WO2015097872A1 - タービンハウジング - Google Patents

Abstract

【課題】面粗度を改善して排ガスの損失を抑制し、ターボチャージャの効率を向上できると共に、熱疲労に起因する亀裂の発生を抑制して耐久性を向上でき、且つ、剛性を確保して外部への排ガス漏れを確実に防止する。 【解決手段】エンジンから導入される排ガスによって回転するタービンホイールが内蔵され、内周側に排ガスの流路を形成する渦巻状のスクロール部が配設されたタービンハウジングにおいて、タービンホイールの背面側に隙間を存して配設されると共に、タービンホイールの軸方向に取外し可能な背面部材が配設される開口部が形成された鋳造製の外装部材と、外装部材の内部に所定の空隙部を介して配置され、スクロール部を構成する板金製の内装部材と、を備えており、内装部材は、開口部を介して外装部材内に着脱自在に構成されている。

Description

タービンハウジング

　本発明は、エンジンから導入される排ガスのエネルギーを利用してエンジンに対する過給圧を発生させるターボチャージャのタービンハウジングに関する。

　従来、エンジンから導入される排ガスのエネルギーを利用してタービンホイールを回転させ、このタービンホイールと同軸上に設けられているコンプレッサホイールを回転させることで吸気マニホールドに加圧空気を供給し、これにより出力の向上を図るターボチャージャが知られている。このターボチャージャを車載用として用いる場合、当該ターボチャージャの効率がエンジンの燃費に影響を与えるため、特に燃費向上の観点から、軽量化、低コスト化、製造の容易化、および低熱容量化等が要求されている。

　ところで、近年、自動車のエンジンにおいては低燃費化を図るべく、空燃比をストイキに近づけることにより、排ガス温度が上昇する傾向にある。そのため、一般的な鋳造製のタービンハウジングでは、高温の排ガスに耐える必要から、材料として耐熱性・耐摩耗性などに優れたオーステナイト系のステンレス鋳鋼などの高価な材料が使用されている。また、鋳造製のタービンハウジングでは、ハウジングの内壁面の面粗度が粗いため、ハウジング内の排ガス流路を通過する排ガスの損失増加や、それに伴いターボチャージャの効率が低下することを防ぐべく、素形材の精度不足を補うための機械加工が必要となる。従って、このような鋳造製のタービンハウジングでは、材料費や製造費のコスト増を招き、ターボチャージャのコストダウンを図る際の弊害となるため、鋳造製のタービンハウジングに代わり、板金製のタービンハウジングが使用される傾向がある。

　この板金製のタービンハウジングとして、例えば、特許文献１には、二分割された皿状ないし椀状の板金部材を突き合わせて周方向に溶接してなるスクロール部の内部に、渦状の排ガス流路が形成されたタービンハウジングが開示されている（特許文献１の図３参照）。また、特許文献２にも同様に、スクロール部を板金部材によって二分割形成し、それら左右の板金部材を突き合わせて周方向に溶接してなる構造のタービンハウジングが開示されている（特許文献２の図２参照）。さらに、特許文献３には、板金部材から製造され、その内部に渦状の排ガス流路が形成されたスクロール部材と、板金部材から製造されたカバー部材とを備え、当該カバー部材がスクロール部材の外周を包囲するように構成されたタービンハウジングが開示されている（特許文献３の図４参照）。

　さらに、特許文献４には、鋳造製のタービンハウジング内に、当該タービンハウジングの鋳造時に鋳込まれた板金製の内壁面を形成したタービンハウジング（特許文献の図１，２参照）が、また、特許文献５には、鋳造製のタービンケーシング内に、当該タービンケーシングの鋳造時に鋳込まれたセラミック製のスクロール部を形成したタービンハウジング（特許文献の図１参照）が開示されている。

特開２００８－５７４４８号公報 特表２００３－５３６００９号公報 特開２００６－１６１５７３号公報 特開昭６３－１１１２３４号公報 特開昭６２－２９７２４号公報

　しかしながら、特許文献１に示される板金製のタービンハウジングでは、二分割形成された板金部材を突き合わせて成形されたスクロール部の巻き終わり部となる舌部領域において、急激な加熱および冷却が繰り返して作用するため、突き合わせ部の溶接による強度低下と相俟って熱応力に起因する亀裂等が生じ易く、ひいてはその亀裂から排ガスの漏れが発生する虞があった。

