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内燃機関超基礎講座 | HKSの遠心式スーパーチャージャー:トルク感応式トラクションドライブを採用

  • 2021/01/28
  • Motor Fan illustrated編集部
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ベルトドライブでコンプレッサーホイールを高速で回転させる。増速に用いるのはユニークなトラクションドライブ。HKSのスーパーチャージャーの構造を眺めてみよう。

エッチ・ケー・エス(HKS)のGTS7040型は、ベルトドライブによる遠心式スーパーチャージャー。GTは同社の過給機製品に付加されるシリーズ愛称で、Sはスーパーチャージャー。70は増速装置(トラクションドライブ)の伝達容量70kW。40はコンプレッサーの能力(400ps級対応)を示す。

遠心式スーパーチャージャーは、吐出空気が連続流で脈動音がないので元々静粛性の面でも有利。動力伝達系にノーバックラッシュ機構も採用。入力トルクの変動に対する異音の発生もなくしているので、高級車への装着にも適している。

機械的に遠心式コンプレッサーを駆動するシステムは、クランク軸からプーリーで駆動力を得る。増幅方法にはギヤ式(2軸、プラネタリーギア)もあるが、HKS製は増幅比を大きくとることができるトラクションドライブを採用。増幅比1:9.44、毎分11万回転とコンプレッサーホイールを高回転ができるので小型化にも有利。本体重量は4.3kg。最大吐出量:22ã/min、最大入力軸回転数:1万2000rpm、コンプレッサーホイール:Φ60.3/Φ82、最大圧力比:2.5。

内部増速比は1:9.44、つまり駆動トルク入力プーリー1回転に対して、コンプレッサー(出力軸)が9.4倍の速さで回転、過給。高風量・高過給圧が可能である。システム本体の小型化にも貢献。本体の全長はわずか170mmなので、エンジンルームに空きスペースがないV型への装着も有利。また、クランクプーリーと駆動トルク入力プーリーを結ぶベルトが万一切れても、エンジンストップには至らないのもメリットのひとつ。

トルク感応式トラクションドライブとは、圧力粘度の高い特殊なトラクションオイルのせん断力(応力がかかると固体化する性質)を利用して対峙する転動体の接触面に発生する弾性流体油膜のねじり力を応用して増速する様式だが、常時高応力にさらされていることで耐久面で不利。そこでHKSでは、低負荷域で余分な応力を与えない構造にすることで耐久性と燃費性能の向上に配慮する。

ウエッジローラーの採用によるトルク感応式トラクションドライブは、回転力が強まると可動ローラー(緑色部)がくさび方向(狭い側)へ移動。くさび作用により回転力に応じた押しつけ力で入力リングからの回転力をオフセットされている出力軸に伝達。回転力が小さければ押しつけ力も比例して小さくなる。従って耐久力アップにも貢献。紫部の2つのローラーは固定式。
入力リング、ウェッジローラー、リヤハウジング、コンプレッサーホイールなどの構成部品を直線的に配置。コンプレッサーホイールとつながるシャフトは、ターボチャージャーのフロート化されている(応力を受けない)ものとは異なり、3ギガパスカル級の負荷がかかるので、より高い強度が要求される。
コンプレッサー側からGTスーパーチャージャーをながめると、まるでターボチャージャーのようであるのがユニーク。
コンプレッサーホイールにも過給機に精通したHKSのノウハウが宿る。
特殊トラクションオイルの容量は0.6ℓ。中央の出力軸がオフセットされているのもわかる。

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