(57)【要約】本発明は排気タービン式過給機のための回転体アセンブリに関し、この回転体アセンブリは、タービン羽根車と、連結軸（３）を介して前記タービン羽根車に一体回転するように結合されたコンプレッサ羽根車（５）と、前記コンプレッサ羽根車（５）と前記タービン羽根車との間にあって前記連結軸（３）に取付けられた当該回転体アセンブリの中間部品（８）とを備えている。本発明によれば、前記排気タービン式過給機（２）の作動時トルクの許容上限値を高めるために、前記中間部品（８）の表面（１０；１１）のうちの少なくとも１つの表面、及び／または、前記コンプレッサ羽根車（５）の表面である第３表面（１２）、及び／または、前記連結軸（３）の表面である第４表面（１３）に、突起群が形成されており、該突起群の突起の硬度は、該突起群が形成されている表面に当接する相手側表面（１２；１３；１０；１１）の本来表面の硬度より高い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気タービン式過給機のための回転体アセンブリであって、タービン羽根車と、連結軸（３）を介して前記タービン羽根車に一体回転するように結合されたコンプレッサ羽根車（５）と、前記コンプレッサ羽根車（５）と前記タービン羽根車との間にあって前記連結軸（３）に取付けられた当該回転体アセンブリの中間部品（８）とを備えた、回転体アセンブリにおいて、
前記排気タービン式過給機（２）の作動時トルクの許容上限値を高めるために、前記中間部品（８）の表面（１０；１１）のうちの少なくとも１つの表面、及び／または、前記コンプレッサ羽根車（５）の表面である第３表面（１２）、及び／または、前記連結軸（３）の表面である第４表面（１３）に、突起群が形成されており、該突起群の突起の硬度は、該突起群が形成されている表面に当接する相手側表面（１２；１３；１０；１１）の本来表面の硬度より高いことを特徴とする回転体アセンブリ。
【請求項２】
前記突起群はレーザ装置を用いて形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の回転体アセンブリ。
【請求項３】
前記表面（１０；１１；１２；１３）は円環形の表面であることを特徴とする請求項１又は２記載の回転体アセンブリ。
【請求項４】
前記中間部品（８）は油切りリング、及び／または、アキシャル軸受であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の回転体アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載した種類の排気タービン式過給機のための回転体アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
排気タービン式過給機のための回転体アセンブリは周知である。排気タービン式過給機は、貫流流路として形成された排気流通部と、同じく貫流流路として形成された吸気流通部とを備えており、排気タービン式過給機の回転体アセンブリは、排気流通部の中に配設されるタービン羽根車と、吸気流通部の中に配設されるコンプレッサ羽根車とを含んでいる。それらタービン羽根車とコンプレッサ羽根車とは、連結軸を介して一体回転するように結合されており、この連結軸は排気タービン式過給機の軸受構造部の中に回転可能に収容されている。また、コンプレッサ羽根車とタービン羽根車との間には、それらの中間に配設される部品である中間部品が装着されることがある。
【０００３】
そのような中間部品として、いわゆる油切りリングがあり、油切りリングは軸受構造部から漏出した潤滑油が吸気流通部の中へ侵入するのを防止するものであり、コンプレッサ羽根車の背面に接して配設される。また、油切りリングは、連結軸に同心的に取付けられる。回転体アセンブリを構成する複数の構成部品は、それらが一体回転するように互いに結合され、その結合にはロック部材が用いられる。このロック部材は、コンプレッサ羽根車の両端部のうち背面側端部とは反対側の端部において連結軸に結合され、ロック部材と連結軸との間のこの結合は摩擦力による結合であると共に当接係合による結合でもある。また、ロック部材は多くの場合、ナットの形状に形成されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、改良を加えた排気タービン式過給機のための回転体アセンブリを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的は、請求項１に記載した特徴を備えた排気タービン式過給機のための回転体アセンブリにより達成される。その他の請求項は、本発明の好適且つ重要な構成上の特徴を備えた特に有利な構成例を記載したものである。
