JPH10339155A - 過給機のオイル洩れ防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ターボチャージャのような過給機において、
ベアリングハウジング側からコンプレッサハウジング側
へ洩れ出るオイルを確実にシールすること。 【解決手段】 従来から、シャフト４に取り付けられて
回転するカラー１４に鍔部２０を形成して、シャフト４
を伝って来るオイルをシール室１６内へ振り飛ばすと共
に、カラー１４に形成した環状の溝１９に対向するシー
ルリング１８をリテーナ１２の中心筒部１７の内面に取
り付けることにより、オイルが軸方向に伝わるのを防止
しているが、鍔部２０の回転によってシール室１６内の
空気に旋回流が生じて、その旋回流の誘引作用によりオ
イルがシール室１６の中心部分に向かう傾向が生じ、そ
れによってオイル洩れを起こすので、中心筒部１７にオ
ーバラップ部３３を形成して空気の旋回流だけを抑制す
る。別の実施形態として、シール室１６内に概ね半径方
向に隔壁を設けることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用のター
ボチャージャのような高速回転をする過給機において、
吸気を加圧するコンプレッサのシャフトに設けられたオ
イルシール部から潤滑用のオイルが洩れ出るのを防止す
る装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ターボチャージャの一般的な構造を図７
に示す。コンプレッサハウジング１とタービンハウジン
グ２とを接続するベアリングハウジング３内に、シャフ
ト４をベアリング５に装着した状態で配置し、シャフト
４がベアリングハウジング３内で高速回転をすることが
できるようにする。シャフト４の一端にはコンプレッサ
ハウジング１内に納まるようにインペラ６がナット７に
よって取り付けられると共に、他端にはタービンハウジ
ング２内に納まるようにタービンロータ８が接続され
る。

【０００３】シャフト４のコンプレッサハウジング１側
には、スラストブッシュ９がシャフト４と共に回転する
ように取り付けられ、ベアリングハウジング３に図示し
ないピンによって固定されたスラストベアリング１０の
給油孔１１から、スラストブッシュ９内へオイルが供給
される。スラストベアリング１０はリテーナ１２を介し
てスナップリング１３によって軸方向に固定される。ス
ラストベアリング１０を潤滑した後のオイルがインペラ
６側へ洩れ出ないように、シャフト４にはそれと一体に
なって回転するカラー１４がリテーナ１２によって覆わ
れる部分に取り付けられる。リテーナ１２の内部にはス
ラストベアリング１０と概ね平行にデフレクタ１５が固
定され、それによって、リテーナ１２の内部にシール室
１６と呼ぶ空間が区画形成される。

【０００４】シャフト４に取り付けられたカラー１４の
外周の一部を小さな間隙をおいて覆うように、ハウジン
グ側に固定されているリテーナ１２の中央には中心筒部
１７が形成されており、この中心筒部１７の一部には更
に内側に向かって突出するシールリング１８が取り付け
られている。このシールリング１８は、カラー１４に形
成された環状の溝１９の中に挿入されて、環状の溝１９
の各面との間に小さな間隙を残して接触しないようにリ
テーナ１２によって支持されている。

【０００５】スラストブッシュ９とスラストベアリング
１０との間を潤滑した後のオイルの一部は、ハウジング
側に固定されたデフレクタ１５と、シャフト４と共に回
転するカラー１４との間に形成された隙間を通って軸方
向にシール室１６へ流入するが、そのオイルが直接にシ
ールリング１８とカラー１４の環状の溝１９との隙間へ
流入しないように、図９にも明示したように、カラー１
４の環状の溝１９よりもスラストベアリング１０寄りの
部分には鍔部２０が形成されている。そして、デフレク
タ１５の下部はオイル案内用の舌片２１となっていて、
リテーナ１２との間にオイル排出口２２を形成してお
り、オイル排出口２２はベアリング５やスラストベアリ
ング１０の下部に形成された潤滑室２３に合流してい
る。