　また、特許文献２においても同様に、スクロール部が二分割された板金部材を突き合わせて形成される構造であるため、特許文献１で説明したように舌部領域において熱応力に起因する亀裂等の発生や、それに伴う流体（排ガス）漏れが生じ易い問題があった。

　そのため、特許文献３のタービンハウジングでは、スクロール部をスクロール部材とカバー部材とによって二重構造とすることにより、タービンハウジングの剛性が高められ、熱応力に起因する亀裂等の発生防止や、損傷した内部部品が外部に飛び出すことを防止する遮蔽性（コンテインメント性）が確保されている。ところが、今度はスクロール部が二重構造となる分、重量が増すと共に内外の部材における温度差に開きが生じて熱変形が大きくなる等、タービンハウジングの十分な軽量化や低熱容量化を図れないという欠点があった。

　これに対し、特許文献４，５では、タービンハウジングを鋳造製の外装部と、板金製またはセラミック製の内装部とで構成することで、上述のような問題を解決するようにしているものの、内装部は外装部の鋳造時に鋳込まなければならないため、製造が煩雑になる問題があった。また、これら外装部と内装部との間には断熱材が填装されるため、部品点数を増加させてコスト増を招く欠点があった。

　そこで、本発明は上述した問題点に鑑みてなされたもので、面粗度を改善して排ガスの損失を抑制し、ターボチャージャの効率を向上できると共に、熱疲労に起因する亀裂の発生を抑制して耐久性を向上でき、且つ、製造の容易化を図りつつ、剛性を確保して外部への排ガス漏れを確実に防止できるタービンハウジングを提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明は、エンジンから導入される排ガスによって回転するタービンホイールが内蔵され、内周側に前記排ガスの流路を形成する渦巻状のスクロール部が配設されたタービンハウジングにおいて、
　前記タービンホイールの背面側に隙間を存して配設される背面部材を内側に配置する開口部が形成される鋳造製の外装部材と、
　前記外装部材の内部に所定の空隙部を介して配置され、前記スクロール部を構成する板金製の内装部材と、を備え、
　前記内装部材は、前記開口部を介して前記外装部材内に着脱自在に構成されていることを特徴とする。

　かかる発明によれば、エンジンから導入される排ガスによって回転するタービンホイールが内蔵され、内部に排ガスの旋回流を形成する渦巻状のスクロール部が配設されたタービンハウジングを、鋳造製の外装部材と板金製の内装部材との二重構造で構成することにより、ターボチャージャの剛性を確保できる。
　また、内装部材を板金製とすることにより、面粗度が改善された排ガス流路を構成できるので、当該排ガス流路を流れる排ガスの損失を抑制してターボチャージャの効率を向上できる。これと共に、当該内装部材が二分割されることなく構成されるため、熱疲労に起因する亀裂の発生を抑制して耐久性を向上できる。
　このとき、外装部材が鋳造製であり、内装部材との間に隙間を存して配設されるため、内装部材からの排ガス漏れを許容できると共に、当該外装部材によって外部への流出を確実に防止できる。
　しかも、内装部材は外装部材に対し、タービンホイールの軸方向に取外し可能な背面部材が配設される開口部を介して着脱自在に構成されているので、製造の容易化を図ることもできる。

　このとき、前記内装部材は、
　前記開口部の開口縁に係止する第１係止部と、
　前記外装部材の内周部を形成する内筒部の端部に係止する第２係止部と、を有することが好ましい。
　これにより、内装部材を外装部材内に安定して取り付けることができる。

　また、本発明において好ましくは、
　前記内装部材は、締結部材を介して前記外装部材内に装着されることを特徴とする。
　このように、内装部材が締結部材を介して外装部材内に装着されるので、簡単な構成で内装部材を外装部材に対して確実に固定することができる。

　さらに、本発明において好ましくは、
　前記内装部材は、曲げ加工によって所定形状に形成されてなり、
　前記外装部材に対する着脱時に径方向内側に向けた曲げ応力によって変形され、当該曲げ応力が取り除かれて生じる反力によって外方に付勢されるスプリングバック作用により、前記外装部材内に嵌着されることを特徴とする。

