JP2019044771A - セル形ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】不規則的な温度変更によりセル形ホイールにおいて歪みまたは変形が発生しないセル形ホイールを提供する。【解決手段】外側スリーブ２と、内側スリーブ３と、軸４と、ディスク６と、端部ディスク７とを有する、圧力波過給機のセル形ホイール１であって、軸は、中心軸線を有しており、該中心軸線５を中心として、内側スリーブおよび外側スリーブが同軸的に配置されており、ディスクは、内側スリーブの外径部の周囲に延びていて、かつ内側スリーブと外側スリーブとの間に配置されており、端部ディスクは、内側スリーブの両端部に配置されていて、かつ軸に周方向で相対運動不能に結合されていて、端部ディスクは、別個の部材として形成されていて、かつ内側スリーブに周方向で相対運動不能に結合されており、端部ディスクと内側スリーブとは、半径方向で互いに対して相対的に動くことができる。【選択図】図１

Description

本発明は、外側スリーブ、内側スリーブ、軸、ディスクおよび端部ディスクを有する、圧力波過給機（プレッシャーウェーブ・スーパーチャージャー）のセル形ホイールであって、軸は、中心軸線を有しており、該中心軸線を中心として、内側スリーブおよび外側スリーブが同軸的に配置されており、複数のディスクが、内側スリーブの外径部の周囲に延びていて、かつ内側スリーブと外側スリーブとの間に配置されており、端部ディスクが、内側スリーブの両端部に配置されていて、周方向で相対運動不能に軸に結合されている、圧力波過給機のセル形ホイールに関する。

今日、新規の車両エンジンの開発する場合に、出力損失を甘受することなしに燃料消費ならびに排ガスエミッションを減じることが重要である。排気量が縮小されたにもかかわらず、圧力波過給機によりエンジンに過給することによって、エンジンの出力が高く維持されることが望ましい。

圧力波過給機のロータは、ケーシングにより取り囲まれるセル形ホイール（Zellenrad）として形成されている。高温の排ガスおよび新気がセル形ホイール内に流入することにより、セル形ホイールは場所毎に分配された種々異なる温度を有しており、エンジン始動の時点から運転状態に至るまでの間の運転中にも、セル形ホイールは一時的な強度の温度変化にさらされる。

独国特許出願公開第１５０３６１６号明細書は、セル形ホイールを備える圧力波変換式圧縮機を開示している。この場合、セル形ホイールは２つの軸受ピンに固く結合されている。このことは、内側リングならびに外側リングにとって、加熱時に半径方向に膨脹することは不可能である、という欠点をもたらす。なぜならば、これらのリングは、軸受ピンに固く結合されているか、もしくは内側リングが外側のリングに一体的に形成されているからである。このことは、不均等な加熱および冷却時に、セル形ホイールの歪みおよび変形をもたらす。

本発明の課題は、不規則的な温度変更によりセル形ホイールにおいて歪みまたは変形が発生しないセル形ホイールを提案することにある。

この課題は、本発明によれば、端部ディスクが別個の部材として形成されており、周方向で相対運動不能に内側スリーブに結合されており、端部ディスクと内側スリーブとが半径方向で互いに対して相対的に運動可能であることにより解決される。

セルホイールは、外側スリーブを有している。この外側スリーブは、内側スリーブと、軸と、対応する中心軸線とに対して同軸的に配置されている。内側スリーブを軸に取り付けるためには、好適には２枚の端部ディスクが働く。これらの端部ディスクは、内側スリーブの内周面において両端部に配置されている。端部ディスクは、好適には、形状結合式に軸上に配置されていて、この場合、好適には内側スリーブ内のストッパに向かって軸方向で移動可能である。内側スリーブの外径部と、外側スリーブの内径部との間には、複数のディスクが配置されている。これらのディスクは、セル形ホイールを複数のセルに分割している。ディスクは、好適には別個の部材として形成されており、嵌込み、溶接結合、接着結合またはその他の形式により、スリーブの両直径の間に取り付けられる。ディスクは、好適には、不規則な間隔で、しかし可能であれば規則的な間隔でも内側スリーブの外径部に沿った周囲に取り付けられているか、もしくは外側スリーブの内径部に取り付けられている。ディスクは、好適には半径方向に延びており、この場合、ディスクは真っ直な延在部、または弓状または曲がった延在部を有していてもよい。

端部ディスクは、周方向で相対運動不能に、好適には形状結合部によって、軸に結合されている。端部ディスクは、別個の部材として形成されていて、内側スリーブに周方向で相対運動不能に結合されている。この場合、端部ディスクと内側スリーブとは、半径方向では互いに対して相対的に動くことができる。つまり、セル形ホイールがまさにそうであるような不均等な加熱時に、端部ディスクもしくはセル形ホイールの内径が大きくされ得るよりも大きく、内側スリーブが半径方向に膨脹する可能性を有していて、その際に内側スリーブが端部ディスクの外径を連行することはない。これにより、部材同士が互いに離れる方向に動き、部材の冷却時に再び互いに接近する。これにより、部材は、その寸法を互いに独立して変化させることができる。当然ながら、部材の、互いに対する別の相対運動も可能である。

