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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Turbinengehäuse und einen Turbolader.
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HINTERGRUND
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Ein Fahrzeug oder dergleichen kann mit einem Turbolader versehen sein, der einen Turbinenrotor unter Verwendung von Energie des von einem Motor abgegebenen Abgases dreht und wiederum ein Verdichterrad dreht, das koaxial mit dem Turbinenrotor installiert ist, um die Luft aufzuladen, um die Motorleistung zu verbessern.
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Das Patentdokument 1 offenbart, dass ein Turbinengehäuse eines Turboladers einen Schneckendurchgang aufweist, durch den Abgas unmittelbar nachdem es von einem Motor abgegeben wurde, strömt, und dieser Schneckendurchgang eine rechteckige Querschnittsform aufweist.
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Zitatliste
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Patentliteratur
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Patentdokument 1:
JP2018-96267A -
ZUSAMMENFASSUNG
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Zu lösende Probleme
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Wenn der Spiralkanal eine rechteckige Querschnittsform aufweist, konzentriert sich die Spannung aufgrund von Wärmeausdehnung auf die Eckabschnitte des Schneckendurchgangs, und diese Spannung kann den Spiralkanal beschädigen. Jedoch erwähnt das Patentdokument 1 nicht die Konzentration von Spannung auf die Eckabschnitte des Spiralkanals.
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Die vorliegende Offenbarung wurde im Hinblick auf das obige Problem gemacht, und eine Aufgabe davon ist es, ein Turbinengehäuse bereitzustellen, das die Beschädigung des Schneckendurchgangs unterdrücken kann.
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Lösung der Probleme
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Um die obige Aufgabe zu lösen, weist ein Turbinengehäuse gemäß der vorliegenden Offenbarung einen Schneckendurchgang auf. Der Schneckendurchgang umfasst: eine Außenumfangsfläche, die sich entlang einer axialen Richtung des Turbinengehäuses erstreckt; eine Innenumfangsfläche, die in einer radialen Richtung des Turbinengehäuses nach innen von der Außenumfangsfläche angeordnet ist; eine einseitige Fläche, die eine Seitenfläche auf einer Seite in der axialen Richtung des Turbinengehäuses ist, die sich entlang der radialen Richtung des Turbinengehäuses erstreckt; eine andersseitige Seitenfläche, die eine Seitenfläche auf einer anderen Seite in der axialen Richtung des Turbinengehäuses ist, die näher an einem Auslass des Turbinengehäuses angeordnet ist als die einseitige Fläche und sich entlang der radialen Richtung des Turbinengehäuses erstreckt; einen einseitigen Außenumfangsabschnitt R, der ein Außenumfangsende der einseitigen Fläche und ein einseitiges Ende der Außenumfangsfläche verbindet; einen anderen Außenumfangsabschnitt R, der ein Außenumfangsende der anderen Seitenfläche und ein anderes Ende der Außenumfangsfläche verbindet; und einen anderen Innenumfangsabschnitt R, der ein Innenumfangsende der andersseitigen Seitenfläche und ein andersseitiges Ende der Innenumfangsfläche verbindet. In einer Querschnittsansicht des Schneckendurchgangs, wenn ein Verhältnis einer Breitenabmessung des Schneckendurchgangs entlang der axialen Richtung zu einer R-Abmessung von jedem des einseitigen Außenumfangs-R-Abschnitts, des anderseitigen Außenumfangs-R-Abschnitts und des anderseitigen Innenumfangs-R-Abschnitts als ein einseitiges Außenumfangs-R-Verhältnis, ein anderseitiges Außenumfangs-R-Verhältnis bzw. ein anderseitiges Innenumfangs-R-Verhältnis definiert ist, weist der Schneckendurchgang einen R-Verhältnis-Erhöhungsbereich auf, wo mindestens eines des einseitigen Außenumfangs-R-Verhältnisses, des anderseitigen Außenumfangs-R-Verhältnisses und des anderseitigen Innenumfangs-R-Verhältnisses von stromaufwärts nach stromabwärts im Schneckendurchgang zunimmt.
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Vorteilhafte Effekte
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Gemäß dem Turbinengehäuse, da das R-Verhältnis (einseitiges Außenumfangs-R-Verhältnis, anderseitiges Außenumfangs-R-Verhältnis und anderseitiges Innenumfangs-R-Verhältnis) von mindestens einem der Eckabschnitte (einseitiger Außenumfangs-R-Abschnitt, anderseitiger Außenumfangs-R-Abschnitt und anderseitiger Innenumfangs-R-Abschnitt) des Schneckendurchgangs von stromaufwärts nach stromabwärts im Schneckendurchgang zunimmt, kann die Konzentration von Spannung aufgrund von Wärmeausdehnung unterdrückt werden, und die Beschädigung des Schneckendurchgangs kann unterdrückt werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Querschnittsansicht eines Turboladers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 2 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Teils der Konfiguration eines Turbinengehäuses gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 3 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Schneckendurchgangs gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 4 ist ein Diagramm zur Beschreibung des R-Verhältnis-Erhöhungsbereichs gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem einseitigen äußeren peripheren R-Verhältnis und der Winkelposition gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
- 6 ist ein Diagramm zur Analyse von thermischer Spannung, das die Verteilung der Größe der thermischen Spannung zeigt, die auf einen herkömmlichen Schneckendurchgang wirkt.
