增压器
本发明是申请号为201780044488.X(国际申请号为PCT/JP2017/033062)、发明名称为“增压器及增压器的装配方法”、申请日为2017年9月13日的发明申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及在主轴上设有叶轮的增压器以及增压器的装配方法。
背景技术
以往公知有将主轴旋转自如地轴支承于轴承罩的增压器。在主轴的一端设置涡轮叶轮。在主轴的另一端设置压缩机叶轮。将这样的增压器与发动机连接。涡轮叶轮利用从发动机排出的排放气体进行旋转。压缩机叶轮利用涡轮叶轮的旋转并经由主轴进行旋转。这样，增压器随着压缩机叶轮的旋转对空气进行压缩并向发动机送出。
例如，主轴如专利文献1记载的那样具有大径部、小径部、台阶面。大径部轴支承于轴承。小径部相对于大径部位于主轴的一端侧。台阶面从大径部到小径部延伸于径向。主轴的小径部插通于推力轴承、轴环等。主轴的小径部插通于压缩机叶轮。主轴的前端部从压缩机叶轮突出。在该前端部的螺纹槽中螺合有螺母。在台阶面与螺母之间会产生轴向力。压缩机叶轮紧固于主轴。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第4242212号公报
发明内容
发明所要解决的课题
另外，例如是如专利文献1所记载的压缩机叶轮那样将叶轮与主轴紧固。在此情况下，即使螺母的紧固力矩收敛在预定范围内，所产生的轴向力也会受到螺母与叶轮的摩擦的偏差的影响。因此难以进行轴向力的管控。
本发明的目的是提供一种与现有技术相比能够容易地对使叶轮紧固的轴向力进行管控的增压器及增压器的装配方法。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本发明的一方案的增压器具备：形成有贯通孔的叶轮、插通于贯通孔的主轴、以及铆接于主轴的从贯通孔突出的前端部的紧固部件。
也可以是，紧固部件具有供主轴的前端部插通的插通孔的主体，在主轴的前端部的外周面形成有槽部且紧固部件的插通孔的内周面进入槽部。
也可以是，槽部在主轴的周向上平行地延伸。
也可以是，在紧固部件的主体的外表面的叶轮侧形成从外表面朝径向突出的凸缘部。
为了解决上述课题，本发明的一方案的增压器的装配方法是具备形成有贯通孔的叶轮、及主轴的增压器的装配方法，包括：将主轴插通贯通孔的工序；以及在主轴的从贯通孔突出的前端部铆接紧固部件的工序。
铆接紧固部件的工序包含：将从叶轮的贯通孔突出的主轴的前端部插通于在紧固部件的主体形成的插通孔的工序；施加对主轴进行牵拉的载荷的工序；以及使从紧固部件的外表面朝向主轴的轴中心侧作用推压力的夹具在主轴的轴向上移动而推压紧固部件，并将紧固部件铆接于主轴的工序。
也可以是，在使夹具在主轴的轴向上移动而推压紧固部件并且将紧固部件铆接于主轴的工序中，使夹具在主轴的轴向上向远离叶轮的方向移动。
发明效果
根据本发明，与现有技术相比能够容易地对使叶轮紧固的轴向力进行管控。
附图说明
图1是增压器的概略剖视图。
图2是用于说明将压缩机叶轮紧固于主轴的紧固结构的第一图。
图3是用于说明将压缩机叶轮紧固于主轴的紧固结构的第二图。
图4中的(a)、(b)、(c)是用于对紧固部件的铆接处理的一例进行说明的说明图。
图5是主轴的槽部的放大图。
图6(a)是用于说明第一变形例的说明图。图6(b)是用于说明第二变形例的说明图。图6(c)是用于说明第三变形例的说明图。
图7(a)是用于说明第四变形例的说明图。图7(b)是用于说明第五变形例的说明图。
图8(a)、图8(b)、图8(c)是用于说明第六变形例的说明图。
具体实施方式
