CN109642495A - 密封圈及增压器 - Google Patents

Abstract

密封圈(20)具备：主体部(21)，其从一端(21f)到另一端(21g)在环形孔(21b)的周向上延伸；以及一对对置部(第一阶部(22)的第一对置部(22a)、第二阶部(23)的第二对置部(23a))，它们分别设置于主体部(21)的一端(21f)侧及另一端(21g)侧，在环形孔(21b)的中心轴方向上相互对置且接触，并在相互接近的方向上作用有作用力。

Description

密封圈及增压器

技术领域

本公开涉及从周向的一端延伸至另一端的密封圈及具备密封圈的增压器。

背景技术

例如，如专利文献1所示，在增压器的轴设置密封圈。密封圈的主体部呈环状地延伸。主体部的一端和另一端可分离(所谓接合缝)。专利文献1、2中，在密封圈的接合缝部分设置突起和凹陷。突起与凹陷相互嵌合。通过突起和凹陷，密封性提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-74589号公报

专利文献2：日本特开2007-255652号公报

发明内容

发明所要解决的课题

专利文献1所公开的密封圈中，通过迷宫效应，能够期待从接合缝间隙泄漏的泄漏量的降低。存在密封性进一步提高的课题。因此，希望得到提高密封圈的密封性的技术。

本公开的目的在于，提供能够提高密封性的密封圈及增压器。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本公开的一方案的密封圈具备：主体部，其从一端到另一端在环形孔的周向上延伸；以及一对对置部，它们分别设置于主体部的一侧及另一端侧，在环形孔的中心轴方向上相互对置且接触，并在相互接近的方向上作用有作用力。

也可以是，密封圈具备：第一阶部，其形成于主体部的一端侧，且向中心轴方向的一方的面侧凹陷；以及第二阶部，其形成于主体部的另一端侧，且向中心轴方向的另一方的面侧凹陷，对置部分别设置于第一阶部及第二阶部。

也可以是，一方的对置部为从主体部的一端向中心轴方向的一方的面倾斜的锥形面，另一方的对置部是从主体部的另一端向中心轴方向的另一方的面倾斜的锥形面。

为了解决上述课题，本公开的一方案的增压器具备上述的密封圈和一部分位于密封圈的环形孔的内部且相对于密封圈相对旋转的轴。

发明效果

根据本公开，能够提高密封性。

附图说明

图1是增压器的概略剖视图。

图2是图1的虚线部分的提取图。

图3(a)是在正面捕捉第一面的密封圈的图。第一面是主体部中的环形孔的中心轴方向的一方的面。图3(b)是从图3(a)中右侧观察的密封圈的图。图3(c)是从图3(a)中上侧观察的密封圈的图。

图4(a)是在正面捕捉第一面的制造过程的密封圈的图。图4(b)是从图4(a)中右侧观察的制造过程的密封圈的图。图4(c)是从图4(a)中上侧观察的制造过程的密封圈的图。

图5是用于说明作用于第一对置部和第二对置部的弹力的图。

图6(a)是其它实施方式1的与图3(c)对应的位置的图。图6(b)是其它实施方式2的与图3(c)对应的位置的图。图6(c)是其它实施方式3的与图3(c)对应的位置的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对一个实施方式详细地进行说明。该实施方式所示的尺寸、材料、其它具体的数值等只不过是用于使理解变得容易的示例，除了特别说明的情况之外，不限定结构。此外，本说明书及附图中，对于实际上具有相同的功能、结构的要素，标注相同的符号，由此省略重复说明。

图1是增压器C的概略剖视图。以下，将图1所示的箭头L方向作为增压器C的左侧进行说明。将图1所示的箭头R方向作为增压器C的右侧进行说明。如图1所示，增压器C具备增压器主体1。增压器主体1具备轴承外壳2。在轴承外壳2的左侧，利用紧固机构3连结涡轮外壳4。另外，在轴承外壳2的右侧，利用紧固螺栓5连结压缩机外壳6。轴承外壳2、涡轮外壳4、压缩机外壳6被一体化。

在轴承外壳2的涡轮外壳4附近的外周面形成有突起2a。突起2a在轴承外壳2的径向上突出。另外，在涡轮外壳4的轴承外壳2附近的外周面形成有突起4a。突起4a在涡轮外壳4的径向上突出。轴承外壳2和涡轮外壳4通过利用紧固机构3带紧固突起2a、4a而安装。紧固机构3例如由夹持突起2a、4a的G联接器构成。

