JP2014181656A

JP2014181656A - 内燃機関用過給機

Info

Publication number: JP2014181656A
Application number: JP2013057889A
Authority: JP
Inventors: Kohei Sugihara; 孝平杉原
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2014-09-29

Abstract

【課題】コンプレッサハウジングの内周に騒音防止用等のための空間を形成した過給機において、コンパクト化しつつ空間の容積増大を図る。
【解決手段】コンプレッサ翼２が回転するコンプレッサ室２０を囲うコンプレッサハウジング５が、軸方向に嵌まり合ったインナーハウジング１７とアウターハウジング１８とで構成されている。アウターハウジング１８の筒部１８ａには内向き開口溝２５が形成されており、アウターハウジング１８の外周とインナーハウジング１７の内周との間に、内向き開口溝２５に向けて開口した内部空間２６が形成されている。インナーハウジング１７の外径を大きくすることなく、大きな容積の内部空間２６を形成できる。
【選択図】図２

Description

本願発明は、内燃機関に使用される過給機に関するものである。

内燃機関の過給機はコンプレッサハウジングで覆われたコンプレッサ翼（羽根車）を備えており、吸気（新気）はコンプレッサ室にコンプレッサ翼の軸方向から流入し、遠心方向に押しやられてコンプレッサ翼の外周方向に吐出される。コンプレッサ翼は、排気ガスで回転する排気タービンや電動モータなどで駆動されるが、車両用内燃機関では、一般に排気タービンで駆動される排気ターボ過給機が使用されている。

さて、過給機においては、コンプレッサ部から空気流による騒音が発生することがある。そこで、入口通路の内面に環状溝を形成して、空気流を変化させることで騒音の防止を図っている。また、コンプレッサの特性を調整するために、入口通路の内面に環状溝を形成する場合もある。

他方、コンプレッサ室を構成するコンプレッサハウジングは一般にアルミで製造されており、吐出通路が中空状の構造になっていることから鋳型を使用した鋳造品が使用されることが多いが、鋳造は加工性が悪くてコストが嵩むという問題がある。

この問題は、コンプレッサハウジングをアウターハウジングとインナーハウジングとから成る２つのパーツで構成して、これらアウターハウジングとインナーハウジングとをダイキャスト品として互いに嵌め合わせることで解消可能であり、特許文献１には、コンプレッサハウジングを２パーツ方式として、アウターハウジングのうち入口通路を構成する内周面に内向きの環状溝を形成すると共に、インナーハウジングの筒部に、内向き環状溝に向けて開口した還流室を周方向に飛び飛びに設けることが記載されている。還流室は穴によってコンプレッサ室と連通しており、若干の吸気を入口通路の入口に戻すことができる。

特開２０１０−２８５８９９号公報

さて、入口通路の内周部に騒音防止等のための内部空間を設ける場合、要求される容積は各種要因によって異なっており、相当の容積が必要な場合もある。しかし、特許文献１のようにインナーハウジングに還流室を設けた構成を転用すると、インナーハウジングの筒部の厚さに規制されて、内部空間の容積を大きくすることに限度があるという問題がある。さりとて、インナーハウジングの筒部の肉厚内に内部空間を形成すると、インナーハウジングの筒部は厚さを厚くせねばならず、すると、過給機が大型化するという問題が生じる。

また、特許文献１のように還流室をインナーハウジングの筒部に設けると、インナーハウジングを製造する金型が複雑化してコストが嵩むおそれがあるのみならず、インナーハウジングのうち還流室を設けた部分が過度に薄肉になって、アウターハウジングとの嵌め合わせに際して破損するおそれも懸念される。更に、特許文献１では、アウターハウジングとインナーハウジングとの軸方向の嵌め合い長さが長いと、こじれが発生して精度良く嵌合できなくなるおそれも懸念される。

また、２パーツ方式では、インナーハウジングの筒部をアウターハウジングの内径部に強制的に嵌め込む（圧入する）ことになるが、特許文献１ではインナーハウジングにおける筒部の先端面と外周面との連接部が角張っていると共に、アウターハウジングにおける嵌入穴の開口縁が角張っているため、嵌め合わせが厄介で作業性が悪くなるおそれもあった。

本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。

本願発明の過給機は、コンプレッサ室で回転するコンプレッサ翼と、前記コンプレッサ室を構成するコンプレッサハウジングとを備えており、前記コンプレッサ室には、前記コンプレッサ翼の軸心方向に開口した入口通路とコンプレッサ翼の外周外側に位置した吐出通路とが連通しており、かつ、前記コンプレッサハウジングは、前記入口通路に位置した筒状部を有するインナーハウジングとこれを外側から囲うアウターハウジングとで構成されており、これらインナーハウジングとアウターハウジングとは前記コンプレッサ翼の軸心方向に相対動させることで嵌め合わさっている、という基本構成になっている。

