(57)【要約】【課題】遮熱板の振動を抑制し、その摩耗を低減することができる過給機を提供する。【解決手段】過給機は、タービンハウジング５０と、タービンハウジング５０に組付けられたベアリングハウジング１０と、タービンハウジング５０とベアリングハウジング１０との間に配置された遮熱板８０とを有している。遮熱板８０の外縁部８１は、その周縁に切欠きが形成され、タービンハウジング５０とベアリングハウジング１０とによって挟まれて弾性変形した状態で支持されている。遮熱板８０の外縁部８１が挟まれて支持された状態において、遮熱板８０の内縁部８４は、タービンホイール４０とベアリングハウジング１０との間に位置し、ベアリングハウジング１０に当接している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンホイールを収容するタービンハウジングと、
前記タービンホイールに一端が連結された回転軸を支持する軸受けを収容し、前記タービンハウジングに組付けられたベアリングハウジングと、
前記タービンハウジングと前記ベアリングハウジングとの間に配置された遮熱板とを有し、
前記遮熱板の外縁部は、その周縁に切欠きが形成され、前記タービンハウジングと前記ベアリングハウジングとによって挟まれて弾性変形した状態で支持されており、
前記遮熱板の外縁部が挟まれて支持された状態において、該遮熱板の内縁部は、前記タービンホイールと前記ベアリングハウジングとの間に位置し、該ベアリングハウジングに当接している過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の過給機は、タービンホイールを収容しているタービンハウジングと、タービンホイールに組付けられたベアリングハウジングとを有している。ベアリングハウジングには、軸受けが収容されており、該軸受けによってタービンホイールに一端が連結された回転軸が支持されている。ベアリングハウジングとタービンハウジングとは、それらの周縁部で互いに当接している。
【０００３】
過給機には、タービンハウジングとベアリングハウジングとの間に配置された遮熱板も設けられている。遮熱板の外縁部は、タービンハウジングとベアリングハウジングとによって挟まれて弾性変形した状態で支持されている。遮熱板の外縁部が挟まれて支持された状態において、遮熱板の内縁部はタービンホイールとベアリングハウジングとの間に位置し、ベアリングハウジングのタービンハウジング側の端面を覆っている。これにより、ベアリングハウジングへの排気からの入熱が抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７‐１８９７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の過給機では、遮熱板の外縁部は、タービンハウジング及びベアリングハウジングに挟持されているものの、遮熱板の内縁部はタービンハウジング及びベアリングハウジングから離間した自由端となっている。そのため、排気の脈動などによっては遮熱板が振動し、遮熱板の内縁部がベアリングハウジングに接触を繰り返すことで摩耗する可能性もある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための過給機は、タービンホイールを収容するタービンハウジングと、前記タービンホイールに一端が連結された回転軸を支持する軸受けを収容し、前記タービンハウジングに組付けられたベアリングハウジングと、前記タービンハウジングと前記ベアリングハウジングとの間に配置された遮熱板とを有し、前記遮熱板の外縁部は、その周縁に切欠きが形成され、前記タービンハウジングと前記ベアリングハウジングとによって挟まれて弾性変形した状態で支持されており、前記遮熱板の外縁部が挟まれて支持された状態において、該遮熱板の内縁部は、前記タービンホイールと前記ベアリングハウジングとの間に位置し、該ベアリングハウジングに当接している。
【０００７】
上記構成では、遮熱板の外縁部がタービンハウジングとベアリングハウジングとによって挟まれて弾性変形した状態で支持される。そしてこの状態において、内縁部はベアリングハウジングに当接している。そのため、遮熱板の内縁部が自由端であるときに発生する排気の脈動等に基づく遮熱板の振動が抑制され、その摩耗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】過給機の一実施形態の構成の一部を拡大して示す断面図。
