JP2023530040A - ハウジングアセンブリ - Google Patents

Abstract

本発明は、タービンホイールまたはコンプレッサホイールを収容するためのハウジングアセンブリに関し、ハウジングアセンブリは第２本体と密封係合可能な第１本体を備え、第１本体と第２本体は螺旋ダクトを規定する。本発明は、少なくともハウジングアセンブリの内面における欠陥に関連する問題を軽減する。

Description

本発明はハウジングの分野に関する。より具体的には、本発明は、ハウジングアセンブリに関する。さらに具体的には、本発明は、タービンホイールまたはコンプレッサホイール用のハウジングアセンブリに関する。

本明細書における背景技術への言及はいずれも、そのような技術がオーストラリアまたはその他の場所における共通の一般知識を構成することを認めるものとして解釈されるべきではない。

ターボチャージャーは、排気ガスタービンによって駆動される遠心圧縮機である。ターボチャージャーは、エンジンに供給される空気の量を増やすためにエンジンに使用される。ターボチャージャーの性能は、燃費、出力、排出物などの重要なエンジンパラメータに影響を与える。

ターボチャージャーは、一般にタービンハウジングとコンプレッサハウジングの２つのハウジングを備える。コンプレッサハウジングは、通常インペラまたはコンプレッサホイールを収容し、タービンハウジングは、通常タービンホイールを収容する。通常、内燃機関からの排気ガスはタービンハウジングに入り、これが今度はタービンホイールを駆動する。タービンホイールは、中実のシャフトによってコンプレッサホイールと連結されており、タービンホイールが回転すると、これがコンプレッサホイールを回転させる。コンプレッサホイールはコンプレッサハウジングに収容され、空気を燃焼室に送り込む。そのため、排気ガスがコンプレッサホイールを回転させ、これが今度はエンジンへの空気の流れを増加させる。これにより、エンジンの効率が向上する。

ターボチャージャーの作動原理は、排気ガスの流れに含まれるエネルギーを利用して、内燃機関の吸気管内の圧力を上昇させることを含む。これにより、燃焼室への（空気供給の増加による）酸素の充填が改善される。これにより、燃焼プロセス毎により多くの燃料を変換することも可能になり、したがって内燃機関の出力が増加する。

ターボチャージャーが効率的に作動するためには、タービンハウジングが気密でなければならず、そうでなければ排気ガスがそこから漏れて効率が低下する可能性がある。同様に、圧縮機のハウジングも気密でなければならず、そうでなければ効率が低下する可能性がある。そのため、ターボチャージャーに使用されるハウジングは一般に金属鋳造によって形成される。金属鋳造は、加熱された液体金属が所望の形状の反転型を含む金型に運ばれることを含む。加熱された液体金属は、中空のチャンネルを通じて金型に注がれ、冷却される。冷却された金属は、その後タービンハウジングおよび／または圧縮機のハウジングに供給するために抜き出される。

しかし、タービンハウジングおよび／または圧縮機のハウジングの金属鋳造の欠点は、その内面が容易にアクセスして修正することができない欠陥を含む可能性があることである。これらの欠陥は、ターボチャージャーの全体的な効率に影響を与える可能性がある。例えば、これらの欠陥は、そこを流れる（空気などの）流体との摩擦を引き起こし、タービンホイールでの排気ガス速度の低下につながる可能性がある。この摩擦は、そこを流れるガスの温度を上昇させる可能性があり、これも効率に影響を与える可能性がある。

上記問題の１つ以上を軽減し、または現在利用可能なオプションに対する商業的な代替物を少なくとも消費者に提供することが有利であろう。

第１の態様では、それが唯一または実際に最も広い態様である必要はないが、本発明はタービンホイールまたはコンプレッサホイールを収容するためのハウジングアセンブリにあり、ハウジングアセンブリは第２本体と密封して係合可能な第１本体を備え、第１本体および第２本体は螺旋のダクトを規定する。

一実施形態では、第１本体は第１の部分螺旋ダクトを備え、第２本体は第２の部分螺旋ダクトを備え、第１の部分螺旋ダクトと第２の部分螺旋ダクトとが一緒になって螺旋ダクトを規定する。

実施形態では、第１本体は第１ロック部分を備え、第２本体は第２ロック部分を備える。第２ロック部分は、第１ロック部分と相補的である。

いくつかの実施形態では、第１本体は第２本体とシール係合している。

ある実施形態では、第１本体および／または第２本体は鋼で形成される。適切には、第１本体および／または第２本体は炭素鋼で形成される。より適切には、第１本体および／または第２本体は、中炭素鋼で形成される。好ましい実施形態では、第１本体および／または第２本体はＫ１０４５で形成される。

一実施形態では、ハウジングアセンブリはタービンホイールおよび／またはコンプレッサホイールを収容するように適合されている。一実施形態では、ハウジングアセンブリは、タービンホイールを収容するように適合されている。特定の実施形態では、ハウジングアセンブリは、コンプレッサホイールを収容するように適合されている。

