(57)【要約】【課題】　ターボチャージャシャフトに対するコンプレッサホイールのすべりを防止したターボチャージャを提供すること。【解決手段】　ターボチャージャは、ターボチャージャシャフト（８）の一端に組み付けられたコンプレッサホイール（７）を備える。ナット（１７）は、上記シャフト（８）に沿った上記ホイール（７）の軸方向の動きと回転方向のすべりとを防止するために、上記ホイール（７）を上記シャフト（８）に対して固定するように、上記シャフト（８）の端部に螺合されている。上記コンプレッサホイール（７）とナット（１７）との間の結合部のトルク能力は、上記結合部の接触面の摩擦係数を増大するように加工処理することによって増加される。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　タービンハウジング内で回転するシャフトの第１の端部に取り付けられたタービンホイールと、
　コンプレッサハウジング内で回転する上記シャフトの第２の端部に取り付けられたコンプレッサホイールと
を備え、
　上記コンプレッサホイールは、上記ホイールの第１の端部と上記ホイールの第２の端部との間に伸びている軸方向の貫通孔を有し、このホイールの第２の端部は上記タービンから離れており、
　上記シャフトの第２の端部は、上記孔を貫通し、上記コンプレッサホイールの第２の端部を越えた短い距離まで伸びており、
　このシャフトの第２の端部には、直接に、または、上記コンプレッサホイールの上記第２の端部に隣接した上記シャフト回りに配置された中間の固定部材を介して間接的に、上記コンプレッサホイールに固定力を働かせるために、ナットが螺合され、
　上記コンプレッサホイールの第２の端部は、上記ナットまたは中間の固定部材の径方向の面と接触している径方向の面を有し、
　上記径方向の面の少なくとも一方が、上記他方の径方向の面に関して摩擦係数を増大するように処理されていることを特徴とするターボチャージャ。
【請求項２】
　請求項１に記載のターボチャージャにおいて、
　上記径方向の面の両方が、処理されていることを特徴とするターボチャージャ。
【請求項３】
　請求項１または２に記載のターボチャージャにおいて、
　上記径方向の面の処理が、レーザエッチングを含むことを特徴とするターボチャージャ。
【請求項４】
　請求項１または２に記載のターボチャージャにおいて、
　上記径方向の面の処理が、機械的研摩を含むことを特徴とするターボチャージャ。
【請求項５】
　請求項１または２に記載のターボチャージャにおいて、
　上記径方向の面の処理が、化学的エッチングまたは研摩処理を含むことを特徴とするターボチャージャ。
【請求項６】
　請求項１から５の何れか一つに記載のターボチャージャにおいて、
　上記コンプレッサホイールの第１の端部が、上記シャフトまたは上記シャフトに取り付けられるスラストベアリングアッセンブリによって定義される径方向の面に隣接する径方向の面であり、上記径方向の面の少なくとも一方が、上記他方の径方向の面に関して摩擦係数を増大するように処理されていることを特徴とするターボチャージャ。
【請求項７】
　タービンハウジング内で回転するシャフトの第１の端部に取り付けられたタービンホイールと、
　コンプレッサハウジング内で回転する上記シャフトの第２の端部に取り付けられたコンプレッサホイールと
を備え、
　上記コンプレッサホイールは、上記ホイールの第１の端部と上記ホイールの第２の端部との間に伸びている軸方向の貫通孔を有し、このホイールの第２の端部は上記タービンから離れており、
　上記シャフトの第２の端部は、上記孔を貫通し、上記コンプレッサホイールの第２の端部を越えた短い距離まで伸びており、
　このシャフトの第２の端部には、直接に、または、上記コンプレッサホイールの上記第２の端部に隣接した上記シャフト回りに配置された中間の固定部材を介して間接的に、上記コンプレッサホイールに固定力を働かせるために、ナットが螺合され、
　上記コンプレッサホイールの第２の端部は、上記ナットまたは中間の固定部材の径方向の面と接触している径方向の面を有するターボチャージャの製造方法において、
　上記径方向の面の少なくとも一方を、上記他方の径方向の面に関して摩擦係数を増大するように、処理する工程を含むことを特徴とするターボチャージャの製造方法。
【請求項８】
