DE112016005491T5

DE112016005491T5 - Montagestruktur und turbolader

Info

Publication number: DE112016005491T5
Application number: DE112016005491.2T
Authority: DE
Inventors: Yutaka UNEURA; Kenji Bunno; Yuichi Daito; Shinichi Kaneda; Kenichi SEGAWA; Atsushi Tezuka
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2015-12-01
Filing date: 2016-11-21
Publication date: 2018-08-09
Also published as: JPWO2017094546A1; CN108350798A; US10753367B2; US20180266432A1; JP6566043B2; WO2017094546A1; CN108350798B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Montagestruktur (20) mit: einem Kompressorlaufrad (10) mit: einem Hauptkörperabschnitt (10a) mit einem Durchgangsloch (10b), an der eine Welle (8) eingeführt ist; einer Vielzahl an Flügeln (10g), die an einer Außenumfangsfläche (10c) des Hauptkörperabschnittes (10a) vorgesehen sind; und einem Nabenabschnitt (10h), der ein Teil des Hauptkörperabschnittes (10a) ist und zu einer Seite eines Endes (8a) der Welle (8) in Bezug auf die Vielzahl an Flügeln (10g) vorragt; einem Abschnitt (8b) mit kleinem Durchmesser, der ein Teil der Welle (8) ist und einer Innenumfangsfläche des Durchgangslochs (10b) gegenüberliegt und in der radialen Richtung der Welle (8) beabstandet ist; einem ersten Abschnitt (8c) mit großem Durchmesser, der ein Teil der Welle (8) ist, an einer Seite eines anderen Endes der Welle (8) in Bezug auf den Abschnitt (8b) mit kleinem Durchmesser angeordnet ist und einen größeren Außendurchmesser als ein Außendurchmesser des Abschnittes (8b) mit kleinem Durchmesser hat; und einem zweiten Abschnitt mit großem Durchmesser der Welle (8) und/oder einem Abschnitt mit kleinem Innendurchmesser des Durchgangslochs (10b), wobei der zweite Abschnitt (8d) mit großem Durchmesser an einer Seite des einen Endes (8a) der Welle (8) in Bezug auf den Abschnitt (8b) mit kleinem Durchmesser angeordnet ist, einen Außendurchmesser hat, der größer als ein Außendurchmesser des Abschnittes (8b) mit kleinem Durchmesser ist, und an einer radial inneren Seite des Nabenabschnittes (10h) angeordnet ist, wobei der Abschnitt mit kleinem Innendurchmesser an einer radial inneren Seite des Nabenabschnittes (10h) ausgebildet ist und einen Innendurchmesser hat, der kleiner als ein Innendurchmesser eines Teils des Durchgangslochs (10b) ist, der dem ersten Abschnitt (8c) mit großem Durchmesser in einer radialen Richtung gegenüberliegt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Montagestruktur für eine Montage eines Laufrades an einer Welle und auf einen Turbolader.
Hintergrund
Bislang war ein Turbolader bekannt, bei dem eine Welle so axial gestützt ist, dass sie in einem Lagergehäuse drehbar ist. Ein Turbinenlaufrad ist an einem Ende der Welle vorgesehen und ein Kompressorlaufrad ist an einem anderen Ende der Welle vorgesehen. Der Turbolader ist mit einem Verbrennungsmotor verbunden. Das Turbinenlaufrad wird durch Abgas gedreht, das von dem Verbrennungsmotor abgegeben wird. Die Drehung des Turbinenlaufrades bewirkt eine Drehung des Kompressorlaufrades durch die Welle. Der Kompressor komprimiert Luft zusammen mit der Drehung des Kompressorlaufrades und liefert die komprimierte Luft zu dem Verbrennungsmotor.
Das Kompressorlaufrad hat einen Hauptkörperabschnitt und eine Vielzahl an Flügeln. Die in Vielzahl vorgesehenen Flügel sind an einer Außenumfangsfläche des Hauptkörperabschnittes vorgesehen. Der Hauptkörperabschnitt des Kompressorlaufrades hat ein Durchgangsloch. Die Welle ist in das Durchgangsloch eingeführt. In einem in Patentdokument 1 beschriebenen Aufbau sind an einem Abschnitt der Welle, die in das Durchgangsloch eingeführt ist, zwei mit einem großen Durchmesser versehene Abschnitte ausgebildet, wobei ein mit einem kleinen Durchmesser versehener Abschnitt zwischen ihnen ausgebildet ist. Die Welle ist durch die beiden mit dem großen Durchmesser versehenen Abschnitte so zentriert, dass sie zu dem Durchgangsloch koaxial ist.
Dokumentenliste
Patentdokumente
Patentdokument 1: offengelegte japanische Patentanmeldung JP 2015-108378
Zusammenfassung
Technisches Problem
Wenn beispielsweise bei dem Aufbau des in Patentdokument 1 beschriebenen Kompressorlaufrades die Welle und das Laufrad sich zusammen drehen, bewirken die in Vielzahl vorgesehenen Flügel eine Zentrifugalkraft, die an dem Hauptkörperabschnitt so wirkt, dass das Durchgangsloch erweitert wird. Als ein Ergebnis trennen sich die mit dem großen Durchmesser versehenen Abschnitte von der Innenumfangsfläche des Durchgangslochs. Somit besteht eine Befürchtung dahingehend, dass eine Exzentrizität des Laufrades in Bezug auf die Welle zunimmt, was zu einer Erhöhung einer Unwucht führt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Montagestruktur und einen Turbolader zu schaffen, die die Zunahme der Unwucht vermeiden oder unterdrücken können.
Lösung des Problems
Um das vorstehend erwähnte Problem zu lösen, ist gemäß einem Modus der vorliegenden Erfindung Folgendes vorgesehen: eine Montagestruktur mit: einem Laufrad, das Folgendes hat: einen Hauptkörperabschnitt mit einem Durchgangsloch, an dem eine Welle eingeführt wird; eine Vielzahl an Flügeln, die an einer Außenumfangsfläche des Hauptkörperabschnittes vorgesehen sind; und einen Nabenabschnitt, der ein Teil des Hauptkörperabschnittes ist und zu einer Endseite der Welle in Bezug auf die Vielzahl an Flügeln vorragt; einem Abschnitt mit kleinem Durchmesser, der ein Teil der Welle ist und einer Innenumfangsfläche des Durchgangslochs gegenüberliegt und in der radialen Richtung der Welle beabstandet ist; einem ersten Abschnitt mit großem Durchmesser, der ein Teil der Welle ist, an einer anderen Endseite der Welle in Bezug auf den Abschnitt mit kleinem Durchmesser angeordnet ist und einen größeren Außendurchmesser als ein Außendurchmesser des Abschnittes mit kleinem Durchmesser hat; und einem zweiten Abschnitt mit großem Durchmesser der Welle und/oder einem Abschnitt mit kleinem Innendurchmesser des Durchgangslochs, wobei der zweite Abschnitt mit großem Durchmesser an einer Endseite der Welle in Bezug auf den Abschnitt mit kleinem Durchmesser angeordnet ist, einen größeren Außendurchmesser als ein Außendurchmesser des Abschnittes mit kleinem Durchmesser hat und an einer radial inneren Seite des Nabenabschnittes angeordnet ist, wobei der Abschnitt mit kleinem Innendurchmesser an einer radial inneren Seite des Nabenabschnittes ausgebildet ist und einen kleineren Innendurchmesser als ein Innendurchmesser eines Teils des Durchgangslochs hat, der dem ersten Abschnitt mit großem Durchmesser in einer radialen Richtung gegenüberliegt.
Der zweite mit dem großen Durchmesser versehene Abschnitt kann sich in der axialen Richtung der Welle länger erstrecken als der erste mit dem großen Durchmesser versehene Abschnitt.
Das Durchgangsloch und der erste mit dem großen Durchmesser versehene Abschnitt können aneinander durch Presspassung (Passung mit Übermaß) gesetzt werden und das Durchgangsloch und der zweite mit dem großen Durchmesser versehene Abschnitt können aneinander durch Übergangspassung gesetzt werden.
