JP2010270732A - Impeller and supercharger - Google Patents

Impeller and supercharger Download PDF

Info

Publication number
JP2010270732A
JP2010270732A JP2009125483A JP2009125483A JP2010270732A JP 2010270732 A JP2010270732 A JP 2010270732A JP 2009125483 A JP2009125483 A JP 2009125483A JP 2009125483 A JP2009125483 A JP 2009125483A JP 2010270732 A JP2010270732 A JP 2010270732A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
turbine
impeller
housing
supercharger
shroud
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009125483A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomohiro Inoue
智裕 井上
Yukio Takahashi
幸雄 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP2009125483A priority Critical patent/JP2010270732A/en
Priority to PCT/JP2010/058793 priority patent/WO2010137576A1/en
Publication of JP2010270732A publication Critical patent/JP2010270732A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/30—Vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/165—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for radial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially parallel to the rotor centre line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/20—Specially-shaped blade tips to seal space between tips and stator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve performances of a turbine impeller 27 while sufficiently securing normal operation of a supercharger 1. <P>SOLUTION: The turbine impeller 27 is provided by sintering a mold body molded by metal powder molding method. A contact fin 57 which allows contact of a turbine housing 25 to a shroud is integrally formed at a whole body or an outlet side part of an outer edge of each turbine blade 55. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両用過給機等の過給機に用いられるタービンインペラ等のインペラ等に関する。   The present invention relates to an impeller such as a turbine impeller used for a supercharger such as a vehicle supercharger.

車両用過給機におけるタービンインペラ（インペラの一例）の一般的な構成について説明すると、次のようになる（特許文献１、特許文献２、及び特許文献３等参照）。   A general configuration of a turbine impeller (an example of an impeller) in a supercharger for a vehicle will be described as follows (see Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3).

タービンインペラは、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力（回転トルク）を発生させるものであって、通常、精密鋳造によって成形された成形体からなるものである。また、タービンインペラは、車両用過給機におけるタービンハウジング内に回転可能に設けられたタービンホイールを備えており、このタービンホイールは、車両用過給機におけるロータ軸の端部に一体的に連結してあって、タービンホイールの外周面は、タービンインペラの軸方向から径方向外側に向かって延びている。更に、タービンホイールの外周面には、複数枚のタービンブレードが周方向に間隔を置いて一体形成されており、各タービンブレードの外縁は、タービンハウジングのシュラウド（内壁面）に沿って延びている。   The turbine impeller generates a rotational force (rotational torque) using the pressure energy of the exhaust gas, and is usually formed of a molded body formed by precision casting. The turbine impeller includes a turbine wheel that is rotatably provided in a turbine housing of the vehicle supercharger, and the turbine wheel is integrally connected to an end portion of a rotor shaft in the vehicle supercharger. Therefore, the outer peripheral surface of the turbine wheel extends radially outward from the axial direction of the turbine impeller. Further, a plurality of turbine blades are integrally formed on the outer peripheral surface of the turbine wheel at intervals in the circumferential direction, and the outer edge of each turbine blade extends along the shroud (inner wall surface) of the turbine housing. .

従って、タービンハウジング内に取入れた排気ガスをタービンインペラの入口側から出口側（排気ガスの流れ方向から見てタービンインペラの上流側から下流側）へ流通させることにより、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力を発生させて、ロータ軸をタービンインペラと一体的に回転させることができる。   Therefore, the pressure energy of the exhaust gas is utilized by circulating the exhaust gas taken into the turbine housing from the inlet side of the turbine impeller to the outlet side (from the upstream side to the downstream side of the turbine impeller when viewed from the exhaust gas flow direction). Thus, a rotational force can be generated to rotate the rotor shaft integrally with the turbine impeller.

