JP4729462B2 - Turbocharger fitting - Google Patents
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Description
この発明は、内燃機関の排気ガスのエネルギーを利用して内燃機関に対する過給圧を発生させるターボチャージャにおけるタービンハウジング側の部分を、内燃機関側のエンジンブロック等の固定部材に取り付けるのに用いるターボチャージャ用取付具に関する。 The present invention provides a turbocharger that is used to attach a turbine housing side portion of a turbocharger that generates supercharging pressure to an internal combustion engine using energy of exhaust gas of the internal combustion engine to a fixing member such as an engine block on the internal combustion engine side. It is related with the fixture for chargers.
一般に、自動車の内燃機関(エンジン)等として用いられるディーゼルエンジン又はガソリンエンジン等では、タービン側とコンプレッサ側とを一体的に構成したターボチャージャが利用されている。 In general, in a diesel engine or a gasoline engine used as an internal combustion engine (engine) of an automobile, a turbocharger in which a turbine side and a compressor side are integrally configured is used.
このようなターボチャージャでは、内燃機関の機関排気流によってタービンハウジング内に装着されたタービンホイールを回転駆動し、このタービンホイールに連動してコンプレッサハウジング内に装着されたコンプレッサホイールを回転することにより、内燃機関の燃焼室内へ吸気を過給している。 In such a turbocharger, by rotating the turbine wheel mounted in the turbine housing by the engine exhaust flow of the internal combustion engine and rotating the compressor wheel mounted in the compressor housing in conjunction with the turbine wheel, The intake air is supercharged into the combustion chamber of the internal combustion engine.
このようなターボチャージャ用のタービンハウジングには、厚肉の鋳物として構成した剛性が高いものの他に、薄肉鋳物又は耐熱薄板鋼板のプレス成形品として構成した剛性が低いものがある。 Such turbine housings for turbochargers include those having a low rigidity configured as a thin cast or a press-formed product of a heat-resistant thin steel plate, in addition to those having a high rigidity configured as a thick casting.
さらに、ターボチャージャにおける耐熱薄板鋼板のプレス成形品として構成した剛性が低いタービンハウジングに対しては、内燃機関の冷間始動時における触媒の早期活性化の観点から、タービン側において、排気ガスの温度を低下させることなく、熱吸収を少なくすることが要求されている。 Furthermore, for low-stiffness turbine housings configured as press-formed products of heat-resistant thin steel plates in turbochargers, the temperature of the exhaust gas on the turbine side from the viewpoint of early activation of the catalyst during cold start of the internal combustion engine It is required to reduce heat absorption without lowering.
そこで、従来のターボチャージャでは、例えば、耐熱薄板鋼板のプレス成形品で形成したタービンハウジングの外殻の内部に、同じく耐熱薄板鋼板のプレス成形品で形成された内殻を所定距離だけ離間させて配置した二重管構造に構成する。 Therefore, in a conventional turbocharger, for example, an inner shell formed of a press-formed product of a heat-resistant thin steel plate is separated by a predetermined distance inside an outer shell of a turbine housing formed of a press-formed product of a heat-resistant thin steel plate. It is constructed in the arranged double pipe structure.
そして、このターボチャージャのタービンハウジングでは、内殻と外殻との間に中空の断熱層を形成して断熱する作用により、排気マニホールドからタービンを回転させるため内殻内へ送気されて来た高温の排気ガスが内殻の内壁に接触して熱が吸収されることを抑制し、排気ガスを高温に保ったまま触媒に導くようにして内燃機関の冷間始動時における触媒の早期活性化を実現するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 And in this turbocharger turbine housing, a hollow heat insulating layer is formed between the inner shell and the outer shell to insulate the air, and the air is fed into the inner shell from the exhaust manifold to rotate the turbine. Early activation of the catalyst during cold start of the internal combustion engine by suppressing the heat absorption by the hot exhaust gas contacting the inner wall of the inner shell and guiding the exhaust gas to the catalyst while maintaining the high temperature Has been proposed (for example, see Patent Document 1).
また、内燃機関にターボチャージャを取り付ける場合に、ターボチャージャにおける耐熱薄板鋼板のプレス成形品として構成した剛性が低いタービンハウジングをエンジンブロックに間接的に取り付ける部分では、例えば剛性が低いタービンハウジングの一部分にステー座を設け、このステー座にボルト及びナットで一端部を締結し、この取り付け金具の他端部をエンジンブロックにボルト及びナットで締結して、完全に拘束されるように固定する(すなわち、熱ひずみ分さえも自由に変形することができないように拘束されるように固定する)。 In addition, when a turbocharger is attached to an internal combustion engine, a portion where a low-rigidity turbine housing configured as a press-formed product of a heat-resistant thin steel plate in the turbocharger is indirectly attached to an engine block, for example, a portion of the turbine housing having low rigidity. A stay seat is provided, and one end portion is fastened to the stay seat with a bolt and a nut, and the other end portion of the mounting bracket is fastened to the engine block with a bolt and a nut and fixed so as to be completely restrained (that is, Fix it so that even the thermal strain cannot be freely deformed).
さらに、このように完全に動かないように固定されたタービンハウジングには、エンジンヘッドからタービンハウジングへ高温の排気ガスを送気するために接続されているエギゾーストマニホールドやターボエルボ等の配管や部材を接続する。 Furthermore, piping and members such as exhaust manifolds and turbo elbows connected to supply high-temperature exhaust gas from the engine head to the turbine housing are connected to the turbine housing fixed so as not to move completely. To do.
