JP4905565B2 - ターボチャージャおよびそのホイールハウジング - Google Patents

Description

本発明は、スクロール部を有するシェル体と、ホイールが収納される収納部を有するベース体とを含み、これらシェル体とベース体との間にガス通路が形成されるターボチャージャのホイールハウジングに関する。

上記ホイールハウジングとして、例えば特許文献１のタービンハウジングが知られている。同タービンハウジングをはじめとする板金製のタービンハウジングによれば、鋳造製のものと比べて各壁部の厚みを小さくすることができるため、軽量化および熱容量低減を図ることができる。

特開２００８−１０６６６７号公報

しかし、板金製のハウジングにおいては、シェル体の厚みが小さいことにより次のことが問題となる。すなわち、万一ホイールの回転中にその一部が破片として本体から離脱してシェル体に衝突したときには、シェル体の厚みが小さいことに起因して破片の衝突した部分に大きな変形が生じる。なお、板金製のハウジングに限らず、シェル体の側壁部に薄肉部を含むものは、同様の問題が生じるおそれがある。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、シェル体に大きな変形が生じることを抑制することのできるターボチャージャおよびそのホイールハウジングを提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段およびその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、スクロール部を有するシェル体と、ホイールが収納される収納部を有するベース体とを含み、これらシェル体とベース体との間にガス通路が形成されるターボチャージャのホイールハウジングにおいて、前記シェル体は、各別に形成された第１シェル体および第２シェル体の組み合わせにより構成されるものであり、前記第２シェル体は、前記スクロール部を含むものであり、前記収納部は、ホイールが配置されるホイール室と、前記ガス通路から前記ホイール室へのガスの流れを許容する連通部と、この連通部と隣り合うところに設けられて前記ガス通路から前記ホイール室へのガスの流れを遮る柱部とを含むものであり、前記第１シェル体は、前記スクロール部の周壁の内周面または外周面に重ね合わせられる補強部を含むものであり、この補強部は、周方向の一部において不連続となる切目部を有するものであり、前記柱部は、前記ホイールの本体から前記切目部に向けて移動する前記ホイールの破片の進行方向上に設けられることを要旨としている。

この発明では、スクロール部の周壁に補強部が重ね合わせられているため、ホイールの破片がスクロール部の周壁に衝突したときの第２シェル体の変形を小さくすることができる。一方、補強部の構造としては切目部を含まないものも考えられるが、そのような構造の場合には、シェル体の製造時に補強部をスクロール部の周壁に重ね合わせる作業が繁雑なものとなる。当該発明では、補強部に切目部が設けられているため、補強部をスクロール部の周壁の内周面または外周面に重ね合わせるときの作業性を良好なものにすることができる。

他方、切目部を含むシェル体の構造によれば、切目部に対応する第２シェル体の部位が実質的には補強部による補強がなされていない状態にあるため、この部分での第２シェル体の変形が十分に抑制されない。当該発明では、ホイールの本体から切目部に向けて移動するホイールの破片の進行方向上に柱部が設けられているため、ホイールの破片が同ホイールの本体から離脱したとき、この破片がホイールと切目部との間にある柱部に衝突するため切目部には衝突しにくくなる。これにより、第２シェル体の切目部と対応する部位に大きな変形が生じることを抑制することができる。

（２）請求項２に記載の発明は、スクロール部を有するシェル体と、ホイールが収納される収納部を有するベース体とを含み、これらシェル体とベース体との間にガス通路が形成されるターボチャージャのホイールハウジングにおいて、前記シェル体は、各別に形成された第１シェル体および第２シェル体の組み合わせにより構成されるものであり、前記第２シェル体は、前記スクロール部を含むものであり、前記収納部は、ホイールが配置されるホイール室と、前記ガス通路から前記ホイール室へのガスの流れを許容する連通部と、この連通部と隣り合うところに設けられて前記ガス通路から前記ホイール室へのガスの流れを遮る柱部とを含むものであり、前記第１シェル体は、前記スクロール部の周壁の内周面または外周面に重ね合わせられる補強部を含むものであり、この補強部は、周方向の一部において不連続となる切目部を有するものであり、前記柱部は前記ホイールの接線のうち前記切目部を通過する接線と重なり合うところに設けられることを要旨としている。

この発明では、スクロール部の周壁に補強部が重ね合わせられているため、ホイールの破片がスクロール部の周壁に衝突したときの第２シェル体の変形を小さくすることができる。一方、補強部の構造としては切目部を含まないものも考えられるが、そのような構造の場合には、シェル体の製造時に補強部をスクロール部の周壁に重ね合わせる作業が繁雑なものとなる。当該発明では、補強部に切目部が設けられているため、補強部をスクロール部の周壁の内周面または外周面に重ね合わせるときの作業性を良好なものにすることができる。

他方、切目部を含むシェル体の構造によれば、切目部に対応する第２シェル体の部位が実質的には補強部による補強がなされていない状態にあるため、この部分での第２シェル体の変形が十分に抑制されない。当該発明では、ホイールの本体から切目部に向けて移動するホイールの接線のうち切目部を通過する接線と重なり合うところに設けられているため、ホイールの破片が同ホイールの本体から離脱したとき、この破片がホイールと切目部との間にある柱部に衝突するため切目部には衝突しにくくなる。これにより、第２シェル体の切目部と対応する部位に大きな変形が生じることを抑制することができる。

