JP2000213541A

JP2000213541A - 潤滑油供給構造

Info

Publication number: JP2000213541A
Application number: JP1570999A
Authority: JP
Inventors: Koji Ogita; 浩司荻田; Takaaki Yoshizawa; 孝昭吉澤
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1999-01-25
Filing date: 1999-01-25
Publication date: 2000-08-02

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、潤滑油供給構造に関し、簡素な構
成で回転軸の焼き付きを確実に防止できるようにする。【解決手段】ハウジング３内に収納された回転軸２と
この回転軸２を支持する支持部材６との間に潤滑油を供
給する潤滑油供給構造であって、回転軸２と支持部材６
との摺接部分近傍を覆うようにハウジング３側に形成さ
れた円筒壁部８と、円筒壁部８内に向けて潤滑油を噴射
するオイルジェット給油路９とをそなえるように構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高速回転する回転
軸と回転軸を支持する部材との間の摺接部、特に、ター
ボチャージャの軸受けのシール部に用いて好適の、潤滑
油供給構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、エンジンの排気ガスの圧力を
利用して吸気を圧縮し、エンジンの出力の向上を図るよ
うにしたターボチャージャが広く知られている。このよ
うなターボチャージャでは、排気経路上に設けられたタ
ービンロータ（タービン）と吸気経路上に設けられたコ
ンプレッサとがシャフト（回転軸）により接続されてお
り、排気ガスの圧力によりタービンを回転させるととも
に、このタービンの回転駆動力をコンプレッサに伝達し
て、吸気を圧縮するように構成されている。

【０００３】ところで、タービンに作用する作動ガス
（排気ガス）は、非常に高温且つ高圧であるため、この
ような作動ガスがシャフトを収納するハウジング内へ流
入するとハウジング内が高温となり、シャフトの軸受部
が焼き付くおそれがある。したがって、軸受け部近傍に
シール部を設けてタービン側からの熱の浸入（即ち排気
ガスの流入）を確実に防止するとともに、軸受部及びシ
ャフトのシール部には十分な潤滑油を供給して潤滑と冷
却とを行なう必要がある。

【０００４】以下、図４を用いて従来のターボチャージ
ャの軸受部及びシール部の構造について簡単に説明する
と、図中３４はシャフト、３７はタービンであって、こ
れらのシャフト３４とタービン３７とは一体に形成され
ている。また、シャフト３４とハウジング５０との間に
は、ベアリング（軸受け）３５及びベアリングケーシン
グ４３が設けられており、このベアリング３５によりシ
ャフト３４はハウジング５０に対して回転可能に支持さ
れている。また、ベアリングケーシング４３とハウジン
グ５０との間には、ベアリング３５へ潤滑油を供給する
ための油路４４が形成されており、油路４４を介して供
給された潤滑油は、ベアリング３５内の油孔３５ａを通
って、ベアリング３５とシャフト３４との間の摺接面に
供給される。

【０００５】そして、この潤滑油によりシャフト３４と
ベアリング３５との間の摩擦抵抗が低減されてシャフト
３４の高速回転時の焼きつきを防止するようにしている
のである。一方、ベアリング３５よりもタービン３７側
（図中右側）には、タービン３７側からの排気ガスの流
入を防止すべくシールリング（又はピストンリング）４
１が設けられている。このシールリング４１は、シーリ
ングホルダ４０に保持されており、ハウジング５０及び
シーリングホルダ４０に対して相対回転しないように取
り付けられている。

【０００６】また、このシールリング４１は、シャフト
３４に形成されたリング溝３４ｂに係合しており、シャ
フト３４の回転時にはシールリング４１とリング溝３４
ｂとが摺接しながら、高温の作動ガスの流入を防止する
のである。ところで、作動ガスが高温，高圧になると、
シールリング４１とシャフト３４のリング溝３４ｂとは
温度上昇による熱膨張が著しくなり、強い接触圧によ
り、互いが焼損（焼き付き）を生じるおそれがある。

【０００７】この対策としては、予めシールリング４１
とリング溝３４ｂとの隙間を拡大することが考えられる
が、この隙間を拡大しすぎると、作動ガスの通過量を増
大させ、シールリング４１やハウジング５０内の温度上
昇を招いてしまう。また、シールリング４１とリング溝
３４ｂとの隙間を狭く設定したとしても、高温となった
金属は摩擦係数が高くなるので、接触による磨耗も著し
く増大し、結果的にやがて焼き付きを起こしてしまうお
それがある。

