專利名稱：渦輪機、渦輪機所使用的壓縮機葉輪及渦輪機的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及渦輪機、渦輪機所使用的壓縮機葉輪及渦輪機的制造方法。
背景技術：
一直以來，以渦輪增壓器為代表的渦輪機的壓縮機葉輪利用螺母固定在與渦輪一體設置的驅(qū)動軸。即，在壓縮機葉輪上穿設有沿軸向貫通的貫通孔，在該貫通孔中插通驅(qū)動軸，并且使螺母與在驅(qū)動軸的前端側(cè)刻設的螺紋部分螺合，從而緊固固定。
但是，在這樣的結(jié)合構(gòu)造中，由于在壓縮機葉輪上設有貫通孔，因此容易在其軸向的中間產(chǎn)生高應力，從而在提高耐久性上存在界限。
因此，提出了取代貫通孔，在壓縮機葉輪上設置沿軸向的有底螺紋孔(未貫通的孔)，并使驅(qū)動軸與該螺紋孔螺合的結(jié)合構(gòu)造(例如，專利文獻1、專利文獻2)。另外，在這樣的專利文獻1及專利文獻2中，為了消除螺合部分的晃動、提高同心度，而設有基于孔和驅(qū)動軸的過盈配合的嵌合部分。
根據(jù)該結(jié)合構(gòu)造，螺紋孔只要達到與驅(qū)動軸可靠地螺合的程度即可，因此不需要設置到軸向的中間，從而不易產(chǎn)生高應力。
專利文獻1特表平5-504178號公報專利文獻2美國專利第5193989號但是，在專利文獻1及專利文獻2所述的渦輪增壓器中，在其結(jié)合時，驅(qū)動軸首先與壓縮機葉輪側(cè)的螺紋孔螺合，在螺合的過程中相互嵌合，因此存在如下問題難以得到同心度的螺合部分的結(jié)合對嵌合部分產(chǎn)生影響，從而無法正確地得到原本應通過嵌合部分得到的同心度。其結(jié)果是，有損生產(chǎn)率，或驅(qū)動軸撓曲變形等，在旋轉(zhuǎn)時容易產(chǎn)生不平衡，從而無法如期提高耐久性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供能夠良好地維持壓縮機葉輪和驅(qū)動軸的結(jié)合狀態(tài)的渦輪機、該渦輪機所使用的壓縮機葉輪及渦輪機的制造方法。
本發(fā)明第一方面提供一種渦輪機，其特征在于，具備壓縮機葉輪，其在背面中央具有突起部；驅(qū)動軸，其與在該壓縮機葉輪的突起部設置的有底結(jié)合孔嵌合；筒狀構(gòu)件，其與所述驅(qū)動軸同心狀地嵌合于與所述驅(qū)動軸的嵌合部對應的所述突起部的外周部分。
本發(fā)明第二方面的渦輪機，在本發(fā)明第一方面的基礎上，其特征在于，所述突起部的有底結(jié)合孔和所述驅(qū)動軸的嵌合是JIS B 0401所規(guī)定的過盈配合，所述突起部和所述筒狀構(gòu)件的嵌合是JIS B 0401所規(guī)定的過渡配合或間隙配合。
在此，過盈配合是在以孔徑為基準時，以壓入、強力壓入、熱壓配合、冷縮配合等方式使直徑大10％左右的軸與有底孔嵌合，由此實現(xiàn)的。
另外，過渡配合通過以滑動配合、壓入、沖入等方式使筒狀構(gòu)件與突起部嵌合來實現(xiàn)。
具體地，當設孔徑為6mm至10mm時，可通過選擇表1所示的軸徑的公差區(qū)域等級來適當采用過盈配合、過渡配合、間隙配合。
表1
本發(fā)明第三方面的渦輪機，在本發(fā)明第一方面或第二方面的基礎上，其特征在于，所述筒狀構(gòu)件由線膨脹系數(shù)比所述壓縮機葉輪小的材料形成。
在此，作為壓縮機葉輪所采用的材料，例如可以采用鋁(線膨脹系數(shù)23.9×10-6l/℃)、硬鋁(線膨脹系數(shù)27.3×10-6l/℃)等。
另一方面，作為筒狀構(gòu)件所使用的材料，例如可以采用碳素鋼(線膨脹系數(shù)10.1～12.1×10-6l/℃)、鉻鋼(線熱膨脹系數(shù)9.5～11.3×10-6l/℃)、鎳鋼(線熱膨脹系數(shù)18.0×10-6l/℃)等。
