(57)【要約】【課題】信頼性の向上を図ることのできるタービンハウジングおよびターボチャージャを提供する。【解決手段】タービンハウジング３０は、軽金属により形成されるとともに、タービンホイールを迂回して延びるバイパス通路２６が形成される。バイパス通路２６の一部をなす貫通孔３３の開口部周縁が、同バイパス通路２６の開放と閉鎖とを切り換えるウェイストゲートバルブのバルブシート部４１になる。バルブシート部４１は、肉盛溶接によって肉盛部３４を形成することにより補強される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽金属により形成されるとともに、タービンホイールを迂回して延びる形状で該タービンホイールの排気流れ方向上流側の部分と同下流側の部分とを連通するバイパス通路が形成され、同バイパス通路の一部をなす貫通孔の開口部周縁が前記バイパス通路の開放と閉鎖とを切り換えるウェイストゲートバルブのバルブシート部になるタービンハウジングにおいて、
前記バルブシート部は肉盛溶接によって補強されてなる
ことを特徴とするタービンハウジング。
【請求項２】
請求項１に記載のタービンハウジングにおいて、
前記軽金属はアルミニウム合金である
ことを特徴とするタービンハウジング。
【請求項３】
請求項１または２に記載のタービンハウジングを備えるターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェイストゲートバルブが設けられるタービンハウジングおよび同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ものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ターボチャージャのタービンハウジングをアルミニウム合金などの軽金属によって形成することが提案されている。またタービンハウジングに、タービンホイールを迂回して延びる形状で同タービンホイールより排気流れ方向上流側の部分と同下流側の部分とを連通するバイパス通路を設けるとともに、同バイパス通路による連通と同連通の遮断とを切り換えるウェイストゲートバルブを設けることが多用されている（例えば特許文献１参照）。このウェイストゲートバルブは、バイパス通路の一方の端部をバルブシート部として、同端部を開放した状態（開弁状態）と同端部を閉鎖した状態（閉弁状態）とを切り換える弁体を備えている。
【０００３】
特許文献１のタービンハウジングでは、ウェイストゲートバルブのバルブシート部を補強するために、円環形状に形成された別部材（バルブシート部材）がバイパス通路の端部に固定されている。そして、このバルブシート部材がウェイストゲートバルブのバルブシート部として機能するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１００６２４０３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、タービンハウジングにバルブシート部材を圧入したり鋳込んだりすることによって、バルブシート部材が補強されている。こうした補強方法を採用した場合には、タービンハウジングとバルブシート部材との密着性が低いため、ウェイストゲートバルブの閉弁に際してバルブシート部材に作用する応力により、同バルブシート部材の位置ずれなどを招くおそれがある。これは、ウェイストゲートバルブやタービンハウジングの信頼性の低下を招く一因となるため好ましくない。
【０００６】
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、信頼性の向上を図ることのできるタービンハウジングおよびターボチャージャを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
上記課題を解決するタービンハウジングは、軽金属により形成されるとともに、タービンホイールを迂回して延びる形状で該タービンホイールの排気流れ方向上流側の部分と同下流側の部分とを連通するバイパス通路が形成され、同バイパス通路の一部をなす貫通孔の開口部周縁が前記バイパス通路の開放と閉鎖とを切り換えるウェイストゲートバルブのバルブシート部になる。前記バルブシート部は肉盛溶接によって補強される。
【０００８】
上記タービンハウジングによれば、バルブシート部として機能する部分を溶接によってタービンハウジングに一体形成することができる。これにより、別部材をタービンハウジングに圧入したり鋳込んだりすることによってバルブシート部を補強するものと比較して、タービンハウジングとバルブシート部との密着性をごく高くすることができるために、バルブシート部の耐久性を高くすることができる。したがって、ウェイストゲートバルブおよびタービンハウジングの信頼性の向上を図ることができる。