　請求項７に記載のターボチャージャの製造方法において、
　上記処理は、上記それぞれの径方向の面の粗さを増大することを特徴とするターボチャージャの製造方法。
【請求項９】
　請求項７または８に記載のターボチャージャの製造方法において、
　上記径方向の面の処理が、上記それぞれの径方向の面に模様をエッチングするレーザを含むことを特徴とするターボチャージャの製造方法。
【請求項１０】
　請求項７または８に記載のターボチャージャの製造方法において、
　上記径方向の面の処理が、機械的研摩を含むことを特徴とするターボチャージャの製造方法。
【請求項１１】
　請求項７または８に記載のターボチャージャの製造方法において、
　上記径方向の面の処理が、化学的エッチングまたは研摩を含むことを特徴とするターボチャージャの製造方法。
【請求項１２】
　請求項７から１１の何れか一つに記載のターボチャージャの製造方法において、
　上記径方向の面の処理が、上記径方向の接触面の両方に適用されていることを特徴とするターボチャージャの製造方法。
【請求項１３】
　請求項７から１２の何れか一つに記載のターボチャージャの製造方法において、
　上記コンプレッサホイールの第１の端部が、上記シャフトまたは上記シャフトに取り付けられるスラストベアリングアッセンブリによって定義される径方向の面に接触している径方向の面を有し、上記径方向の面の少なくとも一方が、上記他方の径方向の面に関して摩擦係数を増大するように処理されていることを特徴とするターボチャージャの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、回転シャフトに取り付けられるコンプレッサホイールのアッセンブリに関する。特に、この発明は、ターボチャージャのコンプレッサホイールアッセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
　ターボチャージャは、内燃機関の吸気口に大気圧より高い圧力（ブースト圧力）で空気を供給するための周知の装置である。従来のターボチャージャは、タービンハウジング内に、回転可能にシャフトに取り付けられた排気ガス駆動のタービンホイールを本質的に備える。タービンホイールの回転が、上記シャフトの他端に取付けられたコンプレッサホイールをコンプレッサハウジング中で回転させる。上記コンプレッサホイールは、エンジンの吸気マニフォールドに圧縮空気を送り、これにより、エンジンの力を増加させる。上記シャフトは、上記タービンとコンプレッサホイールハウジングとの間に接続された中央のベアリングハウジング中に配置されたジャーナルおよびスラスト軸受けに支持されている。
【０００３】
　従来のコンプレッサホイールは、ターボチャージャシャフトの一端を受けるための孔が設けられた中央ハブから伸びるブレードのアレイを備える。上記コンプレッサホイールはナットによって上記シャフトに固定され、このナットは、上記ホイールの孔を貫通して伸びるシャフトの端に螺合して、このホイールをシャフトショルダー（または上記シャフトと共に回転して径方向に伸びる別体の接合部）に押し付けるようにホイールの突出端を圧迫する。
【０００４】
　上記シャフトに対して上記ホイールがすべって上記ホイールが平衡を失うことを防止するために、上記固定力（締付力）が十分に大きいことが重要である。上記ホイールが不均衡であると、少なくとも、振動の増大が感じられ、この増大する振動は、上記ホイールの寿命を短くし、最悪の場合、壊滅的な故障を被る。
【０００５】
　ターボチャージャの性能に関する最新の要求は、所定の寸法のターボチャージャから増大された空気流を必要とし、その結果、例えば１００，０００ｒｐｍを超えるような回転速度の増大に導いている。そのような高回転速度に適応するため、ターボチャージャのベアリングと、したがって、ターボチャージャシャフトの径とは、最小化されなければならない。
【０００６】
　しかしながら、比較的に小さな直径のシャフトの使用は、上記従来のコンプレッサホイールの組み付けられているアッセンブリでは問題がある。なぜなら、上記シャフトは、上記ホイールのすべりを防止するために必要とされる高い固定力に耐え得る必要があるからである。このように、上記シャフトの耐久力（すなわち、上記シャフトが耐え得る上記固定荷重）は、上記シャフトに取り付けられるコンプレッサホイールの重さを制限する。
