JP6593225B2 - Impeller mounting structure - Google Patents

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Description

本発明は、インペラをシャフトに取り付けるための構造に関する。   The present invention relates to a structure for attaching an impeller to a shaft.

インペラの取付構造は、たとえば遠心圧縮機（ターボチャージャ）の中で使用される。遠心圧縮機においては、内燃機関から排出されたガスのエネルギーがタービンによって回収される。タービンの回転は、シャフトを介してインペラ（コンプレッサ）に伝達される。インペラの回転により、吸入空気が内燃機関に過給される。吸気効率が高まり、出力を向上させることが可能となる。   The impeller mounting structure is used, for example, in a centrifugal compressor (turbocharger). In the centrifugal compressor, the energy of the gas discharged from the internal combustion engine is recovered by the turbine. The rotation of the turbine is transmitted to the impeller (compressor) through the shaft. The intake air is supercharged to the internal combustion engine by the rotation of the impeller. The intake efficiency is increased and the output can be improved.

一般的に、インペラにはシャフトを挿入するための貫通孔が設けられている。特許文献１（実開昭６１−１５５６９６号公報）に開示されているように、インペラをシャフトに取り付ける構造の一つとして、インペラの貫通孔に、シャフトをしまり嵌めによって圧入するという構造が知られている。   Generally, the impeller is provided with a through hole for inserting a shaft. As disclosed in Patent Document 1 (Japanese Utility Model Publication No. 61-155696), as one of the structures for attaching the impeller to the shaft, a structure is known in which the shaft is press-fitted into the through hole of the impeller by tight fitting. ing.

実開昭６１−１５５６９６号公報Japanese Utility Model Publication No. 61-155696

インペラの貫通孔にシャフトをしまり嵌めによって圧入するという手法を採用したとする。この場合、インペラをシャフトに取り付けた後、インペラは圧入による反力をシャフトから受け続けることになり、インペラには内部応力が残留することになる。シャフトの軸方向において広い範囲におよぶようにシャフトがインペラの貫通孔に圧入されていると、内部応力が残留する領域も大きくなる。インペラには、回転によって遠心力も作用する。内部応力の残留は、高速回転するインペラの疲労強度を低下させることに繋がる可能性がある。   Suppose that the method of press-fitting the shaft into the through hole of the impeller by tight fitting is adopted. In this case, after the impeller is attached to the shaft, the impeller continues to receive a reaction force due to press-fitting from the shaft, and internal stress remains in the impeller. When the shaft is press-fitted into the through hole of the impeller so as to extend over a wide range in the axial direction of the shaft, the region where the internal stress remains also increases. Centrifugal force also acts on the impeller by rotation. The residual internal stress may lead to a decrease in fatigue strength of the impeller rotating at high speed.

本発明は、インペラをシャフトに取り付けた際に、インペラに残留する内部応力を軽減可能なインペラの取付構造を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an impeller mounting structure capable of reducing internal stress remaining in an impeller when the impeller is mounted on a shaft.

本発明に基づくインペラの取付構造は、シャフトと、第１貫通孔を有し、前面側に複数の羽根が設けられ、上記第１貫通孔に上記シャフトが隙間嵌めにより挿入されたインペラと、第２貫通孔を有し、上記第２貫通孔に上記シャフトが挿入され、上記インペラの背面に対向するように配置されたカラーと、上記インペラと上記カラーとの間に設けられた取付リングと、上記シャフトに締結され、上記インペラの上記前面側から上記背面側に向かう方向の付勢力を上記インペラに付与する締結部材と、を備え、上記インペラの上記背面と上記インペラのうちの上記第１貫通孔を形成している第１内周面との間には、上記インペラの上記背面から遠ざかるにつれて内周径が徐々に小さくなる第１テーパー面が形成されており、上記取付リングは、上記インペラが上記付勢力により上記前面側から上記背面側に押圧されていることで、上記第１テーパー面と上記カラーとの間で挟み込まれている。   An impeller mounting structure according to the present invention includes a shaft, a first through-hole, a plurality of blades provided on the front side, and the shaft inserted into the first through-hole by gap fitting, A collar having two through-holes, the shaft being inserted into the second through-hole and arranged to face the back surface of the impeller, and an attachment ring provided between the impeller and the collar; A fastening member that is fastened to the shaft and that imparts an urging force to the impeller in a direction from the front side to the back side of the impeller, the first back of the impeller and the first penetration of the impeller Between the first inner peripheral surface forming the hole, a first tapered surface is formed in which the inner peripheral diameter gradually decreases with increasing distance from the back surface of the impeller. Serial impeller is sandwiched between that at said first tapered surface and the collar is pressed against the back side from the front side by the biasing force.