以下参照附图具体地对本发明的一实施方式进行说明。实施方式中示出的尺寸、材料、其它具体的数值等是为了容易理解的例示，除特别情况以外不对本发明进行限定。此外，在本说明书及附图中，对于实质上具有相同的功能、结构的要素标记相同的符号而省略重复说明。并且对于与本发明没有直接关系的要素的省略了图示。
图1是增压器C的概略剖视图。以下将图1所示箭头L方向作为增压器C的左侧来进行说明。并将图1所示箭头R方向作为增压器C的右侧来进行说明。如图1所示，增压器C具备增压器主体1。增压器主体1具备轴承罩2。在轴承罩2的左侧通过紧固机构3连结涡轮罩4。在轴承罩2的右侧通过紧固螺栓5连结压缩机罩6。轴承罩2、涡轮罩4、压缩机罩6一体化。
在轴承罩2的涡轮罩4附近的外周面设有突起2a。突起2a沿着轴承罩2的径向突出。在涡轮罩4的轴承罩2附近的外周面设有突起4a。突起4a沿着涡轮罩4的径向突出。突起2a、4a通过紧固机构3进行带紧固。这样将轴承罩2与涡轮罩4紧固。紧固机构3例如由夹持突起2a、4a的G连接器构成。
在轴承罩2形成有轴承孔2b。轴承孔2b贯通于增压器C的左右方向。利用设置于轴承孔2b的轴承7(在本实施方式中作为一例在图1中示出了半浮动轴承)将主轴8轴支承为旋转自如。在主轴8的左端部紧固有涡轮叶轮9。涡轮叶轮9旋转自如地容纳在涡轮罩4内。另外，在主轴8的右端部紧固有压缩机叶轮10(叶轮)。压缩机叶轮10旋转自如地容纳在压缩机罩6内。
在压缩机罩6形成有吸气口11。吸气口11向增压器C的右侧开口。吸气口11与未图示的空气滤清器连接。并且，在利用紧固螺栓5将轴承罩2与压缩机罩6连结的状态下形成扩散器流路12。扩散器流路12由轴承罩2和压缩机罩6的对置面形成。扩散器流路12使空气升压。扩散器流路12从主轴8的径向内侧朝向外侧形成为环状。扩散器流路12在上述的径向内侧经由压缩机叶轮10与吸气口11连通。
另外，在压缩机罩6设有压缩机涡旋流路13。压缩机涡旋流路13呈环状。压缩机涡旋流路13相对于扩散器流路12位于主轴8的径向外侧。压缩机涡旋流路13与未图示的发动机的吸气口连通。压缩机涡旋流路13也与扩散器流路12连通。因此，当压缩机叶轮10旋转时，从吸气口11向压缩机罩6内吸入空气。吸入的空气在流通于压缩机叶轮10的翼间的过程中通过离心力的作用进行加压、加速。经过加压、加速的空气在扩散器流路12及压缩机涡旋流路13中升压并导向发动机的吸气口。
在涡轮罩4形成有排出口14。排出口14向增压器C的左侧开口。排出口14与未图示的排放气体净化装置连接。另外，在涡轮罩4设有流路15、涡轮涡旋流路16。涡轮涡旋流路16呈环状。涡轮涡旋流路16相对于流路15位于涡轮叶轮9的径向外侧。涡轮涡旋流路16与未图示的气体流入口连通。将从未图示的发动机的排放歧管排出的排放气体导向气体流入口。涡轮涡旋流路16也与上述的流路15连通。因此，将从气体流入口导向涡轮涡旋流路16的排放气体经由流路15及涡轮叶轮9导向排出口14。排放气体在其流通过程中使涡轮叶轮9旋转。
并且，上述的涡轮叶轮9的旋转力经由主轴8向压缩机叶轮10传递。利用压缩机叶轮10的旋转力如上述那样使空气升压并导向发动机的吸气口。
图2、图3是用于说明将压缩机叶轮10紧固于主轴8的紧固结构20的说明图。图2示出了将压缩机叶轮10紧固于主轴8之前的状态。图3示出了压缩机叶轮10紧固于主轴8之后的状态。如图2、图3所示，紧固结构20构成为除了主轴8、压缩机叶轮10之外还包括除油部件21、紧固部件22。
