JP7286017B2 - タービンハウジングおよび過給機 - Google Patents

Description

本開示は、タービンホイールを収容するタービンハウジング、および上記タービンハウジングを備える過給機に関する。

過給機（例えば、ターボチャージャ）には、内燃機関（例えば、エンジン）から排出された排ガスのエネルギを動力（回転力）に変換するタービンと、タービンが出力した動力により内燃機関に送られる空気を圧縮するコンプレッサと、を備えるものがある。過給機のタービンは、タービンホイールと、タービンホイールを収容するタービンハウジングと、を含み、過給機のコンプレッサは、回転シャフトを介してタービンホイールに機械的に連結されたコンプレッサホイールと、コンプレッサホイールを収容するコンプレッサハウジングと、を含む。

過給機のハウジング（コンプレッサハウジング、タービンハウジング）には、複数の構成部品を締結ボルト（締結部材）により締結することで一体化されるものがある。複数の構成部品からなるハウジングは、ホイール（コンプレッサホイール、タービンホイール）が回転時に損傷してバーストした際に、飛散するホイール破片により締結ボルトが破断し、ホイール破片がハウジングの外部へ飛散する虞がある。したがって、複数の構成部品からなるハウジングは、ホイール破片がハウジングの外部に飛散することを防止する、すなわち、コンテインメント性を高める必要がある。

特許文献１には、コンプレッサホイールの外周を囲む外側コンプレッサハウジングと、外側コンプレッサハウジングに収容され外側コンプレッサハウジングとの間にスクロール流路を画定する内側コンプレッサハウジングと、を備えるコンプレッサハウジングが開示されている。特許文献１に記載の内側コンプレッサハウジングは、コンプレッサホイールからスクロール流路に空気を送るためのディフューザ流路を軸受ハウジングとの間に画定するディフューザ流路部と、締結ボルトにより外側コンプレッサハウジングに締結される締結部と、ディフューザ流路部と締結部との間に設けられる環状のベローズ部と、を含んでいる。

特許第５８６６３７６号公報

コンプレッサホイールの回転時にコンプレッサホイールが破断すると、ホイール破片が径方向外側に飛散してディフューザ流路に侵入する。この際に、外側コンプレッサハウジングと内側コンプレッサハウジングとを締結する締結ボルトには、ホイール破片により外側ケーシングと内側ケーシングとを押し広げるような、締結ボルトの軸方向に沿った衝撃荷重が締結ボルトに加えられる。仮に上記衝撃荷重により締結ボルトが破断すると、外側ケーシングと内側ケーシングとが口開きして、ホイール破片がハウジングの外部へ飛散する虞がある。

特許文献１に記載の内側コンプレッサハウジングは、環状のベローズ部を弾性変形および塑性変形させることで、軸方向力を吸収するようになっている。環状のベローズ部に軸方向力を吸収させることで、締結部の負荷を軽減させ、締結ボルトの破断およびホイール破片のハウジングの外部への飛散を抑制している。しかし、特許文献１に記載のハウジングは、環状のベローズ部を含むので、構造的に複雑になり、高コスト化を招く虞がある。

上述した事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態の目的は、構造が簡単であり、且つ、バースト時にホイール破片がタービンハウジングの外部へ飛散することを効果的に抑制することができるタービンハウジングを提供することにある。

本開示にかかるタービンハウジングは、
スクロール流路を内部に有するスクロール部を含む入口側ケーシングと、
前記入口側ケーシングに第１締結部材により締結される出口側ケーシングと、
前記スクロール流路からの排ガスをタービンホイールに導く排ガス流路を画定する流路壁面を含む流路形成部材であって、前記出口側ケーシングに第２締結部材により締結される流路形成部材と、を備え、
前記出口側ケーシングは、
前記スクロール流路から前記タービンホイールに導かれ、前記タービンホイールを通過した排ガスが流れる出口流路を内部に有する筒状部と、
前記筒状部の下流側端部から径方向外側に突出するフランジ部であって、前記第１締結部材により前記スクロール部に締結されるように構成されたフランジ部と、
前記筒状部の上流側端部から径方向外側に突出する環状板部であって、前記第２締結部材により前記流路形成部材に締結されるように構成された環状板部と、を含み、
前記環状板部は、外周端から径方向内側に凹む少なくとも一つの凹部を有する。

本開示にかかる過給機は、
タービンホイールと、
前記タービンハウジングと、を備える。

本開示の少なくとも一実施形態によれば、構造が簡単であり、且つ、バースト時にホイール破片がタービンハウジングの外部へ飛散することを効果的に抑制することができるタービンハウジングが提供される。

本開示の一実施形態にかかるタービンハウジングを備える過給機のタービン側を概略的に示す概略断面図であって、タービンハウジングの軸線を含む概略断面図である。 本開示の一実施形態にかかるタービンハウジングを備える過給機の全体構成を説明するための概略構成図である。 図１に示す要部を拡大して示す要部拡大断面図である。 本開示の一実施形態にかかるタービンハウジングの環状板部の一例を示す図である。 本開示の一実施形態にかかるタービンハウジングの環状板部の他の一例を示す図である。 本開示の他の一実施形態にかかるタービンハウジングを備える過給機の軸線を含む概略断面図である。

