JPWO2019102576A1 - 過給機の振動抑制方法および過給機 - Google Patents

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Abstract

シャフトと、シャフトの一端又は他端に設けられるホイールと、ホイールを収納するホイールカバーを含むハウジングと、を備える過給機の振動抑制方法であって、シャフトの軸振動が伝達されて振動するハウジングの振動周波数の内から抑制対象とする抑制対象振動周波数を決定する決定ステップと、抑制対象振動周波数に同調する固有振動数を有する振動抑制体を準備する準備ステップと、準備ステップにおいて準備した振動抑制体を、ハウジングの外面に取り付ける取り付けステップと、を備える。

Description

本開示は、過給機の振動抑制方法および過給機に関する。
過給機は、エンジン（内燃機関）の出力の向上を目的として、空気などの気体をコンプレッサにより圧縮してエンジンに供給する（過給）ものである。過給機には、エンジンの排ガスのエネルギによりタービンを駆動させる排気タービン駆動式のターボチャージャ、エンジンにより駆動される機械駆動式のスーパーチャージャ、および電動機を主動力又は副動力としてコンプレッサを回転させる電動コンプレッサ等がある。
過給機は、タービンやコンプレッサを回すための回転体としてのシャフトを備えているので、シャフトの高速回転により振動が発生し騒音が生じるという問題がある。該問題の解消を図るために、シャフトにダンパ装置を設けてシャフトの軸振動を抑制することなどが行われている（例えば、特許文献１、２）。
国際公開第２０１２／６３６０３号 国際公開第２０１２／６６６４４号
確かに特許文献１や２では、ダンパ装置によりシャフトの軸振動を抑制することができるが、シャフトにダンパ装置を設ける場合には、その構造が複雑となり、組立作業に時間がかかり歩留まりが悪化する虞がある。また、シャフトの軸振動が許容値以内になるようにシャフトやホイールの一部をカットするバランシングが行われる場合もあるが、検査工程が煩雑になるとともに、歩留まりの悪化が問題となる。
上述した事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、簡単な方法でハウジングの振動を抑制して低騒音化を実現することが可能な過給機の振動抑制方法および過給機を提供することにある。
（１）本発明の少なくとも一実施形態にかかる過給機の振動抑制方法は、
シャフトと、
前記シャフトの一端又は他端に設けられるホイールと、
前記ホイールを収納するホイールカバーを含むハウジングと、を備える過給機の振動抑制方法であって、
前記シャフトの軸振動が伝達されて振動する前記ハウジングの振動周波数の内から抑制対象とする抑制対象振動周波数を決定する決定ステップと、
前記抑制対象振動周波数に同調する固有振動数を有する振動抑制体を準備する準備ステップと、
前記準備ステップにおいて準備した前記振動抑制体を、前記ハウジングの外面に取り付ける取り付けステップと、を備える。
上記（１）の方法によれば、振動抑制方法における振動抑制対象である過給機は、シャフトと、シャフトの一端又は他端に設けられるホイールと、ホイールを収納するホイールカバーを含むハウジングとを備えるので、ハウジングはシャフトの回転時にシャフトの軸振動が伝達されて振動する。これに対して、本発明の少なくとも一実施形態にかかる過給機の振動抑制方法は、ハウジングの振動周波数の内から抑制対象とする抑制対象振動周波数を決定する決定ステップと、抑制対象振動周波数に同調する固有振動数を有する振動抑制体を準備する準備ステップと、準備ステップにおいて準備した振動抑制体を、ハウジングの外面に取り付ける取り付けステップと、を備えている。このため、準備ステップおよび取り付けステップを経て、ハウジングの外面に取り付けられた振動抑制体は、ハウジングの抑制対象振動周波数に同調する固有振動数を有するので、ハウジングの抑制対象振動周波数の振動を吸収して代わりに振動することで、ハウジングの振動を抑制して過給機の低騒音化を実現することができる。
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の方法において、
前記振動抑制体は、
前記ハウジングの外面に取り付けられる少なくとも一つのダンパ部材であって、前記ハウジングから離間する方向に延在するとともに、前記ハウジングの振動に同調する固有振動数を有する少なくとも一つのダンパ部材、を含むダイナミックダンパ装置を含む。
上記（２）の方法によれば、準備ステップでハウジングの振動に同調する固有振動数を有する少なくとも一つのダンパ部材を含むダイナミックダンパ装置を準備して、取り付けステップでダイナミックダンパ装置をハウジングの外面に取り付けることで、ハウジングの振動を抑制することができる。また、ダンパ部材はハウジングの外面に取り付けられるので、組立性が良好である。
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）の方法において、
