JPH03279698A - ターボチャージャの圧縮機インペラの締結構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ターボチャージャの圧縮機インペラの締結構
造に係り、詳しくは、シャフトの曲がりとアンバランス
の発生を防止する圧縮機インペラの締結構造に関する。

（従来の技術） 従来のターボチャージャの圧縮機インペラの締結構造と
しては、例えば実開昭６０−１０７３９２号公報に記載
のものがあり、第４図のように示される。

第４図において、１はターボチャージャの圧縮機インペ
ラのシャフト、２はシャフト１を回転自在に支持するフ
ローティングメタル、３はスラストカラー、４はスペー
サ、５はメカニカルシール、６はインペラであり、その
うちスラストカラー３、スペーサ４およびインペラ６は
嵌め合いでシャフト１に組み込まれ、テーバ状の端面を
持つスペーサ７を介してナソＩ・８にてこれらが締結さ
れている。また、この例ではインペラ６の芯をシャフト
１の芯と一致させるために、スペーサ４、インペラ６お
よびスペーサ７のテーバ面７Ｂなどにより芯出しされる
構造となっている。

なお、１１はハウジング、１２は軸受ハウジング、７Ａ
はスペーサ７の垂直面、７Ｃはスペーサ７の端面、８Ａ
はナツト８の締着面である。

このようなターボチャージャの圧縮機インペラの締結構
造は、シャフト１とインペラ６とを高い同心精度をもっ
て連結することが難しく、また、両者の素材が相違する
ときの熱膨張率の違い等があるという背景に鑑み、シャ
フト１とインペラ６との間に間隙を設けつつ、しかも高
い同心精度を確保するために、上述の如くスペーサ４、
インペラ６およびスペーサ７のテーパ面７Ｂなどにより
上記両者の芯出しを行っている。

また、同様の従来技術として、例えば実開昭６０４１５
３０号公報に記載のものがある。これは、ターボチャー
ジャにおけるタービンホイールとタービン軸との連結構
造であり、タービンホイールをその取付孔を貫通したタ
ービン軸の先端部に螺合したナツトのテーパ状端面とに
挟んでタービンホイールに対し所定の軸力をもって締結
することにより、タービンホイールのタービン軸に対す
る芯出しを自動的に行うとともに、両者の嵌合部に隙間
を形成しつつタービンホイールをタービン軸に高い安定
した同心精度をもって連結しようとするものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のターボチャージャの圧
縮機インペラの締結構造にあっては、まず、前者公報記
載の技術の場合、ナツト８のねじ部の軸芯と、ナット８
のインペラ６側の端面との直角度の工作精度が考慮され
ζおらず、特に直角度の狂ったナツト８で締結した場合
のシャフト１の変形が何ら考慮されていない構造となっ
ていたため、シャフト１の変形やインペラ６が偏芯する
ことによるアンバランスが発生し、ターボチャージャに
大きな振動を引き起こすという問題点があった。

すなわち、実際のターボチャージャではナツト８のねじ
部の軸芯と、ナツト８の端面との直角度の加工精度はイ
ンペラ６に比べて著しく悪い。したがって、例えば直角
度の狂ったナツト８で締めていくと、シャフト１が変形
し、ナツト８およびインペラ６が軸受部に対して偏芯と
傾きを生じて締結され、シャフト１に対して大きなアン
バランス量を発生させる。その結果、ターボチャージャ
に大きな振動が発生する。

一方、後者公報記載の技術はナツトのテーバ状端面等に
より芯出しを行っているが、この芯出し技術は前者と同
様のものであり、インペラがタービンブレードに代わっ
た点が相違するのみと考えてよい。したがって、テーバ
状の部材でタービンブレードを締め付けたとき、ねじの
芯とテーパ状の部材とのミスアライメントにより、やは
りこの技術の適用によっても同様にシャフトが曲がり、
回転体のアンバランス量が大きくなって同じような不具
合が発生する。

