(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-02
(45)【発行日】2022-12-12
(54)【発明の名称】コンプレッサホイール装置および過給機
(51)【国際特許分類】
F04D 29/056 20060101AFI20221205BHJP
F04D 29/28 20060101ALI20221205BHJP
F02B 39/00 20060101ALI20221205BHJP
【ＦＩ】
F04D29/056 B
F04D29/28 J
F02B39/00 Q
F02B39/00 U
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2021505480
(86)(22)【出願日】2019-03-14
(86)【国際出願番号】 JP2019010716
(87)【国際公開番号】W WO2020183736
(87)【国際公開日】2020-09-17
【審査請求日】2021-09-09
(73)【特許権者】
【識別番号】316015888
【氏名又は名称】三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000785
【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】岩切 健一郎
(72)【発明者】
【氏名】二江 貴也
【審査官】岸 智章
(56)【参考文献】
【文献】特公昭５２－０２５５６２（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】米国特許第０５１７６４９７（ＵＳ，Ａ）
【文献】特表２０１６－５００１４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２０８１３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／０７９７８１（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０４Ｄ ２９／０５６
Ｆ０４Ｄ ２９／２８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転シャフトに取り付けられるコンプレッサホイールであって、ハブと、前記ハブの外周面に設けられた少なくとも一つにブレードと、を含むホイール本体部、及び
前記ハブの背面から軸方向に沿って突出する筒状のスリーブ部であって、外周面に周方向に沿って延在するシール溝を有するスリーブ部、
を含むコンプレッサホイールと、
前記コンプレッサホイールの背面側にて前記回転シャフトに取り付けられるスラストカラーであって、
前記スリーブ部の端面と当接する当接面を含むとともに径方向に沿って延在する一面と、
前記回転シャフトをスラスト方向に支持するスラスト軸受と摺接する摺接面を含むとともに前記径方向に沿って延在する他面と、
を含む円板形状を有するスラストカラーと、を備え、
前記ホイール本体部と前記スリーブ部とは、同じ材料により一体的に形成され、
前記ホイール本体部と前記スリーブ部との接続位置は、前記ハブの最大外径をＤとしたときに、前記ハブの最大外径位置から前記軸方向において０．０３Ｄ以上離れるように構成され、
前記接続位置は、前記ハブの最大外径位置から前記軸方向において０．０９Ｄ以内となるように構成され、
前記コンプレッサホイールには、前記回転シャフトが前記軸方向に沿って挿通可能な貫通孔が形成され、
前記コンプレッサホイールは、前記貫通孔に前記回転シャフトが挿通されて、前記回転シャフトのホイール前縁端から突出した突出部にナットが螺合されることで前記回転シャフトに連結固定される
コンプレッサホイール装置。
【請求項2】
前記シール溝の底面は、前記コンプレッサホイールを収容するハウジングに支持されたシール部材の内周面との間にクリアランスが形成されるように構成された請求項１に記載のコンプレッサホイール装置。
【請求項3】
前記スリーブ部の前記シール溝を含む部分に硬度又は摺動性の少なくとも一方を向上させる表面加工処理が施された請求項１又は２に記載のコンプレッサホイール装置。
【請求項4】
前記ホイール本体部と前記スリーブ部との接続部は、前記回転シャフトの軸線を含む断面において、前記コンプレッサホイールの内側に凹となる円弧状に形成されている請求項１乃至３の何れか１項に記載のコンプレッサホイール装置。
【請求項5】
回転シャフトに取り付けられるコンプレッサホイールであって、
ハブと、前記ハブの外周面に設けられた少なくとも一つにブレードと、を含むホイール本体部、及び
前記ハブの背面から軸方向に沿って突出する筒状のスリーブ部であって、外周面に周方向に沿って延在するシール溝を有するスリーブ部、
を含むコンプレッサホイールと、
前記コンプレッサホイールの背面側にて前記回転シャフトに取り付けられるスラストカラーであって、
前記スリーブ部の端面と当接する当接面を含むとともに径方向に沿って延在する一面と、
前記回転シャフトをスラスト方向に支持するスラスト軸受と摺接する摺接面を含むとともに前記径方向に沿って延在する他面と、
を含む円板形状を有するスラストカラーと、を備え、
前記スリーブ部は、前記ハブの前記背面に形成された凹部に圧入されることで前記ホイール本体部に固結されるように構成される一端部を有し、且つ、前記ホイール本体部よりも耐摩耗性が高い材料により形成され、
前記一端部の先端は、前記ハブの最大外径位置よりも前記コンプレッサホイールの背面側に位置するように構成され、
前記一端部の前記先端は、前記ハブの最大外径をＤとしたときに、前記ハブの最大外径位置から前記軸方向において０．０３Ｄ以上離れるように構成され、
前記一端部の前記先端および前記ホイール本体部と前記スリーブ部との接続位置は、前記ハブの最大外径位置から前記軸方向において０．０９Ｄ以内となるように構成される、
コンプレッサホイール装置。
【請求項6】
前記スリーブ部は、前記回転シャフトが螺合される螺合溝が形成された内周面を有する請求項５に記載のコンプレッサホイール装置。
【請求項7】
前記スラストカラーの前記他面は、前記回転シャフトに取り付けられる第２スラストカラーと当接するカラー当接面をさらに含む請求項１乃至６の何れか１項に記載のコンプレッサホイール装置。
【請求項8】
回転シャフトと、請求項１乃至７の何れか１項に記載のコンプレッサホイール装置と、
前記コンプレッサホイール装置を収容するように構成されたハウジングと、
前記ハウジングに支持されるとともに、前記シール溝との間にシール機構部を形成するように構成されたシール部材と、を備える
過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、コンプレッサホイールおよびスラストカラーを備えるコンプレッサホイール装置、該コンプレッサホイール装置を備える過給機に関する。
【背景技術】
【0002】
過給機に搭載されるコンプレッサホイールには、ハブおよび該ハブの外周面に設けられた複数のブレードを含み、ハブを軸方向に貫通する貫通孔が形成されたものがある。上記コンプレッサホイールは、貫通孔に回転シャフトが挿通されて、回転シャフトのホイール前縁端から突出した突出部にナットを螺合することで、回転シャフトに機械的に連結される、いわゆるスルーボア構造となっている。
【0003】
