JP5012915B2 - ターボチャージャ及びそのホイールハウジング - Google Patents

Description

本発明は、各別に形成された第１構造体及び第２構造体が互いに接合されるものであり、第１構造体と第２構造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、及びこれを含むターボチャージャに関する。

上記ホイールハウジングとして、第１構造体としての板金製のスクロール体と、第２構造体としての板金製のベース体を各別に形成し、これらスクロール体及びベース体を溶接により互いに接合したものが知られている（例えば特許文献１）。

特開２００８−１０６６６７号公報

ところで、特許文献１のタービンハウジングにおいては、スクロール体の面とベース体の面とにより角部が形成されているため、この角部の近辺では排気の流れに乱れが生じるようになる。

具体的には、図１２に示されるように、排気通路１６０に面するスクロール体１３０の内周面１３３Ａと、排気通路１６０に面するベース体１５０の外周面１５３Ａとにより角部Ｅが形成されている。そして、排気通路１６０内の排気がこの角部Ｅに衝突するときに排気の流れに乱れが生じる。

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、第１構造体及び第２構造体を互いに接合する構造を採用したうえで、ガス通路においてガスの流れに乱れ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及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及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、各別に形成された第１構造体及び第２構造体が互いに接合されるものであり、第１構造体と第２構造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、前記第１構造体と前記第２構造体との接合部には、前記ガス通路に面する前記第１構造体の面Ａと前記ガス通路に面する前記第２構造体の面Ｂとにより角部が形成され、この角部には前記第１構造体の面Ａに沿うガスの流れの方向を前記第２構造体の面Ｂに沿う方向に変化させる形状の案内部が設けられ、前記第１構造体及び前記第２構造体は、ろう付けにより互いに接合されるものであり、前記案内部は、ろう付けにより形成されるフィレットであることを要旨としている。

この発明では、第１構造体及び第２構造体との接合部にガス通路に面する第１構造体の面Ａとガス通路に面する第２構造体の面Ｂとにより形成される角部に、第１構造体の面Ａに沿うガスの流れの方向を第２構造体の面Ｂに沿う方向に変化させる形状の案内部を設けるようにしている。このため、第１構造体及び第２構造体を互いに接合する構造を採用したうえで、ガス通路においてガスの流れに乱れが生じることを抑制することができるようになる。

また、第１構造体及び第２構造体をろう付けにより互いに接合し、ろうにより形成されるフィレットを案内部としている。これにより、ろう付けの作業が第１構造体及び第２構造体の接合と案内部の形成とを兼ねたものとなるため、ターボチャージャの生産性を向上することができる。

（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の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構造体の面Ａには、前記フィレットを形成するろうの流れを規制する第１規制部が設けられ、前記第２構造体の面Ｂには、前記フィレットを形成するろうの流れを規制する第２規制部が設けられることを要旨としている。

この発明では、第１構造体の面Ａには第１規制部が設けられ、また第２構造体の面Ｂには第２規制部が設けられる。従って、案内部としてのフィレットの大きさを適切に管理することができる。

（３）請求項３に記載の発明は、請求項１または２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構造体は、プレス成形された板金製のものであり、且つスクロール形状の部位を含むスクロール体であり、前記第２構造体はフランジ部を含むベース体であり、前記ガス通路は、前記スクロール形状の部位と前記フランジ部との間に形成されるものであることを要旨としている。

請求項１または２を引用する本発明においては、部材自身を溶融して接合する溶接よりも低温で接合できるろう付けにより板金製の第１構造体及び第２構造体が接合されているため、溶接時の熱に起因して各構造体に過度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３に記載の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構造体は、プレス成形にともない生じた残留応力の開放により他の部位と比べて相対的に大きな歪みの生じた部位Ａを含むものであり、前記第２構造体は、プレス成形にともない生じた残留応力の開放により他の部位と比べて相対的に大きな歪みの生じた部位Ｂを含むものであり、残留応力の開放にともなう前記第２構造体の部位Ｂの変形方向は、残留応力の開放にともなう前記第１構造体の部位Ａの変形方向と同じものであり、当該ホイールハウジングは、前記第１構造体の部位Ａと前記第２構造体の部位Ｂとが対応する位相にある状態でこれら構造体が互いに接合されたものであることを要旨としている。

プレス成形された第１構造体及び第２構造体には、プレス成形時の残留応力が生じているため、第１構造体と第２構造体とをろう付けにより接合したときには熱により残留応力が開放さる。このとき、各構造体には残留応力の方向に歪みが生じる。また、歪みの方向及び大きさは各構造体のそれぞれの部位において開放される残留応力の方向及び大きさに応じて異なる。

ここで、相対的に大きな歪みの生じる第１構造体の部位Ａと、相対的に小さな歪みが生じる第２構造体の部位または実質的に歪みが生じない第２構造体の部位とを対応させて接合した場合を想定すると、このときには、部位Ａの歪みはこの部位Ａを第２構造体の上記対応する部位から離間させるものとなる。このため、第１構造体と第２構造体との間には部分的に大きな隙間が形成される。