Es kann ein dritter mit einem großen Durchmesser versehene Abschnitt der Welle des Weiteren vorhanden sein, der zwischen dem ersten Abschnitt mit großem Durchmesser und dem zweiten Abschnitt mit großem Durchmesser angeordnet ist und einen größeren Außendurchmesser als ein Außendurchmesser des Abschnittes mit kleinem Durchmesser hat.
Ein Rückseitenabschnitt (Rückflächenabschnitt) des Hauptkörperabschnittes, der sich an einer Seite des anderen Endes der Welle in Bezug auf die Vielzahl an Flügeln befindet, kann in einer derartigen Ausrichtung geneigt sein, dass sein Außendurchmesser zu der Seite des anderen Endes der Welle abnimmt, und der erste Abschnitt mit großem Durchmesser kann sich an einer radial inneren Seite des Rückflächenabschnittes befinden.
Der mit dem kleinen Durchmesser versehene Abschnitt kann sich an einer radial inneren Seite von dem radial äußersten Abschnitt des Hauptkörperabschnittes befinden, der sich zu einer äußersten Seite in der radialen Richtung der Welle erstreckt.
Um das vorstehend erwähnte Problem zu lösen, ist gemäß einem Modus der vorliegenden Erfindung ein Turbolader geschaffen worden, der die vorstehend erwähnte Montagestruktur aufweist.
Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Zunahme der Unwucht zu vermeiden.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Schnittansicht zur Darstellung eines Turboladers.
2(a) zeigt eine Darstellung eines Zustandes vor einer Montage eines Kompressorlaufrades an einer Welle.
2(b) zeigt eine Darstellung eines Zustandes nach der Montage des Kompressorlaufrades an der Welle.
3 zeigt eine erläuternde Ansicht zur Darstellung eines ersten Abwandlungsbeispiels.
4(a) zeigt eine erste erläuternde Ansicht zur Darstellung eines zweiten Abwandlungsbeispiels.
4(b) zeigt eine zweite erläuternde Ansicht zur Darstellung des zweiten Abwandlungsbeispiels.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Nachstehend ist unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben. Die Maße, Materialien und andere spezifische numerische Werte, die im Ausführungsbeispiel angegeben sind, sind lediglich Beispiele, die zum Erleichtern des Verständnisses verwendet werden, und sie schränken die vorliegende Erfindung nicht ein, sofern dies nicht anderweitig spezifisch angegeben ist. Die Elemente mit im Wesentlichen der gleichen Funktion und im Wesentlichen dem gleichen Aufbau sind hierbei und in den Zeichnungen anhand gleicher Bezugszeichen bezeichnet, um deren wiederholte Beschreibung zu vermeiden. Des Weiteren ist die Darstellung von Elementen weggelassen worden, die in keiner direkten Beziehung zu der vorliegenden Erfindung stehen.
1 zeigt eine schematische Schnittansicht zur Darstellung eines Turboladers C. In der folgenden Beschreibung entspricht die Richtung, die anhand des in 1 gezeigten Pfeiles L gezeigt ist, einer linken Seite des Turboladers C, und die Richtung, die anhand des in 1 dargestellten Pfeiles R gezeigt ist, entspricht einer rechten Seite des Turboladers C. Wie dies in 1 gezeigt ist, hat der Turbolader C einen Turboladerhauptkörper 1. Der Turboladerhauptkörper 1 hat ein Lagergehäuse 2 (Gehäuse). Ein Turbinengehäuse 4 ist mit der linken Seite des Lagergehäuses 2 durch einen Befestigungsmechanismus 3 gekuppelt. Ein Kompressorgehäuse 6 ist mit der rechten Seite des Lagergehäuses 2 durch eine Befestigungsschraube 5 gekuppelt. Das Lagergehäuse 2, das Turbinengehäuse 4 und das Kompressorgehäuse 6 sind einstückig ausgebildet.
An einer Außenumfangsfläche des Lagergehäuses 2 ist in der Nähe des Turbinengehäuses 4 ein Vorsprung 2a ausgebildet. Der Vorsprung 2a ragt in einer radialen Richtung des Lagergehäuses 2 vor. Des Weiteren ist an einer Außenumfangsfläche des Turbinengehäuses 4 in der Nähe des Lagergehäuses 2 ein Vorsprung 4a ausgebildet. Der Vorsprung 4a ragt in einer radialen Richtung des Turbinengehäuses 4 vor. Das Lagergehäuse 2 und das Turbinengehäuse 4 sind aneinander fixiert, indem die Vorsprünge 2a und 4a mit dem Befestigungsmechanismus 3 per Band befestigt sind. Der Befestigungsmechanismus 3 ist beispielsweise durch eine G-Kupplung zum Klemmen der Vorsprünge 2a und 4a aufgebaut.
Das Lagergehäuse 2 hat ein Lagerloch 2b. Das Lagerloch 2b durchdringt in einer nach rechts und nach links weisenden Richtung des Turboladers C. Eine Welle 8 ist so, dass sie drehbar ist, durch ein Lager 7 axial gestützt (das in 1 in beispielartiger Weise als ein halbaufschwimmendes Lager gezeigt ist), das an dem Lagerloch 2b vorgesehen ist. Ein Turbinenlaufrad 9 ist an einem linken Endabschnitt der Welle 8 vorgesehen. Das Turbinenlaufrad 9 ist in dem Turbinengehäuse 4 so aufgenommen, dass es drehbar ist. Des Weiteren ist ein Kompressorlaufrad 10 (Laufrad) an einem rechten Endabschnitt der Welle 8 vorgesehen. Das Kompressorlaufrad 10 ist in dem Kompressorgehäuse 6 so aufgenommen, dass es drehbar ist.
Das Kompressorgehäuse 6 hat einen Einlassanschluss (Einlassöffnung) 11. Der Einlassanschluss 11 ist an der rechten Seite des Turboladers C offen. Der Einlassanschluss 11 ist mit einer (nicht gezeigten) Luftreinigungseinrichtung verbunden. Des Weiteren ist, wie dies vorstehend beschrieben ist unter einem Zustand, bei dem das Lagergehäuse 2 und das Kompressorgehäuse 6 aneinander durch die Befestigungsschraube 5 gekuppelt sind, ein Diffusorströmungskanal 12 ausgebildet. Der Diffusorströmungskanal 12 ist aus gegenüberliegenden Flächen des Lagergehäuses 2 und des Kompressorgehäuses 6 ausgebildet. In dem Diffusorströmungskanal 12 wird der Druck der Luft erhöht. Der Diffusorströmungskanal 12 hat eine ringartige Form. Der Diffusorströmungskanal 12 steht mit dem Einlassanschluss 11 an der vorstehend erwähnten radial inneren Seite mittels des Kompressorlaufrades 10 in Kommunikation.
Des Weiteren hat das Kompressorgehäuse 6 einen Kompressorspiralströmungskanal 13. Der Kompressorspiralströmungskanal 13 hat eine ringartige Form. Der Kompressorspiralströmungskanal 13 ist an der radial äußeren Seite der Welle 8 in Bezug auf den Diffusorströmungskanal 12 positioniert. Der Kompressorspiralströmungskanal 13 steht mit einem Einlassanschluss eines (nicht gezeigten) Verbrennungsmotors in Kommunikation. Der Kompressorspiralströmungskanal 13 steht außerdem mit dem Diffusorströmungskanal 12 in Kommunikation. Somit wird, wenn das Kompressorlaufrad 10 gedreht wird, Luft in das Kompressorgehäuse 6 durch den Einlassanschluss 11 angesaugt. Die Geschwindigkeit der angesaugten Luft wird durch eine Zentrifugalkraft im Verlaufe des Strömens durch die Flügel des Kompressorlaufrades 10 erhöht. Bei der Luft, deren Geschwindigkeit und deren Druck erhöht worden ist, wird der Druck in dem Diffusorströmungskanal 12 und dem Kompressorspiralströmungskanal 13 weiter erhöht. Die Luft, deren Druck erhöht worden ist, wird zu dem Einlassanschluss des Verbrennungsmotors eingeleitet.
