(57)【要約】  車両過給機用ＦＲＰインペラは、軸線を有する円筒状のボス部と、ボス部から半径方向の外側に延伸するディスク部と、ボス部およびディスク部から半径方向の外側および軸線方向の一方側に突出する複数の羽根部と、を備える。ディスク部は、羽根部が形成された表面と、表面とは軸線方向の反対側に位置する背面とを含む。ディスク部の背面には、軸線方向の他方側に位置する環状の端縁と、端面の半径方向の内側に形成されて端縁より軸線方向の一方側に凹んだ凹部とが設けられる。凹部は、凹部のうち端縁から軸線方向にもっとも遠い底部に位置すると共に半径方向に沿って延伸する環状の平坦面を含む。
2018230714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線を有する円筒状のボス部と、
前記ボス部から半径方向の外側に延伸するディスク部と、
前記ボス部および前記ディスク部から前記半径方向の外側および前記軸線方向の一方側に突出する複数の羽根部と、を備え、
前記ディスク部は、前記羽根部が形成された表面と、前記表面とは軸線方向の反対側に位置する背面とを含み、
前記ディスク部の前記背面には、前記軸線方向の他方側に位置する環状の端縁と、前記端縁の前記半径方向の内側に形成されて前記端縁より前記軸線方向の一方側に凹んだ凹部とが設けられ、
前記凹部は、前記凹部のうち前記端縁から前記軸線方向にもっとも遠い底部に位置すると共に前記半径方向に沿って延伸する環状の平坦面を含む、
車両過給機用ＦＲＰインペラ。
【請求項２】
前記ディスク部の半径に対する、前記端縁から前記平坦面までの前記軸線方向の深さである最大深さの比は、１０〜２５％である、請求項１に記載の車両過給機用ＦＲＰインペラ。
【請求項３】
前記凹部は、前記平坦面と前記端縁とを接続する斜面を含み、
前記軸線を含む平面で切断した断面形状において、前記斜面は変曲点を含む、請求項１または２に記載の車両過給機用ＦＲＰインペラ。
【請求項４】
前記変曲点は、前記ディスク部の半径方向において前記軸線から４０〜６０％の位置に存在する、請求項３に記載の車両過給機用ＦＲＰインペラ。
【請求項５】
前記ディスク部の前記半径に対する、前記平坦面を含み且つ前記軸線方向の深さが前記最大深さの１０％以下である領域の前記半径方向の長さの比は、１０〜２５％である、請求項２に記載の車両過給機用ＦＲＰインペラ。
【請求項６】
前記ディスク部の半径に対する前記平坦面の前記半径方向の長さの比は、５〜８％である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両過給機用ＦＲＰインペラ。
【請求項７】
前記ディスク部の半径に対する、前記平坦面を含み且つ前記平坦面に対する傾斜角が２０°以下である領域の前記半径方向の長さの比は、１３〜２５％である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両過給機用ＦＲＰインペラ。
【請求項８】
前記ディスク部の外周端の前記軸線方向の厚みは、前記外周端に位置する前記羽根部の後縁の厚み以下である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の車両過給機用ＦＲＰインペラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両過給機用ＦＲＰインペラに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１、２に記載されるように、遠心圧縮機のインペラが知られている。特許文献１に記載のインペラは、回転軸に設けられたハブ部と、ハブ部の外周面に取り付けられた複数の翼部とを有する。翼部は、不連続繊維樹脂によって形成され、ハブ部の少なくとも背面部分は、連続繊維樹脂によって形成される。特許文献２に記載のインペラでは、背面側に凹部が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2014-238084号公報
