JP4554189B2

JP4554189B2 - 遠心式羽根車

Info

Publication number: JP4554189B2
Application number: JP2003395326A
Authority: JP
Inventors: 泰蕗沢; 一誠佐藤
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2023-11-26
Also published as: US20050111971A1; JP2005155446A; EP1536144A2; US7189062B2; EP1536144A3

Description

この発明は、ターボチャージャのコンプレッサー等に使用される遠心式羽根車に関するものである。

従来のこの種のものとしては、例えば特許文献１に記載されたようなものがある。すなわち、ターボチャージャは、エンジンの排気ガスのエネルギーによって駆動されるタービンホイールを有し、このタービンホイールとインペラとは回転軸によって連結され、タービンホイールの駆動力がタービンシャフトを介してインペラに伝達され、このインペラが回転されることにより、エンジンの吸気側の吸気圧力が上昇させられてエンジンに供給されるように構成されている。

そして、このインペラは、羽根を形成したディスク部の背面側に肉盗み部を設けて、該ディスク部の前面と背面との間の肉厚を減らすと共に、ボス部をディスク部の肉盗み部から背面側に突出して形成し、このボス部とディスク部の背面との間に半径方向に延びるリブを形成している。

このようにディスク部の背面側に肉盗み部を設けることによって軽量化及び樹脂成形時の成形欠陥の発生を低下させると共に、ボス部とディスク部の背面との間に半径方向に延びるリブがディスク部の撓み及びボス部の周方向の変位を抑える作用をする。
実開平２ー１３２８２０号公報。

しかしながら、このような特許文献１に記載されたものにあっては、複数のリブが半径方向に沿って形成されているため、インペラの高速回転時に、そのリブが抵抗となり、空力上の負荷が発生する。また、ボス部を中心とする周囲には、リブと肉盗み部とが交互に形成されているため、金型による射出成形時に、インペラ周縁部まで樹脂を良好にバランス良く流すのが難しい。

そこで、この発明は、軽量化しつつ強度を確保し、空力上の負荷を低減すると共に、射出成形時の樹脂の流れをバランス良くすることができる遠心力羽根車を提供することを課題としている。

かかる課題を達成するため、請求項１に記載の発明は、円形のディスク部を有し、該ディスク部の中心部に回転軸が挿通される貫通孔を有するボス部が形成され、該ディスク部の一方の面側に羽根が一体成形され、該ディスク部の他方の面側には、前記ボス部の中心軸を中心とするリング状のリブ部が複数本形成され、内周側の前記リブ部と前記ボス部との間、及び、前記リブ部と前記リブ部との間、及び、外周側の前記リブ部の外周側に、これらのリブ部に隣接して肉抜き部が形成され、それぞれの前記リブ部の先端は、前記ディスク部の底面と同じ高さに設定され、前記内周側のリブ部の高さは、前記外周側の前記リブ部の高さよりも高くなっていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、合成樹脂により一体成形されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、ターボチャージャの吸気側に設けられていることを特徴とする。

各請求項に記載された発明によれば、円形のディスク部を有し、このディスク部の中心部に回転軸が挿通される貫通孔を有するボス部が形成され、このディスク部の一方の面側に羽根が一体成形され、このディスク部の他方の面側には、ボス部の中心軸を中心とするリング状のリブ部が形成され、これらのリブ部に隣接して肉抜き部が形成されているため、肉抜き部により、羽根車の重量を軽くできることから、遠心力を低減させることができ、高速回転させた場合でも、羽根車の破壊を抑制できる。また、リブ部をリング状に形成することにより、肉抜き部を形成したことによる強度低下を防止して、高速回転する場合の遠心力に対する強度を確保することができる。

さらに、そのリブ部は、ボス部の中心軸を中心とするリング状に形成されているため、羽根車がその中心軸を中心として高速回転するときでも、そのリブ部が抵抗となることなく、空力上、回転時の負荷を少なくできる。

さらにまた、この羽根車は、ボス部の中心軸を中心とする周囲が全周に渡って同形状を呈しているため、射出成形時の樹脂の流れをバランス良くすることができると共に、金型の成形も容易にできる。

以下、この発明の実施の形態について説明する。

図１乃至図４には、この発明の実施の形態を示す。

まず構成を説明すると、図４中符号１１はターボチャージャで、このターボチャージャ１１は、中央部に軸受け部１２が設けられ、この軸受け部１２の右側にタービン部１３を、又、左側にコンプレッサ部１４を備えている。

その軸受け部１２には、回転軸１６，タービンホイール１７，「羽根車」としてのインペラ１８から成るロータ１９が回転可能に支承されている。

その回転軸１６は、左端部にやや小径のインペラ取付部２６を備えており、このインペラ取付部２６にインペラ１８が嵌合され、ナット２７により固定されている。

また、回転軸１６は、右端部にナット２８が固定され、このナット２８にボルト２９が螺合されることにより、タービンホイール１７が取り付けられている。

そして、タービン部１３においては、ケーシング２０の入口２１から供給され、出口２２から排出されるエンジンの排気ガスによってタービンホイール１７に回転動力が与えられ、この動力によってコンプレッサ部１４のインペラ１８が回転駆動されてケーシング２３の入口２４から空気を吸入し、吸気通路２５を経てエンジンの吸気管へ圧縮空気を供給するように構成されている。これらタービンホイール１７及びインペラ１８は、高速回転（例えば、１０００００ｒｐｍ以上）で回転されるようになっている。