好ましくは、記カラーは、上記インペラの上記背面に対向する対向部を有し、上記カラーの上記対向部と上記カラーのうちの上記第２貫通孔を形成している第２内周面との間には、上記カラーの上記対向部から遠ざかるにつれて内周径が徐々に小さくなる第２テーパー面が形成されており、上記取付リングは、上記第１テーパー面と上記第２テーパー面との間で挟み込まれている。   Preferably, the writing collar has a facing portion facing the back surface of the impeller, and the facing portion of the collar and a second inner peripheral surface forming the second through hole of the collar. A second taper surface is formed between the first taper surface and the second taper surface. The second taper surface has an inner diameter that gradually decreases as the distance from the facing portion of the collar increases. It is sandwiched between.

好ましくは、上記取付リングは、上記シャフトの外周面を取り囲むように連続する一つの円環状の形状を有している。   Preferably, the mounting ring has a single annular shape that is continuous so as to surround the outer peripheral surface of the shaft.

好ましくは、上記取付リングの材質は、上記インペラの材質の硬度と同じかそれよりも低い硬度を有しており、上記カラーの材質は、上記取付リングの材質の硬度と同じかそれよりも高い硬度を有している。   Preferably, the material of the mounting ring has a hardness equal to or lower than the hardness of the material of the impeller, and the material of the collar is equal to or higher than the hardness of the material of the mounting ring. Has hardness.

上記の構成によれば、取付リングが挟み込まれることで圧縮変形し、圧縮変形の反力によってインペラは調芯されることができる。取付リングを用いた取付構造によれば、シャフトの軸方向において広い範囲におよぶようにシャフトがインペラの貫通孔に圧入される場合に比べて、インペラに残留する内部応力を軽減できる。   According to said structure, when an attachment ring is inserted | pinched, it compresses and deforms, and the impeller can be centered by the reaction force of compression deformation. According to the mounting structure using the mounting ring, the internal stress remaining in the impeller can be reduced as compared with the case where the shaft is press-fitted into the through hole of the impeller so as to cover a wide range in the axial direction of the shaft.

実施の形態１における遠心圧縮機を示す断面図である。2 is a cross-sectional view showing the centrifugal compressor in the first embodiment. FIG. 図１におけるインペラの取付構造１０を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the attachment structure 10 of the impeller in FIG. 図１におけるインペラの取付構造１０をさらに拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands further and shows the attachment structure 10 of the impeller in FIG. 図１におけるインペラの取付構造１０（インペラ１、カラー２、取付リング３、固定ナット４、シャフト５）の分解した状態（組み付け前の状態）を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state (state before an assembly | attachment) which the mounting structure 10 (impeller 1, the collar 2, the mounting ring 3, the fixing nut 4, and the shaft 5) in FIG. 1 disassembled. 比較例におけるインペラの取付構造１０Ｚを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the mounting structure 10Z of the impeller in a comparative example. 実施の形態２におけるインペラの取付構造１０Ａを示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing an impeller mounting structure 10A in a second embodiment. 実施の形態３におけるインペラの取付構造１０Ｂを示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing an impeller mounting structure 10B in a third embodiment.

実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。同一の部品および相当部品には同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. The same parts and corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description may not be repeated.

［実施の形態１］
（遠心圧縮機１００）
図１は、遠心圧縮機１００を示す断面図である。詳細は後述するが、実施の形態１におけるインペラの取付構造１０は、遠心圧縮機１００の中で使用されている。 [Embodiment 1]
(Centrifugal compressor 100)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a centrifugal compressor 100. Although details will be described later, the impeller mounting structure 10 in the first embodiment is used in the centrifugal compressor 100.

遠心圧縮機１００は、排気ハウジング７、吸気ハウジング８、軸受ハウジング９を備える。軸受ハウジング９内には、シャフト５が設けられる。シャフト５の排気ハウジング７側に位置する端部には、タービン６が取り付けられる。シャフト５の吸気ハウジング８側に位置する端部には、インペラの取付構造１０を使用して、インペラ１が取り付けられる。   The centrifugal compressor 100 includes an exhaust housing 7, an intake housing 8, and a bearing housing 9. A shaft 5 is provided in the bearing housing 9. A turbine 6 is attached to an end portion of the shaft 5 located on the exhaust housing 7 side. An impeller 1 is attached to an end portion of the shaft 5 located on the side of the intake housing 8 using an impeller attachment structure 10.

排気ハウジング７は、吐出口７Ａ、スクロール室７Ｂを有する。スクロール室７Ｂと吐出口７Ａとの間に、バルブ機構７Ｃおよびタービン６が配置される。内燃機関からの排気ガスは、スクロール室７Ｂを通して導入される。排気ガスは、バルブ機構７Ｃによって流速を調節され、タービン６に供給される。タービン６によりエネルギーが回収された排気ガスは、吐出口７Ａを通して吐出される。   The exhaust housing 7 has a discharge port 7A and a scroll chamber 7B. A valve mechanism 7C and the turbine 6 are disposed between the scroll chamber 7B and the discharge port 7A. Exhaust gas from the internal combustion engine is introduced through the scroll chamber 7B. The flow rate of the exhaust gas is adjusted by the valve mechanism 7C, and the exhaust gas is supplied to the turbine 6. The exhaust gas whose energy has been recovered by the turbine 6 is discharged through the discharge port 7A.

