JP2014058918A - 過給機用のコンプレッサハウジング - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成でありながら、滑り部材を十分かつ確実に固定することができ、滑り部材の抜け・脱落等を防止することができる過給機用のコンプレッサハウジングを提供すること。
【解決手段】コンプレッサハウジング１において、シュラウド部２２は、滑り部材３と被圧入部４１を設けたシュラウド本体部４とからなる。滑り部材３の外周面３０２には滑り凹部３１が設けられ、被圧入部４１の内周面４１１には被圧入凸部４２が設けられている。滑り部材３は、被圧入部４１内に圧入された状態でシュラウド本体部４に固定されている。滑り凹部３１の内壁面３１０には、被圧入凸部４２に押圧接触する接触部３１１と、接触部３１１の軸方向両側において被圧入凸部４２との間に隙間２９を設けた非接触部３１２とが形成されている。滑り部材３の外周面３０２は、滑り凹部３１の軸方向両側において被圧入部４１の内周面４１１に押圧接触している。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数のブレードを有するインペラを収容可能に構成された過給機用のコンプレッサハウジングに関する。

自動車のターボチャージャー等の過給機に用いられるコンプレッサ（圧縮機）は、複数のブレードを有するインペラを収容可能に構成されていると共に、インペラに向けて空気を吸い込む吸気口、インペラの外周側において周方向に形成され、インペラから吐き出された空気を導入するスクロール室、インペラに対向するシュラウド面を形成するシュラウド部等を備えたコンプレッサハウジングを有している。

上記構成のコンプレッサにおいては、インペラの複数のブレードとコンプレッサハウジングのシュラウド面との間の隙間をできる限り小さくすることで、圧縮効率を高めることができる。
ところが、この隙間を小さくすると、例えば振動やインペラ回転軸の振れ等によってインペラのブレードがコンプレッサハウジングのシュラウド面に接触した場合に、インペラが損傷してしまうおそれがある。

そこで、従来、コンプレッサハウジングのシュラウド部におけるシュラウド面を形成する部分に樹脂等で構成された滑り部材を取り付けた構造が提案されている（特許文献１、２参照）。
これによれば、万が一振動やインペラ回転軸の振れ等によってインペラのブレードがコンプレッサハウジングのシュラウド面に接触しても、そのシュラウド面を形成する部分に取り付けた滑り部材が削れるだけであり、インペラのブレードとコンプレッサハウジングのシュラウド面との間の隙間は、小さいままで維持される。

特開平１１−１７３１５３号公報 特開２００４−１６２５７８号公報

しかしながら、上記特許文献１等のように、滑り部材をボルトやスナップリング等を用いてシュラウド部に固定する構造とした場合には、構造自体が複雑となってしまう。また、部品点数も多くなり、コストが高くなってしまう。
また、上記特許文献２等のように、滑り部材を嵌合、圧入等によってシュラウド部に固定する安価で簡易な固定構造とした場合には、長時間圧入応力を受けることによって滑り部材にクリープ現象による変形が生じ、滑り部材とシュラウド部との間の締め代が小さくなるという現象が生じうる。その結果、シュラウド部からの滑り部材の抜け・脱落等が生じるおそれがある。特に、コンプレッサの使用時において、滑り部材は高温に曝されることから、この現象がより顕著に表れる。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、簡易な構成でありながら、滑り部材を十分かつ確実に固定することができ、滑り部材の抜け・脱落等を防止することができる過給機用のコンプレッサハウジングを提供しようとするものである。

