JP6735916B2 - タービンハウジング - Google Patents

Description

本発明は、車両のターボチャージャに用いられるタービンハウジングに関する。

ターボチャージャに用いられるタービンハウジングとしては、鋳造製のものが一般的である。これに対し、板金製のタービンハウジングが特許文献１により開示されている。

この特許文献１に開示されたタービンハウジングは、外側ハウジング内に、管形状の短管を有する内側ハウジングと、排ガス装置へ通ずるアウトレット管が設けられている。その際、アウトレット管は、シールリングにより管形状の短管と互いに移動可能に連結されている。

特表２０１３−５２６６７３号公報 特開２０１３−６８１５３号公報 特開２００７−２７９１号公報

しかしながら、従来のタービンハウジングでは、内側ハウジングが全て板金製で形成されているため、軽量ではあるが、熱により変形したり、亀裂等が発生したりし易く、耐久性の確保が難しかった。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、排気流路を有した内筒の熱膨張による変位を許容することができ、内筒の熱膨張を有効に吸収することができる耐久性の高いタービンハウジングを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るタービンハウジングは、排気ガスの入口を構成する排気入口側フランジと排気ガスの出口を構成する排気出口側フランジとの間に、タービンホイールが配置される排気流路を形成する内筒と、内筒と所定間隔を空けて該内筒を覆う外筒と、を備え、内筒の排気出口側に位置する排気管よりタービンホイールを経由した排気ガスを排出する。内筒は、板金製の第１スクロール部材と、第１スクロール部材よりも耐熱性の高い鋳物製の第２スクロール部材と、板金製の排気管とから形成される。そして、内筒の排気ガスの排気出口側領域は、第２スクロール部材によって形成される。また、外筒は、分割された少なくとも２つの板金製の外筒部材で形成される。第２スクロール部材は、排気出口側に筒状部が形成される。そして、排気管の端部側が、筒状部に対して、シールされて取り付けられる。外筒は、排気入口側フランジの外周で溶接される。排気入口側フランジにおける排気ガスの下流側端部の内周側には、外筒との間で凹部を形成するリブが形成され、凹部内に内筒本体の前記排気入口側の端部が挿入される。リブと、内筒本体における排気入口側の端部との間にはクリアランスが形成されるとともに、凹部の底面と内筒本体における排気入口側の端部との間にもクリアランスが形成される。

本発明の一態様に係るタービンハウジングによれば、排気管を含めた内筒の排気出口側の耐久性を高めることができ、内筒とタービンホイールとのクリアランス（チップクリアランス）を簡単かつ確実に経時的に確保することができる。また、筒状部にシール材を介して内筒の排気管の端部側をスライド自在に取り付けたことにより、高効率のターボ性能を確保することができる。

図１は、本発明の第１実施形態のターボチャージャに用いられるタービンハウジングの側面図である。 図２は、上記タービンハウジングの正面図である。 図３は、上記タービンハウジングの背面図である。 図４は、上記タービンハウジングの断面図である。 図５（ａ）は、上記タービンハウジングの鋳物製のスクロール部材と排気管のシール状態を示す部分拡大断面図、図５（ｂ）は、同鋳物製のスクロール部材と排気管のシールに用いられるシールリングの正面図である。 図６は、図４中ＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。 図７は、排気入口側フランジと内筒との接続部を示す部分拡大断面図である。 図８は、図７の変形例を示す部分拡大断面図である。 図９（ａ）は、本発明の第２実施形態のタービンハウジングの鋳物製のスクロール部材と排気管のシール状態を示す部分拡大断面図、図９（ｂ）は、同鋳物製のスクロール部材と排気管のシールに用いられるシールリングの正面図である。 図１０（ａ）は、本発明の第３実施形態のタービンハウジングの鋳物製のスクロール部材と排気管のシール状態を示す部分拡大断面図、図１０（ｂ）は、同鋳物製のスクロール部材と排気管のシールに用いられるシールリングの正面図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態のターボチャージャに用いられるタービンハウジングの側面図、図２は同タービンハウジングの正面図、図３は同タービンハウジングの背面図、図４は同タービンハウジングの断面図、図５（ａ）は同タービンハウジングの鋳物製のスクロール部材と排気管のシール状態を示す部分拡大断面図、図５（ｂ）は同鋳物製のスクロール部材と排気管のシールに用いられるシールリングの正面図、図６は図４中ＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。図７は、内筒が排気入口側フランジに嵌め込まれた状態を示す部分拡大断面図、図８は図７の状態の変形例を示す部分拡大断面図である。

