JP2015214967A - ターボチャージャ - Google Patents

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。

特開２０１１−１７４４６０号公報

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。

本発明の第１実施形態を示すタービンハウジングの一部断面図である。 本発明の第１実施形態を示すタービンハウジングの要部拡大断面図である。 本発明の第１実施形態の変形例を示すタービンハウジングの一部断面図である。 本発明の第２実施形態を示すタービンハウジングの一部断面図である。 本発明の第３実施形態を示すタービンハウジングの一部断面図である。 本発明の第３実施形態を示すタービンハウジングの要部拡大断面図である。 本発明の第４実施形態を示すタービンハウジングの一部断面図である。 本発明の第４実施形態を示すタービンハウジングの要部拡大断面図である。 従来のターボチャージャの一部断面図である。 従来のターボチャージャの一部断面図である。

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。

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。

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。

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）。

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。

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

Claims (9)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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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