本発明の一の態様は、複数のブレードを有する過給機用のインペラを収容可能に構成されていると共に、上記インペラに向けて空気を吸い込む吸気口と、上記インペラの外周側において周方向に形成され、上記インペラから吐き出された空気を導入するスクロール室と、上記インペラに対向するシュラウド面を形成するシュラウド部とを備えた過給機用のコンプレッサハウジングにおいて、
上記シュラウド部は、弾性変形可能な環状の滑り部材と、該滑り部材を軸方向に圧入するための筒状の被圧入部を設けたシュラウド本体部とからなり、
上記滑り部材の外周面には、その外周面から径方向に窪んでなる滑り凹部が周方向に設けられており、
上記シュラウド本体部の上記被圧入部の内周面には、その内周面から径方向に突出してなる被圧入凸部が周方向に設けられており、
上記滑り部材は、上記被圧入部内に軸方向に圧入された状態で上記シュラウド本体部に固定されていると共に、その内周面によって上記シュラウド部の上記シュラウド面を形成しており、
上記滑り部材の上記滑り凹部内には、上記被圧入部の上記被圧入凸部が配置されており、かつ、上記滑り凹部の内壁面には、上記被圧入凸部に押圧接触する接触部と、該接触部の軸方向両側において上記被圧入凸部との間に隙間を有する非接触部とが形成されており、
上記滑り部材の上記外周面は、上記滑り凹部の軸方向両側において上記被圧入部の上記内周面に押圧接触していることを特徴とする過給機用のコンプレッサハウジングにある（請求項１）。

上記コンプレッサハウジングにおいて、滑り部材は、シュラウド本体部の被圧入部内に軸方向に圧入されている。そして、滑り部材が被圧入部内に圧入された状態において、滑り部材の滑り凹部内には、被圧入部の被圧入凸部が配置され、滑り凹部の内壁面には、被圧入凸部に押圧接触する接触部と、該接触部の軸方向両側において被圧入凸部との間に隙間を有する非接触部とが形成されている。また、滑り部材の外周面は、滑り凹部の軸方向両側において被圧入部の内周面に押圧接触している。

すなわち、滑り部材は、被圧入部に対して押圧接触し、圧入応力を受ける圧入応力作用部（滑り凹部の内壁面の接触部、滑り部材の外周面）と、被圧入部に対して接触せず、圧入応力を受けない圧入応力非作用部（滑り凹部の内壁面の非接触部）とが軸方向に交互に存在することになる。
ここで、滑り部材における圧入応力作用部は、圧入応力を受け続けることにより、クリープ現象による塑性的な変形が生じる。一方、滑り部材における圧入応力非作用部は、圧入応力を受けないため、クリープ現象による変形が生じない。

そのため、滑り部材における圧入応力作用部にクリープ現象による変形が生じても、圧入応力作用部同士の間に存在し、変形が生じない圧入応力非作用部により、滑り部材の軸方向の移動を抑制することができる。具体的には、滑り部材において変形が生じない滑り凹部の内壁面の非接触部が被圧入部の被圧入凸部に引っかかることによるアンカー効果を得ることができ、滑り部材の軸方向の移動を抑制することができる。これにより、滑り部材の抜け・脱落等を防止することができる。

また、上記コンプレッサハウジングでは、滑り部材をシュラウド本体部の被圧入部内に圧入することによって固定している。そのため、従来のように、滑り部材を固定するための部品等を必要としない。これにより、部品点数を増やすことなく、簡易な構成で滑り部材を固定することができる。その結果、コストを抑えながら、製造効率を高めることができる。

このように、簡易な構成でありながら、滑り部材を十分かつ確実に固定することができ、滑り部材の抜け・脱落等を防止することができる過給機用のコンプレッサハウジングを提供しようとすることができる。

実施例における、コンプレッサハウジングの全体構造を示す説明図。 実施例における、滑り部材の滑り凹部を示す説明図。 実施例における、シュラウド本体部の被圧入部の被圧入凸部を示す説明図。 実施例における、滑り部材がシュラウド本体部の被圧入部に圧入された状態を示す説明図。 実施例における、滑り部材をシュラウド本体部の被圧入部に圧入する様子を示す説明図。

上記コンプレッサハウジングにおいて、上記滑り部材の内周面は、シュラウド部のシュラウド面を形成している。そして、上記滑り部材は、インペラのブレードとシュラウド部のシュラウド面との間の隙間をできる限り小さく維持する役割を果たすものである。
例えば、振動やインペラ回転軸の振れ等によってインペラのブレードがシュラウド部のシュラウド面に接触した場合には、シュラウド部に固定されたシュラウド面を形成する上記滑り部材が削られる。そして、インペラのブレードとシュラウド部のシュラウド面との間の隙間は、依然として小さいまま維持される。

