JP2016160786A

JP2016160786A - ターボチャージャ

Info

Publication number: JP2016160786A
Application number: JP2015038061A
Authority: JP
Inventors: 悟横嶋; Satoru Yokoshima; 飯島　徹; Toru Iijima; 徹飯島
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2016-09-05

Abstract

【課題】タービンハウジングの熱膨張による歪み変形を防止することができ、常に安定した高性能を維持することができるターボチャージャを提供する。【解決手段】タービンホイール１９と、タービンホイール１９を覆う板状のタービンハウジング５とを備えたターボチャージャ１であって、タービンホイール１９と近接するタービンハウジング５の板部材２３を、その他のタービンハウジング５の板部材２１より板厚が薄くなるように形成した。【選択図】図１

Description

本発明は、車両等に搭載される板金製のタービンハウジングを備えたターボチャージャに関する。

従来より、ターボチャージャに用いられるタービンハウジングとしては、鋳造製のものが一般的である。これに対し、板金製のタービンハウジングを備えたターボチャージャが例えば特許文献１により開示されている。これを、図３に示す。

図３に示すように、ターボチャージャ１００は、内燃機関からの排気によって回転するタービンホイール１０１と、タービンホイール１０１を軸受ケーシング１０２を介して支持する支持フランジ１０３と、タービンホイール１０１を覆う一対の内部プレートシェル１０４Ａ，１０４Ｂと、この一対の内部プレートシェル１０４Ａ，１０４Ｂと所定間隔を空けて該一対の内部プレートシェル１０４Ａ，１０４Ｂを覆う一対の外部プレートシェル１０５Ａ，１０５Ｂとを備えている。

また、ターボチャージャ１００の効率を保つために、タービンホイール１０１とタービンホイール１０１に近い内部プレートシェル１０４Ｂとの間の隙間（間隔）１０６の大きさが大切となるため、タービンホイール１０１とタービンホイール１０１に近い内部プレートシェル１０４Ｂとの間に間隔１０６が正確に生じるように、支持フランジ１０３の形状を適正な外形形状に切削加工している。

特開２０１１−２３６９０６号公報

しかしながら、前記従来のターボチャージャ１００では、内燃機関から高温の排気が流入するため、一対の内部プレートシェル１０４Ａ，１０４Ｂのうちのタービンホイール１０１に近い内部プレートシェル１０４Ｂが熱膨張によって変位し、この変位によって、タービンホイール１０１とタービンホイール１０１に近い内部プレートシェル１０４Ｂとの間の隙間１０６が大きくなって、ターボチャージャ１００の性能が落ちる問題があった。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、タービンハウジングの熱膨張による歪み変形を防止することができ、常に安定した高性能を維持することができるターボチャージャを提供することを目的とする。

本発明は、タービンホイールと、タービンホイールを覆う板状のタービンハウジングとを備えたターボチャージャであって、タービンホイールと近接するタービンハウジングの板部材は、その他のタービンハウジングの板部材よりも板厚が先端部に行くに連れて徐々に薄くなるように形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、タービンホイールと近接するタービンハウジングの板部材の板厚を先端部に行くに連れて徐々に薄くなるように形成したことによって、タービンハウジングの熱膨張による歪み変形を防止することができる。これにより、タービンホイールとタービンハウジングの隙間を最初設定した隙間に可及的に保つことができ、ターボチャージャの性能を常に安定した高性能に維持することができる。

本発明の一実施形態のターボチャージャの断面図である。上記ターボチャージャの要部の説明図である。従来のターボチャージャの断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の一実施形態のターボチャージャの断面図、図２は同ターボチャージャの要部の説明図である。

