JP6840970B2 - 回転速度検出装置付きターボチャージャ - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施の形態に係る回転速度検出装置付きターボチャージャの概略構成図である。図2は、図1に示す回転速度検出装置付きターボチャージャの要部拡大図であり、図1に示すA部の拡大図である。図3は、図1に示す回転速度検出装置付きターボチャージャから回転速度検出装置を抜き出して示す概略構成図であり、図3(a)は、磁界検出素子として用いる磁気抵抗素子の電気抵抗が大きいときの回転速度検出装置の状態を示し、図3(b)は、磁界検出素子として用いる磁気抵抗素子の電気抵抗が小さいときの回転速度検出装置の状態を示す。
図1に示すように、回転速度検出装置付きターボチャージャ1(以下、単に「ターボチャージャ1」と記載する。)は、車両の内燃機関(不図示)の吸気通路22に設けられるコンプレッサ2と、内燃機関の排気通路32に設けられるタービン3と、を備えている。
ターボチャージャ1は、回転体4の回転速度を検出する回転速度検出装置5をさらに備えている。回転速度検出装置5は、シャフト41に固定された強磁性体としてのナット51Aと、ナット51Aから発生する磁界を検出する磁界検出素子52と、磁界検出素子52の出力を基にコンプレッサホイール21の回転速度を検出する図示しない検出回路と、を備えている。
本実施の形態では、磁界検出素子52としての巨大磁気抵抗素子(GMR:Giant Magneto Resistance)を用いる。巨大磁気抵抗素子は、外部の磁界によって電気抵抗が変化する現象、すなわち、磁気抵抗効果を利用して、外部の磁界の変化を検出する素子である。
磁界検出素子52は、巨大磁気抵抗素子に変えて、トンネル磁気抵抗素子(TMR:Tunnel Magneto Resistance)とすることもできる。
図4は、磁界検出素子52として用いるトンネル磁気抵抗素子52Aの概略構成図である。図4に示すように、トンネル磁気抵抗素子52Aは、巨大磁気抵抗素子と同様に、強磁性の性質を有する固定層521A及び自由層522Aを備えている。また、固定層521Aと、自由層522Aとの間には、数ナノメートルの厚みを有する極薄板状のトンネル障壁層524が設けられている。トンネル障壁層524は、絶縁体で構成することができ、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、窒化アルミニウムなどで構成することができる。なお、図3では、説明の便宜上、トンネル障壁層524の厚みを固定層521A及び自由層522Aに対して厚く描いているが、実際はより薄いものである点に留意されたい。
磁界検出素子52は、必ずしも磁気抵抗素子に限られるものではなく、例えば、マグネットとコイルとを備えて構成されたピックアップセンサや、ホール効果を利用して磁界を検出するホール素子等でもよい。
本実施の形態では、ナット51Aを取り付け後に着磁を行ったが、予め着磁されたナット51Aを取り付けるようにしてもよい。ただし、コンプレッサホイール21の回転バランスの調整のため、例えば、ナット51Aやコンプレッサ羽根211を削る場合に、ナット51Aが予め磁化されている場合、ナット51Aの磁力で削り屑を吸着してしまう恐れがある。そのため、ナット51Aの着磁は固定後に行うことが望ましいといえる。
以上説明した実施の形態及びその変形例によれば、以下のような作用及び効果が得られる。すなわち、磁界検出素子52が、ハウジング6に形成された収容孔620に収容されている構成とすることにより、コイルをハウジングの外側に設ける場合よりも、磁界検出素子52をコンプレッサホイール21側に近づけることができる。また、磁界検出素子52は、シャフト41の軸方向において、ナット51Aと対応する位置に配置されるとともに、ナット51Aを強磁性体とすることにより、磁界検出素子52と磁界の発生源であるナット51Aとの距離を小さくすることができる。
次に、本発明の第2の実施の形態について、図5を参照して説明する。上述した第1の実施の形態のターボチャージャ1と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。第2の実施の形態は、磁界検出素子52側が、ハウジング6の一部としてのハウジング蓋部621で閉塞されるのに代えて、栓部材65で閉塞されている点で、第1の実施の形態と異なる。
図示はしないが、シャフト41を強磁性体とすると共に、軸受ハウジング64に形成された収容孔に、シャフト41の軸方向と直交する方向に向かって磁界検出素子52を配置し、シャフト41の回転を検出するようにした構成であってもよい。また、磁界検出素子52が収容される収容孔を、タービン側ハウジング63に形成し、第1の実施の形態に係る強磁性体を、タービンホイール31にシャフト41を固定するナット51Cとする構成であってもよい。
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
21…コンプレッサホイール
31…タービンホイール
4…回転体
41…シャフト
5…回転速度検出装置
52…巨大磁気抵抗素子(磁界検出素子)
52A…トンネル磁気抵抗素子(磁界検出素子)
6…ハウジング
61…収容空間
620…収容孔
621…ハウジング蓋部
65…栓部材
Claims (5)
- 排気により回転駆動されるタービンホイール、前記タービンホイールの回転により回転駆動されるコンプレッサホイール、並びに前記タービンホイール及び前記コンプレッサホイールと一体に回転するように固定されたシャフトを有する回転体と、
前記回転体を収容する収容空間が形成された金属製のハウジングと、
前記回転体の回転速度を検出する回転速度検出装置と、を備え、
前記回転速度検出装置は、前記シャフトに固定された強磁性体と、該強磁性体の磁界を検出する磁界検出素子と、を有し、
前記磁界検出素子は、前記ハウジングに形成された収容孔に収容されており、
前記収容孔は、前記ハウジングの外面から内面に向かって形成された非貫通孔であり、
前記収容孔は、前記収容空間側の端部が前記ハウジングの一部であるハウジング蓋部により閉塞されている、
回転速度検出装置付きターボチャージャ(ただし、磁界検出素子の感磁方向が回転体の径方向に直交するように配置された回転速度検出装置付きターボチャージャは除く)。 - 排気により回転駆動されるタービンホイール、前記タービンホイールの回転により回転駆動されるコンプレッサホイール、並びに前記タービンホイール及び前記コンプレッサホイールと一体に回転するように固定されたシャフトを有する回転体と、
前記回転体を収容する収容空間が形成された金属製のハウジングと、
前記回転体の回転速度を検出する回転速度検出装置と、を備え、
前記回転速度検出装置は、前記シャフトに固定された強磁性体と、該強磁性体の磁界を検出する磁界検出素子と、を有し、
前記磁界検出素子は、前記ハウジングに形成された収容孔に収容されており、
前記収容孔は、前記収容空間側の端部が樹脂からなる栓部材により閉塞され、
前記強磁性体と前記磁界検出素子とは、前記シャフトの軸方向と直交する方向に一直線上に配置されている、
回転速度検出装置付きターボチャージャ。 - 前記強磁性体は、前記シャフトの両端部のうち一方の先端部に固定されている、
請求項1または2に記載の回転速度検出装置付きターボチャージャ。 - 前記強磁性体は、前記タービンホイール又は前記コンプレッサホイールに前記シャフトを固定する固定部材である、
請求項3に記載の回転速度検出装置付きターボチャージャ。 - 前記磁界検出素子は、巨大磁気抵抗素子又はトンネル磁気抵抗素子である、
請求項1乃至4の何れか一項に記載の回転速度検出装置付きターボチャージャ。
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