JP2016156279A - タービンハウジング - Google Patents

Abstract

【課題】吸気側のフランジに溶接により固定される薄肉で板金製の内筒と外筒の歪みを確実に防止することができ、かつ、吸気側のフランジの剛性を向上させることができるタービンハウジングを提供する。
【解決手段】吸気側のフランジ１１に、タービンホイール１３ａが配置される排気流路Ｋを形成する内筒２０と、内筒２０と所定間隔Ｇを空けて内筒２０を覆う外筒３０と、が溶接によりそれぞれ固定されるタービンハウジング１０であって、吸気側のフランジ１１には、タービンホイール１３ａのタービン軸１３ｂより外側に延びる突起１２が形成され、吸気側のフランジ１１の内端側１１ｂには、内筒２０の端部２１ａが溶接により固定され、突起１２の外端側１２ａには、外筒３０の端部３１ｃが溶接により固定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両のターボチャージャ（ターボ過給機）に用いられる板金製のタービンハウジングに関する。

ターボチャージャに用いられるタービンハウジングとしては、鋳造製のものが一般的である。これに対し、板金製のタービンハウジングが例えば特許文献１により開示されている。これを、図４と図５に示す。

図４と図５に示すように、ターボチャージャ用のタービンハウジング１は、タービンホイール６ａが入って吸入空気（吸気）Ａの入口を構成するセンターフランジ７と排気ガスＢの入口を構成する入口側フランジ８及び排気ガスＢの出口を構成する出口側フランジ９に溶接等により接続固定される板金製の内側ハウジング２及び板金製の外側ハウジング３からなる所謂二重殻構造となっている。

内側ハウジング２がハウジング内部の排気ガスＢの流路を実質的に区画形成し、外側ハウジング３は内側ハウジング２を隙間Ｇを介して覆い、内側ハウジング２を保護すると同時に断熱し、かつ、タービンハウジング１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。

図５に示すように、内側ハウジング２は、タービンホイール６ａのタービン軸６ｂの軸線Ｌに直交する面で２分割形成された第１内側ハウジング部材２Ａと第２内側ハウジング部材２Ｂとを互いに嵌め合わせ、全周に渡って溶接により固定することで作製されている。

また、外側ハウジング３は、タービンホイール６ａのタービン軸６ｂの軸線Ｌに直交する面で２分割形成された第１外側ハウジング部材３Ａと第２外側ハウジング部材３Ｂとを互いに嵌め合わせ、全周に渡って溶接により固定することで作製されている。

そして、内側ハウジング２の第１内側ハウジング部材２Ａの一端部２ａはセンターフランジ７の内側端面７ａに溶接により接続固定され、外側ハウジング３の第１外側ハウジング部材３Ａの一端部３ａはセンターフランジ７に形成された段部７ｂに溶接により接続固定されている。また、外側ハウジング３の第２外側ハウジング部材３Ｂの他端部３ｂは出口側フランジ９に溶接により固着された出口管４に嵌められて溶接により固定され、内側ハウジング２の第２内側ハウジング部材２Ｂの他端部２ｂは、第２外側ハウジング部材３Ｂの他端部３ｂに溶接により固定されたシュラウド部材５と第２外側ハウジング部材３Ｂの他端部３ｂとの間に挿入されている。

尚、吸気側のセンターフランジ７側には外部から吸入空気Ａを取り入れる図示しないコンプレッサ等が接続され、また、排気ガスＢを放出する出口側フランジ９側には排気ガスＢの有害な汚染物質を取り除く図示しない触媒コンバータ等が接続されている。

特開２００７−２７９１号公報

前記従来のタービンハウジング１では、内側ハウジング２の第１内側ハウジング部材２Ａの一端部２ａをセンターフランジ７の内側端面７ａに溶接により接続固定し、外側ハウジング３の第１外側ハウジング部材３Ａの一端部３ａをセンターフランジ７の段部７ｂに溶接により固定しているが、内側ハウジング２の一端部２ａと外側ハウジング３の一端部３ａのセンターフランジ７に対する溶接部位が近すぎるため、薄肉で板金製の内側ハウジング２及び外側ハウジング３に歪み変形が発生するおそれがあった。

