(57)【要約】【課題】ディフューザ部における圧縮空気が外部へ漏れることを防止することができ、可変ディフューザの軸方向の寸法を小さくすることができる過給機用遠心圧縮機の可変ディフューザを提供すること。【解決手段】可変ディフューザ３は、複数のベーン６を回動させるための連動リング５をベース４に対して回動可能に配設してなる。連動リング５には、可変ディフューザ３の外部に設けたアクチュエータによる駆動力を受けて当該連動リング５を回動させるための駆動軸５２が、ベース４において周方向Ｃに沿って形成した逃がしスリット４１内に挿通して設けてある。駆動軸５２には、ベース４と連動リング５との間において、連動リング５を回動させる際に逃がしスリット４１の全体を常に覆う樹脂シール部材４５が取り付けてある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機用遠心圧縮機において、コンプレッサインペラから吐き出される圧縮空気を通過させるディフューザ部に、上記圧縮空気の旋回速度を減少させて圧力回復量を増加させるための複数のベーンを周方向に向けて複数配列し、該複数のベーンの周方向に対する傾斜姿勢を調整可能にした可変ディフューザであって、
上記コンプレッサインペラを収容するコンプレッサハウジングと、上記コンプレッサインペラの回転軸を軸支して収容する軸受ハウジングとの間に配設するベースと、
該ベースに対する上記コンプレッサインペラへの空気の流入側に配設し、該コンプレッサインペラの回りを回動して、上記複数のベーンを回動させるための連動リングとを有しており、
該連動リングには、上記可変ディフューザの外部に設けたアクチュエータによる駆動力を受けて当該連動リングを回動させるための駆動軸が、上記ベースにおいて周方向に沿って形成した逃がしスリット内に挿通して設けてあり、
上記駆動軸には、上記ベースと上記連動リングとの間において、該連動リングを回動させる際に上記逃がしスリットの全体を常に覆う樹脂シール部材が取り付けてあることを特徴とする過給機用遠心圧縮機の可変ディフューザ。
【請求項２】
請求項１に記載の過給機用の可変ディフューザにおいて、上記連動リングは、その内周側に上記複数のベーンに固定したベーンアームがそれぞれ係合する複数の係合溝を有しており、
上記連動リングの表面は、上記ディフューザ部のうち上記コンプレッサインペラに対して空気が流入する側と反対側に位置するディフューザ形成面を構成するディフューザ形成プレートで覆われていることを特徴とする過給機用遠心圧縮機の可変ディフューザ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の過給機用の可変ディフューザにおいて、上記樹脂シール部材には、上記連動リングと対向する面に上記ディフューザ部内の圧縮空気が流入する陥没部が形成してあることを特徴とする過給機用遠心圧縮機の可変ディフューザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機用遠心圧縮機において、ディフューザ部に設けた複数のベーンの傾斜姿勢を調整可能にした可変ディフューザに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関における過給機（ターボチャージャ）を構成する遠心圧縮機においては、コンプレッサインペラから吐き出される圧縮空気を通過させるディフューザ部に、圧縮空気の速度エネルギーを減少させて圧力回復量を増加させるためのベーン（羽根）を設けることが行われている。
例えば、特許文献１のサージ抑制手段を備えた過給用コンプレッサにおいては、コンプレッサロータの周縁に環状のディフューザ列を設けており、このディフューザ列は、傾動角を可変に調節することができるよう傾動可能に設けられたベーンの列によって構成されている。そして、過給用コンプレッサが、低速域から高速域に至る全速度域にわたってサージを抑制しつつより高い作動効率を呈するようにしている。
【０００３】
また、例えば、特許文献２の排気ターボ過給機のコンプレッサにおいては、ディフューザ内に配設した複数のガイドベーンをアームを介して互いに連結し、エアシリンダによっていずれかのアームを回動させることにより、いずれかのガイドベーンを回動させると共に、残りのガイドベーンを残りのアームを介して連動させることが開示されている。そして、エンジンの低速域においては、ディフューザ内にガイドベーンを突出させると共に、その角度を適度に可変調節して過給効率を向上させている。また、エンジンの高速域においては、ガイドベーンを格納室へ移動させてチョークの発生を防止し、過給効率の低下を予防している。
