JP6650037B2 - タービンハウジング、排気タービン、及び過給機 - Google Patents

Description

本開示は、排気タービンのタービンハウジング、排気タービン、及び過給機に関する。

エンジン等の内燃機関から排出された排ガスのエネルギーを利用して駆動する排気タービンが知られている。排気タービンは内部にタービンホイールを収容するタービンハウジングを備える。このタービンハウジングは、熱容量が大きいため、高温の排ガスと接触することによって排ガスの熱エネルギーを奪い、損失させてしまう。

そのため、特許文献１では、タービンハウジングの入口領域及び出口領域にスリーブを取り付け、タービンハウジングの内壁面と排ガスとが直接接触する面積を少なくしている。

特開２０１６−７５２８７号公報

しかしながら、特許文献１のタービンハウジングに取り付けられたスリーブは一体構造であるため、タービンハウジングの入口部や出口部に適した形状に加工することが困難であった。

以上の問題点に鑑み、本発明に係る幾つかの実施形態は、排ガスの熱エネルギーの損失を抑制し、且つ、従来よりも製造が容易なタービンハウジング、排気タービン、及び過給機を提供することを目的とする。

（１）本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングは、
タービンホイールを収容するように構成され、前記タービンホイールに排ガスを導くための入口流路を形成する入口部と、前記タービンホイールからの前記排ガスを排出するための出口流路を形成する出口部と、を含むハウジング本体と、
前記ハウジング本体の前記入口部又は前記出口部の少なくとも一方の内壁面に沿って設けられる少なくとも一つのスリーブと、を備え、
各々の前記スリーブは、前記排ガスの流れ方向に沿って分割された複数のセクションを含むことを特徴とする。

上記（１）の構成によれば、ハウジング本体の入口部又は出口部の少なくとも一方の内壁面に沿ってスリーブを設けたので、ハウジング本体の入口部又は出口部の少なくとも一方の内壁面と排ガスとの接触を妨げることができる。これにより、排ガスの熱エネルギーの損失が抑制される。また、各々のスリーブが、前記排ガスの流れ方向に沿って分割された複数のセクションを含むように構成したので、製造時にはスリーブをセクション毎に加工すれば足り、一体構造のスリーブを備えるタービンハウジングよりも容易に製造することができる。

（２）例示的な一実施形態では、上記（１）の構成において、
前記ハウジング本体は、前記ハウジング本体の前記入口部又は前記出口部の少なくとも一方の前記排ガスの流路の開口端の周縁に沿って設けられる凹部を含み、
前記少なくとも一つのスリーブは、前記凹部に嵌合するように前記スリーブの径方向外側に突出して設けられる凸部を含むことを特徴とする。

上記（２）の構成によれば、ハウジング本体の入口部又は出口部の少なくとも一方の排ガスの流路の開口端の周縁に沿って設けられる凹部に、スリーブの径方向外側に突出して設けられる凸部が嵌合するので、スリーブをハウジング本体に対して位置決めすることができる。その結果、スリーブをハウジング本体に対して容易に組み付けることができ、タービンハウジングの製造が容易となる。

（３）例示的な一実施形態では、上記（２）の構成において、
前記ハウジング本体に前記スリーブを固定するための固定用ピースをさらに備え、
前記スリーブの前記凸部は、前記ハウジング本体の前記凹部に嵌合された状態で、前記固定用ピースと前記ハウジング本体との間に挟持されることを特徴とする。

上記（３）の構成によれば、ハウジング本体に前記スリーブを固定するための固定用ピースを備え、スリーブの凸部は、ハウジング本体の凹部に嵌合された状態で、固定用ピースとハウジング本体との間に挟持される。そのため、ハウジング本体に対するスリーブの固定を強固なものにすることができる。

（４）例示的な一実施形態では、上記（１）から（３）のいずれか一つの構成において、
前記少なくとも一つのスリーブは、前記スリーブの外面と前記ハウジング本体の内壁面との間に隙間が形成されるように、前記ハウジング本体に支持されている。

上記（４）の構成によれば、少なくとも一つのスリーブは、前記スリーブの外面と前記ハウジング本体の内壁面との間に隙間が形成されるようにハウジング本体に支持されている。そのため、スリーブの外面とハウジング本体の内壁面との間の隙間によって、排ガスからタービンハウジングへの入熱を抑制することができるので、排ガスの熱エネルギーの損失をより抑制することが可能となる。

（５）例示的な一実施形態では、上記（１）から（４）のいずれか一つの構成において、
前記少なくとも一つのスリーブは、排ガスの上流側の端部と下流側の端部との間の領域に、該スリーブの外面から突出して設けられる突起部を含み、
前記突起部は、前記スリーブの前記外面と前記ハウジング本体の内壁面との間に隙間を形成するように構成されたことを特徴とする。

上記（５）の構成によれば、少なくとも一つのスリーブは、排ガスの上流側の端部と下流側の端部との間の領域に、スリーブの外面から突出して設けられる突起部を含み、該突起部は、スリーブの外面とハウジング本体の内壁面との間に隙間を形成するように構成されているので、より確実にスリーブの外面とハウジング本体の内壁面との間の隙間を保持することができる。そのため、排ガスからタービンハウジングへの入熱を抑制することができ、排ガスの熱エネルギーの損失をより抑制することが可能となる。

（６）例示的な一実施形態では、上記（５）の構成において、
前記突起部は、前記スリーブの内面から外面に向かって凹むように設けられたディンプルによって形成されたことを特徴とする。

上記（６）の構成によれば、突起部が、スリーブの内面から外面に向かって凹むように設けられたディンプルによって形成されたので、スリーブをプレス等で加工する際に突起部も同時に形成することができる。そのため、タービンハウジングを容易に製造することができる。

