JP4637853B2 - ターボ機械、ターボ機械に用いられるコンプレッサインペラ、及びターボ機械の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ターボ機械、ターボ機械に用いられるコンプレッサインペラ、及びターボ機械の製造方法に関する。

従来、ターボチャージャに代表されるようなターボ機械のコンプレッサインペラは、タービンと一体に設けられた駆動軸に対してナットによって固定されていた。つまり、コンプレッサインペラには軸方向に貫通した貫通孔が穿設されており、この貫通孔に駆動軸を挿通するとともに、駆動軸の先端側に刻設されたねじ部分にナットを螺合し、締め付けて固定していたのである。
しかし、このような結合構造では、コンプレッサインペラに貫通孔が設けてあるために、その軸方向の中程で高応力が発生しやすく、耐久性を向上させるには限界があった。

そこで、貫通孔の代わりに、コンプレッサインペラに軸方向に沿った有底のねじ穴（貫通していない穴）を設け、このねじ穴に駆動軸を螺合させる結合構造が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。また、この特許文献１および特許文献２では、螺合部分のがたをなくしたり、同芯度を向上させたりするために、穴と駆動軸との締まり嵌めによる嵌合部分が設けられている。
この結合構造によれば、ねじ穴は駆動軸が確実に螺合される程度に短くてよいから、軸方向の中程まで設ける必要がなく、高応力が発生しにくいのである。

特表平５−５０４１７８号公報 米国特許第５,１９３,９８９号

しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載のターボチャージャでは、その結合に際し、コンプレッサインペラ側のねじ穴に駆動軸が先ず螺合し、螺合させていく途中で互いが嵌合するため、同芯度が得られにくい螺合部分での結合が嵌合部分に影響し、本来は嵌合部分によって得るはずの同芯度が正確にでないという問題が生じる。この結果、生産性を損ねたり、駆動軸が撓んで変形するなど、回転時にアンバランスが生じ易くなり、耐久性を思うように向上させることができない。

本発明の目的は、コンプレッサインペラと駆動軸との結合状態を良好に維持できるターボ機械、このターボ機械に用いられるコンプレッサインペラ、及びターボ機械の製造方法を提供することにある。

第１発明に係るターボ機械は、
背面中央に突起部を有するコンプレッサインペラと、
このコンプレッサインペラの突起部に設けられた有底の結合穴に締まり嵌めにて嵌合される駆動軸と、
この駆動軸の嵌合部に応じた前記突起部の外周部分に、前記駆動軸と同心状に中間嵌めまたは隙間嵌めにて嵌合される筒状部材とを備えていることを特徴とする。

第２発明に係るターボ機械は、第１発明において、
前記突起部の有底の結合穴と前記駆動軸との嵌合は、ＪＩＳ Ｂ ０４０１に規定される締まり嵌めであり、
前記突起部と前記筒状部材との嵌合は、ＪＩＳ Ｂ ０４０１に規定される中間嵌めまたは隙間嵌めであることを特徴とする。
ここで、締まり嵌めは、穴径を基準としたときに、１０％程度大きな径の軸を、圧入、強圧入、焼き嵌め、冷やし嵌め等によって有底穴に嵌合させることにより実現することができる。
また、中間嵌めは、滑合、押し込み、打込等によって筒状部材を突起部に嵌合させることによって実現することができる。
具体的には、穴径を６mmから１０mmとしたときに、表１に示される軸径の公差域クラスを選択することによって締まり嵌め、中間嵌め、隙間嵌めを適宜採用することができる。

第３発明に係るターボ機械は、第１発明または第２発明において、
前記筒状部材は、前記コンプレッサインペラよりも線膨張係数の小さい材料により形成されていることを特徴とする。
ここで、コンプレッサインペラに用いる材料としては、例えば、アルミニウム（線膨張係数：２３．９×１０^−６１／℃）、ジュラルミン（線膨張係数：２７．３×１０^−６１／℃）等を採用することができる。
一方、筒状部材に用いる材料としては、例えば、炭素鋼（線膨張係数：１０．１〜１２．１×１０^−６１／℃）、クロム鋼（線熱膨張係数：９．５〜１１．３×１０^−６１／℃）、ニッケル鋼（線熱膨張係数：１８．０×１０^−６１／℃）等を採用することができる。

