(57)【要約】【課題】シールプレートの貫通孔からコンプレッサインペラに向かう潤滑油の侵入を抑制する。【解決手段】過給機は、過給機本体と、タービン軸７と、ラジアル軸受２１およびスラスト軸受２２のいずれか一方または双方からなる軸受部２０と、シールプレート２７と、油切り部２８と、を備え、シールプレートは、コンプレッサインペラ９の背面９ａに対向する側と反対側に位置する裏面２７ｂから、タービン軸の軸方向に突出する、タービン軸を中心とする環状の突出部２７ｃを有し、突出部の外周面２７ｅのうち、少なくともタービン軸より鉛直上方には、突出部の周方向に沿って延在するとともに、タービン軸の径方向に隆起または陥没し、シールプレートの裏面に付着した潤滑油を、貫通孔２７ａを迂回して鉛直下方に流れるように導くガイド部２７ｆが設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機本体と、
前記過給機本体内に回転自在に収容され、一端にタービンインペラが設けられるとともに他端にコンプレッサインペラが設けられたタービン軸と、
前記過給機本体内に設けられ、前記タービン軸を回転自在に軸支するラジアル軸受および前記タービン軸のスラスト荷重を受けるスラスト軸受のいずれか一方または双方からなる軸受部と、
前記軸受部に潤滑油を供給する潤滑油供給部と、
前記タービン軸が挿通される貫通孔を有し、該貫通孔に前記タービン軸を挿通させた状態で前記コンプレッサインペラの背面に対向配置されたシールプレートと、
前記シールプレートと前記軸受部との間に配され、前記タービン軸と一体回転することにより、前記軸受部から前記シールプレートに向かう潤滑油を、該タービン軸の径方向に飛散させる油切り部と、
を備え、
前記シールプレートは、
前記コンプレッサインペラの背面に対向する側と反対側に位置する裏面から、前記タービン軸の軸方向に突出する、該タービン軸を中心とする環状の突出部を有し、
前記突出部の外周面のうち、少なくとも前記タービン軸より鉛直上方には、該突出部の周方向に沿って延在するとともに、前記タービン軸の径方向に隆起または陥没し、前記シールプレートの裏面に付着した前記潤滑油を、前記貫通孔を迂回して鉛直下方に流れるように導くガイド部が設けられていることを特徴とする過給機。
【請求項２】
前記ガイド部は、前記突出部の全周にわたって延在する溝であることを特徴とする請求項１に記載の過給機。
【請求項３】
前記ガイド部は、前記突出部の外周にはめ込まれたリング部材で構成されることを特徴とする請求項１に記載の過給機。
【請求項４】
前記油切り部は、
円筒状の本体部と、
該本体部から径方向に突出し、前記シールプレートの突出部より前記軸受部側に位置する突起部と、を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受からコンプレッサインペラに向かう潤滑油をシールするシールプレートを備える過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一端にタービンインペラが設けられ他端にコンプレッサインペラが設けられたタービン軸が、ベアリングハウジングに設けられた軸受に回転自在に軸支された過給機が知られている。過給機では、軸受に潤滑油が供給されており、この潤滑油がコンプレッサインペラ側に流れないように、コンプレッサインペラの背面側（タービンインペラ側）に、シールプレートが配される。
【０００３】
特許文献１に記載の過給機のように、シールプレートにはタービン軸が挿通される貫通孔が設けられ、また、タービン軸には、油切り部（シールスリーブ、ブッシュ）が固定されている。そして、この油切り部をシールプレートの貫通孔に挿通させた状態で、タービン軸がシールプレートの貫通孔を挿通している。油切り部は、コンプレッサインペラと軸受との間に設けられた、円筒形状の部材であって、外周に環状の突起を有する。そして、油切り部は、軸受からシールプレートに向かって流れてきた潤滑油が突起に付着すると、遠心力によってタービン軸の径方向に飛散させることで、軸受からコンプレッサインペラへの潤滑油の侵入を防ぐ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２４７２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、シールプレートのうち、軸受と対向する側には、ハウジングやシールプレートで囲繞された空間がある。油切り部はこの空間に潤滑油を飛散させる。飛散された潤滑油は、シールプレートに付着し、重力によってシールプレートを伝って鉛直下方に垂れ、多くは鉛直下方に設けられた排油孔から排出される。
