(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
渦巻き状の排気ガス流路を形成する金属製のスクロール部と、該スクロール部を隙間のある状態で被包した金属製のカバー部と、前記スクロール部及び前記カバー部が取着されるフランジ部とを備え、内部にタービンが収容される過給機のタービンハウジングにおいて、
前記タービンが回転した際に、該タービンのタービンブレードと前記スクロール部との干渉を防止する干渉防止手段を前記スクロール部に設け、前記干渉防止手段が、前記タービンの軸方向に沿って前記スクロール部に形成された蛇腹であることを特徴とする過給機のタービンハウジング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気タービン駆動式の過給機のタービンハウジングに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の過給機のタービンハウジングとしては、例えば図３，図４に記載されたものが知られている。図３は、従来技術のタービンハウジングを示す正面図である。図４は、従来技術のタービンハウジングを示す横断面図であって、図３のＡ−Ａ線断面図である。
【０００３】
図３，図４に示すように、この過給機のタービンハウジング１０１は、渦巻き状の排気ガス流路を形成する金属製のスクロール部１０２と、該スクロール部１０２を隙間のある状態で被包した金属製のカバー部１０３と、スクロール部１０２及びカバー部１０３が取着されるフランジ部１０４，１０５，１０６とを備えている。また、タービンハウジング１０１の内部には、図４中に二点鎖線で示すタービンブレード１０７を備えたタービン１
０８が収容されるようになっている。
【０００４】
スクロール部１０２とタービンブレード１０７との間には、タービン１０８の性能を極力高めるべく、微小なクリアランスが設定されている。カバー部１０３は、２分割された部材から形成されており、それらが溶接により接合されて一体化している。スクロール部１０２及びカバー部１０３の両端部は、溶接によってフランジ部１０５，１０６に固着されている。
【０００５】
また、タービンハウジング１０１には、スクロール部１０２内へ排気ガスを導入する排気ガス導入口１０９と、スクロール部１０２内の余分な排気ガスをバイパスして排出するバイパス流路１１０と、スクロール部１０２内を流通した排気ガスを排出する排気ガス排出口１１１と、タービン１０８を挿通するための挿通孔１１２とが形成されている。
【０００６】
このタービンハウジング１０１においては、排気ガス導入口１０９側のフランジ部１０４には図示しないエキゾーストマニホルドが接続され、排気ガス排出口１１１側（バイパス流路１１０の出口側）のフランジ部１０５には図示しないエルボが接続されるようになっている。また、挿通孔１１２側のフランジ部１０６には図示しないセンターハウジングの一端部が接続され、該センターハウジングの他端部には図示しないコンプレッサーハウジングが接続されるようになっている。
【０００７】
そして、エキゾーストマニホルドから排気ガス導入口１０９を介してスクロール部１０２内へ排出された（導入された）排気ガスにおいては、余分な排気ガスはバイパス流路１１０を介してエルボ側へ排出調整され、排出調整されなかった（スクロール部１０２内を流通した）排気ガスはタービンブレード１０７に当たってタービン１０８を回転（駆動）させると同時に排気ガス排出口１１１を介してエルボ側へ排出されるように設定されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術における過給機のタービンハウジング１０１では、スクロール部１０２内を流通する高温（例えば９００℃）の排気ガスに起因してスクロール部１０２が熱膨張するため、両端部の固着されたスクロール部１０２の一部（特にタービンブレード１０７と近設する部分）が逃げ場を失ってタービンブレード１０７側へ移動（膨出）することとなり、タービン１０８の回転時において、タービンブレード１０７とスクロール部１０２とが干渉してしまうおそれがあった。
【０００９】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、タービンの回転時において、タービンブレードとスクロール部との干渉を防止することのできる過給機のタービンハウジングを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、渦巻き状の排気ガス流路を形成する金属製のスクロール部と、該スクロール部を隙間のある状態で被包した金属製のカバー部と、前記スクロール部及び前記カバー部が取着されるフランジ部とを備え、内部にタービンが収容される過給機のタービンハウジングにおいて、前記タービンが回転した際に、該タービンのタービンブレードと前記スクロール部との干渉を防止する干渉防止手段を前記スクロール部に設け、前記干渉防止手段が、前記タービンの軸方向に沿って前記スクロール部に形成された蛇腹であることを要旨としている。
【００１１】
