(57)【要約】【課題】スクロール通路の舌部が高い寸法精度になっていて性能に優れた排気ターボ過給機を提供する。【手段】タービンハウジング４に、軸受けハウジング５に向けて開口した溝１１が形成されており、軸受けハウジング５とタービンハウジング４との重ねることにより、排気ガスが流れるスクロール通路１０が形成されている。スクロール通路１０の基端部に位置した舌部１４は、軸受けハウジング５に一体に設けている。舌部１３は、その内周面も外周面も容易に切削加工できるため、高い寸法精度に仕上げることができる。その結果、過給性能を向上できると共に品質も安定化できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受けハウジングで回転自在に保持された回転軸の一端部にタービンを固定しており、前記タービンは、前記軸受けハウジングとこれに重なるタービンハウジングとの間に形成されたタービン室に配置されており、前記タービン室の外周外側に、排気ガスを前記タービンに向けて流すスクロール通路が形成されており、前記スクロール通路における始端部の内周箇所は、前記タービンを部分的に囲う状態に湾曲した舌部で形成されている構成であって、
前記スクロール通路は、前記軸受けハウジングとタービンハウジングとの合わせ面のいずれか一方又は両方に溝を形成することによって形成されており、前記舌部も、前記軸受けハウジングとタービンハウジングとのうちいずれか一方又は両方に形成されている、
排気ターボ過給機。
【請求項２】
軸受けハウジングで回転自在に保持された回転軸の一端部にタービンを固定しており、前記タービンは、前記軸受けハウジングとこれに重なるタービンハウジングとの間に形成されたタービン室に配置されており、前記タービン室の外周外側に、排気ガスを前記タービンに向けて流すスクロール通路が形成されており、前記スクロール通路における始端部の内周箇所は、前記タービンを部分的に囲う状態に湾曲した舌部で形成されている構成であって、
前記スクロール通路は、前記軸受けハウジングとタービンハウジングとを重ね合わせることによって形成されており、このため、前記舌部は、前記軸受けハウジングとタービンハウジングとのうちいずれか一方又は両方に形成されていて相手部材に当接しており、
更に、前記軸受けハウジングのうち前記スクロール通路に近い部位に、前記回転軸の軸受け部を冷却するための冷却水ジャケットが、前記回転軸の軸線方向から見て少なくとも前記スクロール通路の舌部と重なるようにして形成されており、前記冷却水ジャケットのうち前記回転軸の軸線方向から見て前記舌部と重なった箇所又はその近傍に、冷却水ジャケットを回転軸線方向に横切るリブが形成されている、
排気ターボ過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、内燃機関に使用する排気ターボ過給機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
排気ターボ過給機は、ケーシングの内部にタービン、コンプレッサ翼、回転軸などを配置した構造になっており、タービンとコンプレッサ翼とが回転軸で一体に連結されている。ケーシングは、一般に、回転軸を回転自在に保持する軸受けハウジング（センターハウジング）に、タービンハウジングとコンプレッサハウジングとを軸方向の両側から重ねた形態になっていることが多く、軸受けハウジングとタービンハウジングとの間の合わせ面にタービン室を形成して、軸受けハウジングとコンプレッサハウジングとの間の合わせ面にコンプレッサ室を形成している。
【０００３】
タービン室の外周外側には、排気ガスをタービンに吹き当てるためのスクロール通路が形成されており、このスクロール通路は、始端から終端に向かって徐々に断面積が小さくなっている。そして、スクロール通路の始端部の内周は、タービン（或いはタービン室）の一部を囲うように湾曲した舌部になっており、舌部の存在により、排気ガスが渦巻き状に旋回するようにガイドされる。
【０００４】
