JP6846504B2

JP6846504B2 - 過給機

Info

Publication number: JP6846504B2
Application number: JP2019505601A
Authority: JP
Inventors: 健一郎岩切
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Engine and Turbocharger Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Engine and Turbocharger Ltd
Priority date: 2017-03-15
Filing date: 2017-03-15
Publication date: 2021-03-24
Anticipated expiration: 2037-03-15
Also published as: WO2018167892A1; CN110382838A; EP3575570B1; EP3575570A4; JPWO2018167892A1; EP3575570A1; US11193391B2; US20200018186A1; CN110382838B

Description

本発明は、タービンとコンプレッサとが回転軸により連結される過給機に関するものである。

排気タービン過給機は、コンプレッサとタービンとが回転軸により一体に連結され、このコンプレッサ及びタービンがハウジング内に回転自在に収容されて構成されている。そして、排気ガスがハウジング内に供給され、タービンを回転することで回転軸が駆動回転し、コンプレッサを回転駆動する。コンプレッサは、外部から空気を吸入し、羽根車で加圧して圧縮空気とし、この圧縮空気を内燃機関などに供給する。

このような排気タービン過給機において、タービンホイールに回転軸が一体に形成されており、コンプレッサホイールの貫通孔が形成されており、タービンホイールの回転軸をコンプレッサホイールの貫通孔に挿通し、回転軸の端部にナットを螺合することで、コンプレッサホイールとタービンホイールを一体に締結している。ところが、このような過給機の構成では、コンプレッサホイールの貫通孔に挿通されたタービンホイールの回転軸を締結するためのナットが必要となり、部品点数が増加してしまう。

このような問題を解決するものとして、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された過給機は、タービン翼車に回転軸を一体に形成し、コンプレッサホイールに盲螺子孔を形成し、タービン翼車の回転軸に形成された螺子部を盲螺子孔に螺合することで、コンプレッサ翼車とタービン翼車に締結したものである。そのため、タービン翼車の回転軸の螺子部をコンプレッサ翼車に形成された盲螺子孔に直接螺合するため、ナットが不要となる。

特開２００９−２０９８６７号公報

特許文献１に記載された過給機では、タービン翼車の回転軸に形成された螺子部をコンプレッサホイールの盲螺子孔に螺合して両者を締結している。このとき、タービン翼車（回転軸の螺子部）を回転不能に治具で押さえた状態で、コンプレッサ翼車の先端部に装着された治具を介してこのコンプレッサ翼車を回転することで、回転軸の螺子部とコンプレッサ翼車の盲螺子孔を螺合している。しかし、この構成では、回転軸とコンプレッサ翼車との軸心を高精度に一致させることが困難となり、螺子部と盲螺子孔との螺合に長時間を要してしまい、作業性がよくない。また、螺子部と盲螺子孔とが適正に螺合しないとき、螺子部または盲螺子孔が損傷してしまうおそれがある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、タービンに設けられた回転軸とコンプレッサとの高精度なねじ締結を可能として組付け作業性の向上を図る過給機を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の過給機は、中空形状をなすハウジングと、前記ハウジングに回転自在に支持される回転軸と、前記回転軸における軸方向の一端部に設けられるタービンと、前記回転軸における軸方向の他端部に設けられるコンプレッサと、を備え、前記回転軸の他端部にねじ部と円柱部が軸方向に沿って設けられ、前記コンプレッサに前記ねじ部が螺合するねじ孔と前記円柱部が嵌合する嵌合孔が軸方向に沿って設けられ、前記円柱部及び前記嵌合孔の軸方向長さ寸法が前記ねじ部及び前記ねじ孔の軸方向長さ寸法より長く設定される、ことを特徴とするものである。

従って、タービンに設けられた回転軸をコンプレッサに連結するために、回転軸の他端部に設けられたねじ部と円柱部をコンプレッサに設けられたねじ孔と嵌合孔に挿入すると、円柱部及び嵌合孔がねじ部及びねじ孔より長いことから、ねじ部がねじ孔に螺合する前に円柱部が嵌合孔に嵌合することで、回転軸の軸中心とコンプレッサの軸中心が一致する。そのため、回転軸のねじ部がコンプレッサのねじ孔に高精度に螺合することとなり、回転軸のねじ部やコンプレッサのねじ孔の損傷を抑制することができる。また、回転軸の軸中心とコンプレッサの軸中心が早期に一致し、回転軸のねじ部がコンプレッサのねじ孔に高精度に螺合することとから、タービンとコンプレッサとの組付け作業性の向上を図ることができる。

本発明の過給機では、前記円柱部が前記ねじ部より前記回転軸の他端部側に設けられ、前記ねじ孔が前記嵌合孔より前記コンプレッサの取付面側に設けられることを特徴としている。

従って、回転軸をコンプレッサに連結するとき、回転軸の円柱部がコンプレッサの嵌合孔に嵌合して回転軸の軸中心とコンプレッサの軸中心が一致するため、その後、回転軸のねじ部がコンプレッサのねじ孔に高精度に螺合することとなり、ねじ部とコンプレッサとの干渉による損傷を抑制することができる。