第４発明に係るターボ機械は、第１発明ないし第３発明のいずれかにおいて、
前記駆動軸には段差状の肩部が設けられ、
この肩部と前記コンプレッサインペラとの間には、前記駆動軸に挿入されたスリーブが挟持されていることを特徴とする。

第５発明にターボ機械は、第４発明において、
前記スリーブは、前記駆動軸の肩部と前記コンプレッサインペラとの間で、軸方向に面圧を受けた状態で挟持されていることを特徴とする。

第６発明に係るターボ機械は、第４発明または第５発明において、
前記スリーブには、前記筒状部材が一体に設けられていることを特徴とする。

第７発明に係るターボ機械は、第４発明ないし第６発明のいずれかにおいて、
前記駆動軸を回転自在に保持するハウジングと、
前記駆動軸に固定されるスラストカラーと、
このスラストカラーおよび前記スリーブの間に挟持され、前記ハウジングに固定されるスラストベアリングとを備えていることを特徴とする。

第８発明に係るターボ機械は、第７発明において、
前記スリーブには、前記ハウジングとの間で潤滑油および高圧空気をシールするシール手段が設けられていることを特徴とする。

第９発明に係るターボ機械は、第４発明ないし第８のいずれかにおいて、
前記スリーブと前記駆動軸とには、互いに係合することで回転方向への滑りを抑制する第１の滑り抑制手段が設けられていることを特徴とする。

第１０発明に係るターボ機械は、第１発明ないし第９発明のいずれかにおいて、
前記環状部材と前記コンプレッサインペラとには、互いに係合することで回転方向への滑りを抑制する第２の滑り抑制手段が設けられていることを特徴とする。

第１１発明に係るターボ機械は、第１発明ないし第１０発明のいずれかにおいて、
前記コンプレッサインペラと前記駆動軸とには、互いに係合することで回転方向への滑りを抑制する第３の滑り抑制手段が設けられていることを特徴とする。
第１２発明に係るターボ機械は、第１発明ないし第１１発明のいずれかにおいて、
前記コンプレッサインペラには、
前記駆動軸および前記有底穴の嵌合状態と、前記突起部外周部分および前記筒状部材の嵌合状態との分離を容易にする脱着手段が設けられていることを特徴とする。
ここで、脱着手段は、コンプレッサインペラに結合された駆動軸に沿ってコンプレッサインペラの突起部とは反対側に設けられるのが好ましく、例えば、雌ねじ穴状、雄ねじ状、およびボス等によって脱着手段を構成することができる。

第１３発明に係るコンプレッサインペラは、ターボ機械に用いられるコンプレッサインペラであって、背面中央から突出した筒状の突起部を有し、この突起部の内周部分は、前記ターボ機械の駆動軸と締まり嵌めにて嵌合するための第１の結合部とされ、前記突起部の外周部分は、前記駆動軸と同心状に配置される筒状部材と中間嵌めまたは隙間嵌めにて勘合するための第２の結合部になっていることを特徴とする。

第１４発明に係るターボ機械の製造方法は、
背面中央に突起部を有するコンプレッサインペラと、
このコンプレッサインペラの突起部に設けられた有底の結合穴に嵌合される駆動軸と、
この駆動軸を回転自在に支持するハウジングと、
前記駆動軸の嵌合部に応じた前記突起部の外周部分に、前記駆動軸と同心状に嵌合される筒状部材とを備えたターボ機械の製造方法であって、
前記ハウジング内に前記駆動軸を挿入し、該駆動軸の先端を前記ハウジングから露出させる工程と、
前記筒状部材を前記駆動軸に挿入する工程と、
前記駆動軸の先端を、前記コンプレッサインペラの結合穴に締まり嵌めにて嵌合するとともに、前記筒状部材を前記突起部の外周部分に中間嵌めまたは隙間嵌めにて嵌合する工程とからなることを特徴とする。

