特許 6593543 過給機用インペラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6593543

(24)【登録日】2019年10月4日

(45)【発行日】2019年10月23日

(54)【発明の名称】過給機用インペラ

(51)【国際特許分類】

   F02B 39/00 20060101AFI20191010BHJP

【ＦＩ】

   F02B39/00 Q

   F02B39/00 U

【請求項の数】2

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2018-537038(P2018-537038)

(86)(22)【出願日】2017年7月27日

(86)【国際出願番号】JP2017027318

(87)【国際公開番号】WO2018042967

(87)【国際公開日】20180308

【審査請求日】2018年8月20日

(31)【優先権主張番号】特願2016-171976(P2016-171976)

(32)【優先日】2016年9月2日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100170818

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 秀輝

(74)【代理人】

【識別番号】100176245

【弁理士】

【氏名又は名称】安田 亮輔

(72)【発明者】

【氏名】飯塚 国彰

(72)【発明者】

【氏名】吉田 隆

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 裕司

(72)【発明者】

【氏名】猪俣 達身

(72)【発明者】

【氏名】小篠 拓也

(72)【発明者】

【氏名】岡田 知久

(72)【発明者】

【氏名】湯本 良介

(72)【発明者】

【氏名】来海 光太

【審査官】 齊藤 彬

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６２−２０３９９９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６２−１１０５９９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１２−１４９５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３４９２０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−１４１８９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１０８９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／１２８９５４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｂ ３９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アルミニウム製の第１部分と、前記第１部分に接合された樹脂製の第２部分とからなる過給機用インペラであって、
回転軸線周りに配置された円筒状のボス部と、
前記ボス部に連接して前記回転軸線の径方向に延在するハブ部と、
前記ボス部および前記ハブ部から前記径方向および前記回転軸線方向の先端側に突出する羽根部と、を備え、
前記第２部分は、前記ハブ部の径方向の外周部における前記羽根部の間の領域にのみ形成され、
前記第１部分は、前記ボス部と、前記羽根部と、前記ハブ部における前記ボス部に連結された部分および前記羽根部が連結された部分とに形成されている、過給機用インペラ。

【請求項2】

アルミニウム製の第１部分と、前記第１部分に接合された樹脂製の第２部分とからなる過給機用インペラであって、
回転軸線周りに配置された円筒状のボス部と、
前記ボス部に連接して前記回転軸線の径方向に延在するハブ部と、
前記ボス部および前記ハブ部から前記径方向および前記回転軸線方向の先端側に突出する羽根部と、を備え、
前記第２部分は、前記回転軸線周りで所定の半径を有する円筒状の接合面の外側に位置する、前記ハブ部の外周部と前記羽根部の外周部とに形成され、
前記第１部分は、前記接合面の内側に位置する、前記ボス部と前記ハブ部の内周部と前記羽根部の内周部とに形成されている、過給機用インペラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、過給機用インペラに関する。

【背景技術】

【0002】

過給機用のインペラとして、たとえばアルミニウム製のインペラが知られている。一方で、特許文献１，２に記載されるように、樹脂製のインペラも知られている。樹脂製のインペラは、軽量化を目的として採用され得る。特許文献１に記載のコンプレッサ用インペラの材料は、炭素繊維強化樹脂等の、高分子材料または高分子基複合材料からなる樹脂である。このインペラのシャフトへの締結は、使用最高温度における、当該インペラの弾性限界荷重以下で行われる。特許文献２に記載のインペラでは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の特殊エンジニアリングプラスチックが用いられている。このインペラの背面側には、カーボンファイバおよびガラスファイバが編み込まれた強化繊維シートが一体成形されている。この強化繊維シートにより、インペラの背面側が補強されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平５−０７９３４６号公報