【０００６】
しかし、シールプレートを伝う潤滑油の経路上に、シールプレートの中央の貫通孔が位置すると、潤滑油が貫通孔に到達する可能性がある。そうすると、せっかく油切り部によって潤滑油を飛散させても、飛散された潤滑油が、貫通孔を通ってコンプレッサインペラ側へ侵入してしまう可能性がある。
【０００７】
本発明の目的は、シールプレートの貫通孔からコンプレッサインペラに向かう潤滑油の侵入を抑制できる過給機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の過給機は、過給機本体と、前記過給機本体内に回転自在に収容され、一端にタービンインペラが設けられるとともに他端にコンプレッサインペラが設けられたタービン軸と、前記過給機本体内に設けられ、前記タービン軸を回転自在に軸支するラジアル軸受および前記タービン軸のスラスト荷重を受けるスラスト軸受のいずれか一方または双方からなる軸受部と、前記軸受部に潤滑油を供給する潤滑油供給部と、前記タービン軸が挿通される貫通孔を有し、該貫通孔に前記タービン軸を挿通させた状態で前記コンプレッサインペラの背面に対向配置されたシールプレートと、前記シールプレートと前記軸受部との間に配され、前記タービン軸と一体回転することにより、前記軸受部から前記シールプレートに向かう潤滑油を、該タービン軸の径方向に飛散させる油切り部と、を備え、前記シールプレートは、前記コンプレッサインペラの背面に対向する側と反対側に位置する裏面から、前記タービン軸の軸方向に突出する、該タービン軸を中心とする環状の突出部を有し、前記突出部の外周面のうち、少なくとも前記タービン軸より鉛直上方には、該突出部の周方向に沿って延在するとともに、前記タービン軸の径方向に隆起または陥没し、前記シールプレートの裏面に付着した前記潤滑油を、前記貫通孔を迂回して鉛直下方に流れるように導くガイド部が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
前記ガイド部は、前記突出部の全周にわたって延在する溝であってもよい。
【００１０】
前記ガイド部は、前記突出部の外周にはめ込まれたリング部材で構成されてもよい。
【００１１】
前記油切り部は、円筒状の本体部と、該本体部から径方向に突出し、前記シールプレートの突出部より前記軸受部側に位置する突起部と、を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、シールプレートの貫通孔からコンプレッサインペラに向かう潤滑油の侵入を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】過給機の概略断面図である。
【図２】図１のベアリングハウジング内部の部分拡大図である。
【図３】シールプレートの斜視図である。
【図４】第１変形例を説明するための説明図である。
【図５】第２変形例を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１５】
図１は、過給機Ｃの概略断面図である。以下では、図１に示す矢印Ｆ方向を過給機Ｃの前側とし、矢印Ｒ方向を過給機Ｃの後側として説明する。図１に示すように、過給機Ｃは、過給機本体１を備えて構成される。この過給機本体１は、ベアリングハウジング２と、ベアリングハウジング２の前側に締結ボルト３によって連結されるタービンハウジング４と、ベアリングハウジング２の後側に締結ボルト５によって連結されるコンプレッサハウジング６と、が一体化されて形成されている。
【００１６】
ベアリングハウジング２には、過給機Ｃの前後方向に貫通する軸受孔２ａが形成されており、この軸受孔２ａにタービン軸７が軸受部を介して回転自在に支持されている。軸受部によるタービン軸７の支持構造については後に詳述する。
【００１７】
タービン軸７の前端部（一端）にはタービンインペラ８が一体的に固定されており、このタービンインペラ８がタービンハウジング４内に回転自在に収容されている。また、タービン軸７の後端部（他端）にはコンプレッサインペラ９が一体的に固定されており、このコンプレッサインペラ９がコンプレッサハウジング６内に回転自在に収容されている。
【００１８】
