涡轮增压器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种涡轮增压器。该涡轮增压器（10）利用内燃机（1）排气的能量将吸入空气增压，其具备设置于排气通道的涡轮壳体（11）、和设置于吸气通道的压缩机壳体（12），涡轮壳体（11）被支架（20）支承在内燃机（1）的本体上，支架（20）被紧固件（21、22）固定在涡轮壳体（11）上，在支架（20）与紧固件（21、22）之间，夹有与紧固件（21、22）线膨胀系数相同的垫圈（23）。采用本实用新型的结构，能抑制高温状态下因紧固件（21、22）与支架（20）之间的线膨胀差而引起的轴向力下降。
【专利说明】涡轮增压器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种涡轮增压器。
【背景技术】
[0002]现有技术中，利用内燃机排气的能量对吸入空气进行增压的涡轮增压器已为人们所知。在涡轮增压器中，有用支架将涡轮壳体支承在内燃机本体上来抑制涡轮增压器的振动的涡轮增压器。支架被螺栓等紧固件固定在涡轮壳体及内燃机本体上。
[0003]具有涡轮增压器的汽油发动机由于排气温度有时会处于高温状态，所以需要对上述紧固件采用耐热性能好的材料(例如奥氏体型不锈钢)。然而，上述支架通常是由铁板加工而成的，因此，在高温状态下，会出现因紧固件与支架之间的线膨胀差而引起紧固件轴向力减小的问题。
[0004]另一方面，如果采用与紧固件相同的耐热性能好的材料(例如奥氏体型不锈钢)来作为支架的材料，则能防止高温状态下因紧固件与支架之间的线膨胀差而引起轴向力减小的问题发生，但是，这样会导致成本大幅增加。
实用新型内容
[0005]针对上述技术问题，本实用新型的目的在于，提供一种能抑制高温状态下因紧固件与支架之间的线膨胀差而引起的轴向力下降的涡轮增压器。
[0006]作为解决上述技术问题的技术方案，本实用新型提供一种涡轮增压器。该涡轮增压器利用内燃机排气的能量将吸入空气增压，其具备设置在排气通道的涡轮壳体、和设置在吸气通道的压缩机壳体，所述涡轮壳体被支架支承在所述内燃机的本体上，所述支架被紧固件固定在所述涡轮壳体上，其特征在于:在所述支架与所述紧固件之间，夹有与所述紧固件线膨胀系数相同的垫圈。
[0007]具有上述结构的本实用新型的涡轮增压器的优点在于，由于垫圈能够吸收紧固件与支架之间的线膨胀差，所以，即使不采用耐热性能好的昂贵材料作为支架的材料，也能够抑制高温状态下因紧固件与支架之间的线膨胀差而引起的轴向力下降。
[0008]在本实用新型的上述结构中，较佳为，所述紧固件及所述垫圈分别由奥氏体型不锈钢构件构成。采用该结构，即能抑制高温状态下因紧固件与支架之间的线膨胀差而引起的轴向力下降，又能够降低成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型的实施方式的涡轮增压器的示意图。
[0010]图2是涡轮增压器的法兰、支架、紧固件以及垫圈的分解斜视图。
[0011]图3是表示紧固件的紧固力矩与轴向力之间的关系的图。
[0012]图4是实施方式的变形例I的斜视图。
[0013]图5是实施方式的变形例2的截面图。[0014]图6是实施方式的变形例3的截面图。
【具体实施方式】
[0015]以下，参照附图对本实用新型的实施方式进行说明。
[0016]图1所示的涡轮增压器10是利用内燃机I排气的能量对吸入空气进行增压的涡轮增压器。内燃机I例如为4缸汽油发动机。内燃机I的本体具备:各汽缸沿轴向直列配置的汽缸体2、和与汽缸体2的上端接合的汽缸盖3。汽缸盖3上连接有，将从各汽缸的燃烧室排出的尾气汇集在一起的排气岐管4。排气岐管4与排气通道6相连。
[0017]内燃机I中，插入在各汽缸内的活塞受在燃烧室内燃烧而产生的燃烧气体的压力作用，而作往复运动。各活塞的往复运动转换为曲轴(内燃机I输出轴)的旋转运动。从各汽缸的燃烧室排出的尾气被排气岐管4汇集后，被输送至涡轮增压器10。
[0018]涡轮增压器10具备:被流入排气通道6的尾气的动力推动而旋转的涡轮机叶轮、将流入吸气通道5的吸入空气强制输送至各汽缸燃烧室的压缩机叶轮、及连接涡轮机叶轮与压缩机叶轮的涡轮增压器轴。涡轮机叶轮被收纳在设置于排气通道6的涡轮壳体11内。压缩机叶轮被收纳在设置于吸气通道5的压缩机壳体12内。中间壳体13夹在涡轮壳体11和压缩机壳体12之间。
[0019]涡轮壳体11的上游侧端部111与排气岐管4的尾气收集部41相连接。涡轮壳体11的下游侧端部112与排气管7相连接。下游侧端部112的与排气管7连接的部位上一体地形成有法兰113。法兰113通过螺栓等紧固件与设置在排气管7上游侧端部的法兰71紧固连接。
[0020]涡轮增压器10被支架20支承在内燃机I的本体上。支架20由铁板制作而成。支架20的一端端部201被螺栓等紧固件固定在内燃机I的汽缸体2上。支架20的另一端端部202被紧固件固定在涡轮壳体11上。