この発明では、相対的に大きな歪みの生じる第１構造体の部位Ａと相対的に大きな歪みの生じる第２構造体の部位Ｂとが対応する位相にある状態で各構造体を接合しているため、部位Ａの歪みと部位Ｂの歪みとが第１構造体と第２構造体との隙間を小さく方向に作用する。これにより、各構造体の接合部に大きな隙間が形成されることを抑制することができる。

（５）請求項５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１〜４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。

この発明では、各別に形成された第１構造体及び第２構造体が互いに接合されるものであり、第１構造体と第２構造体との間に排気通路が形成されるタービンハウジングにおいて、第１構造体と第２構造体との接合部の角部に案内部を設けるようにしている。これにより、排気の流れに乱れが生じることを抑制することができる。

（６）請求項６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１〜４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。

この発明では、各別に形成された第１構造体及び第２構造体が互いに接合されるものであり、第１構造体と第２構造体との間に排気通路が形成されるコンプレッサハウジングにおいて、第１構造体と第２構造体との接合部の角部に案内部を設けるようにしている。これにより、吸気の流れに乱れが生じることを抑制することができる。

（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第１実施形態について、その模式構造を示す模式図。 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、図２のＤＢ−ＤＢ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、図５のＡ部の構造を拡大して示す断面図。 同実施形態のタービンハウジングについて、（ａ）はスクロール体の変形態様を模式的に示す模式図、（ｂ）はベース体の変形態様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、スクロール体及びベース体の周方向位置と歪み量との関係を示すグラフ。 本発明のターボチャージャを具体化した第２実施形態について、その断面構造を示す断面図。 本発明のターボチャージャを具体化したその他の実施形態について、タービンハウジングの角部の断面構造を示す断面図。 本発明のターボチャージャを具体化したその他の実施形態について、タービンハウジングの角部の断面構造を示す断面図。 従来のタービンハウジングについて、その角部の断面構造を示す断面図。

（第１実施形態）
図１〜図８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８１と、同ホイール８１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８２と、これらホイールを接続するロータシャフト８３と、タービンホイール８１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８２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８３を収容するセンタハウジング１３とが設けられている。

ターボチャージャ１においては、タービンホイール８１及びコンプレッサホイール８２がそれぞれロータシャフト８３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及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ことにより、これら３つの要素が一体の要素として構成されている。

タービンハウジング１１内には、タービンホイール８１を収容するホイール室５２Ａと、タービンハウジング１１上流側の排気管からの排気をタービンハウジング１１下流の側排気管に流すための排気通路６０が形成されている。排気通路６０は、タービンホイール８１を収容するホイール室５２Ａと、上流側の排気管からの排気をホイール室５２Ａに供給するスクロール通路６１と、タービンホイール８１からの排気を下流側の排気管に送り出す出口通路６２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６０を形成するスクロール体３０及びベース体５０と、タービンハウジング１１上流側の排気管が接続される入口フランジ２１と、タービンハウジング１１下流側の排気管が接続される出口フランジ２２とを含めて構成されている。スクロール体３０及びベース体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。入口フランジ２１及び出口フランジ２２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、スクロール体３０には、円盤形状の円筒部３１とスクロール体３０の入口を形成する開口部３５とを含めて構成されている。円筒部３１には、周方向に延びる周壁及び径方向に延びる頂壁により構成されてスクロール通路６１を形成する通路部３２と、ベース体５０の円筒部５１と接合される第１接合部３４と、ベース体５０のフランジ部５３と接合される第２接合部３３とが設けられている。

開口部３５により形成されるスクロール通路６１の入口部分には、上流側の排気管を接続するための入口フランジ２１が接合される。
ベース体５０には、センタハウジング１３（図１参照）と接続するための円形状のフランジ部５３と、スクロール体３０の第１接合部３４及び出口フランジ２２が嵌め込まれる円筒部５１と、タービンホイール８１を収納する収納部５２とが設けられている。収納部５２は、円筒部５１とフランジ部５３とを接続する態様で設けられている。収納部５２にはスクロール通路６１とホイール室５２Ａとを連通する連通部５２Ｂ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及びタービンホイール８１の中心線を示している。

ベース体５０の円筒部５１の基端部５１Ｂ外側には、スクロール体３０の第１接合部３４が嵌め込まれている。基端部５１Ｂの外周面５１Ａと第１接合部３４の内周面３４Ａとは、ろう付けにより互いに接合されている。スクロール体３０の第１接合部３４の内周面３４Ａは、収納部５２の頂面５２Ｃに突き当てられている。

ベース体５０のフランジ部５３外側には、スクロール体３０の第２接合部３３が嵌め込まれている。フランジ部５３の外周面５３Ａと第２接合部３３の内周面３３Ａとは、ろう付けにより互いに接合されている。

