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JP5277901B2 - Lubricating oil seal structure for vehicle turbocharger - Google Patents

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JP5277901B2 JP2008298001A JP2008298001A JP5277901B2 JP 5277901 B2 JP5277901 B2 JP 5277901B2 JP 2008298001 A JP2008298001 A JP 2008298001A JP 2008298001 A JP2008298001 A JP 2008298001A JP 5277901 B2 JP5277901 B2 JP 5277901B2
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Description

本発明は、コンプレッサ側へ漏れる潤滑油の漏れ量を低減する車両用過給機の潤滑油シール構造に関する。   The present invention relates to a lubricating oil seal structure for a supercharger for a vehicle that reduces the amount of lubricating oil leaking to the compressor side.

圧縮機により密度を高めた空気を機関(エンジン)に供給することを過給(supercharging)といい、このうち排気エネルギにより圧縮機の駆動仕事をまかなうものを排気タービン過給機(exhaust gas turbocharger)と呼ぶ。   Supplying air whose density has been increased by the compressor to the engine is called supercharging, and among these, the exhaust gas turbocharger is used to cover the driving work of the compressor by exhaust energy. Call it.

排気タービン過給機は、一般的に、軸受ユニットを挟んで配置された圧縮機(コンプレッサ)とタービンからなり、圧縮機はコンプレッサインペラを、タービンはタービンインペラをそれぞれ内蔵する。コンプレッサインペラとタービンインペラは、軸受ユニットで支持された連結軸(シャフト)で互いに連結されており、エンジンの排ガスでタービンインペラを回転駆動し、この回転力を連結軸によりコンプレッサインペラに伝達し、コンプレッサインペラで空気を圧縮してエンジンに過給するようになっている。
以下、排気タービン過給機を単に「過給機」と呼ぶ。
An exhaust turbine supercharger generally includes a compressor (compressor) and a turbine disposed with a bearing unit interposed therebetween, and the compressor incorporates a compressor impeller and the turbine incorporates a turbine impeller. The compressor impeller and the turbine impeller are connected to each other by a connecting shaft (shaft) supported by a bearing unit. The turbine impeller is rotationally driven by engine exhaust gas, and this rotational force is transmitted to the compressor impeller by the connecting shaft. The impeller compresses air and supercharges the engine.
Hereinafter, the exhaust turbine supercharger is simply referred to as “supercharger”.

自動車等に搭載する車両用過給機では、軸受ユニットを潤滑する潤滑油が過給空気に混入するとエンジン性能が低下し、かつ排気ガスが汚染するおそれがある。そこで、車両用過給機のオイルシール性能を向上し、油漏れを防止する手段として、種々のシール構造が従来から提案されている(例えば、特許文献1〜4)。   In a supercharger for a vehicle mounted on an automobile or the like, if lubricating oil that lubricates the bearing unit is mixed into the supercharged air, the engine performance may deteriorate and the exhaust gas may be contaminated. Therefore, various seal structures have been conventionally proposed as means for improving the oil seal performance of a vehicle supercharger and preventing oil leakage (for example, Patent Documents 1 to 4).

特許文献1は、図6に示すように、排気ガスタービン過給機のタービン側の潤滑油シールを行うタービン側油ラビリンス7の途中に外部へ通じる放風孔50を設け、この放風孔50を通してタービン側のシール空気を外部へ放風することによりタービン側のシール空気がシール空間となる軸受台55等に多く入り込まないようにし、同軸受台55等の内部からコンプレッサ側への潤滑油ミストの漏洩を防止するようにしたものである。
なおこの図において、53はタービンディスク、54はロータ軸、57はタービン側油ラビリンス、58はタービン背面である。
As shown in FIG. 6, Patent Document 1 provides a vent hole 50 that leads to the outside in the middle of a turbine-side oil labyrinth 7 that performs a lubricating oil seal on the turbine side of an exhaust gas turbine supercharger. The turbine-side sealing air is discharged outside through the turbine-side sealing air so that the turbine-side sealing air does not enter much into the bearing stand 55 and the like serving as a seal space, and the lubricating oil mist from the inside of the bearing stand 55 etc. to the compressor side It is intended to prevent leakage of water.
In this figure, 53 is a turbine disk, 54 is a rotor shaft, 57 is a turbine side oil labyrinth, and 58 is a turbine rear surface.

特許文献2は、図7に示すように、転がり軸受64,65と油膜緩衝層68に潤滑油を供給する給油通路62と、転がり軸受64,65と油膜緩衝層68から流出する潤滑油を回収するオイル回収室63と、ベアリングハウジング61とタービン軸63の間に介装されるシールリング69とを備えるターボチャージャの軸受装置において、ベアリングハウジング61に転がり軸受65とシールリング69の間に位置して凹状に窪むオイル回収溝66を形成するものである。   In Patent Document 2, as shown in FIG. 7, an oil supply passage 62 for supplying lubricating oil to the rolling bearings 64 and 65 and the oil film buffer layer 68 and the lubricating oil flowing out from the rolling bearings 64 and 65 and the oil film buffer layer 68 are recovered. In a turbocharger bearing device including an oil recovery chamber 63 for sealing and a seal ring 69 interposed between the bearing housing 61 and the turbine shaft 63, the bearing housing 61 is positioned between the rolling bearing 65 and the seal ring 69. Thus, an oil recovery groove 66 that is recessed in a concave shape is formed.

特許文献3は、図8に示すように、排気ガスのガス流によりタービンを回転し、タービンと同回転軸上に設けられたコンプレッサ73を回転することで、吸入空気を圧縮して送給する過給機において、回転軸71の軸受に供給される潤滑油が過給機外部に漏出しないよう、回転軸回りに対峙する軸受サポート72にラビリンスフィン76を設けると共に、ラビリンスフィンの内側に位置した回転軸上のスリーブ77外周に同回転軸表面を伝わってきた潤滑油を同回転軸の回転による遠心力により外方へ振り飛ばし得るフィン78を一体形成するものである。   In Patent Document 3, as shown in FIG. 8, the turbine is rotated by the gas flow of the exhaust gas, and the compressor 73 provided on the same rotation shaft as the turbine is rotated to compress and feed the intake air. In the supercharger, a labyrinth fin 76 is provided on the bearing support 72 facing the rotation shaft so as to prevent the lubricating oil supplied to the bearing of the rotation shaft 71 from leaking to the outside of the supercharger, and located inside the labyrinth fin. A fin 78 is integrally formed on the outer periphery of the sleeve 77 on the rotating shaft so that the lubricating oil transmitted on the surface of the rotating shaft can be swung away by the centrifugal force generated by the rotation of the rotating shaft.

