CN109072775B - 涡轮外壳以及增压器 - Google Patents

Abstract

涡轮外壳具备：主体部(18)；插通孔(18a)，其形成于主体部(18)，一端(18b)向涡轮外壳的主体部(18)的外部开口且另一端(18c)连通于涡轮涡旋流路(16)；管部件(19)，其与主体部(18)分体地构成并配置于插通孔(18a)内，且在内部形成有具有成为尾气的入口的流入口(17)且向涡轮涡旋流路(16)开口的连通流路(20)；以及台阶面(18f、19d)(台阶部)，其设于管部件(19)及插通孔(18a)，且相互对置。

Description

涡轮外壳以及增压器

技术领域

本发明涉及容纳涡轮叶轮的涡轮外壳及增压器。

背景技术

目前，已知有旋转自如地被轴支承于轴承外壳的增压器。在轴的一端设有涡轮叶轮。在轴的另一端设有压缩机叶轮。增压器连接于发动机。涡轮叶轮通过从发动机排出的尾气旋转。通过涡轮叶轮的旋转，压缩机叶轮经由轴旋转。于是，增压器随着压缩机叶轮的旋转而将空气压缩，并向发动机送出。

在构成增压器的部件中，涡轮外壳容纳有涡轮叶轮。在涡轮外壳的内部形成有涡轮涡旋流路。涡轮涡旋流路位于涡轮叶轮的径向外侧。涡轮涡旋流路沿涡轮叶轮的旋转方向延伸。例如，在专利文献1中记载了在与形成涡轮涡旋流路的部件(主体部)分体的部件设置管部件的结构。管部件向涡轮涡旋流路引导尾气。在主体部形成有贯通孔。贯通孔从主体部的外部贯通至涡轮涡旋流路。在贯通孔插入有管部件。于是，连通流路由管部件形成。连通流路从主体部的外部连通至涡轮涡旋流路。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3597752号公报

发明内容

发明所要解决的课题

如上所述，向涡轮外壳的主体部的插通孔插入管部件。并且，在由管部件形成连通流路的情况下，在专利文献1记载的结构中，管部件存在相对于插通孔的插入方向的位置偏离的问题。因此，由于管部件的错位，会偏离预定的涡轮效率。

本发明的目的在于提供能够提高管部件相对于主体部的定位精度，抑制涡轮性能的不稳定的涡轮外壳及增压器。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明的一方案的涡轮外壳具备：主体部；插通孔，其形成于主体部，一端向主体部的外部开口，且另一端连通于涡轮涡旋流路；管部件，其与主体部分体地构成，并配置于插通孔内，且在内部形成有具有尾气的流入口且向涡轮涡旋流路开口的连通流路；以及台阶部，其设于管部件及插通孔，且相互对置。

也可以具备：键槽，其形成于管部件的外表面及插通孔的内表面的一方，且从插通孔的一端向另一端侧延伸；以及突起，其形成于管部件的外表面及插通孔的内表面的另一方，且嵌合于键槽。

也可以具备：舌部，其形成于主体部且设于涡轮涡旋流路的下游端与插通孔的连接部；以及端部，其位于管部件中的插通孔的另一端侧，且在面向舌部的一侧比舌部向涡轮涡旋流路侧突出。

也可以具备：舌部，其形成于主体部且设于涡轮涡旋流路的下游端与插通孔的连接部；以及端部，其位于管部件中的插通孔的另一端侧，且在面向舌部的一侧位于比舌部靠插通孔的一端侧。

为了解决上述课题，本发明的一方案的增压器具备上述的涡轮外壳。

发明的效果

根据本发明，能够提高管部件相对于主体部的定位精度，抑制涡轮性能的不稳定。

附图说明

图1是增压器的概略剖视图。

图2(a)是安装有管部件的涡轮外壳的立体图。图2(b)是卸下了管部件的涡轮外壳的立体图。

图3(a)是在主体部安装管部件前的图2(a)的III-III线截面的剖视图。图3(b)是在主体部安装管部件后的图2(a)的III-III线截面的剖视图。

图4(a)是在主体部安装管部件前的与图2(a)的III-III线截面对应的变形例的截面。图4(b)是在主体部安装管部件后的与图2(a)的III-III线截面对应的变形例的截面。