（７）例示的な一実施形態では、上記（１）から（６）のいずれか一つの構成において、
前記ハウジング本体の前記入口部又は前記出口部の少なくとも一方は、前記スリーブの前記タービンホイール側の端部が嵌合する嵌合溝を含むことを特徴とする。

上記（７）の構成によれば、ハウジング本体の入口部又は出口部の少なくとも一方は、スリーブのタービンホイール側の端部が嵌合する嵌合溝を含むので、該嵌合溝にスリーブのタービンホイール側の端部が嵌合することによって、スリーブをハウジング本体に精度よく位置決めすることができる。そのため、タービンハウジングを容易に製造することができる。
例えば、スリーブの外面とハウジング本体の内壁面との間に隙間を形成する場合には、スリーブの外面とハウジング本体の内壁面との間の隙間をより確実に保持することができる。そのため、排ガスからタービンハウジングへの入熱を抑制することができ、排ガスの熱エネルギーの損失をより抑制することが可能となる。

（８）例示的な一実施形態では、上記（１）から（７）のいずれか一つの構成において、
前記ハウジング本体の前記入口部又は前記出口部の少なくとも一方に、前記スリーブの前記タービンホイール側の端部を締結するための締結部材をさらに備えることを特徴とする。

上記（８）の構成によれば、ハウジング本体の入口部又は出口部の少なくとも一方に、スリーブのタービンホイール側の端部を締結するための締結部材をさらに備えるので、該締結部材によってスリーブのタービンホイール側の端部がハウジング本体に締結される。そのため、スリーブをハウジング本体に位置決めすることができ、タービンハウジングを容易に製造することができる。
例えば、スリーブの外面とハウジング本体の内壁面との間に隙間を形成する場合には、スリーブの外面とハウジング本体の内壁面との間の隙間をより確実に保持することができる。そのため、排ガスからタービンハウジングへの入熱を抑制することができ、排ガスの熱エネルギーの損失をより抑制することが可能となる。

（９）例示的な一実施形態では、上記（１）から（８）のいずれか一つの構成において、
前記スリーブの内面に遮熱コーティングを備えることを特徴とする。

上記（９）の構成によれば、スリーブの内面に遮熱コーティングを備えるので、排ガスからタービンハウジングへの入熱を抑制することができ、排ガスの熱エネルギーの損失をより抑制することが可能となる。

（１０）例示的な一実施形態では、上記（１）から（９）のいずれか一つの構成において、
前記ハウジング本体の前記入口部又は前記出口部の少なくとも一方の内壁面と前記スリーブの間に設けられる断熱材をさらに備えることを特徴とする。

上記（１０）の構成によれば、ハウジング本体の入口部又は出口部の少なくとも一方の内壁面とスリーブの間に設けられる断熱材を備える。そのため、排ガスからタービンハウジングへの入熱を抑制することができるので、排ガスの熱エネルギーの損失をより抑制することが可能となる。

（１１）本発明の幾つかの実施形態に係る排気タービンは、
上記（１）から（１０）のいずれか一つのタービンハウジングと、
前記タービンハウジングに収容されるタービンホイールと、を備えることを特徴とする。

上記（１１）の構成によれば、上記（１）から（１０）のいずれか一つのタービンハウジングを備える。そのため、タービンハウジングのハウジング本体の入口部又は出口部の少なくとも一方の内壁面と排ガスとの接触を妨げることができるので、排ガスの熱エネルギーの損失が抑制される。また、製造時にはスリーブをセクション毎に加工すればよいので、排気タービンをより容易に製造することができる。

（１２）本発明の幾つかの実施形態に係る過給機は、
上記（１１）の排気タービンと、
前記排気タービンによって駆動されるように構成されたコンプレッサと、
を備えることを特徴とする。

上記（１２）の構成によれば、上記（１１）の排気タービンを備える。そのため、タービンハウジングのハウジング本体の入口部又は出口部の少なくとも一方の内壁面と排ガスとの接触を妨げることができるので、排ガスの熱エネルギーの損失が抑制される。また、製造時にはスリーブをセクション毎に加工すればよいので、過給機をより容易に製造することができる。

本発明の幾つかの実施形態によれば、スリーブを設けることにより、ハウジング本体の入口部又は出口部の少なくとも一方の内壁面と排ガスとの接触を妨げることができ、排ガスの熱エネルギーの損失を抑制可能である。また、スリーブをセクション毎に加工可能であるため、スリーブを備えたタービンハウジングの製造が容易になる。

本発明の幾つかの実施形態に係る過給機の構成を示す概念図である。 本発明の幾つかの実施形態に係る過給機の構成を示す断面図である。 本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングの排ガス入口部の一例を示す図である。 本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングの排ガス入口部の変形例を示す図である。 本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングの排ガス出口部の一例を示す図である。 本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングの排ガス出口部の変形例を示す図である。 本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングの遮熱構造の一例を示す図である。 本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングの遮熱構造の変形例を示す図である。

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、「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。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、本発明の幾つかの実施形態に係る排気タービンの適用先の一例として、過給機の構成の概要を示す。図２は、図１の過給機の具体的な構成の一例を示す。幾つかの実施形態では、過給機は、例えば自動車用エンジン等に搭載されるターボチャージャである。

図１に示すように、過給機１は、回転軸２と、回転軸２の一端側に設けられた排気タービン７と、回転軸２の他端側に設けられたコンプレッサ３とを有する。排気タービン７は、エンジン等からの排ガスによって回転駆動して、回転軸２を回転させる。コンプレッサ３は、回転軸２の回転に伴って回転駆動されて、エンジン等に供給するガス等を圧縮する。
なお、幾つかの実施形態では、排気タービン７の排ガスの流れ方向の下流側には、排ガス中の有害成分を浄化するための触媒５を設けることができる。

