JP2006161579A - ターボチャージャのタービンハウジング - Google Patents

Abstract

【課題】 鋼板製の半割シェル部材の嵌合により構成されたスクロール部の径方向への熱変形を抑制することができるターボチャージャのタービンハウジングを提供する。
【解決手段】 鋼板製のインナーシェル６Ｂ１に嵌合してスクロール本体部６Ｂを構成する鋼板製のアウターシェル６Ｂ２の外周縁部には、Ｒ状に屈曲してスクロール本体部６Ｂの径方向外側に突出する折曲げ部６Ｂ３が形成されているため、この折曲げ部６Ｂ３によってスクロール本体部６Ｂの径方向の剛性が高まり、スクロール本体部６Ｂの径方向への熱変形が抑制される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、車両に装備されるターボチャージャのタービンハウジングの構造に関するものである。

車両に装備されるターボチャージャにおいて、そのタービンを収容するタービンハウジングとしては、鋼板製の半割シェル部材の周縁部同士を嵌合したシェル構造のスクロール部と、このスクロール部を覆うカバー部と、スクロール部の入口側に固定される入口フランジと、スクロール部の出口側に固定される出口フランジとを有するものが従来一般に知られている（例えば特許文献１参照）。

ここで、前述のターボチャージャのタービンハウジングにおいては、半割シェル部材の周縁部同士が相互にスライド可能な状態で開閉可能に嵌合しており、スクロール部内を流通する排気ガスの流量に応じて半割シェル部材の周縁部が開閉するように構成されている。
特開２００２−３４９２７５号公報（段落番号００３２、図２）

ところで、特許文献１に記載された従来のターボチャージャのタービンハウジングにおいては、スクロール部を構成する半割シェル部材が鋼板製であるため、その熱膨張、熱収縮が比較的大きい。このため、スクロール部内を流通する排気ガスの熱により半割シェル部材が大きく熱膨張すると、半割シェル部材の周縁部がスクロール部の径方向外側へ大きく熱変形してその嵌合部が不用意に開いてしまう虞がある。その結果、ターボチャージャのターボ流量が不用意に変化したり、排気ガスの乱流が発生したりしてターボチャージャの性能が低下する虞がある。

そこで、本発明は、鋼板製の半割シェル部材の嵌合により構成されたスクロール部の径方向への熱変形を抑制することができるターボチャージャのタービンハウジングを提供することを課題とする。

本発明に係るターボチャージャのタービンハウジングは、ターボチャージャのタービンを収容するタービンハウジングであって、鋼板製の半割シェル部材であるインナーシェルおよびアウターシェルの周縁部同士が相互に嵌合したシェル構造のスクロール部をカバー部内に有し、前記アウターシェルの周縁部には、前記スクロール部の径方向に突出する折曲げ部が形成されていることを特徴とする。

本発明に係るターボチャージャのタービンハウジングでは、インナーシェルに嵌合してスクロール部を構成するアウターシェルの周縁部にスクロール部の径方向に突出する折曲げ部が形成されているため、この折曲げ部によってスクロール部の径方向の剛性が高まり、スクロール部の径方向への熱変形が抑制される。

本発明に係るターボチャージャのタービンハウジングにおいて、スクロール部を構成するインナーシェルおよびアウターシェルの周縁部同士が相互にスライド可能に嵌合していると、スクロール部が熱膨張や熱収縮した場合、インナーシェルおよびアウターシェルの周縁部同士が相互にスライドするため、スクロール部に生じる熱応力が緩和される。

本発明に係るターボチャージャのタービンハウジングによれば、インナーシェルに嵌合してスクロール部を構成するアウターシェルの周縁部に形成された折曲げ部がスクロール部の径方向に突出してスクロール部の径方向の剛性を高めるため、スクロール部の径方向への熱変形を抑制することができ、インナーシェルの周縁部とアウターシェルの周縁部との嵌合部が不用意に開いてしまうのを防止できる。その結果、スクロール部内を流通する排気ガス流量（ターボ流量）の不用意な変化を防止したり、スクロール部内を流通する排気ガスの乱流を防止したりしてターボチャージャの性能低下を回避することが可能となる。

また、本発明のターボチャージャのタービンハウジングにおいて、インナーシェルおよびアウターシェルの周縁部同士が相互にスライド可能に嵌合していると、スクロール部が熱膨張や熱収縮した場合、インナーシェルおよびアウターシェルの周縁部同士が相互にスライドすることができる。その結果、スクロール部に生じる熱応力を緩和することができる。