吸気ハウジング８は、流入口８Ａ、スクロール室８Ｂ、および図示しない吸気吐出口を有する。流入口８Ａとスクロール室８Ｂとの間に、インペラ１が配置される。内燃機関に供給するための空気は、流入口８Ａを通して導入される。空気は、インペラ１によりスクロール室８Ｂに送られる。空気は、スクロール室８Ｂに送られる際に圧縮され、スクロール室８Ｂおよび図示しない吸気吐出口を通過した後、内燃機関に過給される。   The intake housing 8 has an inlet 8A, a scroll chamber 8B, and an intake discharge port (not shown). The impeller 1 is disposed between the inflow port 8A and the scroll chamber 8B. Air to be supplied to the internal combustion engine is introduced through the inflow port 8A. Air is sent to the scroll chamber 8B by the impeller 1. The air is compressed when being sent to the scroll chamber 8B, and is supercharged to the internal combustion engine after passing through the scroll chamber 8B and an intake discharge port (not shown).

（インペラの取付構造１０）
図２は、図１におけるインペラの取付構造１０を拡大して示す断面図である。図３は、図１におけるインペラの取付構造１０をさらに拡大して示す断面図である。本実施の形態のインペラの取付構造１０は、インペラ１、カラー２、取付リング３、固定ナット４（締結部材）、シャフト５を備える。図４は、インペラ１、カラー２、取付リング３、固定ナット４、シャフト５の分解した状態（組み付け前の状態）を示す断面図である。 (Impeller mounting structure 10)
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the impeller mounting structure 10 in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the impeller mounting structure 10 in FIG. 1 further enlarged. The impeller mounting structure 10 of the present embodiment includes an impeller 1, a collar 2, a mounting ring 3, a fixing nut 4 (fastening member), and a shaft 5. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the impeller 1, the collar 2, the mounting ring 3, the fixing nut 4, and the shaft 5 in an exploded state (a state before assembly).

インペラ１の材質としては、たとえばアルミである。シャフト５およびカラー２の材質は、たとえば鉄である。取付リング３の材質は、たとえばアルミである。好ましくは、取付リング３の材質は、インペラ１の材質の硬度と同じかそれよりも低い硬度を有しているとよい。好ましくは、カラー２の材質は、取付リング３の材質の硬度と同じかそれよりも高い硬度を有しているとよい。   The material of the impeller 1 is, for example, aluminum. The material of the shaft 5 and the collar 2 is, for example, iron. The material of the mounting ring 3 is aluminum, for example. Preferably, the material of the mounting ring 3 has a hardness equal to or lower than the hardness of the material of the impeller 1. Preferably, the material of the collar 2 has a hardness equal to or higher than the hardness of the material of the mounting ring 3.

図２および図３を主として参照して、シャフト５は、小径部５Ａ、大径部５Ｂを含み、小径部５Ａと大径部５Ｂとの間には段差５Ｃが設けられる。小径部５Ａは、円柱状に形成され、その表面は凹凸（突起等）の無い平坦な面形状を呈している。インペラ１は、インペラの取付構造１０を使用して、シャフト５の小径部５Ａに取り付けられる。   Referring mainly to FIGS. 2 and 3, shaft 5 includes a small diameter portion 5A and a large diameter portion 5B, and a step 5C is provided between small diameter portion 5A and large diameter portion 5B. The small-diameter portion 5A is formed in a columnar shape, and the surface thereof has a flat surface shape with no irregularities (projections or the like). The impeller 1 is attached to the small diameter portion 5 </ b> A of the shaft 5 using the impeller attachment structure 10.

（インペラ１）
インペラ１は、ハブ部１Ａ、複数の羽根部１Ｂを含む。ハブ部１Ａは、略円錐台の形状を有する（図２参照）。複数の羽根部１Ｂは、ハブ部１Ａの前面１Ｃ上に設けられる。ハブ部１Ａの内径側には、シャフト５の小径部５Ａを挿入するための貫通孔１Ｈ（第１貫通孔）が設けられる。貫通孔１Ｈの内径は、シャフト５の小径部５Ａの外径よりもわずかに大きい。貫通孔１Ｈには、シャフト５の小径部５Ａが隙間嵌めにより挿入される。 (Impeller 1)
The impeller 1 includes a hub portion 1A and a plurality of blade portions 1B. The hub portion 1A has a substantially truncated cone shape (see FIG. 2). The plurality of blade portions 1B are provided on the front surface 1C of the hub portion 1A. A through hole 1H (first through hole) for inserting the small diameter part 5A of the shaft 5 is provided on the inner diameter side of the hub part 1A. The inner diameter of the through hole 1H is slightly larger than the outer diameter of the small diameter portion 5A of the shaft 5. A small diameter portion 5A of the shaft 5 is inserted into the through hole 1H by a clearance fit.

