JPH0388920A

JPH0388920A - セラミックターボチャージャロータ

Info

Publication number: JPH0388920A
Application number: JP2055027A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kawase; 河瀬　博之; Kenji Adachi; 健治足立; Takeyuki Mizuno; 水野　丈行; Seiichi Asami; 浅見　誠一
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1989-06-06
Filing date: 1990-03-08
Publication date: 1991-04-15
Anticipated expiration: 2013-05-13
Also published as: EP0402095B1; EP0402095A3; JP2749691B2; US5169297A; DE69006641D1; EP0402095A2; DE69006641T2

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、軸受構造が玉軸受であり、ジャーナル軸にア
ンギュラ玉軸受とスペーサを一体的に組みつける構造の
セラミックターボチャージャロータに関するものである
。

（従来の技術）セラミックタービンロータと金属コンプレッサロータと
を金属軸により一体的に接合して構成されるセラミック
ターボチャージャロータは、フローティングメタル又は
玉軸受により支持する構造のベアリングハウジングに組
み付は使用される。

このようなセラミックターボチャージャロータは、一般
的にはセラミックタービンロータに金属軸を接合した状
態でセラミックロータ部によりバランス修正を、さらに
金属コンプレッサーロータを取り付けた後金属コンプレ
ッサーロータの固定ナツトによりバランス修正を行って
いる。

このうち、第２図に示すようなセラミックタービンロー
タ１１に金属製のジャーナル軸１２を接合した玉軸受は
構造のセラミックターボチャージャロータのバランス修
正は、ジャーナル軸１２に嵌入されるスペーサ１３が圧
入である場合は、第２図に示されるように内輪１４、ス
ペーサ１３を組み付けた状態で、スペーサ１３が隙間ば
めである場合スペーサ１３を嵌入しない状態で行ってい
た。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述した玉軸受構造であるセラミックタ
ーボチャージャロータにおいて、ジャーナル軸１２に圧
入でスペーサ１３が嵌入された構造のセラミックターボ
チャージャロータでは、圧入時の歪等の原因により不つ
り合いの大きさが大きくなりやすく、バランス修正に多
大の時間を要していた。さらには、金属コンプレッサー
ロータは組み付けた後にも、圧入時の残留歪の影響によ
りバランスを悪くする原因となっていた。

また、スペースＩ３が隙間ばめにより嵌入される構造の
セラミックターボチャージャロータでは、ジャーナル軸
１２とスペーサ１３の隙間が数μｍ以下であることから
、非常に精密な加工と検査を必要とする欠点がある。

本発明の目的は上述した課題を解消して、セラミックタ
ービンロータと金属コンプレッサロータとを接続する金
属軸のジャーナル軸にアンギュラ玉軸受は内輪とスペー
サを組み付けた時、不つり合いの大きさが小さく、不つ
り合い調整が容易でかつスペーサの加工精度が比較的容
易なセラミックターボチャージャロータを提供しようと
するもである。

（課題を解決するための手段）本発明のセラミックターボチャージャロータは、セラミ
ックタービンロータと金属コンプレッサロータとを接続
する金属軸のジャーナル部にアンギュラ玉軸受の軸受内
輪とスペーサを一体的に接合する構造のセラミックター
ボチャージャロータにおいて、タービン側ジャーナル部
とスペーサの接合を圧入により実施するとともに、コン
プレッサー側ジャナール部の接合をスキ間バメにしたこ
とを特徴とするものである。

（作　用）上述した構成において、タービン側ジャーナル部とスペ
ーサを圧入かつコンプレッサー側ジャーナル部とスペー
サをスキ間バメ接合とすることにより、圧入時の歪みが
コンプッサー側で解放されるので、残留歪が減少し、不
つり合いの大きさも小さくなり、不つり合い調整作業の
時間が短縮できる。また、金属コンプレッサロータを組
み付けた回転時においても、残留歪みにより生じる不つ
り合いの変化も有効に防止できる。

さらに、スペーサの加工精度もスキ間バメはど必要とし
なく比較的容易に加工できる。

また、タービン側ジャーナル部とスペーサを圧入かつコ
ンプレッサー側ジャーナル部とスペーサをスキ間バメと
した場合でも、タービン側ジャーナル部の直径をＤ１ス
ペーサのタービン側ジャーナル部への圧入距離をＬとし
たとき、０．２５≦Ｌ／Ｄ≦１．５の関係を満たすようにすると
、圧入時の残留ひずみをさらに小さくでき、不つり合い
の大きさをさらに小さくできるので好適である。

