CN110537010A - 涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

涡轮增压器具备轴、轴承壳体、涡轮机壳体以及紧固部件。轴承壳体包括沿着轴的径向突出的第一接合部，所述第一接合部具有沿着径向延伸的第一面，涡轮机壳体包括沿着轴的径向突出的第二接合部，所述第二接合部具有沿着径向延伸并且与第一面面对的第二面，紧固部件构成为通过相对于第一接合部和第二接合部从外侧嵌合，从而夹持第一接合部和第二接合部，在第一面、第二面的径向内侧具有环形的凹部，在环形的凹部配置有密封部件。

Description

涡轮增压器

技术领域

本发明涉及具备轴承壳体、涡轮机壳体以及相对于这些接合部从外侧嵌合的紧固部件的涡轮增压器。

背景技术

在涡轮增压器中，有在将涡轮机壳体与轴承壳体组合而成的部件的内部能够旋转地设置有涡轮机叶轮的涡轮增压器(例如，专利文献1)。在该涡轮增压器中，从发动机排出的能量成为使涡轮机叶轮旋转的动力，利用涡轮机叶轮的旋转对向发动机供给的空气进行增压。上述废气在通过形成在涡轮机壳体内的涡旋状的废气流路即涡旋流路后，向涡轮机叶轮供给。

在专利文献1中记载了如下的紧固结构：在将背板(隔热板)夹入在涡轮机壳体与轴承壳体的彼此的接合部之间的状态下，以夹持彼此的接合部的方式从外侧使紧固部件嵌合，从而将涡轮机壳体与轴承壳体紧固。该紧固结构通过将背板(隔热板)夹入在涡轮机壳体与轴承壳体之间，从而以使废气不向外部漏出的方式进行密封。

在专利文献2中记载了如下的涡轮增压器：在涡轮机壳体的接合部的内周侧形成有台阶部，该台阶部具有相比接合部的外周侧的端面沿轴线方向凹陷的内侧端面，在使轴承壳体的凸缘部嵌入该台阶部的状态下，通过将带凸缘螺栓拧合于形成在接合部的外周侧的螺栓孔中，从而在带凸缘螺栓的凸缘与涡轮机壳体的内侧端面之间夹持轴承壳体的凸缘部。该涡轮增压器在轴承壳体的凸缘部与涡轮机壳体的内侧端面之间形成有四边形截面的环形空间，通过在该环形空间中夹设密封环，从而以使废气不向外部漏出的方式进行密封。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-174129号公报

专利文献2：日本特开2015-25460号公报

发明内容

发明要解决的课题

近年来，为了提高发动机输出，发动机的燃烧气体温度有上升倾向，伴随于此，从发动机排出的废气的温度也有上升倾向。若废气的温度增高，则涡轮机壳体、轴承壳体的热膨胀、热变形变大，因此，在涡轮机壳体与轴承壳体之间形成间隙，废气从该间隙漏出的可能性提高。

例如，专利文献1中记载的涡轮增压器有可能因高温下的涡轮机壳体、轴承壳体的热膨胀、热变形，而导致基于涡轮机壳体和轴承壳体的将背板紧固的力减弱，在涡轮机壳体与背板之间产生间隙，废气经过该间隙向外部漏出。

另外，专利文献2中记载的涡轮增压器有可能因高温下的涡轮机壳体、轴承壳体的热膨胀、热变形，而导致涡轮机壳体的接合部沿着轴线方向延伸，通过带凸缘螺栓的凸缘和涡轮机壳体的内侧端面将轴承壳体的凸缘部紧固的力减弱。若将轴承壳体的凸缘部紧固的力减弱，则推压密封环的力减弱，密封性能降低，因此，废气有可能向外部漏出。

鉴于上述情形，本发明的至少一实施方式的目的在于提供一种涡轮增压器，即便在涡轮机壳体、轴承壳体热膨胀或热变形的情况下，也可以抑制废气向外部漏出，密封部件可以发挥良好的密封性能。

用于解决课题的方案

(1)本发明的至少一实施方式的涡轮增压器具备：

轴；

轴承壳体，所述轴承壳体收容将所述轴支承为能够旋转的轴承；

涡轮机壳体，所述涡轮机壳体收容设置在所述轴的轴线方向的一端的涡轮机叶轮；以及

紧固部件，所述紧固部件将所述轴承壳体与所述涡轮机壳体紧固，

其中，

所述轴承壳体包括沿着所述轴的径向突出的第一接合部，所述第一接合部具有沿着所述径向延伸的第一面，

所述涡轮机壳体包括沿着所述轴的径向突出的第二接合部，所述第二接合部具有沿着所述径向延伸并且与所述第一面面对的第二面，

所述紧固部件构成为通过相对于所述第一接合部和所述第二接合部从外侧嵌合，从而夹持所述第一接合部和所述第二接合部，

所述第一面和所述第二面中的至少任一方在所述轴的径向内侧具有环形的凹部，在所述环形的凹部配置有密封部件。

根据上述(1)的结构，轴承壳体包括沿着轴的径向突出的第一接合部，第一接合部具有沿着径向延伸的第一面。涡轮机壳体包括沿着轴的径向突出的第二接合部，第二接合部具有沿着径向延伸并且与第一接合部的第一面面对的第二面。紧固部件在使第一接合部的第一面与第二接合部的第二面面对的状态下，相对于第一接合部以及第二接合部从外侧嵌合，从而夹持第一接合部和第二接合部。

