JPH045339B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明はターボチヤージヤーロータの回転試験
方法並びにそのための装置に係り、特にセラミツ
クス製ターボチヤージヤーロータのホツトスピン
テストに有効に適用される方法並びに装置に関す
るものである。 （背景技術） 近年、自動車用エンジンの過給のために、ター
ボ過給機乃至はターボチヤージヤーと呼ばれる装
置が注目を受けているが、そのようなターボチヤ
ージヤーに用いられるセラミツクス材料等からな
るロータは、エンジンの排気エネルギーで高速回
転、例えば10数万回転もさせられるものであると
ころから、その信頼性を高めるための保証試験と
して、スピンテスト（回転試験）を行なうことが
要請されている。このスピンテストは、ターボチ
ヤージヤーロータを実際に高速回転させ、一定レ
ベルの性能を有しているか、どうかを評価するも
のである。 ところで、かかるターボチヤージヤーロータの
スピンテストを行なうに際しては、ターボチヤー
ジヤー自身にロータを組み込み、それを装置に取
り付けて、高速のガスを吹き込むようにして、実
際に自動車に付いているのと同様な状態でテスト
をするのが好ましいものと考えられる。而して、
その場合において、テストは、次の如き手順にて
行なわれることとなるのである。 すなわち、先ず、ロータ翼１ａと軸部１ｂとか
らなるターボチヤージヤーロータ１について、そ
の単体としてのバランス修正を行なつた後、第１
図ａ及びｂに示されるように、その軸部１ｂにス
ラストベアリング２、スペーサ３、コンプレツサ
翼若しくはスリーブ４及びロツクナツト５を順次
嵌め合わせ、それら全体としてのバランス修正
（総バランス修正）を行なう。 次いで、回転試験装置に組み付けるに際して
は、第２図ａ及びｂに示されるように、ターボチ
ヤージヤーロータ１の軸部１ｂを軸受ハウジング
１０に差し込み、軸側よりスラストベアリング
２、ベアリングカバー９、スペーサ３、コンプレ
ツサ翼若しくはスリーブ４、ロツクナツト５を上
記の総バランス修正を行なつた時と同じ位相で嵌
め合わせて組み立て、そしてその組立体を、ター
ボチヤージヤーロータ１のロータ翼部１ａがター
ビン側ハウジング１１のガス通路１１ａ内に位置
するようにセツトせしめて、目的とするスピンテ
ストが実施されることとなるのである。 なお、軸受ハウジング１０には潤滑油通路１３
が設けられており、またその入口部１５に設けた
フランジ部材１４を介して潤滑油用ホース１８が
取り付けられ、このホース１８を通じて供給され
る所定の潤滑油が、かかる潤滑油通路１３内を流
通せしめられ、そしてその出口部１７から排出さ
れるようになつており、またスピンテスト時の振
動が、前記フランジ部材１４に取り付けた加速度
型振動計１６にて検出されるようになつている。
なお、第２図ａ及びｂにおいて、６はシールリン
グ、７はスナツプリング、８はラジアルベアリン
グ、１９はメカニカルシールである。 （問題点） しかしながら、このような構造の装置を用いた
ターボチヤージヤーロータの回転試験手法にあつ
ては、ターボチヤージヤーロータ１をその回転試
験装置に組み付けるに先立つて、その構成回転部
品たる、スラストベアリング２、スペーサ３、コ
ンプレツサ翼若しくはスリーブ４及びロツクナツ
ト５を嵌め合わせた状態において、総バランス修
正を行なう必要があり、また装置に組み付けるに
際しても、それらの部品を総バランス修正時と同
じ位相で嵌め合わせなければならず、このため作
業が極めて面倒となるばかりでなく、それらの出
力合わせのために、非常に時間がかかつているの
である。 しかも、ターボチヤージヤーロータ１の脱着毎
にベアリングカバー９を取り外さなければならず
そしてその度毎に軸受ハウジング１０とベアリン
グカバー９との間のシールも再構成する必要があ
るところから、ターボチヤージヤーロータ１の脱
着には１時間余りの長い作業時間を要し、またそ
の脱着作業が極めて面倒な、熟練を要するものと
なる問題が内在しているのである。 従つて、本方法は、信頼性の高い実績のある金
属製ターボチヤージヤーロータのように、抜取り
で少数の試験の場合はよいが、脆性材料であるセ
ラミツクス製ターボチヤージヤーロータのよう
