(57)【要約】【課題】ホワール振動による騒音を低減することが可能なターボチャージャの支持構造を提供する。【解決手段】ステー４０を用いてターボチャージャ２０をエンジン１０に支持する構成において、ステー４０の一端がタービンハウジング２４の下流側に接続される排気管３０に固定され、ステー４０の他端がエンジン１０に固定されている。ステー４０は、排気管３０の上流端におけるターボチャージャ２０の軸方向に直交する方向の振動を抑制するよう、ターボチャージャ２０の軸方向の剛性が、その軸方向に直交する方向の剛性よりも高くなるように形成されている。【選択図】図１
2011157823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部材を用いてターボチャージャをエンジンに支持するターボチャージャの支持構造であって、
上記支持部材の一端がタービンハウジングの下流側に接続される配管に固定され、支持部材の他端がエンジンに固定されており、
上記配管の上流端におけるターボチャージャの軸方向に直交する方向の振動を抑制するよう、上記支持部材は、ターボチャージャの軸方向の剛性が、その軸方向に直交する方向の剛性よりも高くなるように形成されていることを特徴とするターボチャージャの支持構造。
【請求項２】
請求項１に記載のターボチャージャの支持構造であって、
上記支持部材は、上記配管に１箇所だけで固定されていることを特徴とすることを特徴とするターボチャージャの支持構造。
【請求項３】
請求項２に記載のターボチャージャの支持構造であって、
上記支持部材の上記配管との固定部は、それ以外の部分よりも厚く形成されていることを特徴とすることを特徴とするターボチャージャの支持構造。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のターボチャージャの支持構造であって、
上記支持部材の一端は、上記配管の下流端に設けられたフランジ部にボルトによって固定されていることを特徴とするターボチャージャの支持構造。
【請求項５】
ターボチャージャをエンジンに支持するために用いられるターボチャージャの支持部材であって、
一端がタービンハウジングの下流側に接続される配管に固定され、他端がエンジンに固定されており、
上記配管とエンジンとの間に取り付けられた際、ターボチャージャの軸方向の剛性が、その軸方向に直交する方向の剛性よりも高くなるように形成されていることを特徴とするターボチャージャの支持部材。
【請求項６】
請求項５に記載のターボチャージャの支持部材であって、
上記配管との固定部は、配管と１箇所だけで固定されるように形成され、且つ、それ以外の部分よりも厚く形成されていることを特徴とするターボチャージャの支持部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持部材を用いてターボチャージャをエンジンに支持するターボチャージャの支持構造に関する。また、本発明は、ターボチャージャをエンジンに支持するために用いられるターボチャージャの支持部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジン等に適用されるターボチャージャは、タービンホイールと、コンプレッサホイール（コンプレッサインペラとも呼ばれる）とを、タービンシャフト（ロータシャフトとも呼ばれる）により連結し、これらをハウジング内に収容した構成となっている。そして、タービンハウジングに形成された排気ガス流路を通過する排気ガスの圧力を受けてタービンホイールが回転し、タービンシャフトを介してコンプレッサホイールが回転する。これにより、コンプレッサハウジングの吸入空気流路に導入された吸入空気を過給、すなわち圧縮して吸気マニホールドに向けて吐出するようになっている。
【０００３】
このようなターボチャージャの支持構造として、従来では、支持部材を用いてターボチャージャをエンジンに支持するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたターボチャージャの支持構造では、支持部材（ブラケット）の一端がターボチャージャのタービンハウジングに固定され、支持部材の他端がエンジンのシリンダブロックに固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１５４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ターボチャージャにおいて問題となる振動の１つにホワール振動がある。ホワール振動は、タービンシャフトの自励振動（円筒モードや円錐モードなどの自励振動）であり、タービンシャフトの軸線がハウジング内で旋回運動することに起因して発生するものである。