上記請求項１に記載の発明によれば、渦巻き状の排気ガス流路を形成する金属製のスクロール部内に排気ガスが流通すると、その排気ガスの熱に起因してスクロール部が熱膨張すると共に、過給機のタービンハウジングの内部に収容されるタービンのタービンブレードに排気ガスが当たってタービンが回転させられるようになる。この場合、スクロール部に設けられた干渉防止手段としての蛇腹により、熱膨張時のスクロール部の伸長が吸収され、従来技術のようにスクロール部の一部（特にタービンブレードと近設する部分）が逃げ場を失ってタービンブレード側へ移動することはなくなり、タービンの回転時において、タービンブレードとスクロール部との干渉が防止される。
【００１２】
また、スクロール部とカバー部との間には隙間が形成されると共に、スクロール部がカバー部で被包されているため、隙間が断熱層の役割を果たすと共に、カバー部がスクロール部内を流通する排気ガスの温度を保持する役目を果たすようになる。そのため、スクロール部内を流通する排気ガスの熱が外部に伝達されにくくなり（奪われにくくなり）、排気ガスの熱エネルギーの有効利用が図られることとなる。すなわち、排気ガスの熱エネルギーを利用することにより、例えば、車両のエンジンの始動直後において、過給機のタービンハウジングの下流側に一般に配設される触媒の活性化温度に到達するまでの時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図１，図２に基づいて説明する。図１は、第１の実施の形態におけるタービンハウジングを示す横断面図であって、図２のＦ−Ｆ線断面図である。図２は第１の実施の形態におけるタービンハウジングを示す正面図である。
【００２２】
図１，図２に示すように、排気タービン駆動式の過給機のタービンハウジング５１は、耐熱性及び耐食性に優れたステンレス鋼にて形成されたスクロール部１２と、同じくステンレス鋼にて形成されたカバー部５２とを備えている。本実施の形態においては、このタービンハウジング５１は、スクロール部１２とカバー部５２との二重管構造を有しており、スクロール部１２がカバー部５２によって隙間のある状態で被包されている。
【００２３】
また、図１，図２に示すように、本実施の形態のタービンハウジング５１は、３つのフランジ部１４，６０，１６を備えており、これらのフランジ部１４，６０，１６に対してカバー部５２及びスクロール部１２が溶接で接合されている。フランジ部１４，６０，１６は、耐熱性及び耐食性に優れた鋳鋼にて形成された鋳物である。
【００２４】
図１，図２に示すように、スクロール部１２は、渦巻き状に形成されており、第１スクロール部と第２スクロール部５３とに分割形成されている。スクロール部１２は、フランジ部１４に対して溶接で接合されている。
【００２６】
図１，図２に示すように、スクロール部１２には、排気ガスを導入する排気ガス導入口２２と、余分な排気ガスを排出調整するバイパス流路２３とが形成されており、第２スクロール部５３には、排気ガスを排出する排気ガス排出口２４が形成されている。図１に示すように、タービンハウジング５１には、図中二点鎖線で示すタービン２５を挿通（収容）するための挿通孔２６が形成されている。
【００２７】
図２に示すように、本実施の形態のタービンハウジング５１では、図示しないエキゾーストマニホルドが排気ガス導入口２２側のフランジ部１４に接続されるようになっている。また、図２に示すように、挿通孔２６側のフランジ部１６には図示しないセンターハウジングの一端部が接続され、該センターハウジングの他端部には図示しないコンプレッサーハウジングが接続されるようになっている。更に、図１，図２に示したタービンハウジング５１のフランジ部６０、すなわち排気ガス排出口２４及びバイパス流路２３の出口側のフランジ部６０には、図示しないエルボが接続されるようになっている。
【００２８】
そして、エキゾーストマニホルドから排気ガス導入口２２を介してスクロール部１２内へ排出された（導入された）排気ガスにおいては、余分な排気ガスはバイパス流路２３を介してエルボ側へ排出調整され、排出調整されなかった（スクロール部１２内を流通した）排気ガスはタービンブレード２７に当たってタービン２５を回転（駆動）させると同時に排気ガス排出口２４を介してエルボ側へ排出されるように設定されている。
【００３４】
図１に示すように、本実施の形態のタービンハウジング５１において、フランジ部１６には突条部３６が突出形成されており、突条部３６と第１カバー部５５との合わせ面が面一となるような状態で相互に溶接されている。フランジ部１６に突条部３６を形成することにより、溶接時に発生する熱が溶接部の周辺部分に悪影響を及ぼすことなく、第１カバー部５５及び第２スクロール部５３の溶接が良好な状態で行われることとなる。
【００３５】
本実施の形態では、タービンブレード２７と第２スクロール部５３とが干渉するのを防止すべく、次のような構造を採用している。
【００３６】
すなわち、図１に示すように、タービンハウジング５１の第２スクロール部５３には、タービン２５が回転した際に、タービンブレード２７とスクロール部１２との干渉を防止する干渉防止手段が設けられている。
【００６５】
本実施の形態のタービンハウジング５１では、第２スクロール部５３の一端部がタービン２５の軸方向（図中右方向）へ向かって延設されている。また、第２スクロール部５３の延設された部分には、タービン２５の軸方向に沿って干渉防止手段としての蛇腹５４が形成されている。