また、上記滑り部材の滑り凹部の軸方向長さ（幅）は、上記被圧入部の被圧入凸部の軸方向長さ（幅）よりも大きいことが好ましい。
この場合には、滑り部材の滑り凹部内に被圧入部の被圧入凸部を確実に配置することができる。

また、上記滑り部材の滑り凹部の内壁面は、上記コンプレッサハウジングの軸方向断面において、円弧状の曲面であることが好ましい。また、上記被圧入部の被圧入凸部の表面は、上記コンプレッサハウジングの軸方向断面において、円弧状の曲面であることが好ましい。また、両者が円弧状の曲面である場合、上記滑り部材の滑り凹部の内壁面の曲率半径は、上記被圧入部の被圧入凸部の表面の曲率半径よりも大きいことが好ましい。
この場合には、滑り部材を被圧入部内に圧入する際に、滑り部材の滑り凹部内に被圧入部の被圧入凸部を容易に配置することができる。

また、上記滑り部材において、滑り凹部の内壁面の接触部は、上記被圧入部の被圧入凸部に押圧接触している。このような構成は、例えば、滑り凹部の内壁面の接触部と被圧入部の被圧入凸部との間に締め代を設けることによって実現することができる。
また、上記滑り部材の外周面は、上記被圧入部の内周面に押圧接触している。このような構成は、例えば、滑り部材の外周面と被圧入部の内周面との間に締め代を設けることによって実現することができる。

また、上記滑り部材は、樹脂からなることが好ましい（請求項２）。
この場合には、滑り部材を弾性変形させやすくなるため、該滑り部材を被圧入部内に圧入することが容易となる。また、樹脂は、高温下で応力を受け続けるとクリープ現象による変形が生じやすいため、滑り部材にクリープ現象による変形が生じても抜け・脱落等を防止することができるという効果を有効に発揮することができる。また、上述したように、インペラのブレードが接触した場合に削られるようにしておく必要があるが、これを容易に実現することができる。
なお、上記滑り部材としては、例えば、ナイロン、ポリエステル等の樹脂を用いることができる。また、樹脂以外にもセラミック等を用いることができる。

また、上記滑り部材における圧入方向側の軸方向端面の外周角部には、面取り部が設けられていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、滑り部材を被圧入部内に圧入する際に、滑り部材の外周角部がシュラウド本体部に接触して破損等が生じることを防止することができる。

上記過給機用のコンプレッサハウジングにかかる実施例について、図を用いて説明する。
本例のコンプレッサハウジング１は、図１に示すごとく、自動車のターボチャージャー（過給機）に用いられるコンプレッサ（圧縮機）の外殻を形成するものであり、複数のブレード５２を有するインペラ５を収容可能に構成されていると共に、インペラ５に向けて空気Ａ１を吸い込む吸気口１１と、インペラ５の外周側において周方向に形成され、インペラ５から吐き出された空気Ａ２を導入するスクロール室１２と、インペラ５に対向するシュラウド面２２１を形成するシュラウド部２２とを備えている。

具体的には、同図に示すごとく、コンプレッサハウジング１は、インペラ５を内部に収容すると共に吸気口１１やスクロール室１２を形成するハウジング本体部２を有する。
ハウジング本体部２は、吸気口１１を形成する筒状の吸気口形成部２１と、インペラ５に対向するシュラウド面２２１及びそのシュラウド面２２１からスクロール室１２に向かって延びるディフューザ面２２２を形成するシュラウド部２２と、スクロール室１２を形成するスクロール室形成部２３とを有する。

シュラウド部２２は、弾性変形可能な環状の滑り部材３と、滑り部材３を軸方向に圧入するための筒状の被圧入部４１を設けたシュラウド本体部４とからなる。また、シュラウド部２２内には、吸気口１１と連通する吸気通路２２０が形成されている。
本例では、ハウジング本体部２は、シュラウド部２２の滑り部材３を除いて、アルミニウム製のダイキャスト品により一体的に構成されている。また、滑り部材３は、ポリイミド樹脂からなる。