（３）請求項３に記載の発明は、スクロール部を有するシェル体と、ホイールが収納される収納部を有するベース体とを含み、これらシェル体とベース体との間にガス通路が形成されるターボチャージャのホイールハウジングにおいて、前記シェル体は、各別に形成された第１シェル体および第２シェル体の組み合わせにより構成されるものであり、前記第２シェル体は、前記スクロール部を含むものであり、前記収納部は、ホイールが配置されるホイール室と、前記ガス通路から前記ホイール室へのガスの流れを許容する連通部と、この連通部と隣り合うところに設けられて前記ガス通路から前記ホイール室へのガスの流れを遮る柱部とを含むものであり、前記第１シェル体は、前記スクロール部の周壁の内周面または外周面に重ね合わせられる補強部を含むものであり、この補強部は、周方向の一部において不連続となる切目部を有するものであり、前記柱部は、前記シェル体の周壁のうち前記スクロール部の周壁と前記切目部とが重ね合わされる部位を薄肉部として、前記ホイールの本体から離脱して同薄肉部に向けて移動する前記ホイールの破片が前記薄肉部に衝突することを妨げる態様で設けられることを要旨としている。

この発明では、スクロール部の周壁に補強部が重ね合わせられているため、ホイールの破片がスクロール部の周壁に衝突したときの第２シェル体の変形を小さくすることができる。一方、補強部の構造としては切目部を含まないものも考えられるが、そのような構造の場合には、シェル体の製造時に補強部をスクロール部の周壁に重ね合わせる作業が繁雑なものとなる。当該発明では、補強部に切目部が設けられているため、補強部をスクロール部の周壁の内周面または外周面に重ね合わせるときの作業性を良好なものにすることができる。

他方、切目部を含むシェル体の構造によれば、切目部に対応する第２シェル体の部位が実質的には補強部による補強がなされていない状態にあるため、この部分での第２シェル体の変形が十分に抑制されない。当該発明では、ホイールの本体から切目部に向けて移動するホイールの破片が薄肉部に衝突することを妨げる態様で柱部が設けられているため、ホイールの破片が同ホイールの本体から離脱したとき、この破片がホイールと切目部との間にある柱部に衝突するため切目部には衝突しにくくなる。これにより、第２シェル体の切目部と対応する部位に大きな変形が生じることを抑制することができる。

（４）請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載されるターボチャージャのホイールハウジングにおいて、前記第１シェル体および前記第２シェル体として板金製のものが設けられることを要旨としている。

この発明では、第１シェル体および第２シェル体として板金製のものが設けられているため、当該ホイールハウジングの軽量化および熱容量の低減を図ることができる。また、第１シェル体および第２シェル体を板金製とすることにより周壁の強度が鋳造製のものと比較してより小さくなるものの、補強部により周壁が補強されているため、周壁の変形を抑制することができる。

（５）請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載されるターボチャージャのホイールハウジングにおいて、前記シェル体は、前記スクロール部と排気管または吸気管とを接続する接続部を含み、前記第１シェル体は、前記接続部の一部としての第１分割接続部を含み、前記第２シェル体は、前記接続部の一部としての第２分割接続部を含み、前記接続部は、前記第１分割接続部と前記第２分割接続部との組み合わせにより構成されるものであることを要旨としている。

板金製のシェル体の構造として、接続部が分割されていないものも考えられるが、この場合には接続部にガス通路のための開口部を形成するときに、板金の一部を打ち抜く工程が必要になる。上記発明では、第１分割接続部と第２分割接続部との組み合わせにより接続部が構成されるため、接続部の形成のために板金の一部を打ち抜く工程が不要になる。従って、材料の歩留まりを高めることができる。

（６）請求項６に記載の発明は、請求項５に記載されるターボチャージャのホイールハウジングにおいて、前記第１シェル体は、長方形状の平板部とこの平板部の長辺から突出した突出部とを有する金属板から形成されたものであり、前記補強部は、前記平板部が円筒形状に加工されたものであり、前記第１分割接続部は、前記突出部が円弧形状に加工されたものであることを要旨としている。

第１シェル体の構造としては、補強部と第１分割接続部とを各別に形成し、これらを溶接等の接合作業により互いに接合するものも考えられる。しかしこの場合には、第１シェル体を製造するにあたり上記接合作業が必要となる。本発明では、長方形状の平板部とこの平板部の長辺から突出した突出部とを有する１枚の金属板から第１シェル体が形成されているため、溶接等の接合作業を含めなくとも第１シェル体を製造することができる。

（７）請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載されるターボチャージャのホイールハウジングにおいて、前記ベース体は、前記収納部よりも径方向の外側に突出したフランジ部を含むものであり、当該ホイールハウジングは、前記第１シェル体の補強部および前記第２シェル体のスクロール部の一方が前記ベース体のフランジ部の外周に嵌め合わされ、前記補強部および前記スクロール部の他方が前記補強部および前記スクロール部の一方の内周に嵌め合わされたものであることを要旨としている。

この発明によれば、第１シェル体の補強部がベース体のフランジ部の外周に嵌め合わされるとともに、第２シェル体のスクロール部が補強部の内周に嵌め合わされる。または、第２シェル体のスクロール部がベース体のフランジ部の外周に嵌め合わされ、第１シェル体の補強部が第２シェル体のスクロール部の内周に嵌め合わされる。そして、いずれの場合においても上記の各構造体同士の嵌め合わせにより、各構造体が組み合わせられた状態が維持される。従って、上記の各構造体を組み合わせるための治具を不要または治具の構成を簡便なものにすることができる。

