JPH08165930A - 過給機の軸封構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】フリクション増大による性能の悪化を招くこと
なく、シール性の低下を抑制しうる過給機の軸封構造を
提供する。 【構成】過給機１の軸２と一体的に回転するカラースラ
スト７の一端面にはリテーナ１１内に収容されたシール
リング９の一端面が接触した状態で配設される。リテー
ナ１１の内面とシールリング９の他端面との間にコイル
スプリング１２が設けられることによりシールリング９
が押圧され、カラースラスト７とシールリング９との接
触状態が維持される。リテーナ１１とシールリング９と
を連結するようにして円筒状のゴム製の弾性体１３が設
けられ、シール性向上が図られる。カラースラスト７が
軸方向に移動した場合、シールリング９はそれに追従し
て移動しうるが、このとき別途摩擦力を付与する部材が
設けられていないので、それに抗する分のコイルスプリ
ング１２の付勢力を高める必要がなく、シールリング９
及びカラースラスト７間の摩擦力が大きくならない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関へ高圧吸気を供
給する過給機に係り、より詳しくはその過給機の軸封構
造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、過給機は、同一軸上に取付けら
れ、それぞれ隔置されたタービン羽根車及び圧縮機羽根
車を有している。さらに、これら２種類の羽根車を一体
的にした軸は、ラジアルベアリング及びスラストベアリ
ングによって保持され、オイルルーム（センターハウジ
ング）内に収容されている。

【０００３】さて、前記過給機においては、羽根車によ
り加圧された空気がセンターハウジング内に流入するの
を防止するために軸封機構が設けられている。例えば実
開昭５６−１２９５３２号公報においては、圧縮機側の
軸封構造たる接触型のメカニカルシール構造が開示され
ている。

【０００４】この技術では、図６に示すように、軸５１
に対し一体的に設けられたロータ（スラストカラーとも
いう）５２の圧縮機羽根車側の部分には、接触型のメカ
ニカルシール（軸封機構）が配設されている。軸封機構
５３は、ロータ５２の一端面に自身の一端面（図の右端
面）が接触してなるカーボン製のシールリング５４と、
シールリング５４を収容保持するためのリテーナ５５と
を備えている。そして、リテーナ５５の内面とシールリ
ング５４の他端面（図の左端面）との間には、コイルス
プリング５６が設けられている。このコイルスプリング
５６のもつ付勢力により、ロータ５２の一端面とシール
リング５４の一端面との接触状態が維持される。

【０００５】また、リテーナ５５及びシールリング５４
間には、両者の間隙をシールするためのＶパッキン５７
（Ｏリング等でもよい）が設けられている。このＶパッ
キン５７は拡開方向（図の上下方向）への付勢力を有
し、Ｖパッキン５７及びリテーナ５５間並びにＶパッキ
ン５７及びシールリング５４間をそれぞれシールする。
このシールにより、羽根車により加圧された空気の軸５
１側（図の右側）への流入が防止されるようになってい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術では、シール性をより高めようとした場合、Ｖパッキ
ン５７の付勢力に起因する摩擦力によりシールリング５
４の軸方向への追従性が悪化する分だけ、コイルスプリ
ング５６の付勢力を一層強くしなければならなかった。
そのため、シールリング５４とロータ５２との摩擦力が
増大し、フリクションロスを招いていた。その結果、特
に低回転時における過給機としての性能が悪化してしま
うおそれがあった。

【０００７】また、羽根車が高速で回転したりした場合
には、軸５１が軸方向に移動し、それに伴いシールリン
グ５４等が軸方向に摺動し、その際に、Ｖパッキン５７
に「へたり」が発生してしまう可能性があった。また、
Ｖパッキン５７自身の経時劣化により、シール力が経時
的に低下してしまうおそれもあった。そのため、たとえ
Ｖパッキン５７でシールしても、上記の「へたり」や劣
化により、Ｖパッキン５７の拡開力が低下して、リテー
ナ５５及びシールリング５４間に隙間が形成されやすく
なってしまうおそれがあった。そして、該隙間から、羽
根車により加圧された空気が軸５１を収容するオイルル
ーム（センターハウジング）内へ流入し、圧縮効率が悪
くなってしまったり、加圧された空気の温度上昇により
潤滑油が加熱され、劣化してしまうおそれがあった。

