WO2015083252A1 - 板金タービンハウジング - Google Patents

板金タービンハウジング Download PDF

Info

Publication number
WO2015083252A1
WO2015083252A1 PCT/JP2013/082555 JP2013082555W WO2015083252A1 WO 2015083252 A1 WO2015083252 A1 WO 2015083252A1 JP 2013082555 W JP2013082555 W JP 2013082555W WO 2015083252 A1 WO2015083252 A1 WO 2015083252A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rib
scroll
sheet metal
scroll portion
turbine housing
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/082555
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
豊隆 吉田
横山　隆雄
勲 冨田
渡辺　大剛
陣内　靖明
東森　弘高
Original Assignee
三菱重工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱重工業株式会社 filed Critical 三菱重工業株式会社
Priority to PCT/JP2013/082555 priority Critical patent/WO2015083252A1/ja
Priority to JP2015551330A priority patent/JP6072299B2/ja
Priority to US15/024,659 priority patent/US10072523B2/en
Priority to EP13898527.0A priority patent/EP3078834B1/en
Priority to CN201380079575.0A priority patent/CN105531459B/zh
Publication of WO2015083252A1 publication Critical patent/WO2015083252A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/246—Fastening of diaphragms or stator-rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/026—Scrolls for radial machines or engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/08—Cooling; Heating; Heat-insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/04—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position
    • F01D21/045—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position special arrangements in stators or in rotors dealing with breaking-off of part of rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/50—Building or constructing in particular ways
    • F05D2230/54—Building or constructing in particular ways by sheet metal manufacturing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/60—Structure; Surface texture
    • F05D2250/61—Structure; Surface texture corrugated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/221—Improvement of heat transfer
    • F05D2260/2214—Improvement of heat transfer by increasing the heat transfer surface
    • F05D2260/22141—Improvement of heat transfer by increasing the heat transfer surface using fins or ribs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/10—Metals, alloys or intermetallic compounds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/50—Intrinsic material properties or characteristics
    • F05D2300/502—Thermal properties
    • F05D2300/5023—Thermal capacity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/50—Intrinsic material properties or characteristics
    • F05D2300/518—Ductility
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/603—Composites; e.g. fibre-reinforced
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a sheet metal turbine housing employed in an exhaust gas turbocharger driven by exhaust gas of an engine to generate a supercharging pressure, and in particular, a technique for preventing debris from being shattered (continence) during a burst of a turbine rotor. About.
  • turbocharger turbine housing is conventionally mostly a cast product
  • the design taking into consideration the flow of the molten metal increases the overall thickness of the housing and increases the heat capacity. Therefore, at the time of engine start-up, the amount of heat possessed by the gas flowing through the turbine is absorbed by the housing to lower the gas temperature, which adversely affects the temperature rise of the catalyst downstream of the turbine. Therefore, in recent years, the application of a sheet metal turbine housing made of a plate material has been advanced in order to reduce the thermal capacity of the turbine housing.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-211544
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-161573
  • Patent Document 3 Japanese Patent No. 4269184.
  • Patent Document 1 relates to a sheet metal turbine housing, in which a protector is disposed along the scroll direction on the radially outer surface of the rotation shaft of the turbine rotor at the outer peripheral portion of the scroll portion, and the protector is fixed to the scroll portion. It is disclosed.
  • Patent Document 2 shows a turbine housing made of sheet metal, and includes a scroll portion forming a spiral exhaust gas flow path, and a cover portion covering the scroll portion with a predetermined heat insulation space interposed therebetween.
  • a double pipe structure is shown.
  • Patent Document 3 also shows a double-shell type turbine housing provided with a scroll-shaped housing made of sheet metal and an outer shell surrounding the housing with a gap.
  • Patent Document 1 in order to reinforce a sheet metal turbine housing, in order to weld and attach the protector which is another components to the outer side of a scroll part along the scroll direction, the increase in the attachment number of processes is caused. Furthermore, Patent Documents 2 and 3 disclose that the containment performance is improved by duplicating the shell structure, but there is a problem of causing an increase in weight due to duplicating or thickness increase.
  • the present invention aims to provide a sheet metal turbine housing which achieves reinforcement of a sheet metal turbine housing by an easy-to-manufacture structure, and which improves containment performance without increasing thickness. Do.
  • the present invention has been made to achieve such an object, and is a sheet metal in which a scroll portion forming a spiral exhaust gas passage of a turbocharger for driving a turbine by exhaust gas of an engine is formed by a sheet metal scroll portion.
  • a convex rib portion is formed to project either outward or inward along the circumferential direction of the scroll portion.
  • the rib portion is characterized in that it has a bent and folded structure of a sheet metal constituting the scroll portion.
  • the outer surface of the scroll portion on the outer peripheral side of the inlet edge of the turbine blade is formed with a convex rib that protrudes outward or inward along the circumferential direction.
  • the sheet metal turbine housing can be reinforced without attaching a separate part. For this reason, it is possible to improve the structural strength and improve the containment while maintaining the reduction of the heat capacity without increasing the weight due to the increase of the plate thickness.
  • the rib portion is formed by bending and folding the sheet metal constituting the scroll portion, the rib portion can be manufactured only by bending (including the folding) of the convex shaped rib portion. Manufacture is easier than the structure attached by welding etc., and a manufacturing man-hour can be reduced.
  • the shroud portion of the turbine housing that covers the outer peripheral edge of the turbine blade via a gap is formed by a sheet metal, and the rib portion is formed on the outer wall surface of the shroud portion. It features.
  • the structural strength is improved and containment is maintained while maintaining the heat capacity reduction without increasing the weight due to the increase in plate thickness. It can improve. Since the direction in which debris scatters during rotor bursting is the rotational radius direction of the turbine, it is effective to make the shroud portion located in that direction a reinforcing structure to improve the containment of the entire sheet metal turbine housing.
  • a reinforcing member is included so as to be contained inside the bent and folded portions constituting the rib portion.
  • the strength of the rib portion is further improved by including the reinforcing member, for example, a band, a wire, and the like inside the bent and folded portions constituting the rib portion.
  • the reinforcing member for example, a band, a wire, and the like
  • a plurality of rows of the rib portions are installed on the outer wall surface of the scroll portion or the shroud portion in the axial direction of the turbine, and the rib portions are positioned when winding the reinforcing member It is characterized by
  • the reinforcing member for example, a band or a wire
  • the reinforcing member is installed at any position without shifting the position of the reinforcing member. Because it can, the strength of any place can be increased. Further, since the intrinsic reinforcement by the rib portion and the reinforcement by the reinforcing member of the wire or the band act, further reinforcement can be performed.
  • the scroll portion is constituted by a double structure of an inner scroll portion and an outer scroll portion, and the rib portion is formed only on the outer scroll portion.
  • the scroll portion is constituted by the double structure of the inner scroll portion and the outer scroll portion and the rib portion is formed only in the outer scroll portion, the wall surface of the exhaust gas passage formed by the inner scroll is convex. Since no rib portion is formed, it does not become flow path resistance, and the reduction effect of flow loss due to surface smoothness by sheet metallization is maintained.
  • the rib portion formed in the outer scroll portion is constituted by a claw portion formed by cutting, raising and folding an outer wall surface of the outer scroll portion, and a reinforcing member is formed inside the claw portion.
  • the wire is wound and held.
