JP2015042870A - ターボチャージャに用いられる装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接近のしやすさが改善されて、空気流入ハウジングのより迅速な組付けもしくは取外しが可能となる、ターボチャージャに用いられる装置を提供する。【解決手段】ねじ締結部が、空気流入ハウジング１、内側のコンプレッサハウジング２および外側のコンプレッサハウジング３のうち、内側のコンプレッサハウジング２と外側のコンプレッサハウジング３とだけを互いに結合する短寸結合部４６を有しており、ねじ締結部が、空気流入ハウジング１と、内側のコンプレッサハウジング２と、外側のコンプレッサハウジング３とを互いに結合する長寸結合部４５を有している。【選択図】図２

Description

本発明は、ターボチャージャの分野に関する。本発明は、ターボチャージャに用いられる装置であって、該装置が、フランジを備えた空気流入ハウジングと、フランジを備えた内側のコンプレッサハウジングと、フランジを備えた外側のコンプレッサハウジングとを有しており、空気流入ハウジングと、内側のコンプレッサハウジングと、外側のコンプレッサハウジングとが、フランジ接続部を介して互いに機械的に結合されており、該フランジ接続部が、空気流入ハウジングのフランジと、内側のコンプレッサハウジングのフランジと、外側のコンプレッサハウジングのフランジとを複数のねじ締結部によって結合しており、内側のコンプレッサハウジングのフランジが、空気流入ハウジングのフランジと外側のコンプレッサハウジングのフランジとの間に配置されている、ターボチャージャに用いられる装置に関する。

排ガスターボチャージャとも呼ばれるターボチャージャは、通常、１つの共通の軸を介して機械的に互いに結合されたコンプレッサと排ガスタービンとを有している。排ガスタービンには、ピストン機関の排ガスが供給される。この排ガスは十分には膨張していないので、まだ存在している排ガスエネルギの一部が、排ガスタービンの回転エネルギに変換される。この排ガスタービンの回転エネルギが、軸を介してコンプレッサに伝達され、このコンプレッサが、ピストン機関に供給された新空気を圧縮する。こうして、ピストン機関を著しく多くの新空気で過給することができる。これによって、ピストン機関の出力密度が高められる。

コンプレッサでは、新空気が、たとえばフィルタ付き消音器または吸気管片であってよい空気流入ハウジングを通ってコンプレッサハウジング内に到達する。このコンプレッサハウジングはコンプレッサホイールを取り囲んでいる。このコンプレッサホイールの回転によって、このコンプレッサホイールの回転エネルギが、新空気の圧縮エネルギに変換され、こうして、新空気が圧縮される。コンプレッサハウジングは、しばしば、流れ案内用の内側のコンプレッサハウジングと、閉鎖用の外側のコンプレッサハウジングとに分割されている。

図１には、ターボチャージャに用いられる公知先行技術に係る装置が、コンプレッサホイールと共に概略的に示してある。このコンプレッサホイール５は、内側のコンプレッサハウジング２と外側のコンプレッサハウジング３とによって取り囲まれている。新空気はフィルタ付き消音器１を通して吸い込まれ、内側のコンプレッサハウジング２により形成された流路を通ってコンプレッサホイール５に供給される。このコンプレッサホイール５による新空気の圧縮後、圧縮された新空気が外側のコンプレッサハウジング３を通って導出され、ピストン機関（図示せず）に供給される。外側のコンプレッサハウジング３は、ターボチャージャのベアリングハウジング（図示せず）に結合されていて、空間的に位置決めされている。外側のコンプレッサハウジング３と、内側のコンプレッサハウジング２と、空気流入ハウジング１とは、フランジ接続部を介して互いに結合されている。このフランジ接続部では、空気流入ハウジング１のフランジ１１と、内側のコンプレッサハウジング２のフランジ２１と、外側のコンプレッサハウジング３のフランジ３１とが、ねじ締結部４によって互いに押し合わされている。この場合、内側のコンプレッサハウジング２のフランジ２１は、空気流入ハウジング１のフランジ１１と外側のコンプレッサハウジング３のフランジ３１との間に配置されている。

