(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸の回転を増速機により増速して出力軸に伝え、該出力軸にインペラを設けてなる過給機において、
前記増速機が、
出力軸に結合される中心ローラと、
中心ローラに対し偏心して配置される外輪と、
中心ローラの外周面である被駆動側円筒面と、外輪の内周面である駆動側円筒面との間の、中心ローラの径方向に関する幅が該中心ローラの周方向に関して不同となる環状空間内に配置され、それぞれの外周面を動力伝達用円筒面とした複数の中間ローラとを有して構成され、
少なくとも１個以上の中間ローラの枢軸が中心ローラの周方向及び半径方向に可動配置されてなるとともに、
前記出力軸にバランスプレートを設け、バランスプレートの一方側に過給圧を印加し、バランスプレートの他方側に吸込圧又は大気圧を印加してなることを特徴とする過給機。
【請求項２】
前記増速機の内部のトラクションオイルを、該増速機の回転により潤滑必要部に循環するための循環経路を設けた請求項１に記載の過給機。
【請求項３】
前記増速機の内部のトラクションオイルを循環させるオイルポンプを該増速機に内蔵した請求項１又は２に記載の過給機。
【請求項４】
前記入力軸に入力プーリを接続可能にし、入力プーリと入力軸の間に電磁クラッチを設けた請求項１〜３のいずれかに記載の過給機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は過給機（スーパーチャージャー）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、過給機として、入力軸の回転を増速機により増速して出力軸に伝え、該出力軸にインペラを設けてなるものがある。
【０００３】
従来技術では、増速機に高い増速比を得るため、増速機として、遊星歯車機構を用いたもの（特開平4-203421）や、遊星摩擦ローラ機構を用いたもの（特表平11-502596）が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平4-203421に記載の遊星歯車機構を用いたものでは、高速回転による歯車の騒音や、振動による軸受の寿命低下の問題がある。この騒音、振動の問題を軽減するためには、歯車の加工精度や組立精度を向上させる必要があり、生産性が悪い。
【０００５】
特表平11-502596に記載の遊星摩擦ローラ機構を用いたものでは、可撓性外側リングで遊星ホイール、太陽軸の如くの摩擦ローラを締め付ける構造上、下記ａ〜ｃの問題点がある。
【０００６】
ａ．高回転（インペラ回転速度75,000rpm以上）になると、摩擦ローラの滑りが発生し、過給のための駆動力をインペラに伝達することができない。
【０００７】
ｂ．高回転時の滑りを防ぐためには、外側リングが摩擦ローラを締め付ける力を大きくする必要がある。このため、低回転時には不要な締め付け力が常に摩擦ローラにかかり、低回転時の駆動損失が大きい。
【０００８】
ｃ．高回転時の滑りを防ぎ、かつ低回転時に適度な締め付け力を確保するためには、外側リングと摩擦ローラに、高い加工精度、選択勘合、外側リングの適度な焼きばめを施す等の専用組立行程が必要となり、生産性が悪い。
【０００９】
本発明の課題は、高回転時の滑り、低回転時の駆動損失を生ずることがなく、騒音、振動も小さく、軽量、コンパクトな過給機を高い生産性で生産することにある。
【００１０】