【０００６】
本発明に係る排気タービン式過給機のための回転体アセンブリは、タービン羽根車と、連結軸を介して前記タービン羽根車に一体回転するように結合されたコンプレッサ羽根車と、前記コンプレッサ羽根車と前記タービン羽根車との間にあって前記連結軸に取付けられた当該回転体アセンブリの中間部品とを備えている。前記排気タービン式過給機の作動時トルクの許容上限値を高めるために、前記中間部品の表面のうちの少なくとも１つの表面、及び／または、前記コンプレッサ羽根車の表面である第３表面、及び／または、前記連結軸の表面である第４表面に、突起群が形成されており、該突起群の突起の硬度は、該突起群が形成されている表面に当接する相手側表面の本来表面の硬度より高い。この構成とすることで得られる利点は、多額の出費を余儀なくされる部品形状の変更を行うことなく、また、製造コストの上昇を余儀なくされる高強度材料の使用、即ち、従来から使用されている材料より強度の高い材料の使用を行うことなく、簡明な手段により排気タービン式過給機の作動時トルクの許容上限値を高め得ることにある。
【０００７】
更に詳細に説明すると、従来構成の回転体アセンブリにおいて、作動時トルクの許容上限値を高めるためには、それまで使用していた材料と比べてより高強度の材料を使用すること、及び／または、回転体アセンブリの構成部品どうしが当接する箇所の当接面積をそれまでより拡大するよう形状変更を行うことが必要であった。これは、構成部品どうしの結合が、当接係合による結合であると共に摩擦力による結合である場合に、構成部品の摩擦係数が小さくても必要な大きさの作動時トルクを伝達できるようにするには、その結合をもたらしている軸力を増大させる必要があり、その軸力を増大させても構成部品が損傷しないようにするためであった。
【０００８】
１つの構成例によれば、前記突起群はレーザ装置を用いて形成されたものである。こうすることで、特に、好適な微細突起から成る突起群が得られ、ひいては、そのような表面構造が得られる。
【０００９】
本発明の更なる利点、特徴、及び細部構成については、以下に示す好適な実施の形態についての説明を参照し、また添付図面を参照することにより明らかとなる。以上の説明中で言及した様々な特徴及びそれら特徴の組合せ、並びに、添付図面に関連した以下の説明中で言及し、及び／または、図面中に示す様々な特徴及びそれら特徴の組合せは、それら説明ないし図面に示した通りの組合せで利用し得るばかりでなく、それとは異なる組合せで利用することもでき、また、個々の特徴を単独で利用することも可能なものであって、そのように特徴を利用した場合でも本発明の範囲から逸脱するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る排気タービン式過給機のための回転体アセンブリの一部分の縦断面図であり、当該回転体アセンブリのコンプレッサ羽根車及びその近傍部分を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に示したのは、排気タービン式過給機２のための回転体アセンブリ１の一部分の縦断面図である。回転体アセンブリ１は、連結軸３と不図示のタービン羽根車とを含んでいる。不図示のタービン羽根車は、少なくともその一部分が、排気タービン式過給機の貫流流路として形成された不図示の排気流通部の羽根車チャンバの中に収容される。排気流通部は不図示の流入流路を少なくとも１本含んでおり、エンジンの排気はその流入流路を通って羽根車チャンバへ流入し、ひいてはタービン羽根車へ流入する。ここでいうタービンは、例えばラジアルタービンであることもあり、その場合、排気は少なくとも実質的に径方向に流動することにより、タービン羽根車へ流入してタービン羽根車を駆動する。こうして排気がタービン羽根車を駆動することで、そのタービン羽根車が、またひいては回転体アセンブリ１の全体が、回転軸心４を中心として回転する。或いはまた、ここでいうタービン羽根車は、いわゆる混合流タービンのタービン羽根車であってもよく、混合流タービンの場合には、タービン羽根車への流入方向は径方向であることもあれば、斜流方向や軸流方向であることもある。
【００１２】
連結軸３は、少なくともその大部分が、排気タービン式過給機の不図示の軸受ハウジングの中に収容され、また、不図示の軸受装置を介して、回転軸心４を中心として軸受ハウジングに対して相対的に回転可能な状態で、その軸受ハウジングに支持される。そして、かかる回転体アセンブリ１を駆動するために、タービン羽根車は連結軸３に一体回転するように結合されている。