　このようなターボチャージャによれば、内装部材が曲げ加工によって所定形状に形成されてなり、所謂スプリングバック作用によって外装部材内に嵌着されるので、取り付けのための締結部材を必要とせず、部品点数を削減できる分、コストも低減できる。しかし、締結部材を併用することで、外装部材に対する内装部材の取付信頼性を格段と向上させることもできる。

　さらに、本発明において好ましくは、
　前記内装部材は、前記外装部材の開口部側に位置する一端部が、前記背面部材と前記外装部材との間に挟持されることを特徴とする。

　このように、内装部材が、外装部材の開口部側に位置する一端部を、背面部材と外装部材との間に挟持されるので、締結部材を別途必要とすることなく、内装部材を外装部材に対して取り付けることができ、部品点数の削減および低コスト化を図ることができる。しかし、上述の締結部材やスプリングバック作用を併用することで、外装部材に対して内装部材を一段と確実に取り付けることができ、この取付信頼性をより一層に向上させることもできる。

　さらに、本発明において好ましくは、
　前記内装部材は、曲げ加工によって前記排ガスの流路が前記タービンホイールの回転軸方向に複数形成された前記スクロール部を構成することを特徴とする。
　このように、内装部材が、曲げ加工によって排ガスの流路を複数形成してなるスクロール部を構成することにより、スクロール部内における排ガスの旋回流に二次流れが生じることを抑制できるので、ターボチャージャの性能を向上させることができる。
　また、排ガスの流路を２つ形成することで、ツインスクロールとして活用することができる。

　さらに、本発明において好ましくは、
　前記内装部材は、前記タービンホイールの外周縁部を覆うように形成されるシュラウド部を、前記スクロール部から延設して一体的に構成することを特徴とする。

　このようなターボチャージャによれば、内装部材が、タービンハウジングの内周のうち、タービンホイールの外周縁部を覆うように形成されるシュラウド部を、スクロール部から延設して構成するので、シュラウド部も板金製となり、外装部材の温度上昇をより一層抑制することができる。
　また、通常、シュラウド部とタービンホイールとの間には、エンジン過渡期における高温の排ガスによって動翼部が熱変形することに起因した損傷リスクを低減するために、一定のクリアランスが必要となるが、当該シュラウド部を動翼部の熱変形に追随可能な内装部材で形成することができるので、当該動翼部の接触による損傷リスクを格段と低減できると共に、上述のようなクリアランスを必要最低限に抑えることができる分、定常走行時における無駄なスペースを排除でき、タービンハウジング全体としてコンパクト化を図ることができる。

　さらに、本発明において好ましくは、
　前記内装部材は、
　前記開口部の開口縁に係止する第１係止部と、
　前記外装部材の内周部を形成する内筒部の内周部に係止する第３係止部とを有することを特徴とする。

　このように、内装部材は、開口部の開口縁に係止する第１係止部と、外装部材の内周部を形成する内筒部の内周部に係止する第３係止部とを有するので、内装部材を外装部材内における内筒部の内周部に安定して取り付けることができる。

　さらに、本発明において好ましくは、
　前記外装部材は、前記内装部材よりも耐熱性が低い材料からなることを特徴としている。
　例えば一例として、
　前記外装部材は、ダクタイル鋳鉄からなり、
　前記内装部材は、オーステナイト系のステンレス鋳鋼からなることを特徴とする。

　このように、タービンハウジングを構成する外装部材が、ダクタイル鋳鉄からなり、内装部材が、オーステナイト系のステンレス鋳鋼からなるので、高温の排ガスに晒されるスクロール部においては、耐熱性・耐摩耗性などに優れた高価な材料で構成でき、タービンハウジングの外周側となる外装部材は、内装部材側で漏れた排ガスによる加熱や当該内装部材からの輻射熱に耐え得る程度の安価な材料で構成できる。従って、耐熱性・耐摩耗性などに優れた高価な材料の適用量を格段と減らすことができるため、十分なコストダウンを図ることができる。

　さらに、本発明において好ましくは、
　前記背面部材は、板金製であることを特徴とする。
　このように、背面部材も板金製とすることで、製造を簡略化できると共に、サイズやタイプの異なるターボチャージャと部品の共通化を図ることができ、組立性も向上させることが可能となり、更なるコスト削減を可能とする利点がある。