一実施形態では、本発明は、第１の態様のハウジングアセンブリを備える内燃機関用のターボチャージャーにある。

一実施形態では、本発明は、タービンホイールまたはコンプレッサホイールを収容するための本体にあり、本体は、部分的な螺旋ダクトと、相補的な本体の相補的なロック部分と密封係合するように適合された本体の周囲の周りに配置されたロック部分と、を備える。

一実施形態では、本発明は、タービンホイールまたはコンプレッサホイールを収容するための相補的な本体にあり、本体は、部分的な螺旋ダクトと、本体のロック部分と密封係合するように適合された相補的な本体の周囲の周りに配置された相補的なロック部分と、を備える。

別の態様では、本発明は、第１本体を形成し、第２本体を形成し、第１本体と第２本体は螺旋ダクトを規定し、第１本体を第２本体にシールして係合し、これによりハウジングアセンブリを製造する、ステップを含むタービンホイールまたはコンプレッサホイールを収容するように適合されたハウジングアセンブリの製造方法にある。

一実施形態では、この方法は第１本体および／または第２本体の欠陥を修正するステップをさらに含む。さらなる実施形態では、この方法は、第１本体および／または第２本体の部分螺旋ダクトにおける欠陥を修正するステップを含む。

特定の実施形態では、欠陥を修正するステップは、第１本体および／または第２本体を機械加工するステップを含む。

実施形態では、第１本体を形成するステップおよび／または第２本体を形成するステップは、金属鋳造による。

上記の個々のセクションおよび以下の明細書で参照される本発明の様々な特徴および実施形態は、必要に応じて、変更すべき所を変更して他のセクションに適用される。したがって、あるセクションで指定された特徴は、必要に応じて他のセクションで指定された特徴と組み合わせることができる。

本発明のさらなる特徴および利点は、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

本発明の理解を助け、当業者が本発明を実際に実施できるようにするために、本発明の実施形態を添付の図面を参照して例としてのみ説明する。
図１はタービンホイール用の組み立てられたハウジングアセンブリを示す。 図２は第１本体の実施形態の様々な図を示す。図２ａは第１本体の正面図を示す。図２ｂは第１本体の下面図を示す。図２ｃは第１本体の背面図を示す。図２ｄは第１本体の平面図を示す。図２ｅは第１本体の別の平面図を示す。 図２は第１本体の実施形態の様々な図を示す。図２ａは第１本体の正面図を示す。図２ｂは第１本体の下面図を示す。図２ｃは第１本体の背面図を示す。図２ｄは第１本体の平面図を示す。図２ｅは第１本体の別の平面図を示す。 図３は第２本体の実施形態の様々な図を示す。図３ａは第２本体の正面図を示す。図３ｂは第２本体の外観図を示す。図３ｃは第２本体の背面図を示す。図３ｄは第２本体の平面図を示す。 図４ａは第１ロック部分の拡大断面図を示す。図４ｂは第２ロック部分の拡大断面図を示す。 図５は第２本体に対する第１本体の整列を示す図である。 図６は鋳造から形成された標準的なターボチャージャーのシャシーダイノレポートを示す。 図７は、最小限の変更とわずかに磨き上げられた現在のハウジングアセンブリのシャシーダイノレポートを示す。 図８はさらに磨きをかけた本ハウジングアセンブリのシャシーダイノレポートを示す。

本発明の実施形態は、主にハウジングアセンブリに存在する。したがって、ハウジング、アセンブリ、および方法ステップは、図面において簡潔な概略形式で示され、本発明の実施形態を理解するために必要な特定の詳細のみを示して、本明細書の利益を享受する当業者には自明である過度の詳細を備える開示を不明瞭にしないようにしている。

本明細書では、第１、第２、上、下および左および右などの形容詞は、ある要素または作用を別の要素または作用から区別するためにのみ使用されることがあり、実際のそのような関係または順番を必ずしも必要または示唆するものではない。

「備える」または「含む」等の文言は、ハウジング、アセンブリ、または方法に固有の要素を包含し、要素のリストを含むハウジング、アセンブリ、または方法がそれらのリストを含むだけでなく、明示的に挙げられていない他の要素を含むことができるように、非排他的な包含を規定するように意図されている。

本明細書で使用されるように、文言の「約」は、量が名目上、「約」という文言に続く数であるが、実際の量はこの正確な数から重要でない程度まで変化し得ることを意味する。

本明細書で使用されるように、「密閉係合可能」という文言は、互いに密閉して係合できるように形成された２つの別個の本体を指す。このシールはそれらの間の気密シールをもたらす。

説明を簡単にするために、本発明はタービンホイールを収容するタービンハウジング、特に燃焼エンジン用のターボチャージャーに関して記載された。しかし、当業者は、本発明が他の遠心圧縮システムまたは少なくとも圧縮ハウジングで利用できることを理解するであろう。