に、全数または抜取り頻度を高くし、多数を試験
する必要のある保証試験等の場合は不適であつた
のである。 （解決手段） ここにおいて、本発明は、かかる問題を解消す
べく為されたものであつて、その特徴とするとこ
ろは、ターボチヤージヤーロータ単体のみのバラ
ンス修正を行なつた後、かかるターボチヤージヤ
ーロータの軸部を回転試験装置の軸受ハウジング
の軸受け部に挿通せしめる一方、該軸部にスラス
トベアリング、スペーサ、スリーブ、ロツクナツ
トを組み付けることにより、該ターボチヤージヤ
ーロータを回転支持せしめて、その回転試験を行
なうに際して、それらスラストベアリング、スペ
ーサ、スリーブ、ロツクナツトからなる部品のう
ち、隣合う部品の中から少なくとも２つを一体化
して、複数個の部品の機能を合わせ持つ一体化部
品として用い、該一体化部品を組み付ける一方、
前記回転試験装置の軸受ハウジングの軸受け部
に、前記バランス修正されたターボチヤージヤー
ロータを任意の位相でさし込み、かかるターボチ
ヤージヤーロータの回転試験を行なうようにした
のである。 そしてまた、本発明は、かかる方法を実施する
ために、軸受ハウジングの軸受け部に挿通せしめ
られたターボチヤージヤーロータの軸部のスラス
トベアリング、スペーサ、スリーブ、ロツクナツ
トを組み付けて、該ターボチヤージヤーロータを
回転支持せしめる一方、該ターボチヤージヤーロ
ータの翼部に高速のガスを吹き付けることによ
り、その高速回転試験を行なうようにした装置に
おいて、前記スラストベアリング、スペーサ、ス
リーブ、ロツクナツトからなる部品のうち、隣合
う部品の中から少なくとも２つを一体化し、それ
ら複数の部品の機能を合わせ持つ一体化部品とし
て、残余の部品と共に、組み付けるようにしたも
のであつて、これにより、該軸受ハウジングの軸
受け部に、前記ターボチヤージヤーロータを、任
意の位相でさし込み得るようにしたのである。 すなわち、本発明にあつては、例えば第３図ａ
及びｂのように、スラストベアリング部品２、ス
ペーサ部品３及びスリーブ部品４を一体化するこ
とにより、スラストベアリング、スペーサ、及び
コンプレツサ翼若しくはスリーブの機能を合わせ
持つスリーブ部品２０を用いたり、また第４図ａ
及びｂに示される如く、スペーサ部品３とスリー
ブ部品４を一体化することにより、スペーサとコ
ンプレツサ翼もしくはスリーブの機能を合わせ持
つスリーブ部品２２を用いる等、ターボチヤージ
ヤーロータの回転試験装置におけるスラストベア
リング、スペーサ、スリーブ若しくはコンプレツ
サ翼、ロツクナツトからなる回転部品のうち、隣
合う部品の幾つかを一体化せしめて、使用するよ
うにしたものである。 従つて、そのような回転部品の幾つかが一体化
された回転試験装置を用いて、目的とするターボ
チヤージヤーロータ１の回転試験を行なうに際し
ては、先ず、かかるターボチヤージヤーロータ１
について、それ単体のみのバランス修正を動バラ
ンス試験機を用いて行ない、そしてそのバランス
修正されたターボチヤージヤーロータ１を、既に
スラストベアリング２若しくはそのようなスラス
トベアリングの機能を合わせ持つ一体化部品がベ
アリングカバー９にて組み付けられる回転試験装
置の軸受ハウジング１０の軸受け部に、任意の位
相で差し込み、更に必要に応じてスリーブを組み
付けた後、ロツクナツト５で締結せしめるか又は
スリーブを含む一体化部品で締結せしめて組立体
を完成し、そして、この組立体を、そのまま、装
置本体１２に取り付けられたタービン側ハウジン
グ１１に対して高温高速のガスが流通せしめられ
るガス通路１１ａ内にターボチヤージヤーロータ
１のロータ翼部１ａが位置するようにセツトせし
め、その後目的とするターボチヤージヤーロータ
１の回転試験が実施されることとなるのである。 なお、このような回転試験に際して、ベアリン
グカバー９は、軸受ハウジング１０から取り外さ
れることはなく、それ故軸受ハウジング１０内に
形成された潤滑油通路１３の入口部１５や出口部
１７に対する潤滑油用ホース１８が取り付けられ
た状態において、例えば第３図ａに示される如く
取り扱われることとなる。 （作用・効果） このように、本発明に従えば、回転試験装置に
おけるターボチヤージヤーロータと共に回転する
回転部品の複数を、一体化せしめることにより、