具体实施方式

以下，一边参照附图，一边对本发明的实施方式详细地进行说明。实施方式所示的尺寸、材料、其它具体的数值等只是用于使理解变得容易的示例，除非另有明确说明，否则不限定本公开。此外，在本说明书及附图中，对实质上具有相同的功能、结构的要素标注相同的符号，从而省略重复说明。另外，省略图示与本公开无直接关系的要素。

图1是增压器C的概略剖视图。以下，将图1所示的箭头L方向设为增压器C的左侧进行说明。将图1所示的箭头R方向设为增压器C的右侧进行说明。如图1所示，增压器C具备增压器主体1。增压器主体1具备轴承外壳2。在轴承外壳2的左侧通过紧固机构3连结有涡轮外壳4。在轴承外壳2的右侧通过紧固螺栓5连结有压缩机外壳6。轴承外壳2、涡轮外壳4、压缩机外壳6被一体化。

在轴承外壳2的涡轮外壳4附近的外周面设有突起2a。突起2a沿轴承外壳2的径向突出。在涡轮外壳4的轴承外壳2附近的外周面设有突起4a。突起4a沿涡轮外壳4的径向突出。突起2a、4a通过紧固机构3而带紧固。于是，轴承外壳2安装于涡轮外壳4。紧固机构3例如由G联接器构成。G联接器夹持突起2a、4a。

在轴承外壳2形成有轴承孔2b。轴承孔2b沿增压器C的左右方向贯通。轴承7设于轴承孔2b。轴8由轴承7旋转自如地轴支承。在轴8的左端部设置涡轮叶轮9。涡轮叶轮9旋转自如地容纳于形成于涡轮外壳4内的叶轮容纳空间Sa。另外，在轴8的右端部设置压缩机叶轮10。压缩机叶轮10旋转自如地容纳于形成在压缩机外壳6内的叶轮容纳空间Sb。

在压缩机外壳6形成有吸气口11。吸气口11向增压器C的右侧开口。吸气口11连接于未图示的空气过滤器。另外，在轴承外壳2和压缩机外壳6通过紧固螺栓5连结的状态下，形成扩散器流路12。扩散器流路12由轴承外壳2和压缩机外壳6的对置面形成。扩散器流路12对空气进行升压。扩散器流路12从轴8的径向内侧向外侧形成为环状。扩散器流路12在轴8的径向内侧经由压缩机叶轮10连通于吸气口11。

另外，在压缩机外壳6设有压缩机涡旋流路13。压缩机涡旋流路13为环状。压缩机涡旋流路13位于比扩散器流路12靠轴8的径向外侧。压缩机涡旋流路13与未图示的发动机的吸气口连通。压缩机涡旋流路13也连通于扩散器流路12。因此，当压缩机叶轮10旋转时，从吸气口11向压缩机外壳6内吸入空气。吸入的空气在流通于压缩机叶轮10的叶片间的过程中，由于离心力的作用而增速。增速后的空气通过扩散器流路12及压缩机涡旋流路13而升压。升压后的空气被引导至发动机的吸气口。

在涡轮外壳4形成有吐出口14。吐出口14向增压器C的左侧开口。吐出口14连接于未图示的尾气净化装置。另外，在涡轮外壳4设有流路15和涡轮涡旋流路16。涡轮涡旋流路16为环状。涡轮涡旋流路16位于比流路15靠涡轮叶轮9的径向外侧。向流入口17引导从未图示的发动机的排气歧管排出的尾气。涡轮涡旋流路16与流入口17(参照图2)连通。涡轮涡旋流路16经由流路15还连通于叶轮容纳空间Sa。因此，从流入口17引导至涡轮涡旋流路16的尾气经由流路15及涡轮叶轮9被引导至吐出口14。引导至吐出口14的尾气在该流通过程中使涡轮叶轮9旋转。

然后，涡轮叶轮9的旋转力经由轴8传递至压缩机叶轮10。如上面那样，通过压缩机叶轮10的旋转力将空气升压，并引导至发动机的吸气口。

图2(a)是安装有管部件19的涡轮外壳4的立体图。图2(b)是卸下了管部件19的涡轮外壳4的立体图。如图2(a)中用虚线箭头表示地，尾气从设于涡轮外壳4的流入口17流入。通过了叶轮容纳空间Sa的尾气如图2(a)中用点划线箭头表示那样地从吐出口14流出至涡轮外壳4的外部。