【０００７】
　上述の問題は、継続されるターボチャージャの発達が、従来用いられるアルミニウム合金より大きな密度を有するチタンのようなより高い性能の材料の使用を必要とすることにより、悪化する。このような材料の増大される慣性は、特に、上記コンプレッサホイールが、一時的な運転状態の間に、急速に加速するときに、上記コンプレッサホイールのすべりの可能性を増加する。従来のコンプレッサホイールの組み付けられているアッセンブリから必要とされる上記固定力は、上記シャフトが耐え得る固定力を超えるのはもっともなことである。
【０００８】
　上述の問題を回避する一つの可能な方法に、米国特許第４，７０５，４６３号に開示されるような「孔無し」コンプレッサホイールを用いることがある。このコンプレッサホイールアッセンブリでは、短くされたターボチャージャシャフトのネジ切られた端部を受けるために、コンプレッサホイールに、比較的短いねじ切られた孔のみが設けられている。しかしながら、このようなアッセンブリは、コンプレッサホイールとシャフトとの間のねじ切られた接続、および、そのような接続に固有の隙間が、要求される同心の度合いを維持するのが難しいので、バランスの問題を被り得る。
【特許文献１】米国特許第４，７０５，４６３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
　そこで、この発明の課題は、上述の問題を未然に防ぎ、あるいは、軽減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
　上記課題を解決するため、この発明のターボチャージャは、
　タービンハウジング内で回転するシャフトの第１の端部に取り付けられたタービンホイールと、
　コンプレッサハウジング内で回転する上記シャフトの第２の端部に取り付けられたコンプレッサホイールと
を備え、
　上記コンプレッサホイールは、上記ホイールの第１の端部と上記ホイールの第２の端部との間に伸びている軸方向の貫通孔を有し、このホイールの第２の端部は上記タービンから離れており、
　上記シャフトの第２の端部は、上記孔を貫通し、上記コンプレッサホイールの第２の端部を越えた短い距離まで伸びており、
　このシャフトの第２の端部には、直接に、または、上記コンプレッサホイールの上記第２の端部に隣接した上記シャフト回りに配置された中間の固定部材を介して間接的に、上記コンプレッサホイールに固定力を働かせるために、ナットが螺合され、
　上記コンプレッサホイールの第２の端部は、上記ナットまたは中間の固定部材の径方向の面と接触している径方向の面を有し、
　上記径方向の面の少なくとも一方が、上記他方の径方向の面に関して摩擦係数を増大するように処理されていることを特徴としている。
【００１１】
　この発明のターボチャージャによれば、上記コンプレッサホイールアッセンブリの構成要素の重大な変更なしに、上記固定結合部のトルク能力を増大する。上記径方向の面の処理は、例えば、上記面に特有の模様を刻むレーザによって、例えば、単純に、上記それぞれの面の粗さを増大するようにしてもよい。
【００１２】
　また、この発明は、コンプレッサホイールの軸方向の固定しているアッセンブリのトルク能力を増大する方法（すなわち、ターボチャージャの製造方法）を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
　本発明の具体的な実施形態は、添付の図面を参照して、例示のみによって述べられる。この図面は、一般的なターボチャージャの軸方向の横断面図であり、ターボチャージャの主要な構成要素とコンプレッサホイールアッセンブリとが描かれている。
【００１４】
　この図示されたターボチャージャは、中央のベアリングハウジング３を介してコンプレッサ２に結合されたタービン１を備える。このタービン１は、タービンホイール５を収容するタービンハウジング４を備える。同様に、上記コンプレッサ２は、コンプレッサホイール７を収容するコンプレッサハウジング６を備える。上記タービンホイール５とコンプレッサホイール７は、上記ベアリングハウジング３中のベアリングアッセンブリ９に支持された共通のシャフト８の互いに反対側の端に取り付けられている。
【００１５】
