JPH0979042A - スクリュ式過給機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配管を必要とせずに、吸気ポートと吐出ポー
トとの間のバイパスおよび内部圧縮の開放が可能で、か
つバイパス圧力および内部圧縮開放圧力の調整も可能
な、コンパクトで簡素な構造により起動トルクが低減さ
れた経済的なスクリュ式過給機を提供する。 【解決手段】 電磁クラッチ１０の接続によって作動し
て吸入ポート８から吸入された空気を互いに噛合する一
対のスクリュ式雌雄ロータ２、３により軸方向の圧縮室
４にて圧縮して吐出ポート９からエンジンに圧縮空気を
供給するスクリュ式過給機において、該過給機の非作動
時に前記吸入ポート８側と吐出ポート９側とを連通する
バイパス弁５を収容したバイパス通路６を前記圧縮室４
に併設するとともに、前記バイパス弁５の開弁に連動し
て前記圧縮室４とバイパス通路６を連通させるように構
成したことを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁クラッチの接
続によって作動して吸入ポートから吸入された空気を互
いに噛合する一対のスクリュ式雌雄ロータにより圧縮し
て吐出ポートからエンジンに圧縮空気を供給して高出力
を得るスクリュ式過給機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃式機関のエンジンの吸気系に
設置されるスクリュ式過給機として種々のものが使用さ
れている。通常、スクリュ式過給機は互いに反対方向に
回転する一対の平行なロータ軸上にそれぞれ互いに噛合
して圧縮部を形成する複数の螺旋状の歯からなる雄ロー
タと雌ロータから構成されており、軸方向の一方から供
給された空気が前記圧縮部により圧縮されて軸方向の他
方から吐出されて内燃式機関の高出力燃焼に供されるも
のである。このような従来のスクリュ式過給機はクラン
ク軸からＶベルトを介して伝達された駆動力により回転
駆動されるが、通常、機械的損失を低減させるために電
磁クラッチが組み込まれ、その電磁クラッチの断続は、
スロットル開度、エンジン回転数、吸入空気量等を解析
してコンピュータ制御される。このような過給機を内燃
式機関のエンジンの吸気系に設置して使用するには、一
般に、図３に示すように、エアクリーナー（Ａ／Ｃ）、
エアフローメーター（Ａ／Ｆ）、過給圧コントロールバ
ルブを経て過給機であるスーパーチャージャー（Ｓ／
Ｃ）が配置され、上述したように該スーパーチャージャ
ーにおいて圧縮加圧された空気がスロットルバルブ付近
にて噴射される燃料と共にエンジン（ＥＮＧ）マニュホ
ールド内に所定の空燃費にて供給される。このような過
給機にあって、過給機を非作動とするには電磁クラッチ
をＯＦＦとし、同時に加圧を要しない過給路においてバ
イパスバルブＢ／Ｖを開き、バイパス回路から空気を供
給している。また、エンジンへの過給圧が所定圧力を超
えた場合にもバイパスバルブＢ／Ｖを開いて、予圧を逃
がす仕組になっている。

【０００３】ところが、このようなバイパス回路内にお
いて過給機の前後における圧力差を解消して予圧を逃が
したとしても、それぞれ互いに噛合して圧縮部を形成す
る複数の螺旋状の歯からなる雄ロータと雌ロータから構
成された前記スクリュ式過給機の圧縮部内においては、
内部圧縮による残留圧力が存在するために、運転再開の
ために電磁クラッチを接続して過給機を作動させようと
すると、前記内部圧縮に抗して過給機を作動させねばな
らず、大なる起動トルクを必要とした。このため、大容
量の電磁クラッチを設置しなければならず、不経済であ
った。そこで、このような電磁クラッチの接続時の内部
圧縮による残留圧力を解消するために、図４に示した特
開昭６３−２１３７９号公報に記載されたようなものが
提案された。この従来例では、ケーシング２１内に平行
に配置され互いに噛合する一対のスクリュ式ロータ２２
を用いたスクリュ式真空ポンプにおいて、ロータ室２４
の壁部を貫通し吐出ポート２９に開口する前の閉込み状
態にあるスクリュ式ロータ２２の歯溝部を吐出口に連通
する逃し孔２７と、この逃し孔２７に閉鎖可能に設けた
弁体２５Ｂと、この弁体２５Ｂを適宜大きさの力でロー
タ室２４側に付勢して、この力より上記歯溝部内の圧力
が弱いときには、弁体２５Ｂに逃し孔２７を閉鎖させ、
逆のときには逃し孔２７を開放させるコイルばね３０等
の加圧手段を設けたものである。これによって、ポンプ
の起動後使用点に至るまでの動力値を低く抑えることが
できて、ポンプを駆動するモータ等の容量を小さくでき
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
図３に示したような従来のバイパス回路を設けたもので
は、バイパス管の配管が複雑になり、そのための空間も
必要とした。また、後者の図４に示したものでは、内部
圧縮を逃がす際の圧力がコイルばね３０による所定の値
に設定されてしまう他、該装置を図３のような内燃機関
の過給路に組み込んで使用するには、依然として、図３
にて説明したようなバイパス回路を必要とし、バイパス
管の配管が複雑になり、またそのための空間も必要とし
た。