ターボチヤージヤーロータ単体のバランス修正を
行なつた後、ターボチヤージヤーロータを任意の
位相で軸受部に差し込み、スリーブを組み付けた
後、ロツクナツトで締結せしめるか、又は一体化
部品に締結するだけで、回転試験を行ない得るよ
うになり、従来の如く回転部品全体としての総バ
ランス修正は行わずに済むようになつたのであ
る。これは、回転部品の複数を一体化せしめるこ
とにより、個々の部品間のバランス変化が小さく
なり、その結果として、回転部品全体としてのア
ンバランス量が許容限度内となつて、総バランス
修正を行なう必要がなくなつたものと考えられて
いる。 また、このように、総バランス修正を行なう必
要がなくなつたために、ベアリングカバー９を軸
受ハウジング１０取り付けたり或いはそれから取
り外したりすることなく、常時、軸受ハウジング
１０に固定したままでよく、このために、軸受ハ
ウジング１０の潤滑油通路１３からの油抜きや、
軸浮ハウジング１０とベアリングカバー９との間
のシールの再構成等の作業も、全く不要となつた
のである。 そして、これらの効果により、スピンテストに
おけるターボチヤージヤーロータの組み付けのた
めの時間は大幅に短縮され、かかるターボチヤー
ジヤーロータの脱着を１分程度で実施し得るよう
になつた他、その脱着作業も極めて容易となつた
のである。従つて、本方法を用いることにより、
初めてターボチヤージヤーロータの回転保証試験
が可能となるのである。 （実施例） 以下、本発明を更に具体的に明らかにするため
に、本発明の幾つかの実施例を挙げるが、本発明
がそのような実施例のみに限定され、またその記
載によつて限定的に解釈されるものでは決してな
く、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、本
発明は当業者の知識に基づいて種々なる変更、修
正、改良等を加えた形態において実施され得るも
のであり、本発明がそのような実施形態のものを
も含むことを意図するものであることが、理解さ
れるべきである。なお、それぞれの例の差異を明
確にするため、それぞれの例の特徴を、別途第１
表に示した。 実施例 １ 先ず、セラミツクス製のターボチヤージヤーロ
ータ１を、ソフトタイプの動バランス試験機にか
け、そのアンバランス量を表示させて、該ターボ
チヤージヤーロータ１の頭部及び背面を削ること
によつて、アンバランス量が0.001ｇcm以下にな
るまでバランス修正を行なつた。 次いで、第３図ａ，ｂに示されるように、予め
スラストベアリングとスペーサを一体化したスリ
ーブ２０をベアリングカバー９にて組み込んでお
いた軸受ハウジング１０の軸受孔に、上記のバラ
ンス修正を行なつたターボチヤージヤーロータ１
を任意の位相で差し込み、そしてロツクナツト５
で締結した。なお、ターボチヤージヤーロータ１
には、それを軸受ハウジング１０に取り付ける前
にシールリング６を嵌め込み、また該軸受ハウジ
ング１０には、潤滑油用のホース１８、潤滑油入
口側のフランジ部材１４をそれぞれ取り付けた。
また、かかる潤滑油入口側のフランジ部材１４に
は、加速度型振動計１６をねじにより固定した。 そして、このようにして得られたターボチヤー
ジヤーロータ１を組み込んだ軸受ハウジング１０
（組立体）を、装置本体１２に固定されたタービ
ン側ハウジング１１に対して、そのガス通路１１
ａ内にターボチヤージヤーロータ１のロータ翼部
１ａが位置するようにして取り付け、ボルトによ
り締め付けて、セツトせしめた。 このようにターボチヤージヤーロータ１を回転
試験装置に組み付けた状態において、第３図ｂに
矢印Ａで示される如く、ガス通路１１ａ内に900
℃のホツトガスを送り込むことにより、かかるタ
ーボチヤージヤーロータ１を18万rpmで10分間回
転させた。そして、このターボチヤージヤーロー
タ１の回転状態の良否の目安として試験中の振動
を、軸受ハウジング１０の潤滑油入口部１５に設
けたフランジ部材１４に取り付けた加速度型振動
計１６により測定した。 この結果、かかる回転試験中の最大振動は10G
程度であり、またこの試験終了後にターボチヤー
ジヤーロータ１を取り外して調べたところ、何の
異常も見られなかつた。なお、かかるターボチヤ
ージヤーロータ１の脱着に要した時間は、約１分
