JP2015214967A - ターボチャージャ - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の部材によって形成する排気流路の接合箇所の耐久性や信頼性を高く保つことができ、かつ、製造コスト等を低減することのできるターボチャージャを提供することを目的としている。【解決手段】本発明では、排気流路22と、前記排気流路22内に配置されるタービン3と、前記タービン3を回転自在に支持するタービンハウジング2とを備えるターボチャージャ1であって、前記タービンハウジング2には、複数の内筒分割体15,17によって前記排気流路22が形成される内筒4と、前記内筒4と所定間隔を空けて該内筒4を覆うように設けられる外筒6とが固定され、前記各内筒分割体15,17の端部には、突き合わせ部21,23がそれぞれ形成され、双方の前記突き合わせ部21,23同士を突き合わされた状態で接合されたことを特徴とする。【選択図】図1
Description
本発明は、車両等に搭載されるターボチャージャに関する。
従来よりターボチャージャは種々提案されている。
例えば、図9に示すターボチャージャ100は、鋳物によって形成されたタービンハウジング101と、タービンハウジング101内に支持されるタービン102とを備えている。
タービンハウジング101内には、排気流路106が形成され、この排気流路106内にタービン102が配置されている。
タービン102は、ベアリング104を介して回転自在にタービンハウジング101に支持されるシャフト108と、シャフト108の一端に連結される羽根部110とを備えている。
図9に示すターボチャージャ100では、図示しない内燃機関から排気流路106へ排気が流れ込むことにより、排気流路106内に配置された羽根部110が回転し、この回転駆動力をシャフト108を介して図示しない吸気通路に配置されるタービンへ回転駆動力を伝達している。
しかし、上述した鋳物のターボチャージャ100では、製造コストが高くなることや部材が厚くなり、ターボチャージャの重量が重くなってしまう等の問題があった。
そこで、特許文献1(図10)に示すような薄板部材を用いたターボチャージャ200が提案されている。
図10に示すように、ターボチャージャ200は、タービンハウジング201と、シャフト209と羽根部211を備えるタービン202と、薄板部材で形成される筒部203と、タービンハウジング201に固定される出口管部204とを備えている。
タービンハウジング201は、内周にタービン202が回転自在に配置され、外周に筒部203が固定される筒固定部205が形成されている。
筒部203は、第1筒部213と第2筒部215とから構成されており、第1筒部213の端部219と第2筒部215の端部221が接合されることによって排気流路217が形成される。なお、この排気流路217は、タービンハウジング201内に連通している。
図10に示すターボチャージャ200においても、排気流路217へ排気が流れ込むことにより、排気流路217からタービンハウジング201内へ排気が流入し、タービンハウジング201内のタービン202を回転させ、シャフト209を介して図示しない吸気通路に配置されるタービンへ回転駆動力を伝達している。
図10に示すターボチャージャ200では、鋳物ではなく薄板部材を接合することによって排気流路217を形成しているので、製造コストやターボチャージャ200の重量といった点において図9に示すような鋳物で形成したターボチャージャ200よりも優れている。
しかしながら、図10に示すターボチャージャ200では、排気流路217を形成する筒部203の接合箇所(第1筒部213の端部219と第2筒部215の端部221)が排気流路217に面して設けられている。
一般的に排気流路217は、内燃機関から排気される高温の排気が流れる通路であるため、接合箇所が排気流路217に面している。このため、高温の排気によって接合箇所の耐久性や信頼性が低下するという問題があった。
そこで、本発明では、複数の部材によって形成する排気流路の接合箇所の耐久性や信頼性を高く保つことができ、かつ、製造コスト等を低減することのできるターボチャージャを提供することを目的としている。
