(57)【要約】      （修正有）【課題】軸シールにより、オイルが軸受潤滑システムからタービンハウジング内に漏洩することを防止すること。【解決手段】ターボ過給機１０の軸は、タービンホイール１６の端で一つ以上の軸シールリングによって軸受ハウジング２３のボア２７に対してシーリングされる。通常、これらのリングは軸でタービンホイールの後方に設けられている環状溝に着座される。特に、ターボ過給機付エンジンがタービンの下流に位置するエンジンブレーキバルブを有する場合、このような通常の軸シール装置に問題が生じ得るので、排気ライン及びタービンホイールハウジング内の背圧が７ｂａｒに到達し得る。本発明の軸シールの設計は、溝を用いず、またより高い耐摩耗性を有するリングシールでシールを構成することができ、従って、過重使用におけるシールの有効性を保持することができる。【選択図】図１
2016118195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シーリングシステム（１１０、２１０）を含むターボ過給機（１０）であって、
前記ターボ過給機（１０）は、
軸方向ボア（２７）を含む軸受ハウジング（２３）、
回転軸線を有し、前記軸方向ボア（２７）内で回転可能に支持される軸（２）、及び
前記軸（２）の一端部に装着されるタービンホイール（１６）を含み、
前記軸（２）は、該軸の外面で第１軸直径Ｄ３と第２軸直径Ｄ１との間に形成されている第１肩部（１０３）、及び前記軸の外面で前記第２軸直径Ｄ１と第３軸直径ＤＳＰとの間に形成されている第２肩部（１０５）を少なくとも含み、
前記シーリングシステム（１１０）は、
前記第１肩部（１０５）と第２肩部（１０３）との間に配置される外側リングシール（１４２ｂ）、
前記軸（２）を取り囲んで第１肩部（１０５）に当接するリテーナリング（１６２）、
前記リテーナリング（１６２）の内側に配置される内側リングシール（１４２ａ）、及び
前記リテーナリング（１６２）の内側で軸（２）の外面に固定される中空の円筒状リテーナ（１１２、２１２）を含み、
前記リテーナ（１１２）からリテーナリング（１６２）まで、またはリテーナリング（１６２ｂ）からリテーナ（１１２）まで延びているスペーサ（１２６）により、狭い軸方向公差でリテーナリング（１６２）とリテーナ（１１２）との間に前記内側リングシール（１４２ａ）を収容することができる距離で、リテーナ（１１２）がリテーナリング（１６２）から離れており、
前記シーリングシステムの固定要素と回転要素との間にラビリンスシールが形成されているターボ過給機（１０）。
【請求項２】
第１項において、
前記外側リングシール（１４２ｂ）と内側リングシール（１４２ａ）の少なくとも一つはロックウェル試験で５０Ｃより大きい硬度を有する耐摩耗性材料で形成されているターボ過給機（１０）。
【請求項３】
第１項において、
前記外側リングシール（１４２ｂ）と内側リングシール（１４２ａ）の少なくとも一つは固体潤滑剤が埋め込まれている焼結工具鋼で形成されているターボ過給機（１０）。
【請求項４】
第１項において、
前記外側リングシール（１４２ｂ）と内側リングシール（１４２ａ）の少なくとも一つはセラミック材料で形成されているターボ過給機（１０）。
【請求項５】
第１項において、
前記リテーナ（１１２）は軸（２）の表面にプレス嵌めされるターボ過給機（１０）。
【請求項６】
第１項において、
前記リテーナ（２１２）の半径方向内向き表面はねじ山を含み、リテーナ（２１２）は軸（２）の外面に形成されているねじ山との係合を通じて軸（２）の外面に固定されるターボ過給機（１０）。
【請求項７】
第１項において、
前記外側リングシール（１４２ｂ）及び内側リングシール（１４２ａ）は、
前記軸受ハウジングボア（２７ａ）に締まり嵌めされるターボ過給機（１０）。
【請求項８】
第１項において、
前記リテーナリング（１６２）は前記軸受ハウジングボア（２７ａ）に締まり嵌めされるターボ過給機（１０）。
【請求項９】
ターボ過給機（１０）の軸（２）にモジュール型シーリングシステムを組み立てる方法であって、
前記軸は、異なる直径を有する軸方向長さの境界を成す第１肩部（１０３）と第２肩部（１０５）を有し、
前記方法は、
