JPWO2020079969A1

JPWO2020079969A1 - 可変容量型過給機

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Publication number: JPWO2020079969A1
Application number: JP2020552574A
Authority: JP
Inventors: 健一瀬川
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2018-10-18
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2021-04-30
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Abstract

可変容量型過給機は、スクロール流路と、タービン翼車の羽根に対面するシュラウド面を持った円筒部と、排気ガス流出流路とを含むタービンハウジングと、タービンハウジングに取り付けられ、互いに対面する第１プレートおよび第２プレートと、第１プレートおよび第２プレートの間に配置された複数の可変ノズル翼とを含む可変容量機構と、円筒部の径方向外側に配置されて第２プレートに軸方向に対面し、スクロール流路の一部を形成するカバー部材とを備える。カバー部材は、カバー部材と第２プレートとの間に隙間が形成されるように、タービンハウジングに取り付けられている。

Description

本開示は、可変容量型過給機に関する。

可変容量型過給機として、特許文献１〜４に記載された技術が知られている。たとえば、特許文献１に記載された過給機のタービンは、可変ノズルユニット（可変容量機構）を備える。スクロール流路とタービン翼車とを接続するガス流路に、複数の可動のノズルベーン（可変ノズル翼）が設けられている。これらの複数のノズルベーンが回動することで、ガス流路の断面積が調整される。可変ノズルユニットは、第１ノズルリングおよび第２ノズルリングを有する。これらの第１および第２ノズルリングの間に、複数のノズルベーンが配置されている。第２ノズルリングは、スクロール流路に面しており、第２ノズルリングがスクロール流路の内壁の一部を形成している。

特許文献２に記載された過給機では、可変ノズル機構の第２ノズルプレートとスクロール室との間に、遮蔽板が配置されている。遮蔽板の外周部は、第２ノズルプレートのフランジ部の段差部に接している。特許文献３に記載された過給機では、タービンケーシングの内周部に、スクロールの内面の一部を構成するインサートシュラウドが取り付けられている。可変ノズル機構のノズルプレートは、このインサートシュラウドの内部に支持される。特許文献４に記載された過給機では、ノズル機構のノズルプレート本体が、第１中間プレートと第２中間プレートとの間に設けられている。ノズルプレート本体と第１中間プレートとの間に、第１ノズル空間が形成され、ノズルプレート本体と第２中間プレートとの間に、第２ノズル空間が形成されている。

国際公開第2016／199600号特開2017-145770号公報特開2008-215083号公報特開2017-180093号公報

特許文献１に記載された過給機において、スクロール流路に面する第２ノズルリングの側面をカバーする壁部を、タービンハウジングが有する構造が考えられる。この構造において、タービンハウジングの一部である壁部が、第２ノズルリングに軸方向に対面する。この壁部は、スクロール流路内に径方向に突出して、スクロール流路の内壁の一部を形成する。そのようなタービンハウジング（スクロール流路）を成型するための中子は、その壁部のための複雑な形状を有する。したがって、その中子を製造する際に、アンダカットまたは置き中子（placed core）が必要とされる。このことは、製造コストの増大を招き得る。

本開示は、タービンハウジングを成型するための中子の形状を単純化することができる可変容量型過給機を説明する。

本開示の一態様に係る可変容量型過給機は、複数の羽根を含むタービン翼車と、タービン翼車を収納するタービンハウジングであって、スクロール流路と、タービン翼車の羽根に対面するシュラウド面を持った円筒部と、排気ガス流出流路とを含むタービンハウジングと、タービンハウジングに取り付けられた可変容量機構であって、互いに対面する第１プレートおよび第２プレートと、第１プレートおよび第２プレートの間に配置された複数の可変ノズル翼とを含み、第２プレートが第１プレートよりも排気ガス流出流路の近くに配置された可変容量機構と、円筒部の径方向外側に配置されて第２プレートに軸方向に対面し、スクロール流路の一部を形成するカバー部材であって、タービンハウジングの円筒部に沿って配置された内周端と、スクロール流路内に配置された外周端と、を含むカバー部材と、を備え、カバー部材は、カバー部材と第２プレートとの間に隙間が形成されるように、タービンハウジングに取り付けられている。

本開示の一態様によれば、タービンハウジングを成型するための中子の形状が単純化されている。タービンハウジングの一部がカバー部材に置き換えられたこの構造は、製造コストの増大を抑制する。さらに、カバー部材の軸方向の両側における圧力平衡（圧力バランス）が保たれる。

