JP2006132386A - ターボチャージャー - Google Patents

Abstract

【課題】タービンハウジングにおけるスクロールを、当該タービンハウジングとは別個の仕切壁部材とによって区画形成したターボチャージャーを提供する。
【解決手段】 センターハウジング５に回転自在に支持された回転軸３と、上記回転軸３の一端側に備えられたタービン羽根車７及び上記回転軸３の他端側に備えられたコンプレッサ羽根車９と、前記タービン羽根車７を覆うタービンハウジング１３と、前記コンプレッサ羽根車９を覆うコンプレッサハウジング１９とを備えてなるターボチャージャーであって、前記タービン羽根車７の周囲において前記タービンハウジング１３に形成したスクロール２３の仕切壁部材６７を、板状部材によって形成してあり、前記板状部材は、前記センターハウジング５とタービンハウジング１３との間に外周縁部を挾持することにより固定してある。そして、前記スクロール２３の外周壁部１３Ａをほぼ同一肉厚に形成してある。
【選択図】図１

Description

本発明はターボチャージャーに係り、さらに詳細には、タービンハウジングにおけるスクロールを、当該タービンハウジングと別個の仕切壁部材とによって区画形成したターボチャージャーに関する。

従来、例えば車両用のターボチャージャーとして、図２に示す構成のごときターボチャージャーが知られている。ターボチャージャーの構成は公知であるが、理解を容易にするために、全体的構成について概略的に説明する。

ターボチャージャー１は、回転軸３を回転自在に支承したセンターハウジング（ベアリングハウジング）５を備えている。前記回転軸３の一端側にはタービン羽根車（タービンインペラ）７が備えられており、この回転軸３の他端側にはコンプレッサ羽根車（コンプレッサインペラ）９が備えられている。

そして、前記センターハウジング５の一端側に備えた第１フランジ１１には、前記タービン羽根車７を覆うタービンハウジング１３が取付ボルトなどのごとき複数の取付具１５によって取付けてある。また、前記センターハウジング５の他端側に備えた第２フランジ１７には、前記コンプレッサ羽根車９を覆うコンプレッサハウジング１９が複数の取付具２１によって取付けてある。

前記タービンハウジング１３には、エンジンからの排気ガスを導入し加速して前記タービン羽根車７へ導くためのスクロール２３が形成してあり、このスクロール２３が前記タービン羽根車７の外周部と対応する部分には、排気ガスを前記タービン羽根車７へ供給する環状のガス流路２５が形成してあり、このガス流路２５内には、前記タービン羽根車７の羽根部に対する排気ガスの供給方向（供給角度）を制御自在の複数のノズルベーン２７を周方向に等間隔に、かつ回動可能に備えたシュラウドアセンブリー２９が備えられている。

前記シュラウドアセンブリー２９は、前記タービンハウジング１３にシールリング３１を介して支持された環状のシュラウド３３と、このシュラウド３３に対向して設けたノズル支持リング３５とを軸方向に離隔して備えた構成であって、前記シュラウド３３とノズル支持リング３５との間に前記ノズルベーン２７が配置してある。そして、ノズルベーン２７に一体的に備えた支持軸３７が前記シュラウド３３、ノズルリング３５に回動自在に支持されている。

前記ノズル支持リング３５の径方向の内側は、環状の遮熱部材３９を介して前記センターハウジング５の一部に支持されている。そして、上記ノズル支持リング３５の外周縁に対応した位置には、前記タービンハウジング１３の内側に内方向へ突出して形成した内方フランジ状の環状の仕切壁部４１が一体に設けられている。

上記仕切壁部４１が形成してあることにより、この仕切壁部４１、前記ノズル支持リング３５と前記センターハウジング５の第１フランジ１１との間に環状の空間部４３が前記スクロール２３と区画して形成されている。そして、前記ノズル支持リング３５の外周面と前記仕切壁部４１の内周面との間のクリアランスから排気ガスが前記空間部４３に入り込むことを防止するために、前記ノズル支持リング３５の外周縁には環状のシール部材４５が一体的に取付けてあり、このシール部材４５の外周縁（フランジ）４５Ｆは、前記第１フランジ１１とタービンハウジング１３との間に挾持されている。

上記構成により、スクロール２３内の排気ガスが前記シール部材４５に直接的に当接接触して加熱することが抑制されると共に、前記空間部４３への排気ガスの侵入を防止することができるものである。