本發(fā)明第四方面的渦輪機，在本發(fā)明第一方面至第三方面中任一方面的基礎上，其特征在于，在所述驅(qū)動軸上設有階梯狀的肩部，在該肩部和所述壓縮機葉輪之間夾持有插在所述驅(qū)動軸上的軸套。
本發(fā)明第五方面的渦輪機，在本發(fā)明第四方面的基礎上，其特征在于，所述軸套在所述驅(qū)動軸的肩部和所述壓縮機葉輪之間，在沿軸向承受面壓的狀態(tài)下受到夾持。
本發(fā)明第六方面的渦輪機，在本發(fā)明第四方面或第五方面的基礎上，其特征在于，在所述軸套上一體設有所述筒狀構(gòu)件。
本發(fā)明第七方面的渦輪機，在本發(fā)明第四方面至第六方面中任一方面的基礎上，其特征在于，具備殼體，其支承所述驅(qū)動軸并使其旋轉(zhuǎn)自如；止推環(huán)，其固定在所述驅(qū)動軸上；推力軸承，其夾持在該止推環(huán)及所述軸套之間，且固定在所述殼體上。
本發(fā)明第八方面的渦輪機，在本發(fā)明第七方面的基礎上，其特征在于，在所述軸套上設有在與所述殼體之間密封潤滑油及高壓空氣的密封機構(gòu)。
本發(fā)明第九方面的渦輪機，在本發(fā)明第四方面至第八方面中任一方面的基礎上，其特征在于，在所述軸套和所述驅(qū)動軸上設有通過相互卡合來抑制向旋轉(zhuǎn)方向的滑動的第一滑動抑制機構(gòu)。
本發(fā)明第十方面的渦輪機，在本發(fā)明第一方面至第九方面中任一方面的基礎上，其特征在于，在所述環(huán)狀構(gòu)件和所述壓縮機葉輪上設有通過相互卡合來抑制向旋轉(zhuǎn)方向的滑動的第二滑動抑制機構(gòu)。
本發(fā)明第十一方面的渦輪機，在本發(fā)明第一方面至第十方面中任一方面的基礎上，其特征在于，在所述壓縮機葉輪和所述驅(qū)動軸上設有通過相互卡合來抑制向旋轉(zhuǎn)方向的滑動的第三滑動抑制機構(gòu)。
本發(fā)明第十二方面的渦輪機，在本發(fā)明第一方面至第十一方面中任一方面的基礎上，其特征在于，在所述壓縮機葉輪上設有容易分離所述驅(qū)動軸及所述有底孔的嵌合狀態(tài)、和所述突起部外周部分及所述筒狀構(gòu)件的嵌合狀態(tài)的拆裝機構(gòu)。
在此，拆裝機構(gòu)優(yōu)選沿與壓縮機葉輪結(jié)合的驅(qū)動軸設在與壓縮機葉輪的突起部相反側(cè)，例如，可由陰螺紋孔狀、陽螺紋孔狀及凸起部等構(gòu)成拆裝機構(gòu)。
本發(fā)明第十三方面提供一種壓縮機葉輪，其用于渦輪機，其特征在于，具有從背面中央突出的筒狀的突起部，該突起部的內(nèi)周部分及外周部分分別作為用于裝入所述渦輪機的第一結(jié)合部及第二結(jié)合部。
本發(fā)明第十四方面提供一種渦輪機的制造方法，所述渦輪機具備壓縮機葉輪，其在背面中央具有突起部；驅(qū)動軸，其與在該壓縮機葉輪的突起部設置的有底結(jié)合孔嵌合；殼體，其支承該驅(qū)動軸并使其旋轉(zhuǎn)自如；和筒狀構(gòu)件，其與所述驅(qū)動軸同心狀地嵌合于與所述驅(qū)動軸的嵌合部對應的所述突起部的外周部分，該渦輪機的制造方法的特征在于，包括將所述驅(qū)動軸插入所述殼體內(nèi)，使該驅(qū)動軸的前端從所述殼體露出的工序；將所述驅(qū)動軸插入所述筒狀構(gòu)件的工序；將所述驅(qū)動軸的前端壓入所述壓縮機葉輪的結(jié)合孔，并且將所述筒狀構(gòu)件壓入所述突起部的工序。
(發(fā)明效果)以上，根據(jù)本發(fā)明第一方面，盡管驅(qū)動軸與壓縮機葉輪的突起部嵌合，但是由于筒狀構(gòu)件與該突起部的外周嵌合，因此即使驅(qū)動軸或壓縮機葉輪因渦輪機的驅(qū)動而變?yōu)楦邷?，壓縮機葉輪膨脹，驅(qū)動軸的嵌合狀態(tài)出現(xiàn)松動，由于外周側(cè)的筒狀構(gòu)件的嵌合狀態(tài)強，因此也能夠防止驅(qū)動軸從壓縮機葉輪的突起部容易脫落的情況，從而能夠可靠地提高耐久性。