本発明の過給機では、前記円柱部の外径寸法が前記ねじ孔の内径寸法より小径に設定されることを特徴としている。

従って、回転軸をコンプレッサに連結するとき、回転軸の円柱部がねじ孔を通ってコンプレッサの嵌合孔に適正に嵌合することとなり、円柱部とねじ孔との干渉による損傷を抑制することができる。

本発明の過給機では、前記ねじ部が前記円柱部より前記回転軸の他端部側に設けられ、前記嵌合孔が前記ねじ孔より前記コンプレッサの取付面側に設けられることを特徴としている。

従って、回転軸をコンプレッサに連結するとき、回転軸のねじ部がコンプレッサの嵌合孔を通過するとき、円柱部がコンプレッサの嵌合孔に嵌合して軸中心が一致するため、その後、回転軸のねじ部がコンプレッサのねじ孔に高精度に螺合することとなり、ねじ部とコンプレッサとの干渉による損傷を抑制することができる。

本発明の過給機では、前記嵌合孔の内径寸法が前記ねじ部の外径寸法より大径に設定されることを特徴としている。

従って、回転軸をコンプレッサに連結するとき、回転軸のねじ部がコンプレッサの嵌合孔を通ってねじ孔に適正に螺合することとなり、ねじ部と嵌合孔との干渉による損傷を抑制することができる。

本発明の過給機では、前記ねじ孔及び前記嵌合孔は、前記コンプレッサの最大外径位置より前記コンプレッサの取付面側に設けられることを特徴としている。

従って、回転軸のねじ部がコンプレッサのねじ孔に螺合する位置と円柱部が嵌合孔に嵌合する位置が、コンプレッサの最大外径位置にないことから、コンプレッサの回転時に最大外径位置に作用する遠心応力がねじ孔及び嵌合孔に直接作用しないことから、コンプレッサの強度の低下を抑制することができる。

本発明の過給機では、前記ねじ孔及び前記嵌合孔は、前記コンプレッサの最大外径位置より前記コンプレッサの先端部側に設けられることを特徴としている。

本発明の過給機では、前記ねじ孔及び前記嵌合孔は、前記コンプレッサの取付面側に向けて開口し、前記コンプレッサの先端部側に向けて閉塞されることを特徴としている。

従って、ねじ孔及び前記嵌合孔におけるコンプレッサの先端部側が閉塞されていることから、コンプレッサの強度の低下を抑制することができる。

本発明の過給機では、前記ねじ孔及び前記嵌合孔は、前記コンプレッサの取付面側及び先端部側に向けて開口することを特徴としている。

従って、ねじ孔及び嵌合孔の長さを長くすることができ、締結強度を向上することができる。

本発明の過給機では、前記回転軸は、他端部が前記コンプレッサの先端部側に突出すると共に、先細形状をなすことを特徴としている。

従って、回転軸の他端部がコンプレッサの先端部側に突出して先細形状をなすことから、コンプレッサの吸入口から吸入される空気が回転軸の他端部で剥離しにくくなり、空力性能の低下を抑制することができる。

本発明の過給機によれば、タービンに設けられた回転軸とコンプレッサとの高精度なねじ締結を可能として組付け作業性の向上を図ることができる。

図１は、第１実施形態の排気タービン過給機を表す全体構成図である。図２は、第１実施形態の排気タービン過給機におけるコンプレッサと回転軸とのねじ締結部を表す断面図である。図３は、第１実施形態の排気タービン過給機の変形例を表すコンプレッサと回転軸とのねじ締結部を表す断面図である。図４は、第２実施形態の排気タービン過給機におけるコンプレッサと回転軸とのねじ締結部を表す断面図である。図５は、第２実施形態の排気タービン過給機の変形例を表すコンプレッサと回転軸とのねじ締結部を表す断面図である。図６は、第３実施形態の排気タービン過給機におけるコンプレッサと回転軸とのねじ締結部を表す断面図である。図７は、第３実施形態の排気タービン過給機の変形例を表すコンプレッサと回転軸とのねじ締結部を表す断面図である。図８は、第４実施形態の排気タービン過給機におけるコンプレッサと回転軸とのねじ締結部を表す断面図である。図９は、コンプレッサと回転軸との組付け方法を表す断面図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る過給機の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の排気タービン過給機を表す全体構成図、図２は、第１実施形態の排気タービン過給機におけるコンプレッサと回転軸とのねじ締結部を表す断面図である。

図１に示すように、排気タービン過給機１１は、主に、タービン１２と、コンプレッサ１３と、回転軸１４とにより構成され、これらがハウジング１５内に収容されている。

ハウジング１５は、内部が中空に形成され、タービン１２の構成を収容する第一空間部Ｓ１をなすタービンハウジング１５Ａと、コンプレッサ１３の構成を収容する第二空間部Ｓ２をなすコンプレッサハウジング１５Ｂと、回転軸１４を収容する第三空間部Ｓ３をなすベアリングハウジング１５Ｃとを有している。ベアリングハウジング１５Ｃの第三空間部Ｓ３は、タービンハウジング１５Ａの第一空間部Ｓ１とコンプレッサハウジング１５Ｂの第二空間部Ｓ２との間に位置している。

