JP2014092132A - ターボチャージャ - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップを抑制することができ、且つ、シャフト、コンプレッサホイール、及びタービンホイールの組み付けを容易に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】ターボチャージャ１のコンプレッサハウジング２、タービンハウジング３、及びベアリングハウジング４は一体形成される。また、ターボチャージャ１は、タービンハウジング３の内径よりも小さい外径に形成されたタービンホイール９と、コンプレッサハウジング２の内径よりも小さい外径に形成されたコンプレッサホイール８とを備える。このため、シャフト６に固定されるタービンホイール９をタービンハウジング３内に挿入する際、タービンホイール９がタービンハウジング３に引っかかることはない。また、シャフト６に固定されるコンプレッサホイール８をコンプレッサハウジング２内に挿入する際、コンプレッサホイール８がコンプレッサハウジング２に引っかかることもない。
【選択図】図１

Description

本発明は、ターボチャージャに関する。

内燃機関に設けられるターボチャージャは、タービンハウジング内に設けられたタービンホイールと、コンプレッサハウジング内に設けられたコンプレッサホイールと、ベアリングハウジング内に回転可能に支持されてタービンホイール及びコンプレッサホイールを一体回転可能に繋ぐシャフトとを備えている。こうしたターボチャージャでは、内燃機関の排気がタービンハウジング内を通過することに伴ってタービンホイールが回転し、その回転がシャフトを介してコンプレッサホイールに伝達されることにより、同コンプレッサホイールが回転してコンプレッサハウジング内の空気を内燃機関に吐出する。

ターボチャージャの組み立ては、例えば、ベアリングハウジング内にシャフトを挿入しその後に同シャフトにコンプレッサホイール及びタービンホイールを固定し、更にコンプレッサハウジング及びタービンハウジングをベアリングハウジングに取り付けることによって実現される。なお、ターボチャージャのハウジングを上述したコンプレッサハウジング、タービンハウジング、及びベアリングハウジングに分割したものにおいては、ターボチャージャの組み立て時に各ハウジング同士を組み合わせる分だけ組み立て工数が増加したり、各ハウジング同士を締結するための締結部品を追加したりすることが必要になる。こうした組み立て工数の増加や締結部品の追加によるコストアップを避けるため、ターボチャージャにおけるコンプレッサハウジング、タービンハウジング、及びベアリングハウジングを例えば特許文献１に示されるように一体形成することが提案されている。

特表平９−５１０５２８

しかし、特許文献１に示されるように、コンプレッサハウジング、タービンハウジング、及びベアリングハウジングを一体形成した場合、それらハウジングを分割した状態でのシャフトに対するコンプレッサホイール及びタービンホイールの組み付けを行えなくなる。このため、ターボチャージャにおけるシャフト、コンプレッサホイール、及びタービンホイールの組み付けを容易には行えなくなる。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、コストアップを抑制することができ、且つ、シャフト、コンプレッサホイール、及びタービンホイールの組み付けを容易に行うことができるターボチャージャを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するターボチャージャは、コンプレッサハウジングとベアリングハウジングとが一体形成されており、上記コンプレッサハウジングの内径よりも小さい外径に形成されたコンプレッサホイールを備える。このため、コンプレッサハウジングとベアリングハウジングとが分割可能な構造である場合のように、ターボチャージャを組み立てる際に各ハウジングの組み付け工数が増大したり、同組み付けのために締結部品を追加したりする分のコストアップが生じることを抑制できる。また、ベアリングハウジング内に回転可能に支持されるシャフトに対し固定されるコンプレッサホイールを、コンプレッサハウジングの内径に対応した部分を通じて引っかかることなく、コンプレッサハウジング内に挿入することができる。このため、ターボチャージャにおける上記シャフト及び上記コンプレッサホイールの組み付けを、コンプレッサハウジングとベアリングハウジングとが一体形成されていることから影響を受けることなく、容易に行うことができる。

上記課題を解決するターボチャージャは、タービンハウジングとベアリングハウジングとが一体形成されており、上記タービンハウジングの内径よりも小さい外径に形成されたタービンホイールを備える。このため、タービンハウジングとベアリングハウジングとが分割可能な構造である場合のように、ターボチャージャを組み立てる際に各ハウジングの組み付け工数が増大したり、同組み付けのために締結部品を追加したりする分のコストアップが生じることを抑制できる。また、ベアリングハウジング内に回転可能に支持されるシャフトに対し固定されるタービンホイールを、タービンハウジングの内径に対応した部分を通じて引っかかることなく、タービンハウジング内に挿入することができる。このため、ターボチャージャにおける上記シャフト及び上記タービンホイールの組み付けを、タービンハウジングとベアリングハウジングとが一体形成されていることから影響を受けることなく、容易に行うことができる。

上記課題を解決するターボチャージャは、コンプレッサハウジング、タービンハウジング、及びベアリングハウジングが一体形成されており、上記コンプレッサハウジングの内径よりも小さい外径に形成されたコンプレッサホイール、及び上記タービンハウジングの内径よりも小さい外径に形成されたタービンホイールを備える。このため、コンプレッサハウジング、タービンハウジング、及びベアリングハウジングが分割可能な構造である場合のように、ターボチャージャを組み立てる際に各ハウジングの組み付け工数が増大したり、同組み付けのために締結部品を追加したりする分のコストアップが生じることを抑制できる。また、ベアリングハウジング内に回転可能に支持されるシャフトに対し固定されるコンプレッサホイールを、コンプレッサハウジングの内径に対応した部分を通じて、引っかかることなくコンプレッサ内に挿入することができる。更に、上記シャフトに対し固定されるタービンホイールを、タービンホイールの内径に対応した部分を通じて、引っかかることなくタービンハウジング内に挿入することもできる。このため、ターボチャージャにおける上記シャフト、上記コンプレッサホイール、及び上記タービンホイールの組み付けを、コンプレッサハウジング、タービンハウジング、及びベアリングハウジングが一体形成されていることから影響を受けることなく、容易に行うことができる。