【図２】遮熱板の構成を示す平面図。
【図３】遮熱板の取付け態様を示す過給機の断面図であって、Ｖバンドによってタービンハウジングとベアリングハウジングとを締結する前の遮熱板の状態を示す図。
【図４】遮熱板の取付け態様を示す過給機の断面図であって、Ｖバンドによってタービンハウジングとベアリングハウジングとを締結する過程の遮熱板の状態を示す図。
【図５】遮熱板の取付態様を示す過給機の断面図であって、Ｖバンドによってタービンハウジングとベアリングハウジングとが組付けられたときの遮熱板の状態を示す図。
【図６】遮熱板の変形例の構成を示す平面図。
【図７】遮熱板の他の変形例において外縁部の構成を拡大して示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
過給機の一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１に示すように、過給機には、ベアリングハウジング１０が設けられている。ベアリングハウジング１０は、軸受け２０を収容する本体部１１と、該本体部１１の一端（図１の左端）に連結されているテーパ部１２とからなる。本体部１１の内部には、収容空間１１Ａが形成されており、該収容空間１１Ａに軸受け２０が配置されている。テーパ部１２は、本体部１１から離間するほど縮径されたテーパ状に形成されている。テーパ部１２には、該テーパ部１２を貫通し、その頂面１２Ｂから収容空間１１Ａまで延びている貫通孔１２Ａが形成されている。貫通孔１２Ａは、頂面１２Ｂ側が拡径されている。貫通孔１２Ａ及び収容空間１１Ａの軸受け２０の内側には、回転軸３０が挿通されている。回転軸３０は、その一端部（図１の左端部）がテーパ部１２から突出した状態で、収容空間１１Ａに収容された軸受け２０によって回転可能に支持されている。回転軸３０が挿通された状態において、回転軸３０の形状と貫通孔１２Ａの形状とは同じであり、回転軸３０は貫通孔１２Ａの内壁に対して周方向に摺動可能である。
【００１０】
本体部１１において、テーパ部１２側の端部の外周面には、回転軸３０の軸線Ｃの延伸方向（以下「軸方向」という。）と直交する径方向に突出したフランジ１３が設けられている。フランジ１３は、周方向全周に亘って連続して設けられている。フランジ１３のテーパ部１２側（図１の左側）の一端部には、係止段差１３Ａが凹設されている。フランジ１３の先端部は、テーパ部１２側とは反対側の端面が径方向に対して傾斜しており、その先端側ほど軸方向における厚さが短くなっている。
【００１１】
回転軸３０の上記一端部には、タービンホイール４０が連結されている。タービンホイール４０は、回転軸３０の軸線Ｃを中心として該回転軸３０と一体に回転可能である。タービンホイール４０はタービンハウジング５０に収容されている。タービンハウジング５０は、排気通路を構成しており、該排気通路を流れる排気によってタービンホイール４０は回転する。タービンハウジング５０は、周方向に旋回させた排気をタービンホイール４０に導出するスクロール部５１と、該スクロール部５１に連結されて上記軸方向に延びている筒状部５２とを有している。図１に二点鎖線の矢印で示すように、スクロール部５１からタービンホイール４０に向けて導出された排気の流れは、タービンホイール４０を通過する際に軸方向に向けて指向され、筒状部５２に排出される。
【００１２】
また、タービンハウジング５０には、スクロール部５１におけるベアリングハウジング１０側の端面に連結された係止部５３も設けられている。係止部５３は、上記端面の周縁部からベアリングハウジング１０側に突出している。係止部５３は、軸方向におけるフランジ１３側（図１の右側）ほど徐々に拡径された形状を有しており、係止段差１３Ａに係合している。そして、係止部５３を係止段差１３Ａに係合した状態で、係止部５３とフランジ１３の外周縁部をＶバンド６０によって締結することにより、タービンハウジング５０とベアリングハウジング１０とが組付けられている。なお、Ｖバンド６０は、係止部５３及びフランジ１３の周方向全周に亘って連続して設けられている。
【００１３】