以下、図面を参照して本発明に係るターボチャージャのタービンハウジングの実施の形態を説明する。参照する図面において、図１は一実施形態に係るターボチャージャのタービンハウジングの外観を示す正面図、図２は図１に示したタービンハウジングの左側面図、図３は図１に示したタービンハウジングの右側面図である。

一実施形態に係るターボチャージャのタービンハウジングは、図示しない車両の排気系と吸気系とに跨って設置されるターボチャージャにおいて、排気ガスの流通により回転するタービン（図示省略）を収容する部分である。このタービンハウジングは、図１〜図３に示すように、タービン（図示省略）が収容された部分を覆うカバー部１と、排気ガスの流入口を構成する入口フランジ２と、排気ガスの流出口を構成する出口フランジ３と、タービン（図示省略）を回転自在に支持するベアリングハウジング（図示省略）に接続される接続フランジ４とを備えている。

図４に示すように、カバー部１は、プレス成形された鋼板製の２つの半割シェル部材であるカバー部材１Ａ，１Ｂを溶接により接合したシェル構造とされており、カバー部材１Ａの外周縁部の外側にカバー部材１Ｂの外周縁部が嵌合されて重ね合せ接合されている。一方のカバー部材１Ａの内周縁部は接続フランジ４の外周に溶接され、他方のカバー部材１Ｂの内周縁部は、出口フランジ３に外端部が溶接された胴筒部５の内端部の内周に嵌合されて重ね合せ接合により溶接されている。そして、図５に示すように、カバー部材１Ａ，１Ｂの接合により形成される筒状の接続口１Ｃは、入口フランジ２に嵌合して溶接されている。

カバー部１の内側には、タービン（図示省略）の周囲に渦巻状の排気ガス流路を形成するスクロール部６が所定の断熱空間を開けて配置されている。このスクロール部６は、入口側に排気ガスの助走流路を形成するスクロール入口部６Ａと、このスクロール入口部６Ａに連続して出口側との間に渦巻き状の排気ガス流路を形成するスクロール本体部６Ｂとの組合せ構造（嵌合構造）とされている。そして、スクロール入口部６Ａの一端の接続口６Ａ１は、カバー部１の接続口１Ｃに嵌合して溶接されており、スクロール入口部６Ａの他端は、スクロール本体部６Ｂにスライド自在に嵌合されている。

スクロール部６の外周面またはカバー部１の内周面には、両者の間に所定の空隙を開けるようにＳＵＳメッシュからなる複数のスペーサ７が溶接されている。これらのスペーサ７は、少なくともスクロール本体部６Ｂの外周頂点部分の周方向に沿って配置されている。

図４に示すように、スクロール本体部６Ｂは、プレス成形された鋼板製の２つの半割シェル部材であるインナーシェル６Ｂ１とアウターシェル６Ｂ２とを備えたシェル構造とされており、インナーシェル６Ｂ１の外周縁部の外側にアウターシェル６Ｂ２の外周縁部がスライド自在に嵌合されている。なお、インナーシェル６Ｂ１およびアウターシェル６Ｂ２の外周縁部は、スクロール部６の径方向と直交する方向にスライド可能となっている。インナーシェル６Ｂ１の内周縁部は、他方のカバー部材１Ｂの内周縁部の内側に嵌合されて重ね合せ接合により溶接され、アウターシェル６Ｂ２の内周側は接続フランジ４の内端面に溶接されている。

ここで、図６に拡大して示すように、アウターシェル６Ｂ２の外周縁部には、スクロール本体部６Ｂの径方向外側にＲ状に屈曲して突出する折曲げ部６Ｂ３が全周に亘って連続的に形成されている。

以上のように構成された一実施形態のターボチャージャのタービンハウジングでは、インナーシェル６Ｂ１に嵌合してスクロール部６のスクロール本体部６Ｂを構成するアウターシェル６Ｂ２の外周縁部の全周に亘って折曲げ部６Ｂ３が形成されており、この折曲げ部６Ｂ３がスクロール本体部６Ｂの径方向外側に突出することにより、スクロール本体部６Ｂの径方向の剛性が高められている。

