JP2010255483A - ターボチャージャ - Google Patents

Abstract

【課題】回転翼の中心軸方向で延びる位置決め用の突部を設置することが困難な場合であっても、位置決めの突部を用いた組立を行うことができるターボチャージャを提供する。
【解決手段】本発明のターボチャージャ１００は、回転翼ハウジング２と軸受ハウジング３とを有するターボチャージャであって、回転翼ハウジング２及び軸受ハウジング３の一方は、略円環状に形成された枠部２４を有し、回転翼ハウジング２及び軸受ハウジング３の他方は、略円筒状に形成され枠部２４内に嵌合して設けられる嵌合部３２を有し、枠部２４及び嵌合部３２の一方は、略径方向に延びる突部３２ａを有し、枠部２４及び嵌合部３２の他方は、突部３２ａを保持して、枠部２４と嵌合部３２との間の周方向に関する位置決めを行う位置決め部２４ａを有するという構成を採用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ターボチャージャに関するものである。

従来から、エンジンから導かれる排気ガスのエネルギーを利用して、エンジンに圧縮された空気を過給するターボチャージャが用いられている。
このようなターボチャージャは、タービンハウジング、軸受ハウジング及びコンプレッサハウジングが順次配置された構成を有している。タービンハウジングには、排気ガスの導入口及び排出口が設けられ、コンプレッサハウジングには、空気の導入口及び吐出口が設けられている。タービンハウジング及びコンプレッサハウジングの内部には回転翼が各々設けられ、これらの回転翼は互いに接続され同期して回転することができる。

また、特許文献１には、タービンハウジング内で流動する排気ガスの流量を調整できる可変容量型のターボチャージャが開示されている。可変容量型のターボチャージャは、タービンハウジング内に設けられ排気ガスの流量を調整する可変ノズルと、タービンハウジングと軸受ハウジングとの接続部近傍に設けられ上記可変ノズルを駆動するノズル駆動部とを有している。

ところで、ターボチャージャを用いる自動車においては、車体の小型化等の要請からエンジンルーム内の空間を効率よく利用することが求められ、エンジンルーム内における機器及び配管の設置が複雑化している。そのため、ターボチャージャにおいても、上記導入口や排出口を適切な位置及び向きで設けることを要する。そして、上記導入口や排出口の位置及び向きは上記ハウジング間の位置決めによって決定されるため、ターボチャージャの組立時では、例えば上記ハウジング間の接続部に設けられ回転翼の中心軸方向で延びる位置決めピン等が用いられている。

特開２００６−２９１４８号公報

しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような課題が存在する。
上述の通り、可変容量型のターボチャージャには、タービンハウジングと軸受ハウジングとの接続部近傍に可変ノズルを駆動するノズル駆動部が設けられている。そのため、上記接続部に回転翼の中心軸方向で延びる位置決めピンを設置することが困難であり、位置決めピンを用いた組立を行うことができないという課題があった。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、回転翼の中心軸方向で延びる位置決めピンを設置することが困難な場合であっても、位置決めピンを用いた組立を行うことができるターボチャージャを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明のターボチャージャは、回転翼を収容する回転翼ハウジングと、回転翼を回転自在に軸支する軸受ハウジングとを有するターボチャージャであって、回転翼ハウジング及び軸受ハウジングの一方は、略円環状に形成された枠部を有し、回転翼ハウジング及び軸受ハウジングの他方は、略円筒状に形成され枠部内に嵌合して設けられる嵌合部を有し、枠部及び嵌合部の一方は、略径方向に延びる突部を有し、枠部及び嵌合部の他方は、突部を保持して、枠部と嵌合部との間の周方向に関する位置決めを行う位置決め部を有するという構成を採用する。