在轴承外壳2形成有轴承孔2b。轴承孔2b在增压器C的左右方向上贯通。在轴承孔2b设置半浮动轴承7。利用半浮动轴承7，旋转自如地轴支承有轴8轴。在此，对设置半浮动轴承7的情况进行了说明。但是，也可以代替半浮动轴承7，而设置全浮动轴承、滚动轴承等其它轴承。

在轴8的左端部一体地安装有涡轮叶轮9。涡轮叶轮9旋转自如地容纳于涡轮外壳4内。另外，在轴8的右端部一体地安装有压缩机叶轮10。压缩机叶轮10旋转自如地容纳于压缩机外壳6内。

在压缩机外壳6形成有进气口11。进气口11在增压器C的右侧开口。进气口11连接于未图示的空气净化器。由轴承外壳2与压缩机外壳6的对置面形成扩散器流路12。扩散器流路12将空气升压。扩散器流路12从轴8的径向内侧向外侧呈环状地形成。另外，扩散器流路12在径向内侧经由压缩机叶轮10连通于进气口11。

另外，在压缩机外壳6设置有环状的压缩机涡旋流路13。压缩机涡旋流路13位于比扩散器流路12靠轴8的径向外侧。另外，压缩机涡旋流路13连通于未图示的发动机的进气口和扩散器流路12。当压缩机叶轮10旋转时，从进气口11向压缩机外壳6内吸入空气。吸入的空气在压缩机叶轮10的叶片间流通的过程中，通过离心力的作用而被加压加速。加压加速的空气在扩散器流路12及压缩机涡旋流路13升压，并被引导至发动机的进气口。

在涡轮外壳4形成有吐出口14。吐出口14在增压器C的左侧开口。吐出口14连接于未图示的尾气净化装置。另外，在涡轮外壳4设置有流路15。另外，在涡轮外壳4设置有环状的涡轮涡旋流路16。涡轮涡旋流路16位于比流路15靠涡轮叶轮9的径向外侧。另外，涡轮涡旋流路16与未图示的气体流入口连通。从未图示的发动机的排气歧管排出的尾气被引导至气体流入口。另外，涡轮涡旋流路16还连通于流路15。因此，从气体流入口引导至涡轮涡旋流路16的尾气经由流路15及涡轮叶轮9被引导至吐出口14。尾气在流通过程中使涡轮叶轮9旋转。

而且，上述的涡轮叶轮9的旋转力经由轴8传递至压缩机叶轮10。当压缩机叶轮10旋转时，如上述地，空气升压并被引导至发动机的进气口。

图2是图1的虚线部分的提取图。如图2所示，在轴承外壳2形成贯通孔2c。贯通孔2c在壁面2d开口。壁面2d是轴承外壳2中的位于涡轮叶轮9的背面侧的部位。轴8插通于贯通孔2c。

在贯通孔2c中的图2中右侧(压缩机叶轮10侧)形成小内径部2e。在贯通孔2c中的比小内径部2e靠图2中左侧(涡轮叶轮9侧)形成大内径部2f。大内径部2f的内径比小内径部2e大。阶差面2g从小内径部2e到大内径部2f在径向上延伸。阶差面2g将小内径部2e和大内径部2f连接。

在贯通孔2c的内部配置例如金属制的密封圈20。密封圈20具备环状的主体部21。主体部21的外径比小内径部2e的内径大。于是，主体部21与贯通孔2c的阶差面2g从图2中左侧在轴8的轴向上对置。

在主体部21形成环形孔21b。轴8成为插通于环形孔21b的配置。即，轴8的一部分位于环形孔21b的内部。在轴8的外周面8a形成环状槽8b。环状槽8b位于贯通孔2c的内部。环形孔21b的内周面21c位于环状槽8b的内部。即，密封圈20的主体部21与环状槽8b中的图2中右侧的内壁面8c从左侧在轴8的轴向上对置。

主体部21的外径在未施加负载的状态下比大内径部2f的内径稍大。主体部21在配置于大内径部2f的内部的状态下，从大内径部2f的内周面向径向内侧接受压缩负载。因此，主体部21的外周面21a被大内径部2f的内周面按压而保持。轴8相对于密封圈20相对旋转。在此，轴8的外周面8a与小内径部2e的间隙S被密封圈20密封。

图3(a)是在正面捕捉第一面21d的密封圈20的图。第一面21d是主体部21中的环形孔21b的中心轴方向的一方的面。以下，将“环形孔21b的中心轴方向”简称为“中心轴方向”。图3(b)是从图3(a)中右侧观察的密封圈20的图。图3(c)是从图3(a)中上侧观察的密封圈20的图。