【特許文献２】特開2011-085088号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、ＦＲＰ（Fiber  Reinforced  Plastics）インペラのハブ部（ディスク部）の形状は、ボス部の内径部にかかる応力を緩和するため、背面側に突出する形状が採用されている。その場合、インペラの重量および慣性モーメントが大きくなり得る。その結果として、加速性が悪化しがちである。特許文献２に記載されるように、背面側に凹部が形成されたインペラも知られている。凹部が形成されることにより、軽量化が図られている。【０００５】
インペラの背面側の凹部は、加速性の向上や軽量化に寄与し得る。すなわち、イナーシャを低減させ得る。インペラの加速性が求められる車両過給機用のコンプレッサにおいて、イナーシャの低減は重要である。一方で、単に凹部を設けただけでは、応力が増大してしまう。応力が増大すると、インペラの破損を招き得る。本開示は、破損を抑制することができる車両過給機用ＦＲＰインペラを説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係る車両過給機用ＦＲＰインペラは、軸線を有する円筒状のボス部と、ボス部から半径方向の外側に延伸するディスク部と、ボス部およびディスク部から半径方向の外側および軸線方向の一方側に突出する複数の羽根部と、を備え、ディスク部は、羽根部が形成された表面と、表面とは軸線方向の反対側に位置する背面とを含み、ディスク部の背面には、軸線方向の他方側に位置する環状の端縁と、端縁の半径方向の内側に形成されて端縁より軸線方向の一方側に凹んだ凹部とが設けられ、凹部は、凹部のうち端縁から軸線方向にもっとも遠い底部に位置すると共に半径方向に沿って延伸する環状の平坦面を含む。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の一態様によれば、破損を抑制することができる車両過給機用ＦＲＰインペラが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本開示の一実施形態の車両過給機用ＦＲＰインペラが適用された電動過給機を示す断面図である。
【図２】図２は、図１中の車両過給機用ＦＲＰインペラを示す断面図である。
【図３】図３は、図２の車両過給機用ＦＲＰインペラの一部の拡大断面図である。
【図４】図４は、図２の車両過給機用ＦＲＰインペラの凹部および端面の形状を示す図である。
【図５】図５は、凹部の形状を変化させた場合における、インペラの各部の応力とイナーシャの関係を示す図である。
【図６】図６は、実施例に係る車両過給機用ＦＲＰインペラにおける背面側の応力分布を示す図である。
【図７】図７は、比較例に係る車両過給機用ＦＲＰインペラにおける背面側の応力分布を示す図である。
【図８】図８は、本開示の他の実施形態の車両過給機用ＦＲＰインペラを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の一態様に係る車両過給機用ＦＲＰインペラは、軸線を有する円筒状のボス部と、ボス部から半径方向の外側に延伸するディスク部と、ボス部およびディスク部から半径方向の外側および軸線方向の一方側に突出する複数の羽根部と、を備え、ディスク部は、羽根部が形成された表面と、表面とは軸線方向の反対側に位置する背面とを含み、ディスク部の背面には、軸線方向の他方側に位置する環状の端縁と、端縁の半径方向の内側に形成されて端縁より軸線方向の一方側に凹んだ凹部とが設けられ、凹部は、凹部のうち端縁から軸線方向にもっとも遠い底部に位置すると共に半径方向に沿って延伸する環状の平坦面を含む。
【００１０】