このような構成を採用する本発明では、略円環状に形成された枠部と、該枠部に嵌合して設けられる略円筒状の嵌合部とが用いられており、枠部及び嵌合部は、互いに接触する内周面及び外周面をそれぞれ有している。これらの周面は径方向と略直交しており、これらの周面のいずれか一方に径方向で延びる突部が形成されている。また、これらの周面の他方には、突部を保持して枠部と嵌合部との間の周方向に関する位置決めを行うための位置決め部が形成されており、位置決め部に突部が保持されることで上記位置決めが完了する。
さらに、突部が上記周面に形成されることから、回転翼の中心軸方向で延びる従来型の突部（ピン）が設置される箇所を枠部及び嵌合部に設ける必要がなくなる。よって、回転翼ハウジングや軸受ハウジングが省スペース化すると共に、位置決め用の突部を用いたターボチャージャの組立を行うことが可能となる。

また、本発明のターボチャージャは、位置決め部が、周方向に関して突部のいずれか一方側に当接する当接面を有するという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、位置決め部に突部を対向させた状態で、枠部に嵌合部を嵌合させる。次に、突部が位置決め部の当接面に向かう向きで枠部と嵌合部とを周方向で相対的に回転させ、突部を当接面に当接させる。突部が当接面に当接した状態では、回転翼ハウジングと軸受ハウジングとが適切な位置関係に保持される。

また、本発明のターボチャージャは、位置決め部が、径方向に延びて形成される溝部であるという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、溝部に突部を対向させた状態で、枠部に嵌合部を嵌合させる。突部が溝部に挿入された状態では、回転翼ハウジングと軸受ハウジングとが適切な位置関係に保持される。

また、本発明のターボチャージャは、溝部の幅方向での断面形状が、枠部の開口端側に進むに従い幅広となっているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、溝部の幅方向での断面形状が枠部の開口端側に進むに従い幅広となっているため、枠部に嵌合部を嵌合させるときに、溝部に突部を挿入することが容易になる。

本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
本発明によれば、回転翼の中心軸方向で延びる従来型の突部を設置することが困難な場合であっても、位置決め用の突部を用いたターボチャージャの組立を行うことができるという効果がある。

ターボチャージャ１００の全体構成図である。 図１のＡ矢視図である。 ターボチャージャ２００の全体構成図である。 溝部２４ｄの変形例を示す概略図である。

以下、本発明のターボチャージャの実施の形態を、図１から図４を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。また、各図面における矢印Ｆは前方向を示すものとする。

〔第１実施形態〕
図１は、本実施形態に係るターボチャージャ１００の全体構成図である。
ターボチャージャ１００は、不図示のエンジンから導かれる排気ガスのエネルギーを利用して、エンジンに圧縮された空気を過給する可変容量型のターボチャージャであって、ロータ１と、タービンハウジング（回転翼ハウジング）２と、軸受ハウジング３と、コンプレッサハウジング４とを有している。タービンハウジング２、軸受ハウジング３及びコンプレッサハウジング４は、前方より順次配置され一体的に設けられている。

ロータ１は、エンジンから導かれる排気ガスの流動によって回転し、その回転により空気を圧縮するものであって、ロータ軸１１と、タービンインペラ（回転翼）１２と、コンプレッサインペラ１３とを有している。
ロータ軸１１は、前後方向で延びる軸であり、軸受ハウジング３に回転自在に設けられている。タービンインペラ（回転翼）１２は、排気ガスの流動によって回転する回転翼であり、略円錐形を呈するベース部材の外周面に複数の翼部が周方向で配設された構成を有し、ロータ軸１１の前端部に一体的に接続されている。コンプレッサインペラ１３は、回転することでその周囲の気体を圧縮する回転翼であり、タービンインペラ１２と略同一の構成を有し、ロータ軸１１の後端部に一体的に接続されている。なお、タービンインペラ１２は、タービンハウジング２の内部に設置され、コンプレッサインペラ１３は、コンプレッサハウジング４の内部に設置されている。

タービンハウジング（回転翼ハウジング）２は、タービンインペラ１２を囲んで設けられる外殻部材であり、タービンスクロール流路２１と、可変ノズル２２と、タービンハウジング出口２３と、枠部２４とを有している。
タービンスクロール流路２１は、エンジンから排出された排気ガスがガス導入口２５（図２参照）を介して導入される流路であり、タービンインペラ１２を囲んで略環状に形成されている。そのため、ガス導入口２５から導入された排気ガスは、タービンスクロール流路２１内を流動することで、タービンインペラ１２を中心に旋回して流動する。