以下、添付図面を参照して本開示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、本開示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」、「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。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。

図１は、本開示の一実施形態にかかるタービンハウジングを備える過給機のタービン側を概略的に示す概略断面図であって、タービンハウジングの軸線を含む概略断面図である。図２は、本開示の一実施形態にかかるタービンハウジングを備える過給機の全体構成を説明するための概略構成図である。
図１に示されるように、幾つかの実施形態にかかるタービンハウジング２は、過給機１に搭載される。

幾つかの実施形態にかかる過給機１（例えば、ターボチャージャ）は、図１、２に示されるように、タービンホイール１１と、タービンホイール１１を内部に収容するタービンハウジング２と、を少なくとも備える。過給機１は、図２に示されるように、回転シャフト１２と、回転シャフト１２を回転可能に支持する軸受１３と、軸受１３を内部に収容する軸受ハウジング１４と、コンプレッサホイール１５と、コンプレッサホイール１５を内部に収容するコンプレッサハウジング１６と、をさらに備える。

以下、例えば図２に示されるように、タービンハウジング２の軸線ＬＡが延在する方向を軸方向Ｘとし、軸線ＬＡに直交する方向を径方向Ｙとする。軸方向Ｘのうち、軸受ハウジング１４に対してタービンハウジング２が位置する側（図中右側）を一方側Ｘ１とし、軸受ハウジング１４に対してコンプレッサハウジング１６が位置する側（図中左側）を他方側Ｘ２とする。

コンプレッサハウジング１６は、図２に示されるように、軸方向Ｘにおいて軸受ハウジング１４を挟んでタービンハウジング２とは反対側に配置される。タービンハウジング２およびコンプレッサハウジング１６の夫々は、例えば締結ボルトやＶクランプなどの締結部材により軸受ハウジング１４に機械的に連結されている。

回転シャフト１２は、図２に示されるように、軸方向Ｘに沿って長手方向を有する。回転シャフト１２は、上記長手方向の一端部１２１（一方側Ｘ１の端部）にタービンホイール１１が機械的に連結されており、上記長手方向の他端部１２２（他方側Ｘ２の端部）にコンプレッサホイール１５が機械的に連結されている。タービンホイール１１は、コンプレッサホイール１５と同軸上に設けられている。

コンプレッサホイール１５は、図２に示されるように、エンジン１７（燃焼装置）に空気（燃焼用気体）を供給する供給ライン１８に設けられている。タービンホイール１１は、エンジン１７から排ガスを排出する排出ライン１９に設けられている。

過給機１は、エンジン１７から排出ライン１９を通ってタービンハウジング２の内部に導入された排ガスにより、タービンホイール１１を回転させる。コンプレッサホイール１５は、回転シャフト１２を介してタービンホイール１１に機械的に連結されているので、タービンホイール１１の回転に連動して回転する。過給機１は、コンプレッサホイール１５を回転させることにより、供給ライン１８を通ってコンプレッサハウジング１６の内部に導入された空気（燃焼用気体）を圧縮してエンジン１７に送る。

図示される実施形態では、コンプレッサハウジング１６は、図２に示されるように、軸方向Ｘに沿ってコンプレッサハウジング１６の外部から空気を導入するための空気取込口１６１と、コンプレッサホイール１５を通過した空気を径方向Ｙに沿ってコンプレッサハウジング１６の外部に排出してエンジン１７に送るための空気供給口１６２と、が形成されている。

図示される実施形態では、タービンハウジング２は、図２に示されるように、径方向Ｙ外側からタービンハウジング２の内部に排ガスを導入するための排ガス導入口２１と、タービンホイール１１を回転させた排ガスをタービンハウジング２の外部に軸方向Ｘに沿って排出するための排ガス排出口２２と、が形成されている。

図３は、図１に示す要部を拡大して示す要部拡大断面図である。
タービンハウジング２は、図１、３に示されるように、タービンホイール１１を通過する前の排ガスが流れるスクロール流路２４と、スクロール流路２４とタービンホイール１１との間に設けられるとともに、スクロール流路２４からの排ガスをタービンホイール１１に導く排ガス流路２５と、スクロール流路２４からタービンホイール１１に導かれ、タービンホイール１１を通過した排ガスが流れる出口流路２６と、を有する。

エンジン１７から排出される排ガスは、タービンハウジング２の排ガス導入口２１、スクロール流路２４および排ガス流路２５を、上記順番で通った後に、タービンホイール１１に送られる。タービンホイール１１に送られた排ガスは、出口流路２６を軸方向Ｘに沿って一方側Ｘ１に流れた後に、排ガス排出口２２からタービンハウジング２の外部に排出される。

タービンハウジング２は、図１、３に示されるように、入口側ケーシング３と、入口側ケーシング３に第１締結部材６により締結される出口側ケーシング４と、出口側ケーシング４に第２締結部材７により締結される流路形成部材５と、を備える。

入口側ケーシング３は、図１、３に示されるように、上述したスクロール流路２４を内部に有するスクロール部３１を含む。スクロール流路２４は、スクロール部３１の内壁面３２により画定される。また、入口側ケーシング３には、上述した排ガス導入口２１が形成されている。

