JP2019094904A - タービンハウジング - Google Patents

Abstract

【課題】熱膨張を有効に吸収することができ、簡単かつ低コストで製造することができるタービンハウジングタービンハウジングを提供する。【解決手段】ターボチャージャにおけるタービンハウジング１０Ｂであって、タービンホイールを経由して排気を排出させるスクロール部Ｓと、タービンホイールを経由せずに排気を排出させるバイパス部Ｐと、吸気側のフランジ１１と、排気出口側のフランジ１３及び排気入口側のフランジに溶接で固定され、スクロール部Ｓとバイパス部Ｐを覆う外筒と、を備え、バイパス部Ｐは、吸気側のフランジ１１側に配置されるバイパス配管２１と、バイパス配管２１と排気出口側のフランジ１３を接続するバイパスガイド配管２２と、を有し、スクロール部Ｓは、吸気側のフランジ１１側に配置されるスクロール配管２３と、スクロール配管２３と排気出口側のフランジを接続する１３スクロールガイド配管２４と、を有している。【選択図】図４

Description

本発明は、車両のターボチャージャ（ターボ過給機）に用いられる板金製のタービンハウジングに関する。

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が例えば特許文献１により開示されている。これを、図６〜図９に示す。

図６及び図７に示すように、タービンハウジング１は、渦状の排気ガス通路を構成するスクロール部２と、このスクロール部２から突設され、排気ガスの出口となるタービン出口２ｂを構成するタービン出口構成配管７と、スクロール部２を外部の排気ガス通路（図示せず）とバイパスするバイパス通路５を構成するためにスクロール部２から突設され、タービン出口構成配管７と別体に並設されたバイパス通路構成配管６と、タービン出口構成配管７とバイパス通路構成配管６とで支持されるタービン出口フランジ４とを備えている。なお、図中符号２ａはタービン入口を示し、符号３はタービン入口フランジを示している。

そして、タービンハウジング１は、タービン出口構成配管７とバイパス通路構成配管６の２つの配管によって、鋳物品で比較的重量のあるタービン出口フランジ４を支持している。

また、図８及び図９に示すように、タービン出口構成配管７の板厚ｔ１よりもバイパス通路構成配管６の板厚ｔ２を２倍程度厚く形成して、バイパス通路構成配管６側に応力が集中しないようにしいる。

特開２００８−５７４４８号公報

しかしながら、前記従来のタービンハウジング１では、バイパス通路構成配管６をスクロール部２及びタービン出口フランジ４の両方に固定するため、熱膨張を有効に吸収することができない。これに対処するに、バイパス通路構成配管６の材質をタービン出口構成配管７の材質よりも熱膨張の小さいものとすると共に、バイパス通路構成配管６の板厚ｔ２をタービン出口構成配管７の板厚ｔ１よりも厚く形成しているので、タービンハウジング１の製造コストが高くなった。

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、熱膨張を有効に吸収することができ、簡単かつ低コストで製造することが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。

本発明は、ターボチャージャにおけるタービンハウジングであって、タービンホイールを経由して排気を排出させるスクロール部と、前記タービンホイールを経由せずに排気を排出させるバイパス部と、前記吸気側のフランジと、排気出口側のフランジ及び排気入口側のフランジに溶接で固定され、前記スクロール部と前記バイパス部を覆う外筒と、を備え、前記バイパス部は、吸気側のフランジ側に配置されるバイパス配管と、前記バイパス配管と前記排気出口側のフランジを接続するバイパスガイド配管と、を有し、前記バイパス配管と前記バイパスガイド配管、または、前記バイパスガイド配管と前記排気出口側のフランジの一方が溶接によって固定され、他方が前記外筒内で摺動自在に取り付けられ、前記スクロール部は、前記吸気側のフランジ側に配置されるスクロール配管と、前記スクロール配管と前記排気出口側のフランジを接続するスクロールガイド配管と、を有し、前記スクロール配管と前記スクロールガイド配管、または、前記スクロールガイド配管と前記排気出口側のフランジの一方が溶接によって固定され、他方が前記外筒内で摺動自在に取り付けられたことを特徴とする。

