(57)【要約】      （修正有）【課題】構造的に簡単かつ容易に実現可能であり、さらには、高い動荷重及び熱負荷をも受け入れる、内燃機関の高温の排ガスを案内し、タービンハウジングと排気マニホールドハウジングとを含む管路系のための結合装置を提供する。【解決手段】バンドクランプ３８は、断面Ｖ字形に方向付けられてウェブを介して結合される第１及び第２の脚片３９，４０でもって、タービンハウジング２及び排気マニホールドハウジング４の外周部に設けられた対応する支持装置に作用するようになっており、第２の脚片の第２の締め付け面４２と、第２のリングフランジ３４の内側支持面３７との間で、中間リング３０が有効となっており、中間リングは、第２及び第４の締め付け面と、中間リングの締め付け面部分とを介して、第２のリングフランジの内側支持面に対して締め付けられる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ターボチャージャのタービンハウジングと、接続ハウジング、好ましくは、内燃機関の排気マニホールドハウジングとの間の結合装置であって、
前記タービンハウジング及び前記排気マニホールドハウジングは、バンドクランプを介して所定位置に保持され、前記バンドクランプは、断面Ｖ字形に方向付けられてウェブを介して結合される第１及び第２の脚片でもって、前記タービンハウジング及び前記排気マニホールドハウジングの外周部に設けられた対応する支持装置に作用するようになっており、前記支持装置は、互いに当て付けられる第１及び第２のリングフランジの形態で構成されており、一方では、前記脚片の第１及び第２の締め付け面は、第１及び第２の結合平面に設けられた前記支持装置の第３及び第４の締め付け面と作用結合しており、他方では、前記支持装置の支持平面に設けられた第１及び第２の半径方向の支持面は、互いに作用結合している、
結合装置において、
前記第２の脚片（８）の前記第２の締め付け面（１８）と、前記第２のリングフランジ（１４）の内側支持面（２３）との間で、中間リング（２４）が有効となっており、前記中間リング（２４）は、前記第２及び第４の締め付け面（１８及び２０）と、前記中間リング（２４）の締め付け面部分（２５）とを介して、前記第２のリングフランジ（１４）の前記内側支持面（２３）に対して締め付けられる、
ことを特徴とする、結合装置。
【請求項２】
前記リングフランジ（１３及び１４）間に段状の空所（２６）を形成すべく、前記第２のリングフランジ（１４）は、前記第１のリングフランジ（１３）より小さい外径（ＤＩ）を有する、請求項１に記載の結合装置。
【請求項３】
前記中間リング（３０）は、前記空所（３２）内に突出する外側の軸方向部分（３１）と、前記軸方向部分（３１）から延びる半径方向部分（３５）であって、前記締め付け面部分（３６）を有し、前記タービンハウジング（２）の中心長手方向平面に向かって方向付けられた半径方向部分（３５）とを有し、前記半径方向部分（３５）は、一方では、前記締め付け面部分（３６）でもって内側支持面（３７）に作用し、他方では、第２の締め付け面（４２）でもって第１の締め付け面（４１）と協働する、請求項１及び２に記載の結合装置。
【請求項４】
前記中間リング（２４）は、前記空所（２６）内に突出する外側の軸方向部分（２７）と、前記タービンハウジング（２）の中心長手方向平面に向かって、前記第２及び第４の締め付け面（１８及び２０）に対して同じ方向に方向付けられて延びる中間の半径方向部分（２８）とを有し、前記中間の半径方向部分（２８）には、内側の半径方向部分（２９）が接続し、前記内側の半径方向部分（２９）は、前記締め付け面部分（２５）を有し、前記中間リング（２４）は、前記締め付け面（１８及び２０）と前記締め付け面部分（２５）とを介して前記第２のリングフランジ（１４）の前記内側支持面（２３）に対して締め付けられる、請求項１及び２に記載の結合装置。
【請求項５】
前記タービンハウジング（２）は、鋼から、前記排気マニホールドハウジング（４）は、軽金属から製造されている、請求項１に記載の結合装置。
【請求項６】
前記中間リング（２４；３０）は、鋼又は鋼に類する材料からなる、請求項１、２及び４に記載の結合装置。
【請求項７】