図１は本開示の一実施形態に係る可変容量型過給機の断面図である。図２は図１の部分拡大図である。図３は図１の可変容量型過給機のタービンを軸線に垂直に切断した断面図であり、スクロール流路の形状を模式的に示す図である。図４はカバー部材をベース面（第１端面）側から見て示す斜視図である。図５はカバー部材を第２端面側から見て示す斜視図である。図６はカバー部材の正面図である。図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。

この可変容量型過給機によれば、タービンハウジングに取り付けられたカバー部材が、第２プレートに軸方向に対面する。このカバー部材が、スクロール流路の一部を形成する。スクロール流路の一部が、タービンハウジングとは別体の部材で形成されるので、タービンハウジングの形状が単純化される。特に、シュラウド面を持った円筒部は、径方向の外方に張り出すことがなく、特許文献１に記載されたタービンハウジングのような壁部を持たない。よって、タービンハウジング（スクロール流路）を成型するための中子の形状が単純化されている。その中子を製造する際には、アンダカットまたは置き中子は不要である。タービンハウジングの一部（複雑な形状を有する部分）が、カバー部材に置き換えられたこの構造は、製造コストの増大を抑制する。また、カバー部材と第２プレートとの間には、隙間が形成されている。この構造は、隙間をスクロール流路に連通させる。よって、カバー部材に対し、スクロール流路側のみに高い圧力が加わるのではなく、第２プレート側にもいくらかの圧力が加わる。その結果として、カバー部材の軸方向の両側における圧力平衡（圧力バランス）が保たれる。

いくつかの態様において、カバー部材の外周端の直径は、第２プレートの直径と等しいかまたは第２プレートの直径よりも大きい。この場合、カバー部材は第２プレートを完全に覆うことができる。

いくつかの態様において、タービンハウジングは、円筒部に軸方向に連続するように形成されて、外周側においてスクロール流路の別の一部を形成すると共に内周側においてタービン翼車の下流側の排気ガス流出流路を形成する筒状部を含み、筒状部は、第２プレートに対面するように形成された環状の段面を含み、カバー部材は、内周端と外周端との間に延在して軸方向の第１端面を形成し、筒状部の段面に当接する環状のベース面を含む。この場合、カバー部材の軸方向の第１端面にはベース面が形成され、ベース面がタービンハウジングの段面に当接する。ベース面が着座面として提供され、カバー部材の取付状態（姿勢）が安定する。

いくつかの態様において、カバー部材のベース面とは軸方向の反対側に位置する第２端面は、第２プレートに向けて開放されている。この場合、カバー部材が、軽量化される。すなわち、内部が中空とされ、第２端面が開放されたカップ形状のカバー部材は、過給機全体の軽量化に寄与する。

いくつかの態様において、カバー部材は、カバー部材の外周端の直径よりも小さい外径を有するベース面と、外周端とベース面との間に形成されてスクロール流路に面する斜面部と、を含む。この場合、カバー部材が、着座面としてのベース面と、スクロール流路に面する斜面部とを含むので、スクロール流路の形状を任意に調整することができる。

いくつかの態様において、カバー部材のベース面の外径は、周方向において一定であり、タービンハウジングの筒状部の段面の外周と少なくとも周方向の一部分において等しく、斜面部は、周方向の少なくとも一部分において、スクロール流路の別の一部を形成する筒状部の第１外周面に滑らかに連続する。この場合、カバー部材は対称な形状を有するので、カバー部材の製造が容易である。また周方向の一部分において、タービンハウジングとカバー部材との間で段差がないため、ガスがスムーズに流れる。

いくつかの態様において、カバー部材のベース面の外径は、周方向において変化しており、タービンハウジングの筒状部の段面の外周と周方向の略全域において等しく、斜面部は、周方向の略全域において、スクロール流路の別の一部を形成する筒状部の外周面に滑らかに連続する。この場合、周方向の略全域において、タービンハウジングとカバー部材との間で段差がないため、ガスがスムーズに流れる。

いくつかの態様において、カバー部材は、タービンハウジングの円筒部に沿って形成され、内周端を持つ内筒部を含み、内筒部が円筒部の第２外周面に嵌まることでタービンハウジングに取り付けられている。この場合、カバー部材の取付状態（姿勢）がより一層安定する。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１に示される可変容量型過給機１は、例えば、船舶や車両の内燃機関に適用されるものである。図１に示されるように、可変容量型過給機１は、タービン２とコンプレッサ３とを備えている。タービン２は、タービンハウジング４と、タービンハウジング４に収納されたタービン翼車６と、を備えている。タービンハウジング４は、タービン翼車６の周囲において周方向に延びるスクロール流路１６を含んでいる。コンプレッサ３は、コンプレッサハウジング５と、コンプレッサハウジング５に収納されたコンプレッサ翼車７と、を備えている。コンプレッサハウジング５は、コンプレッサ翼車７の周囲において周方向に延びるスクロール流路１７を含んでいる。

