JP2001234753A - 過給機用コンプレッサハウジング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】排気タービン式過給機のコンプレッサハウジン
グの生産コストの低減を図りつつ、従来提案されてきた
過給機以上のコンプレッサ効率の向上を期待することの
できるコンプレッサハウジング構造を実現する。 【解決手段】コンプレッサハウジング５はアルミニウム
合金ダイカストである。コンプレッサハウジング５の壁
面のうちコンプレッサ羽根車４のアールプロフィール部
４ａと対向する部分に、羽根車４よりも軟質な合成樹脂
製の内壁部材５０が装着される。その内壁部材５０は、
デフューザ部５０ｄまで一体に成形してなる。デフュー
ザ部５０ｄのうち軸受ハウジングに面する側に、外径に
向かうつれてコンプレッサのスクロール通路５２側に曲
がる断面円弧状の凸曲面５０ｄ´がデフューザ部外周に
沿って形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関用排気ター
ビン式過給機のコンプレッサハウジングに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１に従来の内燃機関用過給機の縦断面
図を示す。同図に示すように、この種の過給機は、内燃
機関から排出された排気ガスをタービンハウジング１の
入口１０１からタービンスクロール通路１０２内に導入
してタービン羽根車２を回転駆動させ、排気は断面積の
広い方から狭い方へ流れ、ハウジング中心の出口１０３
から排気管へ放出される。タービン羽根車２は、排気ガ
スのエネルギーで高速（10000rpm以上）で回転する。

【０００３】タービン羽根車２の回転により駆動軸３が
回転し、駆動軸３の他端に取付けたコンプレッサ羽根車
（コンプレッサ翼）４がコンプレッサハウジング５内で
回転し、ハウジング５の入口５１から吸入した空気をコ
ンプレッサ羽根車４の回転とスクロール通路５２との協
働により圧縮して内燃機関側にマニホールドを介して供
給する。

【０００４】タービンハウジング１とコンプレッサハウ
ジング５は、軸受ハウジング３０を介してねじ止めによ
り結合している。駆動軸３は軸受ハウジング３０に配置
したラジアルメタル（ラジアル軸受部）３１，３２によ
りラジアル方向が支持され、スラストメタル（スラスト
軸受）３４と駆動軸３に嵌合したスラストカラー３３と
の係止によりスラスト方向の移動が防止されるように支
持されている。

【０００５】コンプレッサハウジング５は、従前はアル
ミニウム合金鋳物で成形されていたが、近年では、それ
よりも量産性がありコスト安のアルミニウム合金ダイカ
スト鋳造品が提案されている。

【０００６】コンプレッサハウジングをダイカスト鋳造
する場合には、型抜き可能な構造にするため、例えば、
実開昭５７−８４００号公報、特開平５−１８０１９８
号公報等に開示されるように、コンプレッサハウジング
のうちコンプレッサ羽根車のアールプロフィール部に対
向する内壁の一部からデフューザ部にかけてコンプレッ
サハウジングと別部材にする、いわゆる分割方式が提案
されている。

【０００７】また、内燃機関用の過給機は、最近ではエ
ンジン低回転域からの過給効果が要求されている。その
要求を満足させるためには、コンプレッサ羽根車（コン
プレッサ翼）のアールプロフィール部とこれに対向する
コンプレッサハウジングの壁面との隙間Ｔ（図１参照）
を可及的に小さくすることが、コンプレッサ効率を上昇
させるため有利である。

【０００８】しかし、この隙間を小さくすることは、軸
受隙間を持ちながら高速回転するコンプレッサ羽根車が
回転中に軸振動するために、コンプレッサハウジング壁
面に接触し、翼破損、軸の破損に至る可能性も秘めてい
る。