  • the rib portion can be formed with a simple structure, and furthermore, the outer scroll portion can be reinforced.
  • the scroll portion is constituted by a double structure of an inner scroll portion and an outer scroll portion, the rib portion is formed in the inner scroll portion and the outer scroll portion, respectively, The rib portion of the portion protrudes only inward or inwardly and outwardly, and the rib portion of the inner scroll portion is a convex rib portion projecting only outward.
  • the scroll portion is constituted by the double structure of the inner scroll portion and the outer scroll portion, the rib portion is formed in the inner scroll portion and the outer scroll portion respectively, and the rib portion of the outer scroll portion is only inside or inside
  • the rib portion of the inner scroll portion is a convex rib portion that protrudes only outward. That is, since the rib structure is disposed in the space where the inner scroll portion and the outer scroll portion face each other, the rib portion can be crushed in this space to absorb impact energy, thereby further improving the strength. Can improve containment.
  • the shroud portion is constituted by a double structure of an inner shroud portion and an outer shroud portion, and a rib portion is formed only in the outer shroud portion.
  • the shroud portion is constituted by the double structure of the inner shroud portion and the outer shroud portion and the rib portion is formed only in the outer shroud portion, the wall surface of the exhaust gas passage formed by the inner shroud portion Since the convex rib portion is not formed, the reduction effect of the flow loss due to the smoothness of the surface by sheet metallization is maintained.
  • the present invention it is possible to obtain a sheet metal turbine housing that is easy to manufacture, and to improve the structural strength and the containment performance without increasing the weight due to the increase in sheet thickness.
  • a 1st embodiment of the present invention is shown, and (A) is an important section sectional view of sheet metal turbine housing.
  • (B) is the schematic of the rib part of a scroll outer peripheral part.
  • (C) is the schematic of the rib part of a shroud part.
  • Sectional drawing which shows the detailed structure of the rib part in 1st Embodiment.
  • Sectional drawing which shows the modification of the rib part of FIG.
  • Sectional drawing which shows the modification of the rib part of FIG. 2 is a cross-sectional view showing a modification of the rib portion.
  • Explanatory drawing which shows 2nd Embodiment and shows the outline of the rib part of a scroll outer peripheral part.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a modification of the rib portion of FIG. 9;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a modification of the rib portion of FIG. 9;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a modification of the rib portion of FIG. 9;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a modification of the rib portion of FIG. 9;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a modification of the rib portion of FIG. 9;
  • (A) is sectional drawing which shows the modification of the rib part of FIG. 9,
  • (B) is perspective explanatory drawing.
  • (A) is the schematic of the rib part formed in an outer scroll part for reinforcement of the shroud part in 3rd Embodiment
  • (B) is the schematic of the Z view of (A). Explanatory drawing which shows the outline of the arrangement direction of a rib part.
  • a sheet metal turbine housing according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the turbine housing 1 is incorporated in an exhaust gas turbocharger mounted on an engine, and a turbine wheel 3 is accommodated therein.
  • the turbine wheel 3 is composed of a hub portion 5 and a plurality of turbine blades 7 provided on the outer peripheral surface of the hub portion 5, and a turbine shaft 9 is coupled to the hub portion 5.
  • the turbine shaft 9 is connected to a compressor wheel (not shown).
  • the turbine wheel 3 rotates about the rotation center axis L.
  • the turbine housing 1 accommodates the turbine wheel 3 and forms a scroll portion (inner scroll portion) 11 forming a spiral exhaust gas passage which guides the exhaust gas to the inlet edge 7a of the turbine blade 7 of the turbine wheel 3; It has the shroud part 13 which covers the outer periphery 7b via a clearance gap. Further, one end side of the scroll portion 11 is welded by welding to a flange portion 17 of the turbine housing 15 connected to a bearing housing (not shown) in which a bearing for rotatably supporting the turbine shaft 9 is accommodated. The side is integrally formed up to the shroud portion 13. Alternatively, it may be welded or joined to the shroud portion 13 by butting or overlapping.
  • weld joint S1 is performed by butt welding or lap welding all around the direction.
  • the first scroll portion 11a and the second scroll portion 11b are formed of a thin plate-like sheet metal member.
  • the material is, for example, a heat-resistant steel plate, and is formed by press forming.
  • the turbine housing portion 15 connected to the bearing housing has the flange portion 17 of the end portion and the end portion of the first scroll portion 11a welded together S2. Further, at an end portion of the shroud portion 13, an outlet pipe portion 19 to which the exhaust gas having passed through the turbine wheel 3 is discharged is welded joined S3.
  • a convex protruding outward from the winding start to the winding end of the spiral along the circumferential direction of the scroll portion 11 A plurality of rib portions (scroll rib portions) 21 in the shape of a circle are formed.
  • the arrangement example of the scroll rib portion 21 is formed at, for example, three lines at regular intervals in the width direction central portion of the scroll portion 11 as shown in FIG. 1 (B). The detailed structure of the cross section will be described later.
  • a plurality of convex ribs protruding outward from the winding start to the winding end of the spiral along the circumferential direction of the shroud portion 13 The portion (shroud rib portion) 23 is formed, for example, in the two-row circumferential direction.
  • the scroll rib portion 21 extends in the circumferential direction of the scroll portion 11 as shown in FIG. 19A, but extends in the turbine axial direction perpendicular to the circumferential direction as shown in FIG. 19B.
  • a shape may be added to form a lattice.
  • FIGS. 1 and 2 The specific cross-sectional shapes of the scroll rib portion 21 and the shroud rib portion 23 are formed as shown in FIGS.
  • rib portions (scroll rib portions, shroud rib portions) 21 and 23 protruding in a convex shape by bending a sheet metal member forming the scroll portion 11 with a bent portion P1 and a folded portion P2 by press processing.
  • the U-shaped sheet metal members are overlapped to form a rib portion.
  • the rib portions 25 and 27 in FIG. 3 are shaped by further bending the rib portions 21 and 23 formed in FIG. 2 in the direction of the arrow a and overlapping them on the outer wall surface. You may weld it.
  • the rib portions 29 and 31 in FIG. 4 are shaped by further bending the rib portions 25 and 27 formed in FIG. 3 in the direction of the arrow b and overlapping them on the outer wall surface. The parts may be welded.
  • the strength of the rib portion is improved and the reinforcing action is improved in the structure of FIG. 3 as compared with FIG. 2 and the structure of FIG. 4 as compared with FIG.
  • the rib portions 33 and 35 in FIG. 5 are formed by winding a wire W as a reinforcing member so as to be included inside the folded portion P2 constituting the rib portions 29 and 31 shown in FIG. 4 .
  • the reinforcing member is not limited to the wire W, but may be a band or the like. As described above, the strength of the rib portion is further improved by including the band, the wire W, and the like of the reinforcing member inside the folded portion P2 constituting the rib portion 21 and the like.
  • the sheet metal turbine housing can be reinforced without attaching a separate part, and therefore there is no increase in weight due to an increase in plate thickness, so the structural strength is improved while maintaining the heat capacity reduction. Can improve containment.
  • the plurality of rib portions 21 are formed on the outer wall surface of the scroll portion 11 corresponding to the inlet edge 7 a of the turbine blade 7, reinforcement in the scattering direction of fragments of the turbine blade when the turbine rotor bursts It can be done effectively without an increase in
  • the convex rib portions 21 and 23 have a structure that can be manufactured by bending and folding the sheet metal members themselves constituting the scroll portion 11 and the shroud portion 13, the rib portions 21 can be manufactured only by bending the sheet metal members. , 23, and as a result, it is easier to manufacture than a structure in which another part is attached by welding or the like, and the number of manufacturing steps is reduced.
  • the scroll rib portion 21 in the first embodiment is installed on the outer wall surface of the scroll portion 11 or the shroud rib portion 23 is installed in a plurality of rows on the outer wall surface of the shroud portion 13 in the axial direction of the turbine.