- 7 ist ein Diagramm zur Beschreibung des R-Verhältnis-Erhöhungsbereichs gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Im Folgenden werden ein Turbinengehäuse und ein Turbolader gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die folgenden Ausführungsformen sind veranschaulichend und sollen die vorliegende Offenbarung nicht einschränken, und verschiedene Modifikationen sind im Rahmen der technischen Ideen der vorliegenden Offenbarung möglich.
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<Erste Ausführungsform>
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(Konfiguration des Turboladers)
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Die Konfiguration eines Turbinengehäuses 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird beschrieben. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Turboladers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 2 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Teils der Konfiguration eines Turbinengehäuses gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Schneckendurchgangs gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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Ein Turbolader 100 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist ein Abgasturbolader zum Aufladen von Luft zu einem Motor, der an einem Fahrzeug wie einem Automobil montiert ist. Wie in 1 gezeigt, weist der Turbolader 100 ein Turbinengehäuse 1, ein Lagergehäuse 102 und ein Verdichtergehäuse 104 auf.
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Das Turbinengehäuse 1 nimmt einen Turbinenrotor 2 auf, der eine Nabe 2a und mehrere Turbinenschaufeln 2b enthält, die an der Außenumfangsfläche der Nabe 2a angeordnet sind. Ferner weist das Turbinengehäuse 1 einen Schneckendurchgang 6 zum Einleiten des Abgases G, das vom Motor abgegeben wird, in den Turbinenrotor 2 auf. Der Schneckendurchgang 6 wird später beschrieben. Das Lagergehäuse 102 nimmt ein Lager 102a auf, das den Turbinenrotor 2 in einer drehbaren Weise um eine Drehachse O (Rotorwelle) stützt. Die Drehachse O ist die Achse des Turbinengehäuses 1. Das Verdichtergehäuse 104 nimmt ein Verdichterrad 104a, das mit dem Turbinenrotor 2 über die Drehachse O (Rotorwelle) verbunden ist, drehbar auf.
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Im Folgenden wird die Richtung einer kreisförmigen Kurve, die durch Drehung um die Drehachse O gezogen wird, als die „Umfangsrichtung“ bezeichnet, und die radiale Richtung der kreisförmigen Kurve wird als die „radiale Richtung“ bezeichnet. Diese „radiale Richtung“ hat die gleiche Bedeutung wie die radiale Richtung des Turbinengehäuses 1. Ferner wird die axiale Richtung (Richtung der Drehachse O) des Turbinengehäuses 1 einfach als die „axiale Richtung“ bezeichnet.
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(Konfiguration des Turbinengehäuses)
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Wie in 1 bis 2 gezeigt, weist das Turbinengehäuse 1 einen Schneckendurchgang 6 auf. In der ersten Ausführungsform weist das Turbinengehäuse 1 zusätzlich zum Schneckendurchgang 6 (siehe 1 und 2) einen Einleitungsdurchgang 12 (siehe 2), eine Turbinenkammer 14 (siehe 1 und 2) und einen Abgabedurchgang 16 (siehe 1) auf.
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Der Einleitungsdurchgang 12 ist ein Durchgang, durch den das Abgas G unmittelbar nachdem es in das Turbinengehäuse 6 eingeleitet wurde, strömt. Der Einleitungsdurchgang 12 weist einen Abgaseinlassabschnitt 18 auf. Das Abgas G, das vom Motor abgegeben wird, wird durch den Abgaseinlassabschnitt 18 in das Turbinengehäuse 1 eingeleitet. Ein Einlassabschnitt 19a des Schneckendurchgangs 6 ist mit einem Endabschnitt 12a des Einleitungsdurchgangs 12 gegenüber dem Abgaseinlassabschnitt 18 verbunden, so dass das Abgas G, das durch den Einleitungsdurchgang 12 strömt, in den Schneckendurchgang 6 eingeleitet wird. Die Turbinenkammer 14 ist ein Raum zum Aufnehmen des Turbinenrotors 2 und weist einen Öffnungsabschnitt 22 auf, der sich in der axialen Richtung zur anderen Seite hin öffnet. Die Turbinenkammer 14 befindet sich radial einwärts des Schneckendurchgangs 6, und wie später beschrieben wird, wird das Abgas G, das aus dem Schneckendurchgang 6 strömt, durch einen Verbindungsdurchgang 24 in die Turbinenkammer 14 eingeleitet. Der Abgabedurchgang 16 ist mit dem Öffnungsabschnitt 22 der Turbinenkammer 14 verbunden, so dass das Abgas G, das durch die Turbinenkammer 14 strömt, in den Abgabedurchgang 16 eingeleitet wird. Das Abgas G, das in den Abgabedurchgang 16 eingeleitet wird, wird durch einen Abgasauslass (nicht gezeigt) aus dem Turbinengehäuse 1 abgegeben.
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Der Schneckendurchgang 6 ist so konfiguriert, dass er eine ringförmige Form vom Endabschnitt 12a des Einleitungsdurchgangs 12 aufweist. Ferner wird der Grenzabschnitt zwischen dem Einlassabschnitt 19a und dem Auslassabschnitt 19b des Schneckendurchgangs 6 durch einen Zungenabschnitt 20 gebildet. Der Einlassabschnitt 19a und der Auslassabschnitt 19b des Schneckendurchgangs 6 kommunizieren miteinander, so dass das Abgas G, das durch den Auslassabschnitt 19b des Schneckendurchgangs 6 gelangt ist, wieder in den Einlassabschnitt 19a des Schneckendurchgangs 6 eintritt.