より具体的には、図２に示すように、過給機１の排気タービン７は、回転軸２の一端側に設けられたタービンホイール１１と、タービンホイール１１を収容するタービンハウジング９とを備える。タービンハウジング９の外周部には、渦巻き状のタービンスクロール流路９１が形成されている。そして、タービンスクロール流路９１の中心部分にはタービンホイール１１が収容されている。
タービンスクロール流路９１を流れてタービンホイール１１に作用した排ガスは、回転軸２の軸方向に沿って延伸する出口流路１２１からタービンハウジング９の外部へと排出される。

また、過給機１のコンプレッサ３は、回転軸２の他端側に設けられたコンプレッサインペラ３１と、コンプレッサインペラ３１を収容するコンプレッサハウジング３３とを備える。コンプレッサハウジング３３の外周部には、渦巻き状のコンプレッサスクロール流路３５が形成されている。そして、コンプレッサスクロール流路３５の中心部分にはコンプレッサインペラ３１が収容されている。
回転軸２の軸方向に沿って延伸する吸気導入流路３９を流れ、コンプレッサインペラ３１によって圧縮された吸気は、回転軸２の軸直交方向に沿って延伸するディフューザ流路４１を介してコンプレッサスクロール流路３５に導入され、不図示のエンジンへと供給される。

更に、過給機１は、回転軸２を回転可能に支持するラジアル軸受４と、回転軸２のスラスト力（軸方向力）を支持するスラストプレート６と、ラジアル軸受４及びスラストプレート６とを収容する軸受ハウジング８を備える。

続いて、図３〜図６を参照して、本発明の幾つかの実施形態に係る排気タービン７のタービンハウジング９について詳細に説明する。
図３は、本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングの排ガス入口部の一例を示す図である。ここで、図３（ａ）は、タービンハウジングの排ガスの入口開口を正面から視た図であり、図３（ｂ）は、タービンハウジングの排ガス入口部の断面図である。
図４は、本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングの排ガス入口部の変形例を示す図である。なお、図４（ａ）は、タービンハウジングの排ガスの入口開口を正面から視た図であり、図４（ｂ）は、タービンハウジングの排ガス入口部の断面図である。
図５は、本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングの排ガス出口部の一例を示す図である。ここで、図５（ａ）は、タービンハウジングの排ガス出口部の断面図であり、図５（ｂ）は、タービンハウジングの排ガスの出口開口を正面から視た図である。
図６は、本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングの排ガス出口部の変形例を示す図である。なお、図６（ａ）は、タービンハウジングの排ガス出口部の断面図であり、図６（ｂ）は、タービンハウジングの排ガスの出口開口を正面から視た図である。

以下で説明する実施形態では、図３〜図６に示すように、排気タービン７のタービンハウジング９は、ハウジング本体１００と、ハウジング本体１００の内側に設けられるスリーブ（２１０，２２０）と、を備える。ハウジング本体１００は、図３及び図４に示す入口部１１０と、図５及び図６に示す出口部１２０とを含む。ハウジング本体１００の入口部１１０は、ハウジング本体１００に収容されるタービンホイール１１に排ガスを導くための入口流路１１１を形成する。ハウジング本体１００の出口部１２０は、タービンホイール１１からの排ガスをハウジング本体１００の外部に排出するための出口流路１２１を形成する。
ハウジング本体１００の入口部１１０には、図３及び図４に示す入口スリーブ２１０が設けられ、ハウジング本体１００の出口部１２０には、図５及び図６に示す出口スリーブ２２０が設けられる。入口スリーブ２１０及び出口スリーブ２２０の具体的構成について、以下で詳述する。

なお、以下で述べる実施形態では、ハウジング本体１００の入口部１１０と出口部１２０の双方にスリーブ（２１０、２２０）が設けられる例を説明するが、これに限られず、幾つかの実施形態では、スリーブは、ハウジング本体１００の入口部１１０又は出口部１２０の少なくとも一方の内壁面に沿って設けられていてもよい。

以下、最初に、図３及び図４を用いて、タービンハウジング９の排ガス入口部の具体的構成について説明し、次に図５、図６を用いて、タービンハウジングの排ガス出口部の具体的構成について説明する。

図３に示すように、入口スリーブ２１０は、ハウジング本体１００の入口部１１０の入口内壁面１１７（内壁面）に沿って設けられている。入口スリーブ２１０は、ハウジング本体１００の入口内壁面１１７と排ガスとが直接接触することを妨げるように、ハウジング本体１００の入口部１１０の開口端１１３からスクロール流路９１の入口近傍まで延びるように設けられている。

また、入口スリーブ２１０は、排ガスの流れ方向に沿って２つのセクションに分割されており、入口スリーブ第１セクション２１０ａと、入口スリーブ第２セクション２１０ｂとを含む。そのため、入口スリーブ２１０の製造時には入口スリーブ２１０を入口スリーブ第１セクション２１０ａと入口スリーブ第２セクション２１０ｂとに分けて加工することができる。
なお、幾つかの実施形態では入口スリーブ２１０は、排ガスの流れ方向に沿って３つ以上のセクションに分割されていてもよい。また、入口スリーブ２１０は、排ガスの流れ方向に沿って複数のセクションに分割されていることに加えて、各セクションが排ガスの流れ方向に交差する方向に沿ってさらに分割されていてもよい。