  • the portions 21 and 23 serve as stoppers for positioning when winding the reinforcing member.
  • the distance between the rib portions 21 and 23 is set to a distance suitable for use as a stopper. That is, as shown in FIGS. 6 and 7, the gap is set according to the diameter of the wire W, the width of the band, and the number of turns. Further, the number of rib portions 21 and 23 may be set as needed.
  • the reinforcing members are wound between the rib portions using the rib portions 21 and 23 as the stoppers for positioning the wire W and the band, the reinforcing members can be installed at any places without any displacement. , Can increase the strength of any place.
  • the original reinforcing function of the ribs by the rib portions 21 and 23 and the reinforcing action by the winding of the reinforcing member of the wire W or the band can further reinforce the sheet metal housing 1.
  • the wire W and the band may be wound on either the wall surface on the outer peripheral side of the scroll portion 11 or the outer wall surface of the shroud portion 13 or both.
  • the third embodiment is characterized in that the scroll portion is composed of an inner scroll portion 11 and an outer scroll portion 41.
  • the single-layer scroll portion described in the first embodiment is the inner scroll portion 11, and the outer scroll portion 41 is formed on the outer side of the inner scroll portion 11.
  • the inner scroll portion 11 has the same configuration as that of the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
  • the outer scroll portion 41 is formed in a shape that covers the outer scroll portion 11 along the shape of the inner scroll portion 11 via the space chamber 44 outside the inner scroll portion 11.
  • One end portion of the outer scroll portion 41 is welded to the flange portion 17 of the turbine housing 15, and the other end portion is welded onto the outer wall surface of the shroud portion 13.
  • the two members may be butted or superposed and joined by welding, It may be integrally formed.
  • a rib portion A scroll rib portion 43 and a rib portion (outer scroll rib portion) 45 are provided, and examples of the arrangement thereof are shown in FIGS. 8 (B) to (G).
  • the inner scroll portion 11 has the inner peripheral surface of the sheet metal member without forming the rib portion, and the rib portion 45 is formed only in the outer scroll portion 41. .
  • a rib portion (outer rib portion) 45a and a rib portion (inner rib portion) 45b are respectively provided on both the outer surface side and the inner surface side of the plate-like member of the outer scroll portion 41. It is formed.
  • the rib 45a and the rib 45b are respectively provided on both the outer surface side and the inner surface side of the plate-like member of the outer scroll portion 41, in addition to the reinforcement by the double structure of the scroll portion, these rib portions are further provided.
  • the reinforcement by the 45a and the rib 45b further enhances the reinforcement in the radial direction in which the fragments of the turbine wheel 3 scatter.
  • FIG. 8C and 8D show that the rib 45a or the rib 45b is formed on either the outer surface side or the inner surface side of the plate-like member of the outer scroll portion 41, as shown in FIG. 8B.
  • the reinforcing performance is inferior due to the one side compared with the case where the rib portion is formed on both sides of the above, the ease of manufacture is obtained.
  • FIGS. 8E to 8G correspond to those in which the outer rib portion 43a is formed on the outer surface side of the inner scroll portion 11 in addition to the configurations of FIGS. 8B to 8D. .
  • FIGS. 8B to 8D show the double scroll structure of the inner scroll portion 11 and the outer scroll portion 41, and the rib portions 45a and 45b are formed only on the outer scroll portion 41
  • the ribs 45a, 45b, 43a are formed on the inner scroll 11 and the outer scroll 41 respectively, and the ribs of the inner scroll 11 protrude only to the outer surface. It is a department.
  • FIGS. 8E and 8F since the rib portions 45b and 43a are disposed in the space where the inner scroll portion 11 and the outer scroll portion 41 face each other, the rib portion is crushed in this space. Since the impact energy can be absorbed, the strength can be improved and the containment performance can be improved without increasing the thickness of the housing.
  • the rib portion (side wall rib portion) 51 formed on the side wall portion of the inner scroll portion 11 and the outer scroll portion 41 will be described.
  • the rib portion 51a is formed in the inner scroll portion 11 in the facing space chamber 44 of the side wall portion of each scroll portion of the double scroll structure of the inner scroll portion 11 and the outer scroll portion 41.
  • the rib portion 51 b is formed on the outer scroll portion 41. Since the rib portions 51a and 51b can be crushed in the space chamber 44 to absorb impact energy, the strength can be improved and the containment performance can be improved without increasing the thickness of the sheet metal housing 1.
  • the shroud portion 13 is defined as an inner shroud portion, and a portion formed in an end region of the outer scroll portion 41 is defined as an outer shroud portion 42.
  • a plurality of convex rib portions (shroud rib portions) 23 are formed on the turbine wheel 3 side with respect to a position where the outer shroud portion 42 is welded to the upper surface of the inner shroud portion 13.
  • the shroud rib portion 23 is the same as that of the first embodiment.
  • FIG. A rib portion (outer shroud rib portion) 55 is formed in a U-shape by bending and folding structure on the outer shroud portion 42 by protruding from the outer shroud portion 42 toward the exhaust gas passage side of the inner scroll portion 11.
  • the outer shroud portion 42 is directed from the outer shroud portion 42 toward the inner scroll portion 11 in the circumferential direction of the rotation center axis L from plural points in the circumferential direction in which the rib portions 55 are formed.
  • a recessed portion 57 is formed.
  • FIG. 9 shows a rib portion protruding as a rib 45b formed in the outer scroll portion 41 by bending the bent portion P1 and the folded portion P2 described in FIG. 2 of the first embodiment.
  • the inner scroll portion 11 is an example in which a rib portion is not formed.
  • FIG. 10 shows an example of the rib portions 45a and 45b respectively projecting on the outer surface side and the inner surface side of the outer scroll portion 41, and convex shapes on the outer surface side and the inner surface side by bending of the bent portion P1 and the folded portion P2.
  • the protruding rib portion is formed.
  • the rib portion 61 of FIG. 11 has a shape of a rib portion formed by bending the rib portion 45 b of FIG. 9 in the direction of the arrow c.
  • the rib portion 63 of FIG. 12 also has a shape of a rib portion formed by bending the rib portions 45a and 45b of FIG. 10 in the direction of the arrow d.
  • the respective rib portions 65, 67, 69, 71 of FIGS. 13 to 16 have shapes corresponding to the rib portions 45b, 45a, 45b, 61, 63 of FIGS. 9 to 12, respectively, and are shown in FIG.
  • the wire W which is a reinforcing member
  • the reinforcing member is not limited to the wire W, but may be a band or the like.
  • the strength of the rib portion is further improved by winding the reinforcing member inside the bent portion P1 and the folded portion P2 constituting the rib portion as a reinforcing member, for example, a band or a wire W.
  • FIG. 17 shows a rib 73 formed in the outer scroll portion 41, and is constituted by a claw 73 having a cut and raised portion Q1 and a folded back portion Q2 on the outer wall surface of the outer scroll portion 41.
  • the wire W of the reinforcing member is wound around and held inside.
  • the outer scroll portion 41 has no problem in sealing performance even if it has a cut, so a cut is made and the wall surface on the outer peripheral side of the outer scroll portion 41
  • the claw portion 73 having the cut-and-raised portion Q1 and the folded back portion Q2 can be formed, and the wire W of the reinforcing member can be wound and held inside the claw portion 73, so the rib portion 73 can be formed with a simple structure.
  • the outer scroll portion 41 can be reinforced.
  • the sheet metal turbine housing can be reinforced by an easy-to-manufacture structure, and the containment performance can be improved without increasing the wall thickness.
  • a sheet metal turbine housing used for an exhaust turbocharger Suitable for the use of
  • Turbine housing sheet metal turbine housing
  • Turbine wheel Turbine wheel (turbine) Reference Signs List 5 hub portion 7 turbine blade 7a inlet edge 7b outer peripheral edge 9 turbine shaft 11 scroll portion (inner scroll portion) 11a first scroll portion 11b second scroll portion 13 shroud portion (inner shroud portion) 15 Turbine Housings 21, 25, 29, 33, 43, 45, 61, 63, 65, 67, 69, 71 Scroll Ribs (Ribs) 23, 27, 31, 35 Shroud rib (rib) 41 outer scroll portion 42 outer shroud portion 43 inner scroll rib portion (rib portion) 45 Outer scroll rib (rib) 45a Outer rib 45b Inner rib 51 Side wall rib (rib) 55 Outer shroud rib (rib) 73 claw W wire (reinforcement member)