間であつた。 実施例 ２ 実施例１と同様にしてバランス修正を行なつた
ターボチヤージヤーロータ１を、第４図ａ及びｂ
に示されるように、予めスラストベアリング２、
ベアリングカバー９を組み込んでおいた軸受ハウ
ジング１０に差し込み、ターボチヤージヤーロー
タ１の軸側より、スペーサとスリーブ若しくはコ
ンプレツサ翼の機能を合わせ持つスリーブ２２を
任意の位相で嵌め込み、ロツクナツト５で締結し
た。 なお、ターボチヤージヤーロータ１には、軸受
ハウジング１０に取り付ける前にシールリング６
を嵌め込み、また軸受ハウジング１０には潤滑油
用のホース１８、潤滑油入口側のフランジ部材１
４を取り付け、更に該フランジ部材１４には、加
速度型振動計１６をねじにより固定しておいた。 そして、このようにターボチヤージヤーロータ
１を組み込んだ軸受ハウジング１０（組立体）
を、装置本体１２に固定されたタービン側ハウジ
ング１１に取り付け、ボルトにて締めつけて、セ
ツトせしめた。 回転試験は、実施例１と同様にして900℃のホ
ツトガスを送り込むことにより、ターボチヤージ
ヤーロータを高速回転せしめ、18万rpmで10分
間、行なつた。そして、実施例１と同様に、ター
ボチヤージヤーロータ１の回転状態の良否の目安
として、試験中の振動を加速度型振動計１６によ
り測定した。 その結果、試験中の最大振動は10G程度であ
り、また試験終了後においてターボチヤージヤー
ロータ１を取り出して調べたところ何の異常も見
られなかつた。なお、ターボチヤージヤーロータ
１の脱着に要した時間は、約１分間であつた。 比較例 １ 実施例１と同様にしてバランス修正を行なつた
ターボチヤージヤーロータ１に、シールリング６
を嵌め込み、軸受ハウジング１０に差し込んだ。
そして、第２図ａ及びｂに示されるように、ター
ボチヤージヤーロータ１の軸側より、スラストベ
アリング２を任意の位相で差し込み、更にベアリ
ングカバー９を取り付け、オイル洩れ、ベアリン
グの焼き付き等のないように慎重にねじにより締
め付けた。さらにその後、スペーサ３、コンプレ
ツサ翼４を差し込み、ロツクナツト５で締結し
た。次いで、軸受ハウジング１０に、潤滑油用の
ホース１８、潤滑油入口側のフランジ部材１４を
取り付け、また該潤滑油入口側のフランジ部材１
４には、加速度型振動計１６をねじにより固定し
た。 そして、かかるターボチヤージヤーロータ１を
組み込んだ軸受ハウジング１０（組立体）を、装
置本体１２に固定されたタービン側ハウジング１
１に取り付け、ボルトにより締めつけてセツトし
た。 回転試験は、実施例１と同様に、タービン側ハ
ウジング１１のガス通路１１ａ内に矢印Ａ方向に
900℃のホツトガスを送り込むことにより、ター
ボチヤージヤーロータ１を回転せしめた。実施例
１と同様に、試験中の振動を測定したところ、13
万rpmで振動の大きさが30Gを超え、危険状態と
なつたため、試験を中止した。 比較例 ２ 実施例１と同様にしてバランス修正を行なつた
ターボチヤージヤーロータ１を用い、その軸側よ
り、第１図ａ及びｂに示される如く、スラストベ
アリング２、スペーサ３、コンプレツサ翼４を嵌
め込み、ロツクナツト５で締結した。そしてその
状態で、総バランスを修正し、この総バランス修
正後、それぞれの部品を組み付けた位相がわかる
ように印をつけ、もう一度分解した。 次いで、上記比較例１と同様に、ターボチヤー
ジヤーロータ１を軸受ハウジング１０に差し込
み、その軸側より、スラストベアリング２、ベア
リングカバー９、スペーサ３、コンプレツサ翼
４、ロツクナツト５を上記の総バランス修正を行
つたときと同じ位相で慎重に嵌め合わせた。その
後、軸受ハウジング１０（組立体）に潤滑油用の
ホース１８、潤滑油入口側のフランジ部材１４を
取り付け、また潤滑油入口側のフランジ部材１４
には加速度型振動計１６をねじにより固定した。
そして、ターボチヤージヤーロータ１を組み込ん
だ軸受ハウジング１０（組立体）を、装置本体１
２に固定されたタービン側ハウジング１１に取り
付け、ボルトにより締め付けて、セツトした。 回転試験は、比較例１と同様に、矢印Ａ方向に
900℃のホツトガスを送り込むことにより、ター
ボチヤージヤーロータ１を18万rpmで10分間回転
せしめることによつて、行なつた。そして、実施