空気流入ハウジングの最大の直径と外側のコンプレッサハウジングの最大の直径とは、しばしば、各フランジの直径よりも大きく設定されているので、フランジ接続部のねじ締結部には接近しがたく、部材を組み立てた後、相応の孔内にねじを導入することが困難となってしまう。

通常、この問題は、外側のコンプレッサハウジングにねじ込まれた植込みボルトを有するねじ締結部によって解決される。この場合には、内側のコンプレッサハウジングのフランジと空気流入ハウジングのフランジとが、植込みボルトにナットによって固定されている。これによって、ねじ締結部への接近が、その軸方向における限られた空間状況で制限されて可能となる。この解決手段は、接近のしやすさに関して相変わらず不満が残るものであり、空気流入ハウジングの組付けもしくは取外しに際して、ねじ締結部の締緩作業に極めて多くの時間が必要となってしまうという欠点を有している。

本発明の課題は、接近のしやすさが改善されて、空気流入ハウジングのより迅速な組付けもしくは取外しが可能となる、ターボチャージャに用いられる装置を提供することである。

この課題を解決するために、本発明に係る装置では、ねじ締結部が、空気流入ハウジング、内側のコンプレッサハウジングおよび外側のコンプレッサハウジングのうち、内側のコンプレッサハウジングと外側のコンプレッサハウジングとだけを互いに結合する第１のタイプの短寸のねじ締結部である短寸結合部を有しており、ねじ締結部が、空気流入ハウジングと、内側のコンプレッサハウジングと、外側のコンプレッサハウジングとを互いに結合する第２のタイプの長寸のねじ締結部である長寸結合部を有している。

本発明に係る装置の好ましい態様では、空気流入ハウジングのフランジが、少なくとも１つの短寸結合部の領域に切欠きを有しており、該切欠きは、該切欠きが配置された短寸結合部の領域における直径よりも大きい直径を有しており、これによって、空気流入ハウジングが、切欠きを通して短寸結合部に結合状態で被せられるようになっている。

本発明に係る装置の好ましい態様では、ねじ締結部の少なくとも４５％が、短寸結合部である。

本発明に係る装置の好ましい態様では、短寸結合部が、ナットとスリーブとを有しており、該スリーブは、内側のコンプレッサハウジングのフランジの押圧面および外側のコンプレッサハウジングのフランジの押圧面と、ナットとの間に配置されていて、該ナットに相応のスパナが、短寸結合部の半径方向でナットに接近可能であるような長さに設定されている。

本発明に係る装置の好ましい態様では、空気流入ハウジングのフランジが、リブを有しており、該リブが、空気流入ハウジングのフランジを機械的に補強するために働いていて、空気流入ハウジングのフランジの、前記切欠きを有する領域に配置されている。

本発明に係る装置の好ましい態様では、空気流入ハウジングのフランジが、長寸結合部の領域に、前記切欠きと同様の別の切欠きを有しており、長寸結合部が、座金を有しており、該座金は、長寸結合部が、前記別の切欠きにもかかわらず、長寸結合部の軸方向において、空気流入ハウジング、内側のコンプレッサハウジングおよび外側のコンプレッサハウジングとの形状接続部を有していて、空気流入ハウジングと、内側のコンプレッサハウジングと、外側のコンプレッサハウジングとを互いに結合するように形成されている。

本発明に係る装置の好ましい態様では、複数のねじ締結部のうちの１つが、空気流入ハウジングのフランジ内にまたは外側のコンプレッサハウジングのフランジ内にねじ込まれた植込みボルトを有している。

本発明に係る装置の好ましい態様では、複数のねじ締結部が、１つのねじ円上に配置されている。

さらに、前述した課題を解決するために、本発明に係るターボチャージャでは、本発明に係る装置が設けられている。

本発明の対象は、本発明に係る装置が、二種類のタイプのねじ締結部を備えたフランジ接続部を有していることである。第１のタイプのねじ締結部は短寸結合部である。この短寸結合部は、内側のコンプレッサハウジングを外側のコンプレッサハウジングに結合している。なお、短寸結合部では、空気流入ハウジングとの結合部は形成されていない。第２のタイプのねじ締結部は長寸結合部である。この長寸結合部は、空気流入ハウジングと、内側のコンプレッサハウジングと、外側のコンプレッサハウジングとを互いに結合している。これによって、空気流入ハウジングの迅速な着脱が可能となり、また、接近のしやすさを改善することが可能となる。

