[发明专利]叶轮机动翼

说明书

技术领域

本发明是涉及涡轮增压机等径向叶轮机、斜流叶轮机中的动翼的发明，尤其涉及动翼的背面形状。

背景技术

在车辆用、船舶用等的涡轮增压机的叶轮机动翼中，如果叶轮机动翼的惯性力矩大，则如图7所示发动机转速的上升、供气压力的上升的响应性变差，其结果是发生包括涡轮增压机等在内的发动机系统整体的时滞。

因此，作为降低叶轮机动翼的惯性力矩的方法，公知有切除翼形状自身等来调整应对的方法。

例如，公知有为了减少如图8所示的翼01的后缘03的高度而降低翼01的外周的覆缘线05的方法、将图9所示的翼01的厚度薄壁化成翼01′的方法、或者抑制到翼01的前缘07的整个高度而形成小径的叶轮机的方法等。

但是，由于该翼01的后缘03高度的减少或翼01的壁厚的薄壁化，可能导致叶轮机动翼的效率下降或不再满足强度方面的要求，在适用小径的叶轮机时，尤其是涡轮增压机的情况下，需要放出最大转矩点与最大输出点的流量差，存在系统整体的效率下降的问题。

因此，提出了不改变翼形状，而作为降低惯性力矩的方法在动翼的背面部形成减壁的凹形状的提案。

例如，如图10所示，在专利文献1(日本特开平10-54201号公报)中，在叶轮机动翼011的设置有叶片013的轮毂015的端面016上形成有轴向环状凹部017。

此外，如图11所示，在专利文献2(日本实开昭63-83430号公报)中，在叶轮机动翼020的设置有叶片022的轮毂024的端面025形成有轴向环状凹部026。该凹部026在周向上的四个部位沿轴向设置，截面形状形成为大致三角形。

专利文献1：日本特开平10-54201号公报

专利文献2：日本实开昭63-83430号公报

然而，在专利文献1、专利文献2中，虽然能够通过减壁的凹形状来降低惯性力矩从而实现响应性的提高，但是在专利文献1中，图10的凹形状的前端部019容易因曲率半径小的急剧的曲率变化而产生应力集中，另外，在专利文献2中同样，图11的凹形状的前端部028容易因急剧的曲率变化而产生应力集中。

因此，在轮毂构件的动翼背面的根部容易产生应力集中而在强度和耐久性方面存在问题。

发明内容

因此，本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种具备无需改变翼形状而降低动翼的惯性力矩且抑制动翼背面的根部的应力集中的产生，从而能够提高强度及耐久性的动翼背面形状的叶轮机动翼。

为了解决上述问题，本申请的第一发明为一种叶轮机动翼，其使连结有旋转轴的轴状的轮毂部和形成在该轮毂部的周围的多个翼部一体形成，其特征在于，所述轮毂部具有朝向作为旋转轴方向的一端侧的背面而逐渐变成大径的形状，在该背面以旋转轴中心为中心形成有环状的凹形状部，该凹形状部的所述旋转轴方向上的截面形状由将椭圆形或卵形的长轴对称的曲线形状以该长轴分割得到的曲线形状形成，且形成为所述长轴的位置与所述背面一致。

根据上述发明，轮毂部具有随着朝向作为旋转轴方向的一端侧的背面而逐渐变成大径的形状，在该背面形成有环状的凹形状部，其截面形状由将椭圆形或卵形的长轴对称的曲线形状以该长轴分割得到的曲线形状形成，并且形成为所述长轴的位置与所述背面一致，因此，凹形状部的曲率平滑地变化，能够将曲率半径取得大，能够将在该凹形状部产生的应力集中降低得比图10、11所示的现有技术那样的因凹形状的前端部的急剧的曲率变化而产生的应力集中低。

其结果是，能够避免动翼背面的根部的应力集中而提高强度和耐久性。此外，通过基于环状的凹形状部的减壁，能够降低叶轮机动翼的惯性力矩。

通常，应力集中系数α为图6所示那样的关系，应力集中系数α为随着横轴所示的ρ(切口的圆弧半径)/t(切口深度)变大而变小的关系，因此通过增大ρ(切口的圆弧半径)或减小t(切口深度)，能够减小应力集中系数α。

因此，如本发明这样，凹形状部的截面形状由将椭圆形或卵形的长轴对称的曲线形状以其长轴分割得到的曲线形状形成，并且形成为长轴的位置与背面一致，能够使凹形状部的应力集中系数比现有技术那样的凹形状的前端部的急剧的曲率变化小，能够增大ρ(切口的圆弧半径)并减小t(切口深度)，能够降低轮毂部背面的动翼根部的应力集中。