【０００６】従って、前記オイルの一部は鍔部２０の潤
滑室２３側の側面２４に対し粘性によって付着して連れ
回りをすることにより遠心力を与えられて、図１０中に
矢印３１によって示したように、鍔部２０の側面２４か
ら半径方向に振り飛ばされるので、オイルが軸方向に環
状の溝１９まで伝って行くことは阻止される。また、カ
ラー１４の鍔部２０によって振り飛ばされたオイルは、
リテーナ１２の外周壁２８によって受け止められ、重力
によって外周壁２８に沿って流下することによりオイル
排出口２２に集められて、ベアリング５やスラストベア
リング１０を潤滑してから潤滑室２３へ落ちるドレンオ
イルと合流して図示しないオイル溜へ戻る。（従来技術
については特開昭５５−１０１７１３０号公報、又は特
開平６−３１７１７１号公報等を参照。）

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
ターボチャージャにおいてもカラー１４に設けられてい
る鍔部２０は、オイルが軸方向に伝って来たときに、潤
滑室２３側の側面２４にオイルを粘性によって付着させ
て連れ回りをさせ、遠心力を発生させて振り飛ばすこと
により、更に軸方向に環状の溝１９の方へオイルが伝っ
て行くのを阻止しようとするものであるが、図１０に示
したように、鍔部２０の外周面２５とインペラ６側の側
面２６は、それに接触するシール室１６内の空気に対し
て、側面２４がオイルに対してするのと同様な作用をす
るので、空気は粘性によって鍔部２０の外周面２５とイ
ンペラ６側の側面２６に付着して連れ回りをする。しか
し、空気はオイルに較べて単位体積の質量が小さいの
で、半径方向に振り飛ばされるような運動成分はあまり
発生せず、図１０に矢印２７によって示したように、連
れ回りによって直接に生じるところの、シャフト４の回
転方向（矢印２９）と同じ回転方向の旋回流の運動成分
の方が強く生じる。

【０００８】図１０に示したように、鍔部２０の回転に
よってシール室１６内に生じる空気の旋回流２７は、カ
ラー１４の鍔部２０によって振り飛ばされたオイルがリ
テーナ１２の外周壁２８に付着した後に、重力によって
オイル排出口２２の方へ流下しようとするのを多少とも
妨げる作用をする。即ち、外周壁２８に付着したオイル
は空気の旋回流２７によって誘引され、オイル排出口２
２へ流出しないで、外周壁２８の内面に沿って旋回流２
７と同じ回転方向に流動しようとするために、そのオイ
ルに重力の作用が加わることにより、シール室１６の下
部には図１０中に参照符号３０によって示したような形
のオイルの滞留部が生じる。

【０００９】シール室１６内に空気の旋回流２７が生じ
ることによって、シール室１６では外周部分の圧力より
もカラー１４の近傍の中心部分の圧力の方が低くなるの
で、外周壁２８に付着したオイルがオイル排出口２２へ
流出しないで、リテーナ１２の壁面伝いに中心部分のカ
ラー１４の方向へ、それも環状の溝１９の方向へ流れよ
うとする傾向が生じる。そのため、図１０に示したよう
な厚いオイルの滞留部３０が生じたときは、滞留部３０
のうちでもシール室１６の中心部分に最も近いところか
ら、破線の矢印３２によって示したような中心部分に向
かうオイルの流れも生じるようになる。

【００１０】シール室１６内における空気の旋回流２７
は、シャフト４の回転数が高くなるほど強くなるので、
シャフト４が高速回転する状態、即ち、このターボチャ
ージャによって過給を受ける図示しない内燃機関の高負
荷時においては、前述のような理由でシール室１６の中
心部分に向かって流れてカラー１４の環状の溝１９付近
に滞留するオイルの量が増加する。このようにして環状
の溝１９の付近に溜まったオイルは、運転中にインペラ
６の背面の圧力がシール室１６の中心部分の圧力よりも
低くなったときに、環状の溝１９とシールリング１８と
の隙間を通ってコンプレッサハウジング１内へ洩れ出て
内燃機関に吸入され、燃焼室において一部は燃焼する
が、オイルは一般に難燃性であるから大部分は燃えない
で排気ガスと共に大気中へ放出されるので、そのオイル
が大気汚染の原因になるだけでなくターボチャージャに
おいてはオイルの欠乏を来すことになる。

