(57)【要約】【課題】温度上昇によるノズルリングの変形を低減又は防止することが可能な過給機を提供することを目的とする。【解決手段】過給機１は、内燃機関からの排ガスが内部に導入されるタービンケーシング６と、タービンケーシング６内に設けられ、排ガスによって回転駆動されるタービンホイール８と、タービンケーシング６内に設けられ、タービンホイール８と接続されたタービンシャフト１０を支持する軸受が収納される軸受台１２と、タービンホイール８に排ガスを吹き出すノズル１５を有するノズルリング１４とを備え、軸受台１２に対してノズルリング１４を挟み込んで、ノズルリング１４を軸受台１２に対して固定する。【選択図】図１
2015110924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関からの排ガスが内部に導入されるタービンケーシングと、
前記タービンケーシング内に設けられ、前記排ガスによって回転駆動されるタービンホイールと、
前記タービンケーシング内に設けられ、前記タービンホイールと接続されたタービンシャフトを支持する軸受が収納される軸受台と、
前記タービンホイールに前記排ガスを吹き出すノズルを有するノズルリングと、
を備え、
前記軸受台に対して前記ノズルリングを挟み込んで、前記ノズルリングを前記軸受台に対して固定する過給機。
【請求項２】
前記ノズルリングは、前記ノズルが一面側に設けられた板状部材を有し、
前記タービンケーシングと前記軸受台との間で前記ノズルリングの前記板状部材を挟み込んで、前記ノズルリングを前記軸受台に対して固定する請求項１に記載の過給機。
【請求項３】
前記ノズルリングは、前記ノズルが設けられた一面側に設けられた板状部材を有し、
前記板状部材は、前記ノズルが設けられた面に対する反対面において、前記タービンシャフトの軸方向に対して平行に突起した突起部が形成され、
前記軸受台は、前記突起部に対応した位置に、前記突起部が挿入される凹状の溝部が形成されている請求項１に記載の過給機。
【請求項４】
内燃機関からの排ガスが内部に導入されるタービンケーシングと、
前記タービンケーシング内に設けられ、前記排ガスによって回転駆動されるタービンホイールと、
前記タービンケーシング内に設けられ、前記タービンホイールと接続されたタービンシャフトを支持する軸受が収納される軸受台と、
前記タービンホイールに前記排ガスを吹き出すノズルと、前記ノズルが設けられた板状部材とを有するノズルリングと、
を備え、
前記軸受台の板厚と、前記ノズルリングの前記板状部材の板厚とが同一であり、
前記軸受台と前記ノズルリングとがボルトによって締結される過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に適用される過給機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
過給機は、タービン部と圧縮部とを備え、タービン部で排ガスによって回転駆動されたタービンホイールの回転力を利用して、圧縮部でコンプレッサホイールを回転駆動させ、取り込んだ外気を内燃機関の燃焼室に強制的に送り込む。過給機によって、内燃機関は燃焼効率を向上させることができる。
【０００３】
下記の特許文献１では、過給機に関する発明であって、タービンケーシングと軸受台との間に流入した排ガスが装置外へ漏出することを防止しつつ、組立・分解時の作業性を高める技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２８０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
過給機のタービン部は、内部に渦状の流路が形成されたタービンケーシングと、タービンケーシングの径方向の中心部に設けられるタービンホイールと、タービンホイールの軸であるタービンシャフトを支持する軸受が収納される軸受台と、タービンホイールに排ガスを吹き出すノズルが設けられたノズルリングとを有する。
【０００６】
タービンケーシングの渦状の流路には、内燃機関から約５００℃から６００℃の高温の排ガスが供給され、タービンホイールは、タービンケーシングを通過しノズルから吹き出した排ガスによって回転駆動される。したがって、高温の排ガスは、タービン部において、タービンケーシング、ノズルリング、タービンホイールの順に通過する。
【０００７】
