JP2013019304A - 圧縮機の可変ガイドベーン装置及びその組立方法並びに過給機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡略な構成によって、複数あるガイドベーンの羽根部を全て等しい傾斜角度で正しく配置し得、誤った組み込みを未然に防いで、組立作業性向上を図り得る圧縮機の可変ガイドベーン装置及びその組立方法並びに過給機を提供する。
【解決手段】ガイドベーン１９の軸２０に形成したピニオン１８を、全周に歯を有する通常の円板状のピニオンではなく、ガイドベーン１９の軸２０を中心として回動する羽根部１７が全開位置から全閉位置へ至るまでの範囲に対応させて軸２０の周方向に歯を形成したセクターピニオンとする。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧縮機の可変ガイドベーン装置及びその組立方法並びに過給機に関するものである。

従来、エンジンへの過給を行う過給機は、タービンインペラとコンプレッサインペラを同軸上に備え、エンジンの排気によりタービンインペラを回転させ、回転軸を介してコンプレッサインペラを回転させることにより、吸気を取り入れて圧縮し、得られた圧縮空気をエンジンに供給する遠心圧縮機（圧縮機）を備えている。

前述の如き過給機の圧縮機においては、該圧縮機に取り入れられる空気量が減少してくると、圧縮機の特性曲線がサージ線を越えてサージング領域に入るという特性がある。従って、前記サージ線を低流量側へ移動させてサージング領域を狭めることができれば、エンジンの運転範囲をワイドレンジとすることができて有益となる。

このため、従来、サージング領域に入るような低流量容量の運転状況下でも、サージング領域に入らないようにサージ線を低流量側へ移動させるようにした圧縮機として、コンプレッサインペラの入口上流側に可変ガイドベーン（ＶＩＧＶ：Variable Inlet Guide Vane＝以下、単にガイドベーンと略称する）を設けることにより、コンプレッサインペラに向かう空気に予旋回を与えて、圧縮機の流量特性を変化させるようにしたものが提案されており、この種の圧縮機としては、例えば、特許文献１、２が存在する。

特許文献１に記載の圧縮機では、コンプレッサインペラへ空気を導く空気入口管（ハウジング）内側の周方向に複数のガイドベーンを放射状に配置すると共に、各ガイドベーンの各軸をハウジングを貫通して外部に導き、該ハウジングの外部には前記各軸に対応した回転駆動装置を設け、該各回転駆動装置によって前記各軸を同時に回転させることにより各ガイドベーンの回動角度を一斉に調整するようにしている。

一方、特許文献２に記載の圧縮機では、コンプレッサインペラへ空気を導くハウジング内側の周方向に複数のガイドベーンを放射状に配置し、該各ガイドベーンの各軸をハウジングの内部に設けた空間に導き、該空間内部におけるガイドベーンの各軸には軸と直交方向に延びるアームを取り付け、該アームの端部を他のアームを介してリングに接続している。各ガイドベーンの一つの軸に接続された回転軸がハウジングを貫通して外部に導かれており、前記回動軸を回動させると、前記アームと他のアームを介してリングが回転し、該リングが回転すると前記他のアームとアームを介して前記各軸が同時に回動し、各ガイドベーンの回動角度が一斉に調整されるようになっている。

特開２００５−０２３７９２号公報 特開２００４−１９０５５７号公報

前記特許文献１に記載の圧縮機においては、ガイドベーンの各軸をハウジングを貫通して外部に導き、該軸に対応して設けた回転駆動装置により各軸を別個に回転駆動するようにしているので、ハウジング内部の構成は比較的簡単となるものの、複数のガイドベーンの各軸に対応した回転駆動装置をハウジングの外部に複数配設する必要があるため、ハウジング外部の構造が複雑となり、且つガイドベーンの数に応じた複数の回転駆動装置が必要となることから大幅なコストアップにつながるという問題があった。又、ハウジングの外部に複数の回転駆動装置が設置されると、外部からの衝撃等を受けることにより回転駆動装置が損傷する可能性があった。更に、前記複数の回転駆動装置を同期して駆動するために制御が必要になるという問題もあった。

一方、前記特許文献２に記載の圧縮機では、ハウジングに設けた空間に、リングと、ガイドベーンの各軸とリングとを接続するためのアーム及び他のアームを備え、ガイドベーンの一つの軸をハウジングを貫通した回動軸によって回動するようにしているので、前記回動軸を回動させる一つの駆動装置を備えることで、全てのガイドベーンの回動角度を一斉に調整できる利点があり、ハウジング外部の構成を簡略化することができる反面、ガイドベーンの各軸とリングとの間に備えるアーム及び他のアームを、狭い空間内部で接続する必要があり、組立作業が非常に困難であるという問題があった。又、軸とリングとの間の力の伝達を前記アーム及び他のアームを介して行う構成では、各部の製作精度のバラツキ等によって各ガイドベーンの回動に誤差を生じる可能性があった。更に又、特許文献２では特に説明されていないが、ガイドベーンの各軸はハウジングの空間を形成する内壁の孔を貫通し、この孔の軸受によって回動可能に支持する必要があるが、前記したように軸に予めアームが備えられている場合には、前記軸を内壁の孔に貫通させることができなくなる虞もあった。