タービン翼車６は回転軸１４の第１端に設けられており、コンプレッサ翼車７は回転軸１４の第２端に設けられている。タービンハウジング４とコンプレッサハウジング５との間には、ベアリングハウジング１３が設けられている。回転軸１４は、軸受１５を介してベアリングハウジング１３に回転可能に支持されており、回転軸１４、タービン翼車６およびコンプレッサ翼車７が一体の回転体１２として回転軸線Ｈ周りに回転する。

タービンハウジング４には、排気ガス流入口８（図３参照）および排気ガス流出流路１０が設けられている。内燃機関（図示せず）から排出された排気ガスが、排気ガス流入口を通じてタービンハウジング４内に流入し、スクロール流路１６を通じてタービン翼車６に流入し、タービン翼車６を回転させる。その後、排気ガスは、排気ガス流出流路１０を通じてタービンハウジング４外に流出する。

コンプレッサハウジング５には、吸入口９および吐出口（図示せず）が設けられている。上記のようにタービン翼車６が回転すると、回転軸１４を介してコンプレッサ翼車７が回転する。回転するコンプレッサ翼車７は、吸入口９を通じて外部の空気を吸入し、圧縮して、スクロール流路１７を通じて吐出口から吐出する。吐出口から吐出された圧縮空気は、前述の内燃機関に供給される。

続いて、タービン２について更に詳細に説明する。タービン２は可変容量型タービンであり、スクロール流路１６とタービン翼車６とを接続するガス流入路２１には、複数の可変ノズル翼２３が設けられている。複数の可変ノズル翼２３が回転軸線Ｈを中心とする円周上に配置されており、各々の可変ノズル翼２３は回転軸線Ｈに平行な回動軸線周りに回動する。ガス流入路２１は、スクロール流路１６からタービン翼車６に流入するガスを通過させる。上記のように可変ノズル翼２３が回動することで、タービン２に導入される排気ガスの流量に応じて、ガス流路の断面積（スロート面積）が最適に調整される。

上記のように可変ノズル翼２３を回動させるための駆動機構として、タービン２は、可変ノズルユニット（可変容量機構）２５を備えている。可変ノズルユニット２５は、タービンハウジング４と、タービンハウジング４に接合されたベアリングハウジング１３との間に配置されている。可変ノズルユニット２５は、タービンハウジング４に取り付けられている。可変ノズルユニット２５は、たとえば、タービンハウジング４とベアリングハウジング１３とによって、挟み込まれて固定されている。

以下、可変ノズルユニット２５について説明する。以下の説明において、単に「軸方向」または「軸線方向」、「径方向」、「周方向」等と言うときには、それぞれ、タービン翼車６の回転軸線Ｈ方向、回転軸線Ｈを基準とする径方向および周方向を意味するものとする。また、回転軸線Ｈ方向において、タービン２に近い側を単に「タービン側」と言い、コンプレッサ３に近い側を単に「コンプレッサ側」と言う場合がある。

可変ノズルユニット２５は、互いに対面する第１ノズルリング（第１プレート）３１および第２ノズルリング（第２プレート）３２と、第１ノズルリング３１および第２ノズルリング３２の間に配置された複数の可変ノズル翼２３とを有している。第１ノズルリング３１と第２ノズルリング３２とは、それぞれ、回転軸線Ｈを中心とする円環状を成しており、タービン翼車６を囲むように配置されている。すなわち、第１ノズルリング３１と第２ノズルリング３２とは、回転軸線Ｈの周りに配置されている。第１ノズルリング３１と第２ノズルリング３２とで挟まれた領域が、前述のガス流入路２１を構成する。第２ノズルリング３２が、第１ノズルリング３１よりも排気ガス流出流路１０の近くに配置されている。言い換えれば、第２ノズルリング３２が、第１ノズルリング３１よりも、ベアリングハウジング１３から遠い側に配置されている。第１ノズルリング３１の軸受孔には、各可変ノズル翼２３の回動軸２３ａが回転可能に挿通されている。第１ノズルリング３１は、たとえば、各可変ノズル翼２３を片持ちで軸支している。

第１ノズルリング３１のコンプレッサ側（可変ノズルユニット２５とは反対側）には、円環板状のサポートリング４１が固定され、更にサポートリング４１のコンプレッサ側には、リング状をなす駆動リングサポート部材（図示せず）が固定されている。第１ノズルリング３１、第２ノズルリング３２、サポートリング４１および駆動リングサポート部材４３には、それぞれ複数（たとえば３つ）ずつのピン孔が設けられている。これらのピン孔が一列に並べられ、これらのピン孔に連結ピン３５が挿通されることで、第１ノズルリング３１、第２ノズルリング３２、サポートリング４１および駆動リングサポート部材４３が互いに連結される。