図１に示すように、ターボチャージャ１は、図示しないセンタハウジングと、タービンハウジング本体２と、図示しないコンプレッサハウジングとを備えている。

センタハウジングの一端側には、図示しないコンプレッサハウジングが固定され、他端側には、タービンハウジング本体２が固定されている。

図１に示すように、タービンハウジング本体２は、複数の薄板部材によって排気流路２７が形成される内筒（タービンハウジング）５と、内筒５と所定間隔を空けて内筒５を覆うように設けられる外筒（タービンハウジング）７と、内筒５が固定される内筒固定部１１と、外筒７が固定される外筒固定部１３と、排気流路２７内に配置されるタービン３と、タービン３を支持するベアリング９を備えている。

タービン３は、タービンハウジング本体２に回転自在支持されるシャフト１７と、シャフト１７の一端側に固定される羽根部（タービンホイール）１９とを備えている。

内筒５は、第１内筒分割体（薄板部材）２１と第２内筒分割体（薄板部材）２２とを板金のプレス加工により所定の湾曲形状に成形し、このプレス成形された２つの板金製の第１内筒分割体２１と第２内筒分割体２２とを溶接により接合することによって形成されている。

第１内筒分割体２１は、タービンハウジング本体２の内筒固定部１１に溶接により固定される一端側２１ａと、第２内筒分割体２３に溶接により接合される他端側２１ｂとを備えている。

第２内筒分割体２３は、第１内筒分割体２１の他端側２１ｂに溶接により接合される一端側２３ａと、排気管１５内へ挿入される他端側２３ｂとを備え、一端側２３ａと他端側２３ｂの間には、摺動部３１と折曲部２９が設けられている。

摺動部３１は、第２内筒分割体２３の他端側２３ｂから直線形状に形成されている。また、摺動部３１のタービンハウジング本体２側には折曲部２９が設けられ、摺動部３１から湾曲するように折曲部２９が形成されている。

また、図１と図２に示すように、タービン３の羽根部１９と近接する内筒５の第２内筒分割体２３の折曲部２９から先端の他端側２３ｂにかけて、他端側（先端部）２３ｂに行くに連れて板厚（厚さ）Ｌが徐々に薄くなるように形成されている。すなわち、図２に示すように、タービン３の羽根部１９と近接する内筒５の第２内筒分割体２３の熱膨張は、羽根部１９に対して斜め上方へ向けて膨張する。この場合、斜め上の膨張は、横方向の熱膨張及び縦方向への熱膨張の組み合わせの結果であって、羽根部１９との隙間に影響が大きいのは、縦方向の熱膨張量であるため、縦方向へのＬ（即ち厚み）を薄くすることによって、縦方向の熱膨張量を減らすことができるようになっている。

さらに、第１内筒分割体２１の他端側２１ｂと第２内筒分割体２３の一端側２３ａを溶接により接合することにより、内筒５の内側にスクロール室２５と排気流路２７とが形成される。

図示しない内燃機関から排気が流入するスクロール室２５は、上流側の断面積が広く、下流側へ向かうにつれて断面積が小さくなるように形成されており、排気流路２７と連通している。

排気流路２７は、スクロール室２５の下流側に設けられており、タービン３の羽根部１９が配置され、排気流路２７の下流側には、排気管１５が配置されている。

排気管１５は、先端部３３が第２内筒分割体２３の他端側２３ｂに形成される摺動部３１に摺動可能に挿入されており、先端部３３と第２内筒分割体２３の折曲部２９との間には所定の隙間Ｓが設けられるように挿入されている。

なお、第２内筒分割体２３は、第１内筒分割体２１より大きく曲がっているため、排気熱により常にタービン３の羽根部１９と反対方向へ弾性復帰しようとする力が作用する。また、排気管１５と第２内筒分割体２３が摺動する際、第２内筒分割体２３はタービン３の羽根部１９と反対方向に摺動する傾向があるため、内筒５を形成する内筒分割体２１，２３と羽根部１９との接触を防止することができる。

外筒７は、一端側をタービンハウジング本体２の外筒固定部１３に溶接により固定され、他端側を図示しない下流側の排気管等に溶接により固定され、内筒５と所定の間隔を空けて内筒５を覆うように設けられている。