如图3(a)、图3(b)、图3(c)所示，第一面21d及第二面21e是与中心轴方向垂直的面。第二面21e是主体部21中的中心轴方向的另一方的面。另外，主体部21从一端21f到另一端21g在环形孔21b的周向上延伸。主体部21的一端21f、另一端21g是在中心轴方向上延伸的平面形状。在主体部21的一端21f侧形成第一阶部22。在主体部21的另一端21g侧形成第二阶部23。

第一阶部22是从主体部21的第二面21e向第一面21d侧凹陷的部位。换而言之，第一阶部22是主体部21的一端21f中的第二面21e侧在环形孔21b的周向上凹陷的部位。主体部21的另一端21g位于第一阶部22。

第一阶部22具有第一对置部22a及第一阶差面22b。第一对置部22a是与第一面21d平行的面。第一对置部22a与后述的第二对置部23a在中心轴方向上对置且接触。第一阶差面22b从第二面21e到第一对置部22a在中心轴方向上延伸。例如，第一阶差面22b延伸至中心轴方向的主体部21的厚度的中心位置。

主体部21的另一端21g在环形孔21b的周向上与第一阶差面22b对置。另一端21g和第一阶差面22b在环形孔21b的周向上分离。第一阶差面22b和另一端21g大致平行。在此，对第一阶差面22b和另一端21g在中心轴方向上延伸的情况进行了说明。但是，第一阶差面22b及另一端21g也可以相对于中心轴方向倾斜地延伸。

第二阶部23是从主体部21的第一面21d向第二面21e侧凹陷的部位。换而言之，第二阶部23是主体部21的另一端21g中的第一面21d侧在环形孔21b的周向上凹陷的部位。主体部21的一端21f位于第二阶部23。

第二阶部23具有第二对置部23a及第二阶差面23b。第二对置部23a是与第一面21d平行的面。即，第二对置部23a与上述的第一对置部22a平行。而且，第二对置部23a在中心轴方向上与第一对置部22a对置且接触。第二阶差面23b从第一面21d到第二对置部23a在中心轴方向上延伸。例如，第二阶差面23b延伸至中心轴方向的主体部21的厚度的中心位置。

主体部21的一端21f在环形孔21b的周向上与第二阶差面23b对置。一端21f和第二阶差面23b在环形孔21b的周向上分离。第二阶差面23b和一端21f大致平行。在此，对第二阶差面23b和一端21f在中心轴方向上延伸的情况进行了说明。但是，第二阶差面23b及一端21f也可以相对于中心轴方向倾斜地延伸。

第一对置部22a及第二对置部23a位于中心轴方向的主体部21的厚度的中心。因此，第一阶部22、第二阶部23的形状相互对称。其结果，能够以大致相同的加工条件形成第一阶部22、第二阶部23。另外，即使将密封圈20的第一面21d及第二面21e的方向颠倒而安装于贯通孔2c，也能够发挥同等的性能。

在此，对第一对置部22a及第二对置部23a位于中心轴方向的主体部21的厚度的中心的情况进行了说明。但是，相比中心轴方向的主体部21的厚度的中心位置，第一对置部22a及第二对置部23a也可以处于靠第一面21d侧，也可以处于靠第二面21e侧。

另外，如上述，另一端21g和第一阶差面22b在环形孔21b的周向上分离。一端21f和第二阶差面23b在环形孔21b的周向上分离。组装到轴承外壳2后，主体部21从大内径部2f的内周面向径向内侧接受压缩负载。此时，主体部21能够向另一端21g和第一阶差面22b、一端21f和第二阶差面23b分别接近的方向变形。因此，主体部21几乎不会向中心轴方向挠曲而是缩径。

以上，如说明，在主体部21形成所谓接合缝。另外，主体部21通过第一对置部22a与第二对置部23a接触而成为环状。另外，例如，若第一对置部22a和第二对置部23a在中心轴方向上分离，则密封性降低。因此，本实施方式中，第一对置部22a和第二对置部23a以不相互分离的方式作用作用力(自闭力，弹力)。以下，对被赋予了这种作用力的密封圈20的制造工序的一例进行说明。

首先，按照图3所示的形状粗加工线材。然后，例如利用夹具等扭转主体部21，主体部21变形成图4(a)、图4(b)、图4(c)所示的形状。

图4(a)是在正面捕捉第一面21d的制造过程的密封圈20的图。图4(b)是从图4(a)中右侧观察的制造过程的密封圈20的图。图4(c)是从图4(a)中上侧观察的制造过程的密封圈20的图。

