JP2021134698A - Compressor device and turbocharger - Google Patents
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Description
本開示は、コンプレッサ装置及び該コンプレッサ装置を備えたターボチャージャに関する。 The present disclosure relates to a compressor device and a turbocharger equipped with the compressor device.
ターボチャージャに組み込まれたコンプレッサ装置には、コンプレッサホイールの中心軸に貫通孔が形成され、該貫通孔にシャフトが挿入される、所謂ボアスルー構造のコンプレッサ装置と、コンプレッサホイールの背面に開口を有する有底の挿入孔が形成され、該挿入孔にシャフトが挿入される、所謂ボアレス構造のコンプレッサ装置とがある。商用車や産業用エンジンに取り付けられる比較的大型のターボチャージャに組み込まれるコンプレッサでは、所謂ボアレス構造が採用される場合がある。ボアレス構造は挿入孔周辺の部位に発生する応力集中が低減されるなどの長所が確認されている。特許文献1には、コンプレッサホイールにボアレス構造を採用したターボチャージャが開示されている。このコンプレッサホイールのボス部とシャフトとの結合部はネジ加工され、両者はネジ結合されている。 The compressor device incorporated in the turbocharger has a so-called bore-through structure compressor device in which a through hole is formed in the central axis of the compressor wheel and a shaft is inserted into the through hole, and an opening is provided in the back surface of the compressor wheel. There is a compressor device having a so-called boreless structure in which an insertion hole at the bottom is formed and a shaft is inserted into the insertion hole. A so-called boreless structure may be adopted in a compressor incorporated in a relatively large turbocharger attached to a commercial vehicle or an industrial engine. It has been confirmed that the boreless structure has advantages such as reduction of stress concentration generated in the area around the insertion hole. Patent Document 1 discloses a turbocharger that employs a boreless structure for a compressor wheel. The joint between the boss and the shaft of this compressor wheel is threaded, and the two are screwed together.
特許文献1に開示されたターボチャージャは、コンプレッサホイールのボス部とシャフトとがネジで締結されるため、締結時、コンプレッサホイールの先端部にトルクレンチを固定するための掴み部を形成する必要がある。この掴み部の形成が給気の流れを乱し、圧力損失をまねくという問題がある。また、ネジ締結の場合、ネジ山に応力集中が起り、疲労破壊をまねくおそれがある。さらに、ネジ締結では噛合い山を5山程度確保する必要があると共に、センタリング部も必要となるため、挿入孔の軸長が長くなる傾向にある。他方、コンプレッサホイールは、ハブ部が最大外径となる軸方向位置で挿入孔を形成する壁面に発生する遠心応力が最大となるため、この軸方向位置に挿入孔を形成するのを避ける必要がある。 In the turbocharger disclosed in Patent Document 1, since the boss portion of the compressor wheel and the shaft are fastened with screws, it is necessary to form a grip portion for fixing the torque wrench at the tip end portion of the compressor wheel at the time of fastening. be. There is a problem that the formation of this grip portion disturbs the flow of air supply and causes pressure loss. Further, in the case of screw fastening, stress concentration may occur on the screw thread, which may lead to fatigue failure. Further, in screw fastening, it is necessary to secure about 5 meshing threads and a centering portion is also required, so that the axial length of the insertion hole tends to be long. On the other hand, in the compressor wheel, since the centrifugal stress generated on the wall surface that forms the insertion hole at the axial position where the hub portion has the maximum outer diameter is the maximum, it is necessary to avoid forming the insertion hole at this axial position. be.
本開示は、上述する課題に鑑みてなされたもので、コンプレッサホイールとシャフトとの結合手段として、上記課題を解決可能な簡素かつ低コストな手段を提案することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present disclosure is to propose a simple and low-cost means capable of solving the above-mentioned problems as a means for connecting a compressor wheel and a shaft.
上記目的を達成するため、本開示に係るコンプレッサ装置は、ハブ部と、前記ハブ部の外周面に設けられる複数のコンプレッサ翼と、を含むコンプレッサホイールと、前記コンプレッサホイールの背面に開口を有する有底の挿入孔に挿入されるシャフトと、を備えるコンプレッサ装置であって、前記シャフトのうち前記挿入孔に挿入された挿入部位の少なくとも一部は、前記挿入孔を形成する壁面に接着剤で接着されている。 In order to achieve the above object, the compressor device according to the present disclosure has a compressor wheel including a hub portion, a plurality of compressor blades provided on an outer peripheral surface of the hub portion, and an opening on the back surface of the compressor wheel. A compressor device including a shaft inserted into a bottom insertion hole, wherein at least a part of the shaft inserted into the insertion hole is adhered to a wall surface forming the insertion hole with an adhesive. Has been done.
また、本開示に係るターボチャージャは、上述のコンプレッサ装置と、前記コンプレッサ装置の前記シャフトにおける前記コンプレッサホイールとは反対側に固定されたタービンホイールを含むタービン装置と、を備えている。 Further, the turbocharger according to the present disclosure includes the above-mentioned compressor device and a turbine device including a turbine wheel fixed on the shaft of the compressor device on the side opposite to the compressor wheel.
