JP6021354B2 - エンジン用過給機 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン用過給機に関し、特に、ＴｉＡｌ製タービンホイールと鋼製シャフトとをＮｉろう付けによって接合してなるタービンロータを備えるエンジン用過給機に関する。

自動車用ターボチャージャは、燃費向上のためダウンサイジングが進んでおり、また性能向上のため排ガス温度の高温化が進んでいる。
このような小型化および性能向上の要求に対して、耐熱性に優れたＴｉＡｌ製タービンホイールと鋼材のシャフトとをＮｉろう付けによって接合してなるタービンロータが提案されており、例えば、特許文献１（特開２０００−２０２６８３号公報）、特許文献２（特開平１０−１９３０８７号公報）、特許文献３（特開平１０−１１８７６４号公報）等が知られている。

この特許文献１には、ＴｉＡｌ系金属間化合物基合金からなるタービンホイールと炭素鋼からなるシャフトとが中間材を介在して接合される構造が示されており、タービンホイールと中間材はタービンホイールの凸状接続部と中間材の凹状接続部とが嵌合するように接合されるとともに、その間にろう材が挿入されて接合される構造が示されている。

特記文献２においても、ＴｉＡｌ製タービンホイールと構造用あるいはマルテンサイト系耐熱鋼からなるロータシャフトとを、ＴｉＡｌ製タービンホイールの凸部とシャフトの凹部との間にろう材（銀ろう、ニッケルろう、銅ろう）を挿入して、これら凹部と凸部とを嵌め合わせて接合する構造が示されている。同様に、特記文献３においても、ＴｉＡｌ製タービンホイールと構造用あるいはマルテンサイト系耐熱鋼からなるロータシャフトとを、ろう材によって接合する構造が示されている。

特開２０００−２０２６８３号公報 特開平１０−１９３０８７号公報 特開平１０−１１８７６４号公報

前述のように、排ガス温度の高温化に伴い、例えば乗用車のガソリンエンジンにおいては排ガス温度が１０００℃近くに達する場合があり、このような高温度の排ガスにＴｉＡｌ製タービンロータが晒されると、図６に示すように、ＴｉＡｌ製のタービンホイール⇔Ｎｉろうの相互間、またはＮｉろう⇔炭素鋼製のシャフトの相互間で、拡散現象が進行する。

この拡散現象とは、材料間の組成分布を緩和すべく、タービンホイールのＴｉ成分、Ａｌ成分が、ろう材側に移動し、また、ＮｉろうのＮｉ成分がタービンホイール側またはシャフト側へ移動することをいい。さらに、シャフト側のＣ成分やＮ成分がろう材側に移動する現象をいう。
シャフト側のＣ成分やＮ成分の移動によって、Ｎｉろうと炭素鋼製シャフトの境界部分に、タービンホイールから移動してきたＴｉが結合してＴｉＣ（チタンカーバイド）、ＴｉＮ（チタンナイトライド）のような炭化物、窒化物または炭窒化物が生成される。そして、シャフト側においては、移動して抜けたＣ成分やＮ成分の部分に空洞（ボイド）が発生する。
このような、Ｎｉろうと炭素鋼製シャフトの境界部分に発生する炭化物、窒化物または炭窒化物や空洞（ボイド）によって、ろう付け強度が著しく低下し、場合によって折損に至るおそれがある。従って、拡散現象は高温になるほど顕著になるため、高温化する排ガスに対して、ろう付け部の強度低下が生じる問題が深刻になり、その対策が望まれている。

しかし、特許文献１〜３には、ＴｉＡｌ製タービンホイールと炭素鋼製シャフトとをろう材によって接合する技術が開示されているが、ろう材と炭素鋼製シャフトとの境界部分に生じるＴｉの炭化物、窒化物または炭窒化物や、空洞（ボイド）の発生を防止してろう付け部の接合強度の低下を防止することまでは開示されていない。