また、例えば、特許文献３のターボチャージャの制御装置においては、アクチュエータによっていわゆるユニゾンリングを回動させることにより、各従動アームを介して各ディフューザベーンを回動させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１６３６９１号公報
【特許文献２】特開昭６４−６６４１９号公報
【特許文献３】特開２００７−１３２２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２、３においては、アクチュエータは、アーム又はリンク機構を介して複数のベーンを回動させている。そのため、装置において、アーム又はリンク機構が占めるスペースを小さくするためには十分ではない。また、特許文献１においては、複数のベーンを駆動する構造については具体的な記載がない。
また、アクチュエータによって、複数のベーンの角度を同時に変更させる連動リング等を回動させるときには、連動リング等を収容するベースに穴を設ける必要がある。しかしながら、ベースに穴を設けたときには、この穴から外部へディフューザ部における圧縮空気が漏れるおそれがあり、圧縮空気の密封性を確保するためには十分ではない。
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、ディフューザ部における圧縮空気が外部へ漏れることを防止することができ、可変ディフューザの軸方向の寸法を小さくすることができる過給機用遠心圧縮機の可変ディフューザを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、過給機用遠心圧縮機において、コンプレッサインペラから吐き出される圧縮空気を通過させるディフューザ部に、上記圧縮空気の旋回速度を減少させて圧力回復量を増加させるための複数のベーンを周方向に向けて複数配列し、該複数のベーンの周方向に対する傾斜姿勢を調整可能にした可変ディフューザであって、
上記コンプレッサインペラを収容するコンプレッサハウジングと、上記コンプレッサインペラの回転軸を軸支して収容する軸受ハウジングとの間に配設するベースと、
該ベースに対する上記コンプレッサインペラへの空気の流入側に配設し、該コンプレッサインペラの回りを回動して、上記複数のベーンを回動させるための連動リングとを有しており、
該連動リングには、上記可変ディフューザの外部に設けたアクチュエータによる駆動力を受けて当該連動リングを回動させるための駆動軸が、上記ベースにおいて周方向に沿って形成した逃がしスリット内に挿通して設けてあり、
上記駆動軸には、上記ベースと上記連動リングとの間において、該連動リングを回動させる際に上記逃がしスリットの全体を常に覆う樹脂シール部材が取り付けてあることを特徴とする過給機用遠心圧縮機の可変ディフューザにある（請求項１）。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の過給機用遠心圧縮機の可変ディフューザは、コンプレッサハウジングと軸受ハウジングとの間に配設するベースに対して連動リングを回動可能にし、連動リングによってベーンの全体を同時に回動させるよう構成してある。
本発明の可変ディフューザは、アクチュエータによって、連動リングに係合する駆動軸をリンク機構等を介さず直接駆動するものである。また、ベースには、駆動軸を挿通配置するための逃がしスリットが周方向に沿って形成してある。そして、駆動軸には、ベースと連動リングとの間において、連動リングを回動させる際に逃がしスリットの全体を常に覆う樹脂シール部材が取り付けてある。
【０００９】
これにより、アクチュエータの駆動力を受けて連動リング及び複数のベーンを回動させる際には、逃がしスリット内に沿って駆動軸を可動させ、この駆動軸が可動する間、樹脂シール部材によって、ベースにおける逃がしスリットの全体を常に覆っておくことができる。そして、ディフューザ部において圧縮空気による圧力が作用しており、この圧力によって樹脂シール部材をベースに対して押さえ付けておくことができる。そのため、樹脂シール部材が逃がしスリットを塞ぎ、ディフューザ部における圧縮空気がベースの逃がしスリットを通って可変ディフューザの外部へ漏れることを防止することができる。
【００１０】
また、本発明においては、駆動軸を逃がしスリット内において可動させる構成としているため、アクチュエータと駆動軸との間に、この駆動軸を回動させるためのリンク等を設ける必要がない。これにより、可変ディフューザにおいて、リンク等が占めるスペースの分を小さくすることができ、可変ディフューザの軸方向の寸法を小さくすることができる。
【００１１】