外側リングシール（１４２ｂ）が軸（２）に形成されている第１肩部（１０３）に当接するまで、該外側リングシールを軸上で前記第２肩部（１０５）を通るように移動させるステップ、
リテーナリング（１６２）が軸（２）に形成されている第２肩部（１０３）に当接するまで、該リテーナリングを軸上で移動させるステップ、
内側リングシール（１４２ｂ）がリテーナリング（１６２）に当接するまで、該内側リングシールを軸上で移動させるステップ、及び
リテーナ（１１２）を軸上で移動させて、リテーナリング（１６２）の内側で軸（２）の外面に固定させるステップを含み、
前記リテーナ（１１２）からリテーナリング（１６２）まで、またはリテーナリング（１６２ｂ）からリテーナ（１１２）まで延びているスペーサ（１２６）により、狭い軸方向公差でリテーナリング（１６２）とリテーナ（１１２）との間に前記内側リングシール（１４２ａ）を収容することができる距離で、リテーナ（１１２）がリテーナリング（１６２）から離れており、
前記シーリングシステムの固定要素と回転要素との間にラビリンスシールが形成されている、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ターボ過給機において、一般的に軸は、タービンホイールの端で軸でタービンホイールの後方に設けられている環状溝に着座される一つ以上の軸シールリング（またはピストンリング）により、軸受ハウジングのボアに対してシーリングされる。ターボ過給機付エンジンがタービンの下流に位置するエンジンブレーキバルブを有する場合、このような通常の軸シール装置に問題が生じ得る。エンジンブレーキが作動することにより、排気ライン及びタービンホイールハウジング内の背圧が急速に上昇して、７ｂａｒに到達し得る。本発明の軸シールの設計は、より高い耐摩耗性を有するリングシールでシールを構成することができ、従って、過重使用におけるシールの有効性を保持できるようにする。
【背景技術】
【０００２】
ターボ過給機は、エンジン排気マニホールドから出る排気流（タービンハウジングの入口でターボ過給機のタービンステージへ入る）を用いてタービンホイールを駆動させ、該タービンホイールはタービンハウジング内に位置する。タービンホイールは軸受ハウジング内で回転可能に支持される軸の一端部に固定される。軸は該軸の他端部に装着されている圧縮機ホイールを駆動させる。タービンホイール、軸及び圧縮機ホイールは軸受ハウジング内で支持される回転アセンブリを形成する。よって、タービンホイールはターボ過給機の圧縮機を駆動させる回転力を提供する。そして、この圧縮された空気は通常の吸気式の構成で可能な場合よりも大きな密度でエンジン吸気部に提供される。このようにして、より多くの燃料を燃焼することができ、従って、エンジンの重量が大きく増加されることなく、エンジンの馬力を増大することができる。
【０００３】
エンジン圧縮式排気ブレーキを備える商用トラックは、長い傾斜路に沿って下るときに、排気ブレーキを用いてタービンホイールの下流で排気ガスの流れを遮断することができ、また、車両のホイールブレーキとは独立的に車両を減速させることができる。傾斜路に沿って下るトラックの質量と慣性のため、ホイールにより駆動される車両のギアボックスを通じてエンジンが回転するようになる。エンジンに燃料が入らない状態で、エンジンは排気ブレーキの遮断に対して空気ポンプのように作用してエネルギーを消費し、トラックの速度を遅くする。
【０００４】
一般的に、ターボ過給機の軸は、タービンホイールの端で軸でタービンホイールの後方に設けられている環状溝に着座される軸シールリング（またはピストンリング）により、軸受ハウジングのボアに対してシーリングされる（例えば、ＢｏｒｇＷａｒｎｅｒのＷＯ２０１４０９９２８９、図２参照）。軸シールは、オイルが軸受潤滑システムからタービンハウジング内に漏洩することを防止し（このような漏洩により青い煙の発生や排気管でのオイルの滴下が起こり得る）また、軸受ハウジングの排気ガス汚染を防止するが、該汚染は過熱を引き起こしたり、軸受の寿命に悪影響を与え得る。
【０００５】
