JP2009264388A - Supercharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の給気圧力を高め機関の出力を増大する過給機及びその製造方法に係り、圧縮効率の向上と共に生産性の向上を可能としたものである。 The present invention relates to a supercharger that increases the supply pressure of an internal combustion engine and increases the output of the engine, and a method for manufacturing the same, and enables improvement in productivity as well as improvement in compression efficiency.
自動車等に用いられる内燃機関には、燃焼効率を向上させる為に過給機が装備され、該過給機は排気ガスのエネルギを利用して空気を圧縮し、内燃機関に給気する様になっている。 Internal combustion engines used in automobiles and the like are equipped with a supercharger to improve combustion efficiency, and the supercharger uses the energy of exhaust gas to compress air and supply the air to the internal combustion engine. It has become.
前記過給機は、排気ガスにより回転されるタービン部と、空気を吸入圧縮するコンプレッサ部から構成される。図11により概略を説明する。図11中、1はタービン部、2は軸受部、3はコンプレッサ部を示している。 The supercharger includes a turbine section rotated by exhaust gas and a compressor section that sucks and compresses air. The outline will be described with reference to FIG. In FIG. 11, 1 is a turbine part, 2 is a bearing part, 3 has shown the compressor part.
軸受ハウジング4の一端側にタービンハウジング5が設けられ、他端側にコンプレッサハウジング6が設けられ、前記軸受ハウジング4には回転軸7が回転自在に設けられ、該回転軸7の一端部にタービン翼車8が設けられている。前記回転軸7の他端部にコンプレッサ翼車9が設けられている。前記タービン翼車8は耐熱鋼等の耐熱材料が用いられ、前記コンプレッサ翼車9には軽量材質であるアルミニウム等が用いられる。
A
前記タービンハウジング5の円周部所要位置には、排気ガス入口11が設けられ、該排気ガス入口11には内燃機関(図示せず)の排気ガスが導かれる。前記タービンハウジング5の前記回転軸7と同軸上に排気ガス出口12が設けられ、該排気ガス出口12は排気筒(図示せず)等に接続されている。
An
前記コンプレッサハウジング6の前記回転軸7と同軸上には吸気口13が設けられ、該吸気口13より外気が吸引される。前記コンプレッサハウジング6の円周所要位置には吐出口14が設けられ、該吐出口14は内燃機関(図示せず)の給気口に接続されている。
An
高温、高圧の排気ガスが前記排気ガス入口11より流入し、前記タービン翼車8を回転させて前記排気ガス出口12より排気される。前記タービン翼車8の回転により前記回転軸7を介して前記コンプレッサ翼車9が回転され、前記吸気口13より外気が吸入され、外気は前記コンプレッサ翼車9の回転で圧縮され、昇圧した外気が前記吐出口14を経て内燃機関(図示せず)に供給される。
High-temperature and high-pressure exhaust gas flows from the
前記コンプレッサ部3に於いて、前記コンプレッサハウジング6内部の前記コンプレッサ翼車9の周囲には昇圧室15が形成され、前記吸気口13から吸引された外気は前記コンプレッサ翼車9の回転により圧縮され、前記昇圧室15を経て前記吐出口14から吐出される。この為、前記吸気口13と前記昇圧室15間で圧力差が生じ、前記コンプレッサハウジング6の前記吸気口13から前記昇圧室15に至る湾曲部(シュラウド部)16で前記コンプレッサ翼車9に最も接近した部分が圧力境界部となっている。
In the
該シュラウド部16と前記コンプレッサ翼車9との間隙をできるだけ少なくすることが、圧力境界部での漏れを少なくし、前記コンプレッサ部3の圧縮効率を向上させることができる。
By reducing the gap between the
