JPH0217192Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案はケーシングがアルミニウム製である複
葉型スーパチヤージヤに用いられるロータに関す
るものである。

従来技術とその問題点 複葉型のスーパチヤージヤは、複数個の羽根を
有する一対のロータがケーシング内で互いに逆向
きに同速度で回転させられることにより、エンジ
ンに空気を過給するものである。

この複葉型スーパチヤージヤでは、近年、軽量
化のためにケーシングをアルミニウム（正確には
アルミニウム合金）製とすることが行われている
が、このようにケーシングをアルミニウム製とし
た場合には、ロータの回転に伴つてケーシング内
の温度が常温から高温までの広い温度範囲で変化
すること、また高温時においてロータとケーシン
グとに温度差が生じることなどから、ロータを鋼
あるいはアルミニウムのいずれで構成した場合に
もそれぞれ不都合を生じていた。

ロータが鋼から成つている場合には、ロータの
熱膨脹係数がケーシングのそれに比べて著しく小
さいことから、高温時においてロータの膨脹量が
その軸間距離の増大量に比べて著しく小さくな
り、各ロータの外周面間および各ロータの外周面
とケーシングの内周面との間にクリアランスが増
大して、体積効率が低下するという問題があつた
のである。また、この場合には、ロータの慣性質
量が大きいことから回転の立ち上がりが悪く、ま
た電磁クラツチによつてON／OFF制御するよう
な場合において電磁クラツチの耐久性を劣化させ
るという問題もあつた。

一方、ロータがアルミニウムから成る場合に
は、ロータが中、低速で転する中、低温時におけ
る両ロータおよびケーシング間のクリアランスを
狭く設定すると、ロータが高速回転する高温時に
おいてケーシングとロータとの温度差の増大によ
り各クリアランスが減少して両ロータおよびケー
シング間で干渉が生じる恐れが有り、逆に高温時
における干渉を回避するように各クリアランスを
設定すると、中、低温時における各クリアランス
が大きくなつて体積効率が低下するという問題が
あつたのである。

問題点を解決するための手段 本考案は、このような事情を背景として、ケー
シングがアルミニウム製である複葉型スーパチヤ
ージヤに用いられるロータにおいて、両ロータお
よびケーシング間における干渉を招くことなく、
しかもロータの回転に伴つて変化するケーシング
内温度の広い温度変化範囲において体積効率を良
好に維持することのできるロータを提供するため
に為されたものであり、その要旨とするところ
は、アルミニウム製ロータの羽根の各々に当該ロ
ータの回転中心線に平行な１個ずつの貫通孔を形
成するとともに、それら貫通孔にアルミニウムよ
りも熱膨脹係数が小さい材料からなるインナピー
スをそれぞれ締り嵌めして各羽根のインナピース
を囲む周壁部を弾性的に膨張させたことにある。

作用および効果 アルミニウムから成るロータの各羽根に貫通孔
を形成して、その貫通孔にインナピースを締り嵌
めすれば、各羽根のインナピースを囲む周壁部は
弾性的に膨張させられ、その状態で羽根の外径が
決まる。そして、ロータの温度が上昇すれば、イ
ンナピースも羽根の周壁部も熱膨脹するのである
が、インナピースがアルミニウムより熱膨脹係数
の小さい材料から成つているために、インナピー
スの熱膨脹量が羽根の周壁部の熱膨脹量より小さ
くなり、その分だけ周壁の弾性的な膨脹が緩和さ
れる。そのため、ロータ全体としての径方向の膨
脹量はインナピースが圧入されていない場合に比
べて小さくなる。

つまり、本考案に係るロータでは、実質的な熱
膨脹係数をアルミニウムのそれよりも小さくでき
るのであり、したがつて中、低温時における各ロ
ータ間およびケーシングとの間のクリアランスを
体積効率の良好な状態に設定しても、高温時にお
けるロータとケーシングとの昇温差によつてそれ
らクリアランスが著しく減少することが防止さ
れ、それらの間に干渉が生じることが良好に回避
されるのである。

実施例 以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

第３図および第４図は本考案に係る一対のまゆ
形ロータ１０を備えた複葉型スーパチヤージヤを
示す正面断面図および側面断面図である。これら
の図において、１２はケーシングであつて、熱膨
脹係数が2.15〜2.34×10^-5程度のアルミニウム
（正確にはアルミニウム合金）から成つている。
ケーシング１２内には一方の側壁１４との間にロ
ータ室１６を形成する隔壁１８が設けられてお
り、これら隔壁１８と側壁１４とにベアリング２
０，２０および２２，２２を介して両端部を回転
可能に支持されて、２本の回転軸２４および２６
が互いに平行に配設されている。