端部ディスクの有利な構成は、端部ディスクを周方向で形状結合式に内側スリーブに結合することにある。このことは、セルホイールもしくは軸の回転運動時に、内側スリーブ、したがって好適には同様に内側スリーブに周方向で相対運動不能に結合されているディスクおよび外側スリーブへと、端部ディスクを介して軸から最適にもしくは摩擦なしに回転運動を伝達することを可能にし、この場合、上述したように、内側スリーブ、ディスクおよび外側スリーブの間の結合部は、種々異なる結合形式で、つまり溶接、嵌込み、接着または別の結合形式によって構成されていてもよく、外側スリーブ、内側スリーブおよびディスクの一体的な構成も可能である。

好適には、端部ディスクと内側スリーブとは、互いに噛み合う歯列を有している。これらの歯列により、軸から内側スリーブへの回転運動の、最小の遊びを伴う、または遊びを有しない伝達が可能である。

端部ディスクおよび内側スリーブの歯側面が半径方向に延びているか、または半径方向に向けられていると有利である。つまり、歯側面は、中心軸線に対して垂直に向けられており、好適には、端部ディスクの歯側面の面と、内側スリーブの歯側面の面とは互いに対して面平行に重なっている。

好適には、端部ディスクと内側スリーブとの間の相対回動不能な動き、歯側面によりガイドされている。つまり、内側スリーブの膨脹時に、この内側スリーブは半径方向で端部ディスクに対して相対的に移動する。この動きは歯側面を介してガイドされているからである。

好適な実施形態によれば、端部ディスクの歯先円直径は、内側スリーブの歯底円直径よりも小さく、端部ディスクの歯底円直径は、内側スリーブの歯先円直径よりも小さく、端部ディスクの歯先円直径と内側スリーブの歯底円直径との間かつ端部ディスクの歯底円直径と内側スリーブの歯先円直径との間でかなりの間隔が存在しているように、特に好適には０．５〜１０ｍｍの間隔が存在しているように形成されている。このことは、内側スリーブの膨脹に比べて大きな端部ディスクの膨脹を可能にし、その際に端部ディスクが内側スリーブにより妨害されることはない。

端部ディスクと内側スリーブとが、回転運動を伝達するために、少なくとも２つの歯部を有していると有利である。

さらに端部ディスクと内側スリーブとができるだけ均一な膨脹をすることができるように、内側スリーブが端部ディスクと同一の材料を有していて、これにより同一の膨脹係数を有していると有利である。内側スリーブよりも小さな熱膨脹係数を有する端部ディスクも可能である。

本発明は、ディスクが、内側スリーブと外側スリーブとの間で半径方向に向けられていることにより優れている。当然ながら、ディスクは真っ直ぐに延びている必要はなく、曲げられているか、または湾曲されていてもよい。さらに、ディスクが別個の部材として形成されており、内側スリーブと外側スリーブとの間に組付け可能もしくは取付け可能であると有利である。

好適な構成では、端部ディスクは、形状結合部により、好適には平行キー結合部により軸に配置されている。このことは、回転運動の、摩擦のない伝達を可能にし、かつそれにも拘わらず軸方向の可動性も可能にする。

本発明の実施例を図面につき説明する。本発明は、この実施例に限定されない。

本発明に係るセル形ホイールの縦断面図である。 本発明に係るセル形ホイールの平面図である。

図１は、本発明に係るセル形ホイール１の縦断面図を示している。外側スリーブ２ならびに内側スリーブ３は、軸４の中心軸線５に対して同軸的に延びている。この軸４により、セル形ホイール１は、たとえば圧力波過給機において駆動される。内側スリーブ３と外側スリーブ２との間には、複数のディスク６が半径方向に延びており、これらのディスク６がセル形ホイール１を複数のセルに分割している。このことは図２から良好に分かる。ディスク６は、図示の実施形態では、その両端部において曲げられて図示されているが、当然ながら真っ直ぐに延びるディスクも使用され得る。ディスクは、曲げられた、もしくは湾曲された形状を有していてもよい。ディスク６は、内側スリーブ３の外径部と外側スリーブ２の内径部との間に配置されている別個に形成された部材である。ディスク６の取付けは、要求に適合され得る。つまり、ディスク６は、スリーブの間に嵌込み、溶接結合、接着結合または別の形式により取り付けられていてもよいが、スリーブと一緒に連結した部材として製造されていてもよい。

