JP2003536009A - Casing assembly for exhaust turbocharger turbine - Google Patents

Casing assembly for exhaust turbocharger turbine

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JP2003536009A
JP2003536009A JP2002502282A JP2002502282A JP2003536009A JP 2003536009 A JP2003536009 A JP 2003536009A JP 2002502282 A JP2002502282 A JP 2002502282A JP 2002502282 A JP2002502282 A JP 2002502282A JP 2003536009 A JP2003536009 A JP 2003536009A
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アルマング,ルーディゲル
クラオス,ハルトムート
ズィーモン,フォルカー
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Abstract

(57)【要約】 ターボ過給機のタービン用のら旋状ケーシングは薄い(0.2乃至2mmの厚さ)薄板金属にて製造される。ら旋状ケーシングは2つの合わさる部品により製造することができ、また、絶縁することができる。 (57) Abstract: Spiral casings for turbocharger turbines are made of thin (0.2 to 2 mm thick) sheet metal. Spiral casings can be manufactured from two mating parts and can be insulated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 本発明は、排気ターボ過給機のタービン用のケーシング組立体に関する。本発
明は、特に、タービンのら旋状ケーシングに関する。
The present invention relates to a casing assembly for a turbine of an exhaust turbocharger. The invention relates in particular to a spiral casing of a turbine.

【0002】 排気ターボ過給機は、近代の車にて必需品である。最も重要な構成要素は、タ
ービン及びコンプレッサである。これら2つの構成要素は、同一の軸に配置され
ている。内燃機関の排気は、タービンに伝達される。この排気はタービンを作動
させる。一方、タービンは、コンプレッサを作動させる。このことは、周囲から
空気を吸引し且つその空気を圧縮することになる。次に、エンジン内での燃焼の
ためその圧縮した空気が使用される。排気ターボ過給機の目的は、排気排出物を
最小にし且つエンジンの効率及びそのトルクを増大させることである。排気ター
ボ過給機は、また、触媒変換器の効率の点にて重要な機能も果たす。
Exhaust turbochargers are a necessity in modern cars. The most important components are the turbine and compressor. These two components are arranged on the same axis. The exhaust gas of the internal combustion engine is transmitted to the turbine. This exhaust powers the turbine. On the other hand, the turbine operates the compressor. This will draw air from the surroundings and compress it. The compressed air is then used for combustion in the engine. The purpose of the exhaust turbocharger is to minimize exhaust emissions and increase engine efficiency and its torque. Exhaust turbochargers also serve an important function in terms of catalytic converter efficiency.

【0003】 排気ターボ過給機について一般に次の基準が要求される。排気ターボ過給機は
、排気排出物、エンジンの効率レベル及びトルクに関する上述した機能を可能な
限り最適な仕方にて実現しなければならない。これを行うとき、排気ターボ過給
機は、最小重量であり且つ最小の構造容積でなければならない。設計は簡単で且
つ組み立てが容易であり、これにより製造コストが最小程度に保たれるようにし
なければならない。排気ターボ過給機は、触媒変換器と適合可能でなければなら
ない。
The following standards are generally required for exhaust turbochargers: Exhaust turbochargers must achieve the above-mentioned functions relating to exhaust emissions, engine efficiency levels and torque in the most optimal way possible. When doing this, the exhaust turbocharger must be of minimum weight and minimum construction volume. The design should be simple and easy to assemble so that the manufacturing costs should be kept to a minimum. The exhaust turbocharger must be compatible with the catalytic converter.

【0004】 既知の排気ターボ過給機は、これら機能の全てを充たすことはできない、すな
わち、特定の程度しか充たすことができない。すなわち、低温始動段階中に汚染
物の排出量を減少させるためには、多くのことが必要となり、重量及び空間に関
する要求は不合理な程に大きくなる。
Known exhaust turbochargers cannot fulfill all of these functions, ie to a certain extent. That is, much is needed to reduce pollutant emissions during the cold start phase, and the weight and space requirements are unreasonably high.

【0005】 本発明の目的は、上述したパラメータの改良が顕著であるような仕方にて上述
した型式のケーシング組立体を設計することである。この目的は、請求項1の特
徴によって実現される。
It is an object of the present invention to design a casing assembly of the type described above in such a way that the improvement of the parameters mentioned is significant. This object is achieved by the features of claim 1.