この車両過給機用ＦＲＰインペラによれば、ディスク部の背面に設けられた凹部は、イナーシャの低減と加速性の向上に寄与し得る。凹部の底部には、半径方向に沿って延伸する平坦面が設けられているので、凹部を大きく彫り込む場合に比して、応力の増大が抑制される。したがって、この車両過給機用ＦＲＰインペラによれば、破損を抑制することができる。
【００１１】
いくつかの態様において、ディスク部の半径に対する、端縁から平坦面までの軸線方向の深さである最大深さの比は、１０〜２５％である。この場合、応力の増大がより好適に抑制される。
【００１２】
いくつかの態様において、凹部は、平坦面と端縁とを接続する斜面を含み、軸線を含む平面で切断した断面形状において、斜面は変曲点を含む。この場合、平坦面と端縁との間に変曲点が設けられるので、平坦面から外周側にかけての凹部の形状が適切に設定され得る。
【００１３】
いくつかの態様において、変曲点は、ディスク部の半径方向において軸線から４０〜６０％の位置に存在する。この場合、平坦面から外周側にかけての凹部の形状が最適化される。
【００１４】
いくつかの態様において、ディスク部の半径に対する、平坦面を含み且つ軸線方向の深さが最大深さの１０％以下である領域の半径方向の長さの比は、１０〜２５％である。この場合、凹部内で平坦面を設ける領域の大きさが適切に設定され得る。その結果として、イナーシャの低減と応力の増大防止が図られる。
【００１５】
いくつかの態様において、ディスク部の半径に対する平坦面の半径方向の長さの比は、５〜８％である。この場合、平坦面を設ける領域の大きさが最適化される。
【００１６】
いくつかの態様において、ディスク部の半径に対する、平坦面を含み且つ平坦面に対する傾斜角が２０°以下である領域の半径方向の長さの比は、１３〜２５％である。この場合、平坦面と平坦面の径方向の両側とを含む領域の大きさが適切に設定され得る。その結果として、イナーシャの低減と応力の増大防止が図られる。
【００１７】
いくつかの態様において、ディスク部の外周端の軸線方向の厚みは、外周端に位置する羽根部の後縁の厚み以下である。外周側の重量は、インペラ全体のイナーシャに大きな影響を与え得る。ディスク部の外周端の厚みが羽根部の後縁の厚み以下であると、イナーシャが効果的に低減される。
【００１８】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１９】
図１を参照して、第１実施形態のコンプレッサインペラ（車両過給機用ＦＲＰインペラ）８が適用された電動過給機（車両用過給機）１について説明する。図１に示されるように、電動過給機１は、車両の内燃機関に適用されるものである。電動過給機１は、コンプレッサ７を備えている。電動過給機１は、ロータ部１３およびステータ部１４の相互作用によってコンプレッサインペラ８を回転させ、空気等の流体を圧縮し、圧縮空気を発生させる。
【００２０】
電動過給機１は、ハウジング２内で回転可能に支持された回転軸１２と、回転軸１２の先端部（一端部）１２ａに取り付けられたコンプレッサインペラ８とを備える。ハウジング２は、ロータ部１３およびステータ部１４を収納するモータハウジング３と、モータハウジング３の他端側（図示右側）の開口を閉鎖する端壁４とを備える。モータハウジング３の一端側（図示左側）には、コンプレッサインペラ８を収納するコンプレッサハウジング６が設けられている。コンプレッサハウジング６は、吸入口９と、スクロール部１０と、吐出口１１とを含んでいる。
【００２１】
コンプレッサインペラ８は、たとえば炭素繊維強化熱可塑性樹脂（ＣＦＲＴＰ：Carbon  Fiber  Reinforced  Thermo  Plastics）製であり、これによって軽量化が図られている。コンプレッサインペラ８は、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）製であってもよい。なお、コンプレッサインペラ８の材質はこれらに限られず、その他の種々のＦＲＰであってもよい。
【００２２】
