(57)【要約】【課題】比較的低コストにてインペラのブレード端部に近接対向するコンプレッサハウジングのシュラウド面に皮膜を設ける。【解決手段】インペラ３０のブレード端部３１によって切削可能なアブレーダブルシート６２が、コンプレッサハウジング本体６１のブレード端部３１に近接対向するシュラウド面６５に貼付けられた過給機用コンプレッサハウジング６０。シュラウド面６５には、複数の凹部６６が設けられたものである。凹部６６は、ディンプル形状のものや、インペラの回転方向に直交する方向に延びた複数の溝などである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インペラのブレード端部によって切削可能なシート材が、コンプレッサハウジング本体の前記ブレード端部に近接対向するシュラウド面に貼付けられたことを特徴とする過給機用コンプレッサハウジング。
【請求項２】
請求項１に記載の過給機用コンプレッサハウジングにおいて、
前記シュラウド面は、複数の凹部が設けられたものであることを特徴とする過給機用コンプレッサハウジング。
【請求項３】
請求項２に記載の過給機用コンプレッサハウジングにおいて、
前記複数の凹部は、ディンプル形状のものであることを特徴とする過給機用コンプレッサハウジング。
【請求項４】
請求項２に記載の過給機用コンプレッサハウジングにおいて、
前記複数の凹部は、前記インペラの回転方向に交差する方向に延びた複数の溝であることを特徴とする過給機用コンプレッサハウジング。
【請求項５】
請求項４に記載の過給機用コンプレッサハウジングにおいて、
前記溝は、横断面の形状がくさび形状のものであり、そのくさび形状を形成する２つの溝側面のうち、インペラの回転方向前側の溝側面が、該溝側面近傍の平坦面と直角ないし鋭角を成していることを特徴とする過給機用コンプレッサハウジング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の過給機用コンプレッサハウジングに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャなどの内燃機関の過給機では、コンプレッサハウジング内でインペラを回転させることにより吸気ガスの過給を行う。内燃機関の過給機では、過給効率を高めるために、インペラのブレード端部とコンプレッサハウジングとのクリアランスをできるだけ小さくすることが望まれる。
【０００３】
特許文献１、２に開示されているターボチャージャでは、インペラのブレード端部に近接対向するコンプレッサハウジングのシュラウド面に皮膜を形成しておき、コンプレッサハウジング内で回転するインペラのブレード端部によりその皮膜を切削する。これにより、上記クリアランスが最小限に留められる。同文献では、シュラウド面への皮膜の形成は、溶射、吹き付け塗装などの施工により行われる。
【０００４】
なお、特許文献３には、エンジン用過給機として用いるねじ式ポンプが開示されている。このねじ式ポンプでは、ロータ表面の樹脂コーティングの密着力を高めるために、ロータ表面に多数の溝を形成した後、そのロータ表面に樹脂コーティングが施される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−４２５６号公報
【特許文献２】特開昭６４−６０７０１号公報
【特許文献３】特開平６−２８０７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
シュラウド面に皮膜を形成するために、溶射、吹き付け塗装などの施工を採用した場合、施工工数が多くなったり、施工設備が大掛かりとなることから、コンプレッサハウジングを生産するために必要なコストが高くなるという問題があった。
【０００７】
本発明はかかる問題に鑑みて創案されたものであり、比較的低コストにてインペラのブレード端部に近接対向するシュラウド面に皮膜を設けることが可能な過給機用コンプレッサハウジングを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するための手段として、本発明の過給機用コンプレッサハウジングは、以下のように構成されている。
【０００９】
すなわち、本発明の過給機用コンプレッサハウジングは、インペラのブレード端部によって切削可能なシート材が、コンプレッサハウジング本体の前記ブレード端部に近接対向するシュラウド面に貼付けられたものである。
【００１０】
かかる構成を備える過給機用コンプレッサハウジングによれば、シート材を貼付けるだけでシュラウド面にブレード端部によって切削可能な皮膜を設けることができる。
【００１１】
また、前記シュラウド面は、複数の凹部が設けられたものであることが望ましい。
【００１２】
かかる構成を備える過給機用コンプレッサハウジングによれば、シュラウド面に設けられた複数の凹部にシート材の表面が没入する。そして、シート材の凹部に没入した部分が、シート材を面方向へ移動させようとする切削抵抗力に対する抗力として働くことで、シート材が面方向へ移動しにくくなり、その結果、シート材がシュラウド面から剥離し難くなる。