回転軸１４は、タービン１２側の端部がタービン側軸受であるジャーナル軸受２１により回転自在に支持され、コンプレッサ１３側の端部がコンプレッサ側軸受であるジャーナル軸受２２により回転自在に支持され、且つ、スラスト軸受２３により回転軸１４が延在する軸方向への移動を規制されている。回転軸１４は、軸方向における一端部にタービン１２のタービンディスク２４が固定されている。タービンディスク２４は、タービンハウジング１５Ａの第一空間部Ｓ１に収容され、外周部に軸流型をなす複数のタービン翼２５が周方向に所定間隔で設けられている。また、回転軸１４は、軸方向における他端部にコンプレッサ１３のコンプレッサ羽根車２６が固定されている。コンプレッサ羽根車２６は、コンプレッサハウジング１５Ｂの第二空間部Ｓ２に収容され、外周部に複数のブレード２７が周方向に所定間隔で設けられている。

タービンハウジング１５Ａは、タービン翼２５に対して排気ガスの入口通路３１と排気ガスの出口通路３２が設けられている。そして、タービンハウジング１５Ａは、入口通路３１とタービン翼２５との間にタービンノズル３３が設けられており、このタービンノズル３３により静圧膨張された軸方向の排気ガス流が複数のタービン翼２５に導かれることで、タービン１２を駆動回転することができる。コンプレッサハウジング１５Ｂは、コンプレッサ羽根車２６に対して吸入口３４と圧縮空気吐出口３５が設けられている。そして、コンプレッサハウジング１５Ｂは、コンプレッサ羽根車２６と圧縮空気吐出口３５との間にディフューザ３６が設けられている。コンプレッサ羽根車２６により圧縮された空気は、ディフューザ３６を通って排出される。

そのため、この排気タービン過給機１１は、エンジン（図示せず）から排出された排ガスによりタービン１２が駆動し、タービン１２の回転が回転軸１４に伝達されてコンプレッサ１３が駆動し、このコンプレッサ１３が燃焼用気体を圧縮してエンジンに供給する。従って、エンジンからの排気ガスは、排気ガスの入口通路３１を通り、タービンノズル３３により静圧膨張され、軸方向の排気ガス流が複数のタービン翼２５に導かれることで、複数のタービン翼２５が固定されたタービンディスク２４を介してタービン１２が駆動回転する。そして、複数のタービン翼２５を駆動した排気ガスは、出口通路３２から外部に排出される。一方、タービン１２により回転軸１４が回転すると、一体のコンプレッサ羽根車２６が回転し、吸入口３４を通って空気が吸入される。吸入された空気は、コンプレッサ羽根車２６で加圧されて圧縮空気となり、この圧縮空気は、ディフューザ３６を通り、圧縮空気吐出口３５からエンジンに供給される。

第１実施形態の排気タービン過給機１１にて、タービン１２は、タービンディスク２４の外周部に複数のタービン翼２５が一体に設けられると共に、タービンディスク２４の取付面側の軸中心位置に回転軸１４の一端部が一体に設けられて構成されている。一方、コンプレッサ１３は、コンプレッサ羽根車２６の外周部に複数のブレード２７が一体に設けられて構成され、コンプレッサ羽根車２６の取付面側の軸中心位置に回転軸１４の他端部が連結されて構成されている。この場合、コンプレッサ１３と回転軸１４は、同心位置（軸中心Ｏ）に組付けられる。

即ち、図２に示すように、回転軸１４は、他端部（図２にて、左端部）にねじ部４１と円柱部４２が軸方向に沿って設けられている。コンプレッサ１３は、ねじ部４１が螺合するねじ孔４３と円柱部４２が嵌合する円筒形状をなす嵌合孔４４が軸方向に沿って設けられている。回転軸１４は、円柱部４２がねじ部４１より回転軸１４の他端部側に設けられ、コンプレッサ１３は、ねじ孔４３が嵌合孔４４よりコンプレッサ羽根車２６の取付面２６ａ側に設けられている。ここで、コンプレッサ１３は、ねじ孔４３及び嵌合孔４４がコンプレッサ羽根車２６の取付面２６ａ側及び先端部２６ｂ側に向けて開口している。つまり、ねじ孔４３及び嵌合孔４４は、コンプレッサ羽根車２６の軸中心Ｏに沿った貫通孔となっている。

