JPH03213618A - バタフライタイプスーパーチャージャ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車用エンジン等に使用するスーパーチャー
ジャに関する。

〔従来の技術〕

従来自動車用エンジン等に使用するスーパーチャージャ
の例をあげると、第１８．１．９．２０．２１図に示す
ような各種の型式のものがあり、第１８図に示すものは
ルーツタイプスーパーチャージャで１はハウジング、２
はロークリピストンを示し、二つのまゆ型のロータ３．
４が細い矢印に示すように回転をする。第１９図に示す
ものはスライディングベーンタイプスーパーチャージャ
で、１はハウジング、２はロータ、３はベーン、４はピ
ン、５はアウトレットエツジＡである。第２０図に示す
ものはスパイラルタイプスーパーチャージャで、１は第
２作動室への空気の入口、２はドライブシャフト、３は
ディスプレーサガイド、４は第１作動室への空気の入口
、５はハウジング、６はディスプレーサを示す。第２１
図に示すものはロータリピストンス−パーチャージャで
１はハウジング、２はアウトロータ、３はインナロータ
、４はアウトレットエツジＡ、５はチャンバＬ　６はチ
ャンバ■、７はチャンバ■を示し、ロータ細い矢印に示
すように回転をする。いづれの図に於いても図中に示す
太い矢印は空気の流れを示し、エンジンのインテークポ
ートから空気を取り入れ、ディスチャージボートから吐
出し、吸気管に接続している。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の従来のスーパーチャージャに於いては、回転軸の
１回転（第２０図に示すスパイラルタイプの場合は、重
心が１周期する期間）における空気の取り入れ量をその
チャージ量とし、機構全体の体積（第１８図に示すルー
ツタイプでは、ピーナツ型の部分の体積）を容積とした
場合のチャージ量／容積の比率は概ね５０％程度であり
、したがって容積の大きさの割合にはそのチャージ量は
大きくなく、その容量を上げるには装置が大型化すると
いう問題がある。また、その構造が複雑で製作が容易で
ないものもある。

本発明に於いては上記の問題点に鑑み、構造が簡単でし
かもチャージ量／容積の比率が高く、小型で大容量のス
ーパーチャージャを得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明に於いては、回転体
を包囲する外殻体と、該外殻体の周方向には適数組の吸
入口と吐出口が適宜間隔をおいて設けられ、回転体は周
方向に適宜間隔をおいて吸入口及び吐出口と連通ずるよ
うな空間を備え、該空間内には同空間を分割する隔壁体
を備え、前記回転体の回転と関係して前記分割された空
間が吸入口に連通した位置ではその容積が増大した状態
となり、吐出口に連通した位置で−はその容積が収縮す
るように該隔壁体が前記回転体の回転方向に対して相対
的に往復動するように設けられたことを特徴とするバタ
フライタイプスーパーチャージャを提供する。

また、前記回転体は主回転軸に直結され、前記隔壁体は
副回転軸に直結されており、該副回転軸は該主回転軸に
よりムービングギヤアーム、ムービングギヤ、ピン、ス
ライディングスリーブ、ラナーズアームを介して主回転
軸の回転によって駆動され、前記ムービングギヤは前記
外殻体に設けられたステイショナリギア上を転動するこ
とによって隔壁体が往復動することが好ましい。

〔作　用〕

主回転軸が回転するとこれに直結している回転体が主回
転軸と同一の一定速度で回転する。また、主回転軸より
ムービングギヤアーム、ムービングギヤ、ピン、スライ
ディングスリーブ、ラナーズアームを介して副回転軸に
回転が伝えられこの副回転軸は不定速の運動を行い、こ
れに直結した隔壁体は回転体と共に回転しながら所定の
角度範囲内を往復回動するバタフライ式の首振り運動を
行い、これにより回転しながら回転体と隔壁体に挟まれ
た空間（チャンバー）の増減を利用して流体の流入、吐
出を行う。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面を参照して説明する。第１〜１１
図に第１実施例を示す。第１図は本発明によるバタフラ
イタイプスーパーチャージャ３０の一例を示す縦断面図
、第２図はその外観図。第３図は第１図の■−■断面図
、第４図は第１図の■−■断面図を示す。外殻体く以下
ハウジングと言う）１０には、外部よりの流体の吸入口
６と吐出口８とが設けられ、その内部に主要部分が納め
られている。この内部の主要部分は隔壁体（以下ラナー
ズウイング（ｒｕｎｎｅｒ’　ｓ　ｗｉｎｇ）　　と言
う）１と回転体く以下チェイサーズウイング（Ｃｈａｓ
ｅｒ’　ｓ　ｗｉｎｇ）　　と言う）２の２種類の翼（
第３．４図参照）から構成されチェイサーズウイング２
はエンジンにより駆動される主回転軸３により直接駆動
されて主回転軸と同速度の定速で回転し、ラナーズウイ
ング１は主回転軸３により駆動される変速機構（メカニ
カルデバイス）２０を経て副回転軸４により駆動されて
軸心を中心とした所定角度の範囲内の往復回動運動（バ
タフライ運動）を伴った不定速の回転運動を行う。この
動作によりチャンバー９内で体積変化が作り出され、２
つの翼の間に出来るすき間が開くと流体がチャンバー９
内に吸い込まれ、閉じるときに流体はチャンバー９外に
吐き出される。以下、本装置の各部分の構造機能を図面
を参照して詳しく述べる。