図１、図２に示すごとく、滑り部材３は、シュラウド本体部４の被圧入部４１の内周面４１１に沿って円環状に設けられている。
滑り部材３の外周面３０２には、その外周面３０２から径方向に窪んでなる滑り凹部３１が周方向に全周にわたって設けられている。また、滑り部材３の軸方向吸気側Ｘ１（圧入方向側）の吸気側端面３０３には、その吸気側端面３０３から突出してなる円筒状の突出部３２が設けられている。また、滑り部材３の吸気側端面３０３の外周角部には、面取り部３３が設けられている

図１、図３に示すごとく、シュラウド本体部４の被圧入部４１は、滑り部材３を内部に圧入して配設することができるように、シュラウド本体部４を軸方向吸気側Ｘ１に凹状に窪ませて設けられている。
被圧入部４１の内周面４１１には、その内周面４１１から径方向に突出してなる被圧入凸部４２が周方向に全周にわたって設けられている。また、被圧入部４１の軸方向吸気側Ｘ１には、滑り部材３の突出部３２を内部に圧入して配設することができるように、被圧入部４１の底面４１３からさらに軸方向吸気側Ｘ１に凹状に窪ませてなる突出被圧入部４３が設けられている。

図２、図３に示すごとく、滑り部材３の滑り凹部３１の軸方向長さ（幅）Ｌ１は、被圧入部４の被圧入凸部４２の軸方向長さ（幅）Ｌ２よりも大きい。
また、滑り部材３の滑り凹部３１の内壁面３１０は、円弧状の曲面によって形成されている。また、被圧入部４１の被圧入凸部４２の表面４２０は、円弧状の曲面によって形成されている。そして、滑り部材３の滑り凹部３１の内壁面３１０の曲率半径は、被圧入部４１の被圧入凸部４２の表面４２０の曲率半径よりも大きい。

図１に示すごとく、滑り部材３は、被圧入部４１内に軸方向に圧入されている。また、滑り部材３の突出部３２は、突出被圧入部４３内に軸方向に圧入されている。これにより、滑り部材３は、被圧入部４１内に圧入された状態でシュラウド本体部４に固定されていると共に、その内周面３０１によってシュラウド部２２のシュラウド面２２１を形成している。

図４に示すごとく、滑り部材３が被圧入部４１に圧入された状態において、滑り部材３の滑り凹部３１内には、被圧入部４１の被圧入凸部４２が配置されている。また、滑り凹部３１の内壁面３１０には、被圧入凸部４２に押圧接触する接触部３１１と、接触部３１１の軸方向両側において被圧入凸部４２との間に隙間２９を有する非接触部３１２とが形成されている。また、滑り部材３の外周面３０２は、滑り凹部３１の軸方向両側において被圧入部４１の内周面４１１に押圧接触している。

ここで、滑り凹部３１の内壁面３１０の接触部３１１と被圧入部４１の被圧入凸部４２との間には、締め代Ａが設けられている。すなわち、滑り凹部３１の内壁面３１０の接触部３１１の外径は、被圧入部４１の被圧入凸部４２の内径よりも大きく設定されている。
また、滑り部材３の外周面３０２と被圧入部４１の内周面４１１との間には、締め代Ｂが設けられている。すなわち、滑り部材３の外周面３０２の外径は、被圧入部４１の内周面４１１の内径よりも大きく設定されている。
なお、図４における点線Ｔは、滑り部材３が被圧入部４１内に圧入される前の大きさを示している。

図１に示すごとく、インペラ５は、ハウジング本体部２のシュラウド部２２の内周側に配置されており、回転軸５０を中心に回転可能に取り付けられている。また、インペラ５は、ハブ５１の外周面から周方向に並ぶ複数のブレード５２を突出させている。複数のブレード５２は、シュラウド部２２のシュラウド面２２１（滑り部材３の内周面３０１）に対向して配置されている。

同図に示すごとく、ハウジング本体部２のシュラウド部２２のディフューザ面２２２に対向する位置には、コンプレッサハウジング１の軸方向吐出側Ｘ２を覆う軸受ハウジング（図示略）が配設される。この軸受ハウジングは、シュラウド部２２のディフューザ面２２２との間に、インペラ５から吐き出された空気Ａ２を昇圧させるディフューザ部１３を形成する。

