JP2014058884A - Turbocharger - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a turbocharger the cost of which can be reduced and the performance of which can be improved.SOLUTION: A turbocharger 1 includes a compressor housing 2 and a bearing housing 3. A discharge scroll chamber 12 has such a shape that its cross sectional area is gradually larger toward a discharge port in the peripheral direction. The compressor housing 2 comprises a scroll piece 4 and a shroud piece 5 assembled with each other. The scroll piece 4 has an intake port forming part 41, an intake side recessed surface 42, and a scroll outer peripheral part 43. The shroud piece 5 has a shroud fitting-in part 51, an inner periphery side recessed surface 52, a shroud surface 53, and a diffuser surface 54. The bearing housing 3 includes an opposite face 31, an outer periphery annular fitting-in part 32, and an outer periphery side recessed surface 33. The cross sectional shape of the outer periphery side recessed surface 33 in a plane including the rotation axis of an impeller 13 is gradually changed along the peripheral direction.

Description

本発明は、コンプレッサハウジングと軸受ハウジングとを備えたターボチャージャに関する。   The present invention relates to a turbocharger including a compressor housing and a bearing housing.

自動車等に搭載されるターボチャージャは、コンプレッサにおいて吸入した空気を圧縮して内燃機関へ向かって吐出するよう構成されている。すなわち、コンプレッサハウジングの内側に形成された空気流路には、インペラから吐出された圧縮空気が流れ込む吐出スクロール室があり、該吐出スクロール室は圧縮空気を吐出ポートへ導き、吐出ポートから圧縮空気を内燃機関側へ吐出するよう構成されている。そして、特に吐出スクロール室の形状はコンプレッサの性能に大きく影響し、要求性能に応じて適切な形状に仕上げることが求められる。   A turbocharger mounted on an automobile or the like is configured to compress air taken in by a compressor and discharge the compressed air toward an internal combustion engine. In other words, the air flow path formed inside the compressor housing has a discharge scroll chamber into which the compressed air discharged from the impeller flows. The discharge scroll chamber guides the compressed air to the discharge port, and the compressed air is discharged from the discharge port. It is configured to discharge to the internal combustion engine side. In particular, the shape of the discharge scroll chamber greatly affects the performance of the compressor, and it is required to finish the shape appropriately according to the required performance.

ここで、コンプレッサハウジングを製造する方法としては、例えば、重力鋳造による方法がある。この場合には、いわゆる中子を用いて鋳造を行うことができるため、形状自由度が高く、複雑な形状にも対応することができる。しかしながら、鋳造サイクルが長いため生産性が悪く、コストも高い。また、砂型等を用いると面粗度が大きくなるため、コンプレッサの効率が低下してしまうという問題もある。   Here, as a method of manufacturing the compressor housing, for example, there is a method by gravity casting. In this case, since casting can be performed using a so-called core, the degree of freedom in shape is high and it is possible to deal with complicated shapes. However, since the casting cycle is long, the productivity is poor and the cost is high. In addition, when a sand mold or the like is used, the surface roughness increases, and there is a problem that the efficiency of the compressor decreases.

これに対し、コンプレッサハウジングをダイキャストにより成形する方法がある。この場合には、重力鋳造に比べて鋳造サイクルが短いため生産性が良く、コストも安い。しかしながら、型抜き可能な形状でなければ成形することができないため、形状自由度が低く、複雑な形状に対応することができない。そこで、特許文献1に開示されているように、3つのピース、すなわち、スクロールピースとシュラウドピースと外周環状ピースとを互いに組み付けることにより構成したコンプレッサハウジングがある。これにより、各ピースをダイキャストによって成形しやすい形状としつつ、コンプレッサハウジングの吐出スクロール室の形状自由度を確保している。   On the other hand, there is a method of forming the compressor housing by die casting. In this case, since the casting cycle is shorter than that of gravity casting, the productivity is good and the cost is low. However, since it cannot be molded unless it has a shape that can be punched, the degree of freedom in shape is low, and it is not possible to cope with complicated shapes. Therefore, as disclosed in Patent Document 1, there is a compressor housing configured by assembling three pieces, that is, a scroll piece, a shroud piece, and an outer peripheral annular piece. Thereby, the shape freedom of the discharge scroll chamber of a compressor housing is ensured, making each piece the shape which is easy to shape | mold by die-casting.

また、特許文献2に記載のターボチャージャにおいては、コンプレッサハウジングを、スクロールピースとシュラウドピースとの2ピースによって構成している。そして、コンプレッサハウジングにおける吸気側と反対側に配されるバックプレートの外周部に曲面を設け、この曲面を吐出スクロール室の内壁面の一部としている。   Moreover, in the turbocharger described in Patent Document 2, the compressor housing is constituted by two pieces of a scroll piece and a shroud piece. A curved surface is provided on the outer peripheral portion of the back plate disposed on the opposite side to the intake side of the compressor housing, and this curved surface is a part of the inner wall surface of the discharge scroll chamber.

特許第4778097号公報Japanese Patent No. 4778097 特開2002−180841号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-180841

しかしながら、特許文献1に記載のコンプレッサハウジングは、部品点数が多くなると共に、製造工数も多くなり、製造コストが高くなる。また、外周環状ピースの位置精度を極めて高精度にしないと、その内側端部における継ぎ目において、ディフューザ部から吐出スクロール室へ吐出される圧縮空気の円滑な流れを阻害するおそれがある。
また、特許文献2に記載のターボチャージャにおいては、バックプレートに形成した曲面部分の形状が、周方向にわたって一定となっている。そのため、吐出スクロール室の形状自由度が制限され、理想的な形状とすることには限界が生じることとなる。
However, the compressor housing described in Patent Document 1 has a large number of parts, a large number of manufacturing steps, and a high manufacturing cost. Further, unless the position accuracy of the outer peripheral annular piece is made extremely high, there is a possibility that the smooth flow of the compressed air discharged from the diffuser portion to the discharge scroll chamber may be hindered at the joint at the inner end portion.
Moreover, in the turbocharger described in Patent Document 2, the shape of the curved surface portion formed on the back plate is constant over the circumferential direction. For this reason, the degree of freedom of the shape of the discharge scroll chamber is limited, and there is a limit to the ideal shape.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、コスト低減、性能向上を図ることができるターボチャージャを提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide a turbocharger capable of reducing cost and improving performance.