前記中間リング（２４；３０）は、複数のリング半部（４５及び４６）又はリングセグメント（４７，４８及び４９）から構成されている、請求項１に記載の結合装置。
【請求項８】
前記結合装置（１）の前記第２のリングフランジ（３４）は、前記排気マニホールドハウジング（４）内に設けられたリング状の空所（４４）により形成される、請求項１に記載の結合装置。
【請求項９】
排気ターボチャージャのタービンハウジングと、接続ハウジング、好ましくは、内燃機関の排気マニホールドハウジングとの間の結合装置であって、
前記タービンハウジング及び前記排気マニホールドハウジングは、バンドクランプを介して所定位置に保持され、前記バンドクランプは、断面Ｖ字形に方向付けられてウェブを介して結合される第１及び第２の脚片でもって、前記タービンハウジング及び前記排気マニホールドハウジングの外周部に設けられた対応する支持装置に作用するようになっており、前記支持装置は、互いに当て付けられる第１及び第２のリングフランジの形態で構成されており、前記脚片の第１及び第２の締め付け面は、一方では、第１及び第２の結合平面に設けられた前記支持装置の第３及び第４の締め付け面と作用結合しており、他方では、前記支持装置の支持平面に設けられた第１及び第２の半径方向の支持面は、互いに作用結合している、
結合装置において、
前記第２の脚片（８）の前記第２の締め付け面（１８）と、前記第２のリングフランジ（１４）の内側支持面（２３）との間で、力伝達要素として形成される中間リング（２４）が有効となっており、前記中間リング（２４）は、前記第２の脚片（８）と前記中間リング（２４）との間の前記第２及び第４の締め付け面（１８及び２０）と、前記中間リング（２４）の締め付け面部分（２５）とを介して、前記第２のリングフランジ（１４）の内側支持面（２３）に対して締め付けられ、かつ
前記タービンハウジング（２）及び前記排気マニホールドハウジング（４）は、それぞれ異なる材料からなる、
ことを特徴とする、結合装置。
【請求項１０】
前記タービンハウジング（２）は、鉄金属から、前記排気マニホールドハウジング（４）は、軽金属、複合材料等から、前記中間リングは、鋼からなる、請求項９に記載の結合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ターボチャージャのタービンハウジングと、接続ハウジング、好ましくは、内燃機関の排気マニホールドハウジングとの間の結合装置に関する。
【０００２】
米国特許出願公開第２００７／０１３０９４３号明細書において公知の排気ターボチャージャ装置は、タービンハウジングとセンタハウジングとを有するターボチャージャを有している。両ハウジングの縁域にて、両ハウジングは、シールを介在させて組み合わされている。結合平面は、一方では、センタハウジングの半径方向のフランジにより形成され、他方では、タービンハウジングのリング部分の半径方向の端部面により形成される。タービンハウジングとセンタハウジングとの結合のために締め付けバンドが用いられる。締め付けバンドのＶ字形の脚片は、半径方向のフランジ及びリング部分の対応する斜面と協働する。リング部分の内面は、締め付けバンドを介して周囲のリング要素に対して締め付けられ、リング要素は、支持突出部でもってセンタハウジングの肩部に対して締め付けられる。支持突出部と肩部との間の支持平面は、ターボチャージャの中心長手方向平面に対して斜めに延びている。
【０００３】
米国特許第２６５３８３６号明細書は、一対の管体又は円筒体を取り巻き、両者に係合、具体的には、両管体又は円筒体が軸方向で所定位置に保持されるように係合するバンドクランプに関する。バンドクランプは、断面で見てＶ字形に管体又は円筒体の中心長手方向線に向かって拡開する、結合ウェブにより結合される脚片を有している。これらの脚片は、管体又は円筒体の、対応するリング形の締め付けフランジに、所定の力で支持され、その結果、液密又は気密な結合を生じる。
【０００４】
独国特許出願公開第１０２０１１０１６２２３号明細書において、Ｖ字形の脚片と結合ウェブとを有するバンドクランプが看取可能であり、バンドクランプは、リングバンドを支持している。バンドクランプあるいはリングバンドは、互いに比較的小さな間隔を置いた端部により互いに切り離されている。端部に隣接して、リングバンドには、締め付けボルトと作用結合している軸受コンソールが取り付けられている。
