(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック製タービンを有するターボチャージャのタービンハウジングとベアリングハウジングとを組み付ける際に用いられるターボチャージャ用組付治具において、
円筒形状を有し、周方向の一部が開放された本体部を備え、
該本体部が、
該タービンハウジングと係合する該ベアリングハウジングのフランジ部の外周が嵌合しうる内径を有する内壁部と、
該本体部の一端に形成され、該ベアリングハウジングと係合する該タービンハウジングの取付部の外周が嵌合しうる内径を有する仮設部と、
該本体部の他端に形成され、内方に狭まるように設けられた面取部とを備え、
該タービンのロータが該タービンハウジングに入る前に該フランジ部が該内壁部に挿入されるように形成されることを特徴とする、ターボチャージャ用組付治具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にセラミック製タービンが使われたターボチャージャ（過給機）のベアリングハウジングをタービンハウジングに組み付ける際に利用するターボチャージャ用組付治具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ターボチャージャは、エンジンの排気ガスをタービンハウジングに導入してタービンホイールを回転させ、タービンと同軸に連結されたコンプレッサの回転によってエンジンに供給される空気の圧力を高めるようにしたものである。
そして、図５に示すように、ターボチャージャ１の組立時には、軸２に固定されたタービン３をベアリングハウジング４に挿入してベアリング１３を通じて回動可能に支持するとともに、軸２の端部にコンプレッサ５を固定し、ベアリングハウジング４にタービンハウジング６および図示しないコンプレッサハウジングを組み付けている。
【０００３】
タービン３の材料としては従来から耐熱合金製のものが利用されてきたが、近年、耐熱合金より密度が小さいセラミックを利用して高効率でしかも応答性を向上させたセラミック製タービンを用いたものが登場している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５に示すように、ベアリングハウジング４とタービンハウジング６とを組み付ける際には、タービン３のロータ３ａのガス流入側外端部３ｂとタービンハウジング６の取付部６ａとの寸法差が小さいため、ロータ３ａのガス流入側端部３ｂとタービンハウジング６の取付部６ａとが接触する可能性が大きく、特に衝撃により破損し易いセラミック製タービン３を有するターボチャージャ１の組み立てに際しては、ロータ３ａが破損する可能性が高いという課題がある他、組付作業は高度に熟練した能力が必要となる上、作業に多くの時間を要するという課題があった。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、セラミック製タービンホイールを有するターボチャージャのベアリングハウジングとタービンハウジングとを組り付ける際に利用して、タービンの破損を防止するとともに組付時の作業性を向上することのできる、ターボチャージャ用組付治具を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明のターボチャージャ用組付治具は、セラミック製タービンを有するターボチャージャのタービンハウジングとベアリングハウジングとを組み付ける際に用いられるターボチャージャ用組付治具において、円筒形状を有し、周方向の一部が開放された本体部を備え、本体部が、タービンハウジングと係合するベアリングハウジングのフランジ部の外周が嵌合しうる内径を有する内壁部と、本体部の一端に形成され、ベアリングハウジングと係合するタービンハウジングの取付部の外周が嵌合しうる内径を有する仮設部と、本体部の他端に形成され、内方に狭まるように設けられた面取部とを備え、タービンのロータがタービンハウジングに入る前にフランジ部が内壁部に挿入されるように形成されることを特徴としている。これにより、ベアリングハウジングをタービンハウジングへ組付する際にセラミック製ロータがベアリングハウジングに接触してロータを破損することが防止でき、作業が容易に行えるようになって作業性を向上させることが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の一実施形態にかかるターボチャージャ用組付治具について図１〜図４に基づいて説明する。なお、図５に示すターボチャージャの構成部材と同一の部材には同一符号を付して説明する。
【０００８】
まず、本ターボチャージャ用組付治具は、ターボチャージャの組付時に用いられるもので、組み付けられるターボチャージャは、図２に示すように、軸２と、軸２の一端部に固定されたタービン３と、軸２の他端部に固定されたコンプレッサ５と、軸２を回動自在に支持するベアリングハウジング４と、ベアリングハウジング４に組み付けられるタービンハウジング６及び図示しないコンプレッサハウジングとを備えて構成される。
【０００９】
このうち、ベアリングハウジング４は、図２に示すように、タービン側フランジ部４ａと、コンプレッサ側フランジ部４ｂと、ベアリングハウジング４のタービン側フランジ部４ａとコンプレッサ側フランジ部４ｂとの間で軸２を支持するベアリング１３へ潤滑油を供給するための潤滑油通路４ｅを形成された軸受部４ｃとを備えて構成される。
【００１０】