コンプレッサハウジング６には、過給機Ｃの後側に開口するとともに不図示のエアクリーナに接続される吸気口１０が形成されている。また、締結ボルト５によってベアリングハウジング２とコンプレッサハウジング６とが連結された状態では、これら両ハウジング２、６の対向面によって、空気を圧縮して昇圧するディフューザ流路１１が形成される。このディフューザ流路１１は、タービン軸７（コンプレッサインペラ９）の径方向内側から外側に向けて環状に形成されており、上記の径方向内側において、コンプレッサインペラ９を介して吸気口１０に連通している。
【００１９】
また、コンプレッサハウジング６には、ディフューザ流路１１よりもタービン軸７（コンプレッサインペラ９）の径方向外側に位置する環状のコンプレッサスクロール流路１２が設けられている。コンプレッサスクロール流路１２は、不図示のエンジンの吸気口と連通するとともに、ディフューザ流路１１にも連通している。したがって、コンプレッサインペラ９が回転すると、吸気口１０からコンプレッサハウジング６内に流体が吸気されるとともに、当該吸気された流体は、ディフューザ流路１１およびコンプレッサスクロール流路１２で昇圧されてエンジンの吸気口に導かれることとなる。
【００２０】
タービンハウジング４には、過給機Ｃの前側に開口するとともに不図示の排気ガス浄化装置に接続される吐出口１３が形成されている。また、タービンハウジング４には、流路１４と、この流路１４よりもタービン軸７（タービンインペラ８）の径方向外側に位置する環状のタービンスクロール流路１５とが設けられている。タービンスクロール流路１５は、エンジンの排気口から排出される排気ガスが導かれる不図示のガス流入口と連通するとともに、上記の流路１４にも連通している。したがって、ガス流入口からタービンスクロール流路１５に導かれた排気ガスは、流路１４およびタービンインペラ８を介して吐出口１３に導かれるとともに、その流通過程においてタービンインペラ８を回転させることとなる。そして、上記のタービンインペラ８の回転力は、タービン軸７を介してコンプレッサインペラ９に伝達されることとなり、コンプレッサインペラ９の回転力によって、上記のとおりに、流体が昇圧されてエンジンの吸気口に導かれることとなる。
【００２１】
図２は、図１のベアリングハウジング２内部の部分拡大図である。以下、図２を参照しながら、過給機本体１内に収容された軸受部２０によるタービン軸７の支持構造について説明する。
【００２２】
本実施形態において、軸受部２０は、ラジアル軸受２１と、スラスト軸受２２とで構成される。ラジアル軸受２１は、タービンインペラ８側とコンプレッサインペラ９側にそれぞれ１つずつ配され、タービン軸７の径方向の荷重を受ける。スラスト軸受２２は、タービン軸７のコンプレッサインペラ９側に固定されたスラストカラー２３の軸方向の両側に１つずつ配され、タービン軸７の軸方向の荷重（スラスト荷重）を受ける。
【００２３】
ベアリングハウジング２の軸受孔２ａには、円筒部材で構成されるオイルフィルムダンパ２４が挿入されており、ラジアル軸受２１は、オイルフィルムダンパ２４の内側に設置される。一対のラジアル軸受２１の間には、ラジアル軸受２１双方が近接方向に移動しないように規制する間座２５が挟持されている。
【００２４】
ここでは、軸受部２０が、ラジアル軸受２１とスラスト軸受２２の両方で構成される場合について説明するが、軸受部２０は、ラジアル軸受２１とスラスト軸受２２のいずれか一方のみで構成されてもよい。
【００２５】
潤滑油供給部２６は、過給機本体１（ベアリングハウジング２）の外部から軸受部２０まで連通する孔を含んで構成され、過給機本体１の外部から軸受部２０に潤滑油を供給する。
【００２６】
シールプレート２７は、タービン軸７が挿通される貫通孔２７ａを有し、貫通孔２７ａにタービン軸７を挿通させた状態でコンプレッサインペラ９の背面９ａに対向配置される。
【００２７】
また、シールプレート２７は、コンプレッサインペラ９の背面９ａに対向する側と反対側に位置する裏面２７ｂから、タービン軸７の軸方向に突出する突出部２７ｃを有する。突出部２７ｃは、タービン軸７を中心とした環状に形成されている。貫通孔２７ａは、突出部２７ｃをタービン軸７の軸方向に貫通している。
【００２８】
油切り部２８は、タービン軸７が挿通される円筒状の本体部２８ａを有し、この本体部２８ａの一端が、スラストカラー２３よりもコンプレッサインペラ９側に配されたスラスト軸受２２の中心孔２２ａに挿通され、かつ、その端面がスラストカラー２３に当接した状態でタービン軸７に固定されている。また、本体部２８ａの他端は、シールプレート２７の貫通孔２７ａ内に挿通される寸法関係を維持している。
