JP7311441B2 - コンプレッサ装置及びターボチャージャ - Google Patents

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。

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、スラストベアリングが回転軸と共に回転可能なように回転軸に取り付けられた構造のものがある。

このようなコンプレッサ装置は、例えば、回転軸の先端に装着されるロックナットを締め付けることで、コンプレッサホイールと回転軸とが一体化されている。コンプレッサホイールの背面側にはスリーブ部材が取り付けられており、ロックナットを締め付けることで、コンプレッサホイールの背面と当接するスリーブ部を介して、スラストベアリングに軸方向力が付与される。そして、スラストベアリングは、スリーブ部材と回転軸に形成された段差面との間に挟持されることで回転軸に取り付けられている。

このようなコンプレッサ装置では、仮にコンプレッサホイールがバーストした場合に、ロックナットによる締付力が効かなくなるので、回転軸がタービン装置側へ飛び出すおそれがある。

特許文献１には、コンプレッサホイールとスラストカラーとの間の回転軸にリング部材を締付け固定する構成が開示されている。特許文献１には、該リング部材が隣接するスラストカラーの側面に当接することで、シャフトの軸方向移動を阻止し、これによって、回転軸のタービン装置側への飛び出しを防止することが記載されている。

実開平１－１０２４３９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されている発明は、スラストベアリングがハウジング側に固定される構造のものであり、後述する本発明とはその基本的な構造が異なっている。また、リング部材よりもスラストカラー側にはロックナットの締付力が伝達されないため、スラストカラーの軸方向位置が安定しないという課題がある。

本開示は、上述する課題に鑑みてなされたもので、スラストベアリングが回転軸と共に回転可能なように回転軸に取り付けられたコンプレッサ装置において、コンプレッサホイールがバーストした場合に、回転軸がタービン装置側へ飛び出すおそれのないコンプレッサ装置を提供することを目的とする。

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、回転軸と、前記回転軸の一端側の端部に取り付けられたコンプレッサホイールと、前記回転軸と共に回転可能なように前記回転軸に取り付けられたスラストベアリングであって、前記回転軸が挿通される挿通孔を有するスラストベアリングと、を備えるコンプレッサ装置であって、前記回転軸は、前記スラストベアリングが取り付けられる小径部と、前記小径部より前記回転軸の他端側に形成された大径部と、前記小径部と前記大径部との間に形成された段差面であって、前記スラストベアリングの他面が当接するように構成された段差面と、を含み、前記スラストベアリングの一面は、前記コンプレッサホイールの背面側に形成される端面と当接するように構成され、前記コンプレッサ装置は、前記回転軸の前記一端側から前記他端側に作用する軸方向力を、前記端面を介さずに、前記スラストベアリングに伝達する軸方向力伝達手段をさらに備える。

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、前記回転軸の前記他端側の端部に取り付けられたタービンホイールを含むタービン装置と、を備える。

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、コンプレッサホイールがバーストした場合に、スラストベアリングによって回転軸の軸方向移動を阻止されるため、回転軸がタービン装置側へ飛び出すおそれをなくすことができる。また、スラストベアリングは回転軸と共に安定して回転できる。

一実施形態に係るターボチャージャの縦断面図である。 一実施形態に係るコンプレッサ装置の一部拡大縦断面図である。 一実施形態に係るコンプレッサ装置の一部拡大縦断面図である。 一実施形態に係るリング部材の正面図である。 一実施形態に係るコンプレッサ装置の一部拡大縦断面図である。 図５中のＢ―Ｂ線に沿う断面図である。 一実施形態に係るスラストベアリングの一部切欠き斜視図である。 一実施形態に係るコンプレッサ装置の一部拡大縦断面図である。 図８中のＣ―Ｃ線に沿う断面図である。 一実施形態に係るコンプレッサ装置の組立時を示す斜視図である。

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。

図１は、一実施形態に係るターボチャージャの縦断面図である。図１において、ターボチャージャ１０は、回転軸１２の軸方向一端側の端部にコンプレッサ装置２０が設けられ、回転軸１２の軸方向他端側の端部にタービン装置３０が設けられている。ここで、「回転軸１２の一端側」とは、コンプレッサ装置２０が設けられた側を言い、「回転軸１２の他端側」とは、タービン装置３０が設けられた側を言う。また、各部材において、「一面」とはコンプレッサ装置２０側の面を言い、「他面」とはタービン装置３０側の面を言う。