　本発明によれば、面粗度を改善して排ガスの損失を抑制し、ターボチャージャの効率を向上できると共に、熱疲労に起因する亀裂の発生を抑制して耐久性を向上でき、且つ、剛性を確保して外部への排ガス漏れを確実に防止できる。

本発明の第１実施形態に係るターボチャージャを示した断面図である。 図１の要部を示す拡大図である。 本発明の第２実施形態に係るターボチャージャの要部を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係るターボチャージャの要部を示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係るターボチャージャの要部を示す断面図である。 本発明の第５実施形態に係るターボチャージャの要部を示す断面図である。 図６のターボチャージャにおける変形例を示す断面図である。

　以下、本発明に係るターボチャージャの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。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および図２に示すように、本発明の第１実施形態に係るタービンハウジング３は、図示省略する自動車、トラック、バス、船舶、産業用エンジン等に搭載される不図示のディーゼルエンジンまたはガソリンエンジンに装着される排気ターボチャージャ１のタービンハウジングである。

　このターボチャージャ１には、かかるエンジンから導入される排ガスＧによって回転されるタービンホイール２を、回転軸Ｋを中心に回転自在に収容するタービンハウジング３が設けられている。また、ターボチャージャ１には、タービンホイール２と同軸上に位置するコンプレッサインペラ４を回転自在に収容するコンプレッサハウジング５が設けられている。このコンプレッサハウジング５には、不図示のエアクリーナを通って空気が流入されるようになっており、コンプレッサインペラ４は、タービンホイール２によって回転駆動されることで、エンジンへの吸気を過給するようになっている。

　また、エンジンからターボチャージャ１のタービンホイール２につながる不図示の排気通路には途中で分岐する分岐通路が形成されており、当該分岐通路には不図示のウエストゲートバルブが設けられ、タービンホイール２をバイパスして下流の排気通路に連通するようになっている。なお、図中、排ガスＧに付する矢印は排ガスＧの流れを示している。

　本実施形態の場合、上述のようにタービンホイール２を内蔵するタービンハウジング３は、タービンホイール２の背面側に隙間を存して配設されると共に、タービンホイール２の軸方向に取外し可能な背面部材としてのバックプレート６が配設される開口部３０が設けられた鋳造製の外装部材３１を備えている。また、タービンハウジング３は、外装部材３１の内部にタービンホイール２の背面側に所定の空隙部７を介して配置され、内部に排ガスＧの流路を形成する渦巻状のスクロール部８を構成する板金製の内装部材３２を備えている。この内装部材３２は、開口部３０を介して外装部材３１内に着脱自在となっている。
　すなわち、タービンハウジング３は、鋳造製の外装部材３１と、当該外装部材３１に対して着脱自在な板金製の内装部材３２と、による二重構造となっている。

　具体的に、内装部材３２は、開口部３０の開口縁に係止する第１係止部としての当該開口部３０側に位置する一端部３２ａと、外装部材３１の内周部を形成する内筒部の端部に係止する第２係止部であり、排ガスＧの下流側となる他端部３２ｂと、を有している（図２参照）。
　これにより、内装部材３２を外装部材３１内に安定して取り付けることが可能となる。

　また、内装部材３２は、一端部３２ａから回転軸Ｋと略平行に延在する第１辺３２ｃと、当該第１辺３２ｃから外装部材３１の内筒部に沿ってタービンホイール２側に略垂直に屈曲される第２辺３２ｄと、当該第２辺３２ｄから外装部材３１の内筒部に沿って開口部３０側へ傾斜するように屈曲される第３辺３２ｅと、から構成されている（図２参照）。

　そして、内装部材３２は、一端部３２ａと他端部３２ｂとが、締結部材であるボルト９を介して外装部材３１内に装着されている。このように、内装部材３２が一端部３２ａと他端部３２ｂとをボルト９によって外装部材３１内に装着されることにより、簡単な構成で外装部材３１に対して確実に固定することが可能となる。

　また、タービンハウジング３の内周部には、タービンホイール２を覆うように排気ガスＧの排気通路を形成するシュラウド部１０が形成されている。具体的に、シュラウド部１０は、タービンホイール２における動翼部２１の外周縁部に微小なクリアランスＣを隔てて接近して形成されている。従って、エンジンの燃焼室（図示省略）から排気された高温の排ガスＧがスクロール部８内で旋回されて、タービンホイール２を回転させることにより、タービンハウジング３内のシュラウド部１０を含む内装部材３２およびタービンホイール２は高温な排ガスＧに晒され、温度上昇することになる。

