JP4755071B2 - 排気ターボ過給機 - Google Patents
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Description
このような排気ターボ過給機としては、例えば後記の特許文献1に記載の可変容量型排気ターボ過給機が知られている。
軸受ハウジングにおいて、タービンハウジングとの接続端の外周部には、つば部が設けられている。タービンハウジングにおいて、軸受ハウジングとの接続端には、軸受ハウジングのつば部を受ける領域の外側に、複数のねじ穴が形成されている。軸受ハウジングとタービンハウジングとは、タービンハウジングに設けられた各ねじ穴にそれぞれボルトを係合させることで接続されている。具体的には、軸受ハウジングは、タービンハウジングの各ねじ穴に係合されるボルトの頭部、もしくはこれらボルト頭部に装着される座金によって、軸受ハウジングのつば部をタービンハウジングに押し付けられることによってタービンハウジングに固定されている。
また、タービンハウジングと軸受ハウジングとの間には、タービンシャフトの挿入部を通じてタービンハウジングと軸受ハウジングとの間に流入した排ガスの、装置外への漏出を防止するガスケットが設けられている。このガスケットのタービンハウジングと軸受ハウジングとの接触圧(面圧)は、ボルトの締結力によって決定される。
このようにタービンホイールが回転駆動されると、その駆動力がタービンシャフトを介してコンプレッサホイールに伝達されて、コンプレッサホイールが回転駆動される。
これにより、コンプレッサホイールがコンプレッサハウジング内に外気を取り込むとともに、取り込んだ外気をコンプレッサハウジング内の渦状の流路内に送出する。これによって、コンプレッサハウジング内に取り込まれた外気が、内燃機関の燃焼室内に強制的に供給される。
可変ノズル機構は、タービンハウジング内の渦状の流路の内周側にタービンの円周方向に等間隔に複数配置されるノズルベーンを有している。各ノズルベーンは、タービンハウジングに取り付けられたノズルマウントに対して、それぞれ翼角を変化させることができるようにして設けられている。
可変ノズル機構は、各ノズルベーンの翼角を調整することで、渦状の流路からタービンホイールに送られる排ガスの流量を調整するものである。可変ノズル機構は、このようにタービンホイールに送られる排ガスの流量を調整することで、タービンホイールの回転量を調整して、コンプレッサホイールによる吸気系統への送気量を調整する。
一方、軸受ハウジングには、通常、軸受に潤滑油を供給して軸受の潤滑及び冷却を行う潤滑機構が設けられている。軸受ハウジングは、潤滑機構が供給する潤滑油によって冷却されており、タービンハウジングに比べて温度上昇が生じにくい。
このため、可変容量型排気ターボ過給機を動作させることによって生じる軸受ハウジングの熱膨張量は、タービンハウジング及びボルトの熱膨張量に比べて少ない。これにより、可変容量型排気ターボ過給機の動作中は、タービンハウジングと軸受ハウジングとを締結するボルトの締結力が減少して、ガスケットの面圧が減少する。
しかしながら、このようにボルトの締め付けトルクを高めに設定した場合には、ボルトの着脱作業に時間を要するため、可変容量型排気ターボ過給機の組立・分解時の作業性が低い。
この構成では、ノズルマウントを固定するために別個に固定装置を設ける必要がなく、部品点数が削減されて、製造コストが低減される。
本発明は、内燃機関の排気ガスが内部に導入されるタービンハウジングと、該タービンハウジング内に設けられて前記排気ガスによって回転駆動されるタービンホイールと、一端が前記タービンハウジング内に挿入されて該一端に前記タービンホイールが取り付けられるタービンシャフトと、該タービンシャフトを支持する軸受と、前記タービンハウジングに接続されて内部に前記軸受が収納される軸受ハウジングと、前記タービンシャフトの径方向外側の領域で前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとの間を封止するガスケットとを有し、前記タービンハウジングにはボルト挿入穴が形成されており、該ボルト挿入穴内には、断熱材製のめねじ付きインサートが設けられており、
前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとが、前記めねじ付きインサートに係合するボルトによって着脱可能に固定されている排気ターボ過給機を提供する。
これにより、排気ターボ過給機を動作させて、タービンハウジングの温度が上昇しても、ボルトの温度上昇が抑えられて、ボルトの熱膨張量が低減されるので、ボルトの締結力の低下が生じにくい。
この排気ターボ過給機では、このようにボルトの締結力の低下が生じにくく、ガスケットの面圧が確保されるので、ボルトの締結力を高めに設定しなくても、ガスケットの封止性能を確保することができる。
これにより、排気ターボ過給機を動作させて、タービンハウジングの温度が上昇しても、ボルトの温度上昇が抑えられて、ボルトの熱膨張量が低減されるので、ボルトの締結力の低下が生じにくい。
この排気ターボ過給機では、このようにボルトの締結力の低下が生じにくく、ガスケットの面圧が確保されるので、ボルトの締結力を高めに設定しなくても、ガスケットの封止性能を確保することができる。
このため、排気ターボ過給機を動作させて、タービンハウジングの温度が上昇しても、タービンハウジングにおいてねじ穴近傍部分では、熱が周囲に効果的に放出されて、温度上昇が抑えられる。
その結果、このねじ穴に係合するボルトの温度上昇が抑えられて、ボルトの熱膨張量が低減されるので、ボルトの締結力の低下が生じにくい。