　上記タービンハウジング４には、排気ガス入口１０と、排気ガス出口１１が設けられている。上記排気ガス入口１０は、上記タービンホイール５を取り巻く環状の入口室１２に、入って来る排気ガスを導く。この排気ガスは、上記タービンを通って、上記タービンホイール５と同軸の円形をなす出口開口を介して、上記出口１１に流れる。上記タービンホイール５の回転が、上記コンプレッサホイール７を回転させて、このコンプレッサホイール７が軸方向入口１３を通して空気を吸い込み、環状の出口渦巻１４を介してエンジン吸気口に圧縮空気を供給する。
【００１６】
　上記コンプレッサホイールアッセンブリの詳細を述べると、上記コンプレッサホイールは、上記シャフト８の一端を受け取る貫通孔が設けられた中央ハブ１６から延在する複数のブレード１５を備える。上記シャフト８は、上記コンプレッサホイール７の上記突出部から僅かに伸びており、ナット１７を受けるためのねじ山がつけられている。このナット１７は、上記コンプレッサホイール突出端を圧迫しており、上記コンプレッサホイール７をスラストベアリングおよびオイルシールアッセンブリ１８に対して押し付け固定している。上記スラストベアリング／上記オイルシールアッセンブリの詳細は異なってもよく、上記コンプレッサホイールの取付けの配列を理解するには重要ではない。本質的に、上記コンプレッサホイール７は、上記ナット１７によって作用される上記固定力（締付力）によって、上記シャフト８に対してすべることを防止されている。
【００１７】
　従来のコンプレッサホイールアッセンブリに関連する問題は、本明細書の序文で述べられている。
【００１８】
　本発明によれば、上記コンプレッサホイールに伝達される上記回転駆動力は、上記固定力を増大することなく、または、上記固定要素を重大に変更することなく、増大される。これは、上記構成要素の上記固定面を、摩擦係数が増大するように処理することによって、達成される。
【００１９】
　図１の上記一般的な固定部品によれば、上記コンプレッサホイール７の突出端部分の径方向の面は、上記ナット１７が対向状に圧迫しており、例えば、上記径方向の面を一層粗くすることによって、上記ナットに関しての摩擦係数が増大するように処理される。例えば、レーザが用いられ、粗さを増大するように上記径方向の面に適切な模様を刻み込む。これにより発見されたことは、上記構成要素の形状の公差を解決することなく、上記固定結合のトルク能力を増大するということである。
【００２０】
　上記ナットの接触面も、同様に、上記コンプレッサホイール面の処理に加えてまたはこの処理の代わりに、上記接触面の間の摩擦係数を大きくするように処理される。
【００２１】
　ほかの固定要素において、座金やそのようなものが、上記ナットと上記コンプレッサホイールとの間に配置されてもよく、この場合、上記コンプレッサホイールと接触する上記座金の面は、摩擦係数が増大するように処理される。
【００２２】
　さらに望ましくは、上記コンプレッサホイールの裏面と、上記スラストベアリングアッセンブリ、または、上記ナット１７によって与えられる力によって固定される上記コンプレッサホイールに対向するほかの径方向の面と、の間の摩擦係数を増大することである。上記図示の形態の説明によれば、上記コンプレッサホイールの裏面か、上記スラストベアリングアッセンブリの径方向の面の何れか一方を処理することが必要とされる。他の形態では、上記シャフトは、上記コンプレッサホイールの裏面を圧迫すると共に同様に処理される環状の肩部を備える。
【００２３】
　本発明を実行するのにレーザエッチング以外の面処理を利用してもよいのは明らかであり、上記それぞれの材料の面粗さを増大することに適した機械的処理および化学的処理を含む。適当な面処理の方法は、当業者にとって容易に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のターボチャージャの軸方向の横断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
　３　ベアリングハウジング
　４　タービンハウジング
　５　タービンホイール
　６　コンプレッサハウジング
　７　コンプレッサホイール
　８　ターボチャージャシャフト
　９　ベアリングアッセンブリ
　１７　ナット
【図１】
2004144097.tif 000003