上記ターボチャージャにおいては、コンプレッサハウジングにおける空気の入口に、コンプレッサハウジング内に設けられたコンプレッサホイールの羽根との間のチップクリアランスを調整するシュラウドピースを取り付けることが考えられる。この場合、コンプレッサハウジングにおける空気の入口に対する上記シュラウドピースの取り付けにより、コンプレッサホイールの羽根と上記シュラウドピースとの間のチップクリアランスをターボチャージャの効率を高めるうえで適切な値に調整することができる。

上記ターボチャージャのシュラウドピースは、そのシュラウドピースとコンプレッサハウジングとの一方に設けられたピンを他方に設けられた穴に挿入して位置決めされた状態のもとで、同コンプレッサハウジングに取り付けられるものとすることが好ましい。この場合、上記シュラウドピースをコンプレッサハウジングに対し位置決めされた状態で取り付けることにより、そのコンプレッサハウジングに対しシュラウドピースを適切な位置に取り付けることができる。

上記ターボチャージャにおいては、タービンハウジングにおける排気の出口に、タービンハウジング内に設けられたタービンホイールの羽根との間のチップクリアランスを調整するシュラウドピースを取り付けることが考えられる。この場合、タービンハウジングにおける排気の出口に対する上記シュラウドピースの取り付けにより、タービンホイールの羽根と上記シュラウドピースとの間のチップクリアランスをターボチャージャの効率を高めるうえで適切な値に調整することができる。

上記ターボチャージャにおいては、タービンハウジングにおける空気の出口に取り付けられるシュラウドピースとして、タービンハウジングを形成する材料と比較して熱膨張係数の小さい材料によって形成されるシュラウドピースを設けることが好ましい。この場合、内燃機関の排気がタービンハウジング及び上記シュラウドピースを通過することに伴って同シュラウドピースが加熱されるとき、そのシュラウドピースの熱膨張を小さく抑えることができる。従って、上記シュラウドピースの熱膨張により、同シュラウドピースとタービンホイールの羽根との間のチップクリアランスが変化することを抑制でき、その変化に伴ってターボチャージャの効率が低下することを抑制できる。

上記ターボチャージャにおいては、タービンハウジングにおける空気の出口に取り付けられるシュラウドピースと上記タービンハウジングとの間であって上記タービンホイールに対応する部分に空間を形成することが好ましい。この場合、内燃機関の排気がタービンハウジングを通過することに伴って同タービンハウジングが加熱されるとき、上記空間によってタービンハウジングと上記シュラウドピースとの間が断熱される。従って、タービンハウジングの熱が上記シュラウドピースに伝達されることを抑制でき、ひいては上記シュラウドピースの加熱による熱膨張を抑制できる。

上記ターボチャージャのシュラウドピースは、そのシュラウドピースとタービンハウジングとの一方に設けられたピンを他方に設けられた穴に挿入して位置決めされた状態のもとで、同ハウジングに取り付けられるものとすることが好ましい。この場合、上記シュラウドピースをタービンハウジングに対し位置決めされた状態で取り付けることにより、そのタービンハウジングに対しシュラウドピースを適切な位置に取り付けることができる。

上記ターボチャージャにおいて、タービンハウジングにおける空気の出口に取り付けられるシュラウドピースは、タービンハウジングに対し穴とそれに挿入されるピンとにより位置決めされた状態のもとで、同タービンハウジングに取り付けられるものとすることが考えられる。この場合、上記穴は、タービンホイールの回転中心周りに定められた間隔をおいて複数形成され、かつタービンホイールの径方向を長径とする長穴とすることが好ましい。上記穴をタービンホイールの径方向を長径とする長穴とすることにより、タービンホイールの各羽根間を通過する排気によって加熱された上記シュラウドピースが、タービンホイールの回転中心から離間する方向に熱膨張するとき、その熱膨張を上記ピンと上記穴（長穴）との相対移動を通じて許容することができる。

上記ターボチャージャにおいて、タービンハウジングにおける空気の出口に取り付けられるシュラウドピースは、ベアリングハウジングにおけるシャフトを支持するための孔の中心線に対し下方にずれて位置するよう、タービンハウジングに取り付けられるものとすることが考えられる。この場合、上記シュラウドピースの位置決めに用いられる上記穴及び上記ピンを、同シュラウドピースの上下方向についての熱膨張の基準位置がベアリングハウジングの上記孔の中心線よりも下方に位置するように設けることが好ましい。ここで、ベアリングハウジングの孔内に支持されるシャフトは、低回転時には自重により上記孔内の下方に位置する。一方、上記シャフトの高回転時には、上記孔内の潤滑油がシャフトの下端と上記孔の下端との間に多く巻き込まれるため、そこでの油圧が高くなってシャフトが上方に変位する。こうしたことに対応して、上記シュラウドピースのタービンハウジングに対する取り付けが、低温時且つシャフトの低回転時にタービンホイールの羽根との間のチップクリアランスが適切な値となる位置にて行われる。このように上記シュラウドピースをタービンハウジングに取り付けることにより、高温時且つシャフトの高回転時には、上述したシャフトの上方への変位に対応して上記シュラウドピースがタービンハウジングに対し上方に向けて熱膨張する。これにより、低温且つシャフトの低回転から高温且つシャフトの高回転へと状態変化する際、タービンハウジングの羽根と上記シュラウドピースとの間のチップクリアランスが適切な値からずれることを抑制できる。