【０００９】
上記タービンハウジングにおいて、前記軽金属をアルミニウム合金にすることができる。
タービンハウジングをアルミニウム合金によって形成する場合には、そのバルブシート部をアルミニウム合金によって形成すると十分な強度が得られないために、同バルブシート部を高強度の材料を用いて補強する必要がある。上記タービンハウジングによれば、そうしたものにおいて、バルブシート部をタービンハウジングとの密着性の高い状態で同タービンハウジングに設けることができ、バルブシート部の耐久性を高くすることができる。
【００１０】
また、上記課題を解決するターボチャージャは、上記各タービンハウジングのいずれかを備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態のターボチャージャの概略構成を示す略図。
【図２】同ターボチャージャのタービンハウジングの斜視構造を示す斜視図。
【図３】タービンハウジングの図２の３−３線に沿った断面構造を示す断面図。
【図４】肉盛部を形成する前の開口部周縁の（ａ）側面図、（ｂ）同開口部周辺の（ａ）における４ｂ−４ｂ線に沿った断面図。
【図５】肉盛部を形成した後の開口部周縁の（ａ）側面図、（ｂ）同開口部周辺の（ａ）における５ｂ−５ｂ線に沿った断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、ターボチャージャのタービンハウジングについて説明する。
図１に示すように、排気駆動式のターボチャージャ２０は、内燃機関１０の吸気通路１１に設けられるコンプレッサ２１と、排気通路１２に設けられるタービン２２とを備えている。コンプレッサ２１は内部にコンプレッサインペラ２３を備えており、タービン２２は内部にタービンホイール２４を備えている。これらコンプレッサインペラ２３とタービンホイール２４とは、シャフト２５を介して一体回転可能に連結されている。こうしたターボチャージャ２０において、タービンホイール２４に内燃機関１０の排気が吹き付けられると、同タービンホイール２４およびコンプレッサインペラ２３が一体回転し、これにより吸気通路１１を流れる吸気が加圧されて内燃機関１０の燃焼室に強制的に送り込まれるようになる。
【００１３】
タービン２２にはタービンホイール２４を迂回して延びる形状のバイパス通路２６が設けられている。このバイパス通路２６は、排気通路１２における上記タービンホイール２４の排気流れ方向上流側の部分と同下流側の部分とを連通する形状で延設されている。また、タービン２２には、バイパス通路２６の開放と遮断とを切り換えるウェイストゲートバルブ２７が設けられている。
【００１４】
図２または図３に示すように、タービンハウジング３０の内部には冷却水が循環するウォータジャケット３１が形成されている。タービンハウジング３０には、ウォータジャケット３１の内部に冷却水を導入するための導入口３１Ａとウォータジャケット３１の内部から外部に冷却水を排出するための排出口３１Ｂとが形成されている。
【００１５】
タービンハウジング３０は、その略全体がアルミニウム合金により形成されている。このタービンハウジング３０には前記バイパス通路２６が形成されている。図３に示すように、バイパス通路２６は連通路３２と貫通孔３３とにより構成される。連通路３２は排気通路１２（図１参照）におけるタービンホイール２４より排気流れ方向下流側の部分に連通する形状に形成され、上記貫通孔３３は、排気通路１２におけるタービンホイール２４より排気流れ方向上流側の部分と連通路３２とを連通する形状に形成されている。
【００１６】
図２または図３に示すように、前記ウェイストゲートバルブ２７は、上記貫通孔３３における上記連通路３２側の開口部周縁がバルブシート部４１になる。またウェイストゲートバルブ２７は、リンク機構４２を介してアクチュエータ４４に連結された弁体４６を備えている。このリンク機構４２は、回転軸３６の軸心を揺動中心として揺動する揺動アーム４３を備えている。この揺動アーム４３の一端には上記アクチュエータ４４の駆動ロッド４５が相対回動可能に連結されており、同揺動アーム４３の他端には円盤形状に形成された上記弁体４６が連結ピン４６Ａによって一体に取り付けられている。
【００１７】
アクチュエータ４４の作動量は、ＥＣＵによって内燃機関１０の運転状態に応じた量に制御される。これにより図３中に黒塗りの矢印で示すように、揺動アーム４３の作動位置が内燃機関１０の運転状態に応じて変更される。こうしたアクチュエータ４４の作動制御を通じて、弁体４６がバルブシート部４１に着座した位置（図３に示す位置［閉弁位置］）になると、貫通孔３３が閉鎖されるために、バイパス通路２６も閉鎖された状態（閉弁状態）になる。一方、弁体４６がバルブシート部４１から離座した位置（開弁位置）になると、貫通孔３３が開放されるために、バイパス通路２６が開放された状態（開弁状態）になる。