上記スルーボア構造では、上記貫通孔の内周面に応力集中部が発生することが知られている。応力集中部は最大外径部近傍に発生する。例えば、商用車や産業用過給機などに搭載されるコンプレッサは、高圧力比が求められるが、高圧力比化に伴いコンプレッサの出口温度が上昇するため、上記応力集中部におけるクリープ強度が問題となる。クリープ強度を確保するためにコンプレッサホイールにチタンなどの高強度材を採用することは、コスト増加に繋がるので好ましくはない。
【0004】
また、コンプレッサホイールには、上記ハブと上記ブレードとを含むホイール本体部材と、円筒状のスリーブ部材と、を備えるものがある（特許文献１参照）。特許文献１には、ホイール本体部材の裏面中央部にスリーブ部材の軸端面を接触させ、スリーブ部材を回転させることにより発生する熱で接触部が溶融することで、ホイール本体部材とスリーブ部材とが固着されたコンプレッサホイールが開示されている。また、特許文献１には、スリーブ部材の内周面に形成された雌ネジ部に、回転シャフトの先端部を螺合することで、コンプレッサホイールが回転シャフトに機械的に連結される、いわゆるボアレス構造が開示されている。
【0005】
上記ボアレス構造では、上記雌ネジ部を最大外径部近傍よりも背面側に設けることにより、応力集中部の発生を抑制することができるので、上記スルーボア構造に比べて、クリープ強度を高くする必要がない分、材料コストを低減させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開昭５９―２０００９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、上記ボアレス構造では、上記スルーボア構造に比べて、コンプレッサホイールの軸方向における長さがスリーブ部材の長さ分だけ長くなるので、コンプレッサの大型化だけでなく、軸振動の増加や危険速度の低下を招く虞がある。コンプレッサの軸方向における長さを短くするために、コンプレッサホイールの背面側にて回転シャフトに取り付けられるスラストカラーをスリーブ部材より大径にして、スリーブ部材に被せるように配置することが考えられるが、スラストカラーの複雑化を招き、過給機の製造コストの増大を招く虞がある。
【0008】
上述した事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、構造の複雑化を防止して、製造コストを低減させることができるコンプレッサホイール装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
（１）本発明の少なくとも一実施形態にかかるコンプレッサホイール装置は、
回転シャフトに取り付けられるコンプレッサホイールであって、
ハブと、上記ハブの外周面に設けられた少なくとも一つにブレードと、を含むホイール本体部、及び
上記ハブの背面から軸方向に沿って突出する筒状のスリーブ部であって、外周面に周方向に沿って延在するシール溝を有するスリーブ部、
を含むコンプレッサホイールと、
上記コンプレッサホイールの背面側にて上記回転シャフトに取り付けられるスラストカラーであって、
上記スリーブ部の端面と当接する当接面を含むとともに径方向に沿って延在する一面と、
上記回転シャフトをスラスト方向に支持するスラスト軸受と摺接する摺接面を含むとともに上記径方向に沿って延在する他面と、
を含む円板形状を有するスラストカラーと、を備える。
回転シャフトに取り付けられるコンプレッサホイールであって、
ハブと、上記ハブの外周面に設けられた少なくとも一つにブレードと、を含むホイール本体部、及び
上記ハブの背面から軸方向に沿って突出する筒状のスリーブ部であって、外周面に周方向に沿って延在するシール溝を有するスリーブ部、
を含むコンプレッサホイールと、
上記コンプレッサホイールの背面側にて上記回転シャフトに取り付けられるスラストカラーであって、
上記スリーブ部の端面と当接する当接面を含むとともに径方向に沿って延在する一面と、
上記回転シャフトをスラスト方向に支持するスラスト軸受と摺接する摺接面を含むとともに上記径方向に沿って延在する他面と、
を含む円板形状を有するスラストカラーと、を備える。
【0010】
上記（１）の構成によれば、コンプレッサホイール装置は、ホイール本体部およびスリーブ部を有するコンプレッサホイールと、スラストカラーと、を備える。スラストカラーは、スリーブ部の端面と当接する当接面を含むとともに径方向に沿って延在する一面と、回転シャフトをスラスト方向に支持するスラスト軸受と摺接する摺接面を含むとともに径方向に沿って延在する他面と、を含む円板形状であるため、簡単な構造であり、製造が容易である。また、スラストカラーは、過給機に対して一面と他面とを区別することなく組付け可能であるため、組付け性が良好である。よって、上記の構成によれば、コンプレッサホイール装置の構造の複雑化を防止して、コンプレッサホイール装置の製造コストを低減させることができる。
【0011】
仮に過給機のシール機構部の周長が長いものであると、その分だけ潤滑油が漏洩し易くなるので、潤滑油の漏洩を防止するために、シール機構部の複雑化を招く虞がある。上記（１）の構成によれば、スリーブ部にシール溝を有しているので、上記シール溝を含んで構成される過給機のシール機構部の周長が大きくなるのを防止することができ、シール機構部の複雑化を防止することができる。このため、コンプレッサホイール装置が搭載される過給機の複雑化を防止して、過給機の製造コストを低減させることができる。
【0012】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のコンプレッサホイール装置であって、上記ホイール本体部と上記スリーブ部とは、同じ材料により一体的に形成されている。
【0013】
仮にホイール本体部とスリーブ部が別体であると、ホイール本体部とスリーブ部を組付ける作業が必要となる。上記（２）の構成によれば、ホイール本体部とスリーブ部とが同じ材料により一体的に形成されているので、ホイール本体部とスリーブ部が別体である場合に比べて、組付け性が良好である。また、ホイール本体部とスリーブ部とを一体的に形成する加工は、困難ではないため、加工性が低下する虞はない。よって、上記の構成によれば、コンプレッサホイール装置の製造コストをより低減させることができる。
【0014】
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載のコンプレッサホイール装置であって、上記シール溝の底面は、上記コンプレッサホイールを収容するハウジングに支持されたシール部材の内周面との間にクリアランスが形成されるように構成された。
【0015】
一般的に、コンプレッサホイールの軽量化を図るために、コンプレッサホイールの材料としてアルミニウムやアルミニウム合金のような低強度材料が用いられることがある。ホイール本体部とスリーブ部とが一体的に形成されている場合には、スリーブ部が低強度材料となる可能性がある。上記（３）の構成によれば、シール溝の底面は、ハウジングに支持されたシール部材の内周面との間にクリアランスが形成されるように構成されているので、スリーブ部のシール溝が、シール部材に対して摺動して摩耗や損傷することを防止することができる。
【0016】
（４）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（３）に記載のコンプレッサホイール装置であって、上記スリーブ部の上記シール溝を含む部分に硬度又は摺動性の少なくとも一方を向上させる表面加工処理が施された。