係止部５３の軸方向における長さＬ１は、係止段差１３Ａの軸方向における長さＬ２よりも長い（Ｌ１＞Ｌ２）。そのため、係止部５３が係止段差１３Ａに係合されている状態では、スクロール部５１とフランジ１３との間に隙間７０が形成されている。この隙間７０には、遮熱板８０の外縁部８１が挿通されている。
【００１４】
図１及び図２に示すように、遮熱板８０は、金属からなり、外縁部８１と、該外縁部８１からベアリングハウジング１０のテーパ部１２の周面に沿ってテーパ状に延びている肩部８２と、該肩部８２から径方向内側に延びている底部８３と、該底部８３の内周縁に連結されている内縁部８４とからなる。肩部８２及び底部８３は、ベアリングハウジング１０と離間している。底部８３及び内縁部８４は、タービンホイール４０とベアリングハウジング１０との間に位置している。すなわち、内縁部８４は、タービンホイール４０のベアリングハウジング１０側の端面と、該端面に対向するベアリングハウジング１０の頂面１２Ｂとの間に位置している。内縁部８４は、底部８３からベアリングハウジング１０側に折れ曲がって延びており、その内周部分がテーパ部１２の頂面１２Ｂに当接している。これにより、遮熱板８０はベアリングハウジング１０のタービンハウジング５０側の端面を覆うように配置されている。遮熱板８０の外縁部８１及び内縁部８４はベアリングハウジング１０と当接していることから、遮熱板８０とベアリングハウジング１０とによって、タービンハウジング５０の内部空間と隔離された断熱空間９０が構成されている。これにより、ベアリングハウジング１０への排気からの入熱が抑えられている。内縁部８４には挿通孔８４Ａが形成されており、回転軸３０は挿通孔８４Ａを通じてタービンホイール４０に連結されている。内縁部８４と回転軸３０とは離間している。
【００１５】
図１及び図２に示すように、外縁部８１は、肩部８２から径方向外側に延びており、ベアリングハウジング１０に当接している当接部８１Ａと、該当接部８１Ａの周縁から径方向外側に延びつつタービンハウジング５０側に折れ曲がって延びている切片部８１Ｂとを有している。そのため、図１に示すように、外縁部８１は、その断面において屈曲した形状に形成されている。また、図２に示すように、外縁部８１には、その周縁に複数の切欠き８１Ｃが形成されている。切欠き８１Ｃは、周方向において等間隔で設けられている。この切欠き８１Ｃによって、外縁部８１には切片部８１Ｂが周方向に複数形成されている。
【００１６】
遮熱板８０の取付け方法について説明する。
図３に示すように、ベアリングハウジング１０とタービンハウジング５０とを組付ける際にはまず、遮熱板８０の外縁部８１をタービンハウジング５０のスクロール部５１の端面に当接させて、遮熱板８０の内縁部８４をベアリングハウジング１０の頂面１２Ｂに当接させる。これにより、タービンハウジング５０とベアリングハウジング１０との間に遮熱板８０を配置する。そして、タービンハウジング５０の係止部５３とベアリングハウジング１０の係止段差１３Ａとを係合させる。このとき、係止部５３とフランジ１３との間には隙間が生じる。この状態では、外縁部８１は、ベアリングハウジング１０には当接していない。その後、Ｖバンド６０によって係止部５３及びフランジ１３の周縁部を締結する。
【００１７】
この締結する過程では、遮熱板８０の外縁部８１は、タービンハウジング５０によってベアリングハウジング１０側に押圧され、遮熱板８０の内縁部８４は、ベアリングハウジング１０によってタービンハウジング５０側に押圧される。そのため、図４に示すように、係止部５３及びフランジ１３の周縁部を締結する過程で、遮熱板８０の底部８３及び肩部８２が弾性変形して、内縁部８４がタービンホイール４０とベアリングハウジング１０との間の位置でベアリングハウジング１０に押しつけられた状態になる。また、こうした過程において、外縁部８１が挿通されている隙間７０は徐々に小さくなることから、外縁部８１の当接部８１Ａとベアリングハウジング１０とが当接する。
【００１８】