除油部件21具有圆筒形状的主体部21a。主轴8的前端部8a插通于主体部21a。对图1所示的轴承7进行了润滑之后的润滑油的一部分沿主轴8流向主轴8的前端部8a侧。流向前端部8a侧的润滑油在比压缩机叶轮10靠前的位置到达除油部件21的主体部21a。除油部件21利用离心力使润滑油向径向外侧飞散。飞散的润滑油从设于轴承罩2的排油口2c(参照图1)向外部排出。这样，除油部件21具有抑制润滑油向压缩机叶轮10侧泄漏的功能。
并且，压缩机叶轮10例如由钛铝合金等强度高于塑料的金属形成。压缩机叶轮10具有主体部10a(轮毂部)。主体部10a大致呈轴对称形状。在主体部10a形成贯通孔10b。主轴8插通于主体部10a。在主体部10a的外周面10c设有多个叶片10d。如图3所示，凸台部10e是主体部10a的相对于多个叶片10d向主轴8的前端部8a侧突出的部位。
另外，在主轴8的压缩机叶轮10侧例如设有大径部8b、中径部8c、台阶面8d、小径部8e。中径部8c形成为外径比大径部8b小。中径部8c相对于大径部8b形成于主轴8的前端部8a侧。由大径部8b与中径部8c的外径差形成了台阶面8d。台阶面8d将大径部8b与中径部8c连接。
台阶面8d沿着主轴8的径向从大径部8b延伸至中径部8c。台阶面8d面向主轴8的前端部8a侧。小径部8e的外径比中径部8c略小。小径部8e相对于中径部8c形成于主轴8的前端部8a侧。另外，除油部件21的主体部21a的内径大于中径部8c的外径。主体部21a的内径小于大径部8b的外径。
接着对将压缩机叶轮10紧固于主轴8的步骤的一例进行说明。首先，从图2所示状态起将主轴8插通于除油部件21的主体部21a。在图2中，主体部21a的下侧的下端部与台阶面8d抵接。
此外，主轴8插通于压缩机叶轮10的主体部10a的贯通孔10b。在图2中，除油部件21的主体部21a的上端部与压缩机叶轮10的主体部10a的下侧的下端部抵接。
此时，小径部8e相对于贯通孔10b的内周面沿着主轴8的径向分离对置。即，在小径部8e与贯通孔10b的内周面之间沿着主轴8的径向设有间隙。
另一方面，贯通孔10b与中径部8c嵌合。贯通孔10b与中径部8c的尺寸关系例如是过盈配合或者过渡配合。具体而言，在过盈配合中，中径部8c的外径大于贯通孔10b的内径。在过渡配合中，在容许范围内，有时中径部8c的外径大于贯通孔10b的内径。在这些情况下，也可以通过对压缩机叶轮10进行加热等，将中径部8c热嵌合(冷缩配合)于贯通孔10b。
在此对中径部8c与贯通孔10b进行过盈配合或过渡配合的情况进行了说明。但是，也可以不形成中径部8c而将主轴8的插通于贯通孔10b部位全部作为小径部8e并在小径部8e与贯通孔10b之间设置径向的间隙。
如图3所示，在主轴8插通于主体部21a及主体部10a的状态下，主轴8的前端部8a从贯通孔10b突出。在前端部8a的外周面设有后述的槽部8f(参照图4中的(a)、(b)、(c))。通过将槽部8f铆接于紧固部件22，从而将除油部件21及压缩机叶轮10紧固于主轴8。例如以使用后述的牵拉装置的推压部在主轴8的台阶面8d与紧固部件22之间产生了所需的轴向力的状态将紧固部件22铆接于槽部8f。
图4中的(a)、(b)、(c)是用于说明紧固部件22的铆接处理的一例的说明图。以图4中的(a)、(b)、(c)的顺序示出铆接处理的流程。主轴8例如是由铬钼钢等强度较高的材料形成。紧固部件22例如是由与主轴8相比容易发生塑性变形的碳钢、不锈钢等形成。
另外，紧固部件22具有主体22b。主体22b呈环状。在主体22b形成插通孔22a。主轴8的前端部8a插通于插通孔22a。主体22b与压缩机叶轮10的凸台部10e抵接。此时，主轴8的槽部8f与插通孔22a的内周面对置。即，在主轴8的前端部的与插通孔22a的内周面对置的部分的外周面形成有槽部8f。
在主体22b的凸台部10e侧设有凸缘部22d。凸缘部22d从主体22b的外周面22c(外表面)沿着径向突出。凸缘部22d在主轴8的周向上延伸。
