JP4948800B2 - Turbine housing - Google Patents
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Description
本発明は、ターボチャージャーの排気タービン側の一構成要素であるタービンハウジングに関する。特に、ウェイストゲート弁を含むウェイストゲート機構が装着されるタービンハウジングの改良に関するものである。 The present invention relates to a turbine housing which is a component of an exhaust turbine side of a turbocharger. In particular, the present invention relates to an improvement in a turbine housing to which a waste gate mechanism including a waste gate valve is mounted.
一般に自動車エンジン用のターボチャージャーは、同軸連結された排気タービン及びコンプレッサ、並びに、コンプレッサによる過給圧が設定圧を超えるのを防止するための過給圧制御機構を備えている。過給圧制御機構は、コンプレッサ側の圧力変化に応答するダイアフラム及び過給圧設定バネを内蔵した過給圧制御アクチュエータ、並びに、そのアクチュエータにロッドを介して作動連結された排気タービン側のウェイストゲート機構から構成される。例えば図10に示すように、ウェイストゲート機構30は、排気タービンのタービンハウジングに設けられたウェイストゲートポートを開閉するウェイストゲート弁34、タービンハウジングに取り付けられるブッシュ31、そのブッシュに支持されたシャフト及びそのシャフトと前記ロッドとを連結するリンク部材35から構成される。そして、過給圧が設定圧を超えそうになると、過給圧制御アクチュエータがロッド、リンク部材35及びシャフトを介してウェイストゲート弁34を開動作することにより、排気タービンに向かう排気ガスがウェイストゲートポートからタービンハウジングの出口側にバイパスされ、その結果、排気タービンのオーバーランが未然防止される仕組みになっている(例えば特許文献1,2参照)。
In general, a turbocharger for an automobile engine includes an exhaust turbine and a compressor that are coaxially connected, and a supercharging pressure control mechanism for preventing the supercharging pressure by the compressor from exceeding a set pressure. A supercharging pressure control mechanism includes a diaphragm that responds to a pressure change on the compressor side, a supercharging pressure control actuator having a built-in supercharging pressure setting spring, and an exhaust turbine side wastegate that is operatively connected to the actuator via a rod. It consists of a mechanism. For example, as shown in FIG. 10, a
従来のタービンハウジングは比較的厚肉で機械的剛性が非常に高かった。このため、タービンハウジングの出口側に設けられた出口側フランジに連結された下流側排気系部品(例えばエルボやマニバータ)が熱変形等したとしても、その影響を受けてタービンハウジングが変形等することはなかった。いわんや、タービンハウジングに連結された下流側排気系部品の熱変形等がウェイストゲート機構に悪影響を及ぼすことなどなかった。 Conventional turbine housings are relatively thick and have very high mechanical rigidity. For this reason, even if a downstream exhaust system component (for example, an elbow or a maniverter) connected to an outlet flange provided on the outlet side of the turbine housing is thermally deformed, the turbine housing is deformed due to the influence thereof. There was no. On the other hand, thermal deformation of the downstream exhaust system parts connected to the turbine housing did not adversely affect the waste gate mechanism.
ところが近年、自動車用エンジンの低温始動時における排気ガス浄化触媒の早期活性化実現のために、排気系部品の低熱容量化が重要な技術的課題とされるようになり、タービンハウジングも薄肉化が図られるようになった(例えば特許文献3参照)。しかし、タービンハウジングの薄肉化は同時に機械的剛性の低下をもたらし、そのマイナス面として、タービンハウジングの出口側フランジに連結された下流側排気系部品の熱変形等の影響を受けてタービンハウジングまでもが変形するという困った事態を招いた。特に、ターボチャージャーの作動中にタービンハウジングが変形すると、ウェイストゲート弁の開弁開始圧力が不本意にも初期設定からずれてしまい、設計通りの過給圧制御ができないという問題に直面した。より具体的には、外力によってタービンハウジングに予期せぬ捩れが生ずると、ハウジング本体に取り付けられたブッシュが本来あるべき位置からずれ、その影響でブッシュに支持されているシャフトもあらぬ位置にずれてしまう。その結果、過給圧制御アクチュエータの動作をウェイストゲート弁に伝達するリンク経路(つまりロッド、リンク部材及びシャフト)に機械的連結の乱れや動作不良が生じ、ウェイストゲート弁の開弁開始圧力が狂ってしまう。本発明はかかる事情に鑑みてなされたものである。 However, in recent years, in order to realize early activation of the exhaust gas purification catalyst at the time of low temperature start-up of automobile engines, it has become an important technical issue to reduce the heat capacity of exhaust system parts, and the turbine housing has also become thinner. (See, for example, Patent Document 3). However, the reduction in the thickness of the turbine housing leads to a decrease in mechanical rigidity at the same time. As a negative aspect, the turbine housing is affected by thermal deformation of the downstream exhaust system parts connected to the outlet flange of the turbine housing. Invited the troubled situation of deformed. In particular, when the turbine housing is deformed during the operation of the turbocharger, the valve opening start pressure of the wastegate valve is unintentionally deviated from the initial setting, and the problem is that the supercharging pressure control as designed cannot be performed. More specifically, when an unexpected twist occurs in the turbine housing due to an external force, the bush attached to the housing body shifts from the original position, and the shaft supported by the bush also shifts to an undesired position. End up. As a result, the link path (that is, the rod, link member, and shaft) that transmits the operation of the supercharging pressure control actuator to the waste gate valve is disrupted in mechanical connection or malfunctions, and the opening start pressure of the waste gate valve is distorted. End up. The present invention has been made in view of such circumstances.