【０００８】これに対して、実開昭６０−８８０３７号
公報には、図４に示すように、油路４４にオイルジェッ
ト給油路４２を設けてシャフト３４の油切り用フランジ
３４ａに向けて潤滑油を噴出するようにした技術が開示
されている。そして、このオイルジェット給油路４２か
ら噴出する潤滑油の冷却作用により、タービン３４側か
らの高熱を遮断するようにしているのである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術では、オイルジェット給油路４２からの
潤滑油は油切り用フランジ３４ａに当たって径方向に飛
散してしまうため、シールリング４１までは潤滑油が届
かない。このため、従来の技術では、シールリング４１
自体を冷却することができず、上述したような焼き付き
を確実に防止することができないという課題がある。ま
た、従来の構造では、ベアリングケーシング４３にオイ
ルジェット給油路４２を穿設しているため、噴出する潤
滑油の向きの微調整ができないという課題もある。

【００１０】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、簡素な構成で回転軸の焼き付きを確実に防止
できるようにした、潤滑油供給構造を提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の潤滑油供給構造は、ハウジング内に収納され
た回転軸と該回転軸を支持する支持部材との摺接部分近
傍を覆うように該ハウジングに形成された円筒壁部と、
該円筒壁部内に向けて該潤滑油を噴射するオイルジェッ
ト給油路とをそなえていることを特徴としている。

【００１２】このような構成により、オイルジェット給
油路から噴出した潤滑油は、回転軸に衝突した後、遠心
力により回転軸の径方向に飛散し、この飛散した潤滑油
の飛沫が円筒壁部内に滞留する。潤滑油の飛沫が円筒壁
部内に滞留することにより、円筒壁部の内壁部に環状の
油膜が形成され、回転軸と支持部材との摺接部分に潤滑
油が浸入する。そして、これにより摺接部分の潤滑が行
なわれるとともに摺接部分が冷却される。また、回転軸
の回転速度が高速になると円筒壁部内に滞留する潤滑油
の飛沫は霧（ミスト）状になり、摺接部分の接触摩擦抵
抗がさらに小さくなる。このため、回転軸の高速回転時
の焼き付き等の焼損を確実に防止できる。

【００１３】また、請求項２記載の本発明の潤滑油供給
構造は、請求項１記載の構成において、該円筒壁部の一
部に、該オイルジェット給油路から供給される潤滑油を
該円筒壁部内に導くための切り欠きが形成されているこ
とを特徴としている。したがって、オイルジェット給油
路から噴出した潤滑油は、円筒壁部に形成された切り欠
きを介して確実に円筒壁部内に導かれる。したがって、
円筒壁部の外側に潤滑油が衝突することなく確実に回転
軸に衝突し、その後回転軸の径方向に飛散した潤滑油が
確実に円筒壁部内に滞留する。

【００１４】また、請求項３記載の本発明の潤滑油供給
構造は、請求項１記載の構成において、該オイルジェッ
ト給油路が、該ハウジングと別体に形成されたオイルジ
ェット供給用ピース内に形成されていることを特徴とし
ている。したがって、ハウジング内に形成された潤滑油
通路を利用して簡単にオイルジェット給油路を設けるこ
とができる。また、オイルジェット供給用ピースを交換
することで、噴出する潤滑油の向きや量の微調整を簡単
に行なうことができる。

【００１５】また、請求項４記載の本発明の潤滑油供給
構造は、請求項１記載の構成において、該回転軸に溝部
が形成され、該支持部材が、該ハウジングに係止される
とともに該溝部に遊嵌されるピストンリングとして構成
され、該円筒壁部が、該ピストンリング及び該溝部を覆
うように形成されていることを特徴としている。そし
て、このような構成により、ピストンリングと溝部との
摺接部分の潤滑が行なわれるとともに摺接部分が冷却さ
れるので、ハウジング外側が高熱に晒されていてもハウ
ジング内への高熱の伝達を極力抑制でき、回転軸の高速
回転時における摺接部分での焼き付き等の焼損を確実に
防止できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の一実
施形態としての潤滑油供給構造について説明すると、図
１はその全体構成を示す模式的な断面図、図２はその要
部構成を示す模式的な断面図であって図１におけるＢ部
の拡大図、図３はその要部構成を示す模式図であって図
２におけるＡ矢視図である。

