JP6499138B2 - 車両用の過給装置 - Google Patents

Description

本発明は、二基の過給機が直列に配設されている車両用の過給装置に関する。

特許文献１に開示されているように、第１過給機と第２過給機とが直列に配設されている車両用の過給装置が知られている。この過給装置において、第１過給機はタービンを収容する第１タービンハウジングを備え、第２過給機はタービンを収容する第２タービンハウジングを備えている。第１タービンハウジング及び第２タービンハウジングには、排気を内部に導入する導入管と、排気を外部に排出する排出管とがそれぞれ設けられている。第１タービンハウジングの排出管の先端部と、第２タービンハウジングの導入管の先端部には、フランジがそれぞれ設けられている。そして、第１タービンハウジングの排出管の先端部の端面と第２タービンハウジングの導入管の先端部の端面とを向き合わせた状態で各フランジをボルトを用いて締結することで、第１タービンハウジングの排出管と第２タービンハウジングの導入管とが接続されている。なお、特許文献１に開示されている過給装置では、バルブを備えた中間部材を各フランジの間に挟んだ状態で、各フランジを締結している。このように二基の過給機を直列に配置することで、第１タービンハウジングから排出された排気が第２タービンハウジング内に導入されるようになる。

特開２０１２‐０１２９９０号公報

上記のように２つのフランジを向き合わせた状態で、ボルトを用いて締結する構成の場合、各フランジにボルト挿通孔をそれぞれ開孔させる必要がある。そのため、このようにボルト挿通孔を形成する分、上記排出管及び上記導入管の中心軸を中心とする径方向における各フランジの寸法の拡大が避けられない。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するための車両用の過給装置は、排気タービン式の第１過給機と、排気タービン式の第２過給機と、を備えている。前記第１過給機は当該第１過給機の内部の排気を排出する排出管を有し、該排出管は、内側を排気が通過する第１筒状部と、該第１筒状部の先端に設けられている環状の第１フランジと、を備えている。前記第２過給機は当該第２過給機の内部に排気を導入する導入管を有し、該導入管は、内側を排気が通過する第２筒状部と、該第２筒状部の先端に設けられている環状の第２フランジと、を備えている。そして、前記排出管の前記第１フランジと前記導入管の前記第２フランジとが接続されていて、前記第１筒状部と前記第２筒状部とが連通している。さらに車両用の過給装置は、前記第１フランジと前記第２フランジとを締結する締結具を備え、前記締結具は、溝底に向かって幅が狭くなる環状溝を備え、前記各フランジを該環状溝に収容するように該各フランジの周方向に沿って巻きつけられており、前記締結具によって、前記各フランジを、互いに他方のフランジ側へ付勢して締結している。

このように締結具を巻きつけて各フランジを締結する場合にあっては、各フランジをボルト締結する場合とは異なり、各フランジにボルト挿通孔を開孔させなくてもよい分、排出管及び導入管の中心軸を中心とする径方向において、各フランジの寸法の拡大を抑制することができる。

上記車両用の過給装置の一例では、前記排出管及び前記導入管のいずれか一方の管の先端には該一方の管の先端面に凹部が設けられており、他方の管の先端には前記凹部と嵌合する凸部が設けられている。

上記構成によれば、排出管及び導入管のいずれか一方の管の先端に設けられている凹部に、他方の管の先端に設けられている凸部が嵌合されているため、排出管と導入管との位置ずれが生じにくくなっている。

上記車両用の過給装置の一例では、前記凹部は、前記一方の管における排気の通路を囲むように環状に形成されており、前記凸部は、前記他方の管における排気の通路を囲むように環状に形成されている。

上記構成によれば、排気の通路よりも径方向外側に当該通路を取り囲むように設けられている凹部と、該凹部に嵌合されている凸部とによって、排気のシール面である排出管と導入管との境界にラビリンス構造を設けることができる。このため、排出管と導入管との接続部分のシール性を向上させることができる。

上記車両用の過給装置の一例では、当該過給装置が車両に搭載される状態において、前記第１過給機と前記第２過給機とが鉛直方向の上下に並んだ状態になり、互いに向かい合わせになっている前記排出管の先端面及び前記導入管の先端面の双方が水平である。

上記構成によれば、車両に搭載された状態では、排出管の先端面及び導入管の先端面の双方が水平であるため、排出管及び導入管のうち鉛直方向下側に配置されている管は、鉛直方向上側に配置されている管から鉛直方向下側への荷重を受けることとなる。これによって、鉛直方向上側に配置されている過給機の自重を利用して、鉛直方向上側に配置されている管の先端面を鉛直方向下側に配置されている管の先端面に押し付けることができるため、排出管と導入管との接続部分のシール性をより向上させることができる。