このようにタービンハウジングを取り付け金具で完全に拘束されるように固定した場合には、内燃機関から送気されて来た高温の排気ガスでタービンハウジング自体が加熱されて熱膨張することにより生じる熱応力と共に、タービンハウジングに接続されているエギゾーストマニホールドやターボエルボ等の配管や部材が熱膨張すると、これらの熱膨張により生じる熱応力とによって、耐熱薄板鋼板のプレス成形品として構成した剛性が低いタービンハウジング自体が圧縮降伏して塑性変形するといったような損傷を受ける虞がある。 When the turbine housing is fixed so as to be completely restrained by the mounting bracket in this way, the heat generated by the turbine housing itself being heated and thermally expanded by the high-temperature exhaust gas sent from the internal combustion engine. Along with stress, when a pipe or member such as an exhaust manifold or a turbo elbow connected to the turbine housing is thermally expanded, the low-rigidity turbine housing is configured as a heat-formed sheet steel press-formed product due to the thermal stress caused by the thermal expansion. There is a risk of damage such as compression yielding and plastic deformation.
また、耐熱薄板鋼板のプレス成形品として構成した剛性が低いタービンハウジングでは、タービンハウジング自体を安定して支持するために、例えばタービンハウジングの両端部を2個の取り付け金具を用いてそれぞれ内燃機関のエンジンブロックに対して完全に拘束されるように固定すると、エンジンブロック自体の熱膨張によって2個の取り付け金具の間隔が開きタービンハウジングに熱応力が働いて耐熱薄板鋼板のプレス成形品として構成した剛性が低いタービンハウジング自体が圧縮降伏して塑性変形するといったような損傷を受ける虞がある。 Further, in a turbine housing having low rigidity configured as a heat-formed thin steel plate press-molded product, in order to stably support the turbine housing itself, for example, both end portions of the turbine housing are respectively attached to the internal combustion engine using two mounting brackets. When fixed to the engine block so that it is completely restrained, the thermal expansion of the engine block itself opens the gap between the two mounting brackets, and the heat stress acts on the turbine housing, making it a rigid heat-resistant steel plate press There is a risk that the turbine housing itself having a low height may be damaged by compressive yielding and plastic deformation.
本発明は上述した点に鑑み、内燃機関に設置するターボチャージャにおけるタービンハウジングの部分を、内燃機関側の固定部材に対して熱応力によって塑性変形することを抑制可能な状態で間接的に取り付けられるようにしたターボチャージャ用取付具を新たに提供することを目的とする。 In view of the above-described points, the present invention indirectly attaches a turbine housing portion of a turbocharger installed in an internal combustion engine to a fixing member on the internal combustion engine side in a state where plastic deformation due to thermal stress can be suppressed. An object of the present invention is to provide a new turbocharger fixture.
本発明の請求項1に記載のターボチャージャ用取付具は、内燃機関の固定部材に、ターボチャージャのタービンハウジング部分を間接的に取り付ける取付具において、タービンハウジングにおける、排気ガス取入れ口側のステー座に取り付けられる第1の腕部と、第1の腕部に一体的に連続するよう構成され、固定部材のステー座に取り付けられる第2の腕部と、固定部材のステー座と排気ガス取入れ口側のステー座との間に配置された、第1の腕部から第2の腕部にかけて連続した部分の中間所定位置から分岐するように一体的に連続し、又は第1の腕部のステー座に取り付けた部分から一体的に連続して、全体が一体化した剛構造に構成され、その自由端部が排気ガス排出口に近い側のステー座に取り付けられる第3の腕部と、を有することを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an attachment for a turbocharger, wherein the turbine housing portion of the turbocharger is indirectly attached to a fixed member of an internal combustion engine, and the stay on the exhaust gas intake side in the turbine housing. A first arm portion that is attached to the first arm portion, a second arm portion that is integrally connected to the first arm portion, and is attached to the stay seat of the fixing member, and the stay seat of the fixing member and the exhaust gas intake port The first arm portion is continuously connected to the first arm portion so as to branch from an intermediate predetermined position between the first arm portion and the second arm portion, or the stay of the first arm portion. A third arm portion that is integrally and continuously constructed from a portion attached to the seat, and that is configured as an integrated rigid structure, the free end portion of which is attached to the stay seat near the exhaust gas discharge port, Have And wherein the door.
上述のように構成することにより、固定部材側の部材からターボチャージャのタービンハウジングの排気ガス取入れ口側部分に外力が負荷されたときに、取付具における一体となった第1の腕部から第3の腕部にかけての一連の部分が、タービンハウジングにおける排気ガス取入れ口側のステー座と排気ガス排出口側のステー座との間の距離が変わらないように支持する(排気ガス取入れ口側のステー座側で第1の腕部を変位させると、その変位が第3の腕部へ伝達されるように支持する、例えば、相互間の位置関係が変わらないように支持する)ので、タービンハウジングが圧力に降伏して塑性変形することを抑制できる。また、この取付具では、固定部材に対して一本の第2の腕部だけで取り付けられているため、固定部材が熱膨張してもタービンハウジングにおける排気ガス排出口側フランジ部のステー座と排気ガス取入れ口側フランジのステー座との間の距離が変わることはないので、固定部材が熱膨張してタービンハウジングが圧力に降伏して塑性変形することを抑制できる。 By configuring as described above, when an external force is applied from the member on the fixed member side to the exhaust gas inlet side portion of the turbine housing of the turbocharger, the first arm portion integrated in the fixture is changed from the first arm portion. 3 is supported so that the distance between the stay seat on the exhaust gas intake side and the stay seat on the exhaust gas discharge side in the turbine housing does not change (on the exhaust gas intake side). When the first arm portion is displaced on the side of the stay seat, the displacement is supported so that the displacement is transmitted to the third arm portion (for example, supported so that the positional relationship between them does not change). Can be suppressed from yielding to pressure and plastic deformation. Further, in this fixture, since it is attached to the fixing member by only one second arm portion, even if the fixing member is thermally expanded, the stay seat of the exhaust gas discharge port side flange portion in the turbine housing Since the distance between the exhaust gas intake side flange and the stay seat does not change, it is possible to prevent the fixing member from thermally expanding and the turbine housing from yielding pressure and being plastically deformed.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のターボチャージャ用取付具において、第1の腕部から第2の腕部へ連続する部分の剛性が、第3の腕部の剛性よりも高い剛性となるように構成したことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the turbocharger attachment according to the first aspect, the rigidity of the portion continuing from the first arm portion to the second arm portion is greater than the rigidity of the third arm portion. It is characterized by having a high rigidity.