【０００９】上記事情を考慮して、最近では、例えば、
特開平６−３０７２５０号公報に開示されるように、コ
ンプレッサハウジングの内周部のうち、コンプレッサ羽
根車のアールプロフィール部に対向する箇所に羽根車よ
り軟質な合成樹脂製の内壁部材を設けることで、コンプ
レッサ羽根車や軸に損傷が生じないようにする技術が提
案されている。この内壁部材としては、例えばＰＰＳの
ような合成樹脂、もしくは合成樹脂とグラファイトある
いはグラスウールが混在する複合部材からなるものがあ
る。この従来技術は、コンプレッサ羽根車やその軸の損
傷を防いでコンプレッサ羽根車のアールプロフィール部
とコンプレッサハウジング内壁面の隙間を可及的に小さ
くする構造として評価される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
種排気タービン式過給機のコンプレッサハウジングの生
産コストの低減を図りつつ、従来提案されてきた過給機
以上のコンプレッサ効率の向上を期待することのできる
コンプレッサハウジング構造を実現することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る過給機用コ
ンプレッサハウジングは、まず第１にダイカストによる
鋳造品とすることで、量産性、生産コストの低減を図
る。さらに、コンプレッサ性能を高めるために、次のよ
うに構成する。

【００１２】すなわち、コンプレッサハウジングの壁面
のうちコンプレッサ羽根車のアールプロフィール部と対
向する部分に、上記羽根車より軟質な合成樹脂製の内壁
部材を装着し、且つ、この内壁部材は、コンプレッサハ
ウジングのデフューザ部まで一体に成形してなり、この
デフューザ部のうち軸受ハウジングに面する側に、外径
に向かうつれてコンプレッサスクロール側に曲がる円弧
状の凸曲面をデフューザ部外周に沿って形成してなる。

【００１３】この作用、効果の詳細は、次の実施の形態
の項で説明する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を説明す
る。

【００１５】図２は本発明の第１実施例に係るコンプレ
ッサハウジングの縦断面図である。

【００１６】コンプレッサハウジング５は、スクロール
通路５２を有するその主体５′がアルミニウム合金ダイ
カスト製であり、図２に示すように、型抜きが可能なよ
うに、スクロール通路５２の断面が、開口側に向けてほ
ゞＵの字形に形成されている。

【００１７】また、上記した断面Ｕの字形のうち内径側
の一辺５２′を外径側の一辺５２″よりも充分に短くし
て、コンプレッサハウジング５の内壁のうち、コンプレ
ッサ羽根車のアールプロフィール４ａ（図１参照）と対
向する面５ａ及びそこからスクロール通路５２に向かう
面５ｂと、コンプレッサハウジング入口５１側に向かう
面５ｃの途中位置までを、図１のタイプよりも内側に後
退させて、後述する内壁部材５０の取り付けスペースＳ
を確保している。

【００１８】コンプレッサハウジング５のうち、軸受ハ
ウジング３０（図１参照）側に向いた開口一端の内周に
は、図１に示すような遮蔽プレート６０及び軸受ハウジ
ングのフランジ６１の取付け溝５３、及びシールリング
６２の取付け溝５４が形成され、このうち取付け溝５４
は切削加工により最大内径をなすように形成されてい
る。

【００１９】内壁部材５０は、コンプレッサ羽根車（例
えばアルミニウム合金製）よりも軟質な合成樹脂製のモ
ールド品であり、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサル
ファイド）のような耐熱性，耐油性，耐薬品性に優れた
合成樹脂製であり、樹脂中にグラスファイト及び／又は
グラスウールが混在する複合部材からなる。その形状
は、筒部５０ｃとその一端に配置したフランジ部５０ｂ
とを一体に成形したもので、筒部５０ｃとフランジ５０
ｂ間は、その内面がタービン羽根車のアールプロフィー
ル部に対応したアールプロフィール５０ａを呈してい
る。

【００２０】さらに、フランジ５０ｂの外径側一端はデ
フューザ部５０ｄとなり、内壁部材５０をコンプレッサ
ハウジング５に装着した時にデフューザ部５０ｄがスク
ロール一辺５２´より突出する。すなわち、内壁部材５
０は、デフューザ部５０ｄまで一体に成形してなる。

【００２１】デフューザ部５０ｄのうち軸受ハウジング
３０（図１参照）に面する側の外径側に、外径に向かう
つれてスクロール通路５２側に曲がる断面円弧状の凸曲
面５０ｄ´がデフューザ部外周（フランジ外周）に沿っ
て形成されている。この凸曲面５０ｄ´は、整流機能を
持たせるものであり、フランジ部５０ｂの厚みをｔとし
た場合、アール＝ｔ或いはアール≒ｔが好ましい。デフ
ューザ部５０ｄは、スクロール通路の一部となって流速
を圧力に変換する機能を有する。ちなみに、デフューザ
部５０ｄは、従来は一般に図１に示すようにコンプレッ
サハウジング５と一体成形されたものであり、そのコー
ナはエッジ或いはＣカット面を呈していた。