タービンハウジング１０は、車両のターボチャージャのハウジングとして用いられるものである。図１〜図４に示すように、タービンハウジング１０は、吸入空気（吸気）Ａの入口１１ａを構成する吸気入口側のフランジ１１、排気ガスＢの入口１２ａを構成する排気入口側フランジ１２、排気ガスＢの出口１３ａを構成する排気出口側（排気流れ下流側）フランジ１３、排気入口側フランジ１２と排気出口側フランジ１３との間に備えられた渦状の排気ガス流路（排気流路）Ｋを構成するスクロール部としての内筒２０、この内筒２０の排気出口側の箇所（円筒状部２４）に接続された内筒２０の一部（後端側）を成す排気管３０、および、これら内筒２０と排気管３０を隙間（所定間隔）Ｇを空けて覆う外筒４０を備える。つまり、タービンハウジング１０は、所謂二重殻構造となっている。このタービンハウジング１０は、排気入口側フランジ１２の入口１２ａから入った排気ガスＢを、内筒２０の旋回中心部（中心部）Ｏに配設されたタービンホイール１４を経由して排気出口側フランジ１３の出口１３ａから排出するものである。

ここで説明の便宜のために、タービンハウジング１０におけるタービンホイール１４のタービン軸１４ａの軸方向Ｌを前後方向とし、この前後方向に対して直交する所定の一方向を上下方向とする。

図１に示すように、吸気入口側のフランジ１１には、外部から吸入空気Ａを取り入れるコンプレッサ１５が接続されている。また、排気ガスＢを放出する排気出口側フランジ１３には、排気ガスＢの有害な汚染物質を取り除く触媒コンバータ（排気ガス浄化装置）１６が連結フランジ１７と連結管１８を介して接続されている。即ち、タービンハウジング１０は、吸気側のコンプレッサ１５と触媒コンバータ１６の間に介在されている。

図２及び図４に示すように、内筒（スクロール部）２０は、ハウジング内部の排気ガスＢの渦巻き状の排気ガス流路Ｋを実質的に区画形成し、且つ、内筒２０と外筒４０との間に排気ガスＢが侵入可能に排気入口側フランジ１２と接続された内筒本体２０ａと、この内筒本体２０ａの排気出口側に接続された排気管３０とを有している。そして、外筒４０は、内筒２０及び排気管３０を隙間（所定間隔）Ｇを空けて完全に覆い、内筒２０及び排気管３０を保護すると同時に断熱し、かつ、タービンハウジング１０としての剛性を高める役割を担う外殻構造体をなしている。

図４に示すように、第１実施形態のタービンハウジング１０における内筒２０は、タービンホイール１４のタービン軸１４ａの軸方向Ｌに直交する方向で２分割形成された板金製で薄板状のスクロール部材から成る第１内筒分割体２１及び第２内筒分割体２２と、タービンホイール１４に相対向する部位（排気ガスＢの排気出口側領域）に位置する板金製より耐熱性の高い材料として鋳造より形成された鋳物製のスクロール板材から成る第３内筒分割体（鋳造部）２３を備える内筒本体２０ａと、板金製で円筒状の排気管３０から構成されている。

図２及び図４に示すように、第１内筒分割体２１と第２内筒分割体２２は、板金をプレス加工することにより所定の湾曲筒形状に成形されている。そして、このプレス成形された２つの板金製の第１内筒分割体２１の後周縁側の端部２１ｂと第２内筒分割体２２の前周縁側の端部２２ａは、溶接により接合して固定してある。即ち、第１内筒分割体２１の後周縁側の端部２１ｂと第２内筒分割体２２の前周縁側の端部２２ａは、外側に垂直に長さが異なるように折り曲げ形成されており、この長短の端部２１ｂ，２２ａ同士が溶接（溶接部分を符号Ｅで示す）により固定されている。