上述のように構成することにより、請求項1に記載の発明の作用、効果に加えて、排気マニホールド側から入力した応力を、第1の腕部及び第2の腕部部分が弾性変形して受けるので、タービンハウジング本体に排気マニホールド側から入力した応力が働くことを抑制できる。
By configuring as described above, in addition to the operation and effect of the invention according to
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載のターボチャージャ用取付具において、第1の腕部から第3の腕部へ連続する部分の剛性が、第2の腕部の剛性よりも高い剛性となるように構成したことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the turbocharger attachment according to the first aspect, the rigidity of the portion continuing from the first arm portion to the third arm portion is greater than the rigidity of the second arm portion. It is characterized by having a high rigidity.
上述のように構成することにより、請求項1に記載の発明の作用、効果に加えて、排気マニホールド側から入力した応力を比較的に剛性が低い第2の腕部の部分が弾性変形して吸収し、さらに排気マニホールド側から入力した応力が第1の腕部から第3の腕部にかけての一連の剛性が比較的高い部分を通じてタービンハウジングに働くことを抑制し、タービンハウジングの耐久信頼性を向上できる。
By configuring as described above, in addition to the operation and effect of the invention according to
請求項4に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載のターボチャージャ用取付具において、第3の腕部部分の剛性が、タービンハウジング部分の剛性よりも低い剛性となるように構成したことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the turbocharger attachment according to the first or second aspect, the rigidity of the third arm portion is lower than the rigidity of the turbine housing portion. It is characterized by that.
上述のように構成することにより、請求項1又は請求項2に記載の発明の作用、効果に加えて、タービンハウジング自体が熱膨張して、その排気ガス取入れ口側のステー座と排気ガス排出口に近い側のステー座との間の距離が変化した場合に、剛性を低く構成した第3の腕部が弾性変形して吸収するので、タービンハウジングに過度の熱応力が生じることを抑制できる。
By configuring as described above, in addition to the operation and effect of the invention according to
本発明のターボチャージャ用取付具によれば、内燃機関に設置するターボチャージャにおけるタービンハウジングの部分を、内燃機関側の固定部材に対して熱応力によって塑性変形することを抑制できる状態で間接的に取り付けることを可能とし、構成が簡素で廉価な製品を提供できるようにするという効果がある。 According to the turbocharger fitting of the present invention, the turbine housing portion of the turbocharger installed in the internal combustion engine is indirectly indirectly controlled in a state where it can be prevented from being plastically deformed by thermal stress with respect to the fixing member on the internal combustion engine side. It is possible to install the product, and it is possible to provide an inexpensive product with a simple configuration.
本発明のターボチャージャ用取付具に関する実施の形態について、図1乃至図6により説明する。 An embodiment relating to a turbocharger fixture of the present invention will be described with reference to FIGS.
図2は、ターボチャージャ全体の概略構造を示す概略断面図であり、図で1は、ターボチャージャ本体1である。このターボチャージャ本体1は、輻流型のタービンで輻流型のコンプレッサを駆動するよう一体的に構成する。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a schematic structure of the entire turbocharger. In FIG. The
このため、ターボチャージャ本体1では、タービンハウジング3とコンプレッサハウジング4とをセンタハウジング5を介して一体的に組み付けてターボチャージャ本体1全体のケーシングを構成する。
Therefore, in the turbocharger
このターボチャージャ本体1では、内燃機関2(図1に図示)の機関排気流によって駆動される輻流型のタービンを構成するため、タービンハウジング3の内部にタービンホイール6を装着する。
In the
また、コンプレッサハウジング4の内部には、内燃機関2の燃焼室内への吸気を過給する輻流型のコンプレッサを構成するためコンプレッサホイール7を装着する。 In addition, a compressor wheel 7 is mounted inside the compressor housing 4 in order to configure a radiant flow type compressor that supercharges intake air into the combustion chamber of the internal combustion engine 2.
このタービンホイール6とコンプレッサホイール7とは、ロータシャフト8によって接続することにより、ターボチャージャ本体1のケーシング内で一体的に回動するよう構成する。すなわち、ロータシャフト8には、その一方の端部にタービンホイール6を固着し、その他方の端部にコンプレッサホイール7を固着して一体的に構成する。
The turbine wheel 6 and the compressor wheel 7 are configured to rotate integrally within the casing of the
さらに、ロータシャフト8は、センタハウジング5に貫通させた中間部を、センタハウジング5内に配置したフルフロートベアリング9で支受される。このように構成することによって、タービンホイール6、コンプレッサホイール7及びロータシャフト8は、一体となって回動自由に支受されることになる。 Further, the rotor shaft 8 is supported by a full float bearing 9 disposed in the center housing 5 at an intermediate portion that penetrates the center housing 5. By configuring in this way, the turbine wheel 6, the compressor wheel 7 and the rotor shaft 8 are integrally supported so as to freely rotate.