特許文献4は、図9に示すように、タービン軸81に作用するスラスト力を回転可能に支持するスラスト軸受80を備える。スラスト軸受80は、タービン軸と共に回転する円板状のスラストカラー82と、スラストカラーの軸方向移動を阻止するタービン側スラストベアリング84及びコンプレッサ側スラストベアリング86とからなる。コンプレッサ側スラストベアリング86は、スラストカラーと接する表面にハウジング内から潤滑油を供給する油供給流路86aと、タービン軸が貫通する中空貫通孔の内面に設けられた環状の凹溝86bと、この凹溝内に溜まる潤滑油を下方に落下させる油排出流路86cとを有するものである。   As shown in FIG. 9, Patent Document 4 includes a thrust bearing 80 that rotatably supports a thrust force acting on the turbine shaft 81. The thrust bearing 80 includes a disk-shaped thrust collar 82 that rotates together with the turbine shaft, and a turbine-side thrust bearing 84 and a compressor-side thrust bearing 86 that prevent axial movement of the thrust collar. The compressor-side thrust bearing 86 includes an oil supply passage 86a for supplying lubricating oil from the housing to the surface in contact with the thrust collar, an annular concave groove 86b provided on the inner surface of the hollow through hole through which the turbine shaft passes, And an oil discharge passage 86c for dropping the lubricating oil accumulated in the concave groove downward.

特開平9−189232号公報、「排気ガスタービン過給機の潤滑油シール装置」JP-A-9-189232, “Lubricating oil seal device for exhaust gas turbine supercharger” 特開2000−110577号公報、「過給機の軸受装置」Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-110577, “Supercharger Bearing Device” 特開2003−293783号公報、「過給機の油シール装置」Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-293783, “oil seal device for supercharger” 特開2008−31949号公報、「過給機」JP 2008-31949 A, “Supercharger”

上述した従来の潤滑油シール構造は、要約すると、特許文献1はラビリンスシールを用いたもの、特許文献2はオイル回収溝を設けたもの、特許文献3はラビリンスシールと遠心力を利用するフィンを用いたもの、特許文献4はコンプレッサ側のスラストベアリングに内周溝と油排出流路を設けたものである。   The conventional lubricating oil seal structure described above can be summarized as follows: Patent Document 1 uses a labyrinth seal, Patent Document 2 includes an oil recovery groove, and Patent Document 3 includes a labyrinth seal and a fin that utilizes centrifugal force. The used one, Patent Document 4, is a thrust bearing on the compressor side provided with an inner circumferential groove and an oil discharge passage.

しかし、これらの潤滑油シール構造は、以下の問題点があった。
(1)特許文献1の構造は、ラビリンスシールを設置するスペースが必要となる。また、形状が複雑であるため、加工が困難であり、製造コストが高い。
(2)特許文献2の構造は、オイル回収溝を設けるスペースが必要となる。
(3)特許文献3の構造は、ラビリンスシール設置のスペースが必要となる。また、形状が複雑であるため、加工が困難であり、製造コストが高い。
(4)特許文献4の構造は、スラストベアリングの厚さに制約があるため、排出流路面積が限られてしまう。また、排出流路形状が不明確である。
However, these lubricating oil seal structures have the following problems.
(1) The structure of Patent Document 1 requires a space for installing a labyrinth seal. Moreover, since the shape is complicated, it is difficult to process and the manufacturing cost is high.
(2) The structure of Patent Document 2 requires a space for providing an oil recovery groove.
(3) The structure of Patent Document 3 requires a space for installing a labyrinth seal. Moreover, since the shape is complicated, it is difficult to process and the manufacturing cost is high.
(4) Since the structure of Patent Document 4 is limited in the thickness of the thrust bearing, the discharge channel area is limited. Further, the shape of the discharge channel is unclear.

本発明は上述した従来の問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、設置スペースを拡大することなく、スラストベアリングからの排出流路面積を増大させ、かつコンプレッサ側へ漏れる潤滑油の漏れ量を低減することができる車両用過給機の潤滑油シール構造を提供することにある。   The present invention has been developed to solve the above-described conventional problems. That is, an object of the present invention is to provide a vehicular supercharger capable of increasing the discharge flow passage area from the thrust bearing and reducing the amount of lubricating oil leaking to the compressor side without increasing the installation space. It is to provide a lubricating oil seal structure.

本発明によれば、タービンインペラを一端に有するタービン軸と、タービン軸で回転駆動されるコンプレッサインペラと、タービン軸を回転可能に支持するベアリングハウジングとを備えた車両用過給機の潤滑油シール構造であって、
タービン軸に作用するコンプレッサ側へのスラスト力を回転可能に支持するスラスト支持面を有するハウジング側表面とベアリングハウジング内の潤滑油排出口に連通するコンプレッサ側裏面とを有する平板状のコンプレッサ側スラストベアリングを備え、
該コンプレッサ側スラストベアリングは、タービン軸が貫通する中空貫通孔と油排出凹溝と油供給凹溝を有し、
該油排出凹溝は、スラスト支持面を円弧状に囲む円弧状凹溝とこれと連通する下部凹溝とからなり、該下部凹溝はベアリングハウジング内の潤滑油排出口に連通しており、
さらに、油供給凹溝からスラスト支持面の複数箇所に潤滑油を供給する複数の油供給流路と、中空貫通孔の内面に設けられた環状の凹溝から油排出凹溝に潤滑油を排出する複数の油排出流路とを有する、ことを特徴とする車両用過給機の潤滑油シール構造が提供される。
According to the present invention, a lubricating oil seal for a supercharger for a vehicle comprising a turbine shaft having a turbine impeller at one end, a compressor impeller that is rotationally driven by the turbine shaft, and a bearing housing that rotatably supports the turbine shaft. Structure,
A flat compressor-side thrust bearing having a housing-side surface having a thrust support surface that rotatably supports a thrust force acting on the turbine shaft acting on the turbine shaft, and a compressor-side back surface communicating with a lubricating oil discharge port in the bearing housing. With
The compressor side thrust bearing has a hollow through hole through which the turbine shaft passes, an oil discharge groove, and an oil supply groove.
The oil discharge groove includes an arc-shaped groove that surrounds the thrust support surface in an arc shape and a lower groove communicating with the groove, and the lower groove communicates with a lubricating oil discharge port in the bearing housing.
Further, the lubricating oil is discharged from a plurality of oil supply passages for supplying the lubricating oil to a plurality of locations on the thrust support surface from the oil supply concave groove and an annular concave groove provided on the inner surface of the hollow through hole to the oil discharge concave groove There is provided a lubricating oil seal structure for a supercharger for a vehicle having a plurality of oil discharge passages.