上記したような組立性の問題を解消するには、前記ガイドベーンの各軸をハウジングを貫通して外部に突出して設け、ハウジングの外部に設けた回動リング機構によって前記各軸を一斉に回動させるようにしたものも考えられる。しかし、このようにハウジングの外部に回動リング機構を設けた場合には、圧縮機の外形形状が大型化する問題があると共に、外部からの衝撃等によって損傷する可能性が高まる。

従って、上記観点から、圧縮機のガイドベーンを一斉に回動するための機構はハウジング内部に設けられることが好ましいが、特に、車載用のターボチャージャに備えられる圧縮機は、近年、小型・軽量化が進められており、このような小型の圧縮機においては、一斉回動のための機構をハウジング内に設けた場合には、組み立て等の作業性が非常に悪くなると共に、充分注意しないと、複数あるガイドベーンの羽根部が全て等しい傾斜角度で正しく配置されずに、いくつかのガイドベーンの羽根部が誤った傾斜角度で組み込まれてしまうことも懸念されている。

本発明は、斯かる実情に鑑み、簡略な構成によって、複数あるガイドベーンの羽根部を全て等しい傾斜角度で正しく配置し得、誤った組み込みを未然に防いで、組立作業性向上を図り得る圧縮機の可変ガイドベーン装置及びその組立方法並びに過給機を提供しようとするものである。

本発明は、内部に回転軸を中心としてコンプレッサインペラが回転自在に配設されたハウジングの内部に、ガイドベーンユニットを前記コンプレッサ入口側に嵌合するよう挿入して構成され、
該ガイドベーンユニットは、前記回転軸と交差する方向の対向面によって分割された軸受リングと押えリングとの間で、円周方向へ等間隔で且つ半径方向へ放射状に配設される複数のガイドベーンの軸を挟み込んで回動自在に支持し、前記軸受リングと押えリングの対向面の少なくとも一方に形成された環状溝にはリングギヤが配置され、且つ該リングギヤに噛合するピニオンが前記各ガイドベーンの軸に備えられ、
前記ハウジングには、該ハウジングの内部に挿入した前記ガイドベーンユニットのガイドベーンの軸の一つに外部から回動軸を挿入して接続するための軸孔が形成され、
前記ピニオンは、前記ガイドベーンの軸を中心として回動する羽根部が全開位置から全閉位置へ至るまでの範囲に対応させて軸の周方向に歯を形成したセクターピニオンであることを特徴とする圧縮機の可変ガイドベーン装置にかかるものである。

上記手段によれば、以下のような作用が得られる。

前述の如くピニオンをセクターピニオンとすると、前記羽根部の全開位置に対応する側のピニオンの端部をリングギヤのラック歯に噛合させれば、ガイドベーンの羽根部は全開位置となり、前記羽根部の全閉位置に対応する側のピニオンの端部をリングギヤのラック歯に噛合させれば、ガイドベーンの羽根部は全閉位置となることから、複数あるガイドベーンの羽根部を全て等しい傾斜角度で正しく配置することが行いやすくなり、いくつかのガイドベーンの羽根部が誤った傾斜角度で組み込まれてしまうことが避けられる。又、全周に歯を有する通常の円板状のピニオンに比べ、加工工数が減少されて製作が容易になり、コスト削減が可能になると共に、全体の軽量化にも役立つこととなる。

前記圧縮機の可変ガイドベーン装置においては、前記リングギヤは、筒状体からなるリングギヤ本体の端面における周方向に、前記ガイドベーンのピニオンが羽根部の全開位置から全閉位置へ至るまで回動する範囲に対応する部分のみにラック歯を間欠的に形成したものであるようにすることができ、このようにすると、前記リングギヤの周方向へ間欠的に形成された各ラック歯の前記羽根部の全開位置と全閉位置のいずれか一方に対応する端部に対し、前記ピニオンの対応する側の端部を噛合させることにより、前記各ガイドベーンの羽根部を全開位置と全閉位置のいずれか一方に統一配置することが可能となり、組立時に噛合させるべきピニオンとラック歯との位置関係がより明確化されることから、複数あるガイドベーンの羽根部を全て等しい傾斜角度で正しく配置することが更に行いやすくなり、いくつかのガイドベーンの羽根部が誤った傾斜角度で組み込まれてしまうことがより確実に避けられる。又、前記リングギヤの不要な部分にはラック歯を形成しなくて済むため、該リングギヤの加工工数が減少されて製作が容易になり、全体として更なるコスト削減が可能になる。