タービンハウジングは一般に鋳造で製造されており、スクロール通路はタービンハウジングに形成されているが、舌部の寸法精度によって排気ガスの流れが大きく変化するため、排気ターボ過給機の過給性能を設定する上では、舌部の寸法精度の管理の重要な問題になっている。そこで、舌部の寸法管理を確実化する手段として、特許文献１では、舌部の内周面を切削加工することで所望の過給精度を得ることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−１６２７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１において舌部の内周面を切削加工しているのは、舌部の外周面はスクロール通路の空洞に面していてフライスカッター等の刃物を侵入させることができないためである。しかし、スクロール通路は軸心方向に開口した溝状の形態であるため、舌部の内周面の加工は可能であるものの、それほど簡単であるとも言い難い。特に、細かい形状の調節は非常に困難である。
【０００７】
また、排気ガスは舌部の外周側を流れるので、排気ガスの流れを適切化するためには舌部の外周面を高い寸法精度に仕上げる必要性も高いといえるが、特許文献１では舌部の外周面の仕上げ加工は不可能であり、このため、舌部の加工による性能調節に限度があった。
【０００８】
本願発明は、このような現状を改善しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明の排気ターボ過給機は、軸受けハウジングで回転自在に保持された回転軸の一端部にタービンを固定しており、前記タービンは、前記軸受けハウジングとこれに重なるタービンハウジングとの間に形成されたタービン室に配置されており、前記タービン室の外周外側に、排気ガスを前記タービンに向けて流すスクロール通路が形成されており、前記スクロール通路における始端部の内周箇所は、前記タービンを部分的に囲う状態に湾曲した舌部で形成されている、という基本構成である。
【００１０】
そして、請求項１の発明では、前記基本構成において、前記スクロール通路は、前記軸受けハウジングとタービンハウジングとの合わせ面のいずれか一方又は両方に溝を形成することによって形成されており、前記舌部も、前記軸受けハウジングとタービンハウジングとのうちいずれか一方又は両方に形成されている。
【００１１】
請求項２の発明は、前記基本構成において、前記スクロール通路は、前記軸受けハウジングとタービンハウジングとを重ね合わせることによって形成されており、このため、前記舌部は、前記軸受けハウジングとタービンハウジングとのうちいずれか一方又は両方に形成されていて相手部材に当接しており、更に、前記軸受けハウジングのうち前記スクロール通路に近い部位に、前記回転軸の軸受け部を冷却するための冷却水ジャケットが、前記回転軸の軸線方向から見て少なくとも前記スクロール通路の舌部と重なるようにして形成されており、前記冷却水ジャケットのうち前記回転軸の軸線方向から見て前記舌部と重なった箇所又はその近傍に、冷却水ジャケットを回転軸線方向に横切るリブが形成されている。
【００１２】
請求項２において、軸線方向視でリブは舌部とほぼ重なるような形状でもよいし、部分的に重なる形状であってもよい。部分的に重なる場合、少なくとも舌部の先端部に重なる状態であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明では、スクロール通路は軸受けハウジングとタービンハウジングとの合わせ面に形成されているため、舌部も軸受けハウジング又はタービンハウジングの端面に露出している。従って、舌部は、その内周面も外周面もフライスカッター等で簡単にかつ高精度に加工できる。従って、所望の性能が得られるような舌部の寸法や形状を容易に実現できるのであり、これにより、排気ターボ過給機の性能向上と品質の安定化を図ることができる。
【００１４】
また、スクロール通路の内面もその全体を簡単に加工できるため、スクロール通路の断面積や断面形状を調節したり、排気ガスの流れがスムースになるように磨き仕上げしたりすることも容易である。この点からも、排気ターボ過給機の性能向上や品質の安定化を図ることができる。また、スクロール通路の形成のために中子を使用する必要はないため、製造コストを抑制できると共に、鋳砂の除去も確実化できる。
【００１５】
舌部はその名のとおり薄くて長く延びていて排気ガスに晒されるため熱負荷が大きいが、請求項２の発明を採用すると、熱が舌部から冷却水ジャケットのリブに伝わることにより、舌部を効率よく冷却できる。すなわち、舌部の熱が、冷却水ジャケットにアイランド状に配置されているリブに効率よく放熱される。このため、排気ターボ過給機の耐久性を向上できる。
