JP4905565B2 - ターボチャージャおよびそのホイールハウジング - Google Patents
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Description
(1)請求項1に記載の発明は、スクロール部を有するシェル体と、ホイールが収納される収納部を有するベース体とを含み、これらシェル体とベース体との間にガス通路が形成されるターボチャージャのホイールハウジングにおいて、前記シェル体は、各別に形成された第1シェル体および第2シェル体の組み合わせにより構成されるものであり、前記第2シェル体は、前記スクロール部を含むものであり、前記収納部は、ホイールが配置されるホイール室と、前記ガス通路から前記ホイール室へのガスの流れを許容する連通部と、この連通部と隣り合うところに設けられて前記ガス通路から前記ホイール室へのガスの流れを遮る柱部とを含むものであり、前記第1シェル体は、前記スクロール部の周壁の内周面または外周面に重ね合わせられる補強部を含むものであり、この補強部は、周方向の一部において不連続となる切目部を有するものであり、前記柱部は、前記ホイールの本体から前記切目部に向けて移動する前記ホイールの破片の進行方向上に設けられることを要旨としている。
図1〜図7を参照して、本発明の第1実施形態について説明する。なお、この実施形態では、本発明を内燃機関のターボチャージャのタービンハウジングとして具体化した一例を示している。
図2に示されるように、タービンハウジング11は、互いに組み合わされて排気通路80を形成するシェル体30およびベース体60と、タービンハウジング11上流側の排気管91に接続部31を介して接続される入口フランジ71と、タービンハウジング11下流側の排気管91が接続される出口フランジ72とを含めて構成されている。
ベース体60の円筒部61の先端部61C外側には、出口フランジ72が嵌め込まれている。先端部61Cの外周面61Aと出口フランジ72の内周面72Aとは、ろう付けにより互いに接合されている。
スクロール部51と収納部63およびフランジ部62との間にスクロール通路81が形成されている。また、円筒部61内に出口通路82が形成されている。スクロール通路81は、連通部66を介してホイール室64の入口と連通している。出口通路82は、ホイール室64の出口と連通している。
補強部42の厚みHCは、側壁部53の厚みHDと実質的に同じ大きさに設定されている。薄肉部32Aを除く側壁部32の厚みHAは、補強部42の厚みHCと側壁部53の厚みHDとを合わせたものに相当する。薄肉部32Aの厚みHBは、側壁部53の厚みHDと同じ大きさになる。
図5(a)の矢印GAにて示されるように、タービンハウジング11上流側の排気管91の排気は、接続部31から構成されるスクロール通路81の入口を介して、タービンハウジング11内に流れ込む。矢印GBにて示されるように、スクロール通路81の入口に流れ込んだ排気は、同通路81において収納部63のまわりを周方向に流れるとともに、その過程で連通部66を介してホイール室64に流れ込む。矢印GCにて示されるように、ホイール室64に流れ込んだ排気は、タービンホイール21のブレードに衝突した後に同ホイール21の回転にともない出口通路82に送り出される。そして、出口通路82に送り出された排気は、同通路82を通過してタービンハウジング11下流側の排気管91に流れ込む。
ここで、タービンホイール21の接線のうち薄肉部32Aの一方の端を通過する接線、すなわちタービンホイール21の外周上の接点PT1および薄肉部32Aの端部の点PC1を通過する接線を接線T1とする。また、薄肉部32Aの他方の端を通過する接線、すなわちタービンホイール21の外周上の接点PT2および薄肉部32Aの端部の点PC2を通過する接線を接線T2とする。タービンハウジング11においては、これら接線T1およびT2の間に柱部65が位置するようにシェル体30およびベース体60の周方向の位相が設定されている。
接点PT1および接点PT2からから破片が飛び出したと仮定したとき、この破片は接線T1およびT2上を移動し、シェル体30の薄肉部32Aに到達する前に柱部65に衝突する。
図7(a)に示されるように、第1シェル体40の製造にあたり、長方形状の平板部141とこの平板部141の長辺141Aから突出した突出部142とを有する金属板140が形成される。