コンプレッサ装置２０は、回転軸１２の一端側端部に取り付けられたコンプレッサホイール２２と、コンプレッサホイール２２の外周面に取り付けられた複数のコンプレッサ翼２４とを含む。タービン装置３０は、回転軸１２の他端側端部に取り付けられたタービンホイール３２と、タービンホイール３２の外周面に取り付けられた複数のタービン翼３４とを含む。コンプレッサ装置２０とタービン装置３０との間の回転軸１２には、スラストベアリング４０が取り付けられている。スラストベアリング４０は、半径方向中心部に挿通孔４０ａが形成され、挿通孔４０ａに回転軸１２が挿通される。

回転軸１２は、コンプレッサ装置２０側に形成された小径部１２ａと、小径部１２ａより回転軸１２の他端側に形成された大径部１２ｂとを含む。小径部１２ａにスラストベアリング４０が取り付けられる。小径部１２ａと大径部１２ｂとの間には段差面１２ｃが形成され、スラストベアリング４０は、他面４０ｃ（タービン装置３０側の面）が段差面１２ｃに当接し、一面４０ｂ（コンプレッサ装置２０側の面）がコンプレッサホイール２２の背面２２ａ側に形成される端面と当接するように、回転軸１２に取り付けられる。

一実施形態では、スラストベアリング４０の一面４０ｂはコンプレッサホイール２２の背面２２ａに形成された端面２２ａ１に当接するように取り付けられる。別な実施形態では、図１に示すように、コンプレッサホイール２２とスラストベアリング４０との間にスリーブ４２などの介在物が設けられ、スラストベアリング４０の一面４０ｂは、該介在物の他端側端面４２ｂに当接するように取り付けられる。従って、コンプレッサホイール２２の背面側に形成される端面とは、例えば、ある実施形態では、コンプレッサホイール２２の背面２２ａの端面２２ａ１であり、別な実施形態では、スリーブ４２などの介在物の他端側の端面４２ｂを言う。

本実施形態は、回転軸１２の一端側（コンプレッサ装置２０側）から他端側（タービン装置３０側）に作用する軸方向力を、背面２２ａ側に形成される端面を介さずに、スラストベアリング４０に伝達する軸方向力伝達手段を備えている。この軸方向力伝達手段によって、回転軸１２にコンプレッサ装置２０側からタービン装置３０側へ作用する軸方向力は、スラストベアリング４０に伝達される。図１に示すように、スラストベアリング４０の他面４０ｃの外周側領域は、ベアリングハウジング１４に当接しており、スラストベアリング４０の矢印Ｆ方向移動はベアリングハウジング１４によって阻止される。従って、コンプレッサホイール２２がバーストした場合、回転軸１２の矢印Ｆ方向移動も阻止されるため、回転軸１２の抜け出しを防止できる。

従来のコンプレッサ装置では、スラストベアリングは、回転軸の段差面とコンプレッサホイールの背面側に形成される端面との間に挟持されることで回転軸に固定されていた。つまり、回転軸１２にコンプレッサ装置２０側からタービン装置３０側へ作用する軸方向力が背面２２ａ側に形成される端面を介さずにスラストベアリング４０に伝達するようには構成されていなかった。従って、コンプレッサホイール２２がバーストした場合、回転軸１２は矢印Ｆ方向へ飛び出す危険性があった。

また、本実施形態によれば、ターボチャージャ１０の稼働中、スラストベアリング４０は、段差面１２ｃと背面２２ａ側に形成される端面とで両側から挟持されるため、回転軸１２と共に安定して回転できる。

一実施形態では、図１に示すように、タービン装置３０側において、ベアリングハウジング１４に対向する回転軸１２の外周面にガスシールリング１８が設けられる。また、ベアリングハウジング１４又はインサート部材１６と対向するスリーブ４２の外周面にガスシールリング４４が設けられる。

一実施形態では、図１に示すように、コンプレッサホイール２２は、軸線ＣＡ上に回転軸１２が挿入される貫通孔２２ｂが形成されている。回転軸１２はコンプレッサホイール２２の背面２２ａ側から貫通孔２２ｂに挿入され、コンプレッサホイール２２の一端側に突出し、突出部に形成されたネジ部にロックナット２６が螺合している。いわゆるボアスルー構造を有している。上記実施形態は、ボアスルー構造のコンプレッサ装置に適用された場合であっても、コンプレッサホイール２２のバースト時に、スラストベアリング４０がベアリングハウジング１４などに当たることで、回転軸１２の飛び出しを抑制できる。