本発明の目的は、出口側フランジに連結された下流側排気系部品からの外力による影響を受けてタービンハウジングが変形し易い状況にあったとしても、外力による変形の影響を受けることなくウェイストゲート弁の開弁開始圧力をほぼ正確に維持することが可能なタービンハウジングを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a wastegate without being affected by deformation due to external force even if the turbine housing is easily deformed due to influence from external force from a downstream exhaust system component connected to an outlet flange. An object of the present invention is to provide a turbine housing capable of maintaining a valve opening start pressure of a valve almost accurately.
また、出口側フランジに連結された下流側排気系部品からの外力による影響を受けてタービンハウジングが変形し易い状況にあったとしても、外力による変形の影響を緩和してウェイストゲート弁の開弁開始圧力のずれを比較的小さくとどめることが可能なタービンハウジングを提供することにある。 In addition, even if the turbine housing is easily deformed due to the influence of external forces from the downstream exhaust system parts connected to the outlet side flange, the influence of the deformation due to the external forces is alleviated and the waste gate valve is opened. It is an object of the present invention to provide a turbine housing capable of keeping a start pressure deviation relatively small.
本発明者は、実車搭載時に、タービンハウジングの出口側フランジに連結された下流側排気系部品(例えばエルボやマニバータ)が熱膨張等による変形に基づいてタービンハウジングに及ぼす外力と、その外力の影響を受けてタービンハウジングがどのように変形するかを入念に解析した。その結果、タービンハウジングの出口側フランジが、タービン室の排気ガス出口である出口ポートを区画しているハウジング本体の第1柱状部及びタービン室の上流側をタービン室の出口側に連通させるウェイストゲートポートを区画しているハウジング本体の第2柱状部を介して、タービン室を区画しているハウジング本体の主要部に一体化されているために、出口側フランジを正面とする方向から視たときに上記第1柱状部の中心と第2柱状部の中心とを通る直線として把握されるところの仮想線(L)を中心軸として、下流側排気系部品に連結されたタービンハウジングを傾かせようとする力(即ちタービンハウジングに捩れを生じさせようとする力)が働くことを見い出した。本発明は、かかる新規な技術的知見に基づくものである。 The present inventor considers the external force exerted on the turbine housing based on the deformation due to thermal expansion or the like of the downstream exhaust system parts (for example, elbows and maniverters) connected to the outlet flange of the turbine housing when the vehicle is mounted, and the influence of the external force. As a result, the turbine housing was analyzed carefully to see how it deforms. As a result, a wastegate in which the flange on the outlet side of the turbine housing communicates the first columnar portion of the housing body defining the outlet port that is the exhaust gas outlet of the turbine chamber and the upstream side of the turbine chamber to the outlet side of the turbine chamber. Since it is integrated with the main part of the housing body that defines the turbine chamber via the second columnar portion of the housing body that defines the port, when viewed from the direction where the outlet side flange is the front surface Let the turbine housing connected to the downstream exhaust system components be tilted about the imaginary line (L) that is grasped as a straight line passing through the center of the first columnar part and the center of the second columnar part. It was found that a force (that is, a force to cause twisting in the turbine housing) acts. The present invention is based on such new technical knowledge.
本発明(請求項1、2及び3)は、タービン室、タービン室の排気ガス出口である出口ポート、タービン室の上流側をタービン室の出口側に連通させるウェイストゲートポート及びそのウェイストゲートポートの近傍に設けられたブッシュ取付部を有するハウジング本体と、前記ハウジング本体に対し下流側排気系部品を連結させるためにハウジング本体の出口側に設けられた出口側フランジと、前記ブッシュ取付部に取り付けられるブッシュ、該ブッシュに支持されたシャフト、該シャフトの一端に設けられた前記ウェイストゲートポートを開閉するウェイストゲート弁及び該シャフトの他端に設けられたリンク部材を有するウェイストゲート機構とを備えてなるタービンハウジングであって、当該タービンハウジングの出口側フランジが、タービン室の排気ガス出口である出口ポートを区画しているハウジング本体の第1柱状部及びタービン室の上流側をタービン室の出口側に連通させるウェイストゲートポートを区画しているハウジング本体の第2柱状部を介して、タービン室を区画しているハウジング本体の主要部に一体化されている、タービンハウジングに関するものである。 The present invention (Claims 1, 2 and 3) includes a turbine chamber, an outlet port which is an exhaust gas outlet of the turbine chamber, a waste gate port which communicates the upstream side of the turbine chamber with the outlet side of the turbine chamber, and the waste gate port thereof. A housing main body having a bush mounting portion provided in the vicinity, an outlet flange provided on the outlet side of the housing main body for connecting downstream exhaust system parts to the housing main body, and the bush mounting portion A bush, a shaft supported by the bush, a waste gate valve for opening and closing the waste gate port provided at one end of the shaft, and a waste gate mechanism having a link member provided at the other end of the shaft. a turbine housing, an outlet-side flange of the turbine housing The second column of the housing body that defines the first columnar portion of the housing body that defines the outlet port that is the exhaust gas outlet of the turbine chamber and the waste gate port that communicates the upstream side of the turbine chamber with the outlet side of the turbine chamber. The present invention relates to a turbine housing that is integrated with a main part of a housing body that defines a turbine chamber via a columnar part .
請求項1のタービンハウジングでは、前記ウェイストゲート機構を構成するリンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部(P)が、前記出口側フランジを正面とする方向から視たときに、出口ポートの中心とウェイストゲートポートの中心とを通る仮想線(L)上に位置するように、前記ウェイストゲート機構のブッシュが前記ハウジング本体のブッシュ取付部に取り付けられていることを特徴とする。 In the turbine housing according to claim 1, when the connecting portion (P) with the supercharging pressure control actuator in the link member constituting the waste gate mechanism is viewed from the direction in which the outlet side flange is the front surface, The bush of the waste gate mechanism is attached to the bush mounting portion of the housing body so as to be positioned on an imaginary line (L) passing through the center and the center of the waste gate port.