続いて、ハウジング本体１００の入口部１１０に対する入口スリーブ２１０の支持構造について説明する。
ハウジング本体１００の入口部１１０は、排ガスの入口流路１１１の開口端１１３の周縁に沿って設けられる入口凹部１１５（凹部）を含んでいる。
一方、入口スリーブ２１０は、入口スリーブ２１０の排ガスの上流側の端部２１１において、入口スリーブ２１０の径方向外側に突出して設けられた入口凸部（凸部）２１７を含む。そして、入口凸部２１７は、ハウジング本体１００の入口凹部１１５に嵌合されている。

また、入口スリーブ２１０は、入口スリーブ２１０の外面２１５とハウジング本体１００の入口部１１０の内壁面１１７との間に隙間５０１が形成されるように、ハウジング本体１００の入口部１１０に支持されている。
具体的には、入口スリーブ２１０は、入口スリーブ２１０の排ガスの上流側の端部２１１と下流側の端部２１３との間の領域に、入口スリーブ２１０の外面２１５から突出して設けられる突起部２１９を含んでいる。突起部２１９は、ハウジング本体１００の入口内壁面１１７と、入口スリーブ２１０の外面２１５との間に隙間５０１を形成するように設けられている。

本実施形態では、突起部２１９は、入口スリーブ２１０の内面から外面２１５に向かって凹むように設けられたディンプルによって形成されており、複数の突起部（ディンプル）２１９が入口スリーブ２１０の周方向に沿って離間して設けられている。また、本実施形態では、突起部２１９は、入口スリーブ２１０の排ガスの流れ方向において互いに離間して複数設けられている。

但し、幾つかの実施形態では、突起部２１９はディンプルに限られず、例えば、入口スリーブ２１０の周方向に連続して設けられた環状の突起部であってもよい。また、本発明の幾つかの実施形態では、突起部２１９は入口スリーブ２１０の排ガスの流れ方向において１つだけ設けられていてもよい。

更に、本発明の幾つかの実施形態では、例えば次の場合には突起部２１９を省略することができる。すなわち、ハウジング本体１００の入口凹部１１５に対する入口スリーブ２１０の入口凸部２１７の嵌合のみによって隙間５０１を形成しつつ、入口スリーブ２１０をハウジング本体１００に支持することが可能である場合には、突起部２１９がなくてもよい。

幾つかの実施形態ではタービンハウジングの排ガス入口部は以下に示す変形例を適用してもよい。

図４（ａ）、（ｂ）に示す通り、本変形例のタービンハウジング９は、ハウジング本体１００の入口部１１０に入口スリーブ２１０を固定するための固定用ピース３００をさらに備えている。本変形例において、固定用ピース３００は、環状の部材であり、ハウジング本体１００の入口凹部１１５に嵌合している。そして、入口スリーブ２１０の入口凸部２１７は、ハウジング本体１００の入口凹部１１５に嵌合された状態で、固定用ピース３００とハウジング本体１００との間に挟持されている。
なお、幾つかの実施形態において固定用ピース３００はハウジング本体１００の入口凹部１１５に対して溶接で固定されることができる。

本変形例によれば、入口スリーブ２１０の入口凸部２１７は、ハウジング本体１００の入口凹部１１５に嵌合された状態で、固定用ピース３００とハウジング本体１００との間に挟持されるので、ハウジング本体１００に対する入口スリーブ２１０の固定を強固なものにすることができる。

ここで、入口スリーブ２１０は、溶接によってハウジング本体１００に強固に固定されることが望ましい場合もある。しかしながら、入口スリーブ２１０の厚さは小さいため、溶接時に発生する熱によって入口スリーブ２１０が変形してしまう可能性がある。
本変形例によれば、固定用ピース３００を備えるため、固定用ピース３００をハウジング本体１００に対して溶接で固定しつつ、入口スリーブ２１０の入口凸部２１７を固定用ピース３００とハウジング本体１００との間に挟持することもできる。このことによって、ハウジング本体１００に対する入口スリーブ２１０の固定をより強固なものにすることができる。

次に図５を用いて、本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジング９の排ガス出口部について説明する。

出口スリーブ２２０は、ハウジング本体１００の出口部１２０の出口内壁面１２７に沿って設けられている。出口スリーブ２２０は、ハウジング本体１００の出口内壁面１２７と排ガスとが直接接触することを妨げるように、ハウジング本体１００の出口部１２０の開口端１２３からハウジング本体１００の出口部１２０のウエストゲート弁２５０の近傍まで延びるように設けられている。
なお、幾つかの実施形態では、出口スリーブ２２０は、ウエストゲート弁２５０が設けられない過給機（例えば、ＶＧターボ）のタービンハウジングに備えられていても良い。

また、出口スリーブ２２０は、排ガスの流れ方向に沿って２つのセクションに分割されており、出口スリーブ第１セクション２２０ａと、出口スリーブ第２セクション２２０ｂとを含む。そのため、出口スリーブ２２０の製造時には出口スリーブ２２０を出口スリーブ第１セクション２２０ａと出口スリーブ第２セクション２２０ｂとに分けて加工することができる。
なお、本発明の幾つかの実施形態では出口スリーブ２２０は、排ガスの流れ方向に沿って３つ以上のセクションに分割されていてもよい。また、出口スリーブ２２０は、排ガスの流れ方向に沿って複数のセクションに分割されていることに加えて、各セクションが排ガスの流れ方向に交差する方向に沿ってさらに分割されていてもよい。