上述のように、タービンハウジングおよび／またはコンプレッサハウジングの内面の不完全性または欠陥は、ターボチャージャーの非効率性（特にスパイラルダクトの不完全性）につながる可能性がある。本発明は、少なくともハウジング（タービンハウジングおよびコンプレッサハウジングのいずれか）を２つの部品で形成することができ、その内面を機械加工してその不完全または欠陥を除去し、一緒に組み立ててハウジングを形成するという発見に基づいている。結果として得られるハウジングは、そこを通って流れる流体との摩擦が（機械加工されていないハウジングに対して）減少し、これは改善された効率につながる。一実施形態では、μ（摩擦係数）は、比較用の機械加工されていないハウジングアセンブリのμ未満である。別の実施形態では、μは鋳造によって一体的に形成されたハウジングアセンブリのμよりも小さい。

第１の形態では、それが最も広いまたは唯一の形態である必要はないが、本発明はタービンホイールまたはコンプレッサホイールを収容するためのハウジングアセンブリにあり、ハウジングアセンブリは、第２本体と密封係合可能な第１本体を備える。一実施形態では、第１本体および第２本体は、（組み立て時に）ともに螺旋ダクトを規定する。

一実施形態では、第１本体は第１の部分螺旋ダクトを含み、第２本体は第２の部分螺旋ダクトを含む。部分螺旋ダクトは、それぞれの本体の凹部として形成される。第１の部分螺旋ダクトと第２の部分螺旋ダクトは、（第１本体が第２本体と密封係合する時に）ともに螺旋ダクトを規定することが理解されるであろう。

前述のように、（螺旋ダクトなどの）タービンハウジングまたはコンプレッサハウジングの内面の不完全または欠陥は、その効率に悪影響を及ぼす可能性がある。通常、ターボチャージャーに使用されるタービンハウジングとコンプレッサハウジングは、気密性と長期間の使用に十分な完全性を確保するための一体構造を提供するために、金属鋳造によって形成される。しかし、金属鋳造に関連するハウジングの内面には欠陥があり、アクセスして修正することは極めて困難である。したがって、タービンおよび／またはコンプレッサのハウジングは、そのような欠陥を伴って利用される。鋳造技術には改善がみられる一方で、これらの方法で鋳造されたハウジングにはまだ欠陥がある。ハウジングの内面からそのような欠陥を取り除くことができれば有利である。

本発明者らは、驚くべきことに、２つの別個の本体を組み合わせることによってハウジングアセンブリを形成できることを見出した。これらの２つの本体は、タービンホイールまたはコンプレッサホイール用のいずれかのハウジングアセンブリを形成するように密封係合することができる。従来の鋳造技術によって形成されるハウジングに対する本発明の利点は、ハウジングアセンブリの内面に容易にアクセスしてその欠陥を修正できることである。また、ハウジングアセンブリの内面に容易にアクセスできることによって、より正確な機械加工が可能になる。さらに、ハウジングの内面に容易にアクセスできることによって、より複雑な螺旋ダクトにアクセスできる。この点で、螺旋ダクトの寸法は、タービンの全体的な効率に影響を与える。鋳造から形成されるより複雑な螺旋ダクトは、ハウジングアセンブリの効率を低下させるより多くの欠陥を有する可能性がある。この問題に対処するために、鋳造技術を用いてより複雑な螺旋ダクトが回避される。これは当該技術において重要な問題である。この点に関して、ハウジングアセンブリは、第２本体と密封して係合可能な第１本体を備える。第１本体および第２本体は、ともにハウジングアセンブリの内部空洞を規定する。例えば、第１本体と第２本体は、ともに螺旋ダクトを規定する。この点に関して、（図に示されるように）第１本体は螺旋ダクトの頂部内面を規定し、第２本体は螺旋ダクトの底部内面を規定することができる。一実施形態では、第１部分螺旋ダクトは、螺旋ダクトの頂部内面である。一実施形態では、第２部分螺旋ダクトは、螺旋ダクトの底部内面である。一実施形態では、螺旋ダクトは、螺旋ダクトを通る中央面によって、第１部分螺旋ダクトと第２部分螺旋ダクトとに分割される。（螺旋ダクトなどの）ハウジングの内面は、機械加工してその欠陥を容易に修正することができる。螺旋ダクトは、徐々に減少する断面を適切に有する。ハウジングの内面が機械加工されてその欠陥が修正または緩和されると、第１本体と第２本体を密封係合してハウジングアセンブリを形成することができる。本発明者らは、第１本体および第２本体を密封して係合して実質的に気密なハウジングを形成できることを見出した。得られるハウジングはまた、長期間使用するのに十分な一体性を有する。得られるハウジングは、タービンホイールまたはコンプレッサホイール、したがって遠心コンプレッサシステムでの使用にも適している。当業者は、タービンハウジングまたはコンプレッサハウジングのいずれかがこの方法を利用して形成できることを理解するであろう。