【特許文献2】特開平６−０９３８７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

樹脂は、アルミニウムよりも密度が小さい。そのため、樹脂製のインペラは、軽量化に有効であるという利点をもつ。しかし、樹脂の強度はアルミニウムの強度よりも低いので、応力の高い箇所には、樹脂の適用は困難である。そこで、通常はアルミニウム製のインペラが多い。一方、アルミニウムの強度は樹脂の強度よりも高いが、低イナーシャ化の点では、樹脂に劣る。本開示は、低イナーシャ性を有する過給機用インペラを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様は、アルミニウム製の第１部分と、第１部分に接合された樹脂製の第２部分とからなる過給機用インペラであって、回転軸線周りに配置された円筒状のボス部と、ボス部に連接して回転軸線の径方向に延在するハブ部と、ボス部およびハブ部から径方向および回転軸線方向の先端側に突出する羽根部と、を備え、第２部分は、ハブ部の径方向の外周部における羽根部の間の領域にのみ形成され、第１部分は、ボス部と、羽根部と、ハブ部におけるボス部に連結された部分および羽根部が連結された部分とに形成されている。
本開示の別の態様は、アルミニウム製の第１部分と、第１部分に接合された樹脂製の第２部分とからなる過給機用インペラであって、回転軸線周りに配置された円筒状のボス部と、ボス部に連接して回転軸線の径方向に延在するハブ部と、ボス部およびハブ部から径方向および回転軸線方向の先端側に突出する羽根部と、を備え、第２部分は、回転軸線周りで所定の半径を有する円筒状の接合面の外側に位置する、ハブ部の外周部と羽根部の外周部とに形成され、第１部分は、接合面の内側に位置する、ボス部とハブ部の内周部と羽根部の内周部とに形成されている。

【発明の効果】

【0006】

本開示の一態様によれば、低イナーシャ性を有する過給機用インペラが実現される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、本開示の一実施形態に係るインペラが適用された電動過給機の断面図である。

【図2】図２は、一実施形態に係るインペラを示す平面図である。

【図3】図３（ａ）は他の実施形態に係るインペラを示す平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のインペラの軸線に沿った断面図である。

【図4】図４は、インペラの応力分布の解析結果を示す図であり、インペラの裏面側を示す図である。

【図5】図５は、インペラの応力分布の解析結果を示す図であり、インペラのボス部の断面を示す図である。

【図6】図６は、更に他の実施形態に係るインペラの軸線に沿った断面図である。

【図7】図７は、インペラにおけるアルミニウムおよび樹脂の比率を半径方向の位置に応じて示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本開示の一態様に係る過給機用インペラは、回転軸線周りに配置された円筒状のボス部と、ボス部に連接して回転軸線の径方向に延在するハブ部と、ボス部およびハブ部から径方向および回転軸線方向の先端側に突出する羽根部と、を備える。少なくともハブ部の径方向の外周部の一部または羽根部の一部には、樹脂製の第２部分が設けられており、第２部分は、アルミニウム製の第１部分に接合されている。過給機用インペラは、アルミニウム製の第１部分と、樹脂製の第２部分とからなる。

【0009】

この過給機用インペラによれば、少なくともハブ部の径方向の外周部の一部または羽根部の一部には、樹脂製の第２部分が設けられている。低イナーシャ性を実現するにあたり、本発明者らは、過給機に組み込まれた過給機用インペラが、過給機の運転時に発生する応力（或いは応力分布）に着目した。ハブ部の外周部は、内周部に比して応力が低い。また、羽根部にも、応力の低い部分がある。応力が低い部分は、アルミニウムよりも比較的強度の低い、樹脂からなる第２部分とすることができる。樹脂の質量はアルミニウムの質量よりも小さい。よって、低イナーシャ性を有する過給機用インペラが実現される。その結果として、過給機のターボラグが低減される。

【0010】

いくつかの態様において、第２部分は、第１部分の外周側に設けられている。外周側はイナーシャに大きく寄与するため、この構成は、過給機用インペラの低イナーシャ性を一層高めている。

【0011】

いくつかの態様において、第２部分は、所定の半径よりも外周側に設けられ、第１部分は、所定の半径よりも内周側に設けられている。所定の半径の円筒面を境界（接合面）として、その外側には樹脂製の第２部分が設けられ、その内側にはアルミニウム製の第１部分が設けられる。外周側はイナーシャに大きく寄与するため、この構成は、過給機用インペラの低イナーシャ性を一層高めている。所定の半径の位置に接合面が設けられるため、比較的簡易な構成とすることができ、設計および製造の観点でも有利である。

【0012】

いくつかの態様において、第２部分は、少なくとも、ハブ部における羽根部の間の領域に設けられている。ハブ部において、羽根部の根元すなわち基部の周辺は高応力となり得る。一方、ハブ部において、これらの領域以外の領域は低応力である。この低応力の領域に第２部分が設けられることにより、必要な強度を確保しつつ、過給機用インペラの低イナーシャ性が一層高められている。