ターボチャージャ本体1における輻流型のタービンを構成するためのタービンハウジング3の内部には、タービンホイール6を取り囲むように、渦巻き状のスクロール室10を形成する。
A
このタービンハウジング3は、内部にスクロール室10を形成するための耐熱薄板鋼板のプレス成形品からなる内殻18を配置し、その外側に所定間隔を開けて取り巻くように、耐熱薄板鋼板のプレス成形品からなる外殻19を配置して、内殻18と外殻19との間に断熱層をなす空気断熱層を設けた、いわゆる二重管構造に構成する。なお、耐熱薄板鋼板としては、例えばステンレス鋼、ハステロイ(登録商標)、インコネル(登録商標)製等を利用できる。
The
この内殻18の内部に形成されるスクロール室10には、ロータシャフト8の接線方向に開口する排気ガス取入れ口11と、ロータシャフト8の軸線方向に開口する排気ガス排出口12を設ける。
The
このスクロール室10は、排気ガス取入れ口11側の所定部所からタービンホイール6の回転方向前方に向かうにしたがって、外周縁とロータシャフト8の軸心との距離が短くなるような渦巻き状に形成する。
The
さらに、スクロール室10の渦巻き状の部分には、タービンホイール6のラジアル方向からタービン翼部分に向けて排気ガスを噴射させるための細い隙間を形作るシュラウド部32を形成する。
Further, a
この排気ガス取入れ口11は、内燃機関2の排気マニホールド14(図1に図示)に接続する。また、排気ガス排出口12は、その排出口周縁部として形成されたケース13を介して触媒へと排気ガスを導く排気管(図示略)に接続する。
The
このケース13は、内殻18及び外殻19と同様の耐熱薄板鋼板のプレス加工品からなり、外殻19の側面に溶接して固定される。このケース13には、内殻18の排気ガス排出口12部分が挿通される挿通孔20(図1に図示)を形成する。
The
また、このターボチャージャには、内燃機関に対する過給圧が必要以上に上昇するのを抑制するために、タービンハウジング3のスクロール室10内に供給される排気ガスの圧力が所定値を超えると、スクロール室10内に送気される排気ガスの一部をタービンホイール6より排気ガス送気方向上流側から外部に排出するウェイストゲイトバルブ装置を装着する。
Further, in this turbocharger, when the pressure of the exhaust gas supplied into the
このため、タービンハウジング3の排気ガス排出口12側の所定部分には、図1に示すように、ウェイストゲートノズル23(逃がしノズル、いわゆるWGノズル)を連通させるように設ける。このウェイストゲートノズル23の一部は、ケース13に穿設したWGノズル挿通孔24に装着する。
Therefore, as shown in FIG. 1, a waste gate nozzle 23 (an escape nozzle, so-called WG nozzle) is provided in a predetermined portion of the
また、タービンハウジング3のケース13には、排気ガス排出口12部分が挿通される挿通孔20と、WGノズル挿通孔24との間に仕切板28を設ける。これによりケース13の内部空間は、排気ガス排出口12が開口する排気室25と、ウェイストゲートノズル23先端のウェイストゲートポート26が開口する逃がし室27との、相互に独立した空間となる2室に区画される。
Further, the
このウェイストゲートノズル23には、ウェイストゲートポート26を開閉操作可能に構成したウェイストゲートバルブ29(リリーフ弁)を装着する。このウェイストゲートバルブ29は、図示しないが、例えば、過給気吐出口17側に装着したダイアフラムに所定値を超えた過給気の圧力が加わったときにダイアフラムがウェイストゲートポート26を開放するよう操作し、スクロール室10内を通る排気ガスの一部を逃がし室27内に排出するよう構成する。
The waste gate nozzle 23 is provided with a waste gate valve 29 (relief valve) configured to open and close the
また、ウェイストゲートバルブ29は、図示しないが、過給気の圧力が所定値以下となったときには、ダイアフラムが作動しないのでウェイストゲートポート26が閉止され、スクロール室10内を通過する排気ガスの逃がし室27への排出が抑制されるよう構成する。
Although not shown, the
図1及び図2に示すように、タービンハウジング3のケース13には、ケース13における周壁の開口端から外方に膨出するようにフランジ部21を形成する。また、タービンハウジング3のスクロール室10を形成するパイプ状部材における排気ガス取入れ口11の周縁部には、取入れ口フランジ30を設ける。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
図2に示すように、ターボチャージャ本体1における内燃機関2の燃焼室内への吸気を過給する輻流型のコンプレッサを構成するためのコンプレッサハウジング4の内部には、コンプレッサホイール7を取り囲むように、渦巻き状(前述したスクロール室10と同様の渦巻き構造)のディフューザ15を構成する。
As shown in FIG. 2, a compressor wheel 4 for constituting a radiant compressor that supercharges intake air into the combustion chamber of the internal combustion engine 2 in the
このディフューザ15には、ロータシャフト8の軸線方向に開口する給気取入れ口16と、ロータシャフト8の接線方向に開口する過給気吐出口17とを設ける。この給気取入れ口16は、エアクリーナ(図示略)に接続する。また、過給気吐出口17は、内燃機関2の吸気マニホールド(図示略)に接続する。
The
次に、上述のように構成したターボチャージャ本体1の動作について説明する。このターボチャージャ本体1では、内燃機関の運転に伴って発生する高温高圧の排気ガスが排気ガス取入れ口11からスクロール室10の渦巻き状の室内に吹き込まれる。
Next, the operation of the turbocharger
このスクロール室10は、内部に吹き込まれた排気ガスを、スクロール室10のシュラウド部32からタービンホイール6のタービン翼部分にラジアル方向に向けて高速で噴射させることによりタービンホイール6を回転させて、排気ガス排出口12から排気管に排出させる。
The
このときのタービンホイール6の回転に連動してコンプレッサホイール7が回転し、給気取入れ口16からディフューザ15内に導かれた給気の圧力が高められ、過給気として過給気吐出口17から燃焼室に供給される。