本発明の一態様は、インペラが配された空気流路を内側に有するコンプレッサハウジングと、上記インペラを連結するロータシャフトを回転自在に支持する軸受ハウジングとを備えたターボチャージャであって、
上記空気流路は、上記インペラに向けて空気を吸い込む吸気口と、上記インペラの外周側において周方向に形成され、上記インペラから吐出される圧縮空気を吐出ポートへ導く吐出スクロール室とを有し、該吐出スクロール室は、周方向において上記吐出ポートへ向かうにしたがって徐々に断面積が大きくなる形状を備え、
上記コンプレッサハウジングは、互いに組み付けられたスクロールピースとシュラウドピースとからなり、
上記スクロールピースは、上記吸気口を形成する筒状の吸気口形成部と、上記吐出スクロール室における吸気側の壁面を構成する吸気側凹面と、上記吐出スクロール室の外周側に配されるスクロール外周部とを有し、
上記シュラウドピースは、上記スクロールピースに嵌入される筒状のシュラウド嵌入部と、上記吐出スクロール室における内周側の壁面を構成する内周側凹面と、上記インペラに対向するシュラウド面と、該シュラウド面から上記吐出スクロール室に向かって延びるディフューザ面とを有し、
上記軸受ハウジングは、上記ディフューザ面に対向する対向面と、上記スクロールピースの上記スクロール外周部内に嵌入される外周環状嵌入部と、上記吐出スクロール室における外周側の壁面を構成する外周側凹面とを備え、
該外周側凹面は、上記インペラの回転軸を含む平面による断面形状が周方向に沿って徐々に変化した形状を有することを特徴とするターボチャージャにある(請求項1)。
One aspect of the present invention is a turbocharger including a compressor housing having an air flow path on which an impeller is disposed, and a bearing housing that rotatably supports a rotor shaft that connects the impeller.
The air flow path has an intake port that sucks air toward the impeller, and a discharge scroll chamber that is formed in a circumferential direction on the outer peripheral side of the impeller and guides compressed air discharged from the impeller to a discharge port. The discharge scroll chamber has a shape in which the cross-sectional area gradually increases toward the discharge port in the circumferential direction,
The compressor housing comprises a scroll piece and a shroud piece assembled together,
The scroll piece includes a cylindrical intake port forming portion that forms the intake port, an intake side concave surface that forms a wall surface on the intake side in the discharge scroll chamber, and an outer periphery of the scroll that is disposed on the outer peripheral side of the discharge scroll chamber. And
The shroud piece includes a cylindrical shroud fitting portion to be fitted into the scroll piece, an inner circumferential concave surface constituting an inner circumferential wall surface in the discharge scroll chamber, a shroud surface facing the impeller, and the shroud A diffuser surface extending from the surface toward the discharge scroll chamber,
The bearing housing includes a facing surface that faces the diffuser surface, an outer peripheral annular insertion portion that is inserted into the scroll outer peripheral portion of the scroll piece, and an outer peripheral concave surface that forms an outer peripheral wall surface in the discharge scroll chamber. Prepared,
The outer peripheral concave surface is a turbocharger having a shape in which a cross-sectional shape by a plane including a rotation axis of the impeller is gradually changed along a circumferential direction (Claim 1).

上記ターボチャージャにおいては、上記スクロールピースと上記シュラウドピースとの2つのピースによってコンプレッサハウジングを構成することができるため、コンプレッサハウジングの部品点数を比較的少なくすることができる。その結果、ターボチャージャの製造工数を低減することができ、製造コストを低減することができる。   In the turbocharger, since the compressor housing can be constituted by two pieces of the scroll piece and the shroud piece, the number of parts of the compressor housing can be relatively reduced. As a result, the number of manufacturing steps for the turbocharger can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.

また、上記軸受ハウジングの上記外周側凹面によって、吐出スクロール室の壁面の一部を構成することができる。すなわち、ターボチャージャにおいて元々必要である軸受ハウジングの一部を利用して、吐出スクロール室の壁面の一部を凹状に形成することとなる。そのため、部品点数を多くしなくても、吐出スクロール室の形状自由度を向上させることができる。   Moreover, a part of wall surface of a discharge scroll chamber can be comprised by the said outer peripheral side concave surface of the said bearing housing. That is, a part of the wall surface of the discharge scroll chamber is formed in a concave shape by utilizing a part of the bearing housing that is originally required in the turbocharger. Therefore, the degree of freedom of shape of the discharge scroll chamber can be improved without increasing the number of parts.

そして、外周側凹面は、上記インペラの回転軸を含む平面による断面形状が周方向に沿って徐々に変化した形状を有する。そのため、吐出スクロール室における外周側の壁面の形状を、周方向に沿って徐々に変化させることができる。これにより、吐出スクロール室の形状を理想的な形状とすることが可能となり、コンプレッサ内における理想的な空気の流れを実現することができる。その結果、ターボチャージャの性能向上を図ることができる。   The outer peripheral concave surface has a shape in which the cross-sectional shape of the plane including the rotation axis of the impeller is gradually changed along the circumferential direction. Therefore, the shape of the outer peripheral wall surface in the discharge scroll chamber can be gradually changed along the circumferential direction. Thereby, the shape of the discharge scroll chamber can be made an ideal shape, and an ideal air flow in the compressor can be realized. As a result, the performance of the turbocharger can be improved.

また、上記外周側凹面は、上記ディフューザ面に対向する対向面と共に、軸受ハウジングに形成されている。そのため、対向面と外周側凹面との間に継ぎ目が形成されることもない。したがって、上記ディフューザ面と上記対向面との間の空間(ディフューザ部)から吐出スクロール室へ吐出される圧縮空気の円滑な流れを容易かつ確実に実現することができる。かかる観点からも、ターボチャージャの性能向上を確保することができる。   Moreover, the said outer peripheral side concave surface is formed in the bearing housing with the opposing surface which opposes the said diffuser surface. Therefore, a seam is not formed between the opposing surface and the outer peripheral concave surface. Therefore, a smooth flow of compressed air discharged from the space (diffuser portion) between the diffuser surface and the opposing surface to the discharge scroll chamber can be easily and reliably realized. From this point of view, it is possible to ensure improvement in performance of the turbocharger.