本発明によれば、バイパスガイド配管がバイパス配管に、或いは、バイパスガイド配管がフランジの孔部に摺動自在に取り付けられているため、排気の熱によりバイパス部が熱膨張した場合であっても、バイパスガイド配管或いはバイパス配管が摺動することによって、バイパス部の熱膨張による変位を許容することができる。これにより、バイパス部の熱膨張を有効に吸収することができる。

また、スクロールガイド配管がスクロール配管に、或いは、スクロールガイド配管がフランジの孔部に摺動自在に取り付けられているため、排気の熱によりスクロール部が熱膨張した場合であっても、スクロールガイド配管或いはスクロール配管が摺動することによって、スクロール部の熱膨張による変位を許容することができる。これにより、スクロール部の熱膨張を有効に吸収することができる。

さらに、一方を溶接により固定し、他方を摺動自在にして、両方を固定しなくても熱膨張を吸収することができるため、バイパス部を構成する配管とスクロール部を構成する配管を同じ素材で形成することができ、バイパス部及びスクロール部を簡単かつ低コストで製造することがことができる。

本発明の第１実施形態のターボチャージャに用いられる板金製のタービンハウジングを示す側面図である。 上記タービンハウジングの要部の断面図である。 本発明の第２実施形態の板金製のタービンハウジングの要部の断面図である。 本発明の第３実施形態の板金製のタービンハウジングの断面図である。 本発明の第４実施形態の板金製のタービンハウジングの断面図である。 従来の板金製のタービンハウジングを示す側面図である。 上記従来の板金製のタービンハウジングの正面図である。 図７中Ａ−Ａ線に沿う断面図である。 図７中Ｂ−Ｂ線に沿う断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態のターボチャージャに用いられる板金製のタービンハウジングを示す側面図、図２はタービンハウジングの要部の断面図である。

図１，図２に示すように、タービンハウジング１０は、車両のターボチャージャ（ターボ過給機）のハウジングとして用いられ、図示しないタービンホイールが入って吸入空気（吸気）の入口を構成する吸気側のフランジ１１と、排気ガスの入口を構成する排気入口側のフランジ１２、及び、排気ガスの出口を構成する排気出口側（排気流れ下流側）のフランジ１３に溶接によりそれぞれ固定される内筒２０及び外筒３０からなる所謂二重殻構造となっている。

図１に示すように、吸気側のフランジ１１には外部から吸入空気を取り入れるコンプレッサ１４が接続され、また、排気ガスを放出する排気出口側のフランジ１３には排気ガスの有害な汚染物質を取り除く図示しない触媒コンバータが接続される。

図２に示すように、内筒２０は、上側にタービンホイールを経由して排気を排出させるスクロール部Ｓを、下側にタービンホイールを経由せずに排気を排出させるバイパス部Ｐを、それぞれ備えている。

バイパス部Ｐは、吸気側のフランジ１１側に配置されるバイパス配管２１と、排気出口側のフランジ１３側に配置されるバイパスガイド配管２２とで構成されている。

バイパス配管２１は、内筒２０を構成すると共に、プレス成形された２つの板金製の分割体２１ａ，２１ｂを溶接により接合することにより構成されている。

バイパスガイド配管２２の一端部２２ａ内には、バイパス配管２１の分割体２１ｂの他端部２１ｃが挿入されて摺動自在に取り付けられている。

また、バイパスガイド配管２２の他端部２２ｂは、排気出口側のフランジ１３の内側のフランジ部１３ａに形成された孔部１３ｂ内に挿入されて孔部１３ｂの周りの環状突起部１３ｃに溶接Ｅによって固定されている。

さらに、バイパス配管２１とバイパスガイド配管２２は同じ素材（材質）で形成されていて、熱膨張を吸収させるために、バイパスガイド配管２２の他端部２２ｂのみを排気出口側のフランジ１３に溶接Ｅにて固定し、バイパスガイド配管２２の一端部２２ａはバイパス配管２１の分割体２１ｂの他端部２１ｃの外周に摺動できるように構成されている。これによって、バイパス部Ｐを構成するバイパス配管２１とバイパスガイド配管２２の熱膨張を吸収している。

