JP2012225168A - スクロールハウジングの位置決め構造及び過給機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成によりスクロールハウジングと軸受ハウジングとの間に発生する半径方向の熱歪みの差を許容することができ、位置決めピンに過大な剪断力が作用することなく回転方向の移動を固定できるようにする。
【解決手段】過給機を構成するタービンハウジング７と軸受ハウジング２との間に、過給機の軸線と平行な面で対向する半径方向対向面１６ａ，１６ｂを形成し、一方の半径方向対向面１６ｂに半径方向に延びるピン孔１８を形成し、他方の半径方向対向面１６ａに、ピン孔１８に一致し且つ過給機の軸線方向に延びて端部が開放された開口部１９'を有する位置決め溝１９を形成し、ピン孔１８に一部を挿入した位置決めピン２０の突出部分２０'に位置決め溝１９を嵌合させてタービンハウジング７と軸受ハウジング２を締結する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関に適用される過給機におけるスクロールハウジングの位置決め構造及び過給機に関するものである。

従来から内燃機関に過給機が適用されている。この過給機は、一端にタービンインペラを有し他端にコンプレッサインペラを有する回転軸が軸受ハウジングに回転可能に支持されており、前記タービンインペラを包囲するタービンスクロールを備えたタービンハウジング（スクロールハウジング）が前記軸受ハウジングに組付けられ、又、前記コンプレッサインペラを包囲するコンプレッサスクロールを備えたコンプレッサハウジング（スクロールハウジング）が前記軸受ハウジングに組付けられた構成を有している。前記タービンハウジング及びコンプレッサハウジングは、夫々過給機の軸線と平行な締結ボルトによって前記軸受ハウジングに締結されており、これによりタービンハウジング及びコンプレッサハウジングと軸受ハウジングは、軸線方向に一体に固定されている。

前記タービンハウジング及びコンプレッサハウジングと前記軸受ハウジングは、過給機の軸線と直交する面である軸線方向対向面に前記過給機の軸線と平行なピン孔を設けて該ピン孔に位置決めピンを挿入することにより、前記タービンハウジング及びコンプレッサハウジングと軸受ハウジングを周方向に位置決めして相互に回転しないよう固定している。

上記したように、前記過給機の軸線と平行な位置決めピンを備えて前記タービンハウジング及びコンプレッサハウジングと軸受ハウジングとを周方向に位置決めするようにした過給機としては、例えば特許文献１がある。

特開２００７−１８７０１５号公報

ところで、タービンハウジングはエンジンからの排ガスによって加熱されており、一方、軸受ハウジングは冷却手段を備えて軸受を冷却しており、従って、前記タービンハウジングと軸受ハウジングとの間には大きな温度差が生じる。このため、タービンハウジングと軸受ハウジングの材料の組み合わせによっては、熱歪みの差によってタービンハウジング側のピン孔と軸受ハウジング側のピン孔とが半径方向にずれて変位し、位置決めピンに過大な剪断力が掛かる問題が生じる。この問題のために、従来においては、前記位置決めピンの設置数を増やすことにより、複数の位置決めピンによって前記過大な剪断力に対抗するようにしている。

しかし、上記したように、複数の位置決めピンを設置するには、タービンハウジング及びコンプレッサハウジングと軸受ハウジングの夫々に、複数のピン孔を正確に位置決めして加工する必要があり、このための作業が非常に大変になるという問題がある。また、前記したように位置決めピンの設置数を増やしても、位置決めピンに大きな剪断力が作用することに変わりはなく強度上の問題を有していた。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなしたもので、簡単な構成によりスクロールハウジングと軸受ハウジングとの間に発生する半径方向の熱歪みの差を許容することができ、位置決めピンに過大な剪断力が作用することなく回転方向の移動を固定できるようにしたスクロールハウジングの位置決め構造及び過給機を提供しようとするものである。

本発明は、過給機を構成するスクロールハウジングと軸受ハウジングとの間に、前記過給機の軸線と平行な面で対向する半径方向対向面を形成し、該半径方向対向面の一方に、半径方向に延びるピン孔を形成し、前記半径方向対向面の他方に、前記ピン孔に一致し且つ過給機の軸線方向に延びて端部が開放された開口部を有する位置決め溝を形成し、前記ピン孔に一部を挿入した位置決めピンの突出部分に前記位置決め溝を嵌合させて前記スクロールハウジングと軸受ハウジングを締結することを特徴とするスクロールハウジングの位置決め構造、に係るものである。