在铆接处理中，首先将主轴8的前端部沿着轴向牵拉。具体而言，未图示的牵拉装置的推压部从图4的(a)、(b)、(c)中的上侧(与压缩机叶轮10为相反侧、前端侧)抵接于凸缘部22d。并且，卡盘部(保持部)将主轴8的槽部8f的从插通孔22a突出的部位8g卡定。推压部与凸缘部22d抵接，在将压缩机叶轮10保持的状态下，卡盘部施加将主轴8的部位8g向图4的(a)、(b)、(c)中的上侧(从压缩机叶轮10观察是主轴8突出的一侧)牵拉的载荷。由此，沿着轴向牵拉主轴8。
另外，在紧固部件22的外周面22c的凸缘部22d侧(压缩机叶轮10侧)沿着径向对置地设置并抵接夹具A。夹具A例如是避开牵拉装置的推压部且在紧固部件22的外周面22c沿着周向隔开地设置多个(例如是三个)。
并且，在利用牵拉装置将主轴8沿着轴向牵拉的状态下，多个夹具A例如是从径向外侧向紧固部件22的外周面22c作用朝向主轴8的轴中心侧的推压力。多个夹具A使紧固部件22塑性变形。其结果是，紧固部件22的插通孔22a的内周面嵌入主轴8的槽部8f。即，紧固部件22的一部分进入槽部8f。
其后，如图4的(b)所示，夹具A沿着主轴8的轴向朝与压缩机叶轮10分离的方向移动。紧固部件22被夹具A推压。这样，紧固部件22的主体22b沿着轴向依次塑性变形。紧固部件22进入槽部8f的范围沿着轴向扩展。以此状态使夹具A向图4的(a)、(b)、(c)中的比主体22b的上端靠近上侧的位置移动。如图4的(c)所示，紧固部件22进入槽部8f直到主体22b的上端(与压缩机叶轮10为相反侧)为止。
这样，紧固部件22发生塑性变形并进入槽部8f。紧固部件22铆接于主轴8。在主轴8被牵拉于轴向的状态下铆接紧固部件22。因此，在主轴8的台阶面8d与紧固部件22之间产生轴向力。将除油部件21、压缩机叶轮10紧固于主轴8。
例如，在主轴8的前端部8a设置螺纹槽并进行螺母紧固的情况下，使螺母的紧固力矩收敛在预定范围内。尽管如此，所产生的轴向力也会受到螺母与凸台部10e的摩擦的偏差的影响。难以进行轴向力的管控。
在本实施方式中，由于将紧固部件22铆接于主轴8并进行紧固，因此能够容易地对轴向力进行管控。例如，能够对牵拉装置的拉伸载荷直接进行测定，或者是对主轴8的伸长(变形)进行测定并由弹性系数导出拉伸载荷。另外，与螺纹紧固相比能够抑制紧固部件22相对于主轴8的松动。
另外，夹具A在主轴8的轴向上向与压缩机叶轮10分离的方向移动。因此，与夹具A向接近压缩机叶轮10的方向移动的情况相比不会导致轴向力的上升。避免了由于铆接处理而引起轴向力的上升。能够产生所需的轴向力。
图5是主轴8的槽部8f的放大图。如图5所示，设于前端部8a的槽部8f与主轴8的周向平行地延伸。例如取代槽部8f而设置螺纹槽并将紧固部件22铆接于螺纹槽。该情况下，螺纹槽相对于主轴8的周向倾斜。因此，当紧固部件22的一部分进入螺纹槽时，轴向力分解为与螺纹槽平行的分力和与螺纹槽垂直的分力而进行作用。与螺纹槽平行的分力成为使紧固部件22旋转的力。若摩擦力不足，则紧固部件22有可能在旋转方向上滑动。
在此，槽部8f与主轴8的周向平行地延伸。因此不会作用使紧固部件22在旋转方向上滑动的力。与槽部8f在主轴8的周向上倾斜的情况相比，提高了抑制紧固部件22松动的效果。
另外，螺纹槽通常依据标准形成。因此对螺纹槽的形状有所限制。通过使槽部8f非螺纹槽且与主轴8的周向平行地延伸，从而使槽部8f避免了螺纹槽的限制。能够使槽部8f成为适于铆接处理的形状。具体而言，例如通过使槽部8f的底面8h成为曲率比依据标准的螺纹槽平缓(小)的弯曲面，从而使得紧固部件22的进入槽部8f的部位的形状曲率也变得平缓。抑制了轴向力引起的应力集中而使强度提高。这里对槽部8f的底面8h进行了说明。但是，例如对于槽部8f的螺纹牙的顶部也是同样的。即，与依据标准的螺纹槽相比，使得槽部8f的螺纹牙的顶部成为曲率平缓(小)的弯曲面。这样，抑制了轴向力引起的应力集中而使强度提高。