本開示に係るコンプレッサ装置及びターボチャージャによれば、ネジ加工が不要となるため、応力集中が起らず、疲労破壊など破損のおそれを軽減できると共に、製作工数やコストを削減できる。さらに、ネジ締結に必要なコンプレッサホイール先端部の掴み部が不要になるため、コンプレッサホイールによって吸引されるガス流の圧力損失を低減できる。 According to the compressor device and turbocharger according to the present disclosure, since screwing is not required, stress concentration does not occur, the risk of damage such as fatigue fracture can be reduced, and the manufacturing man-hours and costs can be reduced. Further, since the grip portion at the tip of the compressor wheel required for screw fastening is not required, the pressure loss of the gas flow sucked by the compressor wheel can be reduced.
以下、添付図面を参照して、本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、これらの実施形態に記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in these embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention to this, and are merely explanatory examples. It's just that.
For example, expressions that represent relative or absolute arrangements such as "in a certain direction", "along a certain direction", "parallel", "orthogonal", "center", "concentric" or "coaxial" are exact. Not only does it represent such an arrangement, but it also represents a state of relative displacement with tolerances or angles and distances to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "same", "equal", and "homogeneous" that indicate that things are in the same state not only represent exactly the same state, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state.
For example, an expression representing a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also an uneven portion or chamfering within a range in which the same effect can be obtained. The shape including the part and the like shall also be represented.
On the other hand, the expressions "equipped", "equipped", "equipped", "included", or "have" one component are not exclusive expressions that exclude the existence of other components.
(ターボチャージャの構成)
図1は、一実施形態に係るターボチャージャの模式的全体図である。ターボチャージャ10は、コンプレッサ装置20と、シャフト12を挟んでコンプレッサ装置20と反対側に設けられたタービン装置30と、を備えている。コンプレッサ装置20は、シャフト12の一端側に取り付けられたコンプレッサホイール22を備え、タービン装置30は、シャフト12の他端側に取り付けられたタービンホイール32を備えている。コンプレッサ装置20は、コンプレッサホイール22を収容するコンプレッサハウジング24を備え、タービン装置30は、タービンホイール32を収容するタービンハウジング34を備えている。軸受ハウジング14は、コンプレッサハウジング24とタービンハウジング34との間に配置され、シャフト12は軸受ハウジング14内に設けられたラジアル軸受16によって回転自在に支持される。シャフト12、コンプレッサホイール22及びタービンホイール32は、互いに連結又は結合されて全体として一体物を構成している。
(Turbocharger configuration)
FIG. 1 is a schematic overall view of a turbocharger according to an embodiment. The
内燃機関(不図示)から送られている排ガスがタービンハウジング34内に取り入れられ、この排ガスによってタービンホイール32が回転する。タービンホイール32の回転はシャフト12を介してコンプレッサホイール22に伝達される。コンプレッサホイール22の回転によって、コンプレッサハウジング24に入る空気を遠心力によって圧縮して内燃機関に供給できる。
Exhaust gas sent from an internal combustion engine (not shown) is taken into the
(コンプレッサ装置の構成)
次に、図2〜図5及び図7に基づいて、幾つかの実施形態に係るコンプレッサ装置20(20A、20B、20C)の構成を説明する。図2〜図5に示すように、コンプレッサ装置20は、シャフト12と、コンプレッサホイール22(22A、22B)と備え、コンプレッサホイール22は、図1に示すように、コンプレッサハウジング24に収容されている。コンプレッサホイール22は、ハブ部40と、ハブ部40の外周面に設けられる複数のコンプレッサ翼42とを輸している。ハブ部40は、シャフト12及びコンプレッサホイール22の軸線CAに沿って有底の挿入孔44が形成され、シャフト12の一端部は挿入孔44に挿入される。シャフト12のうち挿入孔44に挿入される挿入部位12aの少なくとも一部は、挿入孔44を形成する壁面に接着剤で接着される。
(Compressor device configuration)
Next, the configurations of the compressor devices 20 (20A, 20B, 20C) according to some embodiments will be described with reference to FIGS. 2 to 5 and 7. As shown in FIGS. 2 to 5, the
これらの実施形態によれば、ネジ締結方式のように挿入部位12aの外周面にネジ山が形成されないので、応力集中が起らない。従って、疲労破壊など破損のおそれを軽減できる。また、ネジ締結ではないため、ネジ部の破損や緩みのリスクがなくなると共に、ネジ加工が不要となるため、製作工数やコストを削減できる。また、ネジ締結のためにコンプレッサホイール先端部の掴み部(例えば、トルクレンチなどを装着する掴み部)が不要になるため、コンプレッサホイール22によって吸引されるガスの圧力損失を低減できる。さらに、挿入部位12aの外周面にネジ山が形成されない分、挿入部位12aの径を拡大でき、これによって、接着剤による接着面積を増加できるため、接着強度を向上できる。
According to these embodiments, since the screw thread is not formed on the outer peripheral surface of the
今まで、一般的に接着剤の経年劣化に対する懸念があるため、コンプレッサホイール22へのシャフト12の取付け手段として接着剤を用いるという発想はなされなかった。特に、高温の排気が導入される排気ターボチャージャなどへの適用は、接着剤の高温耐久性に対する懸念があるため考えられていない。
本発明者等は、種々の検証を行うことで、上記分野で接着剤の適用が可能という知見を得ることができた。接着剤として、例えば、接着強度、耐熱性及び低い硬化温度の観点から、加熱硬化型エポキシ樹脂系接着剤を用いることができる。
Until now, since there is generally concern about aging deterioration of the adhesive, the idea of using the adhesive as a means for attaching the
The present inventors have obtained the finding that the adhesive can be applied in the above fields by conducting various verifications. As the adhesive, for example, a heat-curable epoxy resin-based adhesive can be used from the viewpoint of adhesive strength, heat resistance, and low curing temperature.