（８）請求項８に記載の発明は、ターボチャージャのタービンハウジングにおいて、請求項１〜７のいずれか一項に記載のホイールハウジングとして構成されることを要旨としている。

この発明によれば、タービンハウジングについて第２シェル体の変形を小さくすることおよび、補強部をスクロール部の周壁の内周面または外周面に重ね合わせるときの作業性を良好なものにすることができる。

（９）請求項９に記載の発明は、ターボチャージャのコンプレッサハウジングにおいて、請求項１〜７のいずれか一項に記載のホイールハウジングとして構成されることを要旨としている。

この発明によれば、コンプレッサハウジングについて第２シェル体の変形を小さくすることおよび、補強部をスクロール部の周壁の内周面または外周面に重ね合わせるときの作業性を良好なものにすることができる。

（１０）請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載のホイールハウジングを含むターボチャージャであることを要旨としている。

本発明のターボチャージャを具体化した一実施形態について、ターボチャージャの全体の構造を模式的に示す模式図。 同実施形態のタービンハウジングについて、その斜視構造を示す斜視図。 同実施形態のタービンハウジングについて、その分解斜視構造を示す斜視図。 同実施形態のタービンハウジングについて、図２のＤＡ−ＤＡ線に沿う断面構造を示す断面図。 同実施形態のタービンハウジングについて、（ａ）は図４のＤＢ−ＤＢ線に沿う断面構造を示す断面図。（ｂ）は図５の一部を拡大して示す拡大図。 同実施形態のタービンハウジングについて、図４のＤＣ−ＤＣ線に沿う断面構造を示す断面図。 同実施形態のタービンハウジングについて、第１シェル体を製造するときの作業態様を示す工程図。

（第１実施形態）
図１〜図７を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。なお、この実施形態では、本発明を内燃機関のターボチャージャのタービンハウジングとして具体化した一例を示している。

図１に示されるように、ターボチャージャ１には、排気のエネルギにより回転するタービンホイール２１と、同ホイール２１の回転にともない吸気を圧縮するコンプレッサホイール２２と、これらホイールを接続するロータシャフト２３と、タービンホイール２１を収容するタービンハウジング１１と、コンプレッサホイール２２を収容するコンプレッサハウジング１２と、ロータシャフト２３を収容するセンタハウジング１３とが設けられている。タービンハウジング１１およびコンプレッサハウジング１２には、それぞれ排気管９１および吸気管９２が接続される。

ターボチャージャ１においては、タービンホイール２１およびコンプレッサホイール２２がそれぞれロータシャフト２３に接続されていることにより、これら３つの要素が一体的に回転する。また、タービンハウジング１１およびコンプレッサハウジング１２とセンタハウジング１３とが互いに接続されている。

タービンハウジング１１内には、タービンホイール２１を収容するホイール室６４と、タービンハウジング１１上流側の排気管９１からの排気をタービンハウジング１１下流側の排気管９１に流すための排気通路８０とが形成されている。排気通路８０は、タービンホイール２１を収容するホイール室６４と、上流側の排気管９１からの排気をホイール室６４に供給するスクロール通路８１と、タービンホイール２１からの排気を下流側の排気管９１に送り出す出口通路８２とにより形成されている。

図２〜図４を参照して、タービンハウジング１１の構造について説明する。
図２に示されるように、タービンハウジング１１は、互いに組み合わされて排気通路８０を形成するシェル体３０およびベース体６０と、タービンハウジング１１上流側の排気管９１に接続部３１を介して接続される入口フランジ７１と、タービンハウジング１１下流側の排気管９１が接続される出口フランジ７２とを含めて構成されている。

シェル体３０は、第１シェル体４０および第２シェル体５０により構成されている。第１シェル体４０および第２シェル体５０としては、プレス成形された板金製のものが用いられている。ベース体６０および入口フランジ７１および出口フランジ７２としては、鋳造製のものが用いられている。

図３に示されるように、第２シェル体５０には、円盤形状のスクロール部５１と、接続部３１の一部を構成する第２分割接続部５４とを含めて構成されている。スクロール部５１には、周方向に延びる側壁部５３と、径方向に延びる頂壁部５２とが設けられている。

第１シェル体４０には、接続部３１の一部を構成する第１分割接続部４１と、同接続部４１から周方向に延伸されて第２シェル体５０の側壁部５３の外周に沿う円筒形状の補強部４２とを含めて構成されている。補強部４２には、周方向の一部において不連続となる切目部４３が形成されている。すなわち、補強部４２は周方向において不連続となる部位を有する円筒形状の要素として構成されている。

ベース体６０には、センタハウジング１３（図１参照）とタービンハウジング１１と接続するための円形状のフランジ部６２と、第２シェル体５０の接合部５２Ａおよび出口フランジ７２が嵌め込まれる円筒部６１と、タービンホイール２１を収納する収納部６３とが設けられている。収納部６３は、円筒部６１とフランジ部６２とを接続する態様で設けられている。収納部６３には、スクロール通路８１とホイール室６４とを連通する連通部６６が設けられている。隣り合う連通部６６の間には、フランジ部６２と円筒部６１とを接続する態様で柱部６５が設けられている。