ターボチャージャの構造を示す断面図。 シュラウドピースを位置決めするピン及び穴の位置を示す断面図。 ターボチャージャの組み立て工程を示す断面図。 ターボチャージャの組み立て工程を示す断面図。 ターボチャージャの組み立て工程を示す断面図。 ターボチャージャの組み立て工程を示す断面図。 ターボチャージャの構造を示す断面図。 シュラウドピースを位置決めするピン及び穴の位置を示す断面図。 ターボチャージャの組み立て工程を示す断面図。 （ａ）はベアリングハウジングの孔（ベアリング）とシャフトとの位置関係を示す略図、（ｂ）はタービンホイールとシュラウドピースの調整部との位置関係を示す略図。 （ａ）はベアリングハウジングの孔（ベアリング）とシャフトとの位置関係を示す略図、（ｂ）はタービンホイールとシュラウドピースの調整部との位置関係を示す略図。 シュラウドピースを位置決めするピン及び穴の位置を示す断面図。

［第１実施形態］
以下、ターボチャージャの第１実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
図１に示すように、ターボチャージャ１は、コンプレッサハウジング２、タービンハウジング３、及びベアリングハウジング４を備えている。これらコンプレッサハウジング２、タービンハウジング３、及びベアリングハウジング４は、例えばアルミニウム合金によって一体形成されている。そして、各ハウジング２〜４にはそれぞれ、ターボチャージャ１を冷却するための冷却水が通過するウォータジャケット５が形成されている。また、コンプレッサハウジング２の内部は内燃機関１０の吸気通路１０ａと繋がっており、タービンハウジング３の内部は内燃機関１０の排気通路１０ｂに繋がっている。

ベアリングハウジング４には孔４ａを貫通するシャフト６が、その孔４ａ内に取り付けられたベアリング７によって回転可能に支持され、且つベアリング７との間の潤滑油により潤滑される。このシャフト６におけるコンプレッサハウジング２側の端部には、同コンプレッサハウジング２の内側に設けられたコンプレッサホイール８が取り付けられている。コンプレッサホイール８は、その外径の最大値がコンプレッサハウジング２における空気の入口２ａに繋がる部分の内径の最小値よりも小さくなるように形成されている。また、シャフト６におけるタービンハウジング３側の端部には、同タービンハウジング３の内側に設けられたタービンホイール９が取り付けられている。タービンホイール９は、その外径の最大値がタービンハウジング３における排気の出口３ａに繋がる部分の内径の最小値よりも小さくなるように形成されている。上記コンプレッサホイール８及び上記タービンホイール９はシャフト６に対し固定されている。従って、コンプレッサホイール８とタービンホイール９とはシャフト６によって一体回転可能に繋がれている。

コンプレッサハウジング２の入口２ａには、各ハウジング２〜４と同一の材料（この例ではアルミニウム合金）で形成されたシュラウドピース１１が取り付けられている。このシュラウドピース１１は、コンプレッサハウジング２の入口２ａ側の端面に固定される固定部１１ａと、コンプレッサハウジング２の内周面であって入口２ａに繋がる部分に圧入された状態のもとでコンプレッサホイール８に形成された複数の羽根８ａとの間のチップクリアランスＣａを調整する調整部１１ｂとを備えている。シュラウドピース１１の固定部１１ａ及びその固定部１１ａに隣接する配管部品１３にはボルト１４が貫通しており、そのボルト１４をコンプレッサハウジング２の入口２ａ側の端面にねじ込むことにより、上記固定部１１ａ及び配管部品１３がコンプレッサハウジング２に固定されている。

タービンハウジング３の出口３ａには、タービンハウジング３を形成する材料（この例ではアルミニウム合金）よりも熱膨張係数の小さい材料、例えば鋳鉄や鋳鋼によって形成されたシュラウドピース１２が取り付けられている。このシュラウドピース１２は、タービンハウジング３の出口３ａ側の端面に固定される固定部１２ａと、タービンハウジング３の内周面であって出口３ａに繋がる部分に対応するように位置してタービンホイール９に形成された複数の羽根９ａとの間のチップクリアランスＣｂを調整する調整部１２ｂとを備えている。シュラウドピース１２の固定部１２ａ及びその固定部１２ａに隣接する配管部品１５にはボルト１６が貫通しており、そのボルト１６をタービンハウジング３の出口３ａ側の端面にねじ込むことにより、上記固定部１２ａ及び上記配管部品１５がタービンハウジング３に固定されている。上記シュラウドピース１２の調整部１２ｂとタービンハウジング３の出口３ａに繋がる内周面との間であって、タービンホイール９に対応する部分には、調整部１２ｂとタービンハウジング３とを断熱するための空間１９が形成されている。

