以下、本発明の実施形態について図1A~図5B� �用いて説明する。ここで、図1Aは、本発明に 係る過給機を示す側面断面図、図1Bは図1AのG� ��ップリングの正面図である。また、図2Aは� �図1AにおけるII部の拡大図であり、図2Bは、� �来技術における図2Aに対応する部分を示す拡 大図である。
 図1Aに示した本発明の過給機は、流体の供� �により動翼1aを回転させるタービン1と、動� �1aと回転軸3aを介して連結された羽根車2aに� �り空気を吸入するコンプレッサ2と、タービ� ��1の外形を構成するタービンハウジング1bと� ��回転軸3aを回転可能に支持するベアリング� �ウジング3と、を有している。タービンハウ� ��ング1aとベアリングハウジング3とベアリン� ��ハウジング3との組み付けは、次のとおり行 われる。すなわち、タービンハウジング1bに� ��成された凹部1cにベアリングハウジング3に� ��成された凸部3bを挿入し、凹部1cに形成され た段差部1dにより凸部3bの端面3cを係止させる と共に、凹部1c及び凸部3bの外周に形成され� �各フランジ部1e及び3dを互いに対峙させた後� ��これら対峙されたフランジ部1e,3dを収容す� �溝が内周に形成された環状のGカップリング4 により、各フランジ部1e,3dが互いに締結され� ��いる。そして、後述するように、段差部1d� �係止面の軸方向位置が設定されると共に、� �部1c及び凸部3bの形状が設定されるものであ� ��。なお、図1Aに示した過給機は、タービン1� ��スクロール部1fを多室に形成したものであ� �が、本発明は係る構成に限定されるもので� �なく、単室のスクロール部を有する過給機� �あってもよいし、スクロール部1fと動翼1aと� ��間に流量を調整する可変ノズルが配置され� ��過給機であってもよい。また、コンプレッ� ��ハウジング2bとベアリングハウジング3とは� ��周方向に配置された複数のボルト2cにより� �結されているが、他の方法で締結してもよ� �。

 図1Aに示した過給機において、段差部1dの係 止面の軸方向位置は、例えば、図2Aに示した� ��うに、段差部1dの係止面の軸方向位置をGカ� ��プリング4の軸方向投影幅Zgの範囲内に含ま� ��るように設定される。ここで、タービンハ� ��ジング1bのフランジ部1eの端面と段差部1dの� ��止面における軸方向幅をZaとすれば、フラ� �ジ部1eとフランジ部3dの軸方向幅が略等しい� ��とを前提に、Za≦0.5Zgの関係を有している。 一方、図2Bに示した従来技術の場合には、段� ��部1dの係止面の軸方向位置は、Gカップリン� ��4の軸方向投影幅Zgの範囲外に設定されてい� ��。すなわち、Za>0.5Zgの関係を有している� �この図2Bに示した形状では、タービンハウジ ング1bの内部が高温(例えば、約1000℃)に曝さ� ��た場合、各部材の熱膨張によって、Gカップ リング4とフランジ部3dとの間に隙間ができて 締結力が低下したり、フランジ部1e,3dがGカッ プリング4を押し広げて変形させてしまった� �してしまう。かかる問題点について、本発� �者が鋭意研究した結果、段差部1dの係止面の 軸方向位置とGカップリング4の締結力との間� ��関係性があることを見出した。そこで、本� ��明では、段差部1dの係止面の軸方向位置を� �従来技術よりもフランジ部1eの端部寄りに設 定することにより、上述した問題点の解決を 図っている。言い換えれば、本発明の過給機 は、凹部1cの深さ(=Za)を従来技術よりも浅く� �定したものである。
 この構成によれば、タービンハウジング1b� �フランジ部1eにおけるGカップリング4に対す� ��接点と段差部1dの係止面との軸方向の距離� �小さくなる。このため、特にタービンハウ� �ング1bが、ベアリングハウジング3及びGカッ� ��リング4に比べて、より高温に曝される場合 でも、熱膨張によるGカップリング4の締結力� ��低下を抑制することができる。
 すなわち、タービンハウジング1bのフラン� �部1eにおけるGカップリング4に対する接点と� ��差部1dの係止面との軸方向の距離が小さい� �で、タービンハウジング1bに熱膨張が生じて も該接点と係止面との軸方向の距離の増大は 極めて小さい。したがって、タービンハウジ ング1bが、ベアリングハウジング3及びGカッ� �リング4に比べて、より高温に曝される場合� ��も、熱膨張によるハウジングと締付具との� ��間の増大を極力小さくすることができ、こ� ��によりGカップリング4の締結力の低下を抑� �することができる。