而且，紧固部件构成为通过相对于第一接合部以及第二接合部从外侧嵌合，从而夹持第一接合部和第二接合部，因此，涡轮机壳体和轴承壳体可以通过高温下的热膨胀、热变形而沿着轴的轴线方向延伸。涡轮机壳体与轴承壳体相比，由废气带来的热影响大，因此，与轴承壳体相比，沿着轴的轴线方向较长地延伸。因此，第二接合部以第一面与第二面之间的间隙变小或成为零的方式接近第一接合部。因上述由废气带来的热影响而使得第一接合部与第二接合部接近，从而配置于第一面、第二面的径向内侧的环形的凹部的密封部件通过环形的凹部、第一面、第二面以沿着轴的轴线方向压缩的方式被施力。因此，密封部件被环形的凹部、第一面、第二面可靠地夹持，所以，可以抑制废气向外部漏出，并且，可以发挥良好的密封性能。

(2)在几个实施方式中，在上述(1)的结构中，

所述紧固部件包括：

第一端部，所述第一端部卡止于所述第一接合部的所述轴的轴线方向上的与所述第一面相反的一侧的第三面；

第二端部，所述第二端部卡止于所述第二接合部的所述轴的轴线方向上的与所述第二面相反的一侧的第四面；以及

连结部，所述连结部与所述第一端部和所述第二端部连结。

根据上述(2)的结构，紧固部件包括：卡止于轴承壳体的第三面的第一端部、卡止于涡轮机壳体的第四面的第二端部、以及与第一端部和第二端部连结的连结部，因此，第一接合部和第二接合部嵌合于通过第一端部、第二端部以及连结部而设置在轴的径向内侧的嵌合凹部。而且，紧固部件的第一端部、第二端部卡止于第一接合部的第三面、第二接合部的第四面，因此，可以防止第一接合部和第二接合部在轴的轴线方向上分离规定距离以上。因此，将第一接合部与第二接合部之间密封的密封部件可以发挥良好的密封性能。

(3)在几个实施方式中，在上述(2)的结构中，

所述第一接合部在所述第三面形成有随着从外周面朝向所述轴的径向内侧而壁厚逐渐变厚的锥形，

所述第二接合部在所述第四面形成有随着从外周面朝向所述轴的径向内侧而壁厚逐渐变厚的锥形，

所述紧固部件的所述第一端部和所述第二端部以彼此的前端分离的方式沿着相对于所述轴的径向倾斜的方向延伸。

根据上述(3)的结构，第一接合部在第三面形成有随着从外周面朝向轴的径向内侧而壁厚逐渐变厚的锥形，第二接合部在第四面形成有随着从外周面朝向轴的径向内侧而壁厚逐渐变厚的锥形。而且，紧固部件的第一端部和第二端部以前端相互分离的方式沿着相对于轴的径向倾斜的方向延伸。因此，紧固部件以使第一端部沿着形成于第三面的锥形的方式卡止，并且，以使第二端部沿着形成于第四面的锥形的方式卡止，因此，不仅可以在沿着轴的径向的方向上夹持第一接合部和第二接合部，而且，也可以在沿着轴的轴线方向的方向上夹持第一接合部和第二接合部。另外，在涡轮机壳体的第二接合部因高温下的热膨胀、热变形而朝向轴的径向外侧延伸的情况下，紧固部件对第一接合部以及第二接合部的紧固力增加。因此，第一接合部和第二接合部被紧固部件牢固地夹持，所以，将第一接合部与第二接合部之间密封的密封部件在高温下也可以发挥良好的密封性能。

(4)在几个实施方式中，在上述(1)～(3)的结构中，

所述涡轮增压器还具备配置在所述涡轮机叶轮与所述轴承壳体之间的背板，

所述轴承壳体具有相对于所述第一接合部设置在所述轴的轴线方向上的所述涡轮机叶轮侧并且沿着所述轴的径向延伸的端面，

所述涡轮机壳体还包括背板支承部，所述背板支承部相对于所述第二接合部设置在所述轴的轴线方向上的所述涡轮机叶轮侧并且沿着所述轴的径向向所述径向的内侧延伸，

所述背板的沿着所述轴的径向延伸的外周缘部被夹持在所述背板支承部与所述端面之间。

根据上述(4)的结构，第一接合部和第二接合部在轴的轴线方向上，与由背板、轴承壳体的端面以及涡轮机壳体的背板支承部构成的废气的密封部相比，设置在从涡轮机叶轮、使废气向涡轮机叶轮流动的废气流路离开的位置，因此，由废气引起的温度上升小，热膨胀、热变形的影响也小。因此，将第一接合部与第二接合部之间密封的密封部件在高温下也可以发挥良好的密封性能。

而且，将第一接合部与第二接合部之间密封的密封部件也同样地，由废气引起的温度上升小，因此，在密封部件由金属材料形成的情况下，也可以不使用高价的耐热合金，因此，可以防止密封部件、具备密封部件的涡轮增压器的高价格化。