また、コンプレッサインペラの回転速度が高くなるときには、アクチュエータによって連動リングを一方向へ回動させて、ベーン全体の傾斜姿勢を、周方向に近い位置から法線方向に近い位置へ変化させることができる。一方、コンプレッサインペラの回転速度が低くなるときには、アクチュエータによって連動リングを他方向へ回動させて、ベーン全体の傾斜姿勢を、法線方向に近い位置から周方向に近い位置へ変化させることができる。
これにより、コンプレッサインペラの回転速度に応じてベーン全体の傾斜姿勢を変更し、遠心圧縮機による過給効率を向上させることができる。
【００１２】
それ故、本発明の過給機用遠心圧縮機の可変ディフューザによれば、ディフューザ部における圧縮空気が外部へ漏れることを防止することができ、可変ディフューザの軸方向の寸法を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例における、各ベーンの傾斜姿勢を周方向に近づけた場合の連動リングの周辺を、ディフューザ形成面の側から見た状態で示す断面説明図。
【図２】実施例における、各ベーンの傾斜姿勢を法線方向に近づけた場合の連動リングの周辺を、ディフューザ形成面の側から見た状態で示す断面説明図。
【図３】実施例における、各ベーンの配置状態を、ディフューザ形成面の側から見た状態で示す説明図。
【図４】実施例における、ベースに対する樹脂シール部材の配置状態を、ディフューザ形成面の側から見た状態で示す説明図。
【図５】実施例における、可変ディフューザにおけるベース、連動リング、ベーン、駆動軸、樹脂シール部材等の構造を模式的に説明するために便宜上の位置で切断した断面を示す断面説明図。
【図６】実施例における、図５の上側の断面を拡大して示す断面説明図。
【図７】実施例における、図５の下側の断面を拡大して示す断面説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記連動リングは、その内周側に上記複数のベーンに固定したベーンアームがそれぞれ係合する複数の係合溝を有しており、上記連動リングの表面は、上記ディフューザ部のうち上記コンプレッサインペラに対して空気が流入する側と反対側に位置するディフューザ形成面を構成するディフューザ形成プレートで覆われていることが好ましい（請求項２）。
この場合には、可変ディフューザの構造が簡単である。
【００１５】
また、上記樹脂シール部材には、上記連動リングと対向する面に上記ディフューザ部内の圧縮空気が流入する陥没部が形成してあることが好ましい（請求項３）。
この場合には、ディフューザ部における圧縮空気の圧力が陥没部に作用する。そのため、圧縮空気によって樹脂シール部材をベースに対してより効果的に押さえ付けることができる。また、陥没部を形成して、樹脂シール部材の剛性を下げることにより、ベースに対する樹脂シール部材の密着性を向上させることができる。これらの効果により、ディフューザ部における圧縮空気がベースの逃がしスリットを通って可変ディフューザの外部へ漏れてしまうことをさらに効果的に防止することができる。
【実施例】
【００１６】
以下に、本発明の過給機用遠心圧縮機の可変ディフューザにかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
本例の過給機用遠心圧縮機の可変ディフューザ３は、図１〜図３に示すごとく、過給機用遠心圧縮機において、コンプレッサインペラ２から吐き出される圧縮空気Ａを通過させるディフューザ部３１に、圧縮空気Ａの旋回速度を減少させて圧力回復量を増加させるための複数のベーン６を周方向Ｃに向けて複数配列し、複数のベーン６の周方向Ｃに対する傾斜姿勢を調整可能にしたものである。
【００１７】
可変ディフューザ３は、以下のベース４及び連動リング５を有している。
図５、図６に示すごとく、ベース４は、コンプレッサインペラ２を収容するコンプレッサハウジング１１と、コンプレッサインペラ２の回転軸２２を軸支して収容する軸受ハウジング１２との間に配設するものである。連動リング５は、ベース４に対するコンプレッサインペラ２への空気Ａ０の流入側に配設し、コンプレッサインペラ２の回りを回動して、複数のベーン６を回動させるためのものである。
【００１８】
図４、図７に示すごとく、連動リング５には、可変ディフューザ３の外部に設けたアクチュエータによる駆動力を受けて当該連動リング５を回動させるための駆動軸５２が、ベース４において周方向Ｃに沿って形成した逃がしスリット４１内に挿通して設けてある。駆動軸５２には、ベース４と連動リング５との間において、連動リング５を回動させる際に逃がしスリット４１の全体を常に覆う樹脂シール部材４５が取り付けてある。
【００１９】
以下に、本例の過給機用遠心圧縮機１の可変ディフューザ３につき、図１〜図７を参照して詳説する。