以上のごとく、本発明によれば、コスト低減、性能向上を図ることができるターボチャージャを提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a turbocharger capable of reducing cost and improving performance.

実施例1における、コンプレッサ部分の断面図であって、図3のA−A線矢視断面相当図。It is sectional drawing of the compressor part in Example 1, Comprising: It is the sectional view equivalent to the AA line of FIG. 実施例1における、コンプレッサ部分の他の断面図であって、図3のB−B線矢視断面相当図。FIG. 4 is another cross-sectional view of the compressor portion according to the first embodiment, corresponding to a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 実施例1における、吸気側から見たコンプレッサハウジングの平面図。FIG. 3 is a plan view of the compressor housing as viewed from the intake side in the first embodiment. 実施例1における、コンプレッサハウジングの断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of the compressor housing in the first embodiment. 実施例1における、軸受ハウジングの一部の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a part of the bearing housing in the first embodiment. 実施例1における、スクロール室の全体形状を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an overall shape of a scroll chamber according to the first embodiment. 実施例1における、コンプレッサハウジングの斜視図。1 is a perspective view of a compressor housing in Embodiment 1. FIG. 実施例1における、軸受ハウジングの斜視図。FIG. 3 is a perspective view of a bearing housing in the first embodiment. 実施例1における、軸受ハウジングの側面図。The side view of the bearing housing in Example 1. FIG. 実施例1における、コンプレッサ側から見た軸受ハウジングの正面図。The front view of the bearing housing seen from the compressor side in Example 1. FIG. (A)図10のC−C線矢視断面図、(B)図10のD−D線矢視断面図、(C)図10のE−E線矢視断面図、(D)図10のF−F線矢視断面図。(A) CC sectional view taken along the line C-C in FIG. 10, (B) DD sectional view taken along the line D-D in FIG. 10, (C) E-E sectional view taken along the line E-D in FIG. FIG.

上記ターボチャージャにおいて、「周方向」とは上記インペラの回転方向、「軸方向」とは上記インペラの回転軸の方向を意味する。
また、上記外周側凹面の上記断面形状は、周方向において上記吐出ポートへ向かうにしたがって徐々に曲率半径が大きくなるように形成されていることが好ましい(請求項2)。この場合には、上記吐出スクロール室の形状を一層容易に理想的な形状とすることができる。すなわち、吐出スクロール室の壁面の一部を構成する外周側凹面が、上記のような形状を備えることにより、吐出スクロール室の「周方向において上記吐出ポートへ向かうにしたがって徐々に断面積が大きくなる形状」において、その各部の断面形状を理想的な形状に形成しやすくなる。なお、上記曲率半径は、上記外周側凹面の断面形状が円弧である場合にはその曲率半径であるが、円弧以外の場合には、上記断面形状の全体にわたる平均の曲率半径を意味するものとする。
In the turbocharger, “circumferential direction” means the rotation direction of the impeller, and “axial direction” means the direction of the rotation axis of the impeller.
Further, it is preferable that the cross-sectional shape of the outer peripheral concave surface is formed such that the radius of curvature gradually increases toward the discharge port in the circumferential direction (Claim 2). In this case, the shape of the discharge scroll chamber can be made an ideal shape more easily. That is, the outer peripheral concave surface constituting a part of the wall surface of the discharge scroll chamber has the above-described shape, so that the cross-sectional area gradually increases toward the discharge port in the circumferential direction of the discharge scroll chamber. In the “shape”, the cross-sectional shape of each part is easily formed into an ideal shape. The radius of curvature is the radius of curvature when the cross-sectional shape of the outer circumferential concave surface is an arc, but in other cases than the arc, it means the average radius of curvature over the entire cross-sectional shape. To do.

また、上記外周側凹面は、周方向において上記吐出ポートへ向かうにしたがって、軸方向の寸法が徐々に大きくなるように形成されていることが好ましい(請求項3)。この場合にも、上記と同様に、上記吐出スクロール室の形状を一層容易に理想的な形状とすることができる。   Moreover, it is preferable that the said outer peripheral side concave surface is formed so that the dimension of an axial direction may become large gradually as it goes to the said discharge port in the circumferential direction (Claim 3). Also in this case, similarly to the above, the shape of the discharge scroll chamber can be more easily made an ideal shape.

また、上記外周側凹面は、周方向において上記吐出ポートへ向かうにしたがって、径方向の寸法が徐々に大きくなるように形成されていることが好ましい(請求項4)。この場合にも、上記と同様に、上記吐出スクロール室の形状を一層容易に理想的な形状とすることができる。   Moreover, it is preferable that the said outer peripheral side concave surface is formed so that the dimension of a radial direction may become large gradually as it goes to the said discharge port in the circumferential direction (Claim 4). Also in this case, similarly to the above, the shape of the discharge scroll chamber can be more easily made an ideal shape.

(実施例1)
上記ターボチャージャの実施例につき、図1〜図11を用いて説明する。
本例のターボチャージャ1は、図1に示すごとく、インペラ13が配された空気流路10を内側に有するコンプレッサハウジング2と、インペラ13を連結するロータシャフト14を回転自在に支持する軸受ハウジング3とを備えている。
Example 1
An embodiment of the turbocharger will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the turbocharger 1 of the present example includes a compressor housing 2 having an air flow path 10 in which an impeller 13 is disposed inside, and a bearing housing 3 that rotatably supports a rotor shaft 14 that connects the impeller 13. And.

空気流路10は、インペラ13に向けて空気を吸い込む吸気口11と、インペラ13の外周側において周方向に形成され、インペラ13から吐出される圧縮空気を吐出ポート15へ導く吐出スクロール室12とを有する。吐出スクロール室12は、図6に示すごとく、周方向における吐出ポート15側と反対側から吐出ポート15側へ向かって徐々に断面積が大きくなる形状を備えている。   The air flow path 10 includes an intake port 11 that sucks air toward the impeller 13, a discharge scroll chamber 12 that is formed in the circumferential direction on the outer peripheral side of the impeller 13, and guides compressed air discharged from the impeller 13 to the discharge port 15. Have As shown in FIG. 6, the discharge scroll chamber 12 has a shape in which the cross-sectional area gradually increases from the side opposite to the discharge port 15 side in the circumferential direction toward the discharge port 15 side.