この排気ターボ過給機では、このようにボルトの締結力の低下が生じにくく、ガスケットの面圧が確保されるので、ボルトの締結力を高めに設定しなくても、ガスケットの封止性能を確保することができる。
これにより、ボルトの表面積が増大してボルトからの放熱量が多くなるとともに、貫通孔内に流入する外気によってボルトが冷却される。
これにより、排気ターボ過給機を動作させて、タービンハウジングの温度が上昇しても、ボルトの温度上昇が抑えられて、ボルトの熱膨張量が低減されるので、ボルトの締結力の低下が生じにくい。
この排気ターボ過給機では、このようにボルトの締結力の低下が生じにくく、ガスケットの面圧が確保されるので、ボルトの締結力を高めに設定しなくても、ガスケットの封止性能を確保することができる。
なお、この排気ターボ過給機において、タービンハウジングに設けられるねじ穴が貫通孔であってもよく、また、ねじ穴を止まり穴としてこのねじ穴の底部においてボルトの貫通孔に対向する部位に貫通孔が設けられていてもよい。この場合には、外気がボルトの貫通孔内をより容易に流通することができるので、ボルトの温度上昇がより一層生じにくくなり、ボルトの熱膨張によるガスケットの面圧低下がより効果的に防止される。
これにより、排気ターボ過給機を動作させても、タービンハウジングの温度上昇が抑えられて、タービンハウジング及びタービンハウジングに係合されるボルトの熱膨張量が低減されるので、ボルトの締結力の低下が生じにくい。
この排気ターボ過給機では、このようにボルトの締結力の低下が生じにくく、ガスケットの面圧が確保されるので、ボルトの締結力を高めに設定しなくても、ガスケットの封止性能を確保することができる。
また、この排気ターボ過給機では、タービンハウジングの遮熱性が向上するので、タービンの効率向上を図ることができる。
また、この排気ターボ過給機では、タービンハウジングの温度上昇が抑制されるので、熱応力によるタービンハウジングへの負荷が低減され、タービンハウジングの耐久性が向上する。
すなわち、タービンハウジングと軸受ハウジングとを接続するボルトは、他の部材との接触面積が最も大きい部位であるねじ面を、温度上昇の生じにくい軸受ハウジングに接触させられることになる。
このため、この排気ターボ過給機では、排気ターボ過給機を動作させても、タービンハウジングの熱がボルトに伝達されにくく、ボルトの熱膨張量が低減されるので、ボルトの締結力の低下が生じにくい。
この排気ターボ過給機では、このようにボルトの締結力の低下が生じにくく、ガスケットの面圧が確保されるので、ボルトの締結力を高めに設定しなくても、ガスケットの封止性能を確保することができる。
また、この排気ターボ過給機では、ボルトの頭部がタービンハウジング側(排気ターボ過給機の端部側)に向いているので、ボルト頭部近傍にボルト操作用の工具(スパナ等)が入りやすくなり、ボルトの着脱作業が容易となる。
これにより、タービンハウジング及びボルトの熱膨張量と軸受ハウジングの熱膨張量との間に差が生じると、その分、弾性部材が圧縮状態から復元して、この熱膨張量の差を補うので、ボルトの締結力の低下が生じにくい。
この排気ターボ過給機では、このようにボルトの締結力の低下が生じにくく、ガスケットの面圧が確保されるので、ボルトの締結力を高めに設定しなくても、ガスケットの封止性能を確保することができる。
ここで、弾性部材としては、例えば皿ばね状のワッシャ等のばね類や、弾力性を有するゴムまたは樹脂からなるブッシュ等を用いることができる。
このボルト支持部は、タービンハウジング側に弾性変形した状態でボルトを受けている。
これにより、タービンハウジング及びボルトの熱膨張量と軸受ハウジングの熱膨張量との間に差が生じると、その分、ボルト支持部が自身の弾性変形量を低減する向きに復元して、この熱膨張量の差を補うので、ボルトの締結力の低下が生じにくい。
この排気ターボ過給機では、このようにボルトの締結力の低下が生じにくく、ガスケットの面圧が確保されるので、ボルトの締結力を高めに設定しなくても、ガスケットの封止性能を確保することができる。
本発明に係る排気ターボ過給機では、タービンハウジングには雄型嵌合部が設けられており、軸受ハウジングには雄側嵌合部と嵌め合い嵌合(いわゆる印籠結合)する雌型嵌合部が設けられている。
このため、この排気ターボ過給機を運転すると、タービンハウジングの温度が上昇し、タービンハウジングに設けられた雄型嵌合部は、径方向外側に向けても熱膨張する。
一方、軸受ハウジングに設けられた雌型嵌合部の熱膨張量は、雄型嵌合部の熱膨張量に比べて少ない。このため、タービンハウジングの温度が上昇すると、雄型嵌合部の外周面が、雌型嵌合部の内周面に密着し、これによってタービンハウジングと軸受ハウジングとの間が封止される。雄型嵌合部と雌型嵌合部との密着力は、雄型嵌合部と雌型嵌合部との熱膨張量の差(すなわちタービンハウジングと軸受ハウジングとの熱膨張量の差)が大きければ大きいほど強くなり、タービンハウジングと軸受ハウジングとの間の封止がより確実となる。
これにより、タービンハウジング及びボルトと軸受ハウジングとの間に熱膨張量の差が生じてボルトの締結力が減少しても、タービンハウジングと軸受ハウジングとの間からの排気ガスの漏出が防止される。
このため、この排気ターボ過給機では、ボルトの締結力を高めに設定しなくても、ガスケットの封止性能を確保することができる。
狭隘部は、タービンハウジングのタービンシャフト挿通部からタービンハウジングと軸受ハウジングとの間に流入した排気ガスの圧力を低減させる絞りとして機能する。
狭隘部を通過した排気ガスは、拡大部に流入することで膨張し、さらに圧力が低減される。