【００２２】このデフューザ部５０ｄは、前記凸曲面５
０ｄ´側を表面と定義した場合、その裏面（スクロール
通路５２側に臨む面）５０ｄ″を、成形の容易性、構造
の簡略化を図るために平面にしている。

【００２３】内壁部材５０は、筒部５０ｃがコンプレッ
サハウジングの内周部５ｃにいんろう嵌合され、フラン
ジ部５０ｂが内壁部５ｂにあてがわれて、複数のねじ７
により取付けスペースＳに固定されている。このねじ止
めは、コンプレッサハウジングの内壁部５ｂに周方向に
配設した複数のねじ孔６の位置で行われ、フランジ部５
０ｂにも、周方向に複数のねじ挿通孔８があけられてい
る。

【００２４】内壁部材５０の筒部５０ｃの一端とそのい
んろう嵌合のために生じたコンプレッサハウジング内周
の段差面５ｅとの間には、内壁部材５０の熱膨張を吸収
するためのギャップＧ１が確保されている。Ｇ１は０．
２〜０．８ｍｍが好ましい。

【００２５】またコンプレッサハウジングの本体（ダイ
カスト成形品）５´の内壁部材取付け面及びこれに対面
する内壁部材５０の被取付け面は、加工費を低減するた
めに仕上げ加工をしないで、それらの面にシール剤を塗
布することで気密性を維持し、流体洩れ防止を図りコン
プレッサの効率低下を防止している。

【００２６】内壁部材５０のうち、コンプレッサ羽根車
のアールプロフィールと対向するアールプロフール内面
５０ａは、内壁部材５０をねじ止めした後（取付け後）
に、次のようにして最終加工される。

【００２７】すなわち、内壁部材５０は、モールド成形
した後、コンプレッサハウジングの本体５´に組み込ま
れるが、初期の状態では、流体性能確認時等の予備運転
により、コンプレッサ羽根車が高速回転（15000rpm）す
ると、そのアールプロフィール部５０ａがタービン羽根
車が接触するように、その仕様が設定されており、この
高速回転接触により内壁部材５０のアールプロフィール
面が削り加工されることで、実使用状態での熱膨張時
に、隙間Ｔ（コンプレッサ羽根車４のアールプロフィー
ル部４ａと内壁部材５０のアールプロフィール部５０ａ
間の隙間Ｔ）を略実質的に零となる。

【００２８】このように、タービン羽根車が内壁部材に
接触しても、タービン羽根車（例えばアルミニウム合金
製）より内壁部材５０が軟質樹脂（例えばＰＰＳ樹脂）
であるので、タービン羽根車やその軸に変形，破損等の
支障が生ぜず健全性が維持される。ちなみに、内壁部材
を使用しなり従来のコンプレッサハウジングにおける隙
間Ｔは、実使用時に0.3〜0.5mm程度確保する必要があっ
た。

【００２９】本実施例によれば、コンプレッサハウジン
グ５をアルミニウム合金ダイカストで製作するのでアル
ミニウム合金鋳物に対し大幅に材料費及び加工費を低減
でき、しかも、コンプレッサハウジングのダイカスト化
のために一部を別部材（内壁部材）としても、その構造
の単純化を図り、取付けの容易性も確保し得る単純構造
なので、製作コスト及び組立てコストの低減を図ること
ができる。

【００３０】性能面からすれば、上記したようにコンプ
レッサ羽根車のアールプロフィール部とハウジング内壁
面のアールプロフィール部の隙間Ｔを可及的に小さくで
きるので、コンプレッサ性能を向上させることができ
る。加えて、デフューザ部５０ｄには、外径側に上記し
たように凸曲面５０ｄ´を設けたので、この凸曲面５０
ｄ´がコンプレッサ羽根車からスクロール通路５２側に
送られる空気流の乱れを防止して圧縮効率を向上させる
ことができる。

【００３１】このような構造をなすことにより、デフュ
ーザ部５０ｄの裏面５０ｄ″を単純な平面構造としてそ
の平面がスクロール通路５２の壁面の一部を構成して
も、性能的に優れた過給機を実現することができる。