他方、背面２２ａに開口する有底の挿入穴がコンプレッサホイール２２の軸線ＣＡ上に形成され、該挿入穴に回転軸１２が挿入されるいわゆるボアレス構造のコンプレッサ装置がある。ボアレス構造のコンプレッサ装置であっても、上記実施形態を適用することで、コンプレッサホイール２２のバースト時における回転軸１２の飛び出しを有効に抑制できる。

図２～図１０は、上記軸方向力伝達手段の幾つかの実施形態を示す。図２は、軸方向力伝達手段の一実施形態を示し、図１のＡ部拡大図に相当する図である。図２に示す軸方向力伝達手段は、スラストベアリング４０の挿通孔４０ａを形成する内周面に形成された締まり嵌め部４６を含む。締まり嵌め部４６を形成する工程において、スラストベアリング４０が加熱される前、挿通孔４０ａの直径は回転軸１２の直径より小さい。スラストベアリング４０を加熱することで、直径が大きくなった挿通孔４０ａに回転軸１２を挿入する。そのため、締まり嵌め部４６は、挿通孔４０ａを形成する内周面と回転軸１２の小径部１２ｂの外周面との間で強い摩擦力を有している。

このように、回転軸１２にコンプレッサ装置２０側からタービン装置３０側へ作用する軸方向力が、背面２２ａ側に形成される端面を介さずに、締まり嵌め部４６を介してスラストベアリング４０に伝達されるようになる。従って、コンプレッサホイール２２がバーストした場合でも、回転軸１２の抜け出しを防止できる。また、締まり嵌め部４６の形成によって、スラストベアリング４０を回転軸１２に容易に固定できる。

図３及び図４は、軸方向力伝達手段の別な実施形態を示す。図３は、図１のＡ部拡大図に相当する図であり、図４はリング部材５２の正面図である。この実施形態に係る軸方向力伝達手段では、スラストベアリング４０に対して回転軸１２の一端側に環状溝５０が形成され、環状溝５０にリング部材５２が嵌合される。リング部材５２は、環状溝５０に嵌合された状態で小径部１２ａの外周面より外側に突出する突出部５２ａを有する。
図４に示すように、突出部５２ａは、周方向の一端面５２ｂと他端面５２ｃとが互いに対向するように構成され、合口部を形成する。リング部材５２は、例えば、一般にスナップリングと称されるものを含む。

この実施形態によれば、環状溝５０に突出部５２ａを有するリング部材５２を嵌合することで、回転軸１２にコンプレッサ装置２０側からタービン装置３０側へ作用する軸方向力が、背面２２ａ側に形成される端面を介さずに、リング部材５２を介してスラストベアリング４０に伝達されるようになる。従って、コンプレッサホイール２２がバーストした場合でも、回転軸１２の抜け出しを防止できる。また、リング部材５２の弾性を利用してリング部材５２の直径を可変とすることで、リング部材５２の回転軸１２への着脱は容易である。

一実施形態では、図３に示すように、スラストベアリング４０とコンプレッサホイール２２との間にスリーブ４２が設けられる。スリーブ４２の一面４２ａがコンプレッサホイール２２の背面２２ａと当接し、他面４２ｂがスラストベアリング４０の一面４０ｂと当接するように構成されている。また、スリーブ４２の内周側に環状凹部５４が形成され、リング部材５２は環状凹部５４に収容されている。この実施形態によれば、スリーブ４２の他面４２ｂがスラストベアリング４０の一面４０ｂに当接しているため、コンプレッサ装置２０の稼働中、スラストベアリング４０は回転軸１２と共に安定して回転できる。

図３に示す例示的な実施形態では、リング部材５２の突出部５２ａは環状凹部５４に配置されている。環状凹部５４において、突出部５２ａとスリーブ４２の壁面との間に隙間が存在しているので、スリーブ４２の他面４２ｂは、常にスラストベアリング４０の一面４０ｂに当接している。従って、ターボチャージャ１０の運転中、ロックナット２６の締付力はスリーブ４２の他面４２ｂを介してスラストベアリング４０に付加されるため、スラストベアリング４０は安定して回転できる。