本発明の好ましい実施形態によれば、前記タービン軸と共に回転する円板状のスラストカラーを備え、
前記ハウジング側表面は、ベアリングハウジングのタービン軸に直交するシール面で液密かつ着脱可能に固定され、
前記スラスト支持面は、中空貫通孔を囲み、前記スラストカラーと当接し、放射状の油溝を有するリング状平面であり、
前記円弧状凹溝は、前記スラスト支持面の放射状油溝と連通しており、
前記油供給凹溝は、前記油排出凹溝を前記シール面を隔てて円弧状に囲み、ベアリングハウジング内の潤滑油供給穴と連通している。
According to a preferred embodiment of the present invention, a disc-shaped thrust collar that rotates together with the turbine shaft is provided.
The housing side surface is fixed in a liquid-tight and detachable manner with a seal surface orthogonal to the turbine axis of the bearing housing,
The thrust support surface is a ring-shaped plane that surrounds the hollow through-hole, contacts the thrust collar, and has a radial oil groove;
The arc-shaped concave groove communicates with the radial oil groove of the thrust support surface,
The oil supply concave groove surrounds the oil discharge concave groove in an arc shape with the seal surface therebetween, and communicates with a lubricating oil supply hole in the bearing housing.

また、前記複数の油供給流路は、前記スラスト支持面に直交し周方向に間隔を隔てた複数の油流出穴と、該油流出穴と前記油供給凹溝とを直結する放射状の斜め貫通穴とからなる。   Further, the plurality of oil supply passages are a plurality of oil outflow holes perpendicular to the thrust support surface and spaced in the circumferential direction, and radial diagonal penetrations directly connecting the oil outflow holes and the oil supply grooves. It consists of a hole.

また、前記複数の油排出流路は、タービン軸から放射状、鉛直、又はタービン軸の回転方向に斜めに延びる。   The plurality of oil discharge passages extend radially, vertically, or obliquely in the rotational direction of the turbine shaft from the turbine shaft.

また、コンプレッサ側スラストベアリングとコンプレッサインペラの間を仕切る固定隔壁と、該固定隔壁とコンプレッサ側スラストベアリングとの間に位置しタービン軸と共に回転する油切り部材と、該油切り部材と固定隔壁との間を液密にシールするシール部材とを有し、
前記油切り部材は、コンプレッサ側スラストベアリングの中空貫通孔より大きく、かつタービン軸にほぼ直交する垂直面を有する。
A fixed partition that partitions the compressor-side thrust bearing and the compressor impeller; an oil draining member that is positioned between the fixed partition and the compressor-side thrust bearing; and that rotates together with the turbine shaft; and And a sealing member that seals the space in a liquid-tight manner,
The oil draining member has a vertical surface that is larger than the hollow through hole of the compressor-side thrust bearing and substantially perpendicular to the turbine shaft.

上記本発明の構成によれば、タービン軸に作用するコンプレッサ側へのスラスト力を回転可能に支持するコンプレッサ側スラストベアリングが、ハウジング側表面とコンプレッサ側裏面を有する平板状部材であるので、ハウジング側表面をベアリングハウジングに液密かつ着脱可能に固定するだけで、設置スペースを拡大することなく、コンプレッサ側スラストベアリングを設置できる。   According to the above configuration of the present invention, the compressor-side thrust bearing that rotatably supports the thrust force acting on the compressor acting on the turbine shaft is a flat member having a housing-side surface and a compressor-side back surface. By simply fixing the surface of the bearing housing in a liquid-tight and detachable manner, the compressor-side thrust bearing can be installed without increasing the installation space.

また、コンプレッサ側スラストベアリングは、油供給凹溝を有し、ベアリングハウジング内の潤滑油供給穴から油供給凹溝に供給された潤滑油は、複数の油供給流路を介してスラスト支持面の複数箇所に供給されるので、スラスト支持面に充分な量の潤滑油を供給できる。   Further, the compressor side thrust bearing has an oil supply groove, and the lubricating oil supplied from the lubricating oil supply hole in the bearing housing to the oil supply groove is formed on the thrust support surface via a plurality of oil supply channels. Since it is supplied to a plurality of locations, a sufficient amount of lubricating oil can be supplied to the thrust support surface.

さらに、スラスト支持面から排出された潤滑油は、スラスト支持面を円弧状に囲む円弧状凹溝を介して、これと連通する下部凹溝に流れるので、スラストベアリングからの排出流路面積を大幅に増大でき、スラスト支持面から排出された潤滑油を円滑にベアリングハウジング内の潤滑油排出口に排出することができる。   Furthermore, since the lubricating oil discharged from the thrust support surface flows through the arc-shaped groove that surrounds the thrust support surface in an arc shape, it flows into the lower groove that communicates with this, greatly increasing the discharge flow path area from the thrust bearing. The lubricating oil discharged from the thrust support surface can be smoothly discharged to the lubricating oil discharge port in the bearing housing.