Das Turbinengehäuse 4 hat einen Abgabeanschluss 14. Der Abgabeanschluss 14 ist an der linken Seite des Turboladers C offen. Der Abgabeanschluss 14 ist mit einer (nicht gezeigten) Abgasreinigungsvorrichtung verbunden. Des Weiteren sind ein Strömungskanal 15 und ein Turbinenspiralströmungskanal 16 in dem Turbinengehäuse 4 ausgebildet. Der Turbinenspiralströmungskanal 16 hat eine ringartige Form. Der Turbinenspiralströmungskanal 16 ist an der radial äußeren Seite des Turbinenlaufrades 9 in Bezug auf den Strömungskanal 15 positioniert. Der Turbinenspiralströmungskanal 16 steht mit einem (nicht gezeigten) Gaseinströmanschluss in Kommunikation. Das von einem Abgaskrümmer des Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) abgegebene Abgas wird zu dem Gaseinströmanschluss eingeleitet. Der Turbinenspiralströmungskanal 16 steht außerdem mit dem Strömungskanal 15 in Kommunikation. Somit wird das Abgas, das durch den Gaseinströmanschluss zu dem Turbinenspiralströmungskanal 16 eingeleitet wird, zu dem Abgabeanschluss 14 durch den Strömungskanal 15 und das Turbinenlaufrad 9 eingeleitet. Das Abgas, das zu dem Abgabeanschluss 14 einzuleiten ist, bewirkt eine Drehung des Turbinenlaufrades 9 im Verlaufe des Strömens.
Dann wird eine Drehkraft des Turbinenlaufrades 9 zu dem Kompressorlaufrad 10 durch die Welle 8 übertragen. Die Drehkraft des Kompressorlaufrades 10 bewirkt eine Erhöhung des Drucks der Luft und ein Einleiten der Luft zu dem Einlassanschluss des Verbrennungsmotors, wie dies vorstehend beschrieben ist.
2(a) zeigt einen Zustand, bevor das Kompressorlaufrad 10 an der Welle 8 montiert ist. 2(b) zeigt einen Zustand, nachdem das Kompressorlaufrad 10 an der Welle 8 montiert worden ist. Wie dies in den 2(a) und 2(b) gezeigt ist, hat eine Montagestruktur 20 ein Ölabweiselement (Ölschleuderelement) 21 und eine Mutter 22 zusätzlich zu der Welle 8 und dem Kompressorlaufrad 10.
Das Ölabweiselement 21 hat einen Hauptkörperabschnitt 21a. Der Hauptkörperabschnitt 21a hat eine zylindrische Form. Ein Ende 8a der Welle 8 ist an dem Hauptkörperabschnitt 21a eingeführt. Ein Teil des Schmieröls, das das in 1 gezeigte Lager 7 geschmiert hat, strömt entlang der Welle 8 zu der Seite des einen Endes 8a der Welle 8. Das Schmieröl, das zu der Seite des einen Endes 8a der Welle 8 geströmt ist, erreicht den Hauptkörperabschnitt 21a des Ölabweiselementes 21 an der Seite, die näher zu dem Kompressorlaufrad 10 ist. Das Ölabweiselement 21 bewirkt, dass das Schmieröl zu der radial äußeren Seite durch die Zentrifugalkraft verteilt wird. Das verteilte Schmieröl wird zu einer Außenseite durch einen Ölabgabeanschluss 2c (siehe 1) abgegeben, der in dem Lagergehäuse 2 ausgebildet ist. Wie dies vorstehend beschrieben ist, hat das Ölabweiselement 21 eine Funktion zum Unterdrücken (oder Vermeiden) einer Leckage des Schmieröls zu der Seite des Kompressorlaufrades 10.
Des Weiteren hat das Kompressorlaufrad 10 einen Hauptkörperabschnitt 10a. Der Hauptkörperabschnitt 10a hat eine ringartige Form. Der Hauptkörperabschnitt 10a hat ein Durchgangsloch 10b. Die Welle 8 ist in das Durchgangsloch 10b eingeführt. Wie dies in 2(b) gezeigt ist, ist ein Vorderflächenabschnitt 10d an einer Außenumfangsfläche 10c des Hauptkörperabschnittes 10a ausgebildet. Der Vorderflächenabschnitt 10d ist in einer derartigen Ausrichtung geneigt, dass sein Außendurchmesser zu einer Seite eines Endes 8a der Welle 8 abnimmt. Ein Rückflächenabschnitt 10e ist an einer Seite, die zu dem Vorderflächenabschnitt 10d entgegengesetzt ist, an der Außenumfangsfläche 10c des Hauptkörperabschnittes 10a ausgebildet. Der Rückflächenabschnitt 10e ist beispielsweise in einer derartigen Ausrichtung geneigt, dass sein Außendurchmesser zu einer anderen Endseite (linke Seite in 2) der Welle 8 abnimmt. Der Rückflächenabschnitt 10e kann sich beispielsweise so erstrecken, dass er senkrecht zu einer axialen Richtung der Welle 8 ist. Ein radial äußerster Abschnitt 10f ist zwischen dem Vorderflächenabschnitt 10d und dem Rückflächenabschnitt 10e ausgebildet. Der radial äußerste Abschnitt 10f erstreckt sich in der axialen Richtung der Welle 8. Der radial äußerste Abschnitt 10f erstreckt sich von dem Vorderflächenabschnitt 10d zu dem Rückflächenabschnitt 10e. Der radial äußerste Abschnitt 10f erstreckt sich zu der äußersten Seite des Hauptkörperabschnittes 10a in der radialen Richtung der Welle 8.
In Vielzahl vorgesehene Flügel 10g sind an dem Vorderflächenabschnitt 10d des Hauptkörperabschnittes 10a vorgesehen. Die in Vielzahl vorgesehenen Flügel 10g erstrecken sich von einem Endabschnitt des Vorderflächenabschnittes 10d an der Seite des radial äußersten Abschnittes 10f zu der Seite des einen Endes 8a der Welle 8. Die in Vielzahl vorgesehenen Flügel 10g sind voneinander in der Umfangsrichtung des Vorderflächenabschnittes 10d beabstandet angeordnet. Die in Vielzahl vorgesehenen Flügel 10g umfassen eine Vielzahl an kurzen Flügeln 10g₁ und eine Vielzahl an langen Flügeln 10g₂. Die in Vielzahl vorgesehenen langen Flügel 10g₂ erstrecken sich länger als die kurzen Flügel 10g₁ zu der Seite des einen Endes 8a in der axialen Richtung der Welle 8. Wenn in der nachfolgenden Beschreibung auf die Vielzahl an Flügel 10g Bezug genommen wird, sind sowohl die Vielzahl an kurzen Flügeln 10g₁ als auch die Vielzahl an langen Flügeln 10g₂ umfasst.
Der Nabenabschnitt 10h ist ein Teil des Hauptkörperabschnittes 10a, der zu der Seite des einen Endes 8a der Welle 8 weiter vorragt (als sowohl die kurzen Flügel 10g₁ oder die langen Flügel 10g₂) als die Vielzahl an Flügeln 10g. Das heißt die in Vielzahl vorgesehenen Flügel 10g sind nicht an der radial äußeren Seite des Nabenabschnittes 10h angeordnet.
Des Weiteren hat die Welle 8 einen Abschnitt 8b mit kleinem Durchmesser, einen ersten Abschnitt 8c mit großem Durchmesser, einen zweiten Abschnitt 8d mit großem Durchmesser und eine Absatzfläche 8e. Der erste Abschnitt 8c mit großem Durchmesser ist an der anderen Endseite der Welle 8 in Bezug auf den Abschnitt 8b mit kleinem Durchmesser in der Welle 8 ausgebildet. Der zweite Abschnitt 8d mit großem Durchmesser ist an der Seite des einen Endes 8a der Welle 8 in Bezug auf den Abschnitt 8d mit kleinem Durchmesser in der Welle 8 ausgebildet.
Das heißt der Abschnitt 8b mit kleinem Durchmesser ist zwischen dem ersten Abschnitt 8c mit großem Durchmesser und dem zweiten Abschnitt 8d mit großem Durchmesser ausgebildet. Der erste Abschnitt 8c mit großem Durchmesser und der zweite Abschnitt 8d mit großem Durchmesser haben einen Außendurchmesser, der größer ist als jener des Abschnittes 8b mit kleinem Durchmesser. Der zweite Abschnitt 8d mit großem Durchmesser erstreckt sich in der axialen Richtung der Welle 8 länger als der erste Abschnitt 8c mit großem Durchmesser.