図４を参照して、タービンハウジング１１の縦断面構造について説明する。なお同図は、図２のＤＡ−ＤＡ線に沿うタービンハウジング１１の断面構造を示している。また図中の一点鎖線Ｐは、タービンハウジング１１およびタービンホイール２１の中心線を示している。

タービンハウジング１１の各要素は次のように組み合わせられている。
ベース体６０の円筒部６１の先端部６１Ｃ外側には、出口フランジ７２が嵌め込まれている。先端部６１Ｃの外周面６１Ａと出口フランジ７２の内周面７２Ａとは、ろう付けにより互いに接合されている。

ベース体６０の円筒部６１の基端部６１Ｂ外側には、第２シェル体５０の接合部５２Ａが嵌め込まれている。基端部６１Ｂの外周面６１Ａと接合部５２Ａの内周面５２Ｂとは、ろう付けにより互いに接合されている。

ベース体６０の収納部６３の円筒部６１付近の頂面６３Ａには、第２シェル体５０の頂壁部５２の内周面５２Ｂが突き当てられている。円筒部６１付近の頂面６３Ａと頂壁部５２の内周面５２Ｂとは、これらの面の間に隙間が形成されないように接触している。

ベース体６０のフランジ部６２の頂面６２Ａには、第２シェル体５０の側壁部５３の下端面５３Ｂが突き当てられている。フランジ部６２の頂面６２Ａと側壁部５３の下端面５３Ｂとは、ろう付けにより互いに接合されている。

ベース体６０のフランジ部６２外側および第２シェル体５０の側壁部５３外側には、第１シェル体４０の補強部４２の下端部４２Ｂが嵌め込まれている。フランジ部６２の外周面６２Ｂおよび側壁部５３の外周面５３Ａと補強部４２の下端部４２Ｂの内周面４２Ａとは、ろう付けにより互いに接合されている。

タービンハウジング１１内には次のように排気の通路が形成されている。
スクロール部５１と収納部６３およびフランジ部６２との間にスクロール通路８１が形成されている。また、円筒部６１内に出口通路８２が形成されている。スクロール通路８１は、連通部６６を介してホイール室６４の入口と連通している。出口通路８２は、ホイール室６４の出口と連通している。

図５を参照して、タービンハウジング１１の横断面構造について説明する。なお同図は、図４のＤＢ−ＤＢ線に沿うタービンハウジング１１の断面構造を示している。また図中の点Ｐは、タービンハウジング１１およびタービンホイール２１の中心線を示している。また図中の矢印ＲＡは、タービンホイール２１の回転方向を示している。

図５（ａ）に示されるように、第２シェル体５０の第２分割接続部５４外側には、第１シェル体４０の第１分割接続部４１が嵌め込まれている。第２分割接続部５４の外周面５４Ａと第１分割接続部４１の内周面４１Ｂとは、ろう付けにより互いに接合されている。

第１シェル体４０の第１分割接続部４１外側には、入口フランジ７１が嵌め込まれている。接続部４１の外周面４１Ａと入口フランジ７１の内周面７１Ａとは、ろう付けにより互いに接合されている。

図示しないが、図４の断面と平行かつ同断面よりも出口通路８２の下流側の断面において、第２シェル体５０の第２分割接続部５４外側には、入口フランジ７１が嵌め込まれている。接続部５４の外周面５４Ａと入口フランジ７１の内周面７１Ａとは、ろう付けにより互いに接合されている。すなわち、第２分割接続部５４及び第１分割接続部４１とから構成される接続部３１の外周面に入口フランジ７１が嵌めこまれるとともに、接続部３１の外周面と入口フランジ７１の内周面７１Ａとがろう付けにより互いに接合されている。

第１シェル体４０の補強部４２は、周方向において全体にわたり第２シェル体５０の側壁部５３の外周面５３Ａに重ね合わせられている。補強部４２および側壁部５３が重ね合わせられた部分により、シェル体３０の側壁部３２が構成されている。

図５（ｂ）に示されるように、側壁部３２の厚みＨＡは、シェル体３０の周方向において接続部３１の一方の端部から他方の端部までにわたり同じ略大きさに設定されている。ただし、側壁部３２のうち切目部４３と側壁部５３とが重ね合わせられた部位（以下、「薄肉部３２Ａ」）の厚みＨＢは、側壁部３２の他の部位よりも厚みが小さい。

各部位の厚みは次のような関係にある。
補強部４２の厚みＨＣは、側壁部５３の厚みＨＤと実質的に同じ大きさに設定されている。薄肉部３２Ａを除く側壁部３２の厚みＨＡは、補強部４２の厚みＨＣと側壁部５３の厚みＨＤとを合わせたものに相当する。薄肉部３２Ａの厚みＨＢは、側壁部５３の厚みＨＤと同じ大きさになる。

柱部６５の厚みＨＥは、補強部４２の厚みＨＣおよび側壁部５３の厚みＨＤのそれぞれよりも大きく設定されている。また薄肉部３２Ａを除く側壁部３２の厚みＨＡよりも大きく設定されている。

排気は次のようにタービンハウジング１１内を流れる。
図５（ａ）の矢印ＧＡにて示されるように、タービンハウジング１１上流側の排気管９１の排気は、接続部３１から構成されるスクロール通路８１の入口を介して、タービンハウジング１１内に流れ込む。矢印ＧＢにて示されるように、スクロール通路８１の入口に流れ込んだ排気は、同通路８１において収納部６３のまわりを周方向に流れるとともに、その過程で連通部６６を介してホイール室６４に流れ込む。矢印ＧＣにて示されるように、ホイール室６４に流れ込んだ排気は、タービンホイール２１のブレードに衝突した後に同ホイール２１の回転にともない出口通路８２に送り出される。そして、出口通路８２に送り出された排気は、同通路８２を通過してタービンハウジング１１下流側の排気管９１に流れ込む。

