JP5161864B2 - L型薄板の応力低減構造 - Google Patents
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Description
VGターボの排気ガスが入るスクロール側はエンジン燃焼室から出てきた高温の排気ガスが入るため、VGターボの周囲に輻射熱を発散している。
ところが、電子制御式のアクチュエータ及び、電子制御式のアクチュエータを収納している容器は耐熱性に乏しい。そのために、VGターボと電子制御式のアクチュエータを収納している容器との間に輻射熱を遮る断面形状がL字形の遮蔽板を介装させている。
両持ち状態で固定すると、固定部から熱伝導により電子制御式のアクチュエータに熱が伝わり、アクチュエータの性能維持が難しくなる。
そのため、VGターボは自身の駆動振動及び、エンジン振動を受けて、他面が3方向に、特に面と直角方向にL字形の屈曲部を支点として振動して、断面形状がL字形の屈曲部に大きな応力が発生していることが判明し、最悪の場合には亀裂が入る可能性がある不具合を有している。
このような不具合を解決するための技術が示された特許文献として、特開平8−218837号公報(特許文献1)が提案されている。
更に、従来技術の対策として、バッフルプレート2の面に直交する折り曲げ部5の断面形状をU字状の凸状に形成させて、バッフルプレート2の面に直交する力が作用したときに、凸状の上端が部材の端部にならないようにして、バッフルプレート2剛性を上げると共に端部の応力低減を図っている。
また、凸状に形成させた部分は剛性が向上するので、特に部材の端縁に凸状部を形成させた部分の周囲には応力集中が発生しやすく、その対応としては剛性を維持するために板厚を上げる必要があり、重量が重くなると共に、材料のコストも上昇する不具合を有している。
但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図1は本実施形態におけるVGターボに本発明のL型薄板の断熱材に応力低減構造を取付けた場合の斜視図を示す。
1はVGターボ全体の斜視図を示し、エンジン(図示省略)からの排気ガスが流入する排気タービン2と、該排気タービン2による駆動でエアクリーナ(図示省略)からの吸気を圧縮する吸気コンプレッサ3と、排気タービン2内に内蔵され排気ガスのタービンロータ(図示省略)への噴出速度(圧力)を変化させるノズルブレード(図示省略)を駆動するアクチュエータ4とを備えている。
また、排気タービン2の輻射熱からアクチュエータ4を保護するL形断熱部材5がVGターボ1のアクチュエータ4に取付けられている。
導入された排気ガスは内部のノズルブレードによって速度が変化されタービンロータを駆動して排気ガス出口21から排出される。
ノズルブレードはエンジン制御装置(図示省略)からの信号により、アクチュエータ4のリンクレバー41によって、ノズルブレード先端部の開閉動作を行っている。
吸気コンプレッサ3はタービンロータと同軸的に配置されたコンプレッサ(図示省略)によって、エアクリーナ(図示省略)から吸気口32へ導入された吸気を圧縮して、吐出口31からインタークーラ(図示省略)を経てエンジンの燃焼室へ導入される。
尚、アクチュエータ4はエンジンに取付けられたVGターボ1に固着されているので、エンジンの振動(3方向の振動)を受ける構造になっており、L形断熱材5に対しては振源部材となっている。
断熱面A51の円柱状の突出部はアクチュエータ4を駆動するステップモータの外周部を覆っているカバー部である。
また、断熱面A51は断熱面A51の幅M方向の一辺側には前記略直角に屈曲した側に延出したフランジ部55が設けられている。
尚、フランジ部55の屈曲部側近傍には断熱面B52の屈曲部近傍の端縁から、フランジ部55側に屈曲した補強部53がフランジ部55に溶着されている。
従って、当該コーナ部は断熱面A51、断熱面B52及びフランジ部55によって、三面が一体的に形成さた高剛性部となっている。
断熱面A51の幅M方向の一辺側と反対側の他辺側には一辺側に向けU字状の切欠き部56と、フランジ部55と反対方向に延出したケーブルステー58が配置されている。ケーブルステー58は貫通孔59にエンジンコントロール用のケーブルを貫通させてケーブルを支持している。
剛性低減部である切欠き部56の位置は、断熱面A51の屈曲部を越え、屈曲部から端縁側に突出した突出量Lの1/3以下の部分で、且つ他辺側から一辺側への切欠き量Nが20%以下で、更に、切欠きの幅は突出量Lの10%以下に設けられている。
そして、切欠き部56は断熱面A51の面に対し垂直方向の剛性を低減している。
尚、切欠き部56の底部57を本実施形態ではU字状に形成したが、円形状にしても同様の効果を得られる。
更に、切欠き部56が複数の場合には、切欠き部56の幅の合計が突出量Lの10%以下になるように形成される。また、底部57が円形の場合には円の直径の合計とする。
本発明のL形断熱部材は第1実施形態と使用目的、取付部形状が同じなので、アクチュエータ4への取付説明は省略する。
尚、第1実施形態と同じ部品は同一の符号を付す。
図3に本発明第2実施形態のL形断熱部材6の斜視図を示す。
L形断熱部材6は一面である断熱面B62はアクチュエータ4(図示省略)にボルトで締結されている。また、断熱面B62に連続し、略直角に屈曲した屈曲部を介して他面である断熱面A61が配置されている。