続いて、ハウジング本体１００の出口部１２０に対する出口スリーブ２２０の支持構造について説明する。
ハウジング本体１００の出口部１２０は、排ガスの出口流路１２１の開口端１２３の周縁に沿って設けられる出口凹部１２５（凹部）を含んでいる。
一方、出口スリーブ２２０は、出口スリーブ２２０の排ガスの下流側の端部２２１において、出口スリーブ２２０の径方向外側に突出して設けられた出口凸部２２７（凸部）を含んでいる。そして、本出口凸部２２７は、ハウジング本体１００の出口凹部１２５に嵌合されている。

また、本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、ハウジング本体１００の出口凹部１２５は、ハウジング本体１００の出口部１２０の周方向に沿って連続した環状である。
一方、出口スリーブ２２０の出口凸部２２７は、出口スリーブ２２０の周方向に沿って離間して複数設けられている。このことにより、出口スリーブ２２０の出口凸部が周方向に沿って連続した環状である場合よりも、出口スリーブ２２０とハウジング本体１００との接触面積を小さくすることができる。その結果、排ガスからタービンハウジング９への入熱が抑制される。

なお、幾つかの実施形態では、出口スリーブの出口凸部２２７が、周方向に連続する環状であってもよい。この場合、出口スリーブ２２０の出口凸部が周方向に沿って離間して複数設けられる場合よりも、出口スリーブ２２０をハウジング本体１００に強固に固定することができる。
また、幾つかの実施形態では、図４に示したタービンハウジング９の排ガス入口部の変形例のように、ハウジング本体１００の出口部１２０に出口スリーブ２２０を固定するための固定用ピースをさらに備えていてもよい。この場合、固定用ピースは、例えば環状の部材であり、ハウジング本体１００の出口凹部１２５に嵌合される。そして、出口スリーブ２２０の出口凸部２２７は、ハウジング本体１００の出口凹部２２５に嵌合された状態で、固定用ピースとハウジング本体１００との間に挟持される。
この場合、幾つかの実施形態において固定用ピースはハウジング本体１００の出口凹部１２５に対して溶接で固定されることができる。

ハウジング本体１００の出口部１２０は、出口スリーブ２２０の排ガスの上流側の端部２２３（タービンホイール側の端部）が嵌合するように構成された嵌合溝１２９を含む。この嵌合溝１２９に、出口スリーブ２２０の排ガスの上流側の端部２２３が嵌合している。

なお、幾つかの実施形態では、例えば次の場合には嵌合溝１２９を省略することも可能である。すなわち、ハウジング本体１００の出口部の出口流路１２１の長さが短く、出口スリーブ２２０の長さも短い場合であって、ハウジング本体１００の出口凹部１２５に、出口スリーブ２２０の出口凸部２２７が嵌合されることのみによってハウジング本体１００に対する出口スリーブ２２０の位置決めが可能である場合には、ハウジング本体１００の出口部１２０の嵌合溝１２９がなくてもよい。

出口スリーブ２２０は、出口スリーブ２２０の外面２２５とハウジング本体１００の出口内壁面１２７との間に隙間５０１が形成されるように、ハウジング本体１００の出口部１２０に支持されている。
具体的には、出口スリーブ２２０は、ハウジング本体１００の出口凹部１２５に出口スリーブ２２０の出口凸部２２７が嵌合すると共に、ハウジング本体１００の嵌合溝１２９に出口スリーブ２２０の排ガスの上流側端部２２３が嵌合することによって、出口スリーブ２２０が、出口スリーブ２２０の外面２２５とハウジング本体１００の出口部１２０の内壁面１２７との間に隙間５０１を形成しつつ、ハウジング本体１００の出口部１２０に支持されている。
なお、幾つかの実施形態では、図３に示したタービンハウジング９の排ガス入口部のように、出口スリーブ２２０の排ガスの上流側の端部２２３と下流側の端部２２１との間の領域に、出口スリーブ２２０の外面２２５から突出して設けられる突起部を含んでいてもよい。そして、この突起部が、ハウジング本体１００の入口内壁面１１７と、入口スリーブ２１０の外面２１５との間に隙間５０１を形成するように設けられていてもよい。この場合、例えば、ハウジング本体１００の嵌合溝１２９を省略してもよい。
また、幾つかの実施形態では、ハウジング本体１００の入口部１１０と同様、突起部は出口スリーブ２２０の内面から外面２２５に向かって凹むように設けられたディンプルによって形成されることができる。

幾つかの実施形態ではタービンハウジングの排ガス出口部は以下に示す変形例を適用してもよい。

図６（ａ）、（ｂ）に示す通り、本変形例のタービンハウジング９は、ハウジング本体１００の出口部１２０に、出口スリーブ２２０の排ガスの上流側の端部２２３（タービンホイール側の端部）を締結するための締結部材２３３をさらに備えている。本変形例において、締結部材２３３は、例えば、複数のボルトと該ボルトが挿通されるカラーとを含むことができる。そして、出口スリーブ２２０の排ガスの上流側の端部２２３がボルトに挿通され、ボルトの頭部とカラーとの間に出口スリーブ２２０の排ガスの上流側の端部２２３が挟まれた状態で、ボルトがハウジング本体１００の出口部１２０に螺合されることによって、出口スリーブ２２０がタービンハウジング９に締結支持されている。
出口スリーブ２２０の上流側端部２２３とハウジング本体１００の出口部１２０とをカラーを介さずに直接締結する場合、出口スリーブ２２０の上流側端部２２３が部分的にハウジング本体１００の出口部１２０から浮上がり、隙間５０１に排ガスが侵入してしまうことがある。この点、出口スリーブ２２０の上流側端部２２３とハウジング本体１００の出口部１２０との間にカラーを介在させることで、出口スリーブ２２０の上流側端部２２３とハウジング本体１００の出口部１２０との間の締結部を介して隙間５０１に侵入する排ガスの流れをカラーによって阻止することができる。
なお、他の実施形態では、カラーを介さずに、出口スリーブ２２０の上流側端部２２３とハウジング本体１００の出口部１２０とが締結部材２３３を用いて直接締結される。