前記振動抑制体は、
前記ハウジングの外面にボルトによって取り付けられるアクチュエータを含む。
上記（３）の方法によれば、準備ステップでハウジングの振動に同調する固有振動数を有するアクチュエータを準備して、取り付けステップでアクチュエータをボルトによりハウジングの外面に取り付けることで、ハウジングの振動を抑制することができる。また、アクチュエータは、ダイナミックダンパ装置とは異なり新たにハウジングに取り付けられるものではないので、過給機の部品点数の増加を防止することができる。
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）の方法において、
前記振動抑制体は、
前記ハウジングと、前記ハウジングに接続される接続配管との接続部に取り付けられる配管ジョイントを含む。
上記（４）の方法によれば、準備ステップでハウジングの振動に同調する固有振動数を有する配管ジョイントを準備して、取り付けステップで配管ジョイントをハウジングと接続配管との接続部に取り付けることで、ハウジングの振動を抑制することができる。また、配管ジョイントは、ダイナミックダンパ装置とは異なり新たにハウジングに取り付けられるものではないので、過給機の部品点数の増加を防止することができる。
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（４）の方法において、
前記ホイールは、前記シャフトの一端に設けられるコンプレッサホイールを含み、
前記ホイールカバーは、前記コンプレッサホイールを収納するコンプレッサカバーを含み、
前記ハウジングは、前記シャフトを回転可能に支持するベアリングを収納するベアリングカバーをさらに含み、
前記振動抑制体は、前記コンプレッサカバーの外面に取り付けられる。
上記（５）の方法によれば、シャフトはベアリングにより回転可能に支持されているので、シャフトの回転時において、ベアリングに支持される部分よりもコンプレッサホイールが設けられた一端が大きく触れ回る。このため、コンプレッサホイールを収納するコンプレッサカバーは、ベアリングを収納するベアリングカバーに比べて、大きく振動する。したがって、コンプレッサカバーの外面に振動抑制体を取り付けることで、ハウジングの振動を効果的に抑制することができる。
（６）幾つかの実施形態では、上記（５）の方法において、
前記ホイールは、前記シャフトの他端に設けられるタービンホイールを含み、
前記ホイールカバーは、前記タービンホイールを収納するタービンカバーを含む。
上記（６）の方法によれば、振動抑制対象である過給機は、コンプレッサホイールおよびタービンホイールを備えるターボチャージャである。ターボチャージャのコンプレッサホイールはタービンホイールに比べて軽いので、ベアリングに支持されたシャフトは、回転時においてコンプレッサホイール側がタービンホイール側に比べて大きく触れ回る。このため、コンプレッサホイールを収納するコンプレッサカバーは、タービンホイールを収納するタービンカバーに比べて、大きく振動する、したがって、コンプレッサカバーの外面に振動抑制体を取り付けることで、ハウジングの振動を効果的に抑制することができる。
（７）本発明の少なくとも一実施形態にかかる過給機は、
シャフトと、
前記シャフトの一端又は他端に設けられるホイールと、
前記ホイールを収納するホイールカバーを含むハウジングと、
前記ハウジングの外面に取り付けられる少なくとも一つのダンパ部材であって、前記ハウジングから離間する方向に延在するとともに、前記ハウジングの振動に同調する固有振動数を有する少なくとも一つのダンパ部材、を含むダイナミックダンパ装置と、を備える。
上記（７）の構成によれば、過給機は、シャフトと、シャフトの一端又は他端に設けられるホイールと、ホイールを収納するホイールカバーを含むハウジングとを備えるので、ハウジングはシャフトの回転時にシャフトの軸振動が伝達されて振動する。これに対して、過給機は、ハウジングの外面に取り付けられる少なくとも一つのダンパ部材を含むダイナミックダンパ装置を備えている。ダイナミックダンパ装置の少なくとも一つのダンパ部材は、ハウジングから離間する方向に延在するとともに、ハウジングの振動に同調する固有振動数を有している。このため、ハウジングの外面に取り付けられたダンパ部材は、ハウジングの振動に同調する固有振動数を有するので、ハウジングの振動を吸収して代わりに振動することで、ハウジングの振動を抑制して過給機の低騒音化を実現することができる。また、ダンパ部材はハウジングの外面に取り付けられるので、組立性が良好である。
（８）幾つかの実施形態では、上記（７）の構成において、
前記ダイナミックダンパ装置は、複数のダンパ部材を含み、
前記複数のダンパ部材の各々は、互いに異なる固有振動数を有する。
上記（８）の構成によれば、ダイナミックダンパ装置は、互いの固有振動数が異なる複数のダンパ部材の各々を、ハウジングの複数の振動周波数の各々に同調させることができるので、ハウジングの振動を効果的に抑制することができる。