第１の好適な態様は、空気流入ハウジングのフランジに少なくとも１つの切欠きもしくは拡径部を有している。この切欠きは、その内部に配置された、組み立てられて結合作用を有する短寸結合部が、その軸方向において空気流入ハウジングに係合しないように形成されている。したがって、たとえば切欠きの直径が短寸結合部のねじの直径よりも大きいと、短寸結合部は、その軸方向において空気流入ハウジングと形状接続部を形成しないようになっている。これによって、本発明に係る装置の簡単な製造が可能となる。

別の有利な態様は、ねじ締結部の少なくとも４５％が短寸結合部である装置に関する。これによって、ターボチャージャの内部での部材同士の衝突と、これに基づく内側のコンプレッサハウジングの変位の際に、空気流入ハウジングがフランジ接続部によって確実に位置固定されていて、剪断されないことが可能となる。

別の有利な態様は、スリーブを備えた短寸結合部を有する装置に関する。スリーブの長さは、短寸結合部の半径方向でそのナットに、たとえばスパナを近づけることができるように設定されている。好ましくは、短寸結合部のナットは、スリーブによって軸方向で長寸結合部のナットと同様の箇所に位置決めされている。これによって、本発明に係る装置のより簡単な組付けが可能となる。

別の有利な態様は、短寸結合部の領域で空気流入ハウジングとそのフランジとの間に複数のリブを有する装置に関する。これによって、ねじ締結部への接近のしやすさを改善することが可能となる。なぜならば、空気流入ハウジングの位置決め前に短寸結合部をすでに締め付けることができ、この締付け時にリブが邪魔にならないからである。

別の有利な態様は、全てのねじ締結部が切欠き内に配置されていて、長寸結合部が座金を有している装置に関する。座金は長寸結合部と空気流入ハウジングとの間に形状接続部を形成する。好ましくは、全ての切欠きが同一に形成されている。これによって、装置の簡単な製造が可能となり、組付けミスの危険が減少させられる。

ターボチャージャに用いられる公知先行技術に係る装置をコンプレッサホイールと共に概略的に示す図である。 空気流入ハウジングが組み付けられた本発明に係る装置の概略的な軸方向断面図である。 空気流入ハウジングが取り外された本発明に係る装置の概略的な斜視図である。