【０００５】
本発明の課題は、構造的に簡単かつ容易に実現可能であり、さらには、高い動荷重及び熱負荷をも受け入れる、内燃機関の高温の排ガスを案内し、タービンハウジングと排気マニホールドハウジングとを含む管路系のための結合装置を案出することである。しかし、その際、結合装置は、材料仕様に関して方向性の定まったタービンハウジング及び排気マニホールドハウジングを含む管路系にも好適であることが望ましい。
【０００６】
本発明により上記課題は、請求項１及び９に記載の特徴により解決される。本発明を構成するさらなる特徴は、従属請求項に含まれている。
【０００７】
本発明により主として達成されることは、綿密に練られた技術的特徴を有する結合装置、すなわち、力伝達要素として形成される中間リングと関連した、タービンハウジング及び排気チャンバハウジングのリングフランジにこれらを取り巻くように係合する締め付けクランプが、内燃機関での技術的使用において基準となることに看取可能である。その際、この結合装置は、一方では、顕著な動的な力及び温度影響にも優れた耐性を示すことを特徴とする。他方、強調しておくと、力伝達要素あるいは中間リングの形成及び配置は、タービンハウジング及び排気マニホールドハウジングのために異なる材料を使用可能とする前提を提供する。而して、タービンハウジングのために鉄金属を、排気マニホールドハウジングのために軽金属、複合材料等を使用することが可能であり、このことは、これらのハウジングを構成する自由度を高める。
【０００８】
如何にして中間リングが第２の脚片と内側支持面とを介して固定されるかについて例を挙げる。構造的に好適な前提は、リングフランジ間に段状の空所を形成すべく、第２のリングフランジが、第１のリングフランジより小さい外径を有することで得られる。このことは、中間リングが軸方向部分でもって非接触に空所内に突出することにより中間リングの構成をサポートする。その際、軸方向部分から延びる半径方向部分は、内側支持部と作用結合する締め付け面部分を有している。しかし、これに匹敵する良好な効果を奏するものとして、中間リングは、外側の軸方向部分と、タービンハウジングの中心長手方向平面に向かって、第２及び第４の締め付け面に対して同じ方向に方向付けられて延びる中間の半径方向部分とを有し、中間の半径方向部分には、内側の半径方向部分が接続し、内側の半径方向部分は、第２のリングフランジの内側支持面と作用結合する締め付け面部分を有するようにしてもよい。
【０００９】
予想され得る、結合装置に作用する要求度の高い荷重あるいは負荷を良好に受け入れるべく、中間リングは、鉄金属又は別の好適な材料からなる。中間リングの目的論的組み立てのために、中間リングは、複数のリング半部又はリングセグメントからなる。最後に結合装置の第２のリングフランジは、容易に、排気マニホールドハウジング内に設けられたリング状の空所により実現可能である。
【００１０】
図面に本発明の実施例を示し、以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】排気ターボチャージャのタービンハウジング及び図示しない内燃機関の排気マニホールドハウジングを上から見た図である。
【図２】中間リングを有する結合装置を含む、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った拡大断面図である。
【図３】図２に示した結合装置の中間リングの第１の実施の形態を含む、図２の要部Ｘを示す図である。
【図４】図２に示した結合装置の中間リングの第２の実施の形態を示す図である。
【図５】第１の実施の形態を含む、図２に示した中間リングの正面図である。
【図６】第２の実施の形態を含む、図５に則した図である。
【００１２】
排気ターボチャージャ３のタービンハウジング２と、内燃機関の構成部分である排気マニホールドハウジング４とを組み立てるために用いられる結合装置１は、リング状のバンドクランプ５を備えている。バンドクランプ５は、鋭角αの断面Ｖ字形をなすように方向付けられてウェブ６により結合された第１及び第２の脚片７及び８を有している（図２）。脚片７及び８の自由端部は、ウェブ屈曲部７’及び８’を有している。ウェブ６の外周部には、補強リング９が堅固に取り付けられている。締め付けバンドのリング部分端部には、錠状の締め付け装置１０が取り付けられている。締め付け装置１０は、支持コンソール及び締め付けねじを有している（独国特許出願公開第１０２０１１０１６２２３号明細書）。