如图4(a)、图4(b)、图4(c)所示，沿呈螺旋状地倾斜的方向扭转主体部21的第一面21d和第二面21e。换而言之，主体部21的一端21f不位于第二阶部23。另一端21g不位于第一阶部22。主体部21变形为，第二面21e中的第二对置部23a的背侧的部位和第一面21d中的第一对置部22a的背侧的部位在中心轴方向上对置且接触。

在保持这样变形(塑性变形)的状态的状态下，对密封圈20进行淬火。通过进行淬火，大致除去密封圈20的残留应力(残留应变)。因此，当使主体部21从图4(a)、图4(b)、图4(c)所示的形状变形时，主体部21在恢复至图4(a)、图4(b)、图4(c)所示的形状的朝向上产生弹力。淬火处理后，向与将主体部21淬火之前相反的方向扭转第一面21d和第二面21e，恢复成图3(a)、图3(b)、图3(c)所示的形状。

然后，对主体部21的第一面21d及第二面21e进行研磨加工。其结果，第一面21d及第二面21e分别与对置的面接触时，接触面积增加。密封性提高。

在此，说明了对主体部21的第一面21d及第二面21e双方进行研磨加工的情况。但是，还假定例如密封圈20几乎不被向涡轮叶轮9侧按压，而向压缩机叶轮10侧被按压的情况。在该情况下，也可以仅对主体部21的第一面21d及第二面21e中的与上述的阶差面2g及内壁面8c(参照图2)对置的侧进行研磨加工。在该情况下，能够降低研磨加工的加工成本。但是，通过对第一面21d及第二面21e双方进行研磨加工，即使将第一面21d及第二面21e的方向颠倒而安装，也能够发挥同等的性能。

图5是用于说明作用于第一对置部22a和第二对置部23a的弹力的图。图5中表示密封圈20的主体部21中的与图3(c)相同的部位。如上述，就主体部21而言，与从图4(a)、图4(b)、图4(c)所示的形状变形相应地向恢复成图4(a)、图4(b)、图4(c)所示的形状的方向产生弹力。其结果，如图5中由箭头所示，对于第一对置部22a和第二对置部23a，向相互接近的方向作用作用力(弹力)。因此，即使具有密封圈20的接合缝间隙，通过作用力，第一对置部22a和第二对置部23a也压接。泄漏间隙尽可能变小。因此，密封性提高。

另外，第一对置部22a和第二对置部23a是与第一面21d及第二面21e平行的面。即，第一对置部22a和第二对置部23a是与中心轴方向垂直的面。例如，主体部21接受缩径的方向的压缩负载等，第一对置部22a与第二对置部23a的相对位置在环形孔21b的周向上偏移。在该情况下，一端21f及另一端21g在环形孔21b的周向上移动。一端21f及另一端21g不会沿向第一面21d侧、第二面21e侧突出的方向移动。其结果，例如，第一面21d及第二面21e的研磨加工变得容易。能够提高尺寸精度。

图6(a)是其它实施方式1的与图3(c)对应的位置的图。图6(b)是其它实施方式2的与图3(c)对应的位置的图。图6(c)是其它实施方式3的与图3(c)对应的位置的图。

如图6(a)所示，其它实施方式1中，第一对置部122a为锥形面。第一对置部122a在越远离主体部121的一端121f便越远离第一面121d而接近第二面121e的方向上倾斜。一端121f位于第一面121d侧。

第二对置部123a为与第一对置部122a平行的锥形面。第二对置部123a在越远离主体部121的另一端121g便越远离第二面121e而接近第一面121d的方向上倾斜。另一端121g位于第二面121e侧。

另外，如图6(b)所示，其它实施方式2中，第一对置部222a为锥形面。第一对置部222a在越远离主体部221的一端221f便越接近第一面221d而远离第二面221e的方向上倾斜。

第二对置部223a为与第一对置部222a平行的锥形面。第二对置部223a在越远离主体部221的另一端221g便越接近第二面221e而远离第一面221d的方向上倾斜。第一阶部222及第二阶部223的中心轴方向的宽度向前端(一端221f，另一端221g)变粗。

也可以通过加工，如其它实施方式1、其它实施方式2那样，将第一对置部122a、222a及第二对置部123a、223a做成锥形面。

另外，如图6(c)所示，其它实施方式3中，第一阶部322、第二阶部323分别具有两级的阶差。具体而言，第一阶部322具有两个第一对置部322a和两个第一阶差面322b。第一对置部322a和第一阶差面322b交替地形成。

第二阶部323具有两个第二对置部323a和两个第二阶差面323b。第二对置部323a和第二阶差面323b交替地形成。而且，两个第一对置部322a和两个第二对置部323a分别在中心轴方向上对置且接触。