第３図に示す通り、ラナーズウイング１とチェイサーズ
ウイング２の各翼は交互に配置され、この２種の翼は組
合わさって一対の構造となっている。また、ラナーズウ
イングｌはチェイサーズウイング２に対して、２２．５
度の範囲で自由に動くことが出来る。この図は、スーパ
ーチャージャへの流体Ｆの流入口の詳細を示すもので流
体のスーパーチャージャハウジング１０への吸入口６と
連通して各翼の間へ流体を取り入れるために４ケ所等間
隔にインテークポート５が設けられ、このインテークポ
ート５の開き角度はチェイサーズウイング２の固体部分
の角度（４５度）とはゾ等しく、約４５度となっている
。

第４図にスーパーチャージャよりの流体Ｆの流出口の詳
細を示す。ここには各翼の間より流体Ｆを吐出するため
にディスチャージポート７が等間隔に４ケ所設けられ、
その開き角度は約２２．５度である。このディスチャー
ジポート７より流出した流体はスーパーチャージャハウ
ジング１０の吐出口８より機外へ吐出される。

第５〜６図にラナーズウイング１の構造を示す。

第５図はその縦断面図で、かつ、第６図のＶ−■縦断図
、第６図は第５図のＶＴ−ＶＩ視図で図示の通り、等間
隔に配置された４枚の翼より成り各翼はその固体部分の
角度が２２．５度（π／８）、となっている。第７〜８
図にチェイサーズウイング２を示す。第７図はその縦断
面で、かつ、第８図の■−■断面図、第８図は第７図の
■−■視図で、等間隔に配置された４枚の翼より成り、
各翼はその固体部分の角度が４５度（π／４）、となっ
ている。

以下この両ウィングの角度の組合せによる機構を四翼ス
ーパーチャージャと呼ぶ。この組合せにより、ラナーズ
ウイング１はチェイサーズウイング２に対して、２２．
５度の範囲で自由に動くことが出来る（第３．４図参照
）。

第９図に第１図のＩＸ−ＩＸ断面図で、主回転軸３と副
回転軸４との間に設けた変速機構２０の平面図を示す。

この変速機構の縦断面図は第１図に示しである。ハウジ
ング１０の内壁に沿って内歯車式の内径りのステイショ
ナリギヤ２１が設けられ、このステイショナリギヤ２１
にはこれと噛み合う外径ｄの小歯車（ピニオンギヤ）で
あるムービングギヤ２３が、主回転軸３に取り付けられ
たムービングギヤアーム（後述の通りこれはチェイサー
ズウイング２と同期して回転する）２４を介して配設さ
れ、該ムービングギヤ２３は、主回転軸３が回転すると
ステイショナリギヤ２１と噛み合いながら主回転軸軸心
０゜の廻りを公転すると共にその軸心Ｏ１の廻りを自転
する。ムービングギヤ２３は機構上は１個でもよいが、
回転バランスを良くするためにこの場合は２個としてい
る。各ムービングギヤ２３はその中心ＯＩより所定の距
離ｒだけ離れた位置０□にビン２５を突き出して立設し
、このビン２５にスライディングスリーブ２６を取り付
け、このスライディングスリーブ２６をラナーズアーム
２７が共通し、両者は相互に摺動する。ラナーズアーム
２７は副回転軸４と連結し副回転軸４はラナーズウイン
グ１（第１図参照）と連結し、これを駆動している。

