(57)【要約】【課題】タービンスクロール流路を区画形成する壁部のうち、舌部近傍の耐久性の低下を防止する。【解決手段】過給機１は、ベアリングハウジング２に形成された挿通孔２ａ、および、タービンハウジング４に形成され挿通孔に対向する固定穴４ａの双方に、ベアリングハウジング側から挿通される固定部材３によって、ベアリングハウジングにタービンハウジングが固定される過給機であって、タービンハウジングには、排気ガスを回転方向に周回させつつ、径方向内側に位置するタービンインペラ８に導くタービンスクロール流路１４を区画形成する壁部１５が設けられ、壁部は、タービンスクロール流路のうち、排気ガスの導入方向上流側に位置する部分１４ｂと最下流部分１４ｃとを区画する舌部１５ａを有し、固定穴は、舌部に対してタービンインペラの径方向もしくはタービン軸の回転方向にずらして配置されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端にタービンインペラが設けられたタービン軸と、
前記タービン軸を回転自在に保持するベアリングハウジングと、
前記ベアリングハウジングに固定され、前記タービンインペラが収容されるタービンハウジングと、を備え、
前記ベアリングハウジングに形成された挿通孔、および、前記タービンハウジングに形成され前記挿通孔に対向する固定穴の双方に、前記ベアリングハウジング側から挿通される固定部材によって、前記タービンハウジングが前記ベアリングハウジングに固定される過給機であって、
前記タービンハウジングには、
前記タービンインペラよりも前記タービン軸の径方向外側で当該タービン軸の回転方向に周回し、排気ガスを前記回転方向に周回させつつ、前記径方向内側に位置するタービンインペラに導くタービンスクロール流路を区画形成する壁部が設けられ、
前記壁部は、
前記タービンスクロール流路のうち、前記排気ガスの導入方向上流側に位置する部分と最下流部分とを前記径方向に区画する舌部を有し、
前記固定穴は、
前記舌部に対して前記タービンインペラの径方向もしくは前記タービン軸の回転方向にずらして配置されていることを特徴とする過給機。
【請求項２】
前記固定穴は、前記タービン軸の回転方向に複数設けられ、
前記舌部の最も近傍に位置する固定穴を除く他の固定穴は、前記タービン軸の回転方向に等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービン軸の周方向に旋回するタービンスクロール流路を排気ガスが流通する過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一端にタービンインペラが設けられ他端にコンプレッサインペラが設けられたタービン軸が、ベアリングハウジングに回転自在に保持された過給機が知られている。こうした過給機は、ベアリングハウジングの一端面に、タービンインペラが収容されるタービンハウジングが固定され、ベアリングハウジングの他端面に、コンプレッサインペラが収容されるコンプレッサハウジングが固定される。
【０００３】
特許文献１に記載されているように、タービンハウジングの内部には、タービンインペラよりもタービン軸の径方向外側で当該タービン軸の回転方向に周回し、排気ガスを回転方向に周回させつつ、径方向内側に位置するタービンインペラに導くタービンスクロール流路が形成されている。このタービンスクロール流路のうち、導入直後の排気ガスが流通する部分と、１周した後の排気ガスが流通する最下流部分とは径方向に重なり、この重なり部分が舌部と呼ばれる壁部によって区画されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１４４６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、過給機の起動時、上述した舌部は、導入直後の排気ガスおよび１周した後の排気ガスによって両面が急激に加熱されるため、舌部と舌部近傍の温度差が大きくなり熱応力が生じてしまう。そして、舌部と舌部近傍は、過給機の起動や停止を繰り返すことで繰り返し応力がかかることとなるため、疲労し易い部位となる。
【０００６】