【0017】
上述したように、スリーブ部にアルミニウムやアルミニウム合金が用いられる可能性がある。これらの材料を他部材と摺動する可能性があるシール溝に採用した場合には、硬度不足により摩耗や損傷が進展し易かったり、摺動性が悪くカジリが発生し易かったりする可能性がある。上記（４）の構成によれば、スリーブ部のシール溝を含む部分に硬度又は摺動性の少なくとも一方を向上させる表面加工処理が施されているので、シール溝が硬度不足による摩耗や損傷することや、カジリの発生を防止することができる。
【0018】
（５）幾つかの実施形態では、上記（２）～（４）の何れかに記載のコンプレッサホイール装置であって、上記ホイール本体部と上記スリーブ部との接続位置は、上記ハブの最大外径をＤとしたときに、上記ハブの最大外径位置から上記軸方向において０．０３Ｄ以上離れるように構成された。
【0019】
軸方向におけるハブの最大外径位置近傍において遠心応力が極大となる。上記（５）の構成によれば、ホイール本体部とスリーブ部との接続位置は、ハブの最大外径をＤとしたときに、ハブの最大外径位置から上記軸方向において０．０３Ｄ以上離れるように構成されているので、上記接続位置にかかる遠心応力を小さなものにすることができる。上記接続位置にかかる遠心応力を小さくすることで、スリーブ部の外径を小さくできるため、過給機のシール機構部の周長が大きくなるのを防止することができる。
【0020】
（６）幾つかの実施形態では、上記（２）～（５）の何れかに記載のコンプレッサホイール装置であって、上記ホイール本体部と上記スリーブ部との接続部は、上記回転シャフトの軸線方向を含む断面において、上記コンプレッサホイールの内側に凹となる円弧状に形成されている。
【0021】
上記（６）の構成によれば、ホイール本体部とスリーブ部との接続部は、回転シャフトの軸線方向を含む断面において、コンプレッサホイールの内側に凹となる円弧状に形成されているので、上記接続部に応力集中が生じるのを防止することができる。上記接続部に応力集中が生じるのを防止することで、スリーブ部の外径を小さくできるため、過給機のシール機構部の周長が大きくなるのを防止することができる。
【0022】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）～（６）の何れかに記載のコンプレッサホイール装置であって、上記スリーブ部は、上記回転シャフトが螺合される螺合溝が形成された内周面を有する。
【0023】
上記（７）の構成によれば、コンプレッサホイールは、ハブの最大外径位置から離れた位置にあるスリーブ部の内周面に形成された螺合溝に回転シャフトを螺合させることで、回転シャフトに機械的に連結される、いわゆるボアレス構造となっている。上記の構成によれば、応力集中部の発生を抑制することができ、スルーボア構造に比べて、ホイール本体部のクリープ強度を高くする必要がない分、ホイール本体部の材料コストを低減させることができる。
【0024】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のコンプレッサホイール装置であって、上記スリーブ部は、上記ハブの上記背面に形成された凹部に圧入されることで上記ホイール本体部に固結されるように構成される一端部を有し、且つ、上記ホイール本体部よりも耐摩耗性が高い材料により形成されている。
【0025】
上記（８）の構成によれば、スリーブ部の一端部をハブの凹部に圧入すれば、ホイール本体部とスリーブ部が一体となるので、ホイール本体部とスリーブ部を組付ける作業は容易である。また、ホイール本体部とスリーブ部とが一体になった状態で過給機に組付けられるので、組付け性が良好である。よって、上記の構成によれば、ホイール本体部とスリーブ部とを別体にしたことによる製造コストの増加を抑えることができる。また、シール溝を有するスリーブ部がホイール本体部よりも耐摩耗性が高い材料により形成されているので、シール溝の摩耗や損傷を防止することができる。
【0026】
（９）幾つかの実施形態では、上記（８）に記載のコンプレッサホイール装置であって、上記一端部の先端は、上記ハブの最大外径位置よりも上記コンプレッサホイールの背面側に位置するように構成される。
【0027】
上記（９）の構成によれば、スリーブ部の一端部の先端は、ハブの最大外径位置よりもコンプレッサホイールの背面側に位置するように構成されているので、スルーボア構造とは異なり、ホイール本体部における応力集中部の発生を抑制することができる。このため、ホイール本体部のクリープ強度を高くする必要がない分、ホイール本体部の材料コストを低減させることができる。
【0028】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（８）又は（９）に記載のコンプレッサホイール装置であって、上記スリーブ部は、上記回転シャフトが螺合される螺合溝が形成された内周面を有する。
【0029】
上記（１０）の構成によれば、コンプレッサホイールは、スリーブ部の内周面に形成された螺合溝に回転シャフトを螺合させることで、回転シャフトに機械的に連結される。螺合溝を有するスリーブ部は、ホイール本体部よりも耐摩耗性が高い材料により形成されているので、回転シャフトとコンプレッサホイールとの螺合締結を強固なものにすることができる。
【0030】
（１１）本発明の少なくとも一実施形態にかかる過給機は、
回転シャフトと、
上記（１）～（１０）の何れかに記載のコンプレッサホイール装置と、
上記コンプレッサホイール装置を収容するように構成されたハウジングと、
上記ハウジングに支持されるとともに、上記シール溝との間にシール機構部を形成するように構成されたシール部材と、を備える。
回転シャフトと、
上記（１）～（１０）の何れかに記載のコンプレッサホイール装置と、
上記コンプレッサホイール装置を収容するように構成されたハウジングと、
上記ハウジングに支持されるとともに、上記シール溝との間にシール機構部を形成するように構成されたシール部材と、を備える。
【0031】
上記（１１）の構成によれば、過給機は、シール溝を有するスリーブ部を含むコンプレッサホイール装置と、ハウジングに支持されるとともにシール溝との間にシール機構部を形成するシール部材と、を備えるので、シール機構部の周長が大きくなるのを防止することができ、シール機構部の複雑化を防止することができる。よって、上記の構成によれば、過給機の複雑化を防止して、過給機の製造コストを低減させることができる。
【発明の効果】
【0032】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、構造の複雑化を防止して、製造コストを低減させることができるコンプレッサホイール装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】一実施形態にかかるコンプレッサホイール装置を備える過給機の軸線に沿った概略断面図である。
【図4】一実施形態にかかるコンプレッサホイール装置を備える過給機のシール機構部近傍を拡大する概略部分拡大断面図である。
【図5】一実施形態におけるシール部材の概略図である。
【図6】スルーボア構造のコンプレッサホイールのミーゼス応力分布を示す図である。
【図7】ボアレス構造のコンプレッサホイールのミーゼス応力分布を示す図である。