一実施形態では、図2〜図5に示すように、コンプレッサホイール22の背面50の中心側部位に、ハブ部40の先端側と反対側へ突出するボス部40aが形成される。そして、ボス部40aの軸方向端面の中心部に挿入孔44が開口している。
In one embodiment, as shown in FIGS. 2 to 5, a
図1は、上記実施形態に係るコンプレッサ装置20の適用先としてターボチャージャを例示しているが、コンプレッサ装置20の適用先は、ターボチャージャに限られない。例えば、ターボチャージャ以外の産業用遠心圧縮機や送風機等にも適用可能である。
FIG. 1 illustrates a turbocharger as an application destination of the
一実施形態では、図2及び図4に示すように、コンプレッサ翼42の前縁よりハブ部40の先端側において、ハブ部40の外周面は、ハブ部40の先端側へ向かって半径方向内側へ延在する傾斜面部46と、傾斜面部46よりもハブ部40の先端側に形成された曲面部48と、を含む。これによって、コンプレッサ翼42の前縁より先端側のハブ部40を流線形に形成できるため、コンプレッサハウジング24に設けられたガス入口部(不図示)からコンプレッサホイール22に吸入されるガスの圧力損失を低減できる。
In one embodiment, as shown in FIGS. 2 and 4, on the tip end side of the
一実施形態では、図2及び図4に示すように、曲面部48は正面視で円弧で形成される。また、一実施形態では、図2に示すように、曲面部48の軸方向に沿う縦断面の外縁は、傾斜面部46と曲面部48との境界を通り、軸線CAに対して直角な線Rと軸線CAとの交点を曲率中心Cとした半径bの円弧で構成される。
In one embodiment, as shown in FIGS. 2 and 4, the
一実施形態では、傾斜面部46と曲面部48との間に段差が存在しない。また、別な実施形態では、傾斜面部46と曲面部48との境界に変曲点が存在しない。これによって、コンプレッサホイール22に吸入されるガスの圧力損失を低減できる。
In one embodiment, there is no step between the
一実施形態では、図2及び図7に示すコンプレッサ装置20(20B、20C)のように、挿入孔44は、第1孔部44aと第2孔部44bとを含む。第1孔部44aは、コンプレッサホイール22(22A)の背面50から軸線CAに沿いハブ部40の先端側へ向かって延在する。第2孔部44bは、第1孔部44aより小さい直径を有し、第1孔部44aの先端から軸線CAに沿いハブ部40の先端側へ向かって延在する。一方、シャフト12の挿入部位12aは、第1軸部52と第2軸部54とを含む。第1軸部52の外周面は、第1孔部44aを形成する壁面(第1壁面)に接着剤で接着され、接着部を形成する。第2軸部54は第2孔部44bに嵌合し、挿入孔44内でシャフト12をセンタリングする役目を有する。
In one embodiment, as in the compressor devices 20 (20B, 20C) shown in FIGS. 2 and 7, the
この実施形態によれば、第2軸部54を挿入孔44の第2孔部44bに嵌合することで、シャフト12を挿入孔44に対してセンタリングしながら挿入できる。従って、挿入孔44に対して挿入部位12aが傾かずに挿入できる。従って、挿入後のシャフト12の軸線を挿入孔44の軸線CAに一致させることができる。
According to this embodiment, the
一実施形態では、図4及び図5に示すように、挿入孔44を形成する壁面は、軸線CAに対して直交する断面において、シャフト12が嵌合する第1部位56と、シャフト12との間に接着剤が充填される接着剤充填空間Saを形成する第2部位58と、を含む。この実施形態では、シャフト12の挿入部位12aが嵌合する第1部位56で、挿入孔44に対してシャフト12の挿入部位12aをセンタリングさせることができる。また、第2部位58で接着剤充填空間Saを形成し、該空間に接着剤を充填することで、第2部位58を挿入部位12aに接着することができる。このように、軸線CAに対して同一軸方向位置でセンタリングと接着とが同時に可能になるため、挿入孔44に挿入される挿入部位12aを軸方向で短縮できる。これによって、挿入孔44の加工が容易になると共に、ハブ部40に加わる遠心応力が最大となる最大外径形成部の軸方向位置まで挿入孔44を形成しなくて済む。
In one embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, the wall surface forming the
