JP2011196256A - Rotor and supercharger - Google Patents

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Masanobu Hasegawa
雅信 長谷川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotor reducing a manufacturing cost and a supercharger equipped with the rotor.SOLUTION: The rotor 5 is a rotor in which a rotary vane 7 and a support shaft 6 are integrally connected, and has a construction in which the support shaft 6 has a fitting recess 62 formed in an end face 61 in the axial direction, the rotary vane 7 is molded using a heat resistant alloy and has a fitting projection 71 projecting in the axial direction, and the fitting projection 71 is fitted into the fitting recess 62.

Description

本発明は、製造のコストを削減するに好適な、回転翼と支持軸とからなるロータ、及び該ロータを備える過給機に関するものである。  The present invention relates to a rotor composed of a rotor blade and a support shaft, and a supercharger including the rotor, which are suitable for reducing manufacturing costs.

従来から、車両や船舶等において、内燃機関から導入された排気ガスのエネルギーを利用して空気を圧縮し、圧縮した空気を内燃機関に供給して、内燃機関の性能を向上させる過給機が使用されている。このような過給機では、回転翼と支持軸とが一体的に接続され、排気ガスの流動によって回転するロータが用いられている。回転翼の周囲には高温の排気ガスが流動するため、回転翼は高い耐熱性を備える材料、例えばニッケル系の耐熱合金等を用いて成形される。一方、排気ガスが直接接しない支持軸は、高い剛性を備える一般的な材料、例えばクロムモリブデン鋼を用いて成形されている。  2. Description of the Related Art Conventionally, a supercharger that improves the performance of an internal combustion engine by compressing air using the energy of exhaust gas introduced from the internal combustion engine and supplying the compressed air to the internal combustion engine in a vehicle, a ship, or the like. in use. In such a supercharger, a rotor is used in which a rotor blade and a support shaft are integrally connected and rotated by the flow of exhaust gas. Since high-temperature exhaust gas flows around the rotor blade, the rotor blade is formed using a material having high heat resistance, such as a nickel-based heat-resistant alloy. On the other hand, the support shaft that is not in direct contact with the exhaust gas is formed using a general material having high rigidity, for example, chromium molybdenum steel.

また、ロータは排気ガスの流動によって高速で回転することから、振動並びに振動を原因とする効率の低下及び破損等を防止するために、回転翼の回転中心(すなわち、回転翼の重心位置)と、支持軸の軸中心とを精度良く位置決めすることが求められている。例えば、特許文献1に示すロータにおいては、支持軸の軸方向での端面に凸部を設け、回転翼には上記凸部と嵌合できる凹部を設け、凸部を凹部に嵌合させることで回転翼の回転中心と支持軸の軸中心とを精度良く位置決めしている。なお、凸部に凹部を嵌合させ、回転翼と支持軸とを一体的に接続した後に、ロータ全体としてのバランスを向上させるため、回転翼に対する調整(研削等)が行われている。  In addition, since the rotor rotates at a high speed due to the flow of exhaust gas, the rotation center of the rotor blade (that is, the center of gravity of the rotor blade) Therefore, it is required to accurately position the axis of the support shaft. For example, in the rotor shown in Patent Document 1, a convex portion is provided on the end surface in the axial direction of the support shaft, a concave portion that can be fitted to the convex portion is provided on the rotor blade, and the convex portion is fitted into the concave portion. The rotation center of the rotor blade and the shaft center of the support shaft are positioned with high accuracy. In addition, after fitting a recessed part in a convex part and connecting a rotor blade and a support shaft integrally, adjustment (grinding etc.) with respect to a rotor blade is performed in order to improve the balance as the whole rotor.

特許第3293712号(第3頁、第3図)Japanese Patent No. 3293712 (3rd page, Fig. 3)

しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような課題が存在する。
回転翼における凹部は、切削加工によって形成される。ここで、ニッケル系の耐熱合金を用いて回転翼を成形する場合、上記耐熱合金は硬く靭性もある難削材であることから、凹部を形成する切削工具が早期に消耗し、工具寿命が極端に短くなっていた。そのため、回転翼の成形に高いコストが掛かってしまうという課題があった。
However, the following problems exist in the conventional technology as described above.
The concave portion in the rotary blade is formed by cutting. Here, when forming a rotor blade using a nickel-based heat-resistant alloy, since the heat-resistant alloy is a hard and tough hard-to-cut material, the cutting tool that forms the recess is consumed quickly, and the tool life is extremely short. It was getting shorter. For this reason, there is a problem that high cost is required for forming the rotor blades.