タービンの下流に位置するエンジンブレーキバルブの作動時に、このような通常の軸シール装置に問題が生じ得る。エンジンブレーキが作動されることにより、排気ライン及びタービンホイールハウジング内の背圧が、急速に上昇して、７ｂａｒに到達し得る。タービンホイールの後の圧力が増加することにより、軸シールリングが内側に押し込まれ得る。このような動きは軸の高い回転速度とともに過度な摩擦加熱を発生させ得るため、軸シールリングが過熱され得る。また、これにより、リングはボア内における運動の影響をより受けやすくなり、また急速なシール不良が誘発される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記の問題を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、軸でタービンホイールの後方に設けられている環状溝に着座される一つ以上の軸シールリング、またはリングシールにより、軸が軸受ハウジングのボアに対してシーリングされる通常のターボ過給機では、リングの内径が溝に隣接したより大きな軸外径の領域上を通るように、設置中に前記のリングを拡張させてから、リングが軸の溝内に着座されるように該リングを収縮する必要があるため、リングは高い引張降伏強度を有する可撓性または弾性的な材料で作られるという認識に基づいてなされた。そのような材料は、硬度と耐摩耗性が弱くなる傾向があるという点で不利である。
【０００８】
本発明者は、軸とシールを再設計して溝をなくすことにより、リングシールが設置中に拡張及び収縮される必要がなくなることで、高い降伏強度を有する材料で作られるシーリングのリングの選択においてこれ以上制約を受けなくなるということを見出した。今や降伏強度に関わらず、より高い硬度と耐摩耗性を有する材料で作られたシーリング用リングを選択できるようになった。
【０００９】
ここで使用される用語「耐摩耗性」とは、ロックウェル試験において、より小さな部品を収容するためにより小さなＨＲ１５Ｎ圧痕機を用いる際に、５０Ｃより大きい硬度または８５Ｃより大きい硬度のような高い硬度を有する材料を言う。また、ここで使用される用語「降伏強度」とは、５００ＭＰａ未満の降伏強度を言う。一実施例において、リングシールは固体潤滑剤が埋め込まれている焼結鋼で形成される。他の実施例において、リングシールはセラミック材料で形成される。また他の実施例において、リングシールは耐摩耗性を改善するために、コーティングされた通常の材料で形成される。このようなコーティングは知られていたものの、通常のターボ過給機ラビリンスシールのリングシールをコーティングするために上記コーティングを用いることは以前は可能ではなかったが、これはリングシールが軸の外面に設けられた対応する溝に伝達される際に、軸の外径を収容するために開かれるように延伸するとき、亀裂が生じるかまたは他の方式で損傷される傾向があるためである。従って、前記モジュール型シールアセンブリは、リングシールの形成に用いられる材料の範囲を、一部の通常のシールアセンブリと比べてより大きくすることができる。溝がないシールアセンブリは、リングシールの変形を必要とする組み立てステップなしに、耐摩耗性の低降伏強度リングシールの組み立てを可能にするため有利である。
【００１０】
本発明によれば、前記ターボ過給機は、異なる軸直径を有する部分の境界を定める少なくとも第１肩部と第２肩部を有する軸を含む。モジュール型シールアセンブリは、少なくとも１つのリテーナ及び１つのリテーナリング、さらに第１及び２シールリングを含む。リテーナ及びリテーナリングは、該リテーナまたはリテーナリングと一体形成されているスペーサにより分離される。リテーナとリテーナリングが組み立てられると、これらの間には第１シールリングを収容するのに適合する環状溝が形成される。リテーナリングは第１肩部に当接する。第１肩部と第２肩部との間には、第２シールリングを収容する大きさでなる外径を有する軸部分がある。
【００１１】
このような設計の結果、軸シールは、第２軸シールを単純に軸上で摺動させ、リテーナリングを第２肩部に当接するまで軸上で摺動させ、また第１軸シールを軸上で摺動させ、またリテーナをリテーナリングに当接するまで軸上で摺動させて生成される。軸に機械加工された溝内にリングを着座されるために、シールリングをより大きい直径の軸部分を通るように拡張する必要がない。
【００１２】