(5)在几个实施方式中，在上述(1)～(4)的结构中，

所述环形的凹部设置于所述第二接合部。

根据上述(5)的结构，在设置于第二接合部的环形的凹部配置的密封部件被环形的凹部和第一接合部的第一面夹持，因此，可以发挥良好的密封性能。另外，由于密封部件配置于第二接合部的环形的凹部，因此，在相对于涡轮机壳体组装轴承壳体的情况下，可以防止密封部件的脱落，因此，可以提高组装作业性。

(6)在几个实施方式中，在上述(1)～(4)的结构中，

所述环形的凹部设置于所述第一接合部。

根据上述(6)的结构，在设置于第一接合部的环形的凹部配置的密封部件被环形的凹部和第二接合部的第二面夹持，因此，可以发挥良好的密封性能。另外，由于密封部件配置于第一接合部的环形的凹部，因此，在相对于轴承壳体组装涡轮机壳体的情况下，可以防止密封部件的脱落，因此，可以提高组装作业性。

(7)在几个实施方式中，在上述(1)～(4)的结构中，

所述环形的凹部设置于所述第二接合部和所述第一接合部。

根据上述(7)的结构，密封部件配置在设置于第一接合部的环形的凹部与设置于第二接合部的环形的凹部之间，被这些环形的凹部夹持，因此，可以发挥良好的密封性能。另外，由于环形的凹部设置于第一接合部以及第二接合部这两者，因此，在相对于轴承壳体组装涡轮机壳体的情况下，可以将密封部件配置于第一接合部的环形的凹部，在相对于涡轮机壳体组装轴承壳体的情况下，可以将密封部件配置于第二接合部的环形的凹部，因此，可以防止密封部件的脱落，并且，可以提高组装作业的自由度以及作业性。

(8)在几个实施方式中，在上述(1)～(7)的结构中，

所述轴承壳体还包括用于供冷却水流动的冷却水流路，所述冷却水流路相比所述环形的凹部设置在所述径向的内侧。

根据上述(8)的结构，轴承壳体相比环形的凹部在径向的内侧设置有用于使冷却水流动的冷却水流路，因此，可以抑制第一接合部和第二接合部的温度上升，可以减小第一接合部、第二接合部以及设置在它们之间的密封部件的热膨胀、热变形，所以，密封部件可以发挥良好的密封性能。

(9)在几个实施方式中，在上述(1)～(8)的结构中，

所述密封部件形成为环形，并且，在沿着所述轴的轴线方向的截面中包括：与所述第一接合部相接的第一边、与所述第二接合部相接的第二边、以及具有将所述第一边和所述第二边相连的规定曲率的弯曲部。

根据上述(9)的结构，密封部件形成为环形，因此，可以遍及整周将第一接合部与第二接合部之间密封。而且，由于密封部件包括第一边、第二边、以及具有将第一边和第二边相连的规定曲率的弯曲部，因此，容易沿着轴的轴线方向压缩，可以利用由该压缩产生的恢复力(弹性力)发挥密封性能。

(10)在几个实施方式中，在上述(9)的结构中，

所述涡轮机叶轮的叶轮直径为20mm以上且70mm以下，

所述轴承壳体与所述涡轮机壳体的热膨胀系数相同，

所述密封部件在将所述密封部件的外径尺寸设为DO、将内径尺寸设为DI、将截面宽度设为L、将高度尺寸设为H、将板厚设为T、以及将所述弯曲部的曲率设为R的情况下，满足：

所述截面宽度L为L＝(DO-DI)/2，

所述高度尺寸与所述板厚之比即H/T为8.0≤H/T≤25.0，

所述高度尺寸与所述曲率之比即H/R为2.0≤H/R≤6.0，以及

所述高度尺寸与所述截面宽度之比即H/L为0.5≤H/L≤3.5的条件，并具有规定的回弹特性。

根据上述(10)的结构，涡轮机叶轮的叶轮直径为20mm以上且70mm以下。这样的涡轮机叶轮适用于汽车用的涡轮增压器。另外，轴承壳体与涡轮机壳体的热膨胀系数相同。本发明人等发现，提供使密封部件满足规定的回弹特性，从而可以发挥良好的密封性能。而且，密封部件通过满足上述条件，从而可以在汽车用的涡轮增压器中满足规定的回弹特性，可以发挥良好的密封性能。

发明的效果

根据本发明的至少一实施方式，提供一种涡轮增压器，即便在涡轮机壳体、轴承壳体热膨胀或热变形的情况下，也可以抑制废气向外部漏出，密封部件可以发挥良好的密封性能。

附图说明

图1是概略地表示本发明的一实施方式的涡轮增压器的整体结构的概略剖视图。

图2是用于说明本发明的一实施方式的涡轮增压器的图，是概略地表示在涡轮机壳体的第二接合部设置有环形的凹部的涡轮增压器的局部放大剖视图。

图3是用于说明本发明的另一实施方式的涡轮增压器的图，是概略地表示在轴承壳体的第一接合部设置有环形的凹部的涡轮增压器的局部放大剖视图。

图4是用于说明本发明的另一实施方式的涡轮增压器的图，是概略地表示在轴承壳体的第一接合部以及涡轮机壳体的第二接合部设置有环形的凹部的涡轮增压器的局部放大剖视图。

图5是用于说明本发明的另一实施方式中的密封部件的图，是概略地表示在涡轮机壳体的第二接合部设置有环形的凹部的涡轮增压器的局部放大剖视图。

图6是以相对于初始高度的比来表示本发明的一实施方式的涡轮增压器的基于非稳态热变形解析算出的第一面与第二面之间的高度变化的曲线图。

图7是用于说明本发明一实施方式中的密封部件的图，是沿着轴的轴线方向剖开地表示的剖视图。

图8是放大表示图7所示的A部分的概略局部放大端面图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的几个实施方式说明。但是，作为实施方式而记载的或附图所示的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，其主旨并非将本发明的范围限定于此，只不过是说明例。