一方、自動車用ターボチャージャにおいては、車載性に対する要求からコンパクト化は重要な技術要素である。ろう付け位置をタービンホイールから離して、タービンホイールからろう付け部に伝わる伝達熱による熱影響、およびタービンホイールの入口側から漏れ出た漏れ排ガスがろう付け部に流れることによる熱影響によるろう付け部の強度低下を防止しようとすると、タービンロータのシャフト長を長くしたり、またタービンホイールを大径にする必要があり、ターボチャージャの大型化を招く。すなわち、ろう付け部の熱影響による強度低下とコンパクト化とは相反する関係になり、これらをどのように対策するかは大きな問題である。

そこで、本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、ＴｉＡｌ製タービンホイールと炭素鋼製シャフトとをＮｉろう材によって接合するタービンロータにおいて、ろう付け位置をタービンホイールの背面から最適範囲の位置に遠ざけて排ガス温度によるろう付け部分の強度低下を防止するとともにターボチャージャのコンパクト化を保持することを目的とする。

上記課題を解決するため、エンジン用過給機に係る発明は、ＴｉＡｌ製タービンホイールと炭素鋼製シャフトとをＮｉろう材によって接合するタービンロータを備えるエンジン用過給機において、「タービンホイールの背面からろう付け部までの距離」／「タービンホイール外径」によって算出されるタービンホイール外径比が７〜１０％の範囲に入るように、前記タービンホイールの背面からろう付け部までの距離を有し、前記タービンホイールの背面側には、前記背面との間に隙間を存して該背面に沿ってバックプレートが配設され、タービンホイールの背面と前記バックプレートとの間に隙間が形成され、タービンホイールの背面と軸受ハウジングの端部に形成された円筒フランジの先端との間の隙間によって絞りが形成され、前記タービンホイールの入口側から背面側へと漏れ出る排ガスが前記Ｎｉろう材のろう付け部へ流れるのを遮断するように構成されることを特徴とする。

係る発明によれば、「タービンホイールの背面からろう付け部までの距離」／「タービンホイール外径」、によって算出されるタービンホイール外径比が７〜１０％の範囲に入るように、前記タービンホイールの背面からろう付け部までの距離を有することによって、ロータシャフト長の増大化、およびロータシャフトの軸受け位置の変更をせずに、過給機のコンパクト化を維持しつつ排ガス温度によるろう付け部分の強度低下を防止することが可能になる。

すなわち、高温の排ガスにタービンホイールが長時間晒された場合の、ろう付け部の強度低下を試験したところ、図４に示すように、ろう付け部の接合強度は、その接合部の温度がろう材の融点の約６０％以上の温度状態のもとで長時間（８００時間）晒されると顕著に低下することが分かった。（ＴｉＡｌ製タービンホイールおよび炭素鋼のロータシャフトをＮｉろう材によって接合した試験片で試験をした。）

また、図３には、ろう材の融点に対する温度比率を縦軸にとり、タービンホイール外径に対するシャフトの軸方向距離の比率を横軸にとって、シャフトの軸方向位置における温度比率の特性グラフが示されている。この図３の関係より、ろう付け部の位置がタービンホイールから離れれば離れるほど温度が低下するため接合強度の低下は防止されるが、その分ロータシャフトが長くなるため、ターボチャージャの大型化を招く問題がある。

従って、本願発明は、強度低下が顕著になるろう材の融点の約６０％の温度を境としてその温度を超える手前の付近に、つまり、ろう付け部位置の最高温度が前記Ｎｉろう材の融点の５０％〜６０％の温度範囲になるような位置に接合部の位置を設定することによって、ロータシャフト長の増大化、軸受け位置の変更をせずに、過給機のコンパクト化を維持しつつ排ガス温度によるろう付け部分の強度低下を防止することができるようになる。

そして、以上の知見を基に、図３の関係特性を用いて、Ｎｉろう材の融点の５０％〜６０％の温度範囲に対応する「タービンホイールの背面からろう付け部までの距離」／「タービンホイール外径」によって算出されるタービンホイール外径比を求めると、該タービンホイール比を７〜１０％の範囲に設定することによって前述のように過給機のコンパクト化を維持しつつ排ガス温度によるろう付け部の強度低下を防止することができるようになる。
さらに、Ｎｉろう材の融点の６０％を超える直前の５５％〜６０％の温度範囲に対応するタービンホイール外径比として略８％に設定することが最も適したものである。