また、図２及び図４に示すように、第３内筒分割体２３は、鋳物部品にて所定の湾曲筒形状に成形されている。そして、図４及び図５に示すように、板金製の第２内筒分割体２２の後周縁側の端部２２ｂと鋳物製の第３内筒分割体２３の後外周縁側の段差凹状の端部２３ｂ同士を排気ガス流路Ｋの流路面ｋの反対側の面からの溶接（溶接部分を符号Ｅで示す）により接合して固定してある。これにより、内筒２０は、排気ガスＢの排気出口側領域としてタービンホイール１４に相対向する部位が、鋳物製のスクロール部材から成る鋳物製の第３内筒分割体２３によって形成されており、残りの部位が、板金製のスクロール板材から成る板金製の第１内筒分割体２１及び第２内筒分割体２２から形成されている。そしてこの内筒２０の内部が、渦巻き状の排気ガス流路Ｋを形成している。

さらに、図２及び図４に示すように、鋳物製の第３内筒分割体２３の正面２３ａ（前側）は、平坦部になっていて、その下側、つまり、排気入口側フランジ１２が配置される排気入口側の面積が上側、つまり排気入口側フランジ１２の反対側の面積よりも広く形成されている。即ち、図４に示すように、鋳物製の第３内筒分割体２３の排気入口側フランジ１２寄り（下側）の部位は、その反対側（上側）の部位よりも厚肉に形成されている。これにより、鋳物製の第３内筒分割体２３によって内筒２０の排気ガス流路Ｋの流路面ｋの一部が形成されている。

さらに、鋳物製の第３内筒分割体２３における排気ガスＢの排気出口側領域としてタービンホイール１４に対向する部位の排気入口側には段差円環状の凹部２３ｃが形成されている。そして、この部位の排気出口側には円筒状部（筒状部）２４が一体突出形成されている。この段差円環状の凹部２３ｃには、タービンホイール１４を保護する円環リング状の補強部材（図示省略）を嵌め込んである。

また、図４に示すように、円筒状部２４の内壁は出口側に行くに従って滑らかに径が拡がる略円錐状の斜面２３ｄに形成されている。そして、円筒状部２４の外周面２４ａに排気管３０の前側の端部３１を嵌め込んで、シールリング（シール材）２５を介して排気管３０の端部３１側をスライド（摺動）自在に取り付けてある。詳述すると、図４及び図５（ａ）に示すように、円筒状部２４の外周面２４ａに、シールリング２５を収容する凹溝部（収容部）２４ｃを円環状に形成してある。この円環状の凹溝部２４ｃにシールリング２５を嵌合してある。そして、該円筒状部２４の外周面２４ａにシールリング２５を介して排気管３０の前側の端部３１側をスライド自在に取り付けてある。

図５（ａ），図５（ｂ）に示すように、シールリング２５は、正面視Ｃ字状に形成してあり、押し潰されることで、その両端部２５ａ，２５ｂが外側に開かれるようになっている。シールリング２５が押し潰されて、その両端部２５ａ，２５ｂが開かれることにより面圧を発生しながらスライドさせることができるため、円筒状部２４の外周面２４ａと排気管３０の前側の端部３１の内周面３１ａとの隙間を簡単かつ確実にシールできるようになっている。

図１〜図４に示すように、外筒４０は、タービンホイール１４のタービン軸１４ａの軸方向Ｌ（車両走行時の振動方向）に沿って２分割形成された第１外筒分割体４１と第２外筒分割体４２との２枚の板金製の薄板部材（板金製の外筒部材）によって構成されている。この第１外筒分割体４１と第２外筒分割体４２は、板金をプレス加工することにより所定の湾曲形状に成形されている。そして、このプレス成形された２枚の板金製の第１外筒分割体４１と板金製の第２外筒分割体４２を溶接により接合することにより、内筒２０及び排気管３０が隙間Ｇを空けて完全に覆われるようになっている。