本発明者らは、第１本体と第２本体との間に実質的に気密のシールを形成できることを見出した。第１本体と第２本体は、その間に気密のシールを形成する任意のハウジング材料から適切に形成される。

ハウジング材料は、適切には９０％を超え、より適切には９５％を超え、さらにより適切には９７％を超え、好ましくは９８％を超え、最も好ましくは９７．７１％または９８．４％の鉄（Ｆｅ）の含有量を有する。

ハウジング材料は、適切には約０．０１％から約１％の間、より適切には０．２５％から約０．７５％の間、好ましくは約０．４％から約０．６％の間、最も好ましくは約０．４３％から約０．５０％の間の炭素（Ｃ）含有量を有する。

ハウジング材料は、適切には約０．０１％から約１％の間、より適切には約０．０１％から約０．５％の間、最も好ましくは約０．１％から約０．３５％の間のシリコン（Ｓｉ）含有量を有する。

ハウジング材料は、適切には約０．０１％から約２％の間、より適切には約０．５％から約１．５％の間、好ましくは約０．５％から約１％の間、最も好ましくは約０．６％から約０．９０％の間のマンガン（Ｍｎ）含有量を有する。

ハウジング材料は、適切には約０．１％未満、より適切には約０．０５％未満、最も好ましくは約０．０４％未満のリン（Ｐ）含有量を有する。

適切には、ハウジング材料は、適切には約０．０１％から約１％の間、より適切には約０．２５％から約０．７５％の間、好ましくは約０．４％から約０．６％の間、最も好ましくは約０．４３％から約０．５０％までの間の硫黄（Ｓ）含有量を有する。

一実施形態では、第１本体および第２本体は、鋼で形成される。さらなる実施形態では、第１本体および第２本体は炭素鋼で形成される。さらに別の実施形態では、第１本体および第２本体は、中炭素鋼で形成される。中炭素鋼の非限定的な例は、Ｋ１０４５である。上記リストは、第１本体および第２本体を形成することができる例示的な材料にすぎないことを理解されたい。当業者は、第１本体および／または第２本体を形成する際に他の材料を利用できることを理解するだろう。これらの材料には、金属材料と非金属材料が含まれる。金属材料の非限定的な例は、鋼およびチタンである。非金属材料の非限定的な例は、セラミックである。

一実施形態では、ハウジング材料は、適切には約１００から約１０００の間、または好ましくは約３００から約９００の間の降伏強度（ＭＰａ）を有する。

一実施形態では、ハウジング材料は、適切には約１００から約１０００の間、より適切には約５００から約１０００の間、好ましくは約６００から約７００の間、最も好ましくは約６００から約６７０の間の引っ張り強度(ＭＰａ)を有する。

一実施形態では、ハウジング材料は、ゲージ長が適切には１６－２８の間のゲージ面積の平方根の５．６５倍である試験片における伸び測定値（Ｅｌｏｎｇｏｎ５．６５√Ｓ０％）を有する。

一実施形態では、第１本体および／または第２本体は、セラミックコーティングをさらに含んでもよい。セラミックコーティングは、第１本体および／または第２本体の外面上、または螺旋ダクトを形成する表面上にあってもよい。セラミックコーティングは、熱サイクルを減らし、表面温度を下げる可能性がある。さらに、セラミックコーティングは、熱をアセンブリの内部に保つことによって保護を提供し得る。

別個の第１本体および別個の第２本体、ならびにそれらに関連する部分螺旋ダクトは、螺旋ダクトを規定する表面にセラミックコーティングを適用することを特に容易にする（鋳造ハウジングと比較した場合）。この方法で塗布されたセラミックコーティングは、より均一なコーティングを有することが前提とされ、したがってさらなる効率を与えると考えられるので、これは特に有利である。

本ハウジングアセンブリの螺旋ダクト内の摩擦の低減は、機械加工および研磨のために内部螺旋ダクトにアクセスできないハウジングアセンブリと比較して有利な特徴を有することを前提とする。部分螺旋ダクトに容易にアクセスできることは、この問題を軽減する。この点に関して、比較試験からの効率および結果は、本発明が有意な改善をもたらすことを示すことを前提としている。さらに、本発明の効率および改善された結果は、より環境にやさしい本ハウジングの使用を可能にする、放出物をより少なくすることにもつながる。さらに、本発明の効率および改善された結果は、消費者にとってより経済的である。つまり、効率が向上するため、必要な燃料が少なくなる。

一実施形態では、本発明は、ターボチャージャーにおける使用のためのハウジングアセンブリにある。別の実施形態では、本発明は、ターボチャージャーで使用される場合のハウジングアセンブリにある。一実施形態では、本発明は、ハウジングアセンブリを備えるターボチャージャーにある。

一実施形態では、本発明は、実質的に上で説明したように第１本体にある。これに関して、本発明はタービンホイールまたはコンプレッサホイールを収容するための本体にあり、本体は、部分的な螺旋ダクトと、相補的な本体の相補的なロック部分と密封係合するように適合された本体の周囲の周りに配置されたロック部分と、を備える。