【００１７】図１において、１はターボチャージャのタ
ービンであって、２はタービン１に接続されたシャフト
（回転軸）である。また、３はシャフト２を収納するハ
ウジングであって、シャフト２とハウジング３との間に
は、軸受け（ベアリング）４が介装されている。また、
ハウジング３内には、軸受け４へ潤滑油を供給するため
の油路５が形成されており、この油路５を介して供給さ
れた潤滑油は、主に、軸受け４内の油孔４ａを通って軸
受け４とシャフト２との間の摺接面に供給されるように
なっている。

【００１８】そして、この潤滑油によりシャフト２と軸
受け４との間の摩擦抵抗が低減されてシャフト２の高速
回転が許容されるようになっている。また、軸受け４よ
りもタービン１側（図中右側）には、タービン１側から
の排気ガスの流入を防止すべくシール部が設けられてい
る。このシール部は、支持部材としてのピストンリング
（又はシールリング）６及びシャフト２により構成され
ており、このうち、このピストンリング６は、ハウジン
グ３に固定されたシーリングホルダ７に保持されて、ハ
ウジング３及びシーリングホルダ７に対して相対回転し
ないように取り付けられている。

【００１９】また、図２に示すように、このピストンリ
ング６は、シャフト２に形成されたリング溝（溝部）２
ａに係合しており、シャフト２の回転時にはピストンリ
ング６とリング溝２ａとが摺接しながら気密性を保持し
て、タービン１側からの高温の作動ガス（排気ガス）の
流入を防止するようになっている。ところで、本実施形
態の潤滑油供給構造では、図１及び図２に示すように、
シャフト２とピストンリング６との摺接部分近傍を覆う
ようにシーリングホルダ７に円筒壁部８が形成されてい
る。

【００２０】この円筒壁部８は、ピストンリング６の配
設位置からハウジング３の内側（図中左側）に向かって
オーバハングして形成されている。なお、詳しくは後述
するが、この円筒壁部８は、ピストンリング６及びリン
グ溝（溝部）２ａの近傍における潤滑油を滞留させるべ
く設けられたものである。一方、図２に示すように、ハ
ウジング３側には、この円筒壁部８内に向けて潤滑油を
噴射するオイルジェット給油路９が形成されている。こ
こで、オイルジェット給油路９は、図１及び図２に示す
ように、ハウジング３とは別体に形成されたオイルジェ
ット供給用ピース１０内に形成されており、このオイル
ジェット供給用ピース１０は、図３に示すように、ボル
ト１１によりハウジング３に取り付けられている。な
お、図３中符号１０ａはオイルジェット供給用ピース１
０とハウジング３との間での潤滑油の漏れを防止するた
めのＯリングである。

【００２１】ここで、上述のようにオイルジェット供給
用ピース１０をハウジング３と別体に構成しているの
は、従来のハウジングに対して簡単にオイルジェット給
油路９を設けることができるからである。例えばこの実
施形態の場合には、図１に示すように、油路５をタービ
ン１側に延長するとともに、オイルジェット給油路９が
形成されたオイルジェット供給用ピース１０をハウジン
グ３に取り付けるという簡単な作業で従来のハウジング
の構造をほとんど変更することなくオイルジェット給油
路９を設けることができるのである。

【００２２】また、オイルジェット給油路９は、油路５
よりも十分小さい内径に形成されており、これにより円
筒壁部８内に向けて噴出する潤滑油は、軸受け４に供給
される潤滑油よりも高い速度でジェット噴射されるよう
になっているのである。また、図２に示すように、円筒
壁部８には、オイルジェット給油路９から噴出する潤滑
油との干渉を回避して、確実に潤滑油を円筒壁部８内に
導くための切り欠き８ａが形成されており、オイルジェ
ット給油路９から供給された潤滑油は、この切り欠き８
ａを介して確実に円筒壁部８内に導かれるようになって
いる。

【００２３】なお、図１及び図２に示すように、オイル
ジェット給油路９からの潤滑油のジェット給油は、上方
から下方に向けて行なわれるようになっており、切り欠
き８ａも、これに合わせて円筒壁部８の上方に形成され
ている。これは、重力による作用を考慮したものであ
り、円筒壁部８内に供給された潤滑油を、極力円筒壁部
８内に滞留させておくためである。