本発明の他の課題は、出力軸の軸受部の潤滑、冷却性を向上するとともに、スラスト荷重を調整可能とし、耐久性を向上することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、入力軸の回転を増速機により増速して出力軸に伝え、該出力軸にインペラを設けてなる過給機において、前記増速機が、出力軸に結合される中心ローラと、中心ローラに対し偏心して配置される外輪と、中心ローラの外周面である被駆動側円筒面と、外輪の内周面である駆動側円筒面との間の、中心ローラの径方向に関する幅が該中心ローラの周方向に関して不同となる環状空間内に配置され、それぞれの外周面を動力伝達用円筒面とした複数の中間ローラとを有して構成され、少なくとも１個以上の中間ローラの枢軸が中心ローラの周方向及び半径方向に可動配置されてなるとともに、前記出力軸にバランスプレートを設け、バランスプレートの一方側に過給圧を印加し、バランスプレートの他方側に吸込圧又は大気圧を印加してなるようにしたものである。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記増速機の内部のトラクションオイルを、該増速機の回転により潤滑必要部に循環するための循環経路を設けたものである。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において更に、前記増速機の内部のトラクションオイルを循環させるオイルポンプを該増速機に内蔵したものである。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの発明において更に、前記入力軸に入力プーリを接続可能にし、入力プーリと入力軸の間に電磁クラッチを設けたものである。
【００１６】
【作用】
請求項１の発明によれば下記(a)〜(e)の作用がある。
(a)入力軸の回転を増速してインペラが設けられている出力軸に伝える増速機として、くさび作用を利用した摩擦ローラ式増速機を用いたから、外輪、中間ローラ、中心ローラの互いの接触面間に伝達トルクに比例した押付力を得ることができ、高回転時の滑り、低回転時の駆動損失を生ずることがない。従って、低負荷、低回転時から高負荷、高回転時まで高い伝達効率を得ることができる。これにより、自動車用過給機で問題となるエンジンの過給機駆動損失を低く抑えることができる。
【００１７】
(b)従来の摩擦ローラ機構品と比べ、高い加工精度、選択勘合、焼きばめ等の専用組立行程が不要となり生産性が向上する。
【００１８】
(c)歯車を用いない摩擦ローラ機構であるため、騒音、振動を小さくできる。
(d)高い伝達効率で駆動力の伝達が可能であるため、中間ローラ、中心ローラの軸方向長さを短縮することができる。このため、既存の摩擦ローラ機構や、遊星歯車機構を用いたものに比して過給機の全長を短縮し、軽量、コンパクト化できる。
(e)出力軸にバランスプレートを設け、バランスプレートの一方側に過給圧を印加し、バランスプレートの他方側に吸込圧又は大気圧を印加するようにしたから、過給機の出力軸に作用するスラスト荷重の調整を行ない、出力軸の軸受部にかかるスラスト荷重を低減し、耐久性を向上できる。
【００１９】
請求項２の発明によれば下記(f)の作用がある。
(f)出力軸の軸受部や外輪、中間ローラ、中心ローラの互いの接触面の潤滑、冷却を行なうためのトラクションオイルの油路、オイル溜まり部等の循環経路を過給機の内部に設けたので、増速機の回転による油の跳ね上げや遠心力による圧力差及び重力を利用し、トラクションオイルの循環性を向上させ、軸受部や接触面の潤滑状態を良好に保つことができる。
【００２０】
請求項３の発明によれば下記(g)の作用がある。
(g)出力軸の軸受部や外輪、中間ローラ、中心ローラの互いの接触面の潤滑、冷却を良好に行なうためのオイルポンプを過給機の内部に備えたので、従来のように過給機の外部にオイルポンプを配設する必要がなく、コンパクトにできる。
【００２２】
請求項４の発明によれば下記(h)の作用がある。