（９）幾つかの実施形態では、上記（７）又は（８）の構成において、
前記ダイナミックダンパ装置は、前記少なくとも一つのダンパ部材に着脱可能に取り付けられる板状の弾性部材をさらに含む。
上記（９）の構成によれば、ダンパ部材に取り付ける弾性部材を寸法や形状などが異なる別の弾性部材に交換することで、ダンパ部材の固有振動数を容易に調整可能である。
（１０）幾つかの実施形態では、上記（７）〜（９）の構成において、
前記ホイールは、前記シャフトの一端に設けられるコンプレッサホイールを含み、
前記ホイールカバーは、前記コンプレッサホイールを収納するコンプレッサカバーを含み、
前記ハウジングは、前記シャフトを回転可能に支持するベアリングを収納するベアリングカバーをさらに含み、
前記ダイナミックダンパ装置は、前記コンプレッサカバーの外面に取り付けられる。
上記（１０）の構成によれば、シャフトはベアリングにより回転可能に支持されているので、シャフトの回転時において、ベアリングに支持される部分よりもコンプレッサホイールが設けられた一端が大きく触れ回る。このため、コンプレッサホイールを収納するコンプレッサカバーは、ベアリングを収納するベアリングカバーに比べて、大きく振動する。したがって、コンプレッサカバーの外面にダイナミックダンパ装置を取り付けることで、ハウジングの振動を効果的に抑制することができる。
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１０）の構成において、
前記ホイールは、前記シャフトの他端に設けられるタービンホイールを含み、
前記ホイールカバーは、前記タービンホイールを収納するタービンカバーを含む。
上記（１１）の構成によれば、過給機は、コンプレッサホイールおよびタービンホイールを備えるターボチャージャである。ターボチャージャのコンプレッサホイールはタービンホイールに比べて軽いので、ベアリングに支持されたシャフトは、回転時においてコンプレッサホイール側がタービンホイール側に比べて大きく触れ回る。このため、コンプレッサホイールを収納するコンプレッサカバーは、タービンホイールを収納するタービンカバーに比べて、大きく振動する、したがって、コンプレッサカバーの外面にダイナミックダンパ装置を取り付けることで、ハウジングの振動を効果的に抑制することができる。
本発明の少なくとも一実施形態によれば、簡単な方法でハウジングの振動を抑制して低騒音化を実現することが可能な過給機の振動抑制方法および過給機が提供される。
本発明の一実施形態にかかる過給機の振動抑制方法を説明するための図であって、過給機のハウジングと振動抑制体とを示す概略斜視図である。 図１に示す過給機のハウジングの内部を説明するための図であって、過給機の概略部分断面図である。 本発明の一実施形態にかかる過給機の振動抑制方法の一例を示すフロー図である。 本発明の一実施形態における過給機の振動とハウジングの振動周波数との関係を示すグラフであって、振動抑制体を取り付ける前の状態と取り付けた後の状態とを説明するためのグラフである。 本発明の一実施形態におけるダンパ部材の長さ寸法を一定にした場合の、固有振動数とダンパ部材の外径寸法との関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態におけるダンパ部材の外径寸法を一定にした場合の、固有振動数とダンパ部材の長さ寸法との関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態にかかる過給機の振動抑制方法における準備ステップの一例を示すフロー図である。 本発明の他の一実施形態におけるダンパ部材を示す斜視図である。 本発明の他の一実施形態におけるコンプレッサカバーを示す斜視図であって、アクチュエータを取り付ける前の状態を示す図である。 図９に示すコンプレッサカバーの図９とは別方向からの斜視図である。 本発明の他の一実施形態におけるコンプレッサカバーを示す斜視図であって、アクチュエータを取り付けた後の状態を示す斜視図である。 本発明の他の一実施形態にかかる過給機の振動抑制方法における準備ステップの一例を示すフロー図である。 本発明の他の一実施形態における過給機の構成を概略的に示す概略図であって、ホイールカバーの外面に取り付けられる配管ジョイントを説明するための図である。
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同様の符号を付し説明を省略することがある。
図１は、本発明の一実施形態にかかる過給機の振動抑制方法を説明するための図であって、過給機のハウジングと振動抑制体とを示す概略斜視図である。図２は、図１に示す過給機のハウジングの内部を説明するための図であって、過給機の概略部分断面図である。図２に示されるように、過給機の振動抑制方法１０の振動抑制対象である過給機１は、シャフト２と、シャフト２の一端又は他端に設けられるホイール３と、ホイール３を収納するホイールカバー５を含むハウジング４と、を備えている。