従って、設計時、製作時に於いて前記コンプレッサ翼車9と前記シュラウド部16との間隙をできるだけ少なくする様な努力がなされている。一方で、前記コンプレッサ翼車9は回転体であり、又偏心があった場合、前記シュラウド部16と接触する可能性がある。又、前記タービン部1側からの熱伝導により熱膨張による変位も考えられ、間隙を少なくした場合、前記コンプレッサ翼車9と前記シュラウド部16とが接触することもある。上記した様に、前記コンプレッサ翼車9はアルミニウムで製作されており、該コンプレッサ翼車9と前記シュラウド部16との接触があると、前記コンプレッサ翼車9が損傷してしまう。
Therefore, efforts are made to minimize the gap between the
この為、特許文献1に示される様に、前記シュラウド部16の前記コンプレッサ翼車9と接触する可能性がある部分に軟質の滑り部材を設け、該滑り部材と前記コンプレッサ翼車9とが接触しても、前記滑り部材が切削或は変形する様にして前記コンプレッサ翼車9が損傷しない様にしてある。
For this reason, as shown in
特許文献1では、図12に見られる様に滑り部材17をシュラウド部16に取付ける場合、該シュラウド部16に溝18を刻設し、該溝18に拡縮可能なCリング19を嵌設し、該Cリング19を介して前記滑り部材17を前記シュラウド部16に固定している。
In
上記特許文献1では、滑り部材17とシュラウド部16との固定をCリング19で行っており、部品点数が多くなっている。又、組立て工程で予めCリング19を滑り部材17に嵌めておき、前記Cリング19を狭めながら前記滑り部材17をシュラウド部16に嵌合させているので、人手作業を必要とし、又作業性が悪いという問題を有している。
In the said
更に、前記過給機の稼働、停止により、前記滑り部材17は加熱、冷却が繰返され、該滑り部材17の経時変化、或は熱サイクルによる膨張、収縮の繰返しで、コンプレッサハウジング6と滑り部材17との密着性が低下し、該滑り部材17のガタツキが発生する虞れがある。
Further, the sliding
更に、コンプレッサハウジング6と滑り部材17との密着性が低下すると、前記コンプレッサ翼車9の回転に追従して前記滑り部材17が回転し、該滑り部材17が摩耗して、該滑り部材17がコンプレッサハウジング6から外れる虞れが生じる。
Furthermore, the adhesion between the
本発明は斯かる実情に鑑み、経時変化、熱サイクルによる滑り部材の密着性の低下、ガタツキの発生、更に回転を抑制し、過給機の性能を維持しようとするものである。 In view of such a situation, the present invention is intended to maintain the performance of the supercharger by suppressing the change with time, the decrease in the adhesion of the sliding member due to the thermal cycle, the occurrence of rattling, and the rotation.
本発明は、コンプレッサハウジングのシュラウド部に凹部を形成し、該凹部を充足する様に滑り部材を形成し、該滑り部材は少なくとも一部が弾性変形可能であり、前記滑り部材は弾性変形を利用して前記凹部に嵌装される過給機に係るものである。 According to the present invention, a concave portion is formed in the shroud portion of the compressor housing, and a sliding member is formed so as to fill the concave portion. The sliding member can be elastically deformed at least partially, and the sliding member utilizes elastic deformation. those of the turbocharger that is fitted in the recess and.
又、本発明は、前記滑り部材は一部が欠切された本体部と欠切部を充足する駒とを具備し、前記本体部を周方向に縮小させて前記凹部に嵌装し、前記駒は嵌装された前記本体部の欠切部に嵌込まれる過給機に係るものである。 Further, the present invention is, before SL sliding member comprises a frame that satisfies the body portion and the cutout portion a part of which is cutaway, fitted into the recess by reducing the body portion in the circumferential direction, The piece relates to a supercharger that is fitted into the cutout portion of the body portion that is fitted.