【0006】 これを行うためには、ケーシング組立体にて、少なくともら旋状ケーシングは
、排気を運び去る比較的薄い金属薄板にて製造される。このことは、ケーシング
組立体の重量を大幅に軽減する。金属薄板壁は、質量が最小であるため、熱の蓄
積容量が最小である。このことは、金属薄板壁は、排気から受け取る熱エネルギ
が極く僅かであり、従って、低温始動段階中、排気から殆ど熱を除去しないこと
を意味する。
To do this, in the casing assembly, at least the helical casing is manufactured from a relatively thin sheet metal carrying the exhaust air away. This significantly reduces the weight of the casing assembly. The sheet metal wall has the lowest mass and therefore the lowest heat storage capacity. This means that the sheet metal wall receives very little heat energy from the exhaust and therefore removes very little heat from the exhaust during the cold start phase.

【0007】 本発明に基づいて、薄板金属壁は、絶縁体により取り巻かれている。このこと
は、熱が排気中に残ることを意味する。このため、エンジンの最初の始動時直後
から排気の流れが極めて高温の状態にて触媒変換器に達する。このことは、排出
物が既に、始動段階にて最小となるようにその作動がスムーズであるようにする
ための1つの重要な前提条件である。
According to the invention, the sheet metal wall is surrounded by an insulator. This means that heat remains in the exhaust. Therefore, immediately after the first start of the engine, the exhaust gas flow reaches the catalytic converter in an extremely high temperature state. This is one important prerequisite for ensuring that the emissions are already running smoothly so that they are minimized during the starting phase.

【0008】 絶縁体は、また、関連する構成要素の外殻体を比較的低温に保つ。このことは
、ターボ過給機を例えば、熱に敏感なケーブルのような、その他の熱に敏感な構
成要素と共に配置することができる点にて1つの重要な利点である。また、本体
に向けた再輻射も最小となり、このため外部の塗料は有害な影響を受けずに済む
。また、薄板金属壁の肉厚が薄いことは、重量を軽減するのにも役立つことが理
解される。
The insulator also keeps the shell of the associated components relatively cool. This is an important advantage in that the turbocharger can be co-located with other heat sensitive components, such as heat sensitive cables. In addition, the re-radiation toward the main body is also minimized, so that the external paint is not adversely affected. It is also understood that the thin wall thickness of the sheet metal walls also helps reduce weight.

【0009】 絶縁体を薄板金属壁の周りの薄板被覆材にて製造することは特に便宜である。
これを行うとき、薄板金属壁と薄板被覆材との間には空隙が残り、特に優れた絶
縁効果を提供するようにしなければならない。薄板被覆材は、薄板金属壁よりも
かなり薄くすることができる。しかも、この薄板被覆材は、1つの媒体から別の
媒体への通路、この場合、空気から薄板金属への通路は、熱伝導障壁を形成する
ため、卓越した熱障壁を提供する。
It is particularly convenient to manufacture the insulator with a sheet metal coating around the sheet metal wall.
When this is done, there must be a gap between the sheet metal wall and the sheet coating, which should provide a particularly good insulating effect. The veneer dressing can be much thinner than the veneer metal wall. Moreover, the veneer coating provides an excellent thermal barrier because the path from one medium to another, in this case the air to the sheet metal, forms a heat transfer barrier.

【0010】 薄板被覆材は更なる機能も果たす。すなわち、薄板被覆材は、設計全体の堅牢
さを増す。このことは、ガス流が接触する薄板金属壁を更に最小にすることにつ
ながる。
The veneer coating also serves an additional function. That is, the veneer coating adds to the robustness of the overall design. This leads to a further minimization of the sheet metal walls with which the gas stream contacts.

【0011】 図面に関して本発明を更に説明する。 図1に図示した排気ターボ過給機は、最も重要な構成要素としてのタービン1
と、コンプレッサ2と、ベアリング3とを備えている。タービン1は、タービン
翼車1.1を有し、コンプレッサはコンプレッサ翼車2.1を有している。その
双方の翼車は、共通の軸4に固定されている。軸4は、ベアリング3によって支
持されている。
The invention will be further described with reference to the drawings. The exhaust turbocharger shown in FIG. 1 has a turbine 1 as the most important component.
And a compressor 2 and a bearing 3. The turbine 1 has a turbine wheel 1.1 and the compressor has a compressor wheel 2.1. Both impellers are fixed to a common shaft 4. The shaft 4 is supported by the bearing 3.

【0012】 図示した図面の作用部品はタービンケーシング1である。本発明の場合、ター
ビンケーシングは薄板金属で出来ている。タービンケーシングは、通常、ら旋状
ケーシングである。タービンケーシングは、2つの主要部品、すなわち内部構成
要素1.2及び外部構成要素1.3にて製造される。これら2つの部品間の分離
継手1.4は、ら旋状ケーシング1の頂点線に沿って伸びている。このように、
溶接継ぎ部が形成される。
The active component of the drawing shown is the turbine casing 1. In the case of the present invention, the turbine casing is made of sheet metal. The turbine casing is usually a spiral casing. The turbine casing is manufactured in two main parts, an internal component 1.2 and an external component 1.3. The separating joint 1.4 between these two parts extends along the apex of the spiral casing 1. in this way,
A weld seam is formed.