図５に示すように、その状態からさらにＶバンド６０によって、係止部５３及びフランジ１３の周縁部を締結すると、遮熱板８０の外縁部８１では、切片部８１Ｂがタービンハウジング５０によってベアリングハウジング１０側に押圧されるとともに、当接部８１Ａがベアリングハウジング１０によってタービンハウジング５０側に押圧される。そのため、外縁部８１は、図５に矢印で示すように、切片部８１Ｂが径方向外側に拡がるように変形する。そして、係止部５３とフランジ１３が当接してベアリングハウジング１０及びタービンハウジング５０が互いに組付けられると、遮熱板８０の外縁部８１がタービンハウジング５０とベアリングハウジング１０とによって挟まれて弾性変形した状態で支持される。この状態において、内縁部８４は、タービンホイール４０とベアリングハウジング１０との間に位置し、ベアリングハウジング１０に当接している。
【００１９】
次に本実施形態の作用効果について説明する。
（１）本実施形態では、遮熱板８０の外縁部８１がタービンハウジング５０とベアリングハウジング１０とによって挟まれて弾性変形した状態で支持される。そしてこの状態において、内縁部８４はベアリングハウジング１０に押しつけられて当接している。すなわち、遮熱板８０の外縁部８１がベアリングハウジング１０及びタービンハウジング５０によって支持され、遮熱板８０の内縁部８４がベアリングハウジング１０によって支持された状態となる。したがって、遮熱板８０は、その内縁部８４が自由端であるときに発生する排気の脈動等に基づく振動が抑制され、その摩耗を低減することができる。
【００２０】
（２）遮熱板８０では、タービンホイール４０に近い内縁部８４に比して、タービンホイール４０から遠い外縁部８１には排気が流れ難い。そのため、外縁部８１への排気からの入熱量は、内縁部８４への排気からの入熱量に比して少ない。本実施形態では、外縁部８１をベアリングハウジング１０及びタービンハウジング５０によって挟んで支持していることから、熱の影響による遮熱板８０の支持機能の低下を抑えることができる。
【００２１】
（３）遮熱板８０は、内縁部８４と外縁部８１とがベアリングハウジング１０に当接し、タービンハウジング５０の内部空間から隔離された断熱空間９０を構成している。そのため、排気が遮熱板８０とベアリングハウジング１０との間に流入しにくくなり、ベアリングハウジング１０への入熱を好適に抑えることができる。
【００２２】
（４）本実施形態では、外縁部８１に切欠き８１Ｃを形成し、ベアリングハウジング１０とタービンハウジング５０とによって挟まれる部分を切片部８１Ｂとしている。そのため、外縁部８１におけるベアリングハウジング１０との接点及びタービンハウジング５０との接点の距離が短い場合であっても、外縁部８１を変形しやすくしてそのばね定数を低くできる。そのため、外縁部８１を径方向に大きくしてばね定数を低減する構成に比して、遮熱板８０の小型化に貢献できる。
【００２３】
（５）本実施形態では、外縁部８１のばね定数が低く設定されている。そのため、例えばボルト締結等の締結構造に比してその締結力の弱いＶバンド６０による締結構造を採用することができる。したがって、締結材の選択自由度を向上させることもできる。
【００２４】
（６）本実施形態では、外縁部８１に切欠き８１Ｃが形成されているため、外縁部８１が熱膨張する際に周方向への変形が生じやすい。そのため、外縁部８１に発生する熱応力が過大となることが抑えられる。その結果、遮熱板８０の耐久性を向上させることも可能になる。
【００２５】
上記実施形態は以下のように変更して実施することができる。
・遮熱板８０の外縁部８１において、切欠き８１Ｃを周方向において異なる間隔で設けるようにしてもよい。また、切欠き８１Ｃの数も適宜変更が可能である。切欠き８１Ｃの数や配設位置を適宜設定することにより、切片部８１Ｂのばね定数を変更させることが可能である。すなわち、切片部８１Ｂのばね定数が所望の範囲に収まるように切欠き８１Ｃの数や配設位置を設定すればよい。
【００２６】
・遮熱板８０の切欠き８１Ｃの形状は変更が可能である。例えば、図６に示すように、切欠きの深さを変更した構成を採用してもよい。なお、上記実施形態と同様の構成については共通の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２７】
図６に示すように、遮熱板８０の外縁部８１には、切欠き１００が設けられている。切欠き１００は、外縁部８１の周縁から、肩部８２に達するまで切り欠いた構成としている。この遮熱板８０が過給機に取り付けられると、断熱空間９０とタービンハウジング５０の内部空間とが連通する。
【００２８】