【００２９】
さらに、油切り部２８は、本体部２８ａから径方向外方に突出する突起部２８ｂを備えている。この突起部２８ｂは、シールプレート２７の突出部２７ｃよりも、タービン軸７の軸方向において軸受部２０側に位置している。
【００３０】
そして、シールプレート２７の貫通孔２７ａのうち、突出部２７ｃの内側に位置する部分には、軸受部２０側に向かうにしたがって径が漸増するテーパ面２７ｄが形成されており、油切り部２８には、上記のテーパ面２７ｄに対向するテーパ面２８ｃが、突起部２８ｂに連続して形成されている。なお、油切り部２８の突起部２８ｂの径は、貫通孔２７ａにおけるテーパ面２７ｄの最大径よりも大きい。
【００３１】
また、本体部２８ａのうち、シールプレート２７の貫通孔２７ａに進入した位置、より詳細には、本体部２８ａにおけるテーパ面２８ｃよりもコンプレッサインペラ９側には、リング溝２８ｄが設けられており、このリング溝２８ｄに、貫通孔２７ａの内周面に接触するシールリング２９が嵌め込まれている。
【００３２】
このように、油切り部２８は、シールプレート２７と軸受部２０との間に配されており、タービン軸７に固定されて、タービン軸７と一体回転する。ただし、油切り部２８は、シールプレート２７に対して非接触となる寸法関係を維持している。
【００３３】
潤滑油供給部２６によって軸受部２０に供給された潤滑油の一部は、スラスト軸受２２の中心孔２２ａと油切り部２８の本体部２８ａとの隙間を通り、本体部２８ａの外周面を伝ってシールプレート２７の貫通孔２７ａに向かってしまう。潤滑油が貫通孔２７ａからコンプレッサインペラ９側に侵入した場合、潤滑油は、例えばエンジンで燃焼され白煙が発生してしまうおそれがある。
【００３４】
しかし、突起部２８ｂに到達した潤滑油は、遠心力によって、タービン軸７の径方向外方に位置する、シールプレート２７、スラスト軸受２２、ベアリングハウジング２で囲繞された空間３０に飛散する。飛散された潤滑油の一部は、シールプレート２７の裏面２７ｂに付着し、シールプレート２７を伝い重力によって鉛直下方に垂れ、多くは鉛直下方に設けられたベアリングハウジング２の排油孔２ｂ（図１参照）から排出される。こうして、油切り部２８は、シールプレート２７よりコンプレッサインペラ９側への潤滑油の侵入を防いでいる。
【００３５】
ところが、タービン軸７よりも鉛直上方に位置するシールプレート２７の裏面２７ｂに付着した潤滑油の一部が、重力によって鉛直下方に垂れる過程で、シールプレート２７の突出部２７ｃの外周面２７ｅを伝って、油切り部２８のテーパ面２８ｃに到達するおそれがある。このようにして、油切り部２８のテーパ面２８ｃに潤滑油が到達すると、テーパ面２８ｃと、シールプレート２７の貫通孔２７ａにおけるテーパ面２７ｄとの対向間隔に潤滑油が進入し、そのままコンプレッサインペラ９まで導かれてしまう。つまり、せっかく油切り部２８によって潤滑油を飛散させても、貫通孔２７ａを通ってコンプレッサインペラ９側へ侵入してしまう可能性が残る。そこで、本実施形態では、シールプレート２７を次のように改良している。
【００３６】
図３は、シールプレート２７を説明するための説明図である。図３（ａ）は、シールプレート２７の斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の突出部２７ｃ近傍の拡大図であり、図３（ｃ）は、図３（ｂ）のＩＩＩ（ｃ）‐ＩＩＩ（ｃ）線断面図である。ただし、図３（ｃ）では、シールプレート２７の突出部２７ｃの一部の断面を抽出および拡大して示す。
【００３７】
図２および図３（ｂ）に示すように、シールプレート２７には、突出部２７ｃの外周面２７ｅに、突出部２７ｃの周方向に沿って延在するガイド部２７ｆが設けられている。
【００３８】
本実施形態において、ガイド部２７ｆは、タービン軸７の径方向に陥没し、突出部２７ｃの全周にわたって延在する溝であって、潤滑油が当該ガイド部２７ｆを伝うことで、潤滑油の流れ方向を鉛直方向から径方向に変える。こうして、ガイド部２７ｆは、タービン軸７よりも鉛直上方に位置するシールプレート２７の裏面２７ｂに付着した潤滑油を、油切り部２８のテーパ面２８ｃに到達させることなく、貫通孔２７ａを迂回して鉛直下方に流れるように導く。
【００３９】
ここでは、ガイド部２７ｆが、突出部２７ｃの全周にわたって設けられた場合について説明したが、ガイド部２７ｆは、突出部２７ｃの外周面２７ｅのうち、少なくともタービン軸７より鉛直上方において、突出部２７ｃの周方向に沿って延在すればよい。