上記スクロールハウジングの位置決め構造において、前記ピン孔の深さと位置決め溝の深さの和が、前記位置決めピンの長さよりも大きいことは好ましい。

又、上記スクロールハウジングの位置決め構造において、前記スクロールハウジングは、タービンハウジングであってもよい。

本発明は、前記スクロールハウジングの位置決め構造により位置決めした前記スクロールハウジングと前記軸受ハウジングとを締結具により締結したことを特徴とする過給機、に係るものである。

本発明のスクロールハウジングの位置決め構造及び過給機によれば、簡単な構成により半径方向の熱歪みの差を許容し、位置決めピンに過大な剪断力が作用することなくスクロールハウジングと軸受ハウジングとの周方向の位置決めを確実に行って組み立てることができるという優れた効果を奏し得る。

本発明のスクロールハウジングの位置決め構造の一実施例を示す一部切断側面図である。 図１をＩＩ−ＩＩ方向から見た正面図である。 図１をＩＩＩ方向から見た平面図である。 本発明を適用した過給機の全体構成の一例を示す縦断側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。

図４は本発明を適用した過給機１の全体構成の一例を示すもので、２は軸受ハウジングであり、該軸受ハウジング２は、一端にタービンインペラ３を有すると共に他端にコンプレッサインペラ４を有する回転軸５を軸受６により回転可能に支持している。７は、前記タービンインペラ３を包囲するタービンスクロール８を有するタービンハウジング（スクロールハウジング）であり、該タービンハウジング７は、過給機１の軸線Ｘと平行な締結ボルト９（締結具）によって前記軸受ハウジング２に組付けられて固定されている。１０は、前記コンプレッサインペラ４を包囲するコンプレッサスクロール１１を有するコンプレッサハウジング（スクロールハウジング）であり、該コンプレッサハウジング１０は過給機１の軸線Ｘと平行な締結ボルト１２（締結具）によって前記軸受ハウジング２に組付けられて固定されている。図４中、１３は前記タービンスクロール８と前記タービンインペラ３との間に備えられるノズルベーン、１４はタービンハウジング７と軸受ハウジング２との間に備えられる遮熱板である。尚、前記タービンハウジング７と軸受ハウジング２との締結には、Ｇカップリングと称される山形断面の締め輪を用いて締結ボルトで締め付けることにより固定するようにしたものもある。

一方、前記タービンハウジング７及びコンプレッサハウジング１０と前記軸受ハウジング２とは、前記締結に先立って、周方向の位置を相互に規定して互いに回転しないように固定しておく必要があり、このための位置決め構造１５を備えている。

図１〜図３はスクロールハウジングであるタービンハウジング７を軸受ハウジング２に対して回転方向の動きを固定する位置決め構造１５の一実施例を示したもので、タービンハウジング７と軸受ハウジング２との間には、前記過給機１の軸線Ｘと平行な面で対向する半径方向対向面１６ａ，１６ｂを形成している。図１に示す半径方向対向面１６ａ，１６ｂは、軸受ハウジング２の外周面と該軸受ハウジング２の外周面に嵌合するようにタービンハウジング７に備えた段部１７とにより形成した場合を示している。

前記半径方向対向面１６ａ，１６ｂの一方である軸受ハウジング２の半径方向対向面１６ｂには、半径方向に延びる少なくとも１つのピン孔１８を形成している。又、半径方向対向面１６ａ，１６ｂの他方であるタービンハウジング７の半径方向対向面１６ａには、前記ピン孔１８に一致し且つ過給機１の軸線Ｘ方向に延びて端部が開放された開口部１９'を有する位置決め溝１９を形成している。この位置決め溝１９は断面がＵ字形であっても或いはコの字形を有していてもよい。

そして、前記ピン孔１８に一部が挿入され、且つピン孔１８から突出した突出部分２０'が前記位置決め溝１９に嵌合する長さを備えた位置決めピン２０を設けている。この時、前記ピン孔１８の深さと位置決め溝１９の深さの和は、前記位置決めピン２０の長さより大きくしてあり、従って、位置決めピン２０の突出部分２０'の先端と前記位置決め溝１９の底部との間には、所要の隙間Ｓが形成され、この隙間Ｓによって、タービンハウジング７と軸受ハウジング２の熱歪みの差が許容されるようにしている。前記位置決めピン２０にはスプリングピン或いは平行ピンと称される中実ピンを用いることができる。

前記タービンハウジング７と軸受ハウジング２を組み立てるには、軸受ハウジング２の半径方向対向面１６ｂに形成したピン孔１８に位置決めピン２０を挿入し、ピン孔１８から突出した位置決めピン２０の突出部分２０'に、前記タービンハウジング７の半径方向対向面１６ａに形成した位置決め溝１９の開口部１９'を一致させて、タービンハウジング７を軸線Ｘに沿って軸受ハウジング２に接近させると、前記位置決めピン２０は位置決め溝１９に嵌合し、これによってタービンハウジング７と軸受ハウジング２の周方向の位置は位置決めされる。更に、前記タービンハウジング７と軸受ハウジング２は当接させて図４に示す締結ボルト９を締め付けることにより一体に組み立てられる。

