[发明专利]涡轮转子及装入有该涡轮转子的涡轮增压机

说明书

本发明的目的在于，提供一种涡轮转子及使用该涡轮转子的涡轮增压机，设于涡轮叶轮(5)背面的平衡修正部的划定位置清晰，即使大量生产也能够均等地进行平衡切削或加厚，该涡轮转子设有：涡轮叶轮(5)，对钛铝合金进行精密铸造，在通过叶轮旋转轴心的轮毂(50)的外周围沿周向设置多个叶片(40)，并且将相邻的所有叶片(40)间切开而形成弧形缺口状的扇形部(30)；转子轴(7)，在该涡轮叶轮的轮毂背面侧的、沿叶轮旋转轴线C－C上固定设置；平衡切削部(11)，在涡轮叶轮的轮毂背面侧沿旋转的叶轮周向设置，其中，所述平衡切削的最小径BCmin比转子轴的叶轮安装侧的最大径大，平衡切削最大径BCmax比涡轮叶轮的扇径S小，且在“从叶轮背面到轮毂表面的板厚t为1.75t≧w”(w：周向区域(平衡切削)的半径方向幅度)的位置设定所述区域。

技术领域

本发明涉及在涡轮叶轮的背面沿叶轮周向设有非平衡修正部的涡轮转子及装入有该涡轮转子的涡轮增压机，特别是涉及在对钛铝合金进行精密铸造制造而成的涡轮叶轮的背面侧设有非平衡修正部的涡轮转子。

背景技术

基于图1说明作为本发明的前提技术的涡轮转子的结构。

图1是径向涡轮转子的局部主视图，由涡轮转子轴7和涡轮叶轮5构成，涡轮叶轮5在叶轮旋转轴线C－C上设置有圆锥台状的轮毂50，而且在该轮毂50的外周围沿周向大致等间隔地设置有多个叶片(叶片)40。另外，在相邻的所有的叶片40之间切出弧形缺口状的扇部30。而且，扇部30在叶片40的负压面和与其相邻的叶片40的压力面之间形成。从叶轮旋转轴线C－C到扇部30的内缘的最小半径部分位于两个叶片40、40之间的大致中心部。因此，这些扇部30以最小半径部分为中心形成左右对称的形状。这些扇部30实现使涡轮叶轮5的离心应力和惯性力矩降低的作用。

另外，上述涡轮叶轮5固定设置有沿其背面侧的旋转轴线C－C上延伸的转子轴7。转子轴7在其前端侧一体地安装有比该转子轴粗径的中间轴部20，经由该中间轴部20将转子叶轮固定于上述转子轴7。(参照专利文献2、专利文献3)

另外，这样的涡轮叶轮5由于通过铸造来制造，所以叶轮的铸物自身会产生相对于旋转轴心的偏重量、即非平衡。而且，在将产生了该非平衡的涡轮叶轮5装入涡轮转子1而构成涡轮增压机的情况下，在上述涡轮转子高速旋转时由于上述非平衡的离心力引起导致涡轮增压机自身的振动。

因此，目前，作为修正上述铸造的涡轮叶轮的非平衡的技术，在涡轮叶轮背面侧，与旋转轴线C－C同心状地形成有环圆弧状的非平衡切削部。

上述涡轮增压机的中，特别是机动车用涡轮增压机正在进行为了提高燃料效率并且缩小化，另外，有为提高性能而排气温度高温化的趋势。

对于这种性能提高的要求，提案有由耐热性优异的TiAl基合金形成涡轮叶轮，并通过Ni钎料等钎料与钢材的轴接合而成的涡轮转子，例如已知有非专利文献1。

这种汽车用涡轮增压机所使用的涡轮叶轮5由于既可以精密铸造也可以铸造，所以如图1所示，不能以旋转轴心(c)为中心如机械加工那样，在沿周向取得旋转平衡的同时进行加工，因此，目前，在上述精密铸造后的涡轮叶轮5的轮毂背面侧利用立铣刀等切削工具沿叶轮周向圆弧状地切削而形成平衡切削部11，或切削轮毂50前端侧的凸台部12而实现旋转非平衡的修正。

而且，形成于上述叶轮背面侧的圆弧状的平衡切削部11在越接近比旋转轴心侧的中间轴部20靠外侧的扇部缘侧越修正旋转平衡的方面是优选的，但形成叶轮的TiAl为脆的材料，因此，若接近扇部缘侧进行平衡切削11，则越往前作为切削工具的立铣刀等切削按压力越向叶轮的扇形部30传递，容易在该扇形部30产生裂纹或破裂。而且，如果在扇形部30具有破裂的状态下使叶轮高速旋转进行运转，则脆性材料的叶轮上的上述裂纹或破裂扩展，在运转中涡轮叶轮5可能破损。