過給機

【課題】
中実構造のコンプレッサ翼車を有する過給機に於いて、前記コンプレッサ翼車と回転軸との着脱が、確実に又前記コンプレッサ翼車を損傷させることなく行える様にする。
【解決手段】
回転軸２に螺着された中実構造のコンプレッサ翼車８を有する過給機１に於いて、コンプレッサ翼車の先端部に前記コンプレッサ翼車より高強度、高硬度材質から成り、工具掛り部を有する治具３５を着脱可能とし、該治具と前記先端部間にはトルク伝達を行う係合機構が形成される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の出力増大、燃焼効率の向上の為設けられる過給機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
過給機は、排気ガスによって駆動されるタービンによりコンプレッサを回転し、該コンプレッサからの圧縮空気を内燃機関に過給する構成となっている。
【０００３】
従来より、タービン翼車より回転軸が延出し、該回転軸がコンプレッサ翼車を貫通し、貫通した回転軸にナット掛することで、前記コンプレッサ翼車を前記回転軸に固定し、タービン翼車とコンプレッサ翼車とが一体的に回転する様にしている。
【０００４】
前記タービン翼車は高熱の排気ガスによって回転される為、鉄系の耐熱合金が用いられ、前記コンプレッサ翼車にはアルミ合金が用いられている。
【０００５】
近年、内燃機関の一層の出力増大、燃焼効率の向上が求められ、過給機に対してより高い圧力比が要求されるが、過給機の構造上から得られる圧力比、即ちコンプレッサ翼車の回転数には限界があった。
【０００６】
上記した過給機では、コンプレッサ翼車を回転軸が貫通している為、貫通孔に遠心応力が集中して発生する。特に、貫通孔のコンプレッサ翼車の最大径部に対応する部分には最大遠心応力が発生し、発生した応力が許容値を超える虞れがある。従って、最大遠心応力が許容値以下とする制限により、圧力比に限界を生じていた。
【０００７】
この為、特許文献１に示される様に、コンプレッサ翼車に回転軸を貫通させず、コンプレッサ翼車を中実構造とし、回転軸の先端部を前記コンプレッサ翼車に螺合、固着した過給機がある。
【０００８】
貫通孔を穿設しないコンプレッサ翼車（以下中実コンプレッサ翼車）では、遠心応力が分散され、最大遠心応力が大幅に低減する。この為、圧力比を増大させることができる。
【０００９】
又、前記コンプレッサ翼車には該コンプレッサ翼車を回転軸に螺着する為、前記コンプレッサ翼車の中心先端部に６角形状の工具掛り部が形成されており、該工具掛り部にスパナ等の工具を掛けて前記コンプレッサ翼車を回転させ、前記回転軸に固着していた。
【００１０】
ところが、前記コンプレッサ翼車はアルミ合金製であり、工具に比べ強度が低く、又柔らかいので、前記工具掛り部は損傷し易いという問題がある。更に、前記コンプレッサ翼車は保守等により前記回転軸に対して、着脱する必要があり、着脱作業は注意を要するものであった。
【００１１】
【特許文献１】米国特許第５１９３９８９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は斯かる実情に鑑み、中実構造のコンプレッサ翼車を有する過給機に於いて、コンプレッサ翼車と回転軸との着脱が、確実に又コンプレッサ翼車を損傷させることなく行える様にするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、回転軸に螺着された中実構造のコンプレッサ翼車を有する過給機に於いて、コンプレッサ翼車の先端部に前記コンプレッサ翼車より高強度、高硬度材質から成り、工具掛り部を有する治具を着脱可能とし、該治具と前記先端部間にはトルク伝達を行う係合機構が形成される過給機に係るものである。
【００１４】
又本発明は、前記係合機構は前記先端部に形成された凹部と、前記工具掛り部から突設された連結子とから構成され、前記凹部と前記連結子が嵌脱可能である過給機に係り、又前記治具は前記先端部に外嵌し、前記係合機構は前記治具の内面、前記先端部の外面のいずれか一方に形成された係合溝と、いずれか他方に形成された係合突条から構成され、前記係合溝と前記係合突条が嵌脱可能である過給機に係るものである。
【００１５】