例如，“在某一方向上”、“沿着某一方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或者“同轴”等表示相对或者绝对的配置的表述，不仅严格地表示上述那样的配置，而且也表示以公差或能得到相同功能这种程度的角度或距离相对位移的状态。

例如，“相同”、“相等”以及“均质”等表示处于事物相等的状态的表述，不仅表示严格地相等的状态，而且也表示存在公差或存在能得到相同功能这种程度的差的状态。

例如，四边形或圆筒形状等表示形状的表述，不仅表示在几何学方面严格意义上的四边形或圆筒形状等形状，而且也表示在能得到相同效果的范围内包括凹凸部或倒角部等的形状。

另一方面，“配备”、“备有”、“具备”、“包括”或“具有”一个结构要素这种表述并非是排除其他结构要素的存在的排他性的表述。

图1是概略地表示本发明的一实施方式的涡轮增压器的整体结构的概略剖视图。在图1～8所示的实施方式中，如图1所示，涡轮增压器1具备：轴7、收容将轴7支承为能够旋转的轴承3的轴承壳体2、收容设置在轴7的轴线方向(中心轴线CA的延伸方向)的一端的涡轮机叶轮5的涡轮机壳体4、收容设置在轴7的轴线方向的另一端的压缩机的叶轮10的压缩机壳体11、以及将轴承壳体2与涡轮机壳体4紧固的紧固部件6。

如图1所示，在涡轮增压器1中，从未图示的发动机排出的废气经过设置在涡轮机壳体4的内部的涡旋状的涡旋流路48，向涡轮机叶轮5供给而使涡轮机叶轮5绕中心轴线CA旋转。涡轮机叶轮5经由轴7与压缩机的叶轮10连结，与压缩机的叶轮10设置在同轴上。轴7被在轴7的轴线方向上相互离开的一对轴承3支承为能够旋转。因此，压缩机的叶轮10与涡轮机叶轮5的旋转一起绕中心轴线CA旋转，通过该旋转，向发动机供给的空气被增压。

图2～4分别是用于说明一实施方式的涡轮增压器的图。图2是概略地表示在涡轮机壳体的第二接合部设置有环形的凹部的涡轮增压器的局部放大剖视图。图3是概略地表示在轴承壳体的第一接合部设置有环形的凹部的涡轮增压器的局部放大剖视图。图4是概略地表示在轴承壳体的第一接合部以及涡轮机壳体的第二接合部设置有环形的凹部的涡轮增压器的局部放大剖视图。图5是用于说明本发明的另一实施方式中的密封部件的图，是概略地表示在涡轮机壳体的第二接合部设置有环形的凹部的涡轮增压器的局部放大剖视图。需要说明的是，在图2～5中，为便于说明，用虚线示出紧固部件6中的第一端部61、连结部63以及第二端部62的边界，它们一体地形成。

如图2～5所示，轴承壳体2包括沿着轴7的径向(与中心轴线CA的延伸方向正交的方向)突出的第一接合部21。如图2～5所示，第一接合部21具有在轴7的轴线方向上的涡轮机叶轮5侧(图中上侧)沿着径向延伸的第一面22和在轴线方向上设置在与第一面22相反的一侧的第三面24。

另外，如图2～5所示，轴承壳体2具有：相对于第一接合部21设置在轴7的轴线方向上的涡轮机叶轮5侧并且沿着轴7的径向延伸的端面26、以及由设置在端面26与第一接合部21的第一面22之间的台阶划定的外侧面27。

如图2～5所示，涡轮机壳体4在内部设置有上述涡旋流路48。另外，如图2～5所示，涡轮机壳体4包括相对于涡旋流路48设置在轴7的轴线方向上的轴承壳体2的第一接合部21侧(图中下侧)并且沿着轴7的径向突出的第二接合部41。如图2～5所示，第二接合部41具有：在轴7的轴线方向上的第一接合部21侧沿着径向延伸并且与第一面22面对的第二面42、以及在轴线方向上设置在与第二面42相反的一侧的第四面44。

另外，如图2～5所示，涡轮机壳体4还包括背板支承部46和嵌合部47。如图2～5所示，背板支承部46相对于第二接合部41设置在轴7的轴线方向上的涡轮机叶轮5侧，并且，相对于第二接合部41沿着轴7的径向向径向的内侧延伸，涡轮机叶轮5侧与上述涡旋流路48面对。如图2～5所示，嵌合部47沿着轴7的轴线方向延伸，并且，下端与第二接合部41一体地连接且上端与背板支承部46连接。嵌合部47以内侧面与轴承壳体2的外侧面27相向的方式嵌合于轴承壳体2。