ロータ部１３は、回転軸１２の軸方向の中央部に固定されており、回転軸１２に取り付けられた永久磁石（図示せず）を含む。ステータ部１４は、ロータ部１３を包囲するようにしてモータハウジング３の内面に固定されており、コイル部（図示せず）を含む。ステータ部１４のコイル部に交流電流が流されると、ロータ部１３およびステータ部１４の相互作用によって、回転軸１２とコンプレッサインペラ８とが一体になって回転する。コンプレッサインペラ８が回転すると、コンプレッサインペラ８は、吸入口９を通じて外部の空気を吸入し、スクロール部１０を通じて空気を圧縮し、吐出口１１から吐出する。吐出口１１から吐出された圧縮空気は、前述の内燃機関に供給される。
【００２３】
電動過給機１は、回転軸１２に圧入されて、ハウジング２に対して回転軸１２を回転可能に支持する２個の軸受２０を備える。軸受２０は、回転軸１２の先端部１２ａ付近と基端部１２ｂ付近とにそれぞれ設けられており、回転軸１２を両持ちで支持している。軸受２０は、たとえば、グリース潤滑式のラジアル玉軸受である。一方の軸受２０は、コンプレッサインペラ８の背面側（図示右側）に取り付けられている。コンプレッサインペラ８および軸受２０は、回転軸１２の先端部１２ａに設けられた軸端ナット１６によって回転軸１２に固定されている。他方の軸受２０は、回転軸１２と端壁４との間に取り付けられている。回転軸１２と、回転軸１２に固定されたコンプレッサインペラ８およびロータ部１３とは、ハウジング２内で一体となって回転部を構成している。
【００２４】
図２を参照して、本実施形態のコンプレッサインペラ８について詳細に説明する。コンプレッサインペラ８は、軸線Ｘを有する円筒状のボス部３１と、ボス部３１から半径方向の外側に延伸する円形のディスク部３２とを備える。コンプレッサインペラ８は、ボス部３１およびディスク部３２から、半径方向の外側および軸線Ｘ方向の一方側に突出する複数の羽根部３３を更に備える。軸線Ｘ方向の一方側とは、コンプレッサインペラ８に対して軸端ナット１６が設けられた側（言い換えれば先端部１２ａ側）である。これに対し、軸線Ｘ方向の他方側とは、コンプレッサインペラ８に対して軸受２０が設けられた側（言い換えれば基端部１２ｂ側）である。
【００２５】
上記したボス部３１、ディスク部３２、および羽根部３３は、一体成形されている。図１に示されるように、ボス部３１の軸線Ｘに沿う貫通孔に、回転軸１２の先端部１２ａが挿入される。ボス部３１の第１端面３１ａから突出する先端部１２ａに、軸端ナット１６が取り付けられる。ボス部３１の第２端面３１ｂは、軸線Ｘ方向の他方側に位置するディスク部３２の端面（端縁）３２ｄより、軸線Ｘ方向の一方側に位置してもよい。すなわち、ボス部３１の第２端面３１ｂは、ディスク部３２の端面３２ｄより引っ込んだ位置にあってもよい。なお、ボス部３１の第２端面３１ｂは、軸線Ｘ方向において、ディスク部３２の端面３２ｄに一致してもよく、ディスク部３２の端面３２ｄから突出してもよい。
【００２６】
各羽根部３３は、軸線Ｘ方向の一方側に位置する前縁３３ａと、ディスク部３２の外周端３２ｃに位置する後縁３３ｂとを含む。本実施形態において、前縁３３ａはボス部から延伸する。また、後縁３３ｂはディスク部から軸線Ｘ方向の一方側に延伸する。また、前縁３３ａに沿った、前縁３３ａと軸線Ｘと成す角度の平均は、後縁３３ｂに沿った、後縁３３ｂと軸線Ｘと成す角度と比べ大きい。前縁３３ａと後縁３３ｂとは、Ｘ方向の一方側の径方向外側に曲率中心が位置する羽根部の縁により接続されている。なお、複数の羽根部３３は、流体の入口から出口まで延在する複数のフルブレードと、隣り合うフルブレードの間に設けられた複数のスプリッタブレードとを含んでもよい。以下の説明では、羽根部３３はフルブレードを意味する。
【００２７】