さらに、タービン軸が貫通する中空貫通孔の内面に設けられた環状の凹溝から油排出凹溝に潤滑油を排出する複数の油排出流路を有するので、タービン軸と中空貫通孔の隙間に漏れ出した潤滑油を複数の油排出流路を介して下部凹溝に流すことができる。これにより、タービン軸と中空貫通孔の隙間に漏れ出し、さらに中空貫通孔内面の環状の凹溝を超えて、コンプレッサ側裏面まで漏れ出す潤滑油の漏れ量を大幅に低減することができる。   In addition, since there are a plurality of oil discharge passages for discharging the lubricating oil from the annular groove provided on the inner surface of the hollow through hole through which the turbine shaft passes, to the oil discharge groove, the gap between the turbine shaft and the hollow through hole is provided. The leaked lubricating oil can be flowed into the lower groove through the plurality of oil discharge passages. As a result, the amount of lubricating oil that leaks into the gap between the turbine shaft and the hollow through-hole and further leaks to the compressor-side back surface beyond the annular concave groove on the inner surface of the hollow through-hole can be greatly reduced.

以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図1は、本発明の潤滑油シール構造を備えた車両用過給機の全体構成図である。この図において、本発明の車両用過給機10は、タービン軸12、コンプレッサインペラ14、およびベアリングハウジング16を備える。なお、この図では、タービンハウジングとコンプレッサハウジングは、図示を省略している。   FIG. 1 is an overall configuration diagram of a vehicular supercharger provided with a lubricating oil seal structure of the present invention. In this figure, a vehicle supercharger 10 of the present invention includes a turbine shaft 12, a compressor impeller 14, and a bearing housing 16. In this figure, the turbine housing and the compressor housing are not shown.

タービン軸12は、タービンインペラ11を一端(図で左端)に有する。この例において、タービンインペラ11はタービン軸12に一体的に形成されているが、本発明はこれに限定されず、タービンインペラ11を別に取り付ける構成であってもよい。   The turbine shaft 12 has a turbine impeller 11 at one end (the left end in the figure). In this example, the turbine impeller 11 is integrally formed with the turbine shaft 12. However, the present invention is not limited to this, and the turbine impeller 11 may be separately attached.

コンプレッサインペラ14は、タービン軸12の他端(図で右端)に軸端ナット15により一体で回転するように連結されている。   The compressor impeller 14 is connected to the other end (right end in the drawing) of the turbine shaft 12 so as to rotate integrally with a shaft end nut 15.

ベアリングハウジング16は、タービン軸12をラジアル軸受17で回転可能に支持する。また、タービン軸12は、スラスト軸受30により軸方向に移動しないように支持されている。   The bearing housing 16 rotatably supports the turbine shaft 12 with a radial bearing 17. The turbine shaft 12 is supported by the thrust bearing 30 so as not to move in the axial direction.

上述した構成により、エンジンの排ガスでタービンインペラ11を回転駆動し、この回転力をタービン軸12を介してコンプレッサインペラ14に伝達し、コンプレッサインペラ14で空気を圧縮してエンジンに過給するようになっている。   With the above-described configuration, the turbine impeller 11 is rotationally driven by the exhaust gas from the engine, and this rotational force is transmitted to the compressor impeller 14 via the turbine shaft 12 so that air is compressed by the compressor impeller 14 and supercharged to the engine. It has become.

この図において、スラスト軸受30は、タービン軸12と共に回転する円板状のスラストカラー32と、スラストカラー32の軸方向移動を阻止するタービン側スラストベアリング34及びコンプレッサ側スラストベアリング36とからなる。   In this figure, the thrust bearing 30 includes a disk-shaped thrust collar 32 that rotates together with the turbine shaft 12, and a turbine-side thrust bearing 34 and a compressor-side thrust bearing 36 that prevent the thrust collar 32 from moving in the axial direction.

図1において、この車両用過給機は、さらに、固定隔壁26、油切り部材28、及びシール部材29を有する。
固定隔壁26は、この例ではベアリングハウジング16に固定され、コンプレッサ側スラストベアリング36とコンプレッサインペラの間を仕切る隔壁である。
油切り部材28は、固定隔壁26とコンプレッサ側スラストベアリング36との間に位置し、タービン軸12に固定され、タービン軸12と共に回転する。この油切り部材28は、コンプレッサ側スラストベアリング36の中空貫通孔より大きく、かつタービン軸12にほぼ直交する垂直面を有する。
シール部材29は、油切り部材28と固定隔壁26との間を液密にシールする。
In FIG. 1, the vehicle supercharger further includes a fixed partition wall 26, an oil draining member 28, and a seal member 29.
In this example, the fixed partition wall 26 is a partition wall that is fixed to the bearing housing 16 and partitions between the compressor side thrust bearing 36 and the compressor impeller.
The oil draining member 28 is located between the fixed partition wall 26 and the compressor side thrust bearing 36, is fixed to the turbine shaft 12, and rotates together with the turbine shaft 12. The oil draining member 28 has a vertical surface that is larger than the hollow through hole of the compressor-side thrust bearing 36 and is substantially orthogonal to the turbine shaft 12.
The seal member 29 seals between the oil draining member 28 and the fixed partition wall 26 in a liquid-tight manner.

この構成により、コンプレッサ側スラストベアリング36を超えてコンプレッサ側に流れ、油切り部材28の垂直面まで達した潤滑油を油切り部材28の高速回転による遠心力で半径方向外方に振り飛ばすことができる。
従って、垂直面の軸方向反対側に位置するシール部材29まで達する潤滑油量を大幅に低減することができ、コンプレッサ側のシール部に到達する潤滑油量を減らし、シールの性能を確保し、過給機全体の信頼性を高めることができる。
With this configuration, the lubricating oil that has flowed to the compressor side beyond the compressor-side thrust bearing 36 and has reached the vertical surface of the oil draining member 28 can be swung radially outward by centrifugal force due to the high-speed rotation of the oil draining member 28. it can.
Accordingly, the amount of lubricating oil reaching the seal member 29 located on the opposite side of the vertical surface in the axial direction can be greatly reduced, the amount of lubricating oil reaching the seal portion on the compressor side is reduced, and the performance of the seal is ensured. The reliability of the entire turbocharger can be improved.