一方の回転軸２４の一端側はケーシング１２の
側壁１４から外部へ突出しており、また回転軸２
４の他端側および回転軸２６の同じ側は共に隔壁
１８から突出している。側壁１４から突出した回
転軸２４の端部には、図示しないベルトを介して
エンジン等に作動的に連結されるプーリ２８が固
定されており、このプーリ２８に加えられる駆動
力によつて回転軸２４が回転駆動されるようにな
つている。また、回転軸２４，２６の隔壁１８か
ら突出した端部には、互いに噛み合う同歯数のタ
イミングギヤ３０および３２が固定されており、
回転軸２４の駆動に伴つて回転軸２６がそれとは
逆方向に同速度で回転させられるようになつてい
る。

回転軸２４および２６のロータ室１６内に位置
する部分には、一対の羽根３４を備えた同形状の
まゆ形ロータ１０，１０がそれぞれその中心部に
形成された中心穴３６において互いに90゜の位相
差を成す状態で圧入されており、回転軸２４，２
６の回転に伴つて互いに逆方向に回転するように
なつている。そして、このまゆ形ロータ１０，１
０の回転によつて、第４図に矢印で示すように、
吸入口３８からロータ室１６内に吸い込まれた空
気が吐出口４０からエンジンに向かつて圧送され
るようになつている。

ところで、このようなスーパチヤージヤにおい
ては、吐出口４０における圧力がほぼ0.5Kg／cm²
程度となるように空気を圧縮する必要があり、こ
の断熱圧縮と機械部分の摩擦発熱とによつて吐出
口４０部分における温度が100〜130℃程度にもな
る。また、これに伴つてロータ室１６内のまゆ形
ロータ１０もほぼ同程度の高温となり、ケーシン
グ１２の回転軸２４および２６を支持する部分も
それに近い温度まで上昇する。そのため、まゆ形
ロータ１０を鋼のみから製作した場合には、高温
時においてまゆ形ロータ１０の径方向の膨脹量よ
りも回転軸２４と２６との軸間距離の増大量の方
が大きくなり、まゆ形ロータ１０の外周面間およ
びまゆ形ロータ１０の外周面とケーシング１２の
内周面との間のクリアランスが増大して、スーパ
チヤージヤの体積効率が低下する。一方、まゆ形
ロータ１０をケーシング１２と同様のアルミニウ
ムのみで製作した場合には、まゆ形ロータ１０の
方がケーシング１２よりも温度が高くなることか
ら、高温時に両まゆ形ロータ１０およびケーシン
グ１２間で干渉が生じる恐れがあり、これを避け
ようとすると中、低温時における両ロータ１０お
よびケーシング１２間のクリアランスが大きくな
つて、体積効率が低下するという問題が生じる。

そこで、本実施例では、まゆ形ロータ１０が第
１図および第２図に示されているような構成とさ
れている。すなわち、それらの図において、４２
はロータ本体であつて、前記ケーシング１２と同
様のアルミニウム製とされ、中心部に前記中心穴
３６が形成された厚肉状のボス部４３から前記一
対の羽根３４が延び出させられた形状とされてい
る。各羽根３４にはその外周面とほぼ同心に円形
断面の貫通孔４４が形成されており、これら貫通
孔４４に、熱膨脹係数が1.0〜1.2×10^-5／℃程度
とアルミニウムに比べて十分小さく、かつヤング
率がアルミニウムのそれに比べて十分大きな鋼か
ら成る円筒状のインナピース４６が所定の締め代
をもつて圧入されている。

このようなまゆ形ロータ１０では、インナピー
ス４６の貫通孔４４内への圧入によつて羽根３４
のインナピース４６を囲む周壁部が弾性変形させ
られ、これによつてまゆ形ロータ１０の径方向の
寸法が決つている。したがつて、ロータの温度が
上昇すれば、インナピースも羽根の周壁部も熱膨
脹するのであるが、インナピースがアルミニウム
より熱膨脹係数の小さい材料から成つているため
に、インナピースの熱膨脹量が羽根の周壁部の熱
膨脹量より小さくなり、その分だけ周壁の弾性的
な膨脹が緩和される。そのため、ロータ全体とし
ての径方向の膨脹量はインナピースが圧入されて
いない場合に比べて小さくなる。つまり、高温時
の昇温差に伴うロータ１０およびケーシング１２
間のクリアランスの減少の程度が緩和されてそれ
らの干渉を回避することが容易となるのであり、
それらの干渉を回避するために中、低温時におけ
るクリアランスもそれ程大きくする必要がないた
め、中、低温時における体積効率も十分大きく維
持できるのである。

なお、本実施例では、前記締め代や羽根３４の
周壁部の肉厚、あるいはインナピース４６の肉厚
が、それぞれケーシング１２内の温度変化範囲、
まゆ形ロータ１０およびケーシング１２の昇温
差、ロータ本体４２およびインナピース４６のヤ
ング率および熱膨脹係数、羽根３４およびインナ
ピース４６の外径および内径等を考慮して定めら
れることにより、中、低温および高温時における
まゆ形ロータ１０の外周面相互間およびまゆ形ロ
ータ１０の外周面とケーシング１２の内周面との
間のクリアランスが、ケーシング１２内の温度変
化範囲内においてできる限り同じとなり、しかも
それら両まゆ形ロータ１０およびケーシング１２
が互いに干渉しない限度においてできるだけ小さ
くなるようにされており、これによつてケーシン
グ１２内の全温度変化範囲内において両まゆ形ロ
ータ１０およびケーシング１２間の干渉が回避さ
れつつ、スーパチヤージヤの体積効率ができるだ
け高く維持されるようになつている。