同図に示すごとく、上記構成のコンプレッサハウジング１を有するコンプレッサにおいては、インペラ５の回転により、吸気口１１から吸気通路２２０を介してインペラ５へと空気Ａ１が吸い込まれる。そして、インペラ５のブレード５２によって加速され、インペラ５から吐き出された空気Ａ２は、ディフューザ部１３において昇圧され、スクロール室１２に導入される。

次に、本例のコンプレッサハウジング１の製造方法について説明する。
本例のコンプレッサハウジング１を製造するに当たっては、まず、図６に示すごとく、滑り部材３を除くハウジング本体部２をダイキャストにより一体的に成形する。また、滑り部材３を射出成形により成形する。

次いで、同図に示すごとく、滑り部材３をシュラウド部２２のシュラウド本体部４の被圧入部４１内に軸方向に圧入する。このとき、滑り部材３の突出部３２も突出被圧入部４３内に軸方向に圧入する。具体的には、滑り部材３を軸方向吸気側Ｘ１に向けて被圧入部４１内に圧入していき、最終的に滑り部材３の吸気側端面３０３を被圧入部４１の底面４１３に当接させる。

これにより、図４に示すごとく、滑り部材３は、滑り凹部３１内に被圧入部４１の被圧入凸部４２が配置され、滑り凹部３１の内壁面３１０に接触部３１１と非接触部３１２とが形成され、かつ、滑り部材３の外周面３０２が被圧入部４１の内周面４１１に押圧接触された状態で、被圧入部４１内に圧入配置される。
以上により、図１に示すコンプレッサハウジング１を得る。

次に、本例のコンプレッサハウジング１における作用効果について説明する。
本例のコンプレッサハウジング１において、滑り部材３は、シュラウド本体部４の被圧入部４１内に軸方向に圧入されている。そして、滑り部材３が被圧入部４１内に圧入された状態において、滑り部材３の滑り凹部３１内には、被圧入部４１の被圧入凸部４２が配置され、滑り部材３の滑り凹部３１の内壁面３１０には、被圧入凸部４２に押圧接触する接触部３１１と、接触部３１１の軸方向両側において被圧入凸部４２との間に隙間２９を設けた非接触部３１２とが形成されている。また、滑り部材３の外周面３０２は、滑り凹部３１の軸方向両側において被圧入部４１の内周面４１１に押圧接触している。

すなわち、滑り部材３は、被圧入部４１に対して押圧接触し、圧入応力を受ける圧入応力作用部（滑り凹部３１の内壁面３１０の接触部３１１、滑り部材３の外周面３０２）と、被圧入部４１に対して接触せず、圧入応力を受けない圧入応力非作用部（滑り凹部３１の内壁面３１０の非接触部３１２）とが軸方向に交互に存在することになる。
ここで、滑り部材３における圧入応力作用部は、圧入応力を受け続けることにより、クリープ現象による塑性的な変形が生じる。一方、滑り部材３における圧入応力非作用部は、圧入応力を受けないため、クリープ現象による変形が生じない。

そのため、滑り部材３における圧入応力作用部にクリープ現象による変形が生じても、圧入応力作用部同士の間に存在し、変形が生じない圧入応力非作用部により、滑り部材３の軸方向の移動を抑制することができる。具体的には、滑り部材３において変形が生じない滑り凹部３１の内壁面３１０の非接触部３１２が被圧入部４１の被圧入凸部４２に引っかかることによるアンカー効果を得ることができ、滑り部材３の軸方向の移動を抑制することができる。これにより、滑り部材３の抜け・脱落等を防止することができる。

また、コンプレッサハウジング１では、滑り部材３をシュラウド本体部４の被圧入部４１内に圧入することによって固定している。そのため、従来のように、滑り部材３を固定するための部品等を必要としない。これにより、部品点数を増やすことなく、簡易な構成で滑り部材３を固定することができる。その結果、コストを抑えながら、製造効率を高めることができる。