【0013】 その双方のケーシング部品の肉厚は、1.0mmである。薄板金属は極めて耐
熱性である(T3>1000℃)。 薄板金属壁は、薄板金属の外板上に配置された絶縁体によって取り巻かれてお
り、その熱絶縁性の性質のため、この位置にて、すなわち絶縁体の外側にて、極
めて低温度、すなわち、手を触れることができる温度のみが存在することを保証
する。
The wall thickness of both casing parts is 1.0 mm. Sheet metal is extremely heat resistant (T3> 1000 ° C). The sheet metal wall is surrounded by an insulator placed on the sheet metal skin and, due to its thermally insulating nature, at this location, i.e. outside the insulator, has a very low temperature Assure that there is only a touchable temperature.

【0014】 更に、排気がタービン1を通って流れた後、すなわちその仕事を果たした後、
排気を運び去る出口接続部5が存在する。この出口接続部5は、タービン1のケ
ーシング1.2、1.3に接続されている。該出口接続部は、伸長部5.1を有
している。該出口接続部は、タービンケーシング1.2、1.3の大きい熱応力
を受ける舌状体領域を覆うような仕方にて設計され且つ配置されている。図5も
参照するとよい。これを行うとき、舌状体領域内の伸長部5.1は、双方のケー
シング部品1.2、1.3に対応し得るようにされている、すなわちこれらの部
品に順応する。伸長部は、これらのケーシング部品に溶接することができる。
Furthermore, after the exhaust has flowed through the turbine 1, ie, has performed its work,
There is an outlet connection 5 that carries away the exhaust. This outlet connection 5 is connected to the casings 1.2, 1.3 of the turbine 1. The outlet connection has an extension 5.1. The outlet connection is designed and arranged in such a way as to cover the highly thermally stressed tongue region of the turbine casing 1.2, 1.3. See also FIG. When doing this, the extension 5.1 in the tongue region is adapted to accommodate both casing parts 1.2, 1.3, ie to accommodate these parts. The extension can be welded to these casing parts.

【0015】 図3乃至図5には、薄板鋼ケーシングが異なる図にて図示されている。図5に
おいて、舌状体領域1.5を見ることができる。この領域には、特に大きい熱応
力が加わる。
FIGS. 3 to 5 show the sheet steel casing in different views. In Figure 5, the tongue region 1.5 can be seen. Particularly large thermal stress is applied to this region.

【0016】 図6には、本発明の特に重要な実施の形態が図示されている。このための薄板
鋼ケーシングは、同様に、2つの部品1.2、1.3にて出来ている。しかも、
これら2つの部品の各々は二重壁を有している。2つの壁は、空隙を形成し得る
ように形成されている。この空隙は特に優れた絶縁効果を許容する。この実施の
形態において、出口接続部5は、また、ら旋状ケーシングの舌状体領域を覆う伸
長部5.1も有している。
FIG. 6 shows a particularly important embodiment of the invention. The sheet steel casing for this is likewise made up of two parts 1.2, 1.3. Moreover,
Each of these two parts has a double wall. The two walls are formed so as to form a void. This void allows a particularly good insulating effect. In this embodiment, the outlet connection 5 also has an extension 5.1 which covers the tongue region of the spiral casing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 排気ターボ過給機の軸方向断面図である。[Figure 1]   It is an axial sectional view of an exhaust turbocharger.

【図2】 タービンケーシングの領域内の図1の一部分を示す図である。[Fig. 2]   2 shows a part of FIG. 1 in the region of the turbine casing.

【図3】 入口支持体に対して上方から見たタービンケーシングの図である。[Figure 3]   FIG. 4 is a view of the turbine casing viewed from above with respect to the inlet support.

【図4】 同様に軸方向にタービンケーシングの半体を上方から見たときの図である。[Figure 4]   Similarly, it is a figure when the half body of the turbine casing is viewed from above in the axial direction.

【図5】 同様に軸方向にタービンケーシングの他方の半体を上方から見たときの図であ
る。
FIG. 5 is likewise a view of the other half of the turbine casing as seen from above in the axial direction.