ハブ部１Ａの背面１Ｄａのうちの内径側の部分には、座面１Ｄｂが設けられる。貫通孔１Ｈの軸方向に対して直交する平面を描いたとすると、座面１Ｄｂはこの平面に対して平行である。このような形状を有する座面１Ｄｂは、必須の構成ではなく、必要に応じてハブ部１Ａの背面１Ｄａに設けられるとよい。   A seat surface 1Db is provided on the inner diameter side portion of the back surface 1Da of the hub portion 1A. If a plane perpendicular to the axial direction of the through hole 1H is drawn, the seating surface 1Db is parallel to this plane. The seat surface 1Db having such a shape is not an essential configuration, and may be provided on the back surface 1Da of the hub portion 1A as necessary.

インペラ１の背面１Ｄａ（本実施の形態においては座面１Ｄｂ）とインペラ１のうちの貫通孔１Ｈを形成している内周面１Ｓ（第１内周面）との間には、テーパー面１Ｅ（第１テーパー面）が形成される。テーパー面１Ｅは、インペラ１の背面１Ｄａから遠ざかるにつれて（背面１Ｄａの側から前面１Ｃの側に向かうにつれて）内周径が徐々に小さくなる内周面形状を有している（図４も参照）。詳細は後述するが、テーパー面１Ｅは、カラー２に設けられたテーパー面２Ｃと協働して取付リング３を挟み込むことで、取付リング３を圧縮変形させる。   A tapered surface 1E is provided between the back surface 1Da (the seat surface 1Db in the present embodiment) of the impeller 1 and the inner peripheral surface 1S (first inner peripheral surface) forming the through hole 1H of the impeller 1. (First tapered surface) is formed. The tapered surface 1E has an inner peripheral surface shape in which the inner peripheral diameter gradually decreases as it moves away from the back surface 1Da of the impeller 1 (from the back surface 1Da side toward the front surface 1C side) (see also FIG. 4). . Although details will be described later, the tapered surface 1E compresses and deforms the mounting ring 3 by sandwiching the mounting ring 3 in cooperation with the tapered surface 2C provided on the collar 2.

（カラー２）
カラー２は、環状の形状を有し、カラー２の内径側には、シャフト５の小径部５Ａを挿入するための貫通孔２Ｈ（第２貫通孔）が設けられている。貫通孔２Ｈの内径は、シャフト５の小径部５Ａよりもわずかに大きい。貫通孔２Ｈには、シャフト５の小径部５Ａが隙間嵌めにより挿入される。 (Color 2)
The collar 2 has an annular shape, and a through hole 2H (second through hole) for inserting the small diameter portion 5A of the shaft 5 is provided on the inner diameter side of the collar 2. The inner diameter of the through hole 2H is slightly larger than the small diameter portion 5A of the shaft 5. The small diameter portion 5A of the shaft 5 is inserted into the through hole 2H by a clearance fit.

カラー２は、インペラ１の背面１Ｄａ（座面１Ｄｂ）とシャフト５の段差５Ｃとの間に配置される。カラー２は、インペラ１の背面１Ｄａ（座面１Ｄｂ）に対向する対向部２Ａと、シャフト５の段差５Ｃに対向する他の対向部２Ｂとを有する。貫通孔２Ｈの軸方向に対して直交する平面を描いたとすると、対向部２Ａおよび他の対向部２Ｂは、この平面に対して平行である。   The collar 2 is disposed between the back surface 1Da (seat surface 1Db) of the impeller 1 and the step 5C of the shaft 5. The collar 2 has a facing portion 2A that faces the back surface 1Da (seat surface 1Db) of the impeller 1 and another facing portion 2B that faces the step 5C of the shaft 5. If a plane perpendicular to the axial direction of the through hole 2H is drawn, the facing portion 2A and the other facing portion 2B are parallel to this plane.

カラー２の対向部２Ａとカラー２のうちの貫通孔２Ｈを形成している内周面２Ｓ（第２内周面）との間には、テーパー面２Ｃ（第２テーパー面）が形成される。テーパー面２Ｃは、カラー２の対向部２Ａから遠ざかるにつれて（対向部２Ａの側から他の対向部２Ｂの側に向かうにつれて）内周径が徐々に小さくなる内周面形状を有している（図４も参照）。   A tapered surface 2C (second tapered surface) is formed between the facing portion 2A of the collar 2 and the inner peripheral surface 2S (second inner peripheral surface) forming the through hole 2H of the collar 2. . The tapered surface 2C has an inner peripheral surface shape in which the inner peripheral diameter gradually decreases as the distance from the facing portion 2A of the collar 2 increases (from the facing portion 2A toward the other facing portion 2B) ( (See also FIG. 4).

