JP6609374B2 - ターボチャージャ - Google Patents

Description

本開示は、ターボチャージャに関する。

一般に、ターボチャージャは、タービンロータと、タービンロータを収容するタービンハウジングと、タービンロータのシャフトを回転可能に支持する軸受装置と、軸受装置を収容する軸受ハウジングとを備えている。

また、例えば自動車用等のターボチャージャは、タービンハウジングの外周側に形成されたタービンハウジング側フランジ部と、軸受ハウジングの外周側に形成されタービンハウジング側フランジ部と対向する軸受ハウジング側フランジ部と、タービンハウジング側フランジ部と軸受ハウジング側フランジ部とを挟持することでタービンハウジングと軸受ハウジングとを連結する挟持具とを備える場合がある。

かかる挟持具の例として、特許文献１には、タービンハウジングとベアリングハウジングとを締結するＶバンドクランプが開示されている。特許文献１に記載のＶバンドクランプは、半円弧状に形成された一対のクランプ片の端部同士を位置合わせした状態のもと、一方の端部同士をリンクで繋ぐとともに、もう一方の端部同士をボルトで繋いで締め付けることにより、タービンハウジングとベアリングハウジングとを締結するよう構成されている。かかる構成では、ボルトの締結力をクランプ片の張力に変換することで両部品が締結されている。

特開２０１５―１６３７７８号公報

本願発明者の知見によれば、ターボチャージャにおいて、タービンハウジング側フランジ部と軸受ハウジング側フランジ部とが挟持具によって挟持されている場合、エンジンの過渡運転時に挟持具によるタービンハウジングと軸受ハウジングとの連結に緩みが生じることがある。具体的には、エンジンの過渡運転時に挟持具の熱伸び量がタービンハウジング側フランジ部の熱伸び量と軸受ハウジング側フランジ部の熱伸び量との合計よりも大きくなる場合があり、かかる場合に、タービンハウジングと軸受ハウジングの連結の緩みが生じうる。

この点、特許文献１には、エンジンの過渡運転時におけるタービンハウジングと軸受ハウジングの連結の緩みの発生を抑制するための知見については開示されておらず、過渡運転時に熱伸びに起因してタービンハウジングと軸受ハウジングの連結に緩みが発生するという課題自体も開示されていない。

本発明は、上述したような従来の課題に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、エンジンの過渡運転時におけるタービンハウジングと軸受ハウジングの連結の緩みの発生を抑制可能なターボチャージャを提供することである。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るターボチャージャは、タービンロータと、タービンハウジング側フランジ部を外周側に有し、前記タービンロータを収容するタービンハウジングと、前記タービンロータに接続されたシャフトを回転可能に支持する軸受装置と、前記タービンハウジング側フランジ部と対向する軸受ハウジング側フランジ部を外周側に有し、前記軸受装置を収容する軸受ハウジングと、前記タービンハウジング側フランジ部と前記軸受ハウジング側フランジ部とを挟持することで前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとを連結する挟持具と、を備え、前記挟持具によって前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとが連結された状態において、前記タービンハウジング側フランジ部と前記軸受ハウジング側フランジ部とを互いに離す方向の弾性力が前記タービンハウジング及び前記軸受ハウジングにそれぞれ作用するように構成される。

上記（１）に記載のターボチャージャによれば、エンジンの過渡運転時に挟持具が熱伸びした場合においても、タービンハウジング側フランジ部及び軸受ハウジング側フランジ部は、上記弾性力によって挟持具の熱伸びに追従するため、挟持具がタービンハウジング側フランジ部及び軸受ハウジング側フランジ部を挟持した状態を維持し、タービンハウジングと軸受ハウジングとの連結の緩みの発生を抑制することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のターボチャージャにおいて、前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとの間に設けられ、前記弾性力を前記タービンハウジング及び前記軸受ハウジングに付与するように前記タービンハウジング及び前記軸受ハウジングを付勢する付勢部材をさらに備える。

上記（２）に記載のターボチャージャによれば、エンジンの過渡運転時に挟持具が熱伸びした場合においても、タービンハウジング側フランジ部及び軸受ハウジング側フランジ部は、付勢部材によって付与される上記弾性力によって挟持具の熱伸びに追従するため、挟持具がタービンハウジング側フランジ部及び軸受ハウジング側フランジ部を挟持した状態を維持し、タービンハウジングと軸受ハウジングとの連結の緩みの発生を抑制することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載のターボチャージャにおいて、前記付勢部材は、前記タービンロータと前記軸受ハウジングとの間に設けられたバックプレートであり、前記バックプレートの少なくとも一部は、弾性変形した状態で前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングの間に保持される。