コンプレッサハウジング2は、図1、図2、図4、図7に示すごとく、互いに組み付けられたスクロールピース4とシュラウドピース5とからなる。
スクロールピース4は、吸気口11を形成する筒状の吸気口形成部41と、吐出スクロール室12における吸気側の壁面を構成する吸気側凹面42と、吐出スクロール室12の外周側に配されるスクロール外周部43とを有する。
シュラウドピース5は、スクロールピース4に嵌入される筒状のシュラウド嵌入部51と、吐出スクロール室12における内周側の壁面を構成する内周側凹面52と、インペラ13に対向するシュラウド面53と、シュラウド面53から吐出スクロール室12に向かって延びるディフューザ面54とを有する。
As shown in FIGS. 1, 2, 4, and 7, the compressor housing 2 includes a scroll piece 4 and a shroud piece 5 that are assembled together.
The scroll piece 4 is disposed on a cylindrical intake port forming portion 41 that forms the intake port 11, an intake side concave surface 42 that forms a wall surface on the intake side in the discharge scroll chamber 12, and an outer peripheral side of the discharge scroll chamber 12. And a scroll outer peripheral portion 43.
The shroud piece 5 includes a cylindrical shroud fitting portion 51 that is fitted into the scroll piece 4, an inner circumferential concave surface 52 that constitutes an inner circumferential wall surface in the discharge scroll chamber 12, and a shroud surface 53 that faces the impeller 13. And a diffuser surface 54 extending from the shroud surface 53 toward the discharge scroll chamber 12.

軸受ハウジング3は、図1、図2、図5に示すごとく、ディフューザ面54に対向する対向面31と、スクロールピース4のスクロール外周部43内に嵌入される外周環状嵌入部32と、吐出スクロール室12における外周側の壁面を構成する外周側凹面33とを備えている。   As shown in FIGS. 1, 2, and 5, the bearing housing 3 includes a facing surface 31 that faces the diffuser surface 54, an outer circumferential annular fitting portion 32 that is fitted into the scroll outer circumferential portion 43 of the scroll piece 4, and a discharge scroll. The outer peripheral side concave surface 33 which comprises the outer peripheral wall surface in the chamber 12 is provided.

そして、図1、図2、図10、図11に示すごとく、外周側凹面33は、インペラ13の回転軸を含む平面による断面形状(以下において、単に「断面形状」というときは、特に示さない限り、この平面による断面形状をいうものとする。)が周方向に沿って徐々に変化した形状を有する。
より具体的には、外周側凹面33の上記断面形状は、周方向において吐出ポート15へ向かうにしたがって徐々に曲率半径が大きくなるように形成されている。
As shown in FIGS. 1, 2, 10, and 11, the outer peripheral concave surface 33 has a cross-sectional shape by a plane including the rotation axis of the impeller 13 (hereinafter simply referred to as “cross-sectional shape” is not particularly shown). As long as it refers to the cross-sectional shape by this plane, it has a shape that gradually changes along the circumferential direction.
More specifically, the cross-sectional shape of the outer circumferential concave surface 33 is formed such that the radius of curvature gradually increases toward the discharge port 15 in the circumferential direction.

また、外周側凹面33は、周方向において吐出ポート15へ向かうにしたがって、軸方向の寸法hが徐々に大きくなるように形成されている。また、外周側凹面33は、径方向の寸法wも、周方向において吐出ポート15へ向かうにしたがって徐々に大きくなるように形成されている。なお、図11(A)、(B)、(C)、(D)における符号3a、3b、3c、3dは、この順に圧縮空気の経路として吐出ポート15から遠い位置における軸受ハウジング3の部分の断面を示す。つまり、図11に表した符号3a、3b、3c、3dは、それぞれ図1、図2に表した吐出スクロール室12の断面12a、12b、12c、12dの一部を形成する、軸受ハウジング3の部分の断面である。   Further, the outer peripheral concave surface 33 is formed such that the axial dimension h gradually increases as it goes toward the discharge port 15 in the circumferential direction. Further, the outer peripheral concave surface 33 is formed so that the radial dimension w also gradually increases toward the discharge port 15 in the circumferential direction. 11A, 11B, 11C, and 11D, reference numerals 3a, 3b, 3c, and 3d in this order indicate the portion of the bearing housing 3 at a position far from the discharge port 15 as a compressed air path. A cross section is shown. That is, the reference numerals 3a, 3b, 3c, and 3d shown in FIG. 11 form part of the cross sections 12a, 12b, 12c, and 12d of the discharge scroll chamber 12 shown in FIGS. 1 and 2, respectively. It is a cross section of a part.

また、スクロールピース4の吸気側凹面42は、断面形状が周方向に沿って徐々に変化した形状を有する。また、シュラウドピース5の内周側凹面52は、断面形状が周方向に沿って徐々に変化した形状を有する。これら、吸気側凹面42及び内周側凹面52も、上記断面形状が、周方向に、吐出ポート15側へ行くほど徐々に曲率半径が大きくなるように形成されている。   Further, the intake-side concave surface 42 of the scroll piece 4 has a shape in which the cross-sectional shape gradually changes along the circumferential direction. Moreover, the inner peripheral concave surface 52 of the shroud piece 5 has a shape in which the cross-sectional shape gradually changes along the circumferential direction. The intake-side concave surface 42 and the inner peripheral-side concave surface 52 are also formed so that the cross-sectional shape gradually increases in curvature radius toward the discharge port 15 side in the circumferential direction.