【００１１】本発明は、従来技術における前述のような
問題に対処して、ターボチャージャのような過給機にお
いて、ベアリングハウジングとコンプレッサハウジング
との境界部分のシャフトに設けられたカラーの鍔部がオ
イルを振り飛ばす所謂「飛散作用」を妨げることなし
に、カラーに設けられた環状の溝と協働するシールリン
グの付近へオイルが侵入するのを防止することができ、
それによってベアリングハウジング内にある潤滑用のオ
イルが、コンプレッサハウジングとの境界部分からコン
プレッサ側へ洩れ出るのを確実に防止することができる
ような、改良された過給機のオイル洩れ防止装置を提供
することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項
に記載された過給機のオイル洩れ防止装置を提供する。

【００１３】請求項１に記載されたオイル洩れ防止装置
においては、特にシール室の内部における空気の旋回流
を抑制するために、リテーナの中心筒部の軸方向の先端
に、カラーの鍔部に近接して実質的にそれを覆うオーバ
ラップ部を具えているので、オーバラップ部は近接した
位置において鍔部を覆って、鍔部の外周面やコンプレッ
サハウジング側の側面がシール室内の空気と接触するの
を制限する。従って、鍔部が空気を連れ回りさせて旋回
流を生じさせることが防止される。このようにして空気
の旋回流が抑制されるため、ベアリングハウジング側か
らシャフトを伝って来たオイルが鍔部の潤滑室側の端面
によって振り飛ばされるときに、それが旋回流によって
シール室の中心部分に向かって流れることがなく、シー
ルリングを超えてオイルがコンプレッサハウジング側へ
洩れ出ることが防止される。

【００１４】この場合、オーバラップ部が鍔部の外周面
に対向する位置に、軸方向の先端面に向かって縮径或い
は拡径するテーパー状の内周面を具えていてもよく、そ
れによってオーバラップ部と鍔部の間隔を、それらが接
触しない状態で更に近接させることが可能になるから、
オーバラップ部による旋回流の発生抑止効果が更に強く
なり、ひいてはオイル洩れ防止効果が高くなる。オーバ
ラップ部の軸方向の先端面は鍔部の潤滑室側の側面を超
えない程度、好ましくは同じ面上に揃うようにするのが
よく、それによってオーバラップ部の旋回流抑止効果を
高く維持しながら、鍔部によってオイルを十分に飛散さ
せることができる。

【００１５】請求項５に記載されたオイル洩れ防止装置
においては、特に、シール室内に中心部分から外周方向
に向かって１個以上の隔壁を取り付けた点に特徴があ
る。隔壁は直接にシール室内における空気の旋回流を抑
制するが、それだけではなく、鍔部によって振り飛ばさ
れたオイルがシール室の中心部分の方へ戻らないように
案内する作用をする。より具体的に、隔壁は、それに衝
突する空気の旋回流及び振り飛ばされたオイルをシール
室の外周方向へそらすように、シール室の半径方向に対
して傾斜しているのがよく、更に、それに衝突するオイ
ルを通過させるために、外周側においてリテーナの外周
壁の内面との間に通路を形成していることが望ましい。
このようにして空気の旋回流が抑制されるため、オイル
が旋回流によってシール室の中心部分に向かって流れる
のが阻止され、シールリングを超えてオイルがコンプレ
ッサハウジング側へ洩れ出ることが防止される。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明による過給機のオイル洩れ
防止装置の第１実施形態の要部を図１に基づいて説明す
る。このオイル洩れ防止装置は、従来技術として先に説
明した図７に示すようなターボチャージャにおけるコン
プレッサハウジング１とベアリングハウジング３の境界
部分において、図８から図１０に示したような従来のオ
イル洩れ防止装置、即ち、シャフト４に取り付けられた
カラー１４に形成されている鍔部２０と、鍔部２０によ
って振り飛ばされるオイルを受け止めるためにリテーナ
１２及びデフレクタ１５によって構成されたシール室１
６と、やはりカラー１４に形成された環状の溝１９と、
それと協働するようにリテーナ１２側に設けられたシー
ルリング１８とからなるオイル洩れ防止装置の代わりに
用いられるものであるから、従来技術におけるものと実
質的に同じ構成部分については、本発明の実施形態にお
いても同じ参照符号を付すことによって、重複する詳細
な説明を省略することにする。