上記構成では、断熱空間９０とタービンハウジング５０の内部空間とが連通しており、排気が断熱空間９０に流入可能になっている。そのため、排気脈動が生じたとしても、断熱空間９０とタービンハウジング５０の内部空間とにおける圧力差が抑えられ、内縁部８４に対する、ベアリングハウジング１０から離間する方向へ作用する力の発生を抑えることができる。したがって、熱の影響受けて肩部８２や底部８３が塑性変形し、その弾性変形によるばね効果が薄れることで、内縁部８４をベアリングハウジング１０に押しつける力が弱くなったとしても、遮熱板８０の摩耗の低減効果を担保することができる。
【００２９】
また、切欠き８１Ｃ，１００の形状を、外縁部８１の周縁側ほど周方向における長さが長くなるようにしてもよいし、外縁部８１の周縁側ほど周方向における長さが短くなるようにしてもよい。
【００３０】
・遮熱板８０の外縁部８１の構成は上述したものに限られない。例えば、図７に示す構成を採用することも可能である。
図７に示すように、外縁部８１は、肩部８２に連結されて径方向に延びる連結部１１０を有している。連結部１１０はベアリングハウジング１０及びタービンハウジング５０に当接していない。連結部１１０には、径方向外側に延びつつタービンハウジング５０側に折れ曲がって延びている延出部１１１が連結されている。延出部１１１は、タービンハウジング５０に当接している。延出部１１１には、径方向外側に延びつつベアリングハウジング１０側に折れ曲がって延びている周縁部１１２が連結されている。周縁部１１２は、その先端部がベアリングハウジング１０に当接している。外縁部８１には、その周縁に切欠きが形成されている。この外縁部８１では、延出部１１１がタービンハウジング５０によってベアリングハウジング１０側に押圧され、周縁部１１２がベアリングハウジング１０によってタービンハウジング５０側に押圧されている。これにより弾性変形している。こうした構成によっても、遮熱板８０の外縁部８１がベアリングハウジング１０及びタービンハウジング５０に挟まれて支持された状態において、該外縁部８１を弾性変形させることはできる。
【００３１】
・係止部５３のフランジ１３側の端部に係止段差を形成し、フランジ１３に係止部５３側に突出した係止部を形成してもよい。この場合には、係止部５３の係止段差にフランジ１３の係止部を係合させてこれらの外周縁部をＶバンド６０によって締結することにより、ベアリングハウジング１０とタービンハウジング５０とを組付けることができる。なお、この場合、フランジ１３における係止部の軸方向における長さを係止部５３における係止段差の軸方向における長さよりも長くすることで隙間７０が構成される。
【００３２】
・ベアリングハウジング１０とタービンハウジング５０とを組付ける際の締結構造は、Ｖバンドによるものに限られない。例えば、ベアリングハウジング１０とタービンハウジング５０とをボルトによって締結して組付けてもよい。
【００３３】
・遮熱板８０は、外縁部８１がベアリングハウジング１０とタービンハウジング５０とによって挟まれて支持された状態において、肩部８２や底部８３がベアリングハウジング１０と接触していてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０…ベアリングハウジング、１１…本体部、１１Ａ…収容空間、１２…テーパ部、１２Ａ…貫通孔、１２Ｂ…頂面、１３…フランジ、１３Ａ…係止段差、２０…軸受け、３０…回転軸、４０…タービンホイール、５０…タービンハウジング、５１…スクロール部、５２…筒状部、５３…係止部、６０…Ｖバンド、７０…隙間、８０…遮熱板、８１…外縁部、８１Ａ…当接部、８１Ｂ…切片部、８１Ｃ…切欠き、８２…肩部、８３…底部、８４…内縁部、８４Ａ…挿通孔、９０…断熱空間、１００…切欠き、１１０…連結部、１１１…延出部、１１２…周縁部。
【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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【図６】
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【図７】
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