JPH0324879Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は内燃機関の機械式過給機として使用
されるルーツポンプの構造に関する。

従来の技術 内燃機関の機械式過給機として使用されるルー
ツポンプはハウジングの内周面に沿つて複数のロ
ータを回転させ、これによつてハウジングとロー
タ間に形成される閉塞空間内に空気を吸入し、該
外空間から空気の吐出を行うポンプである。ポン
プの効率をできるだけ高めるためロータとハウジ
ングとの間のクリヤランスはカジリが生じない範
囲でなるべく小さく設定することが必要である。

考案が解決しようとする問題点 従来のルーツポンプの構造では、ポンプが停止
し、ポンプの吸入側と吐出側との間に実質上圧力
差が存在しない状態で、ハウジングの中心線とロ
ータの中心線とを一致させた上で、ロータとハウ
ジング間のクリヤランス設定がされていた。とこ
ろが、ポンプの吐出側である吸気管は絞られてお
りポンプの回転によつて高い圧力となり、その圧
力によつてロータは吸入側に押し戻されるような
力を受ける。そのため、ハウジングの中心線とロ
ータの中心線とはずれてきて、ロータは吸入側に
寄つた状態で回転するためクリヤランスは一様で
なくなりハウジングと接触するおそれがある。そ
の結果、ロータの頂部が削れ、ポンプ効率が低下
する可能性がある。（尚、この発明の関連技術と
しては特開昭51−27110号等参照。） 問題点を解決するための手段 この考案によれば、内燃機関の吸気系に機械式
過給機としてのルーツポンプが配置され、そのル
ーツポンプのロータの回転軸線はロータが配置さ
れるハウジングの中心線に対して吐出ポート側に
オフセツトさせ、そのオフセツト量はルーツポン
プの下流の吸気管内過給圧力が高いときにロータ
とハウジングとの間に適正なクリヤランスが形成
されるように選定されていることを特徴とするル
ーツポンプ構造が提供される。

作 用 ルーツポンプは内燃機関の高回転高負荷時に回
転駆動され、吸気管より空気を圧縮状態で供給す
る。従つて、ルーツポンプの下流の吐出側の吸気
管圧力はその上流の吸入側の圧力より高くなり、
ロータは吸入側に寄るように付勢される。ロータ
とハウジングとのオフセツト配置によつて、ロー
タおよびハウジングの中心線は機関の過給作動時
である高回転高負荷時に実質上芯合するように補
償される。

実施例 第４図はこの考案のルーツポンプが設けられた
機械式過給機付の内燃機関の全体を示しており、
１０はエンジン本体、１１はクランク軸、１２は
吸気管、１４はサージタンク、１６はスロツトル
ボデイ、１８はスロツトルボデイ１６内に設けた
スロツトル弁、２０は吸気パイプ、２２はエアー
フローメータ、２４はエアークリーナである。こ
れらは、内燃機関としては周知の構成要素である
ことから詳細な連結関係の説明は省略する。

吸気管１６と吸気パイプ２０との間に機械式過
給機であるルーツポンプ２６が配置される。ルー
ツポンプ２６の回転駆動軸上にプーリ付クラツチ
２８が連結され、そのプーリ部７６ａ（第２図）
はベルト３０によつてクランク軸１１上のプーリ
３２に連結される。３６はルーツポンプ作動クラ
ツチ２８の制御用回路を論理回路的に示してい
る。演算回路３８はエアーフローメータ２２によ
つて得られる吸入空気量Ｑと図示しない回転数セ
ンサからの機関回転数Neとの比の演算を行う。
この吸入空気量−回転数比Ｑ／Neはエンジンの
負荷相当値である。比較回路４０はＱ／Neが所
定値（Ｑ／Ne）₀より大きいときに１の信号を、
所定値より小さいとき０の信号を出力する。一
方、比較回路４２は機関回転数Neが所定値
（Ne）₀より大きい時に１を、所定値より小さいと
き０の信号を出す。比較回路４０，４２はAND
回路４４を介してトランジスタ４５のベースに結
線され、トランジスタ４５のエミツタ−コレクタ
回路にクラツチ２８の励磁巻線Ｌおよびバツテリ
Ｂが配置される。AND回路４４は負荷相当値で
あるＱ／Neが所定値より大きくかつ機関回転数
Neが所定値より大きいときにのみ１となつてク
ラツチ励磁巻線Ｌを励磁しクラツチ２８を係合す
る。即ち、機関の高負荷高回転時にルーツポンプ
２６はクランク軸１１からの回転が伝達され、ル
ーツポンプ２６は回転し過給作動が行われる。そ
れ以外の運転時はAND回路４４は０を出力し巻
線Ｌは消磁され、クラツチ２８は開放されルーツ
ポンプ２６は回転駆動されず過給は行われない。
図示した制御回路３６はこの考案の特徴とは無関
係であり、クラツチ２８（即ちルーツポンプ２
６）の作動域を説明するための単なる例示であつ
て、これ以外のどのような構成も取り得る。また
クラツチ２８は機関高負荷高回転時に係合される
ように説明したが、負荷のみで制御されることも
ある。