例１と同様に、ターボチヤージヤーロータ１の回
転状態の良否の目安として、試験中の振動を、加
速度型振動計１６により測定した。 その結果、試験中の最大振動は、10G程度であ
り、また試験終了後にターボチヤージヤーロータ
１を取り出して調べたところ、何の異常も認めら
れなかつたが、かかるターボチヤージヤーロータ
１の軸受ハウジング１０に対する脱着には、その
総バランス修正を行なう必要があつたところか
ら、その作業に著しく手間取り、約１時間の作業
が必要であつた他、その作業も極めて面倒なもの
であつた。 【表】

【図面の簡単な説明】

第１図ａ及びｂは、それぞれターボチヤージヤ
ーロータに対する回転部品の組み付け前及び組み
付け後の状態を示す説明図であり、第２図ａ及び
ｂは、それぞれ回転部品の各々が独立した部品で
ある場合におけるターボチヤージヤーロータの軸
受ハウジングに対する組み付け前の状態を示す分
解図及びそれらを組み付けてなる組立体を回転試
験装置にセツトした状態を示す断面説明図であ
る。また、第３図ａ及びｂは、それぞれ、本発明
の一実施例を示すターボチヤージヤーロータ１を
軸受ハウジングに組み付ける前の状態を示す断面
説明図及びそれらを組み付けてなる組立体を回転
試験装置にセツトした状態を示す断面説明図であ
り、更に第４図ａ及びｂは、それぞれ、本発明の
他の実施例を示す第３図ａ及びｂに対応する要部
部分図である。 １：ターボチヤージヤーロータ、１ａ：ロータ
翼部、１ｂ：軸部、２：スラストベアリング、
３：スペーサ、４：コンプレツサ翼若しくはスリ
ーブ、５：ロツクナツト、９：ベアリングカバ
ー、１０：軸受ハウジング、１１：タービン側ハ
ウジング、１１ａ：ガス通路、１３：潤滑油通
路、１６：加速度型振動計、１８：潤滑油用ホー
ス、２０，２２：スリーブ部品。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ターボチヤージヤーロータ１単体のみのバラ
   ンス修正を行なつた後、かかるターボチヤージヤ
   ーロータ１の軸部１ｂを回転試験装置の軸受ハウ
   ジング１０の軸受け部に挿通せしめる一方、該軸
   部１ｂにスラストベアリング２、スペーサ３、ス
   リーブ４、ロツクナツト５を組み付けることによ
   り、該ターボチヤージヤーロータ１を回転支持せ
   しめて、その回転試験を行なうに際して、 それらスラストベアリング２、スペーサ３、ス
   リーブ４、ロツクナツト５からなる部品のうち、
   隣合う部品の中から少なくとも２つを一体化し
   て、複数個の部品の機能を合わせ持つ一体化部品
   として用い、該一体化部品を組み付ける一方、前
   記回転試験装置の軸受ハウジング１０の軸受け部
   に、前記バランス修正されたターボチヤージヤー
   ロータを任意の位相でさし込み、かかるターボチ
   ヤージヤーロータの回転試験を行なうことを特徴
   とするターボチヤージヤーロータの回転試験方
   法。 ２ 前記ターボチヤージヤーロータが、セラミツ
   クス製である特許請求の範囲第１項記載の回転試
   験方法。 ３ 軸受ハウジング１０の軸受け部に挿通せしめ
   られたターボチヤージヤーロータ１の軸部１ｂに
   スラストベアリング２、スペーサ３、スリーブ
   ４、ロツクナツト５を組み付けて、該ターボチヤ
   ージヤーロータ１を回転支持せしめる一方、該タ
   ーボチヤージヤーロータ１の翼部１ａに高速のガ
   スを吹き付けることにより、その高速回転試験を
   行なうようにした装置において、 前記スラストベアリング２、スペーサ３、スリ
   ーブ４、ロツクナツト５からなる部品のうち、隣
   合う部品の中から少なくとも２つを一体化し、そ
   れら複数の部品の機能を合わせ持つ一体化部品と
   して、残余の部品と共に、組み付けるようにした
   ことを特徴とするターボチヤージヤーロータの回
   転試験装置。 ４ 前記部品のうち、スラストベアリング２、ス
   ペーサ３、スリーブ４の部品を一体化したことを
   特徴とする特許請求の範囲第３項記載の回転試験
   装置。 ５ 前記ターボチヤージヤーロータが、セラミツ
   クス製である特許請求の範囲第３項または第４項
   記載の回転試験装置。