【００１７】図１に示す第１実施形態の特徴として、リ
テーナ１２の中心筒部１７の先端が図９に示した従来例
よりも軸方向に長く延びて、カラー１４の鍔部２０に近
接してそれを丁度全部覆うような形の薄肉のオーバラッ
プ部３３を一体に形成していることである。言うまでも
なく、オーバラップ部３３は中心筒部１７とは別体のも
のとして製作し、中心筒部１７の先端に溶接等の方法で
取り付けてもよい。オーバラップ部３３の先端面３４は
鍔部２０の潤滑室２３側の側面２４を超えないように、
しかし、オーバラップ部３３が鍔部２０のインペラ６側
の側面２６と外周面２５を実質的に完全に覆うことがで
きるように、オーバラップ部３３が軸方向に突出する長
さを定めて、オーバラップ部３３が鍔部２０の回転によ
る側面２４のオイルの飛散作用を妨げないようにする。

【００１８】第１実施形態においては、このようにリテ
ーナ１２の中心筒部１７の延長としてオーバラップ部３
３を設けるので、鍔部２０の回転によるオイルの飛散作
用は従来のものと同様に行われて、シャフト４に沿って
軸方向にベアリングハウジング３側からコンプレッサハ
ウジング１側へ伝わるオイルを振り飛ばし、リテーナ１
２の外周壁２８によってオイルを集めて、重力によって
流下させることにより何の支障もなくオイル排出口２２
から排出させることができる。それと同時に、鍔部２０
の外周面２５やインペラ６側の側面２６は、シール室１
６内の空気を旋回させようとするが、それらの部分がオ
ーバラップ部３３によって覆われて、内部にきわめて小
さな空間が形成されているに過ぎないので、実質的に空
気の旋回流と呼び得るようなものは発生しない。従っ
て、空気の旋回流による誘引作用によってオイルがシー
ル室１６の中心部分に集まったり、そのオイルがシール
リング１８の部分からコンプレッサハウジング１側へ洩
れ出るようなこともない。

【００１９】図２は、図１によって説明した第１実施形
態の変形例としての第２実施形態のオイル洩れ防止装置
の要部を示したものである。鍔部２０の外周面２５とオ
ーバラップ部３３の内周面３５との間の隙間が狭いほ
ど、そこに空気の旋回流が発生してもシール室１６内の
オイルの流れに及ぼす影響が小さくなるので、図２に示
す第２実施形態においては、オーバラップ部３３の内周
面３５を先端に向かって縮径するテーパー面として形成
することにより、オーバラップ部３３の先端と鍔部２０
が接触しない程度に、シール室１６に対する鍔部２０の
外周面２５とオーバラップ部３３の内周面３５との隙間
の開口面積を小さくしている点に特徴がある。これによ
って、第２実施形態のオイル洩れ防止装置は、第１実施
形態のそれよりも更に高いオイル洩れ防止効果を奏す
る。

【００２０】図３は、やはり第１実施形態の変形例とし
ての第３実施形態のオイル洩れ防止装置の要部を示すも
ので、第２実施形態のそれと異なる点は、オーバラップ
部３３の内周面３６が、先端に向かって拡径するテーパ
ー面として形成していることである。このようにするこ
とで、鋳造によってオーバーラップ部３３をリテーナ１
２と一体のものとして製作するときに、オーバーラップ
部３３が鋳型を抜く方向に拡がっているので製作が容易
になる。

【００２１】図４から図６は本発明の第４実施形態とし
てのオイル洩れ防止装置の構造と、その作動を示したも
のである。図４又は図５から明らかなように、第４実施
形態においては第１実施形態から第３実施形態のオイル
洩れ防止装置とは異なって、リテーナ１２とデフレクタ
１５によって形成されたシール室１６内に、半径方向と
は僅かに異なる方向の１個以上の隔壁３７を設けている
点に特徴がある。図５の断面図においてシャフト４の回
転方向が矢印２９によって示す方向であれば、隔壁３７
を唯１個だけ設ける場合には、図５に示したように隔壁
３７をＹ軸とＸ軸によって区画される右下の第２象限の
領域に設けるのが最も適当で、それに次ぐものは右上の
第１象限の領域に設ける場合である。しかし、本発明を
実施する場合には、図５における左下の第３象限や、左
上の第４象限の領域に隔壁３７を設けることもあり得
る。なお、図４は第１象限又は第４象限に設けた場合を
例示している。