一方、本発明は、ハウジングの内部に回転軸を中心としてコンプレッサインペラを回転自在に配設し、
前記回転軸と交差する方向の対向面によって分割された軸受リングと押えリングとの間で、円周方向へ等間隔で且つ半径方向へ放射状に配設される複数のガイドベーンの軸を挟み込んで回動自在に支持し、前記軸受リングと押えリングの対向面の少なくとも一方に形成された環状溝にはリングギヤが配置され、且つ該リングギヤに噛合するピニオンが前記各ガイドベーンの軸に形成されたガイドベーンユニットを組み立て、
該ガイドベーンユニットを、前記ハウジングの内部におけるコンプレッサインペラ入側に嵌合せしめ、
前記ハウジングに形成した軸孔に外部から回動軸を挿入して、該ハウジングの内部に挿入した前記ガイドベーンユニットのガイドベーンの軸の一つに接続するようにした圧縮機の可変ガイドベーン装置の組立方法であって、
前記ガイドベーンの軸を中心として回動する羽根部が全開位置から全閉位置へ至るまでの範囲に対応させて軸の周方向に歯を形成したセクターピニオンを前記ピニオンとすると共に、筒状体からなるリングギヤ本体の端面における周方向に、前記ガイドベーンのピニオンが羽根部の全開位置から全閉位置へ至るまで回動する範囲に対応する部分のみにラック歯を間欠的に形成したものを前記リングギヤとし、
該リングギヤの周方向へ間欠的に形成された各ラック歯の前記羽根部の全開位置と全閉位置のいずれか一方に対応する端部に対し、前記ピニオンの対応する側の端部を噛合させることにより、前記各ガイドベーンの羽根部を全開位置と全閉位置のいずれか一方に統一配置することを特徴とする圧縮機の可変ガイドベーン装置の組立方法にかかるものである。

又、本発明は、前記圧縮機の可変ガイドベーン装置を備えたことを特徴とする過給機にかかるものである。

本発明の圧縮機の可変ガイドベーン装置及びその組立方法並びに過給機によれば、簡略な構成によって、複数あるガイドベーンの羽根部を全て等しい傾斜角度で正しく配置し得、誤った組み込みを未然に防いで、組立作業性向上を図り得るという優れた効果を奏し得る。

本発明の圧縮機の可変ガイドベーン装置の実施例におけるリングギヤにガイドベーンを全開位置で嵌合配置した状態を示す平面図である。 （ａ）は本発明の圧縮機の可変ガイドベーン装置の実施例におけるガイドベーンの全開位置でのリングギヤとピニオンとの噛合状態を示す側面図であって、図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視相当図、（ｂ）は本発明の圧縮機の可変ガイドベーン装置の実施例におけるガイドベーンの全閉位置でのリングギヤとピニオンとの噛合状態を示す側面図である。 本発明の圧縮機の可変ガイドベーン装置の実施例におけるリングギヤを示す斜視図である。 本発明の圧縮機の可変ガイドベーン装置の実施例の組み立て状態を説明するための切断側面図である。 本発明の圧縮機の可変ガイドベーン装置の実施例の組み立て完了状態を示す切断側面図である。 図５をＶＩ−ＶＩ方向から見た平面図である。 （ａ）は本発明の圧縮機の可変ガイドベーン装置の実施例におけるガイドベーンユニットを組み立てた状態を示す側面図、（ｂ）は本発明の圧縮機の可変ガイドベーン装置の実施例における軸受リングを上方から見た斜視図である。 （ａ）は本発明の圧縮機の可変ガイドベーン装置の実施例における波ワッシャを示す正面図、（ｂ）は（ａ）の波ワッシャをＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ方向から見た側面図である。 本発明の圧縮機の可変ガイドベーン装置の実施例における止め輪を示す正面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１〜図９は本発明の圧縮機の可変ガイドベーン装置の実施例であって、自動車等に搭載される過給機の圧縮機１は、図４〜図６に示す如く、ハウジング２の内部にコンプレッサインペラ３を回転自在に配設し、該コンプレッサインペラ３は、自動車用エンジンの排気によって回転する図示していないタービンインペラと同軸の回転軸４によって回転されるようになっている。前記ハウジング２の内側には、前記コンプレッサインペラ３の入口側に延びた吸込口５と、該コンプレッサインペラ３によって速度が高められた空気の運動エネルギを圧力のエネルギに換えてハウジング２内部のスクロール６に導くディフューザ７が形成されている。