特開２０００−２６５８４４号公報JP 2000-265844 A 特開２００７−５６７９１号公報JP 2007-56791 A 特開平１１−６２６０３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-62603

ところで、高温・高速回転時におけるタービンインペラの変形量が大きくなって、タービンブレードの外縁がタービンハウジングのシュラウドに接触すると、その衝撃によってロータ軸の振れ等が生じ、車両用過給機の正常な動作が損なわれることがある。そのため、通常、高温・高速回転時におけるタービンインペラの変形量を加味して、タービンブレードの外縁とタービンハウジングのシュラウドとの間のクリアランスを設定している。   By the way, when the amount of deformation of the turbine impeller during high-temperature and high-speed rotation increases and the outer edge of the turbine blade comes into contact with the shroud of the turbine housing, the impact causes vibration of the rotor shaft and the normal operation of the vehicle turbocharger. Operation may be impaired. Therefore, normally, the clearance between the outer edge of the turbine blade and the shroud of the turbine housing is set in consideration of the amount of deformation of the turbine impeller during high-temperature and high-speed rotation.

一方、タービンブレードの外縁とタービンハウジングのシュラウドとのクリアランスが大きくなると、タービンブレードの正圧面側から負圧面側に相対的に流れる所謂クリアランスフローが増大して、隣接するタービンブレード間におけるエネルギー損失が大きくなり、タービンインペラの性能（車両用過給機の性能）が低下するという問題がある。   On the other hand, when the clearance between the outer edge of the turbine blade and the shroud of the turbine housing increases, a so-called clearance flow that flows relatively from the pressure surface side to the suction surface side of the turbine blade increases, and energy loss between adjacent turbine blades is reduced. There is a problem that the performance of the turbine impeller (the performance of the turbocharger for the vehicle) is reduced.

つまり、車両用過給機の正常な動作を十分に確保した上で、タービンインペラの性能を図ることは容易でないという問題がある。   That is, there is a problem that it is not easy to improve the performance of the turbine impeller while sufficiently ensuring the normal operation of the vehicle supercharger.

そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、新規な構成のインペラを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an impeller having a novel configuration that can solve the above-described problems.

本発明の第１の特徴は、過給機に用いられるインペラにおいて、金属粉末成形法によって成形された成形体を焼結してなるものであって、前記過給機におけるハウジング内に回転可能に設けられ、前記過給機におけるロータ軸に一体的に連結してあって、外周面が軸方向から径方向外側に向かって延びたホイールと、前記ホイールの外周面に周方向に間隔を置いて一体形成され、外縁が前記ハウジングのシュラウドに沿うように延びた複数枚のブレードと、を備え、各ブレードの外縁の全部又は一部分に前記ハウジングのシュラウド（内壁面）との接触を許容する接触フィンが一体形成されていることを要旨とする。   A first feature of the present invention is that an impeller used in a supercharger is formed by sintering a molded body molded by a metal powder molding method, and is rotatable in a housing in the supercharger. A wheel that is integrally connected to a rotor shaft in the supercharger and has an outer peripheral surface extending radially outward from the axial direction, and a circumferential interval between the outer peripheral surface of the wheel and the wheel. A plurality of blades that are integrally formed and whose outer edges extend along the shroud of the housing, and contact fins that allow contact with the shroud (inner wall surface) of the housing on all or part of the outer edges of each blade The gist is that they are integrally formed.

なお、「インペラ」には、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力（回転トルク）を発生させるタービンインペラの他に、遠心力を利用して空気を圧縮するコンプレッサインペラが含まれる。また、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「設けられ」とは、直接的に設けられたことの他に、ブラケット等の介在部材を介して間接的に設けられたことを含む意である。「ハウジング」とは、例えば可変ノズルユニットのシュラウドリング等、前記ハウジングの一部に相当する部材も含む意である。   The “impeller” includes a compressor impeller that compresses air using centrifugal force, in addition to a turbine impeller that generates rotational force (rotational torque) using pressure energy of exhaust gas. Further, in the specification and claims of the present application, “provided” means not only directly provided but also indirectly provided via an interposed member such as a bracket. is there. The term “housing” is intended to include a member corresponding to a part of the housing, such as a shroud ring of a variable nozzle unit.

