JP2015224570A

JP2015224570A - ターボチャージャ

Info

Publication number: JP2015224570A
Application number: JP2014108812A
Authority: JP
Inventors: 悟横嶋; Satoru Yokoshima; 飯島　徹; Toru Iijima; 徹飯島
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2014-05-27
Filing date: 2014-05-27
Publication date: 2015-12-14

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２０と、前記排気流路２０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は、複数の筒分割体１５，１７によって前記排気流路２０が形成される筒体４と、前記筒体４に固定されるリング部材１０とを備えることを特徴とする。【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、特許文献１（図４）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４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ている。タービンハウジング２０１の外周には筒部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とから構成されている。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４に示すターボチャージャ２００では、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内へ排気が流入する。タービンハウジング２０１内に排気が流入することによってタービン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４に示すターボチャージャ２００では、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優れている。

特開２０１１−１７４４６０号公報

しかしながら、図４に示すターボチャージャ２００では、薄板部材を接合することによって排気流路２１７を形成しており、排気熱による筒部２０３の変形や車両走行中の振動によって筒部２０３がタービン２０２に接触し、破損してしまうという虞があった。

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剛性や信頼性を高く保つ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２０と、前記排気流路２０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は、複数の筒分割体１５，１７によって前記排気流路２０が形成される筒体４と、前記筒体４に固定されるリング部材１０，１０Ａとを備えることを特徴とする。また、前記筒体４は、前記リング部材１０，１０Ａの外周端を固定する係止部２２，２４を備えることを特徴とする。さらに、前記係止部２２，２４の端部には、延伸部２２ａ，２４ａが形成され、前記延伸部２４ａには、排気管２９が挿入されることを特徴とする。加えて、前記延伸部２２ａ，２４ａに挿入される前記排気管２９の端部と前記筒体４の係止部２４との間に隙間ｄが設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、複数の第１，２内筒分割体１５，１７によって形成される筒体４内にリング部材１０，１０Ａが固定されるため、筒体４が薄板部材によって形成された場合であっても、リング部材１０，１０Ａによって筒体４の剛性を高めることができる。また、リング部材１０，１０Ａによって筒体４の剛性を高めることができるため、車両等に搭載された場合であっても、振動による筒体４とタービン３との接触を防止することができる。

加えて、筒体４内にリング部材１０，１０Ａが固定されるため、筒体４の内方への変形をリング部材１０，１０Ａによって規制することができる。

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実施形態を示すリング部材の斜視図である。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２実施形態を示すリング部材の斜視図である。本発明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。従来のターボチャージャの一部断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図１〜５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２０内に配置されるタービン３と、タービン３を回転自在に支持するベアリング９と、複数の薄板部材によって排気流路２０が形成される筒体（以下「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筒体（以下「外筒」）６と、外筒６の一端が固定される外筒固定部７と、内筒４の内側に固定されるリング部材１０と、内筒４の下流側に配置される排気管２９とを備えている。

タービン３は、タービンハウジング２に回転自在に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、筒分割体（以下「第１内筒分割体」）１５と、筒分割体（以下「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２０とが形成される。

第１内筒分割体１５と第２内筒分割体１７の端面同士は、突き合わされている。

第１内筒分割体１５の他端側は、リング部材１０の外周に接合等によって固定されている。

また、第２内筒分割体１７の他端側には、係止部２４が形成され、係止部２４の端部には延伸部２４ａが形成されている。延伸部２４ａには排気管２９が摺動自在に挿入されている。

係止部２４は、リング部材１０の外周面１４ａと側面１４ｂに密着する形状に形成されている。また、排気管２９は、排気管２９の端部と係止部２４との間に所定の隙間ｄを空けて挿入されている。

突き合わせ部２１と突き合わせ部２３が当接して接合されることによって、スクロール室１９と排気流路２０が形成される。

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２０と連通している。

排気流路２０には、リング部材１０が配置されている。

リング部材１０は、図２に示すように、第１環状部１２と、第１環状部１２に対向して配置される第２環状部１４と、第１環状部１２と第２環状部１４を連結する連結部１６が設けられている。

第１環状部１２は、内方にタービン３のシャフト１１が挿通され、第１内筒分割体１５の他端側が固定される外周面１２ａと、タービンハウジング２に固定される側面１２ｂとを備えている。

第２環状部１４は、内方に排気が通過する排気通路が形成され、第２内筒分割体１７の他端側に形成される係止部２４と当接する外周面１４ａと側面１４ｂとを備えている。

なお、第１，２環状部１２，１４は、鋳物又は厚みのあるステンレス合金等の剛性の高い部材を使用することが好ましい。

連結部１６は、薄板状に形成されており、第１環状部１２と第２環状部１４の外周側で連結している。なお、連結部１６によって第１環状部１２と第２環状部１４を連結する範囲、箇所は排気の流量によって適宜設計変更可能であり、薄板状の連結部１６を複数設けてもよい。

