WO2006043556A1

WO2006043556A1 - 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

Info

Publication number: WO2006043556A1
Application number: PCT/JP2005/019126
Authority: WO
Inventors: Toshihiko Nishiyama; Keiichi Inaba; Tetsuaki Ogawa; Hiroshi Sugito; Takahisa Iino
Original assignee: Komatsu Ltd.
Priority date: 2004-10-19
Filing date: 2005-10-18
Publication date: 2006-04-27
Also published as: KR100861968B1; EP1803941A1; KR20070064347A; US20070292268A1; JP4637853B2; US7909578B2; JPWO2006043556A1; CN100476214C; CN101040121A

Abstract

　ターボ機械であるターボチャージャを、背面中央に突起部１９を有するコンプレッサインペラ１３と、このコンプレッサインペラ１３の突起部１９に設けられた有底の結合穴２０に対して締り嵌めの嵌め合いのみで結合される駆動軸１５と、コンプレッサインペラ１３の突起部１９の外周部分に対して嵌め合いのみで結合される筒状部３３を有したスリーブ３０とを含んで構成し、このスリーブ３０をコンプレッサインペラ１３よりも線膨張係数の小さい材料で形成した。従って、熱膨張によって突起部１９の結合穴２０が拡径しようとしても、筒状部３３でその拡径が抑制されるから、駆動軸１５および結合穴２０間での緩みを防止でき、結合状態を良好に維持できる。

Description

明細書

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

技術分野

[0001] 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。

背景技術

[0002] 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、タ一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揷通するとともに、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ぐ耐久性を向上させるには限界があつた o

[0003] 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、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ぐ高応力が発生しにくいのである。

[0004] 特許文献 1 :特表平 5— 504178号公報

特許文献 2：米国特許第 5, 193,989号

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] し力しながら、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、と、う問題が生じる。この結果、生産性を損ねたり、駆動軸が橈んで変形するなど、回転時にアンノ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。

[0006] 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。

課題を解決するための手段

[0007] 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嵌合される筒状部材とを備えてヽることを特徴とする。

[0008] 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〖こ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。 [0009] [表 1]

[0010] 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、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 X 10^_61/°C)、ジュラルミン (線膨張係数 : 27. 3 X 10^_61/°C)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 X 10^_61/°C)、クロム鋼 (線熱膨張係数： 9. 5〜： L I. 3 X 10^_61/°C)、ニッケル鋼 (線熱膨張係数： 18. O X 10^_6lZ°C)等を採用することができる。

[0011] 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、ることを特徴とする。

[0012] 第 5発明にターボ機械は、第 4発明にお、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、ることを特徴とする。

[0013] 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、て、

前記スリーブには、前記筒状部材がー体に設けられていることを特徴とする。

[0014] 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、ることを特徴とする。

[0015] 第 8発明に係るターボ機械は、第 7発明にお、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、ることを特徴とする。

[0016] 第 9発明に係るターボ機械は、第 4発明なヽし第 8の、ずれかにお、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。

[0017] 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。

[0018] 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!/、し第 11発明の、ずれかにお、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!/ヽ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ツ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ぐ例えば、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。

[0019] 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、背面中央力突出した筒状の突起部を有し、この突起部の内周部分および外周部分はそれぞれ、前記ターボ機械に組み込むための第 1の結合部および第 2の結合部になって、ることを特徴とする。 [0020] 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圧入するとともに、前記筒状部材を前記突起部に圧入する工程とからなることを特徴とする。

発明の効果

[0021] 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力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。

[0022] 第 2発明によれば、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つているので、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!/、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。

[0023] 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、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。

[0024] 第 6発明によれば、筒状部材カ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。

[0025] 第 7発明によれば、スラストベアリング力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。

[0026] 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、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つた心配がない。

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。

[0027] 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。

[0028] 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面の簡単な説明

[0029] [図 1]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]図 2は、ターボ機械の要部を示す断面図。

[図 3]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]図 4は、本実施形態の駆動軸の正面図。

[図 5]図 5は、本実施形態のスリーブの正面図。

[図 6]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]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]図 7Bは、本実施形態の駆動軸の側面図。