Eine Absatzfläche 8e ist an der anderen Endseite der Welle 8 in Bezug auf den ersten Abschnitt 8c mit großem Durchmesser ausgebildet. Die Absatzfläche 8e ist durch einen Durchmesserunterschied der Welle 8 ausgebildet. Die Absatzfläche 8e erstreckt sich in einer radialen Richtung der Welle 8. Die Absatzfläche 8e ist der Seite des einen Endes 8a der Welle 8 zugewandt.
Nachstehend ist eine Prozedur zur Montage des Kompressorlaufrades 10 an der Welle 8 beschrieben. Zunächst wird aus dem in 2(a) gezeigten Zustand die Welle 8 an dem Hauptkörperabschnitt 21a eingeführt, bis ein linker Endabschnitt an der linken Seite in 2 in dem Hauptkörperabschnitt 21a des Ölabweiselementes 21 eine Position erreicht hat, bei der er in Anlage an der Absatzfläche 8e gehalten wird.
Die Welle 8 wird zu dem Durchgangsloch 10b des Hauptkörperabschnittes 10a eingeführt, bis ein rechter Endabschnitt des Hauptkörperabschnittes 21a des Ölabweiselementes 21 an einer Seite, die zu dem linken Endabschnitt des Hauptkörperabschnittes 21a entgegengesetzt ist, eine Position erreicht, bei der er in Anlage an einem linken Endabschnitt des Hauptkörperabschnittes 10a des Kompressorlaufrades 10 an der linken Seite in 2 gehalten wird.
Ein Gewindeabschnitt 8f ist an der Seite des einen Endes 8a der Welle 8 ausgebildet. Der Gewindeabschnitt 8f hat eine Gewindenut. In einem Zustand, bei dem die Welle 8 an dem Hauptkörperabschnitt 21a und dem Hauptkörperabschnitt 10a eingeführt ist, ragt der Gewindeabschnitt 8f von dem Hauptkörperabschnitt 10a vor. Die Mutter 22 ist an dem vorragenden Abschnitt des Gewindeabschnittes 8f angeschraubt. Durch Befestigen der Mutter 22 an dem Gewindeabschnitt 8f wird eine Axialkraft zwischen der Absatzfläche 8e der Welle 8 und der Motor 22 erzeugt. Durch diese Axialkraft werden, wie dies in 2(b) gezeigt ist, das Ölabweiselement 21 und das Kompressorlaufrad 10 an der Welle 8 montiert.
Zu diesem Zeitpunkt steht der Abschnitt 8b mit kleinem Durchmesser der Innenumfangsfläche des Durchgangslochs 10b des Hauptkörperabschnittes 10a gegenüber und ist in der radialen Richtung der Welle 8 beabstandet. Das heißt ein Zwischenraum (Abstand) ist in der radialen Richtung der Welle 8 zwischen dem Abschnitt 8b mit kleinem Durchmesser und der Innenumfangsfläche des Durchgangslochs 10b ausgebildet.
Das Durchgangsloch 10b und der erste Abschnitt 8c mit großem Durchmesser haben eine Maßbeziehung, die zwischen ihnen eine Presspassung (Passung mit Übermaß) vorsieht. Das Durchgangsloch 10b und der zweite Abschnitt 8d mit großem Durchmesser haben eine Maßbeziehung, bei der eine Übergangspassung zueinander vorgesehen wird. Genauer gesagt ist ein Außendurchmesser des ersten Abschnitts 8c mit großem Durchmesser größer als ein Innendurchmesser des Durchgangslochs 10b. Der erste Abschnitt 8c mit großem Durchmesser wird an das Durchgangsloch 10b beispielsweise durch Erwärmen des Kompressorlaufrades 10 thermisch eingesetzt (eingesetzt durch Schrumpfpassung).
Des Weiteren ist ein oberer Grenzwert einer Maßtoleranz des Außendurchmessers des zweiten Abschnittes 8d mit großem Durchmesser größer als ein unterer Grenzwert einer Maßtoleranz des Innendurchmessers des Durchgangslochs 10b. Ein unterer Grenzwert der Maßtoleranz des Außendurchmessers des zweiten Abschnittes 8d mit großem Durchmesser ist kleiner als ein oberer Grenzwert der Maßtolerenz des Innendurchmessers des Durchgangslochs 10b. Das heißt der zweite Abschnitt 8d mit großem Durchmesser und die Innenumfangsfläche des Durchgangslochs 10b können eine Presspassung oder einen Spalt innerhalb eines Bereiches der Maßtoleranz ausbilden. Der Außendurchmesser des zweiten Abschnittes 8d mit großem Durchmesser kann größer als, gleich wie oder kleiner als der Innendurchmesser des Durchgangslochs 10b sein.
Hierbei ist ein Innendurchmesser des Durchgangslochs 10b in einer Region von einem Bereich, der zu dem ersten Abschnitt 8c mit großem Durchmesser in der radialen Richtung entgegengesetzt ist, zu einem Abschnitt, der zu dem zweiten Abschnitt 8d mit großem Durchmesser in der radialen Richtung entgegengesetzt ist, im Wesentlichen der gleiche. Die Interferenzpassung wird an der Seite des ersten Abschnittes 8c mit großem Durchmesser vorgesehen, und die Übergangspassung wird an der Seite des zweiten Abschnittes 8d mit großem Durchmesser vorgesehen. Im Allgemeinen ist in vielen Fällen ein Durchmesser des ersten Abschnittes 8c mit großem Durchmesser geringfügig größer als ein Durchmesser des zweiten Abschnittes 8d mit großem Durchmesser. Daher kann, indem der zweite Abschnitt 8d mit großem Durchmesser an der Seite des einen Endes 8a der Welle 8 angeordnet wird, die Welle 8 mit Leichtigkeit in das Durchgangsloch 10b von der Seite des einen Endes 8a eingeführt werden. Somit wird die Leichtigkeit des Zusammenbaus verbessert.
Hierbei ist ein Abschnitt 8b mit kleinem Durchmesser ausgebildet, der einen kleineren Durchmesser als der erste Abschnitt 8c mit großem Durchmesser und der zweite Abschnitt 8d mit großem Durchmesser hat und bei dem es eher wahrscheinlich ist, dass er elastisch verformt wird als der erste Abschnitt 8c mit großem Durchmesser und der zweite Abschnitt 8d mit großem Durchmesser. Die Welle 8 wird gestreckt (gedehnt) durch die Befestigung mit der Mutter 22. Als ein Ergebnis wird eine stabile Axialkraft erzeugt.
Des Weiteren hat, wie dies vorstehend erwähnt ist, die Welle 8 zwei Abschnitte mit großem Durchmesser (den ersten Abschnitt 8c mit großem Durchmesser und den zweiten Abschnitt 8d mit großem Durchmesser). Daher werden die Abschnitte mit großem Durchmesser durch die Innenumfangsfläche des Durchgangslochs 10b geführt. Während eine Positionsbeziehung, bei der das Kompressorlaufrad 10 koaxial zu der Welle 8 eingestellt ist, beibehalten bleibt, wird die Welle 8 an das Kompressorlaufrad 10 eingeführt. Des Weiteren sind die beiden Abschnitte mit großem Durchmesser voneinander an beiden Enden des Abschnittes 8b mit kleinem Durchmesser beabstandet. Im Vergleich zu dem Fall, bei dem die beiden Abschnitte mit großem Durchmesser benachbart zueinander sind, wird die Neigung (Schrägstellung) des Kompressorlaufrades 10 in Bezug auf eine axiale Mitte der Welle 8 während des Zusammenbaus effektiv vermieden.