図６を参照して、ベース体６０の柱部６５および第１シェル体４０の補強部４２および第２シェル体５０の側壁部５３の構成を中心にタービンハウジング１１のより詳細な構造について詳述する。なお、同図は図４のＤＣ−ＤＣ線に沿うタービンハウジング１１の断面構造を示している。また図中の矢印ＲＡは、タービンホイール２１の回転方向を示している。

ベース体６０には、周方向において９０度間隔で４つの柱部６５が設けられている。周方向において隣り合う柱部６５の間に連通部６６が形成されている。連通部６６の周方向の長さは、柱部６５の周方向の長さよりも大きく設定されている。柱部６５の周方向の長さは、切目部４３の周方向の長さよりも大きく設定されている。

シェル体３０とベース体６０との周方向の回転位相は次の考え方に基づいて設定されている。すなわち、シェル体３０の側壁部３２の薄肉部３２Ａにおいては、側壁部３２の他の部位よりも厚みが小さいため、タービンホイール２１のブレードの破片が当該薄肉部３２Ａに衝突したときには過度に大きな変形が生じるおそれがある。

そこで、このタービンハウジング１１においては、タービンホイール２１の本体から薄肉部３２Ａに向けて移動するタービンホイール２１の破片の進行方向上に柱部６５を設けるようにしている。すなわち、タービンホイール２１の本体から飛散する破片のうち、シェル体３０の薄肉部３２Ａに衝突するおそれのあるものについては、同破片が薄肉部３２Ａに到達する前に薄肉部３２Ａよりも強度の高い部位で受け止められるように、シェル体３０とベース体６０との周方向の位相を設定している。

この位相の設定態様は、具体的には次のように示すことができる。
ここで、タービンホイール２１の接線のうち薄肉部３２Ａの一方の端を通過する接線、すなわちタービンホイール２１の外周上の接点ＰＴ１および薄肉部３２Ａの端部の点ＰＣ１を通過する接線を接線Ｔ１とする。また、薄肉部３２Ａの他方の端を通過する接線、すなわちタービンホイール２１の外周上の接点ＰＴ２および薄肉部３２Ａの端部の点ＰＣ２を通過する接線を接線Ｔ２とする。タービンハウジング１１においては、これら接線Ｔ１およびＴ２の間に柱部６５が位置するようにシェル体３０およびベース体６０の周方向の位相が設定されている。

従って、タービンホイール２１から破片が同ホイールの本体から離脱したとき、この破片がタービンホイール２１と薄肉部３２Ａとの間にある柱部６５に衝突する頻度が高くなる。これにより、破片との衝突に起因してシェル体３０に過度に大きな変形が生じることが抑制される。

タービンホイール２１から破片が離脱したときの破片の進行方向の態様を以下に例示する。
接点ＰＴ１および接点ＰＴ２からから破片が飛び出したと仮定したとき、この破片は接線Ｔ１およびＴ２上を移動し、シェル体３０の薄肉部３２Ａに到達する前に柱部６５に衝突する。

接点ＰＴ３から破片が飛び出したと仮定したとき、この破片は接点ＰＴ３を接点とする接線Ｔ３上を移動し、シェル体３０の側壁部３２のうち補強部４２および側壁部５３により形成された部位に衝突する。

接点ＰＴ４から破片が飛び出したと仮定したとき、この破片は接点ＰＴ４を接点とする接線Ｔ４上を移動し、シェル体３０の側壁部３２に到達する前にベース体６０の柱部６５に衝突する。

図７を参照して、第１シェル体４０の製造工程について説明する。
図７（ａ）に示されるように、第１シェル体４０の製造にあたり、長方形状の平板部１４１とこの平板部１４１の長辺１４１Ａから突出した突出部１４２とを有する金属板１４０が形成される。

図７（ｂ）に示されるように、金属板１４０の平板部１４１が円筒状に曲げ加工されることにより、切目部４３を有する補強部４２が形成される。また、突出部１４２がプレス加工により第１分割接続部４１の形状に成形される。これにより第１シェル体４０が形成される。

シェル体３０およびベース体６０の組み付け工程について説明する。
（工程Ａ）ベース体６０のフランジ部６２外側に第１シェル体４０の補強部４２を嵌め合わせる。このとき、ベース体６０の柱部６５が接線Ｔ１及びＴ２と対応するところに位置するようにベース体６０および第１シェル体４０の周方向の位相を合わせる。
（工程Ｂ）第１シェル体４０の補強部４２内側に第２シェル体５０の側壁部５３を嵌め込むとともに、第２シェル体５０の下端面５３Ｂをベース体６０のフランジ部６２の頂面６２Ａに付き当てる。
（工程Ｃ）第１シェル体４０、第２シェル体５０およびベース体６０の各接合部に硬ろうを配置する。
（工程Ｄ）第１シェル体４０、第２シェル体５０およびベース体６０を窯に入れて加熱する。このとき、硬ろうが溶融して各接合部の隙間に流れ込むことにより、第１シェル体４０、第２シェル体５０及びベース体６０が互いに接合される。
（工程Ｅ）シェル体３０の接続部３１外側に入口フランジ７１を嵌め合わせるとともに、ベース体６０の円筒部６１外側に出口フランジ７２を嵌め合わせる。
（工程Ｆ）シェル体３０の接続部３１と入口フランジ７１との接合部、並びにベース体６０と出口フランジ７２との接合部のそれぞれに硬ろうを配置する。
（工程Ｇ）シェル体３０、ベース体６０、入口フランジ７１および出口フランジ７２を窯に入れて加熱する。このとき、硬ろうが溶融して各接合部の隙間に流れ込むことにより、シェル体３０、ベース体６０、入口フランジ７１及び出口フランジ７２が互いに接合される。

