JP2014512485A - 特に内燃機関を過給するための流量圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】遮音リングを、低コストで、確実に、かつ好適に、後から組み付ける。
【解決手段】流量圧縮機が、圧縮機ハウジングと、圧縮機ハウジング内に回転可能に支持されている圧縮機ロータと、圧縮機入口から圧縮機ロータまで圧縮すべき媒体の流れる方向に延設される、圧縮すべき媒体のための流入管路と、圧縮機ロータ側端部の領域において流入管路から分岐し、かつ流入管路の圧縮機入口側端部の領域において開口する、圧縮すべき媒体のための再循環管路と、流入管路および／または再循環管路における圧縮機入口側端部の領域に設置されて、再循環管路を通って還流する圧縮すべき媒体の音波を遮蔽する遮音リングと、を備える。遮音リングは、周囲を取り囲む環状の基体に接続された複数の舌片を有し、各舌片は、圧縮機ハウジングのアンダカットに係合する係止凸部を有し、かつ、圧縮機入口側端部から圧縮機ロータの方向に延びて再循環管路内へ突出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、請求項１の前提部に詳細に記載された、特に内燃機関を過給するための流量圧縮機に関する。

この種の流量圧縮機は、例えば排気タービンによって駆動される。こうした流量圧縮機と排気タービンとが共通の軸に配置されることで、ターボチャージャを形成することができる。しかしながら、流量圧縮機の機械的駆動部としては、例えば流量圧縮機で過給される内燃機関のクランク軸によるものも考えられる。さらに、本発明は、内燃機関を過給する流量圧縮機以外にも使用可能である。

圧縮機特性マップの特性領域を拡大するために、圧縮機のハウジング内において、圧縮すべき媒体、特に空気のための流入管路の圧縮機ロータ側の端部に、いわゆる再循環スロットを設けることが公知である。この再循環スロットにより、すでに圧縮機入口から流入管路を通って圧縮機ロータの近くへ流れている圧縮すべき媒体の一部分が、流入管路の外側を流入管路の圧縮機入口側端部の方向に流れ、そこで流入管路に流れ込む後続の媒体と混ざり合うようになる。このため、再循環スロットは、流入管路の外側に延びる管路または複数のそのような管路を介して、１つまたは複数のオリフィスと接続される。オリフィスは、圧縮機入口において流入管路に直接開口しているか、または圧縮機入口の後方で、圧縮すべき媒体の流れる方向に再循環スロットから十分な距離をおいて開口している。一続きの再循環スロットと、圧縮すべき媒体を還流させるための流入管路の外側の管路と、一乃至複数のオリフィスとは、再循環管路とも称される。

再循環管路内を媒体が流れる方向は、流入管路内を圧縮すべき媒体が流れる方向とは逆の方向であるため、圧縮機の入口からその外側へ望ましくない音が伝播する恐れがある。それゆえ、公知の措置では、流入管路内もしくは再循環管路内の圧縮機入口側端部の領域に、圧縮機入口から外側への音波の伝播を阻止するか、または減衰させる遮音リングが設置される。このような遮音リングは、従来、圧縮機入口にある流入管路に設置され、螺着されたフランジによって脱落が防止される。既存の流量圧縮機は、そのような遮音リングを追加装備することができないか、あるいはハウジングおよび／またはフランジの部品を再加工または交換することによってしかできないことから、望ましくないコストが生じる点で、不利である。さらに、このような遮音リングの形状とそれを収容する圧縮機ハウジングもしくはフランジの部品の形状とを個別ケースごとに互いに適合させなければならない。

刊行物による従来技術については特許文献１〜７を参照されたい。

独国特許発明第１９８２３２７４号明細書 独国特許出願公開第４２１２６５３号明細書 米国特許第７６２４５７５号明細書 国際公開第２００６／０９０１５２号 欧州特許出願公開第０９１３５８５号明細書 国際公開第２０１１／０４４３４４号 米国特許第５３３３９９０号明細書

本発明は、上記種類の遮音リングを有し、その遮音リングを、特に低コストで、確実に、かつ好適に、後から組み付けることのできる流量圧縮機を提供することを目的とする。

本発明の目的は、請求項１の特徴を有する流量圧縮機によって達成される。本発明に係る代替的実施形態は請求項９に記載されている。従属請求項には、本発明の有利で特に合目的的な実施形態が明示されている。