また、本例では、滑り部材３の滑り凹部３１の軸方向長さ（幅）Ｌ１は、被圧入部４１の被圧入凸部４２の軸方向長さ（幅）Ｌ２よりも大きい。そのため、滑り部材３の滑り凹部３１内に被圧入部４１の被圧入凸部４２を確実に配置することができる。

また、滑り部材３の滑り凹部３１の内壁面３１０及び被圧入部４１の被圧入凸部４２の表面４２０は、コンプレッサハウジング１の軸方向断面において、円弧状の曲面である。また、滑り部材３の滑り凹部３１の内壁面３１０の曲率半径は、被圧入部４１の被圧入凸部４２の表面４２０の曲率半径よりも大きい。そのため、滑り部材３を被圧入部４１内に圧入する際に、滑り部材３の滑り凹部３１内に被圧入部４１の被圧入凸部４２を容易に配置することができる。

また、滑り部材３は、樹脂からなる。そのため、滑り部材３を弾性変形させやすくなるため、滑り部材３を被圧入部４１内に圧入することが容易となる。また、樹脂は、高温下で応力を受け続けるとクリープ現象による変形が生じやすいため、滑り部材３にクリープ現象による変形が生じても抜け・脱落等を防止することができるという効果を有効に発揮することができる。また、上述したように、インペラ５のブレード５２が接触した場合に削られるようにしておく必要があるが、これを容易に実現することができる。

また、滑り部材３における圧入方向側の軸方向端面（吸気側端面３０３）の外周角部には、面取り部３３が設けられている。そのため、滑り部材３を被圧入部４１内に圧入する際に、滑り部材３の外周角部がシュラウド本体部４に接触して破損等が生じることを防止することができる。

このように、本例によれば、簡易な構成でありながら、滑り部材３を十分かつ確実に固定することができ、滑り部材３の抜け・脱落等を防止することができる過給機用のコンプレッサハウジング１を提供することができる。

１ コンプレッサハウジング
２２ シュラウド部
２９ 隙間
３ 滑り部材
３０２ 外周面（滑り部材の外周面）
３１ 滑り凹部
３１０ 内壁面（滑り凹部の内壁面）
３１１ 接触部
３１２ 非接触部
４ シュラウド本体部
４１ 被圧入部
４１１ 内周面（被圧入部の内周面）
４２ 被圧入凸部

Claims (3)

1. 複数のブレードを有する過給機用のインペラを収容可能に構成されていると共に、上記インペラに向けて空気を吸い込む吸気口と、上記インペラの外周側において周方向に形成され、上記インペラから吐き出された空気を導入するスクロール室と、上記インペラに対向するシュラウド面を形成するシュラウド部とを備えた過給機用のコンプレッサハウジングにおいて、
   上記シュラウド部は、弾性変形可能な環状の滑り部材と、該滑り部材を軸方向に圧入するための筒状の被圧入部を設けたシュラウド本体部とからなり、
   上記滑り部材の外周面には、その外周面から径方向に窪んでなる滑り凹部が周方向に設けられており、
   上記シュラウド本体部の上記被圧入部の内周面には、その内周面から径方向に突出してなる被圧入凸部が周方向に設けられており、
   上記滑り部材は、上記被圧入部内に軸方向に圧入された状態で上記シュラウド本体部に固定されていると共に、その内周面によって上記シュラウド部の上記シュラウド面を形成しており、
   上記滑り部材の上記滑り凹部内には、上記被圧入部の上記被圧入凸部が配置されており、かつ、上記滑り凹部の内壁面には、上記被圧入凸部に押圧接触する接触部と、該接触部の軸方向両側において上記被圧入凸部との間に隙間を有する非接触部とが形成されており、
   上記滑り部材の上記外周面は、上記滑り凹部の軸方向両側において上記被圧入部の上記内周面に押圧接触していることを特徴とする過給機用のコンプレッサハウジング。
2. 請求項１に記載のコンプレッサハウジングにおいて、上記滑り部材は、樹脂からなることを特徴とする過給機用のコンプレッサハウジング。
3. 請求項１又は２に記載のコンプレッサハウジングにおいて、上記滑り部材における圧入方向側の軸方向端面の外周角部には、面取り部が設けられていることを特徴とする過給機用のコンプレッサハウジング。

Images