以上詳述したように、本実施形態によれば以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、第１シェル体４０としてスクロール部５１の側壁部５３の外周面５３Ａに重ね合わせられる補強部４２を含むものが設けられている。また補強部４２として、周方向の一部において不連続となる切目部４３を有するものが設けられている。また、タービンホイール２１の接線のうち薄肉部３２Ａの端部の点ＰＣ１および点ＰＣ２を通過する接線Ｔ１，Ｔ２と重なり合うところに柱部６５が位置するように、すなわちホイール２１の本体から薄肉部３２Ａに向けて移動するホイール２１の破片の進行方向上に柱部６５が位置するようにシェル体３０およびベース体６０が組み合わせられている。

これにより、ホイール２１の破片がスクロール部５１の側壁部５３に衝突したときの第２シェル体５０の変形を小さくすることができる。一方、補強部４２の構造としては切目部４３を含まないものも考えられるが、そのような構造の場合には、シェル体５０の製造時に補強部４２をスクロール部５１の側壁部５３に重ね合わせる作業が繁雑なものとなる。本実施形態では補強部４２に切目部４３が設けられているため、補強部４２をスクロール部５１の側壁部５３の外周面５３Ａに重ね合わせるときの作業性を良好なものにすることができる。

（２）本実施形態の第１シェル体４０および第２シェル体５０として板金製のものが設けられているため、タービンハウジング１１の軽量化および熱容量の低減を図ることができる。また、第１シェル体４０および第２シェル体５０を板金製とすることにより側壁部５３の強度が鋳造製のものと比較してより小さくなるものの、補強部４２により側壁部５３が補強されているため、側壁部５３の変形を抑制することができる。また、タービンハウジング１１に用いていることにより、排気の熱エネルギの低下を抑制できる。

（３）板金製のシェル体３０の構造として、接続部３１が分割されていないものも考えられるが、この場合には接続部３１に排気通路８０のための開口部を形成するときに、板金の一部を打ち抜く工程が必要になる。本実施形態では、第１シェル体４０の第１分割接続部４１と第２シェル体の第２分割接続部５４との組み合わせによりシェル体の接続部３１を構成している。このため、接続部３１の形成のために板金の一部を打ち抜く工程が不要になる。従って、材料の歩留まりを高めることができる。

（４）第１シェル体４０の構造としては、補強部４２と第１分割接続部４１とを各別に形成し、これらを溶接等の接合作業により互いに接合するものも考えられる。しかしこの場合には、第１シェル体４０を製造するにあたり上記接合作業が必要となる。本実施形態では、長方形状の平板部１４１とこの平板部１４１の長辺から突出した突出部１４２とを有する金属板１４０を第１シェル体４０の素材として用いている。そして、この金属板１４０の平板部１４１を円筒形状に加工して補強部４２を形成するとともに、突出部１４２を円弧形状に加工して第１分割接続部４１を形成する工程を経て第１シェル体４０を製造している。これにより、溶接等の接合作業を含めなくとも第１シェル体４０を製造することができる。また、簡便な加工で第１シェル体４０を得られるため、歩留まりを向上させることができる。

（５）本実施形態では、タービンハウジング１１の構造として、第１シェル体４０の補強部４２をベース体６０のフランジ部６２の外周に嵌め合わせるとともに、第２シェル体５０の側壁部５３を補強部４２の内周に嵌め合わせることにより、当該ハウジング１１を組み立てることのできる構造を採用している。これにより、第１シェル体４０および第２シェル体５０およびベース体６０が組み合わせられた状態が維持される。従って、第１シェル体４０および第２シェル体５０およびベース体６０を組み合わせるための治具を不要または治具の構成を簡便なものにすることができる。

（その他の実施形態）
なお、本発明の実施態様は上記実施形態に限られるものではなく、例えば以下に示す態様をもって実施することもできる。また以下の各変形例は、上記実施形態についてのみ適用されるものではなく、異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施することもできる。

・上記実施形態では、第１シェル体４０の補強部４２の内側に第２シェル体５０の側壁部５３を嵌め合わせるようにしたが、第２シェル体５０の側壁部５３の内側に第１シェル体４０の補強部４２を嵌め合わせることもできる。

・上記実施形態では、第１シェル体４０の構造として第１分割接続部４１および補強部４２が同一の材料により一体的に形成されたものを採用したが、同シェル体４０の構造を次のように変更することもできる。すなわち、第１分割接続部４１と補強部４２とを各別に形成し、これらを溶接等により互いに接合することにより第１シェル体４０を構成することもできる。また、第１分割接続部４１に代えて接続部３１に相当する部位と補強部４２とを同一の材料により一体的に形成し、これを第１シェル体４０とすることもできる。