即ち、図１，図３，図４及び図６に示すように、板金製の第１外筒分割体４１の段差状に延びた他端部４１ｂと板金製の第２外筒分割体４２の段差状に延びた一端部４２ａは、第１外筒分割体４１の他端部４１ｂを下にして重ね合わせてタービンホイール１４のタービン軸１４ａの軸方向（軸直線方向）Ｌに沿って溶接（溶接部分を符号Ｅで示す）により互いに固定されている。これにより、車両が走行中において、タービン軸１４ａの軸方向Ｌで伸縮するため、軸方向Ｌに沿って溶接することによって、溶接目の破裂が防止されようになっている。

また、図６に示すように、外筒４０を構成する板金製の第１外筒分割体４１と板金製の第２外筒分割体４２の各内面には、外筒４０の湾曲形状に沿うようにプレス成形された板金製の各プレート（補強板材）４５，４６が少なくとも一点の溶接（点状の溶接）により固定されている。

図２及び図４に示すように、吸気入口側のフランジ１１は、円環状に形成されており、その中央の円形の開口部１１ａが吸入空気Ａの入口になっている。そして、吸気入口側のフランジ１１の内周面１１ｂには、内筒２０の板金製の第１内筒分割体２１の前周縁側の端部２１ａが溶接（溶接部分を符号Ｅで示す）により固定されている。また、吸気入口側のフランジ１１の外周面１１ｃには、外筒４０を構成する板金製の第１外筒分割体４１及び板金製の第２外筒分割体４２の前周縁側の各端部４１ｃ，４２ｃが溶接（溶接部分を符号Ｅで示す）により固定されている。尚、吸気入口側のフランジ１１には、ボルト取付用のネジ孔１１ｄが等間隔に複数形成されている。

図４に示すように、排気入口側フランジ１２は、略円環状に形成されており、その開口部１２ａが排気ガスＢの入口になっている。そして、排気入口側フランジ１２の外周面１２ｂの上側には、段差環状の凹部１２ｃが形成されている。内筒２０の板金製の第１内筒分割体２１の下端部２１ｃ側及び板金製の第２内筒分割体２２の下端部２２ｃ側は、この凹部１２ｃに沿って半円弧湾曲状にそれぞれ形成されており、該凹部１２ｃのまわりにスライド（摺動）自在に当接して嵌め込まれている。

第１実施形態のタービンハウジング１０では、排気入口側フランジ１２が鋳物製である。この構成では、板金製の内筒分割体２１，２２と排気入口側フランジ１２とが熱膨張係数の異なる材料で構成されているため、ターボ駆動時には、板金製の内筒分割体２１，２２が、排気ガスＢの熱によって、鋳造製の排気入口側フランジ１２よりも大きく熱変形する。これによって、内筒分割体２１，２２と排気入口側フランジ１２との間には、クリアランスＣが生じる。このとき、排気ガスＢの一部は、このクリアランスＣから内筒２０と外筒４０との間の隙間Ｇに流れ込む。つまり、内筒２０と外筒４０との間に排気ガスＢが侵入可能となる。

第１実施形態では、内筒分割体２１，２２と排気入口側フランジ１２とにそれぞれ熱膨張係数の異なる材料を用いることによって熱変形時にクリアランスが生じる構成について説明した。しかし、常温時においても、内筒分割体２１，２２と排気入口側フランジ１２との間に僅かなクリアランスＣが生じている構成であってもよい。

なお、図８に示す変形例のように、内筒２０（２１ｃ，２２ｃ）は、排気入口側フランジ１２内面の内側に嵌め込まれるものであってもよい。

また、図２〜図４に示すように、外筒４０を構成する板金製の第１外筒分割体４１及び板金製の第２外筒分割体４２の下端部４１ｅ，４２ｅ側は、排気入口側フランジ１２の外周面１２ｂに沿って半円弧湾曲状にそれぞれ形成されており、該外周面１２ｂに溶接（溶接部分を符号Ｅで示す）により固定されている。尚、排気入口側フランジ１２には、図示しないボルト取付用のネジ孔が等間隔に複数形成されている。

