JPH07119474A - 過給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ホイール軸に設けるサンギヤの軸方向の設計
自由度を装置の大型化を招くことなく大きくとることが
でき、インペラアッセンブリの回転時における振動を低
減可能とする。 【構成】 ホイール軸１と、このホイール軸１の一端に
設けられたタービンホイール１１と、他端に設けられた
コンプレッサインペラ１３と、ホイール軸１に設けられ
たサンギヤ６１と、このサンギヤと噛合うと共にインタ
ーナルギヤ５５とも噛合うピニオンギヤ６７とを備えた
過給装置であって、ホイール軸１の左右をフローティン
グブッシュ３を介してフォルダー５で軸支し、インター
ナルギヤ５５を支軸部９に回転自在に設け、サンギヤ６
７をインペラアッセンブリ４７の重心位置に設け、この
サンギヤ６１にピニオンギヤ６７をピニオンギヤ用切欠
き窓１９から噛み合わせたことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の過給装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンの出力を増大させるため
の過給装置として、例えば実開平４−９５６２５号公報
に記載された図８に示すようなものがある。

【０００３】この過給装置は、ケース２０１にベアリン
グ２０３，２０５を介してタービン軸２０７が回転自在
に軸支され、タービン軸２０７の一端にはタービンイン
ペラ２０９が、他端にはコンプレッサインペラ２１１が
それぞれ設けられている。タービンインペラ２０９はタ
ービンケース２１３に、コンプレッサインペラ２１１は
コンプレッサケース２１５にそれぞれ収容されている。
図示しないエンジンには排気管と吸気管とが接続され、
タービンケース２１３は排気管に、コンプレッサケース
２１５は吸気管にそれぞれ接続されている。

【０００４】タービン軸２０７の中央上にはサンギヤ２
１７が設けられ、該サンギヤ２１７はケース２０１に固
着された支軸２１９に回転自在に設けられたピニオンギ
ヤ２２１と噛み合い、該ピニオンギヤ２２１はインター
ナルギヤ２２３と噛み合って増速伝達機構２２５を構成
している。インターナルギヤ２２３はベアリング２２７
を介してケース２０１の中間壁２０１ａに回転自在に支
持され、他端にギヤ２２９が固設され、該ギヤ２２９は
大径ギヤ２３１と噛合っている。大径ギヤ２３１はケー
ス２０１に回転自在に軸支された入力軸２３３にベアリ
ング２３５と一方向クラッチ２３７を介して軸支され、
該入力軸２３３の一端に入力プーリ２３９を固設し、該
入力プーリ２３９と図示しないエンジンのクランク軸に
固設した出力プーリとの間にベルト２４１が巻回されて
いる。

【０００５】そして、エンジンが低速回転域では排気圧
が小さいので、タービンインペラ２０９によりタービン
軸２０７を回転させる回転数よりも、クランク軸から出
力プーリ→ベルト２４１→入力プーリ２３９→入力軸２
３３→大径ギヤ２３１→ギヤ２２９→増速伝導機構２２
５を介してタービン軸２０７を回転させる方が回転数が
高くなり、一方向クラッチ２３７が係合した状態とな
り、タービン軸２０７の駆動によりコンプレッサインペ
ラ２１１が回転され、エンジンの過給がなされ出力トル
クが高められる。また、エンジンの回転数が中高速回転
域に入ると、タービン軸２０７が受ける回転は、クラン
ク軸から一方向クラッチ２３７、増速伝導機構２２５を
介した回転数よりタービンインペラ２０９による回転数
の方が高くなって、一方向クラッチ２３７は空転し、コ
ンプレッサインペラ２１１の回転によりエンジンへの過
給が行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の過
給装置では、タービン軸２０７の回転時に振れや振動が
発生すると、これによってタービンインペラ２０９がタ
ービンケース２１３に、コンプレッサインペラ２１１が
コンプレッサケース２１５に接触し、この接触により両
ケース２１３，２１５にかじりを生じたり、両インペラ
２０９，２１１に破損等が生じて耐久性が低下する虞れ
がある。

【０００７】そこで、タービン軸２０７の回転時におけ
る振れや振動を低減させるためには、タービン軸２０７
に設けるサンギヤ２１７の位置を、タービン軸２０７と
両インペラ２０９，２１１とからなるインペラアッセン
ブリの重心位置に合せることが望ましい。