また、センターフランジ７と内側ハウジング２の位置関係が拘束させるため、センターフランジ７を薄くした構造にする必要があるが、その反面センターフランジ７の剛性が低下し、車両走行時の振動等によってセンターフランジ７に亀裂が発生して脆くなるおそれがあった。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、吸気側のフランジに溶接により固定される薄肉で板金製の内筒と外筒の歪み変形を確実に防止することができ、かつ、吸気側のフランジの剛性を向上させることができるタービンハウジングを提供することを目的とする。

請求項１の発明は、吸気側のフランジに、タービンホイールが配置される排気流路を形成する内筒と、前記内筒と所定間隔を空けて該内筒を覆う外筒と、が溶接によりそれぞれ固定されるタービンハウジングであって、前記吸気側のフランジには、前記タービンホイールのタービン軸より外側に延びる突起が形成され、前記吸気側のフランジの内端側には、前記内筒の端部が溶接により固定され、前記突起の外端側には、前記外筒の端部が溶接により固定されていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載のタービンハウジングであって、前記突起は、スクロール状の前記内筒の円周より大きい円周を成していることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２記載のタービンハウジングであって、前記外筒と前記突起の溶接部分が前記スクロール状の内筒よりも外側に位置していることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のタービンハウジングであって、前記内筒と前記突起の間に隙間が形成されていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のタービンハウジングであって、前記突起の外端側に前記外筒の端部を位置決めする位置決め用の凸部が形成されていることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５記載のタービンハウジングであって、前記位置決め用の凸部と前記突起との間に補強用のリブが形成されていることを特徴とする。

以上説明したように、請求項１の発明によれば、吸気側のフランジにタービンホイールのタービン軸より外側に延びる突起が形成され、吸気側のフランジの内端側に内筒の端部が溶接により固定され、突起の外端側に外筒の端部が溶接により固定されていることにより、吸気側のフランジに対する内筒の端部と外筒の端部の溶接位置をずらすことができ、溶接による内筒及び外筒の歪み変形をそれぞれ確実に防止することができる。

請求項２の発明によれば、突起はスクロール状の内筒の円周より大きい円周を成していることにより、外筒の端部に対する内筒の端部の溶接位置を可及的にずらすことができ、溶接による内筒の歪み変形をより簡単かつ確実に防止することができる。

請求項３の発明によれば、外筒と突起の溶接部分がスクロール状の内筒よりも外側に位置していることにより、内筒の端部に対する外筒の端部の溶接位置を可及的にずらすことができ、溶接による外筒の歪み変形をより簡単かつ確実に防止することができる。

請求項４の発明によれば、内筒と突起の間に隙間が形成されていることにより、吸気側のフランジに対する内筒の端部と外筒の端部の溶接位置を簡単かつ確実にずらすことができると共に、断熱層としての機能も持っている。

請求項５の発明によれば、吸気側のフランジの突起の外端側に外筒の端部を位置決めする位置決め用の凸部が形成されていることにより、吸気側のフランジの突起の外端側に外筒の端部を簡単かつ確実に溶接により固定することができる。

請求項６の発明によれば、位置決め用の凸部と突起との間に補強用のリブが形成されていることにより、吸気側のフランジを薄くした構造にしても、レイアウトに影響を与えない範囲内で薄型の吸気側のフランジの剛性を向上させることができる。これにより、薄型の吸気側のフランジでもその剛性が低下することがないため、車両走行時の振動等によって吸気側のフランジに亀裂等が発生して脆くなることがない。

本発明の一実施形態のターボチャージャに用いられる板金製のタービンハウジングを示す側面図である。 上記タービンハウジングの要部の拡大断面図である。 （ａ）は上記タービンハウジングの外筒の接合状態を示す要部の部分断面図、（ｂ）は同外筒の他の接合状態を示す要部の部分断面図である。 従来のターボチャージャに用いられる板金製のタービンハウジングの側面図である。 上記従来のタービンハウジングの要部の断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の一実施形態のターボチャージャに用いられる板金製のタービンハウジングを示す側面図、図２は同タービンハウジングの要部の拡大断面図、図３（ａ）は同タービンハウジングの外筒の接合状態を示す要部の部分断面図、図３（ｂ）は同外筒の他の接合状態を示す要部の部分断面図である。