シュラウドピース１２及びタービンハウジング３には、ボルト１６によりシュラウドピース１２をタービンハウジング３に固定する際、両者の位置決めを行うためのピン１７及び穴１８が設けられている。詳しくは、タービンハウジング３の出口３ａ側の端面にはピン１７が突出形成されており、シュラウドピース１２の固定部１２ａには上記ピン１７を挿入可能な穴１８が形成されている。これらピン１７及び穴１８は、図２に示すように、タービンホイール９の回転中心寄りに位置するよう、且つ、タービンホイール９の回転中心周りに一定の間隔をおいて複数（この例では三つずつ）形成されている。また、穴１８は、タービンホイール９の径方向を長径とする長穴となっている。

図１に示すターボチャージャ１では、内燃機関１０の排気が排気通路１０ｂを介してタービンハウジング３内に流れ込み、更に同排気がタービンハウジング３内であってコンプレッサホイール８の複数の羽根９ａの間を通過することに伴って、そのタービンホイール９が回転する。そして、タービンホイール９の回転がシャフト６を介してコンプレッサホイール８に伝達されることにより、同コンプレッサホイール８が回転する。コンプレッサホイール８が回転すると、同コンプレッサホイール８における複数の羽根８ａにより、コンプレッサハウジング２内の空気が圧縮されて内燃機関１０の吸気通路１０ａに吐出される。

上記ターボチャージャ１は、次のような［工程１］〜［工程５］を通じて組み立てられる。［工程１］タービンハウジング３に対するシュラウドピース１２の仮組み、及び、タービンハウジング３に対するピン１７を固定するための穴の加工。［工程２］シャフト６、コンプレッサホイール８、及びタービンホイール９の組み付け。［工程３］コンプレッサハウジング２に対するシュラウドピース１１の圧入、及び、ピン１７の組み付け。［工程４］タービンハウジング３に対するシュラウドピース１２の組み付け。［工程５］コンプレッサハウジング２に対する配管部品１３の組み付け、及び、タービンハウジング３に対する配管部品１５の組み付け。以下、［工程１］〜［工程５］の詳細について個別に説明する。

［工程１］
図３に示すように、この工程では、タービンハウジング３に対しシュラウドピース１２を仮組みするための治具２０が用いられる。この治具２０は、ベアリングハウジング４の孔４ａに挿入される小径部２０ａと、その小径部２０ａの軸線に一致する軸線を有する大径部２０ｂとを備えている。そして、タービンハウジング３内に治具２０の大径部２０ｂが位置するよう、治具２０の小径部２０ａをベアリングハウジング４の孔４ａに挿入する。この状態のもと、治具２０の大径部２０ｂの外周面にシュラウドピース１２の調整部１２ｂの内周面を挿入しつつ、シュラウドピース１２の固定部１２ａをタービンハウジング３の出口３ａ側の端面に突き当てる。更に、シュラウドピース１２の固定部１２ａをタービンハウジング３の出口３ａ側の端面に突き当てた状態で、シュラウドピース１２を仮組み用のボルト２１でタービンハウジング３に仮組みする。このときには、シュラウドピース１２における調整部１２ｂの中心線が治具２０の軸線（孔４ａの中心線に対応）と一致した状態となる。その後、シュラウドピース１２の固定部１２ａに形成された穴１８を介してのドリル等での切削加工により、タービンハウジング３の出口３ａ側の端面に複数のピン１７（図２）を固定するための穴２２がピン１７の数に対応した数（図３には一つのみ図示）だけ形成される。なお、この穴２２は、可能な限りタービンハウジング３の内周面に近い位置に形成される。

［工程２］
図４に示すように、この工程では、［工程１］で仮組みしたシュラウドピース１２をタービンハウジング３から取り外すとともに、治具２０をタービンハウジング３及びベアリングハウジング４から取り外した状態のもと、ベアリングハウジング４の孔４ａ内にベアリング７が嵌め込まれる。そして、タービンハウジング３側から上記孔４ａ内（ベアリング７内）にシャフト６が挿入されるとともに、そのシャフト６の端部に固定されたタービンホイール９がタービンハウジング３の出口３ａ側から同タービンハウジング３内に挿入される。タービンホイール９の外径の最大値は、タービンハウジング３における排気の出口３ａに繋がる部分の内径の最小値よりも小さい。このため、上記タービンホイール９のタービンハウジング３内への挿入は、タービンハウジング３の内周面に引っかかることなく行われる。その後、コンプレッサホイール８がコンプレッサハウジング２の入口２ａ側から同コンプレッサハウジング２内に挿入される。コンプレッサホイール８の外径の最大値は、コンプレッサハウジング２における空気の入口２ａに繋がる部分の内径の最小値よりも小さい。このため、上記コンプレッサホイール８のコンプレッサハウジング２内への挿入は、コンプレッサハウジング２の内周面に引っかかることなく行われる。こうしてコンプレッサハウジング２内に挿入されたコンプレッサホイール８は、シャフト６の端部に固定されることにより、タービンホイール９と上記シャフト６を介して一体回転可能に繋がれる。

［工程３］
図５に示すように、この工程では、コンプレッサハウジング２の内周面であって入口２ａに繋がる部分にシュラウドピース１１の調整部１１ｂが圧入されるとともに、シュラウドピース１１の固定部１１ａがコンプレッサハウジング２の入口２ａ側の端面に突き当てられる。このようにシュラウドピース１１がコンプレッサハウジング２の入口２ａに固定されたとき、シュラウドピース１１の調整部１１ｂの中心線が孔４ａの中心線と一致した状態になるとともに、調整部１１ｂとコンプレッサホイール８の羽根８ａとの間のチップクリアランスＣａがターボチャージャ１の効率を高めるうえで適切な値になる。すなわち、このときに調整部１１ｂの中心線が孔４ａの中心線と一致し、且つ、チップクリアランスＣａが上記値となるよう、上記調整部１１ｂが精度良く形成されている。一方、［工程１］でタービンハウジング３の出口３ａ側の端面に形成された各穴２２には、それぞれピン１７が圧入される。これにより、タービンハウジング３の出口３ａ側の端面に上記ピン１７が突出形成される。