【００６６】
本実施の形態におけるカバー部５２は、第１カバー部５５と、第２カバー部５６と、カシメ部材５７とを備えており、第１カバー部５５及び第２カバー部５６には、外方（タービン２５の軸方向と直交する方向）へ向かって延びる接合部５８，５９がそれぞれ形成されており、これらの接合部５８，５９は溶接によって接合されている。更に、接合部５８，５９に対して該外側から断面略Ω状のカシメ部材５７がカシメられており、接合部５８，５９及びカシメ部材５７により、カバー部５２のシール性が保持されるようになっている。
【００６７】
また、第２カバー部５６の一端部は、タービン２５の軸方向（図中右方向）へ向かって延設されており、徐々に縮径する縮径部６１と、該縮径部６１から前記軸方向へ真直ぐ延びる直筒部６２とを備えている。フランジ部６０の内面には、第２カバー部５６の直筒部６２と第２スクロール部５３の一端部とが溶接で固着されている。
【００６８】
本実施の形態によれば、タービン２５の軸方向に沿って第２スクロール部５３に形成された蛇腹５４により、第２スクロール部５３の一部が逃げ場を失ってタービンブレード２７側へ移動することはなく、しかも熱膨張時の第２スクロール部５３の伸長が吸収される。
【００６９】
従って、本実施の形態によれば、干渉防止手段としての蛇腹５４により、タービンブレード２７と第２スクロール部５３との干渉を防止できる。
【００７８】
なお、前記第１の実施の形態を次のように変更して実施することもできる。
【００８１】
・前記第１の実施の形態において、蛇腹５４の数は、任意（０個を除く）である。
【００８３】
・また、カバー部５２のシール構造は、特に前記第１の実施の形態に限定されるものではない。
【００８４】
・前記第１の実施の形態において、フランジ部１６の突条部３６を省略してもよい。
【００８６】
・前記第１の実施の形態では、スクロール部１２を第１スクロール部と第２スクロール部５３とに分割形成することとしたが、それらを一体形成するようにしてもよい。また、スクロール部１２を例えば３分割、４分割等以上に分割形成するようにしてもよい。
【００８７】
・前記第１の実施の形態では、耐熱性及び耐食性に優れた材料を用いるようにしたが、
特に耐熱性及び耐食性に優れた材料のステンレス鋼や鋳鋼に限定されるものではない。
【００８８】
更に、特許請求の範囲の各請求項に記載されないものであって、前記第１の実施の形態等から把握される技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００８９】
（ａ）請求項１に記載の過給機のタービンハウジングにおいて、前記スクロール部を複数に分割形成すると共に、該スクロール部をスライド可能となるように形成したことを特徴とする過給機のタービンハウジング。
【００９０】
このように構成した場合、請求項１に記載の発明の効果に加えて、スクロール部に応力が集中することを防止できる。
【００９１】
（ｂ）請求項１及び上記（ａ）のいずれか一項に記載の過給機のタービンハウジングにおいて、前記フランジ部に前記スクロール部及び前記カバー部を溶接するための突条部を形成したことを特徴とする過給機のタービンハウジング。
【００９２】
このように構成すれば、請求項１及び上記（ａ）に記載の発明の効果に加えて、フランジ部に対するスクロール部及びカバー部の溶接を良好な状態で行うことができる。また、フランジ部に形成された突条部により、スクロール部及びカバー部の溶接時における位置決めを容易に行うことができる。
【００９３】
（ｃ）請求項１、上記（ａ）及び上記（ｂ）のいずれか一項に記載の過給機のタービンハウジングにおいて、前記スクロール部は、耐熱材料にて形成されていることを特徴とする過給機のタービンハウジング。
【００９４】
このように構成した場合、請求項１、上記（ａ）及び上記（ｂ）に記載の発明の効果に加えて、過給機のタービンハウジングの耐久性及び信頼性の向上を図ることができる。
【００９５】
【発明の効果】
【００９８】
請求項１に記載の発明によれば、熱膨張時のスクロール部の伸長を蛇腹によって吸収できるため、干渉防止手段としての蛇腹により、タービンの回転時において、タービンブレードとスクロール部との干渉を防止することができる。また、排気ガスの熱エネルギーの有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態におけるタービンハウジングを示す横断面図であって、図２のＦ−Ｆ線断面図。
【図２】第１の実施の形態におけるタービンハウジングを示す正面図。
【図３】従来技術のタービンハウジングを示す正面図。
【図４】従来技術のタービンハウジングを示す横断面図であって、図３のＡ−Ａ線断面図。
【符号の説明】
５１  タービンハウジング
１２  スクロール部
５２  カバー部
１４，１６，６０  フランジ部
５３  第２スクロール部
２５  タービン
２７  タービンブレード
５５  第１カバー部
５６  第２カバー部
５４  蛇腹
【図１】
0003597758.tif 000002
【図２】
0003597758.tif 000003
【図３】
0003597758.tif 000004
【図４】
0003597758.tif 000005