【図8】スルーボア構造およびボアレス構造のコンプレッサホイールの中心軸上のミーゼス応力分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0034】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。
【0035】
図１は、一実施形態にかかるコンプレッサホイール装置を備える過給機の軸線に沿った概略断面図である。図１中矢印は、燃焼用気体（空気）や排ガスの流れる方向を示している。
幾つかの実施形態にかかるコンプレッサホイール装置３は、図１に示されるように、軸線ＬＡに沿って延在する回転シャフト２に取り付けられるコンプレッサホイール４と、コンプレッサホイール４の背面５４側（図中右側）にて回転シャフト２に取り付けられるスラストカラー７と、を含む。コンプレッサホイール装置３は、図１に示されるように過給機１に搭載される。
幾つかの実施形態にかかるコンプレッサホイール装置３は、図１に示されるように、軸線ＬＡに沿って延在する回転シャフト２に取り付けられるコンプレッサホイール４と、コンプレッサホイール４の背面５４側（図中右側）にて回転シャフト２に取り付けられるスラストカラー７と、を含む。コンプレッサホイール装置３は、図１に示されるように過給機１に搭載される。
【0036】
幾つかの実施形態にかかる過給機１は、図１に示されるように、上記回転シャフト２と、上記コンプレッサホイール装置３と、回転シャフト２およびコンプレッサホイール装置３を収容するように構成されたハウジング８と、を備える。
【0037】
図示される実施形態では、過給機１は、図１に示されるように、回転シャフト２に取り付けられるタービンホイール９と、回転シャフト２をスラスト方向に支持するように構成されたスラスト軸受１０と、回転シャフト２をラジアル方向に支持するように構成されたジャーナル軸受１１、１２と、他方側スラストカラー１３と、インサート１４と、オイルディフレクタ１５と、スナップリング１６と、シール部材１７と、をさらに備える自動車用のターボチャージャからなる。スラスト軸受１０およびジャーナル軸受１１、１２の夫々は、回転シャフト２を回転可能に支持している。
【0038】
タービンホイール９は、図１に示されるように、スラストカラー７に対してコンプレッサホイール４とは反対側にて回転シャフト２に取り付けられる。以下、軸線ＬＡが延在する方向を単に軸方向とし、軸線ＬＡに直交する方向を単に径方向とし、軸方向においてコンプレッサホイール４が位置する側（図中左側）を一方側とし、軸方向においてタービンホイール９が位置する側（図中右側）を他方側とする。
【0039】
図示される実施形態では、ハウジング８は、図１に示されるように、コンプレッサホイール４を収容するように構成されたコンプレッサハウジング８Ａと、スラスト軸受１０およびジャーナル軸受１１、１２を収容するように構成された軸受ハウジング８Ｂと、タービンホイール９を収容するように構成されたタービンハウジング８Ｃと、を含む。
軸受ハウジング８Ｂは、図１に示されるように、軸方向におけるコンプレッサハウジング８Ａとタービンハウジング８Ｃとの間に配置されている。軸受ハウジング８Ｂは、不図示の締結装置によって、上記一方側の端部がコンプレッサハウジング８Ａに連結固定され、上記他方側の端部がタービンハウジング８Ｃに連結固定されている。締結装置としては、ボルトやナット、Ｖクランプなどが挙げられる。
軸受ハウジング８Ｂは、図１に示されるように、軸方向におけるコンプレッサハウジング８Ａとタービンハウジング８Ｃとの間に配置されている。軸受ハウジング８Ｂは、不図示の締結装置によって、上記一方側の端部がコンプレッサハウジング８Ａに連結固定され、上記他方側の端部がタービンハウジング８Ｃに連結固定されている。締結装置としては、ボルトやナット、Ｖクランプなどが挙げられる。
【0040】
過給機１（ターボチャージャ）は、エンジンなどの内燃機関からタービンハウジング８Ｃ内に導入された排ガスにより、タービンホイール９を回転させ、回転シャフト２を介してタービンホイール９に機械的に連結されたコンプレッサホイール４を回転させるように構成されている。過給機１（ターボチャージャ）は、コンプレッサホイール４を回転させることで、コンプレッサハウジング８Ａ内に導入された燃焼用気体（空気）を圧縮して圧縮空気を生成して上述した内燃機関に送るように構成されている。
【0041】
図示される実施形態では、タービンハウジング８Ｃは、図１に示されるように、径方向の外側から排ガスが導入されて、タービンホイール９を回転させた排ガスを軸方向に沿って外側に排出するように構成されている。また、コンプレッサハウジング８Ａは、図１に示されるように、軸方向外側から空気が導入されて、コンプレッサホイール４やディフューザ流路を通過した燃焼用気体を径方向に沿って外側に排出するように構成されている。
【0042】
図示される実施形態では、軸受ハウジング８Ｂは、図１に示されるように、回転シャフト２を軸方向に沿って挿通可能に構成された内部空間８１と、軸受ハウジング８Ｂの外部から内部空間８１に潤滑油を流すための給油流路８２と、を内部に画定している。
【0043】
内部空間８１には、図１に示されるように、スラストカラー７と、スラスト軸受１０と、ジャーナル軸受１１、１２と、他方側スラストカラー１３と、インサート１４と、オイルディフレクタ１５と、スナップリング１６と、シール部材１７と、が配置されている。ジャーナル軸受１１は、ジャーナル軸受１２より上記一方側に配置され、且つ、他方側スラストカラー１３よりも上記他方側に配置されている。
【0044】
軸受ハウジング８Ｂは、図１に示されるように、軸受ハウジング８Ｂの外面８３に形成された給油入口８２１と、軸受ハウジング８Ｂの段差面８４に形成されたスラスト側出口８２２と、軸受ハウジング８Ｂの内面８５に形成されたジャーナル側出口８２３、８２４と、が形成されている。給油入口８２１から給油流路８２に導入された潤滑油の一部は、ジャーナル側出口８２３、８２４を通り、ジャーナル軸受１１、１２を潤滑している。
【0045】
スラスト軸受１０は、図１に示されるように、潤滑油を流すための給油導入路１０１を内部に画定している。スラスト軸受１０は、図１に示されるように、スラスト側出口８２２に連通する給油連絡口１０２と、給油導入路１０１を流れる潤滑油を外部に排出するための排出口１０３と、が形成されている。給油入口８２１から給油流路８２に導入された潤滑油の一部は、スラスト側出口８２２および給油連絡口１０２を通り、給油導入路１０１に導入された後、排出口１０３を通ってスラスト軸受１０の外部に排出され、スラストカラー７および他方側スラストカラー１３の夫々と、スラスト軸受１０との隙間に導入される。
【0046】
コンプレッサホイール４は、図１に示されるように、ハブ５１およびハブ５１の外周面５２に設けられた少なくとも一つのブレード５３を含むホイール本体部５と、ハブ５１の背面５４から軸方向に沿って突出する筒状のスリーブ部６と、を含む。スリーブ部６は、外周面６１に周方向に沿って延在する少なくとも一つのシール溝６２を有する。ホイール本体部５およびスリーブ部６は、回転シャフト２と一体的に回転するように構成されている。
【0047】
図示される実施形態では、図１に示されるように、上記少なくとも一つのブレード５３は、ハブ５１の周方向に互いに間隔をあけて設けられた複数のブレード５３を含む。また、スリーブ部６は、ハブ５１と同軸上に設けられており、ハブ５１の背面５４における中央から突出している。ハブ５１は、径方向に沿って延在するディスク部５１Ａと、ディスク部５１Ａより上記一方側に設けられ、ディスク部５１Ａより小径のノーズ部５１Ｂと、を含む。スリーブ部６は、ハブ５１のディスク部５１Ａより小径になるように構成されている。