タービンホイールの入口側の温度は排ガス温度によって略一定温度になっており、回転軸心側への伝達熱による熱影響もタービンホイールの外径が大きければ、それに応じてろう付け部に到達する伝達熱も低下するので、タービンホイールの外径は、ろう付け部の接合強度を評価する上で重要な要素である。

従って、本発明は、単にタービンホイールの背面からろう付け部までの距離だけでなく、タービンホイールの外径との比であるタービンホイール外径比を算出して、その比で接合位置を設定することによって、設定される接合位置の信頼性を高めている。

また、本発明は、前記タービンホイールの背面側には、前記背面との間に隙間を存して該背面に沿ってバックプレートが配設され、タービンホイールの背面と前記バックプレートとの間に隙間が形成され、タービンホイールの背面と軸受ハウジングの端部に形成された円筒フランジの先端との間の隙間によって絞りが形成され、前記タービンホイールの入口側から背面側へと漏れ出る排ガスが前記Ｎｉろう材のろう付け部へ流れるのを遮断するように構成される。

このように、バックプレートすなわち遮熱板を設置して、漏れ排ガス流が直接ろう付けの接合部へ作用するのを防止するので、漏れ排ガス流による接合部の強度低下を防止できる。

さらに、漏れ排ガス流が接合部へ流れるのが抑制されるため、図３の特性グラフを基に算出されるろう付け部の位置の精度が高まる。つまり、図３の特性グラフを算出するための軸方向位置における温度は、タービンホイールの入口側の排ガス温度を基に熱伝導計算によって算出されており、漏れ排ガスによる温度上昇は含まれていないためである。

また、参考として、エンジン用過給機のタービンロータの製造方法に係る発明は、ＴｉＡｌ製タービンホイールと炭素鋼製シャフトとをＮｉろう材によって接合するエンジン用過給機のタービンロータの製造方法において、前記ＴｉＡｌ製タービンホイールと前記炭素鋼製シャフトとの接合位置を、タービンホイールの背面からの距離Ｌとして設定するステップを備え、
前記距離Ｌを設定するステップは、タービンホイール外径を計測するステップと、該ステップによって計測した外径の値を用いて、「タービンホイールの背面からろう付け部までの距離」／「タービンホイール外径」によって算出されるタービンホイール外径比が７〜１０％の範囲に入るように、前記タービンホイールの背面からろう付け部までの距離を設定するステップと、を有し、設定された前記距離Ｌの位置においてＮｉろう材によって前記ＴｉＡｌ製タービンホイールと前記炭素鋼製シャフトとを接合するステップを備えたことを特徴とする。

係る発明によれば、タービンホイール外径Ｄを計測し、その値を用いて、タービンホイールの背面からろう付け部までの距離Ｌを、「タービンホイールの背面からろう付け部までの距離Ｌ」／「タービンホイール外径Ｄ」によって算出したタービンホイール外径比Ｈが７〜１０％の範囲に入るように設定して、その距離ＬにおいてＮｉろう材を用いてろう付けを実行する。
従って、その距離Ｌの位置を基に、軸受けスパンを最大限に広げた位置に設置できるため軸振動を防止できるとともに、過給機の大型化を防止しつつ排ガス温度によるろう付け部分の強度低下を防止できる。

以上記載のごとく本発明によれば、ＴｉＡｌ製タービンホイールと炭素鋼製シャフトとをＮｉろう材によって接合するタービンロータを備えるエンジン用過給機において、「タービンホイールの背面からろう付け部までの距離」／「タービンホイール外径」によって算出されるタービンホイール外径比が、７〜１０％の範囲に入るように、前記タービンホイールの背面からろう付け部までの距離を有することによって、タービンホイールを流れる排ガス温度が略９５０〜１０００℃に達する場合においても、ろう付け部の接合強度の低下を防止するとともに過給機のコンパクト化を維持することができる。
さらに、バックプレートすなわち遮熱板を設置して、漏れ排ガス流が直接ろう付けの接合部へ作用するのを防止するので、漏れ排ガス流による接合部の強度低下を防止できる。

本発明の実施形態に係る過給機の断面図である。 タービンロータの拡大断面図である。 軸方向距離／タービン外径の比と融点温度比との関係を示す特性図である。 長時間高温保持後のろう付け部強度を示す特性図である。 ロータシャフトの長さと、軸受間距離と、ろう付け部の位置との関係を示す説明図である。 ＴｉＡｌ製タービンホイールとＮｉろうと炭素鋼製シャフトとの相互間での拡散現象の説明図である。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は過給機１の回転軸心Ｋに沿う断面図である。
まず、過給機１の構成の概要について説明する。この過給機１は乗用車用のガソリンエンジンの過給機であり、タービンホイール５を収容するタービンハウジング３と、ロータシャフト（以下シャフトという）７を回転支持する軸受９を有する軸受ハウジング１０と、コンプレッサのインペラー１３を収容するコンプレッサハウジング１５が、回転軸心Ｋ方向において隣接して配置されている。

タービンハウジング３の外周部には、渦巻状にスクロール１７が形成され、該渦巻状の中心部分には、タービンホイール５が配設され、タービンホイール５とシャフト７の一端部とはろう材によって接合部Ｂの部分で接合されて一体とされてタービンロータ１９を形成している。

また、軸受ハウジング１０には、シャフト７を回転軸心Ｋ周りに回転可能に支持する左右一対の軸受９、９が設けられている。そして、この軸受９、９にはそれぞれ潤滑油が潤滑油路２１を介して供給されるようになっている。
この軸受ハウジング１０と前記タービンハウジング３とは、それぞれの端部に形成された突出フランジ１０ａ、３ａが付き合わされて、その外周に断面形状が略コ字形を有した環状のスナップリング２３を嵌合することで結合している。この結合部には後述するバックプレート１１の外周部の外フランジ部１１ａが挟持されてバックプレート１１が固定されるようになっている。

このバックプレート１１は略有底円筒形状をなしており、底部１１ｂとこの底部の外周縁から回転軸心Ｋの一方向に向けて立ち上がる略円筒形状の円筒部１１ｃとを有し、円筒部の先端部はさらに回転軸心Ｋの方向と直角に折れ曲がって外フランジ部１１ａが設けられている。この外フランジ部１１ａは、軸受ハウジング１０とタービンハウジング３との間に挟み込まれることによって位置決めされ固定されるようになっている。

また、シャフト７の他端部にはコンプレッサのインペラー１３が取り付けナット２５によって固定されている。また、コンプレッサハウジング１５には、空気入口通路２７、渦巻状の空気通路２９、ディフューザが形成され、これらにより遠心圧縮機３１を構成している。

かかる構成からなるターボチャージャ１の作動時において、エンジン（図示省略）からの排ガスは前記スクロール１７に入り、該スクロール１７からタービンホイール５のタービン羽根にその外周側から流入し、中心側に向かい半径方向に流れて該タービンホイール５に膨張仕事をなした後、軸方向に流出してガス出口３３に案内されて機外に送出される。
一方、タービンホイール５の回転はシャフト７を介して遠心圧縮機３１のインペラー１３を回転させ、コンプレッサハウジング１５の空気入口通路２７を通って、吸入された空気を該インペラー１３で加圧して、空気通路２９を通してエンジン（図示省略）に供給される。

また、図１に示すように、タービンホイール５とシャフト７とは接合部Ｂで接合されており、接合部Ｂの軸受９側には、排ガスが軸受９側に流れないように、シャフト７に設けられたシールフランジや金属製のシールリングが設けられている。