又本発明は、前記凹部は、前記先端部に所要数穿設された穴であり、前記連結子は前記穴に嵌脱可能な棒状の突起である過給機に係り、更に又前記凹部は、前記先端部に放射状に刻設されたスリット溝であり、前記連結子は中心から放射状に突設され、前記スリット溝に嵌脱可能な矩形片である過給機に係るものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、回転軸に螺着された中実構造のコンプレッサ翼車を有する過給機に於いて、コンプレッサ翼車の先端部に前記コンプレッサ翼車より高強度、高硬度材質から成り、工具掛り部を有する治具を着脱可能とし、該治具と前記先端部間にはトルク伝達を行う係合機構が形成されるので、前記コンプレッサ翼車の前記回転軸への着脱時は、前記治具を前記コンプレッサ翼車の先端部に装着し、前記治具に工具を掛けて充分な締付け力で前記コンプレッサ翼車を前記回転軸に取付けることができ、又工具による前記コンプレッサ翼車への損傷を防止でき、更に前記コンプレッサ翼車の回転バランスの調整に前記先端部の切除等で対応でき、回転バランスの調整を容易に行えるという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
【００１８】
先ず、図１に於いて、本願発明が実施される過給機の一例を説明する。
【００１９】
過給機１は、回転軸２を共有するタービン３とコンプレッサ４によって構成されている。
【００２０】
前記回転軸２は軸受ハウジング５に軸受６を介して回転自在に支持され、前記回転軸２の一端にはタービン翼車７が設けられ、他端にはアルミ合金製で中実構造のコンプレッサ翼車８が設けられている。
【００２１】
前記回転軸２と前記タービン翼車７とは一体物であり、又前記回転軸２の他端部が前記コンプレッサ翼車８に螺合、固着されている。
【００２２】
前記タービン翼車７は前記軸受ハウジング５に取付けられたタービンハウジング１２に収納され、前記コンプレッサ翼車８は前記軸受ハウジング５に取付けられたコンプレッサハウジング１３に収納されている。
【００２３】
前記タービン翼車７、前記タービンハウジング１２等によって前記タービン３が構成され、前記コンプレッサ翼車８、前記コンプレッサハウジング１３等によって前記コンプレッサ４が構成される。
【００２４】
前記タービンハウジング１２は排気ガス流入口１４、排気ガス流出口１５を有し、前記排気ガス流入口１４には内燃機関からの排気ガスが流入し、前記排気ガス流出口１５からは排気エネルギによって前記タービン翼車７を回転した後の排気ガスが排気される。
【００２５】
前記コンプレッサハウジング１３は、吸入口１６、吐出口１７を有し、前記コンプレッサ翼車８が前記回転軸２を介して前記タービン翼車７により回転されることで、前記吸入口１６より吸入した空気を圧縮し、前記吐出口１７より圧縮空気を内燃機関に給気する。
【００２６】
次に、図２を参照して前記回転軸２と前記コンプレッサ翼車８との結合部を説明する。
【００２７】
前記回転軸２の前記軸受６より更に延出する部分は、前記回転軸２に対して小径の嵌合軸部２１及び該嵌合軸部２１より小径の螺子部２２によって構成されている。
【００２８】
前記コンプレッサ翼車８は、ディスク部８ａと該ディスク部８ａに摩擦接合（摩擦溶接）されたボス部８ｂによって構成され、前記ディスク部８ａは、例えばアルミ合金製であり、前記ボス部８ｂは、例えば鋼製、或は鋼合金である。又、前記ディスク部８ａと前記ボス部８ｂの接合面８ｃは、前記コンプレッサ翼車８の最大径位置Ｍより前記タービン３側に位置し、最大径位置Ｍに到達しない様に設定されている。
【００２９】
前記ボス部８ｂには盲螺子穴２３が穿設され、該盲螺子穴２３（螺子の下穴も含めて）の最深位置は、前記コンプレッサ翼車８の最大径位置Ｍに到達しない様に設定されている。好ましくは、前記接合面８ｃにも到達しない様に設定される。又、前記盲螺子穴２３の開口端部には該盲螺子穴２３より大径の嵌合部穴部２４が形成されている。
【００３０】
前記螺子部２２に前記コンプレッサ翼車８が螺着され、前記嵌合軸部２１に前記嵌合部穴部２４が嵌合することで、前記回転軸２と前記コンプレッサ翼車８との芯が合致する様になっている。
【００３１】
前記ディスク部８ａの前記コンプレッサ翼車８側の端面と前記回転軸２の端面との間には、該回転軸２側からスラストカラー２５、スペーサリング２６、スラストカラー２７、油切り２８が介設され、又前記スラストカラー２５と前記スラストカラー２７との間に設けられるスラスト軸受２９は前記軸受ハウジング５に固定される。
【００３２】
