JPS59180007A - タ−ボ過給機及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車エンジン等のターボ過給機とその製造
方法に係り、特に、排ガスにより回転駆動されるタービ
ン翼車を覆うタービンハウジングの内壁面に、クロム酸
化合物を含浸させて焼成して成る強化層を形成し、もっ
て耐熱性耐久性を向上させることができると共に、製造
に際してはこのハウジングとタービン翼車との隙間調整
が容易に成し得るターボ過給機とその製造方法に関する
。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

最近、自動車等の内燃機関には、燃料消費を抑制しつつ
も高出力が得られることからターボ過給機が広く採用さ
れるに至っている。

このターボ過給機は、排ガスの高温、高圧エネルギを利
用してタービン翼車を高速で回転し、同軸上に設けたコ
ンプレッサ別車を駆動することにより吸入空気を圧縮し
て、過給圧を形成するものである。

ところで、ターボ過給機にはタービン翼車を囲繞してタ
ービン・・ウジノブが設けられており、このタービン・
・ウジノブは、高温高圧の排ガスを高速で、しかもター
ビン翼車の全周から均等に噴出させるために、タービン
翼車の周方向に沿って順次その排ガス流路すなわちスト
ロール部を縮小させて渦巻状に形成されている。そして
、排ガスの顕熱によりこのハウジングは高温条件（約９
００℃）にさらされることから、これは耐熱変形、耐熱
性を備えた高価な特殊耐熱鋳物によって作られている。

しかしながら、この特殊耐熱鋳物が耐熱性を備えている
といえども、長時間使用しているとこれに熱亀裂等が発
生してしまい、充分な耐熱性及び耐久性を備えていると
は言えなかった。また、上記したごとく高価な特殊耐熱
鋳物により成型されるので製作費も高騰していた。

このため、ハウジング自体を安価なアルミニウム合金に
より成形して、耐熱性を備えるためにその内壁面にセラ
ミック等を溶射してセラミックの被覆膜を形成すること
も考えられる。

しかしながら、前記したごとく・・ウジノブが渦巻状に
形成されていることからその内壁面が複雑に入り組んで
おり、そのためセラミックの溶射ガンをハウジング内に
入れることができなかったり、或いはこの中に入れても
被溶射面に垂直に向けることができないことから均一な
被覆膜を形成することができず、採用されるまでには至
っていない。

一方、この・・ウジノブと前記タービン翼車との間に形
成される隙間は、高圧排ガスが排気系に直接漏洩するこ
とを抑制するためにできるだけ少なくすることが望まれ
るが、従来この隙間調整を行うために、ハウジングより
も比較的加工の行い易いタービン翼車側を切削加工する
ことにより行なわれていたが、タービン翼車といえども
充分な硬度を有していることからこれを切削する隙間調
整３一 作業が難しく、これに長時間を要したり充分な精度を確
保することが困難な場合もあった。

〔発明の目的〕

本発明は以上のような問題点に着目し、これを有効に解
決すべく創案されたものである。

本発明の目的とするところは、タービンノ飄つジングの
内壁面に、クロム酸化合物を含浸させて焼成して成る強
化層を形成し、もって耐熱性、耐久性の向上を図ること
ができるターボ過給機を提供するにある。

更に、本発明の目的とするところは、上記ターボ過給機
を製造するに際して、まずタービンノ・ウジノブを成型
し、その内壁面にクロム酸溶液を付着させてクロム酸の
拡散層を形成し、その後この加工の行い易い拡散層を所
定の形状に隙間調整加工し、そしてこれを焼成して強化
層を形成した後最終組み立てを行うようにし、もって隙
間調整作業の容易化及び製作の容易化を達成することが
できるターボ過給機の製造方法を提供するにある。

〔発明の実施例〕

４− 以下に、本発明に係るターボ過給機及びその製造方法を
添付図面に基づいて説明する。

まず、第１図はターボ過給機のタービン翼車側を示す縦
断面図であり、第２図は第１図中■−ｎ線矢視断面図で
ある。

図示するととく１は例えばアルミニウム合金或いはセラ
ミックで成型されたタービン翼車であり、このタービン
翼車１はほぼ円錐状に成型されたタービン翼車本体２を
有し、その傾斜側面には傾斜方向に沿って形成されたブ
レード３が、その周方向に沿って適宜間隔を隔てて一体
的に複数設けられている。図示例にあっては８基設けで
あるがこれに限定されるものではない。このブレード３
は排ガスが周囲からタービン翼車の回転軸に向ってスム
ーズに流入できるように回転方向の後方側へ曲線状に成
型されている。

