5a of the seal plate 5.
  • the seal ring 26 when the seal ring 26 is fitted in the accommodation groove 23 a provided in the compressor side rotator 25 without providing the accommodation groove 23 a in the thrust side rotator 24, the seal ring 26 is expanded in the radial direction by a jig. It is necessary and the work becomes complicated.
  • the inner wall of the accommodation groove 23 a of the oil draining member 23 is formed by the thrust side rotating body 24 and the compressor side rotating body 25. Therefore, after the thrust side rotating body 24 and the seal ring 26 are positioned in the insertion hole 5a, the compressor side rotating body 25 can be inserted into the insertion hole 5a. Therefore, it is not necessary to attach the seal ring 26 to the receiving groove 23a in advance, and the workability can be improved.
  • the seal ring 26 Since the seal ring 26 is inserted into the insertion hole 5a of the seal plate 5 from the compressor impeller 11 side with respect to the protrusion 5c, the seal ring 26 does not interfere with the protrusion 5c. It is also conceivable to insert the seal ring 26 from the left side to the right side in FIG. 2 with respect to the insertion hole 5a so as to get over the protruding portion 5c. In this case, for example, it is necessary to make the gap large so that the gap of the gap is slightly left even when the outer diameter of the seal ring 26 is reduced radially inward to the same diameter as the inner diameter of the protrusion 5c.
  • the seal structure S employs a so-called step bore structure in which the axial movement of the seal ring 26 is restricted by the protruding portion 5c.
  • the seal structure S can improve the workability of assembling the seal ring 26 while suppressing wear of the seal ring 26 and improving the sealing performance.
  • FIG. 4 is a front view of the seal ring 36 in the first modification. As shown in FIG. 4, the above-described configuration can also be applied to the seal ring 36 that does not have a joint.
  • a plurality of protrusions 36e projecting from the outer peripheral surface 36a toward the radially outer side of the shaft 9 are spaced apart (equally spaced here) in the circumferential direction of the outer peripheral surface 36a (here 3). One) is provided.
  • the protrusion 36e protrudes radially outward from the insertion hole 5a.
  • the seal ring 36 is inserted into the insertion hole 5a by the elastic deformation of the protrusion 36e. That is, the seal ring 36 is held in the insertion hole 5a in a state where the protrusion 36e is elastically deformed.
  • the seal ring 36 can be easily fixed to the insertion hole 5a, and the workability can be further improved.
  • the compressor-side rotating body 35 is formed integrally with the compressor impeller 11. Therefore, it is possible to reduce the cost by reducing the number of parts. Further, the compressor-side rotating body 35 formed integrally with the compressor impeller 11 may be formed of an aluminum alloy or the like, like the compressor impeller 11. The seal ring 26 is pressed to the turbine impeller 10 side (left side in FIG. 5A) by the intake pressure during operation. Therefore, the other end 24 e of the thrust side rotating body 24 comes into contact with the seal ring 26. Even if the compressor-side rotator 35 is formed of an aluminum alloy or the like, wear of the compressor-side rotator 35 due to friction with the seal ring 26 can be suppressed.
  • the boundary between the thrust side rotating body 24 and the compressor side rotating body 25 is located in the central portion of the housing groove 23a in the axial direction of the shaft 9.
  • the small diameter part 24f is formed in the thrust side rotary body 24 side.
  • the wall surface on the thrust bearing 22 side is formed by the stepped surface 24 g formed on the outer peripheral surface of the thrust side rotating body 24, and the bottom surface is formed by the small diameter portion 24 f of the thrust side rotating body 24.
  • the wall surface on the compressor impeller 11 side is formed by one end 25 b of the compressor-side rotating body 25.
  • the thrust side rotating body 24 and the compressor side rotating body 25 may be at any position in the axial direction of the receiving groove 23a.
  • the configuration of the compressor side rotating body 35 integrally formed with the compressor impeller 11 as in the second modification may be applied to the third modification and the fourth modification.