スクロール流路２４は、排ガス導入口２１からタービンハウジング２の内部に導入された排ガスをタービンホイール１１に導く流路である。スクロール流路２４は、タービンホイール１１の周囲（径方向Ｙ外側）を囲むような渦巻き形状を有している。スクロール流路２４は、排ガスの流れ方向の上流側に位置する排ガス導入口２１に連通している。

流路形成部材５は、図３に示されるように、上述した排ガス流路２５を画定する流路壁面５２を含む。流路壁面５２は、軸線ＬＡに交差（直交）する方向に沿って延在している。
図示される実施形態では、流路形成部材５は、入口側ケーシング３とは別体に形成されている。流路形成部材５は、環状のプレート部５１を含む。プレート部５１は、第２締結部材７が締結される被締結部５３と、他方側Ｘ２に形成される上述した流路壁面５２と、を含む。図示される実施形態では、プレート部５１は、環状に形成されているが、他の幾つかの実施形態では、軸線ＬＡ周りの周方向に沿って延在する円弧状に形成されていてもよい。

図示される実施形態では、入口側ケーシング３は、スクロール部３１の他方側Ｘ２側の内側端部３３（他方側内側端部）から径方向内側に延在する排ガス流路部３４をさらに含む。排ガス流路部３４は、流路壁面５２との間に排ガス流路２５を画定する軸受側流路壁面３５を含む。軸受側流路壁面３５は、流路壁面５２よりも他方側Ｘ２にて、軸線ＬＡに交差（直交）する方向に沿って延在しており、一方側Ｘ１に位置する流路壁面５２に対向している。

排ガス流路２５は、スクロール流路２４からタービンホイール１１に排ガスを導く流路である。排ガス流路２５は、スクロール流路２４とタービンホイール１１との間に設けられ、軸線ＬＡに交差（直交）する方向に沿って延在している。排ガス流路２５は、排ガスの流れ方向の上流側に位置するスクロール流路２４に連通している。

出口側ケーシング４は、図１、３に示されるように、上述した出口流路２６を内部に有する筒状部４１と、筒状部４１の下流側端部４２から径方向外側に突出するフランジ部４４と、筒状部４１の上流側端部４３から径方向外側に突出する環状板部４５と、を含む。

筒状部４１は、図１、３に示されるように、軸線ＬＡに沿って延在する内壁面４１１であって、上述した出口流路２６を画定する内壁面４１１を有する。筒状部４１の下流側端部４２は、上流側端部４３よりも排ガスの流れ方向における下流側（一方側Ｘ１）に位置するとともに、上述した排ガス排出口２２が形成されている。

出口流路２６は、タービンホイール１１を通過した排ガスを、排ガス排出口２２に導く流路である。出口流路２６は、タービンホイール１１よりも一方側Ｘ１に設けられ、軸方向Ｘに沿って延在し、排ガスの流れ方向の上流側に位置する排ガス流路２５、および排ガスの流れ方向の下流側に位置する排ガス排出口２２の夫々に連通している。

フランジ部４４は、図３に示されるように、第１締結部材６により入口側ケーシング３のスクロール部３１に締結されるように構成されている。
図３に示される実施形態では、スクロール部３１は、その一方側Ｘ１の端部から一方側Ｘ１に突出する突出部３６を含み、突出部３６の端面３６１が、フランジ部４４の他方側Ｘ２の外周縁に形成された外周縁面４４１に当接している。フランジ部４４の外周縁面４４１は、内周縁面４４２よりも一方側Ｘ１に位置している。第１締結部材６は、外周が雄ネジ状に形成された締結部６１を有している。第１締結部材６は、締結部６１がフランジ部４４に形成されたフランジ側挿通孔４６を挿通し、突出部３６の内周が雌ネジ状に形成された被締結部３６２に螺合（締結）することで、入口側ケーシング３のスクロール部３１と、出口側ケーシング４のフランジ部４４と、を連結固定している。

環状板部４５は、図３に示されるように、第２締結部材７により流路形成部材５に締結されるように構成されている。
図３に示される実施形態では、環状板部４５は、他方側Ｘ２の面４５１が、プレート部５１の流路壁面５２とは軸方向Ｘにおいて反対側（他方側Ｘ２）の背面５１１に当接している。この背面５１１には、上述した被締結部５３が形成されている。第２締結部材７は、外周が雄ネジ状に形成された締結部７１を有している。第２締結部材７は、締結部７１が環状板部４５に形成された挿通孔４７を挿通し、流路形成部材５の内周が雌ネジ状に形成された被締結部５３に螺合（締結）することで、流路形成部材５と、出口側ケーシング４の環状板部４５と、を連結固定している。挿通孔４７は、フランジ側挿通孔４６や突出部３６の被締結部３６２よりも径方向Ｙ内側の位置に形成されている。

図示される実施形態では、図１に示されるように、軸受ハウジング１４は、軸方向Ｘに沿って延在する筒状部１４１と、筒状部１４１の一方側Ｘ１端部の外周から径方向Ｙ外側に突出するフランジ部１４２と、を含む。入口側ケーシング３は、排ガス流路部３４の軸受側流路壁面３５とは軸方向Ｘにおいて反対側（他方側Ｘ２）の背面３４１が、軸受ハウジング１４のフランジ部１４２の一方側Ｘ１の面１４３に当接している。図示される実施形態では、入口側ケーシング３は、その背面３４１が不図示の締結部材により上記面１４３に固定されることで、軸受ハウジング１４に連結固定している。