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Im Folgenden wird, wie in 2 gezeigt, die Winkelposition des Wicklungsanfangsabschnitts (Zungenabschnitt 20) des Schneckendurchgangs 6 um die Drehachse O (Achse des Turbinengehäuses 1) als 0 Grad definiert, und die Winkelposition des Wicklungsendabschnitts (Zungenabschnitt 20) des Schneckendurchgangs 6 um die Drehachse O wird als 360 Grad definiert. Die Winkelposition nimmt entlang der Richtung zu, in der das Abgas G im Schneckendurchgang 6 von stromaufwärts nach stromabwärts strömt.
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Ferner ist der Schneckendurchgang 6 so konfiguriert, dass der Querschnitt von stromaufwärts nach stromabwärts zunimmt. Ein Verbindungsdurchgang 24, der den Schneckendurchgang 6 und die Turbinenkammer 14 über den gesamten Umfang verbindet, ist radial einwärts des Schneckendurchgangs 6 angeordnet. Dementsprechend strömt ein Teil des Abgases G im Schneckendurchgang 6 in die Turbinenkammer 14 durch den Verbindungsdurchgang 24, während er sich entlang einer kreisförmigen Kurve bewegt.
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(Konfiguration des Schneckendurchgangs)
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Wie in 3 gezeigt, enthält der Schneckendurchgang 6 in einem Querschnitt des Schneckendurchgangs 6 eine Außenumfangsfläche 26, eine Innenumfangsfläche 28, eine einseitige Fläche 30, eine anderseitige Fläche 32, einen einseitigen Außenumfangs-R-Abschnitt 34, einen anderseitigen Außenumfangs-R-Abschnitt 36 und einen anderseitigen Innenumfangs-R-Abschnitt 38. Der Schneckendurchgang 6 ist so konfiguriert, dass er einen im Wesentlichen rechteckigen Strömungsdurchgangsquerschnitt aufweist. 3 zeigt schematisch den Querschnitt des Schneckendurchgangs 6 bei einer Winkelposition von 0 Grad.
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Die Außenumfangsfläche 26 ist ein Abschnitt, der sich entlang der axialen (Drehachse O) Richtung erstreckt. Die Innenumfangsfläche 28 ist ein Abschnitt, der radial einwärts der Außenumfangsfläche 26 angeordnet ist. Die einseitige Fläche 30 ist eine Seitenfläche auf einer Seite in der axialen Richtung und ein Abschnitt, der sich entlang der radialen Richtung erstreckt. Die anderseitige Fläche 32 ist eine Seitenfläche auf der anderen Seite in der axialen Richtung und ein Abschnitt, der axial auf der anderen Seite (auf der Seite näher am Auslass des Turbinengehäuses 1) der einseitigen Fläche 30 angeordnet ist und sich entlang der radialen Richtung erstreckt.
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In der ersten Ausführungsform erstreckt sich die Außenumfangsfläche 26 entlang einer Richtung parallel zur axialen Richtung. Die Innenumfangsfläche 28 ist so geneigt, dass sie sich der Drehachse O zu einer Seite in der axialen Richtung nähert. Ein einseitiges Ende 28a der Innenumfangsfläche 28 und ein Innenumfangsende 30a der einseitigen Fläche 30 sind mit dem Verbindungsdurchgang 24 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform sind die einseitige Fläche 30 und die Innenfläche des Verbindungsdurchgangs 24 bündig miteinander, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Ein Stufenabschnitt kann zwischen der einseitigen Fläche 30 und dem Verbindungsdurchgang 24 vorgesehen sein.
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Der einseitige Außenumfangs-R-Abschnitt 34 ist ein Abschnitt, der ein Außenumfangsende 30b der einseitigen Fläche 30 und ein einseitiges Ende 26a der Außenumfangsfläche 26 verbindet. Der anderseitige Außenumfangs-R-Abschnitt 36 ist ein Abschnitt, der ein Außenumfangsende 32b der anderseitigen Fläche 32 und ein anderseitiges Ende 26b der Außenumfangsfläche 26 verbindet. Der anderseitige Innenumfangs-R-Abschnitt 38 ist ein Abschnitt, der ein Innenumfangsende 32a der anderseitigen Fläche 32 und ein anderseitiges Ende 28b der Innenumfangsfläche 28 verbindet. Jeder des einseitigen Außenumfangs-R-Abschnitts 34, des anderseitigen Außenumfangs-R-Abschnitts 36 und des anderseitigen Innenumfangs-R-Abschnitts 38 weist eine Bogenform auf.
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Hier ist ein Verhältnis der Breitenabmessung X des Schneckendurchgangs 6 entlang der axialen Richtung zu der R-Abmessung von jedem des einseitigen Außenumfangs-R-Abschnitts 34, des anderseitigen Außenumfangs-R-Abschnitts 36 und des anderseitigen Innenumfangs-R-Abschnitts 38 als ein einseitiges Außenumfangs-R-Verhältnis R1 (= r1/X), ein anderseitiges Außenumfangs-R-Verhältnis R2 (= r2/X) bzw. ein anderseitiges Innenumfangs-R-Verhältnis R3 (= r3/X) definiert. In der ersten Ausführungsform ist jede R-Abmessung r1, r2, r3 die Größe, die sich entlang einer Richtung parallel zur axialen Richtung erstreckt. Das heißt, r1 ist die Größe des Abstands zwischen dem Außenumfangsende 30b der einseitigen Fläche 30 und dem einseitigen Ende 26a der Außenumfangsfläche 26 in der axialen Richtung. In ähnlicher Weise ist r2 die Größe des Abstands zwischen dem Außenumfangsende 32b der anderen Seitenfläche 32 und dem anderen Seitenende 26b der Außenumfangsfläche 26 in der axialen Richtung. In ähnlicher Weise ist r3 die Größe des Abstands zwischen dem Innenumfangsende 32a der anderen Seitenfläche 32 und dem anderen Seitenende 28b der Innenumfangsfläche 28 in der axialen Richtung. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. In einigen Ausführungsformen kann jede R-Abmessung r1, r2, r3 die Größe sein, die sich entlang einer Richtung parallel zur radialen Richtung erstreckt.