ターボチャージャ1は、自動車等の内燃機関から排出される排気ガスによってタービンを回転させ、その回転力を利用してコンプレッサにおいて吸入空気を圧縮し、その圧縮空気を吐出ポート15から内燃機関に送り込むよう構成されている。したがって、ターボチャージャ1は、図示を省略してあるが、軸方向において、コンプレッサの外殻を構成するコンプレッサハウジング2と反対側に、タービンハウジングを備えている。タービンハウジングの内側には、タービンインペラが配された排気ガス流路が形成されている。タービンインペラは、ロータシャフト14に固定されている。すなわち、ロータシャフト14によって、コンプレッサのインペラ13とタービンインペラとが連結されている。これにより、タービンインペラの回転に伴い、コンプレッサのインペラ13が回転するよう構成されている。   The turbocharger 1 rotates a turbine with exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile, compresses intake air in the compressor using the rotational force, and sends the compressed air from the discharge port 15 to the internal combustion engine. It is configured. Therefore, although not shown, the turbocharger 1 includes a turbine housing on the opposite side of the compressor housing 2 that forms the outer shell of the compressor in the axial direction. An exhaust gas passage in which a turbine impeller is disposed is formed inside the turbine housing. The turbine impeller is fixed to the rotor shaft 14. That is, the impeller 13 of the compressor and the turbine impeller are connected by the rotor shaft 14. Thereby, it is comprised so that the impeller 13 of a compressor may rotate with rotation of a turbine impeller.

そして、ロータシャフト14を回転自在に軸支する軸受ハウジング3が、コンプレッサハウジング2とタービンハウジングとの間に配置されている。この軸受ハウジング3は、図1、図2、図8、図9に示すごとく、軸方向の一端に略円板状のフランジ部34を設けてなり、このフランジ部34におけるコンプレッサ側の面に、対向面31と外周側凹面33とが、それぞれ円環状に形成されている。
軸受ハウジング3は、鋳鉄からなり、対向面31及び外周側凹面33は、例えばマシニングセンタによるボールエンドミル等の機械加工によって切削加工されている。
A bearing housing 3 that rotatably supports the rotor shaft 14 is disposed between the compressor housing 2 and the turbine housing. As shown in FIGS. 1, 2, 8, and 9, the bearing housing 3 is provided with a substantially disc-shaped flange portion 34 at one end in the axial direction, and on the compressor side surface of the flange portion 34, The opposing surface 31 and the outer peripheral concave surface 33 are each formed in an annular shape.
The bearing housing 3 is made of cast iron, and the facing surface 31 and the outer peripheral concave surface 33 are cut by machining such as a ball end mill using a machining center, for example.

対向面31と外周側凹面33とは、互いに連続して形成されている。すなわち、対向面31は、軸方向に対して直交する平坦面として形成されているが、その外周端から連続的に、すなわち段差等を介さずに、外周側凹面33が、コンプレッサ側へ湾曲するように形成されている。そして、外周側凹面33は、上述のように、その断面形状が周方向において徐々に変化するように、形成されている。   The opposing surface 31 and the outer peripheral concave surface 33 are formed continuously with each other. That is, although the opposing surface 31 is formed as a flat surface orthogonal to the axial direction, the outer peripheral concave surface 33 curves toward the compressor side continuously from the outer peripheral end, that is, without passing through a step or the like. It is formed as follows. And as above-mentioned, the outer peripheral side concave surface 33 is formed so that the cross-sectional shape may change gradually in the circumferential direction.

このように形成された軸受ハウジング3の外周側凹面33と、同じく周方向において徐々に断面形状が変化するように形成されたスクロールピース4のスクロール外周部43及びシュラウドピース5の内周側凹面52とによって、吐出スクロール室12が形成されている(図1、図2)。   The outer peripheral concave surface 33 of the bearing housing 3 formed in this way, the scroll outer peripheral portion 43 of the scroll piece 4 and the inner peripheral concave surface 52 of the shroud piece 5 which are formed so that the cross-sectional shape gradually changes in the circumferential direction. Thus, a discharge scroll chamber 12 is formed (FIGS. 1 and 2).

吐出スクロール室12は、図6に示すごとく、略円周状に形成されており、吐出ポート15は、吐出スクロール室12から、周方向の接線方向に突出している。そして、吐出スクロール室12は、周方向に沿って、吐出ポート15へ向かうにしたがって徐々に断面積が大きくなるように形成されている。なお、図1、図2における符号12a、12b、12c、12dは、この順に圧縮空気の経路として吐出ポート15から遠い位置における吐出スクロール室12の断面を示す。   As shown in FIG. 6, the discharge scroll chamber 12 is formed in a substantially circumferential shape, and the discharge port 15 projects from the discharge scroll chamber 12 in the circumferential tangential direction. And the discharge scroll chamber 12 is formed so that a cross-sectional area may become large gradually as it goes to the discharge port 15 along the circumferential direction. 1 and 2, reference numerals 12 a, 12 b, 12 c, and 12 d indicate a section of the discharge scroll chamber 12 at a position far from the discharge port 15 as a compressed air path in this order.

そのため、吐出スクロール室12を形成する、スクロールピース4の吸気側凹面42と、シュラウドピース5の内周側凹面52と、軸受ハウジング3の外周側凹面33とは、それぞれ、回転対称ではなく、周方向に沿って徐々にその断面形状が変化している。そして、図1、図2、図10、図11に示すごとく、軸受ハウジング3は、外周側凹面33の上記断面形状の寸法(軸方向の寸法h及び径方向の寸法w)及び平均曲率半径が周方向に沿って徐々に大きくなる形状を有する。すなわち、周方向に吐出ポート15へ向かうにしたがって、徐々に上記寸法h、w及び上記平均曲率半径が大きくなっている。   Therefore, the intake side concave surface 42 of the scroll piece 4, the inner peripheral side concave surface 52 of the shroud piece 5, and the outer peripheral side concave surface 33 of the bearing housing 3, which form the discharge scroll chamber 12, are not rotationally symmetric. The cross-sectional shape gradually changes along the direction. As shown in FIGS. 1, 2, 10, and 11, the bearing housing 3 has the above-described cross-sectional dimensions (the axial dimension h and the radial dimension w) and the average radius of curvature of the outer circumferential concave surface 33. It has a shape that gradually increases along the circumferential direction. That is, the dimensions h and w and the average radius of curvature gradually increase toward the discharge port 15 in the circumferential direction.