［工程４］
図６に示すように、この工程では、タービンハウジング３の内周面であって出口３ａに繋がる部分にシュラウドピース１２の調整部１２ｂが挿入されるとともに、シュラウドピース１２の固定部１２ａがタービンハウジング３の出口３ａ側の端面に突き当てられる。このときタービンハウジング３の出口３ａ側の端面から突出する各ピン１７はそれぞれ、上記固定部１２ａに形成された各穴１８のうちの対応する穴１８に挿入される。このように各ピン１７がそれぞれ対応する穴１８に挿入されることにより、シュラウドピース１２がタービンハウジング３に対し調整部１２ｂの中心線とベアリングハウジング４の孔４ａの中心線とを一致させるように位置決めされる。また、このときには、調整部１２ｂとタービンホイール９の羽根９ａとのチップクリアランスＣｂがターボチャージャ１の効率を高めるうえで適切な値になるとともに、調整部１２ｂとタービンハウジング３の出口３ａに繋がる内周面との間には空間１９が形成される。すなわち、チップクリアランスＣａが上記値となるよう、且つ、上記空間１９が形成されるよう、上記調整部１２ｂが精度良く形成されている。

［工程５］
この工程では、［工程３］でコンプレッサハウジング２に固定されたシュラウドピース１１の固定部１１ａに対し、図１に示すように配管部品１３を当接させる。そして、配管部品１３及び固定部１１ａを貫通するボルト１４がコンプレッサハウジング２の入口２ａ側の端面にねじ込まれることにより、配管部品１３及び固定部１１ａがコンプレッサハウジング２に固定される。一方、［工程４］でタービンハウジング３に対して位置決めされたシュラウドピース１２の固定部１２ａには配管部品１５が当接される。そして、配管部品１５及び固定部１２ａを貫通するボルト１６がタービンハウジング３の出口３ａ側の端面にねじ込まれることにより、配管部品１５及び固定部１２ａ（シュラウドピース１２）がタービンハウジング３に固定される。

次に、ターボチャージャ１の作用について説明する。
ターボチャージャ１は、コンプレッサハウジング２、タービンハウジング３、及びベアリングハウジング４が一体形成されている。このため、コンプレッサハウジング２、タービンハウジング３、及びベアリングハウジング４が分割可能な構造である場合のように、ターボチャージャ１を組み立てる際に各ハウジング２〜４の組み付け工数が増大したり、同組み付けのために締結部品を追加したりする分のコストアップが生じることを抑制できる。また、ターボチャージャ１は、タービンハウジング３の内径よりも小さい外径に形成されたタービンホイール９を備えている。このタービンホイール９の外径の最大値は、タービンハウジング３の内径の最小値よりも小さくされる。このため、シャフト６をベアリングハウジング４内の孔４ａ（ベアリング７）内に挿入しつつ、上記シャフト６の端部に固定されたタービンホイール９をタービンハウジング３内に出口３ａから挿入する際、タービンホイール９がタービンハウジング３の内周面に引っかかることはない。更に、ターボチャージャ１は、コンプレッサハウジング２の内径よりも小さい外径に形成されたコンプレッサホイール８も備えている。このコンプレッサホイール８の外径の最大値は、コンプレッサハウジング２の内径の最小値よりも小さくされる。このため、上記シャフト６に固定されるコンプレッサホイール８をコンプレッサハウジング２内に入口２ａから挿入する際、コンプレッサホイール８がコンプレッサハウジング２の内周面に引っかかることはない。従って、ターボチャージャ１におけるシャフト６、コンプレッサホイール８、及びタービンホイール９の組み付けを、コンプレッサハウジング２、タービンハウジング３、及びベアリングハウジング４が一体形成されていることから影響を受けることなく、容易に行うことができる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）ターボチャージャ１を製造する際のコストアップを抑制することができ、且つ、ターボチャージャ１に対するシャフト６、コンプレッサホイール８、及びタービンホイール９の組み付けを容易に行うことができる。

（２）コンプレッサハウジング２の入口２ａには、コンプレッサホイール８の羽根８ａとの間のチップクリアランスＣａを調整するためのシュラウドピース１１が取り付けられる。このシュラウドピース１１により上記チップクリアランスＣａをターボチャージャ１の効率を高めるうえで適切な値に調整することができる。

（３）タービンハウジング３の出口３ａには、タービンホイール９の羽根９ａとの間のチップクリアランスＣｂを調整するためのシュラウドピース１２が取り付けられる。このシュラウドピース１２により上記チップクリアランスＣｂをターボチャージャ１の効率を高めるうえで適切な値に調整することができる。

（４）タービンハウジング３に取り付けられるシュラウドピース１２は、コンプレッサハウジング２、タービンハウジング３、ベアリングハウジング４、及びシュラウドピース１１を形成する材料と比較して、熱膨張係数の小さい材料によって形成されている。この場合、内燃機関１０の排気がタービンハウジング３及びシュラウドピース１２を通過することに伴って同シュラウドピース１２が加熱されるとき、そのシュラウドピース１２の熱膨張を小さく抑えることができる。従って、シュラウドピース１２の熱膨張により、同シュラウドピース１２とタービンホイール９の羽根９ａとの間の上記チップクリアランスＣｂが変化することを抑制でき、その変化に伴ってターボチャージャ１の効率が低下することを抑制できる。