　このとき、タービンハウジング３の外周側となる外装部材３１は、内装部材よりも耐熱性が低い材料（例えば、ダクタイル鋳鉄）からなり、タービンハウジング３の内周側となる内装部材３２は、例えばオーステナイト系のステンレス鋳鋼からなることが好ましい。これにより、高温の排ガスに晒されるスクロール部８を構成する内装部材３２は、耐熱性・耐摩耗性などに優れた高価な材料で構成することが可能となる。また、外装部材３１は、内装部材３２側で漏れた排ガスによる加熱や当該内装部材からの輻射熱に耐え得る程度の安価な材料で構成することが可能となる。よって、耐熱性・耐摩耗性などに優れた高価な材料の適用量を格段と減らすことが可能となり、十分なコストダウンを図ることが可能となる。

　さらに、バックプレート６は、板金製であることが好ましい。このように、バックプレート６も板金製とすることで、鋳造で形成する場合に比較してコストを抑えることができると共に、製造の簡略化が可能となる上、タービンサイズやスクロール部８の異なるタイプ（シングルスクロールとツインスクロールなど）のターボチャージャと部品の共通化を図ることが可能となり、更なるコスト削減を可能とする利点がある。
　あるいは、外装部材３１も部品として共通化すればし、内装部材３２をスクロール部８のタイプに応じて変更するだけで、より大幅なコスト削減を図ることができる。

　以上、説明したように、第１実施形態のターボチャージャによれば、不図示のエンジンから導入される排ガスＧによって回転するタービンホイール２が内蔵され、内部に排ガスＧの旋回流を形成する渦巻状のスクロール部８が配設されたタービンハウジング３を、鋳造製の外装部材３１と板金製の内装部材３２との二重構造で構成することにより、ターボチャージャ１の剛性を確保できる。
　また、内装部材３２を板金製とすることにより、面粗度が改善された排ガス流路としてのスクロール部８を構成できるので、当該排ガス流路を流れる排ガスＧの損失を抑制してターボチャージャ１の効率を向上できる。
　このとき、外装部材３１が鋳造製であり、内装部材３２との間に空隙部７を介在しているため、内装部材３２からの排ガス漏れを許容できると共に、当該外装部材３１によって外部への流出を確実に防止できる。
　しかも、内装部材３２は外装部材３１に対し、開口部３０を介して着脱自在となっているので、製造の容易化を図ることもできる。

　加えて、内装部材３２がボルト９を介して外装部材３１内に装着されるので、簡単な構成で内装部材３２を外装部材３１に対して確実に固定することができる。

　このとき、タービンハウジング３を構成する外装部材３１が、ダクタイル鋳鉄からなり、内装部材３２が、オーステナイト系のステンレス鋳鋼からなることにより、高温の排ガスＧに晒されるスクロール部８においては、耐熱性・耐摩耗性などに優れた高価な材料で構成でき、タービンハウジング３の外周側となる外装部材３１は、内装部材３２側から漏れた排ガスによる加熱や当該内装部材３２からの輻射熱に耐え得る程度の安価な材料で構成できる。従って、耐熱性・耐摩耗性などに優れた高価な材料の適用量を格段と減らすことができるため、十分なコストダウンを図ることができる。
　また、スクロール部８を構成する内装部材３２が二分割などに分割されることなく、一体で形成されているので、熱疲労に起因する亀裂の発生を抑制して耐久性を向上できる。よって、従来のような二分割等で形成されていた場合と比較して、当該スクロール部８の剛性を向上でき、板金製の薄肉の内装部材３２を採用しても高い遮蔽性（コンテインメント性）を確保することができる。

　さらに、バックプレート６も板金製とすることで、製造を簡略化できると共に、サイズやタイプの異なるターボチャージャと部品の共通化を図ることができ、組立性も向上させることが可能となり、更なるコスト削減を可能とする利点がある。

（第２実施形態）
　図２との対応部分に同一符号を付した図３は、本発明の第２実施形態に係るターボチャージャ１のタービンハウジング３を拡大して示すものである。なお、以下の実施形態において、対応する前出の図と同一部分については同一符号を付し、構成の異なる部分のみ詳細に説明するものとし、同一部分についての詳細な説明は割愛するものとする。