さらに、図３及び図４に示すように、排気出口側フランジ１３は、略四角板状に形成されており、その中央の円形の開口部１３ａが排気ガスＢの出口になっている。そして、排気出口側フランジ１３の内周面１３ｂには、外筒４０を構成する板金製の第１外筒分割体４１及び板金製の第２外筒分割体４２の後周縁側の各端部４１ｄ，４２ｄ及び排気管３０の後側の端部３５が溶接（溶接部分を符号Ｅで示す）により固定されている。尚、排気出口側フランジ１３には、角部にはボルト取付用のネジ孔１３ｄがそれぞれ形成されている。

以上のように、第１実施形態のタービンハウジング１０では、図４に示すように、渦状の排気ガス流路Ｋを有した内筒（スクロール部）２０の排気ガスＢの排気出口側領域としてのタービンホイール１４に相対向する部位が鋳物製の内筒分割体（鋳物製のスクロール部材）２３によって形成されている。そして、残りの部位が板金製の内筒分割体（板金製のスクロール板材）２１，２２によって形成されている。さらに、このタービンハウジング１０では、鋳物製の内筒分割体２３の排気出口側に円筒状部２４が一体突出形成されており、この円筒状部２４に排気管３０の前側の端部３１が嵌め込まれ、固定されている。この構成によれば、簡単な構造で内筒２０（排気管３０を含む）の排気ガスＢの排気出口側領域の熱変形及び亀裂等の発生を確実に防止することができ、かつ、内筒２０の排気ガスＢの排気出口側領域の剛性をより一段と高めることができる。これにより、内筒２０の鋳物製の内筒分割体２３とタービンホイール１４とのクリアランス（チップクリアランス）を簡単かつ確実に経時的に確保することができる。

また、渦状の排気ガス流路Ｋを構成する内筒２０は、分割された２つの板金製の内筒分割体２１，２２と、タービンホイール１４に相対向する部位に位置する鋳物製の内筒分割体２３と、板金製で円筒状の排気管３０とで構成されている。そして、この内筒２０は、分割された２つの板金製の外筒分割体４１，４２からなる外筒４０で所定間隔Ｇを空けて覆われている。これにより、内筒２０を外筒４０により保護することができ、かつ外筒４０から外に排気ガスＢが漏れることを確実に防止することができる。

さらに、図４及び図５（ａ）に示すように、鋳物製の内筒分割体２３には、排気出口側に円筒状部２４が一体突出形成されている。そして、この円筒状部２４の外周面２４ａには、シールリング２５を介して内筒２０の排気管３０の前側の端部３１側をスライド自在に取り付けてある。この構成によれば、渦状の排気ガス流路Ｋを有した内筒（スクロール部）２０の熱膨張による変位を許容することができ、内筒２０の熱膨張を有効に吸収することができる。これにより、排気管３０を含めた内筒２０の排気出口側の耐久性を高めることができ、内筒２０とタービンホイール１４のクリアランス（チップクリアランス）を簡単かつ確実に経時的に確保することができる。また、円筒状部２４の外周面２４ａには、シールリング２５を介して内筒２０の排気管３０の前側の端部３１側をスライド自在に取り付けてある。これにより、排気管３０を介して排気出口側の排気ガスＢを漏らすことなく排気出口側フランジ１３の出口１３ａより確実に排出することができると共に、タービンホイール１４を経由しない排気ガスのバイパス（ガス漏れ）を防ぐことができ、高効率のターボ性能を確保することができる。また、円筒状部２４の外周面２４ａの円環状の凹溝部２４ｃに、両端部２５ａ，２５ｂを外に開くだけでシールリング２５を簡単に組み付けることができる。

さらに、板金製より耐熱性の高い材料として鋳造より形成された鋳物製のスクロール板材を用いたことにより、内筒２０の一部を成す排気ガスＢの排気出口側領域に位置する第３内筒分割体２３を簡単かつ確実に製造することができる。