（５）タービンハウジング３の出口３ａに取り付けられたシュラウドピース１２の調整部１２ｂと上記タービンハウジング３の内周面における出口３ａに繋がる部分との間であって、上記タービンホイール９に対応する部分には空間１９が形成されている。このため、内燃機関１０の排気がタービンハウジング３を通過することに伴って同タービンハウジング３が加熱されるとき、上記空間１９によってタービンハウジング３と上記シュラウドピース１２の調整部１２ｂとの間が断熱される。従って、タービンハウジング３の熱が上記シュラウドピース１２の調整部１２ｂに伝達されることを抑制でき、ひいては上記シュラウドピース１２の調整部１２ｂの加熱による熱膨張を抑制できる。

（６）シュラウドピース１２は、タービンハウジング３に対し穴１８とそれに挿入されるピン１７とにより位置決めされた状態のもとで、同タービンハウジング３に取り付けられる。このため、そのタービンハウジング３に対しシュラウドピース１２を適切な位置に取り付ける（固定する）ことができる。

（７）シュラウドピース１２をタービンハウジング３に対し位置決めするための上記ピン１７及び上記穴１８は、タービンホイール９の回転中心周りに一定の間隔をおいて複数形成される。また、上記穴１８は、タービンホイール９の径方向を長径とする長穴とされる。これにより、タービンホイール９の各羽根９ａを通過する排気によって加熱された上記シュラウドピース１２が、タービンホイール９の回転中心から離間する方向に熱膨張するとき、その熱膨張を上記ピン１７と上記穴１８（長穴）との相対移動を通じて許容することができる。また、上記ピン１７及び上記穴１８により、シュラウドピース１２の熱膨張時に調整部１２ｂがタービンホイール９の回転中心から離間する方向に同心円状に拡径するため、それに伴うターボチャージャ１の効率低下を極力小さくすることができる。

（８）ピン１７をタービンハウジング３の出口３ａ側の端面に固定するための穴２２は、可能な限りタービンハウジング３の内周面に近い位置に形成される。このため、ピン１７及び穴１８によりタービンハウジング３に対し位置決めされるシュラウドピース１２は、上記熱膨張時にタービンホイール９の回転中心に対し可能な限り近い位置にてピン１７及び穴１８により拘束される。このため、シュラウドピース１２がタービンホイール９の回転中心から離間する方向に同心円状に熱膨張するとき、それに伴うチップクリアランスＣｂの変化を上記ピン１７及び上記穴１８によるシュラウドピース１２の拘束を通じて効果的に抑制することができる。更に、そのピン１７及び穴１８によるシュラウドピース１２の拘束により、上記シュラウドピース１２が熱膨張するときに同ピース１２に生じる応力を低減することができる。

（９）シュラウドピース１２は、ボルト１６により配管部品１５とともにタービンハウジング３に固定されている。このため、シュラウドピース１２及び配管部品１５という二つの部品を一つの締結部品（ボルト１６）によって固定することができ、それによってボルト等の締結部品の数を削減することができる。

（１０）タービンハウジング３はアルミ合金という加工のしやすい材料で形成されるため、上記［工程１］でタービンハウジング３に穴２２を切削加工する際、その加工が行いやすくなる。

［第２実施形態］
次に、ターボチャージャの第２実施形態について図７〜図１１を参照して説明する。
図７に示すように、この実施形態のターボチャージャ１では、シュラウドピース１２における調整部１２ｂの中心線Ｌ２が、ベアリングハウジング４における孔４ａの中心線Ｌ１に対し下方にずれて位置するようタービンハウジング３に取り付けられ、その位置でタービンハウジング３に固定されている。また、タービンハウジング３に対するシュラウドピース１２の相対位置を決め、その相対位置にてシュラウドピース１２を拘束するためのピン１７及び穴１８は、同シュラウドピース１２の上下方向についての熱膨張の基準位置がベアリングハウジング４の孔４ａの中心線よりも下方に位置するように設けられている。

図８に示すように、ピン１７及び穴１８は、タービンホイール９の回転中心寄りに位置するよう、且つ、タービンホイール９の回転中心周りに複数（この例では四つずつ）形成されている。これらピン１７及び穴１８の組のうちの二組はタービンホイール９の上方と下方とに位置しており、別の二組はタービンホイール９水平方向両側にそれぞれ位置している。タービンホイール９の上方及び下方に位置する穴１８は上下方向を長径とする長穴となっており、その穴１８内に挿入されたピン１７は上下方向について相対移動可能かつ水平方向には相対移動不能となっている。また、タービンホイール９の水平方向両側に位置する穴１８は、水平方向を長径とする長穴となっており、その穴１８内に挿入されたピン１７は左右方について相対移動可能かつ上下方向には相対移動不能となっている。そして、タービンホイール９の水平方向両側のピン１７及び穴１８の位置がシュラウドピース１２の上下方向についての熱膨張の上記基準位置となる。