請求項1によれば、リンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部(P)が、出口側フランジを正面視したときの出口ポート中心とウェイストゲートポート中心とを通る仮想線(L)上に位置するように位置設定されている(図5参照)。それ故、仮に出口側フランジに連結された下流側排気系部品が熱膨張等による変形に基づきタービンハウジングに外力を及ぼしたとしても、当該外力に起因するハウジング捩れの中心軸である上記仮想線(L)上にリンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部(P)が位置するため、当該連結部(P)は本質的に位置ずれしにくい。つまり、下流側排気系部品が熱膨張等による変形を起こす前と後とで、リンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部(P)の絶対位置はあまり変化しない。このように、タービンハウジングに装着されたウェイストゲート機構のリンク部材と過給圧制御アクチュエータとの間の機械的連結関係は常に一定に保たれるので、下流側排気系部品からの外力によりタービンハウジングに捩れが生じたとしても、ウェイストゲート弁の開弁開始圧力に大きな狂いが生ずることが防止される。 According to claim 1, the connecting portion (P) of the link member connected to the supercharging pressure control actuator is on an imaginary line (L) passing through the outlet port center and the waste gate port center when the outlet side flange is viewed from the front. It is positioned set to be located (see Figure 5). Therefore, even if the downstream exhaust system component connected to the outlet flange exerts an external force on the turbine housing based on deformation due to thermal expansion or the like, the imaginary line that is the central axis of the housing twist caused by the external force ( L) Since the connecting portion (P) of the link member with the supercharging pressure control actuator is located on the upper side , the connecting portion (P) is essentially not easily displaced. That is, the absolute position of the connecting portion (P) of the link member with the supercharging pressure control actuator does not change much before and after the downstream exhaust system component is deformed due to thermal expansion or the like. In this way, the mechanical connection between the link member of the waste gate mechanism mounted on the turbine housing and the supercharging pressure control actuator is always kept constant, so the external force from the downstream exhaust system parts causes the turbine housing Even if twisting occurs, it is possible to prevent a large deviation in the valve opening start pressure of the waste gate valve.
請求項2のタービンハウジングでは、前記ウェイストゲート機構を構成するリンク部材における前記シャフトとの連結部(Q)が、前記出口側フランジを正面とする方向から視たときに、出口ポートの中心とウェイストゲートポートの中心とを通る仮想線(L)上に位置するように、前記ウェイストゲート機構のブッシュが前記ハウジング本体のブッシュ取付部に取り付けられていることを特徴とする。 In the turbine housing according to claim 2, when the connection part (Q) with the shaft in the link member which constitutes the waste gate mechanism is viewed from the direction in which the outlet side flange is the front, the center of the outlet port and the waste The bush of the waste gate mechanism is attached to the bush attachment portion of the housing body so as to be positioned on an imaginary line (L) passing through the center of the gate port.
請求項2によれば、リンク部材における前記シャフトとの連結部(Q)が、出口側フランジを正面視したときの出口ポート中心とウェイストゲートポート中心とを通る仮想線(L)上に位置するように位置設定されている(図7,8参照)。それ故、仮に出口側フランジに連結された下流側排気系部品が熱膨張等による変形に基づきタービンハウジングに外力を及ぼしたとしても、当該外力に起因するハウジング捩れの中心軸である上記仮想線(L)上にリンク部材におけるシャフトとの連結部(Q)が位置するため、当該連結部(Q)は本質的に位置ずれしにくい。つまり、下流側排気系部品が熱膨張等による変形を起こす前と後とで、リンク部材におけるシャフトとの連結部(Q)の絶対位置はあまり変化しない。このように、タービンハウジングに装着されたウェイストゲート機構のシャフトと、リンク部材を介した過給圧制御アクチュエータとの間の機械的連結関係は常に一定に保たれるので、下流側排気系部品からの外力によりタービンハウジングに捩れが生じたとしても、ウェイストゲート弁の開弁開始圧力に大きな狂いが生ずることが防止される。
According to claim 2, the connecting portion between the shaft definitive link member (Q) is located on the imaginary line (L) passing through the outlet port center and the wastegate port center when viewed in front of the outlet side flange are positioned such that (see Fig. 7 and 8). Therefore, even if the downstream exhaust system component connected to the outlet flange exerts an external force on the turbine housing based on deformation due to thermal expansion or the like, the imaginary line that is the central axis of the housing twist caused by the external force ( L) Since the connecting portion (Q) with the shaft of the link member is located on the upper side , the connecting portion (Q) is essentially not easily displaced. That is, the absolute position of the connecting portion (Q) with the shaft in the link member does not change much before and after the downstream exhaust system parts are deformed due to thermal expansion or the like. In this way, the mechanical connection between the shaft of the wastegate mechanism mounted on the turbine housing and the supercharging pressure control actuator via the link member is always kept constant. Even if the turbine housing is twisted due to the external force, it is possible to prevent a large deviation in the valve opening start pressure of the waste gate valve.
請求項3のタービンハウジングでは、前記ウェイストゲート機構を構成するリンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部(P)と前記シャフトとの連結部(Q)との間にあるリンク部材の中間部が、前記出口側フランジを正面とする方向から視たときに、出口ポートの中心とウェイストゲートポートの中心とを通る仮想線(L)上に位置するように、前記ウェイストゲート機構のブッシュが前記ハウジング本体のブッシュ取付部に取り付けられていることを特徴とする。 In the turbine housing according to claim 3, the intermediate portion of the link member between the connecting portion (P) of the link member constituting the waste gate mechanism and the supercharging pressure control actuator and the connecting portion (Q) of the shaft. The bush of the waste gate mechanism is positioned on a virtual line (L) passing through the center of the outlet port and the center of the waste gate port when viewed from the direction in which the outlet flange is the front. It is attached to the bush mounting part of the housing body.
