(57)【要約】【課題】締結部材とハウジングとの間で熱膨張の差が生じたとしても、熱膨張の差により生じる応力を抑制し締結部材やハウジングの破損を防止できる締結部材及び過給機を提供すること。【解決手段】本発明の締結部材５１は、過給機における複数のハウジングのうち、ネジ部材５３が螺入される雌ネジ部２７を複数備える一方のハウジング２と、他方のハウジング３とを一体的に締結し、複数の雌ネジ部２７に跨る大きさを有する締結部材であって、ネジ部材５３が貫通する貫通部５２を複数備え、貫通部５２は一方のハウジング２の熱膨張に伴う雌ネジ部２７の位置変化に応じた形状となっているという構成を採用する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機における複数のハウジングのうち、ネジ部材が螺入される雌ネジ部を複数備える一方のハウジングと、他方のハウジングとを一体的に締結し、複数の前記雌ネジ部に跨る大きさを有する締結部材であって、
前記ネジ部材が貫通する貫通部を複数備え、
前記貫通部は、前記一方のハウジングの熱膨張に伴う前記雌ネジ部の位置変化に応じた形状となっていることを特徴とする締結部材。
【請求項２】
請求項１に記載の締結部材において、
前記貫通部は、閉形状に形成された孔部であることを特徴とする締結部材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の締結部材において、
前記一方のハウジングは略円環状に形成され、
前記貫通部は、前記一方のハウジングの径方向に延びていることを特徴とする締結部材。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の締結部材において、
前記貫通部は、複数の前記雌ネジ部が並んで配設された方向で延びていることを特徴とする締結部材。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の締結部材を備えることを特徴とする過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機の組立に用いて好適な締結部材、及び該締結部材を用いて組み立てられる過給機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、船舶や車両等において、内燃機関から導かれる排気ガスのエネルギーを利用して、内燃機関に圧縮された空気を供給する過給機が用いられている。
このような過給機は、過給機の外殻を形成する複数のハウジングを有している。複数のハウジングは所定の締結部材を用いて一体的に連結される。ハウジングの内部には高温・高圧の流体（排気ガスや圧縮空気）が流動するため、締結部材の締結力はハウジング内部の圧力に耐えうるものとなっている。
【０００３】
締結部材としては、例えば特許文献１の第６図に示すようなプレート状のものが使用される。連結される複数のハウジングのうち、一方のハウジングには複数の雌ネジ部が設けられている。一方のハウジングにおける他方のハウジングとの連結部は略円環状となっており、複数の雌ネジ部は周方向に配設されている。プレート状の連結部材は、上記雌ネジ部に螺入するネジ部材によって一方のハウジングに取り付けられ、１つの締結部材には１本のネジ部材が用いられている。
また、特許文献２に示すように、複数の上記雌ネジ部に跨る大きさで形成された板状の締結部材も使用されている。この場合には、１つの締結部材は複数のネジ部材によって一方のハウジングに取り付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３２３９４９９号公報（第４頁、第６図）
【特許文献２】特開平１０−２０５３４１号公報（第２頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような課題が存在する。
１つの締結部材を１本のネジ部材によって取り付ける特許文献１に示す構成においては、部品点数が多くなるため製造や組立における手間・コストが増加してしまうという課題があった。また、複数の雌ネジ部における中間の位置においては、ハウジングを締結するための部材が何ら設けられておらず、ハウジングに対する締結力が低下してしまうという課題もあった。
【０００６】
もっとも、上記課題は特許文献２に示す構成によれば解決することが可能である。しかし、特許文献２に示す構成においても、ハウジング内部には高温の流体が流動するためにハウジングは熱膨張するが、締結部材はハウジングの外部に設けられておりその温度上昇の程度は小さく、ハウジングと締結部材との間で熱膨張の差が生じてしまい、熱膨張の差による応力の発生及びこの応力によって締結部材やハウジングが破損してしまうという課題があった。