サポートリング４１および駆動リングサポート部材４３は、連結ピン３５のコンプレッサ側の部分により、第１ノズルリング３１に対して共カシメされる。また、連結ピン３５のタービン側の部分には、第１ノズルリング３１および第２ノズルリング３２をそれぞれ位置決めするための２つの鍔部が設けられており、２つの鍔部の間の寸法が高精度に作製されることで、ガス流入路２１の軸線方向の寸法精度が確保されている。駆動リングサポート部材４３に駆動リング２８が取り付けられることで、駆動リング２８が回転軸線Ｈ周りで回動可能に支持される。

駆動リング２８は、外部から入力される可変ノズル翼２３への駆動力を伝達する部材であり、例えば金属材料により一部材で形成されている。駆動リング２８は、回転軸線Ｈを中心とする円周上に延在するリング状をなしており、外部からの駆動力を受けて回転軸線Ｈ周りに回動する。レバー２９は各可変ノズル翼２３の回動軸２３ａにそれぞれ取り付けられ、駆動リング２８の内側で円周上に等間隔に配置されている。

このような可変ノズルユニット２５のうち、第１ノズルリング３１、第２ノズルリング３２、サポートリング４１、および連結ピン３５からなる部分が、タービンハウジング４に固定され、複数の可変ノズル翼２３を回動可能に軸支している。

以下、図１および図２を参照して、可変ノズルユニット２５と、タービンハウジング４と、それらの周辺の構造について説明する。図２に示されるように、タービン翼車６は、回転軸１４の第１端に取り付けられたハブ６ａと、ハブ６ａ上から突出するように形成された複数の羽根６ｂとを含む。複数の羽根６ｂは、たとえば、同じ形状および大きさを有しており、周方向に等間隔に配置されている。

図１および図２に示されるように、タービンハウジング４は、タービン翼車６の複数の羽根６ｂに対面するシュラウド面４６ａを持った円筒部４６と、円筒部４６に軸方向に連続するように形成された筒状部４４とを含む。筒状部４４は、円筒部４６の可変ノズルユニット２５とは反対側（コンプレッサ３とは反対側）に形成される。すなわち、円筒部４６は、筒状部４４よりも第１ノズルリング３１の近くに配置される。

筒状部４４は、内周側において、タービン翼車６の下流側の排気ガス流出流路１０を形成する。筒状部４４は、外周側において、第１外周面４４ｂを含む。この第１外周面４４ｂは、スクロール流路１６の一部（タービンハウジング４によって形成される別の一部）を形成する。円筒部４６は、内周側においてシュラウド面４６ａを含み、外周側において第２外周面４６ｂを含む。第２外周面４６ｂは、カバー部材５０の内筒部５２および第２ノズルリング３２の内周面に対して径方向に対面する。筒状部４４の径方向の厚みは、周方向の大部分において、円筒部４６の径方向の厚みよりも大きい。

本実施形態では、円筒部４６は、径方向に突出する部分を有しない。円筒部４６の第２外周面４６ｂは、たとえば一定の直径を有する円筒面である。若しくは、円筒部４６の第２外周面４６ｂの直径は、その先端に向かうにつれて（すなわちコンプレッサ３に近づく）僅かに縮小されてもよい。

可変容量型過給機１は、円筒部４６の径方向外側に配置されてスクロール流路１６の一部を形成する円板状のカバー部材５０を備える。このカバー部材５０は、タービンハウジング４とは別体になっている。カバー部材５０は、たとえば金属製である。カバー部材５０は、たとえばステンレス製（たとえばＳＵＳ３１６等）である。カバー部材５０は、たとえば、排気ガスの温度（一例として、８５０〜９８０℃）に対して、耐熱性を備えてもよい。カバー部材５０は、たとえば、排気ガスの成分に対して、耐食性を備えてもよい。カバー部材５０は、タービンハウジング４とは異なる材料からなる。カバー部材５０は、たとえば公知の板金加工によって成形される。カバー部材５０は、たとえばプレス加工または絞り加工等によって成形される。

カバー部材５０は、第２ノズルリング３２に軸方向に対面している。カバー部材５０は、第２ノズルリング３２の側面（第１ノズルリング３１に対面する側面とは反対に位置する側面）を覆っている。カバー部材５０の直径は、第２ノズルリング３２の直径と略等しくなっている。より詳細には、ドーナツ状のカバー部材５０は、タービンハウジング４の円筒部４６に沿って配置された内周端５４と、スクロール流路１６内に配置された外周端５６とを含む。たとえば、カバー部材５０の外周端５６の直径は、一定である。カバー部材５０の外周端５６の直径は、第２ノズルリング３２の直径と等しい。