なお、排出管及び導入管のいずれか一方に凹部を設け、他方に凸部を設ける場合、前記凸部を前記排出管に設け、前記凹部を前記導入管に設けるようにしてもよい。そして、この場合、上記車両用の過給装置の一例として、前記凸部が前記第１筒状部に設けられているとともに、前記凹部が前記第２筒状部に設けられており、前記凸部の内周面が前記第１筒状部の内周面と連続しているように構成することができる。こうした構成を採用した場合には、凸部の内周面が排気の通路における壁面の一部を構成することになる。

上記車両用の過給装置の一例として、当該過給装置が車両に搭載される状態において、前記第１過給機が前記第２過給機よりも鉛直方向の下側に位置する状態になる構成を採用することができる。そしてさらに、前記第２過給機の質量が前記第１過給機の質量よりも大きい構成を採用することができる。

上記構成によれば、質量が大きい第２過給機が第１過給機よりも鉛直方向上側に配設されることになる。すなわち、質量の小さい第１過給機が第２過給機よりも鉛直方向上側に配設される場合に比して、鉛直方向下側に位置する過給機に設けられている管の先端面に対してかかる荷重が大きくなる。これによって、排出管と導入管との接続部分のシール性をより向上させることができる。

上記車両用の過給装置の一例では、前記第１フランジ及び前記第２フランジのいずれか一方のフランジには、前記第１フランジ及び前記第２フランジのいずれか一方のフランジには、収容溝が設けられており、前記収容溝は、前記排出管及び前記導入管のうち前記一方のフランジを備える管における排気の通路を囲むように環状に形成されている。さらに、前記収容溝には環状のシール部材が配設されており、前記第１フランジ及び前記第２フランジのうち、前記収容溝が設けられていない他方のフランジに前記シール部材が密接している。

上記構成によれば、締結具による付勢力が直接作用する第１フランジ又は第２フランジにシール部材が配設される。これによって、シール部材を効率よく他方のフランジに押し付けることができる。そのため、排出管と導入管との接続部分のシール性をより向上させることができる。

上記車両用の過給装置の一例では、前記各フランジが並ぶ方向を軸方向とするとき、前記各フランジの径方向における前記収容溝の配置位置において、前記第１フランジ及び前記第２フランジのうち、前記収容溝が設けられている前記一方のフランジの前記軸方向における寸法が、当該収容溝が設けられていない前記他方のフランジの前記軸方向における寸法よりも大きい。

前記一方のフランジは、収容溝が設けられていることによって、収容溝の分だけ厚さが薄くなる部分を有している。上記構成によれば、収容溝が設けられている一方のフランジの厚さが、他方のフランジの厚さよりも厚くなる。これによって一方のフランジについて、先端面の反対側の面から収容溝の溝底までの厚さを確保しやすい。すなわち、収容溝が設けられているフランジの剛性の低下を抑制することができる。

車両用の過給装置の一実施形態を備える内燃機関を示す模式図。 同実施形態にかかる車両用の過給装置の概略構造を示す図であって、一部を破断した状態を示す図。 同実施形態にかかる車両用の過給装置について、タービンハウジング同士を接続する部分の断面構造を示す断面図。 同実施形態にかかる車両用の過給装置について、タービンハウジング同士を接続する部分の断面構造を部分的に拡大して示す断面図。 車両用の過給装置の変形例を示す断面図。

以下、車両用の過給装置の一実施形態である過給装置１０について、図１〜図４を参照して説明する。
図１には、本実施形態の過給装置１０を備える車載の内燃機関１００が図示されている。図１に示すように、内燃機関１００は、吸気と燃料とを含む混合気が燃焼される燃焼室９１と、図１に示す実線矢印の方向に流れる吸気を燃焼室９１に導入する吸気通路９２と、燃焼室９１から排出された排気が図１に示す破線矢印の方向に流れる排気通路９３と、を備えている。

過給装置１０は、第１過給機としての高圧側過給機２０と、第２過給機としての低圧側過給機５０と、を有している。各過給機２０，５０は、排気タービン式の過給機である。
図１に示すように、高圧側過給機２０は、排気通路９３に配置されているタービン２１と、吸気通路９２に配置されているコンプレッサ２２と、を有している。タービン２１は、排気を受けて回転するタービンホイール２１Ａと、タービンホイール２１Ａを収容するタービンハウジング３０と、を備えている。また、コンプレッサ２２は、コンプレッサホイール２２Ａと、コンプレッサホイール２２Ａを収容するコンプレッサハウジング２５と、を備えている。コンプレッサホイール２２Ａは、タービンシャフト２３を介してタービンホイール２１Ａに連結されており、タービンホイール２１Ａと同期して回転する。