前記圧縮機１のハウジング２における前記コンプレッサインペラ３の入口側には、前記吸込口５を拡径することにより円筒状に形成した段部８を設けてあり、該段部８は切欠底面８ａと切欠内周面８ｂとからなる。一方、前記ハウジング２の内部には、前記段部８の切欠内周面８ｂに外面が嵌合し且つ内面に前記吸込口５の延長部５ａが形成されたガイドベーンユニット９を設け、可変ガイドベーン装置を構成してある。

前記ガイドベーンユニット９は、図７（ａ）に示す如く、前記回転軸４と直交する方向の対向面１０ａ，１０ｂによって分割された軸受リング１１と押えリング１２とを有している。前記軸受リング１１と押えリング１２の対向面１０ａ，１０ｂのそれぞれには、環状溝１３，１４（図４、図７（ｂ）参照）を形成してあり、該環状溝１３，１４によって、前記軸受リング１１と押えリング１２の対向面１０ａ，１０ｂにそれぞれ内側壁１５と外側壁１６が形成されている。

前記内側壁１５と外側壁１６の対向面１０ａ，１０ｂの部分には、図７に示す如く、複数の軸受凹部２１を形成し、該軸受凹部２１によって、図１及び図２に示すように羽根部１７とピニオン１８を備えたガイドベーン１９の軸２０，２０´を支持することにより、該ガイドベーン１９が軸受リング１１の円周方向へ等間隔で且つ半径方向へ放射状に配設されるようにしてある。図７の例では、軸受リング１１の対向面１０ａにガイドベーン１９の軸２０を収容できる深さのＵ字状の軸受凹部２１を形成した場合を示しており、前記軸受リング１１に形成した軸受凹部２１に対向する押えリング１２の対向面１０ｂは平坦面となっている。前記ガイドベーン１９の外側の軸２０は外側壁１６に形成した軸受凹部２１に嵌合し、ガイドベーン１９の内側の軸２０´は内側壁１５に形成した軸受凹部２１に嵌合しており、この時、前記ガイドベーン１９の内側の軸２０´には、図４及び図５に示す如く、内側壁１５を挟むことによってガイドベーン１９の軸方向への移動を拘束するための突部２０ａ´，２０ｂ´を備えている。尚、図７に示す例に代えて、前記Ｕ字状の軸受凹部２１を押えリング１２の対向面１０ｂに形成するようにしても良く、又、前記軸受リング１１の対向面１０ａと押えリング１２の対向面１０ｂの両方に半円形状の軸受凹部２１を形成するようにしても良い。

更に、前記軸受リング１１と押えリング１２の外側壁１６の対向面１０ａ，１０ｂには、互いに嵌合して前記軸受リング１１と押えリング１２の位置決めを行うための係合凸部２２と係合凹部２３を形成してある。図７（ｂ）に示す例では、前記軸受リング１１の外側壁１６の対向面１０ａの三箇所に係合凹部２３を形成すると共に、前記押えリング１２の外側壁１６の対向面１０ｂに前記係合凹部２３に嵌合する三個の係合凸部２２を形成し、該係合凸部２２と係合凹部２３とが互いに嵌合することによって、前記軸受リング１１と押えリング１２の周方向並びに回転軸４と直交する方向への移動が拘束されるようになっている。尚、図７に示す例に代えて、前記軸受リング１１の対向面１０ａに係合凸部２２を形成し、前記押えリング１２の対向面１０ｂに係合凹部２３を形成しても良い。

前記環状溝１３，１４の一方には、押付手段２４を介してリングギヤ２５を挿入するようになっている。図４及び図５に示す例では、Ｕ字状の軸受凹部２１を形成した軸受リング１１の環状溝１３の底部に、押付手段２４とリングギヤ２５を挿入している。ここで、Ｕ字状の軸受凹部２１を押えリング１２に形成した場合には、押えリング１２の環状溝１４に押付手段２４とリングギヤ２５を挿入すれば良く、又、前記軸受リング１１の対向面１０ａと押えリング１２の対向面１０ｂの両方に半円形状の軸受凹部２１を形成した場合には、前記環状溝１３，１４のいずれか一方に押付手段２４とリングギヤ２５を挿入すれば良い。