【００３２】図３は、本発明の第２実施例に係るコンプ
レッサハウジングの縦断面図である。

【００３３】本実施例におけるコンプレッサハウジング
の基本構造は、図２の実施例と同じであるが、次の点が
相違する。

【００３４】一つは、樹脂製内壁部材５０に設けたデフ
ューザ部５０ｄは、その表面（軸受ハウジング側に向い
た面）に上記した凸曲面５０ｄ´を形成し、裏面５０
ｄ″（スクロール通路５２に臨む面）は、円弧状の凹曲
面をなして該スクロール通路の内壁面の一部を構成して
いる。

【００３５】また、このような凹曲面５０ｄ″を確保す
るために、デフューザ部５０ｄの裏面をコンプレッサハ
ウジングの軸方向に突出させて、環状突起５０１を確保
し、この環状突起５０１に上記した凹曲面５０ｄ″に形
成している。

【００３６】この環状突起５０１はその凹曲面５０ｄ″
がスクロール部５２の曲面の一部となるようにコンプレ
ッサハウジング５の内壁に設けた環状段差部５ｂ´にい
んろう嵌合している。

【００３７】環状段差部５ｂ´と環状突起５０１との間
には、両者間の熱膨張差を吸収するためのギャップＧ２
が確保されている。Ｇ２は０．２〜０．８ｍｍが望まし
い。

【００３８】本実施例によれば、上記した第１実施例と
同様の効果を奏するほかに、デフューザ部５０ｄの裏側
が凹曲面を構成することで、スクロール内の空気が円周
方向に回転しながら流れる時に、スクロール内部での流
れの乱れを低減する構造となっている。そのため、より
一層の圧縮効率を高め、コンプレッサ性能を向上させる
ことができる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、この種
排気タービン式過給機のコンプレッサハウジングの生産
コストの低減を図りつつ、従来提案されてきた過給機以
上のコンプレッサ効率の向上を期待することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のコンプレッサハウジングが適用される内
燃機関用過給機の一例を示す断面図。

【図２】本発明の第１実施例を示す過給機用コンプレッ
サハウジングの断面図。

【図３】本発明の第１実施例を示す過給機用コンプレッ
サハウジングの断面図。

【符号の説明】

１…タービンハウジング、２…タービン羽根車、３…駆
動軸、４…コンプレッサ羽根車、４ａ…羽根車のアール
プロフィール部、５…コンプレッサハウジング、５ａ…
コンプレッサハウジング内壁面のアールプロフィール
部、３０…軸受ハウジング、５０…内壁部材、５０ｄ…
デフューザ部、５０ｄ´…デフューザ部凸曲面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伯耆田 淳 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 Ｆターム(参考） 3G005 EA16 FA05 GB16 GB85 KA01 KA09

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸受ハウジングを介してタービンハウジ
   ングと結合するコンプレッサハウジングで、その壁面の
   うちコンプレッサ羽根車のアールプロフィール部と対向
   する部分に、コンプレッサ羽根車よりも軟質な合成樹脂
   製の内壁部材が装着される排気タービン式過給機のコン
   プレッサハウジングにおいて、 前記コンプレッサハウジングはダイカストによる鋳造品
   で、前記内壁部材は、デフューザ部まで一体に成形して
   なり、このデフューザ部のうち前記軸受ハウジングに面
   する側の外径側に、外径に向かうつれてコンプレッサハ
   ウジングのスクロール通路側に曲がる断面円弧状の凸曲
   面がデフューザ部外周に沿って形成されていることを特
   徴とする過給機用コンプレッサハウジング。
2. 【請求項２】 前記内壁部材におけるデフューザ部のう
   ち、前記凸曲面側を表面と定義した場合、その裏面は平
   面をなして、前記スクロール通路の内壁面の一部を構成
   している請求項１記載の過給機用コンプレッサハウジン
   グ。
3. 【請求項３】 前記内壁部材におけるデフューザ部のう
   ち、前記凸曲面側を表面と定義した場合、その裏面は凹
   曲面をなして、前記スクロール通路の内壁面の一部を構
   成している請求項１記載の過給機用コンプレッサハウジ
   ング。
4. 【請求項４】 前記内壁部材は、前記コンプレッサハウ
   ジングに接着剤を介して接合されている請求項１ないし
   ３のいずれか１項記載の過給機用コンプレッサハウジン
   グ。