タービンハウジング３０は、タービン２１への排気の導入通路を形成する導入管４１と、タービン２１を通過した排気の排出通路を形成する排出管３１と、を備えている。また、コンプレッサハウジング２５は、コンプレッサ２２への吸気の導入通路を形成する導入管２６と、コンプレッサ２２によって過給された吸気の排出通路を形成する排出管２７と、を備えている。

また、図２に示すように、高圧側過給機２０は、タービンハウジング３０とコンプレッサハウジング２５との間に配置されていてタービンシャフト２３が挿通しているベアリングハウジング２４を有している。このベアリングハウジング２４は、タービンシャフト２３を回転可能に支持している。なお、ベアリングハウジング２４は、タービンハウジング３０に接続されているとともに、コンプレッサハウジング２５に接続されている。

図１に示すように、低圧側過給機５０は、排気通路９３に配置されているタービン５１と、吸気通路９２に配置されているコンプレッサ５２と、を有している。タービン５１は、排気を受けて回転するタービンホイール５１Ａと、タービンホイール５１Ａを収容するタービンハウジング６０と、を備えている。また、コンプレッサ５２は、コンプレッサホイール５２Ａと、コンプレッサホイール５２Ａを収容するコンプレッサハウジング５５と、を備えている。コンプレッサホイール５２Ａは、タービンシャフト５３を介してタービンホイール５１Ａに連結されており、タービンホイール５１Ａと同期して回転する。

タービンハウジング６０は、タービン５１への排気の導入通路を形成する導入管６１と、タービン５１を通過した排気の排出通路を形成する排出管７１と、を備えている。また、コンプレッサハウジング５５は、コンプレッサ５２への吸気の導入通路を形成する導入管５６と、コンプレッサ５２によって過給された吸気の排出通路を形成する排出管５７と、を備えている。

また、図２に示すように、低圧側過給機５０は、タービンハウジング６０とコンプレッサハウジング５５との間に配置されていてタービンシャフト５３が挿通しているベアリングハウジング５４を有している。このベアリングハウジング５４は、タービンシャフト５３を回転可能に支持している。なお、ベアリングハウジング５４は、タービンハウジング６０に接続されているとともに、コンプレッサハウジング５５に接続されている。

本実施形態の過給装置１０では、二基の過給機２０，５０が直列に配設されている。具体的には、図１に示すように、低圧側過給機５０のコンプレッサ５２は、高圧側過給機２０のコンプレッサ２２よりも吸気上流側に配設されている。そして、コンプレッサ５２の排出管５７及びコンプレッサ２２の導入管２６は、排出管５７の内側の排出通路と導入管２６の内側の導入通路とが互いに連通するように接続されている。

そのため、吸気通路９２を流れる吸気は導入管５６を介してコンプレッサ５２に導入され、コンプレッサ５２からは排出管５７を介して吸気が排出される。コンプレッサ５２から排出された吸気は導入管２６を介してコンプレッサ２２に導入され、コンプレッサ２２からは排出管２７を介して排出される。そして、コンプレッサ２２から排出された吸気、すなわち過給装置１０から排出された吸気が燃焼室９１に導入される。

高圧側過給機２０のタービン２１は、低圧側過給機５０のタービン５１よりも排気上流側に配設されている。そして、タービン２１の排出管３１及びタービン５１の導入管６１は、排出管３１の内側の排出通路と導入管６１の内側の導入通路とが互いに連通するように接続されている。

そのため、燃焼室９１から排気通路９３に排出された排気は導入管４１を介してタービン２１に導入され、タービン２１からは排出管３１を介して排出される。タービン２１から排出された排気は導入管６１を介してタービン５１に導入され、タービン５１からは排出管７１を介して排気が排出される。

なお、高圧側過給機２０には、コンプレッサ２２内でコンプレッサホイール２２Ａを迂回するバイパス通路１１が設けられている。バイパス通路１１には、バイパス通路１１を通過する吸気の流量を調節するバルブが設けられている。また、高圧側過給機２０には、タービン２１内でタービンホイール２１Ａを迂回するバイパス通路１２が設けられている。また、低圧側過給機５０には、タービン５１内でタービンホイール５１Ａを迂回するバイパス通路１３が設けられている。バイパス通路１２，１３には、バイパス通路１２，１３を通過する排気の流量を調節するバルブがそれぞれ設けられている。

図２には、過給装置１０を搭載する内燃機関１００が車両に搭載されている状態での鉛直方向及び水平方向を示す矢印が図示されている。なお、以降の記載では、このように過給装置１０が車両に搭載される状態のことを「車載状態」という。