なお、ケーシング２０，２３は、図には便宜上一体のものとして描かれているが、実際にはいくつかに分割して製作されている。

インペラ１８は、図２に示すように、円形のディスク部１８ａを有し、このディスク部１８ａの中心部に回転軸１６が挿通される貫通孔１８ｂを有するボス部１８ｃが形成され、このディスク部１８ａの一方の面側（図中上面側）に羽根１８ｄが一体成形されている。

また、そのディスク部１８ａの他方の面１８ｈ側（図中下面側）には、ボス部１８ｃの周囲の近傍に、回転軸１６を中心としてリング状のリブ部１８ｅ，１８ｆが２本（複数本）形成され、ボス部１８ｃと内側のリブ部１８ｅとの間、これらのリブ部１８ｅ，１８ｆの間、リブ１８ｆの外周側のそれぞれに肉抜き部１８ｇが形成されている。これらリブ部１８ｅ，１８ｆの先端は、ディスク部１８ａの底面（他方の面）１８ｈと同じ高さに設定され、ボス部１８ｃに隣接するリブ部１８ｅの高さＨ１が、他方のリブ部１８ｆの高さＨ２より高くなっている。

このような構成のインペラ１８にあっては、肉抜き部１８ｇが形成されているため、インペラ１８の重量を軽くできることから、遠心力を低減させることができ、破壊を抑制できる。

また、図３に示すようにそのリブ部１８ｅ、１８ｆをリング状に形成することにより、肉抜き部１８ｇを形成したことによる強度低下を防止して、高速回転する場合の遠心力に対する強度を確保することができる。すなわち、インペラ１８の高速回転時には、インペラ１８の各部に遠心力が作用し、ディスク部１８ａ全体が拡径するような荷重が作用するが、リング状に連続したリブ部１８ｅ、１８ｆを設けたため、変形を抑える構造となり、拡径することなく、インペラ１８の変形や破壊を有効に防止することができる。

さらに、そのリブ部１８ｅ，１８ｆは、ボス部１８ｃの中心軸を中心とするリング状に形成されているため、インペラ１８がその中心軸を中心として高速回転するときでも、そのリブ部１８ｅ，１８ｆが抵抗となることなく、空力上、回転時の負荷を少なくできる。

さらにまた、このインペラ１８は、リブ部１８ｅ，１８ｆがリング状を呈しているため、ボス部１８ｃの中心軸を中心とする周囲が全周に渡って同形状を呈していることから、射出成形時の樹脂の流れをバランス良くすることができると共に、金型の成形も容易にできる。

なお、上記実施の形態では、ターボチャージャ１１に用いるインペラ１８に、この発明を適用しているが、これに限らず、高速で回転するものであれば、他の装置のものにも適用することができる。

また、上記実施の形態では、合成樹脂製のインペラ１８に、この発明を適用しているが、これに限らず、金属製でも良いし、又、ターボチャージャの排気側に設けられたタービンホイールに、この発明を適用することもできる。さらに、上記実施の形態では、リブ部１８ｅ，１８ｆが２本設けられているが、これに限らず、１本でも良いし、又、３本以上でも良い。

この発明の実施の形態に係るインペラの平面図である。同実施の形態に係るインペラの断面図である。同実施の形態に係るインペラの底面図である。同実施の形態に係るターボチャージャの断面図である。

符号の説明

11 ターボチャージャ
12 軸受け部
13 タービン部
14 コンプレッサ部
16 回転軸
17 タービンホイール
18 インペラ（遠心力羽根車）
18a ディスク部
18b 貫通孔
18c ボス部
18d 羽根
18e,18f リブ部
18g 肉抜き部

Claims

円形のディスク部を有し、該ディスク部の中心部に回転軸が挿通される貫通孔を有するボス部が形成され、
該ディスク部の一方の面側に羽根が一体成形され、
該ディスク部の他方の面側には、前記ボス部の中心軸を中心とするリング状のリブ部が複数本形成され、
内周側の前記リブ部と前記ボス部との間、及び、前記リブ部と前記リブ部との間、及び、外周側の前記リブ部の外周側に、これらのリブ部に隣接して肉抜き部が形成され、
それぞれの前記リブ部の先端は、前記ディスク部の底面と同じ高さに設定され、
前記内周側のリブ部の高さは、前記外周側の前記リブ部の高さよりも高くなっていることを特徴とする遠心式羽根車。
合成樹脂により一体成形されていることを特徴とする請求項１に記載の遠心式羽根車。
ターボチャージャの吸気側に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心式羽根車。