【0013】

いくつかの態様において、ハブ部に連接する羽根部の基部は第１部分からなり、羽根部の基部から突出した部分は第２部分からなる。羽根部において、根元すなわち基部の周辺は高応力となり得る。一方、羽根部において、基部から突出した部分は低応力である。この構成によれば、アルミニウムと樹脂のそれぞれの利点が発揮され、過給機用インペラの機能に応じて、必要な強度の確保と低イナーシャ性とが両立されている。

【0014】

いくつかの態様において、ボス部から径方向外側に向かって、第１部分および第２部分の全体に対する第２部分の比率が増加する。過給機用インペラでは、径方向外側に向かうにつれて、応力が低くなる傾向がある。応力が低い径方向外側には、アルミニウムよりも比較的強度の低い、樹脂からなる第２部分を設けることができる。径方向外側はイナーシャに大きく寄与するため、上記構成によれば、低イナーシャ性を有する過給機用インペラが実現される。その結果として、過給機のターボラグが低減される。

【0015】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0016】

図１を参照して、一実施形態に係る過給機用インペラが適用された電動過給機について説明する。図１に示されるように、電動過給機１は、たとえば車両や船舶の内燃機関に適用されるものである。電動過給機１は、コンプレッサ７を備えている。電動過給機１は、ロータ部１３およびステータ部１４の相互作用によってコンプレッサインペラ８を回転させ、空気等の流体を圧縮し、圧縮空気を発生させる。

【0017】

電動過給機１は、ハウジング２内で回転可能に支持された回転軸１２と、回転軸１２の先端部１２ａに締結されたコンプレッサインペラ（過給機用インペラ）８とを備える。ハウジング２は、ロータ部１３およびステータ部１４を収納するモータハウジング３と、モータハウジング３の他端側（図示右側）の開口を閉鎖するベースハウジング４とを備える。モータハウジング３の一端側（図示左側）には、コンプレッサインペラ８を収納するコンプレッサハウジング６が設けられている。コンプレッサハウジング６は、吸入口９と、スクロール部１０と、吐出口１１とを含んでいる。

【0018】

ロータ部１３は、回転軸１２の軸方向の中央部に取り付けられており、回転軸１２に取り付けられた１または複数の永久磁石（図示せず）を含む。ステータ部１４は、ロータ部１３を包囲するようにしてモータハウジング３の内面に取り付けられており、導線１４ａが巻回されてなるコイル部（図示せず）を含む。導線１４ａを通じてステータ部１４のコイル部に交流電流が流されると、ロータ部１３およびステータ部１４の相互作用によって、回転軸１２とコンプレッサインペラ８とが一体になって回転する。コンプレッサインペラ８が回転すると、コンプレッサインペラ８は、吸入口９を通じて外部の空気を吸入し、スクロール部１０を通じて空気を圧縮し、吐出口１１から吐出する。吐出口１１から吐出された圧縮空気は、前述の内燃機関に供給される。

【0019】

電動過給機１は、回転軸１２に圧入されて、ハウジング２に対して回転軸１２を回転可能に支持する２個の軸受２０を備える。軸受２０は、回転軸１２を両持ちで支持している。一方の軸受２０は、モータハウジング３のコンプレッサインペラ８側の端部に設けられている。他方の軸受２０は、ベースハウジング４から回転軸１２の軸方向に突出する支持壁部２３に設けられている。回転軸１２の先端部１２ａに設けられた軸端ナット１６によって、コンプレッサインペラ８は回転軸１２に締結されている。

【0020】

次に、図１および図２を参照して、電動過給機１のコンプレッサインペラ８について詳細に説明する。図１および図２に示されるように、コンプレッサインペラ８は、回転軸線Ａ周りに配置されて、回転軸１２が貫通する円筒状のボス部３１と、ボス部３１に連接して回転軸１２（回転軸線Ａ）の径方向に延在するハブ部３２と、ボス部３１およびハブ部３２から径方向および回転軸線Ａ方向の一端側（図示左側）に突出する羽根部３３とを含んでいる。