前記空間部４３内には、前記ノズルベーン２７を回動するためのベーン回動機構４７が備えられている。より詳細には、前記空間部４３内には、リング部材４９が回動自在に備えられており、このリング部材４９の内側に形成した放射方向（径方向）の複数のスリットには、前記各ノズルベーン２７の支持軸３７に基端部を固定したレバー５１の先端部が係合してある。

さらに、前記リング部材４９の適宜位置のスリットには、ブッシュ５３を介して前記センターハウジング５の一部に回動自在に支持された操作軸５５の一端部に一体的に備えた駆動レバー５７の先端部が係合してある。そして、前記操作軸５５の他端部に一体的に備えた操作レバー５９には、操作機構（図示省略）によって操作される操作杆６１が連動連結してある。

前記コンプレッサハウジング１９は、前記コンプレッサ羽根車９の回転によって空気を吸引する吸引口６３を備えると共に、デフユーザ６５を備えている。

以上のごとき構成において、エンジンの排気ガスが導入口（図示省略）からタービンハウジング１３のスクロール２３内に導入されると、上記スクロール２３の断面積が次第に小さくなることにより排気ガスが加速される。そして、ノズルベーン２７に導かれてタービン羽根車７の羽根部へ供給されて、タービン羽根車７を回転し、排気ガスは排気口１３Ｅから排出される。

前述のごとくタービン羽根車７が回転されると、回転軸３を介してコンプレッサ羽根車９が回転され、吸引口６３から空気が吸入されると共に遠心力によってデフユーザ６５へ供給され高圧になる。

なお、本発明に係る先行例として特許文献１がある。
特公平７−１３４６８号公報

前述のごとき従来の構成においては、タービンハウジング１３におけるスクロール２３と前記空間部４３とを区画する（仕切る）ために、タービンハウジング１３の内側には環状の仕切壁部４１が一体に形成してある。したがって、前記スクロール２３内の排気ガスが前記空間部４３内へ侵入しないように設けたシール部材４５に、スクロール２３内を流動する高温の排気ガスが直接的に接触することのないように保護することができ、有意義である。

しかし、前記仕切壁部４１は、タービンハウジング１３を鋳造するときに一体に形成されるものであり、比較的肉厚に形成されるものである。したがって、熱がこもり易く、エンジン停止後の自然冷却時には、タービンハウジング１３の外表面との間に大きな温度勾配を生じて、時として熱応力によりタービンハウジング１３にクラックを生じることがある。

また、前述のごとく、仕切壁部４１がタービンハウジング１３の内側において内方向に突出した構成であることにより、スクロール２３を形成するための中子の構成が複雑であり、タービンハウジング１３の生産性向上を図る上においてさらなる改良が求められていた。

本発明は、前述のごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、センターハウジングに回転自在に支持された回転軸と、上記回転軸の一端側に備えられたタービン羽根車及び上記回転軸の他端側に備えられたコンプレッサ羽根車と、前記タービン羽根車を覆うタービンハウジングと、前記コンプレッサ羽根車を覆うコンプレッサハウジングとを備えてなるターボチャージャーであって、前記タービン羽根車の周囲において前記タービンハウジングに形成したスクロールの仕切壁部材を、板状部材によって形成してあることを特徴とするものである。

また、本発明は、上記ターボチャージャーにおいて、前記板状部材は、前記センターハウジングとタービンハウジングとの間に外周縁部を挾持することにより固定してあることを特徴とするものである。

また、本発明は、上記ターボチャージャーにおいて、前記スクロールの外周壁部をほぼ同一肉厚に形成してあることを特徴とするものである。

本発明によれば、タービンハウジングと仕切壁部とを別個に製作して組合せることができるものであり、タービンハウジングのスクロールを形成するための中子の構成の簡素化を図ることができると共に、スクロールと仕切壁部との接合部付近における熱応力を小さくすることができるものである。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明するに、前述した従来の構成要素と同一機能を奏する構成要素には同一符号を付することとして、重複した説明は省略する。

図１を参照するに、本発明の実施形態に係るターボチャージャー１の全体的構成は、前述した従来のターボチャージャーの構成とほぼ同一の構成であるから、主要部分のみを図示し説明することにする。

本実施形態に係るタービンハウジング１３は、前述した従来のタービンハウジングと同様に、センターハウジング５における第１フランジ１１に複数の取付具１５を介して取付けてある。そして、このタービンハウジング１３と前記第１フランジ１１との間には、従来の構成と同様に、シール部材４５の外周縁部が挾持固定されている。