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Abstract

シール構造Ｓは、シールプレート５に形成された挿通孔５ａと、挿通孔の内周面から突出する突出部５ｃと、突出部よりもコンプレッサインペラ１１側に設けられたシールリング２６と、挿通孔内に位置する第１回転体２５と、第１回転体よりもコンプレッサインペラから離隔した位置に配され、挿通孔の最小内径よりも最大外径が大きい第２回転体２４と、第１回転体および第２回転体によって形成され、シールリングの内周面側を収容する環状の収容溝２３ａと、を備える。

Description

シール構造および過給機
　本開示は、シールリングを備えるシール構造および過給機に関する。
　従来、排気ガスのエネルギーで吸気を圧縮してエンジンに送出する過給機が普及している。過給機は、シャフトを軸支する軸受側と、吸気を圧縮するコンプレッサインペラ側が、シールプレートによって区画される。シールプレートには、シャフトが挿通される挿通孔が形成され、挿通孔には、シールリングによるシール構造が設けられている。
　吸気の圧力比が大きくなると、シールリングの劣化が進行しやすくなる。そこで、特許文献１に記載の過給機では、シールリングの挿通孔の内周面に突出部を設け、シールリングの軸方向の移動を突出部によって規制することで、シールリングの劣化を抑制している。また、シールリングは、内周面側が、油切り部材の外周面に形成された収容溝に収容された状態で挿通孔に挿通される。特許文献１の構成では、挿通孔のうち、突出部とは反対側から油切り部材を挿通できるように、軸方向に分割される二部材で油切り部材を構成しており、シールリングを突出部と干渉しない側から挿通可能としている。また、シールリングには、特許文献２に記載のように、シールリングの径方向の弾性変形を容易とするための合口が設けられているものがある。
実開昭６１－１６６１３４号公報 特開平８－２８２９０号公報
　特許文献１に記載のシール構造によれば、油切り部材の外径が、シールリングが収容される収容溝の内径よりも大きい。そのため、シールリングを収容溝に嵌め込むために、特許文献２に記載されているようなシールリングの合口を離隔させる。つまり、油切り部材の外径よりもシールリングの内径を大きくするように弾性変形させた状態で、油切り部材の外周面を乗り越えるようにして、シールリングを収容溝に嵌め込まなければならない。そして、油切り部材の収容溝にシールリングを嵌め込んだら、その後に、シールリングと一体に油切り部材をシャフトに挿通させる。
　このように、上記のシール構造では、油切り部材の組み付けに際して、２つの工程を順に行う必要があるため、組み付け作業が煩雑になるおそれがあり、作業性の改善が望まれている。
　本開示の目的は、シールリングの組み付けの作業性を向上することが可能なシール構造および過給機を提供することである。
　上記課題を解決するために、シール構造は、シャフトに固定されたコンプレッサインペラの背面側に対向配置され、挿通孔を有するシールプレートと、挿通孔に設けられたシールリングと、シャフトに設けられ、少なくとも一部が挿通孔内に位置する第１回転体と、シャフトのうち、第１回転体よりもコンプレッサインペラから離隔した位置に配され、挿通孔の最小内径よりも最大外径が大きい第２回転体と、第１回転体および第２回転体によって形成され、シールリングの内周面側を収容する環状の収容溝と、を備える。
　また、第１回転体は、コンプレッサインペラと一体形成されるとよい。
　また、シールリングの外周面には、シャフトの径方向外側に向かって突出する突起が、周方向に離隔して複数設けられるとよい。
　また、第１回転体は、コンプレッサインペラと一体形成され、シールリングの外周面には、シャフトの径方向外側に向かって突出する突起が、周方向に離隔して複数設けられるとよい。
　また、挿通孔の内周面から突出する突出部をさらに備えるとよい。