図示される実施形態では、上述したタービンホイール１１は、筒状部４１の内壁面４１１、および軸受ハウジング１４の軸端面１４４により画定される空間に収容されている。

図４は、本開示の一実施形態にかかるタービンハウジングの環状板部の一例を示す図である。図５は、本開示の一実施形態にかかるタービンハウジングの環状板部の他の一例を示す図である。
幾つかの実施形態にかかるタービンハウジング２は、図３に示されるように、上述した入口側ケーシング３と、上述した出口側ケーシング４と、上述した流路形成部材５と、を備え、出口側ケーシング４は、上述した筒状部４１と、上述したフランジ部４４と、上述した環状板部４５と、を含む。上述した環状板部４５は、図４、５に示されるように、外周端４５２から径方向Ｙ内側に凹む少なくとも一つの凹部９を有する。

図示される実施形態では、凹部９（９Ａ、９Ｂ）は、図４、５に示されるように、周方向に交差（直交）する方向に沿って延在する一対の側壁部９２、９３と、一対の側壁部９２、９３の径方向内側の端部同士を繋ぐ底壁部９１と、を含む。
図４に示される実施形態では、環状板部４５は、一つの凹部９（９Ａ）を有する。図５に示される実施形態では、環状板部４５は、複数の凹部９（９Ｂ）を有する。

タービンホイール１１の回転時にタービンホイール１１が破断すると、ホイール破片が径方向Ｙ外側に飛散して排ガス流路２５に侵入するため、タービンハウジング２には、ホイール破片により入口側ケーシング３と出口側ケーシング４とを押し広げるような衝撃荷重Ｆ（軸方向荷重、図３参照）が加えられることがある。仮に出口側ケーシング４の環状板部４５が凹部９を有しない円板状である場合には、流路形成部材５から環状板部４５に伝達される衝撃荷重Ｆを周方向に沿って全周にわたって伝達させることができ、全周にて衝撃荷重Ｆを分担して負担することができる。環状板部４５が凹部９を有しない円板状は、剛性が高いので、衝撃荷重Ｆにより環状板部４５が変形する前に、入口側ケーシング３と出口側ケーシング４とを締結する第１締結部材６が衝撃荷重Ｆにより破断してしまう。

上記の構成によれば、出口側ケーシング４の環状板部４５は、外周端４５２から径方向内側に凹む少なくとも一つの凹部９を有する。つまり、上記タービンハウジング２は、出口側ケーシング４の環状板部４５が少なくとも一つの凹部９を有するという簡単な構造になっている。少なくとも一つの凹部９を有する環状板部４５は、凹部９により衝撃荷重Ｆの周方向に沿った伝達が阻害されるとともに、凹部９により応力集中部が生じ、上記応力集中部が変形の起点となるため、環状板部４５が凹部９を有しない円板状である場合に比べて、剛性を効果的に低下させることができる。

環状板部４５の剛性を低下させることで、衝撃荷重Ｆを受けた際の環状板部４５の変形量を大きなものにすることができ、衝撃荷重Ｆを受けて環状板部４５が変形する際に吸収できる衝撃エネルギの量を増大させることができる。タービンハウジング２は、入口側ケーシング３と出口側ケーシング４とを締結する第１締結部材６が衝撃荷重Ｆにより破断するよりも先に、剛性を低下させた環状板部４５を変形させて衝撃エネルギを吸収させることにより、第１締結部材６に加えられる衝撃荷重Ｆを小さくして第１締結部材６の破断を抑制することができる。そして、タービンハウジング２は、第１締結部材６の破断を抑制することにより、バースト時にホイール破片がタービンハウジング２の外部へ飛散すること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、上述した環状板部４５は、図４、５に示されるように、少なくとも一つの凹部９に対応する周方向位置とは異なる周方向位置に形成される第２締結部材７が挿通可能な少なくとも一つの上述した挿通孔４７を有する。少なくとも一つの凹部９は、径方向における最深部９４（最も径方向内側に位置する部位）が少なくとも一つの挿通孔４７よりも径方向Ｙ内側に位置するように構成されている。

図示される実施形態では、図４、５に示されるように、上述した底壁部９１に最深部９４が設けられる。図４、５に示される実施形態では、底壁部９１は、筒状部４１の外壁面４１２と径方向Ｙ位置が同じになるように構成されている。

上記の構成によれば、環状板部４５は、凹部９に対応する周方向位置とは異なる周方向位置に形成される挿通孔４７に第２締結部材７が挿通することで、流路形成部材５に締結される。環状板部４５は、凹部９の径方向における最深部９４（最も径方向内側に位置する部位）が、挿通孔４７よりも径方向内側に位置しているので、挿通孔４７を介して流路形成部材５から伝達される衝撃荷重Ｆの周方向に沿った伝達が凹部９により阻害される。環状板部４５は、衝撃荷重Ｆの周方向に沿った伝達を阻害し、衝撃荷重Ｆを負担する範囲を狭めることにより、上記範囲における剛性を低下させることができるため、上記範囲にて衝撃エネルギをより効果的に吸収することが可能となる。