Wenn das Kompressorlaufrad 10 sich bei einer hohen Drehzahl dreht, wird das Durchgangsloch 10b des Kompressorlaufrades 10 durch eine Zentrifugalkraft geweitet. Als ein Ergebnis werden die Abschnitte mit großem Durchmesser von der Innenumfangsfläche des Durchgangslochs 10b beabstandet. Ein Zwischenraum wird zwischen der Innenumfangsfläche des Durchgangslochs 10b und der Welle 8 ausgebildet. Es besteht eine Möglichkeit dahingehend, dass das Kompressorlaufrad 10 exzentrischer in Bezug auf die axiale Mitte der Welle 8 um den Betrag des Zwischenraums wird. Folglich besteht allein in Abhängigkeit von einer Phase in einer Drehrichtung einer Unwucht des Kompressorlaufrades 10 die Befürchtung, dass eine Zunahme der Unwucht des Drehelementes bewirkt wird. Das Drehelement ist beispielsweise so aufgebaut, dass das Turbinenlaufrad 9, das Ölabweiselement 21 und das Kompressorlaufrad 10 einstückig an der Welle 8 montiert sind.
Daher ist in diesem Ausführungsbeispiel der zweite Abschnitt 8d mit großem Durchmesser an der radial inneren Seite des Nabenabschnittes 10h angeordnet. Die in Vielzahl vorgesehenen Flügel 10g sind nicht an der radial äußeren Seite des Nabenabschnittes 10h vorgesehen. Es ist wenig wahrscheinlich, dass der Nabenabschnitt 10h durch die Zentrifugalkraft der Flügel 10g während der Drehung beeinflusst wird. Daher wird in einem Bereich des Durchgangslochs 10b an der radial inneren Seite des Nabenabschnittes 10h die Innenumfangsfläche nicht so stark geweitet. Der Betrag der Exzentrizität des Kompressorlaufrades 10 in Bezug auf die axiale Mitte der Welle 8 wird unterdrückt. Die Zunahme der Unwucht des Drehelementes wird unterdrückt.
Des Weiteren ist der erste Abschnitt 8c mit großem Durchmesser an einer radial inneren Seite des Rückflächenabschnittes 10e an dem Hauptkörperabschnitt 10a des Kompressorlaufrades 10 angeordnet. Ein Teil des Durchgangslochs 10b, das an der radial inneren Seite des radial äußersten Abschnittes 10f positioniert ist, hat eine hohe Erstreckungsmasse zu der radial inneren Seite des radial äußersten Abschnittes 10f. Ein Teil des Durchgangslochs 10b, das sich an der radial inneren Seite des radial äußersten Abschnittes 10f befindet, wird wahrscheinlich durch die hohe Zentrifugalkraft geweitet, die auf diesen aufgebracht wird. Der Rückflächenabschnitt 10e ist so ausgebildet, dass er in einer Richtung, in der ein Außendurchmesser von dem radial äußersten Abschnitt 10f zu der anderen Endseite der Welle 8 abnimmt, geneigt ist. Der Rückflächenabschnitt 10e hat eine geringere Erstreckungsmasse zu der radial äußeren Seite im Vergleich zu dem radial äußersten Abschnitt 10f. Das heißt, in einer Region des Durchgangslochs 10b, die sich an der radial inneren Seite des Rückflächenabschnittes 10e befindet, wird die Zunahme des Durchmessers der Innenumfangsfläche verringert. Daher wird der Betrag der Exzentrizität des Kompressorlaufrades 10 in Bezug auf die axiale Mitte der Welle 8 unterdrückt. Die Zunahme der Unwucht des Drehelementes wird vermieden.
Des Weiteren sitzt der erste Abschnitt 8c mit großem Durchmesser an dem Durchgangsloch 10b mittels Presspassung. Das Kompressorlaufrad 10 ist an der Welle 8 durch eine Reibungskraft montiert. Bevor der erste Abschnitt 8c mit großem Durchmesser durch Presspassung eingesetzt wird, ist ein Außendurchmesser des ersten Abschnittes 8c mit großem Durchmesser größer als ein Innendurchmesser des Durchgangslochs 10b. Selbst wenn das Durchgangsloch 10b durch die Zentrifugalkraft geweitet wird, hat der erste Abschnitt 8c mit großem Durchmesser einen höheren Durchmesser in Übereinstimmung mit dem Durchgangsloch 10b um den Presspassungsbetrag. Eine Loslösung des ersten Abschnittes 8c mit großem Durchmesser von der Innenumfangsfläche des Durchgangslochs 10b wird unterdrückt. Daher wird selbst dann, wenn eine hohe Zentrifugalkraft auf das Kompressorlaufrad 10 durch eine Drehung mit hoher Drehzahl aufgebracht wird, das Ausbilden eines Spaltes aufgrund eines Separierens des ersten Abschnittes 8c mit großem Durchmesser und der Innenumfangsfläche des Durchgangslochs 10b unterdrückt. Der Betrag der Exzentrizität des Kompressorlaufrades 10 in Bezug auf die axiale Mitte der Welle 8 wird unterdrückt. Eine Zunahme der Unwucht des Drehelementes bis zu dem Erreichen eines Hochdrehzahldrehbereiches wird vermieden.
Des Weiteren erstreckt sich der zweite Abschnitt 8d mit großem Durchmesser länger in der axialen Richtung der Welle 8 als der erste Abschnitt 8c mit großem Durchmesser. Selbst wenn eine Maßbeziehung eine Übergangspassung mit dem Durchgangsloch 10b vorsieht, ist es wahrscheinlich, dass der zweite Abschnitt 8d mit großem Durchmesser durch die Innenumfangsfläche des Durchgangslochs 10b geführt wird. Des Weiteren ist die Positionsbeziehung, bei der das Kompressorlaufrad 10 koaxial zu der Welle 8 ist, während des Zusammenbaus stabil beibehalten.
Des Weiteren hat der erste Abschnitt 8c mit großem Durchmesser eine derartige Länge in der axialen Richtung, dass der erste Abschnitt 8c mit großem Durchmesser nicht einen Teil erreicht, der sich an der radial inneren Seite des radial äußersten Abschnittes 10f von dem Rückflächenabschnitt 10e befindet. Die Erfindung ist nicht auf diesem Aufbau beschränkt, und die Länge des ersten Abschnittes 8c mit großem Durchmesser in der axialen Richtung kann geeignet festgelegt werden unter Berücksichtigung von beispielsweise der Leichtigkeit des Zusammenbaus des Kompressorlaufrades 10 an der Welle 8 und einem Effekt zum Unterdrücken der Unwucht des Drehelementes. Beispielsweise kann der erste Abschnitt 8c mit großem Durchmesser sich zu der Seite des einen Endes 8a der Welle 8 in der axialen Richtung erstrecken, während eine Region umfasst ist, die sich an der radial inneren Seite des radial äußersten Abschnittes 10f befindet. Des Weiteren kann der erste Abschnitt 8c mit großem Durchmesser in der axialen Richtung mit einem Anfangspunkt ausgebildet sein, der sich an einer Position befindet, die von dem Rückflächenabschnitt 10e zu der Seite des einen Endes 8a der Welle 8 in der axialen Richtung beabstandet ist. Das heißt durch das Ausbilden des ersten Abschnittes 8c mit großem Durchmesser in derartiger Weise, dass zumindest ein Teil der Region umfasst ist, die sich an der radial inneren Seite des Rückflächenabschnittes 10e befindet, sind die beiden Abschnitte mit großem Durchmesser ausreichend voneinander beabstandet angeordnet. Daher wird während des Zusammenbaus oder der Drehung der Welle 8 die Neigung (Schrägstellung) des Kompressorlaufrades 10 in Bezug auf die axiale Mitte der Welle 8 noch effektiver vermieden.