請求項3によれば、出口側フランジを正面視したときの出口ポート中心及びウェイストゲートポート中心を通る仮想線(L)が、ウェイストゲート機構を構成するリンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部(P)とシャフトとの連結部(Q)との間を通っている(図9参照)。請求項3の構成は、請求項1の構成と請求項2の構成との中間状態の構成と言える。この構成によれば、出口側フランジに連結された下流側排気系部品が熱膨張等による変形に基づきタービンハウジングに外力を及ぼした場合、当該外力に起因するハウジング捩れの中心軸である上記仮想線(L)上にリンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部(P)もシャフトとの連結部(Q)も位置しないことから、これらの連結部(P,Q)はいずれも、下流側排気系部品が熱膨張等による変形を起こす前と後とで明らかに位置ずれを起こす。但し、これら両連結部の間を上記仮想線(L)が通過するという構造を採用したことで、両連結部の位置ずれの程度は比較的小さく抑制される。従って、下流側排気系部品からの外力によりタービンハウジングに捩れが生じたとしても、ウェイストゲート弁の開弁開始圧力の変化は小さくとどめられる。 According to the third aspect, the virtual line (L) passing through the center of the outlet port and the center of the waste gate port when the outlet side flange is viewed from the front is connected to the boost pressure control actuator in the link member constituting the waste gate mechanism. It passes between the part (P) and the connecting part (Q) of the shaft (see FIG. 9). The configuration of claim 3 can be said to be a configuration in an intermediate state between the configuration of claim 1 and the configuration of claim 2. According to this configuration, when the downstream exhaust system component connected to the outlet flange exerts an external force on the turbine housing based on deformation due to thermal expansion or the like, the imaginary line that is the central axis of the housing torsion caused by the external force (L) Since neither the connecting part (P) with the supercharging pressure control actuator in the link member nor the connecting part (Q) with the shaft is located on the link member, both these connecting parts (P, Q) are on the downstream side. The exhaust system parts are clearly misaligned before and after deformation due to thermal expansion. However, by adopting a structure in which the imaginary line (L) passes between these two connecting portions, the degree of positional deviation between both connecting portions is suppressed to be relatively small. Therefore, even if the turbine housing is twisted due to the external force from the downstream exhaust system parts, the change in the opening start pressure of the waste gate valve is kept small.
[付記]本発明の更に好ましい態様や追加的構成要件を以下に列挙する。
・請求項1、2又は3において、前記仮想線(L)は、前記出口側フランジを正面とする方向から視たときに出口ポートの中心とウェイストゲートポートの中心とを通る直線として把握されるところの仮想線(L)であること。また、仮想線(L)は、ハウジング捩れの中心軸となる仮想線(L)であること。
・請求項1、2又は3において、前記出口ポート及びウェイストゲートポートは、前記出口側フランジによって囲まれた出口側空間(S)に開口していること。
[Additional remarks] Further preferable aspects and additional constituent elements of the present invention are listed below.
-In Claim 1, 2, or 3, the said imaginary line (L) is grasped | ascertained as a straight line which passes along the center of an exit port, and the center of a waste gate port, when it sees from the direction which makes the said exit side flange the front. However, it is a virtual line (L). The imaginary line (L) is an imaginary line (L) serving as a central axis of housing twist.
-In Claim 1, 2, or 3, the said exit port and waste gate port are opening to the exit side space (S) enclosed by the said exit side flange.
請求項1及び2に記載のタービンハウジングによれば、出口側フランジに連結された下流側排気系部品からの外力による影響を受けてタービンハウジングが変形し易い状況にあったとしても、外力による変形の影響を受けることなくウェイストゲート弁の開弁開始圧力をほぼ正確に維持することができる。また、その結果として、タービンハウジングの薄肉化を図ることが極めて容易になる。 According to the turbine housing of the first and second aspects, even if the turbine housing is easily deformed due to the influence of the external force from the downstream exhaust system parts connected to the outlet side flange, the deformation by the external force is caused. It is possible to maintain the valve opening start pressure of the waste gate valve almost accurately without being affected by the above. As a result, it is very easy to reduce the thickness of the turbine housing.
請求項3に記載のタービンハウジングによれば、出口側フランジに連結された下流側排気系部品からの外力による影響を受けてタービンハウジングが変形し易い状況にあったとしても、外力による変形の影響を緩和してウェイストゲート弁の開弁開始圧力のずれを比較的小さくとどめることができる。また、その結果として、タービンハウジングの薄肉化を図ることが容易になる。 According to the turbine housing of the third aspect, even if the turbine housing is easily deformed due to the influence of the external force from the downstream exhaust system parts connected to the outlet side flange, the influence of the deformation due to the external force. And the deviation of the opening start pressure of the waste gate valve can be kept relatively small. As a result, it is easy to reduce the thickness of the turbine housing.