図１、２に示される実施形態では、過給機１はターボチャージャである。具体的には、過給機１のホイール３は、図２に示されるように、シャフト２の一端に設けられるコンプレッサホイール３１と、シャフト２の他端に設けられるタービンホイール３２と、を含んでいる。また、過給機１は、図２に示されるように、シャフト２を回転可能に支持するベアリング１１をさらに備えている。そして、ハウジング４は、図１、２に示されるように、コンプレッサホイール３１を収納するコンプレッサカバー５１と、タービンホイール３２を収納するタービンカバー５２と、ベアリング１１を収納するベアリングカバー５３と、を含んでいる。ベアリングカバー５３は、図２に示されるように、コンプレッサカバー５１とタービンカバー５２との間に配置されて、コンプレッサカバー５１やタービンカバー５２に例えばボルトによる螺合などにより固定されている。
過給機１（ターボチャージャ）は、図２に示されるように、不図示のエンジン（内燃機関）から排出された排ガスが、タービンカバー５２に送られてタービンカバー５２の内部で膨張することで、タービンホイール３２が回転駆動される。シャフト２を介してタービンホイール３２に接続されたコンプレッサホイール３１は、タービンホイール３２の回転に同期して回転駆動し、コンプレッサカバー５１の内部のエンジンの燃焼用空気（気体）を高密度に圧縮して、圧縮空気をエンジンの燃焼室の内部に強制的に送り込むように構成されている。
図３は、本発明の一実施形態にかかる過給機の振動抑制方法の一例を示すフロー図である。図３に示されるように、過給機の振動抑制方法１０は、上述した過給機１の振動を抑制する方法であり、決定ステップＳ１０１と、準備ステップＳ１０２と、取り付けステップＳ１０３と、を備えている。
図４は、本発明の一実施形態における過給機の振動とハウジングの振動周波数との関係を示すグラフであって、振動抑制体を取り付ける前の状態と取り付けた後の状態とを説明するためのグラフである。図４に示されるように、振動抑制体６を取り付ける前の過給機１は所定の振動周波数において大きく振動する。決定ステップＳ１０１では、シャフト２の軸振動が伝達されて振動するハウジング４の振動周波数の内から抑制対象とする抑制対象振動周波数を決定する。図４に示される実施形態では、過給機１の振動が最大となるような、ハウジング４の最大振動周波数Ｆｍａｘを抑制対象振動周波数としている。
また、決定ステップＳ１０１は、抑制対象振動周波数を決定する前に、抑制対象振動周波数を決定する判断指標とするような過給機１の振動に関する情報を取得するようになっていてもよい。過給機１の振動に関する情報には、例えば図４に示されるような、ハウジング４の振動周波数や振動周波数毎の過給機１の振動などのデータが含まれる。
準備ステップＳ１０２では、抑制対象振動周波数に同調する固有振動数を有する振動抑制体６を準備する。振動抑制体６は、図１に示されるように、ハウジング４の外面４１に取り付けられる少なくとも一つのダンパ部材７０を含むダイナミックダンパ装置７を含んでいる。少なくとも一つのダンパ部材７０は、図１に示されるように、ハウジング４から離間する方向に延在するとともに、ハウジング４の振動に同調する固有振動数を有している。
図１に示される実施形態では、ダイナミックダンパ装置７は、複数のダンパ部材７０（第１ダンパ部材７１、第２ダンパ部材７２、第３ダンパ部材７３）と、複数のダンパ部材７０を支持する台座６１と、を備えている。複数のダンパ部材７０は、図１に示されるように、軸線方向（図中Ｙ方向）に直交する方向（図中Ｘ方向）に沿って延在する円柱状に形成されている。複数のダンパ部材７０は、各々異なる固有振動数を有している。
図５は、本発明の一実施形態におけるダンパ部材の長さ寸法を一定にした場合の、固有振動数とダンパ部材の外径寸法との関係を示すグラフである。図６は、本発明の一実施形態におけるダンパ部材の外径寸法を一定にした場合の、固有振動数とダンパ部材の長さ寸法との関係を示すグラフである。図５、６に示されるように、ダンパ部材７０の長さ寸法や外径寸法を変更することで、ダンパ部材７０の固有振動数を容易に変更可能である。また、図５、６におけるＣＣは、コンプレッサカバーと同じ材料により形成されたダンパ部材であり、ＴＣはタービンカバーと同じ材料であり、コンプレッサカバーとは異なる材料により形成されたダンパ部材である。図５、６に示されるように、ダンパ部材７０は材料を変更することによっても、ダンパ部材７０の固有振動数を容易に変更可能である。
準備ステップＳ１０２では、長さ寸法、外径寸法および材料などが異なることにより各々の固有振動数が異なるダンパ部材７０の中から、ハウジング４の抑制対象振動周波数に同調する固有振動数を有するダンパ部材７０が選択され、該ダンパ部材７０を備えるダイナミックダンパ装置７が選択される。