このように、この排気ターボ過給機では、ガスケットに加わる排気ガスの圧力が低くて済むので、タービンハウジング及びボルトと軸受ハウジングとの間に熱膨張量の差が生じてボルトの締結力が減少しても、タービンハウジングと軸受ハウジングとの間からの排気ガスの漏出が防止される。
特に、排気ガスの圧力変動が大きい場合には、タービンハウジングと軸受ハウジングとの間からの排気ガスの漏出が効果的に防止される。
具体的には、タービンハウジングと軸受ハウジングとの間に進入した排気ガスは、狭隘部を通過することによって、タービンハウジング内の排気ガスとは圧力変動に時間差が生じる。
これにより、拡大部においては、排気ガスの圧力が平均化されることになり、拡大部の内圧は、排気ガスのピーク圧力よりも低下する。
このため、この排気ターボ過給機では、ボルトの締結力を高めに設定しなくても、ガスケットの封止性能を確保することができる。
タービンハウジング内に導入された排気ガスは、そのエネルギーをタービンホイールの回転駆動にほとんど消費されるので、タービンハウジングの排気ガス出口では、排気ガスの圧力はほぼ大気圧となっている。
このため、拡大部内の排気ガスの圧力がタービンハウジングの排気ガス出口近傍における排気ガスの圧力よりも高い場合には、拡大部内の排気ガスがバイパス流路を通じてタービンハウジングの排気ガス出口近傍に流入することになり、拡大部の内圧が低減される。
このため、ガスケットに加わる排気ガスの圧力がさらに低くなり、ガスケットの封止性能を確保することができる。
[第一実施形態]
以下、本発明の第一実施形態について、図1及び図2を用いて説明する。
本実施形態では、本発明を、VG排気ターボ過給機に適用した例について説明する。なお、本発明は、これに限られることなく、一般的な排気ターボ過給機に適用することができる。
このようにタービンホイール3が回転駆動されると、その駆動力がタービンシャフト21を介してコンプレッサホイール13に伝達されて、コンプレッサホイール13が回転駆動される。
これにより、コンプレッサホイール13がコンプレッサハウジング12内に外気を取り込むとともに、取り込んだ外気をコンプレッサハウジング12内の渦状の流路12a内に送出する。これによって、コンプレッサハウジング12内に取り込まれた外気が、内燃機関の燃焼室内に強制的に供給される。
可変ノズル機構31は、タービンハウジング2内の渦状の流路2aの内周側にタービンホイール3の円周方向に等間隔に複数配置されるノズルベーン32を有している。各ノズルベーン32は、タービンハウジング2に取り付けられた円環状のノズルマウント33に設けられており、アクチュエータ34によって、それぞれ翼角(渦状の流路2aの半径線に対する角度)を調整することができるようになっている。
この排気ターボ過給機1では、上記のようなノズルマウント33の固定構造を採用したことで、ノズルマウント33を固定するために別個に固定装置を設ける必要がなく、部品点数が削減されて、製造コストが低減される。
また、タービンハウジング2において、軸受ハウジング22との接続端には、軸受ハウジング22のタービンハウジング2との接続端を、つば部41ごと収納する凹部42が設けられている。
凹部42の内径は、つば部41の外径とほぼ同一とされている。また、凹部42の底部外周縁には、全周にわたって、凹部42の開口方向(軸受ハウジング22側)に突出する段部43が設けられている。この段部43上には、軸受ハウジング22のつば部41を受けて、段部43と軸受ハウジング22との間を封止するガスケット44が設けられている。
ここで、段部43及びガスケット44は、径方向の幅がつば部41よりも狭められている。これにより、段部43及びガスケット44の径方向内側では、つば部41とタービンハウジング2と軸受ハウジング22との間に、全周にわたって空間Sが形成されている。
このボルト挿入穴46内には、断熱材製のめねじ付きインサート47が設けられている。めねじ付きインサート47の材質は、例えば熱伝導率の低いセラミックスとすることができる。
タービンハウジング2と軸受ハウジング22とは、めねじ付きインサート47に係合するボルト48によって着脱可能に固定されている。
具体的には、軸受ハウジング22は、ボルト48の頭部によってつば部41がタービンハウジング2の段部43との間に挟み込まれることで、タービンハウジング2に対して固定されている。なお、ボルト48の頭部に座金を装着して、この座金によってつば部41がタービンハウジング2の段部43との間に挟み込まれるようにしてもよい。
これにより、内燃機関の排気ガスの熱を受けてタービンハウジング2の温度が上昇しても、ボルト48の温度上昇が抑えられて、ボルト48の熱膨張量が低減されるので、ボルト48の締結力の低下が生じにくい。
この排気ターボ過給機1では、このようにボルト48の締結力の低下が生じにくく、ガスケット44の面圧が確保されるので、ボルト48の締結力を高めに設定しなくても、ガスケット44の封止性能を確保することができる。
このため、この排気ターボ過給機1は、タービンハウジング2と軸受ハウジング22との間に流入した排ガスの、装置外への漏出を効果的に防止しながら、組立・分解時の作業性に優れている。
次に、本発明の第二実施形態について、図4を用いて説明する。
本実施形態に係る排気ターボ過給機51は、第一実施形態に示す排気ターボ過給機1において、タービンハウジング2と軸受ハウジング22との接続構造を変更したものである。なお、以下では、第一実施形態と同様または同一の構成については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