また、上記耐熱合金は難削材であることから、回転翼における凹部の加工精度が安定せず、凹部の内径は、支持軸の凸部の外径に、加工によるバラツキを考慮した大きさで加工されていた。そのため、凸部を凹部に嵌合させたときの、回転翼の回転中心と支持軸の軸中心との位置決め精度を安定させることが難しいという課題があった。さらに、上記位置決め精度を安定させることが難しいために、回転翼と支持軸とを接続した後に行われる調整の工程において大きな調整を要し、また調整量が過大なものは不良品となることからロータの不良率も高くなり、結果としてロータの製造コストが上昇してしまうという課題があった。  In addition, since the above heat-resistant alloy is a difficult-to-cut material, the machining accuracy of the concave portion in the rotor blade is not stable, and the inner diameter of the concave portion is a size that takes into account the variation due to the machining to the outer diameter of the convex portion of the support shaft. It was processed. Therefore, there is a problem that it is difficult to stabilize the positioning accuracy between the rotation center of the rotor blade and the shaft center of the support shaft when the convex portion is fitted in the concave portion. Furthermore, since it is difficult to stabilize the positioning accuracy, a large adjustment is required in the adjustment process performed after connecting the rotor blade and the support shaft, and an excessive adjustment amount becomes a defective product. The defect rate of the rotor also increased, resulting in a problem that the manufacturing cost of the rotor increased.

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、製造コストを削減できるロータ及び該ロータを備える過給機を提供することを目的とする。  The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a rotor capable of reducing manufacturing costs and a supercharger including the rotor.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明に係るロータは、回転翼と支持軸とが一体的に接続されたロータであって、支持軸はその軸方向での端面に形成された嵌合凹部を有し、回転翼は耐熱合金を用いて成形されると共に軸方向で突出する嵌合凸部を有し、嵌合凸部は嵌合凹部に嵌合しているという構成を採用する。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
A rotor according to the present invention is a rotor in which a rotor blade and a support shaft are integrally connected, the support shaft has a fitting recess formed in an end surface in the axial direction, and the rotor blade is a heat-resistant alloy. It has a fitting convex part which is shape | molded using and protrudes in an axial direction, and the structure that a fitting convex part is fitted to the fitting recessed part is employ | adopted.

このような構成を採用する本発明では、回転翼に形成される嵌合凸部の加工面はその外周面及び端面であり、従来の回転翼に形成されていた凹部では内周面、端面及び外周面を加工していたことに比べ、加工を要する箇所が減少している。そのため、切削工具の消耗が抑えられ、工具寿命が延びることになる。
また、本発明では、回転翼に嵌合凸部を形成することは、従来の回転翼に凹部を形成するよりも容易であるため、嵌合凸部の加工精度がより安定する。一方、支持軸には嵌合凹部が形成されるが、支持軸の材料は回転翼の耐熱合金よりも切削性の優れた材料であることから、回転翼に凹部を形成することに比べてその加工精度は安定する。結果として、嵌合凹部に嵌合凸部を嵌合させたときの、回転翼の回転中心と支持軸の軸中心との位置決め精度が向上する。
In the present invention employing such a configuration, the processing surfaces of the fitting convex portion formed on the rotary blade are the outer peripheral surface and the end surface, and the concave portion formed on the conventional rotary blade is the inner peripheral surface, the end surface and Compared to the processing of the outer peripheral surface, the number of places requiring processing is reduced. Therefore, the consumption of the cutting tool is suppressed and the tool life is extended.
Further, in the present invention, it is easier to form the fitting convex portion on the rotor blade than to form the concave portion on the conventional rotor blade, so that the processing accuracy of the fitting convex portion is more stable. On the other hand, a fitting recess is formed in the support shaft. However, since the material of the support shaft is a material having better machinability than the heat-resistant alloy of the rotor blade, compared to forming the recess in the rotor blade. Processing accuracy is stable. As a result, the positioning accuracy between the rotation center of the rotary blade and the axis center of the support shaft when the fitting convex portion is fitted into the fitting concave portion is improved.

