(57)【要約】本発明によるラジアルコンプレッサのハウジングは、コンプレッサホイールを収納するためのハウジング部材と、螺旋状のコンプレッサ通路を形成するためのハウジング部材とを含む、少なくとも２つのプラスチック製ハウジング部材を備え、ハウジング内のコンプレッサホイール収納部と螺旋状コンプレッサ通路の間には、コンプレッサホイールをリング状に包囲し、少なくとも１の安定化（環状形状保持）部材が収納される環状空間が設けられている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサホイール（７）を収納するためのハウジング部材と、螺旋状のコンプレッサ通路（８）を形成するためのハウジング部材とを含む、少なくとも２つのプラスチック製ハウジング部材（２、３、４）を備え、ハウジング（１）内のコンプレッサホイール収納部（５）と前記螺旋状コンプレッサ通路（８）の間に空洞部が設けられたラジアルコンプレッサのハウジングにおいて、
前記空洞部は、前記コンプレッサホイール（７）をリング状に包囲して、少なくとも１の安定化部材が収納される環状空間（１０）として構成されることを特徴とするラジアルコンプレッサのハウジング。
【請求項２】
前記環状空間（１０）は２つのハウジング部材（３、４）によって範囲が規定されることを特徴とする請求項１記載のハウジング。
【請求項３】
前記環状空間（１０）の範囲を規定するハウジング部材は、前記コンプレッサホイール収納部（５）を構成するように内側に配置されるベアリングシェル（４）と、コンプレッサフロント部材（３）であることを特徴とする請求項２記載のハウジング。
【請求項４】
前記ベアリングシェル（４）には、前記コンプレッサホイール収納部（５）から見て外方に向かう部分に、前記環状空間（１０）の一部を構成する環状溝（１６）が形成されていることを特徴とする請求項３記載のハウジング。
【請求項５】
前記ハウジングは、前記コンプレッサフロント部材（３）、コンプレッサ後方壁（２）及び内側に配置されるベアリングシェル（４）の３部材で構成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のハウジング。
【請求項６】
前記コンプレッサフロント部材（３）は、前記ベアリングシェル（４）との接触領域（１５）と、前記コンプレッサ後方壁（２）との別の接触領域（１４）を備えることを特徴とする請求項５記載のハウジング。
【請求項７】
前記ハウジング部材（２、３、４）の接触領域（１４、１５）は、前記螺旋状コンプレッサ通路（８）と離れた所に配置されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のハウジング。
【請求項８】
前記接触領域（１４、１５）はハウジング（１）の吸気口（６）の近傍に配置されることを特徴とする請求項７記載のハウジング。
【請求項９】
前記ハウジング部材（２、３、４）は、好ましくは超音波溶接によって、相互に溶接されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のハウジング。
【請求項１０】
前記環状空間（１０）の安定化（環状形状保持）部材は、充填材として構成されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のハウジング。
【請求項１１】
前記充填材はプラスチック製であることを特徴とする請求項１０記載のハウジング。
【請求項１２】
前記環状空間（１０）の安定化（環状形状保持）部材は、充填ホース（１１）を含む、独立部材として構成されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のハウジング。
【請求項１３】
前記ハウジング部材（２、３、４）は熱可塑性物質で製造され、好ましくは射出成型で製造されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のハウジング。
【請求項１４】
前記ハウジング部材はポリフェニレン硫化物（ＰＰＳ）よりなることを特徴とする請求項１３に記載のハウジング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分（コンプレッサホイール（７）を収納するためのハウジング部材と、螺旋状のコンプレッサ通路（８）を形成するためのハウジング部材とを含む、少なくとも２つのプラスチック製ハウジング部材（２、３、４）を備え、ハウジング（１）内のコンプレッサホイール収納部（５）と前記螺旋状コンプレッサ通路（８）の間に空洞部が設けられたラジアルコンプレッサのハウジング）に記載されるラジアルコンプレッサのハウジングに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（ＤＥ１０３  １４  ２０９  Ｂ３）に記載される排ガスターボチャージャの構成部材としてのラジアルコンプレッサは、射出成型によって熱硬化性物質で形成した２つのシェル型ハウジング部材で構成されている。この物質は高密度であるため、従来の他の金属製ターボチャージャーハウジングと比較すると、重量面での利点はない。この点に対処するため、特許文献１ではハウジング部材のうちの１つに、原則的には空気吸入軸の同心円状に延在する、パーティションで相互に隔てられたチャンバ状の凹部が設けられている。
【０００３】