ベース体５０の円筒部５１の先端部５１Ｃ外側には、出口フランジ２２が嵌め込まれている。先端部５１Ｃの外周面５１Ａと出口フランジ２２の内周面２２Ａ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内においては、円筒部３１と収納部５２及びフランジ部５３との間にスクロール通路６１が形成されている。また、円筒部５１内に出口通路６２が形成されている。スクロール通路６１は、連通部５２Ｂを介してホイール室５２Ａの入口と連通している。出口通路６２は、ホイール室５２Ａ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２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及びタービンホイール８１の中心線を示している。

開口部３５の入口側接合部３６外側には、入口フランジ２１が嵌め込まれている。入口側接合部３６の外周面３６Ａと入口フランジ２１の内周面２１Ａとは、ろう付けにより互いに接合されている。

排気は次のようにタービンハウジング１１内を流れる。
矢印ＧＡにて示されるように、タービンハウジング１１上流側の排気管の排気は、開口部３５を介してスクロール通路６１のスクロール部分に流れ込む。矢印ＧＢにて示されるように、スクロール通路６１の入口に流れ込んだ排気は、同通路６１において収納部５２のまわりを周方向に流れるとともに、その過程で連通部５２Ｂを介してホイール室５２Ａに流れ込む。矢印ＧＣにて示されるように、ホイール室５２Ａに流れ込んだ排気は、タービンホイール８１のブレードに衝突した後に同ホイール８１の回転にともない出口通路６２に送り出される。そして、出口通路６２に送り出された排気は、同通路６２を通過してタービンハウジング１１下流側の排気管に流れ込む。

図６を参照して、スクロール体３０とベース体５０との接合態様について説明する。なお同図は、図４のＡ部を拡大した部分断面構造を示している。また図中の矢印Ｇ１、矢印Ｇ２及び矢印ＧＸは、排気の流れを示している。

スクロール体３０の第２接合部３３とベース体５０のフランジ部５３とが嵌め合わされた部分において、そのスクロール通路６１側には、スクロール通路６１に面する第２接合部３３の内周面３３Ａとスクロール通路６１に面するフランジ部５３の外周面５３Ａとにより内側角部Ｃが形成されている。また、上記嵌め合わされた部分のタービンハウジング１１外側には、第２接合部３３の端面３３Ｅとフランジ部５３の端面５３Ｅとにより外側角部Ｄが形成されている。

ここで、タービンハウジング１１の中心線に沿う同ハウジング１１の断面を基準断面とし、各別に構成されて互いに接合される２つの構造体（例えば、スクロール体３０とベース体５０）について、基準断面上において互いに隣り合う２つの面をそれぞれ第１隣接面及び第２隣接面（例えば、内周面３３Ａ及び外周面５３Ａ）とする。また、基準断面上において第１隣接面上を含む曲線を第１曲線とし、基準断面上において第２隣接面を含む曲線を第２曲線とする。このようにタービンハウジング１１の各事項を定義したとき、第１曲線と第２曲線とが交差する部分及びその付近の部分を含めたところを内側角部Ｃまたは外側角部Ｄということができる。図６に示される例においては、下段面３３Ｃを含む直線が第１曲線に相当し、下段面５３Ｃを含む直線が第２曲線に相当し、第１曲線及び第２曲線の交点が内側角部Ｃの頂点ＣＸに相当する。

スクロール体３０の第２接合部３３の内周面３３Ａには、第１規制部３３Ｄとしての段差が設けられている。これにより内周面３３Ａには、相対的にスクロール通路６１に近い上段面３３Ｂと、相対的にスクロール通路６１から離れた下段面３３Ｃとが形成されている。第１規制部３３Ｄは、第２接合部３３の端面３３Ｅからスクロール通路６１側に向けて所定の距離ＬＡを隔てた位置に形成されている。

ベース体５０のフランジ部５３の外周面５３Ａには、第２規制部５３Ｄとしての段差が設けられている。これにより外周面５３Ａには、相対的にスクロール通路６１に近い上段面５３Ｂと、相対的にスクロール通路６１から離れた下段面５３Ｃとが形成されている。第２規制部５３Ｄは、フランジ部５３の端面５３Ｅからフランジ部５３の中心側に向けて所定の距離ＬＢを隔てた位置に形成されている。

第２接合部３３とフランジ部５３とは接合ろう７０により互いに接合されている。接合ろう７０は、内側角部Ｃに形成された内側フィレット７１と、外側角部Ｄに形成された外側フィレット７２と、第２接合部３３の下段面３３Ｃとフランジ部５３の下段面５３Ｃとの間を埋める充填部７３とを含めて形成されている。

内側フィレット７１は、第１規制部３３Ｄから第２規制部５３Ｄまでにわたり形成されている。内側フィレット７１の内周面は、第２接合部３３の内周面３３Ａに沿う排気の流れの方向Ｇ１をフランジ部５３の外周面５３Ａに沿う方向Ｇ２に変化させるように湾曲している。これにより、矢印Ｇ１により示される排気の流れは、内側フィレット７１の形状に沿って矢印ＧＸ及び矢印Ｇ２の順に流れの方向が変化する。