実施形態では、本体は、第１部分螺旋ダクトを備える。一実施形態では、第２部分螺旋ダクトは、螺旋ダクトの上部内面である。

一実施形態では、本発明は、実質的に上で説明した第２本体にある。これに関して、本発明は、タービンホイールまたはコンプレッサホイールを収容するための相補的な本体にあり、本体は、部分的な螺旋ダクトと、本体のロック部分と密封係合するように適合された、相補的な本体の周囲の周りに配置された相補的なロック部分と、を備える。

特定の実施形態では、相補的な本体は、第２部分螺旋ダクトを備える。一実施形態では、第２部分螺旋ダクトは、螺旋ダクトの底部内面である。第１部分螺旋ダクトと第２部分螺旋ダクトは、共に螺旋ダクトを規定する。

一実施形態では、相補的な本体は第１本体であり、ロック部分は第１本体のロック部分である。

別の形態では、本発明は、第１本体を形成し、第２本体を形成し、第１本体を第２本体に密封係合し、これによりハウジングアセンブリを製造する、ステップを含む、タービンホイールまたはコンプレッサホイールを収容するように適合されたハウジングアセンブリを製造する方法にある。

一実施形態では、第１および第２本体は螺旋ダクトを規定する。

ハウジングアセンブリは、第１の形態について実質的に上述した通りである。

一実施形態では、第１本体は、第１部分螺旋ダクトを備え得り、第２本体は第２部分螺旋ダクトを備え得る。

一実施形態では、この方法は、第１本体および／または第２本体における欠陥を修正するステップをさらに含む。一実施形態では、この方法は、第１部分螺旋ダクトおよび／または第２部分螺旋ダクトにおける欠陥を修正するステップをさらに含む。さらなる実施形態では、この方法は、第１本体および／または第２本体の部分螺旋ダクトにおける欠陥を修正するステップを含む。欠陥を修正するステップは、第１本体を第２本体に密封係合する前に行われる。一実施形態では、欠陥を修正するステップは、第１本体および／または第２本体を機械加工することによって達成される。一実施形態では、欠陥を修正するステップは、螺旋ダクトをバフ研磨することを含む。別の実施形態では、欠陥を修正するステップは、螺旋ダクトをやすりで磨き、滑らかにし、および／またはホーニングすることを含む。

一実施形態では、第１本体は鋳造によって形成される。一実施形態では、第２本体は鋳造によって形成される。特定の実施形態では、第１本体は一体的に形成される。実施形態では、第２本体は一体的に形成される。本明細書で使用される「一体的に形成されて」という用語は、材料の単一の単一片から形成されていることを指す。

一実施形態では、第１本体および第２本体は、コールドプレスによって密封係合される。この点に関して、第１本体および第２本体は、およそ室温にて密封係合される。

一実施形態では、この方法は、第１本体と第２本体を溶接するステップをさらに含む。溶接は、第１本体と第２本体の間の漏れをさらに抑止することができる。また、溶接によって、最終製品の外観を美しくできる。

図１はタービンホイール用の組み立てられたハウジングの実施形態を示す。組み立てられたハウジング１００は、第２本体１２０に密封係合された第１本体１１０を備える。組み立てられたハウジング１００は、タービンホイール（図示せず）を収容または収納する開口部１６０を備える。さらに組み立てられたハウジング１００は、排気ガス入口１５０をさらに備える。

排気ガス入口１５０は、内燃機関の排気出口と密封係合することができる。この点に関して、排気ガス入口１５０は、内燃機関の排気出口に固定するために利用できるいくつかの固定部分１５１を適切に備えることができる。組み立てられたハウジング１００はまた、車両への取り付けに利用できるいくつかの固定部分１０１を備えることができる。

図２ａ～図２ｅを参照すると、第１本体１１０のいくつかの図が示されている。図２ａは、第１本体の正面図を示す。図２ｂは、第１本体１１０の下面図を示す。図２ｃは、第１本体１１０の背面図を示す。図２ｄは、第１本体１１０の平面図を示す。図２ｅは、第１本体１１０の代替平面図を示す。

図２ｂを参照すると、第１本体１１０は、第１部分排気ガス入口１５０ａを備える。第２本体１２０の第１部分排気ガス入口１５０ａおよび第２部分排気ガス入口１５０ｂ（以下で詳細に述べる）は、排気ガス入口１５０を形成する。第１本体１１０は、部分螺旋ダクト１５５ａをさらに備える。図２ｂに示されているのは、部分螺旋ダクト１５５ａおよびその輪郭の非限定的な例である。様々な輪郭を利用することができ、第１本体および第２本体の両方の部分螺旋ダクトに容易にアクセスすることができるため、これらは容易に達成できることを当業者は理解するであろう。図に示すように、第１部分排気ガス入口１５０ａは、第１部分螺旋ダクト１５５ａと流体連通している。第２本体１２０の第１部分螺旋ダクト１５５ａおよび第２部分螺旋ダクト１５５ｂ（以下により詳細に述べる）は、螺旋ダクト１５５を形成する。第１本体１１０は、第１開口部１６０ａをさらに備える。第２本体１２０の第１開口部１６０ａおよび第２開口部１６０ｂは、整列して開口部１６０を形成する。