図５～図７は、軸方向力伝達手段の別な実施形態を示す。図５は、図１のＡ部拡大図に相当する図であり、図６は、図５中のＢ－Ｂ線に沿う断面図であり、図７は、スラストベアリング４０の一部を切り欠いた斜視図である。スラストベアリング４０の挿通孔４０ａを形成する内周面に第１キー溝６０が形成されている。第１キー溝６０は、スラストベアリング４０の一方の面４０ｂから他方の面４０ｂに向かって、回転軸１２及びスラストベアリング４０の回転方向Ｒの下流側に向かって延在する。即ち、延在方向が軸線ＣＡに対して傾斜している。一方、小径部１２ａの外周面に第２キー溝６２が形成されている。第２キー溝６２は、回転軸１２の一端側から他端側に向かって回転方向Ｒの下流側に向かって、第１キー溝６０と同一方向に延在する。第１キー溝６０と第２キー溝６２とは互いに対向すうように配置され、これら両キー溝間で段差を形成しないキー溝を形成する。そして、第１キー溝６０と第２キー溝６２とで形成されるキー溝にキー部材６４が挿入される。

このような構成によれば、回転軸１２にコンプレッサ装置２０側からタービン装置３０側へ作用する軸方向力が、背面２２ａ側に形成される端面２２ａ１を介さずに、キー部材６４を介してスラストベアリング４０に伝達されるようになる。従って、コンプレッサホイール２２がバーストしたときでも、回転軸１２の抜け出しを防止できる。また、第１キー溝６０及び第２キー溝６２は、スラストベアリング４０の回転方向Ｒに対して下流側に延在するので、ターボチャージャ１０の稼働中に、キー部材６４がキー溝６０及び６２から抜け出すのを防止できる。第１キー溝６０及び第２キー溝６２に対するキー部材６４の着脱は容易であるため、回転軸１２に対するスラストベアリング４０の着脱は容易である。
なお、第１キー溝６０、第２キー溝６２及びこれらの溝に嵌合するキー部材６４の横断面形状は、任意に選択できる。

図８～図１０は、軸方向力伝達手段のさらに別な実施形態を示す。図８は、図１のＡ部拡大図に相当する図であり、図９は、図８中のＣ―Ｃ線に沿う断面図であり、図１０は、回転軸１２とスラストベアリング４０との組立時を示す斜視図である。
この実施形態は、小径部１２ａの外周面に凸部７０が形成され、スラストベアリング４０側では、挿通孔４０ａを形成する内周面に凸部７０に嵌合する凹部が形成される。該凹部は第１凹部７２及び第２凹部７４を含み、第１凹部７２は凸部７０が回転軸１２の軸方向に沿って挿通可能であり、第２凹部７４は第１凹部７２に接続されている。第２凹部７４は、第１凹部７２に対して回転軸１２の回転方向Ｒの下流側に延在している。

この実施形態では、まず、回転軸１２とスラストベアリング４０とを軸線ＣＡ方向に沿って相対移動させることで、凸部７０と第１凹部７２とが嵌合する。次に、回転軸１２とスラストベアリング４０とを軸線ＣＡ方向に沿ってさらに相対移動させることで、凸部７０が第２凹部７４に挿入される。次に、回転軸１２を回転方向Ｒ側へ回転させることで、凸部７０を第２凹部７４に嵌合させることができる。これによって、回転軸１２にコンプレッサ装置２０側からタービン装置３０側へ作用する軸方向力が、背面２２ａ側に形成される端面を介さずに、互いに嵌合した凹凸部を介してスラストベアリング４０に伝達されるようになる。従って、コンプレッサホイール２２がバーストしたときでも、回転軸１２の抜け出しを防止できる。また、これら凹凸部の着脱は容易であるため、スラストベアリング４０と回転軸１２との着脱は容易である。さらに、凸部７０を第２凹部７４まで挿入した後、回転軸１２を回転させるだけで、自然に凸部７０と第２凹部７４とが嵌合して組立が完了する。

図８～図１０に示す例示的な実施形態では、凸部７０は、回転軸１２の周方向に等間隔に形成された複数の凸部７０（７０ａ、７０ｂ、７０ｃ）で構成され、第１凹部７２及び第２凹部７４は、夫々凸部７０の数に相当する数の第１凹部７２（７２ａ、７２ｂ，７２ｃ）及び第２凹部７４（７４ａ、７４ｂ、７４ｃ）がスラストベアリング４０の挿通孔４０ａを形成する内周面に等間隔に形成される。
なお、凸部７０は、例えば、削り出し加工で形成してもよいし、回転軸１２と別体の部品を回転軸１２に取り付けるようにしてもよい。

