(57)【要約】【課題】固定ノズルをタービンンハウジング内に高精度に組み付けることができて、効率低下が抑制されたターボ過給機を提供する。【解決手段】タービンホイール１１０の軸線方向において互いに隔壁部３０で隔てられた第１及び第２のスクロール室２０，２１を備えるタービンハウジング１０と、複数のノズルベーン５１，５２で構成されて第１及び第２のスクロール室２０，２１内のガスをタービンホイールに導く第１及び第２のノズルと、第１及び第２のノズルが形成された円盤状の中間プレート５３とを有しタービンハウジング１０内に配置される固定ノズル５０とを備え、タービンハウジング１０の隔壁部３０は、その内周に固定ノズル５０と係合してその軸線方向の位置決めをするための段差部３１が形成されている。【選択図】図７
2008008173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンホイールの軸線方向において互いに隔壁部で隔てられた第１及び第２のスクロール室を備えるタービンハウジングと、
複数のノズルベーンで構成されて前記第１及び第２のスクロール室内のガスをそれぞれ前記タービンホイールに導く第１及び第２のノズルと、当該第１及び第２のノズルが両面にそれぞれ形成された円盤状の中間プレートとを有し、前記タービンハウジング内に配置される固定ノズルと、を備え、
前記タービンハウジングの隔壁部は、その内周に前記固定ノズルと係合して軸線方向の位置決めをするための段差部が形成されていることを特徴とするターボ過給機。
【請求項２】
前記固定ノズルは、前記中間プレートの外周に、前記隔壁部に形成された段差部に嵌合する段差部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のターボ過給機。
【請求項３】
前記タービンハウジングは、前記固定ノズルの一方のノズルの先端部と対向する対向面に、当該先端部との干渉を防ぐための逃げ溝が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のターボ過給機。
【請求項４】
前記逃げ溝は、前記タービンハウジングの隔壁部の段差部に形成された基準面を基準として加工されていることを特徴とする請求項３に記載のターボ過給機。
【請求項５】
前記固定ノズルは、前記タービンハウジングとこれに固定される遮熱機能を有するシュラウドプレートとの間に挟持されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のターボ過給機。
【請求項６】
前記タービンハウジングの前記シュラウドプレートと当接する当接面は、前記タービンハウジングの隔壁部の段差部に形成された基準面を基準として加工されていることを特徴とする請求項５に記載のターボ過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等に適用されるターボ過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるツインスクロール型のターボ過給機は、例えば、特許文献１等に開示されているように、エンジンの排気ガスが供給されるタービンスクロールの内部がタービンの軸線方向において隔壁により２つに隔てられており、これら隔てられた２つのスクロール室のそれぞれに対してノズルが設けられる。そして、エンジンの低速運転時には、各スクロール室へガスを導く導入部の面積を制御バルブで変更して一方のスクロール室のみを使用して過給圧力を高め、エンジンの高速運転時には制御バルブを開いて両方のスクロール室を使用することにより過給圧力を抑制している。
ここで、ツインスクロール型のタービンハウジングの一例を図１０に示すと、
このタービンハウジング３００は、隔壁部３３０により２つのスクロール室３１０と３２０とが区画されるが、このようなタービンハウジングは、鋳造により製造され、スクロール室３１０，３２０は、中子により形成される。
そして、タービンハウジング３００内に配置されるノズルは、例えば、円盤状のプレートの両面にそれぞれ複数のノズルベーンにより形成されたノズルをもつ固定ノズルが用いられる。この固定ノズルは、スクロール室３１０，３２０をそれぞれ流れるガスをタービンホイールに導く。