本発明の一実施形態において、外側及び内側リングシールは軸受ハウジングのボア内に締まり嵌めされる大きさでなっており、従って前記内側及び外側リングシールは動かず、一方、リテーナリングとリテーナは回転軸に締まり嵌めされるようになるかまたは他の方式で取り付けられている。他の実施形態において、リテーナリングは軸受ハウジングボア内に締まり嵌めされるようになり、一方、外側及び内側リングシールは軸とともに回転するように装着される。
【００１３】
添付の図面には実施形態を非制限的な例として示しており、該図面で類似した参照番号は類似した部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、軸のタービン端部におけるモジュール型シールアセンブリを含む排気ガスターボ過給機の断面図である。
【図２】図２は、モジュール型シールアセンブリの第１実施形態を図示する、軸のタービン端部の拡大断面図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態の一変形例を単純化して図示したものである。
【図４】図４は、モジュール型シールアセンブリの第１実施形態を図示する、軸のタービン端部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本願で説明する構成は、ターボ過給機のタービン端部における動的回転アセンブリ部品と相補的な静的部品との間に用いられるシーリングシステム及び方法に関する。より具体的には、本願の実施形態は、タービン端部ブローバイ漏洩を減らすことのできるシーリングシステムを形成しようとするものである。本願に詳細な実施形態を開示しているが、開示された実施形態は単に例示的なものであると理解すべきである。従って、本願で開示された特定の構造及び機能に対する詳細な内容は制限的なものであると解釈してはならず、請求の範囲に対する基礎として、並びに実質的に任意の適切な詳細な構造における本願の様態を様々に用いるために当業者に教示するための代表的な基礎として解釈されるべきである。また、本願で使用される用語と文句は制限的なものではなく、可能な実施に対する理解可能な説明を提供するためのものである。
【００１６】
図１を参照すると、排気ガスターボ過給機１０は、タービン部１２、圧縮機部１４、及び圧縮機部１４とタービン部１２との間に配置され、圧縮機部をタービン部に連結する中央軸受ハウジング２３を含む。タービン部１２は、タービンハウジング１７及び該タービンハウジング１７内に配置されるタービンホイール１６を含む。圧縮機部１４は、圧縮機ハウジング１９及び該圧縮機ハウジング１９内に配置される圧縮機ホイール１８を含む。タービンホイール１６は軸２を通じて圧縮機ホイール１８に連結されている。
【００１７】
図示した実施形態において、前記軸２のジャーナル支持される部分５は、軸受ハウジング２３内に形成されているボア２７の内部で回転軸線Ｒの周りに回転可能に、一対の軸方向に離隔したラジアル軸受２６を通じて支持される。該ラジアル軸受２６間の軸方向の間隔は円筒状の軸受スペーサ（不図示）によって保持される。また、スラスト軸受アセンブリ２４が軸２を軸方向に位置させるために軸受ハウジング２３内に配置されている。軸２はジャーナル支持される部分５に対して圧縮機側ジャーナル軸受２６の外側にある圧縮機側で直径が減少しており、第１肩部１０１が軸２で直径間の遷移部に形成されている。圧縮機ホイール１８とスラスト軸受アセンブリ２４（スラスト軸受２８、スラストワッシャアセンブリ２２、及びオイルフリンジャを含む）はすべて軸２における直径減少部分６（「スタブ部分」６とも言う）に位置する。軸２のスタブ部分の末端３が圧縮機ホイール１８を越えて軸方向に延びており、外部ねじを含む。ナット３２が該ねじと係合して、圧縮機ホイール１８、スラストワッシャアセンブリ２２及びフリンジャを第１肩部１０１に対してクランプさせるために充分に締められる。スラスト軸受２８は回転アセンブリ内にクランプされずに、固定されており、リテーナリング及びインサート３４により軸受ハウジング２３にクランプされる。
【００１８】