上記実施形態は、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。

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。

１）一態様に係るコンプレッサ装置（１０）は、回転軸（１２）と、前記回転軸の一端側の端部に取り付けられたコンプレッサホイール（２２）と、前記回転軸と共に回転可能なように前記回転軸に取り付けられたスラストベアリングであって、前記回転軸が挿通される挿通孔（４０ａ）を有するスラストベアリング（４０）と、を備えるコンプレッサ装置であって、前記回転軸は、前記スラストベアリングが取り付けられる小径部（１２ａ）と、前記小径部より前記回転軸の他端側に形成された大径部（１２ｂ）と、前記小径部と前記大径部との間に形成された段差面であって、前記スラストベアリングの他面（４０ｃ）が当接するように構成された段差面（１２ｃ）と、を含み、前記スラストベアリングの一面（４０ｂ）は、前記コンプレッサホイールの背面（２２ａ）側に形成される端面（２２ａ１）と当接するように構成され、前記コンプレッサ装置は、前記回転軸の前記一端側から前記他端側に作用する軸方向力を、前記端面を介さずに、前記スラストベアリングに伝達する軸方向力伝達手段をさらに備える。

このような構成によれば、上記軸方向力伝達手段によって、コンプレッサホイール側から回転軸に作用する回転軸の軸方向力は、スラストベアリングに伝達されるため、コンプレッサホイールがバーストした場合、スラストベアリングがベアリングハウジングなどの壁面に当たることで、回転軸の軸方向移動を阻止できる。これによって、回転軸の抜け出しを防止できる。また、スラストベアリングは、回転軸に形成された段差面とコンプレッサホイールの背面側に形成される端面とで両側から挟持されるため、回転軸と共に安定して回転できる。

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、前記軸方向力伝達手段は、前記スラストベアリングの前記挿通孔を形成する内周面に形成された締まり嵌め部（４６）を含む。

このような構成によれば、上記締まり嵌め部を形成することで、コンプレッサホイール側から回転軸に作用する回転軸の軸方向力は、スラストベアリングに伝達されるため、コンプレッサホイールがバーストした場合、回転軸の抜け出しを防止できる。また、スラストベアリングを締まり嵌めによる簡易な手段で回転軸に容易に固定できる。

３）さらに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、前記軸方向力伝達手段は、前記スラストベアリングに対して前記回転軸の前記一端側に形成された環状溝（５０）と、前記環状溝に嵌合された状態において前記小径部の外周面よりも外側に突出する突出部（５２ａ）を有するリング部材であって、周方向の一端面（５２ｂ）と他端面（５２ｃ）とが互いに対向するように構成されたリング部材（５２）と、を含む。

このような構成によれば、上記環状溝に嵌合されたリング部材によって、コンプレッサホイール側から回転軸に作用する回転軸の軸方向力は、スラストベアリングに伝達される。これによって、コンプレッサホイールがバーストした場合、回転軸の抜け出しを防止できる。また、リング部材は取付け及び取外しが容易であるため、スラストベアリングは回転軸への着脱が容易になる。

４）さらに別な態様に係るコンプレッサ装置は、３）に記載のコンプレッサ装置であって、前記コンプレッサ装置は、一面（４２ａ）が前記コンプレッサホイールの背面と当接し、他面（４２ｂ）が前記スラストベアリングの前記一面と当接するように構成されたスリーブ部材（４２）をさらに備え、前記スリーブ部材は、前記スリーブ部材の内周側に形成された凹部であって、前記リング部材を収容する凹部（５４）を有する。

この態様では、「コンプレッサホイールの背面側に形成される端面」とは、スリーブ部材の他面となる。このような構成によれば、コンプレッサ装置の稼働中、上記スリーブ部材がスラストベアリングを一方側から支持するため、スラストベアリングは回転軸と共に安定して回転できる。

５）さらに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、前記軸方向力伝達手段は、前記スラストベアリングの前記挿通孔を形成する内周面に形成された第１キー溝であって、前記スラストベアリングの前記一面から前記他面に向かって、回転方向の下流側に向かって延在する第１キー溝（６０）と、前記小径部の外周面に形成された第２キー溝であって、前記回転軸の前記一端側から前記他端側に向かって前記回転方向の下流側に向かって延在する第２キー溝（６２）と、前記第１キー溝および前記第２キー溝に嵌合されるキー部材（６４）と、を含む。

このような構成によれば、上記第１キー溝及び上記第２キー溝に嵌合されるキー部材によって、コンプレッサホイール側から回転軸に作用する回転軸の軸方向力は、スラストベアリングに伝達される。これによって、コンプレッサホイールがバーストした場合、回転軸の抜け出しを防止できる。また、第１キー溝及び第２キー溝は、スラストベアリングの回転方向下流側に延在するので、コンプレッサ装置の稼働中、キー部材がこれらキー溝から抜け出すのを防止できる。さらに、キー部材の着脱可能が容易であるため、スラストベアリングの回転軸に対する着脱が容易である。