以上において、第１発明によれば、コンプレッサインペラの突起部には駆動軸が嵌合しているが、この突起部の外周に筒状部材が嵌合してているため、ターボ機械の駆動によって駆動軸やコンプレッサインペラが高温となり、コンプレッサインペラが膨張して駆動軸の嵌合状態が緩んできても、外周側の筒状部材の嵌合状態が強まり、コンプレッサインペラの突起部から駆動軸が抜けやすくなるのを防止して耐久性を確実に向上させることができる。

また、突起部の有底の結合穴と駆動軸の嵌合が締まり嵌めで、突起部と筒状部材の嵌合が中間嵌めまたは隙間嵌めとされることにより、有底の結合穴に駆動軸を圧入等して突起部の外周が拡張しても、突起部と筒状部材との間の嵌合が緩くなっているので、筒状部材を確実に突起部外周に嵌合させることができる。
第３発明によれば、筒状部材をコンプレッサインペラよりも線膨張係数の小さい材料によって形成することにより、コンプレッサインペラが高温となって膨張しても、筒状部材の高温に伴う膨張がコンプレッサインペラよりも小さいので、外周での嵌合がよりきつくなり、駆動軸およびコンプレッサインペラの嵌合を強固に維持することができる。

第４発明によれば、コンプレッサインペラやスリーブを駆動軸での適切な軸方向位置に配置できる。
第５発明によれば、スリーブがコンプレッサインペラと肩部との間で面圧を受けた状態で挟持されているので、スリーブを駆動軸と共に確実に回転させることができる。

第６発明によれば、筒状部材がスリーブに一体に設けられているため、部材点数や組込工数を低減できる。

第７発明によれば、スラストベアリングがスリーブとスラストカラーとの間に挟持されているので、スリーブおよびスラストカラーを介して駆動軸が軸方向にずれるのを確実に防止できる。また、スラストベアリングを２部品間で挟持する構造であるから、スリーブに周方向に沿った溝を設け、この溝に馬蹄形のスラストベアリングを配置する構造とは異なり、円環状のスラストベアリングを用いることができ、回転面を全周にわたってバランスよく支持できる。

第８発明によれば、スリーブには潤滑油および高圧空気をシールするシール手段が設けられているため、コンプレッサインペラ側での高圧の給気が駆動軸の潤滑部分に入り込んで漏れたり、潤滑部分の潤滑油が過給空気側に漏れ出して混ざったりするといった心配がない。
第９発明によれば、スリーブと駆動軸とには第１の滑り抑制手段が設けられているので、スリーブと駆動軸とを一体に回転させることができ、これらの間で焼付等が生じるのを防止できる。

第１０発明、第１１発明によれば、筒状部材とコンプレッサインペラとには第２の滑り抑制手段が設けられ、コンプレッサインペラと駆動軸とには第３の滑り抑制手段が設けられているので、互いの嵌め合いだけで結合されている場合に比して、結合面への負担を軽減でき、滑りに対して確実に対抗できる。
第１２発明によれば、コンプレッサインペラに脱着手段を設けることにより、脱着手段を用いてコンプレッサインペラおよび駆動軸の嵌合部分を容易に分離することができるので、故障時の修理も容易に行うことができる。