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

【課題】板金タービンハウジングの補強を製造容易な構造によって達成するとともに、肉厚を増大することなくコンテインメント性を向上する板金タービンハウジングを提供することを目的とする。 【解決手段】エンジンの排ガスによってタービンを駆動するターボチャージャの渦巻状の排ガス通路を構成するスクロール部１１が、板金製のスクロール部によって形成される板金タービンハウジングにおいて、タービン翼７の入口縁７ａの外周側の前記スクロール部１１の外壁面に、スクロール部の周方向に沿って外側もしくは内側のいずれか一方または両側に突出した凸状のリブ部２１が形成され、該リブ部２１は前記スクロール部を構成する板金の折り曲げおよび折り返し構造からなることを特徴とする。

Description

板金タービンハウジング
　本発明は、エンジンの排ガスによって駆動されて過給圧を発生させる排気ターボ過給機に採用される板金製のタービンハウジングに関し、特に、タービンロータのバースト時の破片の飛散防止（コンテインメント）技術に関する。
　ターボチャージャのタービンハウジングは、従来、鋳造品がほとんどであるため、湯流れを考慮した設計になることで全体的にハウジングが肉厚になり、熱容量が大きくなる。
　そのため、エンジン始動時において、タービンを流れるガスが持つ熱量がハウジングに吸収されることでガス温度が下がり、タービン下流の触媒の温度上昇に悪影響を与える。そのため、近年、タービンハウジングの熱容量を下げるために板材で製作した板金タービンハウジングの適用が進んでいる。
　板金タービンハウジングを採用した場合、肉厚低減による熱容量の低減に加えて、板金化することで表面が滑らかになり、鋳造に比較して摩擦損失を低減して排ガスの流れ損失を抑えることができる。
　一方、板金化によって構造体としては弱くなるため、例えばロータバースト時のコンテイメント性を確保する場合、ハウジングを厚くするなどの対策が必要である。しかし、板厚が厚くなる対策は熱容量を下げる効果と反することとなる。
　このような、板金タービンハウジングに関する先行技術、及びロータバースト時のコンテイメント性を確保する先行技術として、特許文献１（特開２０１２－２１１５４４号公報）、特許文献２（特開２００６－１６１５７３号公報）、特許文献３（特許第４２６９１８４号公報）を挙げることができる。
　特許文献１には、板金タービンハウジに関して、スクロール部の外周部でタービンロータの回転軸のラジアル方向の外側面に、スクロール方向に沿ってプロテクタを配置し、該プロテクタをスクロール部に固着した技術が開示されている。
　また、特許文献２には、板金製のタービンハウジンが示され、渦巻き状の排ガス流路を形成するスクロール部と、このスクロール部を所定の断熱空間を介在させて覆うカバー部とを備えた二重管構造のものが示されている。
　さらに、特許文献３においても、板金から製造されたスクロール形状を有するハウジングと、該ハウジングを、隙間を有して包囲する外部シェルとを備えた二重シェル形のタービンハウジングが示されている。
特開２００２－２９５２８７号公報 特開２００１－１０７７２２号公報 特開２０１０－１１６８６８号公報
　しかしながら、特許文献１では、板金タービンハウジングを補強するために、スクロール方向に沿って、スクロール部の外側に別部品であるプロテクタを溶接して取り付けるため、取付け工数の増大を招く。
　さらに、特許文献２、３では、シェル構造を二重化することでコンテインメント性を向上することが開示されているが、二重化や肉厚増大による重量の増大を招く問題がある。
　そこで、本発明は、前記課題に鑑みて、板金タービンハウジングの補強を製造容易な構造によって達成するとともに、肉厚を増大することなくコンテインメント性を向上する板金タービンハウジングを提供することを目的とする。
　本発明は、かかる目的を達成するためになされたものであり、エンジンの排ガスによってタービンを駆動するターボチャージャの渦巻状の排ガス通路を構成するスクロール部が、板金製のスクロール部によって形成される板金タービンハウジングにおいて、タービン翼の入口縁の外周側の前記スクロール部の外壁面に、スクロール部の周方向に沿って外側もしくは内側のいずれか一方または両側に突出した凸状のリブ部が形成され、該リブ部は前記スクロール部を構成する板金の折り曲げおよび折り返し構造からなることを特徴とする。
　かかる発明によれば、タービン翼の入口縁の外周側のスクロール部の外壁面に、周方向に沿って外側もしくは内側のいずれか一方または両側に突出した凸状のリブ部が形成されるので、別部品を取り付けることなく、板金タービンハウジングを補強できる。このため、板厚の増大による重量増大を伴わずに、熱容量低減を維持しつつ、構造強度を向上してコンテインメント性を向上できる。
　さらに、リブ部がスクロール部を構成する板金を折り曲げおよび折り返し構造からなるため、凸形状のリブ部を、板金の曲げ加工（折り返し加工も含む）のみでリブ部を製造できるため、別部部品を溶接等によって取り付ける構造よりも製造が容易であり、製造工数を低減できる。
　また、本発明の一実施形態においては、前記タービン翼の外周縁を、隙間を介して覆うタービンハウジングのシュラウド部が板金によって形成され、該シュラウド部の外壁面にリブ部が形成されることを特徴とする。
　タービン翼の外周縁に隙間を存して対向するタービンハウジングのシュラウド部においても、板厚の増大による重量増大を伴わずに、熱容量低減を維持しつつ、構造強度を向上してコンテインメント性を向上できる。ロータバースト時に破片が飛散する方向は、タービンの回転半径方向であるため、その方向に位置するシュラウド部を補強構造とすることは、板金タービンハウジング全体のコンテイメント性の向上に効果的である。
　また、本発明の一実施形態においては、前記リブ部を構成する折り曲げおよび折り返し部の内側に内包するように補強部材を巻き込むことを特徴とする。
　このように、リブ部を構成する折り曲げおよび折り返し部の内側に補強部材、例えばバンドやワイヤ等を内包するように巻き込むことで、リブ部の強度がさらに向上する。
　また、本発明の一実施形態においては、前記リブ部を前記スクロール部または前記シュラウド部の外壁面にタービンの軸方向に複数列設置して、該リブ部を補強部材の巻き付けの際の位置決めとすることを特徴とする。
　このように、リブ部を位置決め用のストッパとして用いて、リブ部間に補強部材を巻きつけるので、補強材、例えばバンドやワイヤの配置について、補強材の位置がずれることなく任意の場所に設置できるため、任意の場所の強度を増加させることができる。また、リブ部による本来的な補強と、ワイヤやバンドの補強部材による補強とが作用するため、さらなる補強ができる。
　また、本発明の一実施形態において、前記スクロール部が、内側スクロール部と外側スクロール部の２重構造によって構成され、前記リブ部が前記外側スクロール部にのみ形成されることを特徴とする。
　このように、スクロール部が、内側スクロール部と外側スクロール部の２重構造によって構成され、リブ部が外側スクロール部にのみ形成されるため、内側スクロールによって形成される排ガス通路の壁面には、凸状のリブ部は形成されないため、流路抵抗にはならず、板金化による表面の滑らかさによる流れ損失の低減効果が維持される。
　さらに、外側スクロール部のリブ部によって別部品を取り付けることなく、補強できるため、板厚の増大および重量増大を伴わずに、熱容量低減を維持しつつ、構造強度を向上してコンテインメント性を向上できる。
　また、本発明の一実施形態において、前記外側スクロール部に形成されるリブ部は、外側スクロール部の外壁面を切り起こしおよび折り返して形成した爪部で構成され、該爪部の内側に補強部材のワイヤが巻き込まれて保持されることを特徴とする。
　内側スクロール部で漏れのない構造を採用した場合には、外側スクロール部においては、切れ目を入れても密封性において問題はないため、切れ目を入れて、外側スクロール部の外壁面を切り起こしおよび折り返して爪部を形成し、該爪部の内側に補強部材のワイヤを巻き込んで保持できるので、簡単な構造でリブ部を形成でき、さらに外側スクロール部の補強ができる。
　また、本発明の一実施形態において、前記スクロール部が、内側スクロール部と外側スクロール部の２重構造によって構成され、前記リブ部が前記内側スクロール部と前記外側スクロール部にそれぞれ形成され、外側スクロール部のリブ部は内側にのみまたは内側と外側に突出し、前記内側スクロール部のリブ部は外側にのみ突出した凸状のリブ部であることを特徴とする。
　このように、スクロール部が、内側スクロール部と外側スクロール部の２重構造によって構成され、リブ部が内側スクロール部と外側スクロール部にそれぞれ形成され、外側スクロール部のリブ部は内側にのみまたは内側と外側に突出し、内側スクロール部のリブ部は外側にのみ突出した凸状のリブ部である。