更に又、本発明は、前記凹部の先端部に溝部が形成され、前記滑り部材は外周部に半径方向に弾性変形可能な薄肉円筒部を具備すると共に該薄肉円筒部は先端部に鉤部を有し、前記滑り部材を前記凹部に嵌装することで前記鉤部が前記溝部に係合する過給機に係るものである。 Furthermore, according to the present invention, a groove is formed at the tip of the recess, and the sliding member has a thin cylindrical portion that is elastically deformable in the radial direction on the outer peripheral portion, and the thin cylindrical portion has a flange at the tip. And a supercharger in which the flange is engaged with the groove by fitting the sliding member into the recess.
以上述べた如く本発明によれば、コンプレッサハウジングのシュラウド部に凹部を形成し、該凹部を充足する様に滑り部材を形成し、該滑り部材は少なくとも一部が弾性変形可能であり、前記滑り部材は弾性変形を利用して前記凹部に嵌装され、或は前記滑り部材は一部が欠切された本体部と欠切部を充足する駒とを具備し、前記本体部を周方向に縮小させて前記凹部に嵌装し、前記駒は嵌装された前記本体部の欠切部に嵌込まれるので、組立て作業が簡単でコストの低減を図れる等の優れた効果を発揮する。 As described above, according to the present invention, the concave portion is formed in the shroud portion of the compressor housing, and the sliding member is formed so as to fill the concave portion, and at least a part of the sliding member can be elastically deformed, The member is fitted into the recess using elastic deformation, or the sliding member includes a main body part partially cut off and a piece that fills the cutout part, and the main body part is arranged in the circumferential direction. Since it is reduced in size and fitted into the recess, and the piece is fitted into the cut-out portion of the fitted main body, it is possible to achieve excellent effects such as easy assembling and cost reduction.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明が実施される過給機の概略を示すものであり、図1中、図11中で示したものと同等のものには同符号を付してある。又、図1は、コンプレッサ部3部分のみを破断してある。
FIG. 1 shows an outline of a supercharger in which the present invention is implemented. In FIG. 1, the same components as those shown in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 1, only the
図2、図3により第1の実施例について説明する。 2, a first example will be described with reference to FIG.
該第1の実施例では、滑り部材を射出成形で設ける場合を示している。 In the first embodiment, it shows the case where the sliding member by injection molding.
コンプレッサハウジング6のシュラウド部16部分に滑り部材20を射出成形により設けることで、該滑り部材20を単体として設けた場合に比べて、部品製作時の誤差、組立誤差をなくすことができ、部品点数が減少すると共に更に該滑り部材20の人手による組立て作業が省略できる。
By providing the sliding
前記コンプレッサハウジング6のシュラウド部16に滑り部材射出用の凹部21を形成する。該凹部21の所要箇所(図示では凹部21の先端部)に溝部23を形成する。該溝部23を形成することで、前記凹部21に局部的な太径部が形成される。又、前記コンプレッサハウジング6の軸心と直交する前記凹部21の凹部端面21bには所要間隔(例えば円周4等分)で回転抑止穴22が形成されている。
A
図中、31,32は成形型であり、前記成形型31は前記コンプレッサハウジング6に反吸気口13側(図2左方)から嵌合される様になっており、前記コンプレッサ翼車9と同様な外形形状を有し、中心部には樹脂挿入孔28が穿設され、該樹脂挿入孔28は前記コンプレッサハウジング6に向って径が減少するテーパ孔となっている。
