CN110273751A - 凸缘的紧固结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种凸缘的紧固结构，以简单的结构防止废气从涡轮增压器及排气通路部件的凸缘的紧固部泄漏。涡轮增压器(11)具备从包围出口开口部(13a)的第1凸缘(14)的中心(O)偏心的废气门(22)，在从第1凸缘上的最接近废气门的最大开放部(26a)的点(P1)起的周向两侧各90°的范围、即第1区域(R1)，配置有将涡轮增压器的第1凸缘紧固于排气通路部件(12)的第2凸缘(15)的V形带(17)的螺栓(19)，因此，能够高精度地判定第1凸缘上的因从废气门排出的废气的热而容易成为高温的第1区域，通过在此配置螺栓并施加强的紧固力，能够抑制废气的泄漏。而且，由于只是调整螺栓的位置，不需要增加特别的部件或加工，因此简单且低成本。

Description

凸缘的紧固结构
技术领域
本发明涉及如下构成的凸缘的紧固结构：使包围涡轮增压器的出口开口部的第1凸缘与包围排气通路部件的入口开口部的第2凸缘夹着垫圈相互抵接，用螺栓紧固与第1凸缘及第2凸缘嵌合的环状的紧固部件，由此将涡轮增压器和排气通路部件结合成一体。
背景技术
根据以下专利文献1公知这样的凸缘的紧固结构：使设置于涡轮增压器的出口开口部的凸缘与设置于催化转化器的入口开口部的凸缘对接，使环状的紧固部件嵌合在两个凸缘的外周并用螺栓紧固，由此将涡轮增压器及催化转化器结合为一体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-344580号公报
发明内容
本发明所要解决的课题：
但是，由于涡轮增压器的出口开口部的凸缘和催化转化器的入口开口部的凸缘暴露在废气中，两个凸缘的结合面因热膨胀而位置偏移，利用环状的紧固部件紧固时的面压变得不稳定，有可能成为废气泄漏的原因。另外，夹在两个凸缘之间的垫圈也因高温而劣化，有可能成为废气泄漏的一个原因。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于以简单的结构防止废气从涡轮增压器和排气通路部件的凸缘的紧固部泄漏。
用于解决课题的手段
为了达到上述目的，根据技术方案1记载的发明，提出一种凸缘的紧固结构，其中，圆形的第1凸缘的结合面与圆形的第2凸缘的结合面夹着垫圈相互抵接，所述第1凸缘被设置成包围涡轮增压器的出口开口部且朝向径向外侧渐缩，所述第2凸缘被设置成包围排气通路部件的入口开口部且朝向径向外侧渐缩，具有与所述第1凸缘的第1锥形面和所述第2凸缘的第2锥形面抵接的V字状截面且形成为在周向的一处分离的环状的紧固部件嵌合于所述第1凸缘及所述第2凸缘的外周，用螺栓将所述紧固部件的分离端部彼此向相互接近的方向紧固，由此将所述涡轮增压器及所述排气通路部件结合成一体，所述凸缘的紧固结构的特征在于，所述涡轮增压器具备从所述第1凸缘的中心偏心的废气门，所述螺栓配置于第1区域，该第1区域是从所述第1凸缘上的最接近所述废气门的最大开放部的点起的周向两侧各90°的范围。
另外，根据技术方案2记载的发明，在技术方案1的结构的基础上，提出一种凸缘的紧固结构，其特征在于，所述涡轮增压器具备从所述第1凸缘的中心偏心的涡轮出口部，当设从所述第1凸缘上的最接近所述涡轮出口部的点起的周向两侧各90°的范围为第2区域时，所述螺栓配置在所述第1区域与所述第2区域重叠的第3区域。
另外，实施方式的催化转化器12对应于本发明的排气通路部件，实施方式的臂部18d对应于本发明的分离端部。
发明效果
根据技术方案1的结构，被设置成包围涡轮增压器的出口开口部且朝向径向外侧渐缩的圆形的第1凸缘的结合面与被设置成包围排气通路部件的入口开口部且朝向径向外侧渐缩的圆形的第2凸缘的结合面夹着垫圈相互抵接，具有与第1凸缘的第1锥形面和第2凸缘的第2锥形面抵接的V字状截面且形成为在周向的一处分离的环状的紧固部件嵌合于第1凸缘及第2凸缘的外周，用螺栓将紧固部件的分离端部彼此向相互接近的方向紧固，由此将涡轮增压器及排气通路部件结合成一体。
涡轮增压器具备从第1凸缘的中心偏心的废气门，螺栓配置于第1区域，第1区域是从第1凸缘上的最接近废气门的最大开放部的点起的周向两侧各90°的范围，因此，能够高精度地判定第1凸缘上的因从废气门排出的废气的热而容易成为高温的第1区域，通过在此配置螺栓并施加强的紧固力，能够抑制废气的泄漏。而且，由于只是调整螺栓的位置，不需要增加特别的部件或加工，因此简单且低成本。
另外，根据技术方案2的结构，涡轮增压器具备从第1凸缘的中心偏心的涡轮出口部，当设从第1凸缘上的最接近涡轮出口部的点起的周向两侧各90°的范围为第2区域时，螺栓配置在第1区域与第2区域重叠的第3区域，因此，不仅考虑从废气门排出的废气的热，还考虑从涡轮出口部排出的废气的热而正确地把握第1凸缘的温度分布，能够以更高的精度确定螺栓的最佳位置。
附图说明
图1是用V形带结合的涡轮增压器及催化转化器的立体图。
图2是图1的2-2线放大剖视图。
图3是图2的3-3线放大剖视图。
图4是表示通过V形带将第1凸缘和第2凸缘相互按压的轴向力的图表。
标号说明
11：涡轮增压器；
12：催化转化器(排气通路部件)；
13a：出口开口部；
14：第1凸缘；
14a：结合面；
14b：第1锥形面；
15a：入口开口部；
16：第2凸缘；
16a：结合面；
16b：第2锥形面；
18：紧固部件；
18d：臂部(分离端部)；
19：螺栓；
21：垫圈；
22：废气门；
23：涡轮出口部；
26a：最大开放部；
O：第1凸缘的中心；
P1：第1凸缘上的最接近废气门的最大开放部的点；
P2：第1凸缘上的最接近涡轮出口部的点；
R1：第1区域；
R2：第2区域；
R3：第3区域。
具体实施方式
以下，根据图1～图4说明本发明的实施方式。
如图1所示，在发动机的排气歧管的下游连接有涡轮增压器11，在涡轮增压器11的下游连接有催化转化器12。涡轮增压器11利用发动机的废气驱动涡轮，将由与涡轮连接的压缩机压缩的空气供给到发动机的进气系统，由此，提高发动机的输出。催化转化器12利用使用了铂、钯、铑等的催化剂，对发动机的废气中含有的碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物这样的有害物质进行净化。由于供给到催化转化器12的废气温度越高，有害物质的净化性能越高，因此催化转化器12配置在废气温度高的涡轮增压器11的紧下游。
如图2及图3所示，在涡轮增压器11的壳体13的圆形截面的出口开口部13a设置有朝向径向外侧渐缩的环状的第1凸缘14。第1凸缘14具备与壳体13的轴线垂直的结合面14a和相对于结合面14a向径向外侧渐缩的第1锥形面14b。另一方面，在催化转化器12的壳体15的圆形截面的入口开口部15a设置有朝向径向外侧渐缩的环状的第2凸缘16。第2凸缘16具有与壳体15的轴线垂直的结合面16a和相对于结合面16a向径向外侧渐缩的第2锥形面16b。
涡轮增压器11的第1凸缘14和催化转化器12的第2凸缘16通过被称为V形带17的结合单元结合为一体。构成V形带17的主体部的紧固部件18是圆周上的一处被切开的环状部件，其截面为具有第1锥形面18a、第2锥形面18b和外周面18c的V字状。在紧固部件18的一对分离端部分别朝向径向外侧突出设置有臂部18d、18d，在相位相对于两个臂部18d、18d错开180°的位置，形成有将第1锥形面18a和第2锥形面16b切除而仅留下外周面18c的铰链部18e。紧固部件18通过铰链部18e弹性变形而能够以两个臂部18d、18d接近、分离的方式开闭，通过将贯通两个臂部18d、18d的螺栓19与螺母20螺合而能够以直径缩小的方式进行紧固。
为了使涡轮增压器11与催化转化器12结合，则要在使涡轮增压器11的第1凸缘14的结合面14a与催化转化器12的第2凸缘16的结合面16a夹着垫圈21对接的状态下，将V形带17的紧固部件18嵌合于第1凸缘14及第2凸缘16的外周(参照图3的(A))。当在该状态下将螺栓19与螺母20螺合并紧固时，被向径向内侧移动的紧固部件18的第1锥形面18a推压的第1凸缘14的第1锥形面14b和被向径向内侧移动的紧固部件18的第2锥形面18b推压的第2凸缘16的第2锥形面18b向相互接近的方向移动，第1凸缘14的结合面14a及第2凸缘16的结合面16a夹着垫圈21被紧固，由此，涡轮增压器11和催化转化器12结合成一体(参照图3的(B))。
但是，在内部流动着高温的废气的涡轮增压器11的壳体13及催化转化器12的壳体14因热膨胀而变形，因此，当用V形带17紧固涡轮增压器11的第1凸缘14及催化转化器12的第2凸缘16时，第1凸缘14的结合面14a与第2凸缘16的结合面16a之间的面压分布在周向上变得不均匀，并且夹在涡轮增压器11的第1凸缘14与催化转化器12的第2凸缘16之间的垫圈21由于热疲劳而劣化，因此有可能废气容易从第1凸缘14和第2凸缘16的紧固部泄漏。
因此，如果把握涡轮增压器11的第1凸缘14和催化转化器12的第2凸缘16的周向温度分布，用V形带17较强地紧固容易成为高温的部分，用V形带17较弱地紧固难以成为高温的部分，则能够有效地抑制废气从第1凸缘14和第2凸缘16的紧固部泄漏。
图4的图表示出了通过V形带17将第1凸缘14和第2凸缘16相互按压的轴向力。轴向力根据V形带17的紧固部件18的周向位置而变化，在螺栓19的位置处最高(参照图2的(a)位置)，在相位相对于螺栓19的位置错开180°的铰链部18e的位置(参照图2的(d)位置)处最低，在螺栓19与铰链部18e的中间位置(参照图2的(b)位置及(c)位置)处成为中间的大小。该倾向与螺栓19的紧固扭矩的大小无关，是固定的。因此，如果把握第1凸缘14及第2凸缘16的周向的温度分布，使V形带17的螺栓19的位置与最容易成为高温的部分匹配，则能够有效地抑制废气从第1凸缘14和第2凸缘16的紧固部泄漏。
图2是从轴向观察涡轮增压器11的出口部分的图，在涡轮增压器11的壳体13的内部，在从第1凸缘14的中心O偏心的位置配置有废气门22和涡轮出口部23。
废气门22具备通过致动器24绕铰链轴25摆动而开闭的阀体26，若阀体26向纸面的近前侧摆动则开阀，废气向出口开口部13a侧排出。废气门22的功能是使向涡轮供给的废气的一部分旁通，在需要大的增压压力时，废气门22关闭，使供给到涡轮的废气的流量增加，在不需要大的增压压力时，废气门22打开，使供给到涡轮的废气的流量减少。
当废气门22的阀体26打开时，阀体26的最远离铰链轴25的位置成为废气流动最多的最大开放部26a，该最大开放部26a的温度在催化转化器12的出口开口部13a处成为最高温度。因此，如果从第1凸缘14的中心O画出通过最大开放部26a的直线L1，将以该直线L1与第1凸缘14交叉的点P1(第1凸缘14上的最接近废气门22的最大开放部26a的点)为中心向顺时针方向和逆时针方向各90°的范围设为第1区域R1，则该第1区域R1成为由从废气门22排出的废气引起的第1凸缘14的高温侧的区域。因此，如果在第1区域R1配置V形带17的螺栓19，则能够补偿由废气的热引起的第1凸缘14和第2凸缘16的紧固面压力的下降以及垫圈21的劣化，能够有效地抑制废气泄漏。
另外，通过涡轮从涡轮出口部23排出的废气虽然与从废气门22排出的废气相比温度下降，但依然是高温，因此存在成为第1凸缘14和第2凸缘16的热膨胀以及垫圈21的劣化的原因的问题。
因此，如果从第1凸缘14的中心O画出通过涡轮出口部23的中心23a的直线L2，将以该直线L2与第1凸缘14交叉的点P2(第1凸缘14上的最接近涡轮出口部23的点)为中心向顺时针方向及逆时针方向各90°的范围设为第2区域R2，则该第2区域R2成为由从涡轮出口部23排出的废气引起的第1凸缘14的高温侧的区域。因此，如果将第1区域R1和第2区域R2重叠的区域设为第3区域R3，在该第3区域R3配置V形带17的螺栓19，则能够更有效地抑制废气从第1凸缘14和第2凸缘16的紧固部泄漏。
如上所述，根据本实施方式，高精度地判定由从涡轮增压器11的废气门22及涡轮出口部23排出的废气的热产生的涡轮增压器11的第1凸缘14及催化转化器12的第2凸缘16的温度分布，在此配置螺栓19并施加强的紧固力，由此能够抑制废气的泄漏。而且，由于只是调整螺栓19的位置，不需要增加特别的部件或加工，因此简单且低成本。
以上说明了本发明的实施方式，但本发明能够在不脱离其主旨的范围内进行各种设计变更。
例如，本发明的排气通路部件不限定于实施方式的催化转化器12，只要是排气管等供排气通过的部件即可。
另外，实施方式的紧固部件18的铰链部18e由紧固部件18的外周面18c构成，不具备铰链销，但也可以具备铰链销。

Claims (2)

1.一种凸缘的紧固结构，其中，圆形的第1凸缘(14)的结合面(14a)与圆形的第2凸缘(16)的结合面(16a)夹着垫圈(21)相互抵接，所述第1凸缘(14)被设置成包围涡轮增压器(11)的出口开口部(13a)且朝向径向外侧渐缩，所述第2凸缘(16)被设置成包围排气通路部件(12)的入口开口部(15a)且朝向径向外侧渐缩，具有与所述第1凸缘(14)的第1锥形面(14b)和所述第2凸缘(16)的第2锥形面(16b)抵接的V字状截面且形成为在周向的一处分离的环状的紧固部件(18)嵌合于所述第1凸缘(14)及所述第2凸缘(16)的外周，用螺栓(19)将所述紧固部件(18)的分离端部(18d)彼此向相互接近的方向紧固，由此将所述涡轮增压器(11)及所述排气通路部件(12)结合成一体，
所述凸缘的紧固结构的特征在于，
所述涡轮增压器(11)具备从所述第1凸缘(14)的中心(O)偏心的废气门(22)，所述螺栓(19)配置于第1区域(R1)，该第1区域(R1)是从所述第1凸缘(14)上的最接近所述废气门(22)的最大开放部(26a)的点(P1)起的周向两侧各90°的范围。
2.根据权利要求1所述的凸缘的紧固结构，其特征在于，
所述涡轮增压器(11)具备从所述第1凸缘(14)的中心(O)偏心的涡轮出口部(23)，当设从所述第1凸缘(14)上的最接近所述涡轮出口部(23)的点(P2)起的周向两侧各90°的范围为第2区域(R2)时，所述螺栓(19)配置在所述第1区域(R1)与所述第2区域(R2)重叠的第3区域(R3)。
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