【０００８】しかしながら、上記のような従来の過給装
置にあっては、インターナルギヤ２２３をケース２０１
の中間壁２０１ａにベアリング２２７を介して支持して
いたため、タービン軸２０７に設けるサンギヤ２１７の
位置は、タービン軸２０７の右側のベアリング２０５と
インターナルギヤ２２３の壁との間に位置規制され、軸
方向の設計自由度がとれなかった。このため、タービン
インペラ２０９とコンプレッサインペラ２１１のそれぞ
れの材質を例えば前者をセラミックあるいは鋳鉄で、後
者をアルミで形成した場合等のインペラアッセンブリの
重心位置に合せてサンギヤ２１７の位置を軸方向に変え
ることが困難であり、サンギヤ１７の位置を変えるため
には装置の大型化が不可避となる。従って、装置の大型
化が比較的許容される定置型のエンジンには適するが、
装置の大きさ及び重さに制限が課せられる車両用のエン
ジン等には適さない。

【０００９】この発明は、このような従来の課題を解決
するためになされたもので、その目的とするところはホ
イール軸に設けるサンギヤの軸方向の設計自由度を装置
の大型化を招くことなく大きくとることができ、インペ
ラアッセンブリの回転時における振動を低減可能な過給
装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の過給装置は、回転自在に軸支されたホイ
ール軸と、このホイール軸の一端に設けられた排気通路
内で回転するタービンホイールと、前記ホイール軸の他
端に設けられ吸気通路内で回転するコンプレッサインペ
ラと、前記ホイール軸に設けられたサンギヤと、このサ
ンギヤと噛合うと共にインターナルギヤとも噛合うピニ
オンギヤとを備えた過給装置であって、前記ホイール軸
の左右を軸受を介して一体型のフォルダーで軸支し、前
記インターナルギヤをケースの一側壁よりホイール軸を
覆うように軸方向に延設された支軸部に回転自在に設
け、前記サンギヤをインペラアッセンブリの重心位置に
設け、このサンギヤにピニオンギヤをフォルダーに形成
されたピニオンギヤ用切欠き窓から噛み合させたことを
特徴とするものである。

【００１１】

【作用】請求項１の過給装置によれば、インターナルギ
ヤをケースの一側壁からホイール軸を覆うように軸方向
に延設した支軸部に支持したことにより、サンギヤの軸
方向に設計自由度を、装置の大型化を招くことなく大き
くとることができる。これによりサンギヤをインペラア
ッセンブリの重心位置に設けることができ、さらに、ホ
イール軸を一部材であるフォルダーにフローティングブ
ッシュを介して支持したことにより同軸度を確保するこ
とができ、インペラアッセンブリの回転時における振れ
や振動が低減する。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１３】図１は、この発明の一実施例に係る過給装
置の側面断面図（図２のＡ−Ｂ−Ｃ−Ａ断面図）であ
り、図２は、図１の過給装置の正面図である。

【００１４】図１に示すように、ホイール軸１は左右の
軸受、例えばフローティングブッシュ（フルフロートベ
アリング）３を介してフォルダー５に回転自在に軸支さ
れている。軸受としては、フローティングブッシュに限
らず通常のベアリングを用いることもできる。フォルダ
ー５はケース７の左壁よりホイール軸１を覆うように軸
方向に延設された支軸部９の内周と、該ケース７の右壁
とで支持されている。

【００１５】ホイール軸１の一端にはタービンホイール
１１が、他端にはコンプレッサインペラ１３がそれぞれ
に設けられている、ケース７にはタービンハウジング１
５とコンプレッサハウジング１７とが取り付けられ、タ
ービンホイール１１はタービンハウジング１５に、コン
プレッサインペラ１３はコンプレッサハウジング１７に
それぞれ収容されている、図示しないエンジンには排気
通路である排気管と、吸気通路である吸気管とが接続さ
れ、タービンハウジング１５は排気管に、コンプレッサ
ハウジング１７は吸気管にそれぞれ接続されている。そ
して、コンプレッサ側のコンプレッサインペラ１３は例
えばアルミ製で、タービン側のタービンホイール１１は
例えばセラミック製あるいは鋳鉄製でそれぞれ形成され
ている。

【００１６】前記フォルダー５は、図４乃至図６に示す
ように、略中央部にピニオンギヤ用切欠き窓１９が形成
され、外周上縁には軸方向の左右の切欠き部２１，２３
が形成されている。左の切欠き部２１はケース７の支軸
部９との間に、右の切欠き部２３はケースの右壁との間
にそれぞれフローティングブッシュ３への潤滑油が供給
される潤滑油路２５，２７を形成する。フォルダー５の
左右フローティングブッシュ３の嵌合部２９には、潤滑
油路２５，２７に連通する潤滑油流入孔３１，３３が形
成されている。また、フォルダー５の内周には左右のフ
ローティングブッシュ３を軸方向に位置決めするための
ストップリング３５を嵌入するストップリング溝３７が
形成されている。