リング部材１０の外周面１２ａには、第１内筒分割体１５の他端側が固定される。また、リング部材１０の外周面１４ａ及び側面１４ｂには、第２内筒分割体１７の他端側が固定される。また、排気流路２０の下流側には、排気管２９が配置されている。

外筒６は、分割筒部６ａ，６ｂより構成されている。分割筒部６ａ，６ｂは、互いに端面同士が溶接等によって固定されている。分割筒部６ａ一端側はタービンハウジング２の外筒固定部７に固定され、分割筒部６ｂの他端側は図示しない排気管等に固定されている。外筒６は、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。

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、上流側のスクロール室１９から下流側の排気流路２０へ排気が流れ、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２０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、第１，２内筒分割体１５，１７によって形成される筒体４内にリング部材１０が固定されるため、筒体４が薄板部材によって形成された場合であっても、リング部材１０によって筒体４の剛性を高めることができる。また、リング部材１０によって筒体４の剛性を高めることができるため、車両等に搭載された場合であっても、振動による筒体４とタービン３との接触を防止することができる。

加えて、筒体４内にリング部材１０が固定されるため、筒体４の内方への変形をリング部材１０によって規制することができる。

さらに、排気管２９は、端部が係止部２４との間に隙間ｄが形成されているため、第２内筒分割体１７が排気の熱により変形した場合であっても、隙間ｄによって変形を許容することができる。

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良い。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。

〔第２実施形態〕
次に、図３，４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。

第１内筒分割体１５と第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が立設されている。双方の突き合わせ部２１，２３同士は、互いに突き合わされている。

双方の突き合わせ部２１，２３の先端側は、外筒６の分割筒部６ａと分割筒部６ｂの間より外部に突出している。そして、２つの分割筒部６ａ，６ｂと双方の突き合わせ部２１，２３の当接箇所が溶接等によって接合されている。

本実施形態では、図３，４に示すように、リング部材１０Ａの形状が第１実施形態と異なっている。

図４に示すように、本実施形態のリング部材１０Ａは、第１環状部１２Ａと第２環状部１４Ａを連結する連結部１６Ａが複数設けられている。

本実施形態の連結部１６Ａは、円柱形状を有しており、第１環状部１２Ａと第２環状部１４Ａの側面の周方向の等間隔に設けられ、第１，２環状部１２Ａ，１４Ａと複数の連結部１６Ａで囲まれた内方にタービン３の羽根部１３が回転自在に収容されている。

本実施形態によれば、上述した第１実施形態の効果に加えて、連結部１６Ａが周方向の等間隔に複数設けられているため、第１環状部１２Ａと第２環状部１４Ａとが近接する方向への変形を防止することができる。

また、本実施形態において、連結部１６Ａは円柱状として説明したが、円柱状に限らず、多角柱であってももちろんよい。

なお、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１，２実施形態と同様の構成については説明を省略する。

図５に示すように、本実施形態のタービンハウジング２は、内筒固定部５と、内筒４が第１，２実施形態と異なっている。

本実施形態のタービンハウジング２の内筒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、第１，２内筒分割体１５，１７の他端側には、それぞれ係止部２２，２４が設けられている。

第１内筒分割体１５の係止部２２は、第１，２実施形態において説明した第２内筒分割体１７と同様にリング部材１０の外周面１２ａと側面１２ｂに密着する形状に形成されている。
係止部２２の端部には延伸部２２ａが形成され、延伸部２２ａは、タービンハウジング２に形成される内筒固定部５に接合等によって固定される。

本実施形態によれば、上述した第１，２実施形態の効果に加え、第１，２内筒分割体１５，１７の係止部２２，２４によってリング部材１０を固定しているため、第１，２内筒分割体１５，１７の変形を防止することができ、振動によって第１，２内筒分割体１５，１７がタービン３に接触することを防止することができる。
なお、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１，２実施形態と適宜組み合わせることが可能である。

また、第１〜３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。

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筒体
１０リング部材
１０Ａリング部材
１５筒分割体（第１内筒分割体）
１７筒分割体（第２内筒分割体）
２０排気流路

Claims

排気流路（２０）と、前記排気流路（２０）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）は、複数の筒分割体（１５，１７）によって前記排気流路（２０）が形成される筒体（４）と、前記筒体（４）に固定されるリング部材（１０，１０Ａ）とを備えることを特徴とするターボチャージャ（１）。
請求項１記載のターボチャージャ（１）であって、
前記筒体（４）は、前記リング部材（１０，１０Ａ）の外周端を固定する係止部（２２，２４）を備えることを特徴とするターボチャージャ（１）。
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、
前記係止部（２２，２４）の端部には、延伸部（２２ａ，２４ａ）が形成され、
前記延伸部（２４ａ）には、排気管（２９）が挿入されることを特徴とするターボチャージャ（１）。
請求項３記載のターボチャージャ（１）であって、
前記延伸部（２２ａ，２４ａ）に挿入される前記排気管（２９）の端部と前記筒体（４）の係止部（２４）との間に隙間（ｄ）が設けられていることを特徴とするターボチャージャ（１）。