【特許文献１】特開２００６−３７８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、固定ノズル及びそのタービンハウジングへの組み付けは、高い寸法精度が要求される。組み付け精度が低いと、タービンンハウジング３００内を流れる流体(ガス)の流れが乱れるなどしてタービンの効率の低下を招くからである。
しかしながら、タービンンハウジングは、鋳造により製造されるので、寸法精度がそれほど高くない。特に、２つのスクロール室３１０，３２０を隔てる隔壁部３３０の厚さＡは、例えば、３ｍｍの厚みで±０．８ｍｍ程度の公差ΔＡが必要とされる。このため、隔壁部３３０を基準に固定ノズルを組み付けたのでは、十分な組み付け精度が得られず、ターボ過給機の効率が低下するという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、固定ノズルをタービンンハウジング内に高精度に組み付けることができて、効率低下が抑制されたターボ過給機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るターボ過給機は、タービンホイールの軸線方向において互いに隔壁部で隔てられた第１及び第２のスクロール室を備えるタービンハウジングと、複数のノズルベーンで構成されて第１及び第２のスクロール室内のガスをそれぞれタービンホイールに導く第１及び第２のノズルと、当該第１及び第２のノズルが両面にそれぞれ形成された円盤状の中間プレートとを有し、タービンハウジング内に配置される固定ノズルと、を備え、タービンハウジングの隔壁部には、その内周に固定ノズルと係合して軸線方向の位置決めをするための段差部が形成されていることを特徴としている。
この構成によれば、タービンハウジングの隔壁部に固定ノズルと係合して軸線方向の位置決めをするための段差部を形成することにより、タービンハウジングに固定ノズルを高精度に組み付けることができる。
【０００６】
上記構成において、固定ノズルは、中間プレートの外周に、隔壁部に形成された段差部に嵌合する段差部が形成されている、構成を採用できる。
これによれば、固定ノズルの軸線方向の位置決め及び軸線に対する芯出しの双方を精度良く行うことができる。
【０００７】
上記構成において、タービンハウジングは、固定ノズルの一方のノズルの先端部と対向する対向面に、当該先端部との干渉を防ぐための逃げ溝が形成されている、構成を採用できる。また、この逃げ溝は、タービンハウジングの隔壁部の段差部に形成された基準面を基準として加工されている、構成を採用できる。
この構成によれば、隔壁部の段差部を基準として逃げ溝を加工すれば、固定ノズルの一方のノズルの先端部が対向面に適切に突き合わさるので、高い組み付け精度が得られる。
【０００８】
上記構成において、固定ノズルは、タービンハウジングとこれに固定される遮熱機能を有するシュラウドプレートとの間に挟持されている、構成を採用できる。また、上記構成において、タービンハウジングのシュラウドプレートと当接する当接面は、タービンハウジングの隔壁部の段差部に形成された基準面を基準として加工されている、構成を採用できる。
この構成によれば、遮熱機能を有するシュラウドプレートを用いて固定ノズルを固定することにより、構造を簡素化できると共に、タービンハウジングのシュラウドプレートと当接する当接面を隔壁部の段差部に形成された基準面を基準として加工することで、高い組み付け精度が得られる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、固定ノズルをタービンンハウジング内に高精度に組み付けることができて、効率低下が抑制されたターボ過給機が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１ないし図６は本発明に係るターボ過給機の一実施形態を示す図であって、図１は本発明の一実施形態に係るターボ過給機の要部の構成を示す図、図２はタービンハウジングの断面図、図３は固定ノズルの斜視図、図４は固定ノズルの側面図、図５はシュラウドプレートの斜視図、及び図６シュラウドプレートの軸線方向に沿った断面図である。
【００１１】
このターボ過給機は、例えば、エンジンの過給に適用されるものであって、図１に示すように、タービンハウジング１０、タービンブレード１００が形成されたタービンホイール１１０、一端がタービンホイール１１０と連結されて他端に図示しないコンプレッサが連結される回転軸１２０、タービンハウジング１０内に配置される固定ノズル５０、タービンハウジング１０に図示しないボルトにより固定された遮熱機能を有するシュラウドプレート７０等から構成されている。