一実施形態では、図5に示すように、接着剤充填空間Saは、シャフト12の周方向に複数個形成され、各空間は軸線CA方向に沿って延在し、軸線CA方向で同一の横断面を有する。図5に例示的に示す実施形態では、半円形の横断面を有する接着剤充填空間Saがシャフト12の周方向に4個形成されている。
In one embodiment, as shown in FIG. 5, a plurality of adhesive filling spaces Sa are formed in the circumferential direction of the
図6A〜図6Fは、図5に相当する横断面であり、挿入部位12a、挿入孔44及びこれらの間に形成される接着剤充填空間Saの形状を示す変形例である。
図6A〜図6Cに示す幾つかの実施形態では、シャフト12の挿入部位12aは、円形状の横断面を有し、挿入孔44は角形状の断面を有する。このような円形と角形との組合せによって、同一断面で周方向に複数の第1部位56及び第2部位58を形成できる。これらの実施形態によれば、ハブ部40の軸方向同一位置で第1部位56(センタリング部)と第2部位58(接着部)とを同時に形成するための挿入孔44及び挿入部位12aの加工が容易になる。なお、図6Aに示す変形例は、挿入孔44の横断面が三角形を有し、図6Bに示す変形例は、挿入孔44の横断面が四角形を有し、図6Cに示す変形例は、挿入孔44の横断面が五角形を有している。挿入孔44の横断面の角数と同じ数の第1部位56が形成される。
6A to 6F are cross-sectional views corresponding to FIG. 5, and are modified examples showing the shapes of the
In some embodiments shown in FIGS. 6A-6C, the
図6D〜図6Fは、さらに別な変形例を示す。図6D〜図6Fに示す変形例は、夫々挿入孔44の横断面は円形を有し、挿入部位12aの横断面が角形を有する変形例である。これらの実施形態によれば、図6A〜図6Cに示す実施形態と同様に、ハブ部40の軸方向同一位置で第1部位56(センタリング部)と第2部位58(接着部)とを同時に形成するための挿入孔44及び挿入部位12aの加工が容易になる。なお、図6Dに示す変形例は、挿入部位12aの横断面が三角形を有し、図6Eに示す変形例は、挿入部位12aの横断面が四角形を有し、図6Fに示す変形例は、挿入部位12aの横断面が五角形を有している。これらの変形例においても、挿入部位12aの横断面の角数と同じ数の第1部位56が形成される。
6D to 6F show still another modification. The modified examples shown in FIGS. 6D to 6F are modified examples in which the cross section of the
一実施形態では、図7に示すコンプレッサ装置20(20C)において、シャフト12は、大径部位12bと、大径部位12bよりも小さい外径を有する小径部位12cを含む。小径部位12cは、大径部位12bと挿入部位12aとの間に形成されている。そして、小径部位12cにスリーブ部材60が装着されている。スリーブ部材60は、一端側がハブ部40の背面50に接着剤で接着され、他端側が大径部位12bと小径部位12cとの間に形成される段差面62に接着剤で接着されている。スリーブ部材60は、元々段差面62とコンプレッサホイール22(22A)とで挟持されて固定されるが、本実施形態では、さらに、スリーブ部材60の軸方向両端側がハブ部40の背面50及び段差面62に接着剤で接着されているため、シャフトへ12の取付強度を向上できる。
In one embodiment, in the compressor device 20 (20C) shown in FIG. 7, the
図7に図示したコンプレッサ装置20(20C)は、図2に示すコンプレッサホイール22(22A)と同一構成のコンプレッサホイールを備えているが、代わりに、図4に示すコンプレッサホイール22(22B)を備えていてもよい。
また、図7に示すコンプレッサホイール22(22A)は、背面50の中心部にボス部40aを備えている。そして、スリーブ部材60の一端側はボス部40aの端面40a1に接着剤で接着されている。
The compressor device 20 (20C) illustrated in FIG. 7 includes a compressor wheel having the same configuration as the compressor wheel 22 (22A) shown in FIG. 2, but instead includes the compressor wheel 22 (22B) shown in FIG. You may be.