上記（３）に記載のターボチャージャによれば、エンジンの過渡運転時に挟持具が熱伸びした場合においても、タービンハウジング側フランジ部及び軸受ハウジング側フランジ部は、バックプレートによって付与される弾性力によって挟持具の熱伸びに追従するため、挟持具がタービンハウジング側フランジ部及び軸受ハウジング側フランジ部を挟持した状態を維持し、タービンハウジングと軸受ハウジングとの連結の緩みの発生を抑制することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（３）に記載のターボチャージャにおいて、前記タービンハウジングは、前記バックプレートの外周側部分を前記タービンロータの軸方向において前記タービンロータ側から前記バックプレートの前記弾性力に抗して支持し、前記軸受ハウジングは、前記バックプレートの内周側部分を前記軸方向において前記タービンロータと反対側から前記弾性力に抗して支持する。

上記（４）に記載のターボチャージャによれば、タービンハウジングは、挟持具によってタービンハウジングと軸受ハウジングとが連結された状態において、バックプレートの外周側部分から軸方向においてタービンロータ側への弾性力（タービンハウジング側フランジ部を軸受ハウジング側フランジ部から離す方向の弾性力）を受け、軸受ハウジングは、バックプレートの内周側部分から軸方向においてタービンロータと反対側への弾性力（軸受ハウジング側フランジ部をタービンハウジング側フランジ部から離す方向の弾性力）を受ける。このため、バックプレート全体の弾性力を利用して、タービンハウジングと軸受ハウジングとの連結の緩みの発生を抑制することができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（３）に記載のターボチャージャにおいて、前記タービンハウジングは、前記バックプレートの外周側部分を前記タービンロータの軸方向において前記タービンロータ側から前記弾性力に抗して支持し、前記軸受ハウジングは、前記バックプレートの前記外周側部分を前記軸方向において前記タービンロータと反対側から前記弾性力に抗して支持する。

上記（５）に記載のターボチャージャによれば、タービンハウジングは、挟持具によってタービンハウジングと軸受ハウジングとが連結された状態において、バックプレートの外周側部分から軸方向においてタービンロータ側への弾性力（タービンハウジング側フランジ部を軸受ハウジング側フランジ部から離す方向の弾性力）を受け、軸受ハウジングは、バックプレートの外周側部分から軸方向においてタービンロータと反対側への弾性力（軸受ハウジング側フランジ部をタービンハウジング側フランジ部から離す方向の弾性力）を受ける。

このため、バックプレートの外周側部分の弾性力を利用してタービンハウジングと軸受ハウジングとの連結の緩みの発生を抑制しつつ、バックプレートの内周側部分の形状について設計自由度を高めることができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（５）に記載のターボチャージャにおいて、前記バックプレートの前記外周側部分における前記軸方向に沿った断面形状は、Ｖ字状、Ｃ字状、コの字状（Ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ Ｕ−ｓｈａｐｅｄ）、又は前記軸方向と交差する斜線状である。

上記（６）に記載のターボチャージャによれば、バックプレートの外周側部分を簡素な形状としつつ、バックプレートの弾性力を利用してタービンハウジングと軸受ハウジングとの連結の緩みの発生を抑制することができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（６）に記載のターボチャージャにおいて、前記バックプレートの前記外周側部分における前記軸方向に沿った前記断面形状は、Ｖ字状、Ｃ字状、又はコの字状であり、且つ、前記Ｖ字状におけるＶ字の開口部、前記Ｃ字状におけるＣ字の開口部、又は前記コの字状におけるコの字の開口部が、前記タービンロータの径方向における内側又は外側に向かって開口するように形成される。

上記（７）に記載によれば、バックプレートを簡素な形状としつつ、バックプレートの弾性力を利用してタービンハウジングと軸受ハウジングとの連結の緩みの発生を抑制することができる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（３）乃至（７）の何れか１項に記載のターボチャージャにおいて、前記バックプレートの前記外周側部分は、前記タービンロータの軸方向において前記タービンロータと反対側に弾性変形しており、前記タービンハウジングは、前記外周側部分のうち前記軸受ハウジングに支持される箇所よりも外周側で前記バックプレートを支持する。

上記（８）に記載のターボチャージャによれば、バックプレートを簡素な形状としつつ、バックプレートの弾性力を利用してタービンハウジングと軸受ハウジングとの連結の緩みの発生を抑制することができる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（３）乃至（７）の何れか１項に記載のターボチャージャにおいて、前記バックプレートの前記外周側部分は、前記タービンロータの軸方向において前記タービンロータ側に弾性変形しており、前記タービンハウジングは、前記外周側部分のうち前記軸受ハウジングに支持される箇所よりも内周側で前記バックプレートを支持する。

上記（９）に記載のターボチャージャによれば、バックプレートを簡素な形状としつつ、バックプレートの弾性力を利用してタービンハウジングと軸受ハウジングとの連結の緩みの発生を抑制することができる。