　すなわち、リブ構造が、内側スクロール部と外側スクロール部との向かい合う空間内に配置される構造であるので、この空間内でリブ部がつぶれて衝撃エネルギーを吸収することができ、さらに強度を向上してコンテインメント性を向上できる。
　また、本発明の一実施形態において、前記シュラウド部が、内側シュラウド部と外側シュラウド部の２重構造によって構成され、リブ部が前記外側シュラウド部にのみ形成されることを特徴とする。
　このように、シュラウド部が、内側シュラウド部と外側シュラウド部の２重構造によって構成され、リブ部が外側シュラウド部にのみ形成されるため、内側シュラウド部によって形成される排ガス通路の壁面には、凸状のリブ部は形成されないため、板金化による表面の滑らかさによる流れ損失の低減効果が維持される。
　本発明によれば、製造が容易な板金タービンハウジングを得ることができるとともに、板厚の増大による重量増大を伴わずに、構造強度を向上してコンテインメント性を向上できる。
本発明の第１実施形態を示し、（Ａ）は、板金タービンハウジングの要部断面図である。（Ｂ）は、スクロール外周部のリブ部の概略図。（Ｃ）は、シュラウド部のリブ部の概略図。 第１実施形態におけるリブ部の詳細構造を示す断面図。 図２のリブ部の変形例を示す断面図。 図２のリブ部の変形例を示す断面図。 図２リブ部の変形例を示す断面図。 第２実施形態を示し、スクロール外周部のリブ部の概略を示す説明図。 第２実施形態のシュラウド部のリブ部の概略を示す説明図。 第３実施形態を示し、（Ａ）は、板金タービンハウジングの要部断面図である。（Ｂ）～（Ｇ）は、スクロール外周部のリブ部を模式的に示した概略図。（Ｈ）は、スクロール側壁部のリブ部を模式的に示した概略図。（Ｉ）は、シュラウド部のリブ部を模式的に示した概略図。 第３実施形態におけるリブ部の詳細構造を示す断面図。 図９のリブ部の変形例を示す断面図。 図９のリブ部の変形例を示す断面図。 図９のリブ部の変形例を示す断面図。 図９のリブ部の変形例を示す断面図。 図９のリブ部の変形例を示す断面図。 図９のリブ部の変形例を示す断面図。 図９のリブ部の変形例を示す断面図。 （Ａ）は、図９のリブ部の変形例を示す断面図、（Ｂ）は斜視説明図。 （Ａ）は、第３実施形態におけるシュラウド部の補強のために外側スクロール部に形成されるリブ部の概略図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＺ視の概略図である。 リブ部の配置方向の概略を示す説明図。
　以下、本発明に係る実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
　（第１実施形態）
　図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る板金製のタービンハウジングについて説明する。
　このタービンハウジング１は、エンジンに搭載される排気ターボ過給機に組み込まれるものであり、内部にタービンホイール３が収容される。タービンホイール３は、ハブ部５とハブ部５の外周面に稙設された複数のタービン翼７によって構成され、該ハブ部５にはタービンシャフト９が結合している。また、タービンシャフト９は図示しないコンプレッサホイールに連結している。また、タービンホイール３は回転中心軸線Ｌを中心回転するようになっている。
　タービンハウジング１は、タービンホイール３を収容し、該タービンホイール３のタービン翼７の入口縁７ａに排ガスを導く渦巻状の排ガス通路を形成するスクロール部（内側スクロール部）１１と、タービン翼７の外周縁７ｂを、隙間を介して覆うシュラウド部１３とを有している。
　また、スクロール部１１の一端側は、タービンシャフト９を回転軸支する軸受が収容される図示されていない軸受ハウジングと連結するタービンハウジング１５のフランジ部１７に溶接接合され、スクロール部１１の他端側は、シュラウド部１３まで一体に形成されている。または、シュラウド部１３と突き合わせ、もしくは重ね合わされて溶接接合されてもよい。
　この渦巻き状のスクロール部１１は、軸受ハウジング１５側の第１スクロール部１１ａとシュラウド側の第２スクロール部１１ｂとの２個の部材を突き合わせ、もしくは重ね合わせて、合わせ部を、スクロール部の周方向全周に渡って突き合わせ溶接、もしくは重ね合わせ溶接によって溶接接合Ｓ１されている。
　第１スクロール部１１ａと第２スクロール部１１ｂは、薄板状の板金部材によって形成され、材質は、一例として、耐熱鋼板を用い、プレス成型加工によって成型製造する。
　図示されていない軸受ハウジングと連結するタービンハウジング部１５は、前述のように端部のフランジ部１７と第１スクロール部１１ａの端部が溶接接合Ｓ２されている。また、シュラウド部１３の端部には、タービンホイール３を通過した排ガスが排出される出口管部１９が溶接接合Ｓ３されている。
　次に、タービン翼７の入口縁７ａの外周側に対応するスクロール部１１の外壁面に、スクロール部１１の周方向に沿って、渦巻の巻き始めから巻き終わりまでの間、外側に突出した凸状の複数のリブ部（スクロールリブ部）２１が形成されている。スクロールリブ部２１の配置例は、図１（Ｂ）に示すようにスクロール部１１の幅方向中央部に、例えば３列等間隔に形成されている。断面の詳細構造については後述する。
　また、シュラウド部１３にも、同様に図１（Ｃ）のように、シュラウド部１３の周方向に沿って、渦巻の巻き始めから巻き終わりまでの間、外側に突出した凸状の複数のリブ部（シュラウドリブ部）２３が、例えば２列周方向に形成されている。
　なお、スクロールリブ部２１は、図１９（Ａ）のように、スクロール部１１の周方向に延在しているが、図１９（Ｂ）のように、周方向に直角なタービン軸方向に延びる形状が付加されて格子状に形成されてもよい。
　このスクロールリブ部２１、及びシュラウドリブ部２３の具体的な断面形状は図２～５に示すように形成されている。
　図２は、スクロール部１１を形成する板金部材を、プレス加工によって折り曲げ部Ｐ１と、折り返し部Ｐ２との曲げ加工によって、凸状に突出したリブ部（スクロールリブ部、シュラウドリブ部）２１、２３を形成したものである。このように、Ｕ字状に板金部材が重ね合されてリブ部が形成される。
　図３のリブ部２５、２７は、図２で形成したリブ部２１、２３を、さらに矢印ａ方向に折り曲げて外壁面に重ね合わせることで形状をしており、該壁面との重合わせ部分を溶接しても良い。
　また、図４のリブ部２９、３１は、図３で形成したリブ部２５、２７を、さらに矢印ｂ方向に折り曲げて外壁面に重ね合わせることで形状をしており、該壁面との重合わせ部分を溶接しても良い。
　なお、図２よりも図３の構造、図３よりも図４の構造の方がリブ部の強度が向上し、補強作用が向上する。
　また、図５のリブ部３３、３５は、図４で示したリブ部２９、３１を構成する折り返し部Ｐ２の内側に内包するように補強部材であるワイヤＷを巻き込んで形成さしたものである。なお、補強部材としてはワイヤＷには限らず、バンド等であってもよい。
　このように、リブ部２１等を構成する折り返し部Ｐ２の内側に補強部材の、例えばバンドやワイヤＷ等を内包するように巻き込むことで、リブ部の強度がさらに向上する。
　以上の第１実施形態によれば、タービンホイール３のタービン翼７の入口縁７ａに対応するスクロール部１１の外壁面にスクロール部１１の周方向に沿って外側に突出して凸状の複数のリブ部２１が形成されるため、別部品を取り付けることなく、板金製のタービンハウジングを補強できるため、板厚の増大による重量増大を伴わないことから、熱容量低減を維持しつつ、構造強度を向上してコンテインメント性を向上できる。
　また、複数のリブ部２１が、タービン翼７の入口縁７ａに対応するスクロール部１１の外壁面に形成されるため、タービンロータがバーストした時のタービン翼の破片の飛散方向における補強を板厚の増大を伴わずに効果的に行うことができる。
　さらに、凸状のリブ部２１、２３が、スクロール部１１やシュラウド部１３を構成する板金部材そのものを折り曲げおよび折り返して製造できる構造を有しているので、板金部材の曲げ加工のみでリブ部２１、２３を製造することができ、その結果、別部部品を溶接等によって取り付ける構造よりも製造が容易であり、製造工数が低減される。
　（第２実施形態）
　次に、図６、７を参照して、第２実施形態を説明する。
　第２実施形態は、第１実施形態におけるスクロールリブ部２１をスクロール部１１の外壁面に、またはシュラウドリブ部２３をシュラウド部１３の外壁面にタービンの軸方向に複数列設置して、該リブ部２１、２３を、補強部材を巻き付ける際の位置決め用のストッパとするものである。
　リブ部２１、２３の間隔はストッパとして用いるために適した間隔に形成する。すなわち、図６、７のように、ワイヤＷの径やバンドの幅や、巻き数に応じた間隔に設定する。また、リブ部２１、２３の数は必要に応じて設定してよい。
　このように、リブ部２１、２３をワイヤＷやバンドの位置決め用のストッパとして用いて、リブ部間に補強部材を巻きつけるので、補強材の配置位置がずれることなく任意の場所に設置できるので、任意の場所の強度を増加させることができる。また、リブ部２１、２３によるリブ本来の補強機能と、ワイヤＷやバンドの補強部材の巻き付けによる補強作用とが相俟って、板金ハウジング１のさらなる補強ができる。