【0021】

図１に示されるように、ボス部３１は、軸受２０の内輪に当接しており、軸端ナット１６によって、回転軸線Ａ方向に締結力を受けている。ハブ部３２は、湾曲した表面を有する。ハブ部３２の背面側の形状は、図１に示されるように窪んだ形状をなしてもよいし、図６に示されるように軸受２０側に突出した形状をなしてもよい。ハブ部３２の背面側は、回転軸線Ａに垂直な平坦面であってもよい。羽根部３３は、コンプレッサインペラ８に求められる性能に応じて、３次元的な形状を有している。図２に示されるように、羽根部３３は、複数のフルブレード３３Ａ（長翼）と複数のスプリッタブレード３３Ｂ（短翼）とを含む。フルブレード３３Ａおよびスプリッタブレード３３Ｂは、同じ枚数設けられており、周方向に交互に配置されている。なお、羽根部に、スプリッタブレード３３Ｂ（短翼）が設けられない場合もある。

【0022】

図２に示されるように、コンプレッサインペラ８は、異なる２種類の材料から構成されている。コンプレッサインペラ８は、アルミニウム製の第１部分Ｐ１と、樹脂製の第２部分Ｐ２とからなる。すなわち、コンプレッサインペラ８は、２種類の部材が複合的に組み合わされることにより構成されている。第１部分Ｐ１は、第２部分Ｐ２よりも高密度である。第１部分Ｐ１に関し、「アルミニウム製」とは、純粋なアルミニウムからなる場合と、アルミニウム含有材料からなる場合とを含む意である。第２部分Ｐ２を構成する樹脂材料は、特に限定されるものではないが、たとえば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂であってもよく、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂であってもよい。

【0023】

樹脂製の第２部分Ｐ２は、アルミニウム製の第１部分Ｐ１に接合されている。コンプレッサインペラ８の製造方法は、特に限定されるものではないが、たとえば、ナノモールディング法によって成形され得る。具体的には、第２部分Ｐ２が予定されている領域が中空とされた（省かれた）第１部分Ｐ１のみのインペラ中間体をまず製造し、その後、第２部分Ｐ２が予定されている領域に、射出成形により樹脂を成形し、アルミニウム部分に接合させる。第１部分Ｐ１と第２部分Ｐ２との間には、これらが互いに合わさる面である接合面Ｂが存在する。ナノモールディング法によってコンプレッサインペラ８が形成される場合、第１部分Ｐ１の接合面Ｂに相当する表面は界面処理されてもよい。なお、以下の各実施形態においても、同様の製造方法が適用され得る。

【0024】

図２に示されるコンプレッサインペラ８では、第２部分Ｐ２は、ハブ部３２における羽根部３３の間の領域にのみ設けられている。言い換えれば、第２部分Ｐ２は、フルブレード３３Ａとスプリッタブレード３３Ｂとの間の領域にのみ設けられている。一方、ボス部３１および羽根部３３は、アルミニウム製の第１部分Ｐ１とされている。なお、図２では、樹脂部分の表面と、アルミニウム部分の表面とが異なるように描き分けられている。

【0025】

コンプレッサインペラ８では、上記したように、第２部分Ｐ２は、径方向における外周側の部分に設けられている。言い換えれば、ハブ部３２の外周部の一部は、第２部分Ｐ２からなっている。第１部分Ｐ１および第２部分Ｐ２のそれぞれは、コンプレッサインペラ８のボス部３１、ハブ部３２、または羽根部３３の一部分を形成している。すなわち、コンプレッサインペラ８では、第１部分Ｐ１および第２部分Ｐ２のいずれか一方が、他方を補強するようにして添えられているのではない。コンプレッサインペラ８では、ボス部３１、ハブ部３２、または羽根部３３の各部の肉厚全体が、第１部分Ｐ１または第２部分Ｐ２のいずれかからなっている。この点で、上記した特許文献２に記載の発明とは相違している。

【0026】

接合面Ｂは、ハブ部３２の表面側から裏面側にわたって形成されている。接合面Ｂは、コンプレッサインペラ８の外周端縁から回転軸線Ａに近づくように延び、再び外周端縁まで延びる。このように、接合面Ｂは、回転軸線Ａ方向から見て、Ｖ字状またはＵ字状をなしている。コンプレッサインペラ８では、ハブ部３２の径方向の外周部において、第２部分Ｐ２は第１部分Ｐ１よりも大きな体積を占めている。