内側スリーブ３の両端部には、端部ディスク７が配置されている。これらの端部ディスク７は、好適には形状結合式に軸４上に配置されていて、これにより端部ディスク７は周方向では相対運動不能に軸４に取り付けられているが、軸方向では移動することができる。端部ディスク７は、形状結合部により内側スリーブ３に結合されている別個に形成された部材であり、この場合好適には、形状結合部は、周方向で支持されていて、軸４の駆動時に内側スリーブ３ならびにセル形ホイール１の別の部材を遊び無しに一緒に回転させる。端部ディスク７と内側スリーブ３とは、半径方向で互いに対して相対的に動くことができるように配置されている。このことは、たとえば圧力波過給機において形成される空間的かつ時間的に互いに異なる温度に基づいて、互いに異なって膨脹または収縮する可能性を部材に与え、この場合、別の部材により妨げられ、その結果変形することはない。このことは、図示した実施形態では、端部ディスク７に設けられた歯部１２および内側スリーブ３内に設けられた歯部１２により可能にされる。端部ディスク７に設けられた歯列１２は、内側スリーブ３に設けられた歯列１２に噛み合う。図示された実施形態では、端部ディスク７も内側スリーブも、６個の歯部１２を有しているが、結合のためには当然ながら別の個数の歯部も可能である。端部ディスク７および内側スリーブ３の歯列１２は、歯側面１３において互いに接触し、端部ディスクの歯先円８と、内側スリーブの歯底円９との間、ならびに端部ディスクの歯底円１０と、内側スリーブの歯先円１１との間に間隙を有している。この間隙により、これらの部材には、他方の部材から切り離された可動性が確保される、つまり、これらの部材は、互いに対して独立して動く、もしくは膨脹し、かつ縮小することができる。歯側面１３は、発生する温度変化に基づく寸法変更時のガイドされた動きのために役立つ。

１ セル形ホイール
２ 外側スリーブ
３ 内側スリーブ
４ 軸
５ 中心軸線
６ ディスク
７ 端部ディスク
８ 端部ディスクの歯先円
９ 内側スリーブの歯底円
１０ 端部ディスクの歯底円
１１ 内側スリーブの歯先円
１２ 歯／歯列
１３ 歯側面

Claims (12)

1. 外側スリーブ（２）と、内側スリーブ（３）と、軸（４）と、ディスク（６）と、端部ディスク（７）とを有する、圧力波過給機のセル形ホイール（１）であって、前記軸（４）は、中心軸線（５）を有しており、該中心軸線（５）を中心として、前記内側スリーブ（３）および前記外側スリーブ（２）が同軸的に配置されており、前記ディスク（６）は、前記内側スリーブ（３）の外径部の周囲に延びていて、かつ前記内側スリーブ（３）と前記外側スリーブ（２）との間に配置されており、前記端部ディスク（７）は、前記内側スリーブ（３）の両端部に配置されていて、かつ前記軸（４）に周方向で相対運動不能に結合されている、セル形ホイールにおいて、
   前記端部ディスク（７）は、別個の部材として形成されていて、かつ前記内側スリーブ（３）に周方向で相対運動不能に結合されており、前記端部ディスク（７）と前記内側スリーブ（３）とは、半径方向で互いに対して相対的に動くことができることを特徴とする、セル形ホイール（１）。
2. 前記端部ディスク（７）は、周方向で形状結合式に前記内側スリーブ（３）に結合されている、請求項１記載のセル形ホイール（１）。
3. 前記端部ディスク（７）と前記内側スリーブ（３）とは、互いに噛み合う歯列（１２）を有している、請求項１または２記載のセル形ホイール（１）。
4. 前記端部ディスク（７）および前記内側スリーブ（３）の歯側面（１３）は、半径方向に延びている、もしくは半径方向に向けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載のセル形ホイール（１）。
5. 前記端部ディスク（７）と前記内側スリーブ（３）との間の相対運動が、前記歯側面（１３）によりガイドされている、請求項１から４までのいずれか１項記載のセル形ホイール（１）。
6. 前記端部ディスクの歯先円直径（８）は、前記内側スリーブの歯底円直径（９）よりも小さく、前記端部ディスクの歯底円直径（１０）は、前記内側スリーブの歯先円直径（１１）よりも小さく、好適には、かなりの間隔、特に好適には０．５〜１０ｍｍの間隔が存在するように形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のセル形ホイール（１）。
7. 前記端部ディスク（７）と、前記内側スリーブ（３）とは、少なくとも２つの歯部（１２）を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載のセル形ホイール（１）。
8. 前記内側スリーブ（３）は、前記端部ディスク（７）と同一の材料を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載のセル形ホイール（１）。
9. 前記ディスク（６）は、半径方向に向けられている、請求項１から８までのいずれか１項記載のセル形ホイール（１）。
10. 前記端部ディスク（７）は、形状結合部により、好適には平行キー結合部により前記軸（４）に配置されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のセル形ホイール（１）。
11. 前記端部ディスク（７）は、軸方向に移動可能に配置されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のセル形ホイール（１）。
12. 前記ディスク（６）は、別個の部材として形成されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載のセル形ホイール（１）。