また、図10に示すごとく、軸受ハウジング3のフランジ部34における周方向の一部には、吐出スクロール室12と吐出ポート15との間をつなぐように形成された吐出連通凹部35が形成されている。吐出連通凹部35は、外周側凹面33の軸方向寸法hが最も大きくなる部分と最も小さくなる部分との間において、吐出ポート15と平行となるように形成されている。つまり、軸受ハウジング3における吐出連通凹部35が形成された部分を除く略全周にわたって、図10に示した吐出連通凹部35に対する第一隣接部位351から第二隣接部位352まで、周方向に徐々に外周側凹面33の各寸法h、w及び曲率半径が大きくなっている。   As shown in FIG. 10, a discharge communication recess 35 formed so as to connect the discharge scroll chamber 12 and the discharge port 15 is formed in a part of the flange portion 34 of the bearing housing 3 in the circumferential direction. Yes. The discharge communication recess 35 is formed so as to be parallel to the discharge port 15 between a portion where the axial dimension h of the outer peripheral side concave surface 33 is largest and a portion where it is smallest. That is, gradually from the first adjacent portion 351 to the second adjacent portion 352 with respect to the discharge communication recess 35 shown in FIG. 10 gradually in the circumferential direction over substantially the entire circumference excluding the portion where the discharge communication recess 35 is formed in the bearing housing 3. The dimensions h and w and the radius of curvature of the outer peripheral concave surface 33 are increased.

また、図8〜図10に示すごとく、外周側凹面33の外周側であって吐出連通凹部35に周方向に隣接する位置に、軸受ハウジング3とコンプレッサハウジング2との周方向位置を決める位置決め段部36が形成されている。すなわち、コンプレッサハウジング2にも、軸受ハウジング3の位置決め段部36と対応する位置に、図7に示すごとく、位置決め段部46が形成されている。   Further, as shown in FIGS. 8 to 10, a positioning stage for determining the circumferential position of the bearing housing 3 and the compressor housing 2 at a position adjacent to the discharge communication recess 35 in the circumferential direction on the outer circumferential side of the outer circumferential concave surface 33. A portion 36 is formed. That is, a positioning step 46 is also formed in the compressor housing 2 at a position corresponding to the positioning step 36 of the bearing housing 3 as shown in FIG.

コンプレッサハウジング2を構成するスクロールピース4及びシュラウドピース5は、いずれもアルミニウム製のダイキャスト品により構成されている。図4に示すごとく、スクロールピース4は、吸気口形成部41を、インペラ13の回転軸を中心とする円筒形状に形成してある。そして、吸気口形成部41における吸気側と反対側の端部(以下において、吸気側を適宜「先端側」といい、その反対側を適宜「基端側」という。)から、外周側に広がるように、吸気側凹面42を有するスクロール壁面形成部420が形成されている。そして、スクロール壁面形成部420の外周部分に、基端側へ延びるように、スクロール外周部43が設けてある。   The scroll piece 4 and the shroud piece 5 constituting the compressor housing 2 are both made of an aluminum die-cast product. As shown in FIG. 4, the scroll piece 4 has an intake port forming portion 41 formed in a cylindrical shape centered on the rotation axis of the impeller 13. Then, an end of the intake port forming portion 41 opposite to the intake side (hereinafter, the intake side is appropriately referred to as “front end side”, and the opposite side is appropriately referred to as “base end side”) extends to the outer peripheral side. Thus, the scroll wall surface forming part 420 having the intake side concave surface 42 is formed. And the scroll outer peripheral part 43 is provided in the outer peripheral part of the scroll wall surface formation part 420 so that it may extend to a base end side.

シュラウドピース5は、シュラウド嵌入部51を、インペラ13の回転軸を中心とする円筒形状に形成してあり、シュラウド嵌入部51内には、吸気口11と連通する吸気通路が形成されている。そして、シュラウド嵌入部51は、スクロールピース4の吸気口形成部41の内側に嵌合してある。   In the shroud piece 5, a shroud insertion portion 51 is formed in a cylindrical shape centering on the rotation axis of the impeller 13, and an intake passage communicating with the intake port 11 is formed in the shroud insertion portion 51. The shroud fitting portion 51 is fitted inside the intake port forming portion 41 of the scroll piece 4.

シュラウド嵌入部51の内側面がその基端側から外側へ向かって広がるように形成されることにより、シュラウド面53が形成されている。そして、シュラウド面53は、その外周側において軸方向と直交する方向に広がるディフューザ面54に繋がっている。   A shroud surface 53 is formed by forming the inner side surface of the shroud fitting portion 51 so as to spread outward from the base end side. The shroud surface 53 is connected to a diffuser surface 54 that spreads in a direction orthogonal to the axial direction on the outer peripheral side.

また、図1、図2に示すごとく、インペラ13は、シュラウドピース5の内周側に配置されている。インペラ13は、ハブの外周面から周方向に並ぶ複数のブレードを突出させて形成したものである。複数のブレードは、シュラウドピース5のシュラウド面53に対向して配置されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the impeller 13 is disposed on the inner peripheral side of the shroud piece 5. The impeller 13 is formed by projecting a plurality of blades arranged in the circumferential direction from the outer peripheral surface of the hub. The plurality of blades are disposed to face the shroud surface 53 of the shroud piece 5.

ターボチャージャ1のコンプレッサ部を組み立てるにあたっては、まず、吸気口形成部41の内側にシュラウド嵌入部51を圧入することで、スクロールピース4にシュラウドピース5を組み付けて、図4、図7に示すコンプレッサハウジング2を形成する。そして、図1、図2に示すごとく、コンプレッサハウジング2の内側にインペラ13が配置されるように、軸受ハウジング3の外周環状嵌入部32を、コンプレッサハウジング2を構成するスクロールピース4のスクロール外周部43の内側に圧入する。このとき、軸受ハウジング3の位置決め段部36に、スクロールピース4の位置決め段部46を周方向に当接させることで、軸受ハウジング3とコンプレッサハウジング2との周方向位置を決める。   In assembling the compressor portion of the turbocharger 1, first, the shroud fitting portion 51 is press-fitted inside the intake port forming portion 41 so that the shroud piece 5 is assembled to the scroll piece 4, and the compressor shown in FIGS. A housing 2 is formed. As shown in FIGS. 1 and 2, the outer peripheral annular fitting portion 32 of the bearing housing 3 is used as the outer peripheral portion of the scroll piece 4 constituting the compressor housing 2 so that the impeller 13 is disposed inside the compressor housing 2. Press fit inside 43. At this time, the positioning step portion 46 of the scroll piece 4 is brought into contact with the positioning step portion 36 of the bearing housing 3 in the circumferential direction, thereby determining the circumferential position of the bearing housing 3 and the compressor housing 2.