【0027】

コンプレッサインペラ８において、第２部分Ｐ２の領域は、応力分布に基づいて決定され得る。応力分布は、電動過給機１の運転時に発生し得る応力の分布であり、コンプレッサインペラ８の形状、大きさ、および材料（比重）を示すデータと、回転数とに基づき、計算によって求められ得る。なお、コンプレッサインペラ８の応力分布の解析結果を示す図５では、コンプレッサインペラ８が回転した時に生じる、遠心応力分布のみが示されている。実際には、軸端ナット１６の締め付けによる軸方向の締結力が、ボス部３１にかかっている。この締結力の摩擦力によって、回転軸１２に対するコンプレッサインペラ８の回転ずれが防止され得る。このように、コンプレッサインペラ８の回転ずれを防止するため、一定以上の軸力が必要とされている。

【0028】

図４は、コンプレッサインペラ８の応力分布の解析結果を例示する図であり、コンプレッサインペラ８の裏面側を示す図である。このような応力分布は、たとえばＦＥＭ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ（有限要素法））によって求められ得る。図４では、応力の高い領域ほど、高密度な点で示されている。図４に示されるように、ボス部３１や羽根部３３間では低応力な領域が見られるが、たとえば羽根部３３の根元付近では高応力な領域が見られる。

【0029】

応力分布の解析結果において、ある所定の応力閾値よりも小さい領域に、第２部分Ｐ２が設けられる。ある所定の応力閾値よりも大きい領域に、第１部分Ｐ１が設けられる。なお、第１部分Ｐ１と第２部分Ｐ２との境界である接合面Ｂは、所定の応力閾値となる部分に厳密に一致する必要はない。応力閾値は、目安として用いられてもよい。たとえば、応力閾値を目安として、製造上の容易性やコスト等を考慮して、接合面Ｂの形状および位置を適宜決定すればよい。

【0030】

コンプレッサインペラ８では、低応力な部分であり且つイナーシャに対する影響が大きい、ハブ部３２の外周部の一部に、第２部分Ｐ２を設けている。なお、ＦＥＭ法の解析結果では、ボス部３１は低応力な領域となっているが、ボス部３１では、上記のとおり軸端ナット１６による応力が発生するので、強度が必要である。樹脂はアルミニウムに比して強度の面で劣るため、ボス部３１は、樹脂製の第２部分Ｐ２とするのには適さない。特に電動過給機１に用いられる場合、高回転数での使用が前提となるため、ボス部３１には強度が必要である。これらの観点により、本開示におけるコンプレッサインペラ８のボス部３１は、常にアルミニウム製の第１部分Ｐ１とされている。ハブ部３２に関しても、ボス部３１に連結された部分、および、羽根部３３（羽根部３３の根元）が連結された部分は、第１部分Ｐ１とされている。

【0031】

本実施形態のコンプレッサインペラ８によれば、ハブ部３２の径方向の外周部の一部には、樹脂製の第２部分Ｐ２が設けられている。ハブ部３２の外周部は、内周部に比して応力が低い。応力が低いハブ部３２の外周部には、アルミニウムよりも比較的強度の低い、樹脂からなる第２部分Ｐ２とすることができる。樹脂の質量はアルミニウムの質量よりも小さい。よって、低イナーシャ性を有するコンプレッサインペラ８が実現されている。その結果として、電動過給機１のターボラグが低減されている。すなわち、コンプレッサインペラ８では、全体がアルミニウム製のインペラに比して、慣性モーメントが小さくなっており、立ち上がり時の加速性に優れている。このことはコンプレッサインペラ８が高回転数で回転する（すなわち高周速化された）電動過給機１に対し、特に有利な効果を発揮する。コンプレッサインペラの全体をアルミニウム製とした場合に比して、高周速化、軽量化、高性能にあたり、軽量化も実現されている。

【0032】

回転軸１２に軸端ナット１６で締結され、回転運動するコンプレッサインペラ８には、応力分布がある。また、電動過給機１のターボラグを低減するためには低イナーシャ化も必要であるので、これらの両立が望まれる。コンプレッサインペラ８では、ＦＥＭで応力分布を確認し、アルミニウム、樹脂の利点、欠点を十分に理解し、またコンプレッサインペラ８の機能を十分考慮して、アルミニウムと樹脂のそれぞれの利点を発揮できるような領域にそれぞれを配置させている。この構成により、単純に２種類の材料を組み合わせたものよりも、アルミニウム、樹脂のそれぞれの利点を活かしているという点で、十分な効果が得られている。