この排気ターボ過給機51では、タービンハウジング2の代わりに、タービンハウジング52が用いられている。タービンハウジング52は、第一実施形態で示したタービンハウジング2において、止まり穴であるボルト挿入穴46の代わりに、ボルト48が挿通される貫通孔56を設けたものである。
この排気ターボ過給機51では、タービンハウジング52の貫通孔56にボルト48を挿通し、貫通孔56から突出したボルト48の先端に、ナット57を係合させて、ボルト48の頭部とナット57との間にタービンハウジング52及び軸受ハウジング22のつば部41を挟み込むことで、タービンハウジング52と軸受ハウジング22との固定が行われるようになっている。
これにより、タービンハウジング2の温度が上昇しても、ボルト48の温度上昇が抑えられて、ボルト48の熱膨張量が低減される。
これにより、本実施形態に係る排気ターボ過給機51では、ボルト48の締結力の低下が生じにくく、ガスケット44の面圧が確保されるので、ボルト48の締結力を高めに設定しなくても、ガスケット44の封止性能を確保することができる。
ここで、貫通孔56の内面とボルト48との間には、空気層Aの代わりに、断熱材からなるインサートを設けてもよい。この場合にも、インサートによってタービンハウジング2とボルト48との間での熱の伝達が防止されるので、ボルト48の締結力の低下が生じにくく、ガスケット44の面圧が確保されるので、ボルト48の締結力を高めに設定しなくても、ガスケット44の封止性能を確保することができる。
次に、本発明の第三実施形態について、図5及び図6を用いて説明する。
本実施形態に係る排気ターボ過給機61は、第一実施形態に示す排気ターボ過給機1において、タービンハウジング2の代わりに、タービンハウジング62を用いたことを主たる特徴とするものである。なお、以下では、第一実施形態と同様または同一の構成については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
タービンハウジング62は、第一実施形態で示したタービンハウジング2において、ボルト挿入穴46の代わりに、ボルト48が係合されるねじ穴66を設けたものである。また、タービンハウジング62において、ねじ穴66の近傍には、放熱フィン67が設けられている。本実施形態では、図6に示すように、タービンハウジング62は、ねじ穴66が形成される領域が、外周部に突出した形状とされており、この領域には、ねじ穴66の軸線方向に沿って延びる複数の放熱フィン67が、ねじ穴66の周方向に沿って間隔をあけて配置されている。
このため、タービンハウジング62の温度が上昇しても、タービンハウジング62においてねじ穴66近傍部分では、熱が周囲に効果的に放出されて、温度上昇が抑えられる。
その結果、このねじ穴66に係合するボルト48の温度上昇が抑えられて、ボルト48の熱膨張量が低減される
これにより、この排気ターボ過給機61では、ボルト48の締結力の低下が生じにくく、ガスケット44の面圧が確保されるので、ボルト48の締結力を高めに設定しなくても、ガスケット44の封止性能を確保することができる。
この場合にも、タービンハウジング68においてねじ穴66近傍部分では、熱が周囲に効果的に放出されて、温度上昇が抑えられる。
その結果、このねじ穴66に係合するボルト48の温度上昇が抑えられて、ボルト48の熱膨張量が低減される。これにより、ボルト48の締結力の低下が生じにくく、ガスケット44の面圧が確保されるので、ボルト48の締結力を高めに設定しなくても、ガスケット44の封止性能を確保することができる。
次に、本発明の第四実施形態について、図8を用いて説明する。
本実施形態に係る排気ターボ過給機71は、第一実施形態に示す排気ターボ過給機1において、タービンハウジング2の代わりに、タービンハウジング72を用いるとともに、ボルト48の代わりにボルト76を用いたことを主たる特徴としている。なお、以下では、第一実施形態と同様または同一の構成については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
ボルト76は、第一実施形態で示したボルト48において、その軸線に沿って貫通孔76aを形成したものである。
これにより、ボルト76の表面積が増大してボルト76からの放熱量が多くなるとともに、貫通孔76a内に流入する外気によってボルト76が冷却される。
本実施形態では、ねじ穴77の底部においてボルト76の貫通孔76aに対向する部位に貫通孔77aが設けられている。これにより、外気がボルト76の貫通孔76a内をより容易に流通することができるので、ボルト76の温度上昇がより一層生じにくくなる。
このように、この排気ターボ過給機71では、タービンハウジング72の温度が上昇しても、ボルト76の温度上昇が抑えられて、ボルト76の熱膨張量が低減されるので、ボルト76の締結力の低下が生じにくく、ガスケット44の面圧が確保される。
この排気ターボ過給機71では、このようにボルト76の締結力の低下が生じにくく、ガスケットの面圧が確保されるので、ボルト76の締結力を高めに設定しなくても、ガスケット44の封止性能を確保することができる。
なお、この排気ターボ過給機において、タービンハウジングに設けられるねじ穴が貫通孔であってもよい。この場合にも、外気がボルト76の貫通孔76a内をより容易に流通することができるので、ボルト76の温度上昇がより一層生じにくくなる。
次に、本発明の第五実施形態について、図9を用いて説明する。
本実施形態に係る排気ターボ過給機81は、第一実施形態に示す排気ターボ過給機1において、タービンハウジング2の代わりに、タービンハウジング82を用いたことを主たる特徴としている。なお、以下では、第一実施形態と同様または同一の構成については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