另外，如图2(b)所示，涡轮外壳4含有管部件19而构成。管部件19与涡轮外壳4的主体部18分体地构成。管部件19是筒状的部件。在管部件19形成有成为尾气的入口的流入口17。管部件19沿图2(b)中用白底箭头表示的方向插入设于主体部18的插通孔18a。管部件19嵌合于插通孔18a。

图3(a)是在主体部18安装管部件19前的图2(a)的III-III线截面的剖视图。图3(b)是在主体部18安装管部件19后的图2(a)的III-III线截面的剖视图。

如图3(a)所示，涡轮涡旋流路16形成于主体部18的内部。插通孔18a的一端18b向主体部18的外部开口。插通孔18a的另一端18c连通于涡轮涡旋流路16。即，插通孔18a使涡轮涡旋流路16和主体部18的外部连通。

如图3(b)所示，从插通孔18a的一端18b侧插入管部件19。管部件19装配于插通孔18a内。以下，将管部件19向插通孔18a的插入方向简称为插入方向。在管部件19中的图3中下侧(向插通孔18a的插入方向的后方侧)的端部19a形成流入口17。

另外，在管部件19的内部形成有连通流路20。连通流路20是连通流入口17和涡轮涡旋流路16的流路。详细而言，如图3(b)所示，连通流路20中的图3(b)中下侧的端部19a为流入口17。连通流路20中的图3(b)中、上侧(向插通孔18a的插入方向的前方侧)的端部20a向涡轮涡旋流路16开口。另外，作为一例，连通流路20的流路宽度朝向涡轮涡旋流路16侧渐减。在此，涡旋流路16的流路宽度与后述的管部件19的流路宽度同样地例如表示垂直于尾气流动的流线(图3(b)中点划线箭头)的流路宽度。涡旋流路16的流路宽度代表了垂直于尾气流动的流线的流路截面面积。

从连通流路20流入到涡轮涡旋流路16的尾气如图3(b)中用点划线箭头表示地在涡轮涡旋流路16内沿流路形状环绕地流至后述的舌部。尾气朝向径向内侧。另外，尾气的一部分在绕涡轮涡旋流路16环绕的期间通过流路15。通过了流路15的尾气向涡轮叶轮9侧流出。涡轮涡旋流路16的下游端16a连接于涡轮涡旋流路16的上游侧。涡轮涡旋流路16随着从上游侧朝向下游侧的舌部而流路宽度作为一例渐减。在主体部18中的涡轮涡旋流路16的下游端16a与插通孔18a的连接部形成有舌部21。在舌部21，下游端16a的流路宽度例如形成为最小。

另外，管部件19中的图3(a)、图3(b)中、上侧(插入方向前方侧)的端部19e成为倾斜面。端部19e从相对于插入方向的垂直面倾斜。就端部19e而言，相比面向舌部21的一侧(图3(a)、图3(b)中左侧)，远离舌部21的一侧(图3中(a)、图3(b)、右侧)向插入方向延伸得更长。

一般地，与舌部21的位置对应的管部件19的端部19e的流路宽度(图3(b)中用两箭头W表示)是影响涡轮性能的因素。端部19e的流路宽度根据预定的涡轮性能而设定。因此，假设，在管部件19相对于插通孔18a向插入方向进入至比预定的位置过深，或相反地过浅的情况下，涡轮性能会偏离期望的性能。当涡轮性能偏离时，例如对搭载增压器C的发动机油耗等产生影响。因此，期望降低涡轮性能的不稳定。在此，流路宽度例如表示垂直于尾气流动的流线(图3(b)中、点划线箭头)的流路宽度。流路宽度代表了垂直于尾气流动的流线的流路截面面积。另外，流路截面形状可以是任意的形状。例如，在为从一方向观察的流路宽度难以代表流路截面面积的截面形状等的情况下，根据预定的涡轮性能设定与舌部21的位置对应的管部件19的端部19e的流路截面面积。另外，流路宽度(流路截面面积)若设定为预定的截面，则也可以不严格地垂直于尾气的流线而具有宽度。

因此，在管部件19的外表面设有小外径部19b和大外径部19c。小外径部19b位于管部件19的外表面上的插入方向的前方侧。大外径部19c位于比小外径部19b靠插入方向的后方侧。大外径部19c的外径比小外径部19b大。