（発明の目的） そこで本発明は、シャフトの変形やインペラの偏芯によ
るアンバランスの発生を防ぎ、ターボチャージャの振動
を防止することのできるターボチャージャの圧縮機イン
ペラの締結構造を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段） 本発明によるターボチャージャの圧縮機インペラの締結
構造は上記目的達成のため、回転軸に圧縮機インペラを
嵌合し、該回転軸に設けた背面部材の当接面に圧１１機
インペラの背面を当接させ、同しく回転軸に設けた前面
部材の当接面に圧縮機インペラの前面を当接させ、該前
面部材は、少なくとも、その一部にナツトを含んで構成
するとともに、圧縮機インペラの前面側端面を球面状に
形成し、かつこの前面側端面の球面部分に係合する前記
前面部材の当接面も同じ曲率の球面状に形成して、圧縮
機インペラを回転軸に対して位置決めし、前面部材のナ
ノｌ一部分により圧縮機インペラを回転軸に対して締結
するようにしている。

（作用） 本発明では、圧縮機インペラの前面側端面およびこれに
係合する前面部材の当接面が共に同じ曲率の球面状に形
成されて圧縮機インペラが回転軸に対して位置決めされ
、前面部材のナツト部分により圧縮機インペラが回転軸
に対して締結される。

したがって、前面部材におけるナツトの直角度の加工誤
差が球面座で吸収され、シャフトの変形やインペラの偏
芯によるアンバランスの発生を防止できる。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１．２図は本発明に係るターボチャージャの圧縮機イ
ンペラの締結構造の一実施例を示す図である。

まず、構成を説明する。第１図はターボチャージャの圧
縮機を含む部分の断面図であり、この図において、２１
はターボチャージャの圧縮機インペラのシャフト（回転
軸）、２２はシャフト２１を回転自在に支持するフロー
ティングメタル、２３はスラストカラー、２４はスペー
サ、２５はメカニカルシール、２６はインペラであり、
そのうちスラストカラー２３、スペーサ２４およびイン
ペラ２６は嵌め合いてシャフト２１に組み込まれている
。

スペーサ（背面部材に相当）２４のインペラ２６例の当
接面２４Ｂは従来と異なり、テーパ状でなく、シャフト
２１に直交する垂直面に形成され、この垂直面にインペ
ラ２６の背面（図中右側の面）２６Ｂが当接している。

一方、インペラ２６の前面側の端面２６Ａは一定の曲率
の凹型の球面状に形成されており、この端面２６Ａに係
合して凸型の端面２７Ａを有するす・ント２７が当接し
ている。ナツト２７（前面部材に相当）はシャフト２１
に螺合してインペラ２６をシャフト２１に対して締結す
るもので、その端面２７Ａはインペラ２６の端面２６Ａ
と同じ一定の曲率の凸型の球面状に形成されている。こ
の曲率はシャフト２１に対するインペラ２６の傾く度合
いによって決定され、概ねインペラ２６から突出してい
るシャフト２１の長さより多少大きめの長さに設定され
る。

また、この例ではインペラ２６の芯をシャフト２１の芯
と一致させ、かつ両者の間に一定の間隙を設けるように
、上記曲率が設定される。すなわち、本実施例ではイン
ペラ２６の端面２６Ａとナツト２７の端面２７Ａにより
芯出しされる構造となっている。シャツ）２１とインペ
ラ２Ｇとの間に間隙を設けているのは、前述の如く、シ
ャフト２１とインペラ２６とを高い同心精度をもって連
結することが難しく、また、両者の素材が相違するとぎ
の熱膨張率の違い等があるという背景に鑑みたものであ
る。

次に、作用を説明する。

第２図はナツト８のねじ部の芯とナツト８の端面との直
角度に加工誤差があるときのインペラ２６等の締結状況
を示す図である。ナツト８以外は第１図と同一番号を付
している。

いま、ナツト８の直角度にθ１の角度狂いがあると、ナ
ツト８を締結したとき、シャフト２１のねじ部には角度
θ１だげ曲がりが発生する。この変形は、この部分だけ
にとどまらず、圧縮機インペラ２６を貫通しているシャ
フト２１部分にも発生し、シャフト２１の軸受部分に対
してインペラ２６が角度θ２だけ傾いて取り付けられる
ことになる。このため、軸系に対してインペラ２６が傾
き偏芯して取り付けられることによる大きなアンバラン
スが発生し、ターボチャージャに大きな振動を引き起こ
す原因となる。