取り付けステップＳ１０３では、準備ステップＳ１０２において準備した振動抑制体６を、ハウジング４の外面４１に取り付ける。具体的には、図１に示されるように、コンプレッサカバー５１は、コンプレッサホイール３１を収納するとともに内部にスクロール流路が形成された本体部５１２と、本体部５１２のスクロール流路に連通される流路を有するとともに、該流路によりコンプレッサホイール３１により圧縮空気を不図示のエンジンに供給可能に構成されている配管部５１３と、を含んでいる。また、配管部５１３は、本体部５１２から離間する方向に延在している。振動抑制体６は、コンプレッサカバー５１の本体部５１２の外面５１１に取り付けられる。この場合には、振動抑制体６は、配管部５１３の外面にダイナミックダンパ装置７を設けた場合に比べて、ハウジング４の振動に対する応答性を向上させることができるので、ハウジング４の振動を効果的に抑制することができる。
図７は、本発明の一実施形態にかかる過給機の振動抑制方法における準備ステップの一例を示すフロー図である。ハウジング４の抑制対象振動周波数は解析により計算することもできるが、解析により求められた抑制対象振動周波数は、実測とは異なる虞がある。このため、図７に示される実施形態では、準備ステップＳ１０２は、固有振動数が異なる２つの振動抑制体６を準備するプレテスト準備ステップＳ２０１と、プレテスト準備ステップＳ２０１で準備した振動抑制体６を、個別にハウジング４に取り付けてハンマリング試験（プレテスト）を行うプレテストステップＳ２０２と、上述した２つの振動抑制体６のハンマリング試験の結果に基づいて、振動抑制体６を決定する振動抑制体決定ステップＳ２０３と、を含んでいる。この場合には、振動抑制体６の固有振動数と、該振動抑制体６により振動が抑制されるハウジング４の抑制対象振動周波数と、の間の誤差を小さくすることができる。また、プレテスト準備ステップＳ２０１では、２つの振動抑制体６は、固有振動数が低い振動抑制体６と、固有振動数が高い振動抑制体６と、が準備される。この場合には、２つの振動抑制体６が有する固有振動数の間に位置する固有振動数の傾向を把握することができる。
そして、上述した振動抑制体決定ステップＳ２０３で決定された振動抑制体６は、取り付けステップＳ１０３においてハウジング４の外面に取り付けられるが、取り付けられた後に、ハウジング４の抑制対象振動周波数を抑制することができるか検証試験を行ってもよい。
上述したように、幾つかの実施形態にかかる過給機の振動抑制方法１０は、図３に示されるように、上述した決定ステップＳ１０１と、上述した準備ステップＳ１０２と、上述した取り付けステップＳ１０３と、を備えている。そして、振動抑制方法１０の振動抑制対象である過給機１は、図２に示されるように、上述したシャフト２と、上述したホイール３と、上述したホイールカバー５を含むハウジング４と、を備えている。
上記の方法によれば、振動抑制方法の対象である過給機１は、シャフト２と、シャフト２の一端又は他端に設けられるホイール３と、ホイール３を収納するホイールカバー５を含むハウジング４とを備えるので、ハウジング４はシャフト２の回転時にシャフト２の軸振動が伝達されて振動する。これに対して、過給機の振動抑制方法１０は、ハウジング４の振動周波数の内から抑制対象とする抑制対象振動周波数を決定する決定ステップＳ１０１と、抑制対象振動周波数に同調する固有振動数を有する振動抑制体６を準備する準備ステップＳ１０２と、準備ステップＳ１０２において準備した振動抑制体６を、ハウジング４の外面４１に取り付ける取り付けステップＳ１０３と、を備えている。このため、準備ステップＳ１０２および取り付けステップＳ１０３を経て、ハウジング４の外面４１に取り付けられた振動抑制体６は、ハウジング４の抑制対象振動周波数に同調する固有振動数を有するので、ハウジング４の抑制対象振動周波数の振動を吸収して代わりに振動することで、ハウジング４の振動を抑制して過給機１の低騒音化を実現することが可能である。
幾つかの実施形態では、図１に示されるように、上述した振動抑制体６は、上述した少なくとも一つのダンパ部材７０を含むダイナミックダンパ装置７を含んでいる。この場合には、準備ステップＳ１０２でハウジング４の振動に同調する固有振動数を有する少なくとも一つのダンパ部材７０を含むダイナミックダンパ装置７を準備して、取り付けステップＳ１０３でダイナミックダンパ装置７をハウジング４の外面４１に取り付けることで、ハウジング４の振動を抑制することができる。また、ダンパ部材７０はハウジング４の外面４１に取り付けられるので、組立性が良好である。
また、幾つかの実施形態にかかる過給機１は、図１、２に示されるように、上述したシャフト２と、上述したホイール３と、上述したホイールカバー５を含むハウジング４と、上述した少なくとも一つのダンパ部材７０を含むダイナミックダンパ装置７と、備えている。
上記の構成によれば、過給機１は、シャフト２と、シャフト２の一端又は他端に設けられるホイール３と、ホイール３を収納するホイールカバー５を含むハウジング４とを備えるので、ハウジング４はシャフト２の回転時にシャフト２の軸振動が伝達されて振動する。これに対して、過給機１は、ハウジング４の外面４１に取り付けられる少なくとも一つのダンパ部材７０を含むダイナミックダンパ装置７を備えている。ダイナミックダンパ装置７の少なくとも一つのダンパ部材７０は、ハウジング４から離間する方向に延在するとともに、ハウジング４の振動に同調する固有振動数を有している。このため、ハウジング４の外面４１に取り付けられたダンパ部材７０は、ハウジング４の振動に同調する固有振動数を有するので、ハウジング４の振動を吸収して代わりに振動することで、ハウジング４の振動を抑制して過給機１の低騒音化を実現することができる。また、ダンパ部材７０はハウジング４の外面４１に取り付けられるので、組立性が良好である。