６）さらに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、前記軸方向力伝達手段は、前記小径部の外周面に形成された凸部（７０）と、前記スラストベアリングの前記挿通孔を形成する内周面に形成された凹部であって、前記凸部を前記回転軸の軸方向に沿って挿通可能な第１凹部（７２（７２ａ、７２ｂ、７２ｃ））、及び前記第１凹部に接続された第２凹部であって、前記第１凹部に対して回転方向の下流側に延在する第２凹部（７４（７４ａ、７４ｂ、７４ｃ））を有する凹部と、を含む。

このような構成によれば、上記凸部を上記第１凹部及び上記第２凹部に順々に嵌合させることで、コンプレッサホイール側から回転軸に作用する回転軸の軸方向力は、スラストベアリングに伝達される。これによって、コンプレッサホイールがバーストした場合、回転軸の抜け出しを防止できる。また、上記凹凸部は着脱が容易であるため、スラストベアリングの回転軸に対する着脱が容易である。

７）一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、前記回転軸の前記他端側の端部に取り付けられたタービンホイールを含むタービン装置と、を備える。

このような構成によれば、コンプレッサ装置が上記軸方向力伝達手段を備えるため、コンプレッサホイールがバーストした場合、スラストベアリングが回転軸の軸方向移動を阻止するため、回転軸の抜け出しを防止できる。また、スラストベアリングは、回転軸に形成された段差面とコンプレッサホイールの背面側に形成される端面とで両側から挟持されるため、回転軸と共に安定して回転できる。

１０ ターボチャージャ
１２ 回転軸
１２ａ 小径部
１２ｂ 大径部
１２ｃ 段差面
１４ ベアリングハウジング
１６ インサート部材
１８、４４ ガスシールリング
２０ コンプレッサ装置
２２ コンプレッサホイール
２２ａ 背面
２２ａ１ 端面
２２ｂ 貫通孔
２４ コンプレッサ翼
２６ ロックナット
３０ タービン装置
３２ タービンホイール
３４ タービン翼
４０ スラストベアリング
４０ａ 挿通孔
４０ｂ 一面
４０ｃ 他面
４２ スリーブ
４２ａ 一面
４２ｂ 他面
４６ 締まり嵌め部
５０ 環状溝
５２ リング部材
５２ａ 突出部
５２ｂ 一端面
５２ｃ 他端面
５４ 環状凹部
６０ 第１キー溝
６２ 第２キー溝
６４ キー部材
７０（７０ａ、７０ｂ、７０ｃ） 凸部
７２（７２ａ、７２ｂ、７２ｃ） 第１凹部
７４（７４ａ、７４ｂ、７４ｃ） 第２凹部
ＣＡ 軸線
Ｒ 回転方向

Claims (10)