車載状態では、高圧側過給機２０と低圧側過給機５０は、鉛直方向の上下に並んだ状態になる。本実施形態では、高圧側過給機２０は、車載状態において、低圧側過給機５０よりも鉛直方向下側に位置する。また、車載状態では、高圧側過給機２０におけるタービンシャフト２３が水平面に対して平行になっているとともに、低圧側過給機５０におけるタービンシャフト５３が水平面に対して平行になっている。なお、低圧側過給機５０の容量は高圧側過給機２０よりも大きく、低圧側過給機５０の質量は高圧側過給機２０よりも大きい。そのため、高圧側過給機２０における低圧側過給機５０との当接部位では、高圧側過給機２０よりも質量の大きい低圧側過給機５０の自重を受けることとなる。

図２及び図３を参照して、タービン２１の排出管３１及びタービン５１の導入管６１の構成と、排出管３１と導入管６１との接続態様と、について説明する。
排出管３１は、タービン２１から排出される排気が流れる排気通路としての排出通路３２１が内側に形成されている第１筒状部３２を有している。導入管６１は、タービン５１に導入される排気が流れる排気通路としての導入通路６２１が内側に形成されている第２筒状部６２を有している。第１筒状部３２の内径と第２筒状部６２の内径とは互いに等しい。排出管３１と導入管６１とは、排出管３１の先端面３５（図中上端面）と導入管６１の先端面６５（図中下端面）とを突き合わせるとともに、第１筒状部３２の中心軸と第２筒状部６２の中心軸とが一致するように接続されている。図２及び図３には、第１筒状部３２の中心軸及び第２筒状部６２の中心軸を、軸線Ｃとして示している。

排出管３１は、第１筒状部３２の先端に設けられている環状の第１フランジ３３を有している。排出管３１は先端面３５が車載状態において水平になるように設けられており、第１フランジ３３のうち、軸線Ｃの延伸方向における先端面３５の反対側の面は、軸線Ｃを中心とする径方向の外側ほど先端面３５に近づくように傾斜している傾斜面３４になっている。すなわち、第１フランジ３３の軸線Ｃの延伸方向における寸法を第１フランジ３３の厚さとした場合、第１フランジ３３の厚さは、径方向外側に向かうにつれて徐々に薄くなっている。

導入管６１は、第２筒状部６２の先端に設けられている環状の第２フランジ６３を有している。第１フランジ３３と第２フランジ６３は、軸線Ｃの延伸方向に並んでいる。また、排出管３１の先端面３５と導入管６１の先端面６５とは向かい合っている。導入管６１は先端面６５が車載状態において水平になるように設けられており、第２フランジ６３のうち、軸線Ｃの延伸方向における先端面６５の反対側の面は、軸線Ｃを中心とする径方向の外側ほど先端面６５に近づくように傾斜している傾斜面６４になっている。すなわち、第２フランジ６３の軸線Ｃの延伸方向における寸法を第２フランジ６３の厚さとした場合、第２フランジ６３の厚さは、径方向外側に向かうにつれて徐々に薄くなっている。

なお、排出管３１の先端面３５、及び導入管６１の先端面６５の双方は円環状をなしている。そして、排出管の先端面３５の外径は、導入管６１における先端面６５の外径と等しい。

導入管６１には、その先端面６５に凹部６７が形成されている。より詳しくは、凹部６７は、導入管６１の第２筒状部６２に形成されている。凹部６７は、第２筒状部６２の内側の導入通路６２１を囲むように環状をなしているとともに、導入通路６２１と連通している。さらに、凹部６７は車載状態において底面が水平になるように設けられている。

排出管３１には、その先端面３５から導入管６１側（図中上側）に突出する凸部３７が設けられている。より詳しくは、凸部３７は、排出管３１の第１筒状部３２に設けられている。また、凸部３７は、導入管６１の凹部６７と相補的な形状となっており、第１筒状部３２の内側の排出通路３２１を囲むような筒状をなしている。凸部３７の内径は第１筒状部３２の内径と等しく、凸部３７の内周面３８は第１筒状部３２の内周面３６と連続している。なお、凸部３７は車載状態において頂面が水平になるように設けられている。

さらに、排出管３１のうちの凸部３７よりも径方向外側には、先端面３５に開口する環状の収容溝３９が設けられている。この収容溝３９内には、環状のシール部材８４が配設されている。

そして、排出管３１と導入管６１とが接続されている状態では、凸部３７が凹部６７に嵌合し、先端面３５が先端面６５に面接触している。さらに、シール部材８４は、導入管６１の先端面６５に密接している。

排出管３１の第１フランジ３３と導入管６１の第２フランジ６３とは締結具８０によって締結されている。締結具８０は、第１フランジ３３及び第２フランジ６３に対して、第１フランジ３３及び第２フランジ６３の周方向に巻きつけられているＶバンド８１を有している。Ｖバンド８１は、その中心が軸線Ｃ上に位置するように配設されている。Ｖバンド８１には、その内周側全周に渡るような環状溝８２が設けられている。この環状溝８２は、軸線Ｃを中心とする径方向の外側に向かうにつれて軸線Ｃの延伸方向における寸法が小さくなるように、すなわち溝底に向かって幅が狭くなるように形成されている。