使用時、ターボ過給機１０はエンジン（不図示）の排気マニホールドから出る排気流を用いてタービンホイール１６を駆動させる。排気ガスがタービンホイール１６を通過し、該タービンホイール１６が排気ガスからエネルギーを抽出すると、該排気ガスは排気ガス出口１３を通じてタービンハウジング１７から出て車両垂直溝に送られ、また通常、触媒コンバータ、微粒子トラップ及びＮＯＸトラップのような後処理装置に送られる。タービンホイール１６により抽出されたエネルギーは回転運動に変換され、該回転運動は圧縮機ホイール１８を駆動させるのに用いられる。圧縮機ホイール１８が回転するとき、該圧縮機ホイールは圧縮機部１４からの流出を通じてエンジンのシリンダに伝達される空気質量流量、空気流動密度及び空気圧力を増加させ、圧縮機部はエンジンの吸気マニホールド（不図示）に連結されている。
【００１９】
ターボ過給機軸受システムは、エンジンから出るオイルで潤滑される。該オイルは圧力下でオイル供給ポート３６を通じて軸受ハウジング２３に供給され、スラスト軸受アセンブリ２４及びラジアル軸受２６の内部及び周りにある軸の軸受表面を潤滑させる。より具体的には、オイルがスラスト軸受２８及びラジアル軸受２６を潤滑させるために、個別の軸受供給通路３８、４０を通過する。結局、オイルは出口ポート３０を通じてエンジンクランクケースに復帰循環するために軸受ハウジングサンプチャンバ２９内部に集められる。
【００２０】
また、図２を参照すると、軸２はインサート３４と圧縮機ホイール１８後壁との間にある空間５２への圧縮機端部ブローバイ漏洩に対処するために、インサート３４とフリンジャとの間に配置される従来の圧縮機側隙間またはラビリンスシール２１を含む。
【００２１】
以下で詳しく説明するように、タービン端部ブローバイ漏洩に対処するために、モジュール型シールアセンブリ１１０が軸２０のシール部分７とボア２７の軸ボア部分２７ａとの間に配置されている。軸の軸シール部分７は軸２０のジャーナル支持される部分５の直径Ｄｊｐより大きい直径Ｄｓｐを有し、第２肩部１０２が選択的に軸２から直径Ｄｓｐと直径Ｄｊｐとの間の遷移部に形成されている。
【００２２】
前記モジュール型シールアセンブリ１１０は、初期設置の際及びターボ過給機１０の寿命の間に、タービン端部ブローバイ漏洩及び両方によるブローバイを効果的に最小化する、または防止するように構成されている。モジュール型シールアセンブリ１１０は軸２のシール部分７に配置され、軸受ハウジング軸ボア２７ａと軸２との間のラビリンスシールを提供する。モジュール型シールアセンブリ１１０は、外側リングシール１４２ｂ、軸の肩部１０５に付勢されリテーナリング１６２ａと軸の肩部１０３との間の凹部に外側リングシール１４２ｂを保持するリテーナリング１６２ａ、内側リングシール１４２ａ、及び前記リテーナリング１６２ａとともに、スペーサ１２６により設けられるリテーナ１１２とリテーナリング１６２ａとの間の凹部に内側リングシール１４２ａを軸方向に保持させるリテーナ１１２を含む。前記スペーサは、リテーナ１１２の軸方向延在部に形成されることができ、内側リングシール１４２ａが狭い公差を有し、自由に回転できるように十分にリテーナ１１２とリテーナリング１６２ａとを互いに離隔させる。
【００２３】
図２に示す本発明の実施形態において、内側リングシール１４２ａ及び外側リングシール１４２ｂは、軸受ハウジングボア内に締まり嵌めされる大きさでなっており、従って前記内外側リングシールは固定され、一方、リテーナリングとリテーナは回転軸に締まり嵌めされるかまたは他の方式で取り付けられる。他の実施形態において、リテーナリングは軸受ハウジングボア内に締まり嵌めされ、一方、第１及び２軸シールは軸とともに回転するように装着される。
【００２４】
図２で、リテーナ１１２は軸に合ったボアを有する円筒であり、リングボア部分２７ａに対向する半径方向外向き表面１１４、及び軸２の外面に対向する半径方向内向き表面１１６を有する。リテーナ１１２は、平坦な軸方向内向き表面１１８、及び反対側の平坦な軸方向外向き表面１２０を含む。また、リテーナ１１２は選択的に半径方向外向き表面１１４に形成されている円周方向溝１２４を含むが、該溝はオイルフリンジャとしての役割をする。熱膨脹及び高い回転速度による軸とリテーナ１１２との分離は、リテーナ１１２を形成するのに用いられる材料を注意深く選定して回避することができる。
【００２５】
リテーナリング１６２は環状であり、図示した実施形態においては長方形断面を有する。図２に示す実施形態において、リテーナリング１６２は軸受ハウジングの軸ボア部分２７ａに対向する半径方向外向き縁１６４、及び軸２の外面にプレス嵌めされるかまたは焼き嵌めされるようになる半径方向内向き縁１６６を有する。また、リテーナリング１６２は平坦な軸方向内向き表面及び反対側の平坦な軸方向外向き表面を有する。