前記コンプレッサ翼車８を前記螺子部２２に締込み、固着することで、前記コンプレッサ翼車８と前記回転軸２、前記スラストカラー２５、前記スペーサリング２６、前記スラストカラー２７、前記油切り２８が一体化して回転する。
【００３３】
前記軸受ハウジング５には給油口３１が穿設され、更に該給油口３１に連通し、複数に分岐した導通油路３２が設けられ、該導通油路３２の一部は前記軸受６に開口し、一部は前記スラスト軸受２９を通って前記スペーサリング２６の外周面に開口する。従って、給油された潤滑油の一部は前記導通油路３２を経て前記スペーサリング２６の外周面、更に前記スラスト軸受２９と前記スラストカラー２５，２７との相対する面に供給される様になっている。
【００３４】
而して、前記スラスト軸受２９と前記スラストカラー２５，２７との間が潤滑され、前記回転軸２に作用するスラスト荷重は前記スラスト軸受２９を介して前記軸受ハウジング５に支持される様になっている。
【００３５】
本発明は上記した様に、前記回転軸２の端部を前記コンプレッサ翼車８に貫通させないで、前記盲螺子穴２３に螺着し、又前記コンプレッサ翼車８に穿設する前記盲螺子穴２３の最深位置を前記コンプレッサ翼車８の最大径位置Ｍに到達しない様にしたので、遠心力が最大となる部分は中実となり、遠心力によって発生する応力は均一に分散され、特定の部位に応力が集中することが避けられる。
【００３６】
次に、前記コンプレッサ翼車８を前記回転軸２に螺着する場合について説明する。
【００３７】
図３に示す様に、前記ディスク部８ａの吸入口１６側の先端部（以下、先端部）には、同一円周上に複数の凹部３４が穿設されている。本実施の形態では、該凹部３４は円周６等分した位置に穿設された断面円の穴を示している。
【００３８】
該凹部３４には、前記コンプレッサ翼車８を回転させる場合の治具３５が着脱可能であり、該治具３５を介してトルクを前記コンプレッサ翼車８に伝達する手段となる。
【００３９】
図４、図５は、前記治具３５を示しており、該治具３５は、前記コンプレッサ翼車８より高強度、高硬度材料である鋼製、或は鉄系の合金鋼等の鉄系金属材料で製作されており、工具掛り部としての６角形状の頭部３６と、該頭部３６より突出する６本の連結子３７とを有しており、該連結子３７は断面が円であり、円周６等分した位置にあり、前記凹部３４と嵌脱可能となっている。
【００４０】
該凹部３４と前記連結子３７は、前記治具３５と前記コンプレッサ翼車８との間の係合機構を構成する。
【００４１】
該コンプレッサ翼車８を前記回転軸２に締込む場合は、前記連結子３７を前記凹部３４に嵌合させ、前記治具３５を前記ディスク部８ａの先端部に装着する。前記頭部３６にスパナ等の工具を掛けて回転力を与える。前記治具３５を介して前記コンプレッサ翼車８が回転され、前記螺子部２２に螺着され、更に締込まれる。前記コンプレッサ翼車８取付け後は、前記治具３５は除去する。
【００４２】
前記連結子３７の本数は、締込む際のトルクの大きさによって決定する。高強度で、硬度の大きい前記治具３５を介して、前記コンプレッサ翼車８を締付けるので、工具により前記治具３５を損傷することがない。又、トルクは前記連結子３７によって分散して伝達されるので、前記凹部３４を損傷、更に前記コンプレッサ翼車８を損傷させることがなく、又該コンプレッサ翼車８に充分な締付け力を与えることができる。尚、前記連結子３７の本数は前記コンプレッサ翼車８の材質がアルミ等であることを考慮すると６本又は６本より多いことが望ましい。
【００４３】
次に、該コンプレッサ翼車８は製作誤差等により個体差があり、個々に回転バランスを調整する必要がある。
【００４４】
前記コンプレッサ翼車８の回転バランスを調整する場合は、前記ディスク部８ａの先端部の一部３８を切除するか、或は前記先端部の周囲近傍に穴３９を穿設し、該穴３９に比重の大きい金属の部材、例えば銅線等を埋込む。
【００４５】
前記ディスク部８ａの先端部露出部分には、締付けの為の工具等が直接掛ることがないので、前記先端部から一部３８を切除する際の制約が少なく、回転バランスの調整は容易である。
【００４６】
又、前記治具３５と前記ディスク部８ａとの係合の態様としては、前記凹部３４を中心に穿設された６角穴とし、前記連結子３７を中心に突設し、又該連結子３７の断面を６角としてもよい。
【００４７】
図６は、前記ディスク部８ａ先端部と前記治具３５との他の係合機構を示している。尚、図中、簡略化の為、前記コンプレッサ翼車８は先端部のみ示している。
【００４８】
前記ディスク部８ａには凹部として該ディスク部８ａに中心を通る３本のスリット溝５１が等角度間隔で形成される。