如图1～5所示，紧固部件6构成为通过相对于第一接合部21和第二接合部41从外侧嵌合，从而夹持第一接合部21和第二接合部41。

如图2～5所示，在涡轮增压器1中，第一接合部21的第一面22和第二接合部41的第二面42中的至少任一方在轴7的径向内侧具有环形的凹部23、43，在环形的凹部23、43配置有密封部件8。密封部件8将第一接合部21与第二接合部之间密封，形成为环形，并且构成为能够沿着轴7的轴线方向弹性变形。

如上所述，几个实施方式的涡轮增压器1如图2～5所示具备上述轴7、上述轴承壳体2、上述涡轮机壳体4、上述紧固部件6以及上述密封部件8。

根据上述结构，如图2～5所示，轴承壳体2包括沿着轴7的径向突出的第一接合部21，第一接合部21具有沿着径向延伸的第一面22。涡轮机壳体4包括沿着轴7的径向突出的第二接合部41，第二接合部41具有沿着径向延伸并且与第一接合部21的第一面22面对的第二面42。紧固部件6在使第一接合部21的第一面22与第二接合部41的第二面42面对的状态下，相对于第一接合部21和第二接合部41从外侧嵌合，从而夹持第一接合部21和第二接合部41。

而且，紧固部件6构成为通过相对于第一接合部21和第二接合部41从外侧嵌合，从而夹持第一接合部21和第二接合部41，因此，涡轮机壳体4和轴承壳体2可以通过高温下的热膨胀、热变形而沿着轴7的轴线方向延伸。涡轮机壳体4与轴承壳体2相比，由废气带来的热影响大，因此，与轴承壳体2相比，沿着轴7的轴线方向较长地延伸。因此，第二接合部41以第一面22与第二面42之间的间隙变小或成为零的方式接近第一接合部21。因上述由废气带来的热影响而使得第一接合部21与第二接合部41接近，从而配置于第一面22、第二面42的径向内侧的环形的凹部23、43的密封部件8通过环形的凹部23、43、第一面22、第二面42以沿着轴7的轴线方向压缩的方式被施力。因此，密封部件8被环形的凹部23、43、第一面22、第二面42可靠地夹持，所以，可以抑制废气向外部漏出，并且，可以发挥良好的密封性能。

在几个实施方式中，如图2～5所示，上述紧固部件6包括：卡止于上述第三面24的第一端部61、卡止于上述第四面44的第二端部62、以及与第一端部61和第二端部62连结的连结部63。

根据上述结构，如图2～5所示，由于紧固部件6包括：卡止于轴承壳体2的第三面24的第一端部61、卡止于涡轮机壳体4的第四面44的第二端部62、以及与第一端部61和第二端部62连结的连结部63，因此，第一接合部21和第二接合部41嵌合于通过第一端部61、第二端部62以及连结部63而设置在轴7的径向内侧的嵌合凹部64。而且，如图2～5所示，紧固部件6的第一端部61、第二端部62卡止于第一接合部21的第三面24、第二接合部41的第四面，因此，可以防止第一接合部21和第二接合部41在轴7的轴线方向上分离规定距离以上。因此，将第一接合部21与第二接合部41之间密封的密封部件8可以发挥良好的密封性能。

在几个实施方式中，如图2～5所示，上述第一接合部21在第三面24形成有随着从第一接合部21的外周面朝向轴7的径向内侧而轴7的轴线方向上的壁厚逐渐变厚的锥形25。另外，如图2～5所示，上述第二接合部41在第四面44形成有随着从第二接合部41的外周面朝向轴7的径向内侧而轴7的轴线方向上的壁厚逐渐变厚的锥形45。如图2～5所示，上述紧固部件6的第一端部61以及第二端部62以彼此的前端分离的方式沿着相对于轴7的径向倾斜的方向延伸。如图2～5所示，形成于第一接合部21的第三面24的锥形25卡止于紧固部件6的第一端部61，形成于第二接合部41的第四面44的锥形45卡止于紧固部件6的第二端部62。

根据上述结构，如图2～5所示，第一接合部21在第三面24形成有随着从第一接合部21的外周面朝向轴7的径向内侧而壁厚逐渐变厚的锥形25，第二接合部41在第四面44形成有随着从第二接合部41的外周面朝向轴7的径向内侧而壁厚逐渐变厚的锥形45。而且，紧固部件6的第一端部61和第二端部62以前端相互分离的方式沿着相对于轴7的径向倾斜的方向延伸。因此，紧固部件6以使第一端部61沿着形成于第三面24的锥形25的方式卡止，并且，以使第二端部62沿着形成于第四面44的锥形45的方式卡止，因此，不仅可以在沿着轴7的径向的方向上夹持第一接合部21和第二接合部41，而且，也可以在沿着轴7的轴线方向的方向上夹持第一接合部21和第二接合部41。另外，在涡轮机壳体4的第二接合部41因高温下的热膨胀、热变形而朝向轴7的径向外侧延伸的情况下，紧固部件6对第一接合部21以及第二接合部41的紧固力增加。因此，第一接合部21和第二接合部41被紧固部件6牢固地夹持，所以，将第一接合部21与第二接合部41之间密封的密封部件8在高温下也可以发挥良好的密封性能。