第１の特徴によると、前記インペラが金属粉末成形法によって成形された前記成形体を焼結してなるものであって、各ブレードの外縁の全部又は一部分に前記接触フィンが一体形成されているため、換言すれば、精密鋳造に比べて薄肉部の作製（形成）に優れた金属粉末成形法によって各ブレードの外縁の全部又は一部分に前記接触フィンが一体形成されているため、各接触フィンを前記ハウジングのシュラウドとの接触によって簡単に欠ける程度の薄さに設定することができる。これにより、前記接触フィンと前記ハウジングのシュラウドとの接触時における衝撃を緩和しつつ、前記ブレードの外縁と前記ハウジングのシュラウドとのクリアランスを極力小さくすることができる。   According to the first feature, the impeller is formed by sintering the formed body formed by a metal powder forming method, and the contact fin is integrally formed on all or part of the outer edge of each blade. Therefore, in other words, the contact fins are integrally formed on all or a part of the outer edges of the blades by a metal powder molding method that is superior in the production (formation) of the thin-walled portion as compared with precision casting. It can be set to such a thin thickness that it can be easily chipped by contact with the shroud of the housing. Thereby, the clearance between the outer edge of the blade and the shroud of the housing can be made as small as possible while alleviating the impact at the time of contact between the contact fin and the shroud of the housing.

本発明の第２の特徴は、エンジンからの排気ガスのエネルギーを利用して、前記エンジンに供給される空気を過給する過給機において、第１の特徴からなるインペラを備えたことを要旨とする。   A second feature of the present invention is that a supercharger that supercharges air supplied to the engine using energy of exhaust gas from the engine includes the impeller having the first feature. And

第２の特徴によれば、第１の特徴による作用と同様の作用を奏する。   According to the 2nd characteristic, there exists an effect | action similar to the effect | action by a 1st characteristic.

本発明によれば、前記接触フィンと前記ハウジングのシュラウドとの接触時における衝撃を緩和しつつ、前記ブレードの外縁と前記ハウジングのシュラウドとのクリアランスを極力小さくできるため、前記過給機の正常な動作を十分に確保した上で、前記ブレードの正圧面側から負圧面側に相対的に流れる所謂クリアランスフローを抑えて、前記インペラの性能（前記過給機の性能）の向上を図ることができる。   According to the present invention, the clearance between the outer edge of the blade and the shroud of the housing can be reduced as much as possible while reducing the impact at the time of contact between the contact fin and the shroud of the housing. The impeller performance (the performance of the supercharger) can be improved by suppressing a so-called clearance flow that relatively flows from the pressure surface side to the suction surface side of the blade while ensuring sufficient operation. .

図４における矢視部Iの拡大図である。It is an enlarged view of the arrow I part in FIG. 図１におけるII-II線に沿った拡大断面図である。It is an expanded sectional view along the II-II line in FIG. タービンインペラの別態様を示す図であって、図４における矢視部Iの拡大図に相当する図である。It is a figure which shows another aspect of a turbine impeller, Comprising: It is a figure equivalent to the enlarged view of the arrow I part in FIG. 図５における矢視部IVの拡大図である。FIG. 6 is an enlarged view of an arrow portion IV in FIG. 5. 本発明の実施形態に係る車両用過給機の断面図である。It is sectional drawing of the supercharger for vehicles which concerns on embodiment of this invention.

本発明の実施形態に係る車両用過給機ついて図１から図５を参照して説明する。なお、図面中、「Ｌ」は、左方向を指し、「Ｒ」は、右方向を指してある。   A vehicle supercharger according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. In the drawings, “L” indicates the left direction and “R” indicates the right direction.