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4 ist ein Diagramm zur Beschreibung des R-Verhältnis-Erhöhungsbereichs gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem einseitigen äußeren peripheren R-Verhältnis und der Winkelposition gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. 4 zeigt die Querschnitte des Schneckendurchgangs 6 bei Winkelpositionen von 0 Grad, 30 Grad, 60 Grad, 90 Grad, 120 Grad, 150 Grad, 180 Grad, 210 Grad, 240 Grad, 270 Grad und 300 Grad. 5 zeigt das einseitige äußere periphere R-Verhältnis R1 bei Winkelpositionen von 0 Grad, 30 Grad, 60 Grad, 90 Grad, 120 Grad, 150 Grad, 180 Grad, 210 Grad, 240 Grad, 270 Grad und 300 Grad.
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Wie in 4 gezeigt, weist der Schneckendurchgang 6 einen R-Verhältnis-Erhöhungsbereich A auf. Der R-Verhältnis-Erhöhungsbereich A enthält einen einseitigen Außenumfangs-R-Verhältnis-Erhöhungsbereich A1. Der einseitige Außenumfangs-R-Verhältnis-Erhöhungsbereich A1 ist ein Bereich, wo das einseitige Außenumfangs-R-Verhältnis R1 von stromaufwärts nach stromabwärts im Schneckendurchgang 6 zunimmt. In der ersten Ausführungsform wird die R-Abmessung r1 des einseitigen Außenumfangs-R-Abschnitts 34 in einem Bereich konstant gehalten, in dem die Winkelposition 0 Grad bis 300 Grad ist. Andererseits nimmt die Breitenabmessung X des Schneckendurchgangs 6 ab, wenn sich die Winkelposition von 0 Grad bis 240 Grad bewegt, und wird von 240 Grad bis 300 Grad konstant gehalten. Jedes des anderseitigen Außenumfangs-R-Verhältnisses R2 und des anderseitigen Innenumfangs-R-Verhältnisses R3 kann so konfiguriert sein, dass sie abnehmen, wenn sich die Winkelposition von 0 Grad bis 300 Grad bewegt, oder kann konstant gehalten werden.
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Ferner kann, wie in 5 gezeigt, das einseitige Außenumfangs-R-Verhältnis R1 bei einer Winkelposition von gleich oder mehr als 180 Grad und weniger als 360 Grad größer sein als das einseitige Außenumfangs-R-Verhältnis R1 bei einer Winkelposition von gleich oder mehr als 0 Grad und weniger als 180 Grad. Mit anderen Worten kann der Minimalwert des einseitigen Außenumfangs-R-Verhältnisses R1 bei einer Winkelposition von gleich oder mehr als 180 Grad und weniger als 360 Grad größer sein als der Maximalwert des einseitigenAußenumfangs-R-Verhältnisses R1 bei einer Winkelposition von gleich oder mehr als 0 Grad und weniger als 180 Grad.
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(Effekt)
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Der Effekt des Turbinengehäuses 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird beschrieben. Wenn der Schneckendurchgang 6 eine rechteckige Querschnittsform aufweist, konzentriert sich die Spannung aufgrund von Wärmeausdehnung auf die Eckabschnitte (einseitiger Außenumfangs-R-Abschnitt 34, anderseitiger Außenumfangs-R-Abschnitt 36, anderseitiger Innenumfangs-R-Abschnitt 38) des Schneckendurchgangs 6, und diese Spannung kann eine Beschädigung verursachen.
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Jedoch weist gemäß der ersten Ausführungsform der Schneckendurchgang 6 den einseitigen Außenumfangs-R-Verhältnis-Erhöhungsbereich A1 auf, wo das einseitige Außenumfangs-R-Verhältnis R1 von stromaufwärts nach stromabwärts im Schneckendurchgang 6 zunimmt. Somit unterdrückt der einseitige Außenumfangs-R-Abschnitt 34, der dem Eckabschnitt des Schneckendurchgangs 6 entspricht, die Konzentration von Spannung aufgrund von Wärmeausdehnung und unterdrückt die Beschädigung des Schneckendurchgangs 6.
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Ferner ist gemäß den Befunden der vorliegenden Erfinder die Spannung aufgrund von Wärmeausdehnung auf der Seite größer, die näher am Lagergehäuse 102 (einer Seite in der axialen Richtung) des Schneckendurchgangs 6 ist. Gemäß der ersten Ausführungsform enthält der R-Verhältnis-Erhöhungsbereich A den einseitigen Außenumfangs-R-Verhältnis-Erhöhungsbereich A1, der auf einer Seite in der axialen Richtung ausgebildet ist. Somit ist es möglich, die Spannung aufgrund von Wärmeausdehnung zu reduzieren, die auf den einseitigen Außenumfangs-R-Abschnitt 34 konzentriert ist, der dem Eckabschnitt des Schneckendurchgangs 6 auf der Seite entspricht, die näher am Lagergehäuse 102 ist, und die Beschädigung des Schneckendurchgangs 6 zu unterdrücken.