The compressor wheel 7 rotates in conjunction with the rotation of the turbine wheel 6 at this time, the pressure of the supply air introduced into the
また、このターボチャージャでは、過給気吐出口17内を流通する過給気の圧力が所定値を超えて高まると、ウェイストゲートバルブ29のウェイストゲートポート26をアクチュエータが開放操作してタービンハウジング3のスクロール室10内に供給する排気ガスの圧力を低下させる。
In this turbocharger, when the pressure of the supercharged air flowing through the supercharged
これにより、このターボチャージャでは、排気ガスがタービンホイール6を回転させる力を弱めてタービンホイール6と一体的に回転するコンプレッサホイール7による圧縮率を下げ、ディフューザ15から内燃機関の燃焼室に過度に圧力の高められた過給気が供給されることを抑制する。
Thereby, in this turbocharger, the exhaust gas weakens the force for rotating the turbine wheel 6 to reduce the compression rate by the compressor wheel 7 that rotates integrally with the turbine wheel 6, and excessively enters the combustion chamber of the internal combustion engine from the
また、コンプレッサで給気が過度に圧縮されないようにして過給気の温度が所定以上に高くならないようにすることにより、コンプレッサホイール7に悪影響を与えることを抑制できる。 Further, it is possible to prevent the compressor wheel 7 from being adversely affected by preventing the supply air from being excessively compressed by the compressor so that the temperature of the supercharging air does not become higher than a predetermined level.
次に、上述のように構成したターボチャージャ本体1における、高速回転するタービンホイール6と、ウェイストゲイトバルブ装置とを備えたタービンハウジング3の部分を、内燃機関(エンジン)に間接的に取り付ける部分の構成について説明する。
Next, in the turbocharger
このターボチャージャ本体1では、タービンハウジング3部分を内燃機関2に間接的に取り付けるため、タービンハウジング3のケース13におけるフランジ部21に、断面L字形に突出させた排気ガス排出口側フランジ部のステー座22を設ける。このステー座22には、ねじ部品で締結するための図示しない透孔を穿孔する。
In this turbocharger
また、タービンハウジング3における排気ガス取入れ口11の取入れ口フランジ30の所定部所には、排気ガス取入れ口側フランジのステー座31を設ける。このステー座31には、ねじ部品で締結するための図示しない透孔を穿孔する。
Further, a
なお、このターボチャージャ本体1では、2つのステー座をそれぞれ取入れ口フランジ30又はフランジ部21以外の外殻19等の所定の場所に設定しても良い。
In the turbocharger
図1に示すように、タービンハウジング3部分を内燃機関2に間接的に取り付ける構成では、排気ガス排出口側フランジ部のステー座22と、排気ガス取入れ口側フランジのステー座31と、内燃機関2との間に、取付具33を介在させた状態で、内燃機関2にタービンハウジング3部分を支持させる。
As shown in FIG. 1, in the configuration in which the
図1及び図2に示すように、タービンハウジング3部分を内燃機関2に間接的に取り付ける構成では、タービンハウジング3側に設ける2つの取り付け位置(2つのステー座22、31の位置)の間隔が、タービンハウジング3を安定して支持できる距離以上となるように設定する。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the configuration in which the
これと共に、このタービンハウジング3部分を内燃機関2に取付具33を介して取り付ける構成では、タービンハウジング3側に設ける2つの取り付け位置の間に橋渡すように配置する取付具33の第1の腕部34と第2の腕部35との部分が内燃機関2の運転時に加熱されて熱膨張する量と、タービンハウジング3に設けた2つの取り付け位置の間隔が運転時に昇温して熱膨張する量との差が許容範囲に収まり、タービンハウジング3における2つの取り付け位置の間で圧力により降伏して塑性変形するという損傷を受けることがない距離以内となるように設定する。
At the same time, in the configuration in which the
さらに、このタービンハウジング3部分を取付具33によって内燃機関2に取り付ける構成では、高速回転するタービンホイール6と、精密構造のウェイストゲイトバルブ装置とを備えたターボチャージャ本体1に動作不良を起こさせるような塑性変形を与えないように構成する。
Further, in the configuration in which the
図示する取付具33は、3本の腕部34、35、36が全体として略三叉状に分岐して延出するよう一体化した剛体となる剛構造に構成する。この3本の腕部34、35、36には、それぞれ断面L字形の長尺部材(アングル材)若しくは断面略U字状の長尺部材又は断面円形若しくは断面多角形若しくは筒形状等の種々の断面形状の長尺部材を所定長さに切断した材料を用いることができる。
The illustrated
このように取付具33は、第1の腕部34、第2の腕部35及び第3の腕部36を一体化した簡素な構成であるから、容易に製造でき廉価な製品を提供できる。
As described above, the
取付具33の第1の腕部(エギゾーストマニホールド側腕部)34は、その先端部を排気ガス取入れ口側フランジのステー座31に締結するため、その先端近くの部位で大きく屈曲し、先端部の所定位置に、締結用の透孔38A(図6に図示)を穿孔する。
Since the first arm portion (exhaust manifold side arm portion) 34 of the
そして、第1の腕部(エギゾーストマニホールド側腕部)34は、その先端部の締結用透孔38Aを排気ガス取入れ口側フランジのステー座31の透孔と連通させた状態でボルト及びナット等のねじ部品37で締結する。