本実施形態のコンプレッサインペラ８は、その背面形状に特徴を有する。以下、図２〜図４を参照して、コンプレッサインペラ８の背面形状について詳細に説明する。図２および図３に示されるように、ディスク部３２は、複数の羽根部３３が形成された表面３２ａと、表面３２ａとは軸線Ｘ方向の反対側に位置する背面３２ｂとを含む。表面３２ａは軸線Ｘ方向の一方側に設けられ、背面３２ｂは軸線Ｘ方向の他方側に設けられる。ディスク部３２の背面３２ｂには、環状の平坦な端面３２ｄと、端面３２ｄの半径方向の内側に形成された凹部４０とが設けられている。本実施形態の環状の平坦な端面３２ｄはディスク部３２の外周縁から延伸している。
【００２８】
端面３２ｄとボス部３１との間に形成された円環状の凹部４０は、端面３２ｄより軸線Ｘ方向の一方側に窪んでいる。凹部４０は、図２および図３に示される曲線が軸線Ｘ回りに３６０°回転した軌跡に相当する形状を有する。言い換えれば、凹部４０は、軸線Ｘを含むどのような平面でコンプレッサインペラ８を切断した場合でも、図２および図３に示される同じ断面形状を呈する。凹部４０は、周方向に一様に設けられている。したがって、断面形状が参照される以下の説明において、「点」で表された部分は、円形の「線」であることを意味する。なお、本実施形態では説明を省略しているが、実際のインペラは製造に伴う微小な凹凸を含む場合があり、完全に同じ断面形状、円形の「線」とならない場合もある。
【００２９】
この凹部４０は、半径方向に沿って延伸する環状の平坦面３４を含む。平坦面３４は、たとえば、軸線Ｘに垂直な方向に延びている。平坦面３４は、凹部４０のうち、端面３２ｄから軸線Ｘ方向にもっとも遠い底部に位置する。図４に示されるように、端面３２ｄから平坦面３４までの軸線Ｘ方向の深さは、最大深さＺｂｆである。
【００３０】
図２および図３に示されるように、凹部４０は、平坦面３４とボス部３１の第２端面３１ｂとを接続する第１湾曲部３６を含む。この第１湾曲部３６は、平坦面３４の内周側に連続して、軸線Ｘ方向の一端側に凸な形状をなす。凹部４０は、平坦面３４と端面３２ｄとを接続する斜面３７を含む。この斜面３７は、平坦面３４の外周側に連続する。
【００３１】
図３に示されるように、凹部４０は、内周側の内端点Ｐａと、外周側の外端点Ｐｅとの間に形成されている。内端点Ｐａは、ボス部３１の第２端面３１ｂと第１湾曲部３６と間の境界に位置する。外端点Ｐｅは、斜面３７と端面３２ｄとの間の境界に位置する。平坦面３４は、内周側の第１点Ｐｂと外周側の第２点Ｐｃとによって定義され得る。すなわち、第１点Ｐｂは、第１湾曲部３６と平坦面３４との間の境界に位置する。第２点Ｐｃは、平坦面３４と斜面３７との間の境界に位置する。
【００３２】
斜面３７は、平坦面３４の外周側に連続して軸線Ｘ方向の一端側に凸な形状をなす第２湾曲部３８と、第２湾曲部３８の外周側に連続して軸線Ｘ方向の他端側に凸な形状をなす第３湾曲部３９とを含む。軸線Ｘを含む平面で切断した断面形状において、斜面３７は、第２湾曲部３８と第３湾曲部３９との間の境界に位置する変曲点Ｐｄを含む。この変曲点Ｐｄとは、半径方向に外側に見たときの傾斜の強さが、増加から減少に転じる点である。
【００３３】
ディスク部３２の背面３２ｂは、端面３２ｄの外周端点Ｐｆを含む。ディスク部３２の外周端３２ｃにおける軸線Ｘ方向の厚みｔｆは、外周端３２ｃに位置する羽根部３３の後縁３３ｂの厚み以下である。
【００３４】
ディスク部３２における上記した背面形状は、以下の各種の観点から更に詳しく説明される。
【００３５】
図４は、コンプレッサインペラ８の凹部および端面の形状を示す図である。ディスク部３２の半径ＲＤに対する、端面３２ｄから平坦面３４までの軸線Ｘ方向の深さ（最大深さＺｂｆ）の比は、１０〜２５％であってよい。
【００３６】
一方、凹部４０には、平坦面３４を含み、且つ、軸線Ｘ方向の深さが最大深さＺｂｆの１０％以下である所定深さ領域Ｒａが設定され得る。図４に示されるように、最大深さＺｂｆの１０％の深さである基準深さＺｂｄを有する第１基準点Ｐ３および第２基準点Ｐ４が決まる。これらの第１基準点Ｐ３および第２基準点Ｐ４の間の領域が所定深さ領域Ｒａである。ディスク部３２の半径ＲＤに対する所定深さ領域Ｒａの半径方向の長さの比は、１０〜２５％であってよい。より詳細には、ディスク部３２の半径ＲＤに対する平坦面３４の半径方向の長さの比は、５〜８％であってよい。