以上、図５、図６を参照して、タービンハウジング９の排ガス出口部の構成について説明した。ここで、幾つかの実施形態では、タービンハウジング９の排ガス出口部の構成をタービンハウジング９の排ガス入口部に適用してもよい。

例えば、幾つかの実施形態では、ハウジング本体１００の入口部１１０に設けられる入口スリーブ２１０の入口凸部２１７は、入口スリーブ２１０の周方向に沿って離間して複数設けられてもよい。このことにより、入口スリーブ２１０の入口凸部２１７が周方向に沿って連続した環状である場合よりも、入口スリーブ２１０とハウジング本体１００との接触面積を小さくすることができる。その結果、排ガスからタービンハウジング９への入熱が抑制される。

また、例えば、幾つかの実施形態では、ハウジング本体１００の入口部１１０は、入口スリーブ２１０の排ガスの下流側の端部２１３（タービンホイール側の端部）が嵌合するように構成された嵌合溝を含み、この嵌合溝に、入口スリーブ２１０の排ガスの下流側の端部２１３が嵌合していてもよい。

また、例えば、幾つかの実施形態では、タービンハウジング９は、ハウジング本体１００の入口部１１０に、入口スリーブ２１０の排ガスの下流側の端部２１３（タービンホイール側の端部）を締結するための締結部材を備えていてもよい。本締結部材は、例えば、複数のボルトと該ボルトが挿通されるカラーとを含んでいてもよい。この場合、入口スリーブ２１０の排ガスの下流側の端部２１３がボルトに挿通され、ボルトの頭部とカラーとの間に入口スリーブ２１０の排ガスの下流側の端部２１３が挟まれた状態で、ボルトがハウジング本体１００の出口部１２０に螺合されることによって、入口スリーブ２１０がタービンハウジング９に締結支持されることができる。

次に、図７を参照して、本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングの遮熱構造の一例について説明する。図７は、本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングの遮熱構造の一例を示す図である。

図７に示すように、幾つかの実施形態において、タービンハウジング９は、スリーブ（２１０、２２０）の内面に遮熱コーティング４００を備える。本遮熱コーティング４００は、例えば溶射によって形成されることができる。
すなわち、本実施形態によれば、ハウジング本体１００の内壁面（１１７，１２７）とスリーブ（２１０，２２０）との間に隙間５０１が形成され、さらに、スリーブ（２１０，２２０）の内面に遮熱コーティング４００が形成される。こうして、隙間５０１、スリーブ（２１０，２２０）及び遮熱コーティング４００の３つの層によって、排ガス流路とハウジング本体１００の内壁面とが隔てられる。

遮熱コーティング４００によって、ハウジング本体１００の入口部１１０及び出口部１２０において、排ガスからスリーブ（入口スリーブ２１０、出口スリーブ２２０）への熱の侵入を遮ることができるので、排ガスからタービンハウジング９への入熱をさらに抑制することができる。

また、入口スリーブ２１０と出口スリーブ２２０とは、各々が排ガスの流れ方向に沿って２つのセクションに分割されているので、例えば溶射によって遮熱コーティング４００を形成する場合、筒状の一体構造のスリーブと比較して容易に遮熱コーティング４００を形成することができる。

図８を参照して、本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングの遮熱構造の変形例について説明する。図８は、本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングの遮熱構造の変形例を示す図である。

図８に示すように、幾つかの実施形態において、タービンハウジング９は、ハウジング本体１００の入口部１１０の入口内壁面１１７と入口スリーブ２１０の外面２１５との間に設けられた断熱材５０２を備える。また、タービンハウジング９は、ハウジング本体１００の出口部１２０の出口内壁面１２７と出口スリーブ２２０の外面２２５との間に設けられた断熱材５０２を備える。

この断熱材５０２によって、ハウジング本体１００の入口部１１０及び出口部１２０において、スリーブ（２１０，２２０）からタービンハウジング９に伝わる熱の量を小さくすることができるので、排ガスからタービンハウジング９への入熱をさらに抑制することができる。
なお、本変形例においては、スリーブ（２１０，２２０）の内面に遮熱コーティング４００が形成されているが、これに限られず、幾つかの実施形態では遮熱コーティング４００を省略してもよい。

上述した幾つかの実施形態によれば、ハウジング本体１００の入口部１１０及び出口部１２０の内壁面（１１７，１２７）に沿ってスリーブ（２１０，２２０）を設けたので、熱容量が大きいハウジング本体１００の内壁面（１１７，１２７）と排ガスとの接触を防ぐことができる。そのため、排ガスからハウジング本体１００への入熱を抑制することができ、排ガスの熱エネルギーの損失を抑制することができる。
このことにより、例えば、排気タービン７の排ガスの流れ方向下流側に触媒５を設けている場合には、排気タービン７から排出される排ガスの温度を高く保つことができるので、過給機１の始動時において、触媒５を活性化させるまでの時間を短縮することができる。
また、入口スリーブ２１０によって、熱容量が大きいハウジング本体１００の内壁面と排ガスとの接触を防ぐことで、より大きな熱エネルギーを持った排ガスをタービンホイール１１に流入させることができる。よって、エンジンの始動時においてタービンホイール１１に対して排ガスがより多くの仕事をすることになり、過給機１のレスポンスを改善することができる。
また、タービンハウジング９の入口スクロール部（タービンスクロール流路９１）からハウジング本体１００を介して、出口ディフューザ部（出口流路１２１）への伝熱に起因して、タービンスクロール流路９１を流れる排ガスの温度が低下してしまうことがある。この点、上記構成の出口スリーブ２２０を設けることで、入口スクロール部から出口ディフューザ部への伝熱を抑制することができ、過給機１のレスポンスを改善することができる。