これにより、シュラウドピース5のディフューザ面54と軸受ハウジング3の対向面31とが、互いに所定の間隔を設けた状態で対向配置されることで、両者の間にディフーザ部16が形成される。そして、その外周側において、スクロールピース4の吸気側凹面42とシュラウドピース5の内周側凹面52と軸受ハウジング3の外周側凹面33とによって、吐出スクロール室12が形成される。   Thereby, the diffuser surface 54 of the shroud piece 5 and the facing surface 31 of the bearing housing 3 are arranged to face each other with a predetermined distance therebetween, so that the diffuser portion 16 is formed between them. On the outer peripheral side, the discharge scroll chamber 12 is formed by the intake side concave surface 42 of the scroll piece 4, the inner peripheral side concave surface 52 of the shroud piece 5, and the outer peripheral side concave surface 33 of the bearing housing 3.

次に、本例の作用効果につき説明する。
上記ターボチャージャ1においては、スクロールピース4とシュラウドピース5との2つのピースによってコンプレッサハウジング2を構成することができるため、コンプレッサハウジング2の部品点数を比較的少なくすることができる。その結果、ターボチャージャ1の製造工数を低減することができ、製造コストを低減することができる。
Next, the function and effect of this example will be described.
In the turbocharger 1, since the compressor housing 2 can be configured by two pieces, that is, the scroll piece 4 and the shroud piece 5, the number of parts of the compressor housing 2 can be relatively reduced. As a result, the number of manufacturing steps for the turbocharger 1 can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.

また、軸受ハウジング3の外周側凹面33によって、吐出スクロール室12の壁面の一部を構成することができる。すなわち、ターボチャージャ1において元々必要である軸受ハウジング3の一部を利用して、吐出スクロール室12の壁面の一部を凹状に形成することとなる。そのため、部品点数を多くしなくても、吐出スクロール室12の形状自由度を向上させることができる。   A part of the wall surface of the discharge scroll chamber 12 can be formed by the outer peripheral concave surface 33 of the bearing housing 3. That is, a part of the wall surface of the discharge scroll chamber 12 is formed in a concave shape by utilizing a part of the bearing housing 3 that is originally required in the turbocharger 1. Therefore, the degree of freedom of shape of the discharge scroll chamber 12 can be improved without increasing the number of parts.

そして、外周側凹面33は、インペラ13の回転軸を含む平面による断面形状が周方向に沿って徐々に変化した形状を有する。そのため、吐出スクロール室12における外周側の壁面の形状を、周方向に沿って徐々に変化させることができる。これにより、吐出スクロール室12の形状を理想的な形状とすることが可能となり、コンプレッサ内における理想的な空気の流れを実現することができる。その結果、ターボチャージャ1の性能向上を図ることができる。   The outer peripheral concave surface 33 has a shape in which a cross-sectional shape by a plane including the rotation axis of the impeller 13 is gradually changed along the circumferential direction. Therefore, the shape of the outer peripheral wall surface in the discharge scroll chamber 12 can be gradually changed along the circumferential direction. Thereby, it becomes possible to make the shape of the discharge scroll chamber 12 into an ideal shape, and it is possible to realize an ideal air flow in the compressor. As a result, the performance of the turbocharger 1 can be improved.

また、外周側凹面33は、ディフューザ面54に対向する対向面31と共に、軸受ハウジング3に形成されている。そのため、対向面31と外周側凹面33との間に継ぎ目が形成されることもない。したがって、ディフューザ部16から吐出スクロール室12へ吐出される圧縮空気の円滑な流れを容易かつ確実に実現することができる。かかる観点からも、ターボチャージャ1の性能向上を確保することができる。   Further, the outer peripheral concave surface 33 is formed in the bearing housing 3 together with the facing surface 31 that faces the diffuser surface 54. Therefore, no seam is formed between the facing surface 31 and the outer peripheral concave surface 33. Therefore, a smooth flow of compressed air discharged from the diffuser unit 16 to the discharge scroll chamber 12 can be easily and reliably realized. From this point of view, it is possible to ensure the performance improvement of the turbocharger 1.

また、外周側凹面33の上記断面形状は、周方向において吐出ポート15へ向かうにしたがって徐々に曲率半径が大きくなり、軸方向の寸法h及び径方向の寸法wが徐々に大きくなるように形成されている。これにより、吐出スクロール室12の形状を一層容易に理想的な形状とすることができる。すなわち、吐出スクロール室12の壁面の一部を構成する外周側凹面33が、上記のような形状を備えることにより、吐出スクロール室12の「周方向において吐出ポート15へ向かうにしたがって徐々に断面積が大きくなる形状」において、その各部の断面形状を理想的な形状に形成しやすくなる。   Further, the cross-sectional shape of the outer circumferential concave surface 33 is formed such that the radius of curvature gradually increases toward the discharge port 15 in the circumferential direction, and the axial dimension h and the radial dimension w gradually increase. ing. Thereby, the shape of the discharge scroll chamber 12 can be made into an ideal shape more easily. That is, the outer peripheral concave surface 33 constituting a part of the wall surface of the discharge scroll chamber 12 has the above-described shape, so that the cross-sectional area gradually increases toward the discharge port 15 in the circumferential direction of the discharge scroll chamber 12. In the “shape that increases”, the cross-sectional shape of each part is easily formed into an ideal shape.

以上のごとく、本例によれば、コスト低減、性能向上を図ることができるターボチャージャを提供することができる。   As described above, according to this example, it is possible to provide a turbocharger capable of reducing cost and improving performance.