図３ａ－図３ｄを参照すると、第２本体１２０のいくつかの図が示されている。図３ａに示されるのは、第２本体１２０の正面図である。図３ｂに示されるのは、第２本体１２０の外観図である。図３ｃに示されるのは、第２本体の背面図である。図３ｄに示されるのは、第２本体１２０の平面図である。

第２本体１２０は、第２開口部１６０ｂを備える。上述のように、第２開口部１６０ｂは、第１開口部１６０ａと整列して開口部１６０を形成する。第２本体１２０は、第２部分排気ガス入口１５０ｂを備える。第１部分排気ガス１５０ａは、第２部分排気ガス入口１５０ｂを備える第２本体１２０と組み合わせられると、排気ガス入口１５０を形成する。言い換えると、第１部分排気ガス入口１５０ａおよび第２部分ガス排気入口１５０ｂは、整列して排気ガス入口１５０を形成する。第２本体１２０は、第２部分螺旋ダクト１５５ｂ（図示せず）をさらに備える。第２部分螺旋ダクト１５５ｂは、第１部分螺旋ダクト１５５ａを備える第１本体１１０と組み合わせられると、螺旋ダクト１５５を形成する。形成された螺旋ダクト１５５は、排気ガス入口１５０から排気ガスを受け取る。

使用中、組み立てられたハウジング１００は、螺旋ダクト１５５と流体連通する排気ガス入口１５０を備える。排気ガスが燃焼エンジンから生成されると、排気ガスは、排気ガス入口１５０を通って組み立てられたハウジング１００に入る。その後、排気ガスは螺旋ダクト１５０に入る。螺旋ダクト１５０は、タービンホイールの周りで引き締め曲線の形をしている。

タービンホイールは排気ガスと直接接触し、それによって駆動されることが理解されるであろう。タービンホイールとコンプレッサホイールは、回転するように固定され、シャフトによって結合されている。そのため、タービンホイールが駆動されると、コンプレッサホイールも駆動される。コンプレッサホイールは、コンプレッサハウジング（同様に第１本体および第２本体から形成できる）内に収容され、燃焼期間の燃焼室と流体連通している。コンプレッサホイールが回転すると、追加の空気が燃焼室に引き込まれ、それ故に効率が向上する。

上述のように、第１本体１１０は、第２本体１２０に密封して係合可能である。これに関して、第１本体１１０は、第２ロック部分１２２に相補的な第１ロック部分１１２を備える。第２本体１２０は、第２ロック部分１２２を備える。第１ロック部分１１２は、第１本体１１０の周囲の周りに配置される。第２ロック部分１２２は、第２本体１２０の周囲の周りに配置される。第１ロック部分１１２と第２ロック部分１２２は、共に気密シールを形成する。第１ロック部分１１２および第２ロック部分１２２は、好ましくは締り嵌めを形成する。第１本体１１０と第２本体１２０の接点は溶接され得る。

図４ａに示されるのは、第１ロック部分１１２の断面の拡大図であり、図４ｂに示されるのは、第２ロック部分１２２の断面の拡大図である。第１ロック部分１１２は、凹部１１５を備える。凹部１１５は、実質的に平坦部分１１２ａ、傾斜面１１２ｂおよび壁１１２ｄによって規定される。示される実施形態では、壁１１２ｄは、実質的に平坦な部分１１２ａに対して実質的に平行である。一実施形態では、傾斜面１１２ｂは、遠位端に向かって下向きに傾斜している。示すように、傾斜面１１２ｂは、実質的に平坦な部分１１２ａとともに棚を形成する。この点に関して、傾斜面１１２ｂと略平坦部分１１２ａは、中間面１１２ｃによって接続されている。中間面１１２ｃの少なくとも一部は、実質的に平坦な部分１１２ａの平面の上にある。中間面１１２ｃは、略平坦な部分１１２ａに対して実質的に垂直である。傾斜面の長さは、略平坦な部分１１２ａの長さを超えない。

略平坦な部分１１２ａは、平面を規定する。傾斜面１１２ｂは、その近位端が前記平面より上にあり、その遠位端が前記平面より下にあるように傾斜している。傾斜面は、実質的に平面である。

