JPWO2017149747A1 - ターボチャージャー - Google Patents
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Abstract
Description
また、タービン側から入力される熱によって、軸受ハウジング側が損傷するのを抑えるため、タービン側から軸受ハウジング側への熱入力を抑えるのが好ましい。
そのため、タービンハウジングから軸受ハウジングに直接伝わる熱だけでなく、可変ベーンを構成する部材を介して伝わる熱による、タービン側から軸受ハウジング側への熱入力を抑える必要がある。
この発明は、可変ベーンを備えたターボチャージャーにおいて、タービンにおけるエネルギーロス、及びタービンから軸受への熱入力を抑えることができるターボチャージャーを提供することを目的とする。
このような構成において、マウント外周部遮熱材により、ノズルマウントを介して、タービンハウジング側の熱が軸受ハウジングに伝わるのを抑えることができる。
このような構成では、ノズルマウントに対して軸受ハウジング側に回動機構が設けられているため、タービン側の熱がノズルマウントを介して回動機構に伝わる。これに対し、回動機構は収容室に収容され、さらに、収容室の内周面に収容室遮熱材が設けられているので、回動機構の熱が収容室内の雰囲気(空気)を介して収容室の内周面に伝播するのを抑えることができる。これにより、タービンハウジング側の熱が、軸受ハウジングに伝わるのを抑えることができる。
このように、接続部をハウジング外周遮熱材で覆うと、タービンハウジング側の熱によって接続部が昇温したときに、その熱が接続部から逃げにくい。これにより、接続部が高い温度に維持されるため、タービンハウジング側から、それ以上の入熱を抑えることができる。これにより、タービンハウジング側の熱が、軸受ハウジングに伝わるのを抑えることができる。
このように構成によれば、スクロール流路内の排気ガスの熱がノズルマウントに伝わりにくくなる。これにより、タービンハウジング側の熱が、ノズルマウントを介して軸受ハウジングに伝わるのを抑えることができる。
(第一実施形態)
図1は、この発明の実施形態に係るターボチャージャーの全体構成を示す断面図である。
図1に示すように、この実施形態のターボチャージャー10Aは、ターボチャージャー本体11と、コンプレッサ20と、タービン30と、を備えている。このターボチャージャー10Aは、例えば、回転軸14が水平方向に延在するような姿勢で自動車等にエンジンの補機として搭載される。このターボチャージャー10Aは、ブラケット(図示せず)、コンプレッサ20、タービン30等を介して車体等に支持されている。
回転軸14は、軸受ハウジング16に収容された軸受15Aにより回転自在に支持されている。回転軸14は、その第一端部14aにタービンホイール12が一体に形成され、その第二端部14bにコンプレッサホイール13が取り付けられている。
コンプレッサホイール13は、回転軸14と共に回転する。このコンプレッサホイールが回転することで、コンプレッサハウジング21の入口から流入した空気が圧縮されながら径方向外側に移動して、スクロール等を介してコンプレッサハウジング21の外部へ排出される。
タービンホイール12は、排気ガスのエネルギーを回転エネルギーに変換する。このタービンホイール12は、タービンハウジング31に収容され、周方向に複数のタービン翼12wを備えている。タービンホイール12は、タービンハウジング31の内部に供給された排気ガスによって回動される。このタービンホイール12の回転が、回転軸14を介してコンプレッサホイール13に伝達される。
スクロール流路34は、ガス導入部(図示無し)に連続して、タービンホイール12の径方向外側で周方向に連続して形成されている。スクロール流路34は、タービンホイール12を回転駆動させる排気ガスが周方向に流れる流路を形成する。
このスクロール流路34は、タービンハウジング31の外周部において径方向外側に膨出するように形成されたスクロール形成部31sにより形成されている。
可変ベーン機構50は、ノズルマウント51と、ノズルプレート52と、ベーン53と、駆動部(回動機構)55と、を備えている。
ノズルプレート52は、ノズル流路35においてノズルマウント51と反対側に、ノズルマウント51と間隔を空けて設けられている。これらノズルマウント51とノズルプレート52との間が、ノズル流路35とされている。
一方で、タービンハウジング31には、スクロール形成部31sからノズルマウント51の外周側を通って軸受ハウジング16側に延び、拡径部16Kの外周側を囲う接続部31jを有している。タービンハウジング31は、接続部31jの内側に開口部31aを有している。
収容室100において、ノズルマウント51と中心軸C方向に間隔を空けて対向した対向面101と、収容室100の内周側周面102と、収容室100の外周側周面103とには、遮熱部80として、それぞれ収容室遮熱材84が設けられている。
第一遮熱材83aは、ノズルマウント51の側面51aと、タービンハウジング31に形成されて側面51aに対向する対向部31fとの間に設けられている。
第二遮熱材83bは、ノズルマウント51の外周面51bとその径方向外側のタービンハウジング31との間に設けられている。
第三遮熱材83cは、ノズルマウント51において軸受ハウジング16側を向く側面51cと、側面51cに対向する軸受ハウジング16との間に設けられている。