【０００６】
しかし、上述したような従来のターボチャージャの支持構造においては、タービンハウジングが軸方向（タービンシャフトの延びる方向）に直交する方向に振動しやすくなっている。このため、タービンハウジングがホワール振動の共振周波数（例えば７００〜８００Ｈｚ）付近の周波数で振動すると、ホワール振動がタービンハウジングの振動と共振して増幅される可能性があり、そのホワール振動による騒音（いわゆるターボホワール音）が大きくなる可能性がある。
【０００７】
本発明は、そのような問題点に鑑みてなされたものであり、ホワール振動による騒音を低減することが可能なターボチャージャの支持構造を提供することを目的とする。また、本発明は、ホワール振動による騒音を低減することが可能なターボチャージャの支持部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、支持部材を用いてターボチャージャをエンジンに支持するターボチャージャの支持構造であって、上記支持部材の一端がタービンハウジングの下流側に接続される配管に固定され、支持部材の他端がエンジンに固定されており、上記配管の上流端におけるターボチャージャの軸方向に直交する方向の振動を抑制するよう、上記支持部材は、ターボチャージャの軸方向の剛性が、その軸方向に直交する方向の剛性よりも高くなるように形成されていることを特徴としている。
【０００９】
上記構成によれば、支持部材によって配管の上流端に接続されたタービンハウジングの軸方向に直交する方向の振動が抑制されるので、タービンハウジングがホワール振動の共振周波数付近の周波数で振動したとしても、ホワール振動がタービンハウジングの振動と共振して増幅することを抑制できる。これにより、ターボチャージャにおいてホワール振動の共振周波数付近のイナータンスレベルを改善することができ、その結果、ホワール振動による騒音（ターボホワール音）を低減することができる。
【００１０】
本発明のターボチャージャの支持構造において、上記支持部材は、上記配管に１箇所だけで固定されていることを特徴とすることが好ましい。
【００１１】
上記構成によれば、支持部材が斜めに傾けて配置されたとしても、２箇所以上で固定する場合と比べて支持部材の捩れ変形が発生しやすくなり、配管の下流端が軸方向に直交する方向に振動しやすくなる。したがって、ホワール振動の増大を効果的に抑制でき、ターボホワール音を効果的に低減することができる。
【００１２】
また、本発明のターボチャージャの支持構造において、上記支持部材の上記配管との固定部は、それ以外の部分よりも厚く形成されていることが好ましい。
【００１３】
上記構成によれば、支持部材と配管との接触面積を容易に規定することができ、しかも、ボルトにより支持部材を配管に固定する場合、ボルトの緩みを抑制するうえで有利となる。
【００１４】
本発明のターボチャージャの支持構造において、上記支持部材の一端は、上記配管の下流端に設けられたフランジ部にボルトによって固定されていることが好ましい。
【００１５】
上記構成によれば、支持部材の一端を配管のフランジ部にボルトによって固定することで、ターボチャージャをエンジンに容易に支持させることが可能になる。
【００１６】
また、本発明は、ターボチャージャをエンジンに支持するために用いられるターボチャージャの支持部材であって、一端がタービンハウジングの下流側に接続される配管に固定され、他端がエンジンに固定されており、上記配管とエンジンとの間に取り付けられた際、ターボチャージャの軸方向の剛性が、軸方向に直交する方向の剛性よりも高くなるように形成されていることを特徴としている。なお、上記配管との固定部は、配管と１箇所だけで固定されるように形成され、且つ、それ以外の部分よりも厚く形成されていることが好ましい。
【００１７】
上記構成のターボチャージャの支持部材を用いてターボチャージャをエンジンに支持することによって、ホワール振動の増大を抑制でき、ターボホワール音を低減することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のターボチャージャの支持構造によれば、支持部材によって配管の上流端に接続されたタービンハウジングの軸方向に直交する方向の振動が抑制されるので、タービンハウジングがホワール振動の共振周波数付近の周波数で振動したとしても、ホワール振動がタービンハウジングの振動と共振して増幅することを抑制できる。これにより、ターボチャージャにおいてホワール振動の共振周波数付近のイナータンスレベルを改善することができ、その結果、ホワール振動による騒音を低減することができる。
【００１９】