【００１３】
前記複数の凹部は、例えば、ディンプル形状のものである。
【００１４】
また、前記複数の凹部は、例えば、前記インペラの回転方向に交差する方向に延びた複数の溝である。
【００１５】
前記溝は、例えば、横断面の形状がくさび形状のものであり、そのくさび形状を形成する２つの溝側面のうち、インペラの回転方向前側の溝側面が、該溝側面近傍の平坦面と直角ないし鋭角を成しているものである。
【００１６】
かかる構成を備える過給機用コンプレッサハウジングによれば、シート材が平坦面と直角ないし鋭角を成す溝側面に引っ掛かり易くなり、シート材を面方向へ移動させようとする切削抵抗力に対する抗力が更に増大することから、更にシート材がコンプレッサハウジング本体のシュラウド面から剥離しにくくなる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の過給機用コンプレッサハウジングによれば、シート材を貼付けるだけでシュラウド面に皮膜を設けることができるので、比較的低コストにてシュラウド面へ皮膜を設けることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る過給機用コンプレッサハウジングを備えるターボチャージャを示す断面図である。
【図２】コンプレッサハウジング本体のシュラウド面を示す図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】コンプレッサハウジング本体にアブレーダブルシートを貼付ける工程を説明するための工程図である。
【図５】図１の凹部部分を拡大した部分拡大断面図である。
【図６】変形例に係る凹部が設けられたコンプレッサハウジング本体のシュラウド面を示す図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】図６のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】図１の凹部部分を拡大した部分拡大断面図であって、接着剤を用いてアブレーダブルシートをシュラウド面に貼り付けた場合の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係る過給機用コンプレッサハウジングついて説明する。本実施形態では、自動車用ディーゼルエンジンのターボチャージャが備えるコンプレッサハウジングを過給機用コンプレッサハウジングの例に挙げて説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態におけるターボチャージャ１００の縦断面図である。タービン軸１０の一端部には、タービンホイール２０が回転一体に設けられ、タービン軸１０の他端部には、コンプレッサのインペラ３０が回転一体に設けられている。タービン軸１０は、ベアリングハウジング４０内で一対のフルフローティングベアリング８１，８２によって回転自在に支持されている。ベアリングハウジング４０には、フルフローティングベアリング８１，８２に潤滑油を供給するための潤滑油供給路４１が形成されている。
【００２１】
タービンホイール２０は、タービンハウジング５０内の排気ガス流路に設置されており、排気ガス流路を流れる排気ガスによって回転される。
【００２２】
インペラ３０は、コンプレッサハウジング６０内の新気流路に設置され、タービン軸１０を介して伝達されるタービンホイール２０の回転トルクによって回転される。インペラ３０が回転することで、コンプレッサハウジング６０の入口６３から吸入された新気は、加圧されながらインペラ３０の全周にわたって形成されたスクロール通路６４を通じて図示しない吸気サージタンク、燃焼室へと送り込まれる。
【００２３】
コンプレッサハウジング６０は、コンプレッサハウジング本体６１、シート材６２（以下「アブレーダブルシート６２」という。）などから構成されている。コンプレッサハウジング本体６１は、インペラ３０のブレード端部３１に対して近接対向するシュラウド面６５を有し、このシュラウド面６５に沿って、アブレーダブルシート６２が貼付けられている。
【００２４】
アブレーダブルシート６２は、インペラ３０のブレード端部３１によって切削可能な材料、好ましくは、耐熱性、被削性に優れた合成樹脂（例えば、スーパーエンプラ材料である熱可塑性ポリイミド樹脂など）からなる。このアブレーダブルシート６２は、少なくとも、シュラウド面６５を覆う範囲に設けられることが望ましい。
【００２５】
また、図２および図３に示すように、シュラウド面６５には、多数の凹部６６が設けられている。本実施形態では、凹部６６は、ディンプル状のものであるが、凹部６６の形状はこれに限定されず種々のものを採用することが可能である。
【００２６】
次に、コンプレッサハウジング６０について更に詳しく説明する。