 前記Gカップリング4は締付具の一種であ� �、図1Bに示したように、一対の半円弧部4a,4a� ��、各半円弧部4aの同じ側の端部に形成され� �フランジ部4b,4bと、各半円弧部4aの反対側の� ��部に形成された折返部4c,4cと、フランジ部4b に挿通されるボルト・ナット等の締結具4dと� ��折返部4c,4cを拘束する環状リング4eと、によ り構成されている。半円弧部4aの断面は、図2 Aに示すように、その内周に、タービンハウ� �ング1bのフランジ部1e及びベアリングハウジ� ��グ3のフランジ部3dが収容される溝を有して� ��り、同溝は、ハ字状に配置された傾斜面を� ��している。さらに、タービンハウジング1b� �フランジ部1e及びベアリングハウジング3の� �ランジ部3dは、Gカップリング4の傾斜面と接� ��するようにテーパ状に形成されている。こ� ��Gカップリング4の傾斜面とフランジ部1e,3dの テーパ面とは、図2Aに示した断面図では点接� ��しており、図1Bに示した各半円弧部4aに沿っ て線接触している。そして、Gカップリング4� ��傾斜面の間にタービンハウジング1bのフラ� �ジ部1e及びベアリングハウジング3のフラン� �部3dを挟み込んで締結具4dを締め付けること� ��よって、タービンハウジング1bとベアリン� �ハウジング3を締結している。なお、Gカップ リング4は、Vバンドカップリングと称される� ��ともある。

 また、図1A及び図2Aに示すように、タービン ハウジング1bの段差部1dの係止面とベアリン� �ハウジング3の凸部3bの端面3cとの間には、薄 板を筒状に形成した遮熱板5の端部を噛み込� �せて挟持するようにしている。かかる遮熱� �5は、ベアリングハウジング3をタービンハウ ジング1bにより送流される高温の排気ガスか� ��保護する部材である。かかる構成そのもの� ��、図2Bに示したように、従来技術と変わる� �のではないが、本発明では段差部1dの係止面 の軸方向位置をフランジ部1eの端部寄りにず� ��したことにより、遮熱板5の軸方向長さが従 来技術のものより長く設定されている。この ようにタービンハウジング1bの段差部1dの係� �面とベアリングハウジング3の凸部3bの端面3c とにより、遮熱板5を挟持するようにする場� �には、この板厚を考慮して凸部3bの形状を設 計する必要がある。なお、かかる遮熱板5は� �須の構成要素ではなく、かかる遮熱板5の替� ��りにシール部材を構成する薄板を環状に形� ��したスペーサを挟持するようにしてもよい� ��、タービンハウジング1bの段差部1dの係止面 とベアリングハウジング3の凸部3bの端面3cと� ��直に接触させてもよい。
 次に、本発明に係るハウジング締結方法の� ��実施形態について詳細に説明する。ここで� ��図3は、本発明に係るハウジング締結方法の 一実施形態の説明に必要な寸法を定義する説 明図である。また、図4Aは、常温状態におけ� ��Gカップリング4とフランジ部1e及び3dの関係� ��示し、図4Bは、高温状態におけるGカップリ� ��グ4とフランジ部1e及び3dの関係を示してい� �。図4Cは、図4Bにおける隙間δgとδcとの関係� ��示している。