内側フィレット７１の大きさは、第１規制部３３Ｄ及び第２規制部５３Ｄが形成された位置に応じて定められている。なお、ここでの内側フィレット７１の大きさは、内側角部Ｃの頂点ＣＸから内側フィレット７１の一方の端部（以下、「第１端部７１Ａ」）までの長さ、及び内側角部Ｃの頂点ＣＸから内側フィレット７１の他方の端部（以下、「第２端部７１Ｂ」）までの長さを示す。

タービンハウジング１１においては、頂点ＣＸと第１規制部３３Ｄとの距離ＬＡＸと、頂点ＣＸと第２規制部５３Ｄとの距離ＬＢＸとが実質的に同じ長さとなるように、第１規制部３３Ｄ及び第２規制部５３Ｄの形成位置が設定されている。これにより内側角部Ｃには、頂点ＣＸから第１端部７１Ａまでの長さと頂点ＣＸから第２端部７１Ｂまでの長さとが実質的に同じ大きさの内側フィレット７１が形成されている。

内側フィレット７１の厚さは、第１規制部３３Ｄ及び第２規制部５３Ｄの高さに応じて定められている。なお、ここでの内側フィレット７１の高さは、第１端部７１Ａ及び第２端部７１Ｂにおけるフィレット形成面（下段面３３Ｃ）からフィレット表面までの距離を示す。

ターボチャージャ１においては、第１規制部３３Ｄの高さＨＡと第２規制部５３Ｄの高さＨＢとが実質的に同じ大きさとなるように、第１規制部３３Ｄ及び第２規制部５３Ｄの高さが設定されている。これにより内側角部Ｃには、第１端部７１Ａの厚みと第２端部７１Ｂの厚みとが実質的に同じ大きさの内側フィレット７１が形成されている。

図７を参照して、スクロール体３０とベース体５０との組み付け手順について説明する。なお図７（ａ）は、スクロール体３０をタービンホイール８１側から見て模式化した平面構造を示す。また図７（ｂ）は、ベース体５０をタービンホイール８１側から見て模式化した平面構造を示す。

図７（ａ）に示されるように、ベース体５０と接合される前のスクロール体３０には、プレス成形にともなう残留応力が生じている。この残留応力は、スクロール体３０とベース体５０とをろう付けにより接合するときの熱により開放される。残留応力が開放されたとき、スクロール体３０には図７（ａ）において破線で示されるように変形が生じる。

図７（ｂ）に示されるように、スクロール体３０と接合される前のベース体５０には、プレス成形時の圧延方向Ｓ（図中の矢印Ｓの方向）に残留応力が生じている。この残留応力は、スクロール体３０とベース体５０とをろう付けにより接合するときの熱により開放される。残留応力が開放されたとき、ベース体５０には図７（ｂ）において破線で示されるように変形が生じる。

以下では、スクロール体３０及びベース体５０の残留応力の開放にともなう歪みについて、中心点Ｐから離れる方向への歪みを「正方向の歪み」とし、中心点Ｐに近づく方向の歪みを「負方向の歪み」とする。

図７（ａ）に示されるように、スクロール体３０において開口部３５内の周方向の所定範囲（以下、「正方向歪み部位Ｘ１」）では、スクロール体３０の他の部位よりも正方向の歪み量が大きくなる。また、周方向において中心点Ｐを介して正方向歪み部位Ｘ１と対向する関係にある周方向の所定範囲（以下、「負方向歪み部位Ｘ２」）では、スクロール体３０の他の部位よりも負方向の歪み量が大きくなる。また、周方向において正方向歪み部位Ｘ１と負方向歪み部位Ｘ２との中間に位置する周方向の所定範囲（以下、「最小歪み部位Ｘ３」）は、残留応力の開放にともなう正方向歪み及び負方向歪みの量がスクロール体３０の他の部位に比べて小さくなる。

正方向歪み部位Ｘ１及び負方向歪み部位Ｘ２のそれぞれと最小歪み部位Ｘ３との間においては、正方向歪み部位Ｘ１及び負方向歪み部位Ｘ２のそれぞれから最小歪み部位Ｘ３に向かうにつれて歪み量が次第に小さくなる。

図７（ｂ）に示されるように、ベース体５０においてプレス成形時の圧延方向Ｓに対応した周方向の所定範囲（以下、「正方向歪み部位Ｙ１」）では、ベース体５０の他の部位よりも正方向の歪み量が大きくなる。また、周方向において中心点Ｐを介して正方向歪み部位Ｘ１と対向する関係にある周方向の所定範囲（以下、「負方向歪み部位Ｙ２」）では、ベース体５０の他の部位よりも負方向の歪み量が大きくなる。また、周方向において正方向歪み部位Ｙ１と負方向歪み部位Ｘ２との中間に位置する周方向の所定範囲（以下、「最小歪み部位Ｙ３」）は、残留応力の開放にともなう正方向歪み及び負方向歪みの量がベース体５０の他の部位に比べて小さくなる。