ハウジング部材は接着剤よって接合されるが、この方法は製造コストが高い。また、材料となる熱硬化性樹脂は、非常に脆弱で水分吸収率も高い上に、高温時の寸法安定性が大変低い。更に、音響放射力が高く、また製造コストも非常に高い。
【０００４】
ラジアルコンプレッサの場合には更に、作動上の安全性が充分に得られることを考慮に入れなければならない。ターボチャージャは回転速度が速いので、コンプレッサホイールが損傷することによりホイールの金属片がコンプレッサのハウジングを突き抜け、内燃機関におけるエンジンルームの構成部材を傷つける危険性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＤＥ  １０３  １４  ２０９  Ｂ３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、充分な気密性と高い熱抵抗力を備えた、軽量で寸法精度の高いラジアルコンプレッサのハウジングを、プラスチック材によって製造することである。このようなハウジングによれば、コンプレッサホイールが損傷しても金属片が飛び散る危険性が減少する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は請求項１の特徴（コンプレッサホイール（７）を収納するためのハウジング部材と、螺旋状のコンプレッサ通路（８）を形成するためのハウジング部材とを含む、少なくとも２つのプラスチック製ハウジング部材（２、３、４）を備え、ハウジング（１）内のコンプレッサホイール収納部（５）と前記螺旋状コンプレッサ通路（８）の間に空洞部が設けられたラジアルコンプレッサのハウジングにおいて、  前記空洞部は、前記コンプレッサホイール（７）をリング状に包囲して、少なくとも１の安定化部材が収納される環状空間（１０）として構成されること）を有する発明によって達成される。続く従属項はさらなる好ましい実施例を示す。
【０００８】
本発明によるラジアルコンプレッサのハウジングは、少なくとも２のプラスチック製ハウジング部材よりなり、これらの部材はコンプレッサホイール（の外周）を収納できるように規定されると共に、２つの部材の間には螺旋状のコンプレッサ通路が形成される。ハウジングにおいて、コンプレッサホイールを収納および支持するコンプレッサ収納部と螺旋状のコンプレッサ通路との間には、コンプレッサホイール（の外周）を包囲するように周方向に延びる環状空間が形成されている。この環状空間には少なくとも１の安定化部材（stabilization element環状形状保持材）が設けられる。
【０００９】
ハウジング部材は、特に熱可塑性物質などのプラスチック製で、例えばポリフェニレン硫化物（ＰＰＳ）によって射出成型で製造されている。このようなハウジング部材に少なくとも１の安定化部材（環状形状保持材）を収納する環状空間を設けることによって、特にコンプレッサホイールが破砕した場合での安全面の高い要件を充足させることができる。コンプレッサホイールの半径方向外側に環状空間が設けられているので、コンプレッサホイールが高速回転によって破損し、ホイールの破片が接線方向外側へと飛び散っても、環状空間とその内部に設けられた安定化部材に激突することになる。環状空間の壁によって、破損して接線方向に飛び散るホイールの破片は確実に減少する。さらに、環状空間内に安定化部材が設けられていることによって、環状空間の壁の変形を抑えられるのでハウジング全体の安定性が向上すると共に、破損したホイールの破片の激突による衝撃が減衰する。
【００１０】
環状空間の軸方向長さは、少なくともほぼコンプレッサホイールの軸方向長さ以上であることが好ましく、任意であるが、環状空間の範囲を規定しているハウジング部材の１部材とほぼ同じ長さとしてもよい。
【００１１】
安定化部材（環状形状保持材）は、環状空間に嵌め込まれる独立部材として構成してもよい。例えば、アラミド繊維等で作った充填ホース（fill hose）を、ハウジングの組み立て時に環状空間に嵌め込んでもよい。ハウジングの組み立てを容易にするために、環状空間を規定するハウジング部材の１部材に環状溝を設けて、この環状溝が環状空間の一部を構成するようにしてもよい。そうすると、２つのハウジング部材を組み立てる前であっても安定化部材を収納する空間ができることになる。
【００１２】
環状空間は、安定化部材を嵌め込み可能な長さの半径方向幅を備えることとする。この環状空間の半径方向幅は、空間の範囲を規定しているハウジング壁の厚みと比べて数倍長いことが好ましく、例えば壁の厚みの３〜５倍とする。更に、環状空間の半径方向幅は螺旋状コンプレッサ通路の直径に合わせて周方向に変化させてもよい。コンプレッサ通路は周方向に直径が変化するので、コンプレッサ通路の断面直径が長い部分よりも短い部分の方が環状空間の半径方向幅を長くすることができる。
【００１３】
コンプレッサハウジングをＰＰＳ等の熱可塑性物質で製造すると、製造が簡単になるとともにリサイクル率が高くなるという利点がある。射出成型で製造する場合にはロストコア技術は不要であり、開閉可能な簡単な構造の型を用いて射出成型により製造する。例えば複数のアンダーカットを有する螺旋状通路などを備えた複雑な形状のハウジング部材を製造する時には、このような技術を用いることが更に好ましい。最後に、熱可塑性物質を使うと寸法精度が高くなるので後処理が不要になる、もしくは後処理の必要な部分が限定される。更に、熱可塑性物質は耐熱性と耐圧性に優れ、最小限の重量でも高い遮音性を備える。
【００１４】