幾つかの実施形態では、図５に示されるように、上述した少なくとも一つの挿通孔４７は、複数の挿通孔４７を含み、上述した少なくとも一つの凹部９は、複数の凹部９を含む。複数の凹部９の夫々は、周方向における複数の挿通孔４７のうちの隣接する二つの挿通孔４７の間に設けられる。

上記の構成によれば、複数の凹部９の夫々は、周方向における複数の挿通孔４７のうちの隣接する二つの挿通孔４７の間に設けられるので、挿通孔４７を介して流路形成部材５から伝達された衝撃荷重Ｆの、他の挿通孔４７が形成された部位への周方向に沿った伝達が凹部９により阻害される。環状板部４５は、衝撃荷重Ｆの他の挿通孔４７が形成された部位への周方向に沿った伝達を阻害し、挿通孔４７が形成された部位毎に衝撃荷重Ｆを負担させることにより、挿通孔４７が形成された各部位における剛性を低下させることができるため、各部位にて衝撃エネルギをより効果的に吸収することが可能となる。

幾つかの実施形態では、図５に示されるように、上述した環状板部４５は、周方向における上述した複数の凹部９のうちの隣接する二つの凹部９によって画定される複数の凸部１０を有する。複数の凸部１０の夫々には、上述した複数の挿通孔４７の一つが設けられている。

図示される実施形態では、複数の凸部１０の夫々は、凸部１０に設けられた挿通孔４７を挟む一対の側壁部９２、９３と、一対の側壁部９２、９３の径方向外側の端部同士を繋ぐ外壁部（外周端４５２）と、を含む。挿通孔４７は、凸部１０の周方向における中央に形成されることが好ましい。

上記の構成によれば、複数の挿通孔４７の一つが形成された凸部１０は、一つ当たりの周方向において存在する角度範囲θが小さなものであるので、環状板部４５は、挿通孔４７を介して流路形成部材５から伝達された衝撃荷重Ｆの、周方向に沿った伝達が凸部１０の上記角度範囲θに制限される。環状板部４５は、衝撃荷重Ｆの周方向に沿った伝達を阻害し、衝撃荷重Ｆを負担する範囲を角度範囲θに制限することにより、角度範囲θにおける剛性を低下させることができるため、角度範囲θにて衝撃エネルギをより効果的に吸収することが可能となる。

幾つかの実施形態では、図３に示されるように、上述したフランジ部４４は、上述した第１締結部材６を挿通させる少なくとも一つの上述したフランジ側挿通孔４６を有する。上述した少なくとも一つの挿通孔４７は、少なくとも一つのフランジ側挿通孔４６よりも孔径が小さくなるように構成された。すなわち、挿通孔４７の孔径Ｄ１は、フランジ側挿通孔４６の孔径Ｄ２よりも小さい。

上記の構成によれば、第２締結部材７を挿通させる挿通孔４７は、第１締結部材６を挿通させるフランジ側挿通孔４６よりも孔径が小さくなるように構成されているので、第２締結部材７から挿通孔４７に入力される衝撃荷重Ｆを大きくすることができる。つまり、ホイール破片がタービンハウジング２に衝突時に、出口側ケーシング４に対して流路形成部材５や入口側ケーシング３が滑った場合、部材間の隙間が小さい第２締結部材７と挿通孔４７を、部材間の隙間が大きい第１締結部材６とフランジ側挿通孔４６よりも早期に密着させることができるため、第２締結部材７から挿通孔４７に入力される衝撃荷重Ｆを大きくすることができる。タービンハウジング２は、第２締結部材７から挿通孔４７に入力される衝撃荷重Ｆを大きくすることで、第１締結部材６からフランジ側挿通孔４６に入力される衝撃荷重Ｆを緩和でき、第１締結部材６の破断をより効果的に抑制することができる。

上述したように、幾つかの実施形態では、例えば図３に示されるように、上述した流路形成部材５は、上述した入口側ケーシング３と別体に形成されている。

仮に流路形成部材５と入口側ケーシング３とが一体に形成された場合には、流路形成部材５（入口側ケーシング３）に第２締結部材７を介して締結される環状板部４５は、入口側ケーシング３に支持されるため、衝撃荷重Ｆを受けた際の変形が抑制される。上記の構成によれば、流路形成部材５は、入口側ケーシング３と別体に形成されているので、環状板部４５は、入口側ケーシング３に衝撃荷重Ｆを受けた際の変形が抑制されることなく、容易に変形可能であるため、第１締結部材６の破断をより効果的に抑制することができる。

幾つかの実施形態では、図１、３に示されるように、上述した流路形成部材５は、第２締結部材７が締結される被締結部５３と流路壁面５２とを含む上述したプレート部５１と、プレート部５１の流路壁面５２から突出する少なくとも一つの固定ノズル５４と、を含む。

図示される実施形態では、図１に示されるように、少なくとも一つの固定ノズル５４は、周方向に沿って間隔をあけて設けられる複数の固定ノズル５４を含む。複数の固定ノズル５４の夫々は、径方向Ｙに交差する方向に沿って延在している。なお、固定ノズル５４は、その前縁と後縁の周方向位置が互いに異なるように構成されていてもよい。