正方向歪み部位Ｙ１及び負方向歪み部位Ｙ２のそれぞれと最小歪み部位Ｙ３との間においては、正方向歪み部位Ｙ１及び負方向歪み部位Ｙ２のそれぞれから最小歪み部位Ｙ３に向かうにつれて歪み量が次第に小さくなる。

ここで、正方向歪み量が相対的に大きいスクロール体３０の正方向歪み部位Ｘ１と、負方向歪み部位Ｙ２とが周方向において対応する状態でスクロール体３０とベース体５０とを嵌め合わせたとする。

この場合、スクロール体３０及びベース体５０のろう付けにともない残留応力が開放されたとき、スクロール体３０の正方向歪み部位Ｘ１での変形は、同部位Ｘ１をベース体５０の負方向歪み部位Ｙ２から離間させるものとなる。このため、スクロール体３０とベース体５０との間には部分的に大きな隙間が形成される。

そこで当該タービンハウジング１１の製造時においては、スクロール体３０及びベース体５０を互いに嵌め合わせるとき、それぞれの構造体の残留応力の開放にともなう正方向歪み及び負方向歪みを考慮して各構造体の周方向の位相を設定している。すなわち、ろう付けしたときに生じる正方向歪み及び負方向歪みに起因して、スクロール体３０とベース体５０との間に過度に大きな隙間が形成されないように各構造体の周方向の位相を設定している。なお、ここでの隙間は、接合されたスクロール体３０及びベース体５０において、同一の周方向位置でスクロール体３０とベース体５０との間に形成される隙間のことを示す。

具体的には図８において実線及び破線でそれぞれに示されるように、スクロール体３０の周方向の位置とベース体５０の周方向の位置との関係が設定される。すなわち、スクロール体３０の正方向歪み部位Ｘ１とベース体５０の正方向歪み部位Ｙ１とが周方向において対応するようにスクロール体３０及びベース体５０の周方向の位相が設定される。

スクロール体３０及びベース体５０を嵌め合わせた状態、且つこれらをろう付けにより接合する前の状態においては、残留応力が開放されていないため、スクロール体３０及びベース体５０の正方向歪み及び負方向歪みの量は「０」となる。すなわち、スクロール体３０及びベース体５０の各部位は図８の歪み量「０」の位置にあり、これによりスクロール体３０とベース体５０との隙間も「０」となる。

スクロール体３０及びベース体５０をろう付けにより接合したとき、各部位に正方向歪み及び負方向歪みが生じることにより、スクロール体３０の各部位は図８にて実線で示される位置に、またベース体５０の各部位は図８にて破線で示される位置に変位する。

このとき、スクロール体３０の正方向歪み部位Ｘ１の歪み及びベース体５０の正方向歪み部位Ｙ１の歪みがそれぞれ同方向にスクロール体３０及びベース体５０を変位させるものとなるため、例えば正方向歪み部位Ｘ１が負方向歪み部位Ｙ２と対応した位置にある場合よりもスクロール体３０及びベース体５０の周方向の隙間は小さくなる。

スクロール体３０及びベース体５０の組み付け工程について説明する。
（工程Ａ）スクロール体３０の正方向歪み部位Ｘ１とベース体５０の正方向歪み部位Ｙ１とを周方向の対応する位置に設定した状態でスクロール体３０及びベース体５０を嵌め合わせる。
（工程Ｂ）スクロール体３０及びベース体５０の各接合部に硬ろうを配置する。
（工程Ｃ）スクロール体３０及びベース体５０を窯に入れて加熱する。このとき、硬ろうが溶融してスクロール体３０及びベース体５０の接合部の隙間に流れ込むことにより、スクロール体３０及びベース体５０が互いに接合される。
（工程Ｇ）互いに接合されたスクロール体３０及びベース体５０の対応する部位に入口フランジ２１及び出口フランジ２２を嵌め合わせる。
（工程Ｈ）スクロール体３０及び入口フランジ２１の接合部、並びにベース体５０及び出口フランジ２２の接合部のそれぞれに硬ろうを配置する。
（工程Ｊ）スクロール体３０、ベース体５０、入口フランジ２１及び出口フランジ２２を窯に入れて加熱する。

本実施形態によれば以下に示す効果が得られる。
（１）本実施形態のスクロール体３０とベース体５０との接合部には、排気通路６０に面するスクロール体３０の内周面３３Ａと排気通路６０に面するベース体５０の外周面５３Ａとにより内側角部Ｃが形成される。この内側角部Ｃには、スクロール体３０の内周面３３Ａに沿う排気の流れの方向をベース体５０の外周面５３Ａに沿う方向に変化させる形状の内側フィレット７１が設けられる。従って、スクロール体３０及びベース体５０を互いに接合する構造を採用したうえで、排気通路６０において気体の流れに乱れが生じることを抑制することができる。

（２）本実施形態のスクロール体３０及びベース体５０は、ろう付けにより互いに接合される。また、スクロール体３０及びベース体５０の接合にともない案内部としての内側フィレット７１が形成される。このように、ろう付けの作業がスクロール体３０及びベース体５０の接合と案内部としての内側フィレット７１の形成とを兼ねたものとなるため、ターボチャージャ１の生産性を向上することができる。