（１０）幾つかの実施形態では、上記（３）乃至（９）の何れか１項に記載のターボチャージャにおいて、前記バックプレートは、前記タービンロータの軸方向における一方側から前記タービンハウジングに支持されるとともに前記軸方向における他方側から前記軸受ハウジングに支持されており、前記バックプレートのうち前記タービンハウジングに支持されるバックプレート側第１被支持部と、前記バックプレートのうち前記軸受ハウジングに支持されるバックプレート側第２被支持部との前記軸方向の段差δについて、前記バックプレートの自然状態における前記段差δをδ０とし、前記バックプレートの据付け後の初期状態における前記段差δを初期段差δ１とし、前記タービンハウジングのうち前記バックプレート側第１被支持部を支持するタービンハウジング側支持部と、前記軸受ハウジングのうち前記バックプレート側第２被支持部を支持する軸受ハウジング側支持部との前記軸方向における距離ｄについて、前記初期状態での前記距離ｄをｄｉとし、前記ターボチャージャの全負荷時における前記距離ｄをｄｆとすると、ｄｆ−ｄｉ＜δ０−δ１を満たすよう構成される。

上記（１０）に記載のターボチャージャによれば、ターボチャージャの全負荷時にタービンハウジングと軸受ハウジングの熱伸びによってタービンハウジング側支持部と軸受ハウジング側支持部との間隔が初期状態より上記差分（ｄｆ−ｄｉ）に相当する分増大した場合でも、バックプレートの弾性力によって、バックプレート側第１被支持部がタービンハウジング側支持部に追従するとともにバックプレート側第２被支持部が軸受ハウジング側支持部に追従することができる。このため、ターボチャージャの静止時から全負荷時に亘って、バックプレートの弾性力を利用してタービンハウジングと軸受ハウジングとの連結の緩みの発生を効果的に抑制することができる。

（１１）幾つかの実施形態では、上記（３）乃至（１０）の何れか１項に記載のターボチャージャにおいて、前記挟持具によって前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとが連結された状態において、前記タービンハウジング側フランジ部と前記軸受ハウジング側フランジ部とが前記バックプレートの据付け後の初期状態において当接している。

上記（１１）に記載のターボチャージャによれば、タービンハウジング側フランジ部と軸受ハウジング側フランジ部とが、バックプレートの据付け後の初期状態において、バックプレートの板厚等の寸法ばらつきによらずに当接しているため、挟持具によるタービンハウジング側フランジ部と軸受ハウジング側フランジ部との挟持力の管理（挟持具がＶバンドクランプである場合にはボルトの締付力の管理）が容易となる。すなわち、タービンハウジングと軸受ハウジングとの連結状態を安定させることができる。

（１２）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１１）の何れか１項に記載のターボチャージャにおいて、前記タービンハウジング側フランジ部と前記軸受ハウジング側フランジ部とは、前記挟持具に挟持されていない状態において互いの間に隙間が設けられており、前記挟持具は、前記タービンハウジング側フランジ部を前記タービンロータの軸方向において前記軸受ハウジング側フランジ部側に弾性変形させるとともに前記軸受ハウジング側フランジ部を前記軸方向において前記タービンハウジング側フランジ部側に弾性変形させるように、前記タービンハウジング側フランジ部と前記軸受ハウジング側フランジ部とを挟持しており、前記弾性力を前記挟持具による挟持力に対する反力として前記タービンハウジング側フランジ部及び前記軸受ハウジング側フランジ部にそれぞれ生じさせるよう構成される。

上記（１２）に記載のターボチャージャによれば、エンジンの過渡運転時に挟持具が熱伸びした場合においても、タービンハウジング側フランジ部及び軸受ハウジング側フランジ部は、上記弾性力によって挟持具の熱伸びに追従するため、挟持具がタービンハウジング側フランジ部及び軸受ハウジング側フランジ部を挟持した状態を維持し、タービンハウジングと軸受ハウジングとの連結の緩みの発生を抑制することができる。

（１３）幾つかの実施形態では、上記（１２）に記載のターボチャージャにおいて、前記挟持具は、前記タービンハウジング側フランジ部を前記軸方向において前記軸受ハウジング側フランジ部側に弾性変形させるとともに、前記軸受ハウジング側フランジ部を前記軸方向において前記タービンハウジング側フランジ部側に弾性変形させることで、少なくとも前記ターボチャージャの全負荷時に前記タービンハウジング側フランジ部と前記軸受ハウジング側フランジ部とを接触させるよう構成される。

上記（１３）に記載のターボチャージャによれば、ターボチャージャの全負荷時において、タービンハウジング側フランジ部と軸受ハウジング側フランジ部との接触部がタービンハウジングから軸受ハウジングへの熱伝達経路となる。このように、タービンハウジングから軸受ハウジングへの熱伝達経路を軸受装置から離れた外周側に設けることにより、ターボチャージャ性能を向上することができる。

本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、エンジンの過渡運転時におけるタービンハウジングと軸受ハウジングの連結の緩みの発生を抑制可能なターボチャージャが提供される。