本発明に係る流量圧縮機は、例えば排気タービンにより駆動され、または内燃機関自体により機械的に駆動されて、特に内燃機関を過給するための流量圧縮機として設計され、ハウジングと、そのハウジング内に回転可能に支持された圧縮機ロータと、を有している。さらに、圧縮すべき媒体（通常は空気）のための流入管路が設けられ、この流入管路は、圧縮機入口から圧縮機ロータまで、圧縮すべき媒体の流れる方向に延設されている。

本発明では、圧縮すべき媒体のための再循環管路が設けられている。この再循環管路は、冒頭で述べたように、圧縮機ロータ側端部の領域において流入管路から分岐し、かつ流入管路の圧縮機入口側端部の領域において開口する。この開口は、流入管路における圧縮機入口の後方と同様、圧縮機入口におけるオリフィスと解されるべきである。

さらに、流入管路および／または再循環管路における圧縮機入口側端部の領域には、再循環管路を通って還流する圧縮すべき媒体の音波を遮蔽する遮音リングが設けられている。遮音リングは、例えば圧縮機入口から流入管路および／または再循環管路に挿入することができる。

本発明では、遮音リングがスナップフィット方式で圧縮機ハウジングに形状結合的に接続されている。このようなスナップフィット方式の接続は、遮蔽リングおよび／またはこれに割り当てられたハウジングの領域の弾性によって得られる。遮音リングの設置時に、２つの接合部品の１つまたは両方の接合部品（遮音リングおよび割り当てられたハウジングの領域）が弾性変形することで、形状結合的にアンダーカットして（食い込んで）（ｈｉｎｔｅｒｓｃｈｎｅｉｄｅｎｄ）、解除可能なまたは解除不能な接続が生じる。アンダカットによって、上記形状結合的な接続部において、再循環管路内を還流する媒体、または流入管路内を流れる媒体、または振動などにより、遮音リングが押し出されることが防止される。

本発明では、遮音リング上に複数の係止凸部が設けられる。そして、係止凸部は、ハウジングの対応するアンダカット、または環状のアンダカット、または断続的な環状のアンダカットに係合する。当然のことながら、付加的に、このような係止凸部または複数の係止凸部をハウジング自体に設けることも可能である。

１つまたは複数の係止凸部は、通常、遮音リングおよび／またはハウジングの弾性的可撓性領域に配置され、付加的または代替的に、それ自体が弾性材料から製造されてもよい。

特に有利な実施形態では、アンダカットが、ハウジング内で少なくとも部分的に半径方向に延びる１つまたは複数のスロットによって形成される。そして、これらのスロットが、流入管路の圧縮機ロータ側端部の領域において再循環管路の分岐を形成する。このようなスロットは、再循環スロットとも称される。

本発明の一実施形態では、遮音リングが、周囲を取り囲む環状の基体に接続された複数の舌片を有する。そして、舌片が、特に基体とは反対側の自由端に、係止凸部を備えている。したがって、舌片は、所望の弾性を生成するために、半径方向の外方および／または内方へ弾性変形することができる。これにより、遮音リングの挿入時に、係止凸部は、アンダカットを画定するハウジングの領域を越えて向こう側に滑り込むことが可能になる。

舌片は、例えば圧縮機入口側端部から圧縮機ロータの方向に延びて再循環管路内へ突き出していてもよい。また、舌片は、圧縮機ロータに対向する自由端に係止凸部を支持し得る。

効果的な遮音を達成するために、特に環状の基体を有する遮音リングは、圧縮機入口の領域において半径方向の外側から流入管路内へ突き出していてもよい。遮音リングの環状の基体は、特に半径方向に弾性及び可撓性を有する凸状の舌片を支持する。

本発明の一実施形態では、流入管路と再循環管路とが圧縮機ロータの回転軸の方向に延設されることにより、軸流圧縮機または輻流圧縮機を形成する。再循環管路は、少なくとも、再循環される媒体を圧縮機入口の方向に還流させるように、軸方向に延設される。

遮音リングは、特に単一ピースとして設計することができ、有利には単一ピースとして一次成形することができる。

遮音リングは、プラスチック、または板金、または鋼から形成される。また、遮音リングは、少なくとも一部または全部がばね鋼から製造されていることが有利である。ばね鋼を用いるのは所望の弾性を得るためである。

還流される媒体のための流路断面を拡大するために、遮音リングは、特に入口管路の長手方向に延びる領域に貫通穴を有し得る。このことは、例えば個々の舌片に代えて、特に、周囲にわたって閉じた領域とした場合に当てはまる。