（実施例）第１図は本発明のセラミックターボチャージャロータの
一例の構成を示す図である。第１図において、１は窒化
珪素等からなるセラミックタービンロータ、２はセラミ
ックタービンロータと金属コンプレッサーロータを接続
する金属軸、３は金属コンプレッサーロータ、３ａは金
属コンプレッサーロータを固定するナツト、４はジャー
ナル軸で、このジャーナル軸４の両端部の４ａ、　４ｂ
は軸受内軸とスペーサが接合されるジャーナル部、また
、５はタービン側ジャーナル部４ａに圧入又は隙間ばめ
して設けられたタービン側の軸受内輪、６はタービン側
ジャーナル部４ａに圧入するとともに、コンプレッサー
側ジャーナル部４ｂにスキ間バメしたスペーサ、７はコ
ンプレッサー側ジャーナル部４ｂにスキ間バメ又圧入に
より設けたコンプレッサー側の軸受内輪であって、これ
らタービン側の軸受内輪５、スペーサ６、コンプレッサ
ー側の軸受内輪７は、スラストスペーサ８を介してセラ
ミックタービンロータ１と金属コンプレッサーロータ３
との間に、ナツト３ａの締結力により固定して、本発明
のセラミックターボチャージャロータを構成している。

また、第１図に示す実施例においては、ジャーナル軸４
の直径を両端のタービン側ジャーナル部４ａおよびコン
プレッサー側ジャーナル部４ｂの直径よりも小さくして
、作業性を良好にしている。

なお、本例における圧入締代はジャーナル軸の直径に応
じて変化するものであり特に限定するものではない。

以下、実際の例について説明する。

大旌旦上翼径５５　ｍｍのＳｆ、Ｎ、製のセラミックタービンロ
ータと、直径Ｄ＝８ｍｍのタービン側およびコンプレッ
サー側のジャーナル部を有する金属製軸とを使用し、タ
ービン側ジャーナル部に接合する軸受内輪とスペーサ及
びコンプレッサー側ジャーナル部に接合するスペーサと
ジャーナル部との圧入締代を第１表に示すように変化さ
せて、第１図においてＬと表示した圧入長さを３ｍｍ　
（Ｌ／Ｄ＝０．３７５として、本発明のターボチャージ
ャロータと従来例のターボチャージャロータを準備し、
第２図中の修正面Ｉ、　　ＩＩの２面に分離して不つり
あいの大きさを測定した。結果を第１表に示す。

）笈−上一量＊タービン（ＩＩＩＥＥ入締代＝タービン側ジャーナル
部外径−軸受内輪内径タービン側圧入締代＝タービン側
ジャーナル部外径−スペーサ内径コンプレッサ側圧入締
代＝コンプレッサ側ジャーナル部外径−スペーサ内径第１表の結果から、コンプレッサー側のスペーサをスキ
間バメとした本発明品は、スキ間バメとしなかった従来
品と比較して、不つり合い修正前の不つり合いの大きさ
が明らかに良好である結果を示している。

衷塵亘ユ実施例１と同様にコンプレッサー側の軸受内輪の圧入縫
代を一２μｍ、スペーサの圧入締代を一６μｍ、また、
タービン側ジャーナル部の直径りとスペーサのタービン
側ジャーナル部への圧入距離りとの関係をＬ＝５　（Ｌ
／Ｄ＝０．６２５　）として、アンバランスを修正した
本発明のセラミックターボチャージャロータをエンジン
に組み込み、９０００Ｃにおいて１３万回転で１５分、
８万回転で１５分を１サイクルとし３００サイクルくり
返して回転試験を実施したところ、何ら異常は認められ
なかった。

また、回転試験中、ターボチャージャセンターハウジン
グのオイル出口に振動検出器を取りつけ振動の検出を実
施したところ、ターボチャージャロータの回転と同期し
て発生する振動も変化もなく安定していた。

このことから、コンプレッサー側ジャーナル部に接合さ
れるスペーサをスキ間バメとした本発明のセラミックタ
ーボチャージャロータは、従来品と同等以上の回転性能
が得られることがわかった。