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6 ist ein Diagramm zur Analyse von thermischer Spannung, das die Verteilung der Größe der thermischen Spannung zeigt, die auf einen herkömmlichen Schneckendurchgang 06 wirkt. Wie in 6 gezeigt, ist im herkömmlichen Schneckendurchgang 06 die Spannung aufgrund von Wärmeausdehnung bei einer Winkelposition von gleich oder mehr als 180 Grad und weniger als 360 Grad häufig höher als die Spannung aufgrund von Wärmeausdehnung bei einer Winkelposition von gleich oder mehr als 0 Grad und weniger als 180 Grad. Im Gegensatz dazu ist gemäß der ersten Ausführungsform, wie in 5 gezeigt, da das einseitige äußere periphere R-Verhältnis R1 bei einer Winkelposition von gleich oder mehr als 180 Grad und weniger als 360 Grad größer ist als das einseitige äußere periphere R-Verhältnis R1 bei einer Winkelposition von gleich oder mehr als 0 Grad und weniger als 180 Grad, es möglich, die Spannung aufgrund von Wärmeausdehnung zu reduzieren, die auf den Abschnitt des einseitigen äußeren peripheren R-Abschnitts 34 bei einer Winkelposition von gleich oder mehr als 180 Grad und weniger als 360 Grad konzentriert ist, und die Beschädigung des Schneckendurchgangs 6 zu unterdrücken.
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Ferner kann gemäß der ersten Ausführungsform, da die R-Abmessung r1 des einseitigen äußeren peripheren R-Abschnitts 34 in einem Bereich konstant ist, in dem die Winkelposition gleich oder mehr als 0 Grad und weniger als 300 Grad ist, der einseitige äußere periphere R-Abschnitt 34 leicht ausgebildet werden, und der Schneckendurchgang 6 kann leicht hergestellt werden, im Vergleich zu dem Fall, in dem die R-Abmessung r1 nicht konstant ist. In einigen Ausführungsformen ist die R-Abmessung r1 des einseitigen äußeren peripheren R-Abschnitts 34 zumindest in einem Bereich konstant, in dem die Winkelposition gleich oder mehr als 0 Grad und weniger als 240 Grad ist. In diesem Fall kann an einer Winkelposition von gleich oder mehr als 240 Grad die R-Abmessung r1 des einseitigen äußeren peripheren R-Abschnitts 34 stromabwärts abnehmen.
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Ferner ist es gemäß der ersten Ausführungsform, da der Turbolader 100 mit dem Turbinengehäuse 1 mit dem oben beschriebenen Effekt versehen ist, möglich, das Risiko einer Beschädigung des Schneckendurchgangs 6 zu reduzieren und die Produktlebensdauer des Turboladers 100 zu verlängern.
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Die erste Ausführungsform wurde in Verbindung mit dem Fall beschrieben, in dem der R-Verhältnis-Erhöhungsbereich A den einseitigen Außenumfangs-R-Verhältnis-Erhöhungsbereich A1 enthält, wo das einseitige Außenumfangs-R-Verhältnis R1 von stromaufwärts nach stromabwärts im Schneckendurchgang 6 zunimmt, aber die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist. Der Schneckendurchgang 6 des Turbinengehäuses 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung weist den R-Verhältnis-Erhöhungsbereich A auf, wo mindestens eines des einseitigen Außenumfangs-R-Verhältnisses R1, des anderseitigen Außenumfangs-R-Verhältnisses R2 und des anderseitigen Innenumfangs-R-Verhältnisses R3 von stromaufwärts nach stromabwärts im Schneckendurchgang 6 zunimmt.
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<Zweite Ausführungsform>
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Das Turbinengehäuse 1 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird beschrieben. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich darin, dass der R-Verhältnis-Erhöhungsbereich A ferner einen anderseitigen Außenumfangs-R-Verhältnis-Erhöhungsbereich A2 enthält, aber die anderen Konfigurationen sind die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform beschriebenen. In der zweiten Ausführungsform sind die gleichen Bestandteile wie die in der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen verbunden und werden daher nicht erneut im Detail beschrieben.
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7 ist ein Diagramm zur Beschreibung des R-Verhältnis-Erhöhungsbereichs gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Wie in 7 gezeigt, weist der Schneckendurchgang 6 den R-Verhältnis-Erhöhungsbereich A auf, der ferner einen anderseitigen Außenumfangs-R-Verhältnis-Erhöhungsbereich A2 enthält. Der anderseitige Außenumfangs-R-Verhältnis-Erhöhungsbereich A2 ist ein Bereich, wo das anderseitige Außenumfangs-R-Verhältnis R2 von stromaufwärts nach stromabwärts im Schneckendurchgang 6 zunimmt. In der zweiten Ausführungsform wird die R-Abmessung r2 des anderseitigen Außenumfangs-R-Abschnitts 36 in einem Bereich konstant gehalten, in dem die Winkelposition 0 Grad bis 300 Grad ist.