Des Weiteren ist der Abschnitt 8b mit kleinem Durchmesser an der radial inneren Seite des radial äußersten Abschnittes 10f angeordnet. Ein Teil des Durchgangslochs 10b, das sich an einer radial inneren Seite des radial äußersten Abschnittes 10f befindet, hat wahrscheinlich einen höheren Durchmesser durch die auf diesen aufgebrachte hohe Zentrifugalkraft. In diesem Ausführungsbeispiel befindet sich der Abschnitt 8b mit kleinem Durchmesser an der radial inneren Seite des radial äußersten Abschnittes 10f. An der radial inneren Seite des radial äußersten Abschnittes 10f ist ein gegenseitiger Passungsaufbau nicht vorgesehen. Das heißt, der erste Abschnitt 8c mit großem Durchmesser und der zweite Abschnitt 8d mit großem Durchmesser sind so angeordnet, dass die radial innere Seite des radial äußersten Abschnittes 10f vermieden wird. In diesem Fall ist es wenig wahrscheinlich, dass ein Teil der Innenumfangsfläche des Durchgangslochs 10b, der dem ersten Abschnitt 8c mit großem Durchmesser und dem zweiten Abschnitt 8d mit großem Durchmesser in der radialen Richtung gegenüberliegt, im Durchmesser zunimmt. Die Erhöhung der Unwucht wird vermieden.
3 zeigt eine erläuternde Ansicht eines ersten Abwandlungsbeispiels. In dem vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel ist der Fall beschrieben, bei dem die beiden Abschnitte mit großem Durchmesser an der Welle 8 ausgebildet sind. Im ersten Abwandlungsbeispiel sind drei Abschnitte mit großem Durchmesser an einer Welle 38 ausgebildet.
Beispielsweise ist ein dritter Abschnitt 38g mit großem Durchmesser zwischen dem ersten Abschnitt 38c mit großem Durchmesser und dem zweiten Abschnitt 38d mit großem Durchmesser an der Welle 38 ausgebildet. Der dritte Abschnitt 38g mit großem Durchmesser kann an der Seite des einen Endes 38a der Welle 38 an der radial inneren Seite der Vielzahl an Flügeln 10g ausgebildet sein. Die Anzahl der Abschnitte mit großem Durchmesser ist nicht auf drei beschränkt. Die Anzahl der Abschnitte mit großem Durchmesser kann in geeigneter Weise gemäß beispielsweise einer Länge des Kompressorlaufrades 10 in der axialen Richtung festgelegt werden. Beispielsweise kann die Anzahl der Abschnitte mit großem Durchmesser vier betragen. Eine Position des Abschnittes mit großem Durchmesser, der zwischen dem ersten Abschnitt 38c mit großem Durchmesser und dem zweiten Abschnitt 38d mit großem Durchmesser ausgebildet ist, ist nicht auf die Seite des einen Endes 38a der Welle 38 beschränkt. Der Abschnitt mit großem Durchmesser kann in geeigneter Weise an einer beliebigen Position zwischen dem ersten Abschnitt 38c mit großem Durchmesser und dem zweiten Abschnitt 38g mit großem Durchmesser ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Abschnitt mit großem Durchmesser an der Seite des anderen Endes der Welle 38 ausgebildet sein. Wenn jedoch der Abschnitt mit großem Durchmesser an der Seite des einen Endes 38a der Welle 38 ausgebildet ist, kann der Abschnitt mit großem Durchmesser in einer Region des Durchgangslochs 10b angeordnet werden, in der die Zunahme des Durchmessers durch die Zentrifugalkraft gering ist. Des Weiteren kann beispielsweise ähnlich wie bei dem zweiten Abschnitt 38d mit großem Durchmesser der dritte Abschnitt 38g mit großem Durchmesser ein Maß haben, das eine Übergangspassung mit dem Durchgangsloch 10b vorsieht. In diesem Fall wird eine Verschlechterung bei dem einfachen Gestalten des Zusammenbaus des Kompressorlaufrades 10 an der Welle 38 vermieden.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird selbst dann, wenn der dritte Abschnitt 38g mit großem Durchmesser ausgebildet ist, der Betrag der Exzentrizität des Kompressorlaufrades 10 wie im vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel unterdrückt. Beispielsweise kann sowohl der zweite Abschnitt 38d mit großem Durchmesser als auch der dritte Abschnitt 38g mit großem Durchmesser eine Länge in der Axialrichtung haben, die kleiner ist als jene des im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel erläuterten zweiten Abschnittes 8d mit großem Durchmesser.
Des Weiteren hat die Welle 38 zwei Abschnitte mit kleinem Durchmesser (einen ersten Abschnitt 38b₁ mit kleinem Durchmesser an der Seite des Ölabweiselementes 21 und einen zweiten Abschnitt 38b₂ mit großem Durchmesser an der Seite des einen Endes 38a der Welle 38), wobei der dritte Abschnitt 38g mit großem Durchmesser zwischen ihnen ausgebildet ist. Eine Summe der Längen des ersten Abschnittes 38b₁ mit kleinem Durchmesser und des zweiten Abschnittes 38b₂ mit großem Durchmesser in der axialen Richtung der Welle 38 kann ungefähr gleich der Länge des Abschnittes 8b mit kleinem Durchmesser des vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiels in der axialen Richtung der Welle 8 sein.
In diesem Fall ist, wenn eine Zugspannung auf die Welle 8 durch die Befestigung mit der Mutter 22 aufgebracht wird, eine Summe aus dem Betrag der elastischen Verformung bei dem ersten Abschnitt 38b₁ mit kleinem Durchmesser und dem zweiten Abschnitt 38b₂ mit kleinem Durchmesser ungefähr gleich demjenigen des Abschnittes 8b mit kleinem Durchmesser. Ähnlich wie bei dem Abschnitt 8b mit kleinem Durchmesser wird eine stabile Axialkraft zwischen der Mutter 22 und einer Absatzfläche 38e erzeugt.
4(a) zeigt eine erste erläuternde Ansicht eines zweiten Abwandlungsbeispiels. 4(b) zeigt eine zweite erläuternde Ansicht des zweiten Abwandlungsbeispiels. Wie dies in 4(a) gezeigt ist, ist im zweiten Abwandlungsbeispiel beispielsweise ein Abschnitt 40i mit kleinem Innendurchmesser an einer radial inneren Seite eines Nabenabschnittes 40h in einem Durchgangsloch 40b eines Kompressorlaufrades 40 (Laufrad) ausgebildet.
Ein Innendurchmesser des Abschnittes 40i mit kleinem Innendurchmesser ist kleiner als ein Innendurchmesser eines Teils 40j des Durchgangslochs 40b, der dem ersten Abschnitt 8c mit großem Durchmesser in der radialen Richtung gegenüberliegt. Der Abschnitt 40i mit kleinem Innendurchmesser ist ein Vorsprung, der an einer Innenumfangsfläche des Durchgangslochs 40b ausgebildet ist. Der Abschnitt 40i mit kleinem Innendurchmesser befindet sich an der Seite des einen Endes 8a der Welle 8 in Bezug auf Flügel 40g des Kompressorlaufrades 40.
Des Weiteren ist eine Absatzfläche 40k an einer Innenumfangsfläche des Durchgangslochs 40b so ausgebildet, dass sie sich von dem Teil 40j, der dem ersten Abschnitt 8c mit großem Durchmesser des Durchgangslochs 40b in der radialen Richtung gegenüberliegt, zu dem Abschnitt 40i mit kleinem Innendurchmesser erstreckt. Beispielsweise befindet sich die Absatzfläche 40k an der radial äußeren Seite des zweiten Abschnittes 8d mit großem Durchmesser. Die Absatzfläche 40k kann sich auch an der Seite des ersten Abschnittes 8c mit großem Durchmesser in Bezug auf den zweiten Abschnitt 8d mit großem Durchmesser befinden. Die Absatzfläche 40k erstreckt sich ungefähr in der radialen Richtung der Welle 8.
Auch im zweiten Abwandlungsbeispiel ist es ähnlich wie beim vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel wenig wahrscheinlich, dass der Nabenabschnitt 40h durch die Zentrifugalkraft der Flügel 40g beeinflusst wird. Der Betrag der Exzentrizität des Kompressorlaufrades 40 in Bezug auf die axiale Mitte der Welle 8 wird unterdrückt. Eine Zunahme der Unwucht des Drehelementes wird vermieden.