根據(jù)本發(fā)明第二方面，通過使突起部的有底結(jié)合孔和驅(qū)動軸的嵌合為過盈配合，使突起部和筒狀構(gòu)件的嵌合為過渡配合或間隙配合，由此即使將驅(qū)動軸壓入有底結(jié)合孔等，突起部的外周擴張，也由于突起部和筒狀構(gòu)件之間的嵌合緩和，而能夠使筒狀構(gòu)件與突起部外周可靠地嵌合。
根據(jù)本發(fā)明第三方面，通過由線膨脹系數(shù)比壓縮機葉輪小的材料形成筒狀構(gòu)件，由此即使壓縮機葉輪變?yōu)楦邷囟蛎?，也由于筒狀?gòu)件的伴隨高溫的膨脹小于壓縮機葉輪，而使外周的嵌合更加緊密，從而能夠牢固地維持驅(qū)動軸及壓縮機葉輪的嵌合。
根據(jù)本發(fā)明第四方面，能夠?qū)嚎s機葉輪和軸套配置在驅(qū)動軸上的適當?shù)妮S向位置。
根據(jù)本發(fā)明第五方面，由于軸套在壓縮機葉輪和肩部之間以承受面壓的狀態(tài)受到夾持，因此，能夠使軸套與驅(qū)動軸一起可靠地旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明第六方面，由于筒狀構(gòu)件一體設置于軸套，因此能夠減少部件數(shù)目和組裝工時。
根據(jù)本發(fā)明第七方面，由于推力軸承夾持在軸套和止推環(huán)之間，因此能夠可靠地防止驅(qū)動軸經(jīng)由軸套及止推環(huán)在軸向上偏移。另外，由于是在2部件間夾持推力軸承的結(jié)構(gòu)，因此與在軸套上設置沿周向的槽，在該槽中配置馬蹄形的推力軸承的結(jié)構(gòu)不同，能夠使用圓環(huán)狀的推力軸承，從而能夠在整周上高平衡性支承旋轉(zhuǎn)面。
根據(jù)本發(fā)明第八方面，由于在軸套上設有對潤滑油及高壓空氣進行密封的密封機構(gòu)，因此不必擔心在壓縮機葉輪側(cè)的高壓的供給氣進入驅(qū)動軸的潤滑部分而泄露，或潤滑部分的潤滑油向增壓空氣側(cè)漏出而混合等情況。
根據(jù)本發(fā)明第九方面，由于在軸套和驅(qū)動軸上設有第一滑動抑制機構(gòu)，因此，能夠使軸套和驅(qū)動軸一體旋轉(zhuǎn)，從而能夠防止在它們之間產(chǎn)生燒粘等。
根據(jù)本發(fā)明第十、十一方面，由于在筒狀構(gòu)件和壓縮機葉輪上設有第二滑動抑制機構(gòu)，在壓縮機葉輪和驅(qū)動軸上設有第三滑動抑制機構(gòu)，因此，與僅以相互的配合進行結(jié)合的情況相比，能夠減輕施加于結(jié)合面的負擔，從而能夠可靠地對抗滑動。
根據(jù)本發(fā)明第十二方面，通過在壓縮機葉輪上設置拆裝機構(gòu)，由此可采用拆裝機構(gòu)容易地分離壓縮機葉輪及驅(qū)動軸的嵌合部分，從而能夠容易地進行故障時的修理。
根據(jù)本發(fā)明第十三方面，由于利用突起部的外周部分及內(nèi)周部分這兩方的結(jié)合部將壓縮機葉輪裝入渦輪機，因此，與利用內(nèi)周部分進行結(jié)合的現(xiàn)有技術比較，能夠增大結(jié)合強度，從而能夠提高耐久性。
根據(jù)本發(fā)明第十四方面，由于能夠在將驅(qū)動軸插入殼體后，將筒狀構(gòu)件插入驅(qū)動軸，依次進行壓縮機葉輪向結(jié)合孔的壓入和筒狀構(gòu)件向突起部的壓入，因此，作業(yè)容易且能夠縮短組裝時間。
圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式的渦輪機的剖視圖；圖2是表示渦輪機的主要部分的剖視圖；圖3是本發(fā)明的第二實施方式的結(jié)合部分的剖視圖；圖4是本實施方式的驅(qū)動軸的主視圖；圖5是本實施方式的軸套的主視圖；圖6是本實施方式的壓縮機葉輪的主視圖；圖7A是本發(fā)明的第三實施方式的結(jié)合部分的圖7B的A-A線剖視圖；圖7B是本實施方式的驅(qū)動軸的側(cè)視圖；圖8A是本實施方式的軸套的側(cè)剖視圖；圖8B是本實施方式的軸套的后視圖。
圖中1-渦輪增壓器(渦輪機)；13-壓縮機葉輪；15-驅(qū)動軸；16-殼體(非旋轉(zhuǎn)構(gòu)件)；18-肩部；19-突起部，19A-第二結(jié)合部；20-結(jié)合孔；20A-第一結(jié)合部；30-軸套；31-止推環(huán)；32-推力軸承；33-筒狀部(筒狀構(gòu)件)；34-密封環(huán)(密封機構(gòu))；43、56-第一滑動抑制機構(gòu)；46-第二滑動抑制機構(gòu)；49、53-第三滑動抑制機構(gòu)。
具體實施例方式
以下，基于
本發(fā)明的各實施方式。還有，在后述的第二實施方式以后，對與下述的第一實施方式相同的構(gòu)件標注相同符號，省略或簡化在第二實施方式以后的它們的詳細說明。
圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式的渦輪增壓器(渦輪機)1的剖視圖，圖2是表示渦輪增壓器1的主要部分的剖視圖。
如圖1所示，渦輪增壓器1例如是搭載在汽油發(fā)動機或柴油發(fā)動機上的渦輪增壓器，且具備與向未圖示的發(fā)動機連接的吸氣管路的途中連接的壓縮機11和與排氣管路的途中連接的排氣渦輪12。
壓縮機11具有通過旋轉(zhuǎn)來壓縮來自外部的吸氣的壓縮機葉輪13。
壓縮機葉輪13雖然省略了圖示，但在正面觀察大致圓形狀的轂上安裝有沿旋轉(zhuǎn)方向排列的多個葉片，并由鋁合金制的鑄造品形成。該壓縮機葉輪13的大致中央突出為山形狀，在其前端的平坦部分形成有作為拆裝機構(gòu)的陰螺紋孔131。該陰螺紋孔131在按照后述的制造順序來完成壓縮機葉輪13和驅(qū)動軸15的嵌合后，再次使它們分離的情況下使用，在本實施方式中，是為了在使省略了圖示的拆下工具與陰螺紋孔131螺合并拉拔時，使分離容易化而設置的。
排氣渦輪12具有利用流入的排出氣體而旋轉(zhuǎn)的渦輪機葉輪14，在渦輪機葉輪14上通過摩擦壓接或TIG焊接或MIG焊接等一體形成有鋼制的驅(qū)動軸15。而且，該驅(qū)動軸15由在殼體16內(nèi)設置的全浮動軸承(full floatbearing)17支承并可旋轉(zhuǎn)，且在驅(qū)動軸15的前端側(cè)結(jié)合有壓縮機葉輪13。
以下，參照圖2詳細說明壓縮機葉輪13和驅(qū)動軸15的結(jié)合部分。
在壓縮機葉輪13的背面?zhèn)鹊闹醒爰磁c渦輪機葉輪14對置的一側(cè)的中央設有向該渦輪機葉輪14側(cè)突出的突起部19。在該突起部19部分朝向軸向的里側(cè)設有結(jié)合孔20。
該結(jié)合孔20是用于插入驅(qū)動軸15而結(jié)合的孔，而并不是貫通壓縮機葉輪13的現(xiàn)有那樣的貫通孔，是有底的孔。結(jié)合孔20的內(nèi)周部分作為結(jié)合驅(qū)動軸15的第一結(jié)合部20A。
在驅(qū)動軸15的前端側(cè)，設有插入壓縮機葉輪13的結(jié)合孔20中且與該第一結(jié)合部20A嵌合的嵌合軸部15A，在比嵌合軸部15A靠基端側(cè)的位置設有插入軸套30的插入部15B。
嵌合軸部15A和第一結(jié)合部20A的嵌合狀態(tài)形成為孔基準的過盈配合(在JIS的配合記號下，例如是H6/u6)。此外，沒有現(xiàn)有那樣的螺紋止動的結(jié)構(gòu)，壓縮機葉輪13和驅(qū)動軸15僅通過嵌合來進行結(jié)合。