幾つかの実施形態では、上述したダイナミックダンパ装置７は、複数のダンパ部材７０を含み、複数のダンパ部材７０の各々は、互いに異なる固有振動数を有している。この場合には、ダイナミックダンパ装置７は、互いの固有振動数が異なる複数のダンパ部材７０の各々を、ハウジング４の複数の振動周波数の各々に同調させることができるので、ハウジング４の振動を効果的に抑制することができる。
図８は、本発明の他の一実施形態におけるダンパ部材を示す斜視図である。図８に示されるように、幾つかの実施形態では、上述したダイナミックダンパ装置７は、少なくとも一つのダンパ部材７０に着脱可能に取り付けられる板状の弾性部材７４をさらに含む。図８に示される実施形態では、ダンパ部材７０は、長さ途中に延在方向に直交する方向に沿って貫通する貫通孔７０１が形成されており、弾性部材７４は、貫通孔７０１に挿し込まれて、ダンパ部材７０の延在方向に直交する方向に沿って延在している。この場合には、ダンパ部材７０に取り付ける弾性部材７４を寸法や形状などが異なる別の弾性部材７４に交換することで、ダンパ部材７０の固有振動数を容易に調整可能である。
図９は、本発明の他の一実施形態におけるコンプレッサカバーを示す斜視図であって、アクチュエータを取り付ける前の状態を示す図である。図１０は、図９に示すコンプレッサカバーの図９とは別方向からの斜視図である。図１１は、本発明の他の一実施形態におけるコンプレッサカバーを示す斜視図であって、アクチュエータを取り付けた後の状態を示す斜視図である。
幾つかの実施形態にかかる過給機の振動抑制方法１０は、図３に示されるように、上述した決定ステップＳ１０１と、上述した準備ステップＳ１０２と、上述した取り付けステップＳ１０３と、を備えている。そして、振動抑制方法１０の振動抑制対象である過給機１は、図２に示されるように、上述したシャフト２と、上述したホイール３と、上述したホイールカバー５を含むハウジング４と、を備えている。さらに、上述した振動抑制体６は、図１１に示されるように、ハウジング４の外面４１にボルト１２によって取り付けられるアクチュエータ８を含んでいる。
コンプレッサカバー５１の上述した本体部５１２は、図９に示されるように、軸線方向（図中Ｙ方向）の一端にコンプレッサホイール３１に空気を供給するための吸気口５１４が設けられている。また、コンプレッサカバー５１の上述した配管部５１３は、図９に示されるように、本体部５１２に連通される一端とは反対側の他端に導入口５１７が設けられている。そして、コンプレッサカバー５１の本体部５１２および配管部５１３には、図９に示されるように、吸気口５１４が設けられた一端側から軸線方向外側に延在する合計３つのボス５１５が設けられている。ボス５１５には、雌ネジ部５１６が形成されている。
アクチュエータ８は、例えば可変容量式のターボチャージャにおける不図示の可動ベーンや、不図示のウェイストゲートバルブなどの可動機構を駆動させるための装置である。アクチュエータ８は、図１１に示されるように、コンプレッサカバー５１の外面５１１に取り付けられている。具体的には、アクチュエータ８は、コンプレッサカバー５１のボス５１５に対応する位置に板状の固定部８１が設けられている。アクチュエータ８の固定部８１は、軸線方向に直交する方向に沿って延在するとともに、軸線方向に沿って貫通する不図示の貫通孔又は不図示の切欠きが形成されている。アクチュエータ８の固定部８１の不図示の貫通孔又は不図示の切欠きに、ボルト１２の雄ネジ部を挿通させて、ボス５１５の雌ネジ部５１６に螺合させることで、コンプレッサカバー５１とアクチュエータ８とが固定される。この際にコンプレッサカバー５１の固定部８１は、ボス５１５とボルト１２の頭部に挟持される。
アクチュエータ８の固有振動数は、固定部８１における剛性を変更することにより、変更可能である。具体的には、ボスの延在方向における長さ寸法を変更したり、アクチュエータ８の固定部８１の板厚を変更したり、ボルトの雄ネジ部やボスの雌ネジ部のネジ径を変更したりすることが挙げられる。このため、アクチュエータ８は、これらの変更可能な要素の組み合わせにより、所望の固定振動数になるように調整される。