【００１２】
タービンハウジング１０は、図１及び図２に示すように、タービンホイール１００の軸線方向において互いに環状の隔壁部３０で隔てられた第１及び第２のスクロール室２０，２１を備え、ガス通路１５，１６から導入された排気ガスが第１及び第２のスクロール室２０，２１へ導かれるようになっている。尚、ガス通路１６には、図１に示すように、制御バルブ３５が設けられており、この制御バルブ３５により通路面積を調整可能になっている。
タービンハウジング１０は、鋳鉄等の金属材料により鋳造され、隔壁部３０で隔てられた第１及び第２のスクロール室２０，２１等の内部空間は中子により形成される。
【００１３】
また、タービンハウジング１０は、図２に示すように、隔壁部３０の内周に形成された後述する固定ノズル５０の軸線方向の位置決め用の段差部３１、第１のスクロール室２０の側壁を形成していると共に後述する固定ノズル５０のノズルベーン５１の先端部５１ａが対向する（突き合わさる）対向面に形成された環状の逃げ溝４０、後述するシュラウドプレート７０と当接してシュラウドプレート７０の軸線方向において位置決めする環状の当接面４５等を備えている。
【００１４】
段差部３１は、隔壁部３０の一端面からの軸線方向の距離（深さ）が所定値となるようにその基準面３１ａが機械加工されており、この基準面３１ａが後述する固定ノズル５０の環状の当接面５５ａと当接して固定ノズル５０の軸線方向の位置決めをする。また、段差部３１の円筒状の内周面３１ｂも機械加工されており、この内周面３１ｂには、後述する固定ノズル５０の円筒状の外周面５５ｂが嵌合する。これにより、タービンハウジング１０に対する固定ノズル５０の軸線の芯出しが行われる。
【００１５】
逃げ溝４０は、段差部３１の基準面３１ａからの軸線方向の距離が所定値となるように機械加工される。具体的には、逃げ溝４０は、段差部３１に位置決めされる後述する固定ノズル５０のノズルベーン５１の先端部５１ａが突き合わさる（当接する）深さとなるように機械加工されている。
当接面４５は、後述する固定ノズル５０のベース５６の後端面５６ａと略面一となる、すなわち、基準面３１ａからの軸線方向の距離が所定値となるように機械加工されている。これにより、当接面４５に後述するシュラウドプレート７０の環状の当接面が当接すると、シュラウドプレート７０が軸線方向において位置決めされて後述する固定ノズル５０のベース５６の後端面５６ａと突き合わさる。
【００１６】
固定ノズル５０は、図３及び図４に示すように、第１のスクロール室２０の内周側に配置されるノズルを構成する複数のノズルベーン５１、ノズルベーン５１がその一端面に一体的に形成された環状の中間プレート５３、中間プレート５３の他端面に形成された第２のスクロール室２１の内周側に配置されるノズルを構成する複数のノズルベーン５２、ノズルベーン５２の基部が一体的に形成された環状のベース５６等から構成され、この固定ノズルは、機械加工により精密に加工されている。
中間プレート５３の外周部には、段差部５５が加工されており、この段差部５５は、隔壁部３０に形成された段差部３１の基準面３１ａと当接する環状の当接面５５ａと、段差部３１の内周面３１ｂに嵌合する円筒状の外周面５５ｂを備える。
【００１７】
シュラウドプレート７０は、図５及び図６に示すように、環状の外形を有しており、図１に示した回転軸１２０が貫通する貫通孔７２を備えており、タービンハウジング１０に図示しないボルトにより固定されて固定ノズル５０をハウジング１０と協働して保持（挟持）すると共に、タービンハウジング１０から図示しないコンプレッサ側へ向かう熱の放出を遮断する遮熱機能を有する。
このシュラウドプレート７０は、タービンハウジング１０に形成された当接面４５に当接する軸線に対して垂直な環状の当接面７１を備えており、この当接面７１は機械加工されており、当接面４５に当接することで軸線方向において位置決めされ、固定ノズル５０のベース５６の後端面５６ａと略当接するようになっている。
【００１８】
ここで、図７ないし図９は、タービンハウジング１０に固定ノズル５０及びシュラウドプレート７０を組み付けた状態を示す断面図であって、図７はタービンハウジング１０の隔壁部３０の寸法が設計値Ａと等しい場合、図８は隔壁部３０の寸法が公差ΔＡだけ薄い場合、及び図９は隔壁部３０の寸法が公差ΔＡだけ厚い場合をそれぞれ示している。