以下に、本発明を実施するための形態を図面につき詳しく説明する。図面に使用してある符号は、符号の説明にまとめてある。原則、同一の部材には、同じ符号が付してある。

図２には、空気流入ハウジングが組み付けられた、ターボチャージャに用いられる本発明に係る装置の概略図が示してある。この装置は、フィルタ付き消音器１と、内側のコンプレッサハウジング２と、外側のコンプレッサハウジング３と、ねじ締結部を備えたフランジ接続部とを有している。外側のコンプレッサハウジング３は、そのフランジ３１に設けられたねじ山付き孔を有している。このねじ山付き孔内には、植込みボルト４１がねじ込まれている。内側のコンプレッサハウジング２のフランジ２１とフィルタ付き消音器１のフランジ１１とは、孔を有している。両孔は、植込みボルト４１に対して同軸的に配置されていて、ねじ締結部のために使用される。１つおきの各ねじ締結部だけが、フィルタ付き消音器１と、内側のコンプレッサハウジング２と、外側のコンプレッサハウジング３とを互いに結合する長寸結合部４５を成している。残りのねじ締結部は、内側のガス入口と、内側のコンプレッサハウジング２と、外側のコンプレッサハウジング３との間の結合部を形成する短寸結合部４６を成している。なお、この短寸結合部４６では、フィルタ付き消音器１は結合部に一緒に含められていない。フィルタ付き消音器１のフランジ１１に設けられた孔は、円筒状の切欠きもしくは拡径部を有している。この切欠きの直径は、ねじ締結部のために使用されるナット４３の最大の直径よりも大きく設定されている。短寸結合部４６では、ナット４３と内側のコンプレッサハウジング２のフランジ２１との間にそれぞれ１つのスリーブ４２が配置されている。このスリーブ４２は、フィルタ付き消音器１のフランジ１１に設けられた孔よりも小さな直径を有している。こうして、短寸結合部４６のナット４３が、内側のコンプレッサハウジング２のフランジ２１と外側のコンプレッサハウジング３のフランジ３１とを押し合わせるための力を加える。なお、この場合、ナット４３は、内側のコンプレッサハウジング２の内側のガス入口のフランジ２１に直接配置されていない。短寸結合部４６のナット４３からスリーブ４２に加えられる押圧力は、スリーブ４２を通って内側のコンプレッサハウジング２のフランジ２１に伝達される。スリーブ４２の長さは、短寸結合部４６のナット４３が、緊締状態において、フィルタ付き消音器１のフランジ１１に設けられた孔の外側に配置されており、したがって、ねじ締結部の半径方向でナット４３への接近、つまり、ナット４３の締緩作業が可能となるように選択されている。すなわち、スリーブ４２は、フィルタ付き消音器１のフランジ１１の厚さにほぼ等しい長さに設定されているかまたは、ねじ締結部の軸方向に提供されたスペースを考慮して、フランジ１１の厚さよりも長く設定されている。長寸結合部４５では、ナット４３と内側のコンプレッサハウジング２のフランジ２１との間にそれぞれ１つの座金４４が配置されている。この座金４４は、フィルタ付き消音器１のフランジ１１の孔よりも大きな最大の直径を有しており、これによって、座金４４の、ナット４３と反対の側の面が、フィルタ付き消音器１のフランジ１１の肩部に載置していて、フィルタ付き消音器１を内側のコンプレッサハウジング２と外側のコンプレッサハウジング３とに結合している。

図３には、空気流入ハウジングが取り外された本発明に係る装置の概略的な斜視図が示してある。複数の植込みボルト４１が、１つのねじ円を描いて外側のコンプレッサハウジング３のフランジ３１に配置されている。内側のコンプレッサハウジング２は、そのフランジ２１に孔を有していて、この孔と植込みボルト４１とによって外側のコンプレッサハウジング３に取り付けられている。１つおきの各植込みボルト４１が、スリーブ４２とナット４３とを備えており、これによって、短寸結合部４６が、外側のコンプレッサハウジング３と内側のコンプレッサハウジング２との間の結合部を成している。その後、まだ何も装着されていない長寸結合部４５と、すでに締め付けられた短寸結合部４６とに、図３に示していないフィルタ付き消音器が被せられる。次いで、長寸結合部４５の植込みボルト４１に座金４４が設置される。この座金４４はフィルタ付き消音器のフランジの肩部に載置し、ナット４３によって緊締される。

選択的には、座金の代わりに別の形状接続的なエレメントを使用することも可能であるし、長寸結合部に対する孔を、ナットの領域における孔の直径がナットの最大の直径よりも小さくなるように寸法設定して、ナットの、フィルタ付き消音器のフランジに向けられた面が、フィルタ付き消音器のフランジの肩部に載置し、これによって、フィルタ付き消音器のフランジとの形状接続部を形成することも可能である。スリーブを取り除き、短寸結合部のナットを内側のコンプレッサハウジングのフランジに対して直接的に締め付けることが可能である。短寸結合部と長寸結合部との間の比は１：１である必要はなく、機械的な負荷の要求に相応して変更されてよい。外側のコンプレッサハウジングのフランジに対する植込みボルトの空間的な分配は可変に行われてよい。

１ フィルタ付き消音器
１１ フィルタ付き消音器のフランジ
２ 内側のコンプレッサハウジング
２１ 内側のコンプレッサハウジングのフランジ
３ 外側のコンプレッサハウジング
３１ 外側のコンプレッサハウジングのフランジ
４ ねじ締結部
４１ 植込みボルト
４２ スリーブ
４３ ナット
４４ 座金
４５ 長寸結合部
４６ 短寸結合部
５ コンプレッサホイール