カバー部材５０は、軸方向において、第１端面Ｐ１および第２端面Ｐ２を含む（図７参照）。第１端面Ｐ１はタービンハウジング４の筒状部４４に対面しており、第２端面Ｐ２は第２ノズルリング３２に対面している。カバー部材５０は、内周端５４と外周端５６との間に延在して第１端面Ｐ１を形成するベース面５１を含む。ベース面５１は、たとえば回転軸線Ｈに直交する平坦な表面を有する円環状をなす。カバー部材５０のベース面５１は、外周端５６の直径よりも小さい外径を有する。図２および図４〜図７に示されるように、カバー部材５０は、外周端５６とベース面５１との間に形成されてスクロール流路１６に面する斜面部５３を含む。カバー部材５０は、さらに、タービンハウジング４の円筒部４６に沿って形成され、上記の内周端５４を持つ内筒部５２を含む。内筒部５２は一定の内径を有する円筒状をなす。そして、カバー部材５０は、その内筒部５２がタービンハウジング４の円筒部４６の第２外周面４６ｂに嵌まることで、タービンハウジング４に取り付けられている。カバー部材５０は、たとえば圧入によって、タービンハウジング４に取り付けられている。

一方、タービンハウジング４の筒状部４４は、第２ノズルリング３２に対面するように形成された環状の段面４４ａを含む。この段面４４ａは、たとえば回転軸線Ｈに直交する平坦な円環状をなす。カバー部材５０のベース面５１は、この筒状部４４の段面４４ａに当接している。平坦なベース面５１が、たとえば段面４４ａに対して、平面状に当接している。これによって、カバー部材５０の位置が決定されてもよい。

図２、図５、および図７に示されるように、カバー部材５０のベース面５１とは軸方向の反対側に位置する第２端面Ｐ２は、第２ノズルリング３２に向けて開放されている。言い換えれば、カバー部材５０は、第２ノズルリング３２に向けて開放されたカップ形状をなす。このようなカバー部材５０は、スクロール流路１６の一部を形成しつつも、タービンハウジング４の軽量化に寄与している。カバー部材５０の軽量化も図られているため、カバー部材５０は、可変容量型過給機１の全体の軽量化に寄与している。

カバー部材５０は、可変ノズルユニット２５の第２ノズルリング３２には接していない。言い換えれば、カバー部材５０は、可変ノズルユニット２５からは軸方向に隔離されている。より具体的には、図２に示されるように、カバー部材５０は、カバー部材５０と第２ノズルリング３２との間に隙間Ｓが形成されるように、タービンハウジング４に取り付けられている。カバー部材５０の開放された第２端面Ｐ２と、第２端面Ｐ２に軸方向に対面する第２ノズルリング３２との間には、たとえば軸方向に一定の厚みを有する隙間Ｓすなわち空間が形成されている。このように、カバー部材５０は、スクロール流路１６を流れる排気ガスが隙間Ｓ内に流入することを許容する（ただし、隙間Ｓは、排気ガスの流路ではない）。

さらにより詳しくは、図２、図４、および図７に示されるように、カバー部材５０のベース面５１の外径（外周縁５１ａの位置）は、周方向において一定であり、タービンハウジング４の筒状部４４の段面４４ａの外周と少なくとも周方向の一部分において等しい。斜面部５３は、周方向の当該一部分において、スクロール流路１６の一部（タービンハウジング４によって形成される別の一部）を形成する筒状部４４の第１外周面４４ｂに、段差なく滑らかに連続する。この位置関係および形状は、たとえば、図２に表れた上下一対の外周縁５１ａおよび斜面部５３のうち、回転軸線Ｈよりも上の外周縁５１ａおよび斜面部５３によって示されている。たとえば、図３に示されるように、舌部２２が形成された位置とは回転軸線Ｈに関して反対側の一部分Ａ１において、ベース面５１の外周縁５１ａの位置が、筒状部４４の第１外周面４４ｂに対して整列（aligned）してもよい。なお、舌部２２が形成された位置において、ベース面５１の外周縁５１ａの位置が、筒状部４４の第１外周面４４ｂに対して整列してもよい。これらの位置とは異なる周方向の他の１つまたは複数の位置において、ベース面５１の外周縁５１ａの位置が、筒状部４４の第１外周面４４ｂに対して整列してもよい。また、ベース面５１の外周縁５１ａは、図３に仮想線で示されるような非円形（非対称の形状）Ｌに沿うように形成されてもよい。