また、本発明のターボチャージャの支持部材を用いてターボチャージャをエンジンに支持することによって、ホワール振動の増大を抑制でき、ホワール振動による騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係るターボチャージャの支持構造を示す側面図である。
【図２】図１のターボチャージャの概略構成を示す断面図である。
【図３】図１のターボチャージャの支持部材の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明を具体化した実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係るターボチャージャの支持構造を示す側面図である。図２は、図１のターボチャージャの概略構成を示す断面図である。以下では、ターボチャージャ２０のタービンシャフト２３が延びる方向を軸方向とし、軸方向に直交する方向（径方向）の１つを上下方向とする。また、軸方向および上下方向に直交する方向（図１では紙面に直交する方向）を左右方向とする。
【００２３】
図１、図２に例示するターボチャージャ２０は、エンジン１０の吸気を過給するのに用いられる過給機である。エンジン１０は、例えば、圧縮自着火式の４気筒内燃機関であって、４つのシリンダが軸方向に直列に配置されたシリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の上端部に結合されるシリンダヘッド１２とを備えている。シリンダヘッド１２には、燃焼室から排出された燃焼ガスである排気ガスを集合させる排気マニホールド１３が結合されている。エンジン１０においては、シリンダに嵌合するピストンが、燃焼室での燃焼により発生する燃焼ガスの圧力により駆動されて往復運動を行い、クランク軸を回転駆動するようになっている。そして、排気ガスが排気マニホールド１３によって集合され、ターボチャージャ２０へ送られるようになっている。
【００２４】
図１、図２に示すように、ターボチャージャ２０は、その回転軸（タービンシャフト２３）がエンジン１０のクランク軸に平行に配置されるようにエンジン１０の排気側に配置されている。ターボチャージャ２０は、タービンホイール２１と、コンプレッサホイール２２とが、タービンシャフト２３により連結され、これらがハウジング内に収容された構成となっている。ハウジングは、タービンハウジング２４と、コンプレッサハウジング２５とが、センターハウジング２６を介して一体的に組み付けられた構成となっている。タービンシャフト２３は、センターハウジング２６内に配置された２つの浮動ブッシュ軸受２７，２７によって回転自在に支持されている。
【００２５】
タービンハウジング２４の排気ガス流路２４ａの排気ガス流入口が上方に向けて開口されており、排気ガス流路２４ａが排気マニホールド１３の排気ガス集合部１３ａに連通されている。排気ガス流路２４ａの排気ガス流入口の周囲には、フランジ部２４ｃが設けられており、フランジ部２４ｃは、排気マニホールド１３の下流端に設けられたフランジ部１４に固定されている。
【００２６】
また、タービンハウジング２４の排気ガス流路２４ａの排気ガス流出口が軸方向の一方に向けて開口されており、排気ガス流路２４ａが排気管３０の内部に連通されている。排気ガス流路２４ａの排気ガス流出口の周囲には、フランジ部２４ｅが設けられており、フランジ部２４ｅは、排気管３０の上流端に設けられたフランジ部３１に固定されている。排気管３０の下流端にもフランジ部３２が設けられており、このフランジ部３２を介して、図示しない触媒が排気管３０に接続されるようになっている。排気管３０とエンジン１０との間には、後述するステー４０が取り付けられている。
【００２７】
ターボチャージャ２０においては、タービンハウジング２４の排気ガス流路２４ａを通過する排気ガスのエネルギーによりタービンホイール２１が回転し、タービンシャフト２３を介してコンプレッサホイール２２が回転する。これにより、コンプレッサハウジング２５の吸入空気流路２５ａに導入された吸入空気が過給されるようになっている。
【００２８】
次に、ターボチャージャ２０の支持構造について、図１〜図３を参照して詳しく説明する。
【００２９】
図１に示すように、ターボチャージャ２０は、ステー４０を介してエンジン１０に支持されている。ステー４０の一端は、タービンハウジング２４の下流側に接続される排気管３０に１つのボルト５１によって固定されている。また、ステー４０の他端は、エンジン１０のシリンダブロック１１に２つのボルト５２によって固定されている。つまり、ステー４０によって、ターボチャージャ２０と排気管３０とが一体となってエンジン１０に支持されるようになっている。
【００３０】
