JP5987799B2 - ターボチャージャのオイル排出構造 - Google Patents

Description

本発明は、ターボチャージャのオイル排出構造に関する。

内燃機関に設けられるターボチャージャは、コンプレッサホイールを端部に固定した回転軸と、その回転軸を回転可能に支持する軸受が設けられたベアリングハウジングとを備えている。そのベアリングハウジングには、回転軸及び軸受の周りを潤滑した後のオイルを排出するドレン孔が形成されている。

コンプレッサホイールとベアリングハウジングとの間には、上記回転軸を貫通させた状態でリテーナ及びデフレクタが設けられている。詳しくは、コンプレッサホイールとベアリングハウジングとの間において、コンプレッサホイール寄りの位置にはリテーナが設けられており、そのリテーナよりもベアリングハウジング寄りの位置にはデフレクタが設けられている。これらリテーナ及びデフレクタは、ベアリングハウジング側からコンプレッサホイール側へのオイルの進入を抑制する役割を果たす。

すなわち、デフレクタはコンプレッサホイール側に飛散するオイルを遮断し、それによって同オイルのコンプレッサホイール側への進入を抑制する。また、リテーナとデフレクタとの間にはシール室が形成されており、回転軸の周りで同回転軸の軸方向に流れるオイルのコンプレッサホイール側への進入が上記シール室によって規制される。このシール室の下部には、回転軸の軸方向に流れることによりシール室内に入り込んだオイルを、ベアリングハウジングのドレン孔に排出する開口部が形成されている。

ただし、ドレン孔からのオイルの排出性が悪いと、ベアリングハウジング内のドレン孔周り滞留するオイルの油面が上昇し、そのオイルが上記開口部からシール室内に逆流する可能性がある。そして、このようにシール室内にオイルが逆流すると、同オイルが回転軸の軸方向に流れてコンプレッサホイール側に進入するおそれがある。なお、特許文献１では、上記開口部からシール室内へのオイルの逆流を抑制すべく、上記開口部における回転軸の回転方向についての幅を小さくするようにしている。詳しくは、デフレクタにおける上記開口部に対応する部分に上記回転方向について対向するように突起を形成し、それら突起の分だけ上記開口部を小さくするようにしている。

特開昭６１−１１４２４公報

しかし、特許文献１のように上記開口部を小さくすると、その開口部からシール室内へのオイルの逆流を抑制することはできるものの、シール室内のオイルを開口部からベアリングハウジングのドレン孔に排出しにくくなることは否めない。

本発明の目的は、シール室内からドレン孔へのオイルの排出性の悪化を抑えつつ、開口部からシール室へのオイルの逆流を抑制することができるターボチャージャのオイル排出構造を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するオイル排出構造が適用されるターボチャージャは、コンプレッサホイールを端部に固定した回転軸を回転可能に支持する軸受が設けられるベアリングハウジングを備える。このベアリングハウジングには、回転軸及び軸受の周りを潤滑した後のオイルを排出するドレン孔が形成される。また、コンプレッサホイール及びベアリングハウジングの間にはリテーナが設けられ、そのリテーナよりもベアリングハウジング寄りの位置にはデフレクタが設けられる。更に、リテーナとデフレクタとの間には、コンプレッサホイール側へのオイルの進入を規制するシール室が形成される。このシール室の下部には、回転軸の径方向外側に向けて開口して同シール室内のオイルを上記ドレン孔に排出する開口部が形成される。この開口部は、リテーナの下端部に堰を形成することにより、シール室の下端部に対応する部分における回転軸の軸線方向におけるリテーナとデフレクタとの距離が上記堰の分だけ小さくされる一方、シール室の最下端よりも上記回転軸の回転方向下流側の部分における軸線方向におけるリテーナとデフレクタとの距離が上記シール室の下端部に対応する部分よりも大きくされる。

上記開口部におけるシール室の下端部に対応する部分における回転軸の軸線方向におけるリテーナとデフレクタとの距離は、リテーナの下端部に形成された堰の分だけ小さくされる。このため、ベアリングハウジング内のドレン孔周りにオイルが滞留したとしても、そのオイルが上記開口部を介してシール室内に逆流することは上記堰により抑制される。一方、シール室内のオイルは、回転軸の回転に伴い、同回転軸の回転方向に流れやすくなる。また、上記開口部においては、シール室の最下端よりも上記回転軸の回転方向下流側の部分における回転軸の軸線方向におけるリテーナとデフレクタとの距離が、上記シール室の下端部に対応する部分における回転軸の軸線方向におけるリテーナとデフレクタとの距離よりも大きくなる。このため、上記開口部におけるベアリングハウジングのドレン孔に対し大きく開口する部分にシール室内のオイルが集まりやすくなり、それによってシール室内のオイルにおけるドレン孔への排出性の悪化が抑えられる。