【００３７】
さらに、凹部４０には、平坦面３４を含み、且つ、平坦面３４に対する傾斜角θが２０°以下である所定傾斜角領域Ｒｂが設定され得る。図４に示されるように、傾斜角θが２０°である第１接点Ｐ１（第１接線ＬＴ１）および第２接点Ｐ２（第２接線ＬＴ２）が決まる。これらの第１接点Ｐ１および第２接点Ｐ２の間の領域が所定傾斜角領域Ｒｂである。ディスク部３２の半径ＲＤに対する所定傾斜角領域Ｒｂの半径方向の長さの比は、１３〜２５％であってよい。
【００３８】
また凹部４０における変曲点Ｐｄは、ディスク部３２の半径ＲＤ方向において軸線Ｘから４０〜６０％の位置に存在してもよい。
【００３９】
車両過給機用のコンプレッサインペラ８では、低イナーシャおよび加速性が求められる。そのため、コンプレッサインペラ８では、凹部４０によって、軽量化および慣性モーメントの低減が図られている。本実施形態では、ＦＲＰという材質に基づいて、コンプレッサインペラ８に発生し得る応力が考慮されている。すなわち、材料強度の許容範囲で凹部４０が形成されている。その結果として、材料費の低減、加速性の向上、および電動過給機１における消費電力の改善が図られている。
【００４０】
本実施形態では、凹部４０における以下の４つのパラメータを適切に設定することで、ＣＦＲＴＰインペラに発生するピーク応力の低減とチップ部変位の低減が図られている。
（ｉ）第１湾曲部３６の半径
（ｉｉ）第２湾曲部３８の半径
（ｉｉｉ）平坦面３４の半径方向の長さ
（ｉＶ）凹部４０の最大深さＺｂｆ（平坦面３４の深さ）
【００４１】
図５は、凹部の形状を変化させた場合における、インペラの各部の応力とイナーシャの関係を示す図である。ここでは、３タイプのインペラを想定し、それぞれについて、ディスク部、羽根基部、底部（Bottom部）における標準化応力と標準化イナーシャを求めた。なお、底部とは、ボス部３１に対してディスク部３２が接続される部分である。３タイプのインペラでは、凹部の形状を異ならせているが、外周端３２ｃにおける厚みｔｆは同一になっている。
【００４２】
平坦面３４が設けられず、また凹部の深さが上記実施形態よりも深い比較例に係るインペラでは、標準化イナーシャは０．６であった。しかしながら、このインペラでは、底部Ｃにおいて０．９６、ディスク部Ａにおいて１．２７、羽根基部Ｂにおいて１．４３と、いずれも高い応力が発生する。
【００４３】
一方、凹部の深さは上記実施形態と同程度であるが、平坦面３４が設けられない比較例に係るインペラでは、標準化イナーシャは０．８１であった。このインペラでは、底部Ｃにおいて０．８５、ディスク部Ａにおいて０．９３、羽根基部Ｂにおいて０．９３の各応力が発生する。
【００４４】
他方、上記実施形態に対応する実施例に係るインペラでは、標準化イナーシャは０．８１であった。このインペラは、第１湾曲部３６における半径よりも第２湾曲部３８における半径の方が大きくなっている。このインペラでは、底部Ｃにおいて０．９５、ディスク部Ａにおいて０．９５、羽根基部Ｂにおいて０．７６の各応力が発生する。このように、平坦面３４を設け、４つのパラメータを適切に設定することにより、低イナーシャを実現しつつ、各部における標準化応力も１未満を実現している。
【００４５】
図６は、実施例に係る車両過給機用ＦＲＰインペラにおける背面側の応力分布を示す図である。図７は、比較例に係る車両過給機用ＦＲＰインペラにおける背面側の応力分布を示す図である。各図において、色の濃さは応力の高さを示す。
【００４６】
実施例に係るインペラは、上記実施形態に対応する構成を有する。図６に示されるように、実施例に係るインペラでは、ディスク部Ａにおいて応力は低く、羽根基部Ｂにおいて応力はやや高い。底部Ｃにおける応力は、ディスク部Ａにおける応力と同程度に低い。