【００１７】ホイール軸１のタービンホイール１１とコ
ンプレッサインペラ１３との間には、４個のスペーサ部
材３９，４１，４３，４５が組付けられており、これら
スペーサ部材３９，４１，４３，４５とタービンホイー
ル１１及びコンプレッサインペラ１３とによりインペラ
アッセンブリ４７を構成する。

【００１８】コンプレッサインペラ１３の背面の部分の
ホイール軸１には、シール部材４９とスラストベアリン
グ５１が設けられている。

【００１９】スペーサ部材３９は、コンプレッサインペ
ラ１３の背面とスラストベアリング５１に、スペーサ部
材４１は、スペーサ部材３９と左のスペーサ部材４３と
の間にそれぞれ組付けられている。また、スペーサ部材
４３は、スペーサ部材４１と後述するサンギヤ６１との
間に組付けられている。スペーサ部材４５は、右のフロ
ーティングブッシュ３とタービンホイール１１の背面と
の間に組付けられている。

【００２０】ケース７の支軸部９の外周には第１のスプ
ロケット５３とインターナルギヤ５５とが一体形成され
た増速ギヤ５７がベアリング５９を介して回転自在に取
り付けられている。

【００２１】ホイール軸１のタービンホイール１１とコ
ンプレッサインペラ１３との間にはサンギヤ６１が設け
られ、該サンギヤ６１は前記インペラアッセンブリ４７
における重心位置Ｇに配設されている。サンギヤ６１に
は、図１及び図７に示すように、ケース７の右壁に固着
された支軸６３にベアリング６５を介して回転自在に取
り付けられたピニオンギヤ６７がフォルダー５のピニオ
ンギヤ用切欠き窓１９から噛み合い、該ピニオンギヤ６
７はインターナルギヤ５５とも噛合っている。

【００２２】入力軸６９は、ホイール軸１と平行となる
ように、一端側をベアリング７１を介してケース７に回
転自在に軸支され、他端側をケース７にベアリング７
３，７５を介して回転自在に軸支されたスプロケット軸
７７の一端側にスプライン結合されている。スプロケッ
ト軸７７には第２のスプロケット７９が一体形成され、
第２のスプロケット７９は増速ギヤ５７の第１のスプロ
ケット５３とサイレントチェン８１を介して連結されて
いる。サンギヤ６１、ピニオンギヤ６７、増速ギヤ５
７、サイレントチェン８１及び第２のスプロケット７９
は増速機構８３を構成する。

【００２３】ケース７には潤滑油路２５，２７に連通し
フローティングブッシュ３への潤滑油が供給される潤滑
油流入孔８５，８７が形成されている。潤滑油流入孔８
５，８７は、図示しないエンジンの潤滑油供給装置に接
続されている潤滑油配管８９に潤滑油供給室９１を介し
て接続されている。

【００２４】入力軸６９の一端側には、被動プーリ９３
がケース７外に突出した状態でナット９５により組み付
けられている。被動プーリ９３は、図１に示すように、
入力軸６９に固定された固定シーブ９７を右側に有する
と共に、軸方向に可動の可動シーブ９９を左側に有し、
固定シーブ９７と可動シーブ９９との間には、Ｖベルト
１０１が巻回されるＶ溝１０３が形成されている。入力
軸６９の端部には、円錐板１０５が設けられ、可動シー
ブ９９の背面と円錐板１０５との間には、遠心力発生用
のころ（重鐘）１０７が収容保持され、また、コイルバ
ネ１０９により可動シーブ９９に対し軸方向に付勢力を
与えている。

【００２５】ケース７にはフランジ部１１１が延設さ
れ、フランジ部１１１には、固定中空軸１１３が入力軸
６９と平行となるようにボルト１１５によって固着され
ている。固定中空軸１１３には、駆動プーリ１１７がベ
アリング１１９を介して回転自在に取り付けられてい
る。駆動プーリ１１７は、左側の固定シーブ１２１と右
側の可動シーブ１２３とを有し、これによりＶ溝１２５
が形成されている。固定シーブ１２１は、固定中空軸１
１３に対して軸方向位置が決められ、その位置で回転自
在になるように、ベアリング１１９のアウタレースを保
持する筒状部１２７を一体に有している。