（３）本実施形態のスクロール体３０の内周面３３Ａには、内側フィレット７１を形成する接合ろう７０の流れを規制する第１規制部３３Ｄが設けられ、ベース体５０の外周面５３Ａには第２規制部５３Ｄが設けられる。従って、内側フィレット７１の大きさを適切に管理することができる。ひいては、内側フィレット７１が過度に小さいことに起因して、スクロール体３０の内周面３３Ａに沿う排気の流れの方向をベース体５０の外周面５３Ａに沿う方向に変化させる効果が十分に得られない状況が生じることを抑制することができる。

（４）本実施形態のタービンハウジング１１は、それぞれプレス成形された板金製のスクロール体３０及びベース体５０を含み、これらスクロール体３０及びベース体５０をろう付けにより接合した構造を有する。このように、部材自身を溶融して接合する溶接よりも低温で接合できるろう付けによりスクロール体３０及びベース体５０が接合されているため、溶接時の熱に起因してスクロール体３０及びベース体５０に過度に大きな変形が生じることを抑制することができる。すなわち、板金製とすることによりターボチャージャ１を軽量化するとともに、板金製としたことにともなう溶接時の変形量の増加を抑制することができる。

（５）本実施形態のタービンハウジング１１は、相対的に大きな歪みの生じるスクロール体３０の正方向歪み部位Ｘ１と相対的に大きな歪みの生じるベース体５０の正方向歪み部位Ｙ１とが対応する位相にある状態でこれら構造体が接合されている。これにより、正方向歪み部位Ｘ１の歪みと正方向歪み部位Ｘ１の歪みとがスクロール体３０とベース体５０との隙間を小さくする方向に作用するため、スクロール体３０とベース体５０との接合部に大きな隙間が形成されることを抑制することができる。

（６）本実施形態のタービンハウジング１１では、その主要な部分となるスクロール体３０及びベース体５０として板金製のものが用いられている。これにより、鋳造製のタービンハウジングに比べて薄肉化されたタービンハウジング１１を含めてターボチャージャ１が構成されるため、ターボチャージャ１の軽量化と熱容量の低減とを両立することができる。

（７）スクロール体３０及びベース体５０の接合方法として、これら構造体自身を溶融して接合する方法を採用したときには、溶接時の熱によりスクロール体３０及びベース体５０に過度に大きな変形が生じるおそれがある。

これに対して本実施形態では、スクロール体３０及びベース体５０をろう付けにより接合しているため、溶接時の温度を上記の溶融させる接合方法よりも低いものにすることができる。このため、溶接時の熱に起因したスクロール体３０及びベース体５０の変形を小さくすることができる。また、このように変形が抑制されることにより排気通路６０の変形も抑えられるため、排気通路６０の変形に起因して排気流の圧力損失が増大することを抑制することができる。なお、スクロール体３０、ベース体５０、入口フランジ２１及び出口フランジ２２の各接合部についても上記と同様の効果が得られる。

（８）スクロール体３０及びベース体５０の接合方法として、これら構造体自身を溶融して接合する方法を採用したときには、図１２に示されるように、スクロール体１３０の内周面１３３Ａとベース体１５０の外周面１５３Ａとの間に隙間が形成される。この場合には、排気がスクロール体１３０の内周面１３３Ａに衝突したとき、スクロール体１３０とベース体１５０との接合部１７０に対して過度に大きな応力集中が生じる。

これに対して本実施形態のタービンハウジング１１では、スクロール体３０及びベース体５０をろう付けにより接合しているため、図６に示されるように、第２接合部３３及びフランジ部５３の間が接合ろう７０により十分に埋められる。このため、第２接合部３３及びフランジ部５３に過度に大きな応力集中が生じることを抑制することができる。なお、スクロール体３０、ベース体５０、入口フランジ２１及び出口フランジ２２の各接合部について上記と同様の効果が得られる。

（９）例えば、スクロール体３０及びベース体５０とは各別に形成した案内部を内側角部Ｃに設ける構成を採用したときには、スクロール体３０及びベース体５０を互いに嵌め合わせた状態で案内部を内側角部Ｃに配置し、且つ案内部を接合する必要がある。しかし、スクロール体３０及びベース体５０を互いに嵌め合わせた状態では、十分な作業スペースが確保されないため、作業性が著しく低い環境での作業が余儀なくされる。

これに対して本実施形態のタービンハウジング１１では、スクロール体３０及びベース体５０の外側からろう付け作業を行うことにより、内側フィレット７１を形成することができるため、スクロール体３０及びベース体５０の接合作業を容易に行うことができる。

（第２実施形態）
図９を参照して本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態のターボチャージャは、第１実施形態のタービンハウジングの構成の一部を変更したものとして構成されている。以下にこの変更された部分についての詳細を示す。なお、その他の点については第１実施形態と同様の構成が採用されているため、共通する構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