【０００７】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、締結部材とハウジングとの間で熱膨張の差が生じたとしても、熱膨張の差により生じる応力を抑制し締結部材やハウジングの破損を防止できる締結部材及び過給機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の締結部材は、過給機における複数のハウジングのうち、ネジ部材が螺入される雌ネジ部を複数備える一方のハウジングと、他方のハウジングとを一体的に締結し、複数の雌ネジ部に跨る大きさを有する締結部材であって、ネジ部材が貫通する貫通部を複数備え、貫通部は一方のハウジングの熱膨張に伴う雌ネジ部の位置変化に応じた形状となっているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、ハウジングが熱膨張すると雌ネジ部及び雌ネジ部に螺入しているネジ部材の位置が変化するが、ネジ部材が貫通する貫通部は雌ネジ部の位置変化に応じた形状となっているため、一方のハウジングと締結部材との間の熱膨張の差により生じる応力が抑制される。
【０００９】
また、本発明の締結部材は、貫通部が閉形状に形成された孔部であるという構成を採用する。
例えば過給機における鉛直方向での下側に設けられた締結部材には振動等による落下の虞があるが、上記構成を採用する本発明では、貫通部が閉形状に形成された孔部であるため、雌ネジ部からネジ部材が完全に離脱しない限り締結部材の落下を防止することが可能となる。
【００１０】
また、本発明の締結部材は、一方のハウジングが略円環状に形成され、貫通部が一方のハウジングの径方向に延びているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、温度上昇と共に一方のハウジングは径方向外側に膨張するが、貫通部は径方向に延びているために、一方のハウジングの熱膨張に伴う雌ネジ部及びネジ部材の位置変化に対応でき、一方のハウジングと締結部材との間の熱膨張の差により生じる応力が抑制される。
【００１１】
また、本発明の締結部材は、貫通部が複数の雌ネジ部が並んで配設された方向で延びているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、温度上昇と共に一方のハウジングは膨張し、複数の雌ネジ部の間隔が拡がるが、貫通部は複数の雌ネジ部が並んで配設された方向で延びているために、一方のハウジングの熱膨張に伴う雌ネジ部及びネジ部材の位置変化に対応でき、一方のハウジングと締結部材との間の熱膨張の差により生じる応力が抑制される。
【００１２】
また、本発明の過給機は、請求項１から４のいずれか一項に記載の締結部材を備えるという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、ハウジングが熱膨張すると雌ネジ部及び雌ネジ部に螺入しているネジ部材の位置が変化するが、ネジ部材が貫通する貫通部は雌ネジ部の位置変化に応じた形状となっているため、一方のハウジングと締結部材との間の熱膨張の差により生じる応力が抑制される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
本発明によれば、締結部材と一方のハウジングとの間の熱膨張の差により生じる応力が抑制されることから、締結部材や一方のハウジングにおける破損を防止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】過給機１の全体構成を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線視断面図である。
【図３】タービンハウジング２の熱膨張に対する、締結部材５１の作用を示す概略図である。
【図４】第２締結部材５１Ａの構成及び作用を示す概略図である。
【図５】締結部材５１の一変形例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の締結部材及び過給機の実施の形態を、図１から図５を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。また、各図面における矢印Ｆは前方向を示すものとする。
【００１６】
〔第１実施形態〕
本実施形態に係る過給機１の構成を、図１を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る過給機１の全体構成を示す断面図である。
図１に示すように、過給機１は、船舶や車両等において、不図示の内燃機関から導かれる排気ガスのエネルギーを利用して内燃機関に圧縮された空気を供給し、内燃機関の出力や燃費等の性能を向上させるものである。過給機１は、タービンハウジング（一方のハウジング）２と、軸受ハウジング（他方のハウジング）３と、コンプレッサハウジング４とを有している。タービンハウジング２、軸受ハウジング３及びコンプレッサハウジング４は、前方より順次配置され一体的に連結されている。また、タービンハウジング２と軸受ハウジング３とは、後述する締結部５において一体的に連結されている。
【００１７】