可変ノズル２２は、タービンスクロール流路２１からタービンインペラ１２に導入される排気ガスの流量を調節するためのノズル部であり、タービンインペラ１２を囲んで略環状に形成されている。可変ノズル２２には、複数のノズルベーン２２ａが周方向に亘って回動自在に設置されており、複数のノズルベーン２２ａが同期して回動することで可変ノズル２２の流路径が変化する構成となっている。

また、可変ノズル２２の後側には、複数のノズルベーン２２ａを同期して回動させるためのノズル駆動部２２ｂが設けられ、ノズル駆動部２２ｂは、駆動レバー２２ｃを介して不図示の駆動装置に接続されている。駆動レバー２２ｃは、タービンハウジング２の後側且つ軸受ハウジング３の径方向外側の箇所に設けられている。

タービンハウジング出口２３は、タービンハウジング２における排気ガスの排出口であり、不図示の排気ガス浄化装置に接続されている。なお、タービンハウジング出口２３は、タービンインペラ１２の設置箇所を介して可変ノズル２２に連通している。

図２は、図１のＡ矢視図である。
図２に示すように、枠部２４は、略円環状に形成された部材であり、タービンハウジング２の後端縁部に設けられている。また、枠部２４は、後側に臨む凹部２４ａを有している。
凹部２４ａは、枠部２４の周方向での一方側の内壁面（当接面）２４ｂに後述するピン３２ａを当接させたときに、タービンハウジング２と軸受ハウジング３とが周方向に関して適切な位置関係に保持される位置に設けられている。
また、枠部２４には、タービンハウジング２と軸受ハウジング３とを一体的に接続するための複数のボルト２４ｃが設けられている。

図１に示すように、軸受ハウジング３は、複数のベアリング３１を介してロータ１を回転自在に軸支するものであって、嵌合部３２を有している。
嵌合部３２は、略円筒状に形成された部材であり、軸受ハウジング３の前端部に設けられている。また、嵌合部３２は、枠部２４の内側に嵌合でき、且つ枠部２４に嵌合した状態で枠部２４に対して周方向で回転できる構成となっている。
嵌合部３２には、その外周面から略径方向外側に延びるピン（突部）３２ａが設けられている。ピン３２ａは、嵌合部３２の外周面に形成された孔部（図示せず）に嵌合して設けられており、平行ピンやスプリングピン等が用いられている。

なお、略径方向に延びるピン３２ａが嵌合部の外周面に設けられることから、タービンインペラ１２の中心軸方向で延びる従来型のピンが設置される箇所を枠部２４及び嵌合部３２に設ける必要がなくなる。よって、タービンハウジング２や軸受ハウジング３が省スペース化し、ノズル駆動部２２ｂや駆動レバー２２ｃを備える可変容量型のターボチャージャ１００であっても、略径方向で延びるピン３２ａを枠部２４と嵌合部３２との接続箇所に設置することができる。したがって、位置決め用のピン３２ａを用いた可変容量型のターボチャージャ１００の組立を行うことが可能となる。

コンプレッサハウジング４は、コンプレッサインペラ１３を囲んで設けられる外殻部材であり、空気導入口４１と、ディフューザ流路４２と、コンプレッサスクロール流路４３とを有している。なお、コンプレッサハウジング４は、複数のボルト４ａを用いて軸受ハウジング３と一体的に接続されている。

空気導入口４１は、コンプレッサハウジング４から後方に向かって開口し、不図示のエアクリーナに接続されている。ディフューザ流路４２は、コンプレッサインペラ１３の回転によって送り出された空気が導入される流路であり、コンプレッサインペラ１３を囲んで略環状に形成されている。また、ディフューザ流路４２は、コンプレッサインペラ１３の設置箇所を介して空気導入口４１と連通している。