1. 回転軸と、
   前記回転軸の一端側の端部に取り付けられたコンプレッサホイールと、
   前記回転軸と共に回転可能なように前記回転軸に取り付けられたスラストベアリングであって、前記回転軸が挿通される挿通孔を有するスラストベアリングと、を備えるコンプレッサ装置であって、
   前記回転軸は、
   前記スラストベアリングが取り付けられる小径部と、
   前記小径部より前記回転軸の他端側に形成された大径部と、
   前記小径部と前記大径部との間に形成された段差面であって、前記スラストベアリングの他面が当接するように構成された段差面と、を含み、
   前記コンプレッサ装置は、
   前記コンプレッサホイール及び前記スラストベアリングとは別体に形成され、一面が前記コンプレッサホイールの背面側に形成される端面と当接し、他面が前記スラストベアリングの一面と当接するように構成されたスリーブ部材と、
   前記回転軸の前記一端側から前記他端側に作用する軸方向力を、前記端面および前記スリーブ部材を介さずに、前記スラストベアリングに伝達する軸方向力伝達手段をさらに備える、
   コンプレッサ装置。
2. 回転軸と、
   前記回転軸の一端側の端部に取り付けられたコンプレッサホイールと、
   前記回転軸と共に回転可能なように前記回転軸に取り付けられたスラストベアリングであって、前記回転軸が挿通される挿通孔を有するスラストベアリングと、を備えるコンプレッサ装置であって、
   前記回転軸は、
   前記スラストベアリングが取り付けられる小径部と、
   前記小径部より前記回転軸の他端側に形成された大径部と、
   前記小径部と前記大径部との間に形成された段差面であって、前記スラストベアリングの他面が当接するように構成された段差面と、を含み、
   前記コンプレッサ装置は、
   前記コンプレッサホイール及び前記スラストベアリングとは別体に形成され、一面が前記コンプレッサホイールの背面側に形成される端面と当接し、他面が前記スラストベアリングの一面と当接するように構成されたスリーブ部材と、
   前記回転軸の前記一端側から前記他端側に作用する軸方向力を、前記端面を介さずに、前記スラストベアリングに伝達する軸方向力伝達手段と、をさらに備え、
   前記軸方向力伝達手段は、前記スラストベアリングの前記挿通孔を形成する内周面に形成された締まり嵌め部を含む、
   コンプレッサ装置。
3. 前記軸方向力伝達手段は、
   前記スラストベアリングに対して前記回転軸の前記一端側に形成された環状溝と、
   前記環状溝に嵌合された状態において前記小径部の外周面よりも外側に突出する突出部を有するリング部材であって、周方向の一端面と他端面とが互いに対向するように構成されたリング部材と、を含む、
   請求項１に記載のコンプレッサ装置。
4. 前記突出部は、前記スラストベアリングの一面に隣接して対面するように配置され、
   前記スリーブ部材は、前記スリーブ部材の内周側に形成された凹部であって、前記リング部材を収容する凹部を有し、
   前記凹部を形成する前記スリーブ部材の壁面と前記突出部との間に隙間が形成されている、
   請求項３に記載のコンプレッサ装置。
5. 回転軸と、
   前記回転軸の一端側の端部に取り付けられたコンプレッサホイールと、
   前記回転軸と共に回転可能なように前記回転軸に取り付けられたスラストベアリングであって、前記回転軸が挿通される挿通孔を有するスラストベアリングと、を備えるコンプレッサ装置であって、
   前記回転軸は、
   前記スラストベアリングが取り付けられる小径部と、
   前記小径部より前記回転軸の他端側に形成された大径部と、
   前記小径部と前記大径部との間に形成された段差面であって、前記スラストベアリングの他面が当接するように構成された段差面と、を含み、
   前記コンプレッサ装置は、
   前記コンプレッサホイール及び前記スラストベアリングとは別体に形成され、一面が前記コンプレッサホイールの背面側に形成される端面と当接し、他面が前記スラストベアリングの一面と当接するように構成されたスリーブ部材と、
   前記回転軸の前記一端側から前記他端側に作用する軸方向力を、前記端面を介さずに、前記スラストベアリングに伝達する軸方向力伝達手段と、をさらに備え、
   前記軸方向力伝達手段は、
   前記スラストベアリングの前記挿通孔を形成する内周面に形成された第１キー溝であって、前記スラストベアリングの前記一面から前記他面に向かって、回転方向の下流側に向かって延在する第１キー溝と、
   前記小径部の外周面に形成された第２キー溝であって、前記回転軸の前記一端側から前記他端側に向かって前記回転方向の下流側に向かって延在する第２キー溝と、
   前記第１キー溝および前記第２キー溝に嵌合されるキー部材と、を含む、
   コンプレッサ装置。
6. 回転軸と、
   前記回転軸の一端側の端部に取り付けられたコンプレッサホイールと、
   前記回転軸と共に回転可能なように前記回転軸に取り付けられたスラストベアリングであって、前記回転軸が挿通される挿通孔を有するスラストベアリングと、を備えるコンプレッサ装置であって、
   前記回転軸は、
   前記スラストベアリングが取り付けられる小径部と、
   前記小径部より前記回転軸の他端側に形成された大径部と、
   前記小径部と前記大径部との間に形成された段差面であって、前記スラストベアリングの他面が当接するように構成された段差面と、を含み、