【０００８】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、フリクションの増大による性
能の悪化を招くことなく、リテーナ及びシールリング間
のシール性の低下を抑制することができ、もって加圧空
気の流入をより確実に防止することのできる過給機の軸
封構造を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明においては、軸を回転可能に支持してなるハウ
ジングと、前記軸と一体的に設けられ、前記軸とともに
回転するロータと、前記軸の端部に設けられた羽根車
と、前記ロータの一端面に自身の一端面が接触してなる
シールリングと、前記シールリングを収容保持するため
のリテーナと、前記リテーナの内側において前記ハウジ
ングによって形成され、前記軸のほぼ中央部が位置する
オイルルームと、前記ロータの一端面と前記シールリン
グの一端面との接触状態を維持するように、前記リテー
ナの内面と前記シールリングの他端面との間に設けられ
た付勢手段とを備えてなる過給機の軸封構造であって、
前記リテーナと前記シールリングとをほぼ円筒状をなす
弾性体により連結せしめ、羽根車により加圧された空気
が前記オイルルーム内へ流入することを防止するように
したことをその要旨としている。

【００１０】

【作用】上記の構成によれば、ハウジングにて支持され
た軸は、ロータ及び軸の端部に設けられた羽根車と一体
的に回転しうる。前記ロータの一端面に、リテーナ内に
収容保持されたシールリングの一端面が接触する。ま
た、リテーナの内面とシールリングの他端面との間に設
けられた付勢手段により、ロータの一端面とシールリン
グの一端面との接触状態が維持される。

【００１１】さて、本発明においては、リテーナとシー
ルリングとが、ほぼ円筒状をなす弾性体により連結され
る。このため、ロータが軸方向に移動したとしても、弾
性体の変形によりシールリングはそれに追従して移動し
うる。この移動に際し、従来技術で説明したＶパッキン
の如く別途摩擦力を付与するような部材がないため、付
勢手段の付勢力をさほど高める必要がなくなる。そのた
め、シールリング及びロータ間の摩擦力がさほど大きく
なることがない。

【００１２】また、リテーナとシールリングとが、ほぼ
円筒状をなす弾性体により連結されるのでオイルルーム
及び羽根車間がほぼ完全にシールされうることとなり、
羽根車により加圧された空気がオイルルーム内へ流入す
ることが回避されうる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明における過給機の軸封構造を具
体化した一実施例を、図１〜図５に基づいて詳細に説明
する。

【００１４】図１は本実施例において、車両に搭載され
たディーゼルエンジンの過給機（ターボチャージャ）の
圧縮機側を示す部分断面図である。同図に示すように、
過給機１は、ハウジング２１内に回転可能に設けられた
軸２と、軸２上に取付けられ、それぞれ隔置されたター
ビン羽根車（図示せず）及び圧縮機羽根車３とを有して
いる。さらに、これら２種類の羽根車を一体的にした軸
２は、ハウジング２１内に形成されたオイルルームとし
てのセンターハウジング４内に収容されてなるラジアル
ベアリング５及びスラストベアリング８によって回転可
能に保持されているとともに、軸直交方向及び軸方向へ
の移動が規制されている。前記各ベアリング５，８には
強制的にエンジンオイル（潤滑油）が供給され、ベアリ
ング５，８の部位は常に潤滑され、軸２の回転を円滑な
らしめるようになっている。

【００１５】本実施例の過給機１においては、圧縮機羽
根車３により加圧された空気がセンターハウジング４内
に流入するのを防止するための軸封機構が設けられてい
る。以下には、圧縮機羽根車３側の軸封構造について詳
しく説明する。