In the figure,
前記成形型31は前記コンプレッサハウジング6に反吸気口13側から嵌合可能であり、前記成形型31は前記凹部21部分を除き、前記コンプレッサハウジング6の前記シュラウド部16に連続する吸気口壁面26及び前記シュラウド部16に連続するデフューザ部壁面27にそれぞれ密着可能である。前記成形型31を前記コンプレッサハウジング6に嵌合することで、前記凹部21が樹脂充填用の空間となる。
The molding die 31 can be fitted to the
前記成形型32は、前記吸気口13側から前記コンプレッサハウジング6に嵌入され、前記成形型32はフランジ部32aを有し、断面が山高帽状をしており、前記吸気口13に嵌入した状態では、先端部が前記吸気口13の内壁に液密に密着し、前記フランジ部32aが前記吸気口13の入口端に当接して先端面32bの位置決めがなされる様になっている。
The molding die 32 is fitted into the
而して、図3に示される様に、前記成形型31、成形型32をそれぞれコンプレッサハウジング6に嵌合させると前記成形型31の先端面31aと前記先端面32b間には僅か隙間が空き、円板状の間隙33が形成され、該間隙33は全周に亘って前記凹部21に連通する。又、前記樹脂挿入孔28は前記間隙33の中心に連通している。又、前記成形型31と前記デフューザ部壁面27との間には、空気は流通するが、樹脂は流通しない僅かな間隙が形成される。
Thus, as shown in FIG. 3, when the molding die 31 and the molding die 32 are respectively fitted to the
前記樹脂挿入孔28より溶融された樹脂を注入する。前記間隙33に達した樹脂は、前記間隙33の中心から外周に向って放射状に広がり、前記凹部21及び前記回転抑止穴22を充填する。樹脂が充填されることと対応して空気は前記成形型31と前記デフューザ部壁面27との僅かな間隙を通って前記昇圧室15に排出される。
A molten resin is injected from the
注入される樹脂は、軟質で前記コンプレッサ翼車9が接触しても、該コンプレッサ翼車9を損傷しない材質、例えば熱可塑性のポリイミド系の樹脂が用いられる。
As the injected resin, a material that is soft and does not damage the
樹脂が硬化すると、前記成形型31、前記成形型32を取外す。その後、樹脂のバリ等を除去する。
When the resin is cured, the
前記凹部21で硬化した樹脂は、滑り部材20となり、該滑り部材20は前記溝部23により径が局部的に太くなっており、前記滑り部材20は軸心方向の変位が拘束され、更に前記回転抑止穴22を充填した樹脂は前記滑り部材20から突出し、前記回転抑止穴22に嵌合する突起となり、前記滑り部材20の回転変位を拘束する。而して、該滑り部材20は前記コンプレッサハウジング6より外れることがなく、回転もしない。
The resin cured in the
上記第1の実施例に於いて、注入する樹脂の流れは、前記間隙33の中心から前記昇圧室15に向う放射状方向の一様流れとなっており、前記凹部21に充填された樹脂は均質となっており、部分的な特性の変化が生じない。
In the first embodiment, the flow of the injection to the resin, the are from the center of the
特に、通常樹脂には方向性があり、成形時の樹脂の流れ方向と、流れ方向と直角な方向とでは線膨張率が異なる。本実施例に使用する樹脂も方向性を有しているが、成形時の樹脂の流れ方向が一様であるので、前記凹部21に充填された樹脂が固化する時の形状が安定し、更に前記滑り部材20が加熱冷却された場合に、真円を維持して膨張、収縮が行われる。
In particular, the resin usually has directionality, and the linear expansion coefficient differs between the flow direction of the resin during molding and the direction perpendicular to the flow direction. The resin used in this example also has directionality, but since the flow direction of the resin at the time of molding is uniform, the shape when the resin filled in the
更に、該滑り部材20が均質に成形されることで、引張り伸び、曲げ強度等の機械的性質の改善も図れる。
Furthermore, since the sliding
而して、前記過給機の稼働、停止により、前記滑り部材20が加熱、冷却を繰返しても、該滑り部材20は前記溝部23に嵌合し、前記回転抑止穴22に係合しているので、前記滑り部材20のガタツキ、回転が抑止される。
Thus, even if the sliding
尚、第1の実施例で、前記樹脂挿入孔28を前記成形型31に設けたが、前記成形型32に設けてもよいことは言う迄もない。
In the first embodiment, although the
図4〜図6は第2の実施例を示している。 4 to 6 show a second embodiment.