そして、本実施例の場合、前記ガイドベーン１９の軸２０に形成したピニオン１８は、全周に歯を有する通常の円板状のピニオンではなく、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す如く、前記ガイドベーン１９の軸２０を中心として回動する羽根部１７が全開位置（図２（ａ）参照）から全閉位置（図２（ｂ）参照）へ至るまでの範囲に対応させて軸２０の周方向に歯を形成したセクターピニオンとしてある。又、前記リングギヤ２５は、筒状体からなるリングギヤ本体２５Ａの端面に全周に亘ってラック歯２５ａを形成することも可能であるが、本実施例の場合、前記リングギヤ２５は、図１〜図３に示す如く、筒状体からなるリングギヤ本体２５Ａの端面における周方向に、前記ガイドベーン１９のピニオン１８が羽根部１７の全開位置から全閉位置へ至るまで回動する範囲に対応する部分のみにラック歯２５ａを間欠的に形成したものとしてあり、前記軸受リング１１の環状溝１３の底部に、押付手段２４とリングギヤ２５を挿入した状態で、前記軸受凹部２１にガイドベーン１９の軸２０，２０´を嵌合させる際、前記リングギヤ２５の周方向へ間欠的に形成された各ラック歯２５ａの前記羽根部１７の全開位置と全閉位置のいずれか一方に対応する端部に対し、前記ピニオン１８の対応する側の端部を噛合させることにより、前記各ガイドベーン１９の羽根部１７を全開位置と全閉位置のいずれか一方に統一配置するようにしてある。

前記押付手段２４は前記リングギヤ２５を前記ガイドベーン１９のピニオン１８に確実に噛合させるためのものであり、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示す如く、環状に形成された波ワッシャ２６を用いることができる。該波ワッシャ２６は図８（ｂ）に示すように、周方向三箇所で突出又はへこむように波打った形状を有しており、これにより前記リングギヤ２５を三箇所で押してリングギヤ２５をガイドベーン１９のピニオン１８に噛合させるようになっている。尚、前記押付手段２４としては、前記波ワッシャ２６に代えて、コイルバネを用いることもできる。

前記軸受リング１１のコンプレッサインペラ側端面１１ａとハウジング２の段部８の切欠底面８ａには、図４及び図５に示す如く、ピン２８を挿入して前記ガイドベーンユニット９の軸受リング１１とハウジング２との周方向の位置決めを行うためのピン孔２９，３０を凹設してある。

前記ガイドベーンユニット９は、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す如く、前記軸受リング１１と押えリング１２とに、互いに嵌合する前記係合凸部２２及び係合凹部２３を形成することにより、前記軸受リング１１と押えリング１２を組み立てた際に一体に保持しておくための仮止め手段を有している。該仮止め手段としては、前記係合凸部２２及び係合凹部２３がきつく嵌合されるように予め設計しておくことで機能させることができるが、前記係合凸部２２と係合凹部２３を少量の接着剤を用いて嵌合させるようにすることも可能である。更に、図７（ｂ）に示すように、前記軸受リング１１と押えリング１２の対向面１０ａ，１０ｂにピン孔３１（図の例では二個）を設けておき、該ピン孔３１にきつく嵌合するピン３２を挿入することによって、前記軸受リング１１と押えリング１２を一体に保持することができる。尚、前記仮止め手段は、組み立てられたガイドベーンユニット９をハウジング２の段部８に挿入する際に分解しないように保持しておくためのものであり、強度が要求されるものではない。

前記ハウジング２には、段部８に挿入した前記ガイドベーンユニット９を段部８内に固定しておくための固定手段３３が設けられる。図４及び図５に示す例では、前記段部８に挿入したガイドベーンユニット９の押えリング１２の開放側端面に対応する切欠内周面８ｂの位置に環状の係止溝３４を形成し、該係止溝３４に、図９に示す止め輪３５を縮めた状態で挿入し、開放してその弾撥力により係合させることで、該止め輪３５によって前記ガイドベーンユニット９を段部８から抜け出ないように固定している。前記固定手段３３としては、前記ガイドベーンユニット９が段部８から抜け出ないように固定ボルト等を用いてハウジング２に固定しても良い。

前記ガイドベーン１９における外側の軸２０の端面中心部には、図１及び図２に示す如く、該軸２０の直径方向へ延びる接続凸部３６を形成してあり、前記ガイドベーン１９の軸２０，２０´を前記軸受リング１１の外側壁１６と内側壁１５の軸受凹部２１に嵌合させて前記ガイドベーンユニット９を組み立てた際に、前記接続凸部３６の先端が段部８の切欠内周面８ｂに接しない長さとなるようにしてある。図４及び図５に示す例では、前記段部８の切欠底面８ａに近い切欠内周面８ｂの位置には相互に緊密に嵌合する嵌合部３７が形成してあり、該嵌合部３７よりも開放端側の切欠内周面８ｂは前記嵌合部３７よりも径が大きくなっている。このため、前記切欠内周面８ｂとガイドベーンユニット９の外周面との間には隙間３８を有しており、従って、前記ガイドベーン１９の接続凸部３６の先端は前記隙間３８まで突出した長さとなっている。尚、前記ガイドベーン１９は接続凸部３６の先端がガイドベーンユニット９の外径内に収まる長さとしても良く、この場合には、前記隙間３８を設けることなく、切欠内周面８ｂとガイドベーンユニット９の外周面を緊密に嵌合させることができる。