　上記課題を解決するために、過給機は、シャフトと、シャフトに固定されたコンプレッサインペラと、シャフトに固定されたコンプレッサインペラの背面側に対向配置され、挿通孔を有するシールプレート、挿通孔に設けられたシールリング、シャフトに設けられ、少なくとも一部が挿通孔内に位置する第１回転体、シャフトのうち、第１回転体よりもコンプレッサインペラから離隔した位置に配され、挿通孔の最小内径よりも最大外径が大きい第２回転体、第１回転体および第２回転体によって形成され、シールリングの内周面側を収容する環状の収容溝、を有するシール構造と、を備える。
　また、第１回転体は、コンプレッサインペラと一体形成されるとよい。
　また、シールリングの外周面には、シャフトの径方向外側に向かって突出する突起が、周方向に離隔して複数設けられるとよい。
　また、第１回転体は、コンプレッサインペラと一体形成され、シールリングの外周面には、シャフトの径方向外側に向かって突出する突起が、周方向に離隔して複数設けられるとよい。
　また、挿通孔の内周面から突出する突出部をさらに備えるとよい。
　本開示によれば、シールリングの組み付けの作業性を向上することが可能となる。
過給機の概略断面図である。 図１の破線部分の抽出図である。 図３（ａ）は、図２の破線部分を抽出して示す図であり、図３（ｂ）は、シールリングの摩耗を説明する図である。 第１変形例におけるシールリングの正面図である。 図５（ａ）は、第２変形例を説明するための説明図であり、図５（ｂ）は、第３変形例を説明するための説明図であり、図５（ｃ）は、第４変形例を説明するための説明図である。
　以下に添付図面を参照しながら、好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、構成を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　図１は、過給機Ｃの概略断面図である。以下では、図１に示す矢印Ｌ方向を過給機Ｃの左側とし、矢印Ｒ方向を過給機Ｃの右側として説明する。図１に示すように、過給機Ｃは、過給機本体１を備えて構成される。この過給機本体１は、ベアリングハウジング２と、ベアリングハウジング２の左側に締結機構３によって連結されるタービンハウジング４と、ベアリングハウジング２の右側に連結されるシールプレート５と、シールプレート５の右側に締結ボルト６によって連結されるコンプレッサハウジング７と、が一体化されて形成されている。ここでは、タービンハウジング４は、３つのハウジング部材４ａ、４ｂ、４ｃが連結されて構成される。
　ベアリングハウジング２のタービンハウジング４近傍の外周面には、ベアリングハウジング２の径方向に突出する突起２ａが設けられている。また、タービンハウジング４のベアリングハウジング２近傍の外周面には、タービンハウジング４の径方向に突出する突起４ｄが設けられている。ベアリングハウジング２とタービンハウジング４は、突起２ａ、４ｄを締結機構３によって固定される。締結機構３は、突起２ａ、４ｄを挟持する締結バンド（例えばＧカップリング）で構成される。
　ベアリングハウジング２には、過給機Ｃの左右方向に貫通する軸受孔２ｂが形成されている。この軸受孔２ｂには軸受８が収容され、軸受８によって、シャフト９が回転自在に軸支されている。シャフト９の一端にはタービンインペラ１０が一体的に固定されている。このタービンインペラ１０は、タービンハウジング４内に回転自在に収容されている。また、シャフト９の他端にはコンプレッサインペラ１１が一体的に固定されている。このコンプレッサインペラ１１は、コンプレッサハウジング７内に回転自在に収容されている。
　コンプレッサハウジング７には、過給機Ｃの右側に開口するとともに不図示のエアクリーナに接続される吸気口１２が形成されている。また、締結ボルト６によってシールプレート５とコンプレッサハウジング７とが連結された状態では、シールプレート５とコンプレッサハウジング７の対向面によって、空気を昇圧するディフューザ流路１３が形成される。このディフューザ流路１３は、シャフト９の径方向内側から外側に向けて環状に形成されており、上記の径方向内側において、コンプレッサインペラ１１を介して吸気口１２に連通している。