【００２２】半径方向に近い方向に隔壁３７を設けた第
１の目的は、前述のように鍔部２０の回転によってシー
ル室１６内に生じる空気の旋回流を強制的に抑止するこ
とにあるが、それだけではなく、第２の目的として、鍔
部２０によってオイルが振り飛ばされて空気の旋回流と
共に隔壁３７に当たるときに、そのオイルと空気の旋回
流を可及的に外周方向へ、それもシール室１６の下方へ
そらして、オイルはオイル排出口２２（図７及び図８参
照）の方へ導くことにより、オイルがシール室１６の中
心部分へ近づくのを阻止することにある。

【００２３】従って、隔壁３７は、図５や図６に示すよ
うに、シール室１６の半径方向に位置決めされておら
ず、それに衝突するオイルや空気の旋回流をシール室１
６の外周方向へそらすために半径方向に対して若干の角
度だけ傾斜している。隔壁３７は、鍔部２０の回転によ
ってオイルの飛散作用と同時に生じる空気の旋回流が隔
壁３７に当たる方向（入射方向）、即ち、旋回流の流線
が当たる点におけるシャフト４を中心とする円に対する
接線方向を示す矢印３８が、隔壁３７の法線３９よりも
シール室１６の内周側となるようにするのがよい。それ
によって、空気の旋回流やその流れに乗って隔壁３７に
当たるオイルは中心方向４２に向かうことがなく、外周
方向４３へそらされるので、中心部分のシールリング１
８等へオイルが回るのを防止することができる。

【００２４】この場合、図から明らかなように、少なく
とも隔壁３７の外周側には、リテーナ１２の外周壁２８
との間にオイルを通過させる通路４０を設けるのがよ
い。通路４０は鍔部２０によって振り飛ばされたオイル
が外周壁２８に付着した後に、重力によって外周壁２８
伝いにオイル排出口２２の方へ流下するのを許すための
ものである。それにより、隔壁３７を設けたことによっ
て外周壁２８の内面にオイルが停滞するのを防止するこ
とができる。

【００２５】このようにして、本発明の第４実施形態の
オイル洩れ防止装置は、隔壁３７を設けることによって
空気の旋回流を抑制すると共に、中心部分のシールリン
グ１８の付近へオイルが流入するのを阻止して、外部へ
のオイル洩れを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の要部の構造を示す縦断
正面図である。

【図２】本発明の第２実施形態の要部の構造を示す縦断
正面図である。

【図３】本発明の第３実施形態の要部の構造を示す縦断
正面図である。

【図４】本発明の第４実施形態の要部の構造を示す縦断
正面図である。

【図５】第４実施形態の要部の構造を示す横断側面図で
ある。

【図６】第４実施形態の作動を示す要部の横断側面図で
ある。

【図７】一般的なターボチャージャの全体構造を示す縦
断正面図である。

【図８】図７の一部を拡大して示す縦断正面図である。

【図９】従来例の要部の構造を示す縦断正面図である。

【図１０】従来例の要部の作動を示すもので、図８のＸ
−Ｘ線における横断側面図である。

【符号の説明】

１…コンプレッサハウジング ３…ベアリングハウジング ４…シャフト ５…ベアリング ６…インペラ １０…スラストベアリング １１…給油孔 １２…リテーナ １４…カラー １５…デフレクタ １６…シール室 １７…リテーナ１２に形成された中心筒部 １８…中心筒部１７に設けられたシールリング １９…カラー１４に設けられた環状の溝 ２０…カラー１４に設けられた鍔部 ２２…オイル排出口 ２３…潤滑室 ２４…鍔部２０の潤滑室２３側の側面 ２５…鍔部２０の外周面 ２６…鍔部２０のインペラ６側の側面 ２７…空気の旋回流を示す矢印 ２８…リテーナ１２の外周壁 ３０…オイルの滞留部 ３３…オーバラップ部 ３４…オーバラップ部３３の先端面 ３５，３６…オーバラップ部３３の内周面 ３７…隔壁 ３８…空気の旋回流が当たる方向（円の接線方向） ３９…法線 ４０…通路