而且，在管部件19的外表面上的小外径部19b与大外径部19c之间形成有台阶面19d(台阶部)。台阶面19d因小外径部19b与大外径部19c的外径差而形成。台阶面19d垂直于插入方向而延伸。台阶面19d是面向插入方向的前方侧的面。

另一方面，在插通孔18a设有小内径部18d和大内径部18e。小内径部18d位于插通孔18a的内表面上的插入方向的前方侧。大内径部18e位于比小内径部18d靠插入方向的后方侧。大内径部18e的内径比小内径部18d大。

而且，在插通孔18a的内表面上的小内径部18d与大内径部18e之间形成有台阶面18f(台阶部)。台阶面18f因小内径部18d与大内径部18e的内径差而形成。台阶面18f垂直于插入方向而延伸。台阶面18f是面向插入方向的后方侧的面。台阶面18f和台阶面19d相互对置。

小外径部19b和小内径部18d、大外径部19c和大内径部18e例如具有相互嵌合的尺寸关系。当将管部件19插入插通孔18a时，台阶面18f和台阶面19d抵接，从而决定管部件19的插入位置。在此，大外径部19c与大内径部18e的尺寸关系可以是间隙配合、过渡配合、过盈配合的任一种。另外，根据大外径部19c与大内径部18e的尺寸关系，也可以将管部件19压入插通孔18a。

另外，如图3(b)所示，管部件19的端部19e也可以与主体部18中的与端部19e在插入方向上对置的任意的部位都分离。该情况下，防止端部19e与主体部18的接触。于是，能够通过台阶面18f及台阶面19d可靠地限制管部件19向插入方向前方侧的移动。

管部件19与主体部18分体。管部件19例如是大致环状的部件。管部件19可通过切削等通用的机械加工而容易地成形。因此，例如相比通过对薄板材进行弯曲等冲压成形的情况、铸造等一体成型的其它涡轮外壳，管部件19能够提高尺寸精度。能够抑制与舌部21的位置对应的端部19e的流路宽度尺寸的不稳定。因此，能够降低涡轮性能的不稳定。另外，在本实施方式中，通过台阶面18f、19d，能够提高管部件19相对于插通孔18a的插入方向的定位精度。其结果，能够将端部19e精度良好地对位到与舌部21对应的预定位置。因此，能够进一步降低涡轮性能的不稳定。

另外，如图3(b)所示，管部件19插入插通孔18a，通过台阶面18f及台阶面19d定位。该状态下，管部件19的端部19e可以在面对舌部21的一侧比舌部21向插入方向突出。

该情况下，管部件19的端部19e配置于比舌部21的位置靠涡旋流路16的下游侧。因此，提高管部件19的端部19e的流路宽度(流路面积)对涡轮性能的影响度。如上所述，管部件19的尺寸精度比主体部18高。通过台阶面18f、19d，提高了管部件19相对于插通孔18a的管部件19的插入方向的定位精度。因此，能够降低涡轮性能的不稳定。在此，管部件19的端部19e的位置需要设置为与涡轮叶轮9不接触的范围。

另外，如图3(a)所示，在插通孔18a的内表面形成键槽18g。键槽18g从插通孔18a的一端18b向另一端18c侧延伸。在管部件19的外表面也可以形成突起19f。突起19f嵌合于键槽18g。

该情况下，通过设置键槽18g和突起19f，能够进行管部件19的旋转方向的定位。因此，例如，在管部件19的端部19e倾斜时，能够防止面对舌部21的一侧、插入方向的位置偏离。

另外，如图3(b)所示，舌部21的图3(b)中上下方向的位置也可以位于比轴8的轴心O靠下侧。即，舌部21的插入方向的位置可以位于比轴8的轴心O靠后方侧。

例如，在舌部21位于比轴8的轴心O靠上侧的情况下，考虑连通流路20的涡轮涡旋流路16侧根据环绕形状成为朝向图3(b)中左上弯曲的形状的情况。这是为了使连通流路20与涡轮涡旋流路16顺滑地连接。此时，管部件19的外表面、插通孔18a也必须沿连通流路20而弯曲。将管部件19插入插通孔18a变困难。在舌部21位于比轴8的轴心O靠下侧的情况下，能够使管部件19的外表面尽量不弯曲，相对于插通方向平行。能够将管部件19容易地插入插通孔18a。