図１，図２に示すように、タービンハウジング１０は、車両のターボチャージャ（ターボ過給機）のハウジングとして用いられ、タービンホイール１３ａが入って吸入空気（吸気）Ａの入口を構成する吸気側のフランジ１１と、排気ガスの入口を構成する排気入口側のフランジ１５、及び、排気ガスの出口を構成する排気出口側（排気流れ下流側）のフランジ１６に溶接によりそれぞれ固定される内筒２０及び外筒３０からなる所謂二重殻構造となっている。

図１に示すように、吸気側のフランジ１１には外部から吸入空気Ａを取り入れるコンプレッサ１４が接続され、また、排気ガスを放出する排気出口側のフランジ１６には排気ガスの有害な汚染物質を取り除く図示しない触媒コンバータが接続される。すなわち、タービンハウジング１０は、吸気側のコンプレッサ１４と触媒コンバータの間に介在される。勿論フランジ１６を使用せず、タービンハウジング１０の排気出口側は排気管であっても良い。

図２に示すように、内筒２０がハウジング内部の排気ガスの排気流路を実質的に区画形成し、外筒３０は内筒２０を隙間Ｇ（所定間隔）を空けて完全に覆い、内筒２０を保護すると同時に断熱し、かつ、タービンハウジング１０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。

内筒２０は、タービンホイール１３ａのタービン軸１３ｂの軸方向Ｌに直交する方向で２分割形成された第１内筒分割体２１と第２内筒分割体２２との２つの板金製の薄板部材で構成されている。すなわち、第１内筒分割体２１と第２内筒分割体２２は、板金をプレス加工することにより所定の湾曲形状に成形されていて、このプレス成形された２つの板金製の第１内筒分割体２１と第２内筒分割体２２を溶接により接合することにより、内部にＬ字状の排気流路Ｋが形成される。そして、図２に示すように、第１内筒分割体２１の他端部２１ｂと第２内筒分割体２２の一端部２２ａは、外側に垂直に長さが異なるように折れ曲がっており、この長短の端部２１ｂ，２２ａ同士を溶接により固定することで内筒２０が形成されている。この溶接部分を符号Ｅで示す。

また、外筒３０は、タービンホイール１３ａのタービン軸１３ｂの軸方向Ｌ（車両走行時の振動方向）に沿って２分割形成された第１外筒分割体３１と第２外筒分割体３２との２つの板金製の薄板部材によって構成されている。すなわち、第１外筒分割体３１と第２外筒分割体３２は、板金をプレス加工することにより所定の湾曲形状に成形されていて、このプレス成形された２つの板金製の第１外筒分割体３１と第２外筒分割体３２を溶接により接合することにより、内筒２０を隙間Ｇを空けて完全に覆うようになっている。そして、図１と図２及び図３（ａ）に示すように、第１外筒分割体３１の段差状に延びた段差部である他端部３１ｂと第２外筒分割体３２の段差状に延びた段差部である一端部３２ａとは、第１外筒分割体３１の他端部３１ｂを下にして重ね合わせてタービンホイール１３ａのタービン軸１３ｂの軸方向（軸直線方向）Ｌに沿って溶接により互いに固定されている。この溶接部分を符号Ｅで示す。

尚、図３（ｂ）に示すように、第１外筒分割体３１の段差状の他端部３１ｂを第２外筒分割体３２の段差状の一端部３２ａの上に重ね合わせてタービンホイール１３ａのタービン軸１３ｂの軸方向Ｌに沿って溶接により互いに固定しても良い。また、図１に示すように、第１外筒分割体３１の一端部３１ａ側及び第２外筒分割体３２の他端部（図示省略）側は、排気入口側のフランジ１５の開口部に沿った半円弧湾曲状にそれぞれ形成されて、開口部のまわりの排気入口側のフランジ１５に溶接により互いに固定されている。