上記ターボチャージャ１は、第１実施形態の［工程１］〜「工程５」のうち、［工程１］を次のように変更して実行することにより組み立てられる。すなわち、［工程１］において、図９に示す治具２０を用いてシュラウドピース１２をタービンハウジング３に対し仮組みする。この治具２０は大径部２０ｂの軸線が小径部２０ａの軸線に対し下方にずれており、その状態で小径部２０ａがベアリングハウジング４の孔４ａ内に挿入されている。更に、治具２０の大径部２０ｂの外周面には、シュラウドピース１２の調整部１２ｂの内周面が挿入される。この状態のもとでは、調整部１２ｂの中心線Ｌ２が孔４ａの中心線Ｌ１に対し下方にずれている。上記［工程１］を実行した後、［工程２］〜［工程５］を順に実行することにより、図７に示す上記ターボチャージャ１が組み立てられる。

次に、上記ターボチャージャ１の作用について説明する。
ベアリングハウジング４の孔４ａ内（ベアリング７内）に支持されるシャフト６は、低回転時には図１０（ａ）に示すように自重により上記孔４ａ内の下方に位置する。一方、上記シャフト６の高回転時には、上記孔４ａ内の潤滑油がシャフト６の下端と上記孔４ａ（正確にはベアリング７の内周面）の下端との間に多く巻き込まれるため、そこでの油圧が高くなってシャフト６が図１１（ａ）に示すように上方に変位する。こうしたことに対応して、上記シュラウドピース１２のタービンハウジング３に対する取り付けが、低温時且つシャフト６の低回転時にタービンホイール９の羽根９ａと調整部１２ｂとの間のチップクリアランスＣｂが適切な値となる位置にて行われる。このように上記シュラウドピース１２をタービンハウジング３に取り付けることにより、高温時且つシャフト６の高回転時には、上述したシャフト６の上方への変位に対応して上記シュラウドピース１２がタービンハウジング３に対し上方に向けて熱膨張する。これにより、低温且つシャフト６の低回転から高温且つシャフト６の高回転へと状態変化する際、タービンハウジング３の羽根とシュラウドピース１２の調整部１２ｂとの間のチップクリアランスＣｂが例えば図１０（ｂ）に示す状態から図１１（ｂ）に示す状態に変わる。こうしたチップクリアランスＣｂの変化が生じたとしても、その変化が小さく抑えられるため、同変化に伴ってチップクリアランスＣｂがターボチャージャ１の効率を保つうえで適切な値からずれることはない。

本実施形態によれば、第１実施形態における（１）〜（１０）の効果に加え、以下に示す効果が得られるようになる。
（１１）低温且つシャフト６の低回転から高温且つシャフト６の高回転へと状態変化する際、タービンハウジング３の羽根とシュラウドピース１２の調整部１２ｂとの間のチップクリアランスＣｂが適切な値からずれることを抑制できる。

［その他の実施形態］
なお、上記各実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・第１実施形態において、ピン１７及び穴１８の数を適宜変更してもよい。例えば図１２に示すように、ピン１７及び穴１８をタービンホイール９の回転中心周りに一定の間隔をおいて四つずつ形成することが考えられる。また、ピン１７及び穴１８をタービンホイール９を五つ以上ずつ形成することも考えられる。

・第１及び第２実施形態において、空間１９については必ずしも設ける必要はない。
・第１及び第２実施形態において、シュラウドピース１１を形成する材料として、アルミ合金以外の材料を用いてもよい。

・第１及び第２実施形態において、シュラウドピース１２を形成する材料として、鋳鉄や鋳鋼以外の材料を用いてもよい。
・第１及び第２実施形態において、ピン１７と穴１８との位置関係を逆にすることも可能である。

・第１及び第２実施形態において、シュラウドピース１１をコンプレッサハウジング２に対しピン及び穴を用いて位置決めし、その状態のもとでボルト１４によって上記コンプレッサハウジング２に固定してもよい。なお、この場合には、シュラウドピース１１とコンプレッサハウジング２との一方に設けられたピンを他方に設けられた穴に挿入することにより、シュラウドピース１１のコンプレッサハウジング２に対する上記位置決めが実現される。

・第１及び第２実施形態において、シュラウドピース１１をコンプレッサハウジング２と一体形成し、それらシュラウドピース１１及びコンプレッサハウジング２をベアリングハウジング４及びタービンハウジング３とは別体とすることも可能である。この場合、シャフト６へのコンプレッサホイール８の取り付けが行われた後、一体形成されたシュラウドピース１１及びコンプレッサハウジング２がベアリングハウジング４に取り付けられる。

・第１及び第２実施形態において、シュラウドピース１２をタービンハウジング３と一体形成し、それらシュラウドピース１１及びタービンハウジング３をベアリングハウジング４及びコンプレッサハウジング２とは別体とすることも可能である。この場合、コンプレッサホイール８がシャフト６に固定された状態で、そのシャフト６がベアリングハウジング４の孔４ａ内（ベアリング７内）に挿入されるとともに上記コンプレッサホイール８がコンプレッサハウジング２内に挿入され、その状態でシャフト６へのタービンホイール９の取り付けが行われる。その後、一体形成されたシュラウドピース１２及びタービンハウジング３がベアリングハウジング４に取り付けられる。

１…ターボチャージャ、２…コンプレッサハウジング、２ａ…入口、３…タービンハウジング、３ａ…出口、４…ベアリングハウジング、４ａ…孔、５…ウォータジャケット、６…シャフト、７…ベアリング、８…コンプレッサホイール、８ａ…羽根、９…タービンホイール、９ａ…羽根、１０…内燃機関、１０ａ…吸気通路、１０ｂ…排気通路、１１…シュラウドピース、１１ａ…固定部、１１ｂ…調整部、１２…シュラウドピース、１２ａ…固定部、１２ｂ…調整部、１３…配管部品、１４…ボルト、１５…配管部品、１６…ボルト、１７…ピン、１８…穴、１９…空間、２０…治具、２０ａ…小径部、２０ｂ…大径部、２１…ボルト、２２…穴。