图4(a)是在主体部18安装管部件19前的与图2(a)的III-III线截面对应的变形例的截面。图4(b)是在主体部18安装管部件19后的与图2(a)的III-III线截面对应的的变形例的截面。

在变形例中，如图4(b)所示，管部件19插入插通孔18a。在通过台阶面18f及台阶面19d定位了管部件19的状态下，管部件19的端部29e也可以在与舌部21相接的一侧位于比舌部21靠插入方向后方侧。

该情况下，管部件19的端部29e不会向涡轮涡旋流路16侧突出。也可以在涡轮涡旋流路16的内壁不产生台阶。因此，能够降低在涡轮涡旋流路16内环绕至舌部21的尾气的流动因台阶而紊乱所产生的影响。

以上，一边参照附图一边对实施方式进行了说明，但是本公开当然不限定于上述的实施方式。显而易见，本领域技术人员可以在权利要求书记载的范围内想到各种变更例或修正例，应当理解，这些也当然属于本发明的技术性的范围。

例如，在上述的实施方式及变形例中，对管部件19为大致圆筒形状，插通孔18a为嵌合于圆筒形状的管部件19的形状的情况进行了说明。该情况下，在为大致圆筒形状的情况下，加工性良好，能够提高制造性。但是，管部件19及插通孔18a也可以是其它形状。

另外，在上述的实施方式及变形例中，对管部件19插入或压入插通孔18a的情况进行了说明。但是管部件19不限于插入或压入插通孔18a的结构。例如，也可以将管部件19通过焊接等安装于主体部18。

另外，在上述的实施方式及变形例中，对小外径部19b与小内径部18d、大外径部19c与大内径部18e例如为相互嵌合的尺寸关系的情况进行了说明。但是，小外径部19b和小内径部18d、大外径部19c和大内径部18e不限于成为相互嵌合的尺寸关系。例如，只要任一方为嵌合的尺寸关系即可。

另外，在上述的实施方式及变形例中，对在插通孔18a的内表面形成键槽18g，在管部件19的外表面形成突起19f的情况进行了说明。但是，键槽18g及突起19f不是必须的结构。而且，即使在管部件19的外表面形成键槽，在插通孔18a的内表面形成突起，也能够进行管部件19的旋转方向的定位。另外，也可以在插通孔18a的内表面和管部件19的外表面双方形成键槽，将朝向这些键槽配合且设置为其它部件的键插入双方键槽，从而进行管部件19的旋转方向的定位。

另外，在上述的实施方式及变形例中，列举增压器C的涡轮外壳4为例进行了说明。但是，不限于增压器C，也可以是燃气轮机等其它旋转机械的涡轮外壳4。

生产上的可利用性

本发明能够用于容纳涡轮叶轮的涡轮外壳及增压器。

符号说明

C—增压器，4—涡轮外壳，16—涡轮涡旋流路，16a—下游端，17—流入口，18—主体部，18a—插通孔，18b—一端，18c—另一端，18f—台阶面(台阶部)，18g—键槽，19—管部件，19d—台阶面(台阶部)，19e—端部，19f—突起，20—连通流路，20a—端部，21—舌部，29e—端部。

Claims (3)

1.一种涡轮外壳，其特征在于，具备：

主体部；

插通孔，其形成于上述主体部，一端向上述主体部的外部开口，且另一端连通于涡轮涡旋流路；

管部件，其与上述主体部分体地构成，并配置于上述插通孔内，且在内部形成有具有尾气的流入口且向上述涡轮涡旋流路开口的连通流路；

台阶部，其设于上述管部件及上述插通孔，且相互对置；

舌部，其形成于上述主体部且设于上述涡轮涡旋流路的下游端与上述插通孔的连接部；以及

端部，其位于上述管部件中的上述插通孔的另一端侧，且在面向上述舌部的一侧比上述舌部向上述涡轮涡旋流路侧突出。

2.根据权利要求1所述的涡轮外壳，其特征在于，具备：

键槽，其形成于上述管部件的外表面及上述插通孔的内表面的一方，且从上述插通孔的一端向另一端侧延伸；以及

突起，其形成于上述管部件的外表面及上述插通孔的内表面的另一方，且嵌合于上述键槽。

3.一种增压器，其特征在于，具备上述权利要求1～2中任一项所述的涡轮外壳。

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