そして、回転軸１４は、円柱部４２の軸方向長さ寸法ＬＡ１がねじ部４１の軸方向長さ寸法ＬＡ２より長く設定されている。また、コンプレッサ１３は、嵌合孔４４の軸方向長さ寸法ＬＢ１がねじ孔４３の軸方向長さ寸法ＬＢ２より長く設定されている。ここで、回転軸１４のねじ部４１の軸方向長さ寸法ＬＡ２とコンプレッサ１３のねじ孔４３の軸方向長さ寸法ＬＢ２がほぼ同じ長さ寸法に設定されている。また、回転軸１４の円柱部４２の軸方向長さ寸法ＬＡ１がコンプレッサ１３の嵌合孔４４の軸方向長さ寸法ＬＢ１より長く設定されている。つまり、回転軸１４にコンプレッサ１３が組付けられた状態で、回転軸１４の円柱部４２がコンプレッサ１３の嵌合孔４４からコンプレッサ羽根車２６の先端部２６ｂの外方に所定長さだけ突出している。この場合、回転軸１４の円柱部４２の軸方向長さ寸法ＬＡ１をコンプレッサ１３の嵌合孔４４の軸方向長さ寸法ＬＢ１と同じ長さか、または、短い長さとし、回転軸１４の円柱部４２がコンプレッサ１３の嵌合孔４４からコンプレッサ羽根車２６の先端部２６ｂの外方に突出しないようにしてもよい。

また、回転軸１４の円柱部４２の外径寸法とコンプレッサ１３の嵌合孔４４の内径寸法は、ほぼ同径であるものの、互いに嵌合できるように、回転軸１４の円柱部４２の外径寸法がコンプレッサ１３の嵌合孔４４の内径寸法より若干小さい径になっている。また、回転軸１４のねじ部４１のピッチ径とコンプレッサ１３のねじ孔４３のピッチ径は、ほぼ同径であるものの、互いに螺合できるように、回転軸１４のねじ部４１のピッチ径がコンプレッサ１３のねじ孔４３のピッチ径より若干小さい径になっている。ここで、回転軸１４の円柱部４２の外径寸法ｄＢがコンプレッサ１３のねじ孔４３の内径寸法ｄＡより小径に設定されている。

そのため、タービン１２に設けられた回転軸１４とコンプレッサ１３とを連結するとき、回転軸１４の他端部に設けられたねじ部４１と円柱部４２をコンプレッサ１３に設けられたねじ孔４３と嵌合孔４４に挿入して回転する。このとき、回転軸１４は、まず、円柱部４２がコンプレッサ１３のねじ孔４３を通って嵌合孔４４に嵌合する。つまり、回転軸１４の円柱部４２は、外径寸法ｄＢがねじ孔４３の内径寸法ｄＡより小さいことから、外周面がねじ孔４３の内周面に接触することがない。また、回転軸１４の円柱部４２の軸方向長さ寸法ＬＡ１がコンプレッサ１３のねじ孔４３の軸方向長さ寸法ＬＢ２より長いことから、ねじ部４１がねじ孔４３に接触する前に円柱部４２が嵌合孔４４に嵌合する。そのため、円柱部４２が嵌合孔４４に嵌合することで、回転軸１４の軸中心とコンプレッサ１３の軸中心Ｏが一致する。その後、回転軸１４のねじ部４１がコンプレッサ１３のねじ孔４３に螺合するとき、回転軸１４とコンプレッサ１３の軸中心が一致していることから、ねじ部４１とねじ孔４３がかじることなく適正に螺合することとなる。

なお、回転軸１４のねじ部４１及び円柱部４２と、コンプレッサ１３のねじ孔４３及び嵌合孔４４は、上述した構成に限定されるものではない。図３は、第１実施形態の排気タービン過給機の変形例を表すコンプレッサと回転軸とのねじ締結部を表す断面図である。

図３に示すように、回転軸１４Ａは、他端部（図３にて、左端部）にねじ部４６と円柱部４７が軸方向に沿って設けられている。コンプレッサ１３Ａは、ねじ部４６が螺合するねじ孔４８と円柱部４７が嵌合する円筒形状をなす嵌合孔４９が軸方向に沿って設けられている。回転軸１４Ａは、円柱部４７がねじ部４６より回転軸１４Ａの他端部側に設けられ、コンプレッサ１３Ａは、ねじ孔４８が嵌合孔４９よりコンプレッサ羽根車２６Ａの取付面２６ａ側に設けられている。

このコンプレッサ１３Ａは、取付面２６ａが軸中心Ｏに向けて円錐台形状となる膨出部２６ｃが設けられており、ねじ孔４８及び嵌合孔４９がコンプレッサ羽根車２６Ａの取付面２６ａ側に向けて開口し、先端部２６ｂ側に向けて閉塞されている。つまり、ねじ孔４８及び嵌合孔４９は、コンプレッサ羽根車２６Ａの軸中心Ｏに沿って先端部が閉塞した挿通孔となっている。そして、コンプレッサ１３Ａは、ねじ孔４８が軸方向における最大外径位置Ａより取付面２６ａ側に位置している。なお、ねじ部４６、円柱部４７、ねじ孔４８、嵌合孔４９の軸方向長さ寸法と内径寸法の関係については、前述したものと同様である。また、回転軸１４Ａは、ねじ部４６より一端部側がスラストスリーブ３７及びスラストリング３８により支持され、スラストリング３８がスラスト軸受２３により支持される。