また、タービンハウジング82の内面のうち、排気ガスと接触する領域には、断熱材からなる遮熱層88が形成されている。
本実施形態では、タービンハウジング82には、渦状の流路2aの内面及び渦状の流路2aからタービンホイールの外周縁近傍までの領域に遮熱層88が形成されている。
遮熱層88としては、例えば、Co−Ni−Cr−Al−Y合金等の溶射膜からなる遮熱コーティング膜を用いることができる。
また、遮熱層88として、外形が渦状の流路2aの内面形状に略一致する薄肉の遮熱管を設けてもよい。この遮熱管としては、例えば熱伝導率の低いステンレス鋼製のものやセラミックス製のものを用いることができる。
これにより、排気ターボ過給機81を動作させても、タービンハウジング82の温度上昇が抑えられて、タービンハウジング82及びタービンハウジング82に係合されるボルト48の熱膨張量が低減されるので、ボルト48の締結力の低下が生じにくく、ガスケット44の面圧が確保される。
この排気ターボ過給機81では、このようにボルト48の締結力の低下が生じにくく、ガスケットの面圧が確保されるので、ボルト48の締結力を高めに設定しなくても、ガスケット44の封止性能を確保することができる。
また、この排気ターボ過給機81では、タービンハウジング82の遮熱性が向上するので、タービンの効率向上を図ることができる。
また、この排気ターボ過給機81では、タービンハウジング82の温度上昇が抑制されるので、熱応力によるタービンハウジング82への負荷が低減され、タービンハウジング82の耐久性が向上する。
次に、本発明の第六実施形態について、図10を用いて説明する。
本実施形態に係る排気ターボ過給機91は、第一実施形態に示す排気ターボ過給機1において、タービンハウジング2の代わりに、タービンハウジング92を用い、軸受ハウジング22の代わりに、軸受ハウジング93を用いたことを主たる特徴としている。なお、以下では、第一実施形態と同様または同一の構成については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
この排気ターボ過給機91では、ガスケット44は、タービンハウジング92において、貫通孔92bの形成される領域と凹部42との間の領域と、軸受ハウジング93のつば部41との間に介装されている。
軸受ハウジング93は、軸受ハウジング22において、つば部41に、ねじ穴93aを設けたものである。
すなわち、タービンハウジング92と軸受ハウジング93とを接続するボルト48は、他の部材との接触面積が最も大きい部位であるねじ面を、温度上昇の生じにくい軸受ハウジング93に接触させられることになる。
このため、この排気ターボ過給機91では、タービンハウジング93の熱がボルト48に伝達されにくく、ボルト48の熱膨張量が低減されるので、ボルト48の締結力の低下が生じにくく、ガスケット44の面圧が確保される。
この排気ターボ過給機91では、このようにボルト48の締結力の低下が生じにくく、ガスケット44の面圧が確保されるので、ボルト48の締結力を高めに設定しなくても、ガスケット44の封止性能を確保することができる。
また、この排気ターボ過給機91では、ボルト48の頭部がタービンハウジング93側(排気ターボ過給機91の端部側)に向いているので、ボルト48の頭部近傍にボルト操作用の工具(スパナ等)が入りやすくなり、ボルト48の着脱作業が容易となる。
次に、本発明の第七実施形態について、図11を用いて説明する。
本実施形態に係る排気ターボ過給機101は、第一実施形態に示す排気ターボ過給機1において、タービンハウジング2の代わりに、タービンハウジング102を用い、ボルト48の頭部と軸受ハウジング22のつば部41との間に、弾性部材104をボルト48の軸線方向に圧縮した状態にして設けたことを主たる特徴としている。なお、以下では、第一実施形態と同様または同一の構成については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
本実施形態では、弾性部材104として、皿ばね状のワッシャを用いている。弾性部材104は、これに限らず、例えば他のばね類や、弾力性を有するゴムまたは樹脂からなるブッシュ等を用いることができる。
これにより、タービンハウジング102及びボルト104の熱膨張量と軸受ハウジング22の熱膨張量との間に差が生じると、その分、弾性部材104が圧縮状態から復元して、この熱膨張量の差を補うので、ボルト48の締結力の低下が生じにくく、ガスケット44の面圧が確保される。
この排気ターボ過給機101では、このようにボルト48の締結力の低下が生じにくく、ガスケット44の面圧が確保されるので、ボルト48の締結力を高めに設定しなくても、ガスケット44の封止性能を確保することができる。
この場合には、タービンハウジング102及びボルト48の熱膨張量と軸受ハウジング22の熱膨張量との間に差が生じても、その膨張量の差が、座金107の膨張量で補われるので、ボルト48の締結力の低下が生じにくく、ガスケット44の面圧が確保される。
この排気ターボ過給機101では、このようにボルト48の締結力の低下が生じにくく、ガスケット44の面圧が確保されるので、ボルト48の締結力を高めに設定しなくても、ガスケット44の封止性能を確保することができる。
次に、本発明の第八実施形態について、図13を用いて説明する。