第１３発明によれば、コンプレッサインペラを、突起部の外周部分および内周部分の両方の結合部を利用してターボ機械に組み込むため、内周部分を利用して結合していた従来に比して結合強度を大きくでき、耐久性を向上させることができる。
第１４発明によれば、ハウジングに駆動軸を挿入した後に、筒状部材を駆動軸に挿入し、コンプレッサインペラの結合穴への圧入と、筒状部材の突起部への圧入を順次行うことができるため、作業が容易であり、組み込み時間の短縮を図ることができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係るターボ機械を示す断面図。 図２は、ターボ機械の要部を示す断面図。 図３は、本発明の第２実施形態に係る結合部分の断面図。 図４は、本実施形態の駆動軸の正面図。 図５は、本実施形態のスリーブの正面図。 図６は、本実施形態のコンプレッサインペラの正面図。 図７Ａは、本発明の第３実施形態に係る結合部分の図７ＢのＡ−Ａ線における断面図。 図７Ｂは、本実施形態の駆動軸の側面図。 図８Ａは、本実施形態のスリーブの側断面図。 図８Ｂは、本実施形態のスリーブの背面図。

符号の説明

１…ターボチャージャ（ターボ機械）、１３…コンプレッサインペラ、１５…駆動軸、１６…ハウジング（非回転部材）、１８…肩部、１９…突起部、１９Ａ…第２の結合部、２０…結合穴、２０Ａ…第１の結合部、３０…スリーブ、３１…スラストカラー、３２…スラストベアリング、３３…筒状部（筒状部材）、３４…シールリング（シール手段）、４３，５６…第１の滑り抑制手段、４６…第２の滑り抑制手段、４９，５３…第３の滑り抑制手段。

以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、後述する第２実施形態以降において、次説する第１実施形態と同じ部材には同一符合を付し、第２実施形態以降でのそれらの詳細な説明を省略または簡略化する。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係るターボチャージャ（ターボ機械）１を示す断面図、図２は、ターボチャージャ１の要部を示す断面図である。

ターボチャージャ１は、図１に示されるように、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジンに搭載されるものであって、図示しないエンジンへの吸気管路の途中に接続されるコンプレッサ１１と、排気管路の途中に接続される排気タービン１２とを備える。
コンプレッサ１１は、回転することで外部からの吸気を圧縮するコンプレッサインペラ１３を有している。
コンプレッサインペラ１３は、図示を略したが、正面視略円形状のハブに回転方向に配列される複数の羽根を取り付けたものであり、アルミ合金製の鋳造品により形成される。このコンプレッサインペラ１３の略中央は山形状に突出し、その先端の平坦部分には、脱着手段としての雌ねじ穴１３１が形成されている。この雌ねじ穴１３１は、後述する製造手順によりコンプレッサインペラ１３と駆動軸１５の嵌合がなされた後、再度これらを分離する場合に用いられ、本実施形態では、雌ねじ穴１３１に図示を略した取り外し工具を螺合して引き抜く際、分離の容易化を図るために設けられている。

排気タービン１２は、流入する排気ガスによって回転するタービンホイール１４を有し、タービンホイール１４にはスチール製の駆動軸１５が摩擦圧接やＴＩＧ溶接、あるいはＭＩＧ溶接等で一体に形成されている。そして、この駆動軸１５はハウジング１６内に設けられたフルフロートベアリング１７によって回転可能に支持されており、駆動軸１５の先端側にコンプレッサインペラ１３が結合されている。

以下には、図２を参照して、コンプレッサインペラ１３と駆動軸１５との結合部分について詳説する。
コンプレッサインペラ１３の背面側の中央、つまりタービンホイール１４と対向する側の中央には、当該タービンホイール１４側に突出した突起部１９が設けられている。この突起部１９部分には軸方向の奥側に向かって結合穴２０が設けられている。
この結合穴２０は、駆動軸１５を挿入して結合するための穴であるが、コンプレッサインペラ１３を貫通する従来のような貫通孔ではなく、有底の穴である。結合穴２０の内周部分は、駆動軸１５が結合される第１の結合部２０Ａになっている。

駆動軸１５の先端側には、コンプレッサインペラ１３の結合穴２０に挿入されてその第１の結合部２０Ａと嵌合する嵌合軸部１５Ａが設けられ、嵌合軸部１５Ａよりも基端側には、スリーブ３０が挿入される挿入部１５Ｂが設けられている。