前記ハウジング２の段部８にガイドベーンユニット９を挿入した際に前記ガイドベーン１９の一つの軸２０に対応する位置のハウジング２には、前記ガイドベーン１９の軸２０を回動させる回動軸４０を外部から挿入するための一つの軸孔４１を設けてある。前記回動軸４０の先端には、前記ガイドベーン１９の軸２０に形成した接続凸部３６に嵌合する接続凹部３９を設けてある。前記回動軸４０の他端には、図４〜図６に示す如く、アーム４２を介して作動ピン４３をクランク状に取り付けてあり、図示していないアクチュエータよって前記作動ピン４３を図６の矢印Ａ方向に押し引きして前記回動軸４０を回動させることにより、前記接続凹部３９と接続凸部３６を介して一つのガイドベーン１９の軸２０を回動させるようになっている。前記回動軸４０によって一つのガイドベーン１９の軸２０が回動すると、ピニオン１８を介してリングギヤ２５が回転し、該リングギヤ２５の回転によりピニオン１８を介して全てのガイドベーン１９が一斉に回動されるようになっている。

前記軸受リング１１、押えリング１２、リングギヤ２５及びガイドベーン１９からなる構成部材は、焼結金属、アルミダイカスト、樹脂等によって製作することができるが、このような構成部材はいずれも樹脂による一体成形が可能な形状になっており、該樹脂による一体成形によって製作した場合には、機械加工、溶接加工、仕上加工等を省略でき、ガイドベーンユニット９の製造工程の簡素化並びに低コスト化を図ることができると共に、軽量化を図れる利点があり、更には、過給機全体の製造工程の効率向上を図ることが可能となる。尚、前記ガイドベーン１９は、図１に示す如く、羽根部１７、ピニオン１８、突部２０ａ´，２０ｂ´接続凸部３６が軸２０，２０´に対して一体的に設けられ、樹脂による一体成形が可能となっている。又、各ガイドベーン１９の形状、寸法を互いに同一とせずに、異なる形状とすることも可能ではあるが、仮に、駆動機構としての回動軸４０に接続されるガイドベーン１９のみ異なる形状とした場合（例えば、前記回動軸４０に接続されるガイドベーン１９のみに接続凸部３６を設け、他のガイドベーン１９には接続凸部３６を設けないようにした場合）、ガイドベーンユニット９の組立時に、作業者は、ガイドベーン１９の配置に応じて形状の異なるガイドベーン１９を選択する必要があるため、作業者にとって手間になる。しかし、本実施例のように全てのガイドベーン１９の形状、寸法を同一とした場合は、上記のような手間が不要になり、ガイドベーンユニット９の組立作業性が向上し、ガイドベーンユニット９の製造工程、並びに過給機全体の製造工程の効率をより向上させることができ、好ましい。

更に、前記軸受リング１１及び押えリング１２と、ガイドベーン１９の少なくとも一方の構成部材を樹脂により製作すると、樹脂は自己潤滑性を有することから、ガイドベーン１９の軸２０，２０´を軸受凹部２１によって好適に軸支することができる。

次に、上記実施例の圧縮機を組み立てる手順について説明する。

先ず、前記ハウジング２の外部において、前記ガイドベーンユニット９の組み立てを行うことが可能となり、該ガイドベーンユニット９の組み立てに際して、図７（ｂ）及び図１に示す如く、前記軸受リング１１を軸受凹部２１が上側を向いた状態になるように机上等に載置する。

この状態で、前記軸受リング１１の環状溝１３に、図８に示す波ワッシャ２６を挿入し、続いて、該波ワッシャ２６の上側にリングギヤ２５（図３参照）を挿入する。

次に、図１に示す如く、軸受リング１１の外側壁１６の対向面１０ａに形成した軸受凹部２１にガイドベーン１９の外側の軸２０が嵌合し、内側壁１５の対向面１０ａに形成した軸受凹部２１にガイドベーン１９の内側の軸２０´が嵌合するようにガイドベーン１９を配置するのであるが、この時、該ガイドベーン１９の軸２０に形成したピニオン１８はセクターピニオンとしてあるため、例えば、図１及び図２（ａ）に示す如く、前記羽根部１７の全開位置に対応する側のピニオン１８の端部をリングギヤ２５のラック歯２５ａに噛合させれば、ガイドベーン１９の羽根部１７は全開位置となり、図２（ｂ）に示す如く、前記羽根部１７の全閉位置に対応する側のピニオン１８の端部をリングギヤ２５のラック歯２５ａに噛合させれば、ガイドベーン１９の羽根部１７は全閉位置となる。

