JPH0650438A - 高速回転体のシール構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速回転体のシール構造の潤滑性を高める。 【構成】 互いに圧力差を持つ軸受室（低圧室）１０と
タービン背面室（高圧室）８を画成するハウジング２０
と、ハウジング２０に軸受を介して回転自在に支持され
る回転軸１に嵌められたスペーサ３と、ハウジング２０
とスペーサ３の間に配設され軸受室１０とタービン背面
室８を隔てるシールリング（シール材）９と、両室８，
１０の圧力差により回転軸方向へ移動しようとするシー
ルリング９の変位を規制するシール溝側面（シール受
面）２１ａと、シールリング９とシール溝側面２１ａの
間に開口して潤滑油を供給する給油孔１６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速回転体のシール構
造の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の高速回転体のシール構造として、
例えばエンジンのターボチャージャ等に備えられるもの
がある（実開平２−７２３２９号公報参照）。

【０００３】これを図４に基づいて説明すると、３３は
ターボチャージャのタービンホイール３１とコンプレッ
サホイール３５とを同軸上で連結する回転軸で、この回
転軸３３は一対の転がり軸受３８，３９を介してハウジ
ング３６に回転自在に支持される。

【０００４】タービンホイール３１の背後に位置して、
回転軸３３とハウジング３６の間にはシールリング３４
が介装されており、タービンホイール３１に導かれる高
圧の排気ガスがハウジング３６内に侵入することを防止
している。

【０００５】図５にも示すように、オイルポンプから圧
送される潤滑油がオイルジェット３２からシールリング
３４に向けて噴射される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のターボチャジャのシール構造にあっては、タ
ービン背面室４１の圧力は軸受室４２よりも高圧である
ため、両室の圧力差によりシールリング３４はシール受
面３７に強く押し付けられる。このため、オイルジェッ
ト３２からシールリング３４に向けて潤滑油を供給して
みても、シールリング３４が強く押し付けられるシール
受面３７に潤滑油を介在させることが難しく、まして回
転軸３３の回転速度が上昇すると、回転軸３３の周囲に
は空気が引きずられるエアーカーテンができ、シール受
面３７での潤滑がさらに不足する可能性があった。

【０００７】本発明は上記の問題点に着目し、高速回転
体のシール構造においてその潤滑性を高めることを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ハウジング内
に軸受を介して回転自在に支持される回転体を収装する
とともに、ハウジングと回転体との間にシール材を配設
して、このシール材の両側に互いに圧力差を持つ低圧室
と高圧室とを隔てる高速回転体のシール構造において、
ハウジングまたは回転体の少なくとも一方に、低圧室と
高圧室の圧力差により回転体の軸方向へ移動しようとす
るシール材の変位を規制するシール受面を形成し、かつ
このシール受面に潤滑油を供給する給油孔を直接に開口
させる。

【０００９】

【作用】低圧室と高圧室の圧力差によりシール材はシー
ル受面に押し付けられるが、シール受面に直接開口する
給油孔を通してシール材とシール受面の間に潤滑油が供
給されることにより、シール材とシール受面の間に油膜
が確実に形成され、それぞれの摩耗が抑えられるととも
に焼き付き等の発生を防止できる。

【００１０】また、低圧室と高圧室の圧力差によりシー
ル材とシール受面の間を潤滑した後の潤滑油は低圧室に
流出するため、低圧室に潤滑油を回収することができ、
潤滑油がシール材とシール受面の間を経て高圧室に漏れ
出すことを防止できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を自動車用エンジンに備えれる
ターボチャージャに適用した実施例を添付図面に基づい
て説明する。

【００１２】図２において、１はタービンホイール２と
コンプレッサホイール（図示せず）とを同軸上で連結す
る回転軸（回転体）であり、この回転軸１はこれに嵌め
られるスペーサ２６を介して転がり軸受４によりハウジ
ング２０に回転自在に支持される。この転がり軸受４は
回転軸１のラジアル荷重と共にスラスト荷重を支持す
る。

【００１３】なお、転がり軸受４の外輪２７とハウジン
グ２０の間には油通路２８から供給される潤滑油が供給
され、両者の間に形成される油膜を介して振動が吸収さ
れるようになっている。

【００１４】ハウジング２０は、その内周に突出して形
成される隔壁２０ｂと後述するシールリング９とで、タ
ービンホイール２の背後に位置するタービン背面室（高
圧室）８と、転がり軸受４を収装する軸受室（低圧室）
１０をそれぞれ画成している。

【００１５】スペーサ２６とタービンホイール２の間に
は、スペーサ（回転体）３が回転軸１に嵌められてい
る。

【００１６】図中９はハウジング２０と回転軸１の間に
配設されて、タービン背面室８と軸受室１０を隔てるシ
ールリング（シール材）であり、このシールリング９は
スペーサ（回転体）３に形成された環状のシール溝２１
に嵌められる。このシールリング９により、タービン入
口通路７からタービンホイール２に導かれる高圧の排気
ガスがタービン背面室８から軸受室１０に吹き抜けるこ
とを防止する。

【００１７】なお、シールリング９が嵌められるシール
溝はハウジング２０側に形成しても良い。

【００１８】ハウジング２０にはオイルポンプ（図示せ
ず）の吐出側に連通する油通路１２が形成され、この油
通路１２によって導かれる潤滑油の一部はオイルジェッ
ト１１を介して転がり軸受４に噴射供給され、残りは連
通孔１４を通ってシールリング９の摺動部に供給され
る。