本実施形態に係る排気ターボ過給機111は、第一実施形態に示す排気ターボ過給機1において、タービンハウジング2の代わりに第七実施形態で示したタービンハウジング102を用い、軸受ハウジング22の代わりに軸受ハウジング113を用いたことを主たる特徴としている。なお、以下では、第一実施形態と同様または同一の構成については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
本実施形態では、軸受ハウジング113は、つば部41のうち少なくともボルト48を受ける領域の外周面にスリット116が設けられており、これによって、つば部41のボルト48を受ける領域が、ボルト48の軸線方向に弾性変形可能なボルト支持部114とされている。
ボルト支持部114は、タービンハウジング102と軸受ハウジング113とをボルト48によって固定した状態では、タービンハウジング102側に弾性変形した状態でボルト48を受けている。
これにより、タービンハウジング102及びボルト48の熱膨張量と軸受ハウジング113の熱膨張量との間に差が生じると、その分、ボルト支持部114が自身の弾性変形量を低減する向きに復元して、この熱膨張量の差を補うので、ボルト48の締結力の低下が生じにくく、ガスケット44の面圧が確保される。
この排気ターボ過給機111では、このようにボルト48の締結力の低下が生じにくく、ガスケット44の面圧が確保されるので、ボルト48の締結力を高めに設定しなくても、ガスケット44の封止性能を確保することができる。
次に、本発明の第九実施形態について、図14を用いて説明する。
本実施形態に係る排気ターボ過給機121は、第一実施形態に示す排気ターボ過給機1において、タービンハウジング2の代わりにタービンハウジング122を用い、軸受ハウジング22の代わりに軸受ハウジング123を用いたことを主たる特徴としている。なお、以下では、第一実施形態と同様または同一の構成については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
軸受ハウジング123は、第一実施形態で示した軸受ハウジング22において、つば部41の段部41に向く側に、雄型嵌合部127が挿入されて内周面でこの雄型嵌合部127と嵌め合い嵌合する雌型嵌合部128を設けたものである。
タービンハウジング122と軸受ハウジング123とは、雄型嵌合部127と雌型嵌合部128とを嵌合させた状態で、ねじ穴126に係合するボルト48によって着脱可能に固定されている。
一方、軸受ハウジング123は、前記のように潤滑機構24によって冷却されているので、軸受ハウジング123に設けられた雌型嵌合部128の径方向外側への熱膨張量は、雄型嵌合部127の径方向外側への熱膨張量に比べて少ない。このため、タービンハウジング122の温度が上昇すると、雄型嵌合部127の外周面が、雌型嵌合部128の内周面に密着し、これによってタービンハウジング122と軸受ハウジング123との間が封止される。
雄型嵌合部127と雌型嵌合部128との密着力は、雄型嵌合部127と雌型嵌合部128との熱膨張量の差(すなわちタービンハウジング122と軸受ハウジング123との熱膨張量の差)が大きければ大きいほど強くなり、その分、タービンハウジング122と軸受ハウジング123との間の封止がより確実となる。
このため、この排気ターボ過給機121では、ボルト48の締結力を高めに設定しなくても、ガスケット44の封止性能を確保することができる。
図15に、雄型嵌合部127及び雌型嵌合部128の設置形態の一例として、排気ターボ過給機131を示す。
排気ターボ過給機131は、排気ターボ過給機121において、タービンハウジング122の代わりにタービンハウジング132を用い、軸受ハウジング123の代わりに軸受ハウジング133を用いたものである。
この排気ターボ過給機131では、ガスケット44は、タービンハウジング132において、ねじ穴126の形成される領域と凹部42との間の領域と、軸受ハウジング133のつば部41との間に介装されている。
このタービンハウジング132では、外周縁が雄型嵌合部127を構成している。
次に、本発明の第十実施形態について、図16を用いて説明する。
本実施形態に係る排気ターボ過給機141は、第一実施形態に示す排気ターボ過給機1において、タービンハウジング2の代わりにタービンハウジング142を用いたことを主たる特徴としている。なお、以下では、第一実施形態と同様または同一の構成については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
本実施形態では、タービンハウジング142は、第一実施形態で示したタービンハウジング2において、ボルト挿入穴46の代わりに、ねじ穴144を設け、凹部42内には、軸受ハウジング22の先端が挿入される略筒状の突出部149を設けた構成とされている。
これにより、突出部149と軸受ハウジング22の先端との間に狭隘部146が形成され、凹部42内において突出部149よりも径方向外側の領域(空間Sが形成される領域)に、拡大部147が形成される。
狭隘部146を通過した排気ガスは、拡大部147に流入することで膨張し、さらに圧力が低減される。
このように、この排気ターボ過給機141では、ガスケット44に加わる排気ガスの圧力が低くて済むので、タービンハウジング142及びボルト48と軸受ハウジング22との間に熱膨張量の差が生じてボルト48の締結力が減少しても、タービンハウジング142と軸受ハウジング22との間からの排気ガスの漏出が防止される。
具体的には、タービンハウジング142と軸受ハウジング22との間に進入した排気ガスは、狭隘部146を通過することによって、タービンハウジング142内の排気ガスとは圧力変動に時間差が生じる。