軸套30由壓縮機葉輪13側(cè)的面開口的大致圓筒狀體構(gòu)成，是線膨脹系數(shù)比鋁制的壓縮機葉輪13小的鋼制。
在該軸套30上設有插入驅(qū)動軸15的插通孔30A，并且在比插通孔30A靠壓縮機葉輪13側(cè)的位置一體設有具有與插通孔30A連通的嵌合孔部33A的筒狀部(筒狀構(gòu)件)33。
筒狀部33的嵌合孔部33A其直徑比插通孔30A大，插入壓縮機葉輪13的突起部19而嵌合。即，插入的突起部19的外周部分作為與嵌合孔部33A結(jié)合的第二結(jié)合部19A。
嵌合孔部33A和第二結(jié)合部19A的嵌合狀態(tài)是孔基準的間隙配合或過渡配合(在JIS的配合記號下，例如是H6/h6、H6/k6)，嵌合軸部15A和第一結(jié)合部20A的嵌合設定得更緊密。
由此在不受嵌合孔部33A和第二結(jié)合部19A的嵌合影響的情況下可靠地確保驅(qū)動軸15和壓縮機葉輪13的同心度。還有，在此也沒有螺紋止動的結(jié)構(gòu)，壓縮機葉輪13和筒狀部33(軸套)僅通過嵌合進行結(jié)合。
于是，由于在突起部19的第二結(jié)合部19A上嵌合有線膨脹系數(shù)比壓縮機葉輪13小的筒狀部33，因此即使驅(qū)動軸15或壓縮機葉輪13成為高溫，壓縮機葉輪13側(cè)更加熱膨脹而使結(jié)合孔20要擴徑的情況下，也能夠通過筒狀部33來抑制其膨脹，能夠防止驅(qū)動軸15從突起部19的結(jié)合孔20中容易脫落的情況，從而能夠可靠地提高耐久性。
而且，由于在壓縮機葉輪13側(cè)并未設有貫通孔而是設有有底的結(jié)合孔20，因此在壓縮機葉輪13的內(nèi)部中央不易產(chǎn)生高應力，從而能夠大幅提高耐久性。
另外，由于驅(qū)動軸15和壓縮機葉輪13并非螺合，而是僅通過第一結(jié)合部20A及嵌合軸部15A，以相互過盈配合的嵌合進行結(jié)合，因此，在嵌合部分的同心度上能夠更加高精度地組裝，而且與現(xiàn)有的螺合結(jié)構(gòu)不同，完全不產(chǎn)生驅(qū)動軸15的變形或螺紋牙部分的咬住等，從而組裝性也良好。
另外，軸套30通過使壓縮機葉輪13與驅(qū)動軸15嵌合，而被推壓向驅(qū)動軸15上設置的階梯狀的肩部18側(cè)，從而在壓縮機葉輪13和肩部18之間在承受軸向的面壓的狀態(tài)下受到夾持。因而，軸套30并不是相對驅(qū)動軸15處于結(jié)合，而是在承受面壓的狀態(tài)下受到夾持，由此，壓縮機葉輪13及軸套30被配置在驅(qū)動軸15上的適當?shù)妮S向位置，另外，軸套30與驅(qū)動軸15一體旋轉(zhuǎn)。
而且，在軸套30和肩部18之間配置有止推環(huán)31，該止推環(huán)31也在承受面壓的狀態(tài)下受到夾持，仍然固定在驅(qū)動軸15上并一體旋轉(zhuǎn)。
進而，在設置于軸套30上的與止推環(huán)31抵接的抵接部30B的外周側(cè)，由該軸套30和止推環(huán)31夾持而配置有推力軸承32。該推力軸承32形成為可插通抵接部30B的圓環(huán)狀，并固定在設置于殼體16的凹部空間16A內(nèi)。圓環(huán)狀的推力軸承32，與馬蹄形的推力軸承不同，可在整周上高平衡性支承軸套30和止推環(huán)31的旋轉(zhuǎn)面。
而且，軸套30收容在殼體16的凹部空間16A內(nèi)而配置，不過所述筒狀部33從凹部空間16A稍微向壓縮機葉輪13側(cè)突出設置。在該筒狀部33的基端側(cè)外周部的整周上設有凹槽，且在凹槽內(nèi)沿軸向并排設置并嵌入有一對密封環(huán)(密封機構(gòu))34。