以下、本発明のいくつかの実施形態を図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1〜図4は第1実施形態のタービンハウジング(単体)を示し、図5及び図6はそれにウェイストゲート機構を装着したタービンハウジングを示す。尚、図1及び図5は出口側フランジ23を正面とする方向からタービンハウジングを視たときの正面図である。
[First Embodiment]
1 to 4 show a turbine housing (single unit) according to the first embodiment, and FIGS. 5 and 6 show a turbine housing to which a waste gate mechanism is attached. 1 and 5 are front views when the turbine housing is viewed from the direction in which the
図1〜図4に示すように、タービンハウジングは、内部にタービン室(図示略)を区画形成するスクロール部11と、その正面側に設けられた出口ケース部12とを有する。スクロール部11と出口ケース部12とは、タービン室の排気ガス出口である出口ポート13を区画する第1柱状部14及びタービン室の上流側をタービン室の出口側に連通させるウェイストゲートポート15を区画する第2柱状部16を介して連結されており、出口ケース部12の正面側には、出口ポート13及びウェイストゲートポート15がそれぞれ開口している。出口ケース部12の正面側に開口したウェイストゲートポート15の周縁には、ウェイストゲート弁34(図5参照)を着座させるためのバルブ座面17が環状に形成されている。また、出口ケース部12にはウェイストゲートポート15の近傍において、ブッシュ31(図5参照)を装着するための穴18aが貫通形成されたブッシュ取付部18が設けられている。スクロール部11、出口ケース部12、第1柱状部14、第2柱状部16及びブッシュ取付部18により、ハウジング本体10が構成されている。
As shown in FIGS. 1 to 4, the turbine housing includes a
スクロール部11の底部には、ハウジング本体10に対し上流側排気系部品(例えば排気マニホルド)を連結するための入口側フランジ21が設けられている(図3参照)。入口側フランジ21のほぼ中央には、エンジンからの排気ガスをタービン室に導入するための入口ポート22が形成されている。なお、入口ポート22に進入した排気ガスは通常、タービン室を経由して前記出口ポート13に向かうが、ウェイストゲートポート15が開いている場合、排気ガスの一部がウェイストゲートポート15を介してタービン室の出口側にバイパスされる。
An
出口ケース部12の正面には、ハウジング本体10に対し下流側排気系部品(例えばエルボやマニバータ)を連結するための出口側フランジ23が設けられている。出口側フランジ23には、下流側排気系部品側のフランジと接合するための接合面23aが形成されている。出口ケース部12及びブッシュ取付部18に一体化された出口側フランジ23は、それによって囲まれた内側領域に出口側空間Sを区画形成しており、前記出口ポート13及びウェイストゲートポート15は当該出口側空間Sに開口している。そして本実施形態では、図1のように出口側フランジ23を正面視したときに、出口側フランジ23によって囲まれた出口側空間Sに開口した出口ポート13及びウェイストゲートポート15の各々の中心を真っ直ぐに通る仮想線Lを想定することができる。この仮想線Lは、出口側フランジ23に連結された下流側排気系部品が熱膨張等による変形に基づきタービンハウジングに外力を及ぼしたときに、当該外力に起因するハウジング捩れの中心軸となるものである。
On the front surface of the
本明細書及び図面では、ハウジング捩れの中心軸としての仮想線Lを、図1のような出口側フランジ23を正面視する正面図の紙面上に投影した直線として描くと共に、そのような二次元的紙面に投影された状態の直線として把握している。本来、個々の具体的なタービンハウジングでは、ハウジング捩れの中心軸たる仮想線Lの三次元空間内での絶対座標は一義的に定まるものであるが、一般に仮想線Lの三次元座標は、第1及び第2柱状部14,16の長さや太さ、あるいは入口側フランジ21と出口側フランジ23との相対位置関係などの様々な要因によって影響を受けるため、仮想線Lの三次元絶対座標は個々のタービンハウジングごとに異なるのが実情である。但し、第1及び第2柱状部の長さや太さ、出口側フランジと入口側フランジとの相対位置関係などといった要因が仮想線Lの三次元絶対座標に影響を及ぼすものであるとしても、少なくとも、出口側フランジ23を正面とする方向からこれを正面視するというときには(つまり二次元紙面上への投影状態では)、ハウジング捩れの中心軸たる仮想線Lは出口ポート13及びウェイストゲートポート15の各々の中心を真っ直ぐに通る直線であるという条件を満たす、というのが本発明の前提となる技術的知見である。本発明を理解するにあたっては、この点を十分念頭に置く必要がある(後記第2及び第3実施形態においても同じ)。
In the present specification and drawings, an imaginary line L as a central axis of housing torsion is drawn as a straight line projected on the paper surface of the front view of the
図1〜図4に示す単体のタービンハウジングに対しては、図5及び図6に示すように、ウェイストゲート機構30が装着される。ウェイストゲート機構30は、筒状の軸受け部材であるブッシュ31、そのブッシュ31に支持されたシャフト32(図6にシャフト32の端面を図示)、弁腕33、皿型弁であるウェイストゲート弁34及び短いレバー状のリンク部材35から構成されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, a
ブッシュ31は前記ブッシュ取付部の穴18aに圧入装着され、シャフト32を回動可能に支持する。ブッシュ31と共にシャフト32は出口ケース部12を貫通しており、シャフト32の一端は出口側空間S内に配置され、他端はタービンハウジングの外に配置されている。出口側空間S内に進入したシャフト32の一端部には、弁腕33を介してウェイストゲート弁34が取り付けられている。また、タービンハウジングの外に突出したシャフト32の他端部には、短いレバー状のリンク部材35の一端部が固着されている。シャフト32と一体化したリンク部材35は、シャフト32の中心軸線Cに対して直交する方向に延びている。なお、短いレバー状のリンク部材35にあってシャフト32に連結された端部とは反対側の端部には、当該リンク部材35と過給圧制御アクチュエータ36とを作動連結するアクチュエータロッド37の先端部が連結される(図6参照)。
The
そして本実施形態では、前記ウェイストゲートポート15を縁取っているバルブ座面17に着座したときのウェイストゲート弁34の中心が、ウェイストゲートポート15の中心にほぼ重なるように弁腕33の長さが設定されている。また、出口側フランジ23を正面視したときに、リンク部材35におけるアクチュエータロッド37との連結部中心Pが、前記出口ポート13の中心とウェイストゲートポート15の中心とを通る仮想線L上に位置するように、ブッシュ取付部18の穴18aの位置及び向き並びにリンク部材35の長さが設定されている。
In this embodiment, the length of the
第1実施形態では、リンク部材35におけるアクチュエータロッド37との連結部中心Pが、出口側フランジ23を正面視したときの出口ポート13の中心及びウェイストゲートポート15の中心を通る仮想線L上に位置するように、ウェイストゲート機構30がハウジング本体10に装着されている。このため、出口側フランジ23に連結された下流側排気系部品が熱膨張等による変形に基づきタービンハウジングに外力を及ぼしたとしても、当該外力に起因するハウジング捩れの中心軸である仮想線L上に上記連結部中心Pが位置するため、当該連結部中心Pは本質的に位置ずれしない。従って、下流側排気系部品からの外力によりタービンハウジングに捩れが生じたとしても、ウェイストゲート弁34の開弁開始圧力が変化することはない。