上記の構成による四翼スーパーチャージャでは、ムービ
ングギヤ２３の直径ｄはステイショナリギヤ２１の直径
りの四分の−（１／４）である。第１０図にムービング
ギヤ２３の中心０．とビン２５の中心０２との距離をｒ
とした場合の前記ムービングギヤアーム２４とラナーズ
アーム２７との相対的な動き、即ち、主回転軸３と副回
転軸４との相対的な動きの例を示す。

第１０図（ａ）は第９図に示す変速機構の各要素の作動
中の関係位置を模式的に表わしたもので、主回転軸３と
共に回転をするムービングギヤアーム２４を起点とし、
副回転軸４を回転させるラナーズアーム２７との挟角す
なわち両アームの開き角αがマイナスに最大に振れて一
αとなっている場合を示し、ムービングギヤアーム２４
はこの位置を起点とし、その主回転軸３の回転角度はゼ
ロの場合を示す。第１０図（ｂ）は主回転軸３の回転角
すなわちムービングギヤアーム２４の回転角が４５°の
場合でこのときはラナーズアーム２７はプラスに最大に
振れ、両アームの開き角は＋αとなっている。

ついで、第１０図（Ｃ）ではムービングギヤアーム２４
の回転角が９０°の場合で、このときは、ラナーズアー
ム２７は再びマイナスに最大に振れて挟角は一αとなり
、当初の第１０図（ａ）と同じ状態となる。以下同様の
動作が繰返され、ムービングギヤアーム２４即ち主回転
軸３が円周を一巡する間に、ラナーズアーム２７即ち副
回転軸４は、一定範囲内の角度を往復する一種の首振り
運動すなわち、バタフライ運動を行いながら円周を一巡
する。このときのムービングギヤ２３の中心０１とピン
２５の中心０□の距離ｒを加減することにより、前記挟
角αの値が増減し、このαの値でバタフライ運動の振れ
具合が決まる。ムービングギヤ２３の直径をｄとすると
、ｒ＝０のときは振れは無しで、ｒのときは振れは最大
となる。このピン２５の位置を調整することにより、主
回転軸０度の場合に２つの翼の間のすき間をゼロにし、
主回転軸４５度でそのすき間を２２，５度（最大）にし
、そして主回転軸９０度で再びそのすき間をゼロにする
ことが出来る。本実施例に示す四翼スーパーチャージャ
ではムービングギヤ２３に突き出ているピン２５の位置
はムービングギヤ２３の中心０．より０．５７Ｘ上記の
構成よりなる四翼スーパーチャージャの作動による流体
Ｆの出入について次に説明する。

第１１図に主回転軸３、すなわちチェイサーズウイング
２が０度より９０度まで回転する間に於けるチェイサー
ズウイング２とラナーズウイング１の動きと、それに伴
う流体Ｆの出入の状態を示す。インテークポート５とデ
ィスチャージポート７とは実際は第１図に示すように上
下に分れているが、本図に於いては説明のために同一平
面に記入しである。主回転軸が０度の時、第１１図（ａ
）に示すように、チェイサーズウイング２ａとラナーズ
ウイング１ａとは接触している。このとき、ラナーズウ
イング１ａとチェイサーズウイング２ｂとの間は最大の
２２．５度に開口し、この翼間チャンバ９ａにはインテ
ークポー）５ａより流入した流体ＦＡが充満している。

この状態より主回転軸３が回転すると、それにつれて、
ラナーズウイングｌａはチェイサーズウイング２ａより
も速く回転する。次に、・主回転軸が１６度回転すると
、第１１図（ｂ）に示すように流体ＦＡが２つの翼うナ
ーズウイング１ａとチェイサーズウイング２ｂと隔壁Ｗ
８との間に溜められ、これと同時に、流体ＦＢがラナー
ズウイング１ａとチェイサーズウイング２ａの翼の間に
吸い込まれる。主回転軸が３７度回転すると第１１図（
Ｃ）に示すように、流体ＦＡはテ゛イスチャージポート
７ａへ吐き出される。このときの流体ＦＡの体積は約０
．０４Ｖ　（Ｖ＝Ｉ！　ｒｒ　（Ｒ％Ｒ２’））となる
（実測値）。ここにＲ，はチェイサーズウイング２又は
ラナーズウイング１の最大半径で、Ｒ２はその最小半径
、ｌは翼の主軸の軸線方向の長さである。ついで主回転
軸が４８度、５６度、６８度、９０度（第１１図（ｄ）
、　’（ｅ）、、　（ｆ）、　（ｇ））回転するにつれ
て流体Ｆｎがディスチャージポート７ａに吐き出される
。このときの流体ＦＢの体積は約０．０６Ｖである（実
測値）。このようにして、主回転軸が９０度回転するこ
とにより、インレットポート５とディスチャージポート
７とは各々４つ（５’ａ・５ｂ、５ｃ、５ｄ、７ａ、７
ｂ、７ｃ。

