JPH06129254A

JPH06129254A - 過給機の軸封装置

Info

Publication number: JPH06129254A
Application number: JP4281312A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kojima; 和夫小島; Tetsuo Udagawa; 哲男宇田川
Original assignee: Hitachi Automotive Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1992-10-20
Filing date: 1992-10-20
Publication date: 1994-05-10
Anticipated expiration: 2013-12-09
Also published as: JP2834375B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、内燃機関用過給機の軸封装置に係
り、過給圧力過渡応答性に優れた過給機を提供するため
の低フリクションメカニカルシールの供給を目的として
いる。【構成】軸封部１２の従動リング２３と収納部材２５の
内壁２５ａとの間に構成されるシールリング２６におい
て、内壁２５ａとの接触部に逆Ｙ字形状のリップ部を形
成する。また、シールリング２６のリップ部２６ａ，２
６ｂの外周部２６ｃに補強部材４１を包含させて一体と
するとともに、従動リング２３の内周部２３ａに凹部２
３ｂを、さらに、シールリング２６の最外周部２６ｄに
凸部２６ｅを構成する。【効果】シール部の気密性を十分に確保できるととも
に、フリクションの絶対値及びばらつきを低減でき、過
給機の過給圧力過渡応答性を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関用小形過給機
の軸封装置に係り、特に、軸部を潤滑する潤滑油の機外
への漏れを防止するコンプレッサ側軸封装置のメカニカ
ルシールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の過給機用コンプレッサ側軸封装置
に用いられるメカニカルシールは、特公昭62−22030 号
公報に示されるごとく、従動リングと収納部材の内壁と
の間の気密性を保持するためのシールリングに、断面が
円形状のＯリングを使用していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術におい
ては、従動リングと収納部材内壁との間にシール部材と
してシールリングが設けられており、両部材間の気密性
を保持している。しかし、これらはシールリングの組付
け時のシールリング自体の弾性変形だけを利用したもの
であり、さらに、一般には該シールリングにはゴム部材
よりなるＯリングが用いられており、密封部の気密性の
保持のためには、Ｏリングのつぶし代が大きくなるた
め、従動リングの軸方向追随性に対してフリクションの
ばらつきが大きく発生していた。また、Ｏリング自体の
問題としては、一般にＯリング製作時の型割り位置が内
外径部に設けられているため、型割り部に発生するバリ
の寸法ばらつきによりＯリングのつぶし代が大きくばら
つき、その結果、前記フリクションのばらつきをさらに
大きくしていた。

【０００４】これらシールリング部の寸法やフリクショ
ンのばらつきを考慮するとともに、組立時及び軸回転時
の従動リングの追随性を確保するために、従来は、初期
接面圧力を付与するための円錐ばねの荷重値を大きく設
定することにより対策していた。しかしながらこの方法
は、密封部に作用する接面圧力の絶対値及びばらつきが
大きくなるという問題があり、特に接面圧力の増大に関
しては回転軸の回転力に対するフリクションが増大し、
過給圧力過渡応答性の悪化を誘発していた。

【０００５】本発明の目的は、前記シールリングの形状
変更と、従動リングとの一体化とにより、軸封部に発生
する差圧に応じた十分な気密性が得られるとともに、シ
ールリングのフリクションの絶対値及びばらつきを低減
させ、過給機の過給圧力過渡応答性を向上させることに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】従動リング及び収納部材
間に配置されるシールリングの収納部材側の接触部にリ
ップ形状を採用し、前記シールリングのリップ形状を収
納部材の内壁に対して逆Ｙ字形状で接触させる。また、
シールリングにシールリングの材質とは異なる材質の補
強部材を包含させ、該補強部材の外周部を延長して、ば
ねの荷重受けを一体化する。さらに、シールリングの外
周部及び従動リングの内周部に凹凸部を設け、シールリ
ングの弾性を利用したスナップアクションによって両者
を係合して一体組付けする。

【０００７】

【作用】収納部材の内壁側にシールリングのリップ形状
側を接触させて、両部材間の十分な密着性を確保するこ
とにより、形状及びフリクションのばらつきが少なくな
り、十分な気密性を得ることができる。