図４及び図５に示すように、本発明の実施形態に係る車両用過給機１は、エンジン（図示省略）からの排気ガスのエネルギーを利用して、エンジンに供給される空気を過給（圧縮）するものである。そして、車両用過給機１の具体的な構成等は、以下のようになる。   As shown in FIGS. 4 and 5, the vehicle supercharger 1 according to the embodiment of the present invention supercharges the air supplied to the engine using the energy of the exhaust gas from the engine (not shown). (Compressed). And the specific structure of the supercharger 1 for vehicles is as follows.

車両用過給機１は、ベアリングハウジング３を備えており、このベアリングハウジング３内には、ラジアルベアリング５及び一対のスラストベアリング７が設けられてあって、複数のベアリング５，７には、左右方向へ延びたロータ軸（タービン軸）９が回転可能に設けられており、換言すれば、ベアリングハウジング３には、ロータ軸９が複数のベアリング５，７を介して回転可能に設けられている。   The vehicular supercharger 1 includes a bearing housing 3, and a radial bearing 5 and a pair of thrust bearings 7 are provided in the bearing housing 3. A rotor shaft (turbine shaft) 9 extending in the direction is rotatably provided. In other words, the rotor shaft 9 is rotatably provided in the bearing housing 3 via a plurality of bearings 5 and 7. .

ベアリングハウジング３の右側には、コンプレッサハウジング１１が設けられており、このコンプレッサハウジング１１内には、遠心力を利用して空気を圧縮するコンプレッサインペラ１３が回転可能に設けられている。そして、コンプレッサインペラ１３の具体的な構成要素について説明すると、コンプレッサハウジング１１内には、コンプレッサホイール１５が設けられており、コンプレッサホイール１５は、ロータ軸９の右端部に一体的に連結してあって、コンプレッサインペラ１３の軸心（換言すれば、ロータ軸９の軸心）Ｃ周りに回転可能である。また、コンプレッサホイール１５の外周面は、コンプレッサインペラ１３（コンプレッサホイール１５）の軸方向から径方向外側に向かって延びている。更に、コンプレッサホイール１５の外周面には、複数枚のコンプレッサブレード１７が周方向に間隔を置いて一体形成されており、各コンプレッサブレード１７の外縁は、コンプレッサハウジング１１のシュラウド（内壁面）に沿うように延びている。   A compressor housing 11 is provided on the right side of the bearing housing 3, and a compressor impeller 13 that compresses air using centrifugal force is rotatably provided in the compressor housing 11. The specific components of the compressor impeller 13 will be described. A compressor wheel 15 is provided in the compressor housing 11, and the compressor wheel 15 is integrally connected to the right end portion of the rotor shaft 9. Thus, the compressor impeller 13 can rotate around the axis C (in other words, the axis of the rotor shaft 9) C. Further, the outer peripheral surface of the compressor wheel 15 extends radially outward from the axial direction of the compressor impeller 13 (compressor wheel 15). Further, a plurality of compressor blades 17 are integrally formed on the outer peripheral surface of the compressor wheel 15 at intervals in the circumferential direction, and the outer edge of each compressor blade 17 is along the shroud (inner wall surface) of the compressor housing 11. It extends like so.