このように第１実施形態の過給機にあっては、中空形状をなすハウジング１５と、ハウジング１５に回転自在に支持される回転軸１４と、回転軸１４における軸方向の一端部に設けられるタービン１２と、回転軸１４における軸方向の他端部に設けられるコンプレッサ１３とを備え、回転軸１４の他端部にねじ部４１，４６と円柱部４２，４７を軸方向に沿って設け、コンプレッサ１３にねじ部４１，４６が螺合するねじ孔４３，４８と円柱部４２，４７が嵌合する嵌合孔４４，４９を軸方向に沿って設け、円柱部４２，４７及び嵌合孔４４，４９の軸方向長さ寸法をねじ部４１，４６及びねじ孔４３，４８の軸方向長さ寸法より長く設定している。

従って、タービン１２と一体の回転軸１４，１４Ａをコンプレッサ１３，１３Ａに連結するため、回転軸１４，１４Ａの他端部に設けられたねじ部４１，４６と円柱部４２，４７をコンプレッサ１３，１３Ａに設けられたねじ孔４３，４８と嵌合孔４４，４９に挿入すると、円柱部４２，４７及び嵌合孔４４，４９がねじ部４１，４６及びねじ孔４３，４８より長いことから、ねじ部４１，４６がねじ孔４３，４８に螺合する前に円柱部４２，４７が嵌合孔４４，４９に嵌合することで、回転軸１４，１４Ａの軸中心Ｏとコンプレッサ１３，１３Ａの軸中心Ｏが一致する。そのため、回転軸１４，１４Ａのねじ部４１，４６がコンプレッサ１３，１３Ａのねじ孔４３，４８に高精度に螺合することとなり、回転軸１４，１４Ａのねじ部４１，４６やコンプレッサ１３，１３Ａのねじ孔４３，４８の損傷を抑制することができる。また、回転軸１４，１４Ａの軸中心Ｏとコンプレッサ１３，１３Ａの軸中心Ｏが早期に一致し、回転軸１４，１４Ａのねじ部４１，４６がコンプレッサ１３，１３Ａのねじ孔４３，４８に高精度に螺合することとから、タービン１２とコンプレッサ１３，１３Ａとの組付け作業性の向上を図ることができる。

第１実施形態の過給機では、円柱部４２，４７をねじ部４１，４６より回転軸１４，１４Ａの他端部側に設け、ねじ孔４３，４８を嵌合孔４４，４９よりコンプレッサ１３，１３Ａの取付面２６ａ側に設けている。従って、回転軸１４，１４Ａをコンプレッサ１３，１３Ａに連結するとき、回転軸１４，１４Ａの円柱部４２，４７がコンプレッサ１３，１３Ａの嵌合孔４４，４９に嵌合して回転軸１４，１４Ａの軸中心Ｏとコンプレッサ１３，１３Ａの軸中心Ｏが一致するため、その後、回転軸１４，１４Ａのねじ部４１，４６がコンプレッサ１３，１３Ａのねじ孔４３，４８に高精度に螺合することとなり、ねじ部４１，４６とコンプレッサ１３，１３Ａとの干渉による損傷を抑制することができる。

第１実施形態の過給機では、円柱部４２，４７の外径寸法をねじ孔４３，４８の内径寸法より小径に設定している。従って、回転軸１４，１４Ａをコンプレッサ１３，１３Ａに連結するとき、回転軸１４，１４Ａの円柱部４２，４７がねじ孔４３，４８を通ってコンプレッサ１３，１３Ａの嵌合孔４４，４９に適正に嵌合することとなり、円柱部４２，４７とねじ孔４３，４８との干渉による損傷を抑制することができる。

第１実施形態の過給機では、ねじ孔４８及び嵌合孔４９をコンプレッサ１３Ａの取付面２６ａ側に向けて開口し、コンプレッサ１３Ａの先端部２６ｂ側に向けて閉塞している。従って、ねじ孔４３及び嵌合孔４４におけるコンプレッサ１３Ａの先端部２６ｂ側が閉塞されていることから、コンプレッサ１３Ａの強度の低下を抑制することができる。

第１実施形態の過給機では、ねじ孔４３及び嵌合孔４４をコンプレッサ１３の取付面２６ａ側及び先端部２６ｂ側に向けて開口している。従って、ねじ孔４３及び嵌合孔４４の長さを長くすることができ、締結強度を向上することができる。

第１実施形態の過給機では、コンプレッサ１３は、ねじ孔４３を軸方向における最大外径位置Ａに設け、コンプレッサ１３Ａは、ねじ孔４８を軸方向における最大外径位置Ａの近傍に設けている。従って、ねじ孔４３の外径を大きくすることができ、回転軸１４，１４Ａとの締結強度を向上することができる。

［第２実施形態］
図４は、第２実施形態の排気タービン過給機におけるコンプレッサと回転軸とのねじ締結部を表す断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第２実施形態において、図４に示すように、回転軸１４Ｂは、他端部にねじ部５１と円柱部５２が軸方向に沿って設けられている。コンプレッサ１３Ｂは、ねじ部５１が螺合するねじ孔５３と円柱部５２が嵌合する円筒形状をなす嵌合孔５４が軸方向に沿って設けられている。回転軸１４Ｂは、円柱部５２がねじ部５１より回転軸１４Ｂの他端部側に設けられ、コンプレッサ１３Ｂは、ねじ孔５３が嵌合孔５４よりコンプレッサ羽根車２６Ｂの取付面２６ａ側に設けられている。