図９に示されるように、スクロール体３０の第２接合部３３の内周面３３Ａ、及び第２接合部３３の端面３３Ｅには、スクロール体３０の他の面よりも表面粗さが大きくなるように粗面加工が施された粗面部３３Ｓが設けられている。ベース体５０のフランジ部５３の外周面５３Ａ、及びフランジ部５３の端面５３Ｅには、他の面よりも表面粗さが大きくなるように粗面加工が施された粗面部５３Ｓが設けられている。なお、粗面加工としては例えばショットピーニングを採用することができる。

内周面３３Ａの粗面部３３Ｓは、端面３３Ｅからスクロール通路６１側に向けて所定の距離ＬＣを隔てた位置までにわたり設けられている。端面３３Ｅの粗面部３３Ｓは、端面３３Ｅの全体にわたり設けられている。外周面５３Ａの粗面部５３Ｓは、端面５３Ｅからフランジ部５３の中心側に向けて所定の距離ＬＤを隔てた位置までにわたり設けられている。端面５３Ｅの粗面部５３Ｓは、その全体にわたり設けられている。

距離ＬＣは、内側フィレット７１の内側角部Ｃの頂点ＣＸから第１端部７１Ｃまでの長さに対応して形成されている。距離ＬＤは、内側角部Ｃの頂点ＣＸから内側フィレット７１の第２端部７１Ｄまでの長さに対応して形成されている。

本実施形態によれば第１実施形態の（１）の効果、すなわちスクロール体３０及びベース体５０を互いに接合する構造を採用したうえで、排気通路６０において気体の流れに乱れが生じることを抑制する旨の効果、並びに同実施形態の（２）及び（４）〜（９）の効果に加えて以下に示す効果が得られる。

（１０）本実施形態のタービンハウジング１１では、スクロール体３０に粗面部３３Ｓを、またベース体５０に粗面部５３Ｓを形成している。これにより、ろうのぬれ性が増大するため、スクロール体３０及びベース体５０をより確実に接合することができる。

（その他の実施形態）
なお、本発明の実施態様は上記各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、上記各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。

・上記第１実施形態では、第１規制部３３Ｄ及び第２規制部５３Ｄとして段差を形成したが、接合ろう７０の流れを規制するものであれば、規制部の構成はこれに限られない。例えば、第１規制部３３Ｄ及び第２規制部５３Ｄの少なくとも一方の段差に代えて、溝または壁を形成することもできる。

・上記第１実施形態では、フィレット７１の距離ＬＡＸと距離ＬＢＸとが実質的に同じ大きさとなるように第１規制部３３Ｄ及び第２規制部５３Ｄの位置を設定したが、各規制部の形成位置を次のように変更することもできる。すなわち、距離ＬＡＸが距離ＬＢＸよりも小さくなるように第１規制部３３Ｄ及び第２規制部５３Ｄを形成することもできる。または、距離ＬＡＸが距離ＬＢＸよりも大きくなるように第１規制部３３Ｄ及び第２規制部５３Ｄを形成することもできる。

・上記第１実施形態では、フィレット７１の高さＨＡと高さＨＢとが実質的に同じ大きさとなるように第１規制部３３Ｄ及び第２規制部５３Ｄの段差を形成したが、各規制部の高さを次のように変更することもできる。すなわち、高さＨＡが高さＨＢよりも小さくなるように第１規制部３３Ｄ及び第２規制部５３Ｄを形成することもできる。または、高さＨＡが高さＨＢよりも大きくなるように第１規制部３３Ｄ及び第２規制部５３Ｄを形成することもできる。

・上記第１実施形態では、スクロール体３０のベース体第２接合部３３に規制部３３Ｄを、ベース体５０のフランジ部５３に規制部５３Ｄを形成したが、一方または両方の規制部を省略することもできる。

・上記各実施形態では、スクロール体３０及びベース体５０を嵌め合わせるときに、正方向歪み部位Ｘ１と正方向歪み部位Ｙ１とを周方向において対応させることにより、スクロール体３０及びベース体５０に大きな隙間が形成されることを抑制するようにしたが、このように隙間の形成を抑制するための組み付け態様は各実施形態の内容に限られるものではない。例えば、図８に示されるスクロール体３０の歪み量の曲線とベース体５０の歪み量の曲線との間にある面積の合計が最小となるスクロール体３０及びベース体５０の周方向の位相を予め把握し、各構造体を嵌め合わせるときの位相を同予め把握した位相に設定することによりスクロール体３０及びベース体５０の隙間を小さくすることもできる。

・上記各実施形態では、タービンハウジング１１の組み立て手順として、スクロール体３０及びベース体５０をろう付けにより接合した後にスクロール体３０及びベース体５０に入口フランジ２１及び出口フランジ２２をろう付けにより接合する手順を採用したが、組み立て手順はこれに限られるものではない。例えば、スクロール体３０、ベース体５０、入口フランジ２１及び出口フランジ２２の接合を一度に行うこともできる。