コンプレッサハウジング１１におけるコンプレッサインペラ１３の入口側（空気の流れ方向から見てコンプレッサインペラ１３の上流側）には、空気を取入れる空気取入口１９が形成されており、この空気取入口１９は、接続管（図示省略）を介してエアクリーナー（図示省略）に接続可能である。また、ベアリングハウジング３とコンプレッサハウジング１１の間におけるコンプレッサインペラ１３の出口側（空気の流れ方向から見てコンプレッサインペラ１３の下流側）には、圧縮された空気を昇圧する環状のディフューザ流路２１が形成されており、このディフューザ流路２１は、空気取入口１９に連通してある。更に、コンプレッサハウジング１１の内部には、コンプレッサスクロール流路２３がコンプレッサインペラ１３を囲むように形成されており、このコンプレッサスクロール流路２３は、ディフューザ流路２１に連通してある。そして、コンプレッサハウジング１１の適宜位置には、圧縮された空気を排出する空気排出口（図示省略）が形成されており、この空気排出口は、コンプレッサスクロール流路２３に連通してあって、エンジンの給気マニホールド（図示省略）に接続可能である。   An air intake port 19 for taking in air is formed on the inlet side of the compressor impeller 13 in the compressor housing 11 (upstream side of the compressor impeller 13 when viewed from the air flow direction). It can be connected to an air cleaner (not shown) via a tube (not shown). An annular diffuser passage 21 for increasing the pressure of the compressed air is provided on the outlet side of the compressor impeller 13 between the bearing housing 3 and the compressor housing 11 (downstream side of the compressor impeller 13 as viewed from the air flow direction). The diffuser flow path 21 is formed and communicates with the air intake port 19. Further, a compressor scroll passage 23 is formed inside the compressor housing 11 so as to surround the compressor impeller 13, and the compressor scroll passage 23 communicates with the diffuser passage 21. An air discharge port (not shown) for discharging the compressed air is formed at an appropriate position of the compressor housing 11, and this air discharge port communicates with the compressor scroll passage 23, and Can be connected to an air supply manifold (not shown).

ベアリングハウジング３の左側には、タービンハウジング２５が設けられており、このタービンハウジング２５内には、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力（回転トルク）を発生させるタービンインペラ２７が回転可能に設けられている。なお、タービンインペラ２７の具体的な構成要素については、後述する。   A turbine housing 25 is provided on the left side of the bearing housing 3, and a turbine impeller 27 that generates rotational force (rotational torque) using the pressure energy of the exhaust gas is rotatable in the turbine housing 25. Is provided. Note that specific components of the turbine impeller 27 will be described later.

タービンハウジング２５内には、可変ノズルユニット２９がタービンインペラ２７を囲むように設けられている。そして、可変ノズルユニット２９の具体的な構成要素について説明すると、タービンハウジング２５内におけるタービンインペラ２７の径方向外側には、ノズルリング３１が取付リング３３を介して設けられており、このノズルリング３１には、シュラウドリング３５が複数（１つのみ図示）の連結ピン３７を介して一体的かつ左右に離隔して設けられてあって、ノズルリング３１及びシュラウドリング３５は、タービンハウジング２５の一部に相当するのとして捉えることができる。また、ノズルリング３１とシュラウドリング３５の間には、複数枚の可変ノズル３９が周方向に間隔を置いて設けられており、各可変ノズル３９は、タービンインペラ２７の軸心Ｃに平行な軸心周りに回動可能（揺動可能）であって、複数枚の可変ノズル３９のノズル軸４１は、特許文献１に示すように、同期機構４３によって連動連結してある。   A variable nozzle unit 29 is provided in the turbine housing 25 so as to surround the turbine impeller 27. The specific components of the variable nozzle unit 29 will be described. A nozzle ring 31 is provided on the radially outer side of the turbine impeller 27 in the turbine housing 25 via a mounting ring 33. The shroud ring 35 is provided integrally with a plurality of (only one shown) connecting pins 37 and is separated from the left and right. The nozzle ring 31 and the shroud ring 35 are part of the turbine housing 25. Can be regarded as equivalent to. A plurality of variable nozzles 39 are provided between the nozzle ring 31 and the shroud ring 35 at intervals in the circumferential direction, and each variable nozzle 39 has an axis parallel to the axis C of the turbine impeller 27. The nozzle shafts 41 of the plurality of variable nozzles 39 are pivotally connected (swingable) around the center, and are interlocked and connected by a synchronization mechanism 43 as shown in Patent Document 1.

なお、ベアリングハウジング３の左側下部には、伝動軸４５が回動可能に設けられており、この伝動軸４５の右端部は、複数枚の可変ノズル３９を同期して回動させるシリンダ等のアクチュエータ（図示省略）に接続レバー４７を介して接続（連動連結）してあって、伝動軸４５の左端部は、同期機構４３に接続してある。   A transmission shaft 45 is rotatably provided at the lower left portion of the bearing housing 3, and a right end portion of the transmission shaft 45 is an actuator such as a cylinder that rotates a plurality of variable nozzles 39 synchronously. (Not shown) is connected (linked and linked) via a connection lever 47, and the left end of the transmission shaft 45 is connected to the synchronization mechanism 43.