The first arm portion (exhaust manifold side arm portion) 34 has a fastening through
取付具33の第2の腕部(内燃機関2本体側腕部)35は、その先端部を固定部材であるエンジンブロック2Aにおける所定位置に形成した図示しないステー座に締結するため、その先端近くの部位で小さく屈曲し、先端部の所定位置に、締結用の透孔38B(図5に図示)を穿孔する。
The second arm portion (internal combustion engine 2 main body side arm portion) 35 of the
なお、取付具33の第2の腕部35を取り付ける対象となる固定部材は、上述したエンジンブロック2Aの他に、シリンダブロック、シリンダヘッド、トランスミッションのハウジング又はオイルパンでも良い。
The fixing member to which the
そして、第2の腕部(内燃機関2本体側腕部)35は、その先端部の締結用透孔38Bをエンジンブロック2Aのステー座に穿孔した透孔(図示せず)と連通させた状態でボルト及びナット等のねじ部品37で締結する。
And the 2nd arm part (internal combustion engine 2 main body side arm part) 35 is the state which made the through-
取付具33の第3の腕部(タービン側腕部)36は、その先端部を排気ガス排出口側フランジ部のステー座22に締結するため、その中間部の所定部位で大きく屈曲し、先端部の所定位置に締結用の透孔38C(図6に図示)を穿孔する。
The third arm portion (turbine side arm portion) 36 of the
そして、第3の腕部(タービン側腕部)36は、その先端部の締結用透孔38Cを排気ガス排出口側フランジ部のステー座22の透孔と連通させた状態でボルト及びナット等のねじ部品37で締結する。
The third arm portion (turbine side arm portion) 36 has bolts, nuts and the like in a state where the fastening through
なお図1に示すように、ターボチャージャ本体1における排気ガス取入れ口11の取入れ口フランジ30には、エンジンヘッド2Bから延出された排気マニホールド14の自由端部のフランジ部分を締結して、内燃機関2の排気ガスが排気マニホールド14を通じて排気ガス取入れ口11から供給されるように接続する。
As shown in FIG. 1, the flange portion of the free end portion of the
また、排気ガス排出口12のフランジ部21には、図示しない排気ガス浄化用触媒へと排気ガスを導くための排気管を接続する。
Further, an exhaust pipe for guiding exhaust gas to an exhaust gas purification catalyst (not shown) is connected to the
上述のようにしてターボチャージャ本体1におけるタービンハウジング3部分を内燃機関2に取付具33を用いて取り付ける構成では、所定距離だけ離間した位置にある排気ガス取入れ口側フランジのステー座31と排気ガス排出口側フランジ部のステー座22と、エンジンブロック2Aの所定位置に設けたステー座(図示せず)の3点を、3本の腕部34、35、36を全体として略三叉状に分岐して一体化した剛体である取付具33で固定した構造となる。
In the configuration in which the
このような取付具33を用いた取り付け構造でタービンハウジング3部分をエンジンブロック2Aに間接的に取り付けた状態では、エンジンヘッド2Bとタービンハウジング3の取入れ口フランジ30との間を接続するように配置した排気マニホールド14が内燃機関2の排気ガスにより加熱されて熱膨張するとタービンハウジング3の取入れ口フランジ30を押圧する方向の熱応力が作用する。
In a state where the
このとき、排気マニホールド14が鋳物で剛性が高い場合には、排気マニホールド14の熱変位量をタービンハウジング3側で吸収することになる。
At this time, when the
この場合には、取付具33における一体となった第1の腕部34及び第3の腕部36の部分が、タービンハウジング3における排気ガス排出口側フランジ部のステー座22と排気ガス取入れ口側フランジのステー座31との間の距離が変わらないように支持する(排気マニホールド14側の熱応力による第1の腕部34の変位が第3の腕部36へ伝達されるように支持する、例えば、相互間の位置関係が変わらないように支持する)ので、排気マニホールド14が熱膨張してタービンハウジング3を圧縮降伏させて塑性変形させることを抑制できる。
In this case, the portions of the
さらに、この場合には、排気マニホールド14側の熱応力を受けたとき、第1の腕部34と第3の腕部36とが一体的に動く(同期して動く)ので、第1の腕部34と第3の腕部36とが別方向に動いてこれらが支持しているタービンハウジング3を微小回転させ、排気マニホールド14の取り付け部との間にねじれ方向の応力集中を生じることを防止できる。
Further, in this case, the
また、この取付具33では、一体となった第1の腕部34及び第3の腕部36の部分を、一本の第2の腕部35でエンジンブロック2Aに取り付けているため、後述する離間して配置した2個の取付具で支持する構造のように、エンジンブロック2Aが熱膨張してもタービンハウジング3における排気ガス排出口側フランジ部のステー座22と排気ガス取入れ口側フランジのステー座31との間の距離が変わることはないので、エンジンブロック2Aが熱膨張してタービンハウジング3を圧縮降伏させて塑性変形させることを抑制できる。
Further, in this
ここで、前述した取付具33の作用を、タービンハウジング3における排気ガス取入れ口側フランジのステー座31と、排気ガス排出口側フランジ部のステー座22とをそれぞれ離間して配置した別体の取付具で支持する構造と比較して説明する。
Here, the above-described operation of the
この別体の取付具でタービンハウジング3を支持する構造の場合には、排気マニホールド14が熱膨張すると、排気ガス取入れ口側フランジのステー座31を支持する一方の取付具が変形してタービンハウジング3側に熱応力が作用する。
In the case of a structure in which the
このとき排気マニホールド14から作用する熱応力は、タービンハウジング3の本体に働き、さらに排気ガス排出口側フランジ部のステー座22を支持する他方の取付具で受けられる。