嵌合軸部１５Ａと第１の結合部２０Ａとの嵌合状態は、穴基準の締まり嵌めとされている（ＪＩＳによる嵌め合い記号では、例えばＨ６／ｕ６）。この他に、従来のようなねじ止めといった構造はなく、コンプレッサインペラ１３と駆動軸１５とは嵌合のみによって結合されている。

スリーブ３０は、コンプレッサインペラ１３側の面が開口された略円筒状体から構成され、アルミ製のコンプレッサインペラ１３よりも線膨張係数の小さいスチール製である。
このスリーブ３０には、駆動軸１５が挿入される挿通孔３０Ａが設けられているとともに、挿通孔３０Ａよりもコンプレッサインペラ１３側には、挿通孔３０Ａと連通した嵌合穴部３３Ａを有する筒状部（筒状部材）３３が一体に設けられている。
筒状部３３の嵌合穴部３３Ａは、挿通孔３０Ａよりも径が大きく、コンプレッサインペラ１３の突起部１９が挿入されて嵌合するようになっている。つまり、挿入される突起部１９の外周部分は嵌合穴部３３Ａと結合される第２の結合部１９Ａになっている。

嵌合穴部３３Ａと第２の結合部１９Ａとの嵌合状態は、穴基準の隙間嵌めあるいは中間嵌めであり（ＪＩＳによる嵌め合い記号では、例えばＨ６／ｈ６、Ｈ６／ｋ６）、嵌合軸部１５Ａと第１の結合部２０Ａとの嵌合の方がきつく設定されている。
このことにより、駆動軸１５とコンプレッサインペラ１３との同芯度は、嵌合穴部３３Ａと第２の結合部１９Ａとの嵌合に影響されることなく、確実に確保されるようになっている。なお、ここでも、ねじ止めといった構造はなく、コンプレッサインペラ１３と筒状部３３（スリーブ３０）とは嵌合のみによって結合されている。

このように、突起部１９の第２の結合部１９Ａには、コンプレッサインペラ１３よりも線膨張係数の小さい筒状部３３が嵌合しているため、駆動軸１５やコンプレッサインペラ１３が高温となり、コンプレッサインペラ１３側がより熱膨張して結合穴２０が拡径しようとしても、その膨張を筒状部３３によって抑制でき、突起部１９の結合穴２０から駆動軸１５が抜けやすくなるのを防止でき、耐久性を確実に向上させることができる。

しかも、コンプレッサインペラ１３側には貫通孔ではなく、有底の結合穴２０が設けられているので、コンプレッサインペラ１３の内部中央での高応力が発生しにくくなり、耐久性を大幅に向上させることができる。
また、駆動軸１５とコンプレッサインペラ１３とが螺合しているのではなく、第１の結合部２０Ａおよび嵌合軸部１５Ａにより互いが締まり嵌めの嵌合のみで結合されているため、嵌合部分の同芯度により精度良く組立できるうえ、螺号構造の従来とは異なって駆動軸１５の変形やねじ山部分のかじり等が一切発生せず、組立性も良好である。

また、スリーブ３０は、コンプレッサインペラ１３を駆動軸１５に嵌合させることで、駆動軸１５に設けられた段差状の肩部１８側に押圧されており、コンプレッサインペラ１３と肩部１８との間に軸方向の面圧を受けた状態で挟持されている。従って、スリーブ３０は駆動軸１５に対して結合している訳ではないが、面圧を受けた状態に挟持されていることにより、コンプレッサインペラ１３およびスリーブ３０は駆動軸１５での適切な軸方向位置に配置され、また、スリーブ３０は駆動軸１５と一体に回転するようになっている。
そして、スリーブ３０と肩部１８との間にはスラストカラー３１が配置されており、このスラストカラー３１もまた、面圧を受けた状態で挟持され、やはり駆動軸１５に固定されて一体に回転する。