これに対して、本実施例では第１図に示すようにナツト
２７とインペラ２６の各端面２７Ａ、２６Ａが球面状に
形成され、ナット２７をシャフト２１にねじ込んでイン
ペラ２６をシャフト２１に対して締結する構造になって
いる。したがって、仮にナツト２７の直角度にＯｏの角
度狂いがあってナツト２７を締結したときであっても、
ナツト２７の直角度の狂いは球面座によって適切に吸収
される。その結果、シャフト２１の曲がりを防止するで
き、インペラ２６の偏芯を防ぐことができる。よって、
インペラ２６のアンバランスの発生を防止してターボチ
ャージャの振動を防止することができる。

第３図は本発明の他の実施例を示す図であり、本実施例
は球面座をナツト３０に設げずに、ナット３０とインペ
ラ２６との間に球面座を持つスペーサ３１を設けたもの
である。すなわち、スペーサ３１のインペラ２６側端面
３１Ａは球面状に形成され、この球面にインペラ２６の
端面２６Ａが当接している。一方、ナツト３０の端面ば
シャフト２１に対して直角する垂０ 直面に形成されている。これらのナツト３ｏおよびスペ
ーサ３１は前面部材３２を構成する。

前記実施例のようにナツト８に球面座を設けた場合、球
面の中心とナツト８のねじ部の軸芯が加工精度により一
致しないとき、球面座だけではこれを吸収できず、シャ
フト２１に曲がりが発生ずるおそれがある。

これに対して、本実施例ではナツト３ｏの直角度の狂い
はスペーサ３１がその球面３１Ａ上でナツト３゜の傾き
に合わせて傾くことで、適切に吸収される。

したがって、球面の中心とナツト３０のねじ部の軸芯と
のずれによる曲がりの発生を有効に防止することができ
、インペラ２６の大きなアンバランスの発生を防止して
前記実施例と同様にターボチャージャの振動を防止する
ことができる。

（効果） 本発明によれば、シャフトの変形やインペラの偏芯によ
るアンバランスの発生を防ぐことができ、ターボチャー
ジャの振動を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

１ 第１．２図は本発明に係るターボチャージャの圧縮機イ
ンペラの締結構造の一実施例を示す図であり、第１図は
そのターボチャージャの圧縮機を含む部分の断面図、第
２図はそのナツトのねじ部の芯とナットの端面との直角
度に加工誤差があるときのインペラ等の締結状況を示す
図、第３図は本発明に係るターボチャージャの圧縮機イ
ンペラの締結構造の他の実施例を示すそのターボチャー
ジャの圧縮機を含む部分の断面図、第４図は従来のター
ボチャージャの圧縮機インペラの締結構造を示すそのタ
ーボチャージャの圧縮機を含む部分の断面図である。 ２１・・・・・・シャフト（回転軸）、２２・・・・・
・フローティングメタル、２３・・・・・・スラストカ
ラー、 ２４・・・・・・スペーサ（背面部材）、２４Ｂ・・・
・・・当接面、 ２５・・・・・・メカニカルシール、 ２６・・・・・・圧縮機インペラ、 ２６Ａ・・・・・・前面側の端面、 ２ ２６Ｂ・・・・・・背面、 ２７・・・・・・ナツト（前面部材） ２７Ａ・・・・・・端面、 ３０・・・・・・ナツト、 ３１・・・・・・スペーサ、 ３１Ａ・・・・・・端面、 ３２・・・・・・前面部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 回転軸に圧縮機インペラを嵌合し、 該回転軸に設けた背面部材の当接面に圧縮機インペラの
   背面を当接させ、 同じく回転軸に設けた前面部材の当接面に圧縮機インペ
   ラの前面を当接させ、 該前面部材は、少なくとも、その一部にナットを含んで
   構成するとともに、 圧縮機インペラの前面側端面を球面状に形成し、かつこ
   の前面側端面の球面部分に係合する前記前面部材の当接
   面も同じ曲率の球面状に形成して、圧縮機インペラを回
   転軸に対して位置決めし、前面部材のナット部分により
   圧縮機インペラを回転軸に対して締結することを特徴と
   するターボチャージャの圧縮機インペラの締結構造。