【００２６】
外側リングシール１４２ｂ及び内側リングシール１４２ａは実質的に類似しており、従って共通の部分を示す際には共通の参照番号が用いられる。外側リングシール１４２ｂ及び内側リングシール１４２ａのそれぞれは環状であり、長方形断面を有する。外側リングシール１４２ｂ及び内側リングシール１４２ａのそれぞれ軸受ハウジング軸ボア部分２７ａに対向する半径方向外向き縁１６４及び軸２を取り囲む半径方向内向き縁１４６を有する。また、外側リングシール１４２ｂ及び内側リングシール１４２ａのそれぞれは、平坦な軸方向内向表面及び反対側の平坦な軸方向外向表面１８０を含む。
【００２７】
外側リングシール１４２ｂ及び内側リングシール１４２ａは高耐摩耗性材料で形成される。例えば、ある実施形態において、リングシール１４２ａ、１４２ｂの表面は、ロックウェルＣ５０以上の表面硬度（または、より小さな部分を収容するためにより小さなＨＲ１５Ｎ圧痕機を用いる場合は８５Ｃより大きい硬度）、または１０００以上のヌープ硬度を有することができる。また、外側リングシール１４２ｂ及び内側リングシール１４２ａを形成するのに用いられる材料は、ターボ過給機軸シーリング機構に用いられる一部の従来のリングシールに比べて低い降伏強度の材料を有することができる。例えば、このような用途で用いられる従来のリングシール（例えば、Ｍ２工具鋼のような硬化工具鋼で形成されたリングシール）は、約２３００ＭＰａリング開口応力を収容するために、２４００ＭＰａの降伏強度を有する。これとは対し、本発明で外側リングシール１４２ｂ及び内側リングシール１４２ａを形成するのに用いられる材料は、固体潤滑剤が埋め込まれているセラミック材料、または焼結工具鋼のような高耐摩耗性、低降伏強度材料であってもよい。このような高耐摩耗性、低降伏強度材料は０ＭＰａ（あるセラミック材料の場合）〜約４００ＭＰａ（ある種類の潤滑剤埋込焼結工具鋼の場合）の降伏強度を有することができる。他の実施形態において、外側リングシール１４２ｂ及び内側リングシール１４２ａを形成するのに用いられる材料は、高耐摩耗性コーティングを含む従来の材料であってもよい。このようなコーティングはチタンまたはクロム窒化物コーティング及びダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）コーティングを含むことができるが、これに限定されない。このような代案的な材料を用いてモジュール型シールアセンブリ１１０にあるリングシール１４２ａ、１４２ｂを形成することができるか、これは、前記アセンブリのモジュール特性のため、リングシール１４２ａ、１４２ｂは軸２にある隙間上に摺動される前にリングシールの内径より大きい軸直径の上を通るように延伸されることなく組み立てられるためである。シールアセンブリ１１０のモジュール特性のため、組立中に表面コーティングに亀裂が生じる危険がなくなる。
【００２８】
リングシールはそれぞれのリングが軸受ハウジング軸ボア２７ａ内に嵌め込まれるとき、ある程度の公差変化を許容するために半径方向の隙間を必要とする。組み立てるための設置応力は低く、従来の開口の応力よりも非常に低くなり、また低摩耗材料の強度内にあるため、これは問題にならない。低摩耗材料は軸受ハウジングに比べて非常に低い熱膨脹を有する傾向があるので、設置応力は作動温度でも減少する。
【００２９】
図３は、モジュール型シールアセンブリのスペーサ要素の一代案的な設計を示す。このスペーサ要素はリテーナ１１２の一構成要素ではなく、リテーナリング１６２ｂの一構成要素として形成されている。このような設計の利点は、スペーサとともに１つ、２つ、３つまたはそれ以上のリテーナリングをリングシール１４２ａと交互に設置することができ、いくつかのリングシールも軸のタービン端部に提供できるということである。
【００３０】