タービンハウジング２は、過給機１の外殻を構成する一部材であり、排気ガスのエネルギーを後述するタービンインペラ２２の回転運動に変換する部分である。タービンハウジング２は、タービンスクロール流路２１と、タービンインペラ２２と、タービンハウジング出口２３とを有している。
【００１８】
タービンスクロール流路２１は、内燃機関から排出された排気ガスが不図示のガス導入口を介して導入される流路であり、タービンインペラ２２を囲んで略環状に形成されている。上記ガス導入口から導入された排気ガスは、タービンスクロール流路２１内を流動することで、タービンインペラ２２を中心に旋回して流動する。
【００１９】
タービンインペラ２２は、排気ガスの流動によって回転する回転翼であり、略円錐形を呈するベース部材の外周面に複数の翼部が周方向で配設された構成を有し、前後方向で延在する所定の軸周りで回転自在にタービンハウジング２内に設けられている。
タービンハウジング出口２３は、タービンハウジング２における排気ガスの排出口である。
【００２０】
また、タービンハウジング２における締結部５の近傍には、凹部２５と、平面部２６と、雌ネジ部２７（図１では不図示、図２参照）とが設けられている。
凹部２５は、後方に向かって開口する凹形状の部分であって、後述する軸受ハウジング３の鍔部３６が隙間なく嵌合する部分である。また、凹部２５は、背面視略円形に形成されている（図２参照）。
【００２１】
平面部２６は、凹部２５の径方向外側に隣接して設けられ、前後方向と略直交する平面部分である。すなわち、平面部２６は、背面視略円環状に形成されている（図２参照）。平面部２６は、タービンハウジング２と軸受ハウジング３とを連結するときに、後述する締結部材５１が当接する部分である。また、平面部２６には、雌ネジ部２７が複数設けられている。
【００２２】
雌ネジ部２７は、後述する締結ボルト５３を螺入するための雌ネジが形成された部分であって、前後方向に延在する向きで平面部２６に複数（本実施形態では４箇所）設けられている。
【００２３】
軸受ハウジング３は、過給機１の外殻を構成する一部材であり、後述するタービン軸３１を回転自在に軸支するものである。軸受ハウジング３は、タービン軸３１と、軸受３２と、給油路３３と、排油路３４とを有している。
【００２４】
タービン軸３１は、前後方向で延在する軸部材であって、複数の軸受３２を介して軸受ハウジング３内に回転自在に設置されている。また、タービン軸３１の前端部にはタービンインペラ２２が一体的に接続され、その後端部には後述するコンプレッサインペラ４２が一体的に接続されている。すなわち、タービン軸３１は、タービンインペラ２２の回転駆動力をコンプレッサインペラ４２に伝達するものである。
【００２５】
軸受３２は、タービン軸３１の前端側及び後端側に各々設けられるすべり軸受である。なお、軸受３２には、転がり軸受を用いてもよい。
給油路３３は、タービン軸３１及び軸受３２に対して潤滑油を供給するための流路である。
排油路３４は、タービン軸３１及び軸受３２に供給され潤滑に用いられた後の潤滑油を排出するための流路である。
【００２６】
また、軸受ハウジング３における締結部５の近傍には、鍔部３６が設けられている。
鍔部３６は、タービンハウジング２と軸受ハウジング３との連結に用いられる部分である。鍔部３６は、タービン軸３１を中心として径方向外側に向かって突出し且つ周方向に延在して設けられ、背面視略円環状に形成されている（図２参照）。また、鍔部３６は、タービンハウジング２の凹部２５に隙間なく嵌合できる大きさで形成されている。
【００２７】
コンプレッサハウジング４は、過給機１の外殻を構成する一部材であり、タービン軸３１を介して伝達されるタービンインペラ２２の回転駆動力を用いて外部から導入される空気を圧縮する部分である。コンプレッサハウジング４は、空気導入口４１と、コンプレッサインペラ４２と、ディフューザ流路４３と、コンプレッサスクロール流路４４とを有している。なお、コンプレッサハウジング４は、不図示の締結部材を用いて軸受ハウジング３と一体的に連結されている。
【００２８】
空気導入口４１は、コンプレッサハウジング４から後方に向かって開口し、過給機１の外部から空気を導入するための開口部である。コンプレッサインペラ４２は、回転することでその周囲の気体を径方向外側に送り出す回転翼であり、タービンインペラ２２と略同一の構成を備え、タービン軸３１の後端部に一体的に接続されている。
【００２９】
ディフューザ流路４３は、コンプレッサインペラ４２の回転によって送り出された空気が導入され圧縮される流路であり、コンプレッサインペラ４２を囲んで略環状に形成されている。
コンプレッサスクロール流路４４は、コンプレッサインペラ４２周りで空気を旋回させて流動させると共に、コンプレッサスクロール流路４４に接続された不図示の空気吐出口から空気を吐出する流路である。コンプレッサスクロール流路４４は、ディフューザ流路４３と連通し、コンプレッサインペラ４２を囲んで略環状に形成されている。上記空気吐出口は、不図示の内燃機関の吸気口に接続されている。
【００３０】
次に、本実施形態における締結部５の構成を、図２を参照して説明する。
図２は、本実施形態における締結部５の構成を示す概略図であって、図１のＡ−Ａ線視断面図である。