そして、このような環状溝８２に第１フランジ３３及び第２フランジ６３が収容されている。Ｖバンド８１は、第１フランジ３３の傾斜面３４に当接しているとともに、第２フランジ６３の傾斜面６４に当接している。すなわち、Ｖバンド８１は、軸線Ｃの延伸方向に並んでいる第１フランジ３３及び第２フランジ６３を挟持している。

また、締結具８０は、Ｖバンド８１の内径を調節可能な１つの調節ボルトを有している。調節ボルトを締めることでＶバンド８１の内径が小さくされる。Ｖバンド８１の内径が小さくなることに伴って、Ｖバンド８１は、各フランジ３３，６３のうち厚さの厚い部分を挟持するようになる。その結果、Ｖバンド８１の弾性変形量が多くなり、Ｖバンド８１が各フランジ３３，６３に締結力として付与する付勢力、すなわち各フランジ３３，６３を互いに他方のフランジ側へ付勢する力が強くなる。そして、このような締結具８０が各フランジ３３，６３に付与する締結力によって、各フランジ３３，６３が締結され、排出管３１と導入管６１とが接続されている。

図４を参照して、排出管３１における第１フランジ３３と第１筒状部３２との境界部分と、導入管６１における第２フランジ６３と第２筒状部６２との境界部分とについて詳述する。

排出管３１の第１筒状部３２のうち、第１フランジ３３が接続されている部分を第１筒状部３２の先端部位３２Ａというものとする。この場合、第１筒状部３２のうち、先端部位３２Ａよりも基端側には、軸線Ｃを中心とする径方向における寸法が先端部位３２Ａに近いほど大きい厚肉部位３２Ｂを有している。また、導入管６１の第２筒状部６２のうち、第２フランジ６３が接続されている部分を第２筒状部６２の先端部位６２Ａというものとする。この場合、第１筒状部３２と同様に、第２筒状部６２のうち、先端部位６２Ａよりも基端側には、軸線Ｃを中心とする径方向における寸法が先端部位６２Ａに近いほど大きい厚肉部位６２Ｂを有している。

なお、軸線Ｃの延伸方向における第１フランジ３３の寸法、すなわち第１フランジ３３の厚さは、径方向内側の端部で最も大きくなっている。同様に、第２フランジ６３の厚さは、径方向内側の端部で最も大きくなっている。そして、図４に示すように、第１フランジ３３の径方向内側の端部における厚さである寸法Ｈ１ｍａｘは、第２フランジ６３の径方向内側の端部における厚さである寸法Ｈ２よりも大きい。

また、収容溝３９の径方向外側の周壁は第１フランジ３３に形成されており、収容溝３９の径方向内側の周壁は第１筒状部３２に形成されている。第１フランジ３３のうち収容溝３９の径方向外側における周壁が設けられている部分での、第１フランジ３３の厚さである寸法Ｈ１ｍｉｄは、第２フランジ６３の径方向内側の端部における厚さである寸法Ｈ２よりも大きい。したがって、各フランジ３３，６３の径方向における収容溝３９の配置位置では、収容溝３９が設けられている第１フランジ３３における寸法Ｈ１ｍａｘ及び寸法Ｈ１ｍｉｄのいずれもが、第２フランジ６３の寸法Ｈ２よりも大きくなっている。

次に、本実施形態にかかる過給装置１０の作用とともに、その効果について説明する。
図２及び図３に示すように、過給装置１０では、Ｖバンド８１を第１フランジ３３及び第２フランジ６３に対して巻き付けることによって、各フランジ３３，６３を互いに他方のフランジ側へ付勢する力が第１フランジ３３及び第２フランジ６３に作用する。これによって、第１フランジ３３及び第２フランジ６３が締結具８０によって締結され、高圧側過給機２０の排出管３１と低圧側過給機５０の導入管６１とが接続されている。

このように締結具８０によって第１フランジ３３及び第２フランジ６３を締結する場合にあっては、各フランジをボルト締結する場合とは異なり、各フランジにボルト挿通孔を開孔させなくてもよい分、軸線Ｃを中心とする径方向において、各フランジ３３，６３の寸法の拡大を抑制することができる。

また、フランジ同士をボルト締結する場合、各フランジを互いに接近させるための力である締結力が、フランジの周方向でばらつきやすい。これに対し、本実施形態では、各フランジ３３，６３にＶバンド８１が巻きつけられており、傾斜面３４，６４の広い範囲にわたって当接している。そのため、各フランジ３３，６３の周方向において各フランジ３３，６３に作用する上記締結力がばらつきにくくなる。これによって、排出管３１と導入管６１との接続部分のシール性を向上させることができる。