本発明による更なる利点は、ハウジング部材の壁の厚みを一定にすることができる点であり、樹脂成型時の材料の偏りが防止されると共に空洞部ができる危険性も減少する。
【００１５】
ハウジング部材は、特に超音波溶接などの方法で溶接してもよい。超音波プローブ（ソノトロード）の位置を簡単に所望の溶接線に合わせるためには、ハウジング部材を溶接する接触領域をハウジングの軸端面、特に吸気側の軸端面の近傍に配置することが好ましい。また、ハウジング部材の接触領域は螺旋状コンプレッサ通路から離れた所に配置することが好ましい。このように接触領域を臨界螺旋領域から離すと、空気を螺旋の内側へと案内する作用が、溶接によって壁に形成された不要なバリによって阻害されることがない。
【００１６】
更に好ましい実施例では、コンプレッサフロント部材、コンプレッサ後方壁、内側に配置されるベアリングシェルの３つのハウジング部材によってハウジング全体が構成される。コンプレッサフロント部材とコンプレッサ後方壁によってハウジングの外側が構成され、その間にコンプレッサホイールを収納するためのベアリングシェルが設けられる。環状空間はベアリングシェルとコンプレッサフロント部との間に設けることが好ましい。
【００１７】
本発明の更なる利点及び好ましい実施例は請求項、明細書及び以下の図面に開示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】熱可塑性物質でできた３つのハウジング部材からなるラジアルコンプレッサのためのハウジングの断面図であり、これらの３つの部材は超音波溶接によって結合されており、内側ベアリングシェルとコンプレッサフロント部材の間にコンプレッサホイール収納部を包囲する環状空間が形成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図に示されるラジアルコンプレッサのためのハウジング１は内燃機関における排ガスターボチャージャの構成部材であり、ハウジング１に回転可能に支持されているコンプレッサホイールへと連結固定されたタービンホイールが、内燃機関の排気ガスによって駆動される構成である。コンプレッサホイールが回転すると、燃焼空気が吸気マニホールドに吸い込まれ、吸い込まれた燃焼空気は圧縮されてチャージ圧が上昇し内燃機関のシリンダーに供給される。
【００２０】
ハウジング１は３部材で構成され、コンプレッサ後方壁２、コンプレッサフロント部材３、内側に配置されるベアリングシェル４よりなる。この内側ベアリングシェル４によって、実施例では符号７として点線で概略図示されているコンプレッサホイールを収納及び支持するコンプレッサホイール収納部５が規定される。燃焼空気はコンプレッサフロント部材３の吸気ソケット６を通って、コンプレッサホイール７へと軸方向に供給される。圧縮された燃焼空気はディフューザー９から螺旋形のコンプレッサ通路８へと径方向に案内される。螺旋形のコンプレッサ通路８は、コンプレッサフロント部材３とコンプレッサ後方壁２によって規定される通路であり、開口部に設けられる排気ソケットによって圧縮された燃焼空気が内燃機関のシリンダーに供給されるよう構成されている。
【００２１】
コンプレッサフロント部３とベアリングシェル４の間には周方向に延在する環状空間１０が形成されている。この環状空間１０はコンプレッサホイール収納部５を包囲する形状で、コンプレッサホイール収納部５から流体が漏れないようにベアリングシェル４の壁で隔てられている。環状空間１０はベアリングシェル４と略同軸方向、即ちコンプレッサホイール収納部５と同軸方向に延在している。安定化部材としての機能を備えた充填ホース１１の形をしたブ独立部材を環状空間１０に嵌め込むことによって、ハウジング１が補強されるだけでなく、破損して接線方向へと外側に飛び散ったコンプレッサホイール７の破片を安定化部材１１によって捕らえることができるという点で、事故の際の安全機能も有している。
【００２２】
ハウジング部材２、３、４は熱可塑性物質よりなり、超音波溶接で結合されている。コンプレッサ後方壁２とコンプレッサフロント部材３との接触領域１４、又はベアリングシェル１４とコンプレッサフロント部３との接触領域１５の位置にソノトロードを合わせて超音波溶接を行う。コンプレッサ後方壁２とコンプレッサフロント部材３との第１の接触領域１４は、ハウジングにおける吸気側近傍の半径方向外側に配置される。一方、接触領域１５は、ベアリングシェル４とコンプレッサフロント部材３との間にコンプレッサホイール収納部５と直に隣接するように半径方向内側に配置されるが、ハウジングにおける吸気側に配置されることは接触領域１４と同様である。
【００２３】
ベアリングシェル４において環状空間１０の領域となる部分には環状溝１６が形成されており、ベアリングシェル４の上にコンプレッサフロント部３を載せることによって環状空間１０ができる。環状溝１６を設けると、コンプレッサフロント部３を設置する前でも安定化部材の収納部を規定することができるという利点がある。図１に記載されるように安定化部材を独立部材として構成する場合、本実施例ではコンプレッサフロント部材を設置する前でも別個の安定化部材を環状溝１６に問題なく収納することができるため、特に好ましい。
【図１】
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【国際調査報告】
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