【００２７】
コンプレッサハウジング本体６１は、鋳造等により製造され、既述したように、そのシュラウド面６５に多数の凹部６６が形成される。この凹部６６は、例えば、マシニングセンタなどによる切削加工によって形成することができる。また、凹部６６は、鋳型のシュラウド面６５を形成する部位に、上記凹部６６に対応する形状の凸部を設けておくことでも形成可能である。
【００２８】
図４は、アブレーダブルシート６２をシュラウド面６５に貼付ける際の工程を示した工程図である。ここでは、アブレーダブルシート６２をシュラウド面６５に対して加熱圧着により貼付ける場合の手順について説明する。
【００２９】
図４（ａ）は、アブレーダブルシート６２をシュラウド面６５に貼付ける直前の状態を示している。コンプレッサハウジング本体６１は、アブレーダブルシート６２を貼付ける前より、十分に加熱されている。また、施工性を考慮して、アブレーダブルシート６２は、シュラウド面６５に貼付けられる前から、シュラウド面６５の表面形状に沿う形状をしたものとなっていることが望ましい。
【００３０】
図４（ｂ）は、シュラウド面６５の形状に対応した押圧面９１を有する型材９０を用いて、アブレーダブルシート６２全体を、シュラウド面６５に高圧で押し付ける状態を示している。アブレーダブルシート６２をシュラウド面６５に押し付ける圧力および時間は、図５（ａ）に示すように、アブレーダブルシート６２の表面をシュラウド面６５に形成された凹部６６内に没入させることができる程度以上であることが望ましい。
【００３１】
型材９０によってアブレーダブルシート６２がシュラウド面６５に所定時間押圧された後、図４（ｃ）に示すように、型材９０は取り除かれ、シュラウド面６５へのアブレーダブルシート６２の貼付けが完了する。
【００３２】
このようにして出来上がったコンプレッサハウジング６０がターボチャージャ１００に組み込まれると、回転するインペラ３０のブレード端部３１によって、アブレーダブルシート６２の表面が切削される。この切削により、インペラ３０のブレード端部３１とアブレーダブルシート６２とのクリアランスがゼロないし微小となる。
【００３３】
アブレーダブルシート６２がインペラ３０のブレード端部３１によって切削される際に切削抵抗が生じる。この切削抵抗は、アブレーダブルシート６２とシュラウド面６５との境界にせん断力として作用する。つまり、上記切削抵抗はアブレーダブルシート６２をシュラウド面６５から剥離させようとする力として働く。仮に、シュラウド面６５に凹部６６が設けられず、かつ、アブレーダブルシート６２のシュラウド面６５に対する密着力が不足していれば、アブレーダブルシート６２はシュラウド面６５から剥離してしまう。しかし、本実施形態に係るコンプレッサハウジング６０においては、シュラウド面６５に多数の凹部６６が設けられ、図５（ａ）に示すように、アブレーダブルシート６２の表面が各凹部６６に没入し、その没入部分が、アブレーダブルシート６２を面方向へ移動させようとする切削抵抗力に対する抗力として働く。その結果、アブレーダブルシート６２が面方向へ移動しにくくなり、シュラウド面６５に凹部６６が設けられていない場合と比較して、アブレーダブルシート６２はシュラウド面６５から剥離しにくくなる。
【００３４】
なお、図５（ｂ）に示すように、アブレーダブルシート６２の表面が凹部６６に没入しているものの、凹部６６を完全に埋め尽くすまでには没入せず、アブレーダブルシート６２の表面と凹部６６との間で空隙６８がある場合であっても、アブレーダブルシート６２の凹部６６に没入した部分が、上記切削抵抗力に対する抗力としてある程度働くため、アブレーダブルシート６２がシュラウド面６５から剥離することを抑制する効果もある程度得られる。このことは凹部として後述する変形例に係る凹部を採用した場合でも同様である。
【００３５】
−凹部の変形例−
以下、上記凹部６６の変形例について説明する。
【００３６】
図６および図７に示すように、凹部は、インペラ３０の回転方向に交差する方向に延びた複数の溝６７であってもよい。好ましくは、これらの溝６７は、その延在方向がインペラ３０の回転方向に対して直交したものである。これらの溝６７は、例えば、図７（ａ）に示す溝６７１のように、横断面（溝の延在方向に対して直交する平面で切断した断面；以下同じ。）の形状が略半円状のものや、図７（ｂ）に示す溝６７２のように、その近傍の平坦面６５１（シュラウド面６５において溝が形成されていない部分）に対して直角を成す溝側面６７２ａを有するものなどであってもよい。
【００３７】
また、図８に示す溝６７３のように、横断面の形状が２つの溝側面６７３ａ，６７３ｂからなるくさび形状のものであってもよい。この場合、インペラ３０のブレード端部３１の矢印Ｐで示す回転方向の前側の溝側面６７３ａが、溝６７３の近傍の平坦面６５１と直角ないし鋭角を成していることが望ましい。なお、図８は、溝６７３の近傍の平坦面６５１と溝側面６７３ａとが直角を成している場合を例示している。
【００３８】
