JPH0415921Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は内燃機関のターボチヤージヤのタービ
ンホイールの軸部嵌合構造に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関のターボチヤージヤではタービンホイ
ールは排気ガスの高温を受けるため熱的に極めて
苛酷な部分である。そこでインコネル等の耐熱性
金属で形成するのであるが金属である以上耐熱性
に限界がある。そこで最近耐熱性に秀れた材料で
あるセラミツクスによつてタービンホイールを形
成することが提案されている。この場合、タービ
ンホイールを軸部まで含めて全体をセラミツクス
で形成することはセラミツクスが本来もろい材料
であることから信頼性の上に問題があり、焼結技
術の上でもまた費用の点でも不利である。そこ
で、タービンホイールをタービンホイール部と中
空軸部とに分け、タービンホイール部のみをセラ
ミツクスで作り、これを金属の軸部に嵌合する構
造をとることが提案されている（例えば特開昭第
54−42520号参照）。この公知特許ではセラミツク
スのタービンホイール部より十分長い支軸を延ば
し、この支軸に金属製の中空軸部を焼きばめによ
つて嵌合している。この公知特許の構造では嵌合
部を十分長くとることによつて確実な嵌合固定を
得ようとしているのであるが、嵌合部自体は一箇
所であるため十分強固な連結ができない問題があ
る。そこで、中空軸部の内径を大小２段に選定
し、嵌合部を軸上の２つの位置で得られるように
する改良も提案されている（実公昭56−88902号
参照）。それぞれの嵌合部は最適な嵌合状態が得
られるように嵌合条件を決めることができる。即
ち、タービンホイールに近い軸部は、タービンホ
イールから遠い軸部より熱膨張が大きいので、作
動時にタービンホイールが抜けることがないよう
に嵌め合い公差を小さく設定することになろう。
即ち、中空軸部の熱膨張の大きい部分では嵌め合
い公差を小さく熱膨張の小さい部分では嵌め合い
公差を大きくすることにより軸部の位置によつて
熱膨張の大きさが変わつても、熱膨張時において
各嵌合部に緩みが出るおそれはない。

〔考案が解決しようとする課題〕

従来技術では軸部の位置に応じてタービンホイ
ールの嵌合部との嵌め合い公差を変えることで各
部の熱膨張の大きさが変化しても熱膨張による緩
みの発生を防止することができよう。しかしなが
ら、熱膨張が大きい部分で熱膨張による緩みを防
止するため嵌め合い公差を小さくすると、セラミ
ツク等の脆い材料で作られたタービンホイールに
過大な力が加わり、割れが発生するおそれがあ
る。割れを防止するべく嵌め合い公差を大きくす
ると熱膨張時に緩みが発生するおそれがあること
はいうまでもない。

この考案は中空軸部での各部の熱膨張の変化に
係わらず各部に緩みがでることがなく、しかも嵌
め合い程度もきつくなり過ぎないようにすること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この考案によれば、セラミツクス等の耐熱材料
で作られたタービンホイール部と、金属で作られ
た中空軸部とより成り、タービンホイール部と中
空軸部とを嵌合取付けしているターボチヤージヤ
のタービンホイール構造において、前記中空軸部
はコンプレツサ側から延びる中空軸本体と、該中
空軸本体と別体に形成され、かつ中空軸本体の端
部外周に嵌合連結される筒状継手部材とより構成
され、一方タービンホイール部の支軸部はタービ
ン羽根側の第１嵌合部分と、該第１嵌合部分より
延びる先端側の第２嵌合部分とより成り、支軸部
の第１嵌合部分は前記筒状継手部材に嵌合され、
第２嵌合部分は中空軸本体に嵌合され、前記中空
軸本体の熱膨張率より筒状継手部材の熱膨張率が
小さいことを特徴とする。

〔作用〕

タービンホイール部と中空軸部との組付時、中
空軸部は焼きばめによつてタービンホイール部に
取り付けられる。そして、タービンホイール支軸
部の第１嵌合部分は筒状継手部材に嵌合され、第
２嵌合部分は中空軸本体に嵌合される。