ターボチャージャのコンプレッサホイール周りを示す拡大断面図。 リテーナ、シール室、及び開口部を示す正面図。 リテーナ、シール室、及び開口部を示す斜視図。

以下、ターボチャージャのオイル排出構造の一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１に示すように、ターボチャージャは、回転軸１を回転可能に支持するラジアル軸受２及びスラスト軸受３が設けられたベアリングハウジング４を備えている。回転軸１において、ラジアル軸受２により支持される部分よりも図中の左端寄りの部分（以下、端部という）は、そのラジアル軸受２により支持される部分よりも小径に形成されている。

回転軸１の端部の外周面において、ラジアル軸受２に最も近い位置には、第１カラー５が嵌め込まれている。第１カラー５は回転軸１と一体回転可能となっている。また、この第１カラー５の外周溝５ａには、スラスト軸受３の内周部分が挿入されている。これにより、第１カラー５とスラスト軸受３との回転軸１の回転方向について相対回転可能とされ、且つ、第１カラー５に対するスラスト軸受３の回転軸１の軸線方向についての相対移動は制限される。

回転軸１の端部の外周面において、第１カラー５の左隣には、第２カラー６が嵌め込まれている。第２カラー６は回転軸と一体回転可能となっている。また、この第２カラー６の外周面において、第１カラー５寄りの部分にはデフレクタ７が挿入されており、そのデフレクタ７の左側の部分にはリテーナ８が挿入されている。リテーナ８は、デフレクタ７及びスラスト軸受３をベアリングハウジング４との間に挟んだ状態で、そのベアリングハウジング４にボルト９によって固定されている。こうしたベアリングハウジング４に対するリテーナ８の固定を通じて、デフレクタ７及びスラスト軸受３もベアリングハウジング４に固定される。なお、それらデフレクタ７及びリテーナ８は、第２カラー６に対し、回転軸１の回転方向について相対回転可能となっている。

回転軸１の端部の外周面において、第２カラー６の左隣には、コンプレッサホイール１０が嵌め込まれている。コンプレッサホイール１０は回転軸１と一体回転可能となっている。従って、回転軸１が回転すると、それに伴って第１カラー５、第２カラー６、及びコンプレッサホイール１０も回転する。一方、リテーナ８、デフレクタ７、及びスラスト軸受３は、ベアリングハウジング４に固定されており、且つ第１カラー５及び第２カラー６に対し相対回転可能となっているため、上記回転軸１の回転に伴って回転することはない。

次に、ターボチャージャにおける潤滑のためのオイルの供給構造、及び、同オイルの排出構造について説明する。
ベアリングハウジング４の内部には、回転軸１、ラジアル軸受２、及びスラスト軸受３等に潤滑のためのオイルを供給するオイル通路１１が形成されている。また、ベアリングハウジング４の下部には、回転軸１、ラジアル軸受２、及びスラスト軸受３等を潤滑した後のオイルを排出するためのドレン孔１２が形成されている。従って、オイル通路１１を通じて回転軸１、ラジアル軸受２、及びスラスト軸受３等に供給されたオイルは、それらの箇所を潤滑した後、自重によりドレン孔１２を介してベアリングハウジング４の外部に排出される。

ベアリングハウジング４とコンプレッサホイール１０との間に位置する上記リテーナ８及び上記デフレクタ７は、ベアリングハウジング４側からコンプレッサホイール１０側へのオイルの進入を抑制する役割を果たす。

すなわち、デフレクタ７は、スラスト軸受３を潤滑した後にコンプレッサホイール１０側に飛散するオイルを遮断し、それによって同オイルのコンプレッサホイール１０側への進入を抑制する。コンプレッサホイール１０側に飛散してデフレクタ７の付着したオイルは、自重によりデフレクタの下端部に向けて流れる。デフレクタ７の下端部には、上記オイルをベアリングハウジング４のドレン孔１２の上方に案内する舌片７ａが形成されている。そして、舌片７ａによりドレン孔１２の上方に案内されたオイルは、そこからドレン孔１２に向けて流れ落ちる。

また、リテーナ８とデフレクタ７との間にはシール室１３が形成されている。このシール室１３により、回転軸１の周り（正確には第２カラー６の外周面周り）で同回転軸１の軸方向に流れるオイルが、デフレクタ７と第２カラー６の外周面との間を介してコンプレッサホイール１０側に進入することは規制される。すなわち、デフレクタ７と第２カラー６の外周面との間を介してシール室１３にオイルが入り込むと、そのオイルは自重によりシール室１３の下部に流れる。シール室１３の下部にはベアリングハウジング４のドレン孔１２に対し開口する開口部１４が形成されている。このため、シール室１３内の下部に流れたオイルは、開口部１４を介してドレン孔１２に排出される。

ここで、ドレン孔１２からのオイルの排出性が悪いと、ベアリングハウジング４内のドレン孔１２周り滞留するオイルの油面が上昇し、そのオイルが上記開口部１４からシール室１３内に逆流する可能性がある。そして、このようにシール室１３内にオイルが逆流すると、同オイルがリテーナ８と第２カラー６の外周面との間を回転軸１の軸方向に流れてコンプレッサホイール１０側に進入するおそれがある。なお、上記開口部１４を小さくすれば、ドレン孔１２からシール室１３内へのオイルの逆流を抑制しやすくはなるものの、シール室１３内のオイルを開口部１４からドレン孔１２に排出しにくくなる。