(工程A)ベース体60のフランジ部62外側に第1シェル体40の補強部42を嵌め合わせる。このとき、ベース体60の柱部65が接線T1及びT2と対応するところに位置するようにベース体60および第1シェル体40の周方向の位相を合わせる。
(工程B)第1シェル体40の補強部42内側に第2シェル体50の側壁部53を嵌め込むとともに、第2シェル体50の下端面53Bをベース体60のフランジ部62の頂面62Aに付き当てる。
(工程C)第1シェル体40、第2シェル体50およびベース体60の各接合部に硬ろうを配置する。
(工程D)第1シェル体40、第2シェル体50およびベース体60を窯に入れて加熱する。このとき、硬ろうが溶融して各接合部の隙間に流れ込むことにより、第1シェル体40、第2シェル体50及びベース体60が互いに接合される。
(工程E)シェル体30の接続部31外側に入口フランジ71を嵌め合わせるとともに、ベース体60の円筒部61外側に出口フランジ72を嵌め合わせる。
(工程F)シェル体30の接続部31と入口フランジ71との接合部、並びにベース体60と出口フランジ72との接合部のそれぞれに硬ろうを配置する。
(工程G)シェル体30、ベース体60、入口フランジ71および出口フランジ72を窯に入れて加熱する。このとき、硬ろうが溶融して各接合部の隙間に流れ込むことにより、シェル体30、ベース体60、入口フランジ71及び出口フランジ72が互いに接合される。
(1)本実施形態では、第1シェル体40としてスクロール部51の側壁部53の外周面53Aに重ね合わせられる補強部42を含むものが設けられている。また補強部42として、周方向の一部において不連続となる切目部43を有するものが設けられている。また、タービンホイール21の接線のうち薄肉部32Aの端部の点PC1および点PC2を通過する接線T1,T2と重なり合うところに柱部65が位置するように、すなわちホイール21の本体から薄肉部32Aに向けて移動するホイール21の破片の進行方向上に柱部65が位置するようにシェル体30およびベース体60が組み合わせられている。
なお、本発明の実施態様は上記実施形態に限られるものではなく、例えば以下に示す態様をもって実施することもできる。また以下の各変形例は、上記実施形態についてのみ適用されるものではなく、異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施することもできる。
・上記各実施形態では、タービンハウジング11およびコンプレッサハウジング12のうち前者にのみ本発明を適用したが、各ハウジングに対して本発明を適用することもできる。また、コンプレッサハウジング12に対してのみ本発明を適用することもできる。
Claims (10)
- スクロール部を有するシェル体と、ホイールが収納される収納部を有するベース体とを含み、これらシェル体とベース体との間にガス通路が形成されるターボチャージャのホイールハウジングにおいて、
前記シェル体は、各別に形成された第1シェル体および第2シェル体の組み合わせにより構成されるものであり、
前記第2シェル体は、前記スクロール部を含むものであり、
前記収納部は、ホイールが配置されるホイール室と、前記ガス通路から前記ホイール室へのガスの流れを許容する連通部と、この連通部と隣り合うところに設けられて前記ガス通路から前記ホイール室へのガスの流れを遮る柱部とを含むものであり、
前記第1シェル体は、前記スクロール部の周壁の内周面または外周面に重ね合わせられる補強部を含むものであり、
この補強部は、周方向の一部において不連続となる切目部を有するものであり、
前記柱部は、前記ホイールの本体から前記切目部に向けて移動する前記ホイールの破片の進行方向上に設けられる
ことを特徴とするターボチャージャのホイールハウジング。 - スクロール部を有するシェル体と、ホイールが収納される収納部を有するベース体とを含み、これらシェル体とベース体との間にガス通路が形成されるターボチャージャのホイールハウジングにおいて、
前記シェル体は、各別に形成された第1シェル体および第2シェル体の組み合わせにより構成されるものであり、
前記第2シェル体は、前記スクロール部を含むものであり、
前記収納部は、ホイールが配置されるホイール室と、前記ガス通路から前記ホイール室へのガスの流れを許容する連通部と、この連通部と隣り合うところに設けられて前記ガス通路から前記ホイール室へのガスの流れを遮る柱部とを含むものであり、