ここで、軸受部４ｃは、図３（図２のＣ−Ｃ矢視断面図）に示すように、その中央部４ｄの外径がタービンハウジング６および図示しないコンプレッサハウジングの外径より細くくびれるとともに、潤滑油通路４ｅが軸２と直角方向に突出している。
本ターボチャージャ用組付治具は、円筒形状に構成され、その周方向の一部が開放されている。つまり、図１に示すように、ターボチャージャ用組付治具７は、上面７ａおよび下面７ｂが平行に形成され、その周方向の一部が切り取られて開放部７ｃを形成された本体部７Ａを備えて構成される。
【００１１】
この本体部７Ａに形成された開放部７ｃの端部間の距離Ｄは、ベアリングハウジング４の中央部４ｄの最小となる外径Ｅよりも大きくなるように（Ｄ＞Ｅを満足するように）構成されている。
また、本体部７Ａは、内壁部７ｄと、仮設部７ｄと、面取部７ａａとを備えて構成され、タービン３のロータ３ａがタービンハウジング６に入る前にベアリングハウジング４のタービン側フランジ部４ａが内壁部７ｄに挿入されるように形成されている。なお、ここでは、内壁部７ｄと仮設部７ｄとは同一寸法の内径を有するように構成されるため、本体部７Ａは単一の筒型形状として構成される。
【００１２】
ここで、内壁部７ｄは、その内径が、図１，図２に示すように、タービンハウジング６と係合するベアリングハウジング４のタービン側フランジ部４ａの外周が嵌合しうるように構成される。
仮設部７ｄは、本体部７Ａの一端に形成される。この仮設部７ｄの内径は、図１，図２に示すように、ベアリングハウジング４と係合するタービンハウジング６の取付部６ａの外周が嵌合しうる内径を有するものとして構成される。
【００１３】
面取部７ａａは、本体部７Ａの他端に形成される。この面取部７ａａは、本体部７Ａの上面７ａの内周縁を下方（内方）に向かって狭まるように面取りすることで形成される。
ここで、図２に示すように、組付治具７の軸心方向の高さＬ１は、Ａ−α＜Ｌ１＜Ｂ−Ｌ２を満足するように構成されている。なお、αは取付部６ａの高さ、Ａはタービン側フランジ部４ａのタービン側端部からロータ３ａのガス流入側外端部３ｂまでの軸方向の距離、Ｂはベアリングハウジング４のコンプレッサ側フランジ部４ｂのタービン側端部からタービン側フランジ部４ａのコンプレッサ側端部までの距離、Ｌ２は仮設部７ｅの軸方向の高さを示したものである。
【００１４】
このように組付治具７の軸心方向の高さＬ１を、Ａ−α＜Ｌ１＜Ｂ−Ｌ２を満足するように構成しているのは、以下の理由による。
つまり、組付治具７の軸心方向の高さＬ１は、Ａ−α＜Ｌ１という条件を満たすように構成しているのは、ベアリングハウジング４のフランジ部４ａと組付治具７の上面７ａとが接触する時には、セラミック製ロータ３ａのガス流入側外端部３ｂがタービンハウジング６の取付部６ａの内周縁より上方に位置するようにして、タービン３とタービンハウジング６とが接触しないようにするためである。また、組付治具７の軸心方向高さＬ１は、Ｌ１＜Ｂ−Ｌ２という条件を満たすように構成しているのは、組付治具７をベアリングハウジング４のコンプレッサ側フランジ部４ｂのタービン側端部とタービン側フランジ部４ａのコンプレッサ側端部との間の空間へ持ち上げることができるようにするためである。
【００１５】
次に、組付治具７を使用したターボチャージャ１の組立方法について、図２〜図４を参照しながら説明する。
まず、図２に示すように、ベアリングハウジング４には、タービン３およびコンプレッサ５が軸２とともに組み付けられている。そして、軸２のコンプレッサ５側の端部に螺刻されたねじ部のコンプレッサ５を固定するナット８から端部までの余剰ねじ部２ａをターンバックル９の一端に締結し、ターンバックル９の他端を鉛直方向に昇降可能な台１０に設けられた貫通孔１０ａに緩挿されボルト１１の端部に締結することで、ベアリングハウジング４をタービン３側を下方にして、軸２が鉛直線と平行になるようにつり下げる。
【００１６】
一方、タービンハウジング６は、水平面１２上に取付部６ａを上方に向けて仮設し、タービンハウジング６の取付部６ａの外周縁に組付治具７の仮設部７ｅを嵌合させる。このとき、組付治具７の上面７ａがベアリングハウジング４に対向するように、タービン３及びコンプレッサ５を組み付けたベアリングハウジング４がタービンハウジング６の上方に配置される。
【００１７】
そして、ベアリングハウジング４に組み付けられた軸２の中心と、タービンハウジング６の中心のおおよその位置決めを行うとともに、組付治具７の開放部７ｃの位置とベアリングハウジング４の潤滑油通路４ｅの位置とが図３に示すように重なるように組付治具７の位置決めを行う。
次に、台１０を徐々に下げ、タービン３を組付治具７の内壁部７ｄに挿入する。このとき、ベアリングハウジング４の軸心とタービンハウジング６の中心位置が最初の位置決め時に一致していない場合、ベアリングハウジング４のタービン側フランジ部４ａが組付治具７の上面７ａに接触し、その後面取り部７ａａに接触することでベアリングハウジング４の中心とタービンハウジング６の中心とが一致する。その際、組付治具７の高さＬ１が上述のようにＡ−α＜Ｌ１という条件を満たすように構成れているため、ベアリングハウジング４のフランジ部４ａと組付治具７の上面７ａとが接触する際には、セラミック製ロータ３ａのガス流入側外端部３ｂはタービンハウジング６の取付部６ａの内周縁より上方に位置しているため、タービン３とタービンハウジング６とが接触することはない。したがって、タービン３がタービンハウジング６に接触して破損するのを防止しながら、位置決め作業を容易に行うことができるため、タービン３の挿入作業が容易となり、その作業性が向上する。