【００２６】駆動プーリ１１７の可動シーブ１２３の背
面と筒状部１２７に位置決めされた端板１２９との間に
は、７枚の皿ばね１３１が備えられ、可動シーブ１２３
は皿ばね１３１の付勢力を受けて軸方向に移動する。固
定シーブ１２１には、図示しないプーリが取り付けら
れ、プーリは図示しないエンジンのクランクシャフトに
より平ベルトを介して駆動される。すなわち、変速装置
１３３は、皿ばね１３１を備えた駆動プーリ１１７、Ｖ
ベルト１０１及びころ１０７を備えた被動プーリ９３と
によって構成される。

【００２７】固定中空軸１１３の軸芯部には、ロッド１
３５が貫通しており、ロッド１３５の後端部はねじ部材
１３７に螺合されている。ねじ部材１３７の外周にはウ
ォームホイル１３９が設けられ、子のウォームホイル１
３９は、モータ１４１により正逆転可能なウォームギヤ
１４３と噛み合っている。そして、モータ１４１の回転
によってウォームギヤ１４３、ウォームホイル１３９を
介してねじ部材１３７が回転し、このねじ部材１３７の
回転によってロッド１３５が軸方向に移動し、ベアリン
グ１４５を介してピン１４７が可動シーブ１２３を軸方
向に移動させる。モータ１４１、ウォームギヤ１４３、
ウォームホイル１３９、ねじ部材１３７、ロッド１３
５、ベアリング１４５及びピン１４７により制御部１４
９が構成されている。

【００２８】つぎに、上記一実施例の作用を図１に基づ
いて説明する。

【００２９】エンジンの低速回転時には、排気流量が少
なく、排気流速が低速であるため、排気によってタービ
ンホイル１１は充分に回転せず、ホイール軸１は、増速
機構８３、入力軸６９及び変速装置１３３を介してクラ
ンクシャフトによって駆動される。このとき、被動プー
リ９３のころ１０７が内径側に保持されて可動シーブ９
９が左側に位置し、駆動プーリ１１７の皿ばね１３１が
伸びて可動シーブ１２３が左側に位置する。従って、変
速装置１３３は入力軸６９の回転数を最大限に増加させ
るように作用する。これにより、コンプレッサインペラ
１３の回転数が必要充分に確保され、エンジンへの適正
な過給がなされ、低速回転時でも充分な出力トルクを得
ることができる。

【００３０】エンジンの回転数が上昇すると、クランク
シャフトの回転数も上昇し、入力軸６９の回転数が上昇
する。これにより、被動プーリ９３のころ１０７が外径
側へ移載して可動シーブ９９が右側へ移動し、駆動プー
リ１１７の皿ばね１３１が縮んで可動シーブ１２３が右
側に移動する。従って、入力軸６９の回転数を最大限に
増加させるように作用していた変速装置１１３は、回転
数の増加量を徐々に減少させ、さらには、回転数を減少
させるように作用し始める。駆動プーリ１１７側に配置
された制御部１４９の制御作用を行わずとも、ころ１０
７、コイルバネ１０９及び皿ばね１３１による遠心力の
作用のみで、変速装置１３３は適正な変速作用を行うこ
とができる、これにより、コンプレッサインペラ１３の
回転数が、エンジンの運転状態に適した回転数に維持さ
れ、常に適正な過給を行うことができる。

【００３１】また、このとき、排気流量お呼び排気流速
が増加上昇し、排気によるホイール軸１の駆動力も増加
するので、排気による駆動力の分だけクランクシャフト
からホイール軸１へ伝えられる駆動力が低減され、エン
ジンにかかる負担が減少する。これにより、過給に伴う
エンジンの燃費効率の低下が抑制される。

【００３２】エンジンの高速回転時には、入力軸６９の
回転がさらに上昇し、被動プーリ９３のころ１０７が外
径側に保持されて可動シーブ９９が右側に位置し駆動プ
ーリ１１７の皿ばね１３１が縮んで可動シーブ１２３が
右側に位置する。従って、変速装置１３３は入力軸６９
の回転数を最小限に減少させるように作用し、適正な過
給が行われる。また、排気流量及び排気流速がさらに増
加上昇するため、排気によるホイール軸１の駆動力が増
加し、これに伴いエンジンにかかる負担が減少して燃費
効率が向上する。