そして、請求項１の発明は、上記基本構成において、前記インナーハウジングの筒部はアウターハウジングの先端よりも内側に位置しており、このためアウターハウジングは前記入口通路の一部を構成する内向き露出面を有しており、前記アウターハウジングの内向き露出面に、前記インナーハウジングにおける筒部の端面が露出する内向き開口溝を形成しており、更に、前記インナーハウジングにおける筒部の外周とアウターハウジングの内周との間に、前記内向き開口溝に向けて開口した内部空間を環状又は非環状に形成している。

本願は請求項２の発明も含んでおり、この発明は、請求項１において、前記アウターハウジングとインナーハウジングとは前記吐出通路の側に位置して互いに重なり合う壁部を備えており、前記アウターハウジングのうち壁部の外面とインナーハウジングが嵌まる嵌入穴とで囲われた内隅部を斜めにカットしてテーパ面と成すことにより、前記インナーハウジングの壁部に向けて拡径した環状の奥部空間を形成し、前記奥部空間と前記内部空間とを連通させている。

請求項１の発明において、内部空間が環状とは周方向に途切れることなく連続している状態をいう。他方、非環状とは、周方向に飛び飛びに配置されて複数に分断されている状態や、１つのみであるが１カ所だけ分断された状態を含んでいる。請求項２では、内部空間は飛び飛びに分断されていて、隣り合った内部空間の間でアウターハウジングとインナーハウジングとを嵌合させておくのが好ましい。

本願発明では、騒音防止用等の内部空間を設けるにおいて、内部空間はアウターハウジングとインナーハウジングとの間に形成されているため、インナーハウジング及びアウターハウジングの肉厚が特許文献１と同じであっても内部空間の半径方向の幅を大きくして容積を大きくできる。従って、内部空間の容積の調整が容易であると共に、コンパクト化も可能になる。

また、インナーハウジング及びアウターハウジングとも内部空間の箇所は単純な構造であるため、製造用の金型も単純な形状でよく、このためコスト抑制も可能になる。更に、内部空間を設けたことに起因してインナーハウジングに過度に薄肉の部分ができることはないため、アウターハウジングとの強制嵌合時に破損したり変形したりすることはなく、信頼性にも優れている。

請求項２の構成を採用すると、内部空間と奥部空間とで袋状に奥まった吸気流入空間が形成されるため、騒音防止や特性の調整などをよりきめ細かく行うことができる。また、アウターハウジングとインナーハウジングとの強制嵌合（圧入）に際しては、インナーハウジングの嵌め入れが奥部空間のテーパ面でガイドされるため、アウターハウジングとインナーハウジングとの強制嵌合を能率よくかつ正確に行うことができる。

第１実施形態に係る排気ターボ過給機の縦断側面図である。（Ａ）は図１の部分拡大図、（Ｂ）は変形例の部分図である。第２実施形態の要部縦断側面図である。図３の IV-IV視断面図である。第３実施形態の要部縦断側面図である。

(1).第１実施形態
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は排気ガスで駆動される車両用ターボ過給機に適用しており、まず、図１，２に示す第１実施形態を説明する。

ターボ過給機は、排気ガスで駆動されるタービン翼１と、エアクリーナから送られた清浄空気を加圧するコンプレッサ翼２とを有しており、両者は回転軸３の一端寄り部と他端寄り部とに固定されている。なお、本実施形態の回転軸３は単一構造になっているが、回転軸３を直列配置された複数本のパーツで構成することも可能である。

ターボ過給機は、更に、タービン翼１を囲うタービンハウンジグ４と、コンプレッサ翼２を囲うコンプレッサハウジング５と、これらタービンハウンジグ４とコンプレッサハウジング５との間に介在したセンターハウジング６とを有している。タービンハウジング４とセンターハウジング６とはかしめリング７で一体に固定されている。

回転軸３のうち概ね中間部は、センターハウジング６に設けたセンター軸受け部８にフローティングメタル９を介して回転自在に軸支されている。また、回転軸３のうちタービン翼１が固定された端部は、センターハウジング６の一端部６ａに回転自在に軸支されており、回転軸のうちフローティングメタル９とコンプレッサ翼２との間の部分は、アウターブッシュ１１及びインナーブッシュ１２を介してセンターハウジング６の他端部６ｂに回転自在に軸支されている。

タービンハウンジグ４とセンターハウジング６との間にタービン翼１が収納されたタービン室１３を形成しており、タービンハウンジグ４には、タービン室１３に連通してタービン翼１の外周外側に位置した渦状の駆動通路１４と、タービン室１３に連通して軸方向に開口した排気ガス出口通路１５とを形成している。