上記の課題を解決するために、本発明では、排気流路22と、前記排気流路22内に配置されるタービン3と、前記タービン3を回転自在に支持するタービンハウジング2とを備えるターボチャージャ1であって、前記タービンハウジング2には、複数の内筒分割体15,17によって前記排気流路22が形成され、前記各内筒分割体15,17の端部には、突き合わせ部21,23がそれぞれ形成され、双方の前記突き合わせ部21,23同士を突き合わされた状態で接合されたことを特徴とする。また、前記ターボチャージャ1は、前記複数の内筒分割体15,17と所定間隔を空けて該内筒分割体15,17を覆うように設けられる外筒6が、前記タービンハウジング2と前記排気流路22の下流側の排気管5に固定されることを特徴とする。さらに、前記突き合わせ部21,23は、前記外筒6に接合されていることを特徴とする。加えて、前記突き合わせ部21,23は、前記外筒6より外側に突出することを特徴とする。さらに、前記突き合わせ部21,23に段差Sが形成され、この段差Sが形成された前記突き合わせ部21,23の各端部25,27を溶接部Eとしたことを特徴とする。
本発明によれば、突き合わせ部21,23同士を突き合わせた状態で接合されるため、突き合わせ部21,23が排気流路22に面しておらず、突き合わせ部21,23に排気の熱による影響が及ぶことを防止することができる。したがって、接合箇所が高温の排気の影響を受けることがないため、接合箇所の耐久性を高く保つことができる。
また、複数の内筒分割体15,17によって排気流路22が形成されるため、従来の鋳物に比べて製造コストを低減することができる。
さらに、内筒4を覆うようにして外筒6が形成されているため、内筒4から漏れた排気を外筒6の外に漏れることを防止することができる。また、外筒6は内筒4を保護すると同時に断熱し、剛性をより高めることができる。
さらに、突き合わせ部21,23に形成された段差Sにより、突き合わせ部21,23の各端部25,27同士を簡単かつ確実に溶接して固定することができる。
以下、本発明の実施形態及び変形例について、図1〜4を用いて詳細に説明する。
〔第1実施形態〕
図1,2を用いて本実施形態のターボチャージャ1について説明する。
図1,2を用いて本実施形態のターボチャージャ1について説明する。
図1に示すように、本実施形態のターボチャージャ1は、図示しないセンタハウジングと、タービンハウジング2と、図示しないコンプレッサハウジングとを備えている。
図示しないセンタハウジングの一端側には、図示しないコンプレッサハウジングが固定され、他端側には、タービンハウジング2が固定されている。
タービンハウジング2は、排気流路22内に配置されるタービン3と、複数の薄板部材によって排気流路22が形成される内筒4と、内筒4と所定間隔を空けて内筒4を覆うように設けられる外筒6と、排気流路22の下流側に配置される連結部5と、内筒4が固定される内筒固定部7と、外筒6が固定される外筒固定部8と、タービン3を回転自在に支持するベアリング9とを備えている。
タービン3は、タービンハウジング2に回転自在支持されるシャフト11と、シャフト11の一端側に固定される羽根部13とを備えている。
内筒4は、第1内筒分割体15と、第2内筒分割体17とから構成され、内側にスクロール室19と排気流路22とが形成される。
第1内筒分割体15及び第2内筒分割体17の一端側には、それぞれ突き合わせ部21,23が立設するようにして設けられている。
第1内筒分割体15に形成される突き合わせ部21と第2内筒分割体17に形成される突き合わせ部23とを当接し、突き合わせ部21の端部25と,突き合わせ部23の端部27を接合することにより内筒4が密閉され、内部に排気流路22とスクロール室19が形成されている。
また、第1内筒分割体15の他端側は、タービンハウジング2の内筒固定部7に接合され、第2内筒分割体17の他端側は、連結部5の内筒支持部29に固定されている。
図示しない内燃機関から排気が流入するスクロール室19は、上流側の流路断面積が広く、下流側へ向かうにつれて流路断面積が小さくなるように形成されており、排気流路22と連通している。
排気流路22は、スクロール室19の下流側に設けられており、タービン3の羽根部13が配置されている。また、排気流路22の下流側には、連結部5の内筒支持部29が連結され、連結部5に固定される図示しない排気管へ排気を吐出している。