At this time, the thermal stress acting from the
すなわち、タービンハウジング3は、熱膨張した排気マニホールド14に押されたときに働く熱応力が、排気マニホールド14に近接した一方の取付具を変形させることによりタービンハウジング3本体に伝達し、さらに他方の取付具に伝達して、この他方の取付具で熱応力が受けられることになる。
That is, in the
よって、タービンハウジング3の本体には、排気マニホールド14側から押圧する熱応力と、他方の取付具側から働く反力とによって押し潰される方向の外力が作用することを免れないため、タービンハウジング3が圧縮降伏して塑性変形するという損傷を受ける虞が残る。
Accordingly, the
しかも、エンジンブロックの離間した2点と、各々対応する排気ガス取入れ口側フランジのステー座31と、排気ガス排出口側フランジ部のステー座22との間をそれぞれ離間して配置した別体の取付具で支持する構造の場合には、エンジンブロックが熱膨張して2つの取付具の取り付け位置の間隔が開くと、排気ガス取入れ口側フランジのステー座31と排気ガス排出口側フランジ部のステー座22との間隔を広げる方向の熱応力が作用してタービンハウジング3が引っ張り力で降伏して塑性変形するという損傷を受ける虞が残る。
Moreover, two separate points of the engine block, the corresponding
以上より、本実施の形態に関わる取付具33を用いた取り付け構造でタービンハウジング3部分をエンジンブロック2Aに間接的に取り付けた場合には、タービンハウジング3以外の部材に関わる熱応力が作用してタービンハウジング3が外力に降伏して塑性変形するという損傷を受けることを良好に抑制できることが理解できる。
As described above, when the
なお、上述した取付具33は、一本の棒状部材を屈曲して構成しても良い。この場合には、図示しないが、所定形状に屈曲した棒状部材の一方の端部をエンジンブロック2Aに取り付け、その中間所定位置を排気ガス取入れ口側フランジのステー座31に取り付け、その他方の端部を排気ガス排出口側フランジ部のステー座22に取り付ける構造とする。
In addition, you may comprise the
このように構成した場合には、所定形状に屈曲した棒状部材における、エンジンブロック2Aに取り付ける一方の端部から排気ガス取入れ口側フランジのステー座31に取り付ける中間所定位置までの部分が、第2の腕部35と第1の腕部34とを兼ねる構造となり、そのステー座31に取り付ける中間所定位置から屈曲して他方の端部に至る部分が第3の腕部36となる。
In such a configuration, the portion of the rod-shaped member bent into a predetermined shape from the one end portion attached to the
次に、取付具33の他の構成例について、図1乃至図3、図5及び図6により説明する。
Next, another configuration example of the
この図1乃至図3、図5及び図6に示す取付具33の構成例では、第1の腕部34から第2の腕部35にかけての一連の部分の剛性を、第3の腕部36の部分の剛性よりも強く構成し、さらに、第3の腕部36の部分の剛性をタービンハウジング3の剛性よりも弱く構成する。
In the configuration example of the
この取付具33では、第1の腕部34及び第2の腕部35を、それぞれ第3の腕部36に比較して剛性が高い断面L字形の長尺部材(アングル材)で構成し、第3の腕部36を、第1の腕部34及び第2の腕部35に比較して剛性が低い断面L字形の長尺部材(アングル材)で構成する。
In this
この取付具33における第1の腕部34と第2の腕部35とは、一本の比較的に剛性が高い断面L字形の長尺部材で形成する。
The
また、この取付具33における第3の腕部36は、比較的に剛性が低い(ここでは断面L字形の幅を狭めることにより剛性を低く構成してある)断面L字形の長尺部材の基端部を、第1の腕部34と第2の腕部35とを一連にした一本の比較的に剛性が高い断面L字形の長尺部材の任意の位置に溶接等の手段で固着して、取付具33全体が剛体となるように構成する。
Further, the
この第1の腕部34から第2の腕部35にかけての一連の部分の剛性を、第3の腕部36の部分の剛性よりも強くした構成例では、排気マニホールド14側から入力した応力を、第1の腕部34及び第2の腕部35部分が弾性変形して受けるので、タービンハウジング3本体に排気マニホールド14側から入力した応力が働くことを抑制できる。
In the configuration example in which the rigidity of the series of parts from the
この第1の腕部34から第2の腕部35にかけての一連の部分の剛性を、第3の腕部36の部分の剛性よりも強くした構成例では、剛性を低く構成した第3の腕部36の基端部を排気ガス取入れ口側フランジのステー座31に近づけて固着するほど、排気マニホールド14の熱応力が働く第1の腕部34の部分の距離を短くして、第1の腕部34部分の変形による影響を少なくできる。
In the configuration example in which the rigidity of the series of portions from the
さらに、この第1の腕部34から第2の腕部35にかけての一連の部分の剛性を、第3の腕部36の部分の剛性よりも強くした構成例では、タービンハウジング3自体が熱膨張して排気ガス取入れ口側フランジのステー座31と排気ガス排出口側フランジ部のステー座22との間の距離が変化した場合に、剛性を低く構成した第3の腕部36が弾性変形して吸収するので、タービンハウジング3に過度の熱応力が生じることを防止できる。
Further, in the configuration example in which the rigidity of the series of portions from the
なお、この第1の腕部34から第2の腕部35にかけての一連の部分の剛性を、第3の腕部36の部分の剛性よりも強くした構成例では、さらに第3の腕部36の部分の剛性をタービンハウジング3の剛性よりも弱く構成しているためタービンハウジング3に働く外力の影響を減少させることができるので、熱応力で塑性変形することを抑制できる。
In the configuration example in which the rigidity of the series of parts from the
よって、この第1の腕部34から第2の腕部35にかけての一連の部分の剛性を、第3の腕部36の部分の剛性よりも強くした構成例では、タービンハウジング3を薄板又は薄肉にして強度を低く構成した場合でも、タービンハウジング3の耐久信頼性を向上させることができる。