前記タービンハウジング１３において、スクロール２３を形成するために、このスクロール２３の外周側を囲繞した外周壁部１３Ａの内面は、凹凸部を備えることのない平滑な曲面に形成してあり、かつこの外周壁部１３Ａは全体に亘ってほぼ同一の肉厚に形成してある。したがって、タービンハウジング１３を鋳造する際の前記スクロール２３を形成するための中子の構成はより単純な形状となるものであり、タービンハウジング１３の生産性の向上を図ることができるものである。

前記スクロール２３内を流動する高温の排気ガスから前記シール部材４５を保護するために、前記タービンハウジング１３の内側には、板状部材によって形成された仕切壁部材６７が設けられている。この仕切壁部材６７は、耐熱性を有する金属板よりなるものであって、前記タービンハウジング１３における前記外周壁部１３Ａの内面に沿って配置される環状の胴部６７Ａを備えている。

そして、前記仕切壁部材６７の胴部６７Ａの外端部側には、前記センターハウジング５における前記第１フランジ１１と前記タービンハウジング１３との間に、前記シール部材４５のフランジ４５Ｆと重ねた状態で挾持される環状の外側フランジ部６７Ｂを備えている。前記胴部６７Ａの内端部側には、前記ノズル支持リング３５の外周面に内周縁が近接した環状の内側フランジ部６７Ｃを備えている。

したがって、タービンハウジング２３内に備えたスクロール２３は、当該タービンハウジング２３と別個の前記仕切壁部材６７の前記内側フランジ部６７Ｃとによって区画形成された態様である。

以上のごとき構成より理解されるように、ベーン回動機構４７を内装した空間部４３を、スクロール２３内の排気ガスからシールするためのシール部材４５は、このシール部材４５とスクロール２３との間に位置する仕切壁部材６７によって、前記スクロール２３内を流動する高温の排気ガスが直接接触することのないように保護されるものである。

また、前記タービンハウジング１３と仕切壁部材６７は別部材であり、タービンハウジング１３の端面とセンターハウジング５における第１フランジ１１との間に外側フランジ部６７Ｂを挾み込むことによって固定される構成であるから、タービンハウジング１３に対する仕切壁部材６７の取付けを容易に行うことができるものである。さらに、タービンハウジング１３と仕切壁部材６７とが別部材であることにより、タービンハウジング１３の外周壁部１３Ａの内周面の凹凸部を少なくすることができ、熱応力を小さくすることができる。

さらにまた、タービンハウジング１３における外周壁部１３Ａは全体に亘ってほぼ同一肉厚であるから熱応力を小さくすることができる。そして、上記外周壁部１３Ａの内周面は、スクロール２３の部分に亘って平滑な曲面に形成してあり、スクロール２３を形成するための中子の構成の簡素化を図ることができ、生産性向上を図ることができるものである。

また、仕切壁部材６７が板状部材よりなることにより、内側フランジ部６７Ｃを適宜の曲面に形成することができ、スクロール２３の断形状を所望形状とすることが可能である。

本発明の実施形態に係るターボチャージャーの主要部のみを示した断面説明図である。 従来のターボチャージャーの全体的構成を示した断面説明図である。

符号の説明

３…回転軸
５…センターハウジング（ベアリングハウジング）
７…タービン羽根車（タービンインペラ）
９…コンプレッサ羽根車（コンプレッサインペラ）
１１…第１フランジ
１３…タービンハウジング
１９…コンプレッサハウジング
２３…スクロール
２９…シュラウドアセンブリー
４３…空間部
４５…シール部材
４７…ベーン回動機構
６７…仕切壁部材

Claims (3)

1. センターハウジングに回転自在に支持された回転軸と、上記回転軸の一端側に備えられたタービン羽根車及び上記回転軸の他端側に備えられたコンプレッサ羽根車と、前記タービン羽根車を覆うタービンハウジングと、前記コンプレッサ羽根車を覆うコンプレッサハウジングとを備えてなるターボチャージャーであって、前記タービン羽根車の周囲において前記タービンハウジングに形成したスクロールの仕切壁部材を、板状部材によって形成してあることを特徴とするターボチャージャー。
2. 請求項１に記載のターボチャージャーにおいて、前記板状部材は、前記センターハウジングとタービンハウジングとの間に外周縁部を挾持することにより固定してあることを特徴とするターボチャージャー。
3. 請求項１又は２に記載のターボチャージャーにおいて、前記スクロールの外周壁部をほぼ同一肉厚に形成してあることを特徴とするターボチャージャー。
   

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