密封環(huán)34與覆蓋推力軸承32而配置在凹部空間16A內(nèi)的保持環(huán)35接觸，從而對凹部空間16A的內(nèi)外進行密封。即，不需要擔心如下的情況向推力軸承32供給的潤滑油通過密封環(huán)34而從凹部空間16A側(cè)向壓縮機葉輪13側(cè)漏出，或在壓縮機葉輪13側(cè)產(chǎn)生的高壓的供給氣通過凹部空間16A內(nèi)的潤滑部分而泄漏。還有，在保持環(huán)35的外側(cè)設有卡止環(huán)36，從而防止保持環(huán)35從凹部空間16A脫落。
在制造如此的渦輪增壓器1時，首先，預先在殼體16內(nèi)配置全浮動軸承17，然后從排氣渦輪12側(cè)將與渦輪機葉輪14一體的驅(qū)動軸15插入該全浮動軸承17內(nèi)。
然后，相對從殼體16的凹部空間16A突出的驅(qū)動軸15插入止推環(huán)31，在凹部空間16A內(nèi)依次配置推力軸承32、保持環(huán)35、卡止環(huán)36，進而，將軸套30插在驅(qū)動軸15上。
此時，由于在軸套30上一體設有筒狀部33，因此不需要獨立地裝入筒狀部33。
然后，將驅(qū)動軸15的嵌合軸部15A壓入結(jié)合孔20中，并且將筒狀部33壓入突起部19的外周面而使其嵌合。由此，完成壓縮機葉輪13向渦輪增壓器1中的組裝。
接著，說明本發(fā)明的第二實施方式。
在所述第一實施方式中，驅(qū)動軸15的前端形成為圓柱形狀，壓入嵌合到圓形狀的有底孔20，進而，在圓柱狀的突起部19上嵌合固定有圓筒狀的筒狀部33。
與此相對，在本發(fā)明的第二實施方式中，如圖3所示，不同點在于在壓縮機葉輪13、驅(qū)動軸15及軸套30的結(jié)合部分設有抑制向旋轉(zhuǎn)方向的滑動的滑動抑制機構(gòu)43、46、49。還有，圖4表示驅(qū)動軸15的主視圖，圖5表示軸套30的主視圖，圖6表示壓縮機葉輪13的主視圖。
如圖3所示，在驅(qū)動軸15上安裝軸套30的部分刻設有陽螺紋部41，在軸套30上刻設有與該陽螺紋部41螺合的陰螺紋部42，通過該部分的螺合將軸套30安裝到驅(qū)動軸15上，并且防止了軸套30繞驅(qū)動軸15滑動或空轉(zhuǎn)的情況。即，通過這些螺紋部41、42形成了本發(fā)明的第一滑動抑制機構(gòu)43。
另外，在壓縮機葉輪13中，如圖6所示，在突起部19的外周部基端側(cè)通過平行的一對平坦面44形成了二面幅度部分，在軸套30的筒狀部33上，如圖5所示，設有卡止在所述平坦面44上的卡止槽45。在突起部19和軸套30嵌合的狀態(tài)下，卡止槽45卡止在平坦面45上，從而在筒狀部33和突起部19之間抑制旋轉(zhuǎn)方向的滑動。即，通過平坦面44及卡止槽45形成了本發(fā)明的第二滑動抑制機構(gòu)46。
進而，如圖4所示，在驅(qū)動軸15上，在嵌合軸部15A的基端側(cè)也通過平行的一對平坦面47形成了二面幅度部分，在壓縮機葉輪13的突起部19上，如圖6所示，設有卡止在所述平坦面47上的卡止槽48。在驅(qū)動軸15和突起部19嵌合的狀態(tài)下，卡止槽48卡止在平坦面47上，從而在驅(qū)動軸15和突起部19之間抑制旋轉(zhuǎn)方向的滑動。即，通過平坦面47及卡止槽48形成了本發(fā)明的第三滑動抑制機構(gòu)49。
此外，在驅(qū)動軸15的前端設有朝向前端側(cè)突出的卡合片51，該卡合片51進入在突起部19的結(jié)合孔20的里面部分設置的卡合孔52而卡合。通過這些卡合片51及卡合孔52的卡合，也能夠在驅(qū)動軸15和突起部19之間抑制旋轉(zhuǎn)方向的滑動，因而，可以說卡合片51及卡合孔52形成了本發(fā)明的另一第三滑動抑制機構(gòu)53。
圖7A、圖7B及圖8A、圖8B分別表示作為本發(fā)明的第三實施方式的、驅(qū)動軸15及軸套30的又一變形例。所述第二實施方式的第一滑動抑制機構(gòu)43是由驅(qū)動軸15的陽螺紋部41及軸套30的陰螺紋部42形成的，但是在本實施方式中，通過二面幅度結(jié)構(gòu)形成了第一滑動抑制機構(gòu)56。