　図３に示すように、本実施形態の場合においても、内装部材３２は、開口部３０の開口縁に係止する一端部３２ａと、外装部材３１の内周部を形成する内筒部の端部に係止する他端部３２ｂと、を有している。

　また、内装部材３２は、一端部３２ａから回転軸Ｋと略平行に延在する第１辺３２ｃと、当該第１辺３２ｃから外装部材３１の内筒部に沿ってタービンホイール２側に略垂直に屈曲される第２辺３２ｄと、当該第２辺３２ｄから外装部材３１の内筒部に沿って開口部３０側へ傾斜するように屈曲される第３辺３２ｅと、を有して断面略フ字状に形成されている。加えて、本実施形態の場合、内装部材３２は、柔軟性を有する曲げ加工によって形成されている。

　このため、内装部材３２は外装部材３１に対する着脱時に径方向内側に向けた曲げ応力によって変形された状態で、バックプレート６が外された開放状態の開口部３０から外装部材３１内に挿入される。そして、この後、当該曲げ応力が取り除かれることで生じる反力によって、一端部３２ａが開口部３０の開口縁に、また、他端部３２ｂが外装部材３１の内周部を形成する内筒部の端部に対し、それぞれ外方に付勢されるスプリングバック作用により、この外装部材３１内に嵌着される。従って、内装部材３２を外装部材３１内に取り付け、固定するためのボルト９（図２参照）を必要としない。

　以上、説明したように、第２実施形態のターボチャージャ１によれば、内装部材３２が曲げ加工によって所定形状に形成されてなり、外装部材３１に対する着脱時に径方向内側に向けた曲げ応力が取り除かれることで生じる反力によって、一端部３２ａが開口部３０の開口縁に、また、他端部３２ｂが外装部材３１の内周部を形成する内筒部の端部に対し、それぞれ外方に付勢されるスプリングバック作用によって外装部材３１内に嵌着されるので、取り付けのためのボルト９等の締結部材を必要とせず、部品点数を削減できる分、コストも低減できる。しかも、上述した第１実施形態のターボチャージャ１のボルト９を併用することで、外装部材３１に対して内装部材３２を強固に取り付けることができるので、その取付信頼性を格段と向上させることもできる。

（第３実施形態）
　図２および図３との対応部分に同一符号を付した図４は、本発明の第３実施形態に係るターボチャージャ１のタービンハウジング３を拡大して示すものである。図４に示すように、本実施形態の場合、内装部材３２は、外装部材３１の開口部３０側に位置する一端部３２ａが、バックプレート６と外装部材３１との間に挟持されている。
　これにより、ボルト９等の締結部材を別途必要とすることなく、内装部材３２を外装部材３１に対して取り付けることができるようになっている。

　このとき、内装部材３２の他端部３２ｂは、外装部材３１の内周部を形成する内筒部の端部に対し、当接された状態で取り付けられていても良いし、上述した第２実施形態における内装部材３２のように、スプリングバック作用によって付勢された状態で取り付けられていても良い。

　以上、説明したように、第３実施形態のターボチャージャ１によれば、このように、内装部材３２が、外装部材３１の開口部３０側に位置する一端部３２ａを、バックプレート６と外装部材３１との間に挟持されるので、ボルト９等の締結部材を別途必要とすることなく、内装部材３２を外装部材３１に対して取り付けることができ、部品点数の削減および低コスト化を図ることができる。しかも、上述のボルト９やスプリングバック機能を併用することで、外装部材に対して内装部材を一段と確実に取り付けることができ、この取付信頼性をより一層に向上させることもできる。

（第４実施形態）
　図４との対応部分に同一符号を付した図５は、本発明の第４実施形態に係るターボチャージャ１のタービンハウジング３を拡大して示すものである。
　図５に示すように、本実施形態の場合、内装部材３２は曲げ加工によって、第１辺３２ｃに代わって、外周辺３２ｆがその略中央部３２ｇを外装部材３１の開口部３０におけるタービンホイール２側に向けて山なりに形成されている。これにより、内周部材３２は、複数（この場合、２つ）の排ガスＧの流路８１，８２が形成されたスクロール部８（この場合、所謂ツインスクロールからなるスクロール部８）を構成可能となっている。