この実施形態では、シール室１３からドレン孔１２へのオイルの排出性の悪化を抑えつつ、開口部１４からシール室１３へのオイルの逆流を抑制することを意図して、開口部１４が次のように形成されている。すなわち、リテーナ８の下端部に堰１５を形成することにより、開口部１４におけるシール室１３の下端部に対応する部分の開口面積が上記堰１５の分だけ小さくされる。一方、開口部１４におけるシール室１３の最下端より回転軸１の回転方向下流側の部分では、開口部１４におけるシール室１３の下端部に対応する部分よりも開口面積が大きくされる。

図２及び図３は、リテーナ８の下端部に形成された上記堰１５、及び、その堰１５と開口部１４との関係を示している。これらの図において矢印Ｙ１で示す方向は回転軸１の回転方向である。

開口部１４におけるシール室１３の下端部に対応する部分の開口面積については、リテーナ８の下端部における堰１５の形成により、例えばオイルの流通を生じさせないレベルまで小さくすることが考えられる。また、開口部１４におけるシール室１３の最下端より上記回転軸１の回転方向下流側の部分では、その位置まで上記堰１５が回転軸１の回転方向下流側に延びていない。このため、開口部１４におけるシール室１３の下端部に対応する部分では堰１５の分だけ開口面積が小さくなるのに対し、開口部１４におけるシール室１３の最下端より回転軸１の回転方向下流側の部分では堰１５の分だけ開口面積が小さくされることがない。従って、開口部１４におけるシール室１３の最下端より回転軸１の回転方向下流側の部分は、開口部１４におけるシール室１３の下端部に対応する部分よりも開口面積が大きくなる。

次に、上記ターボチャージャのオイル排出構造の作用について説明する。
開口部１４におけるシール室１３の下端部に対応する部分の開口面積は、堰１５の分だけ小さくされる。このため、ベアリングハウジング４（図１）内のドレン孔１２周りにオイルが滞留するとしても、そのオイルが上記開口部１４におけるシール室１３の下端部に対応する部分を介して同シール室１３内に逆流することは抑制される。一方、シール室１３内のオイルは、回転軸１の回転に伴い、同回転軸１の回転方向（図２、図３の矢印Ｙ方向）に流れやすくなる。また、上記開口部１４においては、シール室１３の最下端よりも上記回転軸１の回転方向下流側の部分が上記シール室１３の下端部に対応する部分よりも開口面積が大きくなる。このため、上記開口部１４におけるベアリングハウジング４のドレン孔１２に対し大きく開口する部分にシール室１３内のオイルが集まりやすくなり、それによってシール室１３内のオイルにおけるドレン孔１２への排出性の悪化が抑えられる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）ターボチャージャにおけるシール室１３内からドレン孔１２へのオイルの排出性の悪化を抑えつつ、開口部１４からシール室１３へのオイルの逆流を抑制することができる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・開口部１４におけるシール室１３の下端部に対応する部分の開口面積については、堰１５によりオイルの流通を生じさせないレベルまで小さくするようにしたが、幾らかのオイルの流通を許容するレベルまで大きくしてもよい。

・また、開口部１４におけるシール室１３の下端部に対応する部分は、堰１５により開口面積が「０」となるように塞がれていてもよい。

１…回転軸、２…ラジアル軸受、３…スラスト軸受、４…ベアリングハウジング、５…第１カラー、５ａ…外周溝、６…第２カラー、７…デフレクタ、７ａ…舌片、８…リテーナ、９…ボルト、１０…コンプレッサホイール、１１…オイル通路、１２…ドレン孔、１３…シール室、１４…開口部、１５…堰。

Claims (1)

1. コンプレッサホイールを端部に固定した回転軸を回転可能に支持する軸受が設けられ、且つ、それら回転軸及び軸受の周りを潤滑した後のオイルを排出するドレン孔が形成されたベアリングハウジングと、
   前記コンプレッサホイール及び前記ベアリングハウジングの間に設けられたリテーナと、
   前記コンプレッサホイール及び前記ベアリングハウジングの間における前記リテーナよりも前記ベアリングハウジング寄りの位置に設けられたデフレクタと、
   を備えるターボチャージャに適用され、
   前記リテーナと前記デフレクタとの間には前記コンプレッサホイール側へのオイルの進入を規制するシール室が形成されており、
   前記シール室の下部には、前記回転軸の径方向外側に向けて開口して同シール室内のオイルを前記ドレン孔に排出する開口部が形成されており、
   前記開口部は、前記リテーナの下端部に堰を形成することにより、前記シール室の下端部に対応する部分における前記回転軸の軸線方向における前記リテーナと前記デフレクタとの距離が前記堰の分だけ小さくされる一方、前記シール室の最下端よりも前記回転軸の回転方向下流側の部分における前記軸線方向における前記リテーナと前記デフレクタとの距離が前記シール室の下端部に対応する部分よりも大きくされる
   ことを特徴とするターボチャージャのオイル排出構造。