 図3に示すように、各部品の寸法を定義する 。
Pa:タービンハウジング1bにおけるGカップリン グ4との接点。
Az:タービンハウジング1bにおける段差部1dの� �止面と接点Paとの軸方向長さ。
Ar:タービンハウジング1bにおける接点Paの径� �向長さ(軸Zからの長さ)。
Pb:ベアリングハウジング3におけるGカップリ� ��グ4との接点。
Bz:ベアリングハウジング3における凸部3bの端 面3cと接点Pbとの軸方向長さ。
Br:ベアリングハウジング3における接点Pbの径 方向長さ(軸Zからの長さ)。
θ:Gカップリング4の開度。
t:遮熱板5の板厚。
C:接点Pa,Pb間の軸方向長さ。

 また、各部品における高温時の線膨張係数� ��び常温との温度差を次のように定義する。� �:タービンハウジング1bの高温時における線� �張係数。
β:ベアリングハウジング3の高温時における� �膨張係数。
γ:Gカップリング4の高温時における線膨張係� ��。
ε:遮熱板5の高温時における線膨張係数。
δTa:タービンハウジング1bの高温時における� �温との温度差。
δTb:ベアリングハウジング3の高温時における 常温との温度差。
δTg:Gカップリング4の高温時における常温と� �温度差。
δTs:遮熱板5の高温時における常温との温度差 。

 また、図4Aに示すように、常温状態では� �タービンハウジング1bのフランジ部1eとベア� ��ングハウジング3のフランジ部3dとは、それ� ��れ接点Pa,PbによりGカップリング4と接触して いる。一般に、フランジ部1e,3d間は、若干の� ��間δpが空いており、ここでは誇張した状態� ��図示している。この隙間δpが存在すること� ��より、タービンハウジング1bの内部が高温(� ��えば、約1000℃)に曝された場合、図4Bに示す ように、各部品の熱膨張によりベアリングハ ウジング3のフランジ部3dとGカップリング4と� ��間に隙間δgが形成されてしまうことが本発� ��者の研究により確認されている。例えば、� ��2Bに示した従来技術において、タービン1に� ��給される排気ガス温度が1050℃の場合には、 0.0388mmの隙間δgが形成される。この程度の隙� ��であっても、Gカップリング4の締結力の低� �を招くことになる。したがって、本発明で� �、タービン1に供給される排気ガス温度が1050 ℃の場合に、少なくともこの従来技術の隙間 δg(=0.0388mm)よりも小さくする必要がある。

 ここで、常温状態において接点Pbに対応� �ていたGカップリング4側の接点をPgとすれば� ��高温状態におけるGカップリング4の接点Pa,Pg 間の軸方向長さCgは、フランジ部1e,3d側の接� �Pa,Pb間の軸方向長さCよりも長くなる。この� �分(Cg-C)をδCとする。ここで、図4Cに示した図 から、δCとδgの関係を求めれば、δC=δg/cos(θ/ 2)となる。上述したようにδgは、少なくとも� �g<0.0388mmであることが必要であるため、差� ��δCは、δC<0.0388/cos(θ/2)mmであることが必要 である。この差分δCの許容できる数値が許容 値kとして設定される。すなわち、タービン1� ��供給される排気ガス温度が1050℃の場合にお ける従来技術のGカップリング4よりも僅かで� ��締結力を向上させるためには、許容値kは、 0≦k<0.0388/cos(θ/2)(単位はmm)の範囲内の数値� ��して定義することができる。また、本発明� ��おいてGカップリング4の締結力の低下を効� �的に抑制する場合には、隙間δgは0.002mm程度� ��することが好ましい。この場合、許容値kは 、0≦k≦0.002/cos(θ/2)(単位はmm)の範囲内の数値 として定義することができる。また、標準的 なGカップリング4を用いた場合の許容値kを数 値で定義すれば、0≦k≦0.0016(単位はmm)と定義 することもできる。