　なお、ワイヤＷやバンドの巻き付けは、スクロール部１１の外周側の壁面、または、シュラウド部１３の外壁面の何れか、または両方において行ってもよい。
　（第３実施形態）
　次に、図８～図１８を参照して第３実施形態について説明する。
第３実施形態は、スクロール部が内側スクロール部１１と外側スクロール部４１とから構成されることを特徴とする。
　第１実施形態で説明した１重のスクロール部を内側スクロール部１１として、その外側に外側スクロール部４１が形成された２重のスクロール部構造である。
　図８（Ａ）において、内側スクロール部１１は、第１実施形態と同様の構成のため説明は省略する。
　外側スクロール部４１は、内側スクロール部１１の外側に空間室４４を介して、内側スクロール部１１の形状に沿って覆う形状に形成されている。
　外側スクロール部４１は、一端部がタービンハウジング１５のフランジ部１７に溶接され、他端部がシュラウド部１３の外壁面上に溶接される。
　また、外側スクロール部４１は、内側スクロール部１１と同様に、第１スクロール部４１ａと第２スクロール部４１ｂに分割されて、２個の部材を突き合わせ、もしくは重ね合わせて溶接によって接合しても、一体形成であってもよい。
　内側スクロール部１１と外側スクロール部４１とのタービンホイール３の外周側の壁面部に、これらスクロール部１１、４１の周方向に沿って、渦巻の巻き始めから巻き終わりまでの間、リブ部（内側スクロールリブ部）４３、及びリブ部（外側スクロールリブ部）４５が設けられ、その配置例が、図８（Ｂ）～（Ｇ）に示される。
　図８（Ｂ）～（Ｄ）は、内側スクロール部１１にはリブ部は形成されずに板金部材の内周面を有しており、外側スクロール部４１にのみリブ部４５が形成されている。
　図８（Ｂ）には、外側スクロール部４１の板状部材の外面側と内面側の両方の面にそれぞれ、リブ部（外リブ部）４５ａと、リブ部（内リブ部）４５ｂとがそれぞれ形成されている。
　外側スクロール部４１の板状部材の外面側と内面側の両方の面に、それぞれリブ部４５ａとリブ部４５ｂとが設けられるため、スクロール部の２重構造による補強に加えて、さらにこれらリブ部４５ａ及びリブ部４５ｂによる補強がされるため、タービンホイール３の破片が飛散する半径方向における補強が一層向上する。
　また、図８（Ｃ）、（Ｄ）は、外側スクロール部４１の板状部材の外面側と内面側のいずれかの面にリブ部４５ａもしくはリブ部４５ｂを形成するため、図８（Ｂ）の両面側にリブ部を形成するものに比べると、片側のため補強性能は劣るが、製造の容易さが得られる。
　また、図８（Ｅ）～（Ｇ）は、図８（Ｂ）～(Ｄ)の構成に対してさらに、内側スクロール部１１の外面側に外リブ部４３ａを形成したものに対応している。
　以上のように、図８（Ｂ）～(Ｄ)は、内側スクロール部１１と外側スクロール部４１の２重のスクロール構造であって、リブ部４５ａ、４５ｂが外側スクロール部４１にのみ形成され、図８（Ｅ）～(Ｇ)では、リブ部４５ａ、４５ｂ、４３ａが内側スクロール部１１と外側スクロール部４１にそれぞれに形成され、内側スクロール部１１のリブ部は外面側にだけに突出したリブ部である。
　従って、内側スクロール部１１の内面側に形成される排ガス通路の壁面には、凸状のリブ部は形成されないため、流路抵抗にはならず、板金化による表面の滑らかさによる排ガス流れ損失の低減効果が維持される。
　また、図８（Ｅ）、（Ｆ）では、リブ部４５ｂ、４３ａが内側スクロール部１１と外側スクロール部４１との向かい合う空間内に配置される構造であるため、この空間内でリブ部がつぶれて衝撃エネルギーを吸収することができため、ハウジングの板厚を上げることなく強度を向上してコンテインメント性を向上できる。
　次に、内側スクロール部１１、及び外側スクロール部４１の側壁部に形成されるリブ部（側壁リブ部）５１について説明する。
　図８（Ｈ）のように、内側スクロール部１１と外側スクロール部４１の２重のスクロール構造の夫々のスクロール部の側壁部分の向かい合う空間室４４内に、内側スクロール部１１にリブ部５１ａが形成され、外側スクロール部４１にリブ部５１ｂが形成される構造である。
　この空間室４４内でリブ部５１ａ、５１ｂがつぶれて衝撃エネルギーを吸収することができため、板金ハウジング１の板厚を上げることなく強度を向上してコンテインメント性を向上できる。
　次に、シュラウド部１３のリブ部について説明する。
　図８（Ｉ）のように、シュラウド部１３を内側シュラウド部とし、外側スクロール部４１の端部領域に形成される部分を外側シュラウド部４２として定義する。
　外側シュラウド部４２が内側シュラウド部１３の上面に溶接される位置よりもタービンホイール３側に位置して複数の凸状のリブ部（シュラウドリブ部）２３が形成されている。このシュラウドリブ部２３は、第１実施形態と同様である。
　シュラウド部１３の補強構造としての他の例を図１８に示す。外側シュラウド部４２から内側スクロール部１１の排ガス通路側へ突出して外側シュラウド部４２にリブ部（外部シュラウドリブ部）５５を折り曲げおよび折り返し構造によって、Ｕ字形状に形成されている。
　さらに、図１８に示すように、リブ部５５が形成される周方向における複数個所に、外側シュラウド部４２から、回転中心軸線Ｌ方向であって内側スクロール部１１に向かって、外側シュラウド部４２をへこませたへこみ部５７を形成する。このへこみ部５７を追加することで外側シュラウド部４２を単純に曲げ成形したリブ部５５のみの場合と比較して剛性を向上させて強度を向上させることができる。
　次に、第３実施形態における、スクロールリブ部４３（４３ａ）、４５（４５ａ、４５ｂ）、側壁リブ部５１、及びシュラウドリブ部２３の具体的な断面形状を、図９～１７に示す。
　図９は、外側スクロール部４１に形成されたリブ部４５ｂとして、第１実施形態の図２で説明した折り曲げ部Ｐ１と折り返し部Ｐ２の曲げ加工によって、凸状に突出したリブ部である。内側スクロール部１１には、リブ部は形成されていない例である。
　図１０は、外側スクロール部４１の外面側と内面側とにそれぞれ突出したリブ部４５ａ、４５ｂの例であり、折り曲げ部Ｐ１と折り返し部Ｐ２の曲げ加工によって、外面側と内面側にそれぞれ凸状に突出したリブ部が形成される。
　図１１のリブ部６１は、図９のリブ部４５ｂを、矢印ｃ方向に折り曲げることで形成されるリブ部の形状である。
　また、図１２のリブ部６３も同様に、図１０のリブ部４５ａ、４５ｂを、矢印ｄ方向に折り曲げることで形成されるリブ部の形状である。
　図１３～１６のそれぞれのリブ部６５、６７、６９、７１は、図９～１２のリブ部４５ｂ、４５ａ、４５ｂ、６１、６３に対応する形状であって、第１実施形態の図５の説明と同様に、リブ部を構成する折り返し部Ｐ２の内側に内包するように補強部材であるワイヤＷを巻き込んで形成されるものである。なお、補強部材としてはワイヤＷには限らず、バンド等であってもよい。
　このように、リブ部を構成する折り曲げ部Ｐ１と折り返し部Ｐ２の内側に補強部材である、例えばバンドやワイヤＷ等を内包するように巻き込むことで、リブ部の強度がさらに向上する。
　図１７は、外側スクロール部４１に形成されるリブ部７３を示し、外側スクロール部４１の外周側の外壁面を切り起こし部Ｑ１と折り返し部Ｑ２とを有する爪部７３で構成され、爪部７３の内側に補強部材のワイヤＷが巻き込まれて保持される構造である。
　内側スクロール部１１で漏れのない構造を採用した場合には、外側スクロール部４１においては、切れ目を入れても密封性において問題はないため、切れ目を入れて、外側スクロール部４１の外周側の壁面を切り起こし部Ｑ１と折り返し部Ｑ２とを有した爪部７３を形成し、該爪部７３の内側に補強部材のワイヤＷを巻き込んで保持できるので、簡単な構造でリブ部７３の形成ができ、且つ外側スクロール部４１を補強できる。
　本発明によれば、板金タービンハウジングの補強を製造容易な構造によって達成するとともに、肉厚を増大することなくコンテインメント性を向上できるので、排気ターボ過給機に採用される板金製のタービンハウジングの利用に適している。
１　タービンハウジング（板金タービンハウジング）
３　タービンホイール（タービン）
５　ハブ部
７　タービン翼
７ａ　入口縁
７ｂ　外周縁
９　タービンシャフト
１１　スクロール部（内側スクロール部）
１１ａ　第１スクロール部
１１ｂ　第２スクロール部
１３　シュラウド部（内側シュラウド部）
１５　タービンハウジング
２１、２５、２９、３３、４３、４５、６１、６３、６５、６７、６９、７１　スクロールリブ部（リブ部）
２３、２７、３１、３５　シュラウドリブ部（リブ部）
４１　外側スクロール部
４２　外側シュラウド部
４３　内側スクロールリブ部（リブ部）
４５　外側スクロールリブ部（リブ部）
４５ａ　外リブ部
４５ｂ　内リブ部
５１　側壁リブ部（リブ部）
５５　外部シュラウドリブ部（リブ部）
７３　爪部
Ｗ　ワイヤ（補強部材）

