JPS58124002A - タ−ボチヤ−ジヤのインペラ組み付け方法 - Google Patents

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】 本発別は内燃機関に用いらｎるタープチャージャのイン
ペラ組み付は方法に関する。

内燃機関にターがチャージャ（排気タービン過給機）を
利用した自動車が今日多く見られるようになった。こう
したターがチャージャは一般的には機関排気を利用して
ターーンを回し、タービンシャフトを介してイン（うを
回転させ、このインペラの回転によって吸気を機関に過
給するようにジャの回転軸の構成部品がタービンおよび
インペラという大きな質量を有するものであるので、回
転のバランスをうまくとる必要がある。タービンとター
ビンシャフトとは一体加工されることが多く、インペ２
とタービンシャフトの関係が加工および組み付は時に問
題となる。加工時にはインペラ、タービンシャフト（タ
ービン）、ねシ、スペーサ、スラスト力２−はそれぞれ
独自に高精度に製作される。

組み付は時には、従来はそれぞれの部品を組み付け、ナ
ツトにより強固に締結し、それによってタービンシャフ
トのトルクをイン（うに伝達すると共にイン（ツの軸方
向の位置決めをするものであった。大きな質量を有す基
インペラをシャフトに保持させるために、ナツトは大き
なカで締め付けられ、その九めにタービンシャフトのイ
ンペラ保持部に曲がりが発生し易い。タービンシャフト
外径に対する前記各部品の内径は微少な間隙を有する方
が組み付は作業性は勝るが、微少間隙かある故にこれら
部品をす、トにより締結するときにタービンシャフトの
曲がりおよびインペ２の芯ずれ組み付けを惹起する可能
性が大きくなる。逆に、タービンシャフト外径に対する
各部品の内径と間隙を零に近付けると、組み付は作業性
が低下し、温関嵌め等の工程が必要となるし、現実には
穴明加工の精度保証能力並びに対するシャフトの外径加
工の加工能力からともにある程度の寸法公差を必要とす
るから、間隙零の組付は至難と言える。

本発明はインペラの内径加工精度を緩和でき、組み付は
作業性が優れ、回転バランスの良いター−チャージャの
インペラ組み付は方法を提供するものである。

以下図面を参照して詳細に説明する。

第１図り一般に用いられるターボチャージャの　　　　
゛概略図であり、図中１はケーシング、２はタービン、
３はタービンシャフト、４はタービンシャフト３を支承
する軸受である。タービンシャフト３にインペラ５が嵌
合されるが、タービンシャフト３に対するインペラ５の
位置決めの九めにスペーサ６が挿入され、又ケーシング
１に対するタービンシャフト３の位置決めのためにスラ
ストカラー７が設けられる。インペラ６はタービンシャ
フト３に螺合するす、ト８によって締結される。

第２図は８１１図のインペラ５の近傍を拡大して示した
図であり、前述したように、イン（う５の内径とタービ
ンシャフト３の外径との間に微少間ｌｉｔが存在するよ
うに、各部品は高精度に加工される。このような微少間
隙ｔが存在すると、ナ。

ドアの大きな締結力によって、相対的に細くなっている
タービンシャフト部ｙは各部品の端面直角度の不正確さ
などの影響を受けて曲がり易くなる。

第２ａ図は上記したタービンシャフト３のインペラ５に
対する対応部位ｙの曲がりを典型的に示すものであり、
この場合、ナツトの端面加工程度の悪さ力・らイン（う
５の両端面間においてインペラ５の内径とタービンシャ
フト３の外径との隙間ｔの分だけ曲がりている。タービ
ンシャフトｙのこの曲がりは上記例の様にす、ト端面、
及びイン（う５端面、スペーサ６端面およびスラストカ
ラ−７端面の加工精度を上げることによっである程度緩
和されるものであるが、そうすることは必要以上に生産
工程の価格上昇をもたらすものである。

第２ｂ図は諌間ｔがあるために、偏心組み付けされた典
型的な例である。タービンシャフトｙの軸線１とイン（
う５の軸線すとが一致せず、こうしたことは重力の影響
下にあって起こり得ることである。従って、曲がり、偏
芯を許容するこのような微少間隙ｔを零に近付けるよう
にすることが好ましいが、そうすると、タービンシャフ
ト３へのインペラ５の嵌合が手間のかかるものとなるば
かリテナく、タービンシャフト３の外径とインペ２５の
内径のそれら接触面に沿った加工を非常に高精度に行わ
なければならなくなる。