Des Weiteren wird, wie dies in 4(b) gezeigt ist, wenn das Kompressorlaufrad 40 an der Welle 8 einzubauen ist, die Welle 8 zu dem Durchgangsloch 40b von einer Seite eingeführt, die zu dem Abschnitt 40i mit kleinem Innendurchmesser entgegengesetzt ist. Das heißt der zweite Abschnitt 8d mit großem Durchmesser wird ebenfalls von der Seite eingeführt, die zu dem Abschnitt 40i mit kleinem Innendurchmesser entgegengesetzt ist. Im zweiten Abwandlungsbeispiel ist beispielsweise ein Außendurchmesser des zweiten Abschnittes 8d mit großem Durchmesser kleiner als derjenige des ersten Abschnittes 8c mit großem Durchmesser. Ein Außendurchmesser des zweiten Abschnittes 8d mit großem Durchmesser ist auf ein Maß festgelegt, das einem Innendurchmesser des Abschnittes 40i mit kleinem Innendurchmesser entspricht. Das heißt ein Zwischenraum zwischen dem zweiten Abschnitt 8d mit großem Durchmesser und dem Teil 40j in der radialen Richtung ist größer als ein Zwischenraum zwischen dem zweiten Abschnitt 8d mit großem Durchmesser und dem Abschnitt 40i mit kleinem Innendurchmesser in der radialen Richtung. Beispielsweise entweicht in einem Fall, bei dem das Kompressorlaufrad 40 erwärmt wird und die Welle 8 eingeführt wird, wenn das Durchgangsloch 40b und der zweite Abschnitt 8d mit großem Durchmesser in Kontakt miteinander gebracht werden, Wärme von dem Kompressorlaufrad 40 zu der Seite des zweiten Abschnittes 8d mit großem Durchmesser. Durch das Ausbilden des Teils 40j mit einem großen Zwischenraum in der radialen Richtung in Bezug auf den zweiten Abschnitt 8d mit großem Durchmesser kann der Kontakt zwischen dem Durchgangsloch 40b und dem zweiten Abschnitt 8d mit großem Durchmesser unterdrückt werden. Ein Zusammenziehen (Kontraktion) des Durchgangsloches 40b wird vermieden. Das heißt, der Widerstand, der zu dem Zeitpunkt des Einführens der Welle 8 bei dem Durchgangsloch 40b erzeugt wird, wird reduziert. Die Leichtigkeit des Zusammenbaus wird verbessert. Des Weiteren kann sowohl die Passung zwischen dem ersten Abschnitt 8c mit großem Durchmesser und dem Teil 40j als auch die Passung zwischen dem zweiten Abschnitt 8d mit großem Durchmesser und dem Abschnitt 40i mit kleinem Innendurchmesser eine Presspassung sein. Selbst in diesem Fall wird der Kontakt zwischen dem Durchgangsloch 40b und dem zweiten Abschnitt 8d mit großem Durchmesser unterdrückt. Die Welle 8 wird mit Leichtigkeit in das Durchgangsloch 40b eingeführt. Des Weiteren kann eine Neigungsfläche oder eine gekrümmte Fläche an einer Grenze zwischen einem Ende der Absatzfläche 40k an der radial inneren Seite und dem Abschnitt 40i mit kleinem Innendurchmesser ausgebildet sein. In diesem Fall dient die geneigte Fläche oder die gekrümmte Fläche als eine Führung in derartiger Weise, dass der zweite Abschnitt 8d mit großem Durchmesser mit Leichtigkeit zu dem Abschnitt 40i mit kleinem Innendurchmesser eingeführt wird.
Vorstehend ist das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung natürlich nicht auf das vorstehend erwähnte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es ist für Fachleute offensichtlich, dass verschiedene Beispiele an Änderungen und Korrekturen innerhalb des Umfangs der Ansprüche mit Leichtigkeit denkbar sind, und es sollte verständlich sein, dass jene Änderungen und Korrekturen natürlich in den technischen Umfang der vorliegenden Erfindung fallen.
Beispielsweise ist in dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel und in den vorstehend erläuterten Abwandlungsbeispielen der Fall beschrieben, bei dem die Montagestruktur 20 bei dem Turbolader C vorgesehen ist. Jedoch kann, solange das Laufrad an der Welle 8 oder 38 montiert ist, die Montagestruktur auch bei anderen Drehmaschinen vorgesehen sein. Das heißt die vorstehend beschriebene Montagestruktur 20 ist bei beliebigen anderen Drehmaschinen außer dem Turbolader C anwendbar.
Des Weiteren ist im vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel und in den vorstehend erwähnten Abwandlungsbeispielen der Fall beschrieben, bei dem der zweite Abschnitt 8d, 38d mit großem Durchmesser sich in der axialen Richtung der Welle 8, 38 länger erstreckt als der erste Abschnitt 8c, 38c mit großem Durchmesser. Jedoch kann der zweite Abschnitt 8d, 38d mit großem Durchmesser eine Länge in der axialen Richtung der Welle 8, 38 haben, die gleich wie oder kleiner ist als jene des ersten Abschnittes 8c, 38c mit großem Durchmesser. Die Größe des Reibungskoeffizienten an der Oberfläche der Welle 8, 38 variiert in Abhängigkeit von einem Produkt. Die Größe des Reibungskoeffizienten an der Oberfläche der Welle 8, 38 beeinflusst den Widerstand (Reibungswiderstand) zum Zeitpunkt des Einführens der Welle 8, 38 an dem Durchgangsloch 10b. Wenn die Länge des zweiten Abschnittes 8d, 38d mit großem Durchmesser in der axialen Richtung der Welle 8, 38 gleich wie oder geringer als die Länge des ersten Abschnittes 8c, 38c mit großem Durchmesser in der axialen Richtung der Welle 8, 38 festgelegt ist, wird der folgende Effekt erzielt. Das heißt eine Schwankung im Widerstand wird auf eine geringe Größe unterdrückt, wobei dieser Widerstand während des Einführens der Welle 8, 38 an dem Durchgangsloch 10b zum Zeitpunkt des Zusammenbaus sich ergibt.
Des Weiteren ist im vorstehend erwähnten ersten Abwandlungsbeispiel der Fall beschrieben, bei dem der dritte Abschnitt 38g mit großem Durchmesser an der Seite des einen Endes 38a der Welle 38 an der radial inneren Seite der Vielzahl an Flügeln 10g ausgebildet ist. Jedoch kann der dritte Abschnitt 38g mit großem Durchmesser an einer beliebigen Position zwischen dem ersten Abschnitt 38c mit großem Durchmesser und dem zweiten Abschnitt 38d mit großem Durchmesser ausgebildet sein.
Des Weiteren ist im vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel und in den vorstehend erwähnten Abwandlungsbeispielen der Fall beschrieben, bei dem der Rückflächenabschnitt 10e des Hauptkörperabschnittes 10a unter einer derartigen Ausrichtung geneigt ist, dass sein Außendurchmesser zu der Seite des anderen Endes der Welle 8, 38 abnimmt. Des Weiteren ist der Fall beschrieben, bei dem der erste Abschnitt 8c, 38c mit großem Durchmesser sich an der radial inneren Seite des Rückflächenabschnittes 10e befindet. Jedoch kann beispielsweise der Rückflächenabschnitt 10e sich entlang der radialen Richtung der Welle 8, 38 erstrecken. Des Weiteren kann der erste Abschnitt 8c, 38c mit großem Durchmesser in der axialen Richtung der Welle 8, 38 von der radial inneren Seite des Rückflächenabschnittes 10e versetzt sein.
Des Weiteren ist in dem vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel und in den vorstehend erwähnten Abwandlungsbeispielen der Fall beschrieben, bei dem der Abschnitt 8b mit kleinem Durchmesser oder der erste Abschnitt 38b₁ mit kleinem Durchmesser sich an der radial inneren Seite des radial äußersten Abschnittes 10f des Hauptkörperabschnittes 10a befindet. Jedoch kann der Abschnitt 8b mit kleinem Durchmesser oder der erste Abschnitt 38b₁ mit kleinem Durchmesser in der axialen Richtung der Welle 8, 38 von der radial inneren Seite des radial äußersten Abschnittes 10f des Hauptkörperabschnittes 10a versetzt (verschoben) sein.