Claims (8)

  1. 　エンジンの排ガスによってタービンを駆動するターボチャージャの渦巻状の排ガス通路を構成するスクロール部が、板金製のスクロール部によって形成される板金タービンハウジングにおいて、
    　タービン翼の入口縁の外周側の前記スクロール部の外壁面に、スクロール部の周方向に沿って外側もしくは内側のいずれか一方または両側に突出した凸状のリブ部が形成され、該リブ部は前記スクロール部を構成する板金の折り曲げおよび折り返し構造からなることを特徴とする板金タービンハウジング。
  2. 　前記タービン翼の外周縁を、隙間を介して覆うタービンハウジングのシュラウド部が板金によって形成され、該シュラウド部の外壁面にリブ部が形成されることを特徴とする請求項１記載の板金タービンハウジング。
  3. 　前記リブ部を構成する折り曲げおよび折り返し部の内側に内包するように補強部材を巻き込むことを特徴とする請求項１または２記載の板金タービンハウジング。
  4. 　前記リブ部を前記スクロール部または前記シュラウド部の外壁面にタービンの軸方向に複数列設置して、該リブ部を補強部材の巻き付けの際の位置決めとすることを特徴とする請求項１または２記載の板金タービンハウジング。
  5. 　前記スクロール部が、内側スクロール部と外側スクロール部の２重構造によって構成され、前記リブ部が前記外側スクロール部にのみ形成されることを特徴とする請求項１記載の板金タービンハウジング。
  6. 　前記外側スクロール部に形成されるリブ部は、外側スクロール部の外壁面を切り起こしおよび折り返して形成した爪部で構成され、該爪部の内側に補強部材のワイヤが巻き込まれて保持されることを特徴とする請求項５記載の板金タービンハウジング。
  7. 　前記スクロール部が、内側スクロール部と外側スクロール部の２重構造によって構成され、前記リブ部が前記内側スクロール部と前記外側スクロール部にそれぞれ形成され、外側スクロール部のリブ部は内側にのみまたは内側と外側に突出し、前記内側スクロール部のリブ部は外側にのみ突出した凸状のリブ部であることを特徴とする請求項１記載の板金タービンハウジング。
  8. 　前記シュラウド部が、内側シュラウド部と外側シュラウド部の２重構造によって構成され、リブ部が前記外側シュラウド部にのみ形成されることを特徴とする請求項２記載の板金タービンハウジング。
PCT/JP2013/082555 2013-12-04 2013-12-04 板金タービンハウジング WO2015083252A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2013/082555 WO2015083252A1 (ja) 2013-12-04 2013-12-04 板金タービンハウジング
JP2015551330A JP6072299B2 (ja) 2013-12-04 2013-12-04 板金タービンハウジング
US15/024,659 US10072523B2 (en) 2013-12-04 2013-12-04 Sheet-metal turbine housing
EP13898527.0A EP3078834B1 (en) 2013-12-04 2013-12-04 Metallic plate turbine housing
CN201380079575.0A CN105531459B (zh) 2013-12-04 2013-12-04 板金涡轮壳体