【００１６】図１，２に示すように、軸２には、ロータ
としてのカラースラスト７がスラストベアリング８に対
応するようにして、軸２と一体回転可能に設けられてい
る。すなわち、カラースラスト７の溝部７ａには、エン
ジンオイル用の通路８ａが形成されてなる前記スラスト
ベアリング８が設けられている。

【００１７】カラースラスト７の一端面（図の左端面）
にはカーボン製のシールリング９の一端面（図の右端
面）が接触した状態で配設されているとともに、シール
リング９はリテーナ１１内に収容された状態となってい
る。より詳しくは、図１，４に示すように、シールリン
グ９には、半径方向に突出する突起９ａ，９ｂ，９ｃが
等間隔毎に一体形成されている。また、これに対し、リ
テーナ１１には、前記突起９ａ〜９ｃを係合するための
係合凹部１０が形成されており、各突起９ａ〜９ｃは係
合凹部１０に係合されている。このため、シールリング
９は、たとえ軸２が回転したとしても、上記係合によ
り、回転しないようになっている。

【００１８】また、リテーナ１１の内面とシールリング
９の他端面（図の左端面）との間には、付勢手段として
のコイルスプリング１２が設けられている。このコイル
スプリング１２はシールリング９側ほど拡径するよう、
全体としてほぼ円錐台状をなしている。そして、このコ
イルスプリング１２のもつ付勢力により、シールリング
９が押圧され、カラースラスト７の一端面とシールリン
グ９の一端面との接触状態が維持されるようになってい
る。

【００１９】さて、図３に示すように、本実施例におい
て、リテーナ１１とシールリング９とを連結するように
して円筒状のゴム製の弾性体１３が設けられている。す
なわち、弾性体１３の一端（図の右端）はシールリング
９の内壁面に対し接着剤により固定されている。また、
弾性体１３の他端（図の左端）はリテーナ１１から突出
する環状爪１１ａ間の溝１１ｂ内に固定されている。よ
り詳しくは、図５に示すように、弾性体１３の一端がシ
ールリング９の内壁面に対し固定された後、弾性体１３
の他端が溝部１１ｂ内に嵌め込まれる。次いで、環状爪
１１ａがかしめられることにより、弾性体１３の他端は
リテーナ１１に対し固定されている。

【００２０】次に、本実施例における軸封構造の作用及
び効果について説明する。本実施例においては、リテー
ナ１１とシールリング９とが、ほぼ円筒状をなす弾性体
１３により連結される。このため、カラースラスト７が
軸方向に移動したとしても、弾性体１３の変形によりシ
ールリング９はそれに追従して移動しうる。この移動に
追従させるために、コイルスプリング１２が用いられて
いるが、本実施例では、Ｖパッキンの如く別途摩擦力を
付与するような部材が設けられていた従来技術とは異な
り、コイルスプリング１２の付勢力をさほど高める必要
がなくなる。すなわち、コイルスプリング１２の付勢力
は、シールリング９がカラースラスト７の移動に追従し
て移動しうるのに充分な程度のものでよい。そのため、
シールリング９及びカラースラスト７間の摩擦力がさほ
ど大きくなることがない。従って、シールリング９とカ
ラースラスト７との間の摩擦力が増大することにより、
フリクションロスが生じるのを極力抑制することができ
る。その結果、特に低回転時における過給機１としての
性能が悪化してしまうのを防止することができる。

【００２１】また、リテーナ１１とシールリング９と
が、ほぼ円筒状をなす弾性体１３により連結されるの
で、センターハウジング４及び圧縮機羽根車３間がほぼ
完全にシールされうることとなる。従って、圧縮機羽根
車３により加圧された空気がセンターハウジング４へ流
入することを回避することができる。その結果、加圧さ
れた空気の温度上昇により潤滑油が加熱されてしまった
り、ブローバイガスの増大により不具合が起こるのを防
止することができる。

【００２２】さらに、Ｖパッキンの拡開力の低下を懸念
しなければならなかった従来技術とは異なり、本実施例
では弾性体１３の特性の低下を懸念する必要がない。そ
のため、過給機１全体としての耐久性の向上ひいては延
命化を図ることができる。