具體地，如圖7A、圖7B所示，在驅(qū)動軸15的插入部15B(插入軸套30的部分)基端側(cè)通過平行的一對平坦面54形成了二面幅度部分，在圖8A、圖8B所示的軸套30的插通孔30A的外側(cè)開口部分設有卡止在所述平坦面54上的卡止槽55。在軸套30插在驅(qū)動軸15上的狀態(tài)下，卡止槽55卡止在平坦面54上，從而在驅(qū)動軸15和軸套30之間抑制旋轉(zhuǎn)方向的滑動。即，通過平坦面54及卡止槽55形成了第一滑動抑制機構(gòu)56。其他部分的形狀與第二實施方式大致相同。
還有，本發(fā)明并不限定于所述實施方式，包括能夠達成本發(fā)明的目的的其他結(jié)構(gòu)等、如以下所示的變形例等也包含在本發(fā)明中。
例如，在所述第二、第三實施方式中，設有第一至第三滑動抑制機構(gòu)43、46、49、53、56，但是若在驅(qū)動軸15和軸套30上設有第一滑動抑制機構(gòu)43、56，在驅(qū)動軸15和壓縮機葉輪13上設有第三滑動抑制機構(gòu)49、53，則必然在壓縮機葉輪13和軸套30之間不會產(chǎn)生滑動，因此可省略第二滑動抑制機構(gòu)46。
在所述實施方式中，筒狀部33一體設置在軸套30上，但是也可以將這樣的筒狀部33作為圓環(huán)狀的筒狀構(gòu)件而與軸套30獨立地設置。而且，在采用了獨立的筒狀構(gòu)件時，只要使筒狀構(gòu)件的材料的線膨脹系數(shù)小于壓縮機葉輪13，并相對突起部19進行配合及嵌合即可。
此外，用于實施本發(fā)明的最優(yōu)結(jié)構(gòu)、方法等在以上的記載中已公開，但是，本發(fā)明并不限定于此。即，本發(fā)明只是主要針對特定的實施方式進行特別的圖示及說明，但是，本領域普通技術人員能夠在不脫離本發(fā)明的技術思想及目的的范圍的情況下，對以上所述實施方式，在形狀、數(shù)量、其他詳細結(jié)構(gòu)上進行各種各樣的變形。
因而，對所述公開的形狀、數(shù)量等進行限定的記載只是為了容易理解本發(fā)明而例示的記載，并不對本發(fā)明進行限定，因此，除去了這些形狀、數(shù)量等的局部限定或全部限定后的構(gòu)件的名稱的記載也包含在本發(fā)明中。
(工業(yè)上的可利用性)本發(fā)明可利用于在汽油發(fā)動機或柴油發(fā)動機中搭載的渦輪增壓器，除此之外，還可利用于具備壓縮機葉輪及對其進行驅(qū)動的驅(qū)動軸的渦輪壓縮機、渦輪噴氣發(fā)動機、渦輪送風機、渦輪冷凍機等渦輪機。
權(quán)利要求
1.一種渦輪機，其特征在于，具備壓縮機葉輪，其在背面中央具有突起部；驅(qū)動軸，其與在該壓縮機葉輪的突起部設置的有底結(jié)合孔嵌合；筒狀構(gòu)件，其與所述驅(qū)動軸同心狀地嵌合于與所述驅(qū)動軸的嵌合部對應的所述突起部的外周部分。
2.如權(quán)利要求1所述的渦輪機，其特征在于，所述突起部的有底結(jié)合孔和所述驅(qū)動軸的嵌合是JIS B 0401所規(guī)定的過盈配合，所述突起部和所述筒狀構(gòu)件的嵌合是JIS B 0401所規(guī)定的過渡配合或間隙配合。
3.如權(quán)利要求1或2所述的渦輪機，其特征在于，所述筒狀構(gòu)件由線膨脹系數(shù)比所述壓縮機葉輪小的材料形成。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的渦輪機，其特征在于，在所述驅(qū)動軸上設有階梯狀的肩部，在該肩部和所述壓縮機葉輪之間夾持有插在所述驅(qū)動軸上的軸套。
5.如權(quán)利要求4所述的渦輪機，其特征在于，所述軸套在所述驅(qū)動軸的肩部和所述壓縮機葉輪之間，在沿軸向承受面壓的狀態(tài)下受到夾持。