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 過給機のシャフトを支持するベアリング
   部を潤滑するオイルが前記シャフト伝いにベアリングハ
   ウジング側からコンプレッサハウジング側へ洩れ出るの
   を阻止するために、前記ベアリングハウジングと前記コ
   ンプレッサハウジングとの境界部分において前記シャフ
   トに取り付けられて一体として回転するカラーと、前記
   カラーの少なくとも一部を覆うシール室を形成するため
   に前記ベアリングハウジング側に取り付けられたリテー
   ナと、同じく前記ベアリングハウジング側に取り付けら
   れたデフレクタと、前記ベアリングハウジング側から前
   記コンプレッサハウジング側へ軸方向に伝って来たオイ
   ルを半径方向に振り飛ばすために前記シール室内におい
   て前記カラーに形成された鍔部と、同じく前記カラーに
   形成された環状の溝と、前記カラーに形成された前記環
   状の溝に対応して前記リテーナの中心筒部から内側へ突
   出するように設けられたシールリングと、更に、前記シ
   ール室の内部における空気の旋回流を抑制するために、
   前記リテーナの前記中心筒部の軸方向の先端において前
   記カラーの前記鍔部に近接して実質的にそれを覆うオー
   バラップ部とを具えていることを特徴とする過給機のオ
   イル洩れ防止装置。
2. 【請求項２】 前記オーバラップ部が、その軸方向の先
   端面に向かって縮径する内周面を、前記鍔部の外周面に
   対向する位置に具えていることを特徴とする請求項１に
   記載された過給機のオイル洩れ防止装置。
3. 【請求項３】 前記オーバラップ部が、その軸方向の先
   端面に向かって拡径する内周面を、前記鍔部の外周面に
   対向する位置に具えていることを特徴とする請求項１に
   記載された過給機のオイル洩れ防止装置。
4. 【請求項４】 前記オーバラップ部の軸方向の先端面
   が、前記鍔部の潤滑室側の側面を超えない程度の軸方向
   の長さを有することを特徴とする請求項１ないし３のい
   ずれかに記載された過給機のオイル洩れ防止装置。
5. 【請求項５】 過給機のシャフトを支持するベアリング
   部を潤滑するオイルが前記シャフト伝いにベアリングハ
   ウジング側からコンプレッサハウジング側へ洩れ出るの
   を阻止するために、前記ベアリングハウジングと前記コ
   ンプレッサハウジングとの境界部分において前記シャフ
   トに取り付けられて一体として回転するカラーと、前記
   カラーの少なくとも一部を覆うシール室を形成するため
   に前記ベアリングハウジング側に取り付けられたリテー
   ナと、同じく前記ベアリングハウジング側に取り付けら
   れたデフレクタと、前記ベアリングハウジング側から前
   記コンプレッサハウジング側へ軸方向に伝って来たオイ
   ルを半径方向に振り飛ばすために前記シール室内におい
   て前記カラーに形成された鍔部と、同じく前記カラーに
   形成された環状の溝と、前記カラーに形成された前記環
   状の溝に対応して前記リテーナの中心筒部から内側へ突
   出するように設けられたシールリングと、更に、前記シ
   ール室の内部における空気の旋回流を抑制するために、
   前記シール室内において中心部分から外周方向に向かっ
   て取り付けられた１個以上の隔壁とを具えていることを
   特徴とする過給機のオイル洩れ防止装置。
6. 【請求項６】 前記隔壁が、それに衝突する空気の旋回
   流及び振り飛ばされたオイルを前記シール室の外周方向
   へそらすように、前記シール室の半径方向に対して傾斜
   していることを特徴とする請求項５に記載された過給機
   のオイル洩れ防止装置。
7. 【請求項７】 前記隔壁が、前記リテーナの外周壁に沿
   って流れるオイルを通過させるために、少なくとも外周
   側において前記リテーナの外周壁の内面との間に通路を
   形成していることを特徴とする請求項５又は６のいずれ
   かに記載された過給機のオイル洩れ防止装置。