他方、コンプレッサハウジング５は、内側に位置したインナーハウジング１７と外側に位置したアウターハウジング１８との２パーツ構造になっている。アウターハウジング１８及びインナーハウジング１７はアルミを材料にしたダイキャスト品である。インナーハウジング１７は筒部１７ａとセンターハウジング６の側に位置した壁部１７ｂとを有しており、筒部１７ａで入口通路１９の一部が構成されていると共に、筒部１７ａと壁部１７ｂとで囲われた部分の内側がコンプレッサ室２０になっている。

コンプレッサ室２０は、ブッシュ１１及びインナーブッシュ１２によっても規定されている。すなわち、インナーハウジング１７とアウターブッシュ１１及びインナーブッシュ１２とで囲われた空間がコンプレッサ室２０になっている。なお、アウターブッシュ１１に相当する部分をセンターハウジング６に一体に設けて、シール材を介して回転軸３を軸支してもよい。

アウターハウジング１８は、インナーハウジング１７の筒部１７ａに外側から嵌まる筒部１８ａと、インナーハウジング１７の壁部１７ｂ及びセンターハウジング６の他端部６ｂに重なる壁部１８ｂとを備えており、インナーハウジング１７はアウターハウジング１８の内部に圧入されている。アウターハウジング１８とセンターハウジング６とは圧入で一体化してもよいし、ボルトで締結してもよい。

インナーハウジング１７の壁部１７ｂとセンターハウジング６の他端部６ｂとの間に、コンプレッサ室２０で圧縮された吸気を遠心方向に流す第１吐出空間２１が空いており、第１吐出空間２１の外周外側に、第１吐出空間２１に連通した状態で渦状に延びる第２吐出空間２２が形成されている。第２吐出空間２２は始端部から終端部に向けて断面積が大きくなるように設定されており、終端が吐出口に連通している。

第２吐出空間２２は円形に近い断面形状になっている。そこで、アウターハウジング１８の壁部１８ｂに、第２吐出空間２２を半割した状態で断面半円状の溝が形成されており、アウターハウジング１８の壁部１８ｂにインナーハウジング１７の壁部１７ａとセンターハウジング６の他端部６ｂとを重ね固定することにより、第２吐出空間２２が構成されている。従って、アウターハウジング１８とインナーハウジング１７とは、型抜きを容易な状態でダイキャストにて製造できる。

インナーハウジング１７の筒部１７ａはアウターハウジング１８の筒部１８ａの端面よりも奥側に位置しており、従って、インナーハウジング１７の筒部１７ａは、アウターハウジング１８に開口した嵌入穴２３に嵌め込まれていると共に、アウターハウジング１８の筒部１８ａのうち先端側には、インナーハウジング１７の筒部１７ａの外側に位置した内向き露出面２４が存在している。アウターハウジング１８の内向き露出面２４は、インナーハウジング１７の筒部１７ａと略同じ内径になっている。

そして、アウターハウジング１８の内向き露出面２４に、インナーハウジング１７の筒部１７ａの端面が露出した環状の内向き開口溝２５を形成すると共に、インナーハウジング１７の筒部１７ａとアウターハウジング１８の筒部１８ｂの間に、内向き開口溝２５に向けて軸線方向から開口した環状の内部空間２６を形成している。

このように、インナーハウジング１７とアウターハウジング１８とが嵌まり合っている箇所に大きな容積の内部空間２６を設けけることにより、騒音を防止したり特性を調整したりすることを的確に行える。そして、内部空間２６はインナーハウジング１７の筒部１７ｂを薄肉化（小径化）することで構成されているに過ぎず、インナーハウジング１７は簡単な構造であるため、ダイキャスト用金型の構造も簡素化して、それだけ製造コストを抑制できる。

また、インナーハウジング１７の筒部１７ａとアウターハウジング１８の筒部１８ａとの嵌まり合い長さが長くても、実際にインナーハウジング１７がアウターハウジング１８に圧入されている長さを短くできるため、圧入時のこじれを無くして組み立て精度も向上できるのである。

アウターハウジング１８における嵌入穴２３の開口縁は面取り状にカットしている。このため、インナーハウジング１７の圧入をスムースに行うことができる。この場合、図２（Ｂ）に示すように、内部空間２６の奥面２６ａをテーパ面に形成すると、インナーハウジング１７の誘い込みをより確実化できて好適である。

(2).他の実施形態
次に、他の実施形態を説明する。図３，４に示す第２実施形態では、内部空間は周方向に飛び飛びに形成されており、隣り合った内部空間２６の間には、インナーハウジング１７の筒部１７ａに設けた外向き突条２７と、アウターハウジング１８の筒部１８ａに設けた内向き突条２８とが位置しており、両突条２７，２８はきっちり嵌合している。このため、インナーハウジング１７とアウターハウジング１８とは安定よく保持されている。