このようにして、全ての軸受凹部２１にガイドベーン１９を嵌合配置する。

続いて、図７（ａ）に示すように、前記軸受リング１１の対向面１０ａの上部に前記押えリング１２の対向面１０ｂが対向するようにし、相互間に設けた係合凸部２２と係合凹部２３を嵌合させて対向面１０ａ，１０ｂを当接させることでガイドベーンユニット９を組み立てる。

前記ガイドベーンユニット９の組立時には、前記軸受リング１１と押えリング１２を一体に保持しておくための仮止め手段を介して組み立てる。例えば、図７（ｂ）に示すように、前記軸受リング１１と押えリング１２の対向面１０ａ，１０ｂに形成したピン孔３１にきつく嵌合するピン３２を挿入して組み立てることにより、軸受リング１１と押えリング１２を一体に保持する。又、前記軸受リング１１と押えリング１２に形成した係合凸部２２及び係合凹部２３がきつく嵌合されるように予め設計しておくことでも同様に一体に保持することができ、又、前記係合凸部２２と係合凹部２３を少量の接着剤を介して嵌合させることでも同様に軸受リング１１と押えリング１２を一体に保持することができる。

前記軸受リング１１と押えリング１２を組み立てた状態では、ガイドベーン１９のピニオン１８がリングギヤ２５を介して波ワッシャ２６を弾性変形させるように押す状態となり、これによってリングギヤ２５とピニオン１８の噛合はより確実に行われるようになる。

次に、図４に示すように、前記軸受リング１１のコンプレッサインペラ側端面１１ａに設けたピン孔３０にピン２８を挿入した後、前述の如く組み立てたガイドベーンユニット９を前記ハウジング２の段部８に挿入し、前記ピン２８をハウジング２の段部８の切欠底面８ａに設けたピン孔２９に合致させるように挿入して、段部８に設けた嵌合部３７に前記ガイドベーンユニット９を嵌合させる。この時、ピン２８によってハウジング２に対するガイドベーンユニット９の周方向の位置は規定され、同時に、前記一つのガイドベーン１９の羽根部１７の軸２０はハウジング２に形成した軸孔４１に一致する。

前記ハウジング２の段部８にガイドベーンユニット９を挿入した後、固定手段３３によってガイドベーンユニット９を段部８に固定する。図４の例では、前記段部８に挿入したガイドベーンユニット９の押えリング１２の開放側端面に対応する切欠内周面８ｂに形成した環状の係止溝３４に、図９に示す止め輪３５を縮めた状態で挿入し、開放してその弾撥力により係合させることで、該止め輪３５によって前記ガイドベーンユニット９を段部８から抜け出ないように固定する。

続いて、前記回動軸４０をハウジング２に設けた軸孔４１から挿入し、該回動軸４０の先端に設けた接続凹部３９を前記ガイドベーン１９の軸２０の接続凸部３６に嵌合させると、圧縮機１は組み立てられる。

前述したとおり、本実施例では、ピニオン１８をセクターピニオンとしたことから、複数あるガイドベーン１９の羽根部１７を全て等しい傾斜角度で正しく配置することが行いやすくなり、いくつかのガイドベーン１９の羽根部１７が誤った傾斜角度で組み込まれてしまうことが避けられる。又、全周に歯を有する通常の円板状のピニオン１８に比べ、加工工数が減少されて製作が容易になり、コスト削減が可能になると共に、全体の軽量化にも役立つこととなる。

しかも、本実施例においては、前記リングギヤ２５は、筒状体からなるリングギヤ本体２５Ａの端面における周方向に、前記ガイドベーン１９のピニオン１８が羽根部１７の全開位置から全閉位置へ至るまで回動する範囲に対応する部分のみにラック歯２５ａを間欠的に形成したものとしてあるため、図１及び図２（ａ）に示す如く、前記リングギヤ２５の周方向へ間欠的に形成された各ラック歯２５ａの前記羽根部１７の全開位置に対応する端部に対し、前記ピニオン１８の対応する側の端部を噛合させれば、前記各ガイドベーン１９の羽根部１７を全開位置に統一配置することが可能となり、図２（ｂ）に示す如く、前記リングギヤ２５の周方向へ間欠的に形成された各ラック歯２５ａの前記羽根部１７の全閉位置に対応する端部に対し、前記ピニオン１８の対応する側の端部を噛合させれば、前記各ガイドベーン１９の羽根部１７を全閉位置に統一配置することが可能となり、組立時に噛合させるべきピニオン１８とラック歯２５ａとの位置関係がより明確化されることから、複数あるガイドベーン１９の羽根部１７を全て等しい傾斜角度で正しく配置することが更に行いやすくなっており、いくつかのガイドベーン１９の羽根部１７が誤った傾斜角度で組み込まれてしまうことがより確実に避けられる。又、前記リングギヤ２５の不要な部分にはラック歯２５ａを形成しなくて済むため、該リングギヤ２５の加工工数が減少されて製作が容易になり、全体として更なるコスト削減が可能になる。