また、第１フランジ３３及び第２フランジ６３の径方向における寸法を小さくすることで、排出管３１と導入管６１との接続部分の周囲にスペースを確保することができる。
さらに、１つの調節ボルトによって内径が調節されるＶバンド８１によって各フランジ３３，６３を締結するようにしているため、各フランジをボルト締結する場合と比較して、各フランジ３３，６３の締結に要するボルトの本数を少なくすることができる。これによって、排出管３１と導入管６１との接続に要する工程数を減らすことができる。

本実施形態では、各フランジ３３，６３の厚さは、軸線Ｃを中心とする径方向で軸線Ｃに接近するほど厚くなっている。そして、こうした第１フランジ３３及び第２フランジ６３を軸線Ｃの延伸方向に並べた状態で締結具８０によって締結しているため、Ｖバンド８１によって各フランジ３３，６３を締め付けるほど、Ｖバンド８１の弾性変形量が多くなる。すなわち、調節ボルトによってＶバンド８１の内径を調節することによって各フランジ３３，６３に作用させる上記締結力を容易に調節することができる。

また、本実施形態では、図３に示すように、排出管３１の凸部３７を導入管６１の凹部６７に嵌合させているため、排出管３１と導入管６１との位置ずれが生じにくくなっている。また、凹部６７及び凸部３７は、第２筒状部６２の内側の導入通路６２１及び第１筒状部３２の内側の排出通路３２１を外側から囲むような形状となっている。そのため、特に導入通路６２１と排出通路３２１との位置ずれの抑制効果をより高めることができる。

なお、排出管３１と導入管６１とを接続する際には、相補的な凸部３７と凹部６７とを嵌め合わせるように位置合わせを行えばよい。そのため、いくつもの凸部と凹部とを嵌め合わせるように位置合わせを行う場合や、各フランジに設けた複数のボルト挿通孔が重なるように位置合わせを行う場合と比較して位置合わせが容易である。そのため、排出管３１と導入管６１とを接続する作業効率を高めることができる。

また、排出管３１と導入管６１とを接続した状態にあっては、凹部６７と凹部６７に嵌合されている凸部３７とによって、排出管３１と導入管６１との境界にラビリンス構造を設けることができる。これによって、排出管３１と導入管６１との接続部分のシール性を向上させることができる。

本実施形態では、図２に示すように、車載状態において、各過給機２０，５０が鉛直方向に並んでおり、排出管３１の先端面３５と導入管６１の先端面６５との双方が水平になる。そして、鉛直方向下側に配置されている高圧側過給機２０の排出管３１は、その先端面３５で、鉛直方向上側に配置されている低圧側過給機５０の荷重を導入管６１を介して受けることとなる。これによって、低圧側過給機５０の自重を利用して、先端面６５を先端面３５に押し付けることができるため、排出管３１と導入管６１との接続部分のシール性をより向上させることができる。

なお、低圧側過給機５０の質量は高圧側過給機２０の質量よりも大きい。このように質量の大きい低圧側過給機５０を、質量の小さい高圧側過給機２０よりも鉛直方向上側に配設しているため、高圧側過給機２０を低圧側過給機５０よりも鉛直方向上側に配置する場合と比較して排出管３１の先端面３５が受ける荷重が大きくなる。これによって、排出管３１と導入管６１との接続部分のシール性をより向上させることができる。

さらに、鉛直方向上側に配置されている低圧側過給機５０の自重を鉛直方向下側に配置されている高圧側過給機２０の排出管３１における先端面３５で受けるため、低圧側過給機５０の自重が締結具８０に作用することを抑制できる。

本実施形態では、Ｖバンド８１が当接しており、締結具８０による付勢力が直接作用する第１フランジ３３にシール部材８４を設け、シール部材８４を第２フランジ６３に密接させている。そのため、シール部材８４を効率よく第２フランジ６３に押し付けることができる。そのため、排出管３１と導入管６１との接続部分のシール性をより向上させることができる。

また、本実施形態では、凸部３７や凹部６７が第１筒状部３２や第２筒状部６２に設けられているが、仮に、凸部３７や凹部６７が第１フランジ３３や第２フランジ６３に配設されているとした場合には、収容溝３９やシール部材８４が本実施形態の場合よりも径方向外側に配設されることとなる。そのため、本実施形態の場合と比較し、シール部材８４の径方向寸法が大きくなりやすい。この点、本実施形態では、凸部３７や凹部６７が第１筒状部３２や第２筒状部６２に設けられているため、シール部材８４の径方向寸法の拡大を抑制することができる。