【００１６】
また、舌部が膨張すると、舌部によって軸受けハウジングが押される現象が生じ得るが、リブの存在により、軸受けハウジングの変形を防止又は抑制できる。このため、タービンと軸受けハウジングとの間の隙間の変化を防止したり、軸受けハウジングが変形することにより回転軸の回転抵抗増大を防止したりすすることができるのであり、その結果、安定した過給性能を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る排気ターボ過給機の要部破断正面図である。
【図２】（Ａ）は図１のIIA-IIA 視断面図、（Ｂ）は図１のIIB-IIB 視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、図面に基づいて本願発明の実施形態を説明する。図１のとおり、排気ターボ過給機の外観は、吸気口１を有するコンプレッサハウジング２と、排気出口３を有するタービンハウジング４と、両者の間に配置された軸受けハウジング（センターハウジング）５とで構成されている。換言すると、コンプレッサハウジング２と軸受けハウジング５とタービンハウジング４とでケーシングが構成されている。隣り合ったハウジングは、ボルトによる締結やかしめ部材等で互いに固定されている。
【００１９】
明示してないが、コンプレッサハウジング２に設けたコンプレッサ室にコンプレッサ翼が回転自在に配置されている。コンプレッサ室には、吸気が軸方向から流入して接線方向に排出される。
【００２０】
軸受けハウジング５の中心部には、回転軸６が回転自在に配置されている。回転軸６の一端部６ａはコンプレッサハウジング２に入り込んでおり、この一端部６ａにコンプレッサ翼（図示せず）が固定されている。他方、回転軸６の他端部６ｂにはタービン７が固定されている。タービン７は、タービンハウジング４と軸受けハウジング５との合わせ面に形成されたタービン室８に配置されている。タービン室８には排気出口３が連通しており、排気出口は軸線方向に開口している。
【００２１】
回転軸６は、コンプレッサ翼の内側部分とタービン７の内側部分と軸受けハウジング５とが回転自在に保持されている。そこで、軸受けハウジング５のうちタービンハウジング４に近接した箇所には、回転軸６の他端部６ｂを回転自在に保持する軸受け部９が形成されている。なお、回転軸６の回転は、オイルが充満したフローティング軸受け（図示せず）でも支持されている。
【００２２】
タービン７は、周方向にねじれた多数のフィンを有しており、軸受けハウジング５の側が大径で排気出口３の側が小径になっている。従って、タービン７の回転軌跡で囲われた空間はおおよそ台錘状の形態になる。そのタービン室８の外周外側には、排気ガスをタービン７に向けて吹き付けるスクロール通路１０が配置されている。
【００２３】
このスクロール通路１０は、軸受けハウジング５とタービンハウジング４との合わせ面に形成されている。正確には、タービンハウジング４に、軸受けハウジング５に向けて開口した溝１１を形成して、軸受けハウジング５とタービンハウジング４とを重ね合わせることで、スクロール通路１０が形成されている。タービンハウジング４と軸受けハウジング５との接合部には、シール材（ガスケット）１２を挟み込んでいる。このため、排気ガスが漏洩することはない。
【００２４】
実施形態ではタービンハウジング４のみに溝１１を形成したが、軸受けハウジング５のみに溝を形成したり、軸受けハウジング５とタービンハウジング４との両方に溝を形成してもよい。図２から理解できるように、タービンハウジング４には、スクロール通路１０に連通した排気入口１３が形成されている。この排気入口１３は、タービンハウジング４のみに形成されていて筒の形態になっている。
【００２５】
スクロール通路１０の外周は、始端から終端に向けて軸心からの距離が小さくなるように形成されている。このため、スクロール通路１０の断面積は始端から終端に向けて小さくなっており、これにより、排気ガスがタービン７に吹き当てられて、排気ガスの動圧がタービン７に対してモーメントとして作用する。
【００２６】