第２図は第４図中のルーツポンプ２８の詳細構
成を示している。５０は有底ハウジングであり、
第３図に示すように中心をO_Hとする一対の略半
円径の内周面５１と、これらをつなぐ部分５２′
とより成る断面形状を呈している。ハウジング５
０内に一対のロータ５２及び５４が配置され、そ
の中心線をO_Rによつて示す。夫々のロータは繭
状の断面を呈しており、夫々回転軸５６，５８を
備えている。６０はロータと回転軸との固定用の
ピンである。回転軸５６，５８は一端でローラ軸
受６４によつてハウジング５０に軸支され、他端
はハウジング５０に固定されるエンドプレート６
６にボール軸受６８によつて軸支される。回転軸
５６，５８の一端に歯車７０がボルト７２にて固
定され、これら歯車７０は相互に噛み合つてい
る。従つて、駆動軸が回転駆動力を受けると、そ
の回転は歯車７０を介して被駆動軸５８に伝達さ
れる。従つて、ロータ５２，５４は第３図の矢印
f₁，f₂のように互いに反対方向に回転する。ハウ
ジング５０には吸入ポート５５ａ、吐出ポート５
５ｂがハウジング内の空間に開口するように形成
される。従つて、ロータ５２，５４の回転によつ
て吸入ポート５５ａより空気が吸引され、吐出ポ
ート５５ｂより空気が吐出される。吸入ポート５
５ａ、吐出ポート５５ｂは夫々第４図の吸気パイ
プ２０、吸気管１６に接続される。従つて、エア
ーフローメータ２２からの空気をスロツトル弁１
８の側に圧縮状態で供給することができる。

一方の軸５６は駆動軸であり、歯車７０と反対
側の端部に第４図で説明したクラツチ２８が連結
される。このクラツチ２８は、ハウジング５０の
ボス部５０ａ上に軸受７４を介して取付けられた
第１の回転部材７６と、ルーツポンプの駆動軸５
６にボルト７８によつて固定された第２の回転部
材８０とを備える。第１の回転部材７６はプーリ
部７６ａを形成し、同プーリ部７６ａに第４図の
クランク軸からのベルト３０が巻掛けられる。第
１の回転部材７６はその端面が係合面７６′をな
している。この係合面７６′に面して係合部材８
６が配置され、同係合部材８６は環状弾性部材８
８によつて第２の回転部材８０に連結される。第
１の回転部材７６の断面コの字状の空間に第４図
で示す巻線Ｌが配置され、この巻線Ｌは支持部材
９０によつてハウジング５０に固定されている。
環状弾性部材８８は係合部材８４を係合面７６′
から離すような力を発揮しており、その結果クラ
ツチ２８は、巻線Ｌが消磁される運転時は係合部
材８６は係合面７６′から離れる開放位置をとり、
エンジンの回転はルーツポンプ２６に伝達され
ず、過給は行われない。エンジンの高負荷高回転
運転に入ると、前述のように第４図の制御回路３
６によつて巻線Ｌは励磁され、係合部材８６は弾
性体８８に抗して吸引され、係合面７６′と係合
される。従つて、クランク軸１１の回転はクラツ
チ２８を介してルーツポンプ２６の駆動軸５６に
伝達され、ロータ５２，５４は回転し過給が実行
される。