図１２は、本発明の他の一実施形態にかかる過給機の振動抑制方法における準備ステップの一例を示すフロー図である。図１２に示される実施形態では、準備ステップＳ１０２は、ボス５１５の長さ寸法を決定するステップＳ３０１と、ボス５１５の雌ネジ部５１６のネジ径を決定するステップＳ３０２と、ステップＳ３０１、Ｓ３０２において決定されたボス５１５の長さ寸法および雌ネジ部５１６のネジ径に基づいて、所望する固有振動数になるように、アクチュエータ８の固定部８１の板厚を決定するステップＳ３０３と、ステップＳ３０３において決定された固定部８１の板厚を有するアクチュエータ８と、Ｓ３０２において決定された雌ネジ部５１６のネジ径に対応するボルト１２と、を準備するステップＳ３０４と、を含んでいる。また、他の実施形態では、ボス５１５の長さ寸法およびアクチュエータ８の固定部８１の板厚に基づいて、所望する固有振動数になるように、雌ネジ部５１６のネジ径を決定してもよいし、また、雌ネジ部５１６のネジ径およびアクチュエータ８の固定部８１の板厚に基づいて、所望する固有振動数になるように、ボス５１５の長さ寸法を決定してもよい。
上記の方法によれば、図２に示されるように、準備ステップＳ１０２でハウジング４の振動に同調する固有振動数を有するアクチュエータ８を準備して、取り付けステップＳ１０３でアクチュエータ８をボルト１２によりハウジング４の外面４１に取り付けることで、ハウジング４の振動を抑制することができる。また、アクチュエータ８は、ダイナミックダンパ装置７とは異なり新たにハウジング４に取り付けられるものではないので、過給機１の部品点数の増加を防止することができる。
図１３は、本発明の他の一実施形態における過給機の構成を概略的に示す概略図であって、ホイールカバーの外面に取り付けられる配管ジョイントを説明するための図である。幾つかの実施形態にかかる過給機の振動抑制方法１０は、図３に示されるように、上述した決定ステップＳ１０１と、上述した準備ステップＳ１０２と、上述した取り付けステップＳ１０３と、を備えている。そして、振動抑制方法１０の振動抑制対象である過給機１は、図２に示されるように、上述したシャフト２と、上述したホイール３と、上述したホイールカバー５を含むハウジング４と、を備えている。さらに、上述した振動抑制体６は、図１３に示されるように、上述したハウジング４と、ハウジング４に接続される接続配管１３との接続部に取り付けられる配管ジョイント９を含んでいる。配管ジョイント９の重量を変更することにより、配管ジョイント９の固有振動数を変更可能である。
図１３に示される実施形態では、配管ジョイント９は、コンプレッサカバー５１の吸気口５１４と接続配管１３との接続部に取り付けられている。そして、配管ジョイント９は、図１３に示されるように、コンプレッサカバー５１の吸気口５１４の端部に形成されたフランジ部と、接続配管１３の端部に形成されたフランジ部１３１と、を接触した状態で、これらのフランジ部に対して外側から嵌合されることで、コンプレッサカバー５１の吸気口５１４および接続配管１３を挟持して固定するように構成されている。また、配管ジョイント９は、軸接手（カップリング）やユニオンなどを含んでいてもよい。他の実施形態では、配管ジョイント９は、コンプレッサカバー５１の導入口５１７と接続配管との接続部に取り付けられてもよい。
上記の方法によれば、準備ステップＳ１０２でハウジング４の振動に同調する固有振動数を有する配管ジョイント９を準備して、取り付けステップＳ１０３で配管ジョイント９をハウジング４と接続配管１３との接続部に取り付けることで、ハウジング４の振動を抑制することができる。また、配管ジョイント９は、ダイナミックダンパ装置７とは異なり新たにハウジング４に取り付けられるものではないので、過給機１の部品点数の増加を防止することができる。
幾つかの実施形態にかかる過給機の振動抑制方法１０や過給機１では、図２に示されるように、上述したホイール３は、シャフト２の一端に設けられる上述したコンプレッサホイール３１を含んでおり、上述したホイールカバー５は、コンプレッサホイール３１を収納する上述したコンプレッサカバー５１を含んでいる。そして、上述したハウジング４は、シャフト２を回転可能に支持するベアリング１１を収納する上述したベアリングカバー５３をさらに含んでいる。上述した振動抑制体６は、図１に示されるように、コンプレッサカバー５１の外面５１１に取り付けられる。
上記の構成や方法によれば、シャフト２はベアリング１１により回転可能に支持されているので、シャフト２の回転時において、ベアリング１１に支持される部分よりもコンプレッサホイール３１が設けられた一端が大きく触れ回る。このため、コンプレッサホイール３１を収納するコンプレッサカバー５１は、ベアリング１１を収納するベアリングカバー５３に比べて、大きく振動する。したがって、コンプレッサカバー５１の外面５１１に振動抑制体６を取り付けることで、ハウジング４の振動を効果的に抑制することができる。
また、幾つかの実施形態にかかる過給機の振動抑制方法１０や過給機１では、図２に示されるように、上記ホイール３は、上述したタービンホイール３２をさらに含んでおり、上述したホイールカバー５は、上述したタービンホイール３２を収納するタービンカバー５２を含んでいる。この場合には、振動抑制対象である過給機１は、コンプレッサホイール３１およびタービンホイール３２を備えるターボチャージャである。ターボチャージャのコンプレッサホイール３１はタービンホイール３２に比べて軽いので、ベアリング１１に支持されたシャフト２は、回転時においてコンプレッサホイール３１側がタービンホイール３２側に比べて大きく触れ回る。このため、コンプレッサホイール３１を収納するコンプレッサカバー５１は、タービンホイール３２を収納するタービンカバー５２に比べて、大きく振動する、したがって、コンプレッサカバー５１の外面５１１に振動抑制体６を取り付けることで、ハウジング４の振動を効果的に抑制することができる。