また、上述の実施形態によれば、スリーブ（２１０，２２０）が、排ガスの流れ方向に沿って分割された複数のセクションを含むように構成したので、製造時にはスリーブ（２１０，２２０）をセクション毎に加工すれば足り、一体構造のスリーブを備えるタービンハウジング９よりも容易に製造することができる。

また、上述の実施形態によれば、ハウジング本体１００の凹部（１１５，１２５）に、スリーブ（２１０，２２０）の径方向外側に突出して設けられる凸部（２１７，２２７）が嵌合するので、スリーブ（２１０，２２０）をハウジング本体１００に対して位置決めすることができる。その結果、スリーブ（２１０，２２０）をハウジング本体１００に対して容易に組み付けることができ、タービンハウジング９の製造が容易となる。

また、上述の実施形態によれば、スリーブ（２１０，２２０）は、本スリーブの外面（２１５、２２５）とハウジング本体１００の内壁面（１１７，１２７）との間に隙間５０１が形成されるようにハウジング本体１００に支持される。そのため、隙間５０１によって、排ガスからタービンハウジング９への入熱を抑制することができるので、排ガスの熱エネルギーの損失をより抑制することが可能となる。

また、上述の実施形態によれば、入口スリーブ２１０は、入口スリーブ２１０の排ガスの上流側の端部２１１と下流側の端部２１３との間の領域に、入口スリーブ２１０の外面から突出して設けられる突起部２１９を含み、突起部２１９は、入口スリーブ２１０の外面とハウジング本体１００の入口内壁面１１７との間に隙間５０１を形成するように構成されているので、より確実に入口スリーブ２１０の外面２１５とハウジング本体１００の入口内壁面１１７との間の隙間５０１を保持することができる。そのため、排ガスからタービンハウジング９への入熱を抑制することができ、排ガスの熱エネルギーの損失をより抑制することが可能となる。

また、上述の実施形態において、突起部２１９は、入口スリーブ２１０の内面から外面に向かって凹むように設けられたディンプルによって形成されているので、入口スリーブ２１０をプレス等で加工する際に突起部２１９も同時に形成することができ、タービンハウジング９を容易に製造することができる。

また、上述の実施形態によれば、ハウジング本体１００の出口部１２０は、出口スリーブ２２０の排ガスの上流側の端部２２３（タービンホイール側の端部）が嵌合する嵌合溝１２９を含むので、嵌合溝１２９に出口スリーブ２２０の排ガスの上流側の端部２２３が嵌合することによって、出口スリーブ２２０をハウジング本体１００に精度よく位置決めすることができる。そのため、タービンハウジング９を容易に製造することができる。
また、出口スリーブ２２０の外面２２５とハウジング本体１００の出口内壁面１２７との間の隙間５０１をより確実に保持することができるので、排ガスからタービンハウジング９への入熱を抑制することができ、排ガスの熱エネルギーの損失をより抑制することが可能となる。

１ 過給機
３ コンプレッサ
３１ コンプレッサインペラ
３３ コンプレッサハウジング
３５ コンプレッサスクロール流路
３９ 吸気導入路
４１ ディフューザ流路
５ 触媒
７ 排気タービン
９ タービンハウジング
９１ タービンスクロール流路
１１ タービンホイール
１００ ハウジング本体
１１０ 入口部
１１１ 入口流路
１１３ 入口開口端
１１５ 入口凹部
１１７ 入口内壁面
１２０ 出口部
１２１ 出口流路
１２３ 出口開口端
１２５ 出口凹部
１２７ 出口内壁面
１２９ 嵌合溝
２１０ 入口スリーブ
２１０ａ 入口スリーブ第１セクション
２１０ｂ 入口スリーブ第２セクション
２１１ 入口スリーブの上流側端部
２１３ 入口スリーブの下流側端部（タービンホイール側の端部）
２１５ 入口スリーブの外面
２１７ 入口凸部
２１９ 突起部（ディンプル）
２２０ 出口スリーブ
２２０ａ 出口スリーブ第１セクション
２２０ｂ 出口スリーブ第２セクション
２２１ 出口スリーブの下流側端部
２２３ 出口スリーブの上流側端部（タービンホイール側の端部）
２２５ 出口スリーブの外面
２２７ 出口凸部
２３３ 締結部材
２５０ ウエストゲート弁
３００ 固定用ピース
４００ 遮熱コーディング
５０１ 隙間
５０２ 断熱材

Claims (12)