　このように、内装部材３２が、複数（例えば２つ）の排ガスＧの流路８１，８２を形成してなるスクロール部８を構成することにより、スクロール部８内における排ガスＧの旋回流に二次流れが生じることを抑制できるようになっている。また、排ガスＧの流路８１，８２を２つ形成することで、ツインスクロールとして活用することも可能となる。

　以上、説明したように、第４実施形態のターボチャージャ１によれば、内装部材３２が、曲げ加工によって排ガスＧの流路８１，８２を複数形成してなるスクロール部８を構成することにより、スクロール部８内における排ガスＧの旋回流に二次流れが生じることを抑制できるので、ターボチャージャ１の性能を向上させることができる。
　また、スクロール部８に２つの排ガスＧの流路８１，８２を形成することで、ツインスクロールとして活用することもできる。

（第５実施形態）
　図４との対応部分に同一符号を付した図６は、本発明の第５実施形態に係るターボチャージャ１のタービンハウジング３を拡大して示すものである。図６に示すように、本実施形態の場合、内装部材３２は、タービンハウジング３の内周のうち、タービンホイール２の外周縁部を覆うように形成されるシュラウド部１０（図４参照）を、スクロール部８から延設して構成するようにした。

　すなわち、第５実施形態における内装部材３２は、開口部３０の開口縁に係止する第１係止部としての一端部３２ａと、外装部材３１の内周部を形成する内筒部の内周部に係止する第３係止部としての他端部３２ｂと、を有している。このとき、他端部３２ｂは、内装部材３２の第３辺３２ｅが延長され、他端部３２ｂを外装部材３１の内筒部の内周部にまで延在することで形成されている。これにより、内装部材３２は第３辺３２ｅを延長して、スクロール部８から延設されるシュラウド部３３を一体的に構成している。

　また、このシュラウド部３３は、タービンホイール２の変形を許容すべくオーステナイト系の耐熱ステンレス鋳鋼などからなる薄肉の板金製の内装部材３２によって形成されている。さらに、このシュラウド部３３と、当該シュラウド部３３に対向する外装部材３１の内筒端部３１ａとの間には、空隙部７から延長されて連通する隙間Ｓが設けられている。

　さらに、内装部材３２は、一端部３２ａが、バックプレート６と外装部材３１との間に挟持されていると共に、その排ガスＧの下流側となる他端部３２ｂが、外装部材３１に取り付けられている。このとき、内装部材３２は、それぞれ外装部材３１側に取り付けられる一端部３２ａと他端部３２ｂとの間に、スクロール部８とシュラウド部３３とを介在しており、外装部材３１との間に空隙７および隙間Ｓを介して配置されているため、高温に晒されることに応じて拡縮自在に熱変形できるように構成されている。

　従って、排ガスＧにより、スクロール部８とシュラウド部３３とが同様に加熱されることにより、シュラウド部３３はスクロール部８外方に向けて熱変形を起こし、これに近づこうとするタービンホイール２の熱変形に対して外側に逃げようとする熱変形となる。すなわち、シュラウド部３３はタービンホイール２における動翼部２１の熱変形に追随することが可能となる。よって、シュラウド部３３は、タービンホイール２の動翼部２１の外周端縁部との接触を有効に回避可能となる。

　以上、説明したように、第５実施形態のターボチャージャ１によれば、内装部材３２が、タービンハウジング３の内周のうち、タービンホイール２における動翼部２１の外周縁部を覆うように形成されるシュラウド部３３を、スクロール部８から延設して構成するので、シュラウド部３３も板金製となり、外装部材３１の温度上昇をより一層抑制することができる。
　また、通常、シュラウド部１０とタービンホイール２との間には、エンジン過渡期における高温の排ガスＧによって動翼部２１が熱変形することに起因した損傷リスクを低減するために、一定のクリアランスＣが必要となるが（図４など参照）、本実施形態の場合、シュラウド部３３を動翼部２１の熱変形に追随可能な内装部材３２で形成することができるので、当該動翼部２１の接触による損傷リスクを格段と低減できると共に、上述のようなクリアランスＣを必要最低限に抑えることができる分、定常走行時における無駄なスペースを排除でき、タービンハウジング３全体としてコンパクト化を図ることができる。