図７に示されるように、斜面部５３は、ベース面５１の外周縁５１ａに接続された凹部５３ａと、斜面部５３の外周に接続された凸部５３ｃとを含む。斜面部５３は、凹部５３ａと凸部５３ｃとの間に変曲点５３ｂを持つ。斜面部５３の端面５３ｄは、内筒部５２の端面５２ａよりも第２ノズルリング３２に近づくように突出していてもよい。言い換えれば、内筒部５２の端面５２ａが、斜面部５３の端面５３ｄよりカバー部材５０の内方に引っ込んでいてもよい。斜面部５３の円環状の端面５３ｄは、１つの仮想平面上に位置するように形成されてもよい。その仮想平面は、上記の第２端面Ｐ２に相当し、たとえば、第２ノズルリング３２の側面（第１ノズルリング３１に対面する側面とは反対に位置する側面）に平行である。

図２に示されるように、第２ノズルリング３２の内周面と円筒部４６の第２外周面４６ｂとの間には、たとえばＣ字状のシール部材６０が取り付けられている。このシール部材６０は、隙間Ｓに向けて軸方向に開放された形状を有してもよい。シール部材６０は、円筒部４６および第２ノズルリング３２に対して、径方向の付勢力を及ぼす。

可変容量型過給機１の組立時には、まずタービンハウジング４に、カバー部材５０が取り付けられる。一体化されたタービンハウジング４およびカバー部材５０に対し、シール部材６０が嵌め込まれた可変ノズルユニット２５が、取り付けられる。

この可変容量型過給機１によれば、タービンハウジング４に取り付けられたカバー部材５０が、第２ノズルリング３２に軸方向に対面する。このカバー部材５０が、スクロール流路１６の一部を形成する。スクロール流路１６の一部が、タービンハウジング４とは別体の部材で形成されるので、タービンハウジング４の形状が単純化される。特に、シュラウド面４６ａを持った円筒部４６は、径方向の外方に張り出すことがなく、上述の特許文献１に記載されたタービンハウジングのような壁部を持たない。よって、タービンハウジング４（スクロール流路１６）を成型するための中子の形状が単純化されている。その中子を製造する際には、アンダカットまたは置き中子は不要である。タービンハウジング４の一部（複雑な形状を有する部分）が、カバー部材５０に置き換えられたこの構造は、製造コストの増大を抑制する。また、カバー部材５０と第２ノズルリング３２との間には、隙間Ｓが形成されている。この構造は、隙間Ｓをスクロール流路１６に連通させる。よって、カバー部材５０に対し、スクロール流路１６側のみに高い圧力が加わるのではなく、第２ノズルリング３２側にもいくらかの圧力が加わる。その結果として、カバー部材５０の軸方向の両側における圧力平衡（圧力バランス）が保たれる。また、第２ノズルリング３２の外径ごとに合わせてタービンハウジング４を専用設計する必要がない。複数の素材型を準備する必要がなく、カバー部材５０の形状を調整するだけで済む。

カバー部材５０の外周端５６の直径が第２ノズルリング３２の直径と等しいので、カバー部材５０は第２ノズルリング３２を完全に覆うことができる。第２ノズルリング３２は、板金（プレス）で作られることが望ましい。しかし、プレスでは形状の自由度が少なくなる傾向にある。一方で流体性能的には、形状の自由度が高いほど、損失の少ない形状を設計できる。よって、厚板プレスに比べて形状の自由度が高い薄板カバーで第２ノズルリング３２の全面を覆うことにより、損失の少ないスクロール流路を設計することができる。

カバー部材３０の軸方向の第１端面Ｐ１にはベース面５１が形成され、ベース面５１がタービンハウジング４の段面４４ａに当接する。ベース面５１が着座面として提供され、カバー部材５０の取付状態（姿勢）が安定している。

第２端面Ｐ２が第２ノズルリング３２に向けて開放されたカバー部材５０は、軽量化されている。すなわち、内部が中空とされたカップ形状のカバー部材５０は、過給機全体の軽量化に寄与する。

カバー部材５０が、着座面としてのベース面５１と、スクロール流路１６に面する斜面部５３とを含むので、斜面部５３の形状を変更することにより、スクロール流路１６の形状を任意に調整することができる。

カバー部材５０は対称な形状を有するので、カバー部材５０の製造が容易である。また周方向の一部分において、タービンハウジング４とカバー部材５０との間で段差がないため、ガスがスムーズに流れる。