[図 8A]図 8Aは、本実施形態のスリーブの側断面図。

[図 8B]図 8Bは、本実施形態のスリーブの背面図。

符号の説明

[0030] 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。

発明を実施するための最良の形態

[0031] 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ィ匕する。

[0032] 〔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。

[0033] 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、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、図示を略した力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、アルミ合金製の铸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。

[0034] 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、る。

[0035] 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力つて結合穴 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力コンプレツサインペラ 13を貫通する従来のような貫通孔ではなぐ有底の穴である。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。

[0036] 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が挿入される揷入部 15Bが設けられて!/、る。

[0037] 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 H6Zu6)。この他に、従来のようなねじ止めといった構造はなぐ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。

[0038] 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力も構成され、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が挿入される揷通孔 30Aが設けられているとともに、揷通孔 30Aよりもコンプレッサインペラ 13側には、揷通孔 30Aと連通した嵌合穴部 33Aを有する筒状部 (筒状部材） 33がー体に設けられて、る。

筒状部 33の嵌合穴部 33Aは、揷通孔 30Aよりも径が大きぐコンプレッサインペラ 1 3の突起部 19が挿入されて嵌合するようになつている。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。

[0039] 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 CFISによる嵌め合い記号では、例えば H6Zh6、 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ぐ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ぐ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、る。

[0040] 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、筒状部 33が嵌合して、るため、駆動軸 15ゃ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が拡径しょうとしても、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。

[0041] しかも、コンプレッサインペラ 13側には貫通孔ではなぐ有底の結合穴 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《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ぐ第 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力じり等が一切発生せず、組立性も良好である。

[0042] 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、る訳ではな、が、面圧を受けた状態に挟持されて、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。

[0043] 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が揷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。円環状のスラストべァリング 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ゃスラストカラー 31の回転面を全周にわたつてバランスよく支持できる。

[0044] 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力前述の筒状部 33が凹部空間 16Aからコンプレッサインペラ 1 3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。

[0045] 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力シールリング 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 16 A力外れるのを防止して!/、る。

[0046] 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 1 4と一体の駆動軸 15を排気タービン 12側力も挿入する。

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一 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 3 6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がー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!、。

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。

[0047] 〔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。

[0048] 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。

[0049] 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。

[0050] 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 15 A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。

[0051] カロえて、駆動軸 15の先端には、先端側に向力つて突出した係合片 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つている。これら係合片 51および係合孔 52の係合によつても、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。

[0052] 〔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。

[0053] 具体的には、図 7A、図 7Bに示すように、駆動軸 15の揷入部 15B (スリーブ 30が揷入される部分)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の揷通孔 30Aの外側開口部分には、前記平坦面 5 4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

[0054] なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなぐ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が設けられていた力駆動軸 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。

[0055] 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力このような筒状部 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。

[0056] 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力逸脱することなぐ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。

産業上の利用可能性

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、ターポジェット、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

請求の範囲

[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!ヽることを特徴とするターボ機械。

[4] 請求項 1な、し請求項 3の、ずれかに記載のターボ機械にぉヽて、

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、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ぉ、て、

前記スリーブには、前記筒状部材がー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、し請求項 6の、ずれかに記載のターボ機械にぉヽて、

前記駆動軸を回転自在に支持するハウジングと、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、ずれかに記載のターボ機械にぉ、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、ることを特徴とするターボ機械。

[9] 請求項 4な、し請求項 8の、ずれかに記載のターボ機械にぉヽて、

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!、し請求項 9の、ずれかに記載のターボ機械にぉ、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、し請求項 10の、ずれかに記載のターボ機械にぉ、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!、し請求項 11の、ずれかに記載のターボ機械にぉ、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!/ヽ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、

背面中央力突出した筒状の突起部を有し、

この突起部の内周部分および外周部分はそれぞれ、前記ターボ機械に組み込むための第 1の結合部および第 2の結合部になっていることを特徴とするコンプレツサインペラ。

[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圧入するとともに、前記筒状部材を前記突起部に圧入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。