タービンハウジング２５の適宜位置には、排気ガスを取入れるガス取入口（図示省略）が形成されており、このガス取入口は、エンジンの排気マニホールド（図示省略）に接続可能である。また、タービンハウジング２５の内部には、タービンスクロール流路４９がタービンインペラ２７を囲むように形成されており、このタービンスクロール流路４９は、ガス取入口に連通してあって、排気ガスを取入可能である。更に、タービンハウジング２５におけるタービンインペラ２７の出口側（排気ガスの流れ方向から見てタービンインペラ２７の下流側）には、排気ガスを排出するガス排出口５１が形成されており、このガス排出口５１は、タービンスクロール流路４９に連通してあって、接続管（図示省略）を介して排気ガス浄化装置（図示省略）に接続可能である。   A gas intake (not shown) for taking in exhaust gas is formed at an appropriate position of the turbine housing 25, and this gas intake can be connected to an exhaust manifold (not shown) of the engine. Further, a turbine scroll passage 49 is formed inside the turbine housing 25 so as to surround the turbine impeller 27. The turbine scroll passage 49 communicates with a gas intake port to collect exhaust gas. It is possible to enter. Further, a gas discharge port 51 for discharging exhaust gas is formed on the outlet side of the turbine impeller 27 in the turbine housing 25 (downstream side of the turbine impeller 27 when viewed from the flow direction of the exhaust gas). 51 is communicated with the turbine scroll flow path 49 and can be connected to an exhaust gas purification device (not shown) via a connecting pipe (not shown).

続いて、本発明の実施形態の要部であるタービンインペラ２７の具体的な構成について説明する。   Then, the specific structure of the turbine impeller 27 which is the principal part of embodiment of this invention is demonstrated.

図１及び図２に示すように、タービンインペラ２７は、金属粉末射出成形法（ＭＩＭ工法）によって成形された成形体を焼結してなるものである。具体的には、タービンインペラ２７は、射出成形金型（図示省略）内に金属粉末とバインダとの混合物を射出することによって成形体を成形する射出工程、成形体に含まれるバインダを脱脂する脱脂工程、脱脂後の成形体を焼成して焼結させる焼結工程を経ることによって製造されるものである。   As shown in FIGS. 1 and 2, the turbine impeller 27 is formed by sintering a molded body molded by a metal powder injection molding method (MIM method). Specifically, the turbine impeller 27 includes an injection process for forming a molded body by injecting a mixture of metal powder and a binder into an injection mold (not shown), and a degreasing process for degreasing the binder contained in the molded body. It is manufactured through a sintering process in which the molded body after the process and degreasing is fired and sintered.

タービンインペラ２７は、タービンハウジング２５内に設けられたタービンホイール５３を備えており、このタービンホイール５３は、ロータ軸９の左端部に一体的に連結してあって、タービンインペラ２７の軸心（換言すれば、ロータ軸９の軸心）Ｃ周りに回転可能である。また、タービンホイール５３の外周面は、タービンインペラ２７（タービンホイール５３）の軸方向から径方向外側に向かって延びている。   The turbine impeller 27 includes a turbine wheel 53 provided in the turbine housing 25, and this turbine wheel 53 is integrally connected to the left end portion of the rotor shaft 9, and the axis of the turbine impeller 27 ( In other words, the rotor shaft 9 can rotate around the axis C). Further, the outer peripheral surface of the turbine wheel 53 extends from the axial direction of the turbine impeller 27 (turbine wheel 53) toward the radially outer side.

