(57)【要約】【課題】　必要な程度の精度で、経済的に、コンプレッサホイールに十分に狭い孔を機械加工できるコンプレッサホイールアッセンブリを提供すること。【解決手段】　コンプレッサホイールアッセンブリは、回転シャフト８に取り付けられたコンプレッサホイール７を備え、このシャフト８はホイールの回転軸に沿って設けられた孔を貫通して延在する。孔は、径がシャフトの直径と一致する第１の軸方向部分２１と、径が拡大された第２の軸方向部分２２とを有し、孔の第２の部分の内側面は、シャフト８から径方向に間隔を置かれている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　回転シャフトに取り付けられたコンプレッサホイールを備え、上記シャフトは上記ホイールの回転軸に沿って設けられた孔を貫通して延在するコンプレッサホイールアッセンブリであって、上記孔は、直径が上記シャフトの直径と一致する第１軸方向部分と、直径が拡大された第２軸方向部分とを有し、上記孔の第２の部分の内側面は、上記シャフトから径方向に間隔を置かれていることを特徴とするコンプレッサホイールアッセンブリ。
【請求項２】
　請求項１に記載のコンプレッサホイールアッセンブリにおいて、
　上記孔の第１と第２の軸方向部分の間に、内側面に径方向の肩部が定義されていることを特徴とするコンプレッサホイールアッセンブリ。
【請求項３】
　請求項１に記載のコンプレッサホイールアッセンブリにおいて、
　上記孔の第１と第２の軸方向部分の間で、孔の直径が徐々に増大することを特徴とするコンプレッサホイールアッセンブリ。
【請求項４】
　請求項１乃至３のいずれか１つに記載のコンプレッサホイールアッセンブリにおいて、
　上記孔の第１の軸方向部分は、上記コンプレッサホイールの１つの軸方向端面から延びていることを特徴とするコンプレッサホイールアッセンブリ。
【請求項５】
　請求項１乃至４のいずれか１つに記載のコンプレッサホイールアッセンブリにおいて、　筒状のスリーブが、上記シャフトの周りに配置されて、上記孔の第２の部分の表面と、上記シャフトの外側面との間に径方向に延在していることを特徴とするコンプレッサホイールアッセンブリ。
【請求項６】
　予め定められた直径の回転シャフトに取り付けるためのコンプレッサホイールであって、上記コンプレッサホイールは、上記シャフトの一端を受けるための軸方向の貫通孔が設けられており、上記貫通孔は、直径が上記シャフトの予め定められた直径と一致する第１の軸方向部分と、直径が上記シャフトの予め定められた直径よりも大きい第２の軸方向部分とを有することを特徴とするコンプレッサホイール。
【請求項７】
　請求項６に記載のコンプレッサホイールにおいて、
　上記孔の第２の部分の内部に、筒状のスリーブが嵌め込まれており、上記スリーブは、上記孔の第１の部分の直径と一致する内側面の直径を有することを特徴とするコンプレッサホイール。
【請求項８】
　シャフトの一端に取り付けられて、タービンハウジングの内部で回転するタービンホイールと、上記シャフトの他端に取り付けられて、コンプレッサハウジングの内部で回転する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、このホイールの第１軸方向面と、このホイールの第２軸方向面との間に延びる軸方向貫通孔を有し、上記第２軸方向面は上記タービンから離れた側に面しているターボチャージャであって、上記孔は、内側の直径が上記シャフトの直径に一致する第１の軸方向部分と、直径が拡大された第２の軸方向部分とを有し、この孔の拡大された直径の部分の内側面は、上記シャフトから径方向に間隔を置かれており、上記シャフトの第１の軸方向部分は、上記コンプレッサホイールの第１の軸方向面から離れて、上記ホイールの第２の軸方向面に向かうように延在していることを特徴とするターボチャージャ。
【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ハウジングの間に接続された中央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】
　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を導いている。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。
【０００５】
　しかしながら、比較的小さい径のシャフトを用いるのは、従来のコンプレッサホイール取付け用アッセンブリには問題がある。つまり、必要な程度の精度で（上記ホイールが回転方向にバランスする必要がある場合、上記孔は上記軸とホイールの回転に対して同心でなければならない）、コンプレッサホイールに十分に狭い孔を機械加工することは、困難になり得る。上記孔の径が減少するので、これに伴う上記孔の機械加工に必要な工具の寸法の減少と、それゆえ、強度の減少が生じる。要求された精度が達成可能であるとしても、増大する機械加工の時間と、工具の磨耗の問題が、工程の経済的な実行可能性を妨げる場合がある。
【０００６】
　上述の問題は、継続されるターボチャージャの発達が、従来用いられたアルミニウム合金よりも機械加工し難い例えばチタンのような高性能材料の使用を必要とすることにより、悪化する。
【０００７】
　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】
【０００８】
　本発明の目的は、上記問題を未然に防ぎ、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】
【０００９】