本発明の一実施形態に係るターボチャージャ１００の回転軸線に沿った概略断面図である。 Ｖバンドクランプの構造を概略的に示している。 一実施形態に係るターボチャージャ１００（１００Ａ）における挟持具２０によって挟持される前のタービンハウジング側フランジ部６及び軸受ハウジング側フランジ部１８を示す拡大断面図である。 一実施形態に係るターボチャージャ１００（１００Ａ）における挟持具２０によって挟持された状態のタービンハウジング側フランジ部６及び軸受ハウジング側フランジ部１８を示す拡大断面図である。 一実施形態に係るターボチャージャ１００（１００Ｂ）の一部を示す拡大断面図である。 一実施形態に係るターボチャージャ１００（１００Ｃ）の一部を示す拡大断面図である。 一実施形態に係るターボチャージャ１００（１００Ｄ）の一部を示す拡大断面図である。 一実施形態に係るターボチャージャ１００（１００Ｅ）の一部を示す拡大断面図である。 一実施形態に係るターボチャージャ１００（１００Ｆ）の一部を示す拡大断面図である。 一実施形態に係るターボチャージャ１００（１００Ｇ）の一部を示す拡大断面図である。 一実施形態に係るターボチャージャ１００（１００Ｈ）の一部を示す拡大断面図である。 図４に示したターボチャージャ１００（１００Ｂ）の一部を示す拡大断面図である。 図５に示したターボチャージャ１００（１００Ｃ）の一部を示す拡大断面図である。 図１０に示したターボチャージャ１００（１００Ｈ）の一部を示す拡大断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、本発明の一実施形態に係るターボチャージャ１００の回転軸線に沿った概略断面図である。

図１に示すように、ターボチャージャ１００は、タービンロータ２と、タービンロータ２を収容するタービンハウジング４と、タービンロータ２にシャフト８を介して連結されたコンプレッサインペラ１０と、コンプレッサインペラ１０を収容するコンプレッサハウジング１２とを備える。タービンハウジング４は、タービンハウジング側フランジ部６を当該タービンハウジング４の外周側に有する。

また、ターボチャージャ１００は、シャフト８を回転可能に支持する軸受装置１４と、軸受装置１４を収容する軸受ハウジング１６とを備える。軸受ハウジング１６は、タービンハウジング側フランジ部６と対向する軸受ハウジング側フランジ部１８を当該軸受ハウジング１６の外周側に有する。また、ターボチャージャ１００は、タービンハウジング側フランジ部６と軸受ハウジング側フランジ部１８とを挟持することでタービンハウジング４と軸受ハウジング１６とを連結する挟持具２０を備える。

また、ターボチャージャ１００は、タービンハウジング４内を流れる高温の排ガスから軸受装置１４側への熱伝達を抑制するための遮熱板として、タービンロータ２と軸受ハウジング１６との間にタービンロータ２の背面２６に沿って設けられた円環状のバックプレート２４を備える。バックプレート２４は、タービンハウジング４と軸受ハウジング１６との間に保持される。

ターボチャージャ１００は、不図示のエンジンの排ガスによってタービンロータ２を回転駆動し、タービンロータ２と同軸に設けられたコンプレッサインペラ１０の回転によって空気を圧縮してエンジンに供給するよう構成されている。

挟持具２０は、例えば図２に示すＶバンドクランプ（Ｖカップリング）であってもよい。図２は、Ｖバンドクランプの構造を概略的に示している。Ｖバンドクランプは、半円弧状に形成された一対のクランプ片５２，５４の端部同士を位置合わせした状態において、一方の端部同士をリンク５６で繋ぐとともに、他方の端部同士をボルト５８で締め付けることにより、タービンハウジング側フランジ部６（図１参照）と軸受ハウジング側フランジ部１８（図１参照）とを締結する。すなわち、Ｖバンドクランプは、上述したようにボルト５８を締め付けることにより、Ｖバンドクランプ（クランプ片５２，５４）の周方向全体に亘って中心線Ｏに向けた面圧を作用させる結果として、タービンハウジング側フランジ部６と軸受ハウジング側フランジ部１８とを挟持するよう構成されている。なお、軸受ハウジング１６とコンプレッサハウジング１２とは不図示のボルトによって連結される。

図３Ａは、一実施形態に係るターボチャージャ１００（１００Ａ）における挟持具２０によって挟持される前のタービンハウジング側フランジ部６及び軸受ハウジング側フランジ部１８を示す拡大断面図である。図３Ｂは、一実施形態に係るターボチャージャ１００（１００Ａ）における挟持具２０によって挟持された状態のタービンハウジング側フランジ部６及び軸受ハウジング側フランジ部１８を示す拡大断面図である。

以下では、特記しない限り、タービンロータ２の軸方向を単に「軸方向」といい、タービンロータ２の径方向を単に「径方向」といい、タービンロータ２の周方向を単に「周方向」ということとする。

一実施形態では、図３Ａに示すように、タービンハウジング側フランジ部６と軸受ハウジング側フランジ部１８とは、挟持具２０に挟持されていない状態において互いの間に隙間ｇが設けられている。また、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、挟持具２０は、タービンハウジング側フランジ部６を軸方向において軸受ハウジング側フランジ部１８側に弾性変形させるとともに軸受ハウジング側フランジ部１８を軸方向においてタービンハウジング側フランジ部６側に弾性変形させるように、タービンハウジング側フランジ部６と軸受ハウジング側フランジ部１８とを挟持している。