該第2の実施例に於いて、凹部21の先端部に溝部23が形成され、更に、前記凹部21の周面21aに回転抑止溝35を形成する。該回転抑止溝35はコンプレッサハウジング6の軸心と平行であり、前記周面21aの所要箇所、例えば円周4等分した位置に設けられている。
In the embodiment of the
滑り部材20を前記凹部21に設ける手段は、第1の実施例と同様、成形型31,32を用いて前記凹部21に樹脂を射出成形する。該凹部21に樹脂が充填されると共に前記回転抑止溝35にも樹脂が充填される。従って、成形された前記滑り部材20は図6に見られる様に、前記溝部23に嵌合する抜止め部36、前記回転抑止溝35に嵌合する回転止め部37が形成される。
It means for providing the sliding
而して、成形された前記滑り部材20は、前記抜止め部36により前記滑り部材20が前記コンプレッサハウジング6から外れることを防止し、前記回転止め部37は前記滑り部材20が前記コンプレッサハウジング6に対して回転することを防止する。又、前記回転止め部37は滑り部材20の半径方向に突出する様に設けられる為、過給機が加熱、冷却された場合の前記コンプレッサハウジング6と前記滑り部材20の膨張係数の相違により、前記コンプレッサハウジング6と前記滑り部材20間で熱膨張差が生じても、該滑り部材20の熱膨張が前記コンプレッサハウジング6によって拘束されることがなく、前記滑り部材20は真円を維持して熱膨張を行う。
Thus, the formed sliding
図7は、第3の実施例を示している。 Figure 7 shows a third embodiment.
該第3の実施例では、第1の実施例で示した溝部23の代りに回転抑止手段及び抜止め手段として螺旋溝又は螺子溝38を形成したものである。該螺子溝38は周面21aの中途部に形成され、好ましくは前記コンプレッサ翼車9の回転方向に対して逆螺子になっている。
In an embodiment of the third, is obtained by forming a helical groove or
尚、滑り部材20を設ける手段は前述したと同様に射出成形で行われる。
The means for providing the sliding
前記螺子溝38が前記周面21aの中途部に形成されることで、前記螺子溝38自体が前記滑り部材20の軸心方向の変位を拘束する抜止めとして機能する。又、該滑り部材20に回転変位が生じた場合、前記螺子溝38の作用により前記滑り部材20は軸心方向の変位を生じる。軸心方向の変異は前記螺子溝38を挾む非ネジ部により抑止される。従って、前記滑り部材20の回転も抑止される。尚、前記螺子溝38の螺旋方向を前記コンプレッサ翼車9の回転方向に対して逆螺子とすることで、前記滑り部材20の回転変位の方向は、該滑り部材20を締込む方向となり、ガタツキを抑制する効果も発揮される。
Since the
図8は、第4の実施例を示している。 Figure 8 shows a fourth embodiment.
該第4の実施例では、凹部21の中心と溝部23の中心とを偏心させたものである。
In an embodiment of the fourth, it is obtained by an eccentric and a center of the
前記凹部21の中心と前記溝部23の中心が偏心することで、滑り部材20の回転が抑止され、該滑り部材20の抜止めは前記溝部23に抜止め部36が嵌合することで抑止される。尚、偏心形状とする代りに前記凹部21又は溝部23の外形形状を6角形、8角形等の多角形状としてもよい。
Since the center of the
図9は第5の実施例を示している。 Figure 9 shows a fifth embodiment.