各嵌合部は適宜な嵌合状態を得られるようにそ
の嵌め合い程度が調節される。

作動時にタービンホイールに近い筒状継手部材
の温度は中空軸本体の温度より高くなるが、筒状
継手部材の熱膨張率は中空軸本体の熱膨張率より
小さいため、両者の熱膨張は同程度となり、双方
の嵌合部に熱膨張による緩みが発生しない。

中空軸本体の外周に嵌合される筒状継手部材は
熱膨張が中空軸本体より小さいため通常時におい
て外部から締めつける力を付与し、中空軸本体の
嵌合部の締めつけ力を得て、回り止めまたは抜け
止めに役立つ。また、２分割の中空軸本体と筒状
継手部材とを機械的に強固に連結するのに役立
つ。

〔実施例〕

以下実施例によつて本考案を説明すると、第２
図において、ターボチヤージヤはタービンハウジ
ング１０を有し、このタービンハウジング１０は
軸受ハウジング１２に、フランジ同志１０Ａ，１
２Ａで連結帯１３によつて相互に連結される。

１４はタービンホイール部であり、セラミツク
ス等の耐熱性材料で作られ、タービンハウジング
１０内に配置される。１６は軸部であり、一端に
タービンホイール部１４が後述の嵌合構造で取付
けられ、他端は、コンプレツサハウジング１８内
のコンプレツサ２０に連結される。軸部は軸受２
２に介して軸受ハウジング１２に軸支される。

本考案の要部構成を示す第１図において、軸部
１６はコンプレツサ２０の側より延びる中空軸本
体２４と、内径がこれより大きい筒状継手部材２
６とより成り、これらは共に金属材料より作られ
るがその材質は相違しており、タービンホイール
部１４に近い筒状継手部材２６の熱膨張率はター
ビンホイール部１４から遠い中空軸本体２４の熱
膨張率より小さくなつている。

中空軸本体２４はタービンホイール１４に面し
た開口端で筒状の直径拡大部２４Ａを有し、肩部
２４Ｂが形成される。一方筒状継手部材２６は、
タービンホイール１４から離れた端部で内方への
フランジ部２６Ａを有している。筒状継手部材２
６はその外周にＯリング２７（第２図）の収納溝
２６Ｂ及び油溝２６Ｃを備える。

一方セラミツク材料で作られるタービンホイー
ル部１４はその中央部より支軸２８が一体に延
び、この支軸２８は大直径嵌合部分２８Ａとこれ
に引続く小直径嵌合部分２８Ｂとを備えている。
その間の連絡部分２８Ｃは外径が削られ、中空軸
本体２４及び継手本体２６のどちらにも干渉しな
いようになつている。

以上の構造のタービンホイールの組立て時、先
ず、中空軸本体２４がタービンホイール支軸２８
に２８Ｂの部分で嵌合され、次に筒状継手部材２
６がタービンホイール支軸２８に２８Ａの部分で
嵌合される。各嵌合部の嵌合条件はしまり嵌めで
もすきま嵌めでもよいが、適当な嵌合状態が得ら
れるように設定される。即ち、嵌合がきつ過ぎる
と熱膨張による抜けのおそれはないが、温度が高
くない通常の状態で軸部２８Ａ，２８Ｂに過大な
力が加わり、脆いセラミツク材料で作られたター
ビンホイール部１４が損傷するおそれがあり、逆
に嵌合が緩すぎてはいけないことは当然である。

継手部材２６の挿入はそのフランジ部が、中空
軸本体２４の肩部２４Ｂに当接するところまで行
われ、これによつて軸方向の挿入深さが決まる。
また、中空軸本体２４と筒状継手部材２６とは円
筒面３０同志で嵌合され、これによつて軸芯が出
される。

作動時にタービンホイール部１４に近い筒状継
手部材２６の温度はタービンホイール部１４から
遠い中空軸本体２４より高くなる。筒状継手部材
２６の熱膨張率が中空軸本体２４の熱膨張率より
小さいから、タービンホイール部１４に近い筒状
継手部材２６の温度がタービンホイール部１４か
ら遠い中空軸本体２４より高くても、熱膨張の程
度としては両者を揃えることができる。従つて、
タービンホイール部１４に近い筒状継手部材２６
とタービンホイール支軸２８の部分２８Ａの嵌合
条件をあまりきつくしなくても、熱膨張時に抜け
てしまうおそれはない。一方、筒状継手部材２６
と中空軸本体２４との嵌合部については、外側の
筒状継手部材２６の熱膨張率が内側の中空軸本体
２４の熱膨張率より小さいので、筒状継手部材２
６は、中空軸本体２４をその周囲より締め付けす
るような力を発揮し、中空軸本体２４と支軸２８
との間の嵌合部分２８Ｂでのしめつけ力を得て、
回り止め又はぬけ止めに役立たせることができ
る。