このように構成されたタービン翼車１は、ターボ過給機
支持台４に軸受５を介して気密に回転支持された回転軸
６の一端に取利は固定されており、またこの回転軸６の
他端にはこれとほぼ対称させて図示しないコンプレッサ
別車が取付は固定されており、タービン翼車１とコンプ
レッサ別車とを同軸で回転し得るようになっている。

そし、て、前記タービン翼車１はこれを収容するだめの
タービンハウジングＩにより覆われている。

具体的には、第３図にも示すごとくこのハウジング１は
、タービン翼車１の外周部に排ガスの流れノ５向に沿っ
てその流路面積が順次縮小されたスクロール部８（第２
図参照）を形成すべく渦巻状に成型されている。このハ
ウジング７の周縁部の一部には図示しない内燃機関から
高温高圧排ガスを」−記スクロール部８へ導入するだめ
の排ガス人口９が形成されると共にハウジング７の側部
にはタービン翼車１０回転に寄与した排ガスを排気系１
０へ排出するだめの排ガス出口１１が形成されており、
この排ガス出口１１には排気系１０がフランジ継手１２
により連結されている。

また、ハウジング７の他側部には、タービン翼車１の直
径よりもやや大きく円形状に開口されたハウジング取付
口１３が形成されておｐｌこの取伺口１３にターボ過給
機支持台４より突出成型した・・ウジング取付部１４を
嵌装させて、ボルト１５でもって締付固定されている。

また、ハウジング７の内壁の−・部１６は、スクロール
部８内へ導入された高温高圧排ガスがタービン翼車１０
回転に寄与することなく排気系１１に流出することを防
止するためにタービン翼車１のグレード３の先端に近接
させて、すなわちブレード３０回転軌跡に沿って突出成
型されている。

なお、図示しないコンプレッサ羽車側にも同様なコンプ
レッサケーシングが設けられているのは勿論である。

そして、このように構成されたタービンハウジング７の
内壁面に本発明の特長とする強化層１７が形成されてい
る。この強化層１７は・・ウジング内壁面の全表面にク
ロム酸化合物を含浸させて焼成して形成したものであり
、排ガスの温度にもよるが約１０〜５０μｍの厚さで形
成されている。

また、この強化層１７は排ガスと接触することになるハ
ウジング取付部１４のハウジング内側の７− 表面にも形成されている。

次に、前記したごときターボ過給機の製造方法について
具体的に述べると、まず、母材となるべきアルミニウム
合金などの軽量金属により予めタービン・・ウジング７
、ターボ過給機支持台４、図示しないコンプレッサ別車
及びコンプレッサハウジングなどを鋳造成型しておく。

また、タービン翼車１及び回転軸６も耐熱性及び耐久性
を充分に備えたニッケル合金等により鋳造成型しておく
。

この際、タービン翼車本体２とブレード３とは一体成型
しておくのは勿論である。

このようにして成型したタービンハウジングＩの内壁面
の全体及びターボ過給機支持台４のハウジング取付部１
４のハウジング内側表面に予め生成しておいた適度な粘
性を有すクロム酸溶液を適宜の厚さに付着し、これらの
金属表面にクロム酸を浸透させてクロム酸の拡散層を形
成する。この拡散層の厚さは完成時の厚さよりもやや厚
目にしておくのがよい。なお、クロム酸溶液を金属表面
に付着させるには該当部に溶液をスプレーで吹き一−８
＝ つけたり又は刷毛塗りしたり、或いは溶液中に・・ウジ
ング自体を浸漬させるようにしてもよく、少なくとも前
記した該当部には全て溶液を付着させるようにする。

また、クロム酸溶液としては例えば所定量のクロム酸（
ＣｒＯ３）を水に溶解して生成するが、これに限定され
ず塩化クロム、硝酸クロム等の他のクロム酸化合物でも
よい。

また、焼成された強化層の熱膨張率は、クロム酸の濃度
に依存することから、ここで生成されるクロム酸溶液の
濃度を母材金属（アルミニウム合金）の熱膨張率と強化
層の熱膨張率とが一致するように決定する。

このようにして、クロム酸の拡散層を形成したらこれを
乾燥した後、この拡散層を前記タービン翼車１の回転軌
跡に沿ってほぼゼロクリアランスになるように精密加工
する。この際、この拡散層は比較的軟らかいことから容
易に切削加工することができ、従って、従来のタービン
翼車のグレードを加工していた場合と異なり、微妙な加
工を施すことができることから精度良く仕上げることが
できる。

−まだ、この加工の仕方としては予め同−形状及び同一
寸法のタービン翼車のダミーを製作しておき、これをタ
ーボ過給機支持台４に回転支持させた状態で前記ハウジ
ングγを所定の位置に取付けて、ダミーのタービン翼車
を回転させる。これにより、回転するタービン翼車のブ
レードが拡散層の表面を欠き取ることになり、ブレード
３と内壁面との間隙を容易にゼロクリアランスに調整加
工することができる。