以上、本考案の一実施例を説明したが、これは
文字通り例示であつて、本考案は上記具体例に限
定して解釈されるべきものではない。

例えば、前記実施例では、インナピース４６が
貫通孔４４の全長にわたつて圧入されていたが、
第５図に示すように、インナピース４６を貫通孔
４４の軸方向の両端部にだけ圧入するとともに、
そのインナピース４６を圧入した常温時において
羽根３４の外径を軸方向において一定とし、高温
時においてロータ１０の軸方向の中央部の膨脹量
を軸方向両端部のそれよりも大きくなるようにし
てもよい。ケーシング１２はまゆ形ロータ１０の
外周面に対向する壁部の中央部において温度がロ
ータ１０とほぼ同程度まで上昇するため、このよ
うにロータ１０の中央部における膨脹量を両端部
のそれよりも大きくなるようにすれば、ロータ１
０の軸方向の全体においてまゆ形ロータ１０とケ
ーシング１２との間のクリアランスを略一定の状
態に保つことが可能となり、スーパチヤージヤの
体積効率を一層高く維持することが可能となるの
である。なお、貫通孔４４の中央部に熱膨脹係数
の大きい別のインナピースを圧入するようにして
も同様の効果を得ることができる。

また、前記実施例では、ロータ本体４２の貫通
孔４４が円形断面とされるとともに、その貫通孔
４４内に円筒状のインナピース４６が圧入されて
いたが、インナピース４６は中実のものであつて
もよく、また貫通孔４４の断面形状およびインナ
ピース４６の外面形状も必ずしも円形である必要
はない。ただし、まゆ形ロータ１０の製作面およ
び慣性面から見た場合には、前記実施例のように
貫通孔４４を円形断面にするとともに、インナピ
ース４６を中空の円筒状とすることが望ましい。

また、前記実施例では、インナピース４６が鋼
から製作されて、そのヤング率がロータ本体４２
のそれよりも大きくされていたため、圧入時にお
けるインナピース４６の収縮量が小さくて済み、
その分羽根３４の周壁部が効果的に膨脹させられ
て、高温時におけるまゆ形ロータ１０の熱膨脹量
を比較的小さく抑える効果が十分に得られる利点
があるのであるが、インナピース４６のヤング率
は必ずしもロータ本体４２のそれより大きいもの
である必要はない。また、インナピース４６は必
ずしも鋼製である必要はない。要するに、インナ
ピースはロータ本体よりも熱膨脹係数が小さいも
のであればよいのである。

また、前記実施例では、インナピース４６が圧
入によつてロータ本体４２の貫通孔４４内に締り
嵌めされていたが、焼嵌め、冷嵌め等によつて締
り嵌めしてもよい。

また、前記実施例では、複葉型ロータが一対の
羽根３４を有するまゆ形ロータ１０とされていた
が、本考案はこれに限らず、３個以上の羽根を有
する複葉型ロータにも適用できるものである。

その他、一々列挙はしないが、本考案がその趣
旨を逸脱しない範囲内において種々なる変形、改
良等を施した態様が実施し得ることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例であるまゆ形ロータを
示す正面断面図であり、第２図はその−断面
図である。第３図は第１図のまゆ形ロータを備え
た複葉型スーパチヤージヤを示す正面断面図であ
り、第４図はその−断面図である。第５図は
本考案の他の実施例を示す第２図に相当する図で
ある。 １０……まゆ形ロータ、１２……ケーシング、
２４，２６……回転軸、３４……羽根、４２……
ロータ本体、４４……貫通孔、４６……インナピ
ース。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) アルミニウムから成り、複数個の羽根を有す
   る一対のロータがアルミニウム製のケーシング
   内で互いに逆向きに同速度で回転させられるこ
   とによりエンジンに空気を過給する複葉型スー
   パチヤージヤに用いられるロータであつて、 前記羽根の各々に当該ロータの回転中心線に
   平行な１個ずつの貫通孔が形成されるととも
   に、それら貫通孔にアルミニウムよりも熱膨脹
   係数が小さい材料からなるインナピースがそれ
   ぞれ締り嵌めされて前記各羽根のインナピース
   を囲む周壁部が弾性的に膨張させられたことを
   特徴とする複葉型スーパチヤージヤ用ロータ。 (2) 前記インナピースがアルミニウムよりもヤン
   グ率の大きい材料から成るものである実用新案
   登録請求の範囲第１項記載の複葉型スーパチヤ
   ージヤ用ロータ。