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Ferner kann, obwohl nicht dargestellt, das anderseitige Außenumfangs-R-Verhältnis R2 an einer Winkelposition von gleich oder mehr als 180 Grad und weniger als 360 Grad größer sein als das anderseitige Außenumfangs-R-Verhältnis R2 an einer Winkelposition von gleich oder mehr als 0 Grad und weniger als 180 Grad. Mit anderen Worten kann der Minimalwert des anderseitigen Außenumfangs-R-Verhältnisses R2 an einer Winkelposition von gleich oder mehr als 180 Grad und weniger als 360 Grad größer sein als der Maximalwert des anderseitigen Außenumfangs-R-Verhältnisses R2 an einer Winkelposition von gleich oder mehr als 0 Grad und weniger als 180 Grad.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform ist es möglich, die Spannung aufgrund von Wärmeausdehnung zu reduzieren, die auf den anderseitigen Außenumfangs-R-Abschnitt 36 konzentriert ist, der dem Eckabschnitt des Schneckendurchgangs 6 auf der Seite entspricht, die näher am Auslass des Turbinengehäuses 1 ist (andere Seite in der axialen Richtung), und die Beschädigung des Schneckendurchgangs 6 zu unterdrücken. Ferner ist es gemäß der zweiten Ausführungsform möglich, die Spannung aufgrund von Wärmeausdehnung zu reduzieren, die auf den Abschnitt des anderseitigen Außenumfangs-R-Abschnitts 36 bei einer Winkelposition von gleich oder mehr als 180 Grad und weniger als 360 Grad konzentriert ist, und die Beschädigung des Schneckendurchgangs 6 zu unterdrücken. Ferner kann gemäß der zweiten Ausführungsform, da die R-Abmessung r2 des anderseitigen Außenumfangs-R-Abschnitts 36 in einem Bereich konstant ist, in dem die Winkelposition gleich oder mehr als 0 Grad und weniger als 300 Grad ist, der anderseitige Außenumfangs-R-Abschnitt 36 leicht ausgebildet werden, und der Schneckendurchgang 6 kann leicht hergestellt werden, im Vergleich zu dem Fall, in dem die R-Abmessung r2 nicht konstant ist. In einigen Ausführungsformen ist die R-Abmessung r2 des anderseitigen Außenumfangs-R-Abschnitts 36 zumindest in einem Bereich konstant, in dem die Winkelposition gleich oder mehr als 0 Grad und weniger als 240 Grad ist. In diesem Fall kann an einer Winkelposition von gleich oder mehr als 240 Grad die R-Abmessung r2 des anderseitigen Außenumfangs-R-Abschnitts 36 stromabwärts abnehmen.
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Ferner kann in einigen Ausführungsformen der Schneckendurchgang 6 einen R-Verhältnis-Erhöhungsbereich aufweisen, der einen Bereich enthält, wo das anderseitige Innenumfangs-R-Verhältnis R3 von stromaufwärts nach stromabwärts im Schneckendurchgang 6 zunimmt. In diesem Fall kann das anderseitige Innenumfangs-R-Verhältnis r3 an einer Winkelposition von gleich oder mehr als 180 Grad und weniger als 360 Grad größer sein als das anderseitige Innenumfangs-R-Verhältnis r3 an einer Winkelposition von gleich oder mehr als 0 Grad und weniger als 180 Grad.
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Die in den obigen Ausführungsformen beschriebenen Inhalte würden beispielsweise wie folgt verstanden werden.
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(1) Turbinengehäuse (1) nach der vorliegenden Offenbarung weist einen Schneckendurchgang (6) auf. Der Schneckendurchgang umfasst: eine Außenumfangsfläche (26), die sich entlang einer Achsrichtung (O) des Turbinengehäuses erstreckt; eine Innenumfangsfläche (28), die innerhalb der Außenumfangsfläche in einer radialen Richtung des Turbinengehäuses angeordnet ist; eine einseitige Fläche (30), die eine Seitenfläche auf einer Seite in der axialen Richtung des Turbinengehäuses ist, die sich entlang der radialen Richtung des Turbinengehäuses erstreckt; eine anderseitige Fläche (32), die eine Seitenfläche auf einer anderen Seite in der axialen Richtung des Turbinengehäuses ist, die näher an einem Auslass des Turbinengehäuses angeordnet ist als die einseitige Fläche und sich entlang der radialen Richtung des Turbinengehäuses erstreckt; einen einseitigen Außenumfangsabschnitt R (34), der ein Außenumfangsende (30b) der einseitigen Fläche und ein einseitiges Ende (26a) der Außenumfangsfläche verbindet; einen anderseitigen Außenumfangsabschnitt R (36), der ein Außenumfangsende (32b) der anderseitigen Fläche und ein anderseitiges Ende (26b) der Außenumfangsfläche verbindet; und einen anderseitigen Innenumfangsabschnitt R (38), der ein Innenumfangsende (32a) der anderseitigen Fläche und ein anderseitiges Ende (28b) der Innenumfangsfläche verbindet. In einer Querschnittsansicht des Schneckendurchgangs, wenn ein Verhältnis einer Breitenabmessung des Schneckendurchgangs entlang der axialen Richtung zu einer R-Abmessung (r1, r2, r3) von jedem des einseitigen Außenumfangs-R-Abschnitts, des anderseitigen Außenumfangs-R-Abschnitts und des anderseitigen Innenumfangs-R-Abschnitts als ein einseitiges Außenumfangs-R-Verhältnis (R1), ein anderseitiges Außenumfangs-R-Verhältnis (R2) bzw. ein anderseitiges Innenumfangs-R-Verhältnis (R3) definiert ist, weist der Schneckendurchgang einen R-Verhältnis-Erhöhungsbereich (A) auf, wo mindestens eines des einseitigen Außenumfangs-R-Verhältnisses, des anderseitigen Außenumfangs-R-Verhältnisses und des anderseitigen Innenumfangs-R-Verhältnisses von stromaufwärts nach stromabwärts im Schneckendurchgang zunimmt.