タービンホイール５３の外周面には、複数枚のタービンブレード５５が周方向に間隔を置いて一体形成されており、各タービンブレード５５の外縁は、タービンハウジング２５の一部に相当するシュラウドリング３５のシュラウド（内壁面）に沿うように延びている。そして、各タービンブレード５５の外縁の全部には、シュラウドリング３５のシュラウド（タービンハウジング２５のシュラウド）との接触を許容する接触フィン５７が一体形成されている。また、各接触フィン５７は、タービンホイール５３の回転方向（換言すれば、タービンインペラ２７の回転方向）Ｄの反対側に片寄るようになっており、各接触フィン５７におけるタービンホイール５３の回転方向Ｄ側の面は、アール形状を呈している。なお、各タービンブレード５５の外縁の全部に接触フィン５７が一体形成される代わりに、図３に示すように、各タービンブレード５５の外縁の出口側部分に接触フィン５７が一体形成されるようにしても構わない。   A plurality of turbine blades 55 are integrally formed on the outer peripheral surface of the turbine wheel 53 at intervals in the circumferential direction, and the outer edge of each turbine blade 55 is a shroud ring 35 corresponding to a part of the turbine housing 25. It extends along the shroud (inner wall surface). A contact fin 57 that allows contact with the shroud of the shroud ring 35 (the shroud of the turbine housing 25) is integrally formed on the entire outer edge of each turbine blade 55. Further, each contact fin 57 is offset to the opposite side of the rotation direction D of the turbine wheel 53 (in other words, the rotation direction of the turbine impeller 27) D, and the rotation direction D of the turbine wheel 53 in each contact fin 57 The side surface has a round shape. Instead of the contact fins 57 being integrally formed on the entire outer edge of each turbine blade 55, the contact fins 57 are formed integrally on the outlet side portion of the outer edge of each turbine blade 55, as shown in FIG. It doesn't matter.

続いて、本発明の実施形態に係る車両用過給機１の作用及び効果について説明する。   Then, the effect | action and effect of the supercharger 1 for vehicles which concern on embodiment of this invention are demonstrated.

ガス取入口からタービンスクロール流路４９に取入れた排気ガスをタービンインペラ２７の入口側から出口側（排気ガスの流れ方向から見てタービンインペラ２７の上流側から下流側）へ流通させることにより、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力（回転トルク）を発生させて、ロータ軸９及びコンプレッサインペラ１３をタービンインペラ２７と一体的に回転させることができる。これにより、空気取入口１９から取入れた空気を圧縮して、ディフューザ流路２１及びコンプレッサスクロール流路２３を経由して空気排出口から排出することができ、エンジンに供給される空気を過給することができる。   The exhaust gas taken into the turbine scroll passage 49 from the gas inlet is circulated from the inlet side of the turbine impeller 27 to the outlet side (from the upstream side to the downstream side of the turbine impeller 27 as viewed from the flow direction of the exhaust gas). The rotor shaft 9 and the compressor impeller 13 can be rotated integrally with the turbine impeller 27 by generating a rotational force (rotational torque) using the pressure energy of the gas. Thereby, the air taken in from the air intake port 19 can be compressed and discharged from the air discharge port via the diffuser passage 21 and the compressor scroll passage 23, and the air supplied to the engine is supercharged. be able to.

ここで、排気ガスの流量が少ない場合（換言すれば、エンジン回転数が低速域にある場合）には、アクチュエータによって複数枚の可変ノズル３９を絞る方向へ同期して回動させることにより、タービンインペラ２７側へ供給される排気ガスの流速を高くして、タービンインペラ２７の仕事量を十分に確保する。一方、排気ガスの流量が多い場合（換言すれば、エンジン回転数が高速域にある場合）には、アクチュエータによって複数枚の可変ノズル３９を開く方向へ同期して回動させることにより、可変ノズル３９のスロート面積を大きくして、タービンインペラ２７側へ多くの排気ガスを供給する。これにより、排気ガスの流量の多少に関係なく、タービンインペラ２７によって回転力を十分かつ安定的に発生させることができる（車両用過給機１による通常の作用）。   Here, when the flow rate of the exhaust gas is small (in other words, when the engine speed is in the low speed range), the turbine is rotated by synchronizing the plurality of variable nozzles 39 in the direction in which the plurality of variable nozzles 39 are throttled. The flow rate of the exhaust gas supplied to the impeller 27 side is increased to ensure a sufficient work amount of the turbine impeller 27. On the other hand, when the flow rate of the exhaust gas is large (in other words, when the engine speed is in the high speed range), the variable nozzles 39 are rotated in synchronization with the opening direction of the plurality of variable nozzles 39 by the actuator. The throat area of 39 is increased and a large amount of exhaust gas is supplied to the turbine impeller 27 side. As a result, the rotational force can be generated sufficiently and stably by the turbine impeller 27 regardless of the flow rate of the exhaust gas (normal action by the vehicle supercharger 1).