(h)増速機の内部の回転体の慣性力や駆動損失が小さいため、電磁クラッチも容量の小さいもので対応できる。このため、電磁クラッチを取付けた場合でもエンジンへの搭載が他の機械式過給機に比べて容易となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は第１実施形態の過給機を示す断面図、図２は図１のII−II線に沿う端面図、図３は増速機の変形例を示す端面図、図４はオイル循環経路を示す断面図、図５は第２実施形態の過給機を示す断面図、図６は図５のVI−VI線に沿う断面図、図７は軸受部を示す断面図、図８は第３実施形態の過給機を示す断面図、図９は第４実施形態の過給機を示す要部拡大断面図である。
【００２４】
（第１実施形態）（図１〜図４）
図１の自動車用過給機１０は、入力軸１１の回転を増速機３０により増速して出力軸１２に伝えるものであり、入力軸１１にはエンジン出力により駆動されるプーリ１３が固定され、出力軸１２にはインペラ１４が設けられる。
【００２５】
過給機１０は、センタプレート１５にコンプレッサハウジング１６を固定してある。センタプレート１５は軸受１７により出力軸１２を支持する。１８はオイルシールである。コンプレッサハウジング１６はインペラ１４を収容し、吸込口２１、過給通路２２、スクロール２３を備える。
【００２６】
増速機３０は、くさび作用を利用した摩擦ローラ式増速機であり、増速ハウジング３１をセンタプレート１５に固定して備え、増速ハウジング３１は軸受３２により入力軸１１を支持する。３３はオイルシールである。
【００２７】
増速機３０は、増速ハウジング３１の内部で、出力軸１２の端部に一体かつ同芯に設けた中心ローラ３４を備える。
【００２８】
増速機３０は、増速ハウジング３１の内部で、入力軸１１の端部に円盤部３５を介して一体かつ同芯に設けた外輪３６を備える。このとき、外輪３６は中心ローラ３４に対し偏心して配置される。
【００２９】
増速機３０は、増速ハウジング３１の内部で、中心ローラ３４の外周面である被駆動側円筒面３４Ａと、外輪３６の内周面である駆動側円筒面３６Ａとの間の、中心ローラ３４の径方向に関する幅が上述の中心ローラ３４と外輪３６の偏心によって該中心ローラ３４の周方向に関して不同となる環状空間３７内に、３個の中間ローラ３８Ａ〜３８Ｃを配置してある。このとき、センタプレート１５と、該センタプレート１５に連結ボルト４１Ａで固定化され（図４）、増速ハウジング３１の内部で円盤部３５に沿う位置に納められた連結板４１に、３本の枢軸３９Ａ〜３９Ｃの両端部を支持し、各枢軸３９Ａ〜３９Ｃのそれぞれに中間ローラ３８Ａ〜３８Ｃのそれぞれを回転自在に支持してある。各枢軸３９Ａ〜３９Ｃは中心ローラ３４、外輪３６の中心軸と平行に配置される。各中間ローラ３８Ａ〜３８Ｃは、それらの外周面を中心ローラ３４の被駆動側円筒面３４Ａ、外輪３６の駆動側円筒面３６Ａと転接する動力伝達用円筒面４０Ａ〜４０Ｃとしている。
【００３０】
３本の枢軸３９Ａ〜３９Ｃのうち、２本の枢軸３９Ｂ、３９Ｃはそれらの両端部をセンタプレート１５、連結板４１に設けた支持孔に圧入又はガタなく挿入することにより固定される。これにより、枢軸３９Ｂ、３９Ｃは増速ハウジング３１の内部で中心ローラ３４の周方向及び半径方向に変位しない。
【００３１】
他方、１本の枢軸３９Ａはその両端部をセンタプレート１５、連結板４１に設けた案内溝４２の中で中心ローラ３４の周方向及び半径方向に変位自在とし、中間ローラ３８Ａを可動ローラとしている。枢軸３９Ａはセンタプレート１５又は連結板４１に設けたバネ受４３にバックアップされている押圧手段としてのバネ４４により押圧され、中間ローラとしての可動ローラ３８Ａを前記環状空間３７の幅が狭くなる方において中心ローラ３４と外輪３６に押付ける。
【００３２】