Claims (11)

1. タービンハウジング内に設けられたタービンホイールと、コンプレッサハウジング内に設けられたコンプレッサホイールと、ベアリングハウジング内に回転可能に支持されて前記タービンホイール及び前記コンプレッサホイールを一体回転可能に繋ぐシャフトとを備え、内燃機関の排気が前記タービンハウジング内を通過することに伴って回転するタービンホイールの回転が前記シャフトを介して前記コンプレッサホイールに伝達され、そのタービンホイールの回転を通じて前記コンプレッサハウジング内の空気を内燃機関に吐出するターボチャージャにおいて、
   前記コンプレッサハウジングと前記ベアリングハウジングとは一体形成されており、
   前記コンプレッサホイールは、その外径が前記コンプレッサハウジングの内径よりも小さ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。
2. タービンハウジング内に設けられたタービンホイールと、コンプレッサハウジング内に設けられたコンプレッサホイールと、ベアリングハウジング内に回転可能に支持されて前記タービンホイール及び前記コンプレッサホイールを一体回転可能に繋ぐシャフトとを備え、内燃機関の排気が前記タービンハウジング内を通過することに伴って回転する前記タービンホイールの回転が前記シャフトを介して前記コンプレッサホイールに伝達され、そのタービンホイールの回転を通じて前記コンプレッサハウジング内の空気を内燃機関に吐出するターボチャージャにおいて、
   前記タービンハウジングと前記ベアリングハウジングとは一体形成されており、
   前記タービンホイールは、その外径が前記タービンハウジングの内径よりも小さ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. タービンハウジング内に設けられたタービンホイールと、コンプレッサハウジング内に設けられたコンプレッサホイールと、ベアリングハウジング内に回転可能に支持されて前記タービンホイール及び前記コンプレッサホイールを一体回転可能に繋ぐシャフトとを備え、内燃機関の排気が前記タービンハウジング内を通過することに伴って回転する前記タービンホイールの回転が前記シャフトを介して前記コンプレッサホイールに伝達され、そのタービンホイールの回転を通じて前記コンプレッサハウジング内の空気を内燃機関に吐出するターボチャージャにおいて、
   前記コンプレッサハウジング、前記タービンハウジング、及び前記ベアリングハウジングは一体形成されており、
   前記コンプレッサホイールは、その外径が前記コンプレッサハウジングの内径よりも小さくなるように形成されており、
   前記タービンホイールは、その外径が前記タービンハウジングの内径よりも小さ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。
4. 前記コンプレッサハウジングにおける空気の入口には、前記コンプレッサハウジング内に設けられた前記コンプレッサホイールの羽根との間のチップクリアランスを調整するシュラウドピースが取り付けられている
   請求項１又は３記載のターボチャージャ。
5. 前記コンプレッサハウジングにおける空気の入口に取り付けられるシュラウドピースは、そのシュラウドピースと前記コンプレッサハウジングとの一方に設けられたピンを他方に設けられた穴に挿入して位置決めされた状態のもとで、前記コンプレッサハウジングに取り付けられる
   請求項４記載のターボチャージャ。
6. 前記タービンハウジングにおける空気の出口には、前記タービンハウジング内に設けられた前記タービンホイールの羽根との間のチップクリアランスを調整するシュラウドピースが取り付けられている
   請求項２又は３記載のターボチャージャ。
7. 前記タービンハウジングにおける空気の出口に取り付けられるシュラウドピースは、前記タービンハウジングを形成する材料と比較して、熱膨張係数の小さい材料によって形成されている
   請求項６記載のターボチャージャ。
8. 前記タービンハウジングにおける空気の出口に取り付けられるシュラウドピースと前記タービンハウジングとの間であって前記タービンホイールに対応する部分には、空間が形成されている
   請求項６又は７記載のターボチャージャ。
9. 前記タービンハウジングにおける空気の出口に取り付けられるシュラウドピースは、そのシュラウドピースと前記タービンハウジングとの一方に設けられたピンを他方に設けられた穴に挿入して位置決めされた状態のもとで、前記タービンハウジングに取り付けられる
   請求項６〜８のいずれか一項に記載のターボチャージャ。
10. 前記タービンハウジングにおける空気の出口に取り付けられるシュラウドピースは、前記タービンハウジングに対し穴とそれに挿入されるピンとにより位置決めされた状態のもとで、前記タービンハウジングに取り付けられるものであり、
    前記穴は、前記タービンホイールの回転中心周りに定められた間隔をおいて複数形成され、かつ前記タービンホイールの径方向を長径とする長穴となっている
    請求項９記載のターボチャージャ。
11. 前記タービンハウジングにおける空気の出口に取り付けられるシュラウドピースは、前記ベアリングハウジングにおける前記シャフトを支持するための孔の中心線に対し下方にずれて位置するよう前記タービンハウジングに取り付けられるものであり、
    前記タービンハウジングにおける空気の出口に取り付けられるシュラウドピースを位置決めするための前記穴及び前記ピンは、同シュラウドピースの上下方向についての熱膨張の基準位置が前記ベアリングハウジングの前記孔の中心線よりも下方に位置するように設けられている
    請求項９又は１０記載のターボチャージャ。