第二面321e侧的第一阶差面322b和另一端321g在环形孔21b的周向上分离。另外，第一面321d侧的第二阶差面323b和一端321f在环形孔21b的周向上分离。主体部321中的位于中心轴方向的厚度的中心侧的第一阶差面322b和第二阶差面323b在环形孔21b的周向上分离。

其它实施方式1-3中，与上述的实施方式一样，第一对置部122a、222a、322a和第二对置部123a、223a、323a在中心轴方向上对置且接触。而且，在使第一对置部122a、222a、322a和第二对置部123a、223a、323a相互接近的方向上作用弹力。因此，密封圈20的接合缝的间隙难以打开。能够提高密封性。

以上，参照附图，对本公开的实施方式进行了说明，不言而喻，各结构不限定于上述的实施方式。本领域技术人员可以理解，在权利要求书所记载的范畴内可以想到各种变更例或修正例，应理解，这些当然属于本公开的技术范围。

例如，上述的实施方式及其它实施方式1-3中，说明了对密封圈20进行淬火的情况。但是，即使仅使密封圈20塑性变形，也能够对主体部21、121、221、321赋予上述的作用力。因此，根据使用密封圈20的温度条件不同，淬火不是必须的工序。但是，若密封圈20例如在高温环境下使用，且保持图3(a)、图3(b)、图3(c)所示的形状成为高温而除去残留应力，则作用力消失。密封圈20通过进行淬火，能够扩大可使用的温度域。

另外，上述的实施方式及其它实施方式1-3中，说明了密封圈20设置于轴承外壳2的贯通孔2c的(涡轮叶轮侧密封的)情况。但是，密封圈20也可以配置于抛油部件30(参照图1)与轴承外壳2之间(压缩机叶轮侧密封)。以往，在抛油部件30与轴承外壳2之间需要两个密封圈。但是，上述的密封圈20提高了密封性。因此，根据运转条件不同，能够期待将配置的密封圈20的数减少成一个。

另外，可变容量型增压器(VGS)、搭载有开闭废气门的阀的增压器中，设置通过旋转驱动使阀开闭的驱动轴。驱动轴例如插通于圆筒状的轴承部件而轴支承。为了抑制从轴承部件与驱动轴的间隙的气体泄漏，在驱动轴的外周(轴承部件的内周)设置密封圈。在此，也可以设置上述的实施方式及其它实施方式1～3的密封圈20。

另外，例如，如设置于活塞的密封圈那样，有时密封圈与活塞成为一体而移动。与这种密封圈相比，如上述的实施方式及其它实施方式1～3所示，密封圈20在轴8相对旋转的装置中容易发挥效果。

生产上的可利用性

本公开能够利用于从周向的一端延伸至另一端的密封圈及具备密封圈的增压器。

符号说明

C—增压器，8—轴，20—密封圈，21—主体部，21b—环形孔，21d、121d、221d—第一面(一方的面)，21e、121e、221e—第二面(另一方的面)，21f、121f、221f—一端，21g、121g、221g—另一端，22、222、322—第一阶部，22a、122a、222a、322a—第一对置部，23、223、323—第二阶部，23a、123a、223a、323a—第二对置部。

Claims (6)

1.一种密封圈，其特征在于，

具备：

主体部，其从一端到另一端在环形孔的周向上延伸；以及

一对对置部，它们分别设置于上述主体部的一端侧及另一端侧，在上述环形孔的中心轴方向上相互对置且接触，并在相互接近的方向上作用有作用力。

2.根据权利要求1所述的密封圈，其特征在于，

具备：

第一阶部，其形成于上述主体部的一端侧，且向上述中心轴方向的一方的面侧凹陷；以及

第二阶部，其形成于上述主体部的另一端侧，且向上述中心轴方向的另一方的面侧凹陷，

上述对置部分别设置于上述第一阶部及上述第二阶部。

3.根据权利要求1所述的密封圈，其特征在于，

一方的上述对置部是从上述主体部的一端向上述中心轴方向的一方的面倾斜的锥形面，

另一方的上述对置部是从上述主体部的另一端向上述中心轴方向的另一方的面倾斜的锥形面。

4.一种增压器，其特征在于，

具备：

上述权利要求1所述的密封圈；以及

一部分位于上述密封圈的环形孔的内部且相对于上述密封圈相对旋转的轴。

5.一种增压器，其特征在于，

具备：

上述权利要求2所述的密封圈；以及

一部分位于上述密封圈的环形孔的内部且相对于上述密封圈相对旋转的轴。

6.一种增压器，其特征在于，

具备：

上述权利要求3所述的密封圈；以及

一部分位于上述密封圈的环形孔的内部且相对于上述密封圈相对旋转的轴。