尚、上記実施例においては、タービンハウジング７と軸受ハウジング２との位置決めについて説明したが、スクロールハウジングであるコンプレッサハウジング１０を軸受ハウジング２に位置決めする場合にも前記と同様の構成を備えることにより同様にして組み立てることができる。

次に、上記実施例の作動を説明する。

前記タービンハウジング７を軸受ハウジング２に対して位置決めして固定するには、前記軸受ハウジング２の半径方向対向面１６ｂに備えたピン孔１８に位置決めピン２０を挿入する。次に、前記ピン孔１８から突出している位置決めピン２０の突出部分２０'に、前記タービンハウジング７の半径方向対向面１６ａに備えた位置決め溝１９の開口部１９'を一致させて、タービンハウジング７を軸受ハウジング２に接近させるように軸線Ｘに沿って移動させると、位置決め溝１９は位置決めピン２０が嵌合する。位置決め溝１９と位置決めピン２０の嵌合によりタービンハウジング７と軸受ハウジング２は周方向の位置が位置決めされて回転方向の移動が固定される。

続いて、前記タービンハウジング７と軸受ハウジング２を当接させて、図１に示す締結ボルト９を用いて締結すると、タービンハウジング７と軸受ハウジング２は一体に組み立てられる。これにより、軸受ハウジング２とタービンハウジング７は前記位置決めピン２０によって周方向には回転しないように位置決めされ、且つ、締結ボルト９によって軸線Ｘ方向には移動できないように一体に固定される。

上記実施例では、軸受ハウジング２の半径方向対向面１６ｂにピン孔１８を形成し、タービンハウジング７の半径方向対向面１６ａに位置決め溝１９を形成した場合について例示したが、軸受ハウジング２の半径方向対向面１６ｂに位置決め溝１９を形成し、タービンハウジング７の半径方向対向面１６ａにピン孔１８を形成してもよい。

又、スクロールハウジングであるコンプレッサハウジング１０を軸受ハウジング２に対して位置決めして固定する場合にも、前記実施例の場合と同様に行うことができる。

上記位置決め構造１５によれば、タービンハウジング７と軸受ハウジング２との間に半径方向の熱歪みの差が発生しても前記位置決めピン２０と位置決め溝１９との間に形成された隙間Ｓにより許容してタービンハウジング７と軸受ハウジング２との周方向の位置を位置決めすることができ、よって、簡単な構成により位置決めピン２０に過大な剪断力が作用することなく回転方向の移動を確実に固定することができる。

尚、本発明のスクロールハウジングの位置決め構造及び過給機は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、半径方向対向面を設ける位置は任意であること、位置決めピンの設置数は１つ以上であれば任意であること、スクロールハウジングと軸受ハウジングの締結には締結ボルト或いはＧカップリング等の任意の方法が適用できること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 過給機
２ 軸受ハウジング
７ タービンハウジング（スクロールハウジング）
１０ コンプレッサハウジング（スクロールハウジング）
１２ 締結ボルト（締結具）
１５ 位置決め構造
１６ａ 半径方向対向面
１６ｂ 半径方向対向面
１７ 段部
１８ ピン孔
１９ 位置決め溝
１９' 開口部
２０ 位置決めピン
２０' 突出部分
Ｘ 軸線

Claims (4)

1. 過給機を構成するスクロールハウジングと軸受ハウジングとの間に、前記過給機の軸線と平行な面で対向する半径方向対向面を形成し、該半径方向対向面の一方に、半径方向に延びるピン孔を形成し、前記半径方向対向面の他方に、前記ピン孔に一致し且つ過給機の軸線方向に延びて端部が開放された開口部を有する位置決め溝を形成し、前記ピン孔に一部を挿入した位置決めピンの突出部分に前記位置決め溝を嵌合させて前記スクロールハウジングと軸受ハウジングを締結することを特徴とするスクロールハウジングの位置決め構造。
2. 前記ピン孔の深さと位置決め溝の深さの和は、前記位置決めピンの長さよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のスクロールハウジングの位置決め構造。
3. 前記スクロールハウジングは、タービンハウジングであることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロールハウジングの位置決め構造。
4. 請求項１〜３のいずれか１つのスクロールハウジングの位置決め構造により位置決めした前記スクロールハウジングと前記軸受ハウジングとを締結具により締結したことを特徴とする過給機。

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