ここで、図１は、各ベーン６の傾斜姿勢を周方向Ｃに近づけた場合の連動リング５の周辺を、ディフューザ形成面３２の側から見た状態で示す図であり、図２は、各ベーン６の傾斜姿勢を法線方向に近づけた場合の連動リング５の周辺を、ディフューザ形成面３２の側から見た状態で示す図である。図３は、各ベーン６の配置状態を、ディフューザ形成面３２の側から見た状態で示す図であり、図４は、ベース４に対する樹脂シール部材４５の配置状態を、ディフューザ形成面３２の側から見た状態で示す図である。図５は、可変ディフューザ３におけるベース４、連動リング５、ベーン６、駆動軸５２、樹脂シール部材４５等の構造を模式的に説明するために便宜上の位置で切断した断面を示す図である。図６は、図５の上側の断面を拡大して示す図であり、図７は、図５の下側の断面を拡大して示す図である。
【００２０】
図５に示すごとく、本例の過給機は、自動車のターボチャージャーに用いるものである。ターボチャージャーは、排ガスのエネルギーを利用してタービンインペラを回転させることにより、タービンインペラを配設した回転軸２２と同軸上に配設したコンプレッサインペラ２を回転させ、圧縮空気Ａを作り出すものである。
コンプレッサインペラ２は、複数のブレード２１を周方向Ｃに配置してなる。コンプレッサハウジング１１は、コンプレッサインペラ２の軸方向端部に設けた吸気口１１１から空気Ａ０を吸い込み、この空気Ａ０をコンプレッサインペラ２によって圧縮空気Ａにし、この圧縮空気Ａを、コンプレッサインペラ２の外周側に設けたディフューザ部３１を経由して、吐出スクロール室１１２からエンジンへ吸気させるよう構成されている。
【００２１】
図５に示すごとく、可変ディフューザ３は、ディフューザ部３１におけるタービン側（又は軸受ハウジング１２側）の壁面（ディフューザ形成面３２）及び吐出スクロール室１１２の一部を形成し、ディフューザ形成面３２に圧力回復量を調整するための複数のベーン６を配設してなる。
図３に示すごとく、各ベーン６は、コンプレッサインペラ２の回転によって吐き出される圧縮空気Ａを外周側へ通過させるよう、圧縮空気Ａが吹き出される方向に倣った方向に傾斜して配置される。また、ベース４は、円盤形状を有している。
【００２２】
図１、図２に示すごとく、本例の連動リング（ユニゾンリング）５は、その内周側に、複数のベーン６の回動中心軸部６１に固定したベーンアーム６２がそれぞれ係合する複数の係合溝（ユニゾン溝）５１を有している。各ベーン６は、その内周側端部と外周側端部との間の中間位置に設けた回動中心軸部６１によってベース４に対して回動可能に軸支してあり、ベーンアーム６２は回動中心軸部６１に固定してある。駆動軸５２は、連動リング５に固定してある。
【００２３】
図４、図７に示すごとく、樹脂シール部材４５は、駆動軸５２を貫通させ、ベース４に設けた摺動溝４２内に摺動可能な状態で収容してある。摺動溝４２は、ベース４の全周に設けることができ、樹脂シール部材４５の可動範囲に設けることもできる。
樹脂シール部材４５には、連動リング５と対向する面（連動リング５側の表面）に、ディフューザ部３１内の圧縮空気Ａが流入し、樹脂シール部材４５がディフューザ部３１内の圧縮空気Ａによる圧力を受け易くするための陥没部（圧力溜り）４５１が形成してある。陥没部４５１は、駆動軸５２に対する周方向Ｃの両側に形成することができる。
樹脂シール部材４５には、摺動性の良い樹脂を用いることが好ましい。また、陥没部４５１を形成したことにより、樹脂シール部材４５が摺動する際に生ずるフリクションの増加を抑制することができる。
【００２４】
図６、図７に示すごとく、連動リング５の表面は、ディフューザ形成プレート５５で覆われており、連動リング５は、ベース４とディフューザ形成プレート５５との間を、コンプレッサインペラ２の回転軸２２の回りに沿って摺動する。
ディフューザ形成プレート５５は、ディフューザ部３１のうちコンプレッサインペラ２に対して空気Ａ０が流入する側と反対側に位置するディフューザ形成面３２を構成する。連動リング５は、その内周側が、ベース４に対して回動可能に配設したガイドローラ５３によって回動のガイドがなされている。複数のベーン６は、ディフューザ形成プレート５５に設けた貫通穴内に回動中心軸部６１を挿通して、ディフューザ形成プレート５５の表面に配置されている。
【００２５】
図示は省略するが、本例の連動リング５を駆動するアクチュエータは、連動リング５に設けた駆動軸５２を直接駆動するものである。アクチュエータは、負圧式、電動式等の各種のものを用いることができる。負圧式のアクチュエータを用いる場合、エンジンを始動したときに吸引力が作用し、この吸引力によって各ベーン６の傾斜姿勢が周方向Ｃに近い位置６０１へ一旦維持されるよう構成することができる。