外筒6は、一端側をタービンハウジング2の外筒固定部8に固定し、他端側を連結部5に固定し、内筒4と所定の間隔の隙間を空けて内筒4を覆うように設けられている。このように、外筒6は内筒4を所定間隔を空けて覆うため、内筒4を保護すると同時に断熱し、かつ、タービンハウジング2としての剛性を高める役割を担う外殻構造体をなしている。
また、外筒6には、内筒4に設けられる突き合わせ部21,23の端部25,27が突出する内筒挿通部14が設けられ、内筒挿通部14に突出した突き合わせ部21,23と外筒6が接合されてもよい。
なお、内筒挿通部14は、外筒6の周方向に設けられており、突き合わせ部21,23を突き合わせた厚みと同じか、それ以上であることが好ましい。
連結部5は、図示しない排気管に接続されるとともに外筒6の端部が固定され、内筒4が固定される内筒支持部29が立設している。
次に、ターボチャージャ1の動作について説明する。
図示しない内燃機関から排気がスクロール室19へ流入し、スクロール室19の上流側から下流側へ排気が流れる際に、タービン3の羽根部13を回転させる。
タービン3の羽根部13が回転することによって、羽根部13に固定されたシャフト11が回転し、他端側に配置される図示しないコンプレッサハウジング内に配置されるタービンを回転させている。
タービン3を回転させた排気は、排気流路22を通り、図示しない排気管へと排気が流れる。
本実施形態によれば、突き合わせ部21,23の端部25,27が接合されるため、接合箇所が排気流路22に面しておらず、接合箇所に排気の熱による影響が及ぶことを防止することができる。したがって、接合箇所の耐久性を高く保つことができる。
また、複数の内筒分割体15,17によって排気流路22が形成されるため、従来の鋳物に比べて製造コストを低減することができる。
薄板部材等で排気流路22を形成した場合、剛性が弱いため振動等の影響が接合箇所に及ぶ虞があるが、外筒6を設け、さらに内筒4を外筒6に固定することで、排気流路22を形成する内筒4の剛性を向上させることができ、接合箇所にかかる振動等の影響を低減させることができる。
さらに、内筒4を覆うようにして外筒6が形成されているため、内筒4から漏れた排気を外筒6外に漏れることを防止することができる。
加えて、突き合わせ部21,23の端部25,27が外筒6の内筒挿通部14から突出するため、突き合わせ部21,23の位置決めを容易に行うことができる。
なお、本実施形態において説明した突き合わせ部21,23の端部25,27は、周方向の複数箇所で突出してもよく、突き合わせ部21,23が設けられた箇所の外筒6に内筒挿通部14を設ければよい。この場合、突き合わせ部21,23と外筒6とを接合すればよい。
また、本実施形態においては、内筒4を形成する内筒分割体15,17の突き合わせ部21,23を接合し、さらに突き合わせ部21,23と外筒6とを接合しているが、突き合わせ部21,23及び外筒6をまとめて接合してももちろんよい。
〔変形例〕
次に、図3を用いて第1実施形態のターボチャージャ1の変形例について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については、説明を省略する。
次に、図3を用いて第1実施形態のターボチャージャ1の変形例について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については、説明を省略する。
本変形例では、図3に示すように、外筒6が設けられずに内筒4のみが設けられている。
本変形例においては、外筒6を用いないため、上述した第1実施形態よりもより低コストなターボチャージャ1を提供することができる。
また、本変形例においても、突き合わせ部21,23の接合箇所が排気流路22に面していないため、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
〔第2実施形態〕
次に、図4を用いて本実施形態のターボチャージャ1について説明する。なお、上述した第1実施形態と同様の構成については説明を省略する。
次に、図4を用いて本実施形態のターボチャージャ1について説明する。なお、上述した第1実施形態と同様の構成については説明を省略する。
本実施形態では、図4に示すように、突き合わせ部21,23が外筒6から突出していない点において、上記第1実施形態と相違している。