In the first embodiment, the connecting portion center P of the
[第2実施形態]
図7及び図8は、第2実施形態のタービンハウジング(ウェイストゲート機構30装着済み)を示し、いずれの図面も出口側フランジ23を正面視したときの正面図である。図7の例と図8の例とではウェイストゲート機構30の装着態様が一見異なるが、以下に説明するようにウェイストゲート機構30の装着に関する基本的な考え方は両者で共通しており、その意味で同じ範疇の実施形態として分類される。
[Second Embodiment]
7 and 8 show the turbine housing (with the
第2実施形態のタービンハウジングは、前記第1実施形態と同様、スクロール部11、出口ケース部12、第1柱状部14、第2柱状部16及びブッシュ取付部18から構成されるハウジング本体10、並びに、ブッシュ31、シャフト32、弁腕33、皿型弁としてのウェイストゲート弁34及び短いレバー状のリンク部材35から構成されるウェイストゲート機構30を備えている。また、出口側フランジ23を正面視したときに、出口側フランジ23によって囲まれた出口側空間Sに開口した出口ポート13及びウェイストゲートポート15の各々の中心を真っ直ぐに通るところの、ハウジング捩れの中心軸としての仮想線Lを想定することができる点も、前記第1実施形態と同様である。
As in the first embodiment, the turbine housing of the second embodiment includes a
第2実施形態のタービンハウジングは、次の点で前記第1実施形態とは異なる。即ち、出口側フランジ23を正面視したときに、シャフト32(図中、Cは該シャフトの中心軸線)の外端位置にあるところの、リンク部材35におけるシャフト32との連結部中心Qが、出口ポート13の中心とウェイストゲートポート15(ウェイストゲート弁34の下に隠れている)の中心とを通る仮想線L上に位置するように、ブッシュ取付部18の穴18aの位置及び向きが設定されている。なお、かかる事情は図7と図8とで全く同じであり、両者の違いは、図7の例ではブッシュ31及びブッシュ取付部18が仮想線Lよりも上に配置されているのに対し、図8の例ではブッシュ31及びブッシュ取付部18が仮想線Lよりも下に配置されているという点にあるに過ぎない。
The turbine housing of the second embodiment is different from the first embodiment in the following points. That is, when the
図7及び図8の第2実施形態では、リンク部材35におけるシャフト32との連結部中心Qが、出口側フランジ23を正面視したときの出口ポート13の中心及びウェイストゲートポート15の中心を通る仮想線L上に位置するように、ウェイストゲート機構30がハウジング本体10に装着されている。このため、出口側フランジ23に連結された下流側排気系部品が熱膨張等による変形に基づきタービンハウジングに外力を及ぼしたとしても、当該外力に起因するハウジング捩れの中心軸である仮想線L上に上記連結部中心Qが位置するため、当該連結部中心Qは本質的に位置ずれしない。従って、下流側排気系部品からの外力によりタービンハウジングに捩れが生じたとしても、ウェイストゲート弁34の開弁開始圧力が変化することはない。
In the second embodiment of FIGS. 7 and 8, the center Q of the
[第3実施形態]
図9は、第3実施形態のタービンハウジング(ウェイストゲート機構30装着済み)を示し、出口側フランジ23を正面視したときの正面図である。なお、上記第1及び第2実施形態は本発明のベストモードであるとの位置付けに対し、この第3実施形態は本発明のベターモードと位置付けられる。
[Third Embodiment]
FIG. 9 is a front view of the turbine housing (with the
第3実施形態のタービンハウジングは、前記第1実施形態と同様、スクロール部11、出口ケース部12、第1柱状部14、第2柱状部16及びブッシュ取付部18から構成されるハウジング本体10、並びに、ブッシュ31、シャフト32、弁腕33、皿型弁としてのウェイストゲート弁34及び短いレバー状のリンク部材35から構成されるウェイストゲート機構30を備えている。また、出口側フランジ23を正面視したときに、出口側フランジ23によって囲まれた出口側空間Sに開口した出口ポート13及びウェイストゲートポート15の各々の中心を真っ直ぐに通るところの、ハウジング捩れの中心軸としての仮想線Lを想定することができる点も、前記第1実施形態と同様である。
As in the first embodiment, the turbine housing according to the third embodiment includes a
第3実施形態のタービンハウジングは、次の点で前記第1実施形態とは異なる。即ち、出口側フランジ23を正面視したときに、リンク部材35におけるアクチュエータロッド37との連結部中心Pとシャフト32との連結部中心Qとの間にあるリンク部材35の中間部が、出口ポート13の中心とウェイストゲートポート15(ウェイストゲート弁34の下に隠れている)の中心とを通る仮想線L上に位置するように、ブッシュ取付部18の穴18aの位置及び向き並びにリンク部材35の長さが設定されている。つまり図9において、出口ポート中心とウェイストゲートポート中心とを結ぶ仮想線Lが過給圧制御アクチュエータ36との連結部中心Pとシャフト32との連結部中心Qとの間を通るように、ブッシュ31が取り付けられている。この第3実施形態の構成は、第1実施形態と第2実施形態との中間的構成とみることもできる。
The turbine housing of the third embodiment is different from the first embodiment in the following points. That is, when the
第3実施形態では、出口側フランジ23に連結された下流側排気系部品が熱膨張等による変形に基づきタービンハウジングに外力を及ぼした場合、当該外力に起因するハウジング捩れの中心軸である仮想線L上にリンク部材35の上記連結部中心PもQも位置しないため、これら連結部中心P,Qはいずれも、下流側排気系部品が熱膨張等による変形を起こす前と後とで位置ずれを起こすことは避けられない。但し、両連結部中心P,Q間を仮想線Lが通るという次善策的構造を採用したことで、両連結部中心P,Qの位置ずれの程度は比較的小さく抑制される。従って、下流側排気系部品からの外力によりタービンハウジングに捩れが生じたとしても、ウェイストゲート弁34の開弁開始圧力の変化が小さくとどめられる。
In the third embodiment, when the downstream exhaust system component connected to the
[従来例]
図10は、本発明の範疇の外にある従来型のタービンハウジングを示し、出口側フランジ23を正面視したときの正面図である。この従来例にあっても、出口側フランジ23を正面視したときに、出口側フランジ23によって囲まれた出口側空間Sに開口した出口ポート13及びウェイストゲートポート15(ウェイストゲート弁34の下に隠れている)の各々の中心を真っ直ぐに通るところの、ハウジング捩れの中心軸としての仮想線Lを想定することができる点は、前記第1〜第3実施形態と同様である。但し図10に示すように、従来例にあっては、ブッシュ31及びブッシュ取付部18が上記仮想線Lから離れた位置に設けられており、その結果、上記仮想線Lは、リンク部材35におけるアクチュエータロッド37との連結部中心Pもシャフト32との連結部中心Qも通っておらず、又、連結部中心Pと連結部中心Qとの間も通っていない。