これにより、挟持具２０は、タービンハウジング側フランジ部６と軸受ハウジング側フランジ部１８とを軸方向において互いに離す方向の弾性力を挟持具２０による挟持力に対する反力としてタービンハウジング４及び軸受ハウジング１６にそれぞれ生じさせている。すなわち、挟持具２０は、軸受ハウジング側フランジ部１８から軸方向に離れる方向の弾性力を上記反力としてタービンハウジング４に生じさせるとともに、タービンハウジング側フランジ部６から軸方向に離れる方向の弾性力を上記反力として軸受ハウジング側フランジ部１８に生じさせている。

かかる構成によれば、エンジンの過渡運転時に挟持具が熱伸びした場合においても、タービンハウジング側フランジ部６及び軸受ハウジング側フランジ部１８は、上記弾性力によって挟持具２０の熱伸びに追従するため、挟持具２０がタービンハウジング側フランジ部６及び軸受ハウジング側フランジ部１８を挟持した状態を維持し、タービンハウジング４と軸受ハウジング１６との連結の緩みの発生を抑制することができる。

一実施形態では、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、挟持具２０は、タービンハウジング側フランジ部６を軸方向において軸受ハウジング側フランジ部１８側に弾性変形させるとともに、軸受ハウジング側フランジ部１８を軸方向においてタービンハウジング側フランジ部６側に弾性変形させることで、少なくともターボチャージャ１００（１００Ａ）の全負荷時にタービンハウジング側フランジ部６と軸受ハウジング側フランジ部１８とを接触させるよう構成されていてもよい。

かかる構成によれば、ターボチャージャ１００（１００Ａ）の全負荷時において、タービンハウジング側フランジ部６と軸受ハウジング側フランジ部１８との接触部２２がタービンハウジング４から軸受ハウジング１６への熱伝達経路となる。このように、タービンハウジング４から軸受ハウジング１６への熱伝達経路を軸受装置１４から離れた外周側に設けることにより、ターボチャージャ性能を向上することができる。

図４は、一実施形態に係るターボチャージャ１００（１００Ｂ）の一部を示す拡大断面図である。図５は、一実施形態に係るターボチャージャ１００（１００Ｃ）の一部を示す拡大断面図である。図６は、一実施形態に係るターボチャージャ１００（１００Ｄ）の一部を示す拡大断面図である。図７は、一実施形態に係るターボチャージャ１００（１００Ｅ）の一部を示す拡大断面図である。図８は、一実施形態に係るターボチャージャ１００（１００Ｆ）の一部を示す拡大断面図である。図９は、一実施形態に係るターボチャージャ１００（１００Ｇ）の一部を示す拡大断面図である。図１０は、一実施形態に係るターボチャージャ１００（１００Ｈ）の一部を示す拡大断面図である。

図４〜図１０では、バックプレート２４の自然状態（弾性変形していない状態）におけるバックプレート２４の板厚の仮想中心線を破線で示している。
幾つかの実施形態では、例えば図４〜図１０に示すように、バックプレート２４の少なくとも一部は、弾性変形した状態でタービンハウジング４と軸受ハウジング１６の間に保持されている。バックプレート２４は、挟持具２０によってタービンハウジング４と軸受ハウジング１６とが連結された状態において、タービンハウジング側フランジ部６と軸受ハウジング側フランジ部１８とを軸方向において互いに離す方向の弾性力をタービンハウジング４及び軸受ハウジング１６に付与するようにタービンハウジング４及び軸受ハウジング１６を付勢する付勢部材（板バネ部材）として機能している。

かかる構成によれば、エンジンの過渡運転時に挟持具２０が熱伸びした場合においても、タービンハウジング側フランジ部６及び軸受ハウジング側フランジ部１８は、バックプレート２４の上記弾性力によって挟持具２０の熱伸びに追従するため、挟持具２０がタービンハウジング側フランジ部６及び軸受ハウジング側フランジ部１８を挟持した状態を維持し、タービンハウジング４と軸受ハウジング１６との連結の緩みの発生を抑制することができる。

幾つかの実施形態では、例えば図４に示すように、タービンハウジング４は、バックプレート２４の外周側部分２８を軸方向においてタービンロータ２側からバックプレート２４の弾性力に抗して支持し、軸受ハウジング１６は、バックプレート２４の内周側部分３０を軸方向においてタービンロータ２と反対側からバックプレート２４の弾性力に抗して支持している。図４に示す例示的形態では、バックプレート２４は、円筒板バネ形状を有している。図示する形態では、バックプレート２４は、軸方向に沿った断面において、タービンロータ２に向かって凸となるように湾曲した凸状湾曲部３２を有しており、バックプレート２４の外周側部分２８は、凸状湾曲部３２から径方向外側へ直線状に延在しており、内周側部分３０は、凸状湾曲部３２から径方向内側へ直線状に延在している。タービンハウジング４は、径方向内側に向かって突出する環状突出部３４を有し、環状突出部３４がバックプレート２４の外周側部分２８を上記弾性力に抗して支持している。