Claims (9)

1. ターボチャージャに用いられる装置であって、該装置が、
   フランジ（１１）を備えた空気流入ハウジング（１）と、
   フランジ（２１）を備えた内側のコンプレッサハウジング（２）と、
   フランジ（３１）を備えた外側のコンプレッサハウジング（３）と
   を有しており、
   空気流入ハウジング（１）と、内側のコンプレッサハウジング（２）と、外側のコンプレッサハウジング（３）とが、フランジ接続部を介して互いに機械的に結合されており、
   該フランジ接続部が、空気流入ハウジング（１）のフランジ（１１）と、内側のコンプレッサハウジング（２）のフランジ（２１）と、外側のコンプレッサハウジング（３）のフランジ（３１）とを複数のねじ締結部（４）によって結合しており、
   内側のコンプレッサハウジング（２）のフランジ（２１）が、空気流入ハウジング（１）のフランジ（１１）と外側のコンプレッサハウジング（３）のフランジ（３１）との間に配置されている、ターボチャージャに用いられる装置において、
   ねじ締結部（４）が、空気流入ハウジング（１）、内側のコンプレッサハウジング（２）および外側のコンプレッサハウジング（３）のうち、内側のコンプレッサハウジング（２）と外側のコンプレッサハウジング（３）とだけを互いに結合する第１のタイプの短寸のねじ締結部（４６）である短寸結合部（４６）を有しており、
   ねじ締結部（４）が、空気流入ハウジング（１）と、内側のコンプレッサハウジング（２）と、外側のコンプレッサハウジング（３）とを互いに結合する第２のタイプの長寸のねじ締結部（４５）である長寸結合部（４５）を有していることを特徴とする、ターボチャージャに用いられる装置。
2. 空気流入ハウジング（１）のフランジ（１１）が、少なくとも１つの短寸結合部（４６）の領域に切欠きを有しており、該切欠きは、該切欠きが配置された短寸結合部（４６）の領域における直径よりも大きい直径を有しており、これによって、空気流入ハウジング（１）が、切欠きを通して短寸結合部（４６）に結合状態で被せられるようになっている、請求項１記載の装置。
3. ねじ締結部（４）の少なくとも４５％が、短寸結合部（４６）である、請求項１または２記載の装置。
4. 短寸結合部（４６）が、ナット（４３）とスリーブ（４２）とを有しており、該スリーブ（４２）は、内側のコンプレッサハウジング（２）のフランジ（２１）の押圧面および外側のコンプレッサハウジング（３）のフランジ（３１）の押圧面と、ナット（４３）との間に配置されていて、該ナット（４３）に相応のスパナが、短寸結合部（４６）の半径方向でナット（４３）に接近可能であるような長さに設定されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. 空気流入ハウジング（１）のフランジ（１１）が、リブを有しており、該リブが、空気流入ハウジング（１）のフランジ（１１）を機械的に補強するために働いていて、空気流入ハウジング（１）のフランジ（１１）の、前記切欠きを有する領域に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 空気流入ハウジング（１）のフランジ（１１）が、長寸結合部（４５）の領域に、前記切欠きと同様の別の切欠きを有しており、長寸結合部（４５）が、座金（４４）を有しており、該座金（４４）は、長寸結合部（４５）が、前記別の切欠きにもかかわらず、長寸結合部（４５）の軸方向において、空気流入ハウジング（１）、内側のコンプレッサハウジング（２）および外側のコンプレッサハウジング（３）との形状接続部を有していて、空気流入ハウジング（１）と、内側のコンプレッサハウジング（２）と、外側のコンプレッサハウジング（３）とを互いに結合するように形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
7. 複数のねじ締結部（４）のうちの１つが、空気流入ハウジング（１）のフランジ（１１）内にまたは外側のコンプレッサハウジング（３）のフランジ（３１）内にねじ込まれた植込みボルト（４１）を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. 複数のねじ締結部（４）が、１つのねじ円上に配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
9. ターボチャージャにおいて、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置が設けられていることを特徴とする、ターボチャージャ。