图6(a)是用于说明第一变形例的说明图。图6(b)是用于说明第二变形例的说明图。图6(c)是用于说明第三变形例的说明图。如图6(a)所示，在第一变形例中，槽部38f呈波状弯曲。另外，如图6(b)所示，在第二变形例中，槽部48f由相对于主轴8的周向倾斜的槽交叉而形成网眼状。
通过形成槽部38f、48f而使抑制紧固部件22的旋转方向的位移的抑制力提高。另外，也可以如图6(c)所示的第三变形例那样形成相对于主轴8的周向倾斜的槽部58f。
图7(a)是用于说明第四变形例的说明图。图7(b)是用于说明第五变形例的说明图。在图7(a)、图7(b)中分别示出从与凸缘部62d、72d相反侧的端部62e、72e侧观察第四变形例的紧固部件62、第五变形例的紧固部件72的图。这里，端部62e、72e是主体62b、72b的与压缩机叶轮10为相反侧(主轴8的前端侧)的端部。如图7(a)、图7(b)所示，紧固部件62的主体62b及紧固部件72的主体72b也可以不是环状。
如图7(a)所示，在第四变形例中，在紧固部件62的主体62b及凸缘部62d上，在周向的一部分形成有切口部62f。通过这样形成切口部62f，从而使紧固部件62弹性变形。插通孔62a的内径容易发生变化。因此，即使对于主轴8的外径不同的多种型号，也能够使用共通的紧固部件62。
如图7(b)所示，在第五变形例中，在紧固部件72的主体72b设有变形部72h。变形部72h从主体72b的内周面72g突出。变形部72h从外周面72c突出。变形部72h在主体72b的周向上隔开地设置多个(例如是三个)。变形部72h从凸缘部72d延伸至端部72e。
并且，通过利用夹具A从变形部72h的外周面72c侧向径向内侧推压，从而实施铆接处理。即，夹具A所实施的推压部位是紧固部件72的周向的一部分。这样，在铆接处理中，紧固部件72也可以不是沿着整周被推压。
图8(a)、图8(b)、图8(c)是用于说明第六变形例的说明图。示出了第六变形例的与图4中的(a)、(b)、(c)对应的铆接处理。在第六变形例中，紧固部件22、主轴8的结构实质上与上述实施方式相同。如图8(a)、图8(b)、图8(c)所示，在第六变形例中采用夹具B。夹具B具有环状的主体部Ba。在夹具B的主体部Ba形成有锥孔Bb。锥孔Bb的内径从一端Bc朝向另一端Bd扩径。这里，锥孔Bb的一端Bc的内径例如比图4的(a)所示的对主体22b进行推压之前的夹具A与主轴8的轴中心的距离小。锥孔Bb的一端Bc的内径比紧固部件22的主体22b的外径小。
与上述的实施方式同样地，在利用牵拉装置对主轴8沿着轴向进行牵拉的状态下，紧固部件22的主体22b与主轴8的前端部8a从另一端Bd朝向一端Bc插通于夹具B的锥孔Bb。锥孔Bb的一端Bc的内径比主体22b的外径小。因此，如图8(b)所示，利用锥孔Bb的内周面将主体22b向主轴8的轴中心侧推压而进行塑性变形。
并且，如图8(c)所示，紧固部件22的主体22b与主轴8的前端部8a插通于夹具B的锥孔Bb直至夹具B与紧固部件22的凸缘部22d抵接。这样，紧固部件22的主体22b沿着轴向依次进行塑性变形。紧固部件22进入槽部8f的范围沿着轴向扩展。其结果是，紧固部件22铆接于主轴8。利用轴向力将除油部件21、压缩机叶轮10紧固于主轴8。这样，通过使夹具B沿着主轴8的轴向朝压缩机叶轮10侧移动，也可以将紧固部件22铆接于主轴8。