ところで、タービンハウジングとベアリングハウジングは、ボルトおよびボルト穴で固定される。このうち、タービンハウジング側に設けられるボルト穴が、舌部の近くまで穿孔されると、ボルト穴の周囲が、上述した理由によって疲労してしまい、例えば、ボルト穴の先端等の応力集中部分の耐久性が低下してしまうおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、タービンスクロール流路を区画形成する壁部のうち、舌部近傍の耐久性の低下を防止することができる過給機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の過給機は、一端にタービンインペラが設けられたタービン軸と、前記タービン軸を回転自在に保持するベアリングハウジングと、前記ベアリングハウジングに固定され、前記タービンインペラが収容されるタービンハウジングと、を備え、前記ベアリングハウジングに形成された挿通孔、および、前記タービンハウジングに形成され前記挿通孔に対向する固定穴の双方に、前記ベアリングハウジング側から挿通される固定部材によって、タービンハウジングが前記ベアリングハウジングに固定される過給機であって、前記タービンハウジングには、前記タービンインペラよりも前記タービン軸の径方向外側で当該タービン軸の回転方向に周回し、排気ガスを前記回転方向に周回させつつ、前記径方向内側に位置するタービンインペラに導くタービンスクロール流路を区画形成する壁部が設けられ、前記壁部は、前記タービンスクロール流路のうち、前記排気ガスの導入方向上流側に位置する部分と最下流部分とを前記径方向に区画する舌部を有し、前記固定穴は、前記舌部に対して前記タービンインペラの径方向もしくは前記タービン軸の回転方向にずらして配置されていることを特徴とする。
【０００９】
前記固定穴は、前記タービン軸の回転方向に複数設けられ、前記舌部の最も近傍に位置する固定穴を除く他の固定穴は、前記タービン軸の回転方向に等間隔に配置されていてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、タービンスクロール流路を区画形成する壁部のうち、舌部近傍の耐久性の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】過給機の断面図である。
【図２】過給機の正面図である。
【図３】過給機の斜視断面図である。
【図４】舌部と従来の固定穴との位置関係を説明するための説明図である。
【図５】本実施形態の舌部と固定穴との位置関係を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１３】
図１は、過給機１の断面図であり、図２は、過給機１の正面図である。以下では、図１に示す矢印Ｆ方向を過給機１の前側とし、矢印Ｒ方向を過給機１の後側として説明する。図１に示すように、過給機１は、ベアリングハウジング２と、ベアリングハウジング２の前側にボルト等の固定部材３によって固定されるタービンハウジング４と、ベアリングハウジング２の後側に同じくボルト等の固定部材５によって固定されるコンプレッサハウジング６と、が一体化されて形成されている。
【００１４】
より詳細には、ベアリングハウジング２の外周近傍には、タービンハウジング４に対向する方向に貫通する挿通孔２ａが形成されている。一方、タービンハウジング４の外周近傍には、ベアリングハウジング２の挿通孔２ａに対向するとともに、タービンハウジング４におけるベアリングハウジング２との対向面から、一定の深さを有する固定穴４ａが形成されている。そして、固定部材３が、ベアリングハウジング２側から挿通孔２ａに挿通され、固定穴４ａに螺合されることによって、ベアリングハウジング２とタービンハウジング４とが固定される。
【００１５】
同様に、ベアリングハウジング２とコンプレッサハウジング６の対向面のうち、ベアリングハウジング２側には、対向方向に貫通する挿通孔２ｂが形成されており、コンプレッサハウジング６側のうち、挿通孔２ｂに対向する位置には、対向方向に貫通する挿通孔６ａが形成されている。そして、固定部材５が、コンプレッサハウジング６側から挿通孔６ａに挿通され、挿通孔２ｂに螺合されることによって、ベアリングハウジング２とコンプレッサハウジング６とが固定される。
【００１６】