（取付リング３、固定ナット４）
取付リング３は、シャフト５の小径部５Ａ上に設けられ、インペラ１とカラー２との間に配置される。取付リング３は、シャフト５（小径部５Ａ）の外周面を取り囲むように連続する一つの円環状の形状を有している。取付リング３は、周方向における一部分に切り欠き（分断されている箇所）が設けられていてもよい。換言すると、取付リング３は、Ｃ型リングであってもよい。 (Mounting ring 3, fixing nut 4)
The attachment ring 3 is provided on the small diameter portion 5 </ b> A of the shaft 5 and is disposed between the impeller 1 and the collar 2. The attachment ring 3 has an annular shape that is continuous so as to surround the outer peripheral surface of the shaft 5 (small diameter portion 5A). The attachment ring 3 may be provided with a notch (part where it is divided) in a part in the circumferential direction. In other words, the attachment ring 3 may be a C-shaped ring.

固定ナット４は、インペラ１の前端部（前面１Ｃの側に位置する端部）に対向するように配置される。固定ナット４は、インペラ１の前端部を軸方向に押圧するように、シャフト５に締結される。固定ナット４は、インペラ１の前面１Ｃの側から背面１Ｄａの側に向かう方向の付勢力をインペラ１に付与している。   The fixing nut 4 is disposed so as to face the front end of the impeller 1 (the end located on the front surface 1C side). The fixing nut 4 is fastened to the shaft 5 so as to press the front end portion of the impeller 1 in the axial direction. The fixing nut 4 applies an urging force in a direction from the front surface 1 </ b> C side to the rear surface 1 </ b> Da side of the impeller 1.

インペラ１およびカラー２は、固定ナット４とシャフト５の段差５Ｃとに挟まれ、軸方向および径方向に固定される。インペラ１が上記付勢力により前面１Ｃの側から背面１Ｄａの側に押圧されていることで、取付リング３は、インペラ１に設けられたテーパー面１Ｅとカラー２に設けられたテーパー面２Ｃとの間で挟み込まれ、圧縮変形（塑性変形）している。取付リング３の周方向に対して直交する方向の断面形状を見た場合、圧縮変形される前の取付リング３のその断面形状は、矩形、円、または楕円径であるとよい。   The impeller 1 and the collar 2 are sandwiched between the fixing nut 4 and the step 5C of the shaft 5, and are fixed in the axial direction and the radial direction. Since the impeller 1 is pressed from the front surface 1C side to the back surface 1Da side by the urging force, the mounting ring 3 is formed between a tapered surface 1E provided on the impeller 1 and a tapered surface 2C provided on the collar 2. It is sandwiched between them and undergoes compressive deformation (plastic deformation). When the cross-sectional shape in a direction orthogonal to the circumferential direction of the mounting ring 3 is viewed, the cross-sectional shape of the mounting ring 3 before being compressed and deformed may be a rectangle, a circle, or an elliptical diameter.

インペラ１は、取付リング３が圧縮変形していることによる反力を受けており、この反力によって調芯され、特に径方向において高い精度で位置決めされている。カラー２についても同様である。インペラ１が高速で回転したとしても、アンバランスが発生することや、不必要な振動等が発生することはほとんどない。   The impeller 1 receives a reaction force due to the compression deformation of the mounting ring 3 and is aligned by this reaction force, and is positioned with high accuracy, particularly in the radial direction. The same applies to color 2. Even if the impeller 1 rotates at a high speed, imbalance does not occur and unnecessary vibrations hardly occur.

（インペラの取付構造１０Ｚ）
図５は、比較例におけるインペラの取付構造１０Ｚを示す断面図である。インペラの取付構造１０Ｚにおいては、インペラ１の貫通孔１Ｈの内径は、シャフト５の小径部５Ａの外径よりもわずかに小さい。インペラ１の貫通孔１Ｈには、シャフト５がしまり嵌めによって圧入されている。 (Impeller mounting structure 10Z)
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an impeller mounting structure 10Z in a comparative example. In the impeller mounting structure 10 </ b> Z, the inner diameter of the through hole 1 </ b> H of the impeller 1 is slightly smaller than the outer diameter of the small diameter portion 5 </ b> A of the shaft 5. A shaft 5 is press-fitted into the through hole 1H of the impeller 1 by an interference fit.

インペラの取付構造１０Ｚの場合、インペラ１は圧入による反力をシャフト５から受け続けることになり、インペラ１には内部応力が残留することになる。シャフト５の軸方向において広い範囲におよぶようにシャフト５がインペラ１の貫通孔１Ｈに圧入されており、内部応力が残留する領域も大きい。インペラ１には、回転によって遠心力も作用するため、内部応力の残留は、高速回転するインペラ１の疲労強度を低下させることに繋がる可能性がある。   In the case of the impeller mounting structure 10 </ b> Z, the impeller 1 continues to receive the reaction force due to press-fitting from the shaft 5, and internal stress remains in the impeller 1. The shaft 5 is press-fitted into the through-hole 1H of the impeller 1 so as to cover a wide range in the axial direction of the shaft 5, and the region where the internal stress remains is large. Since centrifugal force also acts on the impeller 1 due to rotation, residual internal stress may lead to a decrease in fatigue strength of the impeller 1 that rotates at high speed.