ここで、コンプレッサ１３Ｂは、ねじ孔５３及び嵌合孔５４がコンプレッサ羽根車２６Ｂの取付面２６ａ側及び先端部２６ｂ側に向けて開口している。つまり、ねじ孔５３及び嵌合孔５４は、コンプレッサ羽根車２６Ｂの軸中心Ｏに沿った貫通孔となっている。そして、回転軸１４Ｂは、他端部がコンプレッサ１３Ｂの先端部２６ｂ側に突出すると共に、先細形状をなしている。即ち、回転軸１４Ｂは、コンプレッサ１３Ｂから露出した他端部の位置に円錐台部５５が形成されることで、先細形状に形成されている。なお、ねじ部５１、円柱部５２、ねじ孔５３、嵌合孔５４の軸方向長さ寸法と内径寸法の関係については、第１実施形態に説明したものと同様である。

なお、回転軸１４Ｂの他端部の先細形状は、上述した形状に限定されるものではない。図５は、第２実施形態の排気タービン過給機の変形例を表すコンプレッサと回転軸とのねじ締結部を表す断面図である。

図５に示すように、回転軸１４Ｃは、他端部がコンプレッサ１３Ｂの先端部２６ｂ側に突出すると共に、先細形状をなしている。即ち、回転軸１４Ｃは、コンプレッサ１３Ｂから露出した他端部の位置に半球面部５６が形成されることで、先細形状に形成されている。なお、ねじ部５１、円柱部５２、ねじ孔５３、嵌合孔５４の軸方向長さ寸法と内径寸法の関係については、第１実施形態に説明したものと同様である。

このように第２実施形態の過給機にあっては、回転軸１４Ｂ，１４Ｃの他端部に円錐台部５５または半球面部５６を設けることで先細形状としている。従って、コンプレッサ１３Ｂの吸入口３４から吸入される空気が回転軸１４Ｂ，１４Ｃの円錐台部５５または半球面部５６により剥離せずに滑らかに流れることとなり、空力性能の低下を抑制することができる。また、回転軸１４Ｂ，１４Ｃの他端部を先細形状とするために別部品を装着する必要もなく、部品コストの上昇を抑制することができる。

[第３実施形態]
図６は、第３実施形態の排気タービン過給機におけるコンプレッサと回転軸とのねじ締結部を表す断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第３実施形態において、図６に示すように、回転軸１４Ｄは、他端部にねじ部６１と円柱部６２が軸方向に沿って設けられている。コンプレッサ１３Ｄは、ねじ部６１が螺合するねじ孔６３と円柱部６２が嵌合する円筒形状をなす嵌合孔６４が軸方向に沿って設けられている。回転軸１４Ｄは、円柱部６２がねじ部６１より回転軸１４Ｄの他端部側に設けられ、コンプレッサ１３Ｄは、ねじ孔６３が嵌合孔６４よりコンプレッサ羽根車２６Ｄの取付面２６ａ側に設けられている。

このコンプレッサ１３Ｄは、取付面２６ａが軸中心Ｏに向けて円錐台形状となる膨出部２６ｃが設けられており、ねじ孔６３及び嵌合孔６４がコンプレッサ羽根車２６Ｄの取付面２６ａ側に向けて開口し、先端部２６ｂ側に向けて閉塞されている。つまり、ねじ孔６３及び嵌合孔６４は、コンプレッサ羽根車２６Ｄの軸中心Ｏに沿って先端部２６ｂが閉塞した挿通孔となっている。そして、コンプレッサ１３Ｄは、ねじ孔６３及び嵌合孔６４が軸方向における最大外径位置Ａより取付面２６ａ側に位置している。なお、ねじ部６１、円柱部６２、ねじ孔６３、嵌合孔６４の軸方向長さ寸法と内径寸法の関係については、第１実施形態で説明したものと同様である。また、回転軸１４Ｄは、ねじ部６１より一端部側がスラストリング３８により支持され、スラストリング３８がスラスト軸受２３により支持される。

なお、回転軸１４Ｄのねじ部６１及び円柱部６２と、コンプレッサ１３Ｄのねじ孔６３及び嵌合孔６４は、上述した構成に限定されるものではない。図７は、第３実施形態の排気タービン過給機の変形例を表すコンプレッサと回転軸とのねじ締結部を表す断面図である。

図７に示すように、回転軸１４Ｅは、他端部にねじ部６６と円柱部６７が軸方向に沿って設けられている。コンプレッサ１３Ｅは、ねじ部６６が螺合するねじ孔６８と円柱部６７が嵌合する円筒形状をなす嵌合孔６９が軸方向に沿って設けられている。回転軸１４Ｅは、円柱部６７がねじ部６６より回転軸１４Ｅの他端部側に設けられ、コンプレッサ１３Ｅは、ねじ孔６８が嵌合孔６９よりコンプレッサ羽根車２６Ｅの取付面２６ａ側に設けられている。この場合、円柱部６７の外径及び嵌合孔６９の内径は、ねじ部６６の外径及びねじ孔６８の内径の１／２の径となっている。