この実施形態では、排気管３０として、屈曲された形状のいわゆるエルボ管が用いられている。排気管３０は、タービンハウジング２４に接続される上流側端部３３が軸方向に延びている一方、ステー４０が接続される下流側端部３４が斜め下方に向けて延びている構成となっている。この実施形態では、側面視で、上流側端部３３と下流側端部３４とは、約１２０°の角度で屈曲されている。そして、上流側端部３３と下流側端部３４との間に、略９０°の角度で屈曲する屈曲部３５が介在されている。なお、屈曲部３５の角度は、略９０°以外であってもよい。
【００３１】
ステー４０は、排気管３０の上流端（タービンハウジング２４との接続端）における軸方向に直交する方向の振動を抑制可能な形状とされている。具体的には、ステー４０は、図３に例示するような形状の金属製の部材であって、軸方向（前後方向）の剛性がその軸方向に直交する方向の剛性よりも高い形状とされている。この場合、ステー４０の軸方向の剛性が上下方向の剛性よりも高くなっている。つまり、ステー４０の軸方向の断面係数が上下方向の断面係数よりも高くなっている。なお、図３では、ステー４０がエンジン１０と排気管３０との間に取り付けられたときの方向を記しており、各方向は、図１に記す方向と一致している。
【００３２】
ここで、ターボチャージャ２０の支持部材としてのステー４０の詳細について、図３を参照して説明する。
【００３３】
図３に示すように、ステー４０は、本体部４１と、排気管３０との取付部（固定部）４２と、エンジン１０との取付部（固定部）４３とを備えている。
【００３４】
本体部４１は、板状の平らな部分であって、本体部４１の表面が上下方向に直交するように配置されている。本体部４１は、軸方向の剛性が軸方向に直交する方向の剛性よりも高い形状とされている。この実施形態では、本体部４１は、平面視で略台形に形成されており、軸方向の幅が左右方向の幅よりも長くなっている。そして、本体部４１の軸方向の断面係数が上下方向の断面係数よりも高くなっており、本体部４１の軸方向の剛性が上下方向の剛性よりも高くなっている。また、本体部４１の左右方向の断面係数が上下方向の断面係数よりも高くなっており、本体部４１の左右方向の剛性が上下方向の剛性よりも高くなっている。なお、本体部４１の右端には、下方に突出されたリブ４１ａが一体に設けられているが、このリブ４１ａを設けない構成とすることも可能である。
【００３５】
本体部４１の軸方向の一端には、排気管３０側の取付部４２が一体に設けられている。取付部４２には、固定用のボルト５１を挿通するための貫通孔４２ａが１つだけ形成されている。ボルト５１によって取付部４２が排気管３０の下流端のフランジ部３２に締付固定されている。この場合、フランジ部３２が折り曲げられ、フランジ部３２の一端３２ａが取付部４２と平行に設けられている。これにより、フランジ部３２と取付部４２との固定が確実に行われるようになっている。
【００３６】
取付部４２は、本体部４１よりも厚く形成されており、取付部４２の表面（図３では下面）が本体部４１の表面に対し下方に突出されている。このため、ステー４０の取付部４２の表面だけが、排気管３０のフランジ部３２の表面に接するようになっている。この場合、例えば、鉄板などを溶接等の手段により、本体部４１と同じ厚さに形成された取付部４２に固着することによって、取付部４２の厚さを本体部４１よりも厚くすることが可能である。
【００３７】
本体部４１の軸方向の他端には、エンジン１０側の取付部４３が一体に設けられている。取付部４３は、本体部４１と直交する方向（上下方向）に延びている。取付部４３には、固定用のボルト５２を挿通するための２つの貫通孔４３ａが軸方向に並んで設けられている。この取付部４３がボルト５２によってエンジン１０のシリンダブロック１１に締付固定される。
【００３８】
この実施形態によれば、上記構成のステー４０を用いてターボチャージャ２０がエンジン１０に支持されているので、次のような効果が得られる。
【００３９】
既に述べたように、従来のターボチャージャの支持構造においては、タービンハウジングが軸方向に直交する方向に振動しやすくなっていた。詳細には、タービンハウジングの下流側に接続される排気管に振動が伝わると、この排気管の下流端が軸方向に振動しやすくなっていた。すると、排気管の上流端（タービンハウジングとの接続端）が軸方向に直交する方向に振動しやすくなっていた。このため、排気管の上流端に接続されたタービンハウジングも、軸方向に直交する方向に振動しやすくなっていた。
【００４０】
この実施形態では、ステー４０を介して排気管３０の下流端がエンジン１０に支持されている。ステー４０は、軸方向および左右方向には変形しにくく、上下方向に変形しやすくなっている。このため、排気管３０に振動が伝わると、図１の矢印Ｘ１で示すように、排気管３０の下流端は、軸方向および左右方向の振動が抑制され、上下方向に振動しやすくなる。すると、排気管３０の上流端（タービンハウジング２４との接続端）は、図１の矢印Ｘ２で示すように、軸方向に直交する方向の振動が抑制され、軸方向に振動しやすくなる。このため、排気管３０の上流端に接続されたタービンハウジング２４も、軸方向に直交する方向の振動が抑制され、軸方向に振動しやすくなる。