さらに、スリーブ３０に設けられたスラストカラー３１との当接部３０Ｂの外周側には、当該スリーブ３０とスラストカラー３１とに挟持されるようにしてスラストベアリング３２が配置されている。このスラストベアリング３２は、当接部３０Ｂが挿通可能な円環状とされ、ハウジング１６に設けられた凹部空間１６Ａ内に固定されている。円環状のスラストベアリング３２は、馬蹄形のスラストベアリングとは異なり、スリーブ３０やスラストカラー３１の回転面を全周にわたってバランスよく支持できる。

そして、スリーブ３０は、ハウジング１６の凹部空間１６Ａに収容されるようにして配置されているのであるが、前述の筒状部３３が凹部空間１６Ａからコンプレッサインペラ１３側に僅かに突設されている。この筒状部３３の基端側外周部には凹溝が全周にわたって設けられ、凹溝内には一対のシールリング（シール手段）３４が軸方向に並設して嵌め込まれている。

シールリング３４は、スラストベアリング３２を覆うようにして凹部空間１６Ａ内に配置された保持リング３５に接触しており、凹部空間１６Ａの内外をシールしている。つまり、スラストベアリング３２に供給される潤滑油が、シールリング３４によって凹部空間１６Ａ側からコンプレッサインペラ１３側に漏れ出したり、コンプレッサインペラ１３側で生じた高圧の給気が、凹部空間１６Ａ内での潤滑部分を通して漏れたりする心配がない。なお、保持リング３５の外側には係止リング３６が設けられ、保持リング３５が凹部空間１６Ａから外れるのを防止している。

このようなターボチャージャ１を製造する場合、まず、ハウジング１６内にフルフロートベアリング１７を配置しておき、このフルフロートベアリング１７内にタービンホイール１４と一体の駆動軸１５を排気タービン１２側から挿入する。
この後、ハウジング１６の凹部空間１６Ａから突出した駆動軸１５に対してスラストカラー３１を挿入し、凹部空間１６Ａ内にスラストベアリング３２、保持リング３５、係止リング３６を順に配置し、さらに、駆動軸１５にスリーブ３０を挿入する。
この際、スリーブ３０には、筒状部３３が一体に設けられているので、筒状部３３を別体で組み込む必要がない。
そして、駆動軸１５の嵌合軸部１５Ａを結合穴２０に圧入するとともに、突起部１９の外周面に筒状部３３を圧入し、嵌合させる。以上により、ターボチャージャ１へのコンプレッサインペラ１３の組み込みが完了する。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
前述した第１実施形態では、駆動軸１５の先端は円柱形状とされ、円形状の有底穴２０に圧入嵌合され、さらに、円柱状の突起部１９に円筒状の筒状部３３が嵌合固定されていた。
これに対して、本発明の第２実施形態では、図３に示されるように、コンプレッサインペラ１３、駆動軸１５、及びスリーブ３０の結合部分に、回転方向への滑りを抑制する滑り抑制手段４３、４６、４９が設けられている点が相違する。尚、図４は、駆動軸１５の正面図を表し、図５は、スリーブ３０の正面図を表し、図６は、コンプレッサインペラ１３の正面図を表している。

図３に示されるように、駆動軸１５には、スリーブ３０が取り付けられる部分には雄ねじ部４１が刻設され、スリーブ３０には、当該雄ねじ部４１と螺合する雌ねじ部４２が刻設され、この部分の螺合により駆動軸１５にスリーブ３０が取り付けられるとともに、駆動軸１５回りでスリーブ３０が滑ったり空転したりするのを防止している。すなわち、これらのねじ部４１，４２により本発明に係る第１の滑り抑制手段４３が形成されている。

また、コンプレッサインペラ１３において、図６に示されるように、突起部１９の外周部基端側には、平行な一対の平坦面４４で二面幅部分が形成されており、スリーブ３０の筒状部３３には、図５に示されるように、前記平坦面４４に係止される係止溝４５が設けられている。突起部１９とスリーブ３０とが嵌合した状態では、平坦面４４に係止溝４５が係止し、筒状部３３と突起部１９との間で回転方向の滑りが抑制されるようになっている。すなわち、平坦面４４および係止溝４５により本発明に係る第２の滑り抑制手段４６が形成されている。