在几个实施方式中，如图2～5所示，上述涡轮增压器1还具备配置在上述涡轮机叶轮5与上述轴承壳体2之间的背板9。如图2～5所示，背板9形成为具有外周缘部91和内周缘部92的环形，轴7的轴线方向上的涡轮机叶轮5侧的面面对涡轮机叶轮5、涡旋流路48。

如图2～5所示，背板9的内周缘部92与从轴承壳体2的端面26沿着轴7的轴线方向突出的突出部29的外周嵌合，并且，沿着轴7的径向延伸的外周缘部91被夹持在背板支承部46在轴7的轴线方向上的涡轮机叶轮5侧的相反侧的面与轴承壳体2的端面26之间。因此，通过背板9、轴承壳体2的端面26以及涡轮机壳体4的背板支承部46形成密封部12，利用密封部12以废气不向外部漏出的方式密封，但由于高温下的轴承壳体2、涡轮机壳体4的热膨胀、热变形，密封部12的密封有可能松动。

根据上述结构，如图2～5所示，第一接合部21和第二接合部41在轴7的轴线方向上，与由背板9、轴承壳体2的端面26以及涡轮机壳体4的背板支承部46构成的废气的密封部12相比，设置在从涡轮机叶轮5、使废气向涡轮机叶轮5流动的涡旋流路48(废气流路)离开的位置，因此，由废气引起的温度上升小，热膨胀、热变形的影响也小。因此，将第一接合部21与第二接合部41之间密封的密封部件8在高温下也可以发挥良好的密封性能。

而且，将第一接合部21与第二接合部41之间密封的密封部件8也同样地，由废气引起的温度上升小，因此，在密封部件8由金属材料形成的情况下，也可以不使用高价的耐热合金，因此，可以防止密封部件8、具备密封部件8的涡轮增压器1的高价格化。

在几个实施方式中，如图2、5所示，上述环形的凹部43设置于上述第二接合部41。在图2以及图5所示的实施方式中，在从第二接合部41的第二面42上的轴7的径向内侧的缘部沿着轴7的轴线方向凹陷的环形的凹部43配置有密封部件8。密封部件8通过配置在环形的凹部43的底面与第一接合部21的第一面22之间，从而将第一接合部21与第二接合部41之间密封。

根据上述结构，如图2、5所示，在设置于第二接合部41的环形的凹部43配置的密封部件8被第二接合部41的环形的凹部43和第一接合部21的第一面22夹持，因此，可以发挥良好的密封性能。另外，由于密封部件8配置于第二接合部41的环形的凹部43，因此，在相对于涡轮机壳体4组装轴承壳体2的情况下，可以防止密封部件8的脱落，因此，可以提高组装作业性。

在其他的几个实施方式中，如图3所示，上述环形的凹部23设置于上述第一接合部21。在图3所示的实施方式中，在从第一接合部21的第一面22上的轴7的径向内侧的缘部沿着轴7的轴线方向凹陷的环形的凹部23配置有密封部件8。密封部件8通过配置在环形的凹部23的底面与第二接合部41的第二面42之间，从而将第一接合部21与第二接合部41之间密封。

根据上述结构，如图3所示，在设置于第一接合部21的环形的凹部23配置的密封部件8被环形的凹部23和第二接合部41的第二面42夹持，因此，可以发挥良好的密封性能。另外，由于密封部件8配置于第一接合部21的环形的凹部23，因此，在相对于轴承壳体2组装涡轮机壳体4的情况下，可以防止密封部件8的脱落，因此，可以提高组装作业性。

在其他的几个实施方式中，如图4所示，上述环形的凹部23设置于上述第一接合部21。另外，上述环形的凹部43设置于上述第二接合部41。在图4所示的实施方式中，环形的凹部23从第一接合部21的第一面22上的轴7的径向内侧的缘部沿着轴7的轴线方向凹陷而形成。另外，环形的凹部43从第二接合部41的第二面42上的轴7的径向内侧的缘部沿着轴7的轴线方向凹陷而形成。密封部件8通过配置在上述环形的凹部23的底面与环形的凹部43的底面之间，从而将第一接合部21与第二接合部41之间密封。

根据上述结构，密封部件8配置在上述环形的凹部23与上述环形的凹部43之间，被这些环形的凹部23、43夹持，因此，可以发挥良好的密封性能。

另外，由于设置有环形的凹部23以及环形的凹部43这两者，因此，在相对于轴承壳体2组装涡轮机壳体4的情况下，可以将密封部件8配置于第一接合部21的环形的凹部23，在相对于涡轮机壳体4组装轴承壳体2的情况下，可以将密封部件8配置于第二接合部41的环形的凹部43，因此，可以防止密封部件8的脱落，并且，可以提高组装作业的自由度以及作业性。

需要说明的是，考虑到轴承壳体2与涡轮机壳体4之间的热影响之差，将涡轮机壳体4的材料设为例如耐热合金，将轴承壳体2的材料设为例如比铸铁等耐热合金廉价且切削加工性优异的材料的情况下，环形的凹部23与环形的凹部43相比容易形成。