 また、上述した定義から、高温状態におけ� ��接点Pa,Pb間の軸方向長さCを算出すれば、C={t (1+εδTs)+Bz(1+βδTb)}-Az(1+αδTa)・・・(1)と表記� �ることができる。また、高温状態における� �点Pa,Pg間の軸方向長さCgは、Cg=(t+Bz-Az)(1+γδTg) -{Ar(1+αδTa)-(Ar+Br)(1+γδTg)+Br(1+βδTb)}tan(θ/2)・� �・(2)と表記される。したがって、許容値kが� ��定されれば、0≦δC≦k・・・(3)の関係を満� �すように、タービンハウジング1bにおける段 差部1dの係止面と接点Paとの軸方向長さAzと、 ベアリングハウジング3における凸部3bの端面 3cと接点Pbとの軸方向長さBzを求めることがで きる。すなわち、本実施形態においては、上 式(1)(2)(3)を用いることで、板厚t(薄板の厚さ) を考慮して、凸部3bの形状に関するパラメー� ��(軸方向長さBz、径方向長さBr、開度θ等)を� �めることができ、ひいては、板厚tを考慮し� ��凸部3bの形状の設計を行うことができる。
 上述したハウジング締結方法により凹部側� ��軸方向長さAz及び凸部側の軸方向長さBzを設 定することにより、過給機の型式や容量に関 係なく、Gカップリング4の締結力の低下を抑� ��することができる。また、Gカップリング4� �用いてハウジングを締結するものであれば� �過給機以外の製品(例えば、ウエストゲート� ��、エキゾーストマニホールド、マフラー等) にも適用することができる。

 続いて、本発明に係るハウジング締結方法� ��他の実施形態について、図5A及び図5Bを参照 しつつ説明する。ここで、図5Aは、本発明に� ��るハウジング締結方法の他の実施形態を示� ��締結部の側面断面図であり、図5Bはさらに� �の実施形態を示す締結部の側面断面図であ� �。なお、図2Aに示した構成部品と同じ部分に は同じ符号を付して重複した説明を省略する 。
 図5Aに示した実施形態では、ベアリングハ� �ジング3のフランジ部3dの外径(半径)をタービ ンハウジング1bのフランジ部1eの外径(半径)よ りもδhだけ拡径している。これは、ベアリン グハウジング3よりもタービンハウジング1bの 方が高温状態となるため熱膨張し易いことを 考慮したものである。すなわち、熱膨張の差 により接点Paと接点Pbとが径方向にずれが生� �ることを考慮して、高温状態において接点Pa と接点pbとが軸方向と略平行になるようにし� ��ものである。この場合には、上述した接点P a,Pb間の軸方向長さC及び接点Pa,Pg間の軸方向� �さCgの計算式をそのまま適用することができ る。仮に、図5Aに示したハウジング締結方法� ��採用しない場合であっても、接点Paと接点Pb を結ぶ線分と軸方向とのなす角度を考慮して 容易に接点Pa,Pb間の軸方向長さCを算出するこ とができる。

 図5Bに示した実施形態では、タービンハウ� �ング1bの凹部1cにおける段差部1dの係止面と� �ベアリングハウジング3の凸部3bにおける端� �3cとを直に接触させている。すなわち、図2A� ��示した遮熱板5が必要ない場合である。これ は、過給機の型式によっては遮熱板5が必要� �い場合を考慮したものである。この場合、� �述した接点Pa,Pb間の軸方向長さC及び接点Pa,Pg 間の軸方向長さCgの計算式から遮熱板5に関す る変数(t,ε,δTs)を除外すれば、各軸方向長さC ,Cgを容易に算出することができる。なお、段 差部1dの係止面と凸部3bの端面3cとの間に、遮 熱板5に替えてスペーサやシール部材を挟持� �せる場合には、かかる挟持部材の板厚や線� �張係数等を用いて各軸方向長さC,Cgを算出す� ��ばよい。
 本発明は上述した実施形態に限定されず、� ��えば、Gカップリング以外の締付具にも適用 することができる等、本発明の趣旨を逸脱し ない範囲で種々変更が可能であることは勿論 である。