なお、上記実施例においては、スクロールピース及びシュラウドピースを、アルミニウムのダイキャスト製とした例を示したが、これに限らず、他の材料、他の製法によってこれらのピースを形成することもできる。例えば、シュラウドピースを樹脂成形品等によって形成してもよい。
また、上記実施例においては、軸受ハウジングを鋳鉄製としたが、必ずしもこれに限られるものではない。
In the above embodiment, the scroll piece and the shroud piece are made of aluminum die-cast. However, the present invention is not limited to this, and these pieces can be formed by other materials and other production methods. . For example, the shroud piece may be formed of a resin molded product or the like.
Moreover, in the said Example, although the bearing housing was made from cast iron, it is not necessarily restricted to this.

1 ターボチャージャ
10 空気流路
11 吸気口
12 吐出スクロール室
13 インペラ
14 ロータシャフト
15 吐出ポート
2 コンプレッサハウジング
3 軸受ハウジング
31 対向面
32 外周環状嵌入部
33 外周側凹面
4 スクロールピース
41 吸気口形成部
42 吸気側凹面
43 スクロール外周部
5 シュラウドピース
51 シュラウド嵌入部
52 内周側凹面
53 シュラウド面
54 ディフューザ面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Turbocharger 10 Air flow path 11 Intake port 12 Discharge scroll chamber 13 Impeller 14 Rotor shaft 15 Discharge port 2 Compressor housing 3 Bearing housing 31 Opposing surface 32 Outer periphery annular fitting part 33 Outer peripheral side concave surface 4 Scroll piece 41 Inlet opening formation part 42 Intake Side concave surface 43 Scroll outer peripheral portion 5 Shroud piece 51 Shroud fitting portion 52 Inner peripheral concave surface 53 Shroud surface 54 Diffuser surface

Claims (4)

インペラが配された空気流路を内側に有するコンプレッサハウジングと、上記インペラを連結するロータシャフトを回転自在に支持する軸受ハウジングとを備えたターボチャージャであって、
上記空気流路は、上記インペラに向けて空気を吸い込む吸気口と、上記インペラの外周側において周方向に形成され、上記インペラから吐出される圧縮空気を吐出ポートへ導く吐出スクロール室とを有し、該吐出スクロール室は、周方向において上記吐出ポートへ向かうにしたがって徐々に断面積が大きくなる形状を備え、
上記コンプレッサハウジングは、互いに組み付けられたスクロールピースとシュラウドピースとからなり、
上記スクロールピースは、上記吸気口を形成する筒状の吸気口形成部と、上記吐出スクロール室における吸気側の壁面を構成する吸気側凹面と、上記吐出スクロール室の外周側に配されるスクロール外周部とを有し、
上記シュラウドピースは、上記スクロールピースに嵌入される筒状のシュラウド嵌入部と、上記吐出スクロール室における内周側の壁面を構成する内周側凹面と、上記インペラに対向するシュラウド面と、該シュラウド面から上記吐出スクロール室に向かって延びるディフューザ面とを有し、
上記軸受ハウジングは、上記ディフューザ面に対向する対向面と、上記スクロールピースの上記スクロール外周部内に嵌入される外周環状嵌入部と、上記吐出スクロール室における外周側の壁面を構成する外周側凹面とを備え、
該外周側凹面は、上記インペラの回転軸を含む平面による断面形状が周方向に沿って徐々に変化した形状を有することを特徴とするターボチャージャ。
A turbocharger comprising: a compressor housing having an air flow path on which an impeller is disposed; and a bearing housing that rotatably supports a rotor shaft that connects the impeller.
The air flow path has an intake port that sucks air toward the impeller, and a discharge scroll chamber that is formed in a circumferential direction on the outer peripheral side of the impeller and guides compressed air discharged from the impeller to a discharge port. The discharge scroll chamber has a shape in which the cross-sectional area gradually increases toward the discharge port in the circumferential direction,
The compressor housing comprises a scroll piece and a shroud piece assembled together,
The scroll piece includes a cylindrical intake port forming portion that forms the intake port, an intake side concave surface that forms a wall surface on the intake side in the discharge scroll chamber, and an outer periphery of the scroll that is disposed on the outer peripheral side of the discharge scroll chamber. And
The shroud piece includes a cylindrical shroud fitting portion to be fitted into the scroll piece, an inner circumferential concave surface constituting an inner circumferential wall surface in the discharge scroll chamber, a shroud surface facing the impeller, and the shroud A diffuser surface extending from the surface toward the discharge scroll chamber,
The bearing housing includes a facing surface that faces the diffuser surface, an outer peripheral annular insertion portion that is inserted into the scroll outer peripheral portion of the scroll piece, and an outer peripheral concave surface that forms an outer peripheral wall surface in the discharge scroll chamber. Prepared,
The turbocharger according to claim 1, wherein the concave surface on the outer peripheral side has a shape in which a cross-sectional shape by a plane including a rotation axis of the impeller is gradually changed along a circumferential direction.
請求項1に記載のターボチャージャにおいて、上記外周側凹面の上記断面形状は、周方向において上記吐出ポートへ向かうにしたがって徐々に曲率半径が大きくなるように形成されていることを特徴とするターボチャージャ。   The turbocharger according to claim 1, wherein the cross-sectional shape of the outer peripheral concave surface is formed such that a radius of curvature gradually increases toward the discharge port in the circumferential direction. . 請求項1又は2に記載のターボチャージャにおいて、上記外周側凹面は、周方向において上記吐出ポートへ向かうにしたがって、軸方向の寸法が徐々に大きくなるように形成されていることを特徴とするターボチャージャ。   3. The turbocharger according to claim 1, wherein the concave surface on the outer peripheral side is formed so that an axial dimension gradually increases toward the discharge port in the circumferential direction. 4. Charger. 請求項1〜3のいずれか一項に記載のターボチャージャにおいて、上記外周側凹面は、周方向において上記吐出ポートへ向かうにしたがって、径方向の寸法が徐々に大きくなるように形成されていることを特徴とするターボチャージャ。   The turbocharger according to any one of claims 1 to 3, wherein the outer peripheral concave surface is formed such that a radial dimension gradually increases toward the discharge port in the circumferential direction. Turbocharger characterized by
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