このコンプレッサ１３Ｅは、取付面２６ａが軸中心Ｏに向けて円錐台形状となる膨出部２６ｃが設けられており、ねじ孔６８及び嵌合孔６９がコンプレッサ羽根車２６Ｅの取付面２６ａ側に向けて開口し、先端部２６ｂ側に向けて閉塞されている。つまり、ねじ孔６８及び嵌合孔６９は、コンプレッサ羽根車２６Ｅの軸中心Ｏに沿って先端部が閉塞した挿通孔となっている。そして、コンプレッサ１３Ｅは、ねじ孔６８が軸方向における最大外径位置Ａより取付面２６ａ側に位置している。なお、ねじ部６６、円柱部６７、ねじ孔６８、嵌合孔６９の軸方向長さ寸法と内径寸法の関係については、第１実施形態で説明したものと同様である。また、回転軸１４Ｅは、ねじ部６６より一端部側がスラストスリーブ３７及びスラストリング３８により支持され、スラストリング３８がスラスト軸受２３により支持される。

このように第３実施形態の過給機にあっては、コンプレッサ１３Ｅのねじ孔６８及び嵌合孔６９をコンプレッサ１３Ｅの最大外径位置Ａより取付面２６ａ側に設けている。従って、回転軸１４Ｅのねじ部６１がコンプレッサ１３Ｅのねじ孔６８に螺合する位置と円柱部６７が嵌合孔６９に嵌合する位置が、コンプレッサ１３Ｅの最大外径位置Ａにないことから、コンプレッサ１３Ｅの回転時に最大外径位置Ａに作用する遠心応力がねじ孔６８及び嵌合孔６９に直接作用しないことから、コンプレッサ１３Ｅの強度の低下を抑制することができる。

[第４実施形態]
図８は、第４実施形態の排気タービン過給機におけるコンプレッサと回転軸とのねじ締結部を表す断面図、図９は、コンプレッサと回転軸との組付け方法を表す断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第４実施形態において、図８に示すように、回転軸１４Ｆは、他端部（図８にて、左端部）にねじ部７１と円柱部７２が軸方向に沿って設けられている。コンプレッサ１３Ｆは、ねじ部７１が螺合するねじ孔７３と円柱部７２が嵌合する円筒形状をなす嵌合孔７４が軸方向に沿って設けられている。回転軸１４Ｆは、ねじ部７１が円柱部７２より回転軸１４Ｆの他端部側に設けられ、コンプレッサ１３Ｆは、嵌合孔７４がねじ孔７３よりコンプレッサ羽根車２６Ｆの取付面２６ａ側に設けられている。ここで、コンプレッサ１３Ｆは、ねじ孔７３及び嵌合孔７４がコンプレッサ羽根車２６Ｆの取付面２６ａ側及び先端部２６ｂ側に向けて開口している。つまり、ねじ孔７３及び嵌合孔７４は、コンプレッサ羽根車２６Ｆの軸中心Ｏに沿った貫通孔となっている。

そして、回転軸１４Ｆは、円柱部７２の軸方向長さ寸法がねじ部７１の軸方向長さ寸法より長く設定されている。また、コンプレッサ１３Ｆは、嵌合孔７４の軸方向長さ寸法がねじ孔７３の軸方向長さ寸法より長く設定されている。また、コンプレッサ１３Ｆの嵌合孔７４の内径寸法ｄＤが回転軸１４Ｆのねじ部７１の外径寸法ｄＣより大径に設定されている。そして、コンプレッサ１３Ｆは、ねじ孔７３が軸方向における最大外径位置Ａより先端部２６ｂ側に位置している。

そのため、図９に示すように、タービン１２に設けられた回転軸１４Ｆとコンプレッサ１３Ｆとを連結するとき、回転軸１４Ｆの他端部に設けられたねじ部７１と円柱部７２をコンプレッサ１３Ｆに設けられたねじ孔７３と嵌合孔７４に挿入して回転する。このとき、回転軸１４Ｆは、まず、ねじ部７１がコンプレッサ１３Ｆの嵌合孔７４を通過した後、円柱部７２が嵌合孔７４に嵌合する。つまり、回転軸１４Ｆのねじ部７１は、外径寸法ｄＣが嵌合孔７４の内径寸法ｄＤより小さいことから、外周面が嵌合孔７４の内周面に接触することがない。また、回転軸１４Ｆの円柱部７２の軸方向長さ寸法がコンプレッサ１３Ｆのねじ孔７３の軸方向長さ寸法より長いことから、ねじ部７１がねじ孔７３に接触する前に円柱部７２が嵌合孔７４に嵌合する。そのため、円柱部７２が嵌合孔７４に嵌合することで、回転軸１４Ｆの軸中心Ｏとコンプレッサ１３Ｆの軸中心Ｏが一致する。その後、回転軸１４Ｆのねじ部７１がコンプレッサ１３Ｆのねじ孔７３に螺合するとき、回転軸１４Ｆとコンプレッサ１３Ｆの軸中心らが一致していることから、ねじ部７１とねじ孔７３がかじることなく適正に螺合することとなる。