Further, the compressor wheel 22 (22A) shown in FIG. 7 is provided with a
図7に示す例示的な実施形態では、挿入部位12aの外周面及び挿入孔44は小径部位12cよりさらに小さい直径を有する。挿入部位12aと小径部位12cとの境界に段差面70が形成され、シャフト12の挿入部位12aを挿入孔44に挿入するとき、段差面70をボス部40aの端面40a1に当てることで、シャフト12の位置決めが容易になる。また、段差面70とボス部40aの端面40a1の間にも接着剤を充填することで、接着剤強度をさらに増大できる。
In the exemplary embodiment shown in FIG. 7, the outer peripheral surface of the
一実施形態では、スリーブ部材60は、スラストリング64とスラストスリーブ66とを含む。スラストリング64の一端側はハブ部40の背面50(図7に示す例示的な実施形態では、背面50の半径方向中心部に形成されたボス部40aの端面40a1)に接着剤で接着される。スラストスリーブ66の他端側面は段差面62に接着剤で接着される。そして、スラストリング64の他端側面とスラストリング64の一端側面とが接着剤で接着されている。スリーブ部材60を構成するスラストリング64とスラストスリーブ66とは、元々両側に配置されたハブ部40の背面50及び段差面62に挟持されているが、さらに、両側に配置されたハブ部40の背面50及び段差面62に接着剤で接着され、かつ両者間で接着剤で接着されるため、これら部材のシャフト所定位置への取付強度を向上できる。
In one embodiment, the
図7に示す例示的な実施形態では、スラストリング64は軸線CAと直交する方向に延在する環状体で構成され、スラストスリーブ66は、軸線CAと直交する方向に延在する環状体と軸線CAに沿って延在する円筒体とで構成され、断面がL字形を形成している。スラスト軸受68は、軸線CAから離れた外側端部が軸受ハウジング14に支持され、内側端部がスラストリング64とスラストスリーブ66との間に形成された環状溝に挿入される。本実施形態によれば、シャフト所定位置への取付強度が向上したスラストリング64とスラストスリーブ66とでスラスト軸受68を安定支持できる。
In the exemplary embodiment shown in FIG. 7, the
なお、従来のネジ締結方式では、スラストリングとスラストスリーブとは、挿入孔44を形成する壁面と挿入部位12aとに係止されたネジ部の締付力によって固定されている。これに対して、本実施形態では、スラストリング64及びスラストスリーブ66は、挿入孔44を形成する壁面と挿入部位12aとを接着する接着剤の接着力とは別個に、接着剤でハブ部40及びシャフト12に接着されるので、ネジ締結方式より取付強度を向上できる。
In the conventional screw fastening method, the thrust ring and the thrust sleeve are fixed by the tightening force of the screw portion locked to the wall surface forming the
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。 The contents described in each of the above embodiments are grasped as follows, for example.
1)一態様に係るコンプレッサ装置は、ハブ部(40)と、前記ハブ部の外周面に設けられる複数のコンプレッサ翼(42)と、を含むコンプレッサホイール(22(22A、22B))と、前記コンプレッサホイールの背面(50)に開口を有する有底の挿入孔(44)に挿入されるシャフト(12)と、を備えるコンプレッサ装置(20(20A、20B、20C))であって、前記シャフトのうち前記挿入孔に挿入された挿入部位(12a)の少なくとも一部は、前記挿入孔を形成する壁面に接着剤で接着されている。 1) The compressor device according to one aspect includes a compressor wheel (22 (22A, 22B)) including a hub portion (40), a plurality of compressor blades (42) provided on the outer peripheral surface of the hub portion, and the above. A compressor device (20 (20A, 20B, 20C)) including a shaft (12) inserted into a bottomed insertion hole (44) having an opening on the back surface (50) of the compressor wheel. At least a part of the insertion site (12a) inserted into the insertion hole is adhered to the wall surface forming the insertion hole with an adhesive.
このような構成によれば、ネジ締結のようにネジ山が形成されないので、応力集中が起らず、疲労破壊など破損のおそれを軽減できる。また、ネジ部の破損や緩みのリスクがなくなると共に、ネジ加工が不要となるため、製作工数やコストを削減できる。さらに、ネジ締結に必要なために形成されるコンプレッサホイール先端部の掴み部が不要になるため、コンプレッサホイールによって吸引されるガスの圧力損失を低減できる。 According to such a configuration, since the screw thread is not formed unlike the screw fastening, stress concentration does not occur and the risk of damage such as fatigue fracture can be reduced. In addition, the risk of damage or loosening of the screw portion is eliminated, and screw processing is not required, so that the manufacturing man-hours and costs can be reduced. Further, since the grip portion at the tip of the compressor wheel, which is formed because it is necessary for screw fastening, is not required, the pressure loss of the gas sucked by the compressor wheel can be reduced.
2)別な態様に係るコンプレッサ装置は、1)に記載のコンプレッサ装置であって、前記コンプレッサ翼の前縁より前記ハブ部の先端側に位置する前記ハブ部の外周面は、前記ハブ部の先端側へ向かって半径方向内側へ延在する傾斜面部(46)と、前記傾斜面部よりも前記ハブの先端側に形成された曲面部(48)と、を含む。 2) The compressor device according to another aspect is the compressor device according to 1), and the outer peripheral surface of the hub portion located on the tip end side of the hub portion from the leading edge of the compressor blade is the hub portion. It includes an inclined surface portion (46) extending inward in the radial direction toward the tip end side, and a curved surface portion (48) formed on the tip end side of the hub with respect to the inclined surface portion.