　また、コンプレッサハウジング７の内部には、ディフューザ流路１３よりもシャフト９の径方向外側に位置する環状のコンプレッサスクロール流路１４が設けられている。コンプレッサスクロール流路１４は、不図示のエンジンの吸気口と連通するとともに、ディフューザ流路１３にも連通している。コンプレッサインペラ１１が回転すると、吸気口１２からコンプレッサハウジング７内に空気が吸気される。吸気された空気は、ディフューザ流路１３およびコンプレッサスクロール流路１４で昇圧されてエンジンの吸気口に導かれる。すなわち、コンプレッサスクロール流路１４には、圧縮された空気が流通することとなる。
　タービンハウジング４には、タービンインペラ１０よりもシャフト９の径方向外側に位置する環状のタービンスクロール流路１５が形成されている。タービンインペラ１０とタービンスクロール流路１５の間には、流路ｘが構成されている。流路ｘは、シャフト９の径方向内側から外側に向けて環状に形成されている。
　また、タービンハウジング４には、タービンインペラ１０を介してタービンスクロール流路１５に連通するとともに、タービンインペラ１０の正面に臨み、不図示の排気ガス浄化装置に接続される排気口１６が形成されている。
　タービンスクロール流路１５は、エンジンから排出される排気ガスが導かれる不図示のガス流入口と連通するとともに、上記の流路ｘにも連通している。したがって、ガス流入口からタービンスクロール流路１５に導かれた排気ガスは、流路ｘおよびタービンインペラ１０を介して排気口１６に導かれるとともに、その流通過程においてタービンインペラ１０を回転させることとなる。そして、上記のタービンインペラ１０の回転力は、シャフト９を介してコンプレッサインペラ１１に伝達される。コンプレッサインペラ１１が回転すると、上記のとおりに、空気が昇圧されてエンジンの吸気口に導かれることとなる。
　このとき、タービンハウジング４に導かれる排気ガスの流量が変化すると、タービンインペラ１０およびコンプレッサインペラ１１の回転量が変化する。エンジンの運転状況によっては、所望の圧力に昇圧された空気をエンジンの吸気口に十分に導くことができなくなる場合がある。そこで、タービンハウジング４の流路ｘには、タービンスクロール流路１５と排気口１６との連通開度を可変とする可変静翼機構１７が設けられている。
　可変静翼機構１７は、排気ガスの流量に応じて、タービンインペラ１０に導かれる排気ガスの流速を変化させる。具体的に、可変静翼機構１７は、エンジンの回転数が低く排気ガスの流量が少ない場合には、流路ｘの開度を小さくしてタービンインペラ１０に導かれる排気ガスの流速を向上し、少ない流量でもタービンインペラ１０を回転させることができるようにする。
　図２は、図１の破線部分の抽出図である。図２に示すように、シャフト９にはスラストカラー２０が固定されている。スラストカラー２０は、シャフト９が挿通されるカラー孔２０ａが形成されており、シャフト９に形成された外径差による段差面９ａに接触する位置まで、シャフト９がカラー孔２０ａに挿通される。スラストカラー２０はシャフト９に固定されており、スラストカラー２０を挟んで配された２つのスラスト軸受２１、２２にスラスト荷重を作用させる。
　また、コンプレッサインペラ１１には、シャフト９が挿通されるインペラ孔１１ａが設けられている。コンプレッサインペラ１１は、インペラ孔１１ａにシャフト９が挿通された状態でシャフト９に固定される。コンプレッサインペラ１１のうち、吸気口１２と反対側には、シールプレート５が対向配置されている。すなわち、シールプレート５は、コンプレッサインペラ１１の背面側に対向配置されている。そして、シールプレート５によってスラスト軸受２２側とコンプレッサインペラ１１側が区画される。
　シールプレート５には、シャフト９の軸方向に貫通する挿通孔５ａが形成されている。シャフト９には油切り部材２３（回転体）が固定されている。また、シャフト９は、油切り部材２３を間に介在させて挿通孔５ａに挿入されている。挿通孔５ａは、スラスト軸受２２側が潤滑油に曝されるとともに、コンプレッサインペラ１１側が高圧の空気に曝される。そこで、潤滑油および空気の双方の漏出を抑制するためにシール構造Ｓが設けられている。以下、このシール構造Ｓについて詳述する。