ここで言う微少間隙ｔはμｍのオーダーである。

又、一般にタービンシャフト３は鋼製であり、インペラ
５は帳合金製である。

第３図は本発明の第１実施例を示すインペラ組み付は部
近傍の断面図である６図中同一部品には第１図と同一記
号を付しである。第１図と異っている点を説明すると、
ワッシャー９がインペラの両側に挿入されていることで
ある。ワッシャー９にはその内径部近傍にタービンシャ
フト３の軸心を中心とする円周上に、第４Ａ図で示すよ
うに円絢状突起ｌＯ１又は第４Ｂ図で示すように部分突
起１１が形成さｎている。ワッシャ９の突起１０又は１
１を第３図に示すようにインペラ５の両端面に対向する
ように配置し、ナツト８を締め付ける。そうすると、ナ
ツト８の大きな締結力のために、ワッシャ９の突起ｌＯ
又は１１に対応するイン（う５の端面部位に塑性変形が
生じる。突起１０又はｌｉｔ；を内径部近くの円周上に
形成されているので、前記した塑性変形はインペラ５端
面部近傍でタービンシャフトぎの軸心に向かう方向に広
がる。その結果、インペラ５の内径とタービンシャフト
ｙの間隙が零となる。

第５図および第６図は上記したインペラの塑性Ｒ形１ｘ
ｐ−ビンシャフト３′即ちインペラ５の中心に向かって
広がる様子を説明するものであり、第５図はインペ２５
をタービンシャフト３′に組み付けた際にインペラ５と
タービンシャーｙ　）　３ノｌｌｆｔ１心がそれぞれ合
っている場合を示す。従って、第５ａ図に示すようにワ
ッシャ９の突起１１がタービンシャフトタの軸心０の回
りに正しく位置し、第５ｂ図に示すように軸心０の回り
にバランスの取れた塑性変形１２を行わせる。一方、第
６図に示すように、組み付は時にイン（５５とタービン
シャフトｙとが間隙ｔの分だけ偏心している場合には、
実際にはこうなることが多いと思われるが、従来の方法
においては第２ａ図および第２ｂ図に示したようにター
ビンシャフト３の曲がりゃインペラ５の偏心組み付けと
なることがあった。本発明によれば、第６＆図に示すよ
うに、タービンシャフトｙに対してインペ２５はｔだけ
偏心して配置されるが、突起付きワッシャ９にインーｅ
ニア５の端面から圧力を加えることにより、第６ｂ区に
示すような塑性変形が得らｎる。この第６ｂ図に示す塑
性変形は瞬間的に行われるものでなく、ある時間内、即
ちこの場合にはす、ト８を締め付けるに従って行わｎる
ものである。従って、インペラ５とタービンシャフトご
との間に全体として隙間２ｔが存在し、その念めに、隙
間のない側の塑性変形（第６ｂ図に示す１２’側）が微
少行われ九時に反対側の塑性変形も同時に行われるが、
それでも陶２ｔより小さい隙間が残されている。従って
、１２　ｔ’儒の塑性変形によってタービンシャフト１
が押されることになり、その反作用でインペラ５が変位
する。こうして、隙間がなくなるまで、塑性変形は隙間
のない側（１２’＠）とその反対側でバランスするよう
に行われる。上述した説明から、本発明による塑性変形
を与えることによって、インペラ５はタービンシャフト
ｙに対して調芯作用を受けることになる。又、タービン
シャフト３′はイン（う５の両端面近傍部で上述したよ
うな調芯さｎた零間隙でインペラ５に把持されることに
より、即ち両端面上、間隙のもつ自由度の拘束と調芯作
用により第２ａ図に示したような曲がりの程度が緩和さ
れる効果をもたらす。又、第２ｂ図に示したような偏芯
は則じくその程度が緩和される効果をもたらす。

第７図は第３図で用い念ワ、シャ９のうち、ター　ｋｌ
”　７９１９　Ｏ’７ツシヤを省略し、その代りにス（
−サ６′に前記したような突起ｌＯ又は１１を形成した
ものである。第７図に示すような構成においても、第３
図に示した実施例と同様の方法でタービンシャフトにイ
ンペラを組み付けることができる。

第８図は第３実施例を示すもので、上述したと同様の突
起ｌＯを具備し７’ＣＩ対の型１３，１４とタービンシ
ャフト１の外径に相当するがイドパー１６との組み合せ
装置を作っておく。インペラ加工後、組み付けに先立っ
て、イン（う５をこの装置に入れて、型１３．１４に同
図でＦで示す力を加えると、前述したと同様の塑性変形
１２を起こす。然る後に、イン−２″）５を型から抜き
出し、このインペラ５をタービンシャフト３に組み付け
る・ものである。この場合には、インペラ５の内径とタ
ービンシャフト３の外径との間隙が零となっているので
、型から抜き出し、タービンシャフト３への挿入がしに
くくなっているが、零間隙となっている塑性変形部分が
イン（うの両端面部に限定さｎるために、加工頭初に零
間隙とした場合に比べて、作業性は優る。又、加工頭初
にインペラとタービンシャフトとの零間隙をなすほどの
過度の高精度を要求することは加工作業の大きな効率低
下をもたらすものである。