【００４７】
一方、比較例に係るインペラは、平坦面３４が設けられず、また実施例に係るインペラよりも凹部が深いインペラである。図７に示されるように、比較例に係るインペラでは、ディスク部Ａにおいて応力はやや高く、羽根基部Ｂにおいて応力は非常に高い。底部Ｃにおける応力もやや高くなっている。
【００４８】
従来のＣＦＲＴＰインペラでは、図７に示されるように、底部Ｃにおいてピーク応力が発生する。したがって、この部分は重要な部位（Critical  location）であると言える。想定されるＣＦＲＴＰ（熱可塑性樹脂）の強度（疲労強度）は１３０℃を超えると急激に低下するため、耐久性の確保が難しい。実施例に係るインペラでは、凹部４０における上記４つのパラメータにより、底部Ｃにおける応力の低減が図られている。
【００４９】
本実施形態のコンプレッサインペラ８によれば、ディスク部３２の背面３２ｂに設けられた凹部４０は、イナーシャの低減と加速性の向上に寄与し得る。凹部４０の底部には、半径方向に沿って延伸する平坦面３４が設けられているので、凹部４０を大きく彫り込む場合に比して、応力の増大が抑制される。したがって、コンプレッサインペラ８によれば、破損を抑制することができる。特に、細い回転軸１２が用いられる車両用過給機においても、応力の増大が好適に抑制される。
【００５０】
ディスク部３２の半径ＲＤに対する最大深さＺｂｆの比が１０〜２５％であると、応力の増大がより好適に抑制される。
【００５１】
平坦面３４と端面３２ｄとの間の斜面３７に変曲点Ｐｄが設けられるので、平坦面３４から外周側にかけての凹部４０の形状が適切に設定されている。
【００５２】
ディスク部の半径ＲＤ方向において、変曲点Ｐｄが軸線Ｘから４０〜６０％の位置に存在すると、平坦面３４から外周側にかけての凹部４０の形状が最適化される。
【００５３】
ディスク部３２の半径ＲＤに対する所定深さ領域Ｒａ（Ｚｂｄ／Ｚｂｆ＝０．１）の半径方向の長さの比が１０〜２５％であると、凹部４０内で平坦面３４を設ける領域の大きさが適切に設定される。その結果として、イナーシャの低減と応力の増大防止が図られる。
【００５４】
ディスク部３２の半径ＲＤに対する平坦面３４の半径方向の長さの比が５〜８％であると、平坦面３４を設ける領域の大きさが最適化される。
【００５５】
ディスク部３２の半径ＲＤに対する所定傾斜角領域Ｒｂ（傾斜角θ＝２０°）の半径方向の長さの比が１３〜２５％であると、平坦面３４と平坦面３４の径方向の両側とを含む領域の大きさが適切に設定され得る。その結果として、イナーシャの低減と応力の増大防止が図られる。
【００５６】
ディスク部３２の外周端３２ｃの厚みｔｆが後縁３３ｂの厚み以下であると、イナーシャが効果的に低減される。
【００５７】
以上、本開示の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。凹部４０の形状は適宜変更可能である。たとえば、図８に示されるように、コンプレッサインペラ８よりも凹部４０の深さが小さいコンプレッサインペラ８Ａであってもよい。コンプレッサインペラ８Ａにおいても、上記した各数値範囲（平坦面３４、最大深さＺｂｆ、所定深さ領域Ｒａ、所定傾斜角領域Ｒｂ、厚みｔｆに関する数値範囲）は満たされている。コンプレッサインペラ８Ａでは、平坦面３４は、コンプレッサインペラ８の平坦面３４よりも半径方向に長くなる。所定傾斜角領域Ｒｂ（傾斜角θ＝２０°）は、コンプレッサインペラ８の所定傾斜角領域Ｒｂよりも長くなる。コンプレッサインペラ８Ａによっても、コンプレッサインペラ８と同様の作用・効果が奏される。
【００５８】
本開示の車両過給機用ＦＲＰインペラは、上記した各数値範囲（平坦面３４、最大深さＺｂｆ、所定深さ領域Ｒａ、所定傾斜角領域Ｒｂ、厚みｔｆに関する数値範囲）の全部または一部を満たさないインペラであってもよい。
【００５９】