　コンプレッサインペラ１１側（図２中、右側）のスラスト軸受２２には、スラストカラー２０の外径よりも小さい内径のスラスト孔２２ａが形成されており、スラスト孔２２ａに油切り部材２３が挿通されている。
　油切り部材２３は、挿通孔５ａに挿通されるとともにシャフト９と一体回転する。具体的に、油切り部材２３は、スラストカラー２０側のスラスト側回転体２４（第２回転体）と、コンプレッサインペラ１１側のコンプレッサ側回転体２５（第１回転体）とで構成される。スラスト側回転体２４には、シャフト９が挿通される第１孔２４ａが形成されている。シャフト９は、スラスト側回転体２４の一端２４ｂがスラストカラー２０に接触する位置まで、第１孔２４ａに挿通される。そして、スラスト側回転体２４は、シャフト９に固定される。スラスト側回転体２４の一端２４ｂ側はスラスト孔２２ａに挿通される。
　また、スラスト側回転体２４には、スラスト孔２２ａに挿通される部位よりもコンプレッサインペラ１１側に、環状突起２４ｃが形成されている。環状突起２４ｃは、スラスト孔２２ａよりも外径が大きく、スラスト軸受２２側から流れてくる潤滑油を遠心力で環状突起２４ｃよりも径方向外側に飛散させる。
　環状突起２４ｃには、コンプレッサインペラ１１側ほど外径が縮径する縮径部２４ｄが設けられている。縮径部２４ｄの一部および他端２４ｅは、シールプレート５に形成された挿通孔５ａ内に位置している。
　スラスト側回転体２４のコンプレッサインペラ１１側には、コンプレッサ側回転体２５が配される。コンプレッサ側回転体２５には、スラスト側回転体２４と同様、シャフト９が挿通される第２孔２５ａが形成されている。コンプレッサ側回転体２５は、一端２５ｂがスラスト側回転体２４の他端２４ｅに接触する。この位置で、コンプレッサ側回転体２５は、第２孔２５ａに挿通されたシャフト９に固定される。このとき、コンプレッサ側回転体２５の一端２５ｂ側が挿通孔５ａ内に位置し、他端２５ｃ側が挿通孔５ａから突出してコンプレッサインペラ１１に接触する。すなわち、コンプレッサ側回転体２５は、少なくとも一部が挿通孔５ａ内に位置している。そして、スラスト側回転体２４は、シャフト９のうち、コンプレッサ側回転体２５から見て、コンプレッサインペラ１１とは反対側に配されている。
　コンプレッサ側回転体２５の外周面には、小径部２５ｄおよび大径部２５ｅが形成されている。小径部２５ｄは、一端２５ｂから他端２５ｃ側に延在しており、大径部２５ｅは、他端２５ｃから小径部２５ｄまで延在している。小径部２５ｄは、大径部２５ｅよりも外径が小さく、小径部２５ｄと大径部２５ｅの境界には、外径差による段差面２５ｆが設けられている。
　シールプレート５の挿通孔５ａの内周面には、縮径部２４ｄに径方向に対向する部位にテーパ部５ｂが形成されている。テーパ部５ｂは、縮径部２４ｄとの間隔を大凡一定に維持して傾斜する。テーパ部５ｂのうち、コンプレッサインペラ１１側の端部に、突出部５ｃが形成されている。突出部５ｃは、挿通孔５ａの内周面からシャフト９の径方向内側に突出しており、この突出部５ｃの内径が、挿通孔５ａの最小内径となっている。
　突出部５ｃのコンプレッサインペラ１１側には、径方向外側に窪んだプレート溝５ｄが形成されている。さらに、プレート溝５ｄよりもコンプレッサインペラ１１側には平行部５ｅが軸方向に平行に延在している。平行部５ｅの内径は、突出部５ｃよりも大きくプレート溝５ｄよりも小さい。平行部５ｅには、シールリング２６が自然長（非圧縮状態）よりも径方向内側に縮められた状態で配されている。シールリング２６の外周面２６ａは、シールリング２６自体の弾性力により、平行部５ｅを押圧した状態で接触している。シールリング２６の内周面２６ｂ側は、油切り部材２３の外周面に形成された環状の収容溝２３ａに収容される。