・上記実施形態では、第２シェル体５０の構造として、第２分割接続部５４およびスクロール部５１が同一の材料により一体的に形成されたものを採用したが、同シェル体５０の構造を次のように変更することもできる。すなわち、第２分割接続部５４とスクロール部５１とを各別に形成し、これらを溶接等により互いに接合することにより第２シェル体５０を構成することもできる。また、第２分割接続部５４に代えて接続部３１に相当する部位とスクロール部５１とを同一の材料により一体的に形成し、これを第２シェル体５０とすることもできる。

・上記実施形態では、接続部３１を構成する第１分割接続部４１および第２分割接続部５４のそれぞれを第１シェル体４０および第２シェル体５０の一部として構成したが、接続部３１を各シェル体とは各別に形成することもできる。この場合、第１分割接続部４１および第２分割接続部５４を各シェルとは各別に形成し、第１分割接続部４１および第２分割接続部５４を互いに接合し、これを接続部３１とすることもできる。または、各シェル体とは各別に形成され、且つ第１分割接続部４１および第２分割接続部５４が互いに接合された状態の接続部３１を単一の要素として形成し、これを接続部３１とすることもできる。

・上記実施形態では、切目部４３として、補強部４２の一方の端面と他方の端面とが互いに平行となる形状のものを形成したが、切目部４３の形状はこれに限られるものではない。例えば、補強部４２の幅方向の一方から他方に向かうにつれて補強部４２の一方の端面と他方の端面との間隔が次第に大きくなる形状の切目部４３を形成することもできる。

・上記実施形態では、ベース体６０の構造として、４つの柱部６５および連通部６６を含むものを採用したが、柱部６５および連通部６６の数はそれぞれ「１〜３のいずれか」または「５以上」に変更することもできる。

・上記実施形態では、タービンホイール２１の破片が薄肉部３２Ａに衝突することを妨げるための構造として、タービンホイール２１の接線のうち切目部４３の両端部の点のそれぞれを通過する接線Ｔ１および接線Ｔ２の内側に柱部６５を設けるものを採用したが、上記構造の具体的な内容はこれに限られるものではない。例えば、接線Ｔ１および接線Ｔ２の一方のみが柱部６５を通過するように柱部６５の位置を設定することもできる。また上記実施形態では、図５に示される大きさの柱部６５および切目部４３を前提として、タービンホイール２１の破片が薄肉部３２Ａに衝突することを妨げるための上記構造を採用した。しかし、柱部６５および切目部４３の大きさが上記実施形態にて例示したものと異なる場合にも、同実施形態と同様の考え方に基づいてシェル体３０およびベース体６０の周方向の位相を設定することにより、同実施形態に準じた効果を奏することはできる。要するに、タービンホイール２１の本体から離脱して薄肉部３２Ａに向かう破片の進行方向上に柱部６５が設けられる構造であれば、柱部６５および切目部４３の位置関係およびこれら要素の大きさおよび形状は適宜変更することができる。

・上記各実施形態では、タービンハウジング１１の構成として、各別に形成された第１シェル体４０、第２シェル体５０、ベース体６０、入口フランジ７１および出口フランジ７２を接合するものを採用したが、タービンハウジング１１の構成はこれに限られるものではない。例えば、上記の各別に形成された各構造体の少なくとも１つをさらに複数の構造体に分割して形成することもできる。また、第１シェル体４０および第２シェル体５０を除いた上記各構造体の少なくとも２つを単一の構造体として形成することもできる。

・上記各実施形態では、第１シェル体４０および第２シェル体５０として板金製のものを採用したが、第１シェル体４０および第２シェル体５０を鋳造製または樹脂製のものに変更することもできる。

・上記各実施形態では、ベース体６０として鋳造製のものを採用したが、ベース体６０を板金製または樹脂製のものに変更することもできる。
・上記各実施形態では、タービンハウジング１１およびコンプレッサハウジング１２のうち前者にのみ本発明を適用したが、各ハウジングに対して本発明を適用することもできる。また、コンプレッサハウジング１２に対してのみ本発明を適用することもできる。

１…ターボチャージャ、１１…タービンハウジング（ホイールハウジング）、１２…コンプレッサハウジング、１３…センタハウジング、２１…タービンホイール、２２…コンプレッサホイール、２３…ロータシャフト、３０…シェル体、３１…接続部、３２…側壁部（周壁）、３２Ａ…薄肉部、４０…第１シェル体、４１…第１分割接続部、４１Ａ…外周面、４１Ｂ…内周面、４２…補強部、４２Ａ…内周面、４２Ｂ…下端部、４３…切目部、１４０…金属板、１４１…平板部、１４１Ａ…長辺、１４２…突出部、５０…第２シェル体、５１…スクロール部、５２…頂壁部、５２Ａ…接合部、５２Ｂ…内周面、５３…側壁部（周壁）、５３Ａ…外周面、５３Ｂ…下端面、５４…第２分割接続部、５４Ａ…外周面、６０…ベース体、６１…円筒部、６１Ａ…外周面、６１Ｂ…基端部、６１Ｃ…先端部、６２…フランジ部、６２Ａ…頂面、６２Ｂ…外周面、６３…収納部、６３Ａ…頂面、６４…ホイール室、６５…柱部、６６…連通部、７１…入口フランジ、７１Ａ…内周面、７２…出口フランジ、７２Ａ…内周面、８０…排気通路（ガス通路）、８１…スクロール通路、８２…出口通路、９１…排気管、９２…吸気管。