さらに、第１実施形態では、排気入口側フランジ１２の凹部１２ｃと内筒２０の下端部２１ｃ，２２ｃとの間にクリアランスＣが生じるように構成されており、円筒状部２４の外周面２４ａと排気管３０とがシールリング２５を介してスライド自在に取り付けられてシールされるように構成されている。この構成によれば、排気ガスＢの一部が内筒２０と外筒との隙間Ｇに流れ込み、円筒状部２４の外周面２４ａと排気管３０とからこの排気ガスＢの一部が漏れ出さないため、タービンハウジング１０の保温性を向上させることができる。

また、図８の変形例のように、内筒２０が排気入口側フランジ１２の内側に位置する構成とした場合、排気ガスＢの一部は、クリアランスＣに流れ込みやすくなるため、タービンハウジング１０の保温性をさらに向上させることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態を説明する。図９（ａ）は、本発明の第２実施形態のタービンハウジングの鋳物製のスクロール部材と排気管のシール状態を示す部分拡大断面図、図９（ｂ）は同鋳物製のスクロール部材と排気管のシールに用いられるシールリングの正面図である。

この第２実施形態において、タービンハウジング１０の鋳物製の内筒分割体（鋳物製のスクロール部材）２３の円筒状部２４には、外周面２４ａから後端面（端面）２４ｂにかけてシールリング２６を収容する断面矩形の切欠部（収容部）２４ｄが円環状に形成されている。そして、シールリング（シール材）２６は、この円環状の切欠部２４ｄに圧入により嵌合されている。内筒２０の排気管３０には、前側の端部３１の内周面３１ａ側に断面矩形の切欠部３２が円環状に形成されている。そして、円筒状部２４の切欠部２４ｄには、排気管３０の切欠部３２がシールリング２６を介してスライド自在に取り付けてある。

また、図９（ａ），図９（ｂ）に示すように、シールリング２６は、正面視Ｏ字状で断面視Ω字状に形成してある。このシールリング２６は、その頂部２６ａが排気管３０の前側の端部３１の切欠部３２をスライド自在に支持しており、両脚部２６ｂ，２６ｂが円筒状部２４の切欠部２４ｄに圧接してある。

以上のように、第２実施形態では、円筒状部２４の外周面２４ａから後端面２４ｂに切欠部２４ｄが円環状に形成されている。そして、この円環状の切欠部２４ｄには、正面視Ｏ字状で断面視Ω字状のシールリング２６が嵌合されている。さらに、内筒２０の排気管３０の前側の端部３１の内周面３１ａ側の切欠部３２が断面視Ω字状のシールリング２６の頂部２６ａでスライド自在に支持されている。この構成によれば、渦状の排気ガス流路Ｋを有した内筒（スクロール部）２０の熱膨張による変位を許容することができ、内筒２０の熱膨張を有効に吸収することができる。これにより、排気管３０を含めた内筒２０の排気出口側の耐久性を高めることができ、内筒２０とタービンホイール１４のクリアランス（チップクリアランス）を簡単かつ確実に経時的に確保することができる。また、排気管３０を介して排気出口側の排気ガスＢを漏らすことなく排気出口側フランジ１３の出口１３ａより確実に排出することができると共に、タービンホイール１４を経由しない排気ガスのバイパス（ガス漏れ）を防ぐことができ、高効率のターボ性能を確保することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態を説明する。図１０（ａ）は本発明の第３実施形態のタービンハウジングの鋳物製のスクロール部材と排気管のシール状態を示す部分拡大断面図、図１０（ｂ）は同鋳物製のスクロール部材と排気管のシールに用いられるシールリングの正面図である。

この第３実施形態において、タービンハウジング１０の鋳物製の内筒分割体（鋳物製のスクロール部材）２３の円筒状部２４には、後端面２４ｂにシールリング２７を収容する凹溝部（収容部）２４ｅが円環状に形成されている。そして、この円環状の凹溝部２４ｅには、シールリング（シール材）２７が嵌合されている。また、内筒２０の排気管３０の前側の端部３１の前端面（端面）３１ｂには、凸部３３が円環状に一体突出形成されている。そして、円筒状部２４の後端面２４ｂの円環状の凹溝部２４ｅには、シールリング２７を介して排気管３０の前側の端部３１の前端面の円環状の凸部３３をスライド自在に取り付けてある。