カバー部材５０の内筒部５２が円筒部４６の第２外周面４６ｂに嵌まっているので、カバー部材５０の取付状態（姿勢）がより一層安定している。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。たとえば、カバー部材５０のベース面５１の外径（外周縁５１ａの位置）が、周方向において変化していてもよい。すなわち、ベース面５１は対称な形状でなくてもよい。その場合に、カバー部材５０のベース面５１の外径が、タービンハウジング４の筒状部４４の第１外周面４４ｂと周方向の略全域において等しくてもよい。カバー部材５０の斜面部５３は、周方向の略全域において、スクロール流路１６の一部（タービンハウジング４によって形成される別の一部）を形成する筒状部４４の第１外周面４４ｂに、段差なく滑らかに連続してもよい。この場合、周方向の略全域において、タービンハウジング４とカバー部材５０との間で段差がないため、ガスがスムーズに流れる。

カバー部材５０のベース面５１の外径（外周縁５１ａの位置）が、タービンハウジング４の筒状部４４の第１外周面４４ｂと周方向の略全域において等しくなくてもよい。すなわち、周方向の略全域において、ベース面５１の外周縁５１ａが、第１外周面４４ｂよりも径方向外方に突出するか、第１外周面４４ｂよりも径方向内方に引っ込んでいてもよい。

カバー部材５０のベース面５１または斜面部５３には、１つ又は複数の孔部が形成されてもよい。カバー部材５０は、流体シールが目的ではない。たとえば、カバー部材５０に２〜３ｍｍ程度の直径を有する複数の孔部が形成されてもよい。この場合の孔部の大きさは、たとえば、板厚の２倍以上であってもよく、かつ、斜面部５３の径方向の長さの３分の１以下であってもよい。

また、カバー部材５０は、その内筒部５２が円筒部４６に圧入されなくてもよい。カバー部材５０は、その内筒部５２等が円筒部４６にスナップフィットにより取り付けられてもよい。カバー部材５０は、内筒部５２またはベース面５１の一部がタービンハウジング４に対して溶接されてもよい。カバー部材５０は、公知の技術である電磁成形によってタービンハウジング４に取り付けられてもよい。カバー部材５０をタービンハウジング４に取り付けるための構造は、他の構造であってもよい。カバー部材５０に、内筒部５２が形成されなくてもよい。

カバー部材５０の斜面部５３は、上記実施形態の斜面部５３とは違う構成を有してもよい。斜面部５３は、円錐面の一部に相当する斜面であってもよい。その場合、図１、図２、図７に相当する各断面においては、斜面部５３は湾曲せず直線状である。カバー部材５０に、斜面部５３が形成されなくてもよい。

カバー部材５０の第２端面Ｐ２が開放されていなくてもよい。カバー部材５０の第２端面Ｐ２に、壁部が設けられてもよい。また、ベース面５１が形成されず、カバー部材５０の第１端面Ｐ１が開放されてもよい。カバー部材５０は、単一の平板（環状の円板）からなってもよい。カバー部材５０の第２端面Ｐ２と第２ノズルリング３２との間に形成された隙間Ｓの軸方向の厚みが、（一定ではなく）周方向において変化してもよい。

カバー部材５０のベース面５１が、筒状部４４の段面４４ａに当接していなくてもよい。カバー部材５０の外周端５６の直径は、第２ノズルリング３２の直径より大きくてもよく、第２ノズルリング３２の直径より小さくてもよい。カバー部材５０の外周端５６の直径が第２ノズルリング３２の直径より大きい場合でも、カバー部材５０の外周端５６は、第２ノズルリング３２の側面（第１ノズルリング３１に対面する側面とは反対に位置する側面）に対して軸方向に離間する。カバー部材５０の外周端５６は、第２ノズルリング３２の外周部に径方向で対面する位置にまで延びない。カバー部材５０と円筒部４６（第２外周面４６ｂ）との間のシール部材６０が、Ｃ字状ではない別の形状をなしてもよい。シール部材が、省略されてもよい。シール部材が省略される場合には、第２ノズルリング３２の内周面と円筒部４６の第２外周面４６ｂとの間には、間隙が形成される。

上記実施形態では、カバー部材５０が板金形状である場合について説明したが、これに限られない。カバー部材５０が、たとえば機械加工ピースであってもよい。

カバー部材５０とタービンハウジング４との境界面が、上記実施形態よりも排気ガス流出流路１０側（すなわちコンプレッサ３とは反対側）に移動してもよい。この場合、カバー部材５０が受け持つ容積が、より一層大きくなり、タービンハウジング４の領域は小さくなる。たとえば、その境界面が、軸方向において、タービン翼車６の羽根６ｂの後縁よりも出口側に位置してもよい。言い換えれば、スクロール流路１６の内周側の壁面形状の大部分（半分以上）が、カバー部材５０によって形成されてもよい。カバー部材５０がタービンハウジング４に対してより深い位置まで形成されることにより、一層の軽量化が図られる。