そして、エンジンからタービンハウジング３内のスクロール１７に流れてきた排ガスＧの大部分は、タービンホイール５の入口側から径方向に流入していくが、一部はタービンホイール５の背面側へと漏れ流れ出る。この漏れ流れが生じたとしても、タービンホイール５の背面とバックプレート１１の底部１１ｂとの間に形成される隙間によって、回転軸心Ｋ方向への流れが絞られ、さらにタービンホイール５の背面と軸受ハウジング１０の端部に形成された円筒フランジ１２の先端との隙間によって形成される絞りによって、シャフト７の接合部Ｂへの流れが遮断されるようになっている。
このような絞り作用によって、漏れ排ガスによる接合部Ｂへの影響を防止することで、漏れ排ガス流による熱影響による強度低下を防止することができる。

次に、図２を参照してタービンロータ１９について説明する。
タービンロータ１９は、前述のようにタービンホイール５とロータシャフト（シャフト）７とからなり、タービンホイール５とシャフト７はろう付けによって接合されている。タービンホイール５の端部には回転中心部に凸状接合部３５が、また、シャフト７には凹状接合部３７が形成され、この凸状接合部３５と凹状接合部３７とが嵌合状態となりタービンホイール５の端面とシャフト７の端面とがＮｉろう材３９で接合されている。

タービンホイール５とシャフト７との接合は、例えば、タービンホイール５とシャフト７との間にＮｉろう材３９を挿入して軸方向に圧力を掛けて該Ｎｉろう材３９を加圧して、さらに不活性雰囲気のガスで覆って例えば高周波誘導加熱手段によって加熱することにより実行する。なお、Ｎｉろう材３９としては、ＪＩＳ規格のＢＮｉ−１、ＢＮｉ−２等のＮｉろう材を用いた。

タービンホイール５はＴｉＡｌ基合金から構成されている。ＴｉＡｌ基合金は、Ｔｉを主な構成元素とし、Ａｌを２８〜３５重量％含み、その他にＮｂ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｗ、Ｃ、Ｂなどの添加元素を含んでもよい合金である。本実施形態では、ＴｉＡｌ基合金は、Ｔｉを３１．３重量％、Ａｌを７．０重量％、Ｎｂを１．３重量％、Ｃを０．０３重量％含み、精密鋳造や焼結後、欠陥消滅のため１２００℃以上の温度一定時間ＨＩＰ（Ｈｏｔ−Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ−Ｐｒｅｓｓｉｎｇ、熱間静水圧成形）処理を施したものを用いた。

また、シャフト７は、構造用鋼材から構成されている。構造用鋼材は、Ｆｅを主な構成元素とし、Ｃを０．３０〜０．４５重量％、Ｃｒを０．８５〜１．２５重量％、Ｍｎを０．３０〜１．６５重量％、Ｐを０．０３０重量％以下、Ｓを０．０３０重量％以下含んでいる。その他にＮｉ、Ｍｏなどの添加元素および不可避的不純物レベルのＮを含んでもよい。不可避不純物とは、構造用鋼材において、原料中に存在したり、製造工程において不可避的に混入したりするものであり、微量に含まれているものである。また、不可避不純物レベルとは、不可避不純物が構造用鋼材の特性に影響を及ぼさない程度の量である。

構造用鋼材としては、マンガン鋼、マンガンクロム鋼、クロム鋼、クロムモリブデン鋼、ニッケルクロム鋼、ニッケルクロムモリブデン鋼等を用いることができる。
本実施形態では、構造用鋼材として、Ｃを０．３３重量％、Ｃｒを０．９０重量％含むクロムモリブデン鋼のＳＣＭ４３５を用いた。

以上のような、ＴｉＡｌ製のタービンホイール５と炭素鋼製のシャフト７とをＮｉろう材３９によって接合したタービンロータ１９をエンジンに搭載して過給機１を運転し、排ガス温度が９５０℃〜１０００℃近くなる状態において、図２に示すタービンホイール５の背面を基準位置（０）として、その位置から軸方向の距離Ｌにおけるシャフト７の表面温度Ｔを熱伝導計算により算出し、またタービンホイール５の外径Ｄと軸方向における距離Ｌとを基に、タービンホイール外径比Ｈ＝Ｌ／Ｄを算出する。