また、図１０（ａ），図１０（ｂ）に示すように、シールリング２７は、正面視Ｏ字状で断面視Ｃ字状に形成してある。このシールリング２７は、その上縁部２７ａと下縁部２７ｂが円筒状部２４の凹溝部２４ｅの上面と下面に圧接してある。

以上のように、第３実施形態では、円筒状部２４の後端面２４ｂに凹溝部２４ｅが円環状に形成されている。そして、この円環状の凹溝部２４ｅには、正面視Ｏ字状で断面視Ｃ字状のシールリング２７が嵌合されている。さらに、内筒２０の排気管３０の前側の端部３１の前端面３１ｂには、凸部３３が円環状に一体突出されている。この円筒状部２４の後端面２４ｂの円環状の凹溝部２４ｅには、シールリング２７を介して排気管３０の前側の端部３１の前端面３１ｂの円環状の凸部３３がスライド自在に取り付けられている。この構成によれば、渦状の排気ガス流路Ｋを有した内筒（スクロール部）２０の熱膨張による変位を許容することができ、内筒２０の熱膨張を有効に吸収することができる。これにより、排気管３０を含めた内筒２０の排気出口側の耐久性を高めることができ、内筒２０とタービンホイール１４のクリアランス（チップクリアランス）を簡単かつ確実に経時的に確保することができる。また、排気管３０を介して排気出口側の排気ガスＢを漏らすことなく排気出口側フランジ１３の出口１３ａより確実に排出することができると共に、タービンホイール１４を経由しない排気ガスのバイパス（ガス漏れ）を防ぐことができ、高効率のターボ性能を確保することができる。

尚、前記各実施形態によれば、内筒を外筒で完全に覆うタイプのものについて説明したが、内筒を外筒で覆わないタイプのものでも良いことは勿論である。また、前記各実施形態によれば、内筒本体を複数の分割体で構成するものについて説明したが、内筒本体は、分割体に限定されないことは勿論である。

また、前記各実施形態によれば、板金製より耐熱性の高い材料として鋳造より形成された鋳物製のスクロール板材を用いたが、鋳物以外の材料で形成したスクロール板材を用いても良い。

本出願は、日本国特許出願第２０１７−０９３６４１号（２０１７年５月１０日出願）に基づく優先権を主張しており、この出願の全内容が参照により本願明細書に組み込まれる。

本発明の一態様に係るタービンハウジングによれば、排気管を含めた内筒の排気出口側の耐久性を高めることができ、内筒とタービンホイールとのクリアランス（チップクリアランス）を簡単かつ確実に経時的に確保することができる。また、筒状部にシール材を介して内筒の排気管の端部側をスライド自在に取り付けたことにより、高効率のターボ性能を確保することができる。

１０ タービンハウジング
１２ 排気入口側フランジ
１２ａ 開口部（排気ガスの入口）
１３ 排気出口側フランジ
１３ａ 開口部（排気ガスの出口）
１４ タービンホイール
２０ 内筒（スクロール部）
２０ａ 内筒本体部
２１ 板金製の第１内筒分割体（板金製のスクロール部材）
２２ 板金製の第２内筒分割体（板金製のスクロール部材）
２３ 鋳物製の第３内筒分割体（板金製より耐熱性の高い鋳物製のスクロール部材、鋳造部）
２４ 円筒状部（筒状部）
２４ａ 外周面
２４ｂ 後端面（端面）
２４ｃ 凹溝部（収容部）
２４ｄ 切欠部（収容部）
２４ｅ 凹溝部（収容部）
２５ シールリング（シール材）
２６ シールリング（シール材）
２６ａ 頂部
２７ シールリング（シール材）
３０ 板金製の排気管
３１ 端部
３１ａ 内周面
３１ｂ 前端面（端面）
３２ 切欠部
３３ 凸部
４０ 外筒
４１ 板金製の第１外筒分割体（板金製の外筒部材）
４２ 板金製の第２外筒分割体（板金製の外筒部材）
Ｂ 排気ガス
Ｋ 渦状の排気ガス流路（排気流路）
Ｇ 隙間（所定間隔）
Ｃ クリアランス

Claims (7)