　収容溝２３ａの内壁は、スラスト側回転体２４およびコンプレッサ側回転体２５の双方によって形成される。ここでは、収容溝２３ａの内壁のうち、スラスト軸受２２側の壁面がスラスト側回転体２４の他端２４ｅによって形成され、底面がコンプレッサ側回転体２５の小径部２５ｄによって形成され、コンプレッサインペラ１１側の壁面が、コンプレッサ側回転体２５の段差面２５ｆによって形成される。
　ここで、シャフト９に対する油切り部材２３などの取り付け工程の一例について説明する。まず、シャフト９を、ベアリングハウジング２の軸受孔２ｂにタービンハウジング４側から挿通する。シャフト９の先端が軸受孔２ｂから突出した状態で、スラストカラー２０が段差面９ａに接触するまで、カラー孔２０ａにシャフト９を挿通する。その後、スラスト軸受２２のスラスト孔２２ａにシャフト９を挿通してスラスト軸受２２をベアリングハウジング２に固定する。
　油切り部材２３のうち、スラスト側回転体２４は、環状突起２４ｃの最大外径が、挿通孔５ａの最小内径よりも大きい。そのため、スラスト側回転体２４は、その全体を、挿通孔５ａのコンプレッサインペラ１１側から通り抜けさせることができない。したがって、スラスト側回転体２４は、シールプレート５よりも先に、シャフト９に挿通させる必要がある。
　そこで、まず、スラスト側回転体２４の第１孔２４ａにシャフト９を挿通させる。また、スラスト側回転体２４の一端２４ｂ側をスラスト軸受２２のスラスト孔２２ａに挿通させる。その後、シールプレート５の挿通孔５ａにシャフト９を挿通させる。また、スラスト側回転体２４の他端２４ｅ側を挿通孔５ａ内に位置させる。そして、シールプレート５をベアリングハウジング２に固定する。
　また、シールプレート５の挿通孔５ａにシールリング２６を径方向内側に縮めて挿入し、コンプレッサ側回転体２５の第２孔２５ａをシャフト９に挿通させる。このとき、コンプレッサ側回転体２５の一端２５ｂ側を挿通孔５ａに挿通させる。ここで、シールリング２６は合口を有しており、挿入前の自然長でのシールリング２６の外径は、シールプレート５の挿通孔５ａの内径よりも大きい。さらに、コンプレッサインペラ１１のインペラ孔１１ａにシャフト９が挿通された後、シャフト９の先端にボルトを締結する。こうして、シャフト９の段差面９ａとシャフト９の先端に締結されたボルトとの間に、スラストカラー２０、油切り部材２３、および、コンプレッサインペラ１１が挟まれ、ボルトの締結に伴う軸力によって、これらの部材が挟持される。
　このように、スラスト側回転体２４がシャフト９に取り付けられた後、シールプレート５、コンプレッサ側回転体２５が順次、シャフト９に取り付けられる。その結果、スラスト側回転体２４が、シールプレート５の挿通孔５ａに対して相対的に、コンプレッサインペラ１１側と反対側から挿通されることとなる。また、コンプレッサ側回転体２５が、シールプレート５の挿通孔５ａに対して相対的に、コンプレッサインペラ１１側から挿通されることとなる。
　また、例えば、スラスト側回転体２４に収容溝２３ａを設けず、コンプレッサ側回転体２５に設けられた収容溝２３ａにシールリング２６を嵌め込む場合、治具によってシールリング２６を径方向に押し拡げる必要があり、作業が煩雑になってしまう。本実施形態では、油切り部材２３の収容溝２３ａの内壁は、スラスト側回転体２４とコンプレッサ側回転体２５によって形成されている。そのため、スラスト側回転体２４、シールリング２６を挿通孔５ａ内に位置させた後、コンプレッサ側回転体２５を挿通孔５ａに挿通することができる。したがって、シールリング２６を予め収容溝２３ａに取り付ける必要がなく、作業性を向上することが可能となる。
　シールリング２６は、シールプレート５の挿通孔５ａのうち、突出部５ｃよりもコンプレッサインペラ１１側から挿通されるため、突出部５ｃと干渉することがない。仮に、突出部５ｃを乗り越えるように、挿通孔５ａに対し図２中左側から右側へとシールリング２６を挿通することも考えられる。この場合には、突出部５ｃの内径と同一径にシールリング２６の外径を径方向内側に縮めても合口の隙間がわずかに残るように、例えば、合口を大きくとる必要がある。言い換えると、挿通時に、合口を形成するシールリングの両端部が互いに接触して、シールリングが異常変形しないように、挿通前の合口の隙間を大きくする必要がある。本実施形態では、シールリング２６を挿通孔５ａに対してコンプレッサインペラ１１側から挿通するため、挿通前のシールリング２６の合口の隙間を大きく取る必要がない。したがって、上記のように、作業性を向上させ、副次的に、シール性の低下を抑制することが可能となる。