Claims (10)

1. スクロール部を有するシェル体と、ホイールが収納される収納部を有するベース体とを含み、これらシェル体とベース体との間にガス通路が形成されるターボチャージャのホイールハウジングにおいて、
   前記シェル体は、各別に形成された第１シェル体および第２シェル体の組み合わせにより構成されるものであり、
   前記第２シェル体は、前記スクロール部を含むものであり、
   前記収納部は、ホイールが配置されるホイール室と、前記ガス通路から前記ホイール室へのガスの流れを許容する連通部と、この連通部と隣り合うところに設けられて前記ガス通路から前記ホイール室へのガスの流れを遮る柱部とを含むものであり、
   前記第１シェル体は、前記スクロール部の周壁の内周面または外周面に重ね合わせられる補強部を含むものであり、
   この補強部は、周方向の一部において不連続となる切目部を有するものであり、
   前記柱部は、前記ホイールの本体から前記切目部に向けて移動する前記ホイールの破片の進行方向上に設けられる
   ことを特徴とするターボチャージャのホイールハウジング。
2. スクロール部を有するシェル体と、ホイールが収納される収納部を有するベース体とを含み、これらシェル体とベース体との間にガス通路が形成されるターボチャージャのホイールハウジングにおいて、
   前記シェル体は、各別に形成された第１シェル体および第２シェル体の組み合わせにより構成されるものであり、
   前記第２シェル体は、前記スクロール部を含むものであり、
   前記収納部は、ホイールが配置されるホイール室と、前記ガス通路から前記ホイール室へのガスの流れを許容する連通部と、この連通部と隣り合うところに設けられて前記ガス通路から前記ホイール室へのガスの流れを遮る柱部とを含むものであり、
   前記第１シェル体は、前記スクロール部の周壁の内周面または外周面に重ね合わせられる補強部を含むものであり、
   この補強部は、周方向の一部において不連続となる切目部を有するものであり、
   前記柱部は、前記ホイールの接線のうち前記切目部を通過する接線と重なり合うところに設けられる
   ことを特徴とするターボチャージャのホイールハウジング。
3. スクロール部を有するシェル体と、ホイールが収納される収納部を有するベース体とを含み、これらシェル体とベース体との間にガス通路が形成されるターボチャージャのホイールハウジングにおいて、
   前記シェル体は、各別に形成された第１シェル体および第２シェル体の組み合わせにより構成されるものであり、
   前記第２シェル体は、前記スクロール部を含むものであり、
   前記収納部は、ホイールが配置されるホイール室と、前記ガス通路から前記ホイール室へのガスの流れを許容する連通部と、この連通部と隣り合うところに設けられて前記ガス通路から前記ホイール室へのガスの流れを遮る柱部とを含むものであり、
   前記第１シェル体は、前記スクロール部の周壁の内周面または外周面に重ね合わせられる補強部を含むものであり、
   この補強部は、周方向の一部において不連続となる切目部を有するものであり、
   前記柱部は、前記シェル体の周壁のうち前記スクロール部の周壁と前記切目部とが重ね合わされる部位を薄肉部として、前記ホイールの本体から離脱して同薄肉部に向けて移動する前記ホイールの破片が前記薄肉部に衝突することを妨げる態様で設けられる
   ことを特徴とするターボチャージャのホイールハウジング。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載されるターボチャージャのホイールハウジングにおいて、
   前記第１シェル体および前記第２シェル体として板金製のものが設けられる
   ことを特徴とするターボチャージャのホイールハウジング。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載されるターボチャージャのホイールハウジングにおいて、
   前記シェル体は、前記スクロール部と排気管または吸気管とを接続する接続部を含み、
   前記第１シェル体は、前記接続部の一部としての第１分割接続部を含み、
   前記第２シェル体は、前記接続部の一部としての第２分割接続部を含み、
   前記接続部は、前記第１分割接続部と前記第２分割接続部との組み合わせにより構成されるものである
   ことを特徴とするターボチャージャのホイールハウジング。
6. 請求項５に記載されるターボチャージャのホイールハウジングにおいて、
   前記第１シェル体は、長方形状の平板部とこの平板部の長辺から突出した突出部とを有する金属板から形成されたものであり、
   前記補強部は、前記平板部が円筒形状に加工されたものであり、
   前記第１分割接続部は、前記突出部が円弧形状に加工されたものである
   ことを特徴とするターボチャージャのホイールハウジング。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載されるターボチャージャのホイールハウジングにおいて、
   前記ベース体は、前記収納部よりも径方向の外側に突出したフランジ部を含むものであり、
   当該ホイールハウジングは、前記第１シェル体の補強部および前記第２シェル体のスクロール部の一方が前記ベース体のフランジ部の外周に嵌め合わされ、前記補強部および前記スクロール部の他方が前記補強部および前記スクロール部の一方の内周に嵌め合わされたものである
   ことを特徴とするターボチャージャのホイールハウジング。
8. ターボチャージャのタービンハウジングにおいて、
   請求項１〜７のいずれか一項に記載のホイールハウジングとして構成される
   ことを特徴とするターボチャージャのタービンハウジング。
9. ターボチャージャのコンプレッサハウジングにおいて、
   請求項１〜７のいずれか一項に記載のホイールハウジングとして構成される
   ことを特徴とするターボチャージャのコンプレッサハウジング。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載のホイールハウジングを含むターボチャージャ。

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