(57)【要約】【課題】タービン軸の回転による遠心力で振り飛ばされた潤滑油の排除性能を従来よりも向上させ得るタービン軸の油切り装置を提供すること【解決手段】タービン軸２と、タービン軸２に対して同軸に設けられる油切り部９と、タービン軸２および油切り部９を収容するハウジング５とを有するタービン軸の油切り装置である。ハウジング５の内壁のうち油切り部９に対向する位置の周壁１０をフッ素系樹脂などの發油性材料からなる發油性膜８で被覆していることを特徴とする。【選択図】図１
2008240522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン軸と、当該タービン軸に対して同軸に設けられる油切り部と、当該タービン軸および当該油切り部を収容するハウジングと、を有するタービン軸の油切り装置であって、
前記ハウジングの内壁のうち前記油切り部に対向する位置の周壁を發油性膜で被覆していることを特徴とする、タービン軸の油切り装置。
【請求項２】
前記タービン軸の一方の端部に連結するタービンロータを有し、
前記周壁は、凹形状に形成され、
前記周壁における前記タービン軸の軸方向に直交する断面形状は、前記タービンロータ側から離れるにつれて径が小さくなる円状、または前記タービンロータ側に向かうにつれて径が小さくなる円状に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のタービン軸の油切り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービン軸の油切り装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、例えば自動車用エンジンのターボチャージャーを構成するタービン軸の油切り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車用エンジンには、排気タービンとコンプレッサとをタービン軸で同軸に連結してなる排気タービン過給機（ターボチャージャー）が多用されている。そして、ターボチャージャーのタービン軸は高速回転するので、このようなタービン軸を回転自在に支持する軸受は、十分に油で潤滑される必要がある。
【０００３】
一方、タービン軸を回転自在に支持するタービン側（タービンロータ側）の軸受に供給された潤滑油の一部は、ターボチャージャーのタービン側に漏れ出し、タービン軸を伝わってタービンロータを回転させる排気ガス中に混入するような場合がある。このため、タービン軸を伝わってタービン側へ向かう潤滑油を、タービンロータに達するまでに排除する工夫が必要である。タービン軸を伝わる潤滑油を排除するための技術として、例えば、下記の特許文献１に開示されているような技術がある。
【０００４】
従来、タービン等の回転機械の軸に付着した油の油切りを行うことを目的とする回転軸の油切り装置に関する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この回転軸の油切り装置は、回転軸に周設された凸部を包囲するよう回転軸に対し非接触に保持され前記凸部に対向する部位には凹部が形成された回転軸の油切り装置において、前記凹部内両側面に外方へ向かう突起を相互に対向するよう間隙を保持して周設したことを特徴とする油切り装置である。この構成により、回転軸により振り飛ばされた潤滑油を、突起が形成された凹部で捕獲することができ、潤滑油を外部に漏洩させることはないと、称している。
【０００５】
【特許文献１】実開昭６２−６０７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された油切り装置において、対向する突起を内両側面に有する凹部に向かって回転軸から振り飛ばされてきた潤滑油は、少なくとも１つの対向する突起間の間隙を通過しなければ凹部で捕獲されない。多くの潤滑油が間隙を通過せずに突起で跳ね返されるようであれば、対向する突起は単に凹部の油切り空間を狭くするように作用していることになる。ここで、潤滑油が対向する突起間の間隙を通過しやすくしようとすると間隙を広げる必要がある。一方、潤滑油の捕獲効率および捕獲量を高めようとすると間隙を狭くする必要がある。つまり、対向する突起間の間隙寸法をいくらに設定するかの判断は難しく、対向する突起の存在は、潤滑油の排除性能を低下させる方向に少なからず作用する。また、凹部にこのような対向する突起を設けることは、製造上容易でなく、製造コストもかかる。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、タービン軸の回転による遠心力で振り飛ばされた潤滑油の排除性能を従来よりも向上させ得るタービン軸の油切り装置を提供することである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００８】