　図３（ａ）は、図２の破線部分を抽出して示す図であり、図３（ｂ）は、シールリング２６の摩耗を説明するための図である。図３（ａ）に示すように、シールリング２６は、内周面２６ｂ側が収容溝２３ａに収容されている。また、シャフト９が回転すると、シャフト９とともに油切り部材２３（収容溝２３ａ）が回転する。
　シールリング２６は、静止部である挿通孔５ａの平行部５ｅに弾性力により押圧して接触することで保持されている。このため、回転部である収容溝２３ａとシールリング２６とが接触すると、運転条件によっては、接触部分が摩耗する恐れがある。特に、吸気の圧力比が大きくなると、シールリング２６が吸気圧によってタービンインペラ１０側（図３（ａ）中、左側）に押圧される。そのため、シールリング２６は、収容溝２３ａの内壁のうち、スラスト側回転体２４の他端２４ｅと接触する部位２６ｃの摩耗が進行する傾向にある。
　その結果、図３（ｂ）に示すように、シールリング２６のうち、タービンインペラ１０側の端面２６ｄが、挿通孔５ａの突出部５ｃに接触した位置で、突出部５ｃによってシールリング２６のタービンインペラ１０側（コンプレッサインペラ１１と反対側）への移動が規制される。そのため、図３（ｂ）の状態になった後、シールリング２６の摩耗が抑制されるとともに、シール性が向上する。
　このように、シール構造Ｓは、突出部５ｃによってシールリング２６の軸方向の移動が規制される所謂ステップボア構造を採用している。シール構造Ｓは、シールリング２６の摩耗抑制およびシール性の向上を図りつつ、シールリング２６の組み付けの作業性を向上することが可能となる。
　図４は、第１変形例におけるシールリング３６の正面図である。図４に示すように、合口を設けないシールリング３６にも上述した構成は適用可能である。シールリング３６の外周面３６ａには、外周面３６ａからシャフト９の径方向外側に向かって突出する突起３６ｅが、外周面３６ａの周方向に離隔（ここでは等間隔）して複数（ここでは３つ）設けられている。
　挿通孔５ａにシールリング３６を挿入する前、突起３６ｅは、挿通孔５ａよりも径方向外側に突出している。シールリング３６は、突起３６ｅが弾性変形することで、挿通孔５ａに挿入される。すなわち、シールリング３６は、突起３６ｅが弾性変形した状態で挿通孔５ａ内に保持される。このように、シールリング３６は、挿通孔５ａに簡易に固定することができ、作業性をさらに向上することが可能となる。ここで、シールリング３６は、全周を圧入するのではなく、周方向に離隔した複数の突起３６ｅを設けて挿通孔５ａに圧入、固定することで、シールリング３６の保持力を適度に下げることができる。この結果、圧入時や運転時にシールリング３６へ加わる荷重による、シールリング３６の変形を緩和できる。そのため、シールリング３６は、合口を設ける必要がない。このように、シールリング３６は、合口の代わりに複数の突起３６ｅを設けることで、合口を設ける場合と比べて、シール性の向上を図ることができる。
　図５（ａ）に示す第２変形例では、コンプレッサ側回転体３５は、コンプレッサインペラ１１と一体形成されている。そのため、部品点数を削減してコスト低減を図ることが可能となる。また、コンプレッサインペラ１１と一体形成されたコンプレッサ側回転体３５は、コンプレッサインペラ１１同様、アルミ合金などで形成してもよい。シールリング２６が、運転時に吸気圧によって、タービンインペラ１０側（図５（ａ）中、左側）に押圧される。そのため、スラスト側回転体２４の他端２４ｅが、シールリング２６と接触する。コンプレッサ側回転体３５がアルミ合金などで形成されていても、シールリング２６との摩擦によるコンプレッサ側回転体３５の摩耗を抑制することができる。