次に、ターボチャージャ１の動作について説明する。

図示しない内燃機関から排気がスクロール室２５へ流入し、スクロール室２５の上流側から下流側へ排気が流れる際に、タービン３の羽根部１９を回転させる。

タービン３の羽根部１９が回転することによって、羽根部１９に固定されたシャフト１７が回転し、図示しない他端側に配置されるコンプレッサハウジング内に配置されるタービン３を回転させている。

タービン３を回転させた排気は、排気流路２７を通り、排気管１５へと排気が流れる。

内燃機関からスクロール室２５及び排気流路２７へ排気が流入することによって、スクロール室２５及び排気流路２７を形成する内筒５が熱膨張によって変位するが、内筒５の他端側２３ｂの摺動部３１に摺動可能に下流側の排気管１５が挿入されているため、摺動部３１が排気管１５の内周と摺動することによって内筒５の変位を許容している。

本実施形態によれば、タービン３の羽根部１９と近接する内筒５の第２内筒分割体２３の折曲部２９から他端側２３ｂにかけて、下流側の他端側２３ｂに行くに連れて第２内筒分割体２３の板厚Ｌを徐々に薄くなるように形成したことにより、タービン３の羽根部１９と近接する内筒５の第２内筒分割体２３の縦方向の熱膨張量を減らすことができる。これにより、内筒５が熱膨張してもタービン３の羽根部１９と内筒５との間の隙間Ｔを最初設定した隙間（初期設定値）に可及的に保つことができ、ターボチャージャ１の性能を常に安定した高性能に維持することができる。

また、本実施形態によれば、第２内筒分割体２３の摺動部３１に排気管１５が挿入されているため、排気の熱により内筒５が熱膨張した場合であっても、摺動部３１が排気管１５と摺動することによって、内筒５の熱膨張による変位を許容することができる。

さらに、本実施形態では、排気管１５の先端部３３と第２内筒分割体２３の折曲部２９との間には、所定の隙間Ｓが設けられているため、内筒５が熱膨張により変位した場合であっても、隙間Ｓが設けられているため、内筒５の熱膨張による変位を許容することができる。

加えて、内筒５を覆うようにして外筒７が形成されているため、内筒５と排気管１５との隙間から排気が漏れた場合であっても、外筒７が設けられているため、内筒５と外筒７との間に排気が充填されるので、外筒７の外に排気が漏れることを防止することができる。

なお、本実施形態では、内筒５は、第１内筒分割体２１と第２内筒分割体２３とから構成されていることについて説明したが、単一の部材によって内筒５を形成してもよい。

また、前記実施形態では、内筒の外周に排気管が挿入されることについて説明したが、内筒の内周に排気管を挿入しても勿論よい。

１ターボチャージャ
５内筒（タービンハウジング）
１９羽根部（タービンホイール）
２１第１内筒分割体（薄板部材）
２３第２内筒分割体（薄板部材）
２３ｂ他端側（先端部）
Ｌ板厚

Claims

タービンホイール（１９）と、前記タービンホイール（１９）を覆う板状のタービンハウジング（５）とを備えたターボチャージャ（１）であって、
前記タービンホイール（１９）と近接する前記タービンハウジング（５）の板部材（２３）は、その他のタービンハウジング（５）の板部材（２１）より板厚（Ｌ）が薄く形成されていることを特徴とするターボチャージャ。
請求項１記載のターボチャージャ（１）であって、
前記タービンホイール（１９）と近接する前記タービンハウジング（５）の板部材（２３）は、先端部（２３ｂ）に行くに連れて板厚（Ｌ）が徐々に薄くなるように形成されていることを特徴とするターボチャージャ。
請求項１又は２記載のターボチャージャ（１）であって、
前記タービンハウジング（５）は、複数の薄板部材（２１，２３）より成る内筒（５）によって構成され、
前記内筒（５）の前記タービンホイール（１９）と近接する前記薄板部材（２３）は、先端部（２３ｂ）に行くに連れて板厚（Ｌ）が徐々に薄くなるように形成されていることを特徴とするターボチャージャ。