また、本発明に係るロータは、回転翼における嵌合凸部の基端部に嵌合凸部よりも大径の大径部が設けられ、大径部の外径は支持軸の嵌合凹部側の端部における外径と略同一であるという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、大径部の外径は支持軸の上記端部における外径と略同一であることから、大径部と上記端部とが接している箇所の外周面側は略面一となっている。これに加えて、大径部が設けられるために、大径部と上記端部との接触部は回転翼から支持軸側に離間しており、上記接触部における接続作業を容易に行うことが可能となる。
Further, the rotor according to the present invention is provided with a large-diameter portion larger in diameter than the fitting convex portion at the base end portion of the fitting convex portion in the rotor blade, and the outer diameter of the large diameter portion is the fitting concave portion of the support shaft. A configuration is adopted in which the outer diameter is substantially the same as the outer diameter at the side end.
In the present invention employing such a configuration, the outer diameter of the large diameter portion is substantially the same as the outer diameter at the end portion of the support shaft, so that the outer periphery of the portion where the large diameter portion and the end portion are in contact with each other The surface side is substantially flush. In addition to this, since the large-diameter portion is provided, the contact portion between the large-diameter portion and the end portion is separated from the rotor blade toward the support shaft, and the connection work at the contact portion can be easily performed. It becomes possible.

また、本発明に係るロータは、大径部と端部との接触部が溶接されているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、大径部が設けられるために、大径部と上記端部との接触部は回転翼から支持軸側に離間しており、上記接触部における溶接作業を容易に行うことが可能となる。
Moreover, the rotor which concerns on this invention employ | adopts the structure that the contact part of a large diameter part and an edge part is welded.
In the present invention employing such a configuration, since the large-diameter portion is provided, the contact portion between the large-diameter portion and the end portion is separated from the rotor blade toward the support shaft, and welding work at the contact portion is performed. Can be easily performed.

また、本発明に係る過給機は、請求項1から3のいずれか一項に記載のロータを備えるという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、切削工具の消耗が抑えられ、工具寿命が延びることになる。また、本発明では、回転翼における嵌合凸部の加工精度は安定し、支持軸における嵌合凹部の加工精度も従来の回転翼に凹部を形成することに比べて安定する。結果として、回転翼の回転中心と支持軸の軸中心との位置決め精度が向上する。
Moreover, the supercharger which concerns on this invention employ | adopts the structure provided with the rotor as described in any one of Claim 1 to 3.
In the present invention employing such a configuration, the consumption of the cutting tool is suppressed, and the tool life is extended. Further, in the present invention, the processing accuracy of the fitting convex portion in the rotary blade is stable, and the processing accuracy of the fitting concave portion in the support shaft is also stable as compared with the case where the concave portion is formed in the conventional rotary blade. As a result, the positioning accuracy between the rotation center of the rotor blade and the axis center of the support shaft is improved.

本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
本発明によれば、切削加工における工具の寿命が延びることから、ロータの製造コスト及び該ロータを備える過給機の製造コストを削減できるという効果がある。また、回転翼の回転中心と支持軸の軸中心との位置決め精度が向上することから、回転翼と支持軸との接続後に行う調整の工程における調整量が減少し、且つロータの不良率も低下するため、ロータの製造コスト及び該ロータを備える過給機の製造コストを削減できるという効果がある。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
According to the present invention, since the tool life in cutting is extended, there is an effect that the manufacturing cost of the rotor and the manufacturing cost of the supercharger including the rotor can be reduced. In addition, since the positioning accuracy between the rotation center of the rotor blade and the shaft center of the support shaft is improved, the adjustment amount in the adjustment process performed after the connection between the rotor blade and the support shaft is reduced, and the defect rate of the rotor is also reduced. Therefore, there is an effect that the manufacturing cost of the rotor and the manufacturing cost of the supercharger including the rotor can be reduced.

過給機Tの全体構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a supercharger T. FIG. ロータ5の構成を示す概略図である。3 is a schematic diagram showing a configuration of a rotor 5. FIG. ロータ5の一変形例を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic view showing a modification of the rotor 5.

以下、本発明に係るロータ及び過給機の実施の形態を、図1から図3を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。また、各図面における矢印Fは前方向を示すものとする。  Hereinafter, embodiments of a rotor and a supercharger according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. In each drawing used for the following description, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size. Moreover, the arrow F in each drawing shall show a front direction.