本実施形態のターボチャージャ1では、突き合わせ部21,23の端部25,27が外筒6の内壁に接合している。
また、本実施形態では、外筒6に孔を設け、この孔から第1及び第2突き合わせ部21,23と外筒6の内壁とを溶接することによって形成することができる。
本実施形態によれば、上述した第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態によれば、外筒6に内筒挿通部14を形成していないため、接合のための必要最低限の加工だけで済むため、製造コストを低減させることができるとともに、内筒4から漏れた排気が外筒6の外に漏れ出すことをより確実に防止することができる。
なお、本実施形態及び上述した第1実施形態では、タービンハウジングに固定される内筒及び外筒について説明したが、コンプレッサハウジングに適用してもよい。
また、第1,2実施形態では、突き合わせ部21,23同士が接合されていると説明したが、当該接合は、例えば溶接または溶接以外の気密に接合できる方法であればよい。
本実施形態において説明したターボチャージャは、本実施形態に限定されるものではなく、上述した第1実施形態と適宜組み合わせることが可能である。
〔第3実施形態〕
次に、図5,図6を用いて本実施形態の第3実施形態のターボチャージャ1について説明する。なお、上述した第1実施形態の変形例と同様の構成については説明を省略する。
次に、図5,図6を用いて本実施形態の第3実施形態のターボチャージャ1について説明する。なお、上述した第1実施形態の変形例と同様の構成については説明を省略する。
本実施形態では、図5に示すように、複数の内筒分割体15,17から成る内筒4の突き合わせ部21,23に段差Sが形成され、この段差Sが形成された突き合わせ部21,23の各端部25,27を溶接部Eとした点が、上記第1実施形態の変形例と相違している。
また、図5及び図6に示すように、排気流路22を形成する複数の内筒分割体15,17の排気流入側には、突き合わせ部21,23が形成されていない筒状部4Aが形成されている
この筒状部4Aは、図6に示すように、エキゾースト・マニホルド配管30と接続するフランジ31に形成された孔部31aに挿入されてフランジ31に固定される。すなわち、筒状部4Aは、エキゾースト・マニホルド配管30側でフランジ31に溶接され、フランジ31と突き合わせ部21,23との間の筒状部4Aに隙間Gが形成されている(この溶接部分を符号Eで示す)。
この筒状部4Aは、図6に示すように、エキゾースト・マニホルド配管30と接続するフランジ31に形成された孔部31aに挿入されてフランジ31に固定される。すなわち、筒状部4Aは、エキゾースト・マニホルド配管30側でフランジ31に溶接され、フランジ31と突き合わせ部21,23との間の筒状部4Aに隙間Gが形成されている(この溶接部分を符号Eで示す)。
本実施形態によれば、上述した第1実施形態の変形例と同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態によれば、突き合わせ部21,23を形成しない筒状部4Aを、エキゾースト・マニホルド配管30と接続するフランジ31の孔部31aに容易に挿入することができ、フランジ31の孔部31aに挿入した筒状部4Aをエキゾースト・マニホルド配管30側でフランジ31に容易に溶接することができる。この際、図6に示すように、フランジ31と突き合わせ部21,23との間の筒状部4Aに隙間Gが形成されているため、フランジ31等が熱膨張しても各内筒分割体15,17の突き合わせ部21,23と衝突しない効果を奏している。
〔第4実施形態〕
次に、図7,図8を用いて本実施形態の第4実施形態のターボチャージャ1について説明する。なお、上述した第1実施形態と同様の構成については説明を省略する。
次に、図7,図8を用いて本実施形態の第4実施形態のターボチャージャ1について説明する。なお、上述した第1実施形態と同様の構成については説明を省略する。
本実施形態では、図7に示すように、複数の内筒分割体15,17から成る内筒4の突き合わせ部21,23に段差Sが形成され、この段差Sが形成された突き合わせ部21,23の各端部25,27を溶接部Eとした点が、上記第1実施形態と相違している。
また、図7及び図8に示すように、排気流路22を形成する複数の内筒分割体15,17の排気流入側には、突き合わせ部21,23が形成されていない筒状部4Aが形成されている。