[0021]具体而言，如图2所示，支架20的另一端端部202被作为紧固件的柱螺栓21及螺母22固定在涡轮壳体11的法兰113上。在涡轮壳体11的法兰113上，拧入有两根柱螺栓21。两根柱螺栓21相邻配置但彼此间留有一定间隔。各柱螺栓21上依次组装有:支架20的另一端端部202、垫圈23、以及螺母22。
[0022]组装时，先在法兰113上安装两根柱螺栓21，然后将形成在支架20的另一端端部202的两个螺栓插入孔203分别插在各柱螺栓21上，其后将两个中空的垫圈23分别插在各柱螺栓21上，并分别用螺母22进行螺合。这样，利用作为紧固件的柱螺栓21及螺母22，支架20被固定在涡轮壳体11的法兰113上。另外，也可以将柱螺栓21拧入涡轮壳体11的法兰113和排气管7的法兰71中。
[0023]在此，支架20与螺母22之间夹着垫圈23。作为紧固件的柱螺栓21及螺母22分别由奥氏体型不锈钢(例如SUS 304)构件构成。垫圈23由与柱螺栓21及螺母22线膨胀系数相同的材料构成。详细而言，与柱螺栓21及螺母22 —样，垫圈23也是由奥氏体型不锈钢(例如S U S 304)加工而成的，其线膨胀系数例如为17X10 —6 [I /°C]。
[0024]采用本实施方式，夹在紧固件(柱螺栓21及螺母22)与支架20之间的垫圈23能将紧固件与支架20之间的线膨胀差吸收。因此，即使不采用耐热性能好的昂贵材料作为支架20的材料，也能够抑制高温状态下因紧固件与支架20之间的线膨胀差而引起的紧固件轴向力下降。另外，支架20是由铁制成的，因此，与使用奥氏体型不锈钢的支架20的情况相比，可降低成本。
[0025]图3是表示紧固件(柱螺栓21及螺母22)的紧固力矩(图3的横轴)与轴向力(图3的纵轴)之间的关系的图。图3中的实线L I表示紧固初期的关系；虚线L 2表示采用垫圈23的情况下在高温状态下的关系；点划线L 3表示未采用垫圈23的情况下在高温状态下的关系。由图3可知，无论是采用了垫圈23还是未采用垫圈23，在高温状态下轴向力均会下降，但是，采用了垫圈23与未采用垫圈23相比，高温状态下的轴向力下降的幅度减小。
[0026]例如，初期的紧固力矩为60 [N.m]时，采用了垫圈23与未采用垫圈23相比，高温状态下的轴向力下降的幅度减小了 5[k N]。具体而言，未采用垫圈23时，高温状态下，由奥氏体型不锈钢构成的紧固件与由铁构成的支架20之间的线膨胀差变大，仅能确保约10 [ k N]的轴向力。而与此相比，采用垫圈23的情况下，由奥氏体型不锈钢构成的垫圈23夹在紧固件与支架20之间，因此，在高温状态下，紧固件与支架20之间的线膨胀差缩短，从而能够确保约15 [ k N]的轴向力。
[0027]以下，对本实施方式的变形例进行说明。
[0028]除了采用图2所示的结构之外，也可将多个垫圈23加工为一体。在图4所示的变形例I中，两个垫圈23通过连结部24而连结为一体。采用该结构，能够减少零件的个数。此外，可相应于涡轮壳体11上安装的紧固件(柱螺栓21及螺母22)的个数而适当地调整垫圈23的个数。
[0029]另外，垫圈23也可以预先被安装在支架20上。在图5所示的变形例2中，在垫圈23的插入方向侧的端部，形成有与垫圈为一体的小径部231。该小径部231被压入在支架20的贯通孔204内。这样，便可将垫圈23与支架20组装为一体。除此之外，还可以如图6所示的变形例3那样，采用环形销25作为固定构件，来将垫圈23与支架20组装为一体。
[0030]在此情况下，组装时，先将柱螺栓21安装在涡轮壳体11的法兰113上，然后在柱螺栓21上组装与垫圈23组装成一体的支架20，其后将螺母22与柱螺栓21螺合，便可将支架20固定在涡轮壳体11的法兰113上。采用该结构，便没有必要再另装垫圈23，因而能够简便安装作业。
[0031]以上，作为紧固件，虽然列举了采用柱螺栓21及螺母22的例子，但也可以采用六角螺栓等其他的紧固件。另外，以上虽然列举了用奥氏体型不锈钢构件构成紧固件(柱螺栓21及螺母22)及垫圈23的例子，但不局限于此，也可以采用其他耐热性能好的构件构成上述紧固件及垫圈23。另外，以上虽然列举了将支架20固定在涡轮壳体11的法兰113上的例子，但也可以将支架20固定在涡轮壳体11的法兰113以外的其他部位。
【权利要求】
1.一种涡轮增压器，利用内燃机排气的能量将吸入空气增压，其具备设置于排气通道的涡轮壳体、和设置于吸气通道的压缩机壳体，所述涡轮壳体被支架支承在所述内燃机的本体上，所述支架被紧固件固定在所述涡轮壳体上，其特征在于: 在所述支架与所述紧固件之间，夹有与所述紧固件线膨胀系数相同的垫圈。
2.如权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于: 所述紧固件及所述垫圈分别由奥氏体型不锈钢构件构成。
【文档编号】F02B37/00GK203742762SQ201420065811
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年2月14日 优先权日:2014年2月14日
【发明者】长山司 申请人:丰田自动车株式会社