内燃機関の運転時におけるタービン部の温度上昇によって、タービン部の上記各部材には熱伸びが発生する。従来、ノズルリングは、軸受台に対してボルトによって締結されて固定されている。通常、ノズルリングと軸受台の板厚が異なることから、両者に温度差が生じたとき、熱伸び量の違いからボルト締結部に応力が発生する。その結果、ノズルリングのうち、ボルトによって締結されていない自由端に相当する部分が反るなど、変形が生じてしまう。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、温度上昇によるノズルリングの変形を低減又は防止することが可能な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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の過給機は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る過給機は、内燃機関からの排ガスが内部に導入されるタービンケーシングと、前記タービンケーシング内に設けられ、前記排ガスによって回転駆動されるタービンホイールと、前記タービンケーシング内に設けられ、前記タービンホイールと接続されたタービンシャフトを支持する軸受が収納される軸受台と、前記タービンホイールに前記排ガスを吹き出すノズルを有するノズルリングとを備え、前記軸受台に対して前記ノズルリングを挟み込んで、前記ノズルリングを前記軸受台に対して固定する。
【００１０】
この構成によれば、ノズルリングが、タービンケーシングと軸受台との間で挟み込まれることによって、ノズルリングが軸受台に対して固定されることから、入熱によるノズルリングの板状部材の変形を抑制できる。
【００１１】
上記発明において、前記ノズルリングは、前記ノズルが一面側に設けられた板状部材を有し、前記タービンケーシングと前記軸受台との間で前記ノズルリングの前記板状部材を挟み込んで、前記ノズルリングを前記軸受台に対して固定してもよい。
【００１２】
この構成によれば、ノズルリングの板状部材が、タービンケーシングと軸受台との間で挟み込まれることによって、ノズルリングの板状部材が軸受台に対して固定されることから、入熱によるノズルリングの板状部材の変形を抑制できる。
【００１３】
上記発明において、前記ノズルリングは、前記ノズルが設けられた一面側に設けられた板状部材を有し、前記板状部材は、前記ノズルが設けられた面に対する反対面において、前記タービンシャフトの軸方向に対して平行に突起した突起部が形成され、前記軸受台は、前記突起部に対応した位置に、前記突起部が挿入される凹状の溝部が形成されてもよい。
【００１４】
この構成によれば、ノズルリングの板状部材に形成された突起部が、軸受台に形成された溝部に挿入されることによって、ノズルリングが軸受台に対して拘束されることから、入熱によるノズルリングの板状部材の変形を抑制できる。
【００１５】
本発明に係る過給機は、内燃機関からの排ガスが内部に導入されるタービンケーシングと、前記タービンケーシング内に設けられ、前記排ガスによって回転駆動されるタービンホイールと、前記タービンケーシング内に設けられ、前記タービンホイールと接続されたタービンシャフトを支持する軸受が収納される軸受台と、前記タービンホイールに前記排ガスを吹き出すノズルと、前記ノズルが設けられた板状部材とを有するノズルリングとを備え、前記軸受台の板厚と、前記ノズルリングの前記板状部材の板厚とが同一であり、前記軸受台と前記ノズルリングとがボルトによって締結される。
【００１６】
この構成によれば、ノズルリングの板状部材の板厚が、軸受台の板厚と同一であるから、ノズルリングと軸受台との間に温度差が生じにくくなる。その結果、軸受台に対するノズルリングの変形が生じにくくなり、ボルトに対して生じる応力を低減できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、内燃機関の運転時において温度が上昇するとき、過給機のノズルリングの変形を低減又は防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る過給機のタービン部を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るカービン部のノズルリング及び軸受台を示す平面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るカービン部のノズルリング及び軸受台を示す縦断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係るカービン部のノズルリング及び軸受台を示す平面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るカービン部のノズルリング及び軸受台を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態に係る過給機１について、図１を用いて説明する。