【００１９】図１にも示すように、ハウジング２０の隔
壁２０ｂにはシールリング９の外周面９ｂに対する接合
面２０ａに環状の導油溝１３が形成され、潤滑油はこの
導油溝１３によってシールリング９の全周に渡って導か
れる。

【００２０】図３にも示すように、シールリング９は切
欠き１７を有するＣリング状をして、例えば焼結合金等
の潤滑性の良い金属を材質として形成される。

【００２１】シールリング９が嵌められるシール溝２１
は回転軸と直交する環状の２つの側面２１ａ，２１ｂ、
および回転軸１と同心的な円筒状の底面２１ｃとを有す
る。この場合、図中左のシール溝側面２１ａがタービン
背面室８と軸受室１０の圧力差によって図中左側に移動
しようとするシールリング９の変位を規制するシール受
面となる。

【００２２】シール溝２１はシールリング９に対して回
転軸方向に所定の隙間ｓを持って形成される。この場
合、隙間ｓは概ね０．１〜０．１４ｍｍの範囲で設定さ
れる。

【００２３】シールリング９には左のシール溝側面２１
ａに対峙する側面９ａに４つの導油溝（給油孔）１５が
円弧状に開口して形成される。各導油溝１５は周方向に
一定の間隔を持って並んでいる。

【００２４】シールリング９には一端を各導油溝１５に
開口させ、他端をハウジング２０の導油溝１３に臨んで
開口させる４つの給油孔１６が形成される。ハウジング
２０の導油溝１３からの潤滑油はシールリング９の各給
油孔１６と各導油溝１５を通ってシールリング側面９ａ
とシール溝側面２１ａの間に供給される。

【００２５】なお、シールリング側面９ａとシール溝側
面２１ａの間に潤滑油を供給する給油孔は回転軸１側に
形成しても良い。

【００２６】次に、作用について説明する。

【００２７】シールリング９は弾性復元力によりその外
周面９ｂをハウジング２０の隔壁２０ｂに押し付けると
ともに、タービン背面室８と軸受室１０の圧力差によっ
てその側面９ａを左のシール溝側面２１ａに押し付けら
れることにより、タービン背面室８からの高圧排気ガス
が軸受室１０に侵入することを防止する。

【００２８】スペーサ３に形成されたシール溝２１は回
転軸１と共にシールリング９に対して高速で回転する
が、オイルポンプから潤滑油がシールリング９の各給油
孔１６を通って各導油溝１５に圧送されることにより、
シールリング９の側面９ａとこれが押し付けられる左の
シール溝側面２１ａの間に油膜が形成され、良好な潤滑
性が維持される。すなわち、シールリング９の側面９ａ
と左のシール溝側面２１ａは、両者の間に形成される油
膜により互いに金属接触することが回避され、それぞれ
の摩耗が抑えられるとともに焼き付き等の発生を確実に
防止できる。

【００２９】これに対して、シール溝の外側からシール
リングに向けて潤滑油が噴射供給される従来装置の場
合、シール溝のシールリングに対する周速が高まるとと
もに、シールリングがシール溝に押し付けられる面圧が
高まるのに伴って両者の間に油膜を形成することが難し
くなるのである。

【００３０】しかも、軸受室１０の圧力がタービン背面
室８より低いため、この圧力差によりシールリング９と
シール溝２１の間を潤滑した後の潤滑油は軸受室１０に
流出し、ハウジング２０に形成された油通路２４を通し
てオイルパンに戻される。これにより、潤滑油がタービ
ン背面室８側に漏れ出すことを防止できる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ハウジン
グ内に軸受を介して回転自在に支持される回転体を収装
するとともに、ハウジングと回転体との間にシール材を
配設して、このシール材の両側に互いに圧力差を持つ低
圧室と高圧室とを隔てる高速回転体のシール構造におい
て、ハウジングまたは回転体の少なくとも一方に、低圧
室と高圧室の圧力差により回転体の軸方向へ移動しよう
とするシール材の変位を規制するシール受面を形成し、
かつこのシール受面に潤滑油を供給する給油孔を直接に
開口させたため、低圧室と高圧室の圧力差によりシール
材はシール受面に押し付けられるが、給油孔はシール受
面に直接開口しているので、シール受面における油膜形
成が確実に得られ、ここで摩耗を抑えられるとともに、
焼き付き等の発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すシール構造部の断面図で
ある。

【図２】同じくターボチャジャの縦断面図である。

【図３】同じくシールリングの正面図である。

【図４】従来例を示すターボチャジャの断面図である。

【図５】同じくシール構造部の断面図である。

【符号の説明】

１ 回転軸（回転体） ３ スペーサ（回転体） ８ タービン背面室（高圧室） ９ シールリング（シール材） １０ 軸受室（低圧室） １５ 導油溝 １６ 給油孔 ２０ ハウジング ２１ シール溝 ２１ａ シール溝側面（シール受面）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング内に軸受を介して回転自在に
   支持される回転体を収装するとともに、ハウジングと回
   転体との間にシール材を配設して、このシール材の両側
   に互いに圧力差を持つ低圧室と高圧室とを隔てる高速回
   転体のシール構造において、ハウジングまたは回転体の
   少なくとも一方に、低圧室と高圧室の圧力差により回転
   体の軸方向へ移動しようとするシール材の変位を規制す
   るシール受面を形成し、かつこのシール受面に潤滑油を
   供給する給油孔を直接に開口させたことを特徴とする高
   速回転体のシール構造。