　このとき、かかるシュラウド部３３を一体に備えた内装部材３２において、例えば、図５および図６との対応部分に同一符号を付した図７に示すように、第１辺３２ｃに代わって、外周辺３２ｆがその略中央部３２ｇを外装部材３１の開口部３０におけるタービンホイール２側に向けて山なりに形成し、当該内周部材３２によって、複数（この場合、２つ）の排ガスＧの流路８１，８２が形成されたスクロール部８（この場合、所謂ツインスクロールからなるスクロール部８）を構成するようにしても良い。

　かくして、上述した第１～第５実施形態のターボチャージャ１によれば、面粗度を改善して排ガスの損失を抑制し、ターボチャージャの効率を向上できると共に、熱疲労に起因する亀裂の発生を抑制して耐久性を向上でき、且つ、剛性を確保して外部への排ガス漏れを確実に防止できる。

　本発明によれば、剛性を確保しつつ、面粗度を改善することで排ガスの損失を抑制してターボチャージャの効率を向上できると共に、熱疲労に起因する亀裂の発生を抑制して耐久性を向上でき、且つ、外部への排ガス漏れを確実に防止できるので、例えば車両、船舶、または定置式エンジンなどの産業機器における排気系に設けられたターボチャージャのタービンハウジングへの利用に適している。

　１　ターボチャージャ
　２　タービンホイール
　２１　動翼部
　３　タービンハウジング
　３０　開口部
　３１　外装部材
　３１ａ　内筒端部
　３２　内装部材
　３２ａ　一端部（第１係止部）
　３２ｂ　他端部（第２係止部、第３係止部）
　３２ｃ　第１辺
　３２ｄ　第２辺
　３２ｅ　第３辺
　３２ｆ　外周辺
　３３　シュラウド部
　６　バックプレート
　７　空隙部
　８　スクロール部
　８１，８２　流路
　９　ボルト（締結部材）
　Ｃ　クリアランス
　Ｇ　排ガス
　Ｓ　隙間
 

Claims (10)

1. 　エンジンから導入される排ガスによって回転するタービンホイールが内蔵され、内周側に前記排ガスの流路を形成する渦巻状のスクロール部が配設されたタービンハウジングにおいて、
   　前記タービンホイールの背面側に隙間を存して配設される背面部材を内側に配置する開口部が形成される鋳造製の外装部材と、
   　前記外装部材の内部に所定の空隙部を介して配置され、前記スクロール部を構成する板金製の内装部材と、を備え、
   　前記内装部材は、前記開口部を介して前記外装部材内に着脱自在に構成されていることを特徴とするタービンハウジング。
2. 　前記内装部材は、
   　前記開口部の開口縁に係止する第１係止部と、
   　前記外装部材の内周部を形成する内筒部の端部に係止する第２係止部と、を有することを特徴とする請求項１に記載のタービンハウジング。
3. 　前記内装部材は、締結部材を介して前記外装部材内に装着されることを特徴とする請求項１または２に記載のタービンハウジング。
4. 　前記内装部材は、曲げ加工によって所定形状に形成されてなり、
   　前記外装部材に対する着脱時に径方向内側に向けた曲げ応力によって変形され、当該曲げ応力が取り除かれて生じる反力によって外方に付勢されるスプリングバック作用により、前記外装部材内に嵌着されることを特徴とする請求項１または２に記載のタービンハウジング。
5. 　前記内装部材は、前記外装部材の開口部側に位置する一端部が、前記背面部材と前記外装部材との間に挟持されることを特徴とする請求項１または２に記載のタービンハウジング。
6. 　前記内装部材は、曲げ加工によって前記排ガスの流路が前記タービンホイールの回転軸方向に複数形成された前記スクロール部を構成することを特徴とする請求項１または２に記載のタービンハウジング。
7. 　前記内装部材は、前記タービンホイールの外周縁部を覆うように形成されるシュラウド部を、前記スクロール部から延設して一体的に構成することを特徴とする請求項１に記載のタービンハウジング。
8. 　前記内装部材は、
   　前記開口部の開口縁に係止する第１係止部と、
   　前記外装部材の内周部を形成する内筒部の内周部に係止する第３係止部と、を有することを特徴とする請求項７に記載のタービンハウジング。
9. 　前記外装部材は、前記内装部材よりも耐熱性が低い材料からなることを特徴とする請求項1に記載のタービンハウジング。
10. 　前記背面部材は、板金製であることを特徴とする請求項１に記載のタービンハウジング。
     

Images