【０００８】また、収納部材の内壁側に接触するシール
リングのリップ形状を逆Ｙ字形状とすることにより、シ
ール部に圧力の反転が作用しても、各々のリップ部が収
納部材内壁と密着するため、十分な気密性が保持でき
る。

【０００９】さらに、シールリングのリップ部の収納部
材の内壁との密着性に関しては、シールリングにシール
リングの材質とは異なる材質の補強部材を包含させ強度
上の安定性を得ることができ、フリクションの絶対値及
びばらつきを低減できるとともに、ばね受けを兼ねるこ
とにより部品点数が少なくなり、組立て寸法精度を上げ
ることができる。

【００１０】また、シールリングと従動リングの組立時
には、両部材の対応する部位に凹凸部を設け、シールリ
ングの持つ弾性を利用したスナップアクションによるワ
ンタッチ組付けを採用することにより係合一体組付けが
でき、フリクションの絶対値及びばらつきを低減でき
る。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の第一の実
施例を説明する。図２は、過給機の断面図である。内燃
機関からの排気ガス入口１と排気ガス出口２とを有する
タービンハウジング３内には、タービン羽根車５が回転
自在に設置され、タービン羽根車５外周部のガス通路４
より導入された排気ガスによってタービン羽根車５が回
転する。タービン羽根車５は、回転軸１３の大径部端に
一体化されており、回転軸１３の小径部端にはコンプレ
ッサ羽根車１８が止めねじ８によって固定されている。
従って、両羽根車５，１８は同速回転し、コンプレッサ
羽根車１８は、空気を吸入してコンプレッサハウジング
１９の環状通路に圧送する。圧送された空気は内燃機関
の吸気管を経てシリンダ内へ供給される。回転軸１３
は、給油通路９を設けた軸受箱６の一対のラジアル軸受
７ａ，７ｂによって支持され、軸受箱６の右端とコンプ
レッサハウジング１９との間にはプレート２０を介在さ
せている。プレート２０には中央部に凹所と穴部を設け
てあり、スラスト軸受１７，シートリング１５，軸封部
１２等を収容している。給油通路９から供給された潤滑
油は、小孔１０，１１を介してラジアル軸受７を潤滑す
るとともに、スラスト軸受１７内に設けた潤滑油通路を
介してプレート２０内の前記部材をも潤滑している。

【００１２】図１は、図２のコンプレッサ側軸封装置の
要部拡大断面図である。プレート２０の凹所には、斜め
に設置された環状の板ばね２１を介してスラスト軸受１
７が設置され、スラスト軸受１７は、回転軸１３の段差
部１４に固定されたシートリング１５の溝部に嵌合して
いる。シートリング１５は、回転軸１３と共に回転する
が、スラスト軸受１７は環状の板ばね２１に押されて軸
受箱６に接触固定され、給油通路９に油路２２を連通さ
せてプレート２０に潤滑油を導入している。回転軸１３
の段差部１４に固定されたシートリング１５の側面２７
には、軸封部１２に収容された従動リング２３が、ばね
２４に押されて接触している。軸封部１２は、収納部材
２５と、その内部に収容したばね２４，ばね受け２８，
シールリング２６及び従動リング２３とにより構成され
ており、プレート２０の中央穴部に配設されている。従
って、プレート２０の内室３２内に飛散した潤滑油は、
軸封部密封端面２９及びシールリング２６によって密封
されており、カラー１６の外周やコンプレッサ羽根車を
濡らすことはない。

【００１３】次に、上記のように構成された本発明のコ
ンプレッサ側軸封装置において、その動作を説明する。
過給機における内部潤滑油の機外流出は、コンプレッサ
羽根車１８の外室３３部に伝達される負圧によって、内
部潤滑油が吸い出されることである。一般にメカニカル
シールとよばれる軸封装置においては、内室３２と外室
３３との圧力差（内室の圧力は外室の圧力よりも大）が
大きくなるに従って密封端面２９に作用する接面圧力が
上昇する如く各部品の所要寸法が決定されている。本発
明においても、密封端面２９を構成する従動リング２３
及びシールリング２６が配設される各部品の寸法は、前
記従来の方法と同様にして設計される。従って、密封端
面２９部の気密性については、なんら従来と異なる点は
ない。しかし、シールリング２６と収納部材２５の内壁
２５ａとの間の気密性については、前記圧力差が発生す
ると、シールリング２６のリップ部２６ａが内壁２５ａ
と密着し、従来よりも勝った十分な気密性を得ることが
できる。一般に機械に装着されるメカニカルシールの場
合、使用条件として、機械の回転軸の回転数はほぼ一定
であることが多く、密封端面２９に作用する内室３２と
外室３３との圧力差もほぼ一定（内室の圧力は外室の圧
力よりも大）であり、前記リップ部２６ａも一つのリッ
プ形状で気密性を十分確保することができる。