コンプレッサスクロール流路４３は、コンプレッサインペラ１３周りで空気を旋回させて流動させると共に、コンプレッサスクロール流路４３に接続された空気吐出口４４（図２参照）から空気を所定の方向で吐出する流路である。コンプレッサスクロール流路４３は、ディフューザ流路４２と連通し、コンプレッサインペラ１３を囲んで略環状に形成されている。空気吐出口４４は、不図示のエンジンの吸気口に接続されている。

続いて、本実施形態に係るターボチャージャ１００の組立について説明する。なお、本発明は、タービンハウジング２と軸受ハウジング３との間の組立に特徴を有しているため、以下、上記組立について説明する。

まず、枠部２４の凹部２４ａに、嵌合部３２のピン３２ａを対向して配置させ、枠部２４に嵌合部３２を嵌合させる。嵌合させた後は、枠部２４の内周面と嵌合部３２の外周面とが互いに接触し、また、凹部２４ａ内にピン３２ａが配置されている。

次に、ピン３２ａが凹部２４ａの内壁面２４ｂに向かう方向で、枠部２４に対して嵌合部３２を周方向で回転させ、内壁面２４ｂにピン３２ａを当接させる。前述の通り、凹部２４ａは、ピン３２ａを内壁面２４ｂに当接させたときに、タービンハウジング２と軸受ハウジング３とが周方向に関して適切な位置関係に保持される位置に設けられている。そのため、ピン３２ａを内壁面２４ｂに当接させることで、タービンハウジング２と軸受ハウジング３とを周方向に関して適切な位置関係に保持することができる。

この状態で、ボルト２４ｃを枠部２４に螺合して締め込み、枠部２４とボルト２４ｃとにより嵌合部３２を挟持することで、タービンハウジング２と軸受ハウジング３とを一体的に接続する。
以上で、タービンハウジング２と軸受ハウジング３との間の組立が終了する。

したがって、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、タービンインペラ１２の中心軸方向で延びる従来型のピンを設置することが困難な場合であっても、略径方向で延びるピン３２ａを枠部２４と嵌合部３２との接続箇所に設置することができる。したがって、本実施形態によれば、位置決め用のピン３２ａを用いた可変容量型のターボチャージャ１００の組立を行うことができるという効果がある。

〔第２実施形態〕
図３は、本実施形態に係るターボチャージャ２００の全体構成図である。
この図において、図１及び図２に示す第１の実施形態における構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態における枠部２４は、後側に臨む溝部（位置決め部、溝部）２４ｄを有している。溝部２４ｄは、嵌合部３２におけるピン３２ａが遊嵌される幅、すなわち若干の遊びを持った状態で挿入される幅で形成されている。
また、溝部２４ｄは、ピン３２ａを溝部２４ｄに挿入させたときに、タービンハウジング２と軸受ハウジング３とが周方向に関して適切な位置関係に保持される位置に設けられている。

続いて、本実施形態に係るターボチャージャ２００の組立について説明する。なお、本発明は、タービンハウジング２と軸受ハウジング３との間の組立に特徴を有しているため、以下、上記組立について説明する。

まず、枠部２４の溝部２４ｄに、嵌合部３２のピン３２ａを対向して配置させ、枠部２４に嵌合部３２を嵌合させる。嵌合させた後は、枠部２４の内周面と嵌合部３２の外周面とが互いに接触し、また、溝部２４ｄにピン３２ａが挿入されている。
前述の通り、溝部２４ｄは、ピン３２ａを挿入させたときに、タービンハウジング２と軸受ハウジング３とが周方向に関して適切な位置関係に保持される位置に設けられている。そのため、ピン３２ａを溝部２４ｄに挿入することで、タービンハウジング２と軸受ハウジング３とを周方向に関して適切な位置関係に保持することができる。

この状態で、ボルト２４ｃを枠部２４に螺合して締め込み、枠部２４とボルト２４ｃとにより嵌合部３２を挟持することで、タービンハウジング２と軸受ハウジング３とを一体的に接続する。
以上で、タービンハウジング２と軸受ハウジング３との間の組立が終了する。