７ｄ）あるので主回転軸が９０度回転することにより４
　ｘ　（０，０４＋０．０６）　Ｖ＝０．４Ｖ（７）流
体が吐き出される。さらに、主回転軸が二回転すれば４
×０．４Ｖ＝１．６Ｖすなわちチャージ量／容積比とし
て１６０％の流体が吐出されることになる。

上記の作動により、本実施例によれば、従来技術による
スーパーチャージャではチャージ量／容積比が５０％程
度であったものが１６０％程度となり。

従来品に比べてチャージ量（−回転当りの人口から出口
へ送られる流体Ｆの体積）が、スーパーチャージャの容
積に対して大きくすることが出来る３したがって小型で
大容量のスーパーチャージャを造ることが可能となる。

また、従来品に比べてシール性が高く、しかも、構造が
簡単である。また簡単な調整で（ムービングギヤ中心０
．とピン中心０２との距離ｒを変えることにより）チャ
ージ量を変えることができる。

次に第１２図に第２実施例を示す。本実施例は前記第１
実施例と構造的及び原理的には同じであるが、流体の流
入、流出方向が主回転軸と平行になっており、第１２図
（ａ）のＡ−Ａ断面図（第１２図（ｂ））及びＢ−Ｂ断
面図（第１２図（Ｃ））に示しである様に、流入、流出
面には適当に穴（インテークポート５及びディスチャー
ジポート７）が空いている。流体Ｆは第１２図（ａ）に
示す矢印の様に流れる。

次に第３実施例を第１３図に示す。この場合はラナーズ
ウイング１とチェイサーズウイング２は前出の構造の様
にはさみ合わず、チェイサーズウイング２はシリンダー
構造となっている。ラナーズウイングｌと簡単で作りや
すい構造となっている。

この場合は前記第２実施例で紹介したものと同様に流体
は軸方向の流入流出が適当である。この構造は力学的に
も安定している。

次に第４実施例を第１４図に示す。これはラナーズウイ
ング１、チェイサーズウイング２のいづれも３枚の翼を
用いたそれぞれの翼の角度を３０度と６０度とにしたも
ので、これを三翼スーパーチャージャと称する。この場
合のチャージ量体積比は四翼スーパーチャージャの比と
同じである。この場合の変速機構２０及び各翼とそのイ
ンテークボート、ディスチャージボートの構造は基本的
には第１実施例と同様である。

次に第５実施例を第１５〜１７図に示す。この場合は第
１５図に示すように、ラナーズウイング１、チェイサー
ズウィング２はそれぞれ２枚の翼から成る。これを二翼
スーパーチャージャと称する。この２枚の翼の場合は第
１６図に示すようにチェイサーズウイング２０角度が６
８度、ラナーズウイングも６８度の角度より成り両ウィ
ングによる挟角が４５度で構成されたものが性能的には
良い。また、この場合は前述の第１実施例に示したよう
なステイショナリギヤ２１を内歯式にするとムービング
ギヤ２３が装置内の要素と干渉をするので、第１７図に
その変速機構２０を示すようにステイショナリギヤ２１
は外歯式としムービングギヤ２３との間にタイミングベ
ルト２２を張設して伝動を行う。その他の機構は基本的
には第１実施例と同じであり同一の機能を持つ各要素に
ついては第１図と同一の符号を付し詳しい説明は省略す
る。この場合は図示のようにムービングギヤ２３に突設
したピン２５とスライディングスリーブ２６と摺動する
ラナーズアーム２７とは回転角の位相を第１図の場合の
ように一致させないで若干ずらしであるが、この構造で
もラナーズアームの首振り運動（ラナーズウイングのバ
タフライ運動）に関する主副両回転軸の相対的な動きの
基本は変り無い。

以上各種の実施例をあげて説明したが、−船釣には翼の
枚数が多くなるとチャージ量／容積比は大きくなりその
概略は、理論的には２枚翼で約１倍、３枚翼で約１．５
倍、４枚翼で約２倍、８枚翼で約４倍となる。しかし翼
の枚数を多くするとサージ現象が起る傾向があるのでこ
れを避けるためには一般的には回転数が低いものは翼の
数を増し、高いものは減するのが良い。また、翼の角度
などについても、上記の実施例に示した角度に限定され
ることなく、自由に選択できるものである。