【００１４】次に、本発明の第二の実施例を説明する。
自動車等の内燃機関用過給機に要求される使用条件のう
ち、回転軸の回転数は停止状態から毎分１０万回転以上
の超高速状態までと範囲が広く、密封端面２９に作用す
る内室３２と外室３３との圧力差が大きく変動するとと
もに、前記圧力差と逆方向の圧力差（内室の圧力は外室
の圧力よりも小）に対しても気密性の確保が要求され
る。つまり、過給機の超高速回転時の過給圧力（大気圧
に対して正圧になる）に対しても、密封端面２９とシー
ルリング２６のリップ部２６ａとの両方に気密性が要求
される。密封端面２９については、上記逆方向の圧力差
に対しても密封端面２９の接面圧力が保持される如く円
錐ばね２４によってばね力が付加されている。しかし、
シールリング２６のリップ部２６ａについては、前記一
つのリップ形状によって潤滑油の吸い出しは防止できる
が、内燃機関の運転条件によっては前記圧力差の大小が
反転するため、過給圧力の内部吹き込みと呼ばれる下記
の不具合を生じさせてしまう可能性がある。過給機の回
転軸の潤滑油には内燃機関の潤滑油が用いられており、
上記の過給機の超高速回転時の正の過給圧力が、シール
リング２６のシール部から洩れると、内燃機関のオイル
パンが膨張したり、内燃機関のクランク室内圧力が上昇
し、例えば、ブリーザパイプからの潤滑油の吹き出しな
どの不具合が生じてしまう。図３は、図１の要部拡大断
面図であり、上記した逆方向の圧力差に対しても気密性
保持が可能なシールリングを提供するものであって、図
１の一つのリップ形状に対して、収納部材の内壁２５ａ
と接触するリップ部を複数個とし、逆Ｙ字形状で接触さ
せる構成としている。その結果、潤滑油の吸い出しが懸
念される内室３２と外室３３との圧力差（内室の圧力は
外室の圧力よりも大）に対しては、図１に示す本発明の
第一の実施例と同一方向のリップ部２６ａが気密性を保
持するとともに、過給圧力の吹き込みが懸念される逆方
向の圧力差（内室の圧力は外室の圧力よりも小）に対し
ても、他方のリップ部２６ｂが気密性を保持する。

【００１５】次に、本発明の第三の実施例を説明する。
図４は、図３と同様、図１の要部拡大断面図である。シ
ールリング２６のリップ部２６ａ，２６ｂの外周部２６
ｃには、シールリング２６の材質とは異なる材質の補強
部材４１が包含されて一体化されている。その結果、逆
Ｙ字形状に形成され、収納部材内壁２５ａと接触してい
るリップ部２６ａ，２６ｂは、その付け根部が補強部材
４１によって強度上腰が強くなり、組込み時などにリッ
プ部が意図した向きとは反対の向きに折れてしまう折り
返しなどは発生せず、十分な気密性を確保することがで
きる。

【００１６】次に、本発明の第四の実施例を説明する。
図５は、図３と同様、図１の要部拡大断面図である。シ
ールリング２６の内部に一体に包含されている補強部材
４１の一部を外周部５１として延長し、これとシールリ
ング２６の外周部５２とによってばね２４を受けるばね
受けを構成する。これによって、従来別体組み込みされ
ていたばね受けが不必要となり、部品点数が少なくな
り、組立て寸法精度を上げることができる。