Therefore, in the configuration example in which the rigidity of the series of parts from the
次に、取付具33のさらに他の構成例について、図4により説明する。この図4に示す取付具33の構成例では、第1の腕部34から第3の腕部36にかけての一連の部分の剛性を、第2の腕部35の部分の剛性よりも強く構成する。
Next, still another configuration example of the
この第1の腕部34から第3の腕部36にかけての一連の部分の剛性を、第2の腕部35の部分の剛性よりも強くした構成例では、排気マニホールド14側から入力した応力を比較的に剛性が低い第2の腕部35部分が弾性変形して吸収し、さらに排気マニホールド14側から入力した応力が第1の腕部34から第3の腕部36にかけての一連の剛性が比較的高い部分を通じてタービンハウジング3に働くことを抑制することができる。
In the configuration example in which the rigidity of the series of parts from the
また、この第1の腕部34から第3の腕部36にかけての一連の部分の剛性を、第2の腕部35の部分の剛性よりも強くした構成例では、この第1の腕部34の自由端部と第3の腕部36の自由端部との間の距離が、排気マニホールド14側から入力した応力によって変化することを抑制できる。
Further, in the configuration example in which the rigidity of the series of parts from the
よって、第1の腕部34から第3の腕部36にかけての一連の部分における両端のステー座31とステー座22との2つの締結部を結ぶ直線距離と、タービンハウジング3における排気ガス取入れ口側フランジのステー座31と排気ガス排出口側フランジ部のステー座22との間の距離との相対的な変位量を少なくして、タービンハウジング3に負荷される外力による影響を減少させることができるので、外力でタービンハウジング3が塑性変形することを抑制でき、さらにタービンハウジング3の耐久信頼性を向上させることができる。
Therefore, a linear distance connecting the two fastening portions of the
なお、本発明は、上述した実施の形態に限られるものではなく、内燃機関としてのガソリンエンジン又はディーゼルエンジン等のターボチャージャのタービンハウジングを備えたものに適用でき、しかも本発明の要旨を逸脱しない範囲で、その他種々の構成を採り得ることは勿論である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to a turbocharger turbine housing such as a gasoline engine or a diesel engine as an internal combustion engine, and does not depart from the gist of the present invention. Of course, various other configurations can be adopted within the scope.
1 ターボチャージャ本体
2 内燃機関
3 タービンハウジング
6 タービンホイール
8 ロータシャフト
11 排気ガス取入れ口
12 排気ガス排出口
13 ケース
14 排気マニホールド
18 内殻
19 外殻
20 挿通孔
21 フランジ部
22 排気ガス排出口側フランジ部のステー座
30 取入れ口フランジ
31 排気ガス取入れ口側フランジのステー座
33 取付具
34 第1の腕部
35 第2の腕部
36 第3の腕部
37 ねじ部品
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記タービンハウジングにおける、排気ガス取入れ口側のステー座に取り付けられる第1の腕部と、
前記第1の腕部に一体的に連続するよう構成され、固定部材のステー座に取り付けられる第2の腕部と、
前記固定部材の前記ステー座と前記排気ガス取入れ口側のステー座との間に配置された、前記第1の腕部から前記第2の腕部にかけて連続した部分の中間所定位置から分岐するように一体的に連続し、又は前記第1の腕部の前記ステー座に取り付けた部分から一体的に連続して、全体が一体化した剛構造に構成され、その自由端部が排気ガス排出口に近い側のステー座に取り付けられる第3の腕部と、
を有することを特徴とするターボチャージャ用取付具。 In a fixture for indirectly attaching a turbine housing portion of a turbocharger to a fixing member of an internal combustion engine,
A first arm portion attached to a stay seat on the exhaust gas intake side in the turbine housing;
A second arm portion configured to be integrally continuous with the first arm portion and attached to a stay seat of the fixing member;
Branching from a predetermined intermediate position of a continuous portion from the first arm portion to the second arm portion, which is disposed between the stay seat of the fixing member and the stay seat on the exhaust gas inlet side. Or a continuous structure integrally from the portion attached to the stay seat of the first arm portion, and the whole is integrated into a rigid structure, the free end portion of which is an exhaust gas discharge port A third arm portion attached to a stay seat on the side close to
A turbocharger fitting characterized by comprising:
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