これに対して上記のインペラの取付構造１０（実施の形態）においては、貫通孔１Ｈの内径が、シャフト５の小径部５Ａよりもわずかに大きい。シャフト５の小径部５Ａは、貫通孔１Ｈに隙間嵌めにより挿入されている。インペラの取付構造１０を使用してインペラ１がシャフト５の小径部５Ａに取り付けられた状態において、インペラ１が反力をシャフト５から受け続けることはほとんどない。   On the other hand, in the above-described impeller mounting structure 10 (embodiment), the inner diameter of the through hole 1H is slightly larger than the small diameter portion 5A of the shaft 5. The small diameter portion 5A of the shaft 5 is inserted into the through hole 1H by a clearance fit. In a state where the impeller 1 is attached to the small diameter portion 5 </ b> A of the shaft 5 using the impeller attachment structure 10, the impeller 1 hardly receives a reaction force from the shaft 5.

インペラ１がシャフト５に取り付けられた状態においては、インペラ１は、取付リング３、テーパー面１Ｅを介して反力を受ける。インペラ１に残留している内部応力は、実施の形態の場合の方が、比較例の場合に比べて十分に小さい。さらに、軸方向に対して直交する方向の断面の面積を見た場合、テーパー面１Ｅが設けられている位置は、その断面の面積が比較的小さい。換言すると、インペラ１のうちのテーパー面１Ｅが設けられている部分の体積は、羽根部１Ｂが設けられている部分の体積に比べて小さく、テーパー面１Ｅが設けられている部分に回転時に発生する遠心力も小さい。   In a state where the impeller 1 is attached to the shaft 5, the impeller 1 receives a reaction force via the attachment ring 3 and the tapered surface 1E. The internal stress remaining in the impeller 1 is sufficiently smaller in the embodiment than in the comparative example. Furthermore, when the area of the cross section in the direction orthogonal to the axial direction is viewed, the area of the cross section is relatively small at the position where the tapered surface 1E is provided. In other words, the volume of the portion of the impeller 1 where the tapered surface 1E is provided is smaller than the volume of the portion of the impeller 1 where the blade portion 1B is provided, and is generated during rotation in the portion where the tapered surface 1E is provided. The centrifugal force is small.

したがって実施の形態におけるインペラの取付構造１０によれば、遠心力および残留応力の両方を比較例の場合に比べて軽減することが可能となっており、高速回転するインペラ１の疲労強度を低下させることはほとんどなく、インペラ１を長期にわたって安定して回転させることができる。さらに、比較例の場合、シャフト５の軸方向において広い範囲におよぶようにシャフト５がインペラ１の貫通孔１Ｈに圧入されており、インペラ１をシャフト５から取り外すことは困難である。実施の形態の場合、シャフト５がインペラ１の貫通孔１Ｈに隙間嵌めにより挿入されている。インペラ１をシャフト５から取り外すことは、比較例の場合に比べて容易である。   Therefore, according to the impeller mounting structure 10 in the embodiment, both centrifugal force and residual stress can be reduced as compared with the comparative example, and the fatigue strength of the impeller 1 rotating at high speed is reduced. There is almost nothing, and the impeller 1 can be stably rotated over a long period of time. Furthermore, in the case of the comparative example, the shaft 5 is press-fitted into the through hole 1H of the impeller 1 so as to cover a wide range in the axial direction of the shaft 5, and it is difficult to remove the impeller 1 from the shaft 5. In the case of the embodiment, the shaft 5 is inserted into the through hole 1H of the impeller 1 by clearance fitting. It is easier to remove the impeller 1 from the shaft 5 than in the comparative example.

また、シャフト５の小径部５Ａは、円柱状に形成され、その表面は凹凸（突起等）の無い平坦な面形状を呈している。シャフト５の小径部５Ａに突起等が設けられている場合には、その突起はシャフト５が回転している際に応力集中の原因ともなり得る。本実施の形態のシャフト５の小径部５Ａには、そのような応力集中を発生させるような突起が形成されていない。   Further, the small diameter portion 5A of the shaft 5 is formed in a columnar shape, and the surface thereof has a flat surface shape with no irregularities (projections or the like). When a projection or the like is provided on the small diameter portion 5A of the shaft 5, the projection can cause stress concentration when the shaft 5 rotates. The small diameter portion 5A of the shaft 5 of the present embodiment is not formed with a projection that generates such stress concentration.