代替的な本発明の一実施形態では、遮音リングは、圧縮機ハウジング内に鋳込まれる。これは、圧縮機ハウジングの鋳込み前もしくは鋳込み時に、鋳型に挿入物（Ｉｎｌａｙ）を入れることによって行ってもよい。また、遮音リングが、鋳込材料自体によって製造されてもよい。すなわち、この場合、圧縮機ハウジングと遮音リングとは、同じ材料から製造される。挿入物を使用する場合は、例えばプラスチックから製造することができる。しかし他の材料も考えられる。流量圧縮機における遮蔽リングの延設が有効であることは、スナップフィット方式の接続を用いる実施形態についての上記説明のとおりである。

圧縮機ハウジングに挿入物を鋳付けること、または圧縮機ハウジング内に鋳込むことに代えて、圧縮機ハウジングに接続されたフランジ、特に螺設されたフランジ、特に圧縮すべき空気のための接続フランジに挿入物を鋳付けるか、もしくはこれに鋳込むことで、遮音リングを製造することも考えられる。

図１は、圧縮機ハウジング１と接続フランジ２との間で締付けられた遮音リング１０を有する流量圧縮機の軸方向断面図を示す。 図２は、遮音リングがスナップフィット方式で圧縮機ハウジングに形状結合的に接続された第１実施形態を示す。 図３は、圧縮機ハウジングに鋳付けられた遮音リングを示す。 図４は、圧縮機ハウジング内に挿入物として鋳込まれた遮音リングを示す。

以下、実施形態に基づいて、本発明を例示的に説明する。

図２は、圧縮機ハウジング１を通る軸方向断面図であり、図２には、圧縮機シャフト４上を回転する圧縮機ロータ３が示されている。圧縮媒体（図示せず）としての圧縮すべき空気のための空気管を圧縮機ハウジング１に接続するために、圧縮機入口５の領域においては、接続フランジ２が圧縮機ハウジング１に接続されている。

圧縮媒体（空気）を導く領域は黒色で示されている（吸込側の流通領域６および吐出側の流通領域７を参照）。

吸込側の流通領域６は、圧縮機入口５から圧縮機ロータ３まで延びる流入管路８と、流入管路８の外側（ここでは半径方向の外側）において、流入管路８の圧縮機ロータ側端部から圧縮機入口側端部へ延びる再循環管路９と、を備えている。再循環管路９を流入管路８に接続するために、圧縮機ハウジング１内には流入管路８の圧縮機ロータ側端部の領域に再循環スロット１１が設けられており、この再循環スロットを通って、圧縮すべき媒体が流入管路８から再循環管路９に流れ込む。流入管路８の圧縮機入口側端部、もしくはその領域にはオリフィス１２が設けられており、そのオリフィスを通って、圧縮すべき媒体が再循環管路９から流入管路８へ流れ込む。この例では、オリフィス１２が、少なくとも部分的に圧縮機ロータ３又は流入管路８の半径方向に延びている。

本発明によれば、圧縮機入口５の領域に遮音リング１０が設けられる。図示された実施形態においては、その遮音リングが環状の基体１３を有し、その基体には圧縮機の軸方向（圧縮機シャフト４の方向）に延びる舌片１４が一体的に接続されている。遮音リング１０は再度、図２ａの軸方向断面図及び図２ｂの軸方向平面図に示される。特にここでは、舌片１４がその軸方向の自由端に係止凸部１５を支持し、係止凸部１５が圧縮機ハウジング１の再循環スロット１１の位置に嵌まることが分かるようになっている。この例では、遮音リング１０が、周囲にわたって閉じた環状の基体１３を有し、基体１３には、３つの舌片１４が接続されている。当然のことながら、舌片１４の数を変更してもよいし、周囲全体を取り囲む舌片１４を設けてもよい。このような舌片は、圧縮機媒体のための貫通孔を有していることが好ましい。

遮音リング１０が必要な場合には、通常、再循環する媒体を分岐させるための再循環スロット１１が設けられるので、舌片１４から半径方向の内方へ突出し、再循環スロット１１に係合する係止凸部１５を設けることが好ましい。これにより、遮蔽リング１０を固定するために、圧縮機ハウジング１に特別な変更を施さなくてもよくなる。また、特に圧縮機ハウジング１に手を加えることなしに、本発明に係る遮音リング１０を既存の圧縮機に容易に追加装備することが可能になる。

図３は、遮音リング１０が圧縮機ハウジング１に鋳付けられている本発明の代替的な実施形態を示す。また、圧縮機ハウジング１に直接鋳付けることに代えて、接続フランジ２に鋳付けることも考えられる。