【００２４】つまり、ジェット給油の方向や切り欠き８
ａの位置を上述のように設定することにより、円筒壁部
８内に供給された潤滑油が自重によって円筒壁部８の下
方に溜まっても、切り欠き８ａから潤滑油が落下してい
くことがなく、極力円筒壁部８内に潤滑油を滞留させて
おくことができるのである。本発明の一実施形態として
の潤滑油供給構造は、上述のように構成されているの
で、図示しないポンプで所定圧力に加圧された潤滑油
は、主に油路５から軸受け４内の油孔４ａを通って軸受
け４とシャフト２との間に供給され、また、一部の潤滑
油は、オイルジェット給油路９を通って円筒壁部８に向
けてジェット噴射される。

【００２５】オイルジェット給油路９から円筒壁部８内
に向けてジェット噴射された潤滑油は、切り欠き８ａを
介して確実に円筒壁部８内に導かれ、回転するシャフト
２に衝突した後、遠心力によりシャフト２の径方向に飛
散して、円筒壁部８内に滞留する。そして、潤滑油の飛
沫が円筒壁部８内に滞留することにより、シャフト２の
リング溝２ａとピストンリング６との摺接部分に潤滑油
が浸入し、十分な潤滑が行なわれる。また、このような
潤滑油のジェット噴射を連続して行なうことにより、円
筒壁部８の内壁には、図２に示すような環状の油膜が形
成され、摺接部分近傍が冷却されるのである。

【００２６】また、本実施形態のように、回転軸がター
ボチャージャのシャフト２である場合にはシャフト２は
高速回転することになるが、このようにシャフト２が高
速回転すると、円筒壁部８内に滞留する潤滑油の飛沫は
ミスト状（霧状）になる。そして、潤滑油がこのような
ミスト状になると摺接部分の接触摩擦抵抗がさらに小さ
くなるため、シャフト２の高速回転時の焼き付き等の焼
損を確実に防止できる。

【００２７】また、円筒壁部８の一部に切り欠き８ａを
形成することにより、オイルジェット給油路９から噴出
した潤滑油は、円筒壁部８の外側に衝突することなく、
確実に円筒壁部８内に供給され、確実にシャフト２と衝
突させることができる。また、上述したように、ピスト
ンリング６とリング溝２ａとの摺接部分の潤滑や冷却が
確実に行なわれので、リング溝２ａを拡幅しなくてもピ
ストンリング６の焼き付きを防止でき、これにより、ハ
ウジング３の内側の気密性を確実に保持することができ
る。つまり、従来では、ピストンリング６の焼き付きを
防止するべく予めリング溝２ａを拡幅しておくことが考
えられるが、このように構成した場合には、ピストンリ
ング６とリング溝２ａとの隙間から、高熱の作動ガスが
ハウジング３内に流入してまい、ハウジング３の温度上
昇を招いてしまうおそれがあった。

【００２８】一方、上述のように本発明の潤滑油供給構
造では、リング溝２ａを拡幅しなくてもピストンリング
６の焼き付きを防止できるため、リング溝２ａとピスト
ンリング６との隙間を極力小さくすることができ、気密
性を向上させることができるのである。これにより、タ
ービン１側からハウジング３内への高温の作動ガスの流
入を防止でき、ハウジング３の外側が高熱に晒されてい
てもハウジング３内への高熱の伝達を極力抑制すること
ができるのである。

【００２９】さらに、上述のように、オイルジェット供
給用ピース１０をハウジング３とは別体に形成すること
により、オイルジェット供給用ピース１０を取り換える
ことで給油速度（又は給油量）や給油方向を容易に微調
整することができる。ここで、給油速度（又は給油量）
は、オイルジェット給油路９の径を変更することで調整
可能であり、給油方向は、オイルジェット給油路９の向
きを変更することで調整可能である。

【００３０】また、オイルジェット供給用ピース１０を
ハウジング３と別体に形成することにより、従来のハウ
ジングに対して大きな変更をともなうことなくオイルジ
ェット給油路９を形成することができ、製造にともなう
コストの上昇も抑制できる利点がある。なお、本発明の
潤滑油供給構造は、上述の構成に限定されるものてはな
く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形が可
能である。例えば、本発明の潤滑油供給構造は、ターボ
チャージャのシール部にのみ適用されるものではなく、
高速回転する回転軸とその回転軸を支持する軸受け部と
の間に幅広く適用することができる。