従って、増速機３０にあっては、センタプレート１５に設けた取付ボス２４を使用して過給機１０をエンジンに取付け、入力用プーリ１３にエンジンからの駆動力を入力すると、この駆動力が入力軸１１から外輪３６ヘ伝達される。このとき、外輪３６と中心ローラ３４は前述の如くに偏心していて前述の環状空間３７が中心ローラ３４の周方向に関して不同になっているため、外輪３６がイの方向へ回転すると、可動ローラ３８Ａが外輪３６と中心ローラ３４との間でくさび作用を受けるロの方向に移動し、中心ローラ３４の被駆動側円筒面３４Ａと外輪３６の駆動側円筒面３６Ａと中間ローラ３８Ａ〜３８Ｃの動力伝達用円筒面４０Ａ〜４０Ｃの間に押付力ハを発生する。この押付力ハにより中心ローラ３４の被駆動側円筒面３４Ａと外輪３６の駆動側円筒面３６Ａと中間ローラ３８Ａ〜３８Ｃの動力伝達用円筒面４０Ａ〜４０Ｃの間に摩擦力を発生し、外輪３６に伝えられた駆動力が中心ローラ３４へ伝達され、中心ローラ３４がニの方向へ回転する。中心ローラ３４の回転は一体となった出力軸１２の回転となり、出力軸に固定されたインペラ１４が回転すると、吸込口２１から空気を吸込み、この空気を過給してスクロール２３に連通されたチャンバパイプからエンジンに供給する。
【００３３】
ここで、中心ローラ３４の周囲に３個の中間ローラ３８Ａ〜３８Ｃがほぼ３等配されているので、中間ローラの１つである可動ローラ３８Ａで発生した押付力とほぼ同じ押付力が他の中間ローラとしてのガイドローラ３８Ｂ、３８Ｃでも発生し、３個の中間ローラ３８Ａ〜３８Ｃで動力を伝達する。
【００３４】
尚、エンジンの減速により、入力軸１１から外輪３６に伝えられる駆動力が回転方向イとは逆方向に変化した場合、可動ローラ３８Ａはロと反対方向に変位し、外輪３６の駆動側円筒面３６Ａと可動ローラ３８Ａの動力伝達用円筒面４０Ａの接続が断たれ、外輪３６と可動ローラ３８Ａとの間の動力伝達が断たれる。
【００３５】
入力軸１１から外輪３６に入力される駆動力の向きにかかわらず動力の伝達を行なうためには、図３に示す如く、中間ローラ３８Ｃも中間ローラ３８Ａと同様の可動ローラとし、可動ローラ３８Ａ、３８Ｃをそれらに付帯のバネ４４、４４により環状空間３７の幅の狭い部分に対し互いに向い合せてそれらの案内溝４２の中で変位自在となるように押圧する構造にする。このとき、可動ローラ３８Ａ、３８Ｃの枢軸３９Ａ、３９Ｃには、くさび作用を発生する可動ローラ３８Ａ（又は３８Ｃ）と反対側の可動ローラ３８Ｃ（又は３８Ａ）がくさびから抜ける向きに逃げるのを防止するための不図示のストッパを付帯させる。
【００３６】
入力軸１１から出力軸１２への最大伝達トルクを制限したい場合には、可動ローラ３８Ａがロの方向に変位可能な距離を案内溝４２の長さによって規制する。これにより、外輪３６がイの方向へ回転したときに、可動ローラ３８Ａが中心ローラ３４との間で受けるくさび作用によって発生する押付力ハを制限できる。外輪３６に入力される駆動力の向きにかかわらず動力の伝達を行なう図３の場合も同様に制限できる。これを利用して過給機１０が供給可能な過給圧及び空気量を制限できる。
【００３７】
以下、増速機３０の潤滑、冷却構造について説明する。
増速機３０の環状空間３７にはトラクションオイルが封入され、中心ローラ３４の被駆動側円筒面３４Ａ、外輪３６の駆動側円筒面３６Ａ、中間ローラ３８Ａ〜３８Ｃの動力伝達用円筒面４０Ａ〜４０Ｃ、出力軸１２の軸受１７等の潤滑必要部を潤滑、冷却する。尚、トラクションオイルは、増速機３０の内部又は外部に設けたオイルポンプにより、潤滑必要部に強制循環するものでも良い。
【００３８】