本実施形態に係る過給機Tの全体構成を、図1を参照して説明する。
図1は、過給機Tの全体構成を示す概略図である。
過給機Tは、不図示の内燃機関から導かれる排気ガスのエネルギーを利用して空気を圧縮し、圧縮した空気を内燃機関に供給することで、内燃機関の出力や燃費等の性能を向上させるものである。過給機Tは、タービンハウジング1と、軸受ハウジング2と、シールプレート3と、コンプレッサハウジング4とを有し、これらの部材が前方側より順次配置され一体的に設けられた構成となっている。
The overall configuration of the supercharger T according to this embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of the supercharger T.
The supercharger T compresses air using the energy of exhaust gas guided from an internal combustion engine (not shown), and supplies the compressed air to the internal combustion engine, thereby improving the performance of the internal combustion engine such as output and fuel consumption. It is something to be made. The supercharger T has a turbine housing 1, a bearing housing 2, a seal plate 3, and a compressor housing 4, and these members are sequentially arranged from the front side and integrally provided. .

また、過給機Tの内部には、排気ガスの流動によって回転するロータ5が設置されている。ロータ5は、軸部材であるタービン軸(支持軸)6と、タービン軸6の前端部に接続される回転翼であるタービンインペラ(回転翼)7と、タービン軸6の後端部に接続される回転翼であるコンプレッサインペラ8とを有している。なお、タービンインペラ7はタービンハウジング1内に配置され、コンプレッサインペラ8はコンプレッサハウジング4内に配置されている。  Further, a rotor 5 that rotates by the flow of exhaust gas is installed inside the supercharger T. The rotor 5 is connected to a turbine shaft (support shaft) 6 that is a shaft member, a turbine impeller (rotary blade) 7 that is a rotor blade connected to a front end portion of the turbine shaft 6, and a rear end portion of the turbine shaft 6. And a compressor impeller 8 which is a rotating blade. The turbine impeller 7 is disposed in the turbine housing 1, and the compressor impeller 8 is disposed in the compressor housing 4.

タービンハウジング1は、その内部で排気ガスのエネルギーがロータ5の回転駆動力に変換される部材である。タービンハウジング1は、タービンスクロール流路11と、タービンハウジング出口12とを有している。
タービンスクロール流路11は、内燃機関からの排気ガスが導入される流路であり、タービンインペラ7を囲んで設けられる略環状の流路である。また、タービンスクロール流路11は、その径方向内側の部分でタービンインペラ7の設置箇所と連通している。タービンハウジング出口12は、タービンインペラ7の前方側に設けられており、タービンインペラ7を回転させた後の排気ガスをタービンハウジング1から排出する排出口である。
The turbine housing 1 is a member in which the energy of exhaust gas is converted into the rotational driving force of the rotor 5. The turbine housing 1 has a turbine scroll passage 11 and a turbine housing outlet 12.
The turbine scroll channel 11 is a channel into which exhaust gas from the internal combustion engine is introduced, and is a substantially annular channel provided so as to surround the turbine impeller 7. Further, the turbine scroll passage 11 communicates with the installation location of the turbine impeller 7 at the radially inner portion. The turbine housing outlet 12 is provided on the front side of the turbine impeller 7 and is an exhaust port for discharging exhaust gas after rotating the turbine impeller 7 from the turbine housing 1.

軸受ハウジング2は、ロータ5のタービン軸6を回転自在に支持する部材である。軸受ハウジング2は、一対の軸受21を介して前後方向に延びるタービン軸6を回転自在に支持している。また、軸受ハウジング2内には、軸受21及びタービン軸6を潤滑するための潤滑油が供給されている。
シールプレート3は、略円板状の部材であり、軸受ハウジング2内に供給されている潤滑油のコンプレッサハウジング4側への漏出を防止し、且つコンプレッサハウジング4との間に後述するディフューザ流路42を形成するためのものである。
The bearing housing 2 is a member that rotatably supports the turbine shaft 6 of the rotor 5. The bearing housing 2 rotatably supports the turbine shaft 6 extending in the front-rear direction via a pair of bearings 21. In the bearing housing 2, lubricating oil for lubricating the bearing 21 and the turbine shaft 6 is supplied.
The seal plate 3 is a substantially disk-shaped member, prevents leakage of the lubricating oil supplied into the bearing housing 2 to the compressor housing 4 side, and a later-described diffuser passage between the compressor housing 4 and the seal plate 3. 42 is formed.