【０００５】そこで、本発明はこのような従来のスクリ
ュ式過給機における諸課題を解決して、配管を必要とせ
ずに、吸気ポートと吐出ポートとの間のバイパスおよび
内部圧縮の開放が可能で、かつバイパス圧力および内部
圧縮開放圧力の調整も可能な、コンパクトで簡素な構造
により起動トルクが低減された経済的なスクリュ式過給
機を提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、電磁
クラッチの接続によって作動して吸入ポートから吸入さ
れた空気を互いに噛合する一対のスクリュ式雌雄ロータ
により軸方向の圧縮室にて圧縮して吐出ポートからエン
ジンに圧縮空気を供給するスクリュ式過給機において、
該過給機の非作動時に前記吸入ポート側と吐出ポート側
とを連通するバイパス弁を収容したバイパス通路を前記
圧縮室に併設するとともに、前記バイパス弁の開弁に連
動して前記圧縮室とバイパス通路を連通させるように構
成したことを特徴とするもので、これを課題解決のため
の手段とするものである。また本発明、前記圧縮室とバ
イパス通路を連通させるための内部圧縮開放通路を前記
バイパス弁におけるバイパス弁部の弁座近傍に穿設し、
前記バイパス弁に前記内部圧縮開放通路を開閉する内部
圧縮開放弁部を一体に形成したことを特徴とするもの
で、これを課題解決のための手段とするものである。

【０００７】

【実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に基づい
て説明する。図１および図２は本発明のスクリュ式過給
機の１実施の形態を示し、図１はスクリュ式過給機の一
部断面の全体図で、図２はバイパス弁の要部拡大図であ
り、作動状態を説明する図である。図１に示すように、
本発明によるスクリュ式過給機は、電磁クラッチ１０の
接続によって作動して吸入ポート８から吸入された空気
を互いに噛合する一対のスクリュ式雌雄ロータ２、３
（雄ロータ３は紙面背面側に平行して配置されている）
により軸方向の圧縮室４にて圧縮して吐出ポート９から
内燃機関のエンジンに圧縮空気を供給するように構成さ
れている。本発明では、該過給機の非作動時に前記吸入
ポート側８と吐出ポート側９とを連通するバイパス弁５
を収容したバイパス通路６を前記圧縮室４に平行して併
設するとともに、前記バイパス弁５の開弁に連動して前
記圧縮室４とバイパス通路６を連通させるように構成し
た。具体的な構成としては、過給機のケーシング１内に
おいて前記圧縮室４とバイパス通路６（吐出側バイパス
通路６Ｂ）とを連通させるための内部圧縮開放通路７を
前記バイパス弁５におけるバイパス弁部５Ａの弁座１４
近傍に穿設し、前記バイパス弁５に前記内部圧縮開放通
路７を開閉する内部圧縮開放弁部５Ｂを一体に形成した
ことを特徴とするもので、バイパス弁５は前記吐出側バ
イパス通路６Ｂと弁座１４を境に吸入側に延びた吸入側
バイパス通路６Ａ内を貫通してケーシング１外にまで延
設された弁棒１５を有し、該弁棒１５はアクチュエータ
ー１３によって軸方向に往復動される。該アクチュエー
ター１３は図示しないコンピュータ制御によって、過給
を必要としない場合や、エンジンの過ブースト時、ある
いは過給圧が高すぎる場合に前記弁棒１５のストローク
を調整しつつ、バイパス弁５を開弁方向へ移動させるも
のである。