このような構成によれば、コンプレッサ翼の前縁より先端側のハブ部を流線形に形成できるので、コンプレッサホイールに吸入されるガスの圧力損失を低減できる。 According to such a configuration, the hub portion on the tip side of the leading edge of the compressor blade can be formed streamlined, so that the pressure loss of the gas sucked into the compressor wheel can be reduced.
3)さらに別な態様に係るコンプレッサ装置は、1)又は2)に記載のコンプレッサ装置であって、前記挿入孔は、第1直径を有する第1孔部(44a)であって、前記背面から前記ハブ部の先端側へ向かって延在する第1孔部と、前記第1直径より小さい第2直径を有する第2孔部であって、前記第1孔部の先端から前記ハブ部の先端側へ向かって延在する第2孔部(44b)と、を含み、前記シャフトの前記挿入部位は、前記第1孔部に挿入され、前記第1孔部を形成する壁面に前記接着剤で接着される第1軸部(52)と、前記第2孔部に嵌合され、前記シャフトをセンタリングするための第2軸部(54)と、を含む。 3) The compressor device according to still another aspect is the compressor device according to 1) or 2), in which the insertion hole is a first hole portion (44a) having a first diameter and is viewed from the back surface. A first hole portion extending toward the tip end side of the hub portion and a second hole portion having a second diameter smaller than the first diameter portion, from the tip end of the first hole portion to the tip end of the hub portion. A second hole portion (44b) extending toward the side is included, and the insertion portion of the shaft is inserted into the first hole portion, and the adhesive is applied to the wall surface forming the first hole portion. It includes a first shaft portion (52) to be bonded and a second shaft portion (54) fitted into the second hole portion for centering the shaft.
このような構成によれば、第1軸部より先端側に形成された第2軸部を挿入孔の第1孔部に嵌合することで、シャフトを挿入孔に対してセンタリングしながら挿入できる。従って、挿入孔に対してシャフトが傾かずに挿入でき、挿入後のシャフトの軸線を挿入孔の軸線に一致させることができる。 According to such a configuration, the shaft can be inserted while being centered on the insertion hole by fitting the second shaft portion formed on the tip side of the first shaft portion into the first hole portion of the insertion hole. .. Therefore, the shaft can be inserted without being tilted with respect to the insertion hole, and the axis of the shaft after insertion can be aligned with the axis of the insertion hole.
4)さらに別な態様に係るコンプレッサ装置は、1)又は2)に記載のコンプレッサ装置であって、前記挿入孔を形成する前記壁面は、前記コンプレッサホイールの軸線(CA)に対して直交する断面において、前記シャフトが嵌合する第1部位(56)と、前記シャフトとの間に前記接着剤が充填される接着剤充填空間(Sa)を形成する第2部位(58)と、を含む。 4) The compressor device according to still another aspect is the compressor device according to 1) or 2), and the wall surface forming the insertion hole has a cross section orthogonal to the axis (CA) of the compressor wheel. Includes a first portion (56) into which the shaft fits and a second portion (58) that forms an adhesive filling space (Sa) between the shaft and the shaft.
このような構成によれば、上記第1部位にシャフトを嵌合させることで、シャフトのセンタリングが可能になると共に、ハブ部の軸方向で第1部位と同一位置にある第2部位でシャフトと挿入孔を形成する壁面との接着とが可能になるため、シャフトの挿入部位を短縮できる。これによって、挿入孔の加工が容易になると共に、ハブ部に加わる遠心応力が最大となる最大外径形成部の軸方向位置まで挿入孔を形成しなくて済む。 According to such a configuration, by fitting the shaft to the first portion, centering of the shaft becomes possible, and at the second portion located at the same position as the first portion in the axial direction of the hub portion, the shaft and the shaft are formed. Since it is possible to adhere to the wall surface forming the insertion hole, the insertion site of the shaft can be shortened. This facilitates the processing of the insertion hole and eliminates the need to form the insertion hole up to the axial position of the maximum outer diameter forming portion where the centrifugal stress applied to the hub portion is maximized.
5)さらに別な態様に係るコンプレッサ装置は、4)に記載のコンプレッサ装置であって、前記シャフトの前記挿入部位は、円形状の断面を有し、前記挿入孔は、角形状の断面を有する。 5) The compressor device according to still another aspect is the compressor device according to 4), in which the insertion portion of the shaft has a circular cross section and the insertion hole has a square cross section. ..
このような構成によれば、ハブ部の軸方向同一位置で第1部位と第2部位とを同時に形成するための挿入孔及びシャフトの加工が容易になる。 According to such a configuration, it becomes easy to process the insertion hole and the shaft for simultaneously forming the first portion and the second portion at the same position in the axial direction of the hub portion.