第３図に示す第２実施例では中空軸本体１２４
は第１図のような筒状端部２４Ａを有さず外方フ
ランジ部１２４Ａを有する。一方筒状継手部材１
２６は内径の小さな軸方向延長部１２６Ａを有
し、この筒状継手部材１２６の延長部１２６Ａが
中空軸本体１２４にフランジ部１２４Ａに当接す
るまで嵌合される構造となつている。タービンホ
イール１１４の支軸１２８の２つの部分１２８Ａ
と１２８Ｂとで嵌合部が構成されることは第１実
施例と変らない。

第４図に示す第３実施例では、筒状継手部材２
２６は径の小さな軸方向延長部２２６Ａを有し、
一方中空軸本体２２４は径の大きい軸方向延長部
２２４Ａを有し、この軸方向延長部２２４Ａが筒
状継手部材２２６の軸方向延長部材２２６Ａに嵌
合される。この実施例では、最初に継手部材２２
６が、次に中空軸本体２２４が嵌合されることに
なり、嵌合手順が前の２つの実施例とは反対にな
る。また、タービンホイール２１４の支軸２２８
は２つの軸部２２８Ａと２２８Ｂとを有し、夫々
筒状継手部材２２６、中空軸本体２２４に嵌合さ
れる。

〔考案の効果〕

本考案では、軸部を中空軸本体と、継手部材と
で２分割とし、連結構造とすることで、セラミツ
クス製タービンホイールに対する嵌合部を２ケ所
設定でき、かつ嵌合条件を夫々の嵌合部に合せて
独立に選定でき、タービンホイール部に近い筒状
継手部材の熱膨張率をタービンホイールから遠い
中空軸本体の熱膨張率より小さくすることによ
り、温度が高い筒状継手部材とタービンホイール
部の支軸の対応部分との嵌め合い条件をそれほど
厳しくしなくても熱膨張による緩みが防止され、
強度的に脆いタービンホイールの耐久性との調和
を図ることができ、加えて筒状継手部材は中空軸
本体をその外周より締めつけるような力を発揮
し、中空軸本体とタービンホイール支軸との間に
嵌合部の緩みを防止し、かつ別体構造であるにも
係わらずタービンホイール支軸の筒状継手部材と
中空軸本体との連結部の機械強度を確保すること
ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の要部を示す図。第２図は本考
案のタービンホイール構造を持つたターボチヤー
ジヤの全体図で、この一部が拡大かつ破断されて
第１図に示される。第３図、第４図は夫々別々の
実施例を示す第１図と同様な図。 １４……タービンホイール部、１６……中空軸
部、２４……中空軸本体、２６……中空継手部
材、２８……支軸、２８Ａ，２８Ｂ……嵌合部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. セラミツクス等の耐熱材料で作られたタービン
   ホイール部と、金属で作られた中空軸部とより成
   り、タービンホイール部と中空軸部とを嵌合取付
   けしているターボチヤージヤのタービンホイール
   構造において、前記中空軸部はコンプレツサ側か
   ら延びる中空軸本体と、該中空軸本体と別体に形
   成され、かつ中空軸本体の端部外周に嵌合連結さ
   れる筒状継手部材とより構成され、一方タービン
   ホイール部の支軸部はタービン羽根側の第１嵌合
   部分と、該第１嵌合部分より延びる先端側の第２
   嵌合部分とより成り、支軸部の第１嵌合部分は前
   記筒状継手部材に嵌合され、第２嵌合部分は中空
   軸本体に嵌合され、前記中空軸本体の熱膨張率よ
   り筒状継手部材の熱膨張率が小さいことを特徴と
   するタービンホイール構造。