在几个实施方式中，如图2～5所示，上述轴承壳体2还包括用于供冷却水流动的冷却水流路28，该冷却水流路28相比环形的凹部23、43设置在轴7的径向的内侧。根据上述结构，轴承壳体2相比环形的凹部23、43在轴7的径向的内侧设置有用于供冷却水流动的冷却水流路28，因此，可以抑制第一接合部21和第二接合部41的温度上升，可以减小第一接合部21、第二接合部41以及设置在它们之间的密封部件8的热膨胀、热变形，所以，密封部件8可以发挥良好的密封性能。

图7是用于说明本发明一实施方式中的密封部件的图，是沿着轴的轴线方向剖开地表示的剖视图。图8是放大表示图7所示的A部分的概略局部放大端面图。

在几个实施方式中，如图7、8所示，密封部件8形成为环形，并且，在沿着轴7的轴线方向的截面中包括：与第一接合部21相接的第一边81、与第二接合部41相接的第二边82、以及具有将第一边81和第二边82相连的规定曲率的弯曲部83。在图2～4所示的实施方式中，密封部件8包括截面形状为C字形的密封部件8A(C型环)，密封部件8A包括第一边81、第二边82以及弯曲部83，通过第一边81、第二边82以及弯曲部83，在径向的内侧形成有向径向外侧凹陷的凹部。另外，在图5所示的实施方式中，密封部件8包括截面形状为E字形的密封部件8B(E型环)，密封部件8B包括第一边81、第二边82以及弯曲部83，通过第一边81、第二边82以及弯曲部83，在径向的内侧形成有两个向径向外侧凹陷的凹部。

根据上述结构，如图2～5所示，密封部件8形成为环形，因此，可以遍及整周将第一接合部21与第二接合部41之间密封。而且，如图5所示，由于密封部件8包括上述第一边81、上述第二边82、以及具有将第一边81与第二边82相连的规定曲率的弯曲部83，因此，容易沿着轴7的轴线方向压缩，可以利用由该压缩产生的恢复力(弹性力)发挥密封性能。

需要说明的是，密封部件8B与密封部件8A相比，容易沿着轴7的轴线方向压缩，可以利用由该压缩产生的恢复力(弹性力)发挥密封性能。

(关于回弹特性)

本发明人等进行了深入研究，结果发现，通过使上述密封部件8满足规定的回弹特性，从而可以发挥良好的密封性能。而且，对于涡轮机叶轮5的叶轮直径为20mm以上且70mm以下的涡轮增压器1，使用非稳态热变形解析，计算密封部件8所要求的回弹特性。在非稳态热变形解析时，使轴承壳体2以及涡轮机壳体4的结构材料的热膨胀系数彼此同等。同等并非仅意味着轴承壳体2以及涡轮机壳体4的结构材料的热膨胀系数完全一致，包括在由轴承壳体2、涡轮机壳体4的热膨胀、热变形引起的第一面22与第二面42之间的高度变化处于规定量以下的范围内(例如相对于初始高度为4％以下)两者的热膨胀系数存在差异的情况。在本次的非稳态热变形解析中，轴承壳体2以及涡轮机壳体4的热膨胀系数同等，将这些结构部件的热膨胀系数设为8～22×10＾-6mm/mm/℃。

图6是以相对于初始高度的比来表示本发明的一实施方式的涡轮增压器的基于非稳态热变形解析算出的第一面22与第二面42之间的高度变化的曲线图。在此，该图中实线所示的T/Tmax是将在涡旋流路48中流动的废气的温度T除以最高气体温度Tmax而得到的值。该图中虚线所示的ΔH/H是将第一面22与第二面42之间的高度变化ΔH除以初始高度H而得到的值。

如图6所示，在涡轮增压器1运转时，由于轴承壳体2、涡轮机壳体4的热膨胀、热变形，第一面22与第二面42之间的间隙总是变窄，高度变化相对于初始高度不足4％。因此，为了防止密封部件8的废气的泄漏而需要的回弹特性(沿着轴线方向的弹性变形量)相对于初始高度为4％以上。

如图7、8所示，上述密封部件8A在将密封部件8A的外径尺寸设为DO[mm]、将内径尺寸设为DI[mm]、将截面宽度设为L[mm]、将高度尺寸设为H[mm]、将板厚设为T[mm]以及将弯曲部83的曲率设为R[mm]的情况下，通过满足高度尺寸与板厚之比即H/T为8.0≤H/T≤25.0、高度尺寸与曲率之比即H/R为2.0≤H/R≤6.0、以及高度尺寸与截面宽度之比即H/L为0.5≤H/L≤3.5的条件，从而回弹特性相对于初始高度为4％以上。在此，截面宽度L利用L＝(DO-DI)/2的计算式算出。

根据上述结构，涡轮机叶轮5的叶轮直径为20mm以上且70mm以下。这样的涡轮机叶轮5适用于汽车用的涡轮增压器1。另外，轴承壳体2与涡轮机壳体4的热膨胀系数相同。本发明人等发现，通过使密封部件8A满足规定的回弹特性，从而可以发挥良好的密封性能。而且，密封部件8A通过满足上述条件，从而可以在汽车用的涡轮增压器1中满足规定的回弹特性，可以发挥良好的密封性能。