ここで使用される用語「ラビリンスシール」は、ＷＯ２０１３１０６３０３に開示されているような「曲がりくねった経路」のシール、ＵＳ６５７５６９３に開示されているような「連続なチャンバ」（圧力が連続的に減少し、一定の直径の円筒状軸を有する）シール、またはこれらの２つの組み合わせを含む。基本的なアイデアは、外側圧力が小さな外側隙間を通るときに圧力が低くなり、リングとの間の空間内で膨脹が生じて圧力がさらに低くなり、ガスが次の小さな隙間を通るときに内側圧力がより低くなるようになるということである。小さな隙間はブローバイガス漏洩を効果的に減少させる。ラビリンスシールは多数の固定されたリングと回転溝で構成でき、これらのリングと溝が互いに噛み合い、漏洩を遅らせる長い特性経路が生じるようになり、よって流体は抜け出るために長く難しい経路を通過しなければならなくなる。回転軸上にあるラビリンスシールの場合、ラビリンスねじ山の先端と稼動面との間には非常に小さな隙間が存在しなければならない。回転軸上のラビリンスシールは、遠心運動及び制御される流体渦の形成により流体が様々なチャンバを通過することを制御し、非接触シーリング作用を提供する。より高い速度で、遠心運動によって液体が外側に集められ、どの通路からも離れるようになる。同様に、ラビリンスチャンバが正確に設計される場合、主チャンバを抜け出たどのような液体もラビリンスチャンバ内に取り込まれるようになり、該ラビリンスチャンバで液体は渦状運動をするようになる。これは液体が抜け出るのを防止する作用をし、また他の流体の接近を阻む作用をする。これらのラビリンスシールは設計されたように非接触式であれば摩耗しない。
【００３１】
また、ラビリンス連続チャンバシールは一定の直径の１つの円筒状表面（例えば、回転軸）及び一連のチャンバを形成する１つの表面で形成されることができる。漏洩流体が歯部によって分離される一連のチャンバを通過し、従って圧力と流量のすべてが減少する。
【００３２】
また、図２を参照すると、軸２のシール部分７は、モジュール型シールアセンブリ１１０の要素を収容し、それと連携して効果的なラビリンスシールを形成する表面部分を含む。特に、シール部分７は軸２のタービンホイール端部４から軸方向に離れた位置で直径Ｄ１を有する第１直径減少部分７ａを含み、第３肩部１０３が軸２における直径ＤＳＰと直径Ｄ１との間の遷移部に形成される。第１直径減少部分７ａはリングシール１４２ｂの軸方向寸法に対応する軸方向長さを有する。組み立てられたときに、リテーナリング１６２は、減少された直径Ｄ３を有する段差部に配置されて、肩部１０５に付勢される。リテーナリング１６２の半径方向内向き表面の寸法は、軸の段差部７ｂに対するプレス嵌め、摺合または回転嵌合が提供されるように定められる。
【００３３】
タービンハウジング内の圧力は軸受ハウジング内の圧力より大きく、特にタービンの下流に位置するエンジンブレーキバルブが作動し、また排気ライン及びタービンホイールハウジング内の背圧が急速に上昇して７ｂａｒに到達し得るとき、外側リングシールは軸方向内側に保持リング１６２ａの外面１２６ａに付勢されることができる。このような状態で、本発明は従来技術に対して大きな進歩を提供することができるが、これは、高速で互いを擦り合う２つの表面の摩擦が、摩擦抑制要素の設置、またはリングシールコーティングにより減少されるか、またはリングシールに高耐摩耗性材料を用いることが緩和されるためである。
【００３４】
リテーナリングはリテーナ１１２から延びたスペーサ１２６によって軸の肩部１０５に当接して位置が保持される。リテーナとリテーナリングが組み立てられると、第１シールリングを収容するのに適合している環状凹部が、これらのリテーナとリテーナリングとの間に形成される。
【００３５】
この設計の結果、軸シール装置は、外側軸シールを軸上で単純に摺動させ、リテーナリングを第２肩部に当接するまで軸上で摺動させ、また内側軸シールを軸上で摺動させながらリテーナをリテーナリングに当接するまで軸上で摺動させることで生成される。軸に機械加工された溝内にリングを着座させるために、シールリングをより大きな直径の軸部分を通るように拡張させる必要はない。
【００３６】
図２に示す実施形態において、外側及び内側リングシールは軸受ハウジングボア内に締まり嵌めされる大きさでなっており、従って、外側及び内側リングシールは固定され、一方、リテーナリング１６２ａ及びリテーナ１１２は回転軸に締まり嵌めされるか、または他の方式で取り付けられる。図４に示す実施形態において、リテーナリング１６２は軸受ハウジングボア内に締まり嵌めされており、一方、外側及び内側リングシールは軸とともに回転するように装着されている。