締結部５は、タービンハウジング２と軸受ハウジング３とが一体的に連結される部分であり、締結部５には、締結部材５１と、締結ボルト（ネジ部材）５３とが設けられている。
【００３１】
締結部材５１は、締結ボルト５３によってタービンハウジング２に固定されることで、タービンハウジング２との間で軸受ハウジング３の鍔部３６を挟持して、タービンハウジング２と軸受ハウジング３とを一体的に連結するものである。本実施形態においては、一対の締結部材５１が用いられており、一方は軸受ハウジング３の鉛直方向上側に、他方は軸受ハウジング３の鉛直方向下側に設けられている。
【００３２】
締結部材５１は、複数の雌ネジ部２７に跨り且つ平面部２６及び鍔部３６のいずれにも所定の掛かり代で当接できる大きさを有し、タービンハウジング２の周方向に沿って延在する円弧状の板部材である。また、締結部材５１は、その両端部に、締結ボルト５３が貫通する孔部（貫通部）５２をそれぞれ有している。
タービンハウジング２内を流動する排気ガスの圧力はタービンハウジング２と軸受ハウジング３とを離間させるように働くため、締結部材５１による締結には上記圧力に耐え安定した締結を維持するに足る締結力が必要とされる。そのため、締結部材５１は上記締結力に耐えうる高い剛性を持った金属材料を用いて形成される。
【００３３】
孔部５２は、締結ボルト５３の雄ネジ部が貫通できる大きさを有し、タービンハウジング２の径方向で伸びたいわゆる長穴形状となっている。この長穴形状は、タービンハウジング２が内部を流動する排気ガスによって加熱され熱膨張したときの、雌ネジ部２７及び雌ネジ部２７に螺入している締結ボルト５３の位置変化に応じた形状となっている。なお、タービンハウジング２の冷間時において、タービンハウジング２の雌ネジ部２７は、孔部５２の最も内側の部分に位置している。
【００３４】
締結ボルト５３は、締結部材５１をタービンハウジング２に固定するための部材であり、締結ボルト５３の雄ネジ部は、タービンハウジング２の雌ネジ部２７に螺入できる径及びネジピッチで形成されている。
【００３５】
続いて、本実施形態における締結部５の締結に関する作用を、図２及び図３を参照して説明する。
図３は、タービンハウジング２の熱膨張に対する、締結部材５１の作用を示す概略図である。
【００３６】
まず、タービンハウジング２と軸受ハウジング３とを一体的に連結する方法を、図２を参照して説明する。
最初に、タービンハウジング２の凹部２５へ、軸受ハウジング３の鍔部３６を隙間なく嵌合させる。次に、締結部材５１の孔部５２に締結ボルト５３の雄ネジ部を貫通させた状態で、締結ボルト５３を雌ネジ部２７に螺入させる。ここで、締結部材５１は、平面部２６及び鍔部３６のいずれにも所定の掛かり代で当接できる大きさを有しているので、締結ボルト５３の締結と共に、締結部材５１とタービンハウジング２との間で鍔部３６を挟持することができ、結果としてタービンハウジング２と軸受ハウジング３とを一体的に連結することができる。
タービンハウジング２の冷間時においては、雌ネジ部２７及び締結ボルト５３の雄ネジ部は、孔部５２の最も内側の部分に位置している。
【００３７】
なお、締結部材５１は複数の雌ネジ部２７に設けられる構成となっており、１つの締結部材を１本のネジ部材によって取り付ける構成と比較すると、部品点数を少なくできることから、製造や組立における手間・コストを削減できる。また、締結部材５１はタービンハウジング２の周方向に沿って延在し、その両端部で締結ボルト５３により固定されるため、締結部材５１の延在方向での略中央部においても鍔部３６を挟持でき、結果としてタービンハウジング２と軸受ハウジング３との締結力を向上させることができる。
さらに、孔部５２は閉形状となっていることから、雌ネジ部２７から締結ボルト５３が完全に離脱しない限り締結部材５１の落下を防止することができる。
【００３８】
次に、タービンハウジング２の熱膨張に対する締結部材５１の作用を、図３を参照して説明する。
タービンハウジング２は、その内部に導入される排気ガスの熱により温度上昇し熱膨張する。また、タービンハウジング２は背面視略円環状となっているため、温度上昇すると径方向外側、すなわち矢印Ｓの方向に膨張する。ここで、雌ネジ部２７はタービンハウジング２に設けられていることから、熱膨張によって雌ネジ部２７及び雌ネジ部２７に螺入して設けられる締結ボルト５３も矢印Ｓの方向に移動する。
【００３９】
一方、締結部材５１はタービンハウジング２の外側に設けられており、タービンハウジング２と同程度には温度上昇せず、締結部材５１とタービンハウジング２との間には熱膨張の差が生じる。もっとも、締結部材５１の孔部５２は、タービンハウジング２の径方向に延びる長穴形状となっているために、熱膨張に伴って締結ボルト５３が矢印Ｓの方向で移動することが可能になっている。したがって、タービンハウジング２が熱膨張しても、締結部材５１が締結ボルト５３等から受ける応力を抑制することができる。
【００４０】