なお、外筒３０は、図１に示すように、プレス成形された２つの板金製の分割体３１，３２を溶接により接合することで、内筒２０を所定の隙間を空けて完全に覆っている。

以上実施形態のタービンハウジング１０によれば、図示しない内燃機関から排気がスクロール部Ｓへ流入し、この排気が流れる際にタービンホイールを回転させる。タービンホイールを回転させた排気は、排気出口側のフランジ１３へと流れる。また、バイパス部Ｐへもタービンホイールを経由せずに排気が排気出口側のフランジ１３の孔部１３ｂへと流れる。

内燃機関からスクロール部Ｓ及びバイパス部Ｐへ排気が流入することによって、スクロール部Ｓ及びバイパス部Ｐを形成する内筒２０が排気の熱により熱膨張しても、バイパス配管２１の分割体２１ｂの他端部２１ｃの外周に摺動自在に下流側のバイパスガイド配管２２の一端部２２ａが挿入されているため、バイパス配管２１がバイパスガイド配管２２の内周と摺動することによって、内筒２０のバイパス部Ｐの熱膨張による変位を許容することができる。これにより、バイパス部Ｐの熱膨張を有効に吸収することができる。

また、バイパス配管２１とバイパスガイド配管２２を同じ材質で形成すると共に、バイパスガイド配管２２の他端部２２ｂと排気出口側のフランジ１３のフランジ部１３ａの環状突起部１３ｃを先に溶接して一体化した後で、このフランジ１３が一体化されたバイパスガイド配管２２の一端部２２ａ内にバイパス配管２１の分割体２１ｂの他端部２１ｃを挿入することによって、バイパス配管２１とバイパスガイド配管２２及びフランジ１３を一体に形成する。これにより、バイパス部Ｐを簡単かつ低コストで製造することができる。

〔第２実施形態〕
図３は本発明の第２実施形態のターボチャージャに用いられる板金製のタービンハウジングの要部の断面図である。

図３に示すように、第２実施形態のタービンハウジング１０Ａは、バイパスガイド配管２２の一端部２２ａ内にバイパス配管２１の分割体２１ｂの他端部２１ｃを挿入して溶接Ｅにより固定すると共に、バイパスガイド配管２２の他端部２２ｂを排気出口側のフランジ１３の孔部１３ｂの周りの環状突起部１３ｃ内に挿入して摺動自在に取り付けてある点が、前記第１実施形態と異なる。なお、他の構成は前記第１実施形態と同様であるので、同一構成部分に同一符号を付して、詳細な説明は省略する。

これにより、第２実施形態も前記第１実施形態と同様の作用・効果を奏する。

また、バイパス配管２１とバイパスガイド配管２２を同じ材質で形成すると共に、バイパス配管２１の分割体２１ｂの他端部２１ｃとバイパスガイド配管２２の一端部２２ａを先に溶接して一体化した後で、この一体化されたバイパスガイド配管２２の他端部２２ｂを排気出口側のフランジ１３の孔部１３ｂの周りの環状突起部１３ｃ内に挿入することによって、バイパス配管２１とバイパスガイド配管２２及びフランジ１３を一体に形成する。これにより、バイパス部Ｐを簡単かつ低コストで製造することができる。

〔第３実施形態〕
図４は本発明の第３実施形態のターボチャージャに用いられる板金製のタービンハウジングの断面図である。

図４に示すように、第３実施形態のタービンハウジング１０Ｂは、車両のターボチャージャ（ターボ過給機）のハウジングとして用いられ、図示しないタービンホイールが入って吸入空気（吸気）の入口を構成する吸気側のフランジ１１と、排気ガスの出口を構成する排気出口側のフランジ１３と、タービンホイールを経由して排気を排出させるスクロール部Ｓと、タービンホイールを経由せずに排気を排出させるバイパス部Ｐと、を備えている。

スクロール部Ｓは、吸気側のフランジ１１側に配置されるスクロール配管２３と、排気出口側のフランジ１３側に配置されるスクロールガイド配管２４と、で構成されされている。