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2013/082555 WO2015083252A1 (ja) 2013-12-04 2013-12-04 板金タービンハウジング

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015083252A1 true WO2015083252A1 (ja) 2015-06-11

Family

ID=53273048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/082555 WO2015083252A1 (ja) 2013-12-04 2013-12-04 板金タービンハウジング

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10072523B2 (ja)
EP (1) EP3078834B1 (ja)
JP (1) JP6072299B2 (ja)
CN (1) CN105531459B (ja)
WO (1) WO2015083252A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021245860A1 (ja) * 2020-06-04 2021-12-09 三菱重工マリンマシナリ株式会社 タービンハウジングおよび過給機

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016012390A1 (de) * 2016-10-18 2018-04-19 Daimler Ag Turbine für einen Abgasturbolader sowie Verfahren zum Bearbeiten einer solchen Turbine
DE102017103980A1 (de) * 2017-02-27 2018-08-30 Man Diesel & Turbo Se Turbolader
US11846199B2 (en) * 2022-01-28 2023-12-19 Hamilton Sundstrand Corporation Rotor containment structure
US11982200B1 (en) 2023-06-23 2024-05-14 Pratt & Whitney Canada Corp. Structure with structural reinforcement patterns

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001107722A (ja) 1999-10-06 2001-04-17 Fuji Heavy Ind Ltd ターボ過給機付エンジンの排気装置
JP2002295287A (ja) 2001-03-30 2002-10-09 Mazda Motor Corp ターボ過給機付火花点火式直噴エンジン
JP2006161579A (ja) * 2004-12-02 2006-06-22 Toyota Motor Corp ターボチャージャのタービンハウジング
JP2006161573A (ja) 2004-12-02 2006-06-22 Toyota Motor Corp ターボチャージャのタービンハウジング
JP2008196452A (ja) * 2007-02-15 2008-08-28 Toyota Industries Corp 可変容量型ターボチャージャ
JP4269184B2 (ja) 2003-06-06 2009-05-27 アイ・エイチ・アイ チャージング システムズ インターナショナル ゲーエムベーハー 排ガスターボチャージャ用排ガスタービン
JP2010116868A (ja) 2008-11-13 2010-05-27 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関の燃料噴射制御方法
JP2011106303A (ja) * 2009-11-13 2011-06-02 Toyota Motor Corp ターボチャージャハウジングと配管との組み付け構造
JP2011179370A (ja) * 2010-02-26 2011-09-15 Toyota Motor Corp ターボチャージャおよびそのホイールハウジング
JP2012211544A (ja) 2011-03-31 2012-11-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 板金タービンハウジング

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2480860A (en) 1945-06-30 1949-09-06 Everett M Hunt Apparatus for bending a curled metal edge around a reinforcing wire
JPS6240232U (ja) 1985-08-30 1987-03-10
EP1426557B1 (de) 2002-12-03 2013-07-17 BorgWarner, Inc. Gehäuse für Turbolader
JP4448064B2 (ja) 2005-06-24 2010-04-07 トヨタ自動車株式会社 タービンハウジング
JP2007120396A (ja) 2005-10-27 2007-05-17 Toyota Motor Corp 内燃機関用ターボ過給機のタービンハウジング
CN200978710Y (zh) 2006-12-07 2007-11-21 广西玉柴机器股份有限公司 涡壳隔热罩
JP4876959B2 (ja) 2007-02-19 2012-02-15 株式会社Ｉｈｉ 過給機
JP5769407B2 (ja) 2010-02-01 2015-08-26 三菱重工業株式会社 板金タービンハウジング
JP5299574B2 (ja) * 2011-07-06 2013-09-25 トヨタ自動車株式会社 タービンハウジング及び排気タービン過給機
JP5916377B2 (ja) * 2011-12-27 2016-05-11 三菱重工業株式会社 過給機用タービン及び過給機の組立方法
EP2894296B1 (en) * 2012-09-06 2020-04-22 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Diagonal flow turbine
JP5985329B2 (ja) * 2012-09-21 2016-09-06 株式会社オティックス ターボチャージャ及びその製造方法
US9702266B2 (en) * 2014-06-30 2017-07-11 Honeywell International Inc. Turbocharger turbine housing

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001107722A (ja) 1999-10-06 2001-04-17 Fuji Heavy Ind Ltd ターボ過給機付エンジンの排気装置
JP2002295287A (ja) 2001-03-30 2002-10-09 Mazda Motor Corp ターボ過給機付火花点火式直噴エンジン
JP4269184B2 (ja) 2003-06-06 2009-05-27 アイ・エイチ・アイ チャージング システムズ インターナショナル ゲーエムベーハー 排ガスターボチャージャ用排ガスタービン
JP2006161579A (ja) * 2004-12-02 2006-06-22 Toyota Motor Corp ターボチャージャのタービンハウジング
JP2006161573A (ja) 2004-12-02 2006-06-22 Toyota Motor Corp ターボチャージャのタービンハウジング
JP2008196452A (ja) * 2007-02-15 2008-08-28 Toyota Industries Corp 可変容量型ターボチャージャ
JP2010116868A (ja) 2008-11-13 2010-05-27 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関の燃料噴射制御方法
JP2011106303A (ja) * 2009-11-13 2011-06-02 Toyota Motor Corp ターボチャージャハウジングと配管との組み付け構造
JP2011179370A (ja) * 2010-02-26 2011-09-15 Toyota Motor Corp ターボチャージャおよびそのホイールハウジング
JP2012211544A (ja) 2011-03-31 2012-11-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 板金タービンハウジング

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021245860A1 (ja) * 2020-06-04 2021-12-09 三菱重工マリンマシナリ株式会社 タービンハウジングおよび過給機
JPWO2021245860A1 (ja) * 2020-06-04 2021-12-09
JP7286017B2 (ja) 2020-06-04 2023-06-02 三菱重工マリンマシナリ株式会社 タービンハウジングおよび過給機

Also Published As

Publication number Publication date
US20160273388A1 (en) 2016-09-22
US10072523B2 (en) 2018-09-11
CN105531459B (zh) 2019-04-02
EP3078834B1 (en) 2019-05-01
EP3078834A1 (en) 2016-10-12
EP3078834A4 (en) 2016-12-14
JPWO2015083252A1 (ja) 2017-03-16
CN105531459A (zh) 2016-04-27
JP6072299B2 (ja) 2017-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3260670B1 (en) Turbine housing
WO2015083252A1 (ja) 板金タービンハウジング
JP6126246B2 (ja) タービンハウジング
KR101263613B1 (ko) 판금 터빈 하우징
JP6580122B2 (ja) ターボチャージャ
WO2012077711A1 (ja) 板金タービンハウジング
JP6204398B2 (ja) タービンハウジング
WO2012090724A1 (ja) タービンスクロール部構造
WO2013125580A1 (ja) ターボチャージャ
JP5511725B2 (ja) 板金タービンハウジング
JP4905565B2 (ja) ターボチャージャおよびそのホイールハウジング
JP6735916B2 (ja) タービンハウジング
WO2019087279A1 (ja) タービン及びこれを備えたターボチャージャ
JP5342427B2 (ja) 板金タービンハウジング
EP2657481B1 (en) Scroll portion structure for radial turbine or diagonal flow turbine
WO2011104596A2 (en) Turbocharger and wheel housing thereof
JP2016156279A (ja) タービンハウジング
JP6756008B2 (ja) ターボチャージャ
JP2013164076A (ja) 板金タービンハウジング
JP2024068475A (ja) 排気管

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201380079575.0

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13898527

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015551330

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2013898527

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15024659

Country of ref document: US

Ref document number: 2013898527

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE