JP2011512476A - 排気ガス・ターボチャージャ用の固定装置 - Google Patents

Abstract

スライディング・ブロック（１７）は、固定用脚部（１０）とブラケット（３０）の間に締め付けられている。ここで、固定用突起部（１１）の中の固定用ボア（１２）は、この固定用突起部（１１）が、ネジ（１８）に対して相対的に、スライディング・ブロック（１７）の上で移動することが可能であるようにデザインされている。これに対して、スライディング・ブロック（１７）の中のボア及びブラケット（３０）の中のボアは、その形状でネジ（１８）を固定するように、ネジ（１８）の周りを取り囲んでいる。このことによって、ネジ（１８）と、スライディング・ブロック（１７）と、ブラケット（３０）とが、互いに対して相対的に移動することが可能でない状態が確保される。唯一の許容される移動は、固定用脚部（１０）の固定用突起部（１１）の接触面（Ａ）と、スライディング・ブロック（１７）との間で生じる。
【選択図】図２

Description

本発明は、過給される内燃機関用の、ターボ機械、特に排気ガス・ターボチャージャの分野に関する。本発明は、このような排気ガス・ターボチャージャを、底部に、例えば内燃機関のブラケットに固定するための固定装置に関する。

排気ガス・ターボチャージャが、内燃機械（往復動機関）の出力を増大させるために、用いられている。排気ガス・ターボチャージャは、内燃機関の排気ガスの流れの中に設けられた排気ガス・タービンと、内燃機関の吸気路（Ansaugtrakt）に設けられたコンプレッサとからなる。排気ガス・タービンのタービン・ホイールは、内燃機関の排気ガスの流れによって回転され、シャフトによって、コンプレッサの回転ホイールを駆動する。コンプレッサは、内燃機関の吸気路における圧力を増加させる。それ故に、吸気の際に、コンプレッサを有していない内燃機関の場合より大きな量の空気が、燃焼室に到達する。コンプレッサは、通常は、径方向外側の領域で長いネジにより軸受ハウジングに取り付けられるコンプレッサ・ハウジングを有している。

底部に排気ガス・ターボチャージャを取り付けるために、一連の種々様々な手段がある。今日、用いられている排気ガス・ターボチャージャは、通常、非冷却型のハウジングを有しているので、通常は、比較的冷たい底部上に排気ガス・ターボチャージャを取り付ける際に、排気ガス・ターボチャージャと底部との間の種々の熱膨張の問題が生じる。これらの熱膨張は、固定装置における応力をもたらすことがある。この問題を解決するために、通常は、排気ガス・ターボチャージャと底部との間に、別個の固定用脚部が挿入される。これらの固定用脚部は、特殊なデザインによって、異なった膨張を吸収することが可能である。更に、これらの固定用脚部は、排気ガス・ターボチャージャのハウジングの少なくとも複数の部分を、空間的に可変に整列することが可能である。上記タイプの別個の固定用脚部は、例えば、DE-A-44 32 073 または DE-OS-36 41 478 から公知である。

EP 1 331 365 A1 は、底部にターボチャージャを取り付けるための固定装置を開示している。この固定装置は、底部に固定可能であり且つ軸方向に互いに間隔をあけた二つの脚部を有している。第二の脚部は、ターボチャージャ・ハウジングに結合可能であるハウジング結合領域と、底部に結合可能である底部結合領域と、を有している。ハウジング結合領域は、部分円弧または円弧の形態にデザインされている。軸方向補強手段がハウジング結合領域及び底部結合領域を結合し、底部と０°から６０°までの範囲にある角度を作る。

DE 43 35 485 A1 は、力による結合で土台にセメントで固定されており、且つ、大型機械部分を固定することが可能である相手である金属製のアンカーを有し、大型機械部分を、セメンで固められた土台に固定するための装置を開示している。ここでは、大型機械部分と土台との間に、中間プレートが設けられている。この中間プレートは、大型機械部分を固定するためには、副次的な意味しか有していない。

US 1,626,760 は、二つの異なったグループの固定用ボアを有する固定用脚部を備えた、大型モータ用の底部プレートを開示している。第一のグループの固定用ボアは、ここでは、底部プレートを底部に固定するために設けられており、第二のグループの固定用ボアは、底部プレートを支持フレームに固定するために設けられている。

US 2,190,170 は、上方のシリンダ半体及び下方のシリンダ半体が結合されて構成される、圧力シリンダ用の支持装置を開示している。結合は、固定手段によってなされる。固定手段は、下方のシリンダを支持フレームに取り付けるが、上方のシリンダ半体と下方のシリンダ半体との相対移動を可能にする。

EP 1 176 286 は、ガス流出ハウジングに一体的に取り付けられた固定用脚部を開示している。固定用脚部は、互いに間隔をあけて複数の長孔を有し、これらの長孔の縦軸は、星形に、１つの中心に集まっている。長孔へは、スライディング・ブロックが挿入可能である。スライディング・ブロックは、自らの貫通孔に、固定要素、例えばネジを収容する。ネジによって、ターボチャージャのガス流出ハウジングに一体的に取り付けられた固定用脚部、従ってまたターボチャージャが、底部に取外し可能に取り付けられている。ターボチャージャと結合された内燃機関の作動とともに、ガス流出ハウジング及びこれに取り付けられた固定用脚部が、底部と逆に、加熱される。加熱される材料の膨張は、ここでは、数ミリまでである。通常のネジ結合の場合のように、ネジを固定用脚部と底部との間で曲がる程に負荷をかける代わりに、固定用脚部の膨張する材料が、いわば、底部の上にある、ネジを保持するスライディング・ブロックの下方で、移動する。ネジは、スライディング・ブロックの中で、応力なしに支持されている。他方、スライディング・ブロックの相対移動は、長孔の中でなされる。従って、複数の温度サイクル後でも、材料疲労は生ぜず、固定手段の万一の故障による安全性リスクがない。材料の磨耗が生じても、この解決策では、固定用脚部と底部との間の、即ち互いに摺動し合う構成部材の間の接触面の領域に磨耗が減じられる。
独国特許公開第 DE-A-44 32 073 号明細書 独国特許公開第 DE-OS-36 41 478 号明細書 欧州特許公開第 EP 1 331 365 A1 号明細書 独国特許公開第 DE 43 35 485 A1 号明細書 米国特許第 US 1,626,760 号明細書 米国特許第 US 2,190,170 号明細書 欧州特許公開第 EP 1 176 286 号明細書

本発明の課題は、排気ガス・ターボチャージャの固定用脚部と底部との間の固定装置を、固定用脚部及び底部における材料の磨耗を減らすことが可能になるように、改善することである。

本発明では、このことは、固定用脚部と底部の間に、大面積のスライディング・ブロックを設けることによって、達成される。底部及びスライディング・ブロックを形状および／または力により結合することによって、および／または底部とスライディング・ブロックとの間、並びにスライディング・ブロックと固定用脚部との間の接触面の異なった滑り特性によって、固定用脚部が、底部の上で望ましくない移動を生ずることを阻止することが可能である。従って、特に底部における材料の磨耗を減らすことが可能である。

従来の技術に基づく排気ガス・ターボチャージャの側面図を示す。 図１に示した排気ガス・ターボチャージャ及び本発明に係る固定装置の部分断面図を示す。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳述する。
図１は、従来の技術に基づく排気ガス・ターボチャージャを、その縦軸に沿った側面図で示している。排気ガス・ターボチャージャは、コンプレッサ・ハウジング４０にコンプレッサを有し、タービン・ハウジング２０に排気ガス・タービンを有している。両者の間には、軸受ハウジング５０が設けられている。軸受ハウジングには、排気ガス・ターボチャージャのシャフトが回転自在に取り付けられている。コンプレッサ・ハウジングは、空気吸入口４１を有している。この空気吸入口から、空気が、コンプレッサ・ホイール及び螺旋状の貯蔵タンクを通って、空気吹出口４２に供給される。空気吸入口側では、吸気用フィッティング部４３の代わりに、消音器４４が設けられていても良い。タービン側には、排気ガスが、空気吸入口４１を通ってタービン・ホイールに導かれ、続いて、ガス出口を通って排気口に供給される。

排気ガス・ターボチャージャの固定は、通常は、軸方向に互いに間隔をあけた二つの固定用脚部９及び１０でなされる。この場合、第一の固定用脚部９は、主要な負荷を、軸受ハウジング５０またはタービン・ハウジング２０の直下で担っている。第二の、支持する固定用脚部が、幾らか離れて、タービン側で、タービン・ハウジング２０に係合している。

第二の固定用脚部は、作動温度が高い故に、固定用脚部の下に位置している底部（Untergrund）よりも大きく、タービン側で膨張するとき、従来の固定装置では、固定用脚部および／または底部で、応力及び材料磨耗が生じることがある。

この理由から、図２に示す本発明に係る固定装置の場合、固定用脚部１０の接触面と、底部を形成するブラケット３０との間に、スライディング・ブロック１７が設けられている。固定用脚部１０は、固定フランジ１３及びネジ１４（または同様な固定手段）によって、排気ガス・ターボチャージャのハウジング、この場合には、タービン・ハウジング２０に結合されている。ブラケット３０上に固定するために、固定用脚部１０は、複数の固定用突起部１１を有している。これらの固定用突起部１１は、それぞれ、固定手段、特にネジ１８を収容するための固定用ボア１２を有している。取り付けられた状態では、固定用突起部１１とブラケット３０の間に、スライディング・ブロック１７が締め付けられている。

本発明によれば、ここで、固定用突起部１１がスライディング・ブロック１７の上でネジ１８に対して相対的に移動することが可能であるように、固定用ボア１２が固定用突起部１１に形成されている。これに対し、スライディング・ブロック１７及びブラケット３０に形成された複数のボアは、その形状でネジ１８を固定するように、ネジ１８の周りを取り囲んでいる。このことによって、ネジ１８、スライディング・ブロック１７及びブラケット３０が、互いに対し相対的に移動されることが可能でない状態が確保される。従って、ブラケット３０の接触面Ｂで移動が生じることがない。唯一の許容される移動は、固定用脚部１０の固定用突起部１１の接触面Ａと、スライディング・ブロック１７との間で生じる。

スライディング・ブロック１７が、例えば、ブラケット３０に対し相対的に移動しそうな状態にあるとき、作動中にネジ１８へのせん断応力が余りに大きくならないように、本発明では、力は、固定方向に、種々の構成要素に異なって分配される。

統合されたまたは別個の構成部材としてスライディング・ブロックに結合されているスライド・ブシュ１６によって、及び皿バネ束１５によって、ネジ１８及びナット１９により引き起こされる力が分配される。ナット１９をネジ１８のネジ山に固く締め付けたとき、皿バネ束１５は、固定方向に（即ち、ブラケット上の固定面に対し垂直方向に）圧縮され、径方向外側の領域で、固定用突起部１１に対し僅かに突出しており且つ固定用ボア１２から僅かに出ているスライド・ブシュ１６上に置かれている。ナット１９が今や更に締め付けられるとき、スライド・ブシュ１６に作用する固定力（大きな矢印）は、同様に固定方向に固定突起部に作用する力（小さい矢印）よりも強く増加する。従って、スライド・ブシュ１６は、固定用突起部１１がスライディング・ブロック１７へ押圧されるよりも強く、ブラケット３０へ押圧される。従って、スライド・ブシュ１７とブラケット３０との間には、力による結合が生じる。当然ながら、ナット及びネジが、例えば図１に示されるように、逆に設けられていても良く、あるいは、ネジ及びナットの代わりに、他の固定手段を用いることも可能である。

ブラケット３０と、スライディング・ブロック１７と、固定用突起１１との表面の性質が同一であるので、固定用脚部の水平方向移動の場合に、本発明に係る固定要素の故に、固定用突起部１１とスライディング・ブロック１７との間に相対移動が生じる。

この効果を、表面（材料または構造に関する表面の質、表面の特性）の、または滑り特性に影響を及ぼすコーティングの特殊な加工によって、一層強化することが可能であるのは、例えば、スライディング・ブロック１７とブラケット３０の間の接触面を粗くし、または、しかし、固定用突起部１１とスライディング・ブロックとの間の接触面を平滑にしおよび／または硬化することによってである。

バネ束１５と、固定用脚部１０の固定用突起部１１の載置面との間に、滑り要素が、選択的に設けられていても良い。この滑り要素は、力が固定方向で一定に伝達されるときの、固定用突起部の載置面上での、バネ束のより良好な滑りを可能にする。

ガイド要素の挿入によって、スライディング・ブロック上での固定用脚部の、方向付けられた滑りを強制することが可能である。この場合、例えば、スライディング・ブロックの表面に形成された突起が、固定用脚部の表面に形成された対応の溝の中でガイドされる。他のガイド要素、例えば、調整バネを、前記滑りのために用いることも可能である。

９・・・固定用脚部、１０・・・固定用脚部、１１・・・固定用突起部、１２・・・固定用ボア、１３・・・固定フランジ、１４・・・ネジ（固定手段）、１５・・・皿バネ（バネ要素）、１６・・・スライド・ブシュ、１７・・・スライディング・ブロック、１８・・・ネジ（固定手段）、１９・・・ナット（固定手段）、２０・・・タービン・ハウジング、２１・・・ガス吸引口、２２・・・ガス排出口、３０・・・固定用ブラケット、４０・・・コンプレッサ・ハウジング、４１・・・空気排出口、４２・・・空気吸入口、４３・・・吸気用フィッティング部、４４・・・消音器、Ａ・・・固定用脚部の接触面、Ｂ・・・ブラケットの接触面。

Claims (8)

1. 固定用ボア（１２）を有する固定用脚部（１０）と、前記固定用ボア（１２）に緩くガイドされる固定手段（１８，１９）と、を備えた、ブラケット（３０）に排気ガス・ターボチャージャを固定するための固定装置において、
   前記固定用脚部（１０）の接触面（Ａ）と、前記ブラケット（３０）の接触面（Ｂ）との間に、スライディング・ブロック（１７）が設けられ、
   このスライディング・ブロック（１７）は、前記固定手段（１８，１９）と、前記スライディング・ブロック（１７）と、前記ブラケット（３０）とが、互いに対して相対的に移動されることがないように、前記固定手段（１８，１９）により前記ブラケット（３０）に結合され、
   前記スライディング・ブロック（１７）は、前記固定用脚部（１０）の前記接触面（Ａ）とともに、滑り面を形成し、
   前記固定用脚部（１０）は、この滑り面に沿って、前記スライディング・ブロック（１７）及び前記固定手段（１８，１９）に対して相対的に移動されることが可能であること、
   を特徴とする固定装置。
2. 前記スライディング・ブロック（１７）は、前記固定用ボア（１２）の中に設けられ且つ前記固定手段（１８，１９）から前記ブラケット（３０）への力の伝達に用いられるスライド・ブシュ（１６）の周りを取り囲み、
   このスライド・ブシュ（１６）は、前記固定用脚部（１０）と比べて、固定方向により大きな長さを有し、前記固定用ボア（１２）の、前記ブラケットから遠い側の端部で、前記固定用ボア（１２）から突出している、請求項１に記載の固定装置。
3. 前記固定手段（１８，１９）は、複数の力を固定方向に発生させ、これらの力は、バネ要素（１５）によって、前記スライド・ブシュ（１６）及び前記固定用脚部（１０）へ、異なった強さで分配される、請求項２に記載の固定装置。
4. 前記力は、皿バネ（１５）によって、前記スライド・ブシュ（１６）及び前記固定用ボア（１０）へ分配される、請求項３に記載の固定装置。
5. 前記固定用ボアの前記接触面（Ａ）、および／または、この接触面とともに滑り面を形成する、前記スライディング・ブロック（１７）の表面は、滑り特性を改善するために加工またはコーティングされている、請求項１から４の何れか１項に記載の固定装置。
6. 前記ブラケットの前記接触面（Ｂ）、および／または、前記スライディング・ブロック（１７）の、前記接触面に載っている表面は、グリップ力を改善するために、加工またはコーティングされている、請求項１から５の何れか１項に記載の固定装置。
7. 請求項１から６の何れか１項に記載の固定装置を有する排気ガス・ターボチャージャ。
8. 前記排気ガス・ターボチャージャを内燃機関のブラケット（３０）に固定するための、請求項１から６の何れか１項に記載の固定装置を有する、内燃機関及び排気ガス・ターボチャージャ。

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