本開示のいくつかの態様によれば、タービンハウジングを成型するための中子の形状が単純化されている。タービンハウジングの一部がカバー部材に置き換えられたこの構造は、製造コストの増大を抑制する。さらに、カバー部材の軸方向の両側における圧力平衡（圧力バランス）が保たれる。

１可変容量型過給機
２タービン
３コンプレッサ
４タービンハウジング
６タービン翼車
６ｂ羽根
７コンプレッサ翼車
１０排気ガス流出流路
１３ベアリングハウジング
１４回転軸
１６スクロール流路
２１ガス流入路
２３可変ノズル翼
２５可変ノズルユニット（可変容量機構）
３１第１ノズルリング（第１プレート）
３２第２ノズルリング（第２プレート）
４４筒状部
４４ａ段面
４４ｂ第１外周面
４６円筒部
４６ａシュラウド面
４６ｂ第２外周面
５０カバー部材
５１ベース面
５１ａ外周縁
５２内筒部
５３斜面部
５４内周端
５６外周端
Ｈ回転軸線
Ｐ１第１端面
Ｐ２第２端面
Ｓ隙間

Claims

複数の羽根を含むタービン翼車と、
前記タービン翼車を収納するタービンハウジングであって、スクロール流路と、前記タービン翼車の前記羽根に対面するシュラウド面を持った円筒部と、排気ガス流出流路とを含む前記タービンハウジングと、
前記タービンハウジングに取り付けられた可変容量機構であって、互いに対面する第１プレートおよび第２プレートと、前記第１プレートおよび前記第２プレートの間に配置された複数の可変ノズル翼とを含み、前記第２プレートが前記第１プレートよりも前記排気ガス流出流路の近くに配置された前記可変容量機構と、
前記円筒部の径方向外側に配置されて前記第２プレートに軸方向に対面し、前記スクロール流路の一部を形成するカバー部材であって、前記タービンハウジングの前記円筒部に沿って配置された内周端と、前記スクロール流路内に配置された外周端と、を含む前記カバー部材と、を備え、
前記カバー部材は、前記カバー部材と前記第２プレートとの間に隙間が形成されるように、前記タービンハウジングに取り付けられている、可変容量型過給機。
前記カバー部材の前記外周端の直径は、前記第２プレートの直径と等しいかまたは前記第２プレートの直径よりも大きい、請求項１に記載の可変容量型過給機。
前記タービンハウジングは、前記円筒部に前記軸方向に連続するように形成されて、外周側において前記スクロール流路の別の一部を形成すると共に内周側において前記タービン翼車の下流側の前記排気ガス流出流路を形成する筒状部を含み、前記筒状部は、前記第２プレートに対面するように形成された環状の段面を含み、
前記カバー部材は、前記内周端と前記外周端との間に延在して前記軸方向の第１端面を形成し、前記筒状部の前記段面に当接する環状のベース面を含む、請求項１または２に記載の可変容量型過給機。
前記カバー部材の前記ベース面とは前記軸方向の反対側に位置する第２端面は、前記第２プレートに向けて開放されている、請求項３に記載の可変容量型過給機。
前記カバー部材は、前記カバー部材の前記外周端の直径よりも小さい外径を有する前記ベース面と、前記外周端と前記ベース面との間に形成されて前記スクロール流路に面する斜面部と、を含む、請求項３または４に記載の可変容量型過給機。
前記カバー部材の前記ベース面の前記外径は、周方向において一定であり、前記タービンハウジングの前記筒状部の前記段面の外周と少なくとも前記周方向の一部分において等しく、
前記斜面部は、前記周方向の少なくとも前記一部分において、前記スクロール流路の前記別の一部を形成する前記筒状部の第１外周面に滑らかに連続する、請求項５に記載の可変容量型過給機。
前記カバー部材の前記ベース面の前記外径は、周方向において変化しており、前記タービンハウジングの前記筒状部の前記段面の外周と前記周方向の略全域において等しく、
前記斜面部は、前記周方向の略全域において、前記スクロール流路の前記別の一部を形成する前記筒状部の外周面に滑らかに連続する、請求項５に記載の可変容量型過給機。
前記カバー部材は、前記タービンハウジングの前記円筒部に沿って形成され、前記内周端を持つ内筒部を含み、前記内筒部が前記円筒部の第２外周面に嵌まることで前記タービンハウジングに取り付けられている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の可変容量型過給機。