本発明に係るタービン軸の油切り装置は、タービンロータへの油流出を防止するのに好適なタービン軸の油切り装置に関する。そして、本発明に係るタービン軸の油切り装置は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明のタービン軸の油切り装置は、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係るタービン軸の油切り装置における第１の特徴は、タービン軸と、当該タービン軸に対して同軸に設けられる油切り部と、当該タービン軸および当該油切り部を収容するハウジングと、を有するタービン軸の油切り装置であって、前記ハウジングの内壁のうち前記油切り部に対向する位置の周壁を發油性膜で被覆していることである。
【００１０】
この構成によると、タービン軸の回転による遠心力で油切り部から放射方向に振り飛ばされた潤滑油は、油切り部に対向する位置に設けられ發油性膜で被覆されたハウジングの周壁に衝突する。周壁に衝突した潤滑油は、發油性膜により周壁の壁面に付着することなく周壁に沿って流され、ハウジング内の下部に回収される。従来のように周壁天井部に衝突した潤滑油がそのまま下に落下してタービン軸２に滴下することは防止される。つまり、ハウジングの内壁のうち油切り部に対向する位置の周壁に形成された發油性膜により、タービン軸の回転により振り飛ばされた潤滑油の排除性能を従来よりも向上させることができる。
【００１１】
また、本発明に係るタービン軸の油切り装置における第２の特徴は、前記タービン軸の一方の端部に連結するタービンロータを有し、前記周壁は、凹形状に形成され、前記周壁における前記タービン軸の軸方向に直交する断面形状は、前記タービンロータ側から離れるにつれて径が小さくなる円状、または前記タービンロータ側に向かうにつれて径が小さくなる円状に形成されていることである。
【００１２】
この構成によると、ハウジングの内壁のうち油切り部に対向する位置の周壁を凹形状とすることでタービン軸とハウジングとの間に油切り空間を確保できる。
【００１３】
また、タービン軸の回転速度が比較的低い場合や潤滑油の粘性が高い場合においては、油切り部から放射方向に振り飛ばされる潤滑油の勢いは比較的小さくなる。よって、ハウジング上部の周壁に衝突した潤滑油に作用する力は遠心力よりも重力が勝る場合がある。この場合、第１形態として、周壁におけるタービン軸の軸方向に直交する断面形状を、タービンロータ側から離れるにつれて径が小さくなる円状にすると、潤滑油は、ハウジング上部の周壁に衝突したのち周壁に沿ってタービン軸の回転方向やタービンロータ側から離れる方向に流れ落ちていく。そして、ハウジング内の下部に回収される。潤滑油の一部は、タービン軸上などに落下する場合もあるが、再び油切り部で排除され得るのでタービンロータに達することは防止される。
【００１４】
また、タービン軸の回転速度が高い場合や潤滑油の粘性が低い場合においては、油切り部から放射方向に振り飛ばされる潤滑油の勢いは比較的大きくなる。よって、ハウジング上部の周壁に衝突した潤滑油に作用する力は重力よりも遠心力が勝る場合がある。この場合、第２形態として、周壁におけるタービン軸の軸方向に直交する断面形状を、タービンロータ側に向かうにつれて径が小さくなる円状にすると、潤滑油は、ハウジング上部の周壁に衝突したのち周壁に沿ってタービン軸の回転方向やタービンロータ側から離れる方向に上昇するように流れていく。そして、ハウジング内の下部に回収される。潤滑油の一部は、タービン軸上などに落下する場合もあるが、再び油切り部で排除され得るのでタービンロータに達することは防止される。第１形態とするか、第２形態とするかは、タービン軸の回転速度や潤滑油の粘性などを考慮して適宜選択されるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。尚、本発明に係るタービン軸の油切り装置は、自動車用エンジンの排気タービン過給機（ターボチャージャー）に用いられる排気タービン、航空機用エンジンやポンプの原動機などとして用いられるガスタービンエンジンのタービンなど、各種用途のタービンに用いることが可能なタービン軸の油切り装置である。
【００１６】
（第１実施形態）
まず、図１、２に基づき、本発明の第１実施形態に係るタービン軸の油切り装置について詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るタービン軸の油切り装置を供えたターボチャージャー１を示す模式図である。図２は、図１に示す樋状部材６の模式図である。
【００１７】
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係るタービン軸の油切り装置を供えたターボチャージャー１は、タービン軸２と、タービン軸２に対して同軸に設けられる円筒状の油切り部９と、タービン軸２および油切り部９を収容するハウジング５と、タービン軸２の一方の端部にタービン軸２と同軸に連結するタービンロータ３と、タービン軸２の他方の端部にタービン軸２と同軸に連結するコンプレッサロータ（不図示）と、タービン軸２に嵌入しタービン軸２の他方に配置する軸受４と、を備えている。
【００１８】
タービン軸２には、タービンロータ３と軸受４との間に、軸受４側から、油切り部９、外周部にシールリング７を取り付けた円筒状のスペーサ１１の順で、潤滑油供給部１２から軸受４に供給された潤滑油をタービンロータ３側に流出させないための部材が配置されている。シールリング７が配置される部分は、軸受４側からの潤滑油をタービンロータ３が収容されるハウジング（不図示）内に流出させないための最終のシール部である。シールリング７は、ハウジング５の内壁側に装着されていてもよい。
【００１９】
また、ハウジング５の内壁のうち油切り部９に対向する位置の周壁１０は、凹形状に形成され、かつ發油性膜８で被覆されている。發油性膜８は、フッ素系樹脂などの發油性材料からなる。また、ハウジング５の周壁１０を發油性材料で被覆することは比較的容易である。さらに、周壁１０におけるタービン軸２の軸方向Ｘに直交する断面形状は、タービンロータ３側から離れるにつれて径が小さくなる円状に形成され、周壁１０はタービン軸２の中心方向に向かって傾斜する斜面となっている。また、周壁１０の軸方向Ｘの両端部には、軸受４側に樋状部材６、タービンロータ３側に樋状部材１３が、周壁１０の端部を覆うように周壁１０と油切り部９との間に設けられている。ここで、図２（ａ）は、樋状部材（６、１３）の側面図であり、図２（ｂ）は、樋状部材（６、１３）の正面図である。図２に示すように、樋状部材（６、１３）は、断面が円弧状のミゾ部となっている逆Ｕ字状の樋状部材である。樋状部材（６、１３）の下部は、ハウジング５の内壁などに固定されている。
【００２０】
円筒状の油切り部９は、軸方向Ｘの中央部周囲が円弧状に切り欠かれ、軸受４側の端部の径はタービン軸２の径より大きく、タービンロータ３側の端部の径は、スペーサ１１の径より大きい。軸受４側の端部とタービン軸２との段差部、円弧状に切り欠かれた中央部、およびタービンロータ３側の端部とスペーサ１１との段差部で、油を切りやすくなっている。油切り部９はタービン軸２に対して同軸に取り付けられる部材であるが、タービン軸と一体形成されてもよい。尚、油切り部９の形状はこれに限られることはない。また、油切り部９は、本実施形態のように１つに限られることはなく、タービンロータ３と軸受４との間に複数設けられていてもよい。同様に、凹形状の周壁１０も油切り部９に対向するようにタービンロータ３と軸受４との間に複数設けられていてもよいし、複数の油切り部９に対向する位置に複数の油切り部９に対して１つ設けてもよい。
【００２１】
次に、軸受４から漏れ出した潤滑油が排除される態様について説明する。軸受４から漏れ出した潤滑油は、タービン軸２を伝ってタービンロータ３側に移動していくものもあれば、タービン軸２の回転により軸受４を出てすぐ放射方向に振り飛ばされるものもある。まず、タービン軸２を伝ってタービンロータ３側に移動していく潤滑油について説明する。潤滑油供給部１２から軸受４に供給され、軸受４側からタービン軸２を伝って油切り部９に到達した潤滑油の一部は、油切り部９でタービンロータ３側への移動が遮られハウジング５内の下方に落下し回収される。また、油切り部９に到達した潤滑油は、タービン軸２の回転による遠心力で油切り部９から放射方向に振り飛ばされるものもある。油切り部９から放射方向に振り飛ばされた潤滑油は、油切り部９に対向する位置に設けられ發油性膜８で被覆された凹形状のハウジング５の周壁１０に衝突する。周壁１０に衝突した潤滑油は、發油性膜８により周壁１０の壁面に付着することなく周壁１０に沿って流され、ハウジング５内の下部に回収されていく。従来のように周壁１０天井部に衝突した潤滑油がそのまま下に落下してタービン軸２に滴下することは防止される。つまり、ハウジング５の内壁のうち油切り部９に対向する位置の周壁１０に形成された發油性膜８により、タービン軸２の回転により振り飛ばされた潤滑油の排除性能を従来よりも向上させることができる。
【００２２】
ここで、タービン軸２の回転速度が比較的低い場合や潤滑油の粘性が高い場合においては、油切り部９から放射方向に振り飛ばされる潤滑油の勢いは比較的小さくなり、ハウジング５上部の周壁１０に衝突した潤滑油に作用する力は遠心力よりも重力が勝る場合がある。この場合、潤滑油は、ハウジング５上部の周壁１０に衝突したのち周壁１０の斜面に沿ってタービン軸２の回転方向やタービンロータ３側から離れる方向に流れ落ちていく。タービンロータ３側から離れる方向に流れた潤滑油は、周壁１０の軸受４側端部から樋状部材６上に落下し、樋状部材６を伝ってハウジング５内の下部に回収される。一方、周壁１０のタービンロータ３側端部から樋状部材１３上に落下した潤滑油も同様に、樋状部材１３を伝ってハウジング５内の下部に回収される。
【００２３】
次に、タービン軸２の回転により軸受４を出てすぐ放射方向に振り飛ばされる潤滑油について説明する。潤滑油供給部１２から軸受４に供給され、軸受４を出てすぐ放射方向に振り飛ばされた潤滑油は、發油性膜８が形成された周壁１０の手前（周壁１０より軸受４側）のハウジング５の内壁に衝突したあと落下してハウジング５内の下方に排除されたり、タービン軸２上に落下してタービン軸２を伝って油切り部９に向かったりする潤滑油もある。また、直接、發油性膜８が形成された周壁１０に衝突する潤滑油もある。周壁１０に衝突した潤滑油は、發油性膜８により周壁１０の壁面に付着することなく周壁１０に沿って流され、ハウジング５内の下部に回収されていく。つまり、本発明のタービン軸の油切り装置によれば、周壁１０に対向しない位置のタービン軸２から振り飛ばされた潤滑油も排除効率よく回収することができる。
【００２４】
尚、必ずしも樋状部材（６、１３）を設ける必要はない。周壁１０に形成された發油性膜８により、周壁１０に衝突した潤滑油のほとんどが、周壁１０に付着することなく周壁１０に沿ってハウジング５内の下部に回収されるからである。また、仮に、軸受４側のタービン軸２上などに落下したとしても潤滑油は、再び油切り部９で排除され得るのでタービンロータ３に達することは防止される。また、ハウジング５の凹部には、特許文献１に記載の油切り装置の対向する突起のような油切り空間を犠牲にするものはないので、油切り空間Ｓを確保しやすい。
【００２５】
（第２実施形態）
次に、図３に基づき、本発明の第２実施形態に係るタービン軸の油切り装置について詳細に説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係るタービン軸の油切り装置を供えたターボチャージャー５１を示す模式図である。尚、本実施形態の説明においては、本発明の第１実施形態に係る図１に示すターボチャージャー１と同一の構成部材については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００２６】
図３に示すように、本発明の第２実施形態に係るタービン軸の油切り装置を供えたターボチャージャー５１において、周壁１０におけるタービン軸２の軸方向Ｘに直交する断面形状は、タービンロータ３側に向かうにつれて径が小さくなる円状に形成され、周壁１０はタービンロータ３側に向かうにつれてタービン軸２の中心方向に向かって傾斜する斜面となっている。
【００２７】
ここで、タービン軸２の回転速度が高い場合や潤滑油の粘性が低い場合においては、油切り部９から放射方向に振り飛ばされる潤滑油の勢いは比較的大きくなり、ハウジング５上部の周壁１０に衝突した潤滑油に作用する力は重力よりも遠心力が勝る場合がある。この場合、潤滑油は、ハウジング５上部の周壁１０に衝突したのち周壁１０の斜面に沿ってタービン軸２の回転方向やタービンロータ３側から離れる方向に上昇するように流れていく。タービンロータ３側から離れる方向に流れた潤滑油は、周壁１０の軸受４側端部から樋状部材６上に落下し、樋状部材６を伝ってハウジング５内の下部に回収される。一方、周壁１０のタービンロータ３側端部から樋状部材１３上に落下した潤滑油も同様に、樋状部材１３を伝ってハウジング５内の下部に回収される。尚、必ずしも樋状部材（６、１３）を設ける必要はない。また、周壁１０の形状を、第１実施形態のようにするか、本第２実施形態のようにするかは、タービン軸２の回転速度や潤滑油の粘性などを考慮して適宜選択されるものである。
【００２８】
（第３実施形態）
次に、図４に基づき、本発明の第３実施形態に係るタービン軸の油切り装置について詳細に説明する。図４は、本発明の第３実施形態に係るタービン軸の油切り装置を供えたターボチャージャー５２を示す模式図である。尚、本実施形態の説明においては、本発明の第１実施形態に係る図１に示すターボチャージャー１と同一の構成部材については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００２９】
図４に示すように、本発明の第３実施形態に係るタービン軸の油切り装置を供えたターボチャージャー５２において、周壁１０におけるタービン軸２の軸方向Ｘに直交する断面形状は、周壁１０の軸方向Ｘ中央部に向かうにつれて径が小さくなる円状に形成され、周壁１０は周壁１０の軸方向Ｘ中央部に向かうにつれてタービン軸２の中心方向に向かって傾斜する斜面となっている。そして、このようにして形成された周壁１０の軸方向Ｘ中央部の凸部に対向するように、樋状部材１４が周壁１０と油切り部９との間に設けられている。樋状部材１４は、第１、第２実施形態で説明した樋状部材（６、１３）と同様の部材である。
【００３０】
油切り部９から放射方向に振り飛ばされた潤滑油は、ハウジング５上部の周壁１０に衝突したのち周壁１０の斜面に沿ってタービン軸２の回転方向や周壁１０の中央部に向かって流れ落ちていく。周壁１０の中央部に向かって流れた潤滑油は、周壁１０の軸方向Ｘ中央部に形成された凸部から樋状部材１４上に落下し、樋状部材１４を伝ってハウジング５内の下部に回収される。尚、第１、第２実施形態のように、周壁１０の両端部に樋状部材を設けてもよい。ただし、必ずしも樋状部材（６、１３、１４）を設ける必要もない。また、周壁１０の形状を、第１、第２、および第３実施形態のうちのいずれの形状にするかは、タービン軸２の回転速度や潤滑油の粘性などを考慮して適宜選択されるものである。
【００３１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。
【００３２】
例えば、凹状の周壁１０の形状を、軸方向Ｘに沿う断面視において、従来のように円弧状としてもよいし、タービン軸２の中心側を開放した矩形状などの多角形状としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るタービン軸の油切り装置を供えたターボチャージャーを示す模式図である。
【図２】図１に示す樋状部材の模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るタービン軸の油切り装置を供えたターボチャージャーを示す模式図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係るタービン軸の油切り装置を供えたターボチャージャーを示す模式図である。
【符号の説明】
【００３４】
１：ターボチャージャー
２：タービン軸
３：タービンロータ
５：ハウジング
６：樋状部材
８：發油性膜
９：油切り部
１０：周壁
Ｘ：軸方向
【図１】
2008240522.tif 000003
【図２】
2008240522.tif 000004
【図３】
2008240522.tif 000005
【図４】
2008240522.tif 000006