これにより、拡大部147においては、排気ガスの圧力が平均化されることになり、拡大部147の内圧は、排気ガスのピーク圧力よりも低下する。
このため、この排気ターボ過給機141では、ボルト48の締結力を高めに設定しなくても、ガスケット44の封止性能を確保することができる。
次に、本発明の第十一実施形態について、図17を用いて説明する。
本実施形態に係る排気ターボ過給機151は、第十実施形態に示す排気ターボ過給機141において、タービンハウジング142の代わりにタービンハウジング152を用いたことを主たる特徴としている。なお、以下では、第十実施形態と同様または同一の構成については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
ここで、タービンハウジング152内に導入された排気ガスは、そのエネルギーをタービンホイール3の回転駆動にほとんど消費されるので、タービンハウジング152の排気ガス出口152aでは、排気ガスの圧力はほぼ大気圧となっている。
このため、拡大部147内の排気ガスの圧力がタービンハウジング152の排気ガス出口152a近傍における排気ガスの圧力よりも高い場合には、拡大部147内の排気ガスがバイパス流路154を通じてタービンハウジング152の排気ガス出口152a近傍に流入することになり、拡大部147の内圧が低減される。
このため、この排気ターボ過給機151では、ガスケット44に加わる排気ガスの圧力が低くなり、ガスケット44の封止性能を確保することができる。
2,52,62,72,82,92, タービンハウジング
3 タービンホイール
21 タービンシャフト
22,93,113,123,133 軸受ハウジング
23 軸受
44 ガスケット
46 ボルト挿入穴
48 ボルト
47 めねじ付きインサート
56 貫通孔
57 ナット
67 放熱フィン
69 放熱溝
76a 貫通孔
88 遮熱層
104 弾性部材
114 ボルト支持部
127 雄型嵌合部
128 雌型嵌合部
146 狭隘部
147 拡大部
154 バイパス流路
A 空気層
Claims (9)
- 内燃機関の排気ガスが内部に導入されるタービンハウジングと、
該タービンハウジング内に設けられて前記排気ガスによって回転駆動されるタービンホイールと、
一端が前記タービンハウジング内に挿入されて該一端に前記タービンホイールが取り付けられるタービンシャフトと、
該タービンシャフトを支持する軸受と、
前記タービンハウジングに接続されて内部に前記軸受が収納される軸受ハウジングと、
前記タービンシャフトの径方向外側の領域で前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとの間を封止するガスケットとを有し、
前記タービンハウジングにはボルト挿入穴が形成されており、
該ボルト挿入穴内には、断熱材製のめねじ付きインサートが設けられており、
前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとが、前記めねじ付きインサートに係合するボルトによって着脱可能に固定されている排気ターボ過給機。 - 内燃機関の排気ガスが内部に導入されるタービンハウジングと、
該タービンハウジング内に設けられて前記排気ガスによって回転駆動されるタービンホイールと、
一端が前記タービンハウジング内に挿入されて該一端に前記タービンホイールが取り付けられるタービンシャフトと、
該タービンシャフトを支持する軸受と、
前記タービンハウジングに接続されて内部に前記軸受が収納される軸受ハウジングと、
前記タービンシャフトの径方向外側の領域で前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとの間を封止するガスケットとを有し、
前記タービンハウジングには貫通孔が形成されており、
前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとが、前記貫通孔に挿通されるボルトと、
該ボルトに係合するナットとによって着脱可能に固定されており、
前記貫通孔の内面と前記ボルトとの間には、断熱材からなるインサートもしくは空気層が設けられている排気ターボ過給機。 - 内燃機関の排気ガスが内部に導入されるタービンハウジングと、
該タービンハウジング内に設けられて前記排気ガスによって回転駆動されるタービンホイールと、
一端が前記タービンハウジング内に挿入されて該一端に前記タービンホイールが取り付けられるタービンシャフトと、
該タービンシャフトを支持する軸受と、
前記タービンハウジングに接続されて内部に前記軸受が収納される軸受ハウジングと、
前記タービンシャフトの径方向外側の領域で前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとの間を封止するガスケットとを有し、
前記タービンハウジングにはねじ穴が設けられるとともに、
該ねじ穴の近傍に放熱フィンもしくは放熱溝が形成されており、
前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとが、前記ねじ穴に係合するボルトによって着脱可能に固定されている排気ターボ過給機。 - 内燃機関の排気ガスが内部に導入されるタービンハウジングと、
該タービンハウジング内に設けられて前記排気ガスによって回転駆動されるタービンホイールと、
一端が前記タービンハウジング内に挿入されて該一端に前記タービンホイールが取り付けられるタービンシャフトと、
該タービンシャフトを支持する軸受と、
前記タービンハウジングに接続されて内部に前記軸受が収納される軸受ハウジングと、