図４は、挿入物の形で圧縮機ハウジング１内に鋳込まれた遮音リング１０を有する実施形態を示す。この場合も、代替的に、接続フランジ２への挿入物の鋳込みが考えられる。

１ 圧縮機ハウジング
２ 接続フランジ
３ 圧縮機ロータ
４ 圧縮機シャフト
５ 圧縮機入口
６ 吸気側流通領域
７ 吐出側流通領域
８ 流入管路
９ 再循環管路
１０ 遮音リング
１１ 再循環スロット
１２ オリフィス
１３ 基体
１４ 舌片
１５ 係止凸部

Claims (9)

1. 特に内燃機関を過給するための流量圧縮機であって、
   圧縮機ハウジング（１）と、
   前記圧縮機ハウジング（１）内に回転可能に支持されている圧縮機ロータ（３）と、
   圧縮機入口（５）から前記圧縮機ロータ（３）まで圧縮すべき媒体の流れる方向に延設される、前記圧縮すべき媒体のための流入管路（８）と、
   前記圧縮機ロータ側端部の領域において前記流入管路（８）から分岐し、かつ前記流入管路（８）の前記圧縮機入口側端部の領域において開口する、前記圧縮すべき媒体のための再循環管路（９）と、
   前記流入管路（８）および／または前記再循環管路（９）における圧縮機入口側端部の領域に設置されて、前記再循環管路（９）を通って還流する前記圧縮すべき媒体の音波を遮蔽する遮音リング（１０）と、
   を備え、
   前記遮音リング（１０）が、スナップフィット方式で前記圧縮機ハウジング（１）に形状結合的に接続されている流量圧縮機であって、
   前記遮音リング（１０）は、前記圧縮機ハウジング（１）のアンダカットに係合する複数の係止凸部（１５）を有し、
   前記遮音リング（１０）は、周囲を取り囲む環状の基体（１３）に接続された複数の舌片（１４）を有し、前記舌片が前記係止凸部（１５）を備えており、かつ前記舌片（１４）は、前記圧縮機入口側端部から前記圧縮機ロータ（３）の方向に延びて前記再循環管路（９）内へ突出することを特徴とする、流量圧縮機。
2. 前記アンダカットは、前記圧縮機ハウジング（１）内で、少なくとも部分的に半径方向に延びる１つ以上の再循環スロット（１１）によって形成され、前記再循環スロットは、前記流入管路（８）の圧縮機ロータ側端部の領域において前記再循環管路（９）の分岐を形成することを特徴とする、請求項１に記載の流量圧縮機。
3. 前記係止凸部（１５）は、前記基体（１３）とは反対側の前記舌片（１４）の自由端に設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載の流量圧縮機。
4. 前記遮音リング（１０）は、特にその環状の基体（１３）により、前記圧縮機入口（５）の領域において、半径方向の外側から前記流入管路（８）内へ突出することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の流量圧縮機。
5. 前記流入管路（８）と前記再循環管路（９）とは、前記圧縮機ロータ（３）の回転軸の方向に延びることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の流量圧縮機。
6. 前記遮音リング（１０）は、前記圧縮機入口（５）に対向する前記再循環管路（９）の端面を完全に覆うことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の流量圧縮機。
7. 前記遮音リング（１０）は単一ピースに設計されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の流量圧縮機。
8. 前記遮音リング（１０）はプラスチックから形成されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の流量圧縮機。
9. 特に内燃機関を過給するための流量圧縮機であって、
   圧縮機ハウジング（１）と、
   前記圧縮機ハウジング（１）内に回転可能に支持されている圧縮機羽根車（３）と、
   圧縮機入口（５）から前記圧縮機ロータ（３）まで圧縮すべき媒体の流れる方向に延設される、前記圧縮すべき媒体のための流入管路（８）と、
   前記圧縮機ロータ側端部の領域において前記流入管路（８）から分岐し、かつ前記流入管路（８）の前記圧縮機入口側端部の領域において開口する、前記圧縮すべき媒体のための再循環管路（９）と、
   前記流入管路（８）および／または前記再循環管路（９）における圧縮機入口側端部の領域に設置されて、前記再循環管路（９）を通って還流する前記圧縮すべき媒体の音波を遮蔽する遮音リング（１０）と、
   を備えた流量圧縮機であって、
   前記遮音リング（１０）は、前記圧縮機ハウジング（１）または前記フランジ（２）と同じ材料で、または挿入物の形で、前記圧縮機ハウジング（１）内に、または前記圧縮機ハウジングに接続されたフランジ（２）内に、鋳込まれることを特徴とする、流量圧縮機。

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