・上記各実施形態では、図６に示される形状の内側角部Ｃに内側フィレット７１を形成したが、これとは異なる形状の角部に対して内側フィレットを形成することもできる。例えば、図１０に示されるように、スクロール体３０の曲面とベース体５０の曲面とが互いに隣り合う態様でスクロール体３０及びベース体５０が接合され、各曲面により内側角部Ｃが形成される場合には、内側角部Ｃに内側フィレット７１を形成することもできる。

・上記各実施形態では、スクロール体３０、ベース体５０、入口フランジ２１及び出口フランジ２２の接合をろう付けにより行うようにしたが、少なくともスクロール体３０の第２接合部３３とベース体５０のフランジ部５３との接合部がろう付けであれば、他の接合部がろう付け以外のものでも上記第１実施形態の（１）〜（３）及び（５）及び（６）及び（８）及び（９）の効果を奏することができる。

・上記各実施形態では、案内部として内側フィレット７１を形成したが、案内部の構成はこれに限られるものではない。例えば、図１１に示されるように、スクロール体３０の内周面３３Ａに沿う排気の流れの方向をフランジ部５３の外周面５３Ａに沿う方向に変化させる形状を有し、且つスクロール体３０及びベース体５０とは各別に形成された案内部７４を内側角部Ｃに接合することもできる。案内部７４とスクロール体３０及びフランジ部５３との接合方法としては、例えばろう付けにより接合するもの、または案内部７４自身を溶融して接合するものが挙げられる。

・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、各別に形成されたスクロール体３０、ベース体５０、入口フランジ２１及び出口フランジ２２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、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、スクロール体３０及びベース体５０として板金製のものを採用したが、これら構造体の少なくとも１つ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、タービンハウジング１１及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…入口フランジ、２１Ａ…内周面、２２…出口フランジ、２２Ａ…内周面、３０…スクロール体（第１構造体）、３１…円筒部、３２…通路部、３３…第２接合部、３３Ａ…内周面、３３Ｂ…上段面、３３Ｃ…下段面、３３Ｄ…第１規制部、３３Ｅ…端面、３３Ｓ…粗面部、３４…第１接合部、３４Ａ…内周面、３５…開口部、３６…入口側接合部、３６Ａ…外周面、５０…ベース体（第２構造体）、５１…円筒部、５１Ａ…外周面、５１Ｂ…基端部、５１Ｃ…先端部、５２…収納部、５２Ａ…ホイール室、５２Ｂ…連通部、５２Ｃ…頂面、５３…フランジ部、５３Ａ…外周面、５３Ｂ…上段面、５３Ｃ…下段面、５３Ｄ…第２規制部、５３Ｅ…端面、５３Ｓ…粗面部、６０…排気通路、６１…スクロール通路、６２…出口通路、７０…接合ろう、７１…内側フィレット、７１Ａ…第１端部、７１Ｂ…第２端部、７２…外側フィレット、７３…充填部、７４…案内部、８１…タービンホイール、８２…コンプレッサホイール、８３…ロータシャフト、Ｃ…内側角部、Ｄ…外側角部。

Claims (7)

1. 各別に形成された第１構造体及び第２構造体が互いに接合されるものであり、第１構造体と第２構造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、
   前記第１構造体と前記第２構造体との接合部には、前記ガス通路に面する前記第１構造体の面Ａと前記ガス通路に面する前記第２構造体の面Ｂとにより角部が形成され、
   この角部には、前記第１構造体の面Ａに沿うガスの流れの方向を前記第２構造体の面Ｂに沿う方向に変化させる形状の案内部が設けられ、
   前記第１構造体及び前記第２構造体は、ろう付けにより互いに接合されるものであり、
   前記案内部は、ろう付けにより形成されるフィレットである
   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。
2. 請求項１に記載の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構造体の面Ａには、前記フィレットを形成するろうの流れを規制する第１規制部が設けられ、
   前記第２構造体の面Ｂには、前記フィレットを形成するろうの流れを規制する第２規制部が設けられる
   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。
3. 請求項１または２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構造体は、プレス成形された板金製のものであり、且つスクロール形状の部位を含むスクロール体であり、
   前記第２構造体は、フランジ部を含むベース体であり、
   前記ガス通路は、前記スクロール形状の部位と前記フランジ部との間に形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。
4. 請求項３に記載の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構造体は、プレス成形にともない生じた残留応力の開放により他の部位と比べて相対的に大きな歪みの生じた部位Ａを含むものであり、
   前記第２構造体は、プレス成形にともない生じた残留応力の開放により他の部位と比べて相対的に大きな歪みの生じた部位Ｂを含むものであり、
   残留応力の開放にともなう前記第２構造体の部位Ｂの変形方向は、残留応力の開放にともなう前記第１構造体の部位Ａの変形方向と同じものであり、
   当該ホイールハウジングは、前記第１構造体の部位Ａと前記第２構造体の部位Ｂとが対応する位相にある状態でこれら構造体が互いに接合されたものである
   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。
5. 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１〜４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。
6. 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１〜４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。
7. 請求項１〜６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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