上記の構成によれば、流路形成部材５は、第２締結部材７が締結される被締結部５３と流路壁面５２とを含むプレート部５１と、流路壁面５２から突出する少なくとも一つの固定ノズル５４と、を含む。このような場合でも、流路形成部材５のプレート部５１から出口側ケーシング４の環状板部４５に伝達された衝撃荷重Ｆにより、環状板部４５を変形させることで、第１締結部材６の破断を抑制することができる。

図６は、本開示の他の一実施形態にかかるタービンハウジングを備える過給機の軸線を含む概略断面図である。
幾つかの実施形態では、図６に示されるように、上述した流路形成部材５は、上述した入口側ケーシング３と一体に形成された。図示される実施形態では、流路形成部材５の外周端５５と、スクロール部３１の一方側Ｘ１側の内側端部３７（一方側内側端部）と、が一体に形成されている。

上記の構成によれば、流路形成部材５は、入口側ケーシング３と一体に形成されているので、入口側ケーシング３と出口側ケーシング４とを押し広げるような衝撃荷重Ｆが流路形成部材５に加えられた際に、衝撃荷重Ｆの一部を入口側ケーシング３（内側端部３７）に伝達することができる。流路形成部材５は、衝撃荷重Ｆの一部を入口側ケーシング３（内側端部３７）に伝達することで、流路形成部材５から出口側ケーシング４に伝達される衝撃荷重Ｆを緩和でき、第１締結部材６の破断をより効果的に抑制することができる。

幾つかの実施形態にかかる過給機１は、上述したタービンホイール１１と、上述したタービンハウジング２と、を備える。上記の構成によれば、過給機１は、タービンハウジング２が第１締結部材６の破断を抑制することにより、バースト時にホイール破片がタービンハウジング２の外部へ飛散することを効果的に抑制することができる。

本開示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。

上述した幾つかの実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握されるものである。

（１）本開示の少なくとも一実施形態にかかるタービンハウジングは、
スクロール流路を内部に有するスクロール部を含む入口側ケーシングと、
上記入口側ケーシングに第１締結部材により締結される出口側ケーシングと、
上記スクロール流路からの排ガスをタービンホイールに導く排ガス流路を画定する流路壁面を含む流路形成部材であって、上記出口側ケーシングに第２締結部材により締結される流路形成部材と、を備え、
上記出口側ケーシングは、
上記スクロール流路から上記タービンホイールに導かれ、上記タービンホイールを通過した排ガスが流れる出口流路を内部に有する筒状部と、
上記筒状部の下流側端部から径方向外側に突出するフランジ部であって、上記第１締結部材により上記スクロール部に締結されるように構成されたフランジ部と、
上記筒状部の上流側端部から径方向外側に突出する環状板部であって、上記第２締結部材により上記流路形成部材に締結されるように構成された環状板部と、を含み、
上記環状板部は、外周端から径方向内側に凹む少なくとも一つの凹部を有する。

タービンホイールの回転時にタービンホイールが破断すると、ホイール破片が径方向外側に飛散して排ガス流路に侵入するため、タービンハウジングには、ホイール破片により入口側ケーシングと出口側ケーシングとを押し広げるような衝撃荷重が加えられることがある。仮に環状板部が上記凹部を有しない円板状である場合には、流路形成部材から環状板部に伝達される衝撃荷重を周方向に沿って全周にわたって伝達させることができ、全周にて衝撃荷重を分担して負担することができる。環状板部が上記凹部を有しない円板状は、剛性が高いので、上記衝撃荷重により環状板部が変形する前に、入口側ケーシングと出口側ケーシングとを締結する第１締結部材が上記衝撃荷重により破断してしまう。

上記（１）の構成によれば、出口側ケーシングの環状板部は、外周端から径方向内側に凹む少なくとも一つの凹部を有する。つまり、上記タービンハウジングは、出口側ケーシングの環状板部が少なくとも一つの凹部を有するという簡単な構造になっている。少なくとも一つの凹部を有する環状板部は、凹部により衝撃荷重の周方向に沿った伝達が阻害されるとともに、凹部により応力集中部が生じ、上記応力集中部が変形の起点となるため、環状板部が上記凹部を有しない円板状である場合に比べて、剛性を効果的に低下させることができる。

環状板部の剛性を低下させることで、上記衝撃荷重を受けた際の環状板部の変形量を大きなものにすることができ、上記衝撃荷重を受けて環状板部が変形する際に吸収できる衝撃エネルギの量を増大させることができる。上記タービンハウジングは、入口側ケーシングと出口側ケーシングとを締結する第１締結部材が上記衝撃荷重により破断するよりも先に、剛性を低下させた環状板部を変形させて衝撃エネルギを吸収させることにより、第１締結部材に加えられる衝撃荷重を小さくして第１締結部材の破断を抑制することができる。そして、上記タービンハウジングは、第１締結部材の破断を抑制することにより、バースト時にホイール破片がタービンハウジングの外部へ飛散することを効果的に抑制することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のタービンハウジングであって、上記環状板部は、上記少なくとも一つの凹部に対応する周方向位置とは異なる周方向位置に形成される上記第２締結部材が挿通可能な少なくとも一つの挿通孔を有し、上記少なくとも一つの凹部は、径方向における最深部が上記少なくとも一つの挿通孔よりも径方向内側に位置するように構成された。