前記第1シェル体は、前記スクロール部の周壁の内周面または外周面に重ね合わせられる補強部を含むものであり、
この補強部は、周方向の一部において不連続となる切目部を有するものであり、
前記柱部は、前記ホイールの接線のうち前記切目部を通過する接線と重なり合うところに設けられる
ことを特徴とするターボチャージャのホイールハウジング。 - スクロール部を有するシェル体と、ホイールが収納される収納部を有するベース体とを含み、これらシェル体とベース体との間にガス通路が形成されるターボチャージャのホイールハウジングにおいて、
前記シェル体は、各別に形成された第1シェル体および第2シェル体の組み合わせにより構成されるものであり、
前記第2シェル体は、前記スクロール部を含むものであり、
前記収納部は、ホイールが配置されるホイール室と、前記ガス通路から前記ホイール室へのガスの流れを許容する連通部と、この連通部と隣り合うところに設けられて前記ガス通路から前記ホイール室へのガスの流れを遮る柱部とを含むものであり、
前記第1シェル体は、前記スクロール部の周壁の内周面または外周面に重ね合わせられる補強部を含むものであり、
この補強部は、周方向の一部において不連続となる切目部を有するものであり、
前記柱部は、前記シェル体の周壁のうち前記スクロール部の周壁と前記切目部とが重ね合わされる部位を薄肉部として、前記ホイールの本体から離脱して同薄肉部に向けて移動する前記ホイールの破片が前記薄肉部に衝突することを妨げる態様で設けられる
ことを特徴とするターボチャージャのホイールハウジング。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載されるターボチャージャのホイールハウジングにおいて、
前記第1シェル体および前記第2シェル体として板金製のものが設けられる
ことを特徴とするターボチャージャのホイールハウジング。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載されるターボチャージャのホイールハウジングにおいて、
前記シェル体は、前記スクロール部と排気管または吸気管とを接続する接続部を含み、
前記第1シェル体は、前記接続部の一部としての第1分割接続部を含み、
前記第2シェル体は、前記接続部の一部としての第2分割接続部を含み、
前記接続部は、前記第1分割接続部と前記第2分割接続部との組み合わせにより構成されるものである
ことを特徴とするターボチャージャのホイールハウジング。 - 請求項5に記載されるターボチャージャのホイールハウジングにおいて、
前記第1シェル体は、長方形状の平板部とこの平板部の長辺から突出した突出部とを有する金属板から形成されたものであり、
前記補強部は、前記平板部が円筒形状に加工されたものであり、
前記第1分割接続部は、前記突出部が円弧形状に加工されたものである
ことを特徴とするターボチャージャのホイールハウジング。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載されるターボチャージャのホイールハウジングにおいて、
前記ベース体は、前記収納部よりも径方向の外側に突出したフランジ部を含むものであり、
当該ホイールハウジングは、前記第1シェル体の補強部および前記第2シェル体のスクロール部の一方が前記ベース体のフランジ部の外周に嵌め合わされ、前記補強部および前記スクロール部の他方が前記補強部および前記スクロール部の一方の内周に嵌め合わされたものである
ことを特徴とするターボチャージャのホイールハウジング。 - ターボチャージャのタービンハウジングにおいて、
請求項1〜7のいずれか一項に記載のホイールハウジングとして構成される
ことを特徴とするターボチャージャのタービンハウジング。 - ターボチャージャのコンプレッサハウジングにおいて、
請求項1〜7のいずれか一項に記載のホイールハウジングとして構成される
ことを特徴とするターボチャージャのコンプレッサハウジング。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載のホイールハウジングを含むターボチャージャ。
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