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Wenn der Schneckendurchgang eine rechteckige Querschnittsform aufweist, konzentriert sich die Spannung aufgrund von Wärmeausdehnung auf die Eckabschnitte des Schneckendurchgangs, und diese Spannung kann den Schneckendurchgang beschädigen. Gemäß der obigen Konfiguration (1) weist der Schneckendurchgang jedoch den R-Verhältnis-Erhöhungsbereich auf, wo mindestens eines des einseitigen Außenumfangs-R-Verhältnisses, des anderseitigen Außenumfangs-R-Verhältnisses und des anderseitigen Innenumfangs-R-Verhältnisses von stromaufwärts nach stromabwärts im Schneckendurchgang zunimmt. Somit unterdrückt mindestens einer des einseitigen Außenumfangs-R-Abschnitts, des anderseitigen Außenumfangs-R-Abschnitts und des anderseitigen Innenumfangs-R-Abschnitts, der den Eckabschnitten des Schneckendurchgangs entspricht, die Konzentration von Spannung aufgrund von Wärmeausdehnung und unterdrückt die Beschädigung des Schneckendurchgangs.
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(2) In einigen Ausführungsformen enthält in der obigen Konfiguration (1) der R-Verhältnis-Erhöhungsbereich einen einseitigen Außenumfangs-R-Verhältnis-Erhöhungsbereich (A1), wo das einseitige Außenumfangs-R-Verhältnis von stromaufwärts nach stromabwärts im Schneckendurchgang zunimmt.
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Die Spannung aufgrund von Wärmeausdehnung ist auf der Seite größer, die näher am Lagergehäuse (einer Seite in der axialen Richtung) des Schneckendurchgangs ist. Gemäß der obigen Konfiguration (2) enthält der R-Verhältnis-Erhöhungsbereich den einseitigen Außenumfangs-R-Verhältnis-Erhöhungsbereich, wo das einseitige Außenumfangs-R-Verhältnis von stromaufwärts nach stromabwärts im Schneckendurchgang zunimmt. Somit ist es möglich, die Spannung aufgrund von Wärmeausdehnung zu reduzieren, die auf den einseitigen Außenumfangs-R-Abschnitt konzentriert ist, der dem Eckabschnitt des Schneckendurchgangs auf der Seite entspricht, die näher am Lagergehäuse ist, und die Beschädigung des Schneckendurchgangs zu unterdrücken.
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(3) In einigen Ausführungsformen enthält in der obigen Konfiguration (1) oder (2) der R-Verhältnis-Erhöhungsbereich einen anderseitigen Außenumfangs-R-Verhältnis-Erhöhungsbereich (A2), wo das anderseitige Außenumfangs-R-Verhältnis von stromaufwärts nach stromabwärts im Schneckendurchgang zunimmt.
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Gemäß der obigen Konfiguration (3) ist es möglich, die Spannung aufgrund von Wärmeausdehnung zu reduzieren, die auf den anderseitigen Außenumfangs-R-Abschnitt konzentriert ist, der dem Eckabschnitt des Schneckendurchgangs auf der Seite entspricht, die näher am Auslass des Turbinengehäuses ist (andere Seite in der axialen Richtung), und die Beschädigung des Schneckendurchgangs zu unterdrücken.
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(4) In einigen Ausführungsformen ist in der obigen Konfiguration (2), wenn eine Winkelposition eines Wicklungsanfangsabschnitts (20) des Schneckendurchgangs um eine Achse des Turbinengehäuses als 0 Grad definiert ist und eine Winkelposition eines Wicklungsendabschnitts (20) des Schneckendurchgangs um die Achse des Turbinengehäuses als 360 Grad definiert ist, das einseitige Außenumfangs-R-Verhältnis an einer Winkelposition von gleich oder mehr als 180 Grad und weniger als 360 Grad größer als das einseitige Außenumfangs-R-Verhältnis an einer Winkelposition von gleich oder mehr als 0 Grad und weniger als 180 Grad.
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Wie in 6 gezeigt, ist die Spannung aufgrund von Wärmeausdehnung an einer Winkelposition von gleich oder mehr als 180 Grad und weniger als 360 Grad häufig höher als die Spannung aufgrund von Wärmeausdehnung an einer Winkelposition von gleich oder mehr als 0 Grad und weniger als 180 Grad. Gemäß der obigen Konfiguration (4), da das einseitige Außenumfangs-R-Verhältnis an einer Winkelposition von gleich oder mehr als 180 Grad und weniger als 360 Grad größer ist als das einseitige Außenumfangs-R-Verhältnis an einer Winkelposition von gleich oder mehr als 0 Grad und weniger als 180 Grad, ist es möglich, die Spannung aufgrund von Wärmeausdehnung zu reduzieren, die auf den Abschnitt des einseitigen Außenumfangs-R-Abschnitts an einer Winkelposition von gleich oder mehr als 180 Grad und weniger als 360 Grad konzentriert ist, und die Beschädigung des Schneckendurchgangs zu unterdrücken.
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(5) In einigen Ausführungsformen ist in der obigen Konfiguration (3), wenn eine Winkelposition eines Wicklungsanfangsabschnitts (20) des Schneckendurchgangs um eine Achse des Turbinengehäuses als 0 Grad definiert ist und eine Winkelposition eines Wicklungsendabschnitts (20) des Schneckendurchgangs um die Achse des Turbinengehäuses als 360 Grad definiert ist, das anderseitige Außenumfangs-R-Verhältnis an einer Winkelposition von gleich oder mehr als 180 Grad und weniger als 360 Grad größer als das anderseitige Außenumfangs-R-Verhältnis an einer Winkelposition von gleich oder mehr als 0 Grad und weniger als 180 Grad.