図４に示すように、第１筒状部３２のうち、先端部位３２Ａよりも基端側の部位は厚肉部位３２Ｂとなっているとともに、第２筒状部６２のうち、先端部位６２Ａよりも基端側の部位は厚肉部位６２Ｂとなっている。これによって、特に応力が集中しやすい各フランジ３３，６３の付け根の部分の剛性、すなわち第１筒状部３２から第１フランジ３３が膨出する部分における剛性、及び、第２筒状部６２から第２フランジ６３が膨出する部分における剛性を高くすることができる。

なお、第１フランジ３３は、収容溝３９が設けられていることによって、収容溝３９の分だけ厚さが薄くなる部分を有している。本実施形態では、図４に示すように、軸線Ｃの延伸方向において、第１フランジ３３の寸法Ｈ１ｍａｘ及び寸法Ｈ１ｍｉｄのいずれもが第２フランジ６３の寸法Ｈ２よりも大きい。これによって、第１フランジ３３について、傾斜面３４から収容溝３９の溝底までの厚さを確保しやすい。すなわち、第１フランジ３３に収容溝３９を設けていることに起因して第１フランジ３３の剛性が不足してしまうことを抑制できる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・排出管３１の先端面３５と導入管６１の先端面６５とを向かい合わせにした状態で締結具８０によって各フランジ３３，６３を締結することができるのであれば、排出管３１の先端面３５と導入管６１の先端面６５とが当接していなくてもよい。例えば、排出管３１の先端面３５と導入管６１の先端面６５とを向かい合わせにした状態で、排出管３１の先端面３５と導入管６１の先端面６５との間にガスケットを挟んで締結具８０によって締結固定してもよい。凸部３７が貫通可能な連通孔がガスケットに設けられていれば、ガスケットを介在させたとしても凸部３７と凹部６７とを嵌合させることができる。また、このように排出管３１の先端面３５と導入管６１の先端面６５との間にガスケットを介在させるのであれば、シール部材８４及び、シール部材８４を収容する収容溝３９を省略してもよい。

・締結具８０によって各フランジ３３，６３を締結することができるのであれば、軸線Ｃを中心とする径方向において、第１フランジ３３又は第２フランジ６３の厚さを一定としてもよい。

・第１フランジ３３の寸法Ｈ１ｍａｘと寸法Ｈ１ｍｉｄとを第２フランジ６３の寸法Ｈ２よりも大きくしたが、第１フランジ３３の寸法Ｈ１ｍａｘと寸法Ｈ１ｍｉｄと第２フランジ６３の寸法Ｈ２との大小関係は、これに限られるものではない。

・上記実施形態では、収容溝３９と凸部３７とが軸線Ｃを中心とする径方向において隣接しており、収容溝３９の内周側の壁面と凸部３７の外周側の面とが連続している。これに限らず、前記径方向において収容溝３９と凸部３７とを離間させた位置に設け、収容溝３９の内周側の壁面が凸部３７の外周側の面よりも径方向外側に位置するように、収容溝３９及び凸部３７を設けるようにしてもよい。

・上記実施形態では、収容溝３９の内周側の壁面が第１筒状部３２内に位置しているが、収容溝３９の内周側の壁面が第１フランジ３３内に位置するように収容溝３９を設けるようにしてもよい。

・凸部３７の内周面３８が排出管３１の内周面３６よりも径方向外側に位置するように、凸部３７を設けてもよい。
・締結具８０によって第１フランジ３３及び第２フランジ６３が締結されているのであれば、高圧側過給機２０と低圧側過給機５０とを鉛直方向に並べて配設する過給装置に限らず適用することができる。

・排出管３１と導入管６１との位置ずれを抑制するように凹部６７に嵌合可能な凸部３７であれば、凸部３７は凹部６７と相補的な形状でなくてもよい。
・凹部６７は環状でなくてもよい。凹部と凸部とが嵌合することによって位置合わせを行うことができる形状であればよい。例えば、環状の一部が途切れている略環状の凹部を採用し、こうした凹部に嵌合する凸部を採用することもできる。また、フランジの周方向に沿って複数の凹部を配設し、これら複数の凹部に複数の凸部をそれぞれ嵌合させるようにしてもよい。

・過給装置は、低圧側過給機５０を高圧側過給機２０よりも鉛直方向下側に配設したものであってもよい。
・図５に示すように、導入管６１に収容溝１３９を設け、この収容溝１３９にシール部材８４を収容するようにしてもよい。この場合、排出管３１と導入管６１とが接続されている状態では、シール部材８４が排出管３１の先端面３５に密接することとなる。

・図５に示すように、排出管３１に凹部１３７を設け、凹部１３７に嵌合される凸部１６７を導入管６１に設けるようにしてもよい。
・各フランジ３３，６３を締結具８０によって締結することができるのであれば、導入管６１及び排出管３１のいずれにも、凹部と当該凹部に嵌合される凸部とを設けなくてもよい。