   前記コンプレッサ装置は、
   前記コンプレッサホイール及び前記スラストベアリングとは別体に形成され、一面が前記コンプレッサホイールの背面側に形成される端面と当接し、他面が前記スラストベアリングの一面と当接するように構成されたスリーブ部材と、
   前記回転軸の前記一端側から前記他端側に作用する軸方向力を、前記端面を介さずに、前記スラストベアリングに伝達する軸方向力伝達手段と、をさらに備え、
   前記軸方向力伝達手段は、
   前記小径部の外周面に形成された凸部と、
   前記スラストベアリングの前記挿通孔を形成する内周面に形成された凹部であって、 前記凸部を前記回転軸の軸方向に沿って挿通可能な第１凹部、及び前記第１凹部に接続された第２凹部であって、前記第１凹部に対して回転方向の下流側に延在する第２凹部を有する凹部と、を含む、
   コンプレッサ装置。
7. 回転軸と、
   前記回転軸の一端側の端部に取り付けられたコンプレッサホイールと、
   前記回転軸と共に回転可能なように前記回転軸に取り付けられたスラストベアリングであって、前記回転軸が挿通される挿通孔を有するスラストベアリングと、を備えるコンプレッサ装置であって、
   前記回転軸は、
   前記スラストベアリングが取り付けられる小径部と、
   前記小径部より前記回転軸の他端側に形成された大径部と、
   前記小径部と前記大径部との間に形成された段差面であって、前記スラストベアリングの他面が当接するように構成された段差面と、を含み、
   前記スラストベアリングの一面は、他の介在物を介さずに前記コンプレッサホイールの背面側に形成される端面と当接するように構成され、
   前記コンプレッサ装置は、
   前記回転軸の前記一端側から前記他端側に作用する軸方向力を、前記端面を介さずに、前記スラストベアリングに伝達する軸方向力伝達手段をさらに備え、
   前記軸方向力伝達手段は、前記スラストベアリングの前記挿通孔を形成する内周面に形成された締まり嵌め部を含む、
   コンプレッサ装置。
8. 回転軸と、
   前記回転軸の一端側の端部に取り付けられたコンプレッサホイールと、
   前記回転軸と共に回転可能なように前記回転軸に取り付けられたスラストベアリングであって、前記回転軸が挿通される挿通孔を有するスラストベアリングと、を備えるコンプレッサ装置であって、
   前記回転軸は、
   前記スラストベアリングが取り付けられる小径部と、
   前記小径部より前記回転軸の他端側に形成された大径部と、
   前記小径部と前記大径部との間に形成された段差面であって、前記スラストベアリングの他面が当接するように構成された段差面と、を含み、
   前記スラストベアリングの一面は、他の介在物を介さずに前記コンプレッサホイールの背面側に形成される端面と当接するように構成され、
   前記コンプレッサ装置は、
   前記回転軸の前記一端側から前記他端側に作用する軸方向力を、前記端面を介さずに、前記スラストベアリングに伝達する軸方向力伝達手段と、をさらに備え、
   前記軸方向力伝達手段は、
   前記スラストベアリングの前記挿通孔を形成する内周面に形成された第１キー溝であって、前記スラストベアリングの前記一面から前記他面に向かって、回転方向の下流側に向かって延在する第１キー溝と、
   前記小径部の外周面に形成された第２キー溝であって、前記回転軸の前記一端側から前記他端側に向かって前記回転方向の下流側に向かって延在する第２キー溝と、
   前記第１キー溝および前記第２キー溝に嵌合されるキー部材と、を含む、
   コンプレッサ装置。
9. 回転軸と、
   前記回転軸の一端側の端部に取り付けられたコンプレッサホイールと、
   前記回転軸と共に回転可能なように前記回転軸に取り付けられたスラストベアリングであって、前記回転軸が挿通される挿通孔を有するスラストベアリングと、を備えるコンプレッサ装置であって、
   前記回転軸は、
   前記スラストベアリングが取り付けられる小径部と、
   前記小径部より前記回転軸の他端側に形成された大径部と、
   前記小径部と前記大径部との間に形成された段差面であって、前記スラストベアリングの他面が当接するように構成された段差面と、を含み、
   前記スラストベアリングの一面は、他の介在物を介さずに前記コンプレッサホイールの背面側に形成される端面と当接するように構成され、
   前記コンプレッサ装置は、
   前記回転軸の前記一端側から前記他端側に作用する軸方向力を、前記端面を介さずに、前記スラストベアリングに伝達する軸方向力伝達手段と、をさらに備え、
   前記軸方向力伝達手段は、
   前記小径部の外周面に形成された凸部と、
   前記スラストベアリングの前記挿通孔を形成する内周面に形成された凹部であって、前記凸部を前記回転軸の軸方向に沿って挿通可能な第１凹部、及び前記第１凹部に接続された第２凹部であって、前記第１凹部に対して回転方向の下流側に延在する第２凹部を有する凹部と、を含む、
   コンプレッサ装置。
10. 請求項１乃至９の何れか一項に記載のコンプレッサ装置と、
    前記回転軸の前記他端側の端部に取り付けら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。

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