【0048】
【0049】
スラストカラー７は、図２、３に示されるように、厚さ方向（軸方向）における一端（一方側）に位置して径方向に沿って延在する一面７１と、厚さ方向における他端（他方側）に位置して径方向に沿って延在する他面７２と、を含む円板形状を有する。
一面７１は、図２、３に示されるように、スリーブ部６の端面６３と当接する当接面７１Ａを含む。他面７２は、図２、３に示されるように、上述したスラスト軸受１０の端面１０４と摺接する摺接面７２Ａを含む。
一面７１は、図２、３に示されるように、スリーブ部６の端面６３と当接する当接面７１Ａを含む。他面７２は、図２、３に示されるように、上述したスラスト軸受１０の端面１０４と摺接する摺接面７２Ａを含む。
【0050】
図２、３に示されるように、スラストカラー７は、厚さ方向に沿って貫通する貫通孔７３が形成されており、上記貫通孔７３に回転シャフト２が挿通される。スラストカラー７は、回転シャフト２と一体的に回転するように構成されている。スラストカラー７は、他方側スラストカラー１３より上記一方側に配置されている。
【0051】
他方側スラストカラー１３は、図２、３に示されるように、回転シャフト２が挿通される貫通孔１３２を有する円筒状の胴体部１３１と、胴体部１３１の他方側外周縁部から径方向に沿って突出する鍔部１３３と、を含む。他方側スラストカラー１３は、回転シャフト２と一体的に回転するように構成されている。
【0052】
胴体部１３１は、図２、３に示されるように、上記一方側に位置する端面１３４であって、径方向に沿って延在してスラストカラー７の他面７２に当接する端面１３４を有する。換言すると、スラストカラー７の他面７２は、摺接面７２Ａより径方向内側に設けられ、且つ、他方側スラストカラー１３の端面１３４に当接するカラー当接面７２Ｂを含む。
鍔部１３３は、図２、３に示されるように、上記一方側に位置する段差面１３５であって、径方向に沿って延在して上述したスラスト軸受１０の端面１０５と摺接する段差面１３５を有する。
鍔部１３３は、図２、３に示されるように、上記一方側に位置する段差面１３５であって、径方向に沿って延在して上述したスラスト軸受１０の端面１０５と摺接する段差面１３５を有する。
【0053】
スラスト軸受１０は、図２、３に示されるように、径方向に沿って延在する板状に形成されており、軸方向に沿って延在して他方側スラストカラー１３の胴体部１３１を緩く挿通させるように構成された挿通孔１０６が形成されている。また、スラスト軸受１０は、図２、３に示されるように、上記一方側に位置して径方向に沿って延在する上述した端面１０４と、上記他方側に位置して径方向に沿って延在する上述した端面１０５と、を含む。
【0054】
スラスト軸受１０は、軸方向におけるスラストカラー７の摺接面７２Ａと、他方側スラストカラー１３の段差面１３５との隙間に配置される内周縁部１０７を有する。
スラスト軸受１０は、回転シャフト２にスラスト力が作用した際に、端面１０４が摺接面７２Ａに摺接したり、端面１０５が段差面１３５に摺接したりすることで、回転シャフト２をスラスト方向に支持している。また、スラスト軸受１０の挿通孔１０６の内面は、回転シャフト２の回転に伴い、他方側スラストカラー１３の胴体部１３１の外周面１３６に摺接するように構成されている。
スラスト軸受１０は、回転シャフト２にスラスト力が作用した際に、端面１０４が摺接面７２Ａに摺接したり、端面１０５が段差面１３５に摺接したりすることで、回転シャフト２をスラスト方向に支持している。また、スラスト軸受１０の挿通孔１０６の内面は、回転シャフト２の回転に伴い、他方側スラストカラー１３の胴体部１３１の外周面１３６に摺接するように構成されている。
【0055】
図示される実施形態では、図２、３に示されるように、上述した給油連絡口１０２は、端面１０５に形成され、上述した排出口１０３は、挿通孔１０６の内面に形成されている。排出口１０３から排出された潤滑油は、スラスト軸受１０の挿通孔１０６の内面と他方側スラストカラー１３の外周面１３６との間、スラスト軸受１０の端面１０４とスラストカラー７の摺接面７２Ａとの間、およびスラスト軸受１０の端面１０５と他方側スラストカラー１３の段差面１３５との間に導入されて、回転シャフト２の回転に伴い液膜を形成する。
【0056】
インサート１４は、図２、３に示されるように、軸方向に沿って貫通する貫通孔１４１を有する環状部材であり、上記貫通孔１４１にスリーブ部６が緩く挿通されるように構成されている。インサート１４は、貫通孔１４１の内面が、シール溝６２を含む外周面６１に対して隙間を有して対向するように配置されている。
【0057】
インサート１４は、図２、３に示されるように、外周部から軸方向に沿ってスラスト軸受１０側に突出する突出部１４２を有する。突出部１４２の径方向に沿って延在する他方側の段差面１４３から突出した先端１４４が、スラスト軸受１０の端面１０４の外周縁に当接している。
【0058】
軸受ハウジング８Ｂは、図２、３に示されるように、スラスト軸受１０およびインサート１４の外周側を覆うように軸方向に沿って延在する被覆部８６と、軸方向におけるスラスト軸受１０より上記他方側の位置で径方向内側に突出し、径方向に沿って延在する内方突出部８７と、を含む。内方突出部８７は、スラスト軸受１０の端面１０５に当接する上記段差面８４を有する。
【0059】
インサート１４の突出部１４２の上記一方側の後端面１４５は、図２、３に示されるように、軸受ハウジング８Ｂの被覆部８６に形成された内周溝８８に嵌合された円弧状のスナップリング１６（移動規制部材）と当接している。インサート１４は、スナップリング１６により、スラスト軸受１０側に押し付けられている。換言すると、スラスト軸受１０およびインサート１４の夫々は、各々の外周縁部が軸受ハウジング８Ｂの内方突出部８７およびスナップリング１６に挟持されている。つまり、スラスト軸受１０およびインサート１４は、軸受ハウジング８Ｂ（ハウジング８）により、回転シャフト２の外周側に支持されている。
【0060】
オイルディフレクタ１５は、図２、３に示されるように、インサート１４より上記他方側に配置されている。オイルディフレクタ１５は、軸方向に沿って貫通する貫通孔１５１を有する環状部材であり、上記貫通孔１５１にスリーブ部６が緩く挿通されるように構成されている。
【0061】
オイルディフレクタ１５は、図２、３に示されるように、径方向に沿って延在しており、その外周縁部１５２がインサート１４の段差面１４３と、スラスト軸受１０の端面１０４の外周縁と、の間に挟持されている。つまり、オイルディフレクタ１５は、スラスト軸受１０およびインサート１４を介して、軸受ハウジング８Ｂ（ハウジング８）により、回転シャフト２の外周側に支持されている。また、オイルディフレクタ１５は、上記他方側の面の内周縁１５３がスラストカラー７の一面７１に摺接するように構成されている。
【0062】
上記一面７１は、当接面７１Ａより径方向外側に設けられ、且つ、オイルディフレクタ１５の内周縁１５３に摺接する摺接面７１Ｂを含む。つまり、スラストカラー７は、図２、３に示されるように、スリーブ部６の外周面６１よりも径方向外側に突出する突出部７４を有し、突出部７４の上記一方側の面が上記摺接面７１Ｂとなる。