【００１９】
図７に示すように、鋳造したタービンハウジング１０の隔壁部３０の寸法が設計値Ａと等しい場合には、ハウジング１０には逃げ溝４０が基準面３１ａから所定距離Ｌ１（固定ノズル５０の当接面５５ａからノズルベーン５１の先端部までの距離）の位置に加工され、固定ノズル５０のノズルベーン５１の先端部はこの逃げ溝４０に略当接する。
また、タービンハウジング１０の当接面４５は、基準面３１ａから所定距離Ｌ２（固定ノズル５０の当接面５５ａからベース５６の後端面５６ａまでの距離）の位置、すなわち、基準面３１ａから固定ノズル５０のベース５６の後端面５６ａまでの距離の位置に加工される。これにより、シュラウドプレート７０の当接面７１が適切な位置に位置決めされて、当接面７１と固定ノズル５０のベース５６の後端面５６ａとは略当接した状態となる。これにより、固定ノズル５０は、タービンハウジング１０内に精度良く組み付けられる。
【００２０】
また、図８に示すように、鋳造したタービンハウジング１０の隔壁部３０の寸法が公差ΔＡだけ薄い場合には、図７に示した場合よりもさらに逃げ溝４０の深さが深くなる。隔壁部３０の寸法がさらに小さくなると、基準面３１ａから当接面４５までの距離が所定距離Ｌ２よりも長くなってしまうので、この場合には、鋳造したタービンハウジング１０は不良品である。また、図９に示すように、鋳造したタービンハウジング１０の隔壁部３０の寸法が公差ΔＡだけ厚い場合には、逃げ溝４０が形成されない。この場合には、隔壁部３０の寸法が厚すぎるので、タービンハウジング１０は不良品である。
すなわち、隔壁部３０の寸法がばらついても、設計値Ａ＋公差ΔＡ〜設計値Ａ−公差ΔＡの間にあれば、隔壁部３０の寸法に応じた深さの適切な逃げ溝４０を機械加工できて、タービンハウジング１０に固定ノズル５０を精度良く組み付けることができる。
【００２１】
以上のように、本実施形態によれば、鋳造により製造されるタービンハウジング１０の隔壁部３０の寸法精度が所定の公差内に収まっていれば、隔壁部３０の寸法にばらつきがあっても固定ノズル５０をタービンハウジング１０に精度良く組み付けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るターボ過給機の要部の構成を示す図であって、一部に破断断面を含む外観斜視図である。
【図２】タービンハウジングの断面図である。
【図３】固定ノズルの斜視図である。
【図４】固定ノズルの側面図である。
【図５】シュラウドプレートの斜視図である。
【図６】シュラウドプレートの軸線方向に沿った断面図である。
【図７】タービンハウジング、固定ノズル及びシュラウドプレートの位置関係の一例を示す断面図である。
【図８】タービンハウジング、固定ノズル及びシュラウドプレートの位置関係の他の例を示す断面図である。
【図９】タービンハウジング、固定ノズル及びシュラウドプレートの位置関係のさらに他の例を示す断面図である。
【図１０】タービンハウジングを鋳造した際に発生する隔壁部の寸法誤差の問題を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０…タービンハウジング
１５，１６…ガス通路
２０…第１のスクロール室
２１…第２のスクロール室
３０…隔壁部
３１…段差部
３１ａ…基準面
３１ｂ…内周面
３５…制御バルブ
４０…逃げ溝
４５…当接面
５０…固定ノズル
５１…ノズルベーン
５１ａ…先端部
５２…ノズルベーン
５３…中間プレート
５５…段差部
５５ａ…当接面
５５ｂ…外周面
５６…ベース
５６ａ…後端面
７０…シュラウドプレート
７１…当接面
７２…貫通孔
１００…タービンブレード
１１０…タービンホイール
１２０…回転軸
Ａ…設計値
ΔＡ…公差
【図１】
2008008173.tif 000003
【図２】
2008008173.tif 000004
【図３】
2008008173.tif 000005
【図４】
2008008173.tif 000006
【図５】
2008008173.tif 000007
【図６】
2008008173.tif 000008
【図７】
2008008173.tif 000009
【図８】
2008008173.tif 000010
【図９】
2008008173.tif 000011
【図１０】
2008008173.tif 000012