さらに、図４に示されるように、駆動軸１５において、嵌合軸部１５Ａの基端側にも、平行な一対の平坦面４７で二面幅部分が形成されており、コンプレッサインペラ１３の突起部１９には、図６に示されるように、前記平坦面４７に係止される係止溝４８が設けられている。駆動軸１５と突起部１９とが嵌合した状態では、平坦面４７に係止溝４８が係止し、駆動軸１５と突起部１９との間で回転方向の滑りが抑制されるようになっている。すなわち、平坦面４７および係止溝４８により本発明に係る第３の滑り抑制手段４９が形成されている。

加えて、駆動軸１５の先端には、先端側に向かって突出した係合片５１が設けられており、この係合片５１が突起部１９の結合穴２０の奥部分に設けられた係合孔５２に入り込んで係合するようになっている。これら係合片５１および係合孔５２の係合によっても、駆動軸１５と突起部１９との間で回転方向の滑りが抑制されており、従って、係合片５１および係合孔５２は、本発明での別の第３の滑り抑制手段５３を形成しているといえる。

〔第３実施形態〕
図７Ａ、図７Ｂおよび図８Ａ、図８Ｂにはそれぞれ、本発明の第３実施形態として、駆動軸１５およびスリーブ３０のさらに別の変形例が示されている。前記第２実施形態での第１の滑り抑制手段４３は、駆動軸１５の雄ねじ部４１、およびスリーブ３０の雌ねじ部４２で形成されていたが、本実施形態では、二面幅構造により第１の滑り抑制手段５６が形成されている。

具体的には、図７Ａ、図７Ｂに示すように、駆動軸１５の挿入部１５Ｂ（スリーブ３０が挿入される部分）基端側には、平行な一対の平坦面５４で二面幅部分が形成されており、図８Ａ、図８Ｂに示すスリーブ３０の挿通孔３０Ａの外側開口部分には、前記平坦面５４に係止される係止溝５５が設けられている。駆動軸１５にスリーブ３０が挿入された状態では、平坦面５４に係止溝５５が係止し、駆動軸１５とスリーブ３０との間で回転方向の滑りが抑制されるようになっている。つまり、平坦面５４および係止溝５５により第１の滑り抑制手段５６が形成されている。他の部分の形状は第２実施形態と略同じである。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記第２、第３実施形態では、第１〜第３の滑り抑制手段４３，４６，４９，５３，５６が設けられていたが、駆動軸１５とスリーブ３０とにおいて第１の滑り抑制手段４３，５６が設けられ、駆動軸１５とコンプレッサインペラ１３とにおいて第３の滑り抑制手段４９，５３が設けられていれば、必然的にコンプレッサインペラ１３とスリーブ３０との間で滑りが生じることはないので、第２の滑り抑制手段４６は省略可能である。

前記実施形態では、筒状部３３がスリーブ３０に一体に設けられていたが、このような筒状部３３を円環状の筒状部材としてスリーブ３０とは別体に設けてもよい。そして、別体の筒状部材を採用した場合でも、筒状部材の材料をコンプレッサインペラ１３よりも線膨張係数の小さいものとし、突起部１９に対しては嵌め合い嵌合させればよい。

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンに搭載されるターボチャージャの他、コンプレッサインペラ、およびこれを駆動する駆動軸を備えたターボ圧縮機、ターボジェット、ターボ送風機、ターボ冷凍機等のターボ機械に利用できる。

Claims (14)