【００２３】併せて、本実施例では、弾性体１３により
シールリング９がリテーナ１１に対し連結されているた
め、基本的にシールリング９の軸方向への移動を規制す
るためのデフレクタ等のプレート部材を設ける必要がな
い。このため、部品点数、コストの低減を図ることがで
きる。また、プレート部材の省略により、排油に際して
の開口面積の増大が図れ、潤滑油のドレイン性能の向上
を図ることができる。その結果、劣化物の体積等による
不具合の発生をも未然に防止することができる。

【００２４】尚、本発明は上記実施例に限定されず、例
えば次の如く構成してもよい。 （１）前記実施例では、弾性体１３として、円筒状で、
かつ、ゴム製のものを採用したが、一部に蛇腹部等を有
するものを用いてもよい。かかる場合には、振動等の吸
収力を高めることができ、また、無理な応力がかかるこ
とによる損傷の発生を抑制することができる。さらに、
弾性体１３として、例えば軟質樹脂等のゴム以外の弾性
素材を用いることもできる。

【００２５】（２）前記実施例では、シールリング９側
ほど拡径するよう、全体としてほぼ円錐台状をなすコイ
ルスプリング１２を用いたが、円筒状のコイルスプリン
グであってもよい。また、付勢手段としては、コイルス
プリングに限定されるものではなく、その外にも、板バ
ネ、つるまきバネ等の各種バネ部材、ゴム、スポンジ等
の高分子弾性体、或いはエアークッション等理論上採用
しうる限りの各種付勢手段を適用することができる。

【００２６】（３）前記実施例では、圧縮機羽根車３側
の軸封機構について説明したが、タービン羽根車側の軸
封機構についても適用することができる。特許請求の範
囲の請求項に記載されないものであって、上記実施例か
ら把握できる技術的思想について以下にその効果ととも
に記載する。

【００２７】（ａ）請求項１に記載の過給機の軸封構造
において、前記付勢手段はコイルスプリングよりなるこ
とを特徴とする。このような構成とすることにより、容
易に軸封構造を構成でき、コストの上昇を抑制すること
ができる。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の過給機の
軸封構造によれば、フリクションの増大による性能の悪
化を招くことなく、リテーナ及びシールリング間のシー
ル性の低下を抑制することができ、もって加圧空気の流
入をより確実に防止することができるという優れた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例における過給機を示す部分断面図であ
る。

【図２】一実施例における過給機の軸封構造を示す部分
断面図である。

【図３】一実施例における軸封構造の主要部分を示す拡
大断面図である。

【図４】一実施例におけるシールシングを示す正面図で
ある。

【図５】弾性体をリテーナに取付ける際の状態を示す断
面図である。

【図６】従来技術における過給機の軸封構造を示す部分
断面図である。

【符号の説明】

１…過給機、２…軸、３…圧縮機羽根車、４…オイルル
ームとしてのセンターハウジング、７…ロータとしての
カラースラスト、９…シールリング、１１…リテーナ、
１２…付勢手段としてのコイルスプリング、１３…弾性
体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸を回転可能に支持してなるハウジング
   と、 前記軸と一体的に設けられ、前記軸とともに回転するロ
   ータと、 前記軸の端部に設けられた羽根車と、 前記ロータの一端面に自身の一端面が接触してなるシー
   ルリングと、 前記シールリングを収容保持するためのリテーナと、 前記リテーナの内側において前記ハウジングによって形
   成され、前記軸のほぼ中央部が位置するオイルルーム
   と、 前記ロータの一端面と前記シールリングの一端面との接
   触状態を維持するように、前記リテーナの内面と前記シ
   ールリングの他端面との間に設けられた付勢手段とを備
   えてなる過給機の軸封構造であって、 前記リテーナと前記シールリングとをほぼ円筒状をなす
   弾性体により連結せしめ、羽根車により加圧された空気
   が前記オイルルーム内へ流入することを防止するように
   したことを特徴とする過給機の軸封構造。