【００２６】
本例の過給機用遠心圧縮機の可変ディフューザ３は、コンプレッサハウジング１１と軸受ハウジング１２との間に配設するベース４に対して連動リング５を回動可能にし、連動リング５によってベーン６の全体を同時に回動させるよう構成してある。
本例の可変ディフューザ３は、アクチュエータによって、連動リング５に係合する駆動軸５２をリンク機構等を介さず直接駆動するものである。具体的には、駆動軸５２にアクチュエータの出力部を接続し、アクチュエータの動作によって連動リング５を直接回動させることができる。また、ベース４には、駆動軸５２を挿通配置するための逃がしスリット４１が周方向Ｃに沿って形成してある。そして、駆動軸５２には、ベース４と連動リング５との間において、連動リング５を回動させる際に逃がしスリット４１の全体を常に覆う樹脂シール部材４５が取り付けてある。
【００２７】
これにより、アクチュエータの駆動力を受けて連動リング５及び複数のベーン６を回動させる際には、逃がしスリット４１内に沿って駆動軸５２を可動させ、この駆動軸５２が可動する間、樹脂シール部材４５によって、ベース４における逃がしスリット４１の全体を常に覆っておくことができる。そして、ディフューザ部３１において圧縮空気Ａによる圧力が作用しており、この圧力によって樹脂シール部材４５をベース４に対して押さえ付けておくことができる。そのため、樹脂シール部材４５が逃がしスリット４１を塞ぎ、ディフューザ部３１における圧縮空気Ａがベース４の逃がしスリット４１を通って可変ディフューザ３の外部へ漏れることを防止することができる。
【００２８】
また、上記のごとく、樹脂シール部材４５に陥没部４５１を形成することにより、ディフューザ部３１における圧縮空気Ａの圧力が陥没部４５１に作用し、圧縮空気Ａによって樹脂シール部材４５をベース４に対してより効果的に押さえ付けることができる。ディフューザ部３１における圧縮空気Ａがベース４の逃がしスリット４１を通って可変ディフューザ３の外部へ漏れてしまうことを効果的に防止することができる。
【００２９】
また、本例においては、駆動軸５２を逃がしスリット４１内において可動させる構成としているため、アクチュエータと駆動軸５２との間に、この駆動軸５２を回動させるためのリンク等を設ける必要がない。これにより、可変ディフューザ３において、リンク等が占めるスペースの分を小さくすることができ、可変ディフューザ３の軸方向の寸法を小さくすることができる。また、駆動軸５２を回動させるためのリンク等を廃止することにより、コストダウンを図ることもできる。
【００３０】
また、コンプレッサインペラ２の回転速度が高くなるときには、図２に示すごとく、アクチュエータによって連動リング５を一方向Ｃ２へ回動させて、複数のベーン６の全体の傾斜姿勢を、周方向Ｃに近い位置から法線方向に近い位置６０２へ変化させることができる。一方、コンプレッサインペラ２の回転速度が低くなるときには、図１に示すごとく、アクチュエータによって連動リング５を他方向Ｃ１へ回動させて、複数のベーン６の全体の傾斜姿勢を、法線方向に近い位置６０２から周方向Ｃに近い位置６０１へ変化させることができる。なお、コンプレッサインペラ２の回転方向を矢印Ｔによって示す。
これにより、コンプレッサインペラ２の回転速度に応じてベーン６の全体の傾斜姿勢を変更し、遠心圧縮機による過給効率を向上させることができる。
【００３１】
それ故、本例の過給機用遠心圧縮機の可変ディフューザ３によれば、ディフューザ部３１における圧縮空気Ａが外部へ漏れることを防止することができ、可変ディフューザ３の軸方向の寸法を小さくすることができる。
なお、本例においては、連動リングとして連動リング５を用いる場合について説明したが、連動リングは、これ以外にも、駆動軸５２の可動によって複数のベーン６を連動させる種々のものとすることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  過給機用遠心圧縮機
１１  コンプレッサハウジング
１２  軸受ハウジング
２  コンプレッサインペラ
３  可変ディフューザ
３１  ディフューザ部
３２  ディフューザ形成面
４  ベース
４１  逃がしスリット
４５  樹脂シール部材
５  連動リング（ユニゾンリング）
５１  係合溝
５２  駆動軸
５５  ディフューザ形成プレート
６  ベーン
６１  回動中心軸部
６２  ベーンアーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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