6)さらに別な態様に係るコンプレッサ装置は、1)乃至5)の何れかに記載のコンプレッサ装置であって、前記シャフトは、大径部位(12b)と、前記大径部位よりも小さい外径を有する小径部位であって、前記大径部位と前記挿入部位との間に形成された小径部位(12c)、を含み、前記コンプレッサ装置は、前記小径部位に装着されたスリーブ部材であって、一端側が前記ハブ部の背面に前記接着剤で接着され、他端側が前記大径部位と前記小径部位との間に形成される段差面(62)に前記接着剤で接着されるスリーブ部材(60)を更に備える。 6) The compressor device according to still another aspect is the compressor device according to any one of 1) to 5), and the shaft has a large diameter portion (12b) and an outer diameter smaller than that of the large diameter portion. The small-diameter portion having a small diameter portion (12c) formed between the large-diameter portion and the insertion portion, and the compressor device is a sleeve member attached to the small-diameter portion. A sleeve member (60) whose one end side is adhered to the back surface of the hub portion with the adhesive and the other end side is adhered to the stepped surface (62) formed between the large diameter portion and the small diameter portion with the adhesive. ) Is further provided.
このような構成によれば、シャフトの小径部位に装着された上記スリーブ部材は、その両端側がハブ部の背面及び上記段差面に接着剤で接着されるため、シャフトへの取付強度を向上できる。 According to such a configuration, since both ends of the sleeve member mounted on the small diameter portion of the shaft are adhered to the back surface of the hub portion and the stepped surface with an adhesive, the mounting strength to the shaft can be improved.
7)さらに別な態様に係るコンプレッサ装置は、6)に記載のコンプレッサ装置であって、前記スリーブ部材は、前記ハブ部の背面に前記接着剤で接着されたスラストリング(64)と、前記段差面に前記接着剤で接着されたスラストスリーブ(66)と、を含み、前記スラストリングの他端側と前記スラストスリーブの一端側とが接着されている。 7) The compressor device according to still another aspect is the compressor device according to 6), in which the sleeve member has a thrust ring (64) bonded to the back surface of the hub portion with the adhesive and the step. A thrust sleeve (66) adhered to the surface with the adhesive is included, and the other end side of the thrust ring and one end side of the thrust sleeve are adhered to each other.
このような構成によれば、スリーブ部材を構成するスラストリングとスラストスリーブとが両者間及び両側に配置された部材に接着剤で接着されるため、これら部材のシャフト所定位置への取付強度を向上できる。そのため、スラストリングとスラストスリーブとでスラスト軸を安定支持できる。 According to such a configuration, the thrust ring and the thrust sleeve constituting the sleeve member are adhered to the members arranged between them and on both sides with an adhesive, so that the mounting strength of these members at a predetermined position on the shaft is improved. can. Therefore, the thrust shaft can be stably supported by the thrust ring and the thrust sleeve.
8)さらに別な態様に係るターボチャージャは、上述のコンプレッサ装置と、前記コンプレッサ装置の前記シャフトにおける前記コンプレッサホイールとは反対側に固定されたタービンホイール(32)を含むタービン装置(30)と、を備えている。 8) The turbocharger according to still another aspect includes a turbine device (30) including the above-mentioned compressor device and a turbine wheel (32) fixed to the shaft of the compressor device on the opposite side of the compressor wheel. It has.
このような構成によれば、コンプレッサホイールのハブ部に形成される挿入孔やシャフトの挿入部位にネジ加工が不要になり、かつネジ締結による問題点を解消できると共に、コンプレッサホイールの製作工数やコストを削減できる。 According to such a configuration, screwing is not required for the insertion hole formed in the hub portion of the compressor wheel and the insertion part of the shaft, and the problem of screw fastening can be solved, and the man-hours and cost for manufacturing the compressor wheel can be solved. Can be reduced.
10 ターボチャージャ
12 シャフト
12a 挿入部位
12b 大径部位
12c 小径部位
14 軸受ハウジング
16 ラジアル軸受
20(20A、20B、20C) コンプレッサ装置
22(22A、22B) コンプレッサホイール
24 コンプレッサハウジング
30 タービン装置
32 タービンホイール
34 タービンハウジング
40 ハブ部
40a ボス部
40a1 端面
42 コンプレッサ翼
44 挿入孔
44a 第1孔部
44b 第2孔部
46 傾斜面部
48 曲面部
50 背面
52 第1軸部
54 第2軸部
56 第1部位
58 第2部位
60 スリーブ部材
62、70 段差面
64 スラストリング
66 スラストスリーブ
68 スラスト軸受
C 曲率中心
CA 軸線
Sa 接着剤充填空間
r 半径
10
Claims (8)
前記コンプレッサホイールの背面に開口を有する有底の挿入孔に挿入されるシャフトと、
を備えるコンプレッサ装置であって、
前記シャフトのうち前記挿入孔に挿入された挿入部位の少なくとも一部は、前記挿入孔を形成する壁面に接着剤で接着されているコンプレッサ装置。 A compressor wheel including a hub portion and a plurality of compressor blades provided on the outer peripheral surface of the hub portion.