かかる構成では、タービンハウジング４は、挟持具２０によってタービンハウジング４と軸受ハウジング１６とが連結された状態において、バックプレート２４の外周側部分２８から軸方向においてタービンロータ２側への弾性力（タービンハウジング側フランジ部６を軸受ハウジング側フランジ部１８から離す方向の弾性力）を受け、軸受ハウジング１６は、バックプレート２４の内周側部分３０から軸方向においてタービンロータ２と反対側への弾性力（軸受ハウジング側フランジ部１８をタービンハウジング側フランジ部６から離す方向の弾性力）を受ける。このため、バックプレート２４全体の弾性力を利用して、タービンハウジング４と軸受ハウジング１６との連結の緩みの発生を抑制することができる。

幾つかの実施形態では、例えば図５〜図１０に示すように、タービンハウジング４は、バックプレート２４の外周側部分２８を軸方向においてタービンロータ２側から弾性力に抗して支持し、軸受ハウジング１６は、バックプレート２４の外周側部分２８を軸方向においてタービンロータ２と反対側から弾性力に抗して支持している。図５〜図８に示す形態では、バックプレート２４の外周側部分２８は円筒板バネ形状を有しており、バックプレート２４の内周縁２５は、軸受ハウジング１６から離間した自由端となっている。

図５〜図１０に示す形態では、タービンハウジング４は、挟持具２０によってタービンハウジング４と軸受ハウジング１６とが連結された状態において、バックプレート２４の外周側部分２８から軸方向においてタービンロータ２側への弾性力（タービンハウジング側フランジ部６を軸受ハウジング側フランジ部１８から離す方向の弾性力）を受け、軸受ハウジング１６は、バックプレート２４の外周側部分２８から軸方向においてタービンロータ２と反対側への弾性力（軸受ハウジング側フランジ部１８をタービンハウジング側フランジ部６から離す方向の弾性力）を受ける。このため、バックプレート２４の外周側部分２８の弾性力を利用してタービンハウジング４と軸受ハウジング１６との連結の緩みの発生を抑制しつつ、バックプレート２４の内周側部分３０の形状について設計自由度を高めることができる。

幾つかの実施形態では、バックプレート２４の外周側部分２８における軸方向に沿った断面形状は、図５に示すようにＶ字状であってもよいし、図６に示すようにＣ字状であってもよいし、図７に示すようにコの字状（Ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ Ｕ−ｓｈａｐｅｄ）であってもよいし、又は図８に示すように軸方向と交差する斜線状であってもよい。

かかる構成によれば、バックプレート２４の外周側部分２８を簡素な形状としつつ、バックプレートの弾性力を利用してタービンハウジング４と軸受ハウジング１６との連結の緩みの発生を抑制することができる。

幾つかの実施形態では、例えば図５〜図７に示すように、上記Ｖ字状におけるＶ字の開口部３６（図５参照）、Ｃ字状におけるＣ字の開口部３６（図６参照）、又はコの字状におけるコの字の開口部３６（図７参照）が、タービンロータの径方向における内側に向かって開口するように形成されている。

かかる構成によれば、バックプレート２４を簡素な形状としつつ、バックプレートの弾性力を利用してタービンハウジング４と軸受ハウジング１６との連結の緩みの発生を抑制することができる。

幾つかの実施形態では、例えば図９に示すように、バックプレート２４の外周側部分２８は、軸方向においてタービンロータ２側に弾性変形しており、タービンハウジング４は、外周側部分２８のうち軸受ハウジング１６に支持される箇所よりも内周側でバックプレート２４を支持する。

図９に示す例示的形態では、バックプレート２４は、軸方向に沿った断面において、タービンロータ２の背面２６に沿って径方向に延在する第１直線状部３８と、第１直線状部３８の径方向内側端から軸方向に沿ってタービンロータ２と反端側に延在する第２直線状部４０と、第１直線状部３８の径方向外側端から軸方向に沿ってタービンロータ２と反対側に延在する第３直線状部４２とを含み、上記外周側部分２８は、第３直線状部４２におけるタービンロータ２と反対側の端部から径方向外側へ直線状に延在している。第２直線状部４０は、図示するように径方向内側で軸受ハウジング１６に当接していてもよいし、軸受ハウジング１６から離間していてもよい。

かかる構成においても、バックプレート２４を簡素な形状としつつ、バックプレートの弾性力を利用してタービンハウジング４と軸受ハウジング１６との連結の緩みの発生を抑制することができる。

幾つかの実施形態では、例えば図１０に示すように、バックプレート２４の外周側部分２８は、軸方向においてタービンロータ２と反対側に弾性変形しており、タービンハウジング４は、外周側部分２８のうち軸受ハウジング１６に支持される箇所よりも外周側でバックプレート２４を支持する。

図１０に示す例示的形態においても、バックプレート２４は、軸方向に沿った断面において、タービンロータ２の背面２６に沿って径方向に延在する第１直線状部３８と、第１直線状部３８の径方向内側端から軸方向に沿ってタービンロータ２と反端側に延在する第２直線状部４０と、第１直線状部３８の径方向外側端から軸方向に沿ってタービンロータ２と反対側に延在する第３直線状部４２とを含み、上記外周側部分２８は、第３直線状部４２におけるタービンロータ２と反対側の端部から径方向外側へ直線状に延在している。第２直線状部４０は、図示するように径方向内側で軸受ハウジング１６に当接していてもよいし、軸受ハウジング１６から離間していてもよい。