失塵亘１実施例１で本発明品として示した、タービン側ジャーナ
ル部とスペーサを圧入かつコンプレッサー側ジャーナル
部とスペーサをスキ間バメとした実施例において更に修
正前アンバランス量を小さくさせるための好適な範囲を
見い出すことを目的として、タービン側ジャーナル部の
直径りとスペーサのタービン側ジャーナル部への圧入距
離りとの関係を調べた。

すなわち、コンプレッサー側のスペーサの圧入締代、ジ
ャーナル軸径Ｄ１スペーサの圧入長さＬをそれぞれ第２
表に示すように変化させたターボチャージャロータを実
施例１と同様に作製して、実施例１と同様修正面Ｉおよ
び修正面■の不つり合いの大きさを求めた。結果を第２
表に示す。

夏二Ｅ量第２表の結果から、Ｌ／Ｄを０．２５以上１．５以下と
することにより修正前不つり合いの大きさがさらに小さ
くなり、バランス取りの作業に要する時間を少なくする
ことができることがわかった。また、圧入締代を大きく
しただけでは不つり合いの大きさを小さくすることがで
きないことが確認された。

叉塵撚エジャーナル部軸径を８ｍｍφ、スペーサのタービン側ジ
ャーナル部での圧入長さを４ｍｍとしくＬ／Ｄ＝０．５
）、修正前不つり合いの大きさが修正面Ｉで０．３ｇｒ
−ｍｍ、修正面■で０．５ｇｒ−ｍｍであった本発明の
セラミックターボチャージャロータを所定値になるよう
バランス修正し、エンジンに組み込みＢ８０℃において
１２．５万ｒｐｍで２０ｍ１ｎ　、　９万ｒｐｍで１０
ｍ１ｎ　、エンジンストップ５ｍ１ｎを１サイクルとし
、２００サイクルくり返して評価を行った。

試験実施中、ターボチャージャセンタハウジングの表面
に振動検出器を取りつけ振動の検出を実施したところ、
ターボチャージャの回転と同期して発生する振動の変化
がなく安定しており、何ら以上は認められなかった。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明の玉軸受構造で
あるセラミックターボチャージャロータによれば、ジャ
ーナル軸に嵌入されるスペーサがタービン側ジャーナル
部は圧入としコンプレッサ側ジャーナル部はスキ間バメ
構造とすることにより、不つり合いの大きさが減少する
ので、バランス修正作業が短縮できるとともに、回転中
に歪みにより生じる不つり合いの変動を有効に防止でき
る。さらに、スペーサの寸法精度も隙間ばめ構造のスペ
ーサに較べゆるいため加工が容易になる。

また、上述した構造を有するセラミックターボチャージ
ャロータの中でも、タービン側ジャーナル部の直径をＤ
、スペーサのタービン側ジャーナル部への圧入距離をＬ
としたとき、０．２５≦Ｌ／Ｄ≦１．５の関係を満たすと、さらに不
つり合いの大きさを減少しバランス修正作業をさらに短
縮できるセラミックターボチャージャロー夕を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明のセラミックターボチャージャ
ロータの一例の構成を示す図である。１・・・セラミックタービンロータ２・・・軸部３・・・金属コンプレッサーロータ３ａ・・・ナツト　　　　　　　４・・・ジャーナル軸
４ａ、　４ｂ・・・ジャーナル部　　５，７・・・軸受
内輪６・・・スペーサ８・・・スラストスペーサ第１図

Claims

【特許請求の範囲】１、セラミックタービンロータと金属コンプレッサロー
タとを接続する金属軸のジャーナル部にアンギュラ玉軸
受の軸受内輪とスペーサを一体的に接合する構造のセラ
ミックターボチャージャロータにおいて、タービン側ジ
ャーナル部とスペーサの接合を圧入により実施するとと
もに、コンプレッサー側ジャナール部の接合をスキ間バ
メにしたことを特徴とするセラミックターボチャージャ
ロータ。２、前記タービン側ジャーナル部の直径をＤ、前記スペ
ーサのタービン側ジャーナル部への圧入距離をＬとした
とき、０．２５≦Ｌ／Ｄ≦１．５の関係を満たすことを特徴とする請求項１記載のセラミ
ックターボチャージャロータ。