6.如權(quán)利要求4或5所述的渦輪機，其特征在于，在所述軸套上一體設有所述筒狀構(gòu)件。
7.如權(quán)利要求4至6中任一項所述的渦輪機，其特征在于，具備殼體，其支承所述驅(qū)動軸并使其旋轉(zhuǎn)自如；止推環(huán)，其固定在所述驅(qū)動軸上；推力軸承，其夾持在該止推環(huán)及所述軸套之間，且固定在所述殼體上。
8.如權(quán)利要求7所述的渦輪機，其特征在于，在所述軸套上設有在與所述殼體之間密封潤滑油及高壓空氣的密封機構(gòu)。
9.如權(quán)利要求4至8中任一項所述的渦輪機，其特征在于，在所述軸套和所述驅(qū)動軸上設有通過相互卡合來抑制向旋轉(zhuǎn)方向的滑動的第一滑動抑制機構(gòu)。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項所述的渦輪機，其特征在于，在所述環(huán)狀構(gòu)件和所述壓縮機葉輪上設有通過相互卡合來抑制向旋轉(zhuǎn)方向的滑動的第二滑動抑制機構(gòu)。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項所述的渦輪機，其特征在于，在所述壓縮機葉輪和所述驅(qū)動軸上設有通過相互卡合來抑制向旋轉(zhuǎn)方向的滑動的第三滑動抑制機構(gòu)。
12.如權(quán)利要求1至11中任一項所述的渦輪機，其特征在于，在所述壓縮機葉輪上設有容易分離所述驅(qū)動軸及所述有底孔的嵌合狀態(tài)、和所述突起部外周部分及所述筒狀構(gòu)件的嵌合狀態(tài)的拆裝機構(gòu)。
13.一種壓縮機葉輪，其用于渦輪機，其特征在于，具有從背面中央突出的筒狀的突起部，該突起部的內(nèi)周部分及外周部分分別作為用于裝入所述渦輪機的第一結(jié)合部及第二結(jié)合部。
14.一種渦輪機的制造方法，所述渦輪機具備壓縮機葉輪，其在背面中央具有突起部；驅(qū)動軸，其與在該壓縮機葉輪的突起部設置的有底結(jié)合孔嵌合；殼體，其支承該驅(qū)動軸并使其旋轉(zhuǎn)自如；和筒狀構(gòu)件，其與所述驅(qū)動軸同心狀地嵌合于與所述驅(qū)動軸的嵌合部對應的所述突起部的外周部分，該渦輪機的制造方法的特征在于，包括將所述驅(qū)動軸插入所述殼體內(nèi)，使該驅(qū)動軸的前端從所述殼體露出的工序；將所述驅(qū)動軸插入所述筒狀構(gòu)件的工序；將所述驅(qū)動軸的前端壓入所述壓縮機葉輪的結(jié)合孔，并且將所述筒狀構(gòu)件壓入所述突起部的工序。
全文摘要
一種作為渦輪機的渦輪增壓器，其包括壓縮機葉輪(13)，其在背面中央具有突起部(19)；驅(qū)動軸(15)，其相對在該壓縮機葉輪(13)的突起部(19)設置的有底結(jié)合孔(20)僅以過盈配合的配合方式進行結(jié)合；軸套(30)，其具有相對壓縮機葉輪(13)的突起部(19)的外周部分僅以配合的方式進行結(jié)合的筒狀部(33)，該軸套(30)由線膨脹系數(shù)比壓縮機葉輪(13)小的材料形成。因而，即使突起部(19)的結(jié)合孔(20)因熱膨脹而要擴徑，也能夠由筒狀部(33)抑制其擴徑，因此，能夠防止驅(qū)動軸(15)及結(jié)合孔(20)間的松動，從而能夠良好地維持結(jié)合狀態(tài)。
文檔編號F04D29/28GK101040121SQ20058003517
公開日2007年9月19日 申請日期2005年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月19日
發(fā)明者西山利彥, 稻葉惠市, 小川哲明, 杉戶博, 飯野任久 申請人:株式會社小松制作所