【００４０】
上記のように、本実施形態の過給機Ｃは、シールプレート２７にガイド部２７ｆが設けられている。そのため、潤滑油は、油切り部２８によって飛散された後、シールプレート２７の裏面２７ｂを伝い貫通孔２７ａに向かって流れている場合であっても、貫通孔２７ａへの経路上に位置するガイド部２７ｆに沿って、貫通孔２７ａを避けて鉛直下方に流れ落ちる。こうして、過給機Ｃは、シールプレート２７の貫通孔２７ａからコンプレッサインペラ９に向かう潤滑油の侵入を抑制することができる。
【００４１】
また、ガイド部２７ｆを環状の溝とする構成により、シールプレート２７の突出部２７ｃに単純な溝加工を施すだけでガイド部２７ｆを形成でき、過給機Ｃは、製造コストの増加を抑制できる。
【００４２】
図４は、第１変形例を説明するための説明図である。図４（ａ）は、第１変形例におけるシールプレート２７の突出部２７ｃ近傍の拡大図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶ（ｂ）‐ＩＶ（ｂ）線断面図を示す。なお、上述した実施形態と実質的に機能が等しい構成については、説明を省略する。
【００４３】
第１変形例におけるガイド部３７ｆは、図４（ｂ）に示すように、タービン軸７の径方向に陥没する溝ではなく、突出部２７ｃの外周面２７ｅからタービン軸７の径方向に隆起する隆起部によって構成される。
【００４４】
このように、ガイド部３７ｆを隆起部で構成しても、潤滑油は、油切り部２８によって飛散された後、シールプレート２７の裏面２７ｂを伝い貫通孔２７ａに向かって流れた後、貫通孔２７ａへの経路上に位置するガイド部３７ｆに沿って、貫通孔２７ａを避けて鉛直下方に流れ落ちるため、貫通孔２７ａからコンプレッサインペラ９に向かう潤滑油の侵入を抑制できる。
【００４５】
図５は、第２変形例を説明するための説明図である。図５（ａ）は、図２に対応する位置の断面図を示し、図５（ｂ）は、リング部材の正面図を示す。なお、上述した実施形態と実質的に機能が等しい構成については、説明を省略する。
【００４６】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ガイド部４７ｆは、シールプレート２７の突出部２７ｃの外周にはめ込まれたリング部材で構成される。ガイド部４７ｆを備える構成であっても、上記の実施形態と同様、潤滑油は、ガイド部４７ｆに沿って、貫通孔２７ａを避けて鉛直下方に流れ落ちる。こうして、過給機Ｃは、シールプレート２７の貫通孔２７ａからコンプレッサインペラ９に向かう潤滑油の侵入を抑制することができる。
【００４７】
また、ガイド部４７ｆをリング部材とする構成により、ガイド部４７ｆの着脱が可能となり、過給機Ｃは、ガイド部４７ｆの設計変更にも容易に対応することができる。
【００４８】
さらに、ここでは、ガイド部４７ｆを構成するリング部材は、突出部２７ｃの直径よりも内径が僅かに小さく、例えば、焼きばめや温ばめによって突出部２７ｃに嵌め込まれる。そのため、突出部２７ｃに嵌め込まれたガイド部４７ｆは、ガイド部４７ｆの弾性力で突出部２７ｃを締め付けた状態となり、突出部２７ｃから外れ難くなる。
【００４９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、軸受からコンプレッサインペラに向かう潤滑油をシールするシールプレートを備える過給機に利用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
Ｃ     …過給機
１     …過給機本体
７     …タービン軸
８     …タービンインペラ
９     …コンプレッサインペラ
９ａ   …背面
２０   …軸受部
２１   …ラジアル軸受
２２   …スラスト軸受
２６   …潤滑油供給部
２７   …シールプレート
２７ａ  …貫通孔
２７ｂ  …裏面
２７ｃ  …突出部
２７ｅ  …外周面
２７ｆ、３７ｆ、４７ｆ  …ガイド部
２８   …油切り部
２８ａ  …本体部
２８ｂ  …突起部
【図１】
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【図２】
2013177852.tif 000004
【図３】
2013177852.tif 000005
【図４】
2013177852.tif 000006
【図５】
2013177852.tif 000007