ベアリングハウジング２には、過給機１の前後方向に貫通する軸受孔２ｃが形成されており、この軸受孔２ｃにタービン軸７がベアリングを介して回転自在に支持されている。タービン軸７の前端部（一端）にはタービンインペラ８が一体的に連結されており、このタービンインペラ８がタービンハウジング４内に回転自在に収容されている。また、タービン軸７の後端部（他端）にはコンプレッサインペラ９が一体的に連結されており、このコンプレッサインペラ９がコンプレッサハウジング６内に回転自在に収容されている。
【００１７】
コンプレッサハウジング６には、過給機１の後側に開口するとともに不図示のエアクリーナに接続される吸気口１０が形成されている。また、固定部材５によってベアリングハウジング２とコンプレッサハウジング６とが連結された状態では、これら両ハウジング２、６の対向面によって、空気を圧縮して昇圧するディフューザ流路１１が形成される。このディフューザ流路１１は、タービン軸７（コンプレッサインペラ９）の径方向内側から外側に向けて環状に形成されており、上記の径方向内側において、コンプレッサインペラ９を介して吸気口１０に連通している。
【００１８】
また、コンプレッサハウジング６には、ディフューザ流路１１よりもタービン軸７（コンプレッサインペラ９）の径方向外側に位置する環状のコンプレッサスクロール流路１２が設けられている。コンプレッサスクロール流路１２は、エンジンの吸気口と連通するとともに、ディフューザ流路１１にも連通している。したがって、コンプレッサインペラ９が回転すると、吸気口１０からコンプレッサハウジング６内に流体が吸気されるとともに、当該吸気された流体は、ディフューザ流路１１およびコンプレッサスクロール流路１２で昇圧されてエンジンの吸気口に導かれることとなる。
【００１９】
タービンハウジング４には、過給機１の前側に向かって開口するとともに不図示の排気ガス浄化装置に接続される吐出口１３が形成されている。また、タービンハウジング４内には、タービンインペラ８の径方向外側に位置するタービンスクロール流路１４が設けられている。
【００２０】
図３は、図２のＩＩＩ‐ＩＩＩ線断面を示す斜視断面図である。ただし、説明の便宜上、図３においては、タービンハウジング４の一部、タービン軸７、およびタービンインペラ８を取り除いている。
【００２１】
図３に示すように、タービンスクロール流路１４は、図１に示すタービン軸７の回転方向に周回し、例えば、エンジンの排気ガスを回転方向に周回させつつ、径方向内側に位置するタービンインペラ８に導く。
【００２２】
具体的には、タービンスクロール流路１４は、例えば、エンジン等から排出される排気ガスが導かれるガス流入口１４ａ（図２、図３に示す）と連通する。そして、ガス流入口１４ａからタービンスクロール流路１４に排気ガスが導かれると、当該排気ガスがガス流入口１４ａからタービンスクロール流路１４に沿ってタービン軸７の回転方向に周回しながら、当該タービンスクロール流路１４の径方向内側に導かれる。このようにしてタービンスクロール流路１４の径方向内側に導かれた排気ガスは、タービンインペラ８を介して吐出口１３に導かれるとともに、その流通過程においてタービンインペラ８を回転させることとなる。そして、上記のタービンインペラ８の回転力は、タービン軸７を介してコンプレッサインペラ９に伝達されることとなり、コンプレッサインペラ９の回転力によって、上記のとおりに、流体が昇圧されてエンジンの吸気口に導かれることとなる。
【００２３】
壁部１５は、タービンハウジング４の一部であって、タービンスクロール流路１４を区画形成する壁となる部分である。そして、壁部１５は、図３に示すように、タービンスクロール流路１４のうち、排気ガスの導入方向上流側に位置する部分１４ｂと最下流部分１４ｃとをタービン軸７の径方向に区画する舌部１５ａを有する。
【００２４】
舌部１５ａは、タービンスクロール流路１４に対して両面（両部分１４ｂ、１４ｃ）が接している。舌部１５ａおよびその近傍は、タービンスクロール流路１４に対して片面しか接していない壁部１５の他の部分に比べて、過給機１の起動時に排気ガスの熱によって急激に昇温されてしまい、温度差による熱応力が生じる。そのため、過給機１の起動や停止が繰り返されると、舌部１５ａおよびその近傍は、熱応力を繰り返し受けることとなり疲労し易い。
【００２５】