過給機１は、タービン部４と圧縮部（図示せず。）とを備え、タービン部４で排ガスによって回転駆動されたタービンホイール８の回転力を利用して、圧縮部でコンプレッサホイールを回転駆動させ、取り込んだ外気を内燃機関の燃焼室に強制的に送り込む。過給機１によって、内燃機関は燃焼効率を向上させることができる。
【００２０】
過給機のタービン部４は、内部に渦状の流路が形成されたタービンケーシング６と、タービンケーシング６の径方向の中心部に設けられるタービンホイール８と、タービンホイール８の軸であるタービンシャフト１０を支持する軸受（図示せず。）が収納される軸受台１２と、タービンホイール８に排ガスを吹き出すノズル１５が設けられたノズルリング１４とを有する。
【００２１】
タービンケーシング６の渦状の流路には、内燃機関から約５００℃から６００℃の高温の排ガスが供給され、タービンホイール８は、タービンケーシング６を通過しノズル１２から吹き出した排ガスによって回転駆動される。
【００２２】
ターボ過給機１の圧縮部は、内部に渦状の流路が形成されたコンプレッサケーシングと、コンプレッサケーシングの径方向の中心部に設けられるコンプレッサホイールとを有する。コンプレッサホイールは、回転駆動されることで外気をコンプレッサケーシング内に取り込むとともに、取り込んだ外気をコンプレッサケーシング内の渦状の流路に送出する。コンプレッサケーシングの渦状の流路は、内燃機関の燃焼室に接続されている。これにより、コンプレッサホイールによって渦状の流路に送り込まれた外気は、内燃機関の燃焼室に強制的に送り込まれる。
【００２３】
タービンホイール８とコンプレッサホイールとは、タービンシャフト１０によって連結されている。タービンケーシング６とコンプレッサケーシングとの間には、軸受台１２が設けられる。軸受台１２には、タービンシャフト１０を軸線回りに回転可能にして支持する軸受が設けられる。
【００２４】
ノズルリング１４は、翼状部材であるノズル１５と、ノズル１５が設けられた円板状の板状部材１６を有する。ノズルリング１４の板状部材１６の圧縮部側の面は、軸受台１２のタービンケーシング６側の面と接触する。
【００２５】
タービンケーシング６の軸受台１２側には、鍔部２２が設けられる。鍔部２２は、半径方向の中心側に向かって突出している。タービンケーシング６の鍔部１２は、半径方向の中心側にて、ノズルリング１４の板状部材１６を軸受台１２との間で挟み込むことが可能な第１段差部２４を有する。
【００２６】
タービンケーシング６の圧縮部側には、板状の支持部材１８がさらに設けられる。支持部材１８は、タービンケーシング６の第２段差部２６との間で軸受台１２を挟み込む。そして、支持部材１８とタービンケーシング６とがボルト３２によって締結されることによって、軸受台１２がタービンケーシング６の第２段差部２６と支持部材１８との間で固定される。
【００２７】
また、支持部材１８とタービンケーシング６とがボルト３２によって締結されることによって、ノズルリング１４の板状部材１６が、タービンケーシング６の第１段差部２４と軸受台１２との間で固定される。さらに、タービンケーシング６のノズル領域の内面と軸受台１２との間で、ノズル１５の端面がタービンケーシング６の内面と接触することによって、ノズルリング１４がタービンケーシング６と軸受台１２との間で挟み込まれて固定される。
【００２８】
以上、本実施形態によれば、ノズルリング１４がボルト３２によって直接締結されることなく、タービンケーシング６と軸受台１２との間で挟み込まれることによって、ノズルリング１４が軸受台１２に対して固定される。したがって、ノズルリング１４と軸受台１２の板厚が異なり、両者に温度差が生じたとしても、従来の構成と異なり、ボルト締結部が無いため、熱伸び量の違いによってボルト締結部に応力が発生することがない。よって、上述した本実施形態の構成によれば、ノズルリング１４の変形を防止できる。