したがって、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、締結部材５１とタービンハウジング２との間の熱膨張の差により生じる応力が抑制されることから、締結部材５１やタービンハウジング２における破損を防止できるという効果がある。
【００４１】
〔第２実施形態〕
本実施形態における第２締結部材５１Ａの構成及び作用を、図４を参照して説明する。
図４は、本実施形態における第２締結部材５１Ａの構成及び作用を示す概略図であって、（ａ）は構成を示し、（ｂ）は作用を示している。なお、図４において、図２及び図３に示す第１の実施形態における構成要素と同一の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４２】
まず、第２締結部材５１Ａの構成を、図４（ａ）を参照して説明する。なお、第２締結部材５１Ａは、第１の実施形態に係る締結部材５１と同様の構成となっているため、以下相違点のみを説明する。
第２締結部材５１Ａは、その両端部に、締結ボルト５３が貫通する第２孔部（貫通部）５４をそれぞれ有している。
【００４３】
第２孔部５４は、締結ボルト５３の雄ネジ部が貫通できる大きさを有し、複数の雌ネジ部２７が並んで配設された方向すなわちタービンハウジング２の周方向で伸びた長穴形状となっている。この長穴形状は、タービンハウジング２が内部を流動する排気ガスによって加熱され熱膨張したときの、雌ネジ部２７及び雌ネジ部２７に螺入している締結ボルト５３の位置変化に応じた形状となっている。なお、タービンハウジング２の冷間時において、タービンハウジング２の雌ネジ部２７は、第２孔部５４における第２締結部材５１Ａの中央側の部分に位置している。
【００４４】
次に、タービンハウジング２の熱膨張に対する第２締結部材５１Ａの作用を、図４（ｂ）を参照して説明する。
タービンハウジング２は、その内部に導入される排気ガスの熱により温度上昇し熱膨張する。ここで、図４（ｂ）に示す一対の雌ネジ部２７の間の間隔Ｌは、タービンハウジング２の熱膨張に伴い拡大する。
【００４５】
第２孔部５４はタービンハウジング２の周方向に沿って延びており、また第２締結部材５１Ａは一対の締結ボルト５３以外にはタービンハウジング２に対して固定するための部材を有していない。そのため、タービンハウジング２が熱膨張して間隔Ｌが拡大すると共に、第２締結部材５１Ａが僅かに鉛直方向下向きに移動することで、締結ボルト５３は第２孔部５４内を第２締結部材５１Ａの両端側に向かって移動することが可能となっている。したがって、タービンハウジング２が熱膨張しても、第２締結部材５１Ａが締結ボルト５３等から受ける応力を抑制することができる。
【００４６】
したがって、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、第２締結部材５１Ａとタービンハウジング２との間の熱膨張の差により生じる応力が抑制されることから、第２締結部材５１Ａやタービンハウジング２における破損を防止できるという効果がある。
【００４７】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４８】
例えば、上記実施形態では、タービンハウジング２と軸受ハウジング３とは、締結部５において締結部材５１及び締結ボルト５３を用いて一体的に連結されているが、これに限定されるものではなく、軸受ハウジング３とコンプレッサハウジング４との連結に締結部５の構成を用いてもよい。
【００４９】
また、第１の実施形態では、締結部材５１には閉形状の孔部５２が形成されているが、例えば図５に示すような構成を採用してもよい。
図５は、締結部材５１の一変形例を示す概略図である。
図５に示す締結部材５１には、孔部５２の代わりに切欠部（貫通部）５５が形成されている。この切欠部５５はタービンハウジング２の径方向に沿って延在しており、孔部５２と同様の効果を有している。さらに、一対の切欠部５５は互いに非平行の姿勢で設けられ、締結ボルト５３からの落下を防ぐことができる。なお、一対の切欠部を互いに平行して設けないのであれば、切欠部の延在方向を第２の実施形態における第２孔部５４と同様に、タービンハウジング２の周方向で延在させてもよい。
【００５０】
また、上記実施形態では、孔部５２及び第２孔部５４はいずれも長穴形状であるが、これに限定されるものではなく、例えば熱膨張に伴う雌ネジ部２７の位置変化に応じた直径及び位置で配置される円形の孔部であってもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１…過給機、２…タービンハウジング（一方のハウジング）、２７…雌ネジ部、３…軸受ハウジング（他方のハウジング）、５１…締結部材、５１Ａ…第２締結部材、５２…孔部（貫通部）、５３…締結ボルト（ネジ部材）、５４…第２孔部（貫通部）、５５…切欠部（貫通部）
【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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