［実施の形態２］
図６は、実施の形態２におけるインペラの取付構造１０Ａを示す断面図である。実施の形態１におけるインペラの取付構造１０と実施の形態２におけるインペラの取付構造１０Ａとは、以下の点において相違している。インペラの取付構造１０Ａにおいては、カラー２が、テーパー面２Ｃを有していない。取付リング３は、インペラ１に設けられたテーパー面１Ｅとカラー２に設けられた対向部２Ａとの間で挟み込まれている。 [Embodiment 2]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an impeller mounting structure 10A according to the second embodiment. The impeller mounting structure 10 according to the first embodiment is different from the impeller mounting structure 10A according to the second embodiment in the following points. In the impeller mounting structure 10A, the collar 2 does not have the tapered surface 2C. The mounting ring 3 is sandwiched between a tapered surface 1E provided on the impeller 1 and a facing portion 2A provided on the collar 2.

当該構成によっても、遠心力および残留応力の両方を比較例の場合に比べて軽減することが可能となっており、高速回転するインペラ１の疲労強度を低下させることはほとんどなく、インペラ１を長期にわたって安定して回転させることができる。カラー２がテーパー面２Ｃを有していない分、製造上の都合がよい。   Even with this configuration, both centrifugal force and residual stress can be reduced as compared with the comparative example, and the fatigue strength of the impeller 1 that rotates at high speed is hardly reduced. Can be rotated stably over a wide range. Since the collar 2 does not have the tapered surface 2C, it is convenient for manufacturing.

［実施の形態３］
図７は、実施の形態３におけるインペラの取付構造１０Ｂを示す断面図である。実施の形態１におけるインペラの取付構造１０と実施の形態３におけるインペラの取付構造１０Ｂとは、以下の点において相違している。 [Embodiment 3]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an impeller mounting structure 10B in the third embodiment. The impeller mounting structure 10 according to the first embodiment differs from the impeller mounting structure 10B according to the third embodiment in the following points.

実施の形態１におけるテーパー面１Ｅは、インペラ１の背面１Ｄａから遠ざかるにつれて（背面１Ｄａの側から前面１Ｃの側に向かうにつれて）内周径が徐々に小さくなる内周面形状を有している（図４も参照）。この内周径は、線径的に（直線状に）漸減している。一方、本実施の形態におけるテーパー面１Ｅは（図７）、取付リング３が配置されている側に向かって凸状に膨出する湾曲面の形状を有している。カラー２のテーパー面２Ｃについても同様である。   The tapered surface 1E in the first embodiment has an inner peripheral surface shape in which the inner peripheral diameter gradually decreases as the distance from the rear surface 1Da of the impeller 1 increases (from the rear surface 1Da side toward the front surface 1C side) ( (See also FIG. 4). The inner peripheral diameter is gradually reduced linearly (linearly). On the other hand, the tapered surface 1E in the present embodiment (FIG. 7) has a curved surface shape that bulges toward the side where the mounting ring 3 is disposed. The same applies to the tapered surface 2C of the collar 2.

当該構成によっても、遠心力および残留応力の両方を比較例の場合に比べて軽減することが可能となっており、高速回転するインペラ１の疲労強度を低下させることはほとんどなく、インペラ１を長期にわたって安定して回転させることができる。   Even with this configuration, both centrifugal force and residual stress can be reduced as compared with the comparative example, and the fatigue strength of the impeller 1 that rotates at high speed is hardly reduced. Can be rotated stably over a wide range.

以上、実施の形態について説明したが、上記の開示内容はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   Although the embodiment has been described above, the above disclosure is illustrative in all respects and is not restrictive. The technical scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

１ インペラ、１Ａ ハブ部、１Ｂ 羽根部、１Ｃ 前面、１Ｄａ 背面、１Ｄｂ 座面、１Ｅ テーパー面（第１テーパー面）、１Ｈ 貫通孔（第１貫通孔）、１Ｓ 内周面（第１内周面）、２ カラー、２Ａ 対向部、２Ｂ 他の対向部、２Ｃ テーパー面（第２テーパー面）、２Ｈ 貫通孔（第２貫通孔）、２Ｓ 内周面（第２内周面）、３ 取付リング、４ 固定ナット（締結部材）、５ シャフト、５Ａ 小径部、５Ｂ 大径部、５Ｃ 段差、６ タービン、７ 排気ハウジング、７Ａ 吐出口、７Ｂ，８Ｂ スクロール室、７Ｃ バルブ機構、８ 吸気ハウジング、８Ａ 流入口、９ 軸受ハウジング、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｚ 取付構造、１００ 遠心圧縮機。   1 impeller, 1A hub portion, 1B blade portion, 1C front surface, 1Da back surface, 1Db seat surface, 1E tapered surface (first tapered surface), 1H through hole (first through hole), 1S inner circumferential surface (first inner circumferential surface) Surface), 2 collar, 2A facing portion, 2B other facing portion, 2C tapered surface (second tapered surface), 2H through hole (second through hole), 2S inner circumferential surface (second inner circumferential surface), 3 mounting Ring, 4 Fixing nut (fastening member), 5 Shaft, 5A Small diameter part, 5B Large diameter part, 5C Step, 6 Turbine, 7 Exhaust housing, 7A Discharge port, 7B, 8B Scroll chamber, 7C Valve mechanism, 8 Intake housing, 8A inlet, 9 bearing housing, 10, 10A, 10B, 10Z mounting structure, 100 centrifugal compressor.