【０００８】一方、適宜数の螺旋状のロータ歯をそれぞ
れ形成した雌雄のスクリュ式ロータ２、（３）の軸２Ａ
（３Ａは図示せず）は、その左端が同期ギヤ用ケーシン
グ内にベアリングによって軸支され、図示外のエンジン
のクランクプーリーとの間に掛け渡されたベルト等によ
り回転駆動される入力プーリー１１および中継軸１２を
介して、前記互いに噛合して圧縮部６を形成する雌雄ロ
ータ３、２に形成された適宜数の螺旋状の雄ロータ歯の
歯数に対応（歯数に逆比例）する回転数に配分されて各
ロータ軸にその回転が伝達される。すなわち、これら雌
雄のロータ軸２Ａと３Ａとは同期ギヤを介して所定の回
転数比にて連動連結されている。前記入力プーリー１１
とロータ軸２Ａ側に連結された中継軸１２との間には前
述した電磁クラッチ１０が配置されており、該電磁クラ
ッチの断続は、スロットル開度、エンジン回転数、吸入
空気量等を解析してコンピュータ制御される。

【０００９】次に、図１および図２によって本発明の作
用を説明すると、図示外のエンジンのクランクプーリー
との間に掛け渡されたベルト等により入力プーリー１１
が回転駆動されると、雌ロータ軸２Ａが所定回転数にて
駆動され、該雌ロータ軸２Ａに固定された雌用同期ギヤ
１６に噛合する雄用同期ギヤ（紙面背面側に配置）を介
して所定の増速比にて雄ロータ３を増速して回転駆動す
る。かくして、所定の回転数比にて連動連結され互いに
噛合して圧縮室４を形成する雌雄ロータ３と２は図示外
のエアクリーナから吸入ポート８に流入してきた空気を
圧縮室４において軸方向に流下させる中に圧縮加圧動作
を行う。その後、吐出ポート９から過給機外へ吐出され
て内燃式機関の高出力燃焼に供される。

【００１０】加速運転等の通常の過給時には、バイパス
弁５は図２（Ａ）の状態にあって、バイパス通路６にお
ける吸入側バイパス通路６Ａと吐出側バイパス通路６Ｂ
とがバイパス弁５におけるバイパス弁部５Ａとケーシン
グ１における弁座１４との着座によって遮断されてい
る。この時、バイパス弁５における前記バイパス弁部５
Ａの弁座１４近傍に前記圧縮室４と吐出側バイパス通路
６Ｂとを連通させるための内部圧縮開放通路７は前記バ
イパス弁５に一体に形成された内部圧縮開放弁部５Ｂに
よって閉鎖されている。このため、吸気側からの空気は
高い圧力差にて吐出側へ空気を過給することができる。
次に、過給を必要としない電磁クラッチＯＦＦ時や、エ
ンジンの過ブースト時あるいは過給圧が異常に高い時等
には、コンピュータ制御によるアクチュエーター１３の
動作により前記バイパス弁棒１５を介してバイパス弁５
が、図２（Ｂ）に示すように図面左方の開弁方向に移動
する。これによって、バイパス弁棒１５の移動ストロー
クの程度に応じて、バイパス弁５におけるバイパス弁部
５Ａと弁座１４との間の所定の開弁度およびバイパス弁
５における内部圧縮開放弁部５Ｂと内部圧縮開放通路７
との間の所定の開弁度が得られる。図２（Ｃ）は過給機
の作動状態とバイパス弁の位置との関係を表にしたもの
である。これによって、バイパス通路６を通じた吸入側
と吐出側とが連通して所定のバイパス圧の開放が得られ
ると同時に、スクリュ式ロータにおける所定の内部圧縮
圧の開放が得られる。なお、バイパス弁部５Ａ内に穿設
された開口５Ｃは、バイパス弁部５Ａおよび内部圧縮開
放弁部５Ｂの開弁時に吸入ポート８側および圧縮室４側
と吐出ポート９側との迅速な空気の流通を促進できるよ
うにするためのものである。