そして、距離Ｌにおけるシャフト７の温度Ｔを基に、この温度ＴとＮｉろう材の融解温度との比率を算出して該比率を縦軸にとり、前記タービンホイール外径比Ｈ＝Ｌ／Ｄを横軸にとって、タービンロータ１９の軸方向位置における温度分布特性グラフを作成する。その温度分布特性グラフを図３に示す。
図３より基準位置（タービンホイール５の背面の位置）よりマイナス側（図２で左側）に離れるに従って、温度は低下する。

一方、図４は、前記タービンロータ１９の高温長時間、例えば８００時間保持後のろう付け部の引っ張り強度試験結果を示したものである。室温状態（約２０℃）における強度を基準の１００とした場合のろう付け強度比を縦軸にとり、横軸にＮｉろう材の融点に対する温度比率を示す。
ろう材の融点に対する温度比率（融点温度比という）が６０％から６５％にかけて接合強度の急低下が生じて、その後温度の上昇とともに強度が低下する傾向が見られた。すなわち、ろう付け部の接合強度は、融点温度比が６０％以上の温度に長時間晒されると顕著に低下することが分かった。

すなわち、前述の融点温度比が６０％以上の温度に長時間晒されると顕著に接合強度が低下することを、図３のタービンロータ１９の温度分布特性グラフに適用することによって、ロータシャフト長の増大化、軸受け位置の変更をせずに、過給機１のコンパクト化を維持しつつ強度低下を防止するためには、強度低下が顕著になるろう材の融点の約６０％の温度を境として超える手前の狭い範囲に、つまりＮｉろう材の融点の５０％〜６０％の温度範囲になるように設定することが必要である。

これらの点を考慮してろう付け部の位置を設定すると、図３の関係特性を用いて、Ｎｉろう材の融点の５０％〜６０％の温度範囲に対応するタービンホイール外径比Ｈ＝Ｌ／Ｄ７〜１０％の範囲が適することを見出した。そして、Ｎｉろう材の融点の６０％を超える直前の５５％〜６０％の温度範囲に対応するタービンホイール外径比として略８％に設定することが最も適したものである。

また、本実施形態において、ろう付け部の位置を、単にタービンホイール５の背面からの距離だけをパラメータとして設定せずに、タービンホイール５の外径Ｄとの比をとってタービンホイール外径比Ｈを算出して設定している。

タービンホイールの外径が大きければ、それに応じてろう付け部に到達する漏れ排ガス量も低下するので、その部にろう付け部が高温にさらされる危険性が減少する。従って、タービンホイールの外径は、漏れ排ガスがろう付け部に到達する量に大きく影響する。

また、タービンホイールの入口側の温度は排ガス温度によって略一定温度になっており、回転軸心側への伝達熱による熱影響もタービンホイールの外径が大きければ、それに応じてろう付け部に到達する伝達熱も低下するので、タービンホイールの外径は、ろう付け部の接合強度を評価する上で重要な要素である。

従って、単にタービンホイールの背面からろう付け部までの距離だけでなく、タービンホイールの外径との比であるタービンホイール外径比Ｈを算出して、その比で接合位置を設定するので、設定パラメータにタービンホイールの外径の大きさが反映される。このため、正確且つ信頼性のあるろう付け部の位置を設定できる。

次に、ＴｉＡｌ製のタービンホイール５と炭素鋼製のシャフト７とをＮｉろう材３９によって接合する接合方法について説明する。

タービンロータ１９の製造方法、特に、ろう付け部位置の設定手法について説明する。
まず、タービンホイール５の外径Ｄを計測し、次に、タービンホイール５の背面からろう付け部までの距離Ｌを、「タービンホイール５の背面からろう付け部までの距離Ｌ」／「タービンホイール外径Ｄ」によって算出したタービンホイール外径比Ｈが７〜１０％の範囲に入るように算出する。そして、算出した距離Ｌの位置でＴｉＡｌの製タービンホイールと炭素鋼製のシャフトとのろう付け作業を実施する。