上記（２）の構成によれば、環状板部は、凹部に対応する周方向位置とは異なる周方向位置に形成される挿通孔に第２締結部材が挿通することで、流路形成部材に締結される。環状板部は、凹部の径方向における最深部（最も径方向内側に位置する部位）が、挿通孔よりも径方向内側に位置しているので、挿通孔を介して流路形成部材から伝達される衝撃荷重の周方向に沿った伝達が凹部により阻害される。環状板部は、衝撃荷重の周方向に沿った伝達を阻害し、衝撃荷重を負担する範囲を狭めることにより、上記範囲における剛性を低下させることができるため、上記範囲にて衝撃エネルギをより効果的に吸収することが可能となる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載のタービンハウジングであって、上記少なくとも一つの挿通孔は、複数の挿通孔を含み、上記少なくとも一つの凹部は、複数の凹部を含み、上記複数の凹部の夫々は、周方向における上記複数の挿通孔のうちの隣接する二つの挿通孔の間に設けられる。

上記（３）の構成によれば、複数の凹部の夫々は、周方向における複数の挿通孔のうちの隣接する二つの挿通孔の間に設けられるので、挿通孔を介して流路形成部材から伝達された衝撃荷重の、他の挿通孔が形成された部位への周方向に沿った伝達が凹部により阻害される。環状板部は、衝撃荷重の他の挿通孔が形成された部位への周方向に沿った伝達を阻害し、挿通孔が形成された部位毎に衝撃荷重を負担させることにより、挿通孔が形成された各部位における剛性を低下させることができるため、各部位にて衝撃エネルギをより効果的に吸収することが可能となる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（３）に記載のタービンハウジングであって、上記環状板部は、上記周方向における上記複数の凹部のうちの隣接する二つの凹部によって画定される複数の凸部を有し、上記複数の凸部の夫々には、上記複数の挿通孔の一つが設けられた。

上記（４）の構成によれば、複数の挿通孔の一つが形成された凸部は、一つ当たりの周方向において存在する角度範囲が小さなものであるので、環状板部は、挿通孔を介して流路形成部材から伝達された衝撃荷重の、周方向に沿った伝達が凸部の上記角度範囲に制限される。上記環状板部は、衝撃荷重の周方向に沿った伝達を阻害し、衝撃荷重を負担する範囲を上記角度範囲に制限することにより、上記角度範囲における剛性を低下させることができるため、上記角度範囲にて衝撃エネルギをより効果的に吸収することが可能となる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（２）～（４）の何れかに記載のタービンハウジングであって、上記フランジ部は、上記第１締結部材を挿通させる少なくとも一つのフランジ側挿通孔を有し、上記少なくとも一つの挿通孔は、上記少なくとも一つのフランジ側挿通孔よりも孔径が小さくなるように構成された。

上記（５）の構成によれば、第２締結部材を挿通させる挿通孔は、第１締結部材を挿通させるフランジ側挿通孔よりも孔径が小さくなるように構成されているので、第２締結部材から挿通孔に入力される衝撃荷重を大きくすることができる。つまり、ホイール破片がタービンハウジングに衝突時に、出口側ケーシングに対して流路形成部材や入口側ケーシングが滑った場合、部材間の隙間が小さい第２締結部材と挿通孔を、部材間の隙間が大きい第１締結部材とフランジ側挿通孔よりも早期に密着させることができるため、第２締結部材から挿通孔に入力される衝撃荷重を大きくすることができる。上記タービンハウジングは、第２締結部材から挿通孔に入力される衝撃荷重を大きくすることで、第１締結部材からフランジ側挿通孔に入力される衝撃荷重を緩和でき、第１締結部材の破断をより効果的に抑制することができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）～（５）の何れかに記載のタービンハウジングであって、上記流路形成部材は、上記入口側ケーシングと一体に形成された。

上記（６）の構成によれば、流路形成部材は、入口側ケーシングと一体に形成されているので、入口側ケーシングと出口側ケーシングとを押し広げるような衝撃荷重が流路形成部材に加えられた際に、衝撃荷重の一部を入口側ケーシングに伝達することができる。流路形成部材は、衝撃荷重の一部を入口側ケーシングに伝達することで、流路形成部材から出口側ケーシングに伝達される衝撃荷重を緩和でき、第１締結部材の破断をより効果的に抑制することができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）～（５）の何れかに記載のタービンハウジングであって、上記流路形成部材は、上記入口側ケーシングと別体に形成された。

仮に流路形成部材と入口側ケーシングとが一体に形成された場合には、流路形成部材（入口側ケーシング）に第２締結部材を介して締結される環状板部は、入口側ケーシングに支持されるため、衝撃荷重を受けた際の変形が抑制される。上記（７）の構成によれば、流路形成部材は、入口側ケーシングと別体に形成されているので、環状板部は、入口側ケーシングに衝撃荷重を受けた際の変形が抑制されることなく、容易に変形可能であるため、第１締結部材の破断をより効果的に抑制することができる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（７）に記載のタービンハウジングであって、上記流路形成部材は、上記第２締結部材が締結される被締結部と上記流路壁面とを含むプレート部と、上記プレート部の上記流路壁面から突出する少なくとも一つの固定ノズルと、を含む。