以上参照附图对一个实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于该实施方式。本领域人员能够在权利要求书记载的范围内想到各种变形例或修正例，这些当然属于本发明的技术范围。
例如，虽然在上述实施方式中是对紧固部件22的主体22b呈环状的情况进行了说明。但是，主体22b的形状不限于环状。主体22b例如也可以是棱柱形状等。
另外，在上述的实施方式及变形例中对在紧固部件22、62、72设置凸缘部22d、62d、72d的情况进行了说明。通过设置凸缘部22d、62d、72d而防止推压部与卡盘部发生干涉。在保持紧固部件22、62、72的位置的状态下，能够切实地进行对主轴8的牵拉。但是，凸缘部22d、62d、72d并非必须的结构。例如，也可以取代凸缘部22d、62d、72d而使推压部与主体22b、62b、72b的端部22e、62e、72e抵接。在这种情况下，也能够容易地管控使压缩机叶轮10紧固的轴向力。
另外，在上述的实施方式及变形例中，对牵拉装置的卡盘部将主轴8的槽部8f的从插通孔22a突出的部位8g进行卡定的情况进行了说明。但是，例如也可以在主轴8的轴向的前端(图3中的上端)设置孔，并在该孔的内周面形成与卡盘部卡定的槽。该情况下，不必使主轴8从紧固部件22、62、72突出便能够使主轴8的上端位于插通孔22a、62a、72a的内部。因此，能够使主轴8小型化。但是，如上述的实施方式及变形例那样，在卡盘部将主轴8的从插通孔22a突出的部位8g卡定的结构中，能够沿着轴向较长地确保进行铆接的区域。能够实现稳定的紧固。
另外，在上述的实施方式及变形例中，对紧固部件22、62、72的外周面与主轴8的轴向平行地延伸的情况进行了说明。但是，紧固部件22、62、72的外周面也可以相对于主轴8的轴向倾斜。紧固部件22、62、72的外周面也可以是弯曲面。
并且，在上述的实施方式及变形例中，对主轴8的形成有槽部8f、38f、48f、58f的部位的多个槽壁的最大外径(外形轮廓)沿着主轴8的轴向保持恒定的情况进行了说明。但是也可以是，多个槽壁的最大外径越是趋向主轴8的轴向的前端(图3中的上端)侧就越小。反之，也可以是多个槽壁的最大外径越是趋向主轴8的轴向的前端侧就越大。另外，主轴8的前端部8a的外周面也可以弯曲。也可以是，多个槽壁的最大外径随着朝向轴向的前端侧而减小，再随着朝向前端侧而增大。也可以是，多个槽壁的最大外径随着朝向轴向的前端侧而增大，再随着朝向前端侧而减小。
另外，在上述实施方式中，对通过使夹具A在主轴8的轴向上向与压缩机叶轮10分离的方向(图4的(a)、(b)、(c)中的上侧)移动来进行铆接处理的情况进行了说明。但是，也可以通过使夹具A在主轴8的轴向上向接近压缩机叶轮10的方向(图4的(a)、(b)、(c)中的下侧)移动来进行铆接处理。
另外，在上述的实施方式及变形例中，对紧固部件22、62、72用于将压缩机叶轮10安装于主轴8的情况进行了说明。但是，紧固部件22、62、72也可以用于将涡轮叶轮9安装于主轴8。该情况下，在涡轮叶轮9形成与压缩机叶轮10同样的贯通孔而插通主轴8。可在主轴8的从涡轮叶轮9的贯通孔突出的前端部8a铆接紧固部件22、62、72。
产业上的利用可能性
本发明能够应用于在主轴设置有叶轮的增压器及增压器的装配方法。
符号的说明
A、B—夹具；C—增压器；8—主轴；8a—前端部；8f、38f、48f、58f—槽部；10—压缩机叶轮(叶轮)；10b—贯通孔；22、62、72—紧固部件；22a、62a、72a—插通孔；22b、62b、72b—主体；22c、72c—外周面(外表面)；22d、62d、72d—凸缘部。