コンプレッサハウジング4は、その内部で、外部から導入された空気を圧縮する部材であって、空気導入口41と、ディフューザ流路42と、コンプレッサスクロール流路43とを有している。
空気導入口41は、コンプレッサハウジング4内に空気を導入する導入口であり、コンプレッサインペラ8の後方側に設けられている。ディフューザ流路42は、コンプレッサインペラ8を囲んで設けられる略環状の流路であって、コンプレッサインペラ8の回転によって送り出された空気が圧縮される流路である。コンプレッサスクロール流路43は、コンプレッサインペラ8を囲んで設けられる略環状の流路であり、ディフューザ流路42内で圧縮された空気が導入される流路である。また、コンプレッサスクロール流路43は不図示の空気吐出口と接続しており、圧縮された空気は上記空気吐出口から吐出され内燃機関の吸気口に供給される構成となっている。
The compressor housing 4 is a member that compresses air introduced from the outside, and has an air inlet 41, a diffuser flow path 42, and a compressor scroll flow path 43.
The air inlet 41 is an inlet for introducing air into the compressor housing 4, and is provided on the rear side of the compressor impeller 8. The diffuser channel 42 is a substantially annular channel provided so as to surround the compressor impeller 8, and is a channel in which air sent out by the rotation of the compressor impeller 8 is compressed. The compressor scroll passage 43 is a substantially annular passage provided so as to surround the compressor impeller 8, and is a passage into which air compressed in the diffuser passage 42 is introduced. The compressor scroll flow path 43 is connected to an air discharge port (not shown), and the compressed air is discharged from the air discharge port and supplied to the intake port of the internal combustion engine.

次に、本実施形態に係るロータ5の構成を、図1及び図2を参照して詳細に説明する。
図2は、ロータ5の構成を示す概略図であって、(a)はロータ5の側面図、(b)はタービン軸6の側面図、(c)はタービンインペラ7の側面図である。なお、図2において、コンプレッサインペラ8の記載は省略している。
Next, the configuration of the rotor 5 according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
2A and 2B are schematic views showing the configuration of the rotor 5, where FIG. 2A is a side view of the rotor 5, FIG. 2B is a side view of the turbine shaft 6, and FIG. 2C is a side view of the turbine impeller 7. In FIG. 2, the description of the compressor impeller 8 is omitted.

図1に示すように、ロータ5は、タービンハウジング1に導入された排気ガスの流動によって回転するものであり、タービン軸6と、タービンインペラ7と、コンプレッサインペラ8とを有している。  As shown in FIG. 1, the rotor 5 is rotated by the flow of exhaust gas introduced into the turbine housing 1, and includes a turbine shaft 6, a turbine impeller 7, and a compressor impeller 8.

タービン軸6は、前後方向で延在し、タービンインペラ7とコンプレッサインペラ8とを連結する軸部材である。タービン軸6は、高い剛性を備えるクロムモリブデン鋼等を用いて、切削加工等により成形されている。また、上述したように、タービン軸6は一対の軸受21を介して軸受ハウジング2に回転自在に支持されている。  The turbine shaft 6 is a shaft member that extends in the front-rear direction and connects the turbine impeller 7 and the compressor impeller 8. The turbine shaft 6 is formed by cutting or the like using chromium molybdenum steel or the like having high rigidity. Further, as described above, the turbine shaft 6 is rotatably supported by the bearing housing 2 via the pair of bearings 21.

図2に示すように、タービン軸6における、前後方向(すなわち軸方向)での前側の端面61は、前後方向と直行する平面状に形成されている。端面61には、タービンインペラ7との接続に用いられ、正面視円形の嵌合凹部62が形成されている。嵌合凹部62の内径は、前後方向に関して同一の内径となるように形成されている。タービン軸6の後端部には、コンプレッサインペラ8との接続に用いられる雄ネジ部63が設けられている。  As shown in FIG. 2, the front end surface 61 in the front-rear direction (that is, the axial direction) of the turbine shaft 6 is formed in a planar shape perpendicular to the front-rear direction. The end surface 61 is used for connection with the turbine impeller 7 and is formed with a fitting recess 62 having a circular shape when viewed from the front. The inner diameter of the fitting recess 62 is formed to be the same inner diameter in the front-rear direction. A male screw portion 63 used for connection to the compressor impeller 8 is provided at the rear end portion of the turbine shaft 6.

タービン軸6の嵌合凹部62が形成されている側の端部64において切削加工を施す箇所は、端面61、嵌合凹部62及び端部64の外周面の3箇所となっている。なお、嵌合凹部62は、凹部内周面62aと、前方に臨む底面62bとを加工することで形成される。特に、凹部内周面62aは、タービン軸6とタービンインペラ7との間の、タービン軸6の軸方向と直交する方向での位置決め精度に関わることから、高い加工精度が要求される。  There are three places on the end portion 64 of the turbine shaft 6 where the fitting recess 62 is formed, which are the end surface 61, the fitting recess 62, and the outer peripheral surface of the end portion 64. The fitting recess 62 is formed by processing a recess inner peripheral surface 62a and a bottom surface 62b facing forward. In particular, since the concave inner peripheral surface 62a is related to the positioning accuracy between the turbine shaft 6 and the turbine impeller 7 in the direction orthogonal to the axial direction of the turbine shaft 6, high machining accuracy is required.