本发明并不限定于上述实施方式，也包括对上述实施方式进行了变形而得到的方式、将这些方式适当组合而得到的方式。

附图标记说明

1 涡轮增压器

2 轴承壳体

21 第一接合部

22 第一面

23 环形的凹部

24 第三面

25 锥形

26 前端面

27 外侧面

28 冷却水流路

29 突出部

3 轴承

4 涡轮机壳体

41 第二接合部

42 第二面

43 环形的凹部

44 第四面

45 锥形

46 背板支承部

47 嵌合部

48 涡旋流路

5 涡轮机叶轮

6 紧固部件

61 第一端部

62 第二端部

63 连结部

64 嵌合凹部

7 轴

8 密封部件

81 第一边

82 第二边

83 弯曲部

9 背板

91 外周缘部

92 内周缘部

10 叶轮

11 压缩机壳体

12 密封部

CA 中心轴线

Claims (10)

1.一种涡轮增压器，具备：

轴；

轴承壳体，所述轴承壳体收容将所述轴支承为能够旋转的轴承；

涡轮机壳体，所述涡轮机壳体收容设置在所述轴的轴线方向的一端的涡轮机叶轮；以及

紧固部件，所述紧固部件将所述轴承壳体与所述涡轮机壳体紧固，

其中，

所述轴承壳体包括沿着所述轴的径向突出的第一接合部，所述第一接合部具有沿着所述径向延伸的第一面，

所述涡轮机壳体包括沿着所述轴的径向突出的第二接合部，所述第二接合部具有沿着所述径向延伸并且与所述第一面面对的第二面，

所述紧固部件构成为通过相对于所述第一接合部和所述第二接合部从外侧嵌合，从而夹持所述第一接合部和所述第二接合部，

所述第一面和所述第二面中的至少任一方在所述轴的径向内侧具有环形的凹部，在所述环形的凹部配置有密封部件。

2.如权利要求1所述的涡轮增压器，其中，

所述紧固部件包括：

第一端部，所述第一端部卡止于所述第一接合部的所述轴的轴线方向上的与所述第一面相反的一侧的第三面；

第二端部，所述第二端部卡止于所述第二接合部的所述轴的轴线方向上的与所述第二面相反的一侧的第四面；以及

连结部，所述连结部与所述第一端部和所述第二端部连结。

3.如权利要求2所述的涡轮增压器，其中，

所述第一接合部在所述第三面形成有随着从外周面朝向所述轴的径向内侧而壁厚逐渐变厚的锥形，

所述第二接合部在所述第四面形成有随着从外周面朝向所述轴的径向内侧而壁厚逐渐变厚的锥形，

所述紧固部件的所述第一端部和所述第二端部以彼此的前端分离的方式沿着相对于所述轴的径向倾斜的方向延伸。

4.如权利要求1～3中任一项所述的涡轮增压器，其中，

所述涡轮增压器还具备配置在所述涡轮机叶轮与所述轴承壳体之间的背板，

所述轴承壳体具有相对于所述第一接合部设置在所述轴的轴线方向上的所述涡轮机叶轮侧并且沿着所述轴的径向延伸的端面，

所述涡轮机壳体还包括背板支承部，所述背板支承部相对于所述第二接合部设置在所述轴的轴线方向上的所述涡轮机叶轮侧并且沿着所述轴的径向向所述径向的内侧延伸，

所述背板的沿着所述轴的径向延伸的外周缘部被夹持在所述背板支承部与所述端面之间。

5.如权利要求1～4中任一项所述的涡轮增压器，其中，

所述环形的凹部设置于所述第二接合部。

6.如权利要求1～4中任一项所述的涡轮增压器，其中，

所述环形的凹部设置于所述第一接合部。

7.如权利要求1～4中任一项所述的涡轮增压器，其中，

所述环形的凹部设置于所述第二接合部和所述第一接合部。

8.如权利要求1～7中任一项所述的涡轮增压器，其中，

所述轴承壳体还包括用于供冷却水流动的冷却水流路，所述冷却水流路相比所述环形的凹部设置在所述径向的内侧。

9.如权利要求1～8中任一项所述的涡轮增压器，其中，

所述密封部件形成为环形，并且，在沿着所述轴的轴线方向的截面中包括：与所述第一接合部相接的第一边、与所述第二接合部相接的第二边、以及具有将所述第一边和所述第二边相连的规定曲率的弯曲部。

10.如权利要求9所述的涡轮增压器，其中，

所述涡轮机叶轮的叶轮直径为20mm以上且70mm以下，

所述轴承壳体与所述涡轮机壳体的热膨胀系数相同，

所述密封部件在将所述密封部件的外径尺寸设为DO、将内径尺寸设为DI、将截面宽度设为L、将高度尺寸设为H、将板厚设为T、以及将所述弯曲部的曲率设为R的情况下，满足：

所述截面宽度L为L＝(DO-DI)/2，

所述高度尺寸与所述板厚之比即H/T为8.0≤H/T≤25.0，

所述高度尺寸与所述曲率之比即H/R为2.0≤H/R≤6.0，以及

所述高度尺寸与所述截面宽度之比即H/L为0.5≤H/L≤3.5的条件，并具有规定的回弹特性。