【００１３】
連結軸３には、排気タービン式過給機の不図示の吸気流通部のコンプレッサ羽根車５が一体回転するように結合されており、そのためコンプレッサ羽根車５は連結軸３を介してタービン羽根車により駆動される。そのコンプレッサ羽根車５によってエンジンへ供給される空気を圧縮することができ、それによってエンジンの運転効率を格段に向上させることができる。
【００１４】
コンプレッサ羽根車５はタービン羽根車に一体回転するように結合されており、その結合は、摩擦力による結合であると共に当接係合による結合でもある。通常、連結軸３はタービン羽根車に一体化されており、即ち、両者は単一部品として構成されている。連結軸３は、その全長のうち、その外周にコンプレッサ羽根車５が取付けられる軸部分６の外径が、その他の部分より小径とされており、コンプレッサ羽根車５をタービン羽根車に一体回転するように結合するには、コンプレッサ羽根車５を連結軸３の外周に嵌合した上で、ロック部材７によってそのコンプレッサ羽根車５をタービン羽根車に締結するようにし、このロック部材７は多くの場合、ナットの形状に形成されている。
【００１５】
タービン羽根車とコンプレッサ羽根車５との間には、多くの場合、少なくとも１個の中間部品８が配設される。図示した実施例における中間部品８は、油切りリングの形状に形成された部品である。ただし中間部品はアキシャル軸受であることもある。また、油切りリングとアキシャル軸受との両方が、タービン羽根車とコンプレッサ羽根車との間に挟着されることもある。
【００１６】
軸受構造部から漏出した潤滑油が吸気流通部の中へ到達できないようにするために、いわゆる油切りリング８が用いられ、そのような油切りリング８はコンプレッサ羽根車５の羽根車背面９に接して配設される。また、その油切りリング８は連結軸３に取付けられ、即ち、連結軸３の外周に嵌合されて、連結軸３に同心的に配設される。
【００１７】
排気タービン式過給機の作動中は、回転体アセンブリ１は極めて高い回転数で回転しており、その作動時トルクの大きさが、回転体アセンブリ１を締結しているトルクの大きさを超えたならば、回転体アセンブリの個々の構成部品３、５、８どうしの間に相対移動が生じるおそれがある。
【００１８】
そこで、作動時トルクの許容上限値を高めるために、油切りリング８の円環形の表面である第１円環形表面１０には、この第１円環形表面１０の表面粗さを本来の表面粗さより粗くした高強度の表面構造が形成されている。より詳しくは、第１円環形表面１０には突起群が形成されており、この突起群の複数の突起の硬度は、それら突起が形成される以前の状態の本来表面の硬度より高い。従って、第１円環形表面１０は、その本来表面に、突起群が形成されたものであって、その突起群の突起の硬度は本来表面の硬度より大きい。かかる突起群は様々な方法で形成することができ、例えば切削加工によっても形成することができる。また、かかる突起群を形成するための好ましい方法としては、レーザ装置を用いてレーザストラクチャリング法により形成するという方法がある。
【００１９】
作動時トルクの許容上限値をより一層高めるために、その他の表面にも突起群を形成するようにするとよく、ここでいうその他の表面としては、油切りリング８の両端の円環形表面のうち第１円環形表面１０とは反対側を向いた円環形の表面である第２円環形表面１１、油切りリング８に対向して当接している羽根車背面９の円環形の表面である第３円環形表面１２、それに、第２円環形表面１１に対向して当接している連結軸３の円環形の表面である第４円環形表面１３があり、それら円環形表面のいずれにも突起群を形成することができる。ここで重要なことは、突起群が形成された円環形表面１０、１１、１２、１３には、当該表面に当接する相手側円環形表面１２、１３、１０、１１が存在しており、そのような相手側円環形表面の本来表面の硬度は、当該突起群の突起の硬度より低いことである。そのため羽根車を締結する際に、突起群の複数の突起は、当該突起群が形成されている円環形表面に当接する相手側円環形表面の本来表面に押し込まれて食い込み、これによって、当接係合による結合であると共に摩擦力による結合でもあるところの結合が達成される。
【図１】
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【国際調査報告】
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