【００１７】次に、本発明の第五の実施例を説明する。
図６は、従動リング２３の部分拡大断面図、図７はシー
ルリング２６の部分拡大断面図である。シールリング２
６の最外周部２６ｄには従動リング２３の内周部２３ａ
に対応した位置に凸部２６ｅが形成されている。一方、
従動リング２３の内周部２３ａの同位置には、シールリ
ング２６の最外周部２６ｄとは逆の凹部２３ｂが形成さ
れている。従って、これらシールリング２６，従動リン
グ２３の各々相対する凹凸部が係合してシールリング２
６の弾性を利用したスナップアクションによりシールリ
ング２６と従動リング２３とが一体化され、シールリン
グ２６と従動リング２３との間の気密性を保持すること
ができ、フリクションの絶対値及びばらつきを低減でき
る。

【００１８】

【発明の効果】以上説明のごとく本発明によれば、シー
ルリングと従動リングのシール部の気密性を十分確保で
きると共に、回転軸の回転力に対するフリクションの絶
対値及びばらつきを低減でき、過給機の過給圧力過渡応
答性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例を示し、過給機のコンプ
レッサ側軸封装置の要部拡大断面図。

【図２】過給機の断面図。

【図３】本発明の第二の実施例を示し、図１の要部拡大
断面図。

【図４】本発明の第三の実施例を示し、図１の要部拡大
断面図。

【図５】本発明の第四の実施例を示し、図１の要部拡大
断面図。

【図６】本発明の第五の実施例を示し、従動リングの部
分拡大断面図。

【図７】本発明の第五の実施例を示し、シールリングの
部分拡大断面図。

【符号の説明】

５…タービン羽根車、６…軸受箱、７…ラジアル軸受、
９…給油通路、１２…軸封部、１３…回転軸、１４…段
差部、１５…シートリング、１６…カラー、１７…スラ
スト軸受、１８…コンプレッサ羽根車、１９…コンプレ
ッサハウジング、２０…プレート、２１…板ばね、２２
…油路、２３…従動リング、２３ａ…従動リングの内周
部、２３ｂ…従動リングの内周の凹部、２４…ばね、２
５…収納部材、２５ａ…収納部材の内壁、２６…シール
リング、２６ａ，２６ｂ…シールリングのリップ部、２
６ｃ…シールリングのリップ部の外周部、２６ｄ…シー
ルリングの最外周部、２６ｅ…シールリングの最外周部
の凸部、２７…シートリングの側面、２８…ばね受け、
２９…密封端面、３２…内室、３３…外室、４１…補強
部材、５１…外周部、５２…外周部。

フロントページの続き (72)発明者宇田川哲男茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地３日立オートモティブエンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気ガスによって回転駆動され
るタービン羽根車と一体に構成された軸の他端に配設さ
れ、吸気管を介して前記内燃機関のシリンダ内へ空気あ
るいは混合気を圧送するコンプレッサ羽根車と、前記軸
に対して垂直な側端面を有し前記軸に固定されたシート
リングと、該シートリングの側端面に側端面を接触させ
て密封部を形成する従動リングと、前記密封部へ所要の
接面圧力を付与すると共に前記従動リングを前記シート
リングに追従させる弾性部材と、これら従動リング側各
部材を収納する収納部材と、該収納部材の内壁と前記従
動リングとの気密を保持するシールリングとによって構
成された過給機の軸封装置において、前記シールリング
の前記収納部材の内壁との接触部をリップ形状として気
密保持させることを特徴とする過給機の軸封装置。
【請求項２】請求項１の記載において、前記シールリン
グの前記リップ部を複数個設け、前記収納部材の内壁に
対して逆Ｙ字形状になるように接触させることを特徴と
する過給機の軸封装置。
【請求項３】請求項１の記載において、前記シールリン
グは前記収納部材の内壁と接触する前記リップ部の材質
とは異なる材質の補強部材を包含してなることを特徴と
する過給機の軸封装置。
【請求項４】請求項３の記載において、前記シールリン
グに包含される前記補強部材の外周部を延長し、前記従
動リングに所要の接面圧力を付与するためのばねの荷重
を受けるばね受けを構成したことを特徴とする過給機の
軸封装置。
【請求項５】請求項１の記載において、前記シールリン
グの外周部に凹凸部を設け、前記従動リングの内周部に
凹凸部を設け、各々相対する該凹凸部が前記シールリン
グの弾性を利用したスナップアクションによって、前記
シールリングと前記従動リングとを係合して一体組付け
してなる過給機の軸封装置。