【0033】

コンプレッサインペラ８では、ハブ部３２の径方向の外周部において、第２部分Ｐ２は第１部分Ｐ１よりも大きな体積を占めている。外周部はイナーシャに大きく寄与するため、コンプレッサインペラ８によれば、低イナーシャ性を有するコンプレッサインペラ８が実現されている。

【0034】

コンプレッサインペラ８の全体で見たとき、内周側は第１部分Ｐ１とされ、外周側は主に第２部分Ｐ２とされている。すなわち、第２部分Ｐ２は、第１部分Ｐ１の外周側に設けられている。外周側はイナーシャに大きく寄与するため、この構成は、コンプレッサインペラ８の低イナーシャ性を一層高めている。

【0035】

第２部分Ｐ２は、ハブ部３２における羽根部３３の間の領域に設けられている。ハブ部３２において、羽根部３３の根元すなわち基部の周辺は高応力となり得る。一方、ハブ部３２において、これらの領域以外の領域は低応力である。この低応力の領域に第２部分Ｐ２が設けられることにより、必要な強度を確保しつつ、コンプレッサインペラ８の低イナーシャ性が一層高められている。

【0036】

続いて、図３（ａ）および図３（ｂ）を参照して、他の実施形態に係るコンプレッサインペラ８Ａについて説明する。コンプレッサインペラ８Ａでは、所定の半径ｄの円筒状の接合面Ｂを境界として、その外側には樹脂製の第２部分Ｐ２が設けられ、その内側にはアルミニウム製の第１部分Ｐ１が設けられている。所定の半径ｄは、コンプレッサインペラ８Ａの半径Ｄよりも小さい。コンプレッサインペラ８Ａでは、半径ｄからコンプレッサインペラ８Ａの半径Ｄまでの外周側の領域が、すべて第２部分Ｐ２になっている。すなわち、半径ｄから半径Ｄまでの外周側の領域に含まれる、ハブ部３２の外周部３２ｂと羽根部３３の外周部３３ｂとは、樹脂製である。回転軸線Ａから半径ｄまでの内周側の領域に含まれる、ボス部３１とハブ部３２の内周部３２ａと羽根部３３の内周部３３ａとは、アルミニウム製である。

【0037】

コンプレッサインペラ８Ａにおいても、接合面Ｂは、ハブ部３２および羽根部３３の表面側から裏面側にわたって形成されている。コンプレッサインペラ８Ａにおいては、ハブ部３２の径方向の外周部において、第１部分Ｐ１は設けられていない。よって、ハブ部３２の径方向の外周部において、第２部分Ｐ２は第１部分Ｐ１よりも大きな体積を占めていることになる。

【0038】

コンプレッサインペラ８Ａにおける第１部分Ｐ１と第２部分Ｐ２の各領域も、上記したコンプレッサインペラ８と同様、応力分布に基づいて決定され得る。

【0039】

コンプレッサインペラ８Ａによれば、コンプレッサインペラ８と同様の作用効果が奏される。すなわち、低イナーシャ性を有するコンプレッサインペラ８Ａが実現されている。その結果として、電動過給機１のターボラグが低減されている。すなわち、コンプレッサインペラ８Ａでは、全体がアルミニウム製のインペラに比して、慣性モーメントが小さくなっており、立ち上がり時の加速性に優れている。

【0040】

コンプレッサインペラ８Ａにおいて、第２部分Ｐ２は、少なくとも、ハブ部３２における羽根部３３の間の領域に設けられている。さらには、第２部分Ｐ２は、第１部分Ｐ１の外周側に設けられている。外周側はイナーシャに大きく寄与するため、この構成は、過給機用インペラの低イナーシャ性を一層高めている。

【0041】

第２部分Ｐ２は、所定の半径ｄよりも外周側に設けられ、第１部分Ｐ１は、所定の半径ｄよりも内周側に設けられている。所定の半径ｄの円筒面を境界（接合面Ｂ）として、その外側には樹脂製の第２部分Ｐ２が設けられ、その内側にはアルミニウム製の第１部分Ｐ１が設けられる。外周側はイナーシャに大きく寄与するため、この構成は、コンプレッサインペラ８Ａの低イナーシャ性を一層高めている。所定の半径ｄの位置に接合面Ｂが設けられるため、比較的簡易な構成とすることができ、設計および製造の観点でも有利である。