【００３１】また、本実施形態では、上方から下方に向
けて潤滑油をジェット給油するとともに、円筒壁部８の
上方に切り欠き８ａを形成しているが、ジェット給油の
方向や切り欠き８ａの位置はこれに限定されるものでは
なく、ジェット給油が円筒壁部８と干渉することなく確
実に円筒壁部８内に導かれるように構成されていれば他
の構成であってもよい。また、上述の実施形態では、円
筒壁部８はハウジング３とは別体に形成されたシーリン
グホルダ７に形成されているが、円筒壁部８をハウジン
グ３と一体に形成してもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明の潤滑油供給構造によれば、潤滑油の飛沫が円筒壁
部内に滞留して環状の油膜が形成される。これにより、
回転軸と支持部材との摺接部分に潤滑油が浸入するの
で、十分な潤滑と冷却とを行なうことができる利点があ
る。また、回転軸の回転速度が高速になると円筒壁部内
に滞留する潤滑油の飛沫は霧（ミスト）状になって、摺
接部分の接触摩擦抵抗がさらに小さくなるため、回転軸
の高速回転時の焼き付き等の焼損を確実に防止できる利
点がある。

【００３３】また、請求項２記載の本発明の潤滑油供給
構造によれば、オイルジェット給油路から噴出した潤滑
油を確実に円筒壁部内に導くことができる利点がある。
また、請求項３記載の本発明の潤滑油供給構造によれ
ば、オイルジェット給油路を、ハウジングと別体に形成
されたオイルジェット供給用ピース内に形成することに
より、ハウジング内に形成された潤滑油通路を利用して
簡単にオイルジェット給油路を設けることができる。つ
まり、ハウジングに対して大きな変更をともなうことな
くオイルジェット給油路を形成することができ、製造に
ともなうコストの上昇を抑制できる利点がある。また、
オイルジェット供給用ピース内を別体に形成すること
で、噴出する潤滑油の量や向きの微調整を簡単に行なう
ことができる利点がある。

【００３４】また、請求項４記載の本発明の潤滑油供給
構造によれば、溝部とピストンリングとの隙間を極力小
さくすることができ、ピストンリングによるハウジング
内側の気密性を向上させることができる。また、ピスト
ンリングと溝部との摺接部分の潤滑や冷却が十分に行な
われるので、ハウジング外側が高熱に晒されていてもハ
ウジング内への高熱の伝達を極力抑制できるという利点
がある。そして、ハウジング内の温度上昇が抑制される
ことにより、回転軸とピストンリングとが焼き付く可能
性をさらに低減することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としての潤滑油供給構造に
おける全体構成を示す模式的な断面図である。

【図２】本発明の一実施形態としての潤滑油供給構造に
おける要部構成を示す模式的な断面図であって、図１に
おけるＢ部拡大図である。

【図３】本発明の一実施形態としての潤滑油供給構造に
おける要部構成を示す模式図であって、図２におけるＡ
矢視図である。

【図４】従来のターボチャージャの軸受部及びシール部
の構造の一例を示す模式的な断面図である。

【符号の説明】

１タービン２シャフト（回転軸）２ａリング溝（溝部）３ハウジング４軸受け４ａ油孔５油路６支持部材としてのピストンリング（又はシールンリ
ング）７シーリングホルダ８円筒壁部８ａ切り欠き９オイルジェット給油路１０オイルジェット供給用ピース１０ａＯリング１１ボルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｃ 33/74 Ｆ１６Ｃ 33/74 ＺＦターム(参考） 3G005 EA04 EA16 FA31 GB39 GB42 GB65 3G013 AA13 BA02 BC25 BD00 CA04 CA06 3J011 JA02 KA02 LA04 MA26 MA27 3J016 AA02 BB15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジング内に収納された回転軸と該回
転軸を支持する支持部材との間に潤滑油を供給する潤滑
油供給構造であって、該回転軸と該支持部材との摺接部分近傍を覆うように該
ハウジング側に形成された円筒壁部と、該円筒壁部内に向けて該潤滑油を噴射するオイルジェッ
ト給油路とをそなえていることを特徴とする、潤滑油供
給構造。
【請求項２】該円筒壁部の一部に、該オイルジェット
給油路から噴出する潤滑油を該円筒壁部内に導くための
切り欠きが形成されていることを特徴とする、請求項１
記載の潤滑油供給構造。
【請求項３】該オイルジェット給油路が、該ハウジン
グと別体に形成されたオイルジェット供給用ピース内に
形成されていることを特徴とする、請求項１記載の潤滑
油供給構造。
【請求項４】該回転軸に溝部が形成され、該支持部材が、該ハウジングに係止されるとともに該溝
部に摺接しながら気密性を保持するピストンリングとし
て構成されていることを特徴とする、請求項１記載の潤
滑油供給構造。