タービンホイールの外径Ｄを計測し、その値を用いて、タービンホイールの背面からろう付け部までの距離Ｌを、「タービンホイールの背面からろう付け部までの距離Ｌ」／「タービンホイール外径Ｄ」によって算出したタービンホイール外径比Ｈが７〜１０％の範囲に入るように算出して、その算出値の距離Ｌの位置でＮｉろう材を用いてろう付けするので、その距離Ｌの位置を基に、軸受けスパンを最大限に広げた位置に設定して軸振動を防止できるとともに、ろう付け位置を必要以上にタービンホイールから離してロータシャフト長を増大させて過給機１が大型化するのを防止できる。

ろう材の接合位置を新たに設定する場合、または既にろう材によって接合されているタービンロータ１９に対して、ろう付け部分の強度低下を防止するためにろう付け部の位置を変更する場合においても、タービンホイール外径比Ｈが７〜１０％の範囲に入るように算出した位置に設定すればよいため、軸受けスパンを変更したり、シャフト７の長さを長くして接合位置をタービンホイール５の背面から必要以上に離すような設定をすることが防止される。

すなわち、図５（Ｂ）は、接合部の位置をタービンホイール５の背面から必要以上離して設定した場合、過給機１の大きさをコンパクトに維持するために軸受けスパンＳ'を、図５（Ａ）で示す従来の軸受けスパンＳより短くした場合を示し、このようにするとタービンロータ１９のシャフト７の長さは変更ないが、軸受けスパンが短くなるため、シャフト７の軸振動の危険性が増大する。

また、図５（Ｃ）は、接合部の位置をタービンホイール５の背面から必要以上離して設定した場合、シャフト７の軸振動の危険性を防止するために必要とする軸受けスパンＳは従来と変わらずに設定した場合を示し、このようにするとタービンロータ１９のシャフト７の全長が長くなり、過給機１の大きさが大型化する。

本発明によれば、ＴｉＡｌ製タービンホイールと炭素鋼製シャフトとをＮｉろう材によって接合するタービンロータにおいて、ろう付け位置をタービンホイールの背面から最適範囲の位置に遠ざけて排ガス温度によるろう付け部分の強度低下を防止するとともにターボチャージャのコンパクト化を保持できるので、車両、船舶、または航空機のエンジンや発電機に使用されるエンジン等のターボチャージャへの利用に適している。

１ 過給機
３ タービンハウジング
５ タービンホイール
７ シャフト
９ 軸受
１１ バックプレート
１７ スクロール
１９ タービンロータ
３９ Ｎｉろう材
Ｂ 接合部
Ｄ タービンホイール外径
Ｌ 軸方向の距離
Ｈ タービンホイール外径比
Ｋ 回転軸心

Claims (2)

1. ＴｉＡｌ製タービンホイールと炭素鋼製シャフトとをＮｉろう材によって接合するタービンロータを備えるエンジン用過給機において、
   「タービンホイールの背面からろう付け部までの距離」／「タービンホイール外径」によって算出されるタービンホイール外径比が７〜１０％の範囲に入るように、前記タービンホイールの背面からろう付け部までの距離を有し、
   前記タービンホイールの背面側には、前記背面との間に隙間を存して該背面に沿ってバックプレートが配設され、タービンホイールの背面と前記バックプレートとの間に隙間が形成され、タービンホイールの背面と軸受ハウジングの端部に形成された円筒フランジの先端との間の隙間によって絞りが形成され、前記タービンホイールの入口側から背面側へと漏れ出る排ガスが前記Ｎｉろう材のろう付け部へ流れるのを遮断するように構成されることを特徴とするエンジン用過給機。
2. 前記タービンホイールの背面からろう付け部までの距離が、前記タービンホイール外径比が略８％になるように設定されることを特徴とする請求項１記載のエンジン用過給機。

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