Des Weiteren ist im vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel und in den vorstehend erwähnten Abwandlungsbeispielen der Fall beschrieben, bei dem die in Vielzahl vorgesehenen Flügel 10g, 40g die Vielzahl an kurzen Flügeln 10g₁ und die Vielzahl an langen Flügeln 10g₂ umfassen. Doch können die in Vielzahl vorgesehenen Flügel 10g, 40g eine Art an Längen entlang der axialen Richtung der Welle 8, 38 haben.
Des Weiteren ist im vorstehend erwähnten zweiten Abwandlungsbeispiel der Fall beschrieben, bei dem die Absatzfläche 40k an der Innenumfangsfläche des Durchgangslochs 40b ausgebildet ist. Jedoch kann eine abgeschrägte Fläche ausgebildet sein, deren Innendurchmesser von dem Teil 40j, das zu dem ersten Abschnitt 8c mit großem Durchmesser in der radialen Richtung gegenüberliegt, zu dem Abschnitt 40e mit kleinem Innendurchmesser in dem Durchgangsloch 40b allmählich abnimmt. Durch das Ausbilden der Absatzfläche 40k kann das Durchgangsloch 40b mit Leichtigkeit bearbeitet werden. Die Herstellkosten werden verringert.
Des Weiteren ist im vorstehend erwähnten zweiten Abwandlungsbeispiel der Fall beschrieben, bei dem die Welle 8 den zweiten Abschnitt 8d mit großem Durchmesser hat. Jedoch kann der zweite Abschnitt 8d mit großem Durchmesser weggelassen werden, solange das Maß ein aneinander erfolgendes Einpassen zwischen dem Abschnitt 40e mit kleinem Innendurchmesser des Kompressorlaufrades 40 und dem Abschnitt 8d mit kleinem Durchmesser vorsieht. Das heißt der Abschnitt 8b mit kleinem Durchmesser kann sich zu der Seite des einen Endes 8a der Welle 8 in der axialen Richtung so erstrecken, dass die Beziehung des aneinander erfolgenden Einpassens mit dem Abschnitt 40e mit kleinem Durchmesser vorgesehen wird. Auch in diesem Fall wird ähnlich wie bei dem vorstehend erwähnten zweiten Abwandlungsbeispiel beispielsweise in dem Fall, bei dem das Kompressorlaufrad 40 erwärmt wird und die Welle 8 eingeführt wird, der Kontakt zwischen dem Durchgangsloch 40b und dem zweiten Abschnitt 8d mit großem Durchmesser vermieden. Das Zusammenziehen (Kontraktion) des Durchgangslochs 40b wird unterdrückt. Der Betrag der Exzentrizität des Kompressorlaufrades 40 in Bezug auf die axiale Mitte der Welle 8 wird unterdrückt. Die Zunahme der Unwucht des Drehelementes wird vermieden. Jedoch wird durch das Ausbilden des zweiten Abschnittes 8d mit großem Durchmesser, der einen größeren Außendurchmesser als der Abschnitt 8b mit kleinem Innendurchmesser hat, der folgende Effekt erzielt. Das heißt es ist lediglich erforderlich, dass nur der zweite Abschnitt 8d mit großem Durchmesser der Welle 8 mit einer hohen Genauigkeit bearbeitet wird, der an der Innenumfangsfläche einzusetzen ist, die sich an der radial inneren Seite des Nabenabschnittes 40h befindet. Die Bearbeitungszeit wird somit verkürzt.
Des Weiteren kann der Aufbau des zweiten Beispiels, d. h. beispielsweise der Aufbau, bei dem der Abschnitt 40i mit kleinem Innendurchmesser vorgesehen ist, bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel und bei dem vorstehend beschriebenen ersten Abwandlungsbeispiel angewendet werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann für eine Montagestruktur für eine Montage eines Laufrades an einer Welle angewendet werden und kann für einen Turbolader angewendet werden.
Bezugszeichenliste

C: Turbolader
8: Welle
8a: ein Ende
8b: Abschnitt mit kleinem Durchmesser
8c: erster Abschnitt mit großem Durchmesser
8d: zweiter Abschnitt mit großem Durchmesser
10: Kompressorlaufrad (Laufrad)
10a: Hauptkörperabschnitt
10b: Durchgangsloch
10c: Außenumfangsfläche
10e: Rückflächenabschnitt
10f: radial äußerster Abschnitt
10g: Flügel
10h: Nabenabschnitt
20: Montagestruktur
38: Welle
38a: ein Ende
38c: erster Abschnitt mit großem Durchmesser
38d: zweiter Abschnitt mit großem Durchmesser
38g: dritter Abschnitt mit großem Durchmesser
40: Kompressorlaufrad (Laufrad)
40b: Durchgangsloch
40g: Flügel
40h: Nabenabschnitt
40i: Abschnitt mit kleinem Innendurchmesser
40j: Teil (Abschnitt)

Claims

Montagestruktur mit: einem Laufrad, das Folgendes hat: einen Hauptkörperabschnitt mit einem Durchgangsloch, an dem eine Welle eingeführt wird; eine Vielzahl an Flügeln, die an einer Außenumfangsfläche des Hauptkörperabschnittes vorgesehen sind; und einen Nabenabschnitt, der ein Teil des Hauptkörperabschnittes ist und zu einer Endseite der Welle in Bezug auf die Vielzahl an Flügeln vorragt; einem Abschnitt mit kleinem Durchmesser, der ein Teil der Welle ist und einer Innenumfangsfläche des Durchgangslochs gegenüberliegt und in der radialen Richtung der Welle beabstandet ist; einem ersten Abschnitt mit großem Durchmesser, der ein Teil der Welle ist, an einer anderen Endseite der Welle in Bezug auf den Abschnitt mit kleinem Durchmesser angeordnet ist und einen größeren Außendurchmesser als ein Au-ßendurchmesser des Abschnittes mit kleinem Durchmesser hat; und einem zweiten Abschnitt mit großem Durchmesser der Welle und/oder einem Abschnitt mit kleinem Innendurchmesser des Durchgangslochs, wobei der zweite Abschnitt mit großem Durchmesser an einer Endseite der Welle in Bezug auf den Abschnitt mit kleinem Durchmesser angeordnet ist, einen größeren Außendurchmesser als ein Außendurchmesser des Abschnittes mit kleinem Durchmesser hat und an einer radial inneren Seite des Nabenabschnittes angeordnet ist, wobei der Abschnitt mit kleinem Innendurchmesser an einer radial inneren Seite des Nabenabschnittes ausgebildet ist und einen kleineren Innendurchmesser als ein Innendurchmesser eines Teils des Durchgangslochs hat, der dem ersten Abschnitt mit großem Durchmesser in einer radialen Richtung gegenüberliegt.
Montagestruktur gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Abschnitt mit großem Durchmesser sich in der axialen Richtung der Welle länger erstreckt als der erste Abschnitt mit großem Durchmesser.
Montagestruktur gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Durchgangsloch und der erste Abschnitt mit großem Durchmesser aneinander durch Presspassung gesetzt sind, und das Durchgangsloch und der zweite Abschnitt mit großem Durchmesser aneinander durch Übergangspassung gesetzt sind.
Montagestruktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, die des Weiteren einen dritten Abschnitt mit großem Durchmesser der Welle aufweist, der zwischen dem ersten Abschnitt mit großem Durchmesser und dem zweiten Abschnitt mit großem Durchmesser angeordnet ist und einen größeren Außendurchmesser als ein Außendurchmesser des Abschnittes mit kleinem Durchmesser hat.
Montagestruktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Rückflächenabschnitt des Hauptkörperabschnittes, der sich an einer Seite des anderen Endes der Welle in Bezug auf die Vielzahl an Flügeln befindet, in einer derartigen Ausrichtung geneigt ist, dass sein Außendurchmesser zu der Seite des anderen Endes der Welle abnimmt, und wobei der erste Abschnitt mit großem Durchmesser sich an einer radial inneren Seite des Rückflächenabschnittes befindet.
Montagestruktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Abschnitt mit kleinem Durchmesser an einer radial inneren Seite des radial äußersten Abschnittes des Hauptkörperabschnittes angeordnet ist, der sich zu einer äußersten Seite in der radialen Richtung der Welle erstreckt.
Turbolader mit der Montagestruktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.