タービンインペラ7は、排気ガスの流動を受けて回転する回転翼であって、タービン軸6の前端部に一体的に接続されている。タービンインペラ7は、略円錐状に成形されたハブの外周面に複数の翼が周方向に並んで配設された構成となっており、難削材であるニッケル系の耐熱合金を用いて成形されている。
また、タービンインペラ7は、後方に向かって突出し、嵌合凹部62に隙間なく嵌合できる背面視円形の嵌合凸部71を有している。嵌合凸部71の外径は、前後方向に関して同一の外径となるように形成されている。
The turbine impeller 7 is a rotary blade that rotates in response to the flow of exhaust gas, and is integrally connected to the front end portion of the turbine shaft 6. The turbine impeller 7 has a configuration in which a plurality of blades are arranged in the circumferential direction on the outer peripheral surface of a hub formed in a substantially conical shape, and is formed using a nickel-based heat-resistant alloy that is a difficult-to-cut material. Has been.
Further, the turbine impeller 7 has a fitting convex portion 71 that protrudes rearward and can be fitted into the fitting concave portion 62 without a gap in a rear view. The outer diameter of the fitting convex part 71 is formed so that it may become the same outer diameter regarding the front-back direction.

タービン軸6及びタービンインペラ7は、嵌合凸部71が嵌合凹部62に嵌合した状態で、タービンインペラ7とタービン軸6の端面61との接触部Wにおいて、溶接によって一体的に接続されている。溶接としては、電子ビーム溶接やレーザ溶接等が用いられる。
なお、タービンインペラ7は精密鋳造を用いて成形され、嵌合凸部71は、鋳造後に切削加工によって形成されている。
The turbine shaft 6 and the turbine impeller 7 are integrally connected by welding at a contact portion W between the turbine impeller 7 and the end surface 61 of the turbine shaft 6 with the fitting convex portion 71 fitted in the fitting concave portion 62. ing. As the welding, electron beam welding, laser welding, or the like is used.
The turbine impeller 7 is formed using precision casting, and the fitting convex portion 71 is formed by cutting after casting.

嵌合凸部71において切削加工を施す箇所は、凸部外周面71a及び凸部端面71bの2箇所となっている。特に、凸部外周面71aは、タービン軸6とタービンインペラ7との間の、タービン軸6の軸方向と直交する方向での位置決め精度に関わることから、高い加工精度が要求される。  There are two places on the fitting convex portion 71 where cutting is performed: a convex portion outer peripheral surface 71a and a convex portion end surface 71b. In particular, the convex outer peripheral surface 71a is required to have high machining accuracy because it is related to the positioning accuracy between the turbine shaft 6 and the turbine impeller 7 in the direction orthogonal to the axial direction of the turbine shaft 6.

図1に示すように、コンプレッサインペラ8は、タービンインペラ7と同期して回転し、空気導入口41から導入された空気をその回転により径方向外側に送り出す回転翼であって、タービンインペラ7と同様の構成を有している。コンプレッサインペラ8は、タービン軸6の後端部に締結部材(ボルト)を用いて一体的に接続されている。  As shown in FIG. 1, the compressor impeller 8 is a rotary blade that rotates in synchronization with the turbine impeller 7 and sends out the air introduced from the air introduction port 41 to the outside in the radial direction by the rotation. It has the same configuration. The compressor impeller 8 is integrally connected to the rear end portion of the turbine shaft 6 using a fastening member (bolt).

