[发明专利]涡轮轴组件、增压器及增压器的制造方法

说明书

涡轮轴组件用于具有涡轮和压缩机的增压器，该涡轮轴组件具有涡轮叶轮、和一端侧与涡轮叶轮接合的涡轮轴，涡轮轴具有嵌合部分和紧固部分，并且具有锥形部，该嵌合部分构成为通过将涡轮轴的另一端侧插入在压缩机的压缩机叶轮形成的贯通孔中而与压缩机叶轮嵌合，该紧固部分形成于比嵌合部分更靠涡轮轴的另一端侧，并且构成为可供紧固部件紧固，该锥形部在嵌合部分的最接近压缩机叶轮的位置具有最大外径，且以涡轮轴的外径随着从最接近涡轮叶轮的位置朝向压缩机叶轮的前端侧而减小的方式形成。

技术领域

本发明涉及涡轮轴组件、增压器及增压器的制造方法。

背景技术

目前，在典型的增压器中，在涡轮轴的一端侧接合有涡轮叶轮，并且在涡轮轴的另一端侧安装有压缩机叶轮。涡轮轴和涡轮叶轮一体而成的部件被叫做涡轮轴组件(タービンシャフト，turbine shaft)。在涡轮轴的另一端侧的前端部切出有外螺纹，从压缩机叶轮的背面侧插入在压缩机叶轮形成的贯通孔中。此时，使压缩机叶轮的背面侧的端面抵接于在涡轮轴组件的涡轮轴上安装的衬套或在涡轮轴上形成的凸缘部。并且，将螺母安装于在从压缩机叶轮的前端侧(与压缩机叶轮的背面相反的一侧)突出的涡轮轴的另一端侧切出的外螺纹并拧紧。由此，通过将压缩机叶轮压靠到衬套或凸缘部上，而安装到涡轮轴组件上，且以不脱落的方式进行固定。需要说明的是，在本说明书中，有时将受到通过拧紧螺母而产生的轴力的衬套或凸缘部等部分称为“轴力承受部”。

在这种典型的增压器中，当涡轮轴或压缩机叶轮高速旋转时，压缩机叶轮因离心力叶轮在径向上略微弹性变形而延伸，并且在涡轮轴的轴向上略微收缩。如果压缩机叶轮在轴向上收缩，则螺母的保持力会减弱，压缩机叶轮相对于涡轮轴可能会在旋转方向上偏移。

为了应对这样的问题，在专利文献1记载的发明中，将在涡轮轴上与压缩机叶轮的背面侧嵌合的部分的外径形成得比与压缩机叶轮的前端侧嵌合的部分的外径稍大。并且，在将压缩机叶轮通过热套到涡轮轴上时，通过预先用比成品的增压器中的螺母的按压力大的按压力来拧紧螺母，从而防止在高速旋转时压缩机叶轮在旋转方向上偏移。

另外，在专利文献2中公开有在将压缩机叶轮热套到涡轮轴上时，因热套后的热收缩导致在压缩机叶轮的背面侧的端面与衬套之间产生间隙。为了解决这个问题，在专利文献2记载的发明中，在将压缩机叶轮的贯通孔的内径尺寸设定为在与衬套抵接的压缩机叶轮的背面侧的端面位置处最小。由此，在热收缩时，首先，压缩机叶轮的背面侧的端面位置和涡轮轴的外表面之间以高的面压嵌合，因此，能够防止在压缩机叶轮的背面侧的端面与衬套之间产生间隙。

专利文献1：(日本)特开2006-9634号公报

专利文献2：(日本)特开2017-101641号公报

发明内容

发明所要解决的课题

另外，作为与上述内容不同的问题，在典型的增压器中，如果长时间反复使用增压器，则由于伴随着压缩机叶轮的高速旋转而产生的振动等的影响，螺母松动，在压缩机叶轮的前端面与螺母之间可能会产生微小的间隙。因此，进行定期重新拧紧螺母，使在压缩机叶轮的前端面与螺母之间产生的微小间隙消失。

然而，本发明的发明者发现，当长时间反复使用增压器时，有时发生如下现象，即，不在压缩机叶轮的前端面与螺母之间，而是在压缩机叶轮的背面侧的端面与衬套等轴力承受部之间形成微小的间隙。推测这是因以下理由而产生的。

即，在压缩机叶轮高速旋转时，因离心力使贯通孔在径向延伸并且压缩机叶轮本身在轴向上收缩。并且，若旋转停止，则沿径向延伸的贯通孔返回原样，但此时，嵌合于贯通孔的涡轮轴的嵌合部分整体有时不是同时落座于贯通孔，嵌合部分的一部分先于其他部分落座于贯通孔中。在轴向上收缩了的压缩机叶轮以该先行落座的部分为起点返回原样，因此，如果先就座的部分位于从压缩机叶轮的背面侧的端面向前端侧离开的位置，则压缩机叶轮会向前端侧偏移。