上記（８）の構成によれば、流路形成部材は、第２締結部材が締結される被締結部と流路壁面とを含むプレート部と、流路壁面から突出する少なくとも一つの固定ノズルと、を含む。この場合には、流路形成部材のプレート部から出口側ケーシングの環状板部に伝達された衝撃荷重により、環状板部を変形させることで、第１締結部材の破断を抑制することができる。

（９）本開示の少なくとも一実施形態にかかる過給機は、
タービンホイールと、
上記（１）～（８）の何れかに記載のタービンハウジングと、を備える。

上記（９）の構成によれば、過給機は、タービンハウジングが第１締結部材の破断を抑制することにより、バースト時にホイール破片がタービンハウジングの外部へ飛散することを効果的に抑制することができる。

１ 過給機
２ タービンハウジング
２１ 排ガス導入口
２２ 排ガス排出口
２４ スクロール流路
２５ 排ガス流路
２６ 出口流路
３ 入口側ケーシング
３１ スクロール部
３２ 内壁面
３３，３７ 内側端部
３４ 排ガス流路部
３５ 軸受側流路壁面
３６ 突出部
３６２ 被締結部
４ 出口側ケーシング
４１ 筒状部
４１１ 内壁面
４２ 下流側端部
４３ 上流側端部
４４ フランジ部
４５ 環状板部
４５２ 外周端
４６ フランジ側挿通孔
４７ 挿通孔
５ 流路形成部材
５１ プレート部
５２ 流路壁面
５３ 被締結部
５４ 固定ノズル
５５ 外周端
６ 第１締結部材
７ 第２締結部材
９ 凹部
９１ 底壁部
９２，９３ 側壁部
９４ 最深部
１０ 凸部
１１ タービンホイール
１２ 回転シャフト
１２１ 一端部
１２２ 他端部
１３ 軸受
１４ 軸受ハウジング
１４２ フランジ部
１５ コンプレッサホイール
１６ コンプレッサハウジング
１６１ 空気取込口
１６２ 空気供給口
１７ エンジン
１８ 供給ライン
１９ 排出ライン
Ｆ 衝撃荷重
ＬＡ 軸線
Ｘ 軸方向
Ｘ１ 軸方向の一方側
Ｘ２ 軸方向の他方側
Ｙ 径方向

Claims (9)

1. スクロール流路を内部に有するスクロール部を含む入口側ケーシングと、
   前記入口側ケーシングに第１締結部材により締結される出口側ケーシングと、
   前記スクロール流路からの排ガスをタービンホイールに導く排ガス流路を画定する流路壁面を含む流路形成部材であって、前記出口側ケーシングに第２締結部材により締結される流路形成部材と、を備え、
   前記出口側ケーシングは、
   前記スクロール流路から前記タービンホイールに導かれ、前記タービンホイールを通過した排ガスが流れる出口流路を内部に有する筒状部と、
   前記筒状部の下流側端部から径方向外側に突出するフランジ部であって、前記第１締結部材により前記スクロール部に締結されるように構成されたフランジ部と、
   前記筒状部の上流側端部から径方向外側に突出する環状板部であって、前記第２締結部材により前記流路形成部材に締結されるように構成された環状板部と、を含み、
   前記環状板部は、外周端から径方向内側に凹む少なくとも一つの凹部を有する
   タービンハウジング。
2. 前記環状板部は、前記少なくとも一つの凹部に対応する周方向位置とは異なる周方向位置に形成される前記第２締結部材が挿通可能な少なくとも一つの挿通孔を有し、
   前記少なくとも一つの凹部は、径方向における最深部が前記少なくとも一つの挿通孔よりも径方向内側に位置するように構成された
   請求項１に記載のタービンハウジング。
3. 前記少なくとも一つの挿通孔は、複数の挿通孔を含み、
   前記少なくとも一つの凹部は、複数の凹部を含み、
   前記複数の凹部の夫々は、周方向における前記複数の挿通孔のうちの隣接する二つの挿通孔の間に設けられる
   請求項２に記載のタービンハウジング。
4. 前記環状板部は、前記周方向における前記複数の凹部のうちの隣接する二つの凹部によって画定される複数の凸部を有し、
   前記複数の凸部の夫々には、前記複数の挿通孔の一つが設けられた
   請求項３に記載のタービンハウジング。
5. 前記フランジ部は、前記第１締結部材を挿通させる少なくとも一つのフランジ側挿通孔を有し、
   前記少なくとも一つの挿通孔は、前記少なくとも一つのフランジ側挿通孔よりも孔径が小さくなるように構成された
   請求項２乃至４の何れか１項に記載のタービンハウジング。
6. 前記流路形成部材は、前記入口側ケーシングと一体に形成された
   請求項１乃至５の何れか１項に記載のタービンハウジング。
7. 前記流路形成部材は、前記入口側ケーシングと別体に形成された
   請求項１乃至５の何れか１項に記載のタービンハウジング。
8. 前記流路形成部材は、
   前記第２締結部材が締結される被締結部と前記流路壁面とを含むプレート部と、
   前記プレート部の前記流路壁面から突出する少なくとも一つの固定ノズルと、を含む
   請求項７に記載のタービンハウジング。
9. タービンホイールと、
   請求項１乃至８の何れか１項に記載のタービンハウジングと、を備える
   過給機。

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