インナーハウジング１７における筒部１７ａの前端部には、壁部１８ｂに向けて傾斜したテーパ面１７ｃを形成している。テーパ面１７ｃは突条２７までかかっている。すなわち、突条２７の前端も傾斜面１７ｃになっている。

更に、アウターハウジング１８における筒部１８ｂの内周と壁部１８ｂの外端面との連接部（嵌入穴２３の開口縁）を斜めにカットした傾斜面２９と成すことにより、アウターハウジング１８とインナーハウジング１７との間に、センターハウジング６の側に向けて外径が拡大した環状の奥部空間３０を形成している。奥部空間３０とコンプレッサ室２０とは、周方向に飛び飛びで配置した小穴３１によって連通している。小穴３１は各内部空間２６の箇所に設けてもよいし、任意の内部空間２６の箇所に形成してもよい。

この実施形態では、奥部空間３０の存在により、騒音の防止や性能の調整などをきめ細かく行うことができる。また、アウターハウジング１８における嵌入穴２３の開口縁がテーパ面２９になっているため、インナーハウジング１７を圧入するに際してインナーハウジング１７の嵌入がスムースに行われ。従って、作業性に優れている。特に、実施形態のようにインナーハウジング１７の突条２７の先端にも傾斜面１７ｃを形成すると、誘い込みをよりスムース化できて特に好適である。

なお、図３に一点鎖線で示すように、アウターハウジング１８の筒部１８ａに、内向き開口溝２５に連通して内部空間２６と反対側に入り込んだ袋状空間２５ａを形成することも可能である（この点は他の実施形態も同様である。）。

図５に示す第３実施形態では、内向き開口溝２５と内部空間２６と一体に連続した傾斜姿勢に形成している。従って、内向き開口溝２５と内部空間２６とから成る環状溝は、壁部１７ｂ，１８ｂに向けて内径が拡大する形態になっている。一点鎖線で示すように、内向き開口溝２５の底面を円弧状に形成してもよい。

本願発明は、上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば、内部空間の内周面を奥に行くに従って外径が大きくなるテーパ面に形成することにより、内部空間の隙間間隔が奥に向けて小さくすることができる。内部空間の内周面又は外周面若しくは両面を、周方向に向けて凹凸が連続した形態（すなわちギア状）に形成することも可能である。また、内部空間の内径と外径とが奥部に向かって段階的に大きくなるように形成することも可能である。

本願発明は、ターボ式等の過給機に具体化できる。従って、産業上利用できる。

１タービン翼
２コンプレッサ翼
３回転軸
４タービンハウジング
５コンプレッサハウジング
６センターハウジング
１７インナーハウジング
１７ａ筒部
１７ｂ壁部
１８アウターハウジング
１８ａ筒部
１８ｂ壁部
１９吸気入口
２０コンプレッサ室
２１，２２吐出通路
２３嵌入穴
２４内向き露出面
２５内向き開口溝
２６内部空間
１７，２８突条
２９傾斜面
３０奥部空間

Claims

コンプレッサ室で回転するコンプレッサ翼と、前記コンプレッサ室を構成するコンプレッサハウジングとを備えており、前記コンプレッサ室には、前記コンプレッサ翼の軸心方向に開口した入口通路とコンプレッサ翼の外周外側に位置した吐出通路とが連通しており、かつ、前記コンプレッサハウジングは、前記入口通路に位置した筒状部を有するインナーハウジングとこれを外側から囲うアウターハウジングとで構成されており、これらインナーハウジングとアウターハウジングとは前記コンプレッサ翼の軸心方向に相対動させることで嵌め合わさっている構成であって、
前記インナーハウジングの筒部はアウターハウジングの先端よりも内側に位置しており、このためアウターハウジングは前記入口通路の一部を構成する内向き露出面を有しており、前記アウターハウジングの内向き露出面に、前記インナーハウジングにおける筒部の端面が露出する内向き開口溝を形成しており、更に、前記インナーハウジングにおける筒部の外周とアウターハウジングの内周との間に、前記内向き開口溝に向けて開口した内部空間を環状又は非環状に形成している、
内燃機関用過給機。
前記アウターハウジングとインナーハウジングとは前記吐出通路の側に位置して互いに重なり合う壁部を備えており、前記アウターハウジングのうち壁部の外面とインナーハウジングが嵌まる嵌入穴とで囲われた内隅部を斜めにカットしてテーパ面と成すことにより、前記インナーハウジングの壁部に向けて拡径した環状の奥部空間を形成し、前記奥部空間と前記内部空間とを連通させている、
請求項１に記載した内燃機関用過給機。