スクロール配管２３の一端部２３ａは、溶接Ｅにより吸気側のフランジ１１に固定されていると共に、他端部２３ｂ内にスクロールガイド配管２４の一端部２４ａが挿入されて摺動自在に取り付けられている。

また、スクロールガイド配管２４の他端部２４ｂは、排気出口側のフランジ１３のフランジ部１３ａに形成された孔部１３ｄ内に挿入されて孔部１３ｄの周りの環状突起部１３ｅに溶接Ｅによって固定されている。

さらに、スクロール配管２３とスクロールガイド配管２４は同じ素材（材質）で形成されていて、熱膨張を吸収させるために、スクロールガイド配管２４の他端部２４ｂのみを排気出口側のフランジ１３に溶接Ｅにて固定し、スクロールガイド配管２４の一端部２４ａはスクロール配管２３の他端部２３ｂ内に摺動できるように構成されている。これにより、スクロール部Ｓを構成するスクロール配管２３とスクロールガイド配管２４の熱膨張を吸収している。

バイパス部Ｐは、吸気側のフランジ１１側に配置されるバイパス配管２１と、排気出口側のフランジ１３側に配置されるバイパスガイド配管２２とで構成されている。バイパス配管２１はスクロール配管２３に連なるように一体に形成されている。

バイパス配管２１の中途の環状突起部２１ｅ内には、バイパスガイド配管２２の一端部２２ａが挿入されて摺動自在に取り付けられている。

また、バイパスガイド配管２２の他端部２２ｂは、排気出口側のフランジ１３のフランジ部１３ａに形成された孔部１３ｂ内に挿入されて孔部１３ｂの周りの環状突起部１３ｃに溶接Ｅによって固定されている。

さらに、バイパス配管２１とバイパスガイド配管２２は同じ素材（材質）で形成されていて、熱膨張を吸収させるために、バイパスガイド配管２２の他端部２２ｂのみを排気出口側のフランジ１３に溶接Ｅにて固定し、バイパスガイド配管２２の一端部２２ａはバイパス配管２１の中途部の環状突起部２１ｅ内に挿入されて摺動できるように構成されている。これにより、バイパス部Ｐを構成するバイパス配管２１とバイパスガイド配管２２の熱膨張を吸収している。

このように構成したことにより、スクロールガイド配管２４がスクロール配管２３の他端部２３ｂ内に摺動自在に取り付けられ、スクロールガイド配管２４の他端部２４ｂが排気出口側のフランジ１３の孔部１３ｄの周りの環状突起部１３ｅに溶接Ｅにより固定されているため、排気の熱によりスクロール部Ｓが熱膨張した場合であっても、スクロールガイド配管２４がスクロール配管２３に対して摺動することによって、スクロール部Ｓの熱膨張による変位を許容することができる。これにより、スクロール部Ｓの熱膨張を有効に吸収することができる。

また、バイパスガイド配管２２の一端部２２ａがバイパス配管２１の中途部の環状突起部２１ｅ内に摺動自在に取り付けられ、バイパスガイド配管２２の他端部２２ｂが排気出口側のフランジ１３の孔部１３ｂの周りの環状突起部１３ｃに溶接Ｅによって固定されているため、排気の熱によりバイパス部Ｐが熱膨張した場合であっても、バイパスガイド配管２２がバイパス配管２１に対して摺動することによって、バイパス部Ｐの熱膨張による変位を許容することができる。これにより、バイパス部Ｐの熱膨張を有効に吸収することができる。

このように、一方を溶接により固定し、他方を摺動自在にして、両方を固定しなくてもスクロール部Ｓ及びバイパス部Ｐの熱膨張を吸収することができるため、スクロール部Ｓを構成する配管２３，２４及びバイパス部Ｐを構成する配管２１，２２を全て同じ素材で形成することができ、スクロール部Ｓ及びバイパス部Ｐを簡単かつ低コストで製造することがことができる。