前記タービンシャフトの径方向外側の領域で前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとの間を封止するガスケットとを有し、
前記タービンハウジングにはねじ穴が形成されており、
前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとが、前記ねじ穴に係合するボルトによって着脱可能に固定されており、
前記ボルトには、その軸線に沿って貫通孔が設けられている排気ターボ過給機。 - 内燃機関の排気ガスが内部に導入されるタービンハウジングと、
該タービンハウジング内に設けられて前記排気ガスによって回転駆動されるタービンホイールと、
一端が前記タービンハウジング内に挿入されて該一端に前記タービンホイールが取り付けられるタービンシャフトと、
該タービンシャフトを支持する軸受と、
前記タービンハウジングに接続されて内部に前記軸受が収納される軸受ハウジングと、
前記タービンシャフトの径方向外側の領域で前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとの間を封止するガスケットとを有し、
該軸受ハウジングにはねじ穴が形成されており、
前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとが、前記ねじ穴に係合するボルトによって着脱可能に固定されている排気ターボ過給機。 - 内燃機関の排気ガスが内部に導入されるタービンハウジングと、
該タービンハウジング内に設けられて前記排気ガスによって回転駆動されるタービンホイールと、
一端が前記タービンハウジング内に挿入されて該一端に前記タービンホイールが取り付けられるタービンシャフトと、
該タービンシャフトを支持する軸受と、
前記タービンハウジングに接続されて内部に前記軸受が収納される軸受ハウジングと、
前記タービンシャフトの径方向外側の領域で前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとの間を封止するガスケットとを有し、
前記タービンハウジングにはねじ穴が形成されており、
前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとが、前記ねじ穴に係合するボルトによって着脱可能に固定されており、
前記軸受ハウジングのうち、前記ボルトを受けるボルト支持部は、前記ボルト側が開口したスリットを有し、前記スリットによって形成される自由端端部が前記ボルトを受けることによって、前記ボルトの軸線方向に弾性変形可能とされており、前記タービンハウジング側に弾性変形した状態で前記ボルトを受けている排気ターボ過給機。 - 内燃機関の排気ガスが内部に導入されるタービンハウジングと、
該タービンハウジング内に設けられて前記排気ガスによって回転駆動されるタービンホイールと、
一端が前記タービンハウジング内に挿入されて該一端に前記タービンホイールが取り付けられるタービンシャフトと、
該タービンシャフトを支持する軸受と、
前記タービンハウジングに接続されて内部に前記軸受が収納される軸受ハウジングと、
前記タービンシャフトの径方向外側の領域で前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとの間を封止するガスケットとを有し、
前記タービンハウジングにはねじ穴が形成されており、
前記タービンハウジングには、前記タービンシャフトの周囲を囲む筒状の雄型嵌合部が設けられており、
前記軸受ハウジングは、前記雄型嵌合部が挿入されて内周面でこの雄型嵌合部と嵌め合い嵌合する雌型嵌合部が設けられており、
前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとは、前記雄型嵌合部と雌型嵌合部とを嵌合させた状態で、前記ねじ穴に係合するボルトによって着脱可能に固定されている排気ターボ過給機。 - 内燃機関の排気ガスが内部に導入されるタービンハウジングと、
該タービンハウジング内に設けられて前記排気ガスによって回転駆動されるタービンホイールと、
一端が前記タービンハウジング内に挿入されて該一端に前記タービンホイールが取り付けられるタービンシャフトと、
該タービンシャフトを支持する軸受と、
前記タービンハウジングに接続されて内部に前記軸受が収納される軸受ハウジングと、
前記タービンシャフトの径方向外側の領域で前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとの間を封止するガスケットとを有し、
前記タービンハウジングにはねじ穴が形成されており、
前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとの間には、前記タービンシャフトの径方向外側に向って、前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとの距離が狭められた狭隘部と、
該狭隘部よりも前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとの距離が大きくとられた拡大部とがこの順番で設けられており、
前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとは、前記ねじ穴に係合するボルトによって着脱可能に固定されている排気ターボ過給機。 - 前記タービンハウジングには、前記拡大部から前記排気ガスの出口近傍まで通じるバイパス流路が設けられている請求項8記載の排気ターボ過給機。
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