JP2010000796A - 過給機の製造方法及び過給機 - Google Patents

Abstract

【課題】精度の高い寸法管理が行え、コンプレッサ部の圧縮効率の向上が図れ、而も生産性の高い過給機を提供する。
【解決手段】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を形成すると共に該凹部に突条２２又は溝を形成し、成形型を前記シュラウド部に密着することで前記凹部が閉鎖された空間を形成し、該空間に樹脂を注入し、前記凹部を充填し、前記コンプレッサハウジングの一部を成す様前記シュラウド部に滑り部材を射出成形する。
【選択図】図２

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。

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。

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９により概略を説明する。図９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。

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。

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。

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。

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。

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。

前記シュラウド部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。

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。

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。

特許文献１では、図１０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。

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。

特開平１１−１７３１５３号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、精度の高い寸法管理が行え、コンプレッサ部の圧縮効率の向上が図れ、而も生産性の高い過給機を提供するものである。

本発明は、コンプレッサハウジングのシュラウド部に滑り部材射出用の凹部を形成すると共に該凹部に突条又は溝を形成し、成形型を前記シュラウド部に密着することで前記凹部が閉鎖された空間を形成し、該空間に樹脂を注入し、前記凹部を充填し、前記コンプレッサハウジングの一部を成す様前記シュラウド部に滑り部材を射出成形する過給機の製造方法に係るものである。

又本発明は、前記成形型は少なくとも前記コンプレッサハウジングと当接する部分がコンプレッサ翼車と略同等の外形寸法を有する過給機の製造方法に係るものである。

又本発明は、前記成形型に前記空間に開口する樹脂挿入孔を設け、該樹脂挿入孔より樹脂を注入する過給機の製造方法に係るものである。

又本発明は、前記コンプレッサハウジングに前記空間に開口する樹脂挿入孔を設け、該樹脂挿入孔より樹脂を注入する過給機の製造方法に係るものである。

又本発明は、前記コンプレッサハウジングの両側から成形型を嵌合し、一方の成形型により前記凹部が閉鎖された空間を形成し、両成形型間に間隙を形成し、該間隙と前記閉鎖された空間とを全周に亘って連通させ、前記間隙の中心に樹脂を注入し、半径方向の一様流れで前記空間に樹脂を充填する過給機の製造方法に係るものである。

更に又本発明は、コンプレッサハウジングのシュラウド部に滑り部材射出用の凹部を形成すると共に該凹部に突条又は溝を形成し、該凹部に樹脂を充填して滑り部材が前記コンプレッサハウジングの一部を成す様射出成形し、成形された滑り部材は前記突条又は溝により抜止される過給機に係るものである。

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滑り部材射出用の凹部を形成すると共に該凹部に突条又は溝を形成し、成形型を前記シュラウド部に密着することで前記凹部が閉鎖された空間を形成し、該空間に樹脂を注入し、前記凹部を充填し、前記コンプレッサハウジングの一部を成す様前記シュラウド部に滑り部材を射出成形するので、滑り部材を別途製作し、更に別途組込む必要がないので、生産性が向上し、更に部品単体の製作誤差が無くなるので、精度が向上する。

又本発明によれば、前記コンプレッサハウジングの両側から成形型を嵌合し、一方の成形型により前記凹部が閉鎖された空間を形成し、両成形型間に間隙を形成し、該間隙と前記閉鎖された空間とを全周に亘って連通させ、前記間隙の中心に樹脂を注入し、半径方向の一様流れで前記空間に樹脂を充填するので、成形される樹脂の方向性が一定し、成形された樹脂は均質となり、熱変形が防止され、又機械的特性が向上する等の優れた効果を発揮する。

本発明が適用される過給機を示す一部を断面した全体図である。 本発明の第１の実施例を示す説明図である。 同前第１の実施例を示す断面図である。 本発明の第２の実施例を示す説明図である。 同前第２の実施例を示す断面図である。 同前第２の実施例の変形例を示す断面図である。 本発明の第３の実施例を示す説明図である。 同前第３の実施例を示す断面図である。 過給機の概略図である。 従来例を示す断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

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９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。

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が射出成形により設けられている。射出成形により該滑り部材２０を設けることで、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。

図２、図３により第１の実施例について説明する。

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の表面には突条２２が形成されている。該突条２２は全周に亘って連続してもよく、或は所要の間隔で断続して設けられてもよく、或は所要ピッチで突設された突起でもよい。

図中、２５は成形型であり、前記コンプレッサ翼車９と同様な外形形状を有している。前記成形型２５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２５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２５の前記シュラウド部１６に臨接する面に開口する様に、樹脂挿入孔２８が穿設され、該樹脂挿入孔２８と対向する位置にエア抜き孔２９が穿設されている。

前記シュラウド部１６に滑り部材２０を射出成形する場合を説明する。

前記成形型２５を前記コンプレッサハウジング６に嵌合する。前記成形型２５と前記吸気口壁面２６が嵌合することで、前記凹部２１が液密に閉鎖された樹脂充填用の空間となる。