この筒状部4Aは、図8に示すように、エキゾースト・マニホルド配管30と接続するフランジ31に形成された孔部31aに挿入されてフランジ31に固定される。すなわち、筒状部4Aは、エキゾースト・マニホルド配管30側でフランジ31に溶接され、フランジ31と突き合わせ部21,23との間の筒状部4Aに隙間Gが形成されている。なお、外筒6はフランジ31に突き当たって溶接されている(この溶接部分を符号Eで示す)。
本実施形態によれば、上述した第1及び第3実施形態と同様の効果を得ることができる。
1 ターボチャージャ
2 タービンハウジング
3 タービン
4 内筒
6 外筒
21,23 突き合わせ部
22 排気流路
4A 突き合わせ部が形成されていない筒状部
30 エキゾースト・マニホルド配管
31 フランジ
31a 孔部
E 溶接部
S 段差
G 隙間
2 タービンハウジング
3 タービン
4 内筒
6 外筒
21,23 突き合わせ部
22 排気流路
4A 突き合わせ部が形成されていない筒状部
30 エキゾースト・マニホルド配管
31 フランジ
31a 孔部
E 溶接部
S 段差
G 隙間
Claims (9)
- 排気流路(22)と、前記排気流路(22)内に配置されるタービン(3)と、前記タービン(3)を回転自在に支持するタービンハウジング(2)とを備えるターボチャージャ(1)であって、
前記タービンハウジング(2)には、複数の内筒分割体(15,17)によって前記排気流路(22)が形成され、
前記各内筒分割体(15,17)の端部には、突き合わせ部(21,23)がそれぞれ形成され、
双方の前記突き合わせ部(21,23)同士を突き合わされた状態で接合されたことを特徴とするターボチャージャ。 - 請求項1記載のターボチャージャ(1)であって、
前記ターボチャージャ(1)は、前記複数の内筒分割体(15,17)と所定間隔を空けて該内筒分割体(15,17)を覆うように設けられる外筒(6)が、前記タービンハウジング(2)と前記排気流路(22)の下流側の排気管(5)に固定されることを特徴とするターボチャージャ。 - 請求項1または請求項2記載のターボチャージャ(1)であって、
前記突き合わせ部(21,23)は、前記外筒(6)に接合されていることを特徴とするターボチャージャ。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載のターボチャージャ(1)であって、
前記突き合わせ部(21,23)は、前記外筒(6)より外側に突出することを特徴とするターボチャージャ。 - 排気流路(22)と、前記排気流路(22)内に配置されるタービン(3)と、前記タービン(3)を回転自在に支持するタービンハウジング(2)とを備えるターボチャージャ(1)であって、
前記タービンハウジング(2)には、複数の内筒分割体(15,17)によって前記排気流路(22)が形成され、
前記各内筒分割体(15,17)の端部には、突き合わせ部(21,23)がそれぞれ形成され、
前記突き合わせ部(21,23)の各端部(25,27)を溶接部(E)としたことを特徴とするターボチャージャ。 - 請求項5記載のターボチャージャ(1)であって、
前記突き合わせ部(21,23)に段差(S)が形成されていることを特徴とするターボチャージャ。 - 請求項5または請求項6記載のターボチャージャ(1)であって、
前記排気流路(22)を形成する前記複数の内筒分割体(15,17)の排気流入側には、前記突き合わせ部(21,23)が形成されていない筒状部(4A)が形成されていることを特徴とするターボチャージャ。 - 請求項7記載のターボチャージャ(1)であって、
前記筒状部(4A)は、エキゾースト・マニホルド配管(30)と接続するフランジ(31)に形成された孔部(31a)に挿入されて前記フランジ(10)に溶接により固定されることを特徴とするターボチャージャ。 - 請求項8記載のターボチャージャ(1)であって、
前記筒状部(4A)は、前記エキゾースト・マニホルド配管(30)側で前記フランジ(31)に溶接され、前記フランジ(31)と前記突き合わせ部(21,23)との間の前記筒状部(4A)に隙間(G)が形成されていることを特徴とするターボチャージャ。
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