続いて、タービン軸6とタービンインペラ7との接続に関する、本実施形態の作用について説明する。
上述したように、タービンインペラ7は難削性のニッケル系耐熱合金を用いて成形されることから、切削のための工具の消耗が早くなる傾向がある。もっとも、本実施形態では、タービンインペラ7における嵌合凸部71を形成するための切削加工の箇所は、凸部外周面71a及び凸部端面71bの2箇所である。これは、従来のタービンインペラに形成されていた凹部では、内周面、端面及び外周面を切削加工していたことに比べ、加工を要する箇所が減少している。そのため、切削工具の消耗が抑えられ、工具寿命が延びることになる。したがって、タービンインペラ7を有するロータ5を製造するためのコストが減少する。
Then, the effect | action of this embodiment regarding the connection of the turbine shaft 6 and the turbine impeller 7 is demonstrated.
As described above, since the turbine impeller 7 is formed using a hard-to-cut nickel-based heat-resistant alloy, the tool for cutting tends to be consumed quickly. But in this embodiment, the location of the cutting process for forming the fitting convex part 71 in the turbine impeller 7 is two places, the convex outer peripheral surface 71a and the convex part end surface 71b. This is because the recesses formed in the conventional turbine impeller are reduced in the number of places that require machining as compared with the case where the inner circumferential surface, the end surface, and the outer circumferential surface are cut. Therefore, the consumption of the cutting tool is suppressed and the tool life is extended. Therefore, the cost for manufacturing the rotor 5 having the turbine impeller 7 is reduced.

また、本実施形態では、タービンインペラ7に嵌合凸部71を形成することは、従来のタービンインペラに凹部を形成するよりも容易であるため、嵌合凸部71の加工精度がより安定する。一方、タービン軸6には嵌合凹部62が形成されるが、タービン軸6の材料はクロムモリブデン鋼等が用いられ、タービンインペラ7のニッケル系耐熱合金よりも切削性の優れた材料であるために、タービンインペラに凹部を形成する場合に比べてその加工精度は安定する。よって、嵌合凸部71の外径と嵌合凹部62の内径とのそれぞれの基準寸法をより近づけ、より狭い公差でそれぞれを形成することができる。結果として、嵌合凹部62に嵌合凸部71を嵌合させたときの、タービンインペラ7の回転中心とタービン軸6の軸中心との位置決めの精度が向上する。
このように位置決めの精度が向上することから、タービン軸6とタービンインペラ7とを接続した後に実施される、ロータ5全体としてのバランスを向上させるための調整の工程における調整量が減少し、且つロータ5の不良率も低下する。したがって、ロータ5を製造するためのコストが減少する。
Moreover, in this embodiment, since it is easier to form the fitting convex part 71 in the turbine impeller 7 than to form a recessed part in the conventional turbine impeller, the processing precision of the fitting convex part 71 becomes more stable. . On the other hand, although the fitting recess 62 is formed in the turbine shaft 6, because the material of the turbine shaft 6 is made of chromium molybdenum steel or the like, it is a material having better machinability than the nickel heat-resistant alloy of the turbine impeller 7. In addition, the machining accuracy is stable as compared with the case where the recess is formed in the turbine impeller. Therefore, the reference dimensions of the outer diameter of the fitting convex portion 71 and the inner diameter of the fitting concave portion 62 can be made closer to each other, and each can be formed with a narrower tolerance. As a result, the positioning accuracy between the rotation center of the turbine impeller 7 and the shaft center of the turbine shaft 6 when the fitting convex portion 71 is fitted to the fitting concave portion 62 is improved.
Since the positioning accuracy is improved in this way, the adjustment amount in the adjustment process for improving the balance of the rotor 5 as a whole performed after connecting the turbine shaft 6 and the turbine impeller 7 is reduced, and The defective rate of the rotor 5 also decreases. Therefore, the cost for manufacturing the rotor 5 is reduced.

したがった、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、切削加工における工具の寿命が延びることから、ロータ5の製造コスト及びロータ5を備える過給機Tの製造コストを削減できるという効果がある。また、タービンインペラ7の回転中心とタービン軸6の軸中心との位置決め精度が向上することから、タービンインペラ7とタービン軸6との接続後に行う調整の工程における調整量が減少し、且つロータ5の不良率も低下するため、ロータ5の製造コスト及びロータ5を備える過給機Tの製造コストを削減できるという効果がある。
Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
According to this embodiment, since the tool life in cutting is extended, there is an effect that the manufacturing cost of the rotor 5 and the manufacturing cost of the supercharger T including the rotor 5 can be reduced. Further, since the positioning accuracy between the rotation center of the turbine impeller 7 and the shaft center of the turbine shaft 6 is improved, the amount of adjustment in the adjustment process performed after the connection between the turbine impeller 7 and the turbine shaft 6 is reduced, and the rotor 5 Therefore, there is an effect that the manufacturing cost of the rotor 5 and the manufacturing cost of the supercharger T including the rotor 5 can be reduced.

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。  As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the examples. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described examples are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.