また、断熱面A61は断熱面A61の幅M方向の一辺側には前記略直角に屈曲した側に延出したフランジ部63が設けられている。断熱面A61の幅M方向の一辺側と反対側の他辺側にはケーブルステー64がフランジ部63と反対方向に延出している。ケーブルステー64は貫通孔65にエンジンコントロール用のケーブルを貫通させてケーブルを支持している。
切欠き孔66の位置は、断熱面A61の屈曲部を越え、屈曲部から端縁側に突出した突出量Lの1/3以下の部分で、切欠き孔66の端縁側方向の寸法は突出量Lの10%以下に設けられている。また、切欠き孔66の幅方向Mの切欠き長さは幅Mの20%以下にされている。
尚、切欠き孔66を本実施形態では一列に形成したが、複数列形成してもよいが、切欠き孔66の端縁側方向の寸法の合計が突出量Lの10%以下に設けられるようにする。
更に、切欠き孔は1つでも、突出量Lの1/3以下であると共に、突出量Lの10%以下で切欠き孔の幅方向Mの切欠き長さは幅Mの20%以下にされていれば同様の効果を得られる。
本実施形態では円形状にしたが、長円形もしくは長円の曲率形状を有した孔なら同様の効果を得ることができる。
また、図3に示すように、切欠き孔66は他辺側にオフセットした位置に配置されている。断熱面A61の幅M方向の一辺側にはフランジ部63が配置されており、剛性が高いので、一辺側に切欠き孔66を設けるよりも、他辺側に配置した方が効果大である。
本発明のL形断熱部材は第1実施形態と使用目的、取付部形状が同じなので、アクチュエータ4への取付説明は省略する。
尚、第1実施形態と同じ部品は同一の符号を付す。
図3に本発明第2実施形態のL形断熱部材7の斜視図を示す。
L形断熱部材7は一面である断熱面B72はアクチュエータ4(図示省略)にボルトで締結されている。また、断熱面B72に連続し、略直角に屈曲した屈曲部を介して他面である断熱面A71が配置されている。
また、断熱面A71は断熱面A71の幅M方向の一辺側には前記略直角に屈曲した側に延出したフランジ部73が設けられている。断熱面A71の幅M方向の一辺側と反対側の他辺側にはケーブルステー74がフランジ部73と反対方向に延出している。ケーブルステー74は貫通孔75にエンジンコントロール用のケーブルを貫通させてケーブルを支持している。
本形状は幅方向Mに対する剛性は高いが、凸部(又は凹部)の条に沿った複数条の各条間部分は断熱面A71の垂直方向に対して剛性低減部となっている。
波目状突起76の位置は、断熱面A71の屈曲部を越え、屈曲部から端縁側に突出した突出量Lの1/3以下の部分に設けられている。
尚、波目状突起76は一つの条が断熱面A71の片面側に連続して突出していれば良い。例えば、1条目が断熱面A71の一面側に突出し、2条目が断熱面A71の他面側に突出するように、条によって突出方向が交互に変化しても同様な効果がえられる。
また、本実施形態では波目状突起を断熱面A71の幅方向Mの全幅に実施したが、状況により他辺側から一辺側に向け中途までにしても同様の効果が得られる。状況とは板厚、エンジンから伝わる振動状況、波目状の大きさ等が影響する。
また、本実施例では形状を波目としたが、ディンプル形状にしても同様の効果を得ることができる。
2 排気タービン
3 吸気コンプレッサ
4 アクチュエータ
5、6、7 L形断熱部材
51、61、71 断熱面A
52、62、72 断熱面B
56 切欠き部負荷・回転センサ
57 底部
66 円形切欠き
76 波目状突起
Claims (4)
- L字状の屈曲部を有した板部材の一面が振源部材に取付けられ、前記一面に連続した他面には幅方向の一辺側の端縁が前記屈曲部の屈曲側へ延出したフランジ部を有し、前記フランジ部の前記屈曲部と、前記一面の前記フランジ部側端縁とを連結する補強片を配置すると共に、他辺側の端縁が平面状に形成され、前記他面が前記振源部材に対し間隔を有して配置されたL型薄板の応力低減構造において、前記他面の前記屈曲部から前記他面の端縁までの突出量のうち、前記屈曲部を越え、且つ前記突出量の3/1以内の範囲に他の部分より前記他面の面に対し垂直方向の剛性を低下させた剛性低減部を形成したことを特徴とするL型薄板の応力低減構造。
- 前記剛性低減部は前記他辺側の前記端縁に前記一辺側に向け底部がU字状、又は円形状に形成された切欠き部を設けると共に、前記切欠き部の前記幅方向の長さは前記幅方向の長さの20%以内で、且つ前記切欠き部の前記端縁方向の長さは前記突出量の10%以内としたことを特徴とする請求項1記載のL型薄板の応力低減構造。
- 前記剛性低減部は前記他面の前記幅方向に円または楕円もしくは長円の曲率形状の孔を設けると共に、前記孔による切欠き部の前記幅方向の長さは前記幅方向の長さの20%以内で、且つ、前記切欠き部の前記屈曲部から前記端縁方向の長さは前記突出量の10%以内としたことを特徴とする請求項1記載のL型薄板の応力低減構造。
- 前記剛性低減部は前記他面に前記屈曲部に沿うと共に、幅方向に凹部又は、凸部が前記他面の片面側に条状に連なり、且つ前記端縁方向に複数条設けたことを特徴とする請求項1記載のL型薄板の応力低減構造。
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