　図５（ｂ）に示す第３変形例においては、収容溝２３ａのうち、シャフト９の軸方向の大凡中心部分に、スラスト側回転体２４およびコンプレッサ側回転体２５の境界が位置している。また、図５（ｃ）に示す第４変形例においては、スラスト側回転体２４側に、小径部２４ｆが形成されている。そして、収容溝２３ａの内壁のうち、スラスト軸受２２側の壁面が、スラスト側回転体２４の外周面に形成された段差面２４ｇによって形成され、底面がスラスト側回転体２４の小径部２４ｆによって形成され、コンプレッサインペラ１１側の壁面が、コンプレッサ側回転体２５の一端２５ｂによって形成される。
　第３変形例および第４変形例に示すように、収容溝２３ａの内壁は、スラスト側回転体２４およびコンプレッサ側回転体２５の双方によって形成されていれば、スラスト側回転体２４およびコンプレッサ側回転体２５の境界は、収容溝２３ａの軸方向のいずれの位置にあってもよい。また、第２変形例のようなコンプレッサインペラ１１と一体形成されたコンプレッサ側回転体３５の構成を、第３変形例および第４変形例に適用してもよい。
　以上、添付図面を参照しながら好適な実施形態について説明したが、各構成は上記の実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に技術的範囲に属するものと了解される。
Ｃ　過給機
Ｓ　シール構造
５　シールプレート
５ａ　挿通孔
５ｃ　突出部
９　シャフト
１１　コンプレッサインペラ
２３ａ　収容溝
２４　スラスト側回転体（第２回転体）
２５　コンプレッサ側回転体（第１回転体）
２６　シールリング
３５　コンプレッサ側回転体（第１回転体）
３６　シールリング
３６ａ　外周面
３６ｅ　突起

Claims (10)

  1. 　シャフトに固定されたコンプレッサインペラの背面側に対向配置され、挿通孔を有するシールプレートと、
    　前記挿通孔に設けられたシールリングと、
    　前記シャフトに設けられ、少なくとも一部が前記挿通孔内に位置する第１回転体と、
    　前記シャフトのうち、前記第１回転体よりも前記コンプレッサインペラから離隔した位置に配され、前記挿通孔の最小内径よりも最大外径が大きい第２回転体と、
    　前記第１回転体および前記第２回転体によって形成され、前記シールリングの内周面側を収容する環状の収容溝と、
    を備えるシール構造。
  2. 　前記第１回転体は、前記コンプレッサインペラと一体形成される請求項１に記載のシール構造。
  3. 　前記シールリングの外周面には、前記シャフトの径方向外側に向かって突出する突起が、周方向に離隔して複数設けられる請求項１に記載のシール構造。
  4. 　前記第１回転体は、前記コンプレッサインペラと一体形成され、
    　前記シールリングの外周面には、前記シャフトの径方向外側に向かって突出する突起が、周方向に離隔して複数設けられる請求項１に記載のシール構造。
  5. 　前記挿通孔の内周面から突出する突出部をさらに備えた請求項１に記載のシール構造。
  6. 　前記請求項１に記載のシール構造と、
    　シャフトと、
    　前記シャフトに固定されたコンプレッサインペラと、
    を備える過給機。
  7. 　前記第１回転体は、前記コンプレッサインペラと一体形成される請求項６に記載の過給機。
  8. 　前記シールリングの外周面には、前記シャフトの径方向外側に向かって突出する突起が、周方向に離隔して複数設けられる請求項６に記載の過給機。
  9. 　前記第１回転体は、前記コンプレッサインペラと一体形成され、
    　前記シールリングの外周面には、前記シャフトの径方向外側に向かって突出する突起が、周方向に離隔して複数設けられる請求項６に記載の過給機。
  10. 　前記挿通孔の内周面から突出する突出部をさらに備えた請求項６に記載の過給機。
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