1. タービンハウジングであって、
   タービンホイールを収容するように構成され、前記タービンホイールに排ガスを導くための入口流路を形成する入口部と、前記タービンホイールからの前記排ガスを排出するための出口流路を形成する出口部と、を含むハウジング本体と、
   前記ハウジング本体の前記入口部又は前記出口部の少なくとも一方の内壁面に沿って設けられる少なくとも一つのスリーブと、を備え、
   各々の前記スリーブは、前記排ガスの流れ方向に沿って分割された複数のセクションを含み、
   各々の前記セクションの内面に設けられた遮熱コーティングをさらに備え、
   前記少なくとも一つのスリーブは、排ガスの上流側の端部と下流側の端部との間の領域に、該スリーブの外面から突出して設けられる突起部を含み、
   前記突起部は、前記複数のセクション間の前記流れ方向に沿った分割線を含む分割面を挟んで該分割面に交差する断面内にて互いに対向する位置にそれぞれ該分割面の両側の一対のセクションの外表面に設けられた少なくとも一組の突起を含み、
   前記突起部は、前記ハウジング本体の内壁面に接触し、前記スリーブの前記外面と前記ハウジング本体の前記内壁面との間に隙間を形成するように構成された
   ことを特徴とするタービンハウジング。
2. 前記ハウジング本体は、前記ハウジング本体の前記入口部又は前記出口部の少なくとも一方の前記排ガスの流路の開口端の周縁に沿って設けられる凹部を含み、
   前記少なくとも一つのスリーブは、前記凹部に嵌合するように前記スリーブの径方向外側に突出して設けられる凸部を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載のタービンハウジング。
3. タービンハウジングであって、
   タービンホイールを収容するように構成され、前記タービンホイールに排ガスを導くための入口流路を形成する入口部と、前記タービンホイールからの前記排ガスを排出するための出口流路を形成する出口部と、を含むハウジング本体と、
   前記ハウジング本体の前記入口部又は前記出口部の少なくとも一方の内壁面に沿って設けられる少なくとも一つのスリーブと、を備え、
   各々の前記スリーブは、前記排ガスの流れ方向に沿って分割された複数のセクションを含み、
   前記ハウジング本体は、前記ハウジング本体の前記入口部又は前記出口部の少なくとも一方の前記排ガスの流路の開口端の周縁に沿って設けられる凹部を含み、
   前記少なくとも一つのスリーブは、前記凹部に嵌合するように前記スリーブの径方向外側に突出して設けられる凸部を含み、
   前記ハウジング本体に前記スリーブを固定するための固定用ピースをさらに備え、
   前記固定用ピースは、前記ハウジング本体の前記凹部に対して溶接部を介して固定され、
   前記スリーブの前記凸部は、前記ハウジング本体の前記凹部に嵌合された状態で、前記固定用ピースと前記ハウジング本体との間に挟持される
   ことを特徴とするタービンハウジング。
4. タービンハウジングであって、
   タービンホイールを収容するように構成され、前記タービンホイールに排ガスを導くための入口流路を形成する入口部と、前記タービンホイールからの前記排ガスを排出するための出口流路を形成する出口部と、を含むハウジング本体と、
   前記ハウジング本体の前記入口部又は前記出口部の少なくとも一方の内壁面に沿って設けられる少なくとも一つのスリーブと、を備え、
   各々の前記スリーブは、前記排ガスの流れ方向に沿って分割された複数のセクションを含み、
   各々の前記セクションの内面に設けられた遮熱コーティングをさらに備え、
   前記少なくとも一つのスリーブは、前記スリーブの外面と前記ハウジング本体の内壁面との間に隙間が形成されるように、前記ハウジング本体に支持されていることを特徴とするタービンハウジング。
5. 前記少なくとも一つのスリーブは、排ガスの上流側の端部と下流側の端部との間の領域に、該スリーブの外面から突出して設けられる突起部を含み、
   前記突起部は、前記スリーブの前記外面と前記ハウジング本体の内壁面との間に隙間を形成するように構成されたことを特徴とする請求項３又は４に記載のタービンハウジング。
6. 前記突起部は、前記スリーブの内面から外面に向かって凹むように設けられたディンプルによって形成されたことを特徴とする請求項５に記載のタービンハウジング。
7. タービンハウジングであって、
   タービンホイールを収容するように構成され、前記タービンホイールに排ガスを導くための入口流路を形成する入口部と、前記タービンホイールからの前記排ガスを排出するための出口流路を形成する出口部と、を含むハウジング本体と、
   前記ハウジング本体の前記出口部の内壁面に沿って設けられるスリーブと、
   を備え、
   前記スリーブは、前記出口部に設けられるウエストゲート弁を避けて、該ウエストゲート弁の周囲に配置され、
   前記スリーブは、前記排ガスの流れ方向に沿って分割された複数のセクションを含み、
   前記ハウジング本体の前記出口部は、前記ウエストゲート弁を取り囲むように形成され、前記スリーブの前記タービンホイール側に位置する上流側端部が嵌合する嵌合溝を含むことを特徴とするタービンハウジング。
8. タービンハウジングであって、
   タービンホイールを収容するように構成され、前記タービンホイールに排ガスを導くための入口流路を形成する入口部と、前記タービンホイールからの前記排ガスを排出するための出口流路を形成する出口部と、を含むハウジング本体と、
   前記ハウジング本体の前記出口部の内壁面に沿って設けられるスリーブと、
   を備え、
   前記スリーブは、前記出口部に設けられるウエストゲート弁を避けて、該ウエストゲート弁の周囲に配置され、
   前記スリーブは、前記排ガスの流れ方向に沿って分割された複数のセクションを含み、
   前記ハウジング本体の前記出口部に、前記ウエストゲート弁を取り囲むように設けられ、前記タービンホイール側に位置する前記スリーブの上流側端部を締結するための締結部材をさらに備えることを特徴とするタービンハウジング。
9. 前記スリーブの内面に遮熱コーティングを備えることを特徴とする請求項３、請求項７又は請求項８に記載のタービンハウジング。
10. 前記ハウジング本体の前記入口部又は前記出口部の少なくとも一方の内壁面と前記スリーブの間に設けられる断熱材をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のタービンハウジング。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のタービンハウジングと、
    前記タービンハウジングに収容されるタービンホイールと、を備えることを特徴とする排気タービン。
12. 請求項１１に記載の排気タービンと、
    前記排気タービンによって駆動されるように構成されたコンプレッサと、
    を備えることを特徴とする過給機。

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