【００４９】
前記治具３５は６角形状の頭部３５ａを有し、該頭部３５ａから連結子５２が突設される。該連結子５２は、中心から６方向に等角度で放射状に延出する矩形片から構成され、断面がアスタリスク状であり、前記スリット溝５１に嵌脱可能となっている。
【００５０】
該スリット溝５１と前記連結子５２は係合機構を構成し、前記治具３５に加えられたトルクは前記連結子５２、前記スリット溝５１を介して前記ディスク部８ａに伝達される。
【００５１】
図７は、前記ディスク部８ａ先端部と前記治具３５との更に他の係合機構を示し、該係合機構では、前記治具３５が前記ディスク部８ａに外嵌する。
【００５２】
該ディスク部８ａの先端部、外周面に中心軸と平行に所要本数、例えば６本の係合溝５３を形成する。該係合溝５３は円周６等分した位置に設けられ、断面形状は、例えば半円状である。
【００５３】
前記治具３５に嵌合孔５４を穿設し、該嵌合孔５４の内周面に係合突条５５を形成したものであり、前記治具３５が前記ディスク部８ａに嵌合すると共に前記係合突条５５が前記係合溝５３に嵌合する様にしたものである。
【００５４】
本実施例の場合、前記係合突条５５と前記係合溝５３とが係合機構を構成する。
【００５５】
図８は、前記ディスク部８ａ先端部と前記治具３５との更に他の係合機構を示し、該係合機構では、図７で示す係合機構と同様、前記治具３５が前記ディスク部８ａに外嵌する。
【００５６】
該ディスク部８ａの先端部、外周面に中心軸と平行に所要本数、例えば１２本の係合突条５６を形成する。該係合突条５６は円周１２等分した位置に設けられ、断面形状は、例えば３角形状である。
【００５７】
前記治具３５に嵌合孔５７を穿設し、該嵌合孔５７の内周面に係合溝５８を形成したものであり、前記治具３５が前記ディスク部８ａに嵌合すると共に前記係合溝５８と前記係合突条５６とが嵌合する様にしたものである。
【００５８】
本実施例の場合、該係合突条５６と前記係合溝５８とが係合機構を構成する。
【００５９】
尚、前記治具３５と前記ディスク部８ａ間でトルクを伝達する係合機構は、種々考えられ、上記した係合機構に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明が実施される過給機の一例を示す断面図である。
【図２】該過給機に於ける回転軸とコンプレッサ翼車との結合部の拡大断面図である。
【図３】該コンプレッサ翼車の先端部の側面図である。
【図４】該コンプレッサ翼車の先端部に嵌合可能な治具の側面図である。
【図５】該治具の正面図である。
【図６】コンプレッサ翼車の先端部、治具の他の例を示す斜視図である。
【図７】コンプレッサ翼車の先端部、治具の更に他の例を示す斜視図である。
【図８】コンプレッサ翼車の先端部、治具の更に他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６１】
１過給機
２回転軸
３タービン
４コンプレッサ
７タービン翼車
８コンプレッサ翼車
８ａディスク部
８ｂボス部
８ｃ接合面
２１嵌合軸部
２２螺子部
２３盲螺子穴
２４嵌合部穴部
３４凹部
３５治具
３７連結子
５１スリット溝
５２連結子
５３係合溝
５５係合突条
５６係合突条
５８係合溝

【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に螺着された中実構造のコンプレッサ翼車を有する過給機に於いて、コンプレッサ翼車の先端部に前記コンプレッサ翼車より高強度、高硬度材質から成り、工具掛り部を有する治具を着脱可能とし、該治具と前記先端部間にはトルク伝達を行う係合機構が形成されることを特徴とする過給機。
【請求項２】
前記係合機構は前記先端部に形成された凹部と、前記工具掛り部から突設された連結子とから構成され、前記凹部と前記連結子が嵌脱可能である請求項１の過給機。
【請求項３】
前記治具は前記先端部に外嵌し、前記係合機構は前記治具の内面、前記先端部の外面のいずれか一方に形成された係合溝と、いずれか他方に形成された係合突条から構成され、前記係合溝と前記係合突条が嵌脱可能である請求項１の過給機。
【請求項４】
前記凹部は、前記先端部に所要数穿設された穴であり、前記連結子は前記穴に嵌脱可能な棒状の突起である請求項２の過給機。
【請求項５】
前記凹部は、前記先端部に放射状に刻設されたスリット溝であり、前記連結子は中心から放射状に突設され、前記スリット溝に嵌脱可能な矩形片である請求項２の過給機。

【図１】