例えば、上記実施形態におけるロータ5に、図3に示す変形例を適用してもよい。
図3は、ロータ5の一変形例を示す概略図である。
図3に示すように、タービンインペラ7における嵌合凸部71の基端部、すなわちタービンインペラ7のハブと嵌合凸部71との間には、嵌合凸部71よりも大径の大径部72が設けられている。この大径部72の外径は、タービン軸6における端部64の外径と略同一の径となっている。そして、大径部72と端部64との第2接触部W2(接触部)が溶接されている。この溶接により、タービン軸6とタービンインペラ7とが一体的に接続されている。
このような変形例では、大径部72の外径は端部64の外径と略同一であることから、第2接触部W2の外周面側は略面一となっている。これに加えて、大径部72が設けられるために第2接触部W2はタービンインペラ7のハブからタービン軸6側に離間しており、例えば溶接用の電子ビームやレーザ等をタービン軸6の軸線と直交する方向から照射できることから、第2接触部W2における溶接作業を容易に行うことが可能となる。
For example, you may apply the modification shown in FIG. 3 to the rotor 5 in the said embodiment.
FIG. 3 is a schematic view showing a modification of the rotor 5.
As shown in FIG. 3, the base end portion of the fitting convex portion 71 in the turbine impeller 7, that is, between the hub of the turbine impeller 7 and the fitting convex portion 71, has a larger diameter than the fitting convex portion 71. A diameter portion 72 is provided. The outer diameter of the large diameter portion 72 is substantially the same as the outer diameter of the end portion 64 in the turbine shaft 6. And the 2nd contact part W2 (contact part) of the large diameter part 72 and the edge part 64 is welded. By this welding, the turbine shaft 6 and the turbine impeller 7 are integrally connected.
In such a modification, since the outer diameter of the large diameter portion 72 is substantially the same as the outer diameter of the end portion 64, the outer peripheral surface side of the second contact portion W2 is substantially flush. In addition to this, since the large-diameter portion 72 is provided, the second contact portion W2 is separated from the hub of the turbine impeller 7 toward the turbine shaft 6, and for example, an electron beam for welding, a laser, or the like is applied to the turbine shaft 6. Since it can irradiate from the direction orthogonal to an axis line, it becomes possible to perform the welding operation in the 2nd contact part W2 easily.

5…ロータ、6…タービン軸(支持軸)、61…端面、62…嵌合凹部、64…端部、7…タービンインペラ(回転翼)、71…嵌合凸部、72…大径部、T…過給機、W2…第2接触部(接触部)  DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 ... Rotor, 6 ... Turbine shaft (support shaft), 61 ... End surface, 62 ... Fitting recessed part, 64 ... End part, 7 ... Turbine impeller (rotary blade), 71 ... Fitting convex part, 72 ... Large diameter part, T ... supercharger, W2 ... second contact part (contact part)

Claims (4)

回転翼と支持軸とが一体的に接続されたロータであって、
前記支持軸は、その軸方向での端面に形成された嵌合凹部を有し、
前記回転翼は、耐熱合金を用いて成形されると共に前記軸方向で突出する嵌合凸部を有し、
前記嵌合凸部は、前記嵌合凹部に嵌合していることを特徴とするロータ。
A rotor in which a rotor blade and a support shaft are integrally connected,
The support shaft has a fitting recess formed on the end surface in the axial direction,
The rotor blade is formed using a heat-resistant alloy and has a fitting protrusion that protrudes in the axial direction.
The fitting convex portion is fitted in the fitting concave portion.
請求項1に記載のロータにおいて、
前記回転翼における前記嵌合凸部の基端部に、前記嵌合凸部よりも大径の大径部が設けられ、
前記大径部の外径は、前記支持軸の前記嵌合凹部側の端部における外径と略同一であることを特徴とするロータ。
The rotor according to claim 1, wherein
The base end portion of the fitting convex portion in the rotor blade is provided with a large diameter portion larger in diameter than the fitting convex portion,
The outer diameter of the large diameter portion is substantially the same as the outer diameter at the end of the support shaft on the fitting recess side.
請求項2に記載のロータにおいて、
前記大径部と前記端部との接触部が溶接されていることを特徴とするロータ。
The rotor according to claim 2, wherein
A rotor in which a contact portion between the large diameter portion and the end portion is welded.
請求項1から3のいずれか一項に記載のロータを備えることを特徴とする過給機。
A turbocharger comprising the rotor according to any one of claims 1 to 3.
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