【0063】
シール部材１７は、図２、３に示されるように、スリーブ部６のシール溝６２との間にシール機構部１８を形成するように構成されている。シール部材１７は、インサート１４を介して、軸受ハウジング８Ｂ（ハウジング８）により、回転シャフト２の外周側に支持されている。
【0064】
図１、２に示される実施形態では、コンプレッサホイール４には、回転シャフト２が軸方向に沿って挿通可能な貫通孔４０が形成されている。貫通孔４０は、図１に示されるように、ホイール本体部５を軸方向に沿って貫通する貫通孔５７と、貫通孔５７に連通するとともにスリーブ部６を軸方向に沿って貫通する貫通孔６４と、を含む。コンプレッサホイール４は、貫通孔４０に回転シャフト２が挿通されて、回転シャフト２のホイール前縁端から突出した突出部２１の外周面に形成された螺合部２２（雄ネジ部）に、ナット部材１９の内周面に形成された螺合溝１９１（雌ネジ部）を螺合することで、回転シャフト２に機械的に連結固定されている。つまり、図１、２に示される実施形態におけるコンプレッサホイール４は、いわゆるスルーボア構造となっている。
【0065】
図３に示される実施形態では、コンプレッサホイール４は、スリーブ部６の内周面６４Ａに形成された螺合溝６５（雌ネジ部）に、回転シャフト２の先端部２３の外周面に形成された螺合部２４（雄ネジ部）を螺合することで、回転シャフト２に機械的に連結固定されている。つまり、図３に示される実施形態におけるコンプレッサホイール４は、いわゆるボアレス構造となっている。
【0066】
幾つかの実施形態にかかるコンプレッサホイール装置３は、図２、３に示されるように、上述したコンプレッサホイール４と、上述したスラストカラー７と、を備える。コンプレッサホイール４は、上述したホイール本体部５と、上述したシール溝６２を有するスリーブ部６と、を含み、スラストカラー７は、当接面７１Ａを含む上述した一面７１と、摺接面７２Ａを含む上述した他面７２と、を含む円板形状を有する。
【0067】
上記の構成によれば、コンプレッサホイール装置３は、ホイール本体部５およびスリーブ部６を有するコンプレッサホイール４と、スラストカラー７と、を備える。スラストカラー７は、スリーブ部６の端面６３と当接する当接面７１Ａを含むとともに径方向に沿って延在する上述した一面７１と、回転シャフト２をスラスト方向に支持するスラスト軸受１０と摺接する摺接面７２Ａを含むとともに径方向に沿って延在する上述した他面７２と、を含む円板形状であるため、簡単な構造であり、製造が容易である。また、スラストカラー７は、過給機１に対して一面７１と他面７２とを区別することなく組付け可能であるため、組付け性が良好である。よって、上記の構成によれば、コンプレッサホイール装置３の構造の複雑化を防止して、コンプレッサホイール装置３の製造コストを低減させることができる。
【0068】
仮に過給機１のシール機構部１８の周長が長いものであると、その分だけ潤滑油が漏洩し易くなるので、潤滑油の漏洩を防止するために、シール機構部１８の複雑化を招く虞がある。上記の構成によれば、スリーブ部６にシール溝６２を有しているので、シール溝６２を含んで構成される過給機１のシール機構部１８の周長が大きくなるのを防止することができ、シール機構部１８の複雑化を防止することができる。このため、コンプレッサホイール装置３が搭載される過給機１の複雑化を防止して、過給機１の製造コストを低減させることができる。
【0069】
幾つかの実施形態では、図２、３に示されるように、上述したホイール本体部５と上述したスリーブ部６とは、同じ材料により一体的に形成されている。仮にホイール本体部５とスリーブ部６が別体であると、ホイール本体部５とスリーブ部６を組付ける作業が必要となる。上記の構成によれば、ホイール本体部５とスリーブ部６とが同じ材料により一体的に形成されているので、ホイール本体部５とスリーブ部６が別体である場合に比べて、組付け性が良好である。また、ホイール本体部５とスリーブ部６とを一体的に形成する加工は、困難ではないため、加工性が低下する虞はない。よって、上記の構成によれば、コンプレッサホイール装置３の製造コストをより低減させることができる。
【0070】
図４は、一実施形態にかかるコンプレッサホイール装置を備える過給機のシール機構部近傍を拡大する概略部分拡大断面図である。図５は、一実施形態におけるシール部材の概略図である。
幾つかの実施形態では、図４に示されるように、上述したホイール本体部５と上述したスリーブ部６とは、同じ材料により一体的に形成されている。上述したシール溝６２の底面６２１は、ハウジング８に支持された上述したシール部材１７の内周面１７１との間にクリアランスＣが形成されるように構成された。
幾つかの実施形態では、図４に示されるように、上述したホイール本体部５と上述したスリーブ部６とは、同じ材料により一体的に形成されている。上述したシール溝６２の底面６２１は、ハウジング８に支持された上述したシール部材１７の内周面１７１との間にクリアランスＣが形成されるように構成された。
【0071】
図示される実施形態では、図５に示されるように、シール部材１７は、円弧角度が１８０度以上の円弧状に形成されている。シール部材１７は、可撓性を有しており、一方の円弧端１７３と他方の円弧端１７４とが近付くように撓ませた状態で、インサート１４の貫通孔１４１に周方向に沿って延在するシール溝１４６に嵌入されている。シール部材１７は、シール部材１７の外周面１７２を径方向外側に広げるように作用する復元力により、シール溝１４６の底面を押圧することで、インサート１４に支持されている。換言すると、シール部材１７は、図４に示されるように、インサート１４を介して、軸受ハウジング８Ｂ（ハウジング８）により、回転シャフト２の外周側に支持されている。
【0072】
図示される実施形態では、図４に示されるように、スリーブ部６は、外周面６１とインサート１４の貫通孔１４１とに隙間が形成されるように構成されている。また、スリーブ部６のシール溝６２は、他方側に位置する側壁６２２とシール部材１７の他方側に位置する側壁１７５との間に隙間が形成されるように構成されている。また、スリーブ部６のシール溝６２は、一方側に位置する側壁６２３とシール部材１７の一方側に位置する側壁１７６との間に隙間が形成されるように構成されている。
【0073】
一般的に、コンプレッサホイール４の軽量化を図るために、コンプレッサホイール４の材料としてアルミニウムやアルミニウム合金のような低強度材料が用いられることがある。ホイール本体部５とスリーブ部６とが一体的に形成されている場合には、スリーブ部６が低強度材料となる可能性がある。上記の構成によれば、シール溝６２の底面６２１は、ハウジング８に支持されたシール部材１７の内周面１７１との間にクリアランスＣが形成されるように構成されているので、スリーブ部６のシール溝６２が、シール部材１７に対して摺動して摩耗や損傷することを防止することができる。
【0074】
なお、他の幾つかの実施形態では、ホイール本体部５とスリーブ部６とが別体である場合において、シール溝６２は、上述したクリアランスＣが形成されるように構成されていてもよい。
幾つかの実施形態では、図４に示されるように、上述したホイール本体部５と上述したスリーブ部６とは、同じ材料により一体的に形成されている。上述したスリーブ部６のシール溝６２を含む部分には、硬度又は摺動性の少なくとも一方を向上させる表面加工処理が施されている。
幾つかの実施形態では、図４に示されるように、上述したホイール本体部５と上述したスリーブ部６とは、同じ材料により一体的に形成されている。上述したスリーブ部６のシール溝６２を含む部分には、硬度又は摺動性の少なくとも一方を向上させる表面加工処理が施されている。
【0075】
上記表面加工処理には、化成処理、メッキ処理、アルマイト処理、テフロン（登録商標）加工処理、テフロン含侵処理、又はこれらの組み合わせの少なくとも一つが含まれる。
メッキ処理としては、硬度を向上させるニッケルメッキ、亜鉛メッキ、無電解ニッケルメッキ、又は、硬度および摺動性を向上させるカニフロンメッキ（テフロン複合無電解ニッケルメッキ）、無電解ニッケルホウ素メッキなどが挙げられる。
メッキ処理としては、硬度を向上させるニッケルメッキ、亜鉛メッキ、無電解ニッケルメッキ、又は、硬度および摺動性を向上させるカニフロンメッキ（テフロン複合無電解ニッケルメッキ）、無電解ニッケルホウ素メッキなどが挙げられる。
【0076】
上述したように、スリーブ部６にアルミニウムやアルミニウム合金が用いられる可能性がある。これらの材料を他部材と摺動する可能性があるシール溝６２に採用した場合には、硬度不足により摩耗や損傷が進展し易かったり、摺動性が悪くカジリが発生し易かったりする可能性がある。上記の構成によれば、スリーブ部６のシール溝６２を含む部分に硬度又は摺動性の少なくとも一方を向上させる表面加工処理が施されているので、シール溝６２が硬度不足による摩耗や損傷することや、カジリの発生を防止することができる。
【0077】
幾つかの実施形態では、図２、３に示されるように、上述したホイール本体部５と上述したスリーブ部６とは、同じ材料により一体的に形成されている。上述したホイール本体部５と上述したスリーブ部６との接続位置Ｐ１は、上述したハブ５１の最大外径をＤ（図１参照）としたときに、ハブ５１の最大外径位置Ｐ２から軸方向において０．０３Ｄ（３％Ｄ）以上離れるように構成されている。
図示される実施形態では、図２、３に示されるように、最大外径位置Ｐ２は、ディスク部５１Ａの他方側縁に位置している。換言すると、最大外径位置Ｐ２は、ホイール本体部５の背面５４の外周縁に位置している。また、図示される実施形態では、接続位置Ｐ１は、ハブ５１の最大外径位置Ｐ２から軸方向において０．０９Ｄ（９％Ｄ）以内になるように構成されている。この場合には、コンプレッサホイール４の軸方向における長さが長くなることを防止することができる。
図示される実施形態では、図２、３に示されるように、最大外径位置Ｐ２は、ディスク部５１Ａの他方側縁に位置している。換言すると、最大外径位置Ｐ２は、ホイール本体部５の背面５４の外周縁に位置している。また、図示される実施形態では、接続位置Ｐ１は、ハブ５１の最大外径位置Ｐ２から軸方向において０．０９Ｄ（９％Ｄ）以内になるように構成されている。この場合には、コンプレッサホイール４の軸方向における長さが長くなることを防止することができる。
【0078】
図６は、スルーボア構造のコンプレッサホイールのミーゼス応力分布を示す図である。図７は、ボアレス構造のコンプレッサホイールのミーゼス応力分布を示す図である。図８は、スルーボア構造およびボアレス構造のコンプレッサホイールの中心軸上のミーゼス応力分布を示すグラフである。図６～８の夫々は、強度解析結果により得られたものである。
【0079】
図６に示されるように、スルーボア構造のコンプレッサホイール４Ａは、最大外径位置Ｐ２の径方向内側に孔５７Ａ（貫通孔５７に相当）が形成され、孔５７Ａの内周面近傍に内周側応力集中部５６が生じている。
図７に示されるように、ボアレス構造のコンプレッサホイール４Ｂは、最大外径位置Ｐ２の径方向内側に孔５７Ａが形成されていないので、上記内周側応力集中部５６が生じていない。
図７に示されるように、ボアレス構造のコンプレッサホイール４Ｂは、最大外径位置Ｐ２の径方向内側に孔５７Ａが形成されていないので、上記内周側応力集中部５６が生じていない。
【0080】
また、図６、７に示されるように、コンプレッサホイール４Ａ、４Ｂの夫々は、最大外径位置Ｐ２の径方向内側に位置する背面５４近傍に背面側応力集中部５８が生じている。上記背面側応力集中部５８は、ハブ５１の最大外径位置Ｐ２から軸方向において０．０３Ｄ（３％Ｄ）以上離れた位置には生じていない。
【0081】
図８に示されるように、最大外径位置Ｐ２で発生する応力（ピーク応力）に対して、ハブ５１の最大外径位置Ｐ２から軸方向において０．０３Ｄ（３％Ｄ）離れた位置における応力は、上記ピーク応力の５０％以下となっている。
【0082】
軸方向におけるハブ５１の最大外径位置Ｐ２近傍において遠心応力が極大となる。上記の構成によれば、ホイール本体部５とスリーブ部６との接続位置Ｐ１は、ハブ５１の最大外径をＤとしたときに、ハブ５１の最大外径位置Ｐ２から軸方向において０．０３Ｄ以上離れるように構成されているので、接続位置Ｐ１にかかる遠心応力を小さなものにすることができる。接続位置Ｐ１にかかる遠心応力を小さくすることで、スリーブ部６の外径を小さくできるため、過給機１のシール機構部１８の周長が大きくなるのを防止することができる。
【0083】
幾つかの実施形態では、図２、３に示されるように、上述したホイール本体部５と上述したスリーブ部６とは、同じ材料により一体的に形成されている。上述したホイール本体部５と上述したスリーブ部６との接続部４１は、回転シャフト２の軸線方向を含む断面において、コンプレッサホイール４の内側に凹となる円弧状に形成されている。
【0084】
上記の構成によれば、ホイール本体部５とスリーブ部６との接続部４１は、回転シャフト２の軸線方向を含む断面において、コンプレッサホイール４の内側に凹となる円弧状に形成されているので、接続部４１に応力集中が生じるのを防止することができる。接続部４１に応力集中が生じるのを防止することで、スリーブ部６の外径を小さくできるため、過給機１のシール機構部１８の周長が大きくなるのを防止することができる。
【0085】
上述したように、幾つかの実施形態では、上述したスリーブ部６は、図３に示されるように、回転シャフト２が螺合される螺合溝６５が形成された内周面６４Ａを有する。
【0086】
上記の構成によれば、コンプレッサホイール４は、ハブ５１の最大外径位置Ｐ２から離れた位置にあるスリーブ部６の内周面６４Ａに形成された螺合溝６５に、回転シャフト２を螺合させることで、回転シャフト２に機械的に連結される、いわゆるボアレス構造となっている。上記の構成によれば、上述した内周側応力集中部５６（応力集中部）の発生を抑制することができ、スルーボア構造に比べて、ホイール本体部５のクリープ強度を高くする必要がない分、ホイール本体部５の材料コストを低減させることができる。
【0087】
上述した幾つかの実施形態では、ホイール本体部５とスリーブ部６とは、同じ材料により一体的に形成されていたが、他の幾つかの実施形態では、ホイール本体部５とスリーブ部６は別体であってもよく、ホイール本体部５とスリーブ部６の夫々は、別々の材料により形成されていてもよい。
【0088】
【0089】
幾つかの実施形態では、図９に示されるように、上述したスリーブ部６は、ハブ５１の背面５４に形成された凹部５５に圧入されることで、ホイール本体部５に固結されるように構成される一端部６６を有し、且つ、ホイール本体部５よりも耐摩耗性が高い材料により形成されている。
図示される実施形態では、一端部６６は、図９に示されるように、スリーブ部６のシール溝６２が形成された外周面６１より小径の外周面を有する。