かかる構成においても、バックプレート２４を簡素な形状としつつ、バックプレートの弾性力を利用してタービンハウジング４と軸受ハウジング１６との連結の緩みの発生を抑制することができる。

図１１は、図４に示したターボチャージャ１００（１００Ｂ）の一部を示す拡大断面図である。図１２は、図５に示したターボチャージャ１００（１００Ｃ）の一部を示す拡大断面図である。図１３は、図１０に示したターボチャージャ１００（１００Ｈ）の一部を示す拡大断面図である。

幾つかの実施形態では、例えば図１１〜図１３に示すように、バックプレート２４のうちタービンハウジング４に支持されるバックプレート側第１被支持部４４と、バックプレート２４のうち軸受ハウジング１６に支持されるバックプレート側第２被支持部４６との軸方向の段差δについて、バックプレート２４の自然状態における段差δをδ０とし、バックプレート２４の据付け後の初期状態における段差δを初期段差δ１とし、タービンハウジング４のうちバックプレート側第１被支持部４４を支持するタービンハウジング側支持部４８と、軸受ハウジング１６のうちバックプレート側第２被支持部４６を支持する軸受ハウジング側支持部５０との軸方向における距離ｄについて、上記初期状態での距離ｄをｄｉとし、ターボチャージャ１００の全負荷時における距離ｄをｄｆとすると、バックプレート２４は、ｄｆ−ｄｉ＜δ０−δ１を満たすよう構成される。すなわち、距離ｄｆと距離ｄｉとの差分（ｄｆ−ｄｉ）が段差δ０と段差δ１との差分（δ０−δ１）よりも小さくなるようにバックプレート２４が構成されている。

なお、ここでの「初期状態」とは、バックプレート２４をタービンハウジング４と軸受ハウジング１６との間に設置し、挟持具２０によってタービンハウジング４と軸受ハウジング１６とを連結した後であって、且つターボチャージャ１００を初めて起動する前の状態を意味する。

かかる構成によれば、ターボチャージャ１００の全負荷時にタービンハウジング４と軸受ハウジング１６の熱伸びによってタービンハウジング側支持部４８と軸受ハウジング側支持部５０との間隔が初期状態より上記差分（ｄｆ−ｄｉ）に相当する分増大した場合でも、バックプレート２４の弾性力によって、バックプレート側第１被支持部４４がタービンハウジング側支持部４８に追従するとともにバックプレート側第２被支持部４６が軸受ハウジング側支持部５０に追従することができる。このため、ターボチャージャ１００の静止時から全負荷時に亘って、バックプレート２４の弾性力を利用してタービンハウジング４と軸受ハウジング１６との連結の緩みの発生を効果的に抑制することができる。

幾つかの実施形態では、例えば図４〜図１０に示すように、挟持具２０によってタービンハウジング４と軸受ハウジング１６とが連結された状態において、タービンハウジング側フランジ部６と軸受ハウジング側フランジ部１８とがバックプレート２４の据付け後の初期状態において当接している。

かかる構成によれば、タービンハウジング側フランジ部６と軸受ハウジング側フランジ部１８とが、バックプレート２４の据付け後の初期状態において、バックプレートの板厚等の寸法ばらつきによらずに当接しているため、挟持具２０によるタービンハウジング側フランジ部６と軸受ハウジング側フランジ部１８との挟持力の管理（挟持具２０が上述したＶバンドクランプである場合にはボルト５８の締付力の管理）が容易となる。すなわち、タービンハウジング４と軸受ハウジング１６との連結状態を安定させることができる。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

例えば、図３Ａ及び図３Ｂを用いて説明した挟持具２０、タービンハウジング側フランジ部６、及び軸受ハウジング側フランジ部１８の構成は、図４〜図１０に示したターボチャージャ１００（１００Ｂ〜１００Ｈ）にも適用可能である。

また、例えば図１１〜図１３では、ターボチャージャ１００（１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｈ）について、ｄｆ−ｄｉ＜δ０−δ１を満たすようにバックプレート２４が構成された例を説明したが、上述したターボチャージャ１００（１００Ｄ〜１００Ｇ）についても同様に、ｄｆ−ｄｉ＜δ０−δ１を満たすようにバックプレート２４が構成されていてもよい。

２ タービンロータ
４ タービンハウジング
６ タービンハウジング側フランジ部
８ シャフト
１０ コンプレッサインペラ
１２ コンプレッサハウジング
１４ 軸受装置
１６ 軸受ハウジング
１８ 軸受ハウジング側フランジ部
２０ 挟持具
２２ 接触部
２４ バックプレート
２５ 内周縁
２６ 背面
２８ 外周側部分
３０ 内周側部分
３２ 凸状湾曲部
３４ 環状突出部
３６ 開口部
３８ 第１直線状部
４０ 第２直線状部
４２ 第３直線状部
４４ 第１被支持部
４６ 第２被支持部
４８ タービンハウジング側支持部
５０ 軸受ハウジング側支持部
５２，５４ クランプ片
５６ リンク
５８ ボルト
１００ ターボチャージャ
Ｏ 中心線
ｄ，ｄｆ 距離
ｇ 隙間