〔発明の効果〕

本発明を実施することにより次の効果を奏する。

（１）従来品に比べ、チャージ量（１回転当り送出され
る流体の体積）がスーパーチャージャの容積に対して大
きいために、小型で大容量のスーパーチャージャが得ら
れる。

（２）従来品に比べ、シール性が高い。

（３）構造が簡単であり、簡単な調整でチャージ量を変
えることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図に第１実施例を示し、第１図はバタフラ
イタイプスーパーチャージャの縦断面図、第２図は、そ
の外観図、第３図は第１図のＩ−Ｉ［［断面図、第４図
は第１図のＩＶ−ＩＶ断面図、第５図はラナーズウイン
グの縦断面図、第６図は第５図のＶＴ−ＶＩ視図、第７
図はチェイサーズウイングの縦断面図、第８図は第７図
の■−■視図観閲９図は第１図のＩＸ−ＩＸ断面図で、
変速機構の平面図、第１０図は変速機構の各要素の回転
角度に応じた作動状態を示し、第１Ｏ図（ａ）は主回転
軸の回転角度ゼロの場合、第１０図（ｂ）は同上回転角
度が４５度の場合、第１０図（Ｃ）は同上角度が９０度
の場合を示す。第１１図は上記スーパーチャージャの主
回転軸の回転に応じた各ウィング（翼）部の作動を示し
、第１１図（ａ）、　　（ｂ）、　　（ｃ）、　　（ｄ
）、　　（ｅ）。 （ｆ）、　　（ｇ）図はそれぞれ主回転軸の回転角度が
０度、１６度、３７度、４８度、５６度、６８度、９０
度の場合を示す。第１２図は第２実施例を示しくａ）は
その縦断面図（ｂ）図は（ａ）図のＡ−Ａ断面図、（Ｃ
）図は（ａ）図のＢ−Ｂ断面図を示す。第１３図は第３
実施例の翼部の横断面図、第１４図は第４実施例の翼を
示し、（ａ）図はラナーズウイング、（ｂ）図はチェイ
サーズウイングを示す。第１５〜１７図は第５実施例を
示し第１５図（ａ）はラナーズウイング、（ｂ）はチェ
イサーズウイングを示し、第１６図は２枚翼の場合の好
ましい形状を示し、第１７図はその変速機構の平面図を
示す。（ａ）図はその縦断面図、（ｂ）図は（ａ）図の
Ｃ−Ｃ観閲を示す。第１８〜２１図は従来技術によるス
ーパーチャージャの例を示し、第１８図はルーツタイプ
、第１９図はスライディングベーンタイプ、第２０図は
スパイラルタイプ、第２１図はロータリピストンタイプ
によるスーパーチャージャを示す。 １・・・隔壁体くラナーズウイング）、２・・・回転体
（チェイサーズウイング）、３・・・主回転軸、　　　
　４・・・副回転軸、６・・・吸入口、　　　　　訃・
・吐出口、１０・・・外殻体（ハウジング）、 ２１・・・ステイショナリギヤ、 ２３・・・ムービングギヤ、 ２４・・・ムービングギヤアーム、 ２５・・・ピン、 ２６・・・スライディングスリーブ、 ２７・・・ラナーズアーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転体を包囲する外殻体と、該外殻体の周方向には
   適数組の吸入口と吐出口が適宜間隔をおいて設けられ、
   回転体は周方向に適宜間隔をおいて吸入口及び吐出口と
   連通するような空間を備え、該空間内には同空間を分割
   する隔壁体を備え、前記回転体の回転と関係して前記分
   割された空間が吸入口に連通した位置ではその容積が増
   大した状態となり、吐出口に連通した位置ではその容積
   が収縮するように該隔壁体が前記回転体の回転方向に対
   して相対的に往復動するように設けられたことを特徴と
   するバタフライタイプスーパーチャージャ。 ２、前記回転体は主回転軸に直結され、前記隔壁体は副
   回転軸に直結されており、該副回転軸は該主回転軸によ
   りムービングギヤアーム、ムービングギヤ、ピン、スラ
   イディングスリーブ、ラナーズアームを介して主回転軸
   の回転によって駆動され、前記ムービングギヤは前記外
   殻体に設けられたステイショナリギヤ上を転動すること
   によって隔壁体が往復動することを特徴とする請求項１
   記載のバタフライタイプスーパーチャージャ。