【００４１】
このように、ステー４０によってターボチャージャ２０のタービンハウジング２４の振動しやすい方向を、軸方向に直交する方向から軸方向へ変化させている。ステー４０によってタービンハウジング２４の軸方向に直交する方向の振動が抑制されるため、タービンハウジング２４がホワール振動の共振周波数（例えば７００〜８００Ｈｚ）付近の周波数で振動したとしても、ホワール振動がタービンハウジング２４の振動と共振して増幅することが抑制される。これにより、ターボチャージャ２０においてホワール振動の共振周波数付近のイナータンスレベルを改善することができ、その結果、ホワール振動による騒音（いわゆるターボホワール音）を低減することができる。
【００４２】
また、この実施形態では、ステー４０を排気管３０のフランジ部３２に１箇所だけで（１つのボルト５１だけで）固定している。これにより、ステー４０と排気管３０のフランジ部３２との接触面積を低減することができ、ターボホワール音を低減するうえで有利となる。
【００４３】
また、ステー４０の取付部４２をそれ以外の部分（本体部４１）よりも厚く形成しているので、ステー４０と排気管３０のフランジ部３２との接触面積を容易に規定することができ、しかも、ボルト５１の緩みを抑制するうえで有利となる。
【００４４】
−他の実施形態−
本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲で包含されるすべての変形や応用が可能である。
【００４５】
上記実施形態で挙げたステー４０の形状は一例であって、ターボチャージャ２０の軸方向の剛性が、軸方向に直交する方向の剛性よりも高くなるような形状であれば、さまざまに変更することが可能である。例えば、上記実施形態では、ステー４０の本体部４１を平らな形状としたが、本体部４１を緩やかに湾曲した形状としてもよい。
【００４６】
上記実施形態では、ステー４０を排気管３０のフランジ部３２に確実に取り付けるためにフランジ部３２の一端３２ａを折り曲げたが、ステー４０の取付部４２を本体部４１に対して折り曲げる構成としてもよい。
【００４７】
上記実施形態では、ステー４０を排気管３０のフランジ部３２に取り付けたが、ステー４０を排気管３０のフランジ部３２以外の部分に取り付ける構成としてもよい。
【００４８】
上記実施形態では、排気管３０の上流側端部３３と下流側端部３４との屈曲角度を約１２０°としたが、それ以外の角度であってもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では、図１に示すように、ステー４０の本体部４１の表面が上下方向に直交するようにステー４０を配置したが、本体部４１の表面が図１に示す状態に対し斜めに傾いた状態でステー４０を配置してもよい。
【００５０】
ここで、ステー４０を排気管３０のフランジ部３２に２箇所以上で固定すると、ステー４０の捩れに対する剛性が高くなる。このため、ステー４０を図１に示す状態に対し斜めに傾けて配置した場合、ステー４０の捩れ変形が発生しにくく、排気管３０の下流端が上下方向に振動しにくくなり好ましくない。
【００５１】
これに対し、ステー４０を排気管３０のフランジ部３２に１箇所だけで固定すると、ステー４０を斜めに傾けて配置したとしても、２箇所以上で固定する場合と比べてステー４０の捩れ変形が発生しやすくなり、排気管３０の下流端が上下方向に振動しやすくなる。したがって、ホワール振動の増大を効果的に抑制でき、ターボホワール音を効果的に低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明のターボチャージャの支持構造は、支持部材を用いてターボチャージャをエンジンに支持する構成に利用可能である。また、本発明のターボチャージャの支持部材は、一端をタービンハウジングに接続される配管に固定し、他端をエンジンに固定することによって、ターボチャージャをエンジンに支持する支持部材として利用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１０    エンジン
２０    ターボチャージャ
２４    タービンハウジング
３０    排気管（配管）
３２    フランジ部
４０    ステー（支持部材）
４２    取付部（固定部）
【図１】
2011157823.tif 000003
【図２】
2011157823.tif 000004
【図３】
2011157823.tif 000005