図2は、本発明の第1実施形態を示す図1のA−A矢視図である。また、図3は、図2のB−O−C線における断面図である。   FIG. 2 is a view taken along the line AA of FIG. 1 showing the first embodiment of the present invention. 3 is a cross-sectional view taken along line B-O-C in FIG.

図2、図3に示すように、コンプレッサ側スラストベアリング36は、ハウジング側表面36aとコンプレッサ側裏面36bとを有する平板状部品(この例では円板部材)である。
ハウジング側表面36aは、タービン軸12に作用するコンプレッサ側へのスラスト力を回転可能に支持する。また、コンプレッサ側裏面36bは、ベアリングハウジング16内の油排出用キャビティイ16aを介して潤滑油排出口16bに連通する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the compressor-side thrust bearing 36 is a flat plate-like component (in this example, a disk member) having a housing-side surface 36a and a compressor-side back surface 36b.
The housing side surface 36a rotatably supports a thrust force acting on the turbine shaft 12 toward the compressor side. Further, the compressor side rear surface 36 b communicates with the lubricating oil discharge port 16 b through the oil discharge cavity 16 a in the bearing housing 16.

図2において、コンプレッサ側スラストベアリング36は、タービン軸12が貫通する中空貫通孔36cと、ハウジング側表面36aに設けられたスラスト支持面37、油排出凹溝38、及び油供給凹溝39を有する。
なおこの図で36dは、取付用貫通穴であり、この例では周方向に分散させて4つ設けられている。コンプレッサ側スラストベアリング36は、取付用貫通穴36dを通るボルト(図示せず)により、ベアリングハウジング16にタービン軸に直交するシール面16cに液密かつ着脱可能に固定される。
このシール面16cは、コンプレッサ側スラストベアリング36のハウジング側表面36aのうち、後述する下部凹溝38bより上方部分に設けられている。
In FIG. 2, the compressor side thrust bearing 36 has a hollow through hole 36c through which the turbine shaft 12 passes, a thrust support surface 37 provided on the housing side surface 36a, an oil discharge groove 38, and an oil supply groove 39. .
In this figure, reference numeral 36d denotes mounting through holes, and in this example, four are distributed in the circumferential direction. The compressor-side thrust bearing 36 is fixed to the bearing housing 16 in a liquid-tight and detachable manner on a seal surface 16c orthogonal to the turbine shaft by bolts (not shown) passing through the mounting through holes 36d.
The seal surface 16c is provided in a portion of the housing side surface 36a of the compressor side thrust bearing 36 above a lower concave groove 38b described later.

ハウジング側表面36aのスラスト支持面37は、ベアリングハウジング16のシール面16cには接触せず、その代わりにスラストカラー32と当接してその軸方向移動を阻止する面である。
スラスト支持面37は、ハウジング側表面37aとほぼ面一であり、中空貫通孔36cを囲み、放射状の油溝37bを有するリング状平面37aである。この例では4本の放射状油溝37bで周方向に分割された4つのリング状平面37aからなる。
The thrust support surface 37 of the housing side surface 36a is a surface that does not contact the seal surface 16c of the bearing housing 16, but instead contacts the thrust collar 32 and prevents its axial movement.
The thrust support surface 37 is a ring-shaped flat surface 37a that is substantially flush with the housing-side surface 37a, surrounds the hollow through hole 36c, and has radial oil grooves 37b. In this example, it consists of four ring-shaped planes 37a divided in the circumferential direction by four radial oil grooves 37b.

油排出凹溝38は、スラスト支持面37を円弧状に囲む円弧状凹溝38aとこれと連通する下部凹溝38bとからなる。
円弧状凹溝38aは、スラスト支持面37の放射状油溝37bと連通している。
また下部凹溝38bは、ベアリングハウジング16のシール面16cには接触せず、図1に示すように、ベアリングハウジング16内の油排出用キャビティイ16aを介して潤滑油排出口16bに連通している。
The oil discharge groove 38 includes an arcuate groove 38a surrounding the thrust support surface 37 in an arcuate shape and a lower groove 38b communicating with the arcuate groove 38a.
The arcuate groove 38 a communicates with the radial oil groove 37 b of the thrust support surface 37.
Further, the lower concave groove 38b does not contact the seal surface 16c of the bearing housing 16, and communicates with the lubricating oil discharge port 16b through the oil discharge cavity 16a in the bearing housing 16 as shown in FIG. Yes.

油供給凹溝39は、油排出凹溝38の円弧状凹溝38aをシール面16c(すなわちハウジング側表面36a)を隔てて円弧状に囲み、かつベアリングハウジング16内の潤滑油供給穴16dと連通している。   The oil supply groove 39 surrounds the arcuate groove 38a of the oil discharge groove 38 in an arc shape with the seal surface 16c (that is, the housing side surface 36a) therebetween, and communicates with the lubricating oil supply hole 16d in the bearing housing 16. doing.

図2において、コンプレッサ側スラストベアリング36は、さらに、油供給凹溝39からスラスト支持面37の複数箇所に潤滑油を供給する複数の油供給流路40と、中空貫通孔36cの内面に設けられた環状の凹溝41から油排出凹溝38(下部凹溝38b)に潤滑油を排出する複数の油排出流路42とを有する。   In FIG. 2, the compressor-side thrust bearing 36 is further provided on the inner surfaces of the plurality of oil supply passages 40 for supplying the lubricating oil from the oil supply concave grooves 39 to a plurality of locations on the thrust support surface 37 and the hollow through hole 36c. And a plurality of oil discharge passages 42 for discharging the lubricating oil from the annular groove 41 to the oil discharge groove 38 (lower groove 38b).

複数(この例では4つ)の油供給流路40は、スラスト支持面37に直交し周方向に間隔を隔てた複数(この例では4つ)の油流出穴40aと、油流出穴40aと油供給凹溝39とを直結する放射状の複数(この例では4つ)の斜め貫通穴40bとからなる。   A plurality (four in this example) of oil supply passages 40 are orthogonal to the thrust support surface 37 and spaced apart in the circumferential direction (four in this example), oil outflow holes 40a, It consists of a plurality of radial (four in this example) diagonal through-holes 40b directly connecting to the oil supply groove 39.