したがって、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、タービンインペラ１２の中心軸方向で延びる従来型のピンを設置することが困難な場合であっても、略径方向で延びるピン３２ａを枠部２４と嵌合部３２との接続箇所に設置することができる。したがって、本実施形態によれば、位置決め用のピン３２ａを用いた可変容量型のターボチャージャ２００の組立を行うことができるという効果がある。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態では、ターボチャージャ１００及び２００は可変容量型のターボチャージャであるが、これに限定されるものではなく、従来型のピンを設置することが困難ないずれのターボチャージャにも本発明を適用してよい。

また、上記実施形態では、ピン３２ａと凹部２４ａ又は溝部２４ｄとは、タービンハウジング２と軸受ハウジング３との間における位置決めに用いられているが、これに限定されるものではなく、軸受ハウジング３とコンプレッサハウジング４との間における位置決めに用いてもよい。

また、上記実施形態では、タービンハウジング２に枠部２４が設けられ、軸受ハウジング３に嵌合部３２が設けられているが、これに限定されるものではなく、タービンハウジング２に嵌合部が設けられ、軸受ハウジング３に枠部が設けられていてもよい。

また、上記実施形態では、枠部２４に凹部２４ａ又は溝部２４ｄが設けられ、嵌合部３２にピン３２ａが設けられているが、これに限定されるものではなく、枠部２４の内周面に略径方向内側に延びるピンが設けられ、嵌合部３２の外周面に上記ピンが挿入される凹部又は溝部等が設けられていてもよい。

また、上記実施形態では、嵌合部３２にピン３２ａが設けられているが、これに限定されるものではなく、軸受ハウジング３における嵌合部３２の成形時（例えばダイキャストによる成形時）に嵌合部３２の外周面から略径方向外側に延びる突部を同時に形成してもよい。

また、上記実施形態における溝部２４ｄを、図４に示す形状としてもよい。
図４は、第２の実施形態における溝部２４ｄの変形例を示す概略図である。
タービンハウジング２の枠部２４は、溝部２４ｄの変形例である第２溝部（位置決め部、溝部）２４ｅを有していてもよい。第２溝部２４ｅは、枠部２４の開口端側すなわち後側に進むに従い幅広となる形状となっている。そのため、枠部２４に嵌合部３２を嵌合させるときに、第２溝部２４ｅにピン３２ａを容易に挿入することができる。

１２…タービンインペラ（回転翼）、２…タービンハウジング（回転翼ハウジング）、２４…枠部、２４ａ…凹部（位置決め部）、２４ｂ…内壁面（当接面）、２４ｄ…溝部（位置決め部、溝部）、２４ｅ…第２溝部（位置決め部、溝部）、３…軸受ハウジング、３２…嵌合部、３２ａ…ピン（突部）、１００…ターボチャージャ、２００…ターボチャージャ

Claims (4)

1. 回転翼を収容する回転翼ハウジングと、前記回転翼を回転自在に軸支する軸受ハウジングとを有するターボチャージャであって、
   前記回転翼ハウジング及び前記軸受ハウジングの一方は、略円環状に形成された枠部を有し、
   前記回転翼ハウジング及び前記軸受ハウジングの他方は、略円筒状に形成され前記枠部内に嵌合して設けられる嵌合部を有し、
   前記枠部及び前記嵌合部の一方は、略径方向に延びる突部を有し、
   前記枠部及び前記嵌合部の他方は、前記突部を保持して、前記枠部と前記嵌合部との間の周方向に関する位置決めを行う位置決め部を有することを特徴とするターボチャージャ。
2. 請求項１に記載のターボチャージャにおいて、
   前記位置決め部は、前記周方向に関して前記突部のいずれか一方側に当接する当接面を有することを特徴とするターボチャージャ。
3. 請求項１又は２に記載のターボチャージャにおいて、
   前記位置決め部は、前記径方向に延びて形成される溝部であることを特徴とするターボチャージャ。
4. 請求項３に記載のターボチャージャにおいて、
   前記溝部の幅方向での断面形状は、前記枠部の開口端側に進むに従い幅広となっていることを特徴とするターボチャージャ。
   
   

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