[Conventional example]
FIG. 10 shows a conventional turbine housing outside the scope of the present invention, and is a front view when the
図10の従来例によれば、出口側フランジ23に連結された下流側排気系部品が熱膨張等による変形に基づきタービンハウジングに外力を及ぼした場合、当該外力に起因するハウジング捩れの中心軸である仮想線Lからかなり離れた位置にリンク部材35の上記連結部中心P及びQが位置するため、これら連結部中心P,Qは、下流側排気系部品が熱膨張等による変形を起こす前と後とでかなり大きな位置ずれを起こす。その位置ずれの程度は上記第3実施形態の場合よりもはるかに大きい。従って、図10のタービンハウジングには本質的に、下流側排気系部品からの外力によりタービンハウジングに捩れが生じたとき、ウェイストゲート弁34の開弁開始圧力が大きく変化するという問題がある。
According to the conventional example of FIG. 10, when the downstream exhaust system component connected to the
[変更例]:上記第1〜第3実施形態ではリンク部材35を短いレバー状の部材としたが、リンク部材35はレバー状の部材に限定されない。例えば、過給圧制御アクチュエータ36からシャフト32への動作伝達構造を、短いレバー状のリンク部材35とアクチュエータロッド37との組合せに代えてラックアンドピニオンで構成した場合には、シャフト32の端部に取り付けられるピニオンギアがリンク部材に相当することになる。
[Modification] In the first to third embodiments, the
[変更例]:上記第1〜第3実施形態では、仮想線Lは出口側フランジの接合面23aよりもスクロール部11寄りに位置していたが、仮想線Lが、出口側フランジの接合面23aと面一な平面内に含まれる直線であってもよい。
[Modification]: In the first to third embodiments, the imaginary line L is located closer to the
10…ハウジング本体、13…出口ポート、15…ウェイストゲートポート、18…ブッシュ取付部、21…入口側フランジ、23…出口側フランジ、30…ウェイストゲート機構、31…ブッシュ、32…シャフト、33…弁腕、34…ウェイストゲート弁、35…リンク部材、36…過給圧制御アクチュエータ、37…アクチュエータロッド、C…シャフトの中心軸線、L…出口ポート中心とウェイストゲートポート中心とを通る仮想線、P…リンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部中心、Q…リンク部材におけるシャフトとの連結部中心、S…出口側空間。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ハウジング本体に対し下流側排気系部品を連結させるためにハウジング本体の出口側に設けられた出口側フランジと、
前記ブッシュ取付部に取り付けられるブッシュ、該ブッシュに支持されたシャフト、該シャフトの一端に設けられた前記ウェイストゲートポートを開閉するウェイストゲート弁及び該シャフトの他端に設けられたリンク部材を有するウェイストゲート機構と
を備えてなるタービンハウジングであって、
当該タービンハウジングの出口側フランジが、タービン室の排気ガス出口である出口ポートを区画しているハウジング本体の第1柱状部及びタービン室の上流側をタービン室の出口側に連通させるウェイストゲートポートを区画しているハウジング本体の第2柱状部を介して、タービン室を区画しているハウジング本体の主要部に一体化されている、タービンハウジングにおいて、
前記ウェイストゲート機構を構成するリンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部(P)が、前記出口側フランジを正面とする方向から視たときに、出口ポートの中心とウェイストゲートポートの中心とを通る仮想線(L)上に位置するように、前記ウェイストゲート機構のブッシュが前記ハウジング本体のブッシュ取付部に取り付けられていることを特徴とするタービンハウジング。 A turbine body, an outlet port that is an exhaust gas outlet of the turbine chamber, a waste gate port that communicates the upstream side of the turbine chamber with the outlet side of the turbine chamber, and a housing body having a bush mounting portion provided in the vicinity of the waste gate port; ,
An outlet-side flange provided on the outlet side of the housing body to connect downstream exhaust system components to the housing body;
A waste having a bush attached to the bush attachment portion, a shaft supported by the bush, a waste gate valve for opening and closing the waste gate port provided at one end of the shaft, and a link member provided at the other end of the shaft A turbine housing comprising a gate mechanism ,
A wastegate port that communicates the first columnar portion of the housing body defining the outlet port that is an exhaust gas outlet of the turbine chamber and the upstream side of the turbine chamber to the outlet side of the turbine chamber. In the turbine housing integrated with the main part of the housing body partitioning the turbine chamber via the second columnar portion of the housing body partitioning ,
When the connection part (P) with the supercharging pressure control actuator in the link member constituting the waste gate mechanism is viewed from the direction in which the outlet side flange is the front, the center of the outlet port and the center of the waste gate port A turbine housing, wherein a bush of the waste gate mechanism is attached to a bush attachment portion of the housing body so as to be located on an imaginary line (L) passing through the housing.