また複数(この例では3つ)の油排出流路42は、タービン軸12の軸心から放射状に延びる。   A plurality (three in this example) of oil discharge passages 42 extend radially from the axis of the turbine shaft 12.

図4は、本発明のコンプレッサ側スラストベアリングにおける潤滑油の流れを示す説明図である。図4(A)において、ハウジング側表面36a、スラスト支持面37、およびタービン軸12を異なるピッチの斜線で示す。また、油排出凹溝38(円弧状凹溝38aと下部凹溝38b)と油供給凹溝39を斜線なしで示す。これらの凹溝38,39は、ハウジング側表面36aから内側に凹んだ溝である。さらに、油供給流路40と油排出流路42は細い細線で示している。
図4(A)において、シール面16cは、下部凹溝38bの上端より上方部分であり、この範囲で、ハウジング側表面36aは、ベアリングハウジング16のシール面16cに液密に固定されている。従って、油排出凹溝38と油供給凹溝39は、間に位置するハウジング側表面36a(シール面16c)で液密に仕切られている。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the flow of lubricating oil in the compressor-side thrust bearing of the present invention. In FIG. 4A, the housing side surface 36a, the thrust support surface 37, and the turbine shaft 12 are indicated by oblique lines with different pitches. Further, the oil discharge groove 38 (the arc-shaped groove 38a and the lower groove 38b) and the oil supply groove 39 are shown without hatching. These recessed grooves 38 and 39 are grooves recessed inward from the housing side surface 36a. Further, the oil supply flow path 40 and the oil discharge flow path 42 are indicated by thin thin lines.
4A, the seal surface 16c is a portion above the upper end of the lower concave groove 38b. In this range, the housing side surface 36a is fixed to the seal surface 16c of the bearing housing 16 in a liquid-tight manner. Therefore, the oil discharge groove 38 and the oil supply groove 39 are liquid-tightly partitioned by the housing side surface 36a (seal surface 16c) located between them.

上述した本発明の構成によれば、タービン軸12に作用するコンプレッサ側へのスラスト力を回転可能に支持するコンプレッサ側スラストベアリング36が、ハウジング側表面36aとコンプレッサ側裏面36bを有する平板状部材であるので、ハウジング側表面36aをベアリングハウジング16に液密かつ着脱可能に固定するだけで、設置スペースを拡大することなく、コンプレッサ側スラストベアリング36を設置できる。   According to the configuration of the present invention described above, the compressor-side thrust bearing 36 that rotatably supports the thrust force acting on the compressor side acting on the turbine shaft 12 is a flat plate member having a housing-side surface 36a and a compressor-side back surface 36b. Therefore, the compressor-side thrust bearing 36 can be installed by simply fixing the housing-side surface 36a to the bearing housing 16 in a liquid-tight and detachable manner without increasing the installation space.

また、コンプレッサ側スラストベアリング36は、タービン軸12が貫通する中空貫通孔36cと、ハウジング側表面に設けられたスラスト支持面37、油排出凹溝38、及び油供給凹溝39を有し、ベアリングハウジング16内の潤滑油供給穴16dから油供給凹溝39に供給された潤滑油aは、複数の油供給流路40を介してスラスト支持面37の複数箇所に供給されるので、スラスト支持面17に充分な量の潤滑油bを供給できる。   The compressor side thrust bearing 36 has a hollow through hole 36c through which the turbine shaft 12 passes, a thrust support surface 37 provided on the housing side surface, an oil discharge groove 38, and an oil supply groove 39. The lubricating oil a supplied from the lubricating oil supply hole 16d in the housing 16 to the oil supply concave groove 39 is supplied to a plurality of locations on the thrust support surface 37 via the plurality of oil supply passages 40. 17 can be supplied with a sufficient amount of lubricating oil b.

さらに、スラスト支持面37から排出された潤滑油cは、スラスト支持面37を円弧状に囲む円弧状凹溝38aを介して、これと連通する下部凹溝38bに流れるので、スラストベアリング37からの排出流路面積を大幅に増大でき、スラスト支持面37から排出された潤滑油cを円滑にベアリングハウジング16内の油排出用キャビティイ16aを介して潤滑油排出口16bに排出することができる。   Further, the lubricating oil c discharged from the thrust support surface 37 flows into the lower concave groove 38b that communicates with this through the arc-shaped concave groove 38a surrounding the thrust support surface 37 in an arc shape. The area of the discharge channel can be greatly increased, and the lubricating oil c discharged from the thrust support surface 37 can be smoothly discharged to the lubricating oil discharge port 16b through the oil discharge cavity 16a in the bearing housing 16.

さらに、タービン軸12が貫通する中空貫通孔36cの内面に設けられた環状の凹溝41から油排出凹溝38(下部凹溝38b)に潤滑油dを排出する複数の油排出流路42を有するので、タービン軸12と中空貫通孔36cの隙間に漏れ出した潤滑油dを複数の油排出流路42を介して下部凹溝に流すことができる。これにより、タービン軸12と中空貫通孔36cの隙間に漏れ出し、さらに中空貫通孔内面の環状の凹溝41を超えて、コンプレッサ側裏面16bまで漏れ出す潤滑油eの漏れ量を大幅に低減することができる。   Further, a plurality of oil discharge passages 42 for discharging the lubricating oil d from the annular groove 41 provided on the inner surface of the hollow through hole 36c through which the turbine shaft 12 passes to the oil discharge groove 38 (lower groove 38b) are provided. Therefore, the lubricating oil d leaked into the gap between the turbine shaft 12 and the hollow through hole 36c can be flowed into the lower groove through the plurality of oil discharge passages 42. As a result, the leakage amount of the lubricating oil e that leaks into the gap between the turbine shaft 12 and the hollow through hole 36c and further leaks to the compressor-side back surface 16b beyond the annular concave groove 41 on the inner surface of the hollow through hole is greatly reduced. be able to.