・鉛直方向下側に位置する過給機の質量が、鉛直方向上側に位置する過給機の質量よりも大きくてもよい。

１０…過給装置、２０…高圧側過給機（第１過給機）、２１…タービン、２２…コンプレッサ、２３…タービンシャフト、２４…ベアリングハウジング、２５…コンプレッサハウジング、２６…導入管、２７…排出管、３０…タービンハウジング、３１…排出管、３２…第１筒状部、３３…第１フランジ、３４…傾斜面、３５…先端面、３６…内周面、３７…凸部、３８…内周面、３９…収容溝、４１…導入管、５０…低圧側過給機（第２過給機）、５１…タービン、５２…コンプレッサ、５３…タービンシャフト、５４…ベアリングハウジング、５５…コンプレッサハウジング、５６…導入管、５７…排出管、６０…タービンハウジング、６１…導入管、６２…第２筒状部、６３…第２フランジ、６４…傾斜面、６５…先端面、６７…凹部、７１…排出管、８０…締結具、８１…Ｖバンド、８２…環状溝、８４…シール部材、９１…燃焼室、９２…吸気通路、９３…排気通路、１００…内燃機関、１３７…凹部、１３９…収容溝、１６７…凸部、３２１…排出通路、６２１…導入通路。

Claims (7)

1. 排気タービン式の第１過給機と、排気タービン式の第２過給機と、を備え、
   前記第１過給機は当該第１過給機の内部の排気を排出する排出管を有し、該排出管は、内側を排気が通過する第１筒状部と、該第１筒状部の先端に設けられている環状の第１フランジと、を備え、
   前記第２過給機は当該第２過給機の内部に排気を導入する導入管を有し、該導入管は、内側を排気が通過する第２筒状部と、該第２筒状部の先端に設けられている環状の第２フランジと、を備え、
   前記排出管の前記第１フランジと前記導入管の前記第２フランジとが接続されており、前記第１筒状部と前記第２筒状部とが連通している車両用の過給装置であって、
   前記第１フランジと前記第２フランジとを締結する締結具を備え、
   前記締結具は、溝底に向かって幅が狭くなる環状溝を備え、前記各フランジを該環状溝に収容するように該各フランジの周方向に沿って巻きつけられており、前記締結具によって、前記各フランジを、互いに他方のフランジ側へ付勢して締結しており、
   前記第１フランジ及び前記第２フランジのいずれか一方のフランジには、収容溝が設けられており、
   前記収容溝は、前記排出管及び前記導入管のうち前記一方のフランジを備える管における排気の通路を囲むように環状に形成されており、
   前記収容溝には環状のシール部材が配設されており、
   前記第１フランジ及び前記第２フランジのうち、前記収容溝が設けられていない他方のフランジに前記シール部材が密接しており、
   前記各フランジが並ぶ方向を軸方向とするとき、前記各フランジの径方向における前記収容溝の配置位置において、前記第１フランジ及び前記第２フランジのうち、前記収容溝が設けられている前記一方のフランジの前記軸方向の寸法が、当該収容溝が設けられていない前記他方のフランジの前記軸方向の寸法よりも大きい車両用の過給装置。
2. 前記排出管及び前記導入管のいずれか一方の管の先端には該一方の管の先端面に凹部が設けられており、他方の管の先端には前記凹部と嵌合する凸部が設けられている
   請求項１に記載の車両用の過給装置。
3. 前記凹部は、前記一方の管における排気の通路を囲むように環状に形成されており、
   前記凸部は、前記他方の管における排気の通路を囲むように環状に形成されている
   請求項２に記載の車両用の過給装置。
4. 当該過給装置が車両に搭載される状態において、前記第１過給機と前記第２過給機とが鉛直方向の上下に並んだ状態になり、互いに向かい合わせになっている前記排出管の先端面及び前記導入管の先端面の双方が水平である
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用の過給装置。
5. 前記凸部が前記排出管に設けられているとともに、前記凹部が前記導入管に設けられており、
   当該過給装置が車両に搭載される状態において、前記第１過給機が、前記第２過給機よりも鉛直方向の下側に位置する状態になり、互いに向かい合わせになっている前記排出管の先端面及び前記導入管の先端面の双方が水平である
   請求項２又は３に記載の車両用の過給装置。
6. 前記凸部が前記第１筒状部に設けられているとともに、前記凹部が前記第２筒状部に設けられており、
   前記凸部の内周面が前記第１筒状部の内周面と連続している
   請求項５に記載の車両用の過給装置。
7. 前記第２過給機の質量が前記第１過給機の質量よりも大きい
   請求項５又は６に記載の車両用の過給装置。

Images