A shaft inserted into a bottomed insertion hole having an opening on the back surface of the compressor wheel,
It is a compressor device equipped with
A compressor device in which at least a part of the insertion portion of the shaft inserted into the insertion hole is adhered to the wall surface forming the insertion hole with an adhesive.
前記ハブ部の先端側へ向かって半径方向内側へ延在する傾斜面部と、
前記傾斜面部よりも前記ハブの先端側に形成された曲面部と、
を含む請求項1に記載のコンプレッサ装置。 The outer peripheral surface of the hub portion located on the tip end side of the hub portion from the leading edge of the compressor blade is
An inclined surface portion extending inward in the radial direction toward the tip end side of the hub portion, and
A curved surface portion formed on the tip end side of the hub with respect to the inclined surface portion, and
The compressor device according to claim 1.
第1直径を有する第1孔部であって、前記背面から前記ハブ部の先端側へ向かって延在する第1孔部と、
前記第1直径より小さい第2直径を有する第2孔部であって、前記第1孔部の先端から前記ハブ部の先端側へ向かって延在する第2孔部と、
を含み、
前記シャフトの前記挿入部位は、
前記第1孔部に挿入され、前記第1孔部を形成する壁面に前記接着剤で接着される第1軸部と、
前記第2孔部に嵌合され、前記シャフトをセンタリングするための第2軸部と、
を含む
請求項1又は2に記載のコンプレッサ装置。 The insertion hole is
A first hole portion having a first diameter, which extends from the back surface toward the tip end side of the hub portion, and a first hole portion.
A second hole having a second diameter smaller than the first diameter, and a second hole extending from the tip of the first hole toward the tip side of the hub.
Including
The insertion site of the shaft
A first shaft portion that is inserted into the first hole portion and is adhered to the wall surface forming the first hole portion with the adhesive.
A second shaft portion fitted in the second hole portion for centering the shaft, and a second shaft portion.
The compressor device according to claim 1 or 2.
前記シャフトが嵌合する第1部位と、
前記シャフトとの間に前記接着剤が充填される接着剤充填空間を形成する第2部位と、を含む
請求項1又は2に記載のコンプレッサ装置。 The wall surface forming the insertion hole has a cross section orthogonal to the axis of the compressor wheel.
The first part where the shaft fits and
The compressor device according to claim 1 or 2, further comprising a second portion forming an adhesive filling space in which the adhesive is filled with the shaft.
前記挿入孔は、角形状の断面を有する
請求項4に記載のコンプレッサ装置。 The insertion site of the shaft has a circular cross section and has a circular cross section.
The compressor device according to claim 4, wherein the insertion hole has a square cross section.
前記コンプレッサ装置は、前記小径部位に装着されたスリーブ部材であって、一端側が前記ハブ部の背面に前記接着剤で接着され、他端側が前記大径部位と前記小径部位との間に形成される段差面に前記接着剤で接着されるスリーブ部材を更に備える
請求項1乃至5の何れか一項に記載のコンプレッサ装置。 The shaft includes a large-diameter portion, a small-diameter portion having an outer diameter smaller than that of the large-diameter portion, and a small-diameter portion formed between the large-diameter portion and the insertion portion.
The compressor device is a sleeve member attached to the small diameter portion, one end side of which is adhered to the back surface of the hub portion with the adhesive, and the other end side is formed between the large diameter portion and the small diameter portion. The compressor device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a sleeve member adhered to the stepped surface with the adhesive.
前記スラストリングの他端側と前記スラストスリーブの一端側とが前記接着剤で接着された
請求項6に記載のコンプレッサ装置。 The sleeve member includes a thrust ring bonded to the back surface of the hub portion with the adhesive and a thrust sleeve bonded to the stepped surface with the adhesive.
The compressor device according to claim 6, wherein the other end side of the thrust ring and one end side of the thrust sleeve are bonded with the adhesive.
前記コンプレッサ装置の前記シャフトにおける前記コンプレッサホイールとは反対側に固定されたタービンホイールを含むタービン装置と、
を備えた
ターボチャージャ。 The compressor device according to any one of claims 1 to 7.
A turbine device including a turbine wheel fixed on the shaft of the compressor device on the side opposite to the compressor wheel.
With
Turbocharger.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020030424A JP2021134698A (en) | 2020-02-26 | 2020-02-26 | Compressor device and turbocharger |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2020030424A JP2021134698A (en) | 2020-02-26 | 2020-02-26 | Compressor device and turbocharger |
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JP2021134698A true JP2021134698A (en) | 2021-09-13 |
Family
ID=77660663
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2020030424A Pending JP2021134698A (en) | 2020-02-26 | 2020-02-26 | Compressor device and turbocharger |
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Country | Link |
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-
2020
- 2020-02-26 JP JP2020030424A patent/JP2021134698A/en active Pending
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