前記ハウジング本体に対し下流側排気系部品を連結させるためにハウジング本体の出口側に設けられた出口側フランジと、
前記ブッシュ取付部に取り付けられるブッシュ、該ブッシュに支持されたシャフト、該シャフトの一端に設けられた前記ウェイストゲートポートを開閉するウェイストゲート弁及び該シャフトの他端に設けられたリンク部材を有するウェイストゲート機構と
を備えてなるタービンハウジングであって、
当該タービンハウジングの出口側フランジが、タービン室の排気ガス出口である出口ポートを区画しているハウジング本体の第1柱状部及びタービン室の上流側をタービン室の出口側に連通させるウェイストゲートポートを区画しているハウジング本体の第2柱状部を介して、タービン室を区画しているハウジング本体の主要部に一体化されている、タービンハウジングにおいて、
前記ウェイストゲート機構を構成するリンク部材における前記シャフトとの連結部(Q)が、前記出口側フランジを正面とする方向から視たときに、出口ポートの中心とウェイストゲートポートの中心とを通る仮想線(L)上に位置するように、前記ウェイストゲート機構のブッシュが前記ハウジング本体のブッシュ取付部に取り付けられていることを特徴とするタービンハウジング。 A turbine body, an outlet port that is an exhaust gas outlet of the turbine chamber, a waste gate port that communicates the upstream side of the turbine chamber with the outlet side of the turbine chamber, and a housing body having a bush mounting portion provided in the vicinity of the waste gate port; ,
An outlet-side flange provided on the outlet side of the housing body to connect downstream exhaust system components to the housing body;
A waste having a bush attached to the bush attachment portion, a shaft supported by the bush, a waste gate valve for opening and closing the waste gate port provided at one end of the shaft, and a link member provided at the other end of the shaft A turbine housing comprising a gate mechanism ,
A wastegate port that communicates the first columnar portion of the housing body defining the outlet port that is an exhaust gas outlet of the turbine chamber and the upstream side of the turbine chamber to the outlet side of the turbine chamber. In the turbine housing integrated with the main part of the housing body partitioning the turbine chamber via the second columnar portion of the housing body partitioning ,
When the connecting portion (Q) of the link member constituting the waste gate mechanism with the shaft is viewed from a direction in which the outlet flange is the front surface, a virtual passage that passes through the center of the outlet port and the center of the waste gate port. A turbine housing, wherein a bush of the waste gate mechanism is attached to a bush attachment portion of the housing body so as to be positioned on a line (L).
前記ハウジング本体に対し下流側排気系部品を連結させるためにハウジング本体の出口側に設けられた出口側フランジと、
前記ブッシュ取付部に取り付けられるブッシュ、該ブッシュに支持されたシャフト、該シャフトの一端に設けられた前記ウェイストゲートポートを開閉するウェイストゲート弁及び該シャフトの他端に設けられたリンク部材を有するウェイストゲート機構と
を備えてなるタービンハウジングであって、
当該タービンハウジングの出口側フランジが、タービン室の排気ガス出口である出口ポートを区画しているハウジング本体の第1柱状部及びタービン室の上流側をタービン室の出口側に連通させるウェイストゲートポートを区画しているハウジング本体の第2柱状部を介して、タービン室を区画しているハウジング本体の主要部に一体化されている、タービンハウジングにおいて、
前記ウェイストゲート機構を構成するリンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部(P)と前記シャフトとの連結部(Q)との間にあるリンク部材の中間部が、前記出口側フランジを正面とする方向から視たときに、出口ポートの中心とウェイストゲートポートの中心とを通る仮想線(L)上に位置するように、前記ウェイストゲート機構のブッシュが前記ハウジング本体のブッシュ取付部に取り付けられていることを特徴とするタービンハウジング。 A turbine body, an outlet port that is an exhaust gas outlet of the turbine chamber, a waste gate port that communicates the upstream side of the turbine chamber with the outlet side of the turbine chamber, and a housing body having a bush mounting portion provided in the vicinity of the waste gate port; ,
An outlet-side flange provided on the outlet side of the housing body to connect downstream exhaust system components to the housing body;
A waste having a bush attached to the bush attachment portion, a shaft supported by the bush, a waste gate valve for opening and closing the waste gate port provided at one end of the shaft, and a link member provided at the other end of the shaft A turbine housing comprising a gate mechanism ,
A wastegate port that communicates the first columnar portion of the housing body defining the outlet port that is an exhaust gas outlet of the turbine chamber and the upstream side of the turbine chamber to the outlet side of the turbine chamber. In the turbine housing integrated with the main part of the housing body partitioning the turbine chamber via the second columnar portion of the housing body partitioning ,
An intermediate portion of the link member between the connecting portion (P) of the link member constituting the waste gate mechanism and the supercharging pressure control actuator and the connecting portion (Q) of the shaft faces the outlet flange. The bush of the waste gate mechanism is attached to the bush mounting portion of the housing body so that it is located on a virtual line (L) passing through the center of the outlet port and the center of the waste gate port when viewed from the direction A turbine housing characterized by being provided.
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