スクロール通路１０における始端部の内周部は、当該スクロール通路１０の形状を規定すると共に、排気ガスの流れを案内する舌部１４で構成されている。この舌部１４は、軸受けハウジング５に形成されている。従って、舌部１４は、リブ状の形態を成して軸受けハウジング５から突出しており、先端はタービンハウジング４に当接している（ごく僅かの隙間が空いていてもよい。）。
【００２７】
舌部１４の内周面１４ａは概ねタービン７の回転軌跡の外周面に近接しており、タービン７と舌部１４との間隔は、タービン７が得る駆動トルクと密接に関連している。そして、本実施形態では、舌部１４は軸受けハウジング５の端面に露出しているため、フライスカッター等を使用した切削加工により、舌部１４の内周面１４ａを精密に加工することができる。このため、タービン７と舌部１４との間隔を設計値に設定して、高い過給性能を確保できると共に、品質も安定させることができる。
【００２８】
また、舌部１４の長さを調節したり、排気ガスの流れがスムースになるように舌部１４の外周面１４ｂを仕上げ加工したりすることも容易に行える。更に、スクロール通路１０の内面を切削して形状を整えたり磨き加工したりすることも容易である。これらの面からも、排気ターボ過給機を効率がよくて安定した性能にすることができる。
【００２９】
軸受けハウジング５のうちスクロール通路１０に向いた部位には、主として軸受け部９の冷却を目的とする冷却水ジャケット１５が形成されている。図２（Ｂ）のとおり、冷却水ジャケット１５はループ形状になっているが、複数に分離していてもよい。
【００３０】
そして、冷却水ジャケット１５に、回転軸６の軸線方向から見て舌部１４と重なるリブ１６が形成されている。リブ１６は舌部１４と概ね同じ形・大きさになっており、冷却水ジャケット１５を軸方向に横切っている。正確に述べると、リブ１６は、冷却水ジャケット１５の一端面と他端面とに繋がったブリッジ状になっている。
【００３１】
舌部１４は薄くて細長い形状でありながら高温の排気ガスに晒されるため、非常に大きな熱負荷を受けるが、舌部１４の箇所にリブ１６が存在するため、舌部１４で受熱した熱はリブ１６に伝わって、リブから冷却水に速やかに放熱される。このため、舌部１４が熱によって破損変形するような不具合を防止できる。特に、本実施形態のように舌部１４を軸受けハウジング５に設けると、放熱が促進されるため特に好適である。また、軸線方向視でリブ１６が舌部１４に重なる範囲が大きいほど、放熱効果（舌部１４の冷却効果）は高い。
【００３２】
また、冷却水ジャケット１５を設けると軸受けハウジング５の強度は低下するが、リブ１６は軸受けハウジング５の補強効果も発揮している。更に、舌部１４が熱膨張すると軸受けハウジング５が押され得るが、軸受けハウジング５のうち冷却水ジャケット１５を挟んでスクロール通路１０の側は薄い壁部になっているため、舌部１４による押し作用により、軸受けハウジング５とタービン７との間隔が変化してタービン７のトルクに影響するおそれがあるが、本実施形態では、軸受けハウジング５の壁部はリブ１６で支持された状態になっているため、軸受けハウジング５の変形を防止して、タービン７のトルク変動を防止できる。
【００３３】
実施形態では、舌部１４を軸受けハウジング５に設けたが、タービンハウジング４に突設したり、タービンハウジング４と軸受けハウジング５との両方に突設した先端同士を当接させたりしてもよい。また、図１のように回転軸６の軸心と直交した方向から見て、舌部１３を右上がりや右下がりに傾斜させることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本願発明は、排気ターボ過給機に具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００３５】
２  コンプレッサハウジング
３  排気出口
４  タービンハウジング
５  軸受けハウジング
６  回転軸
７  タービン
８  タービン室
９  軸受け部
１０  スクロール通路
１１  スクロール通路を構成する溝
１４  舌部
１５  冷却水ジャケット
１６  リブ
【図１】
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【図２】
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