図４は、舌部１５ａと従来の固定穴Ｈとの位置関係を説明するための説明図である。特に、図４（ａ）には、タービンハウジングＴのベアリングハウジングとの対向面側を示し、図４（ｂ）には、タービンハウジングＴのベアリングハウジングとの対向面側に、内部のタービンスクロール流路１４をハッチングで重畳して示し、図４（ｃ）には、図４（ａ）のＩＶ（ｃ）‐ＩＶ（ｃ）線断面を示す。
【００２６】
固定穴Ｈは、タービンハウジングＴにおけるタービンハウジングＴのベアリングハウジングとの対向面に等間隔で複数設けられ、その先端部分ｔは、図４（ｂ）、（ｃ）に示すタービンスクロール流路１４近くに位置する。
【００２７】
特に、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、舌部１５ａに重なる位置に固定穴Ｈが配される場合、図４（ｃ）に示すように、その固定穴Ｈの先端部分ｔは、舌部１５ａ近傍に位置することとなる。この場合、舌部１５ａ近傍が疲労していると、舌部１５ａ近傍に位置する先端部分ｔに応力が集中し、舌部１５ａ近傍の耐久性が低下してしまうおそれがある。
【００２８】
図５は、本実施形態の舌部１５ａと固定穴４ａとの位置関係を説明するための説明図である。特に、図５（ａ）には、タービンハウジング４のベアリングハウジング２との対向面側を示し、図５（ｂ）には、タービンハウジング４のベアリングハウジング２との対向面側に、内部のタービンスクロール流路１４をハッチングで重畳して示し、図５（ｃ）には、図５（ａ）のＶ（ｃ）‐Ｖ（ｃ）線断面を示す。
【００２９】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態のタービンハウジング４では、固定穴４ａは、舌部１５ａに対してタービン軸７の回転方向にずらして配置されている。そのため、図５（ｃ）に示すように、舌部１５ａの近傍には固定穴４ａの先端部分４ｂが位置しない。
【００３０】
本実施形態の過給機１は、固定穴４ａと舌部１５ａとが十分に離れているため、舌部１５ａが疲労しても、舌部１５ａ近傍、または固定穴４ａの例えば先端部分４ｂの耐久性の低下を防止することが可能となる。
【００３１】
また、固定穴４ａは、図５（ａ）に示すように、タービン軸７の回転方向に複数設けられ、舌部１５ａの最も近傍に位置する固定穴４ａを除く他の固定穴４ａは、タービン軸７の回転方向に等間隔に配置されている。
【００３２】
舌部１５ａの最も近傍に位置する固定穴４ａを除き、少なくともその他の固定穴４ａについては、回転方向に等間隔（等ピッチ）に配置することで、各固定部材３にかかる応力を均等化でき、一部の固定部材３に応力が集中して過給機１の耐久性が低下してしまう事態を回避可能となる。
【００３３】
上述した実施形態では、固定穴４ａは、舌部１５ａに対してタービン軸７の回転方向にずらして配置されているとしたが、固定穴４ａは、タービンインペラ８の径方向にずらして配置されてもよい。
【００３４】
また、上述した実施形態では、ベアリングハウジング２とタービンハウジング４とを固定する固定穴４ａを、ベアリングハウジング２内の舌部１５ａに対してタービン軸７の回転方向または径方向にずらす構成を例に挙げた。さらに、過給機１は、ベアリングハウジング２とコンプレッサハウジング６とを固定する挿通孔６ａを、コンプレッサハウジング６内の舌部に対してタービン軸７の回転方向または径方向にずらす構成であってもよい。
【００３５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、タービン軸の周方向に旋回するタービンスクロール流路を排気ガスが流通する過給機に利用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１     …過給機
４     …タービンハウジング
６     …コンプレッサハウジング
７     …タービン軸
８     …タービンインペラ
９     …コンプレッサインペラ
１４   …タービンスクロール流路
１４ｂ  …部分
１４ｃ  …最下流部分
１５   …壁部
１５ａ  …舌部
【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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