1. 排気ガスの入口を構成する排気入口側フランジと前記排気ガスの出口を構成する排気出口側フランジとの間に排気流路を形成する内筒と、前記内筒と所定間隔を空けて該内筒を覆う外筒と、を備えたタービンハウジングであって、
   前記内筒は、
   渦巻き状の排気流路を形成し、かつ、前記内筒と前記外筒との間に前記排気ガスが侵入可能に前記排気入口側フランジと接続された内筒本体と、
   前記内筒本体の排気出口側にシールされて取り付けられた排気管と、を有し、
   前記外筒は、前記排気入口側フランジの外周で溶接され、
   前記排気入口側フランジにおける排気ガスの下流側端部の内周側には、前記外筒との間で凹部を形成するリブが形成され、前記凹部内に前記内筒本体の前記排気入口側の端部が挿入され、
   前記リブと、前記内筒本体における排気入口側の端部との間にはクリアランスが形成されるとともに、前記凹部の底面と前記内筒本体における排気入口側の端部との間にもクリアランスが形成されることを特徴とするタービンハウジング。
2. 排気ガスの入口を構成する排気入口側フランジと前記排気ガスの出口を構成する排気出口側フランジとの間に排気流路を形成する内筒と、前記内筒と所定間隔を空けて該内筒を覆う外筒と、を備えたタービンハウジングであって、
   前記内筒は、
   渦巻き状の排気流路を形成し、かつ、前記内筒と前記外筒との間に前記排気ガスが侵入可能に前記排気入口側フランジと接続された内筒本体と、
   前記内筒本体の排気出口側にシールされて取り付けられた排気管と、を有し、
   前記排気入口側フランジにおける排気ガスの下流側の端部は、第１内径と、前記第１内径よりも大きい第２内径と、を有する段差状に形成され、
   前記内筒本体における排気入口側の端部の内径は、前記第１内径よりも大きく、且つ、前記第２内径よりも小さく形成され、
   前記排気入口側フランジの端部は、前記内筒本体における排気入口側端部の前記第１内径となる部位と前記第２内径となる部位との間に挿入されていることを特徴とするタービンハウジング。
3. 請求項１又は２に記載のタービンハウジングであって、
   前記排気管は、前記内筒本体の排気出口側にて、シール材でシールされてスライド自在に取り付けられ、
   前記内筒本体は、鋳造部を有し、
   前記排気管は、板金製であり、
   前記鋳造部には、前記シール材を収容する収容部が形成されていることを特徴とするタービンハウジング。
4. 請求項３に記載のタービンハウジングであって、
   前記収容部が、前記内筒本体の排気出口側の外周面に形成された環状の凹溝部であり、
   前記シール材が、前記環状の凹溝部に嵌合される、正面視でＣ字状のシール材であり、
   前記排気管の一端部側が、前記外周面に、前記Ｃ字状のシール材を介してスライド自在に取り付けられることを特徴とするタービンハウジング。
5. 請求項３に記載のタービンハウジングであって、
   前記収容部が、前記内筒本体の排気出口側端部の外周面に形成された環状の切欠部であり、
   前記シール材が、前記環状の切欠部に嵌合される、正面視でＯ字状、断面視でΩ字状のシール材であり、
   前記排気管の一端部の内周面側が、前記外周面に、前記Ω字状のシール材の頂部でスライド自在に支持されることを特徴とするタービンハウジング。
6. 請求項３に記載のタービンハウジングであって、
   前記収容部が、前記内筒本体の排気出口側端部の端面に形成された環状の凹溝部であり、
   前記シール材が、前記環状の凹溝部に嵌合される、正面視でＯ字状、断面視でＣ字状のシール材であり、
   前記排気管の一端部の端面には、環状の凸部が形成され、前記環状の凹溝部に対して、前記環状の凸部が、前記シール材を介してスライド自在に取り付けられることを特徴とするタービンハウジング。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のタービンハウジングであって、
   前記内筒本体が、板金製よりも耐熱性の高い鋳物製の第１スクロール部材と、板金製の第２スクロール部材とを有することを特徴とするタービンハウジング。

Images