第２ロック部分１２２は、第１ロック部分１１２と相補的な構造を有する。第２ロック部分１２２は、凹部１２５を備える。凹部１２５は、細長い部分１２２ａ、ヘッド部分１２２ｂ、および壁１２２ｄによって規定される。示される実施形態では、壁１２２ｄは、略平坦な部分１２２ａに対して実質的に平行である。ヘッド部分１２２ｂは、第１ロック部分１２２の遠位端に位置する。一実施形態では、細長い部分１２２ａは、図４ｂに示されるように実質的に平坦である。一実施形態では、ヘッド部分１２２ｂは、図４ｂに示されるように傾斜面の形態である。この点に関して、傾斜面は、細長い部分１２２ａから遠位端まで下向きに傾斜している。示すように、傾斜面は、細長い部分１２２ａとともに棚を形成する。細長い部分１２２ａおよびヘッド部分１２２ｂは、中間面１２２ｃによって接続される。中間面１２２ｃの少なくとも一部は、細長い部分１２２ａの平面の上にある。中間面１２２ｃは、細長い部分１２２ａに対して実質的に垂直な面１２２ｃである。一実施形態では、ヘッド部分１２２ｂの長さは、細長い部分１２２ａの長さを超えない。

第１ロック部分１１２と同様に、細長い部分１２２ａは平面を規定する。ヘッド部分１２２ｂは、その近位端が前記平面の上にあり、その遠位端が前記平面の下にあるように傾斜している。細長い部分１２２ａは実質的に平面である。

使用中、傾斜面１１２ｂはヘッド部分１２２ｂと係合する。第１本体１１０および／または第２本体１２０に力が付与されると、傾斜面１１２ｂは、ロック部分の一つの棚が略平坦部分または細長い部分と係合するまで、ヘッド部分１２２ｂに沿って押される。これにより、第１ロック部分が第２ロック部分に係合し、第１本体を第２本体に密封して固定する。また、棚により、第１本体と第２本体の分解が防止される。

図５は、第１本体１１０と第２本体１２０の位置合わせの一例を示す。示されるように、第１ロック部分１１２および第２ロック部分１２２は整列され、互いに密封して係合可能である。示されるように、第１ロック部分１１２は、第１本体１１０の周囲に沿って配置される。第２ロック部分１２２は、同様に第２本体１２０の周囲に沿って配置される。第１ロック部分１１２および第２リックロック部分１２２は、互いに実質的に整列している。第１本体１１０と第２本体１２０との接点は溶接され得る。

図２ａ－２ｅ、３ａ－３ｄ、４ａおよび４ｂは、ハウジングアセンブリの特定の特徴の例示的かつ非限定的な寸法（ｍｍ）を示すことに留意されたい。

テスト
本ハウジングアセンブリ（第２本体と密封係合可能な第１本体を含み、第１本体と第２本体が螺旋ダクトを規定する）を備えるターボチャージャーを車両（ＦＯＲＤ ＦＧ ＸＲ６）に取り付けた。その後、車両は、フィールドテストされた。

本ハウジングアセンブリを備えるターボチャージャーでは問題は観察されなかった。約１２か月後、ターボチャージャーに故障は見られず、これは第１本体と第２本体の間に気密シールが形成されたことを示している。これは、ハウジングアセンブリが受ける温度変動にも関わらず、本ハウジングアセンブリがターボチャージャー内で寿命が長いことを示唆している。

車両のテスターは、本ハウジングアセンブリを含むターボチャージャーを使用すると、以前に取り付けられたターボチャージャー（タービンハウジングが鋳造から形成されたもの）と比較して、応答が速くなり（ターボラグが少なくなり）、優れた出力を有するようであることを通知した。これは、欠陥の除去から改善が観察されたことを示唆している。

効率試験
本ハウジングアセンブリの予備試験が完了した。この点に関して、本ハウジングアセンブリ（第２本体と密封係合可能な第１本体を含み、第１本体および第２本体が螺旋ダクトを規定する）を備えるターボチャージャーが試験された。第１本体と第２本体の部分螺旋ダクトは、容易にアクセスできるように全体を磨いた。

予備試験は、粗い初期研磨が出力の少なくとも１％から２％の増加を達成できたことを示唆しているように見受けられた。追加の磨きにより、さらなる改善が観察される可能性があると仮定される。また、第１本体と第２本体の間に漏れは観察されなかった。

Ｄｙｎｏｌｏｇ シャーシテスト
標準的なターボチャージャー（鋳造から形成）；最小の変更とわずかに研磨された本ハウジングアセンブリ（第２本体と密封して係合可能な第１本体を備え、第１本体と第２本体は螺旋ダクトを規定する）を備える一のターボチャージャーと、さらに研磨された本ハウジングアセンブリ（第２本体と密封係合可能な第１本体を備え、第１本体と第２本体が螺旋ダクトを規定する）を備える別のターボチャージャーが提供された。各ターボチャージャーは、ＦＯＲＤ ＦＧ ＸＲ６ターボに取り付けられ、ダイノモメーターでテストされた。