1. ターボ機械において、
   背面中央に突起部を有するコンプレッサインペラと、
   このコンプレッサインペラの突起部に設けられた有底の結合穴に締まり嵌めにて嵌合される駆動軸と、
   この駆動軸の嵌合部に応じた前記突起部の外周部分に、前記駆動軸と同心状に中間嵌めまたは隙間嵌めにて嵌合される筒状部材とを備えていることを特徴とするターボ機械。
2. 請求項１に記載のターボ機械において、
   前記突起部の有底の結合穴と前記駆動軸との嵌合は、ＪＩＳ Ｂ ０４０１に規定される締まり嵌めであり、
   前記突起部と前記筒状部材との嵌合は、ＪＩＳ Ｂ ０４０１に規定される中間嵌めまたは隙間嵌めであることを特徴とするターボ機械。
3. 請求項１または請求項２に記載のターボ機械において、
   前記筒状部材は、前記コンプレッサインペラよりも線膨張係数の小さい材料により形成されていることを特徴とするターボ機械。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のターボ機械において、
   前記駆動軸には段差状の肩部が設けられ、
   この肩部と前記コンプレッサインペラとの間には、前記駆動軸に挿入されたスリーブが挟持されていることを特徴とするターボ機械。
5. 請求項４に記載のターボ機械において、
   前記スリーブは、前記駆動軸の肩部と前記コンプレッサインペラとの間で、軸方向に面圧を受けた状態で挟持されていることを特徴とするターボ機械。
6. 請求項４または請求項５に記載のターボ機械において、
   前記スリーブには、前記筒状部材が一体に設けられていることを特徴とするターボ機械。
7. 請求項４ないし請求項６のいずれかに記載のターボ機械において、
   前記駆動軸を回転自在に支持するハウジングと、
   前記駆動軸に固定されるスラストカラーと、
   このスラストカラーおよび前記スリーブの間に挟持され、前記ハウジングに固定されるスラストベアリングとを備えていることを特徴とするターボ機械。
8. 請求項７のいずれかに記載のターボ機械において、
   前記スリーブには、前記ハウジングとの間で潤滑油および高圧空気をシールするシール手段が設けられていることを特徴とするターボ機械。
9. 請求項４ないし請求項８のいずれかに記載のターボ機械において、
   前記スリーブと前記駆動軸とには、互いに係合することで回転方向への滑りを抑制する第１の滑り抑制手段が設けられていることを特徴とするターボ機械。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のターボ機械において、
    前記環状部材と前記コンプレッサインペラとには、互いに係合することで回転方向への滑りを抑制する第２の滑り抑制手段が設けられていることを特徴とするターボ機械。
11. 請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載のターボ機械において、
    前記コンプレッサインペラと前記駆動軸とには、互いに係合することで回転方向への滑りを抑制する第３の滑り抑制手段が設けられていることを特徴とするターボ機械。
12. 請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のターボ機械において、
    前記コンプレッサインペラには、
    前記駆動軸および前記有底穴の嵌合状態と、前記突起部外周部分および前記筒状部材の嵌合状態との分離を容易にする脱着手段が設けられていることを特徴とするターボ機械。
13. ターボ機械に用いられるコンプレッサインペラであって、
    背面中央から突出した筒状の突起部を有し、
    この突起部の内周部分は、前記ターボ機械の駆動軸と締まり嵌めにて嵌合するための第１の結合部とされ、
    前記突起部の外周部分は、前記駆動軸と同心状に配置される筒状部材と中間嵌めまたは隙間嵌めにて勘合するための第２の結合部になっていることを特徴とするコンプレッサインペラ。
14. 背面中央に突起部を有するコンプレッサインペラと、
    このコンプレッサインペラの突起部に設けられた有底の結合穴に嵌合される駆動軸と、
    この駆動軸を回転自在に支持するハウジングと、
    前記駆動軸の嵌合部に応じた前記突起部の外周部分に、前記駆動軸と同心状に嵌合される筒状部材とを備えたターボ機械の製造方法であって、
    前記ハウジング内に前記駆動軸を挿入し、該駆動軸の先端を前記ハウジングから露出させる工程と、
    前記筒状部材を前記駆動軸に挿入する工程と、
    前記駆動軸の先端を、前記コンプレッサインペラの結合穴に締まり嵌めにて嵌合するとともに、前記筒状部材を前記突起部の外周部分に中間嵌めまたは隙間嵌めにて嵌合する工程とからなることを特徴とするターボ機械の製造方法。

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