前記樹脂挿入孔２８より溶融された樹脂を注入する。樹脂の注入は、前記凹部２１が樹脂で充填され、前記エア抜き孔２９より樹脂が漏出する迄行われる。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。

樹脂が硬化すると、前記成形型２５を取外す。その後、樹脂のバリ等を除去する。

該成形型２５の外形寸法は、前記コンプレッサ翼車９の外形寸法より僅かに大きく形成されており、前記凹部２１に前記滑り部材２０が成形された後、前記コンプレッサハウジング６に前記コンプレッサ翼車９が組込まれた状態では、該コンプレッサ翼車９と前記滑り部材２０とは僅かに隙間が形成される様になっている。

該滑り部材２０は、前記成形型２５の精度を管理することで前記シュラウド部１６に正確に成形できる。又、前記滑り部材２０は射出成形であるので、該滑り部材２０と前記凹部２１との密着度は高く、更に前記滑り部材２０が形成された後は、前記突条２２が抜止めとなる。

図４、図５により第２の実施例について説明する。

該第２の実施例では、凹部２１への樹脂の注入用の樹脂挿入孔２８、エア抜き孔２９をコンプレッサハウジング６に設けたものである。

本実施例でも、成形型２５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が液密に閉鎖された樹脂充填用の空間となる。

前記樹脂挿入孔２８より溶融された樹脂を注入する。樹脂の注入は、前記凹部２１が樹脂で充填され、前記エア抜き孔２９より樹脂が漏出する迄行われる。樹脂が硬化すると、前記成形型２５が取外され、滑り部材２０がシュラウド部１６に設けられる。

又、本実施例の場合、前記樹脂挿入孔２８、前記エア抜き孔２９の断面形状を変化させ、例えば図６の様に前記樹脂挿入孔２８の樹脂注入口２８ａ、前記エア抜き孔２９の出口２９ａの径を大きくする等太径部を形成することで、前記樹脂挿入孔２８、前記エア抜き孔２９を充填する樹脂が前記滑り部材２０の固定部として機能するので、前記凹部２１に形成する突条２２を省略することも可能である。

図７、図８により第３の実施例について説明する。

該第３の実施例では樹脂の注入過程で、樹脂流れの方向が変らない様にし、成形後の樹脂の特性を一定にして品質の向上を図っている。

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を形成し、該凹部２１の所要箇所（図示では凹部の先端）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。

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８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。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。

前記成形型３２は、前記吸気口１３側から該吸気口１３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。

而して、図８に示される様に、前記成形型３１、成形型３２をそれぞれ前記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間には僅かな隙間が空き、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。

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、該間隙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。

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。

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は前記コンプレッサハウジング６より外れることがない。

上記第３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。

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。

更に、前記滑り部材２０を均質に成形することで、引張り伸び、曲げ強度等の機械的性質の改善も図れる。

尚、第３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。

尚、上記実施例では、本発明を過給機に実施した場合を示したが、部材の一部に樹脂を有する種々の部材、例えば軸受部材に設けられる潤滑用の樹脂等の成形にも実施可能であることは言う迄もない。

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 突条
２５ 成形型
２８ 樹脂挿入孔
２９ エア抜き孔
３１ 成形型
３２ 成形型
３３ 間隙

Claims (6)

1. コンプレッサハウジングのシュラウド部に滑り部材射出用の凹部を形成すると共に該凹部に突条又は溝を形成し、成形型を前記シュラウド部に密着することで前記凹部が閉鎖された空間を形成し、該空間に樹脂を注入し、前記凹部を充填し、前記コンプレッサハウジングの一部を成す様前記シュラウド部に滑り部材を射出成形することを特徴とする過給機の製造方法。
2. 前記成形型は少なくとも前記コンプレッサハウジングと当接する部分がコンプレッサ翼車と略同等の外形寸法を有する請求項１の過給機の製造方法。
3. 前記成形型に前記空間に開口する樹脂挿入孔を設け、該樹脂挿入孔より樹脂を注入する請求項１の過給機の製造方法。
4. 前記コンプレッサハウジングに前記空間に開口する樹脂挿入孔を設け、該樹脂挿入孔より樹脂を注入する請求項１の過給機の製造方法。
5. 前記コンプレッサハウジングの両側から成形型を嵌合し、一方の成形型により前記凹部が閉鎖された空間を形成し、両成形型間に間隙を形成し、該間隙と前記閉鎖された空間とを全周に亘って連通させ、前記間隙の中心に樹脂を注入し、半径方向の一様流れで前記空間に樹脂を充填する請求項１の過給機の製造方法。
6. コンプレッサハウジングのシュラウド部に滑り部材射出用の凹部を形成すると共に該凹部に突条又は溝を形成し、該凹部に樹脂を充填して滑り部材が前記コンプレッサハウジングの一部を成す様射出成形し、成形された滑り部材は前記突条又は溝により抜止されることを特徴とする過給機。

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