図６に示されるのは、標準的な（鋳造から形成された）ターボチャージャーのシャシーダイノレポートであり、図７に示されるのは最小の変更とわずかに研磨された本ハウジングアセンブリ（第２本体と密封して係合可能な第１本体を備え、第１本体と第２本体は螺旋ダクトを規定する）のシャシーダイノレポートであり、図８に示すのはさらに研磨された本ハウジングアセンブリ（第２本体と密封して係合可能な第１本体を備え、第１本体と第２本体は螺旋ダクトを規定する）を備える別のターボチャージャーのシャシーダイノレポートである。

リリーフバルブに故障が発見されたため、図８に示すシャシーダイノレポートは＞３５００ｒｐｍで終了したことに留意されたい。しかし、いずれのイベントにおいても、図８に示すシャシーダイノレポートは、少なくとも、本ハウジングアセンブリが低回転領域での結果を改善することを示唆しているように見受けられる。さらなるテストと改良により、さらなる改善が示されると想定される。

図７は、本発明のハウジングアセンブリが２つの部品から形成されているにも関わらず、車両で利用できることを示している。さらに、図７はわずかな改善を示している。

本発明の様々な実施形態の上記説明は、当業者への説明を目的として提供されたものである。網羅的であること、または本発明を単一の開示された実施形態に限定することは意図されていない。上述のように、本発明に対する多数の代替および変形は、上記教示の当業者には明らかであるだろう。したがって、いくつかの代替実施形態が具体的に議論された一方で、他の実施形態は明らかであるか、または当業者によって比較的容易に開発されるであろう。したがって、本発明は、本明細書で論じた本発明の全ての代替、修正、および変形、ならびに上記発明の精神および範囲内にある他の実施形態を包含することを意図している。

Claims (17)

1. タービンホイールまたはコンプレッサホイールを収容するためのハウジングアセンブリであって、
   前記ハウジングアセンブリは、第２本体と密封係合可能な第１本体を備え、
   前記第１本体と前記第２本体は螺旋ダクトを規定するハウジングアセンブリ。
2. 前記第１本体は第１部分螺旋ダクトを備え、
   前記第２本体は、第２部分螺旋ダクトを備え、
   前記第１部分螺旋ダクトと前記第２部分螺旋ダクトは、共に螺旋ダクトを規定する請求項１に記載のハウジングアセンブリ。
3. 前記第１部分は、第１ロック部分を備え、
   前記第２部分は、前記第１ロック部分に相補的な第２ロック部分を備える請求項１または２に記載のハウジングアセンブリ。
4. 前記第１本体は、前記第２本体とシール係合している請求項１～３のいずれか１項に記載のハウジングアセンブリ。
5. 前記第１本体および前記第２本体はシール係合して実質的に気密なハウジングアセンブリを形成する請求項１～４のいずれか１項に記載のハウジングアセンブリ。
6. 前記第１本体および／または前記第２本体は、鋼で形成される請求項１～５のいずれか１項に記載のハウジングアセンブリ。
7. 前記第１本体および／または前記第２本体は、炭素鋼で形成される請求項１～６のいずれか１項に記載のハウジングアセンブリ。
8. 前記第１本体および／または前記第２本体は、Ｋ１０４５で形成される請求項１～７のいずれか１項に記載のハウジングアセンブリ。
9. 前記ハウジングアセンブリは、タービンホイールを収容するように適合されている請求項１～８のいずれか１項に記載のハウジングアセンブリ。
10. 前記ハウジングアセンブリは、コンプレッサホイールを収容するように適合された請求項１～８のいずれか１項に記載のハウジングアセンブリ。
11. 請求項１～１０のいずれか１項に記載のハウジングアセンブリを備える内燃機関用のターボチャージャー。
12. 第１本体を形成し、
    第２本体を形成し、前記第１本体および前記第２本体は螺旋ダクトを規定し、
    前記第１本体を前記第２本体に密封係合し、これによりハウジングアセンブリを製造する、
    ステップを含む、タービンホイールおよび／またはコンプレッサホイールを収容するためのハウジングアセンブリの製造方法。
13. 前記第１本体および／または前記第２本体における欠陥を修正するステップをさらに含む請求項１２に記載の方法。
14. 前記欠陥を修正するステップは、前記第１本体および／または前記第２本体を機械加工するステップを含む請求項１３に記載の方法。
15. 前記第１本体を形成するステップおよび／または前記第２本体を形成するステップは、金属鋳造による、請求項１２～１４のいずれか１項に記載の方法。
16. タービンホイールまたはコンプレッサホイールを収容するための本体であって、
    前記本体は、
    部分的な螺旋ダクトと、
    相補的な本体の相補的なロック部分と密封係合するように適合された、前記本体の周囲の周りに配置されたロック部分と、を備える本体。
17. タービンホイールまたはコンプレッサホイールを収容するための相補的な本体であって、
    前記本体は、
    部分的な螺旋ダクトと、
    本体のロック部分と密封係合するように適合された、前記相補的な本体の周囲の周りに配置された相補的なロック部分と、を備える相補的な本体。
    

Images