【0042】

続いて、図６および図７を参照して、更に他の実施形態に係るコンプレッサインペラ８Ｂについて説明する。図６および図７に示されるように、コンプレッサインペラ８Ｂでは、ボス部３１から径方向外側に向かって、第１部分Ｐ１および第２部分Ｐ２の全体に対する第２部分の比率が増加している。すなわち、ボス部３１、ハブ部３２、および羽根部３３のいずれにも、第１部分Ｐ１と第２部分Ｐ２が設けられている。接合面Ｂは、略円錐状（モータハウジング３に近づくほど直径が小さくなる円錐状）をなしている。図６および図７に示されるように、ボス部３１部に近いほどアルミニウム比率は高く、径方向外側に向かうにつれて（すなわち羽根部３３の先端に近づくにつれて）、樹脂比率が高くなっている。

【0043】

コンプレッサインペラ８Ｂにおいては、接合面Ｂは、ハブ部３２および羽根部３３の表面側からボス部３１の内周面（回転軸１２が通る貫通孔の周面）にわたって形成されている。コンプレッサインペラ８Ｂにおいては、ハブ部３２の径方向の外周部において、第２部分Ｐ２は第１部分Ｐ１よりも大きな体積を占めている。

【0044】

コンプレッサインペラ８Ｂにおける第１部分Ｐ１と第２部分Ｐ２の各領域も、上記したコンプレッサインペラ８と同様、応力分布に基づいて決定され得る。

【0045】

コンプレッサインペラ８Ｂによれば、コンプレッサインペラ８と同様の作用効果が奏される。すなわち、低イナーシャ性を有するコンプレッサインペラ８Ｂが実現されている。その結果として、電動過給機１のターボラグが低減されている。すなわち、コンプレッサインペラ８Ｂでは、全体がアルミニウム製のインペラに比して、慣性モーメントが小さくなっており、立ち上がり時の加速性に優れている。

【0046】

コンプレッサインペラ８Ｂにおいて、第２部分Ｐ２は、少なくとも、ハブ部３２における羽根部３３の間の領域に設けられている。さらには、第２部分Ｐ２は、第１部分Ｐ１の外周側に設けられている。外周側はイナーシャに大きく寄与するため、この構成は、過給機用インペラの低イナーシャ性を一層高めている。

【0047】

ボス部３１から径方向外側に向かって、全体に対する第２部分Ｐ２の比率が増加している。コンプレッサインペラ８Ｂでは、径方向外側に向かうにつれて、応力が低くなる。応力が低い径方向外側には、アルミニウムよりも比較的強度の低い、樹脂からなる第２部分Ｐ２を設けることができる。径方向外側はイナーシャに大きく寄与する。よって、低イナーシャ性を有するコンプレッサインペラ８Ｂが実現されている。

【0048】

本開示の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。たとえば、ハブ部３２に連接する羽根部３３の基部が第１部分Ｐ１からなり、羽根部３３の基部から突出した部分が第２部分Ｐ２からなるコンプレッサインペラであってもよい。羽根部３３において、根元すなわち基部の周辺は高応力となり得る。一方、羽根部３３において、基部から突出した部分は低応力である。この構成によれば、アルミニウムと樹脂のそれぞれの利点が発揮され、過給機用インペラの機能に応じて、必要な強度の確保と低イナーシャ性とが両立されている。

【0049】

ボス部３１およびハブ部３２の全体をアルミニウム製の第１部分Ｐ１とし、羽根部３３の全体を樹脂製の第２部分Ｐ２としてもよい。ボス部３１の全体をアルミニウム製の第１部分Ｐ１とし、ハブ部３２および羽根部３３の全体を樹脂製の第２部分Ｐ２としてもよい。また、図５の応力分布に示されるように、ボス部３１において、ハブ部３２の根元に高応力部が表れる場合がある。そのような応力分布に応じて、たとえばボス部３１のうち、ハブ部３２の根元に相当する部分のみをアルミニウム製の第１部分Ｐ１とし、ボス部３１の他の部分を樹脂製の第２部分Ｐ２としてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0050】

本開示のいくつかの態様によれば、低イナーシャ性を有する過給機用インペラが実現される。

【符号の説明】

【0051】

１ 電動過給機（過給機）
２ ハウジング
７ コンプレッサ
８、８Ａ、８Ｂ コンプレッサインペラ（過給機用インペラ）
３１ ボス部
３２ ハブ部
３３ 羽根部
Ｂ 接合面
ｄ 半径
Ｄ 半径
Ｐ１ 第１部分
Ｐ２ 第２部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】