【００１８】
そして、ベアリングハウジング４の軸心とタービンハウジング６の中心とが一致した後あるいは初期位置決め時に正確な位置決めが行われた場合には、台１０が下方に移動するにつれてベアリングハウジング４のタービン側フランジ部４ａが組付治具７の内壁部７ｄに接触しながら鉛直下方に移動し、ベアリングハウジング４のタービン側フランジ部４ａの下面とタービンハウジング６の取付部６ａの上面とが重なる。これにより、図４に示すように、ボルト１１の頂部１１ａが台１０から突出するため、ベアリングハウジング４がタービンハウジング６の所定位置に組み付けられたことを容易に確認でき、これにより作業性が向上する。
【００１９】
次に、ベアリングハウジング４のタービン側フランジ部４ａの端部及びタービンハウジング６の取付部６ａの端部と組付治具７とが接触しなくなるような位置まで、組付治具７を移動させる。この場合、組付治具７は、その軸心方向高さが上述のようにＬ１＜Ｂ−Ｌ２という条件を満足するように構成されているため、組付治具７をベアリングハウジング４のコンプレッサ側フランジ部４ｂのタービン側端部とタービン側フランジ部４ａのコンプレッサ側端部との間の空間へ持ち上げることができるのである。
【００２０】
次いで、図３中、矢印で示すように開放部７ｃが軸受部４ｃの脇を通るように水平方向に移動させて組付治具７を取り外す。この場合、開放部７ｃの端部間の距離が上述のようにＤ＞Ｅという条件を満たすように構成されているため、組付治具７を容易に取り外すことができるのである。
その後、ベアリングハウジング４のフランジ部４ａとタービン側フランジ部６の取付部６ａを図示しないバンドで締め付けることにより固定し、軸２からターンバックル９を外した後に図示しないコンプレッサハウジングを固定してターボチャージャ１の組立が完了する。
【００２１】
したがって、本実施形態にかかるターボチャージャ用組付治具によれば、ベアリングハウジング４をタービンハウジング６へ組み付ける際にセラミック製ロータ３ａがベアリングハウジング４に接触してロータ３ａが破損するのを防止することができ、その作業が容易に行えるようになって作業性を向上させることができるという利点がある。
【００２２】
なお、上述の実施形態ではベアリングハウジング４を台１０から吊り下げて、タービンハウジング６への組み付けを行っていたが、必ずしも台１０を利用して組付作業を行う必要は無く、ベアリングハウジング４を手で持ち上げ、組付治具７を用いてタービンハウジング６に挿入するようにした場合でも上述と同様、ベアリングハウジング４の中心とタービンハウジング６の中心の位置決めが容易となると同時に挿入作業時にセラミック製ロータを破損するのを防止することができ、その作業性を向上させることができるという利点がある。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のターボチャージャ用組付治具は、セラミック製タービンを有するターボチャージャのタービンハウジングとベアリングハウジングとを組み付ける際に用いられるターボチャージャ用組付治具において、円筒形状を有し、周方向の一部が開放された本体部を備え、本体部が、タービンハウジングと係合するベアリングハウジングのフランジ部の外周が嵌合しうる内径を有する内壁部と、本体部の一端に形成され、ベアリングハウジングと係合するタービンハウジングの取付部の外周が嵌合しうる内径を有する仮設部と、本体部の他端に形成され、内方に狭まるように設けられた面取部とを備え、タービンのロータがタービンハウジングに入る前にフランジ部が内壁部に挿入されるように形成されているため、ベアリングハウジングをタービンハウジングへ組付する際にセラミック製ロータがベアリングハウジングに接触してロータが破損するのを防止することができ、その作業が容易に行えるようになって作業性を向上させることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるターボチャージャ用組立治具を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるターボチャージャ用組立治具を用いたターボチャージャの組立を説明するための図であって、組付開始状態を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるターボチャージャ用組立治具を用いたターボチャージャの組立を説明するための図であって、図２のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかるターボチャージャ用組立治具を用いたターボチャージャの組立を説明するための図であって、組付終了状態を示す図である。
【図５】一般的なターボチャージャの組立を説明するための模式的断面図である。
【符号の説明】
１  ターボチャージャ
２  軸
３  タービン
３ａ  ロータ
３ｂ  ガス流入側外端部
４  ベアリングハウジング
４ａ  タービン側フランジ部
４ｂ  コンプレッサ側フランジ部
４ｃ  軸受部
５  コンプレッサ
６  タービンハウジング
６ａ  取付部
７  ターボチャージャ用組付治具
７Ａ  本体部
７ａ  上面
７ａａ  面取部
７ｂ  下面
７ｃ  開放部
７ｄ  内壁部
７ｅ  仮設部
１０  台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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