　本発明によれば、回転シャフトに取り付けられたコンプレッサホイールを備え、上記シャフトは上記ホイールの回転軸に沿って設けられた孔を貫通して延びているコンプレッサホイールアッセンブリであって、上記孔は、直径が上記シャフトの直径と一致する第１軸方向部分と、直径が拡大された第２軸方向部分とを有し、上記孔の第２の部分の内側面は、上記シャフトから径方向に間隔を置かれていることを特徴とするコンプレッサホイールアッセンブリが提供される。
【００１０】
　上記ホイールは、上記孔の第１軸方向部分のみによって、上記シャフトに支持される。上記孔の当該部分は、要求される程度の精度が難なく維持される長さ以上の上記ホイール軸の長さに亘って、要求される直径に機械加工できる。上記孔の残りの部分は、上記シャフトにホイールを同心に取り付けることを妨げないように、簡単に拡大される。
【００１１】
　本発明は、また、上述のように定義されたコンプレッサホイールアッセンブリを備えるターボチャージャを提供する。
【００１２】
　本発明の他の好ましい特徴が、以下の記載から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
　本発明の特有の実施形態が、添付の図面を参照して、例示のみによって述べられる。
【００１４】
　まず、図１は、従来の求心型のターボチャージャの基本的な構成部品を示している。この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、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、出口１１に流れる。上記タービンホイール５の回転が、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】
　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の突出部から僅かに延びて、フランジが設けられたナット１７を受けるためにねじ切られており、このナット１７は、コンプレッサホイール７をスラスト軸受けおよびオイルシールアッセンブリ１８に押し付けるためにコンプレッサホイールの突出部を圧迫する。上記スラスト軸受け／オイルシールアッセンブリの詳細は異なってもよく、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。要は、ナット１７による押し付け力によって、コンプレッサホイール７がシャフト８に対して滑ることが防止される。
【００１７】
　上述の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】
　図２は、本発明によるコンプレッサホイールアッセンブリを示している。シャフト８、スラスト軸受けおよびシールアッセンブリ１８、および、押し付けナット１７の詳細は、例えば図１に示すような全く従来のものでよい。
【００１９】
　本発明が図１の従来技術のアッセンブリと異なる重要な点は、コンプレッサホイールを貫通する孔が、径方向に切り込まれて、直径が異なる２つの軸方向部分２１および２２を有する点である。第１の軸方向部分２１は、シャフト８の外側の直径と一致する比較的小さい直径を有する。しかし、第２の軸方向部分２２は、内側面がシャフト８から径方向に間隔を置かれるように拡大された直径を有する。したがって、このコンプレッサホイールは、上記孔の第１の部分２１の全長に沿ってのみ、上記シャフト８に支持される。上記孔２２の拡大された部分は、ホイールの応力が少ないところであるホイールの突出領域に形成されており、したがって、上記ホイールの動作に不都合に影響しない。
【００２０】
　このように、本発明に従って、シャフト８に適合するのに必要な比較的小さい直径の孔が、上記コンプレッサホイールに、最大の長さに亘って機械加工され、この最大の長さは、上記ホイールの軸における軸方向長さよりも短いが、必要な精度に難なく機械加工できる長さである。そして、上記ホイールの突出領域に、拡大された直径の第２の部分を機械加工することにより、上記貫通孔が完成する。このように、従来技術において比較的小さい径の孔をコンプレッサホイールの全長に亘って機械加工する試みで直面した問題が、克服される。
【００２１】
　上記孔の径が拡大された部分２２は、径が小さい部分２１よりも前または後に機械加工されてもよいことが、認識されるであろう。同様に、小径孔がホイールを完全に貫通するように機械加工され、そして、その長さの一部を超えて孔が拡大されてもよい。
【００２２】
　上で述べられ、また、図２に示された発明の実施形態の細部には、変更が加えられてもよいことが認識されるであろう。例えば、上記孔の第１および第２の部分の相対的な長さは、説明されたものと異なってもよい。また、上記孔は、径方向に急激に切り込まれる必要は無く、第１と第２の部分の間に、径が徐々に増大する領域を有してもよい。
【００２３】
　さらなる変更として、貫通孔の径が比較的大きい部分に、筒状のスリーブが嵌め込まれてもよく、上記スリーブは、ホイールの径を、シャフトへのホイールの支持を提供するのに適した内側径を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、ターボチャージャの主要な部品と従来のコンプレッサホイールアッセンブリを説明する、従来のターボチャージャの軸方向の断面図である。
【図２】図２は、本発明によるコンプレッサホイールアッセンブリの断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
　７　コンプレッサホイール
　８　シャフト
　１７　ナット
　１８　スラスト軸受けおよびオイルシールアッセンブリ
　２１　第１の軸方向部分
　２２　第２の軸方向部分
【図１】
2004144096.tif 000003
【図２】
2004144096.tif 000004