このように第４実施形態の過給機にあっては、ねじ部７１を円柱部７２より回転軸１４Ｆの他端部側に設け、嵌合孔７４をねじ孔７３よりコンプレッサ１３Ｆの取付面２６ａ側に設けている。従って、回転軸１４Ｆをコンプレッサ１３Ｆに連結するとき、回転軸１４Ｆのねじ部７１がコンプレッサ１３Ｆの嵌合孔７４を通過するとき、円柱部７２がコンプレッサ１３Ｆの嵌合孔７４に嵌合して軸中心Ｏが一致するため、その後、回転軸１４Ｆのねじ部７１がコンプレッサ１３Ｆのねじ孔７３に高精度に螺合することとなり、ねじ部７１とコンプレッサ１３Ｆとの干渉による損傷を抑制することができる。

第４実施形態の過給機では、嵌合孔７４の内径寸法をねじ部７１の外径寸法より大径に設定している。従って、回転軸１４Ｆをコンプレッサ１３Ｆに連結するとき、回転軸１４Ｆのねじ部７１がコンプレッサ１３Ｆの嵌合孔７４を通ってねじ孔７３に適正に螺合することとなり、ねじ部７１と嵌合孔７４との干渉による損傷を抑制することができる。

第４実施形態の過給機では、ねじ孔７３をコンプレッサ１３Ｆの最大外径位置Ａよりコンプレッサ１３Ｆの先端部２６ｂ側に設けている。従って、回転軸１４Ｆのねじ部７１がコンプレッサ１３Ｆのねじ孔７３に螺合する位置がコンプレッサ１３Ｆの最大外径位置Ａにないことから、コンプレッサ１３Ｆの回転時に最大外径位置Ａに作用する遠心応力がねじ孔７３に直接作用しないことから、コンプレッサ１３Ｆの強度の低下を抑制することができる。

なお、上述した実施形態では、コンプレッサを構成するコンプレッサ羽根車の外径形状をほぼ同様の構成としたが、例えば、回転軸がコンプレッサの先端部側に貫通していない構成にあっては、コンプレッサ羽根車の先端部の外径寸法を小さく設定することで、例えば、円錐形状としてもよい。

１１排気タービン過給機
１２タービン
１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｄ，１３Ｅ，１３Ｆコンプレッサ
１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅ，１４Ｆ回転軸
１５ハウジング
２１，２２ジャーナル軸受
２３スラスト軸受
２４タービンディスク
２５タービン翼
２６，２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｄ，２６Ｅ，２６Ｆコンプレッサ羽根車
２６ａ取付面
２６ｂ先端部
２６ｃ膨出部
２７ブレード
３４吸入口
４１，４６，５１，６１，６６，７１ねじ部
４２，４７，５２，６２，６７，７２円柱部
４３，４８，５３，６３，６８，７３ねじ孔
４４，４９，５４，６４，６９，７４嵌合孔
５５円錐台部
５６半球面部

Claims

中空形状をなすハウジングと、
前記ハウジングに回転自在に支持される回転軸と、
前記回転軸における軸方向の一端部に設けられるタービンと、
前記回転軸における軸方向の他端部に設けられるコンプレッサと、
を備え、
前記回転軸の他端部にねじ部と円柱部が軸方向に沿って設けられ、
前記コンプレッサに前記ねじ部が螺合するねじ孔と前記円柱部が嵌合する嵌合孔が軸方向に沿って設けられ、
前記円柱部及び前記嵌合孔の軸方向長さ寸法が前記ねじ部及び前記ねじ孔の軸方向長さ寸法より長く設定され、
前記円柱部が前記ねじ部より前記回転軸の他端部側に設けられ、前記ねじ孔が前記嵌合孔より前記コンプレッサの取付面側に設けられる、
ことを特徴とする過給機。
前記円柱部の外径寸法が前記ねじ孔の内径寸法より小径に設定されることを特徴とする請求項１に記載の過給機。
前記ねじ孔及び前記嵌合孔は、前記コンプレッサの最大外径位置より前記コンプレッサの取付面側に設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の過給機。
前記コンプレッサは、取付面の位置が最大外径位置であり、前記ねじ孔及び前記嵌合孔は、前記コンプレッサの取付面側に向けて開口し、前記コンプレッサの最大外径位置から前記コンプレッサの先端部側に設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の過給機。
前記ねじ孔及び前記嵌合孔は、前記コンプレッサの取付面側に向けて開口し、前記コンプレッサの先端部側に向けて閉塞されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の過給機。
前記ねじ孔及び前記嵌合孔は、前記コンプレッサの取付面側及び先端部側に向けて開口することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の過給機。
前記回転軸は、他端部が前記コンプレッサの先端部側に突出すると共に、先細形状をなすことを特徴とする請求項６に記載の過給機。