なお、・・ウジング取付部に形成した拡散層も所定の寸
法に適宜調整加工するのは勿論である。

このようにして、ハウジング７及びノ・ウジング取付部
１４の調整加工が終了したら、これを所定の温度で焼成
し、強化層１７を形成する。この焼成温度は約３００〜
５００℃前後が望ましく、温度が比較的低いことから、
母材であるアルミニウム合金が溶解することはない。

このように焼成することにより、クロム酸が金属組織と
化学的に結合し、前記したごとく耐熱性及び耐久性に優
れた強固な強化層１７を形成することができる。

このようにして、・・ウジング等の内壁面に強化層１７
の形成が完了しだら、タービン翼車１、回転軸６、図示
しないコンプレッサ理事及びタービン・・ウジング７等
を順次組み立てて最終的にターボ過給機の組み立てを完
了する。なお、焼成後にあっても、強化層１７に最終的
な仕上げ加工を施すようにしてもよいことは勿論である
。

このように、高温排ガスと接触して特に高温になるター
ビン・・ウジング７の内壁面の全体及び・・ウジング取
付部１４の・・ウジング側表向全体に、クロム酸化合物
を含浸させて焼成して成る強化層１γを形成したので、
長時間連続使用しても熱亀裂等が発生することがなく、
従来例に比較して耐熱性及び耐久性を大幅に向上させる
ことができるばかりでなく、アルミニウム合金の使用に
より材料費を削減することができる。

また、タービン翼車とノ・ウジングとの隙間調整−１１
＝ を行うために、焼成前の軟らかな拡散層を切削調整する
ことができるので加工が容易化し得、しかも微妙な調整
を行うことができ、加工精度を向上させることができる
。

〔発明の効果〕

以上要するに、本発明によれば次のような優れた効果を
発揮することができる。

（１）高温状態となるタービンノ・ウジングの内壁面全
体に、クロム酸化合物を含浸させて焼成して成る強化層
を形成したので熱亀裂が発生することがなく、耐熱性及
び耐久性を向上させることができ、長時間連続運転が可
能となる。

（２）　　高価な特殊鋳造物を不要とし、タービン・・
ウジングを安価な且つ軽量なアルミニウム合金等の軽量
合金により製造することができるので装置全体の軽量化
が図れるばかりでなく、材料費の低減下を図ることがで
きる。

（３）　　タービン翼車とタービン／・ウジングとの間
のクリアランス調整加工を行うに際して、タービンハウ
ジング内壁面に形成したクロム酸の比較１２− 的軟らかな拡散層を切削加工するので、従来のように硬
いタービン翼車を切削するのと異なり、クリアランス調
整加工が容易に行うことができる。

（４）　　また、上記（３）の理由により加工精度が向
上してほぼゼロクリアランスにすることができるので、
排ガスの有するエネルギを有効に利用でき、高出力化を
達成することができる。

（５）更に、タービン・・ウジングの内壁面に拡散層を
形成することから、タービン・・ウジフグの鋳造加工の
精度を低くすることができ、この製造が容易化できる。

（６）方法が簡単なので複雑な設備を必要とせず、容易
に採用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るターボ過給機のタービン翼車を示
す縦断面図、第２図は第１図中■−■線矢視断面図、第
３図は第１図中■−■線矢視断面図である。 なお、図中１はタービン翼車、７はタービンハウジノブ
、９は排ガス入口、１ｏは排気系、１１は排ガス出口、
１７は強化層である。 特許出願人　いすソ自動車株式会社 代理人弁理士　　絹　谷　信　雄 一１５＝ 第２図 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　タービン翼車を、内燃機関から排気される高
   温排ガスにより回転駆動させるべく囲繞すると共に、上
   記高圧排ガスの排気系への漏洩を抑制すべくその内壁を
   タービン翼車の回転軌跡に近接させて設けたタービンハ
   ウジングを有するターボ過給機において、上記タービン
   ハウジングをアルミニウム合金等の軽量合金により成型
   すると共に、該タービンハウジングの内壁面に、クロム
   酸化合物を含浸させて焼成して成る強化層を形成したこ
   とを特徴とするターボ過給機。
2. （２）タービン翼車を囲繞するタービンハウジングをア
   ルミニウム等の軽量合金により成型し、該ハウジングの
   内壁面にクロム酸溶液を付着させてクロム酸の拡散層を
   形成し、該拡散層を乾燥させた後、これを上記タービン
   翼車の回転軌跡に沿わせるべく所定の形状に加工し、該
   加工された拡散層を焼成して強化層を形成し、その後、
   上記タービン翼車と、上記タービンハウジングとを組み
   立てたことを特徴とするターボ過給機の製造方法。