増速機３０にあっては、図４に示す如く、増速機３０内の空間の外周部を、軸受１７とオイルシール１８に挟まれる空間４５に連通する油路４６をセンタプレート１５に穿設し、増速機３０の回転により跳ね上げられた増速ハウジング３１の内壁付近たる外輪３６の駆動側円筒面３６Ａまわりのトラクションオイルを油受け部３６Ｂで受け、この油受け部３６Ｂを通じて油路４６から軸受１７へ導き、それを中心ローラ３４の被駆動側円筒面３４Ａへ流出させ、更に中間ローラ３８Ａ〜３８Ｃの動力伝達用円筒面４０Ａ〜４０Ｃへ案内し、トラクションオイルを中心ローラ３４の被駆動側円筒面３４Ａ、外輪３６の駆動側円筒面３６Ａ、中間ローラ３８Ａ〜３８Ｃの動力伝達用円筒面４０Ａ〜４０Ｃ、出力軸１２の軸受１７等の潤滑必要部に循環させることができる。
【００３９】
尚、増速機３０内にトラクションオイルが潤沢に存在するときは、回転の遠心力による圧力差によりトラクションオイルが循環することも期待できる。
【００４０】
本実施形態によれば以下の作用がある。
▲１▼入力軸１１の回転を増速してインペラ１４が設けられている出力軸１２に伝える増速機３０として、くさび作用を利用した摩擦ローラ式増速機３０を用いたから、外輪３６、中間ローラ３８Ａ〜３８Ｃ、中心ローラ３４の互いの接触面間に伝達トルクに比例した押付力を得ることができ、高回転時の滑り、低回転時の駆動損失を生ずることがない。従って、低負荷、低回転時から高負荷、高回転時まで高い伝達効率を得ることができる。これにより、自動車用過給機１０で問題となるエンジンの過給機駆動損失を低く抑えることができる。
【００４１】
▲２▼従来の摩擦ローラ機構品と比べ、高い加工精度、選択勘合、焼きばめ等の専用組立行程が不要となり生産性が向上する。
【００４２】
▲３▼歯車を用いない摩擦ローラ機構であるため、騒音、振動を小さくできる。
▲４▼高い伝達効率で駆動力の伝達が可能であるため、中間ローラ３８Ａ〜３８Ｃ、中心ローラ３４の軸方向長さを短縮することができる。このため、既存の摩擦ローラ機構や、遊星歯車機構を用いたものに比して過給機１０の全長を短縮し、軽量、コンパクト化できる。
【００４３】
▲５▼出力軸１２の軸受１７や外輪３６、中間ローラ３８Ａ〜３８Ｃ、中心ローラ３４の互いの接触面の潤滑、冷却を行なうためのトラクションオイルの油路４６、オイル溜まり部等の循環経路を過給機１０の内部に設けたので、増速機３０の回転による油の跳ね上げや遠心力による圧力差及び重力を利用し、トラクションオイルの循環性を向上させ、軸受１７や接触面の潤滑状態を良好に保つことができる。
【００４４】
（第２実施形態）（図５〜図７）
第２実施形態の過給機１０が第１実施形態の過給機１０と異なる点は、増速機３０の内部のトラクションオイルを循環させるトロコイド式等のオイルポンプ５０を増速機３０に内蔵したことにある。
【００４５】
オイルポンプ５０は、図５、図６に示す如く、増速ハウジング３１にアウタロータ５１を組込み、入力軸１１にインナロータ５２をスプライン結合したものである。オイルポンプ５０は増速ハウジング３１に封入されたトラクションオイルを外部へ循環させて冷却し、再び増速ハウジング３１の内部に導入し、中心ローラ３４の被駆動側円筒面３４Ａ、外輪３６の駆動側円筒面３６Ａ、中間ローラ３８Ａ〜３８Ｃの動力伝達用円筒面４０Ａ〜４０Ｃを潤滑、冷却することができる。
【００４６】
また、オイルポンプ５０が循環するトラクションオイルを送油管（不図示）を介してセンタプレート１５に設けた油路５３から油孔５４を経て出力軸１２の軸受１７に供給し、このオイルを中心ローラ３４の被駆動側円筒面３４Ａ、中間ローラ３８Ａ〜３８Ｃの動力伝達用円筒面４０Ａ〜４０Ｃに流出させることもできる。
【００４７】
本実施形態によれば、出力軸１２の軸受１７や外輪３６、中間ローラ３８Ａ〜３８Ｃ、中心ローラ３４の互いの接触面の潤滑、冷却を良好に行なうためのオイルポンプ５０を過給機１０の内部に備えたので、従来のように過給機１０の外部にオイルポンプ５０を配設する必要がなく、コンパクトにできる。
【００４８】
（第３実施形態）（図８）