従って、一実施形態のターボチャージャのタービンハウジングによれば、排気ガスの流通によりスクロール部６が加熱されてスクロール本体部６Ｂが熱膨張する際においても、アウターシェル６Ｂ２およびその内側に嵌合するインナーシェル６Ｂ１の径方向への熱変形を抑制することができる。そして、インナーシェル６Ｂ１の外周縁部とアウターシェル６Ｂ２の外周縁部との嵌合部が不用意に開いてしまうのを防止できる。その結果、スクロール部６内を流通する排気ガス流量（ターボ流量）の不用意な変化を防止したり、スクロール部６内を流通する排気ガスの乱流を防止したりしてターボチャージャの性能低下を回避することが可能となる。

また、一実施形態のターボチャージャのタービンハウジングにおいては、スクロール部６のスクロール本体部６Ｂを構成するインナーシェル６Ｂ１およびアウターシェル６Ｂ２の周縁部同士が相互にスライド可能に嵌合しているため、スクロール本体部６Ｂが熱膨張や熱収縮した場合でも、インナーシェル６Ｂ１およびアウターシェル６Ｂ２の周縁部同士は相互にスライドすることができる。その結果、スクロール本体部６Ｂに生じる熱応力を緩和することができる。

本発明のターボチャージャのタービンハウジングは、一実施形態に限定されるものではない。例えば、図６に示したアウターシェル６Ｂ２の折曲げ部６Ｂ３は、図７に示すように、ヘアピン状に屈曲してスクロール本体部６Ｂの径方向外側に突出する折曲げ部６Ｂ４に変更することができる。

また、図４に示したインナーシェル６Ｂ１とアウターシェル６Ｂ２は、両者を入れ替えて構成することができる。すなわち、アウターシェル６Ｂ２の折曲げ部６Ｂ３または折曲げ部６Ｂ４に替えてこれと同様の折曲げ部をインナーシェル６Ｂ１側に形成し、このインナーシェル６Ｂ１の外周縁部をアウターシェル６Ｂ２の外周縁部の外側に嵌合させることにより、インナーシェル６Ｂ１をアウターシェルとし、アウターシェル６Ｂ２をインナーシェルとして構成することができる。

本発明に係る一実施形態のターボチャージャのタービンハウジングでは、スクロール部６を形成するスクロール入口部６Ａとスクロール本体部６Ｂとが別体となっているが、スクロール入口部とスクロール本体部とが一体となるような構成としてもよい。この場合、スクロール部は、鋼板製の半割シェル部材であるインナーシェルおよびアウターシェルの周縁部同士が相互に嵌合したシェル構造を有する必要がある。

更に、本発明に係る一実施形態のターボチャージャのタービンハウジングにおけるカバー部材１Ａ，１Ｂ等の重ね合せ接合に代えて、ジョッグル接合をも用いてもよい。この接合により、接合強度を高めることができる。

本発明の一実施形態に係るターボチャージャのタービンハウジングの外観を示す正面図である。 図１に示したタービンハウジングの左側面図である。 図１に示したタービンハウジングの右側面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 図１のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 図４に示したスクロール部を構成するインナーシェルおよびアウターシェルの周縁部の部分拡大断面図である。 図６に示したアウターシェルの周縁部に形成される折曲げ部の変形例を示す図６に対応した部分拡大断面図である。

符号の説明

１ カバー部
１Ａ 一方のカバー部材
１Ｂ 他方のカバー部材
２ 入口フランジ
３ 出口フランジ
４ 接続フランジ
５ 胴筒部
６ スクロール部
６Ａ スクロール入口部
６Ｂ スクロール本体部
６Ｂ１ インナーシェル
６Ｂ２ アウターシェル
６Ｂ３ 折曲げ部
６Ｂ４ 折曲げ部
７ スペーサ

Claims (2)

1. ターボチャージャのタービンを収容するタービンハウジングであって、鋼板製の半割シェル部材であるインナーシェルおよびアウターシェルの周縁部同士が相互に嵌合したシェル構造のスクロール部をカバー部内に有し、前記アウターシェルの周縁部には、前記スクロール部の径方向に突出する折曲げ部が形成されていることを特徴とするターボチャージャのタービンハウジング。
2. 前記インナーシェルおよびアウターシェルの周縁部同士が相互にスライド可能に嵌合していることを特徴とする請求項１に記載のターボチャージャのタービンハウジング。

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