【００３７】
図２及び４には、軸直径Ｄ２と軸直径Ｄ３との間にある肩部１０４を示す。図２に示す実施形態において、減少された軸直径Ｄ２と肩部１０４は選択的なものである。図４において、減少された軸直径Ｄ２の領域は外部にねじ山が設けられており、内部にねじ山が設けられているリテーナ２１２が軸２上にねじ接合されて該軸に固定される。
【００３８】
前記モジュール型シールアセンブリ１１０は、次のようにモジュール型シールアセンブリ１１０の各要素を軸シール部分７上から軸方向に連続的に摺動させ、軸２に組み立てられる。まず、外側リングシール１４２ｂが第３肩部１０３に隣接した第１直径減少部分７ａに位置するまで、軸２に沿って摺動される。次いで、リテーナリング１６２、１６２ａ、１６２ｂが肩部１０５に当接して着座されるまで、軸２に沿って摺動される。次いで、内側リングシール１４２ａがリテーナリング１６２、１６２ａ、１６２ｂに当接して着座されるまで、スタブ部分６からシール部分７まで軸２に沿って摺動される。最後に、スペーサがリテーナリング１６２、１６２ａ、１６２ｂに当接しながら、リテーナ１１２が第２直径減少部分７Ｃに位置するまで、該リテーナがスタブ部分６からシール部分７まで軸２に沿って摺動される。リテーナ１１２は第２直径減少部分７Ｃにプレス嵌めされ、従って内側リングシール１４２ａはリテーナ１１２とリテーナリング１６２との間の所望の軸方向位置に保持される。
【００３９】
図２において、内側及び外側リングシール１４２ａ、１４２ｂは、半径方向圧縮下に設置され、内側及び外側リングシール１４２ａ、１４２ｂは、配置される際に、リングボア２７ａに締まり嵌めされる。結果的に、内側及び外側リングシール１４２ａ、１４２ｂは、ターボ過給機の作動中に固定された状態で保持される。また、リングボア２７ａと内側及び外側リングシール１４２ａ、１４２ｂによって設けられる固定された第１ラビリンス表面と、リテーナ１１２とリテーナリング１６２そして軸シール部分７の前述の表面部分によって形成される第２回転ラビリンス表面との間にラビリンスまたは隙間シールが形成される。
【００４０】
図４に示すモジュール型シールアセンブリのリテーナ２１２は、図２のモジュール型シールアセンブリ１１２と類似しているが、リテーナ２１２の半径方向内向き表面２１６がねじ山を含んでいるという点で異なり、該ねじ山は、第２直径減少部分７ｂの外面に形成されたねじ山と係合するようになっている。従って、リテーナ２１２はそれぞれのねじ部分の相互協力的な係合により軸２に固定される。
【００４１】
モジュール型シール構成要素とともに軸を軸受ハウジング内に入れることは、図１、２及び４から分かるように、軸ボアの傾斜処理された開口によって容易になる。
【００４２】
ここで、軸２について、一対のラジアル軸受によって回転可能に支持されるものであると説明したが、軸２を回転可能に支持するために用いられるラジアル軸受は、ジャーナル軸受及びアンギュラコンタクト軸受などのような転がり要素軸受（ＲＥＢＳ）を含むことができるが、これらに限定されないことが意図されている。特定の類型の転がり要素軸受が用いられるとき、スラスト軸受アセンブリ２４は省略できる。
【００４３】
前記モジュール型シールアセンブリ１１０、２１０について、タービン端部のブローバイ漏洩に対処することと関連して説明したが、シールアセンブリ１１０、２１０は圧縮機端部ブローバイ漏洩に対処するため、軸２の圧縮機端部で用いられるように容易に適合できる。
【００４４】
ここで説明した態様は、その趣旨または本質から逸脱することなく、他の形態及び組み合わせにより実施することができる。例えば、ここで説明した実施形態は圧縮機端部のブローバイ漏洩に関するものであるが、このようなシーリングシステム及び方法は、タービン端部のオイル排出（すなわち、オイルが軸受ハウジングからタービンステージへ移動すること）を最小化するために適用されることができることが理解されるであろう。従って、実施形態はここに説明した特定の詳細な内容（単に例として与えられたものである）に制限されず、下記の請求の範囲内で様々な修正及び変更が可能であることが理解されるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
2016118195000001.pdf