図２に示すように、吸気側のフランジ１１は、円形の開口部１１ａを有した円環状に形成されており、その外周側にタービンホイール１３ａのタービン軸１３ｂより外側に延びる円環板状の突起１２が形成されている。この円環板状の突起１２は、第１内筒分割体２１と第２内筒分割体２２とでスクロール室Ｆを形成したスクロール状の内筒２０の円周より大きい円周を成している。そして、吸気側のフランジ１１の開口部１１ａの周りの内端側の段部１１ｂには、第１内筒分割体２１の一端部２１ａが溶接により固定されている。これにより、図２に示すように、第１内筒分割体２１と突起１２の間には、隙間Ｓが形成される。

また、図２に示すように、突起１２の外端側には、第１外筒分割体３１の一方の側端部３１ｃを位置決めする位置決め用の凸部１２ａが形成されている。この位置決め用の凸部１２ａの下面と突起１２の内周面との間に三角板状の補強用のリブ１２ｂが等間隔毎に一体突出形成されている。そして、突起１２の位置決め用の凸部１２ａには、第１外筒分割体３１の一方の側端部３１ｃが溶接により固定されている。この溶接部分を符号Ｅで示す。また、突起１２の上端面（外端）１２ｃには、第２外筒分割体３２の一方の側端部３２ｃが溶接により固定されている。これにより、外筒３０と突起１２の溶接部分Ｅがスクロール状の内筒２０よりも外側に位置するようになってしている。

さらに、図２に示すように、排出側のフランジ１６に出口管１７の他端部が溶接により固定されている。この出口管１７の一端部１７ａ内には、第２内筒分割体２２の他端部２２ｂが嵌め込まれている。尚、図１に示すように、互いに溶接により固定された第１内筒分割体２１の一端部側及び第２内筒分割体２２の他端部側は、排気入口側のフランジ１５の開口部に沿って形成され、開口部の周りの排気入口側のフランジ１５に溶接により固定されている。

以上実施形態のタービンハウジング１０によれば、図２に示すように、吸気側のフランジ１１にタービンホイール１３ａのタービン軸１３ｂより外側に延びる突起１２を一体突出形成し、この吸気側のフランジ１１の内端側に形成した段部１１ｂに内筒２０の第１内筒分割体２１の一端部２１ａを溶接により固定し、突起１２の外端側の位置決め用凸部１２ａに外筒３０の第１外筒分割体３１の一方の側端部３１ｃを溶接により固定したことにより、吸気側のフランジ１１に対する内筒２０の第１内筒分割体２１の一端部２１ａと外筒３０の第１外筒分割体３１の一方の側端部３１ｃとの溶接位置をずらすことができ、溶接による内筒２０の第１内筒分割体２１及び外筒３０の第１外筒分割体３１の歪み変形をそれぞれ簡単かつ確実に防止することができる。

また、図２に示すように、吸気側のフランジ１１の外周側に突出した突起１２は、スクロール室Ｆを有したスクロール状の内筒２０の円周より大きい円周を成していることにより、外筒３０の第１外筒分割体３１の一方の側端部３１ｃに対する内筒２０の第１内筒分割体２１の一端部２１ａの溶接位置を可及的にずらすことができ、溶接による内筒２０の第１内筒分割体２１の歪み変形をより確実に防止することができると共に、外筒３０の溶接を簡単に行うことができる。

さらに、図２に示すように、外筒３０の第１外筒分割体３１の一方の側端部３１ｃと突起１２の位置決め用の凸部１２ａの溶接部分Ｅがスクロール室Ｆを有したスクロール状の内筒２０の第１内筒分割体２１の一端部２１ａよりも外側に位置していることにより、内筒２０の第１内筒分割体２１の一端部２１ａに対する外筒３０の第１外筒分割体３１の一方の側端部３１ｃの溶接位置を可及的にずらすことができ、溶接による外筒３０の第１外筒分割体３１の歪み変形をより確実に防止することができる。