図5は、本発明の第2実施形態を示す図1のA−A矢視図である。
この例において、複数(この例では3つ)の油排出流路42は、タービン軸12の軸心から下方に鉛直に延びる。さらに、複数の油排出流路42をタービン軸12の回転方向に斜めに設けてもよい。
これらの構成によっても、タービン軸12と中空貫通孔36cの隙間に漏れ出した潤滑油dを複数の油排出流路42を介して下部凹溝に流すことができる。これにより、タービン軸12と中空貫通孔36cの隙間に漏れ出し、さらに中空貫通孔内面の環状の凹溝41を超えて、コンプレッサ側裏面16bまで漏れ出す潤滑油eの漏れ量を大幅に低減することができる。
FIG. 5 is an AA arrow view of FIG. 1 showing a second embodiment of the present invention.
In this example, a plurality (three in this example) of oil discharge passages 42 extend vertically downward from the axis of the turbine shaft 12. Further, a plurality of oil discharge passages 42 may be provided obliquely in the rotational direction of the turbine shaft 12.
Also with these configurations, the lubricating oil d leaking into the gap between the turbine shaft 12 and the hollow through hole 36c can be caused to flow through the plurality of oil discharge passages 42 into the lower concave groove. As a result, the leakage amount of the lubricating oil e that leaks into the gap between the turbine shaft 12 and the hollow through hole 36c and further leaks to the compressor-side back surface 16b beyond the annular concave groove 41 on the inner surface of the hollow through hole is greatly reduced. be able to.

図2に示した本発明のコンプレッサ側スラストベアリング36を従来のコンプレッサ側スラストベアリングとを用いて、コンプレッサ側裏面16bまで漏れ出す潤滑油eの漏れ量を比較した。得られた試験結果を表1に示す。
なお、従来のコンプレッサ側スラストベアリングは、環状の凹溝41と複数の油排出流路42がない点以外は、本発明のコンプレッサ側スラストベアリング36と同一とした。
またこの試験では、実際の運転条件を模擬して、タービン回転数を0.39〜8.8万rpm、潤滑油流量を0.72〜2.00L/minの範囲で10分ずつ保持した。
The amount of leakage of the lubricating oil e leaking to the compressor side rear surface 16b was compared using the compressor side thrust bearing 36 of the present invention shown in FIG. 2 and a conventional compressor side thrust bearing. The test results obtained are shown in Table 1.
The conventional compressor-side thrust bearing is the same as the compressor-side thrust bearing 36 of the present invention except that the annular groove 41 and the plurality of oil discharge passages 42 are not provided.
In this test, the actual operating conditions were simulated, and the turbine rotation speed was kept at 0.39 to 88,000 rpm and the lubricating oil flow rate was kept at 0.72 to 2.00 L / min for 10 minutes.

Figure 0005277901
Figure 0005277901

表1から、本発明により、コンプレッサ側裏面16bまで漏れ出す潤滑油eの漏れ量を従来と比較して95%以上も大幅に低減することができることが確認された。   From Table 1, it was confirmed that the leakage amount of the lubricating oil e leaking to the compressor-side back surface 16b can be significantly reduced by 95% or more according to the present invention as compared with the prior art.

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Of course, a various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention.

本発明の潤滑油シール構造を備えた車両用過給機の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a vehicular supercharger equipped with a lubricating oil seal structure of the present invention. 本発明の第1実施形態を示す図1のA−A矢視図である。It is an AA arrow line view of Drawing 1 showing a 1st embodiment of the present invention. 図2のB−O−C線における断面図である。It is sectional drawing in the BOC line of FIG. 本発明のコンプレッサ側スラストベアリングにおける潤滑油の流れを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the flow of the lubricating oil in the compressor side thrust bearing of this invention. 本発明の第2実施形態を示す図1のA−A矢視図である。It is an AA arrow line view of Drawing 1 showing a 2nd embodiment of the present invention. 特許文献1のシール構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the seal structure of patent document 1. FIG. 特許文献2のシール構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the seal structure of patent document 2. FIG. 特許文献3のシール構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the seal structure of patent document 3. 特許文献4のシール構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the seal structure of patent document 4.

符号の説明Explanation of symbols

10 車両用過給機、11 タービンインペラ、12 タービン軸、
14 コンプレッサインペラ、15 軸端ナット、
16 ベアリングハウジング、16a 油排出用キャビティイ、
16b 潤滑油排出口、16c シール面、16d 潤滑油供給穴、
17 ラジアル軸受、
26 固定隔壁、28 油切り部材、29 シール部材、
30 スラスト軸受、32 スラストカラー、
34 タービン側スラストベアリング、
36 コンプレッサ側スラストベアリング、
36a ハウジング側表面、36b コンプレッサ側裏面、
36c 中空貫通孔、36d 取付用貫通穴、
37 スラスト支持面、37a リング状平面、37b 放射状油溝、
38 油排出凹溝、38a 円弧状凹溝、38b 下部凹溝、
39 油供給凹溝、40 油供給流路、40a 油流出穴、
40b 斜め貫通穴、41 環状凹溝、42 油排出流路
10 vehicle turbocharger, 11 turbine impeller, 12 turbine shaft,
14 compressor impeller, 15 shaft end nut,
16 Bearing housing, 16a Cavity for oil discharge,
16b Lubricating oil outlet, 16c Seal surface, 16d Lubricating oil supply hole,
17 radial bearings,
26 fixed partition, 28 oil draining member, 29 sealing member,
30 thrust bearing, 32 thrust collar,
34 Turbine side thrust bearing,
36 Compressor side thrust bearing,
36a housing side surface, 36b compressor side back surface,
36c hollow through hole, 36d through hole for mounting,
37 Thrust support surface, 37a Ring-shaped plane, 37b Radial oil groove,
38 oil discharge groove, 38a arc-shaped groove, 38b lower groove,
39 Oil supply groove, 40 Oil supply flow path, 40a Oil outflow hole,
40b oblique through hole, 41 annular groove, 42 oil discharge channel

Claims (5)