以上説明したように、本発明によれば、タービンシャフ
トの曲がりを防ぐことができ、塑性加工時に軸に対する
調芯作用が働き、間隙がある場合の偏心組み付けを防ぐ
ことができる。組み付は時の塑性変形によって零間隙が
得られるので、インペラの内径加工精度が過度に要求さ
ｎず、部品加工費低減ならびに組み付は費低減を果すこ
とができる。さらに、インペラの回転バランスが確保さ
扛・振動によ６騒音０低下１．７・：３冗製品寿命が延
びるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般に用いら扛るターゲチャージャの概略図、
第２図は第１図のイン（う近傍の拡大図、第２１図はタ
ービンシャフトの曲がりを示す拡大図、第２ｂ図はイン
（うがタービンシャフトに偏心組み付けされた例を示す
拡大図、第３図は本発明を適用したインイラ組み付は方
法の第１実施例を示す断面図、第４久図および第４ｂ図
は第３図で用いたワッシャを示す平面図、第５図、第５
１図およびｊｉｇｓｂ図は塑性変形の進行状況を説明す
る断面図、第６図、第６＆図および第６ｂ図は偏心位置
に配置されたイン（うが塑性変形によって調芯作用を受
けるとζろを示す断面図、第７図は本発明の第２実施例
を示す断面図、第８図は本発明の第３実施例を示す断面
図である。 ３・・・タービンシャフト、５・・・インペラ、６・・
・スペーサ、８・・・す、ト、９・・・突起付きワッシ
ャ、１０．１１・・・突起、１２・・・塑性変形部分。 第１０ 第３回 第６ＴｉＪ 第７回 第８０ 手続補正誉（自発） 昭和５７年２月鴇日 特許庁長官島田春樹殿 １、事件の表示 昭和５７年特許Ｍ第００６１１９号 ２、発明の名称 タープチャージャのインペラ組み付は方法３、補正をす
る者 事件との関係　　特許出願人 名称　（３２０）　）ヨタ自動車工業株式会社４、代理
人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号静光
虎ノ門ピルｉＩＬ話（５０４）０７２１氏名　弁理士（
６５７９）青　木　　　朗（外３名） ５、補正の対象　　　　　　１： 明細書の「発明の詳細な説明」の砿 ６、補正の内容 （イ）明細書第５頁の第６行目「インペラ６」をｒイン
ペラ５」に補正する。 （ロ）同第５頁の第１２行目から１３行目「す。 ドア」を「す、ト８ｊに補正する。 ｅｌ　　明細曹第８頁の第６行目「突起１１」を「突起
１０」に補正する。 に）同第８頁の第１８行目「ワッシャ９に」を「ワッシ
ャ９から１に補正する。 （ホ）同第８頁の第１９行目「端面から」をｒ端面に」
に補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　タービンを保持したタービンシャフトにインペラ
   を組み付けるに際し、該インペラの両端面から圧力を加
   えて、該インペラの内径部に塑性変形を生ぜしめ、該イ
   ンペラの少くとも両端面近傍において、該イン（うの内
   径と前記タービンシャフトの外径との間隙が零となるよ
   うにしたことを特徴とするタープチャージャのインペラ
   組み付ケ方法。 ２　前記インペラの両側に、該インペラの端面に対向す
   る突起を有するワッシャを挿入し、前記タービンシャフ
   トに螺合するす、トによって１記圧力を加えることを特
   徴とする特許請求の範囲第１ｙａ記載のターぎチャージ
   ャのイン（う組み付は方法。 ３、　前記突起がタービンシャフト軸心を中心とする円
   周上に設けられることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載のタープチャージャのインペラ組み付は方法。 ４、＃記インペラの一側に円周状の突起を有するワッシ
   ャを、他側に円周状の突起を有するスペーサを挿入し、
   前記タービンシャフトに螺合するす、トによって前記圧
   力を加えることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のタープチャージャの４７４２組み付は方法。 ＆　前記塑性変形を、部品加工後でインペラ組み付は前
   に予かじめ生ぜしめ、然る後にタービンシャフトにイン
   ペラを組み付けることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のタープチャージャのインペラ組み付は方法。