以上に説明したように、インペラ３０の回転方向に交差する方向に延びた複数の溝６７も、アブレーダブルシート６２がシュラウド面６５から剥離することを抑制するように働く。すなわち、シュラウド面６５に貼付けられたアブレーダブルシート６２の表面が各溝６７に没入することで、その没入部分が、アブレーダブルシート６２を面方向へ移動させようとする切削抵抗力に対する抗力として働き、アブレーダブルシート６２はシュラウド面６５から剥離しにくくなる。
【００３９】
特に、図８に示すように、溝側面６７３ａと溝６７３の近傍の平坦面６５１とが直角ないし鋭角を成している場合は、アブレーダブルシート６２が、溝側面６７３ａに引っ掛かり易くなり、アブレーダブルシート６２を面方向へ移動させようとする切削抵抗力に対する抗力が更に増大する。その結果、更にアブレーダブルシート６２はシュラウド面６５から剥離しにくくなる。
【００４０】
また、本実施形態に係るコンプレッサハウジング６０によれば、シュラウド面６５からアブレーダブルシート６２が剥離しにくくなることから、切削される前のアブレーダブルシート６２のシート厚を薄くすることができる。すなわち、切削前のアブレーダブルシート６２のシート厚が薄いほど、切削抵抗がアブレーダブルシート６２とシュラウド面６５との境界面にせん断力（アブレーダブルシート６２を剥離させようとする力）としてダイレクトに作用し、アブレーダブルシート６２が剥離し易くなるが、本実施形態に係るコンプレッサハウジング６０においては、アブレーダブルシート６２がシュラウド面６５から剥離しにくいため、アブレーダブルシート６２として切削前のシート厚の薄いものを採用しても剥離する可能性を十分に低く抑えることができる。この結果、アブレーダブルシート６２の材料面でのコストダウンを期待できるようになる。
【００４１】
−接着剤を用いたアブレーダブルシートの貼付け−
既述の実施形態では、シュラウド面６５へのアブレーダブルシート６２の貼付けを加熱圧着により行ったが、上記貼付けは、接着剤を用いて行うことも可能である。
【００４２】
接着剤を用いてアブレーダブルシート６２をシュラウド面６５へ貼付けた場合、凹部６６（溝６７）の深さや接着剤の膜厚によって図９（ａ）又は図９（ｂ）の何れかの状態が生じ得る。
【００４３】
図９（ａ）に示す状態では、接着剤の層６９（以下「接着層６９」という。）が凹部６６（溝６７）に没入し、接着層６９の表面に窪み６９１が形成され、この窪み６９１にアブレーダブルシート６２の一部が没入している。この状態では、窪み６９１にアブレーダブルシート６２の表面が没入し、凹部６６（溝６７）に接着層６９が没入することで、各没入部分が、アブレーダブルシート６２を面方向へ移動させようとする切削抵抗力に対する抗力として働く。これによって、アブレーダブルシート６２はシュラウド面６５から剥離し難くなる。なお、接着剤としては、例えば、熱可塑性又は熱硬化性のポリイミド系接着剤を使用することができる。
【００４４】
一方、図９（ｂ）に示す状態では、接着層６９が凹部６６（溝６７）に没入するも、接着層６９の表面に上記窪み６９１が発生していない。この状態では、図９（ａ）に示した状態と比較して、アブレーダブルシート６２と接着層６９との境界における切削抵抗力に対する抗力は比較的小さくなる。しかし、接着層６９が凹部６６（溝６７）に没入しているので、接着層６９とシュラウド面６５との間では、切削抵抗力に対する抗力は、図９（ａ）に示した状態と同程度確保される。したがって、アブレーダブルシート６２と接着層６９との密着力が十分に確保されれば、凹部６６（溝６７）がシュラウド面６５に設けられていない場合と比較しても、アブレーダブルシート６２はシュラウド面６５から剥離しにくくなるといえる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、例えば、自動車用エンジンのターボチャージャのコンプレッサハウジングに適用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
３０  インペラ
３１  ブレード端部
６０  コンプレッサハウジング（過給機用コンプレッサハウジング）
６１  コンプレッサハウジング本体
６２  アブレーダブルシート（シート材）
６５  シュラウド面
６６  凹部
６７  溝
６９  接着層
６５１  平坦面
６７３  横断面がくさび形状の溝
６７３ａ，６７３ｂ  溝側面
【図１】
2011163239.tif 000003
【図２】
2011163239.tif 000004
【図３】
2011163239.tif 000005
【図４】
2011163239.tif 000006
【図５】
2011163239.tif 000007
【図６】
2011163239.tif 000008
【図７】
2011163239.tif 000009
【図８】
2011163239.tif 000010
【図９】
2011163239.tif 000011