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
１ 過給機
１０ 過給機の振動抑制方法
２ シャフト
３ ホイール
３１ コンプレッサホイール
３２ タービンホイール
４ ハウジング
４１ 外面
５ ホイールカバー
５１ コンプレッサカバー
５１１ 外周面
５１２ 本体部
５１３ 配管部
５１４ 吸気口
５１５ ボス
５１６ 雌ネジ部
５１７ 導入口
５２ タービンカバー
５３ ベアリングカバー
６ 振動抑制体
６１ 台座
７ ダイナミックダンパ装置
７０ ダンパ部材
７０１ 貫通孔
７１ 第１ダンパ部材
７２ 第２ダンパ部材
７３ 第３ダンパ部材
７４ 弾性部材
８ アクチュエータ
８１ 固定部
９ 配管ジョイント
１１ ベアリング
１２ ボルト
１３ 接続配管

Claims (11)

  1. シャフトと、
    前記シャフトの一端又は他端に設けられるホイールと、
    前記ホイールを収納するホイールカバーを含むハウジングと、を備える過給機の振動抑制方法であって、
    前記シャフトの軸振動が伝達されて振動する前記ハウジングの振動周波数の内から抑制対象とする抑制対象振動周波数を決定する決定ステップと、
    前記抑制対象振動周波数に同調する固有振動数を有する振動抑制体を準備する準備ステップと、
    前記準備ステップにおいて準備した前記振動抑制体を、前記ハウジングの外面に取り付ける取り付けステップと、を備える
    過給機の振動抑制方法。
  2. 前記振動抑制体は、
    前記ハウジングの外面に取り付けられる少なくとも一つのダンパ部材であって、前記ハウジングから離間する方向に延在するとともに、前記ハウジングの振動に同調する固有振動数を有する少なくとも一つのダンパ部材、を含むダイナミックダンパ装置を含む
    請求項１に記載の過給機の振動抑制方法。
  3. 前記振動抑制体は、
    前記ハウジングの外面にボルトによって取り付けられるアクチュエータを含む
    請求項１に記載の過給機の振動抑制方法。
  4. 前記振動抑制体は、
    前記ハウジングと、前記ハウジングに接続される接続配管との接続部に取り付けられる配管ジョイントを含む
    請求項１に記載の過給機の振動抑制方法。
  5. 前記ホイールは、前記シャフトの一端に設けられるコンプレッサホイールを含み、
    前記ホイールカバーは、前記コンプレッサホイールを収納するコンプレッサカバーを含み、
    前記ハウジングは、前記シャフトを回転可能に支持するベアリングを収納するベアリングカバーをさらに含み、
    前記振動抑制体は、前記コンプレッサカバーの外面に取り付けられる
    請求項１乃至４の何れか１項に記載の過給機の振動抑制方法。
  6. 前記ホイールは、前記シャフトの他端に設けられるタービンホイールを含み、
    前記ホイールカバーは、前記タービンホイールを収納するタービンカバーを含む
    請求項５に記載の過給機の振動抑制方法。
  7. シャフトと、
    前記シャフトの一端又は他端に設けられるホイールと、
    前記ホイールを収納するホイールカバーを含むハウジングと、
    前記ハウジングの外面に取り付けられる少なくとも一つのダンパ部材であって、前記ハウジングから離間する方向に延在するとともに、前記ハウジングの振動に同調する固有振動数を有する少なくとも一つのダンパ部材、を含むダイナミックダンパ装置と、を備える
    過給機。
  8. 前記ダイナミックダンパ装置は、複数のダンパ部材を含み、
    前記複数のダンパ部材の各々は、互いに異なる固有振動数を有する
    請求項７に記載の過給機。
  9. 前記ダイナミックダンパ装置は、前記少なくとも一つのダンパ部材に着脱可能に取り付けられる板状の弾性部材をさらに含む
    請求項７又は８に記載の過給機。
  10. 前記ホイールは、前記シャフトの一端に設けられるコンプレッサホイールを含み、
    前記ホイールカバーは、前記コンプレッサホイールを収納するコンプレッサカバーを含み、
    前記ハウジングは、前記シャフトを回転可能に支持するベアリングを収納するベアリングカバーをさらに含み、
    前記ダイナミックダンパ装置は、前記コンプレッサカバーの外面に取り付けられる
    請求項７乃至９の何れか１項に記載の過給機。
  11. 前記ホイールは、前記シャフトの他端に設けられるタービンホイールを含み、
    前記ホイールカバーは、前記タービンホイールを収納するタービンカバーを含む
    請求項１０に記載の過給機。
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