図示される実施形態では、一端部６６は、図９に示されるように、スリーブ部６のシール溝６２が形成された外周面６１より小径の外周面を有する。
【0090】
上記の構成によれば、スリーブ部６の一端部６６をハブ５１の凹部５５に圧入すれば、ホイール本体部５とスリーブ部６が一体となるので、ホイール本体部５とスリーブ部６を組付ける作業は容易である。また、ホイール本体部５とスリーブ部６とが一体になった状態で過給機１に組付けられるので、組付け性が良好である。よって、上記の構成によれば、ホイール本体部５とスリーブ部６とを別体にしたことによる製造コストの増加を抑えることができる。また、シール溝６２を有するスリーブ部６がホイール本体部５よりも耐摩耗性が高い材料により形成されているので、シール溝６２の摩耗や損傷を防止することができる。
【0091】
幾つかの実施形態では、図９に示されるように、ホイール本体部５とスリーブ部６とが別体である。上述した一端部６６の先端６６１は、ハブ５１の最大外径位置Ｐ２よりもコンプレッサホイール４の背面５４側（上記他方側）に位置するように構成される。
図示される実施形態では、上述した一端部６６の先端６６１は、ハブ５１の最大外径位置Ｐ２から軸方向において０．０３Ｄ（３％Ｄ）以上離れるように構成されている。また、図示される実施形態では、先端６６１は、ハブ５１の最大外径位置Ｐ２から軸方向において０．０９Ｄ（９％Ｄ）以内になるように構成されている。この場合には、コンプレッサホイール４の軸方向における長さが長くなることを防止することができる。
図示される実施形態では、上述した一端部６６の先端６６１は、ハブ５１の最大外径位置Ｐ２から軸方向において０．０３Ｄ（３％Ｄ）以上離れるように構成されている。また、図示される実施形態では、先端６６１は、ハブ５１の最大外径位置Ｐ２から軸方向において０．０９Ｄ（９％Ｄ）以内になるように構成されている。この場合には、コンプレッサホイール４の軸方向における長さが長くなることを防止することができる。
【0092】
上記の構成によれば、スリーブ部６の一端部６６の先端６６１は、ハブ５１の最大外径位置Ｐ２よりもコンプレッサホイール４の背面５４側に位置するように構成されているので、スルーボア構造とは異なり、ホイール本体部５における上述した内周側応力集中部５６（応力集中部）の発生を抑制することができる。このため、ホイール本体部５のクリープ強度を高くする必要がない分、ホイール本体部５の材料コストを低減させることができる。
【0093】
幾つかの実施形態では、図９に示されるように、ホイール本体部５とスリーブ部６とが別体である。上述したスリーブ部６は、回転シャフト２が螺合される螺合溝６５が形成された内周面６４Ａを有する。
【0094】
上記の構成によれば、コンプレッサホイール４は、スリーブ部６の内周面６４Ａに形成された螺合溝６５に回転シャフト２を螺合させることで、回転シャフト２に機械的に連結される。螺合溝６５を有するスリーブ部６は、ホイール本体部５よりも耐摩耗性が高い材料により形成されているので、回転シャフト２とコンプレッサホイール４との螺合締結を強固なものにすることができる。
【0095】
幾つかの実施形態にかかる過給機１は、図１に示されるように、上述した回転シャフト２と、上述したコンプレッサホイール装置３と、コンプレッサホイール装置３を収容するように構成された上述したハウジング８と、ハウジング８に支持されるとともに、シール溝６２との間にシール機構部１８を形成するように構成された上述したシール部材１７と、を備える。
【0096】
上記の構成によれば、過給機１は、シール溝６２を有するスリーブ部６を含むコンプレッサホイール装置３と、ハウジング８に支持されるとともにシール溝６２との間にシール機構部１８を形成するシール部材１７と、を備えるので、シール機構部１８の周長が大きくなるのを防止することができ、シール機構部１８の複雑化を防止することができる。よって、上記の構成によれば、過給機１の複雑化を防止して、過給機１の製造コストを低減させることができる。
【0097】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【0098】
上述した幾つかの実施形態では、過給機１としてコンプレッサホイール４と、タービンホイール９とを備えるターボチャージャを例に説明したが、過給機１は、ターボチャージャに限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、過給機１は、ターボチャージャ以外の過給機であってもよい。また、過給機１は、上述したタービンホイール９を備えない構成にしてもよい。タービンホイール９を備えない過給機１としては、不図示の電動機によりコンプレッサホイール４を回転させるように構成された電動コンプレッサなどが挙げられる。
【符号の説明】
【0099】
１ 過給機
２ 回転シャフト
３ コンプレッサホイール装置
４，４Ａ，４Ｂ コンプレッサホイール
５ ホイール本体部
６ スリーブ部
７ スラストカラー
８ ハウジング
８Ａ コンプレッサハウジング
８Ｂ 軸受ハウジング
８Ｃ タービンハウジング
９ タービンホイール
１０ スラスト軸受
１１，１２ ジャーナル軸受
１３ タービン側スラストカラー
１４ インサート
１５ オイルディフレクタ
１６ スナップリング
１７ シール部材
１８ シール機構部
１９ ナット部材
２１ 突出部
２２，２４ 螺合部
２３ 先端部
４０ 貫通孔
４１ 接続部
５１ ハブ
５１Ａ ディスク部
５１Ｂ ノーズ部
５２ 外周面
５３ ブレード
５４ 背面
５５ 凹部
５６ 内周側応力集中部
５７ 貫通孔
５７Ａ 孔
５８ 背面側応力集中部
６１ 外周面
６２ シール溝
６３ 端面
６４ 貫通孔
６４Ａ 内周面
６５ 螺合溝
６６ 一端部
７１ 一面
７１Ａ，７２Ｂ 当接面
７１Ｂ，７２Ａ 摺接面
７２ 他面
７３ 貫通孔
７４ 突出部
８１ 内部空間
８２ 給油流路
８３ 外面
８４ 段差面
８５ 内面
８６ 被覆部
８７ 内方突出部
８８ 内周溝
Ｃ クリアランス
ＬＡ 軸線
Ｐ１ 接続位置
Ｐ２ 最大外径位置
２ 回転シャフト
３ コンプレッサホイール装置
４，４Ａ，４Ｂ コンプレッサホイール
５ ホイール本体部
６ スリーブ部
７ スラストカラー
８ ハウジング
８Ａ コンプレッサハウジング
８Ｂ 軸受ハウジング
８Ｃ タービンハウジング
９ タービンホイール
１０ スラスト軸受
１１，１２ ジャーナル軸受
１３ タービン側スラストカラー
１４ インサート
１５ オイルディフレクタ
１６ スナップリング
１７ シール部材
１８ シール機構部
１９ ナット部材
２１ 突出部
２２，２４ 螺合部
２３ 先端部
４０ 貫通孔
４１ 接続部
５１ ハブ
５１Ａ ディスク部
５１Ｂ ノーズ部
５２ 外周面
５３ ブレード
５４ 背面
５５ 凹部
５６ 内周側応力集中部
５７ 貫通孔
５７Ａ 孔
５８ 背面側応力集中部
６１ 外周面
６２ シール溝
６３ 端面
６４ 貫通孔
６４Ａ 内周面
６５ 螺合溝
６６ 一端部
７１ 一面
７１Ａ，７２Ｂ 当接面
７１Ｂ，７２Ａ 摺接面
７２ 他面
７３ 貫通孔
７４ 突出部
８１ 内部空間
８２ 給油流路
８３ 外面
８４ 段差面
８５ 内面
８６ 被覆部
８７ 内方突出部
８８ 内周溝
Ｃ クリアランス
ＬＡ 軸線
Ｐ１ 接続位置
Ｐ２ 最大外径位置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】