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Gemäß der obigen Konfiguration (5) ist es möglich, die Spannung aufgrund von Wärmeausdehnung zu reduzieren, die auf den Abschnitt des anderseitigen Außenumfangs-R-Abschnitts an einer Winkelposition von gleich oder mehr als 180 Grad und weniger als 360 Grad konzentriert ist, und die Beschädigung des Schneckendurchgangs zu unterdrücken.
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(6) In einigen Ausführungsformen ist in der obigen Konfiguration (4), wenn die Winkelposition des Wicklungsanfangsabschnitts (20) des Schneckendurchgangs um die Achse des Turbinengehäuses als 0 Grad definiert ist und die Winkelposition des Wicklungsendabschnitts (20) des Schneckendurchgangs um die Achse des Turbinengehäuses als 360 Grad definiert ist, die R-Abmessung des einseitigen Außenumfangs-R-Abschnitts zumindest in einem Bereich konstant, in dem die Winkelposition gleich oder mehr als 0 Grad und weniger als 240 Grad ist.
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Gemäß der obigen Konfiguration (6) kann, da die R-Abmessung des einseitigen äußeren peripheren R-Abschnitts in einem Bereich konstant ist, in dem die Winkelposition gleich oder mehr als 0 Grad und weniger als 240 Grad ist, der einseitige äußere periphere R-Abschnitt leicht ausgebildet werden, und der Schneckendurchgang kann leicht hergestellt werden, im Vergleich zu dem Fall, in dem die R-Abmessung nicht konstant ist.
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(7) In einigen Ausführungsformen ist in der obigen Konfiguration (5), wenn die Winkelposition des Wicklungsanfangsabschnitts des Schneckendurchgangs um die Achse des Turbinengehäuses als 0 Grad definiert ist und die Winkelposition des Wicklungsendabschnitts des Schneckendurchgangs um die Achse des Turbinengehäuses als 360 Grad definiert ist, die R-Abmessung des anderseitigen äußeren peripheren R-Abschnitts zumindest in einem Bereich konstant, in dem die Winkelposition gleich oder mehr als 0 Grad und weniger als 240 Grad ist.
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Gemäß der obigen Konfiguration (7) kann, da die R-Abmessung des anderseitigen äußeren peripheren R-Abschnitts in einem Bereich konstant ist, in dem die Winkelposition gleich oder mehr als 0 Grad und weniger als 240 Grad ist, der anderseitige äußere periphere R-Abschnitt leicht ausgebildet werden, und der Schneckendurchgang kann leicht hergestellt werden, im Vergleich zu dem Fall, in dem die R-Abmessung nicht konstant ist.
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(8) Turbolader (100) nach der vorliegenden Offenbarung umfasst das in einem der obigen (1) bis (7) beschriebene Turbinengehäuse. Gemäß der obigen Konfiguration (8) ist es, da das in einem der obigen (1) bis (7) beschriebene Turbinengehäuse enthalten ist, möglich, das Risiko einer Beschädigung des Schneckendurchgangs zu reduzieren und die Produktlebensdauer des Turboladers zu verlängern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Turbinengehäuse
- 2
- Turbinenrotor
- 6
- Schneckendurchgang
- 12
- Einleitungsdurchgang
- 14
- Turbinenkammer
- 16
- Abgabedurchgang
- 18
- Abgaseinlassabschnitt
- 19a
- Einlassabschnitt des Schneckendurchgangs
- 19b
- Auslassabschnitt des Schneckendurchgangs
- 20
- Zungenabschnitt
- 24
- Verbindungsdurchgang
- 26
- Außenumfangsfläche
- 26a
- Einseitiges Ende der Außenumfangsfläche
- 26b
- Anderseitiges Ende der Außenumfangsfläche
- 28
- Innere Umfangsfläche
- 28a
- Einseitiges Ende der inneren Umfangsfläche
- 28b
- Anderseitiges Ende der inneren Umfangsfläche
- 30
- Einseitige Fläche
- 30a
- Innenumfangsende der einseitigen Fläche
- 30b
- Außenumfangsende der einseitigen Fläche
- 32
- Anderseitige Fläche
- 32a
- Innenumfangsende der anderseitigen Fläche
- 32b
- Außenumfangsende der anderseitigen Fläche
- 34
- Einseitiger Außenumfangs-R-Abschnitt
- 36
- Anderseitiger Außenumfangs-R-Abschnitt
- 38
- Anderseitiger Innenumfangs-R-Abschnitt
- 100
- Turbolader
- 102
- Lagergehäuse
- 104
- Verdichtergehäuse
- A
- R-Verhältnis-Erhöhungsbereich
- A1
- Einseitiger Außenumfangs-R-Verhältnis-Erhöhungsbereich
- A2
- Anderseitiger Außenumfangs-R-Verhältnis-Erhöhungsbereich
- G
- Abgas
- O
- Drehachse
- R1
- Einseitiges Außenumfangs-R-Verhältnis
- R2
- Anderseitiges Außenumfangs-R-Verhältnis
- R3
- Anderseitiges Innenumfangs-R-Verhältnis
- ri
- R-Abmessung des einseitigen Außenumfangs-R-Abschnitts
- r2
- R-Abmessung des anderseitigen Außenumfangs-R-Abschnitts
- r3
- R-Abmessung des anderseitigen Innenumfangs-R-Abschnitts
- X
- Breitenabmessung des Schneckendurchgangs
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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