第一実施形態においては、マウント外周部遮熱材83の第三遮熱材83cが、ノズルマウント51の側面51cと軸受ハウジング16の外周端面16tとの間に設けられている場合について説明した。この第三遮熱材83cは、例えば、以下のような構成とすることもできる。
図3は、この発明の第一実施形態の変形例における、タービンハウジングと軸受ハウジングとの接合部近傍の構成を示す拡大断面図である。図4は、この発明の第一実施形態の変形例における、シムの形状の一例を示す図である。
図3に示すように、ノズルマウント51の側面51cと軸受ハウジング16の外周端面16tとの間に、シム86を設けるようにしてもよい。
マウント外周部遮熱材83の第三遮熱材83cは、この切欠部86kに充填するように設けられている。
さらに、シム86を設けることで、マウント外周部遮熱材83が潰れるのを抑えることができる。
次に、この発明に係るターボチャージャーの第二実施形態について説明する。この第二実施形態は、第一実施形態と遮熱材の設置位置が異なり、それ以外のターボチャージャー全体の構成については第一実施形態と同様である。そのため、この第二実施形態においては、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図5に示すように、ターボチャージャー10Bには、ノズルマウント51において、ノズル流路35の径方向外側でスクロール流路34に臨む領域に、遮熱部80であるマウント表面遮熱材85が設けられている。
この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、ターボチャージャー10Aのターボチャージャー本体11、コンプレッサ20、タービン30等の各部の構成については、上記に例示したものに限らず、他の構成に変更してもよい。
11 ターボチャージャー本体
12 タービンホイール
12w タービン翼
13 コンプレッサホイール
14 回転軸
14a 第一端部
14b 第二端部
15A,15B 軸受
16 軸受ハウジング
16K 拡径部
16a 開口部
16b 開口部
16s 端面
16t 外周端面
17 給油管接続口
18 排油部
20 コンプレッサ
30 タービン
31 タービンハウジング
31a 開口部
31j 接続部
31s スクロール形成部
34 スクロール流路
35 ノズル流路
36 排気部
41 バックプレート
50 可変ベーン機構
51 ノズルマウント
51a 側面
51b 外周面
51c 側面
51s 外周端部(端部)
52 ノズルプレート
53 ベーン
54 サポートピン
55 駆動部(回動機構)
56 ドライブリング
57 リンクアーム
80 遮熱部
81 接続部遮熱材
82 内周遮熱材
83 マウント外周部遮熱材
83a 第一遮熱材
83b 第二遮熱材
83c 第三遮熱材
84 収容室遮熱材
85 マウント表面遮熱材
86 シム
86k 切欠部
86r 円環状部
86t 凸部
87 ハウジング外周遮熱材
100 収容室
101 対向面
102 内周側周面
103 外周側周面
C 中心軸(軸線)
Claims (5)
- 軸線に沿って延びる回転軸と、
前記回転軸の第一端部側に設けられたタービンホイールと、
前記回転軸の第二端部側に設けられたコンプレッサホイールと、
前記回転軸を回転可能に支持する軸受ハウジングと、
前記タービンホイールを収容するタービンハウジングと、
前記タービンハウジングに形成され、前記タービンホイールの径方向外側で周方向に連続し、前記タービンホイールを回転駆動させるガスが流れるスクロール流路と、
前記スクロール流路から径方向内側に前記ガスを導き、前記タービンホイールに前記ガスを供給するノズル流路と、
前記ノズル流路に対して前記軸受ハウジング側に設けられたノズルマウントと、
前記ノズルマウントに回動自在に支持され、前記ノズル流路における前記ガスの導入量を調整するベーンと、
前記ノズルマウントを挟んで前記タービンハウジング側から前記軸受ハウジング側に伝わる熱量を抑える遮熱部と、
を備えるターボチャージャー。 - 前記遮熱部は、前記ノズルマウントの径方向外側の端部と前記軸受ハウジング及び前記タービンハウジングの少なくとも一方との間に設けられたマウント外周部遮熱材である、
請求項1に記載のターボチャージャー。 - 前記ノズルマウントに対して前記軸受ハウジング側に前記ベーンを回動させる回動機構が設けられ、
前記軸受ハウジングに前記回動機構を収容する収容室が形成され、
前記遮熱部は、前記収容室の内周面に設けられた収容室遮熱材である、
請求項1又は2に記載のターボチャージャー。 - 前記タービンハウジングは、
前記スクロール流路を形成するスクロール形成部と、
前記スクロール形成部から前記ノズルマウントを挟んで反対側の前記軸受ハウジング側に延びて形成され、前記軸受ハウジングに接続される接続部と、を備え、
前記遮熱部は、前記スクロール形成部と前記接続部とのうち前記接続部のみを外周側から覆うハウジング外周遮熱材である、
請求項1から3の何れか一項に記載のターボチャージャー。 - 前記遮熱部は、前記ノズルマウントにおいて、前記スクロール流路側に臨む部分に設けられたマウント表面遮熱材である、
請求項1から4の何れか一項に記載のターボチャージャー。
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