Claims (8)

1. タービンロータと、
   タービンハウジング側フランジ部を外周側に有し、前記タービンロータを収容するタービンハウジングと、
   前記タービンロータに接続されたシャフトを回転可能に支持する軸受装置と、
   前記タービンハウジング側フランジ部と対向する軸受ハウジング側フランジ部を外周側に有し、前記軸受装置を収容する軸受ハウジングと、
   前記タービンハウジング側フランジ部と前記軸受ハウジング側フランジ部とを挟持することで前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとを連結する挟持具と、
   を備えるターボチャージャであって、
   前記挟持具によって前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとが連結された状態において、前記タービンハウジング側フランジ部と前記軸受ハウジング側フランジ部とを互いに離す方向の弾性力が前記タービンハウジング及び前記軸受ハウジングにそれぞれ作用するように構成され、
   前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとの間に設けられ、前記弾性力を前記タービンハウジング及び前記軸受ハウジングに付与するように前記タービンハウジング及び前記軸受ハウジングを付勢する付勢部材をさらに備え、
   前記付勢部材は、前記タービンロータと前記軸受ハウジングとの間に設けられたバックプレートであり、
   前記バックプレートの少なくとも一部は、弾性変形した状態で前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングの間に保持され、
   前記バックプレートは、前記タービンロータの軸方向における一方側から前記タービンハウジングに支持されるとともに前記軸方向における他方側から前記軸受ハウジングに支持されており、
   前記バックプレートのうち前記タービンハウジングに支持されるバックプレート側第１被支持部と、前記バックプレートのうち前記軸受ハウジングに支持されるバックプレート側第２被支持部との前記軸方向の段差δについて、前記バックプレートの自然状態における前記段差δをδ０とし、前記バックプレートの据付け後の初期状態における前記段差δを初期段差δ１とし、
   前記タービンハウジングのうち前記バックプレート側第１被支持部を支持するタービンハウジング側支持部と、前記軸受ハウジングのうち前記バックプレート側第２被支持部を支持する軸受ハウジング側支持部との前記軸方向における距離ｄについて、前記初期状態での前記距離ｄをｄｉとし、前記ターボチャージャの全負荷時における前記距離ｄをｄｆとすると、
   ｄｆ−ｄｉ＜δ０−δ１を満たすよう構成された、ターボチャージャ。
2. 前記タービンハウジングは、前記バックプレートの外周側部分を前記タービンロータの軸方向において前記タービンロータ側から前記バックプレートの前記弾性力に抗して支持し、
   前記軸受ハウジングは、前記バックプレートの内周側部分を前記軸方向において前記タービンロータと反対側から前記弾性力に抗して支持する、請求項１に記載のターボチャージャ。
3. 前記タービンハウジングは、前記バックプレートの外周側部分を前記タービンロータの軸方向において前記タービンロータ側から前記弾性力に抗して支持し、
   前記軸受ハウジングは、前記バックプレートの前記外周側部分を前記軸方向において前記タービンロータと反対側から前記弾性力に抗して支持する、請求項１に記載のターボチャージャ。
4. 前記バックプレートの前記外周側部分における前記軸方向に沿った断面形状は、Ｖ字状、Ｃ字状、コの字状、又は前記軸方向と交差する斜線状である、請求項３に記載のターボチャージャ。
5. 前記バックプレートの前記外周側部分における前記軸方向に沿った前記断面形状は、Ｖ字状、Ｃ字状、又はコの字状であり、且つ、前記Ｖ字状におけるＶ字の開口部、前記Ｃ字状におけるＣ字の開口部、又は前記コの字状におけるコの字の開口部が、前記タービンロータの径方向における内側又は外側に向かって開口するように形成された請求項４に記載のターボチャージャ。
6. 前記バックプレートの外周側部分は、前記タービンロータの軸方向において前記タービンロータと反対側に弾性変形しており、
   前記タービンハウジングは、前記外周側部分のうち前記軸受ハウジングに支持される箇所よりも外周側で前記バックプレートを支持する、請求項１乃至５の何れか１項に記載のターボチャージャ。
7. 前記バックプレートの外周側部分は、前記タービンロータの軸方向において前記タービンロータ側に弾性変形しており、
   前記タービンハウジングは、前記外周側部分のうち前記軸受ハウジングに支持される箇所よりも内周側で前記バックプレートを支持する、請求項１乃至５の何れか１項に記載のターボチャージャ。
8. 前記挟持具によって前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとが連結された状態において、前記タービンハウジング側フランジ部と前記軸受ハウジング側フランジ部とが前記バックプレートの据付け後の初期状態において当接している、請求項１乃至７の何れか１項に記載のターボチャージャ。

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