【００１８】
ここで本実施形態では、タービンハウジング３０がアルミニウム合金によって形成されている。このタービンハウジング３０では、上記ウェイストゲートバルブ２７のバルブシート部をアルミニウム合金によって形成すると十分な強度が得られないために、同バルブシート部を高い強度の材料を用いて補強する必要がある。
【００１９】
そうしたバルブシート部材の補強を、高強度の材料によって形成したバルブシート部材をタービンハウジングに圧入したり鋳込んだりすることによって行うことが考えられる。この場合、タービンハウジングとバルブシート部材との密着性が低いために、ウェイストゲートバルブの閉弁に際してバルブシート部材に作用する応力により、同バルブシート部材の位置ずれなどを招くおそれがある。しかも、この場合にはタービンハウジングを形成する材料とバルブシート部材を形成する材料とが異なる。そのため、内燃機関の運転に伴う温度上昇と運転停止による温度低下とが交互に繰り返されることにより、タービンハウジングとバルブシート部材との熱膨張量の相異に起因してタービンハウジングとバルブシート部材との間隙が大きくなるなどして、それらの密着性の低下を招くおそれがある。
【００２０】
この点をふまえて本実施形態では、図３に示すように、タービンハウジング３０のバルブシート部４１が肉盛溶接によって補強されている。詳しくは、タービンハウジング３０に形成された前記貫通孔３３の開口部周縁に、レーザー肉盛溶接法（いわゆるレーザークラッド工法）により、肉盛部３４が形成される。
【００２１】
図４に示すように、レーザー肉盛溶接法では、貫通孔３３の開口部周縁（同図中に破線で示す部分）に、金属粉末（本実施形態では、銅合金の粉末）を供給しつつ、レーザー光が照射される。これにより、レーザー光によって金属粉末が溶融しつつタービンハウジング３０の表面に供給されるとともに、このときタービンハウジング３０の表面も溶融するため、同タービンハウジング３０の表面に肉盛部３４が一体形成される。本実施形態では、こうしたレーザー肉盛溶接法による肉盛部３４の形成が上記貫通孔３３の開口部周縁の周囲全周にわたって行われる。
【００２２】
これにより図５に示すように、貫通孔３３の周囲全周にわたって延びる円環形状の肉盛部３４が形成される。そしてタービンハウジング３０では、この肉盛部３４の表面がバルブシート部４１として機能する。
（作用）
上記タービンハウジング３０によれば、バルブシート部４１として機能する部分を同タービンハウジング３０に溶接によって一体に形成することができる。そのため、別部材をタービンハウジング３０に圧入したり鋳込んだりすることによってバルブシート部４１を補強するものと比較して、タービンハウジング３０とバルブシート部４１との密着性をごく高くすることができる。したがって、バルブシート部４１の耐久性を高くすることができ、これによりウェイストゲートバルブ２７およびタービンハウジング３０、ひいてはターボチャージャ２０の信頼性を向上させることができる。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）タービンハウジング３０のバルブシート部４１を肉盛溶接によって補強するようにしたために、タービンハウジング３０およびターボチャージャ２０の信頼性を向上させることができる。
【００２４】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施形態のタービンハウジング３０は、マグネシウム合金等といったアルミニウム合金以外の軽金属によって形成されるタービンハウジングにも適用することができる。
【００２５】
・レーザークラッド工法で用いる金属粉末として、銅合金の粉末を採用することに限らず、鉄合金の粉末やニッケル合金の粉末などを採用することができる。
・肉盛部３４を、レーザークラッド工法によって形成することに代えて、プラズマ粉体肉盛溶接法などといった他の肉盛溶接法を用いて形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１０…内燃機関、１１…吸気通路、１２…排気通路、２０…ターボチャージャ、２１…コンプレッサ、２２…タービン、２３…コンプレッサインペラ、２４…タービンホイール、２５…シャフト、２６…バイパス通路、２７…ウェイストゲートバルブ、３０…タービンハウジング、３１…ウォータジャケット、３１Ａ…導入口、３１Ｂ…排出口、３２…連通路、３３…貫通孔、３４…肉盛部、３６…回転軸、４１…バルブシート部、４２…リンク機構、４３…揺動アーム、４４…アクチュエータ、４５…駆動ロッド、４６…弁体、４６Ａ…連結ピン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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