第３実施形態の過給機１０が第１実施形態や第２実施形態の過給機１０と異なる点は、入力軸１１とプーリ１３の間に電磁クラッチ６０を設け、過給機１０による過給の必要の有無に応じて電磁クラッチ６０をオン／オフ制御可能としたことにある。電磁クラッチ６０は、板式クラッチ、パウダークラッチ等を採用できる。
【００４９】
本実施形態によれば、増速機３０の内部の回転体の慣性力や駆動損失が小さいため、電磁クラッチ６０も容量の小さいもので対応できる。このため、電磁クラッチ６０を取付けた場合でもエンジンへの搭載が他の機械式過給機に比べて容易となる。
【００５０】
（第４実施形態）（図９）
第４実施形態の過給機１０が第１実施形態〜第３実施形態の過給機１０と異なる点は、出力軸１２にバランスプレート７０を設けたことにある。バランスプレート７０の一方側の空間７１には、スクロール２３から通路７２を介して過給圧を導入する。バランスプレート７０の他方側の空間７３には、吸込口７１から通路７４を介して吸込圧（又は大気空間からの大気圧）を導入する。バランスプレート７０に印加される両空間７１、７３の圧力がインペラ１４に作用するスラスト荷重をバランスさせ、出力軸１２の軸受１７に作用するスラスト荷重を低減する。
【００５１】
本実施形態によれば、出力軸１２にバランスプレート７０を設け、バランスプレート７０の一方側に過給圧を印加し、バランスプレート７０の他方側に吸込圧又は大気圧を印加するようにしたから、過給機１０の出力軸１２に作用するスラスト荷重の調整を行ない、出力軸１２の軸受１７にかかるスラスト荷重を低減し、耐久性を向上できる。
【００５２】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、高回転時の滑り、低回転時の駆動損失を生ずることがなく、騒音、振動も小さく、軽量、コンパクトな過給機を高い生産性で生産することができる。
【００５４】
また、本発明によれば、出力軸の軸受部の潤滑、冷却性を向上するとともに、スラスト荷重を調整可能とし、耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は第１実施形態の過給機を示す断面図である。
【図２】図２は図１のII−II線に沿う端面図である。
【図３】図３は増速機の変形例を示す端面図である。
【図４】図４はオイル循環経路を示す断面図である。
【図５】図５は第２実施形態の過給機を示す断面図である。
【図６】図６は図５のVI−VI線に沿う断面図である。
【図７】図７は軸受部を示す断面図である。
【図８】図８は第３実施形態の過給機を示す断面図である。
【図９】図９は第４実施形態の過給機を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１０  過給機
１１  入力軸
１２  出力軸
１３  プーリ
１４  インペラ
１７  軸受
３０  増速機
３４  中心ローラ
３４Ａ  被駆動側円筒面
３６  外輪
３６Ａ  駆動側円筒面
３７  環状空間
３８Ａ  可動ローラ（中間ローラ）
３８Ｂ、３８Ｃ  ガイドローラ（中間ローラ）
３９Ａ〜３９Ｃ  枢軸
４０Ａ〜４０Ｃ  動力伝達用円筒面
４６  油路（循環経路）
５０  オイルポンプ
６０  電磁クラッチ
７０  バランスプレート
【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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【図８】
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【図９】
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