こうして、簡略な構成によって、複数あるガイドベーン１９の羽根部１７を全て等しい傾斜角度で正しく配置し得、誤った組み込みを未然に防いで、組立作業性向上を図り得る。しかも、前記圧縮機１を備えた過給機の組立作業性が向上することにより、過給機の生産量の増加及びコストの低減化が図れる。

尚、本発明の圧縮機の可変ガイドベーン装置及びその組立方法並びに過給機は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 圧縮機
２ ハウジング
３ コンプレッサインペラ
４ 回転軸
５ａ 延長部
９ ガイドベーンユニット
１０ａ 対向面
１０ｂ 対向面
１１ 軸受リング
１２ 押えリング
１３ 環状溝
１４ 環状溝
１７ 羽根部
１８ ピニオン
１９ ガイドベーン
２０ 軸
２０´ 軸
２１ 軸受凹部
２５ リングギヤ
２５Ａ リングギヤ本体
２５ａ ラック歯
４０ 回動軸
４１ 軸孔

Claims (4)

1. 内部に回転軸を中心としてコンプレッサインペラが回転自在に配設されたハウジングの内部に、ガイドベーンユニットを前記コンプレッサ入口側に嵌合するよう挿入して構成され、
   該ガイドベーンユニットは、前記回転軸と交差する方向の対向面によって分割された軸受リングと押えリングとの間で、円周方向へ等間隔で且つ半径方向へ放射状に配設される複数のガイドベーンの軸を挟み込んで回動自在に支持し、前記軸受リングと押えリングの対向面の少なくとも一方に形成された環状溝にはリングギヤが配置され、且つ該リングギヤに噛合するピニオンが前記各ガイドベーンの軸に備えられ、
   前記ハウジングには、該ハウジングの内部に挿入した前記ガイドベーンユニットのガイドベーンの軸の一つに外部から回動軸を挿入して接続するための軸孔が形成され、
   前記ピニオンは、前記ガイドベーンの軸を中心として回動する羽根部が全開位置から全閉位置へ至るまでの範囲に対応させて軸の周方向に歯を形成したセクターピニオンであることを特徴とする圧縮機の可変ガイドベーン装置。
2. 前記リングギヤは、筒状体からなるリングギヤ本体の端面における周方向に、前記ガイドベーンのピニオンが羽根部の全開位置から全閉位置へ至るまで回動する範囲に対応する部分のみにラック歯を間欠的に形成したものである請求項１記載の圧縮機の可変ガイドベーン装置。
3. ハウジングの内部に回転軸を中心としてコンプレッサインペラを回転自在に配設し、
   前記回転軸と交差する方向の対向面によって分割された軸受リングと押えリングとの間で、円周方向へ等間隔で且つ半径方向へ放射状に配設される複数のガイドベーンの軸を挟み込んで回動自在に支持し、前記軸受リングと押えリングの対向面の少なくとも一方に形成された環状溝にはリングギヤが配置され、且つ該リングギヤに噛合するピニオンが前記各ガイドベーンの軸に形成されたガイドベーンユニットを組み立て、
   該ガイドベーンユニットを、前記ハウジングの内部におけるコンプレッサインペラ入口側に嵌合せしめ、
   前記ハウジングに形成した軸孔に外部から回動軸を挿入して、該ハウジングの内部に挿入した前記ガイドベーンユニットのガイドベーンの軸の一つに接続するようにした圧縮機の可変ガイドベーン装置の組立方法であって、
   前記ガイドベーンの軸を中心として回動する羽根部が全開位置から全閉位置へ至るまでの範囲に対応させて軸の周方向に歯を形成したセクターピニオンを前記ピニオンとすると共に、筒状体からなるリングギヤ本体の端面における周方向に、前記ガイドベーンのピニオンが羽根部の全開位置から全閉位置へ至るまで回動する範囲に対応する部分のみにラック歯を間欠的に形成したものを前記リングギヤとし、
   該リングギヤの周方向へ間欠的に形成された各ラック歯の前記羽根部の全開位置と全閉位置のいずれか一方に対応する端部に対し、前記ピニオンの対応する側の端部を噛合させることにより、前記各ガイドベーンの羽根部を全開位置と全閉位置のいずれか一方に統一配置することを特徴とする圧縮機の可変ガイドベーン装置の組立方法。
4. 請求項１又は２記載の圧縮機の可変ガイドベーン装置を備えたことを特徴とする過給機。

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