Claims (3)

シャフトと、
第１貫通孔を有し、前面側に複数の羽根が設けられ、前記第１貫通孔に前記シャフトが隙間嵌めにより挿入されたインペラと、
第２貫通孔を有し、前記第２貫通孔に前記シャフトが挿入され、前記インペラの背面に対向するように配置されたカラーと、
前記インペラと前記カラーとの間に設けられた取付リングと、
前記シャフトに締結され、前記インペラの前記前面側から前記背面側に向かう方向の付勢力を前記インペラに付与する締結部材と、を備え、
前記インペラの前記背面と前記インペラのうちの前記第１貫通孔を形成している第１内周面との間には、前記インペラの前記背面から遠ざかるにつれて内周径が徐々に小さくなる第１テーパー面が形成されており、
前記取付リングは、前記インペラが前記付勢力により前記前面側から前記背面側に押圧されていることで、前記第１テーパー面と前記カラーとの間で挟み込まれており、
前記カラーは、前記インペラの前記背面に対向する対向部を有し、
前記カラーの前記対向部と前記カラーのうちの前記第２貫通孔を形成している第２内周面との間には、前記カラーの前記対向部から遠ざかるにつれて内周径が徐々に小さくなる第２テーパー面が形成されており、
前記取付リングは、前記第１テーパー面と前記第２テーパー面との間で挟み込まれている、
インペラの取付構造。 A shaft,
An impeller having a first through hole, provided with a plurality of blades on the front surface side, and the shaft inserted into the first through hole by a gap fit;
A collar having a second through hole, the shaft being inserted into the second through hole, and arranged to face the back surface of the impeller;
A mounting ring provided between the impeller and the collar;
A fastening member that is fastened to the shaft and that imparts an urging force to the impeller in a direction from the front side toward the back side of the impeller;
Between the back surface of the impeller and a first inner peripheral surface forming the first through hole of the impeller, an inner peripheral diameter gradually decreases as the distance from the back surface of the impeller increases. A tapered surface is formed,
The mounting ring is sandwiched between the first tapered surface and the collar by the impeller being pressed from the front side to the back side by the urging force ,
The collar has a facing portion facing the back surface of the impeller;
Between the facing portion of the collar and the second inner peripheral surface forming the second through hole of the collar, the inner peripheral diameter gradually decreases as the distance from the facing portion of the collar increases. A second tapered surface is formed;
The mounting ring is sandwiched between the first tapered surface and the second tapered surface;
Impeller mounting structure. シャフトと、A shaft,
第１貫通孔を有し、前面側に複数の羽根が設けられ、前記第１貫通孔に前記シャフトが隙間嵌めにより挿入されたインペラと、An impeller having a first through hole, provided with a plurality of blades on the front surface side, and the shaft inserted into the first through hole by a gap fit;
第２貫通孔を有し、前記第２貫通孔に前記シャフトが挿入され、前記インペラの背面に対向するように配置されたカラーと、A collar having a second through hole, the shaft being inserted into the second through hole, and arranged to face the back surface of the impeller;
前記インペラと前記カラーとの間に設けられた取付リングと、A mounting ring provided between the impeller and the collar;
前記シャフトに締結され、前記インペラの前記前面側から前記背面側に向かう方向の付勢力を前記インペラに付与する締結部材と、を備え、A fastening member fastened to the shaft, and applying a biasing force to the impeller in a direction from the front side to the back side of the impeller,
前記インペラの前記背面と前記インペラのうちの前記第１貫通孔を形成している第１内周面との間には、前記インペラの前記背面から遠ざかるにつれて内周径が徐々に小さくなる第１テーパー面が形成されており、Between the back surface of the impeller and a first inner peripheral surface forming the first through hole of the impeller, an inner peripheral diameter gradually decreases as the distance from the rear surface of the impeller increases. A tapered surface is formed,
前記取付リングは、前記インペラが前記付勢力により前記前面側から前記背面側に押圧されていることで、前記第１テーパー面と前記カラーとの間で挟み込まれており、The mounting ring is sandwiched between the first tapered surface and the collar by the impeller being pressed from the front side to the back side by the urging force,
前記取付リングの材質は、前記インペラの材質の硬度と同じかそれよりも低い硬度を有しており、The mounting ring material has a hardness equal to or lower than the hardness of the impeller material,
前記カラーの材質は、前記取付リングの材質の硬度と同じかそれよりも高い硬度を有している、The material of the collar has a hardness equal to or higher than the hardness of the material of the mounting ring,
インペラの取付構造。Impeller mounting structure. 前記取付リングは、前記シャフトの外周面を取り囲むように連続する一つの円環状の形状を有している、
請求項１または２に記載のインペラの取付構造。 The mounting ring has a single annular shape continuous so as to surround the outer peripheral surface of the shaft.
The impeller mounting structure according to claim 1 or 2.
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