【００１１】かくして、高い過給圧が必要な通常の過給
時には確実に過給圧を供給できるとともに、過給を必要
としない電磁クラッチＯＦＦ時や、エンジンの過ブース
ト時あるいは過給圧が異常に高い時等にはスクリュ式過
給機のケーシング１内部に設けたバイパス弁５の開弁ス
トロークによって圧力の開放に要する時間が調整されて
適宜調整されたバイパス圧の開放が得られると同時に、
前記バイパス弁５に一体に形成された内部圧縮開放弁部
５Ｂによって、バイパス弁の開放時にはスクリュ式ロー
タの圧縮室４内における内部圧縮をも確実に開放できる
ので、内部圧縮の残留に抗して電磁クラッチ１０を起動
することがなくなり、次に過給機を再作動させる際の起
動トルクが少なくて済み、過給機の断続が頻繁であって
も、それらに対する応答が迅速であるにもかかわらず、
電磁クラッチ自体の容量も小さいものが使用できて、さ
らに小型、軽量化が実現できる。このように、従来のも
ののようにバイパス回路のための配管を必要としないの
で、特に過給機外における複雑な構成やスペースを省略
できて簡素な構造となり、安価で経済的である。

【００１２】以上本発明の実施の形態について説明した
が、本発明の趣旨の範囲内で、雌雄のスクリュ式ロータ
の材質、断面形状、ロータ歯の螺旋角度、材質、断面形
状および数、吸入ポートおよび吐出ポートの形状、電磁
クラッチの形態、バイパス通路、内部圧縮開放通路およ
びバイパス弁の形状およびそれらの配設位置、バイパス
弁におけるバイパス弁部および内部圧縮開放弁部の形
状、バイパス弁を作動させるアクチュエーターの形態、
雌雄ロータの同期方法等については適宜のものが採用さ
れ得ることは言うまでもないことである。

【００１３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、高い過給圧が必要な通常の過給時には確実に過給
圧を供給できるとともに、過給を必要としない電磁クラ
ッチＯＦＦ時や、エンジンの過ブースト時あるいは過給
圧が異常に高い時等にはスクリュ式過給機のケーシング
内部に設けたバイパス弁の開弁ストロークによって圧力
の開放に要する時間が調整されて適宜調整されたバイパ
ス圧の開放が得られると同時に、前記バイパス弁に一体
に形成された内部圧縮開放弁部によって、バイパス弁の
開放時にはスクリュ式ロータの圧縮室内における内部圧
縮をも確実に開放できるので、内部圧縮の残留に抗して
電磁クラッチを起動することがなくなり、次に過給機を
再作動させる際の起動トルクが少なくて済み、過給機の
断続が頻繁であっても、それらに対する応答が迅速であ
るにもかかわらず、電磁クラッチ自体の容量も小さいも
のが使用できて、さらに小型、軽量化が実現できる。こ
のように、従来のもののようにバイパス回路のための配
管を必要としないので、特に過給機外における複雑な構
成やスペースを省略できて簡素な構造となり、安価で経
済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスクリュ式過給機の１実施の形態を示
し、スクリュ式過給機の一部断面の全体図である。

【図２】本発明のスクリュ式過給機の１実施の形態にお
けるバイパス弁の要部拡大図であり、作動状態を説明す
る図である。

【図３】内燃機関における一般的な過給機のバイパス回
路を示す図である。

【図４】従来のスクリュ式過給機（真空ポンプ）を示す
図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ スクリュ式ロータ（雌） ３ スクリュ式ロータ（雄） ４ 圧縮室 ５ バイパス弁 ５Ａ バイパス弁部 ５Ｂ 内部圧縮開放弁部 ６ バイパス通路 ７ 内部圧縮開放通路 ８ 吸入ポート ９ 吐出ポート １０ 電磁クラッチ １１ プーリー １３ アクチュエーター １４ 弁座

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁クラッチの接続によって作動して吸
   入ポートから吸入された空気を互いに噛合する一対のス
   クリュ式雌雄ロータにより軸方向の圧縮室にて圧縮して
   吐出ポートからエンジンに圧縮空気を供給するスクリュ
   式過給機において、該過給機の非作動時に前記吸入ポー
   ト側と吐出ポート側とを連通するバイパス弁を収容した
   バイパス通路を前記圧縮室に併設するとともに、前記バ
   イパス弁の開弁に連動して前記圧縮室とバイパス通路を
   連通させるように構成したことを特徴とするスクリュ式
   過給機。
2. 【請求項２】 前記圧縮室とバイパス通路を連通させる
   ための内部圧縮開放通路を前記バイパス弁におけるバイ
   パス弁部の弁座近傍に穿設し、前記バイパス弁に前記内
   部圧縮開放通路を開閉する内部圧縮開放弁部を一体に形
   成したことを特徴とする請求項１に記載のスクリュ式過
   給機。