【００３３】さらに、排気による駆動力がクランクシャ
フトによる駆動力を上回ると、この上回る分が、低速回
転時とは反対に、ホイール軸１から増速機構８３、入力
軸６９及び変速装置１３３を介してクランクシャフトに
伝達回収される。この場合、制御部１４９は、変速装置
１３３をエンジンの運転状態により最適な変速制御を行
う。これにより、排気エネルギを有効に活用してクラン
クシャフトを駆動する、いわゆるエネルギの回収が行わ
れ、高速回転時におけるエンジンの出力トルクを向上さ
せることができる。

【００３４】このように、この実施例によれば、エンジ
ンの低速回転時でも充分な出力トルクを得ることができ
ると共に、過給に伴うエンジンの燃費効率の低下を抑制
することができる。さらに高速回転時には排気エネルギ
の回収がなされ、出力トルクの向上及び燃費効率の向上
を図ることができる。

【００３５】また、ホイール軸１と入力軸６９とをケー
ス７に軸支し、ホイール軸１の重心位置Ｇと入力軸６９
とを連動連結し、増速機構８３をケース７内に収容し、
かつ、駆動プーリ１１７をケース７の所定の部位に固着
した固定中空軸１１３に取り付けたので、過給装置全体
を小型軽量化すると共に一体化することができ、汎用性
があり、容易に組付加工を行うことが可能な過給装置を
得ることができる。

【００３６】また、増速機構８３を構成するインターナ
ルギヤ５５をケース７の右壁からホイール軸１を覆うよ
うに軸方向に延設した支軸部９の外周に支持したので、
ホイール軸１の軸方向の設計自由度を装置の大型化を招
来することなく大きくとることができ、インペラアッセ
ンブリ４７の重心位置Ｇに合せてサンギヤ６１を設ける
ことができる。

【００３７】さらに、ホイール軸１をフローティングブ
ッシュ３を介して一体型のフォルダー５で支持したの
で、ホイール軸１の支持部材が一部材となり同軸度を確
保することができる。

【００３８】従って、インペラアッセンブリ４７の回転
時における振れや振動を低減することができ、これによ
り両ケース１５，１７のかじりや、両インペラ１１，１
３の破損等を未然に防止することが可能となり、耐久性
を向上させることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、この発
明によれば、ホイール軸に設けるサンギヤの軸方向の設
計自由度を、装置の大型化を招くことなく大きくとるこ
とができ、サンギヤをインペラアッセンブリの重心位置
に合せて設けることができるので、インペラアッセンブ
リの回転時における触れや振動の低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る過給装置の側面断面
図（図２のＡ−Ｂ−Ｃ−Ａ断面図）である。

【図２】図１の過給装置の正面図である。

【図３】図１の要部の拡大断面図である。

【図４】フォルダーの断面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線矢視断面図である。

【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線矢視断面図である。

【図７】図１及び図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図で
ある。

【図８】従来例に係る過給装置の側面断面図である。

【符号の説明】

１ ホイール軸 ３ フローティングブッシュ ５ フォルダー ７ ケース ９ 支軸部 １１ タービンホイール １３ コンプレッサインペラ １９ ピニオンギヤ用切欠き窓 ４７ インペラアッセンブリ ５５ インターナルギヤ ６１ サンギヤ ６７ ピニオンギヤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 泰彦 栃木県栃木市大宮町2388番地 栃木富士産 業株式会社内 (72)発明者 富田 浩二 栃木県栃木市大宮町2388番地 栃木富士産 業株式会社内 (72)発明者 石川 佳宏 栃木県栃木市大宮町2388番地 栃木富士産 業株式会社内 (72)発明者 柏崎 宏昭 栃木県栃木市大宮町2388番地 栃木富士産 業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転自在に軸支されたホイール軸と、こ
   のホイール軸の一端に設けられた排気通路内で回転する
   タービンホイールと、前記ホイール軸の他端に設けられ
   た吸気通路内で回転するコンプレッサインペラと、前記
   ホイール軸に設けられたサンギヤと、このサンギヤと噛
   合うと共にインターナルギヤとも噛合うピニオンギヤと
   を備えた過給装置であって、前記ホイール軸の左右を軸
   受を介して一体型のフォルダーで軸支し、前記インター
   ナルギヤをケースの一側壁よりホイール軸を覆うように
   延設された支軸部に回転自在に設け、前記サンギヤをイ
   ンペラアッセンブリの重心位置に設け、このサンギヤに
   ピニオンギヤをフォルダーに形成されたピニオンギヤ用
   切欠き窓から噛み合わせたことを特徴とする過給装置。