上記した実施例では、滑り部材20を前記凹部21に設ける手段として射出成形を用いたが、該第5の実施例では、予め成形された滑り部材39を前記凹部21に嵌着する様にしたものである。
In Examples described above, although using an injection molding as a means of providing the sliding
前記滑り部材39は、円環の一部が欠切されたCリング状の本体部41と、欠切部42を充足し、完全な円環を形成する駒43から構成される。前記本体部41は、合成樹脂の弾性を利用して円周方向に拡縮可能となっている。又、該本体部41、前記駒43は図6で示した前記滑り部材20と同一断面を有し、更に前記本体部41は抜止め部36、回転止め部37を有している。図示していないが、凹部21には溝部23、回転抑止溝35が形成されている。
The sliding
前記滑り部材39のコンプレッサハウジング6への取付けは、先ず前記本体部41を取付ける。該本体部41を周方向に縮小し、前記回転止め部37と前記回転抑止溝35(図4参照)とを位置合せし、前記抜止め部36を前記溝部23に嵌合させる。前記本体部41は弾性により復元して、前記凹部21に納り、前記回転止め部37は前記回転抑止溝35に嵌合する。次に、前記駒43を前記欠切部42に嵌合し、前記駒43と前記本体部41とは接着剤等により一体化する。
The sliding
前記コンプレッサハウジング6に取付けられた前記滑り部材39は、前記抜止め部36と溝部23の嵌合で抜けが抑止され、前記回転止め部37と回転抑止溝35との嵌合で回転が抑止される。
The sliding
図10は第6の実施例を示しており、滑り部材が設けられている部分の断面を示している。 Figure 10 shows a sixth embodiment, which shows a cross section of a portion where the sliding member is provided.
シュラウド部16に形成される凹部21には、先端部に溝部23が形成され、又、前記凹部21のコンプレッサハウジング6の軸心と直交する凹部端面21bには所要間隔(例えば円周4等分)で回転抑止穴22が形成され、該回転抑止穴22は半径方向に延びる長孔となっている。
The
滑り部材44は完全な円環形状をしており、前記凹部21を充足し、吸気口壁面26とデフューザ部壁面27とを曲面で滑らかに連続する形状を有している。又、前記滑り部材44は吸気口13側から(図1参照)、円筒状のスリット溝45が設けられ、周面に薄肉円筒部46が形成される。該薄肉円筒部46は先端部に鉤部47を有し、該鉤部47は前記溝部23の角部に係合可能となっている。
The sliding
前記凹部端面21bに密着可能な滑り部材端面44aには前記回転抑止穴22と対応する位置に突起48が突設されている。該突起48は前記回転抑止穴22と嵌合し、周方向の移動が拘束され、半径方向の移動が許容される様になっている。
On the sliding member end surface 44a that can be brought into close contact with the
前記滑り部材44を前記コンプレッサハウジング6に取付ける場合は、前記突起48と前記回転抑止穴22の位置合せを行い、前記滑り部材44を前記凹部21に押込む。前記薄肉円筒部46が半径方向に縮小し、前記滑り部材44が前記凹部21に嵌込まれる。前記薄肉円筒部46が弾性により復元して前記鉤部47が前記溝部23の角部に係合して抜止め機能を発揮する。又、前記突起48が前記回転抑止穴22に嵌合することで、前記滑り部材44の回転方向の変位が拘束される。
When the sliding
尚、前記薄肉円筒部46の変形を容易にする為、該薄肉円筒部46に軸心方向のスリットを形成し、該薄肉円筒部46を複数の片に分割してもよい。
In order to facilitate the deformation of the thin
該第6の実施例であると、前記滑り部材44の取付け作業は、前記凹部21に嵌込むだけの作業となり、作業性が著しく向上する。
If it is an embodiment of the sixth, the mounting operation of the sliding
尚、滑り部材44の回止めについては、凹部21の周面に前記回転止め部37(図6参照)を形成してもよい等、種々考えられる。
In addition, about rotation stop of the sliding
1 タービン部
2 軸受部
3 コンプレッサ部
4 軸受ハウジング
5 タービンハウジング
6 コンプレッサハウジング
7 回転軸
9 コンプレッサ翼車
16 シュラウド部
20 滑り部材
21 凹部
22 回転抑止穴
23 溝部
28 樹脂挿入孔
31 成形型
32 成形型
33 間隙
35 回転抑止溝
36 抜止め部
38 螺子溝
43 駒
44 滑り部材
45 スリット溝
46 薄肉円筒部
47 鉤部
48 突起
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