〔第４実施形態〕
図５は本発明の第４実施形態のターボチャージャに用いられる板金製のタービンハウジングの断面図である。

図５に示すように、第４実施形態のタービンハウジング１０Ｃは、スクロール部Ｓのスクロール配管２３の他端部２３ｂとスクロールガイド配管２４の一端部２４ａが溶接Ｅによって固定されていると共に、スクロールガイド配管２４の他端部２４ｂが排気出口側のフランジ１３の孔部１３ｄの周りの環状突起部１３ｅ内に挿入されて摺動自在に取り付けられており、また、バイパス部Ｐのバイパス配管２１の中途の環状突起部２１ｅとバイパスガイド配管２２の一端部２２ａが溶接Ｅによって固定されていると共に、バイパスガイド配管２２の他端部２２ｂが排気出口側のフランジ１３の孔部１３ｂの周りの環状突起部１３ｃ内に挿入されて摺動自在に取り付けられている点が、前記第３実施形態と異なる。なお、他の構成は前記第３実施形態と同様であるので、同一構成部分に同一符号を付して、詳細な説明は省略する。

これにより、第４実施形態も前記第３実施形態と同様の作用・効果を奏する。

なお、前記第１及び第２実施形態によれば、スクロール部Ｓの詳細な説明を省略したが、前記第３及び第４実施形態のスクロール部Ｓと同様に構成しても良い。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ タービンハウジング
１１ 吸気側のフランジ
１３ 排気出口側のフランジ
１３ｂ，１３ｄ 孔部
２１ バイパス配管
２２ バイパスガイド配管
２３ スクロール配管
２４ スクロールガイド配管
Ｐ バイパス部
Ｓ スクロール部
Ｅ 溶接

Claims (5)

1. ターボチャージャにおけるタービンハウジングであって、
   タービンホイールを経由して排気を排出させるスクロール部と、
   前記タービンホイールを経由せずに排気を排出させるバイパス部と、
   前記吸気側のフランジと、排気出口側のフランジ及び排気入口側のフランジに溶接で固定され、前記スクロール部と前記バイパス部を覆う外筒と、を備え、
   前記バイパス部は、
   吸気側のフランジ側に配置されるバイパス配管と、
   前記バイパス配管と前記排気出口側のフランジを接続するバイパスガイド配管と、を有し、
   前記バイパス配管と前記バイパスガイド配管、または、前記バイパスガイド配管と前記排気出口側のフランジの一方が溶接によって固定され、他方が前記外筒内で摺動自在に取り付けられ、
   前記スクロール部は、
   前記吸気側のフランジ側に配置されるスクロール配管と、
   前記スクロール配管と前記排気出口側のフランジを接続するスクロールガイド配管と、を有し、
   前記スクロール配管と前記スクロールガイド配管、または、前記スクロールガイド配管と前記排気出口側のフランジの一方が溶接によって固定され、他方が前記外筒内で摺動自在に取り付けられたことを特徴とするタービンハウジング。
2. 請求項１記載のタービンハウジングであって、
   前記バイパス配管と前記バイパスガイド配管は、同じ材質で形成されていることを特徴とするタービンハウジング。
3. 請求項１又は２記載のタービンハウジングであって、
   前記排気出口側のフランジは、前記バイパス配管の端部が挿入される開口を有し、
   前記バイパス配管の端部は、前記バイパス配管の基部に対して縮径していることを特徴とするタービンハウジング。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のタービンハウジングであって、
   前記バイパスガイド配管は、前記排気出口側のフランジに溶接によって固定されると共に、前記バイパス配管に摺動自在に取り付けられ、
   前記スクロールガイド配管は、前記排気出口側のフランジに溶接によって固定されると共に、前記スクロール配管に摺動自在に取り付けられていることを特徴とするタービンハウジング。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のタービンハウジングであって、
   前記スクロールガイド配管は、前記バイパス配管に溶接によって固定されると共に、前記排気出口側のフランジの孔部に摺動自在に取り付けられ、
   前記スクロールガイド配管は、前記スクロール配管に溶接によって固定されると共に、前記排気出口側のフランジの孔部に摺動自在に取り付けられていることを特徴とするタービンハウジング。

Images