本開示の車両過給機用ＦＲＰインペラは、ディスク部３２の背面３２ｂ側に金属片／金属板がインサートされたインペラであってもよい。
【００６０】
本開示の車両過給機用ＦＲＰインペラは、タービンを備えた過給機に適用されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本開示のいくつかの態様によれば、破損を抑制することができる車両過給機用ＦＲＰインペラが提供される。
【符号の説明】
【００６２】
１  電動過給機（車両用過給機）
７  コンプレッサ
８  コンプレッサインペラ（車両過給機用ＦＲＰインペラ）
３１  ボス部
３２  ディスク部
３２ａ  表面
３２ｂ  背面
３２ｃ  外周端
３２ｄ  端面（端縁）
３３  羽根部
３３ａ  前縁
３３ｂ  後縁
３４  平坦面
３７  斜面
４０  凹部
Ｐｄ  変曲点
Ｒａ  所定深さ領域
Ｒｂ  所定傾斜角領域
ＲＤ  半径
ｔｆ  （外周端の）厚み
Ｘ  軸線
Ｚｂｆ  最大深さ
【図１】
2018230714.tif 000003
【図２】
2018230714.tif 000004
【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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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年10月18日(2018.10.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（削除）
【請求項２】
軸線を有する円筒状のボス部と、
前記ボス部から半径方向の外側に延伸するディスク部と、
前記ボス部および前記ディスク部から前記半径方向の外側および前記軸線方向の一方側に突出する複数の羽根部と、を備え、
前記ディスク部は、前記羽根部が形成された表面と、前記表面とは軸線方向の反対側に位置する背面とを含み、
前記ディスク部の前記背面には、前記軸線方向の他方側に位置する環状の端縁と、前記端縁の前記半径方向の内側に形成されて前記端縁より前記軸線方向の一方側に凹んだ凹部とが設けられ、
前記凹部は、前記凹部のうち前記端縁から前記軸線方向にもっとも遠い底部に位置すると共に前記半径方向に沿って延伸する環状の平坦面を含み、
前記ディスク部の半径に対する、前記端縁から前記平坦面までの前記軸線方向の深さである最大深さの比は、１０〜２５％である、
車両過給機用ＦＲＰインペラ。
【請求項３】
前記凹部は、前記平坦面と前記端縁とを接続する斜面を含み、
前記軸線を含む平面で切断した断面形状において、前記斜面は変曲点を含む、請求項２に記載の車両過給機用ＦＲＰインペラ。
【請求項４】
前記変曲点は、前記ディスク部の半径方向において前記軸線から４０〜６０％の位置に存在する、請求項３に記載の車両過給機用ＦＲＰインペラ。
【請求項５】
前記ディスク部の前記半径に対する、前記平坦面を含み且つ前記軸線方向の深さが前記最大深さの１０％以下である領域の前記半径方向の長さの比は、１０〜２５％である、請求項２に記載の車両過給機用ＦＲＰインペラ。
【請求項６】
前記ディスク部の半径に対する前記平坦面の前記半径方向の長さの比は、５〜８％である、請求項２〜５のいずれか一項に記載の車両過給機用ＦＲＰインペラ。
【請求項７】
前記ディスク部の半径に対する、前記平坦面を含み且つ前記平坦面に対する傾斜角が２０°以下である領域の前記半径方向の長さの比は、１３〜２５％である、請求項２〜６のいずれか一項に記載の車両過給機用ＦＲＰインペラ。
【請求項８】
前記ディスク部の外周端の前記軸線方向の厚みは、前記外周端に位置する前記羽根部の後縁の厚み以下である、請求項２〜７のいずれか一項に記載の車両過給機用ＦＲＰインペラ。
【国際調査報告】
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