【００２９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る過給機１のタービン部４について、図２及び図３を用いて説明する。上述した第１実施形態と重複する構成要素については詳細な説明を省略する。
ノズルリング４４の板状部材４６は、圧縮部側の面、すなわち、ノズル４５が設けられた面に対する反対面において、タービンシャフト１０の軸方向に対して平行に突起した突起部４８が形成される。
【００３０】
突起部４８は、板状部材４６の外周面に沿って連続して設けられることが望ましい。軸受台４２は、突起部４８に対応した位置に、突起部４８が挿入される凹状の溝部５０が形成される。
【００３１】
第２実施形態は、第１実施形態のように、支持部材１８が、タービンケーシング６の第２段差部２６との間で軸受台４２を挟み込む。そして、支持部材１８とタービンケーシング６とがボルト３２によって締結されることによって、軸受台４２がタービンケーシング６の第２段差部２６と支持部材１８との間で固定される。
【００３２】
また、支持部材１８とタービンケーシング６とがボルト３２によって締結されることによって、ノズルリング４４の板状部材１６が、タービンケーシング６の第１段差部２４と軸受台４２との間で固定される。さらに、タービンケーシング６のノズル領域の内面と軸受台４２との間で、ノズル１５の一端面がタービンケーシング６の内面と接触することによって、ノズルリング４４がタービンケーシング６と軸受台４２との間で挟み込まれて固定される。
【００３３】
以上、本実施形態によれば、ノズルリング４４がボルト３２によって直接締結されることなく、タービンケーシング６と軸受台４２との間で挟み込まれることによって、ノズルリング４４が軸受台４２に対して固定される。
【００３４】
そして、板状部材１６に形成された突起部４８は、軸受台４２に形成された溝部５０に挿入される。その結果、突起部４８が溝部５０によって移動が拘束されることから、ノズルリング４４の曲げ変形が抑制される。
【００３５】
また、ノズルリング４４と軸受台４２の板厚が異なり、両者に温度差が生じたとしても、従来の構成と異なり、ボルト締結部が無いため、熱伸び量の違いによってボルト締結部に応力が発生することがない。よって、上述した本実施形態の構成によれば、ノズルリング４４の変形を防止できる。
【００３６】
なお、ノズルリング４４と軸受台４２のそれぞれにピン用孔５２，５４を形成し、両ピン用孔５２，５４にピン５６を設置することによって、ノズルリング４４が軸受台４２に対して位置決めされる。
【００３７】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る過給機１のタービン部４について図４及び図５を用いて説明する。
上述した第１実施形態と重複する構成要素については詳細な説明を省略する。
本実施形態では、図５のｔ１及びｔ２で示すように、軸受台６２の板厚と、ノズル６５が一面側に設けられたノズルリング６４の板状部材の板厚とが同一であり、軸受台６２とノズルリング６４とがボルト７２によって締結される。
【００３８】
ノズルリング６４の板状部材６６の板厚が、軸受台の板厚と同一であるから、ノズルリング６４と軸受台６２との間に温度差が生じにくくなる。その結果、従来の構成と同様に、ボルト締結部が設けられてるものの、熱伸び量の違いが発生しにくい。したがって、軸受台６２に対するノズルリング６４の変形が生じにくくなり、ボルト締結部に対して生じる応力を低減できる。
【００３９】
また、従来の軸受台６２の板厚を薄くした場合、ボルト７２による締結力が低下する。したがって、ボルト７２の本数を従来のボルト結合に比べて増やすことが望ましい。ボルト７２の本数を増やすことにより、第１実施形態と異なり、タービンケーシング６に鍔部２２が設けられる構成を有しない場合でも、ノズルリング６４を軸受台６２に対して確実に固定できる。
【符号の説明】
【００４０】
１  過給機
４  タービン部
６  タービンケーシング
８  タービンホイール
１０  タービンシャフト
１２，４２，６２  軸受台
１４，４４，６４  ノズルリング
１５，４５，６５  ノズル
１６，４６，６６  板状部材
３２，７２  ボルト
４８  突起部
５０  溝部
【図１】
2015110924.tif 000003
【図２】
2015110924.tif 000004
【図３】
2015110924.tif 000005
【図４】
2015110924.tif 000006
【図５】
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