【図6】 本発明の更なる実施の形態を示す図である。[Figure 6]   It is a figure which shows the further embodiment of this invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルマング,ルーディゲル ドイツ連邦共和国66887 ザンクト・ユー リアン,ヴェーバラカー 1 (72)発明者 クラオス,ハルトムート ドイツ連邦共和国67269 グルンシュタッ ト,ホックゲヴァネ 34 (72)発明者 ズィーモン,フォルカー ドイツ連邦共和国デー−76829 ランダオ, アン・デン・トラケルン 19 Fターム(参考) 3G005 EA04 EA16 GB86 KA03 KA05 KA08 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Armang, Rudigel             Federal Republic of Germany 66887 Sankt You             Lian, We Baracker 1 (72) Inventor Klaus, Hartmut             Germany 67269 Grunstadt             To Hock Gevane 34 (72) Inventor Zimon, Volker             Federal Republic of Germany Day-76829 Landao,             Anne Den Tracheln 19 F term (reference) 3G005 EA04 EA16 GB86 KA03 KA05                       KA08

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 排気ターボ過給機のタービン(1)用のケーシング組立体に
おいて、 a)タービンの回転する翼車(1.1)を取り巻き得るようにされたら旋状ケ
ーシング(1.2、1.3)と、 b)ら旋状ケーシングの内部に設けられた舌状壁部分(1.5)と、 c)入口接続部と、 d)出口接続部(5)と、 e)ら旋状ケーシングをベアリングケーシングに接続するフランジと、 f)少なくともら旋状ケーシングが排気の流れを誘導する薄板金属(1.2、
1.3)にて形成されることと、 g)薄板金属の厚さが0.2乃至2mmの範囲にあることと、 h)薄板金属が絶縁体により取り巻かれることとを備える、ケーシング組立体
1. A casing assembly for a turbine (1) of an exhaust turbocharger, comprising: a) a spiral casing (1.2, if adapted to surround a rotating impeller (1.1) of the turbine. 1.3), b) tongue wall portion (1.5) provided inside the spiral casing, c) inlet connection, d) outlet connection (5), and e) spiral. A flange connecting the cylindrical casing to the bearing casing; and f) at least a spiral casing for guiding the flow of exhaust gas sheet metal (1.2,
1.3) formed; 1.3) g) the thickness of the sheet metal is in the range of 0.2 to 2 mm; and h) the sheet metal is surrounded by an insulator. .
【請求項2】 請求項1に記載のケーシング組立体において、ら旋状ケーシ
ングが分離継手に沿って分割されている、ケーシング組立体。
2. The casing assembly of claim 1, wherein the spiral casing is divided along the separation joint.
【請求項3】 請求項2に記載のケーシング組立体において、分離継手がら
旋状ケーシングの頂点線に沿って伸びている、ケーシング組立体。
3. The casing assembly of claim 2, wherein the separation joint extends along the apex of the spiral casing.
【請求項4】 請求項1乃至3の何れかに記載のケーシング組立体において
、絶縁体が流体硬化可能な材料の集合体にて製造される、ケーシング組立体。
4. The casing assembly according to claim 1, wherein the insulator is made of an assembly of fluid-curable materials.
【請求項5】 請求項4に記載のケーシング組立体において、集合体の浴中
に浸漬させ又は集合体を薄板金属の上で噴霧することにより絶縁体が付着される
、ケーシング組立体。
5. The casing assembly of claim 4, wherein the insulator is applied by dipping it in a bath of the assembly or spraying the assembly onto sheet metal.
【請求項6】 請求項1乃至3の何れか1つに記載のケーシング組立体にお
いて、絶縁体が被覆薄板により被覆されている、ケーシング組立体。
6. The casing assembly according to claim 1, wherein the insulator is covered with a covering thin plate.
【請求項7】 請求項6に記載のケーシング組立体において、被覆薄板がら
旋状ケーシングの薄板金属よりも薄い厚さを有する薄板金属である、ケーシング
組立体。
7. The casing assembly of claim 6, wherein the coated sheet metal is a sheet metal having a thickness less than the sheet metal of the spiral casing.
【請求項8】 請求項6又は7に記載のケーシング組立体において、ら旋状
ケーシング薄板金属と被覆薄板との間に空隙が提供される、ケーシング組立体。
8. A casing assembly according to claim 6 or 7, wherein a gap is provided between the spiral casing sheet metal and the coating sheet.
【請求項9】 請求項1乃至8の何れか1つに記載のケーシング組立体にお
いて、舌状体が被覆材により被覆されている、ケーシング組立体。
9. The casing assembly according to claim 1, wherein the tongue is covered with a covering material.
【請求項10】 請求項9に記載のケーシング組立体において、被覆材が薄
板金属被覆材である、ケーシング組立体。
10. The casing assembly of claim 9, wherein the covering is a thin sheet metal covering.
【請求項11】 請求項10に記載のケーシング組立体において、被覆材が
出口接続部の伸長部として形成されている、ケーシング組立体。
11. A casing assembly according to claim 10, wherein the covering is formed as an extension of the outlet connection.
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