また、図２に示すように、内筒２０の第１内筒分割体２１と突起１２の間に隙間Ｓが形成されていることにより、吸気側のフランジ１１に対する内筒２０の第１内筒分割体２１の一端部２１ａと外筒３０の第１外筒分割体３１の一方の側端部３１ｃの溶接位置を簡単かつ確実にずらすことができる。

さらに、図２に示すように、吸気側のフランジ１１の突起１２の外端側に外筒３０の第１外筒分割体３１の一方の側端部３１ｃを位置決めする位置決め用の凸部１２ａを一体突出形成したことにより、吸気側のフランジ１１の突起１２の外端側に外筒３０の第１外筒分割体３１の一方の側端部３１ｃを簡単かつ確実に溶接により固定することができる。

さらに、図２に示すように、突起１２の内周面と位置決め用の凸部１２ａの下面との間に三角板状の補強用のリブ１２ｂを等間隔毎に一体突出形成したことにより、吸気側のフランジ１１を薄くした構造にしても、レイアウトに影響を与えない範囲内で薄型の吸気側のフランジ１１の剛性を向上させることができる。すなわち、吸気側のフランジ１１を薄型にしてもその剛性が低下することがないため、車両走行時の振動等によって薄型の吸気側のフランジ１１に亀裂等が発生して脆くなることがない。これらにより、薄型で剛性のある吸気側のフランジ１１及び薄肉で板金製のタービンハウジング１０を低コストで提供することができる。

尚、前記実施形態によれば、突起の内周面と位置決め用の凸部の下面との間に三角板状の補強用のリブを等間隔毎に一体突出形成したが、リブは三角板状に限られず、三角柱状、四角板状、四角柱状等の種々の形状が可能である。

１０ タービンハウジング
１１ 吸気側のフランジ
１１ｂ 段部（内端側）
１２ 突起
１２ａ 位置決め用凸部（外端側）
１２ｂ 補強用のリブ
１３ａ タービンホイール
１３ｂ タービン軸
２０ 内筒
２１ａ 一端部（端部）
３０ 外筒
３１ｃ 側端部（端部）
Ｋ 排気流路
Ｇ 隙間（所定間隔）
Ｅ 溶接部分
Ｓ 隙間

Claims (6)

1. 吸気側のフランジ（１１）に、タービンホイール（１３ａ）が配置される排気流路（Ｋ）を形成する内筒（２０）と、前記内筒（２０）と所定間隔（Ｇ）を空けて該内筒（２０）を覆う外筒（３０）と、が溶接によりそれぞれ固定されるタービンハウジング（１０）であって、
   前記吸気側のフランジ（１１）には、前記タービンホイール（１３ａ）のタービン軸（１３ｂ）より外側に延びる突起（１２）が形成され、
   前記吸気側のフランジ（１１）の内端側（１１ｂ）には、前記内筒（２０）の端部（２１ａ）が溶接により固定され、
   前記突起（１２）の外端側（１２ａ）には、前記外筒（３０）の端部（３１ｃ）が溶接により固定されていることを特徴とするタービンハウジング。
2. 請求項１記載のタービンハウジング（１０）であって、
   前記突起（１２）は、スクロール状の前記内筒（２０）の円周より大きい円周を成していることを特徴とするタービンハウジング。
3. 請求項１または２記載のタービンハウジング（１０）であって、
   前記外筒（３０）と前記突起（１２）の溶接部分（Ｅ）が前記スクロール状の内筒（２０）よりも外側に位置していることを特徴とするタービンハウジング。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のタービンハウジング（１０）であって、
   前記内筒（２０）と前記突起（１２）の間に隙間（Ｓ）が形成されていることを特徴とするタービンハウジング。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のタービンハウジング（１０）であって、
   前記突起（１２）の外端側に前記外筒（３０）の端部（３１ｃ）を位置決めする位置決め用の凸部（１２ａ）が形成されていることを特徴とするタービンハウジング。
6. 請求項５記載のタービンハウジング（１０）であって、
   前記位置決め用の凸部（１２ａ）と前記突起（１２）との間に補強用のリブ（１２ｂ）が形成されていることを特徴とするタービンハウジング。

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