タービンインペラを一端に有するタービン軸と、タービン軸で回転駆動されるコンプレッサインペラと、タービン軸を回転可能に支持するベアリングハウジングとを備えた車両用過給機の潤滑油シール構造であって、
タービン軸に作用するコンプレッサ側へのスラスト力を回転可能に支持するスラスト支持面を有するハウジング側表面とベアリングハウジング内の潤滑油排出口に連通するコンプレッサ側裏面とを有する平板状のコンプレッサ側スラストベアリングを備え、
該コンプレッサ側スラストベアリングは、タービン軸が貫通する中空貫通孔と油排出凹溝と油供給凹溝を有し、
該油排出凹溝は、前記コンプレッサ側スラストベアリングの内部に形成されており、
前記油排出凹溝は、前記スラスト支持面を円弧状に囲む円弧状凹溝とこれと連通する下部凹溝とからなり、前記円弧状凹溝は、タービン軸の回転方向における全体が、タービン軸側に開口し、前記下部凹溝はベアリングハウジング内の潤滑油排出口に連通しており、
さらに、油供給凹溝から前記スラスト支持面の複数箇所に潤滑油を供給する複数の油供給流路と、中空貫通孔の内面に設けられた環状の凹溝から前記油排出凹溝に潤滑油を排出する複数の油排出流路とを有し、
前記スラスト支持面から排出された潤滑油が、前記円弧状凹溝を介して前記下部凹溝に流れるようになっている、ことを特徴とする車両用過給機の潤滑油シール構造。
A lubricating oil seal structure for a supercharger for a vehicle comprising a turbine shaft having a turbine impeller at one end, a compressor impeller that is driven to rotate by the turbine shaft, and a bearing housing that rotatably supports the turbine shaft,
A flat compressor-side thrust bearing having a housing-side surface having a thrust support surface that rotatably supports a thrust force acting on the turbine shaft acting on the turbine shaft, and a compressor-side back surface communicating with a lubricating oil discharge port in the bearing housing. With
The compressor side thrust bearing has a hollow through hole through which the turbine shaft passes, an oil discharge groove, and an oil supply groove.
The oil discharge groove is formed in the compressor side thrust bearing,
The oil discharge groove includes an arcuate groove surrounding the thrust support surface in an arcuate shape and a lower groove communicating with the arcuate groove, and the arcuate groove is entirely formed in the turbine shaft rotation direction. Open to the side, and the lower groove communicates with a lubricating oil discharge port in the bearing housing,
Additionally, lubricating oil and from said oil supply groove thrust support surface a plurality of oil supply passages for supplying lubricating oil to a plurality of locations of the concave groove of the annular provided on the inner surface of the hollow through hole in the oil discharge groove have a plurality of oil discharge passage for discharging,
A lubricating oil seal structure for a supercharger for a vehicle , wherein the lubricating oil discharged from the thrust support surface flows into the lower concave groove through the arc-shaped concave groove .
前記タービン軸と共に回転する円板状のスラストカラーを備え、
前記ハウジング側表面は、ベアリングハウジングのタービン軸に直交するシール面で液密かつ着脱可能に固定され、
前記スラスト支持面は、中空貫通孔を囲み、前記スラストカラーと当接し、放射状の油溝を有するリング状平面であり、
前記円弧状凹溝は、前記スラスト支持面の放射状油溝と連通しており、
前記油供給凹溝は、前記油排出凹溝を前記シール面を隔てて円弧状に囲み、ベアリングハウジング内の潤滑油供給穴と連通している、ことを特徴とする請求項1に記載の車両用過給機の潤滑油シール構造。
A disc-shaped thrust collar that rotates with the turbine shaft;
The housing side surface is fixed in a liquid-tight and detachable manner with a seal surface orthogonal to the turbine axis of the bearing housing,
The thrust support surface is a ring-shaped plane that surrounds the hollow through-hole, contacts the thrust collar, and has a radial oil groove;
The arc-shaped concave groove communicates with the radial oil groove of the thrust support surface,
2. The vehicle according to claim 1, wherein the oil supply concave groove surrounds the oil discharge concave groove in an arc shape with the seal surface therebetween and communicates with a lubricating oil supply hole in a bearing housing. Lubricant seal structure for turbochargers.
前記複数の油供給流路は、前記スラスト支持面に直交し周方向に間隔を隔てた複数の油流出穴と、該油流出穴と前記油供給凹溝とを直結する放射状の斜め貫通穴とからなる、ことを特徴とする請求項1に記載の車両用過給機の潤滑油シール構造。   The plurality of oil supply passages include a plurality of oil outflow holes orthogonal to the thrust support surface and spaced in the circumferential direction, and radial oblique through holes that directly connect the oil outflow holes and the oil supply concave grooves. The lubricating oil seal structure for a supercharger for a vehicle according to claim 1, comprising: 前記複数の油排出流路は、タービン軸から放射状、鉛直、又はタービン軸の回転方向に斜めに延びる、ことを特徴とする請求項1に記載の車両用過給機の潤滑油シール構造。   2. The lubricating oil seal structure for a supercharger for a vehicle according to claim 1, wherein the plurality of oil discharge passages extend radially, vertically, or obliquely in a rotational direction of the turbine shaft from the turbine shaft. コンプレッサ側スラストベアリングとコンプレッサインペラの間を仕切る固定隔壁と、該固定隔壁とコンプレッサ側スラストベアリングとの間に位置しタービン軸と共に回転する油切り部材と、該油切り部材と固定隔壁との間を液密にシールするシール部材とを有し、
前記油切り部材は、コンプレッサ側スラストベアリングの中空貫通孔より大きく、かつタービン軸にほぼ直交する垂直面を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の車両用過給機の潤滑油シール構造。
A fixed partition that partitions between the compressor side thrust bearing and the compressor impeller, an oil draining member that is positioned between the fixed partition and the compressor side thrust bearing, and that rotates with the turbine shaft; and between the oil drain member and the fixed partition. A seal member that seals liquid-tightly,
2. The lubricating oil seal structure for a supercharger for a vehicle according to claim 1, wherein the oil draining member has a vertical surface that is larger than a hollow through-hole of a compressor-side thrust bearing and substantially perpendicular to the turbine shaft. .
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