【００１３】
バンドクランプ５の第１及び第２の脚片７及び８は、タービンハウジング２の外周部１１及び排気マニホールドハウジング４の外周部１２に設けられた対応する支持装置１５及び１６に作用する。支持装置１５及び１６は、互いに当て付けられる第１及び第２のリングフランジ１３及び１４の形態で構成されている。このために、脚片７及び８の第１及び第２の締め付け面１７及び１８は、一方では、支持装置１５及び１６の第３及び第４の締め付け面１９及び２０と作用結合しており、他方では、支持装置１５及び１６の支持平面ＳＥに設けられた第１及び第２の半径方向の支持面２１及び２２と作用結合している。支持平面ＳＥ内には、リング形のシール体ＤＫが、タービンハウジング２と排気マニホールドハウジング４との間、具体的には、空所ＡＮ内に収められている。
【００１４】
第２の脚片８の第２の締め付け面１８と、第２のリングフランジ１４の内側支持面２３との間では、中間リング２４が有効となっている。中間リング２４は、第２及び第４の締め付け面１８及び２０と、中間リング２４の締め付け面部分２５とを介して、第２のリングフランジ１４の内側支持面２３に対して締め付けられる。
【００１５】
リングフランジ１３及び１４間に段状の空所２６を形成すべく、第２のリングフランジ１４の外径ＤＩは、第１のリングフランジ１３の外径ＤＩＩより小さい（図２）。空所２６内には、第１の実施の形態（図３）の中間リング２４に具現される外側の軸方向部分２７が突出している。外側の軸方向部分２７からタービンハウジング２の中心長手方向平面（図示せず）に向かって、中間の半径方向部分２８が延在している。中間の半径方向部分２８は、第２及び第４の締め付け面１８及び２０に対して同じ方向に方向付けられて延びている。中間の半径方向部分２８には、内側の半径方向部分２９が接続している。内側の半径方向部分２９は、締め付け面部分２５を有しており、第２のリングフランジ１４の内側支持面２３と支持機能を働かせるようにして協働する。軸方向部分２７は、非接触に空所２６内に配置、すなわち、第２のリングフランジ１４あるいは第１のリングフランジ１３に対する接触なしに配置されている。このことは、内容的に中間の半径方向部分２８にも当てはまる。
【００１６】
第２の実施の形態（図４）において、中間リング３０は、軸方向部分３１を有している。軸方向部分３１は、非接触に第１及び第２のリングフランジ３３及び３４間の空所３２内に突出している。軸方向部分３１は、半径方向部分３５とともに１つのアングル形の構成ユニットを形成している。その半径方向部分３５には、締め付け面部分３６が設けられている。締め付け面部分３６は、第２のリングフランジ３４の内側支持面３７に対して締め付けられる。締め付けは、バンドクランプ５に類似した形で構成される、互いにＶ字形に延びる第１及び第２の脚片３９及び４０を有するバンドクランプ３８を介して実施される。第２の脚片４０は、第１の締め付け面４１でもって中間リング３０の第２の締め付け面４２に作用する。第２のリングフランジ３４を形成すべく、排気マニホールドハウジング４３内にＵ字形の空所４４が加工されている。
【００１７】
鋼その他の好適な材料からなる中間リング２４を組み立てるために、中間リング２４は、複数のリング半部４５及び４６（図５）又はリングセグメント４７，４８及び４９から構成されている。
【００１８】
最後に、タービンハウジング２用の材料として鉄金属が好適であり、排気マニホールドハウジング用の材料として軽金属又は複合材料が好適である。
【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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【図６】
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【外国語明細書】
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