この過給作動においてルーツポンプ２６の下流
の吸気管１６に連通される吐出ポート５６ｂの圧
力P_Bは、上流の吸気パイプ２０に連通される吸
入ポート５６ａの圧力P_Aより高くなる。吐出ポ
ート側の高圧によつて過給作動中にロータ５２，
５４は第３図において左側に即ち吸入ポート５５
ａの側に変位される。従来の配置ではロータの中
心線H_Rとハウジングの中心線O_Hとは圧力差がな
いエンジン停止状態で一致するように組み立てら
れ、この状態でハウジング内周５１とロータ外周
との間に適切なクリヤランスが残るように設定さ
れる。従つて、前述のような過給作動時のロータ
５２，５４の変位によつてロータの先端が吸入ポ
ート５５ａ側でハウジング５０と接触する虞れが
あつたのである。

この考案によれば第１図に示すように、回転軸
５６，５８の中心線O_Rはハウジングの円形内周
面の５１の中心線O_Hに対して吐出ポート５５ｂ
の側にΔだけオフセツトされている。従つて、ポ
ンプの非作動時にはロータとハウジングとのクリ
ヤランスδ₁は吐出ポート５５ｂ側では最適値より
小さく、一方吸入ポート５５ａ側では最適値より
大きい。このオフセツト量Δは過給作動時にロー
タ５２，５４が吐出ポート５５ｂ側の高い圧力
P_Bで吸入ポート５５ａ側に押し戻されたときに
丁度ロータ中心O_Rとハウジング中心O_Hが一致す
るように設定される。

この考案の作動を述べると、機関が高負荷高回
転でないときは制御回路３６は巻線Ｌを消磁し、
クラツチ２８は解放になる。そのためロータ５
２，５４は自由回転するのみであり、その回転数
は高くならない。ロータ５２，５４の回転数が高
くないことから、ハウジング５０とロータ５２，
５４の芯がずれていることによりロータの先端が
ハウジング内周５１に接触することがあり得るが
問題はない。

機関の高負荷高回転時制御回路３６は巻線Ｌを
励磁しクラツチ２８は係合され、ロータ５２，５
４は回転し、過給作動が行われる。この場合、吐
出ポート５５ｂ側の圧力P_Bは吸入ポート５５ａ
側の圧力P_Aより高くなり、その結果ロータ５２，
５４は第１図の想像線のように吸入ポート５５ａ
側に押し戻されながら回転する。このときのロー
タ中心の位置はロータ５２，５４の変位量、回転
軸５６，５８の撓み量、同回転軸を支持している
軸受６４，６８のラジアルクリヤランス量の和で
あるが、前記のオフセツト量Δはこれに一致する
ように選定される。従つて、ロータ５２，５４は
その中心線O_Rの位置Ｐがハウジング中心線O_Hに
一致するように回転する。その結果、過給作動中
のロータとハウジングとのクリヤランスδ₂は好適
な値に補償されることになる。

オフセツト量は例えば1.4／一回転のルーツ
ポンプで0.1mmが好適であつた。

考案の効果 ロータの中心をハウジングの中心に対し吐出ポ
ート側にずらしておくことでポンプの作動中にロ
ータとハウジングとのクリヤランスが最適にな
り、ロータ先端の削れ及びそれに伴うポンプ効率
の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案のオフセツト構造を説明する
図。第２図はこの考案のルーツポンプの軸方向断
面図。第３図は第２図の−線に沿う断面図。
第４図はこの考案のルーツポンプを備えた内燃機
関の全体概略図。 １６……吸気管、２６……ルーツポンプ、５０
……ハウジング、５２，５４……ロータ、５６，
５８……回転軸、O_H……ハウジング中心、O_R…
…ロータ中心。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内燃機関の吸気系に配置される機械式過給機と
   してのルーツポンプであつて、機関停止時にロー
   タの回転軸線をハウジングの中心線に対して吐出
   ポート側にオフセツトさせ、そのオフセツト量は
   過給運転時における吸気管内過給圧力によつてロ
   ータとハウジングとの間に適正なクリヤランスが
   形成されるように選定されていることを特徴とす
   るルーツポンプ構造。