前述の車両用過給機１による通常の作用を奏する他に、タービンインペラ２７が金属粉末成形法によって成形された成形体を焼結してなるものであって、各タービンブレード５５の外縁の全部又は出口側部分に接触フィン５７が一体形成されているため、換言すれば、精密鋳造に比べて薄肉部の作製（形成）に優れた金属粉末成形法によって各タービンブレード５５の外縁の全部又は出口側部分に接触フィン５７が一体形成されているため、各接触フィン５７をシュラウドリング３５のシュラウドとの接触によって簡単に欠ける程度の薄さに設定することができる。これにより、接触フィン５７とシュラウドリング３５のシュラウドとの接触時における衝撃を緩和しつつ、タービンブレード５５の外縁とシュラウドリング３５のシュラウドとのクリアランスを極力小さくすることができる。   In addition to the normal operation of the vehicle supercharger 1 described above, the turbine impeller 27 is formed by sintering a formed body formed by a metal powder forming method, and the entire outer edges of the turbine blades 55 are all formed. Alternatively, since the contact fins 57 are integrally formed on the outlet side portion, in other words, the entire outer edge or the outlet of each turbine blade 55 is formed by a metal powder molding method that is superior in the production (formation) of the thin wall portion as compared with the precision casting. Since the contact fins 57 are integrally formed on the side portions, the contact fins 57 can be set to such a thin thickness that they can be easily chipped by contact with the shroud of the shroud ring 35. Thereby, the clearance between the outer edge of the turbine blade 55 and the shroud of the shroud ring 35 can be minimized as much as possible while reducing the impact at the time of contact between the contact fin 57 and the shroud of the shroud ring 35.

また、各接触フィン５７がタービンホイール５３の回転方向Ｄの反対側に片寄るようになってあって、各接触フィン５７におけるタービンホイール５３の回転方向Ｄ側の面がアール形状を呈しているため、各接触フィン５７がシュラウドリング３５のシュラウドに接触しても、各接触フィン５７の一部分が欠けるだけで、各接触フィン５７の大部分が残ることになる（車両用過給機１による特有の作用（タービンインペラ２７による特有の作用））。   Further, each contact fin 57 is offset to the opposite side of the rotation direction D of the turbine wheel 53, and the surface of each contact fin 57 on the rotation direction D side of the turbine wheel 53 has a round shape. Even if each contact fin 57 contacts the shroud of the shroud ring 35, only a part of each contact fin 57 is missing, and most of each contact fin 57 remains (a characteristic action of the vehicle supercharger 1). (Unique action of the turbine impeller 27)).

従って、本発明の実施形態に、接触フィン５７とシュラウドリング３５のシュラウドとの接触時における衝撃を緩和しつつ、タービンブレード５５の外縁とシュラウドリング３５のシュラウドとのクリアランスを極力小さくできるため、車両用過給機１の正常な動作を十分に確保した上で、タービンブレード５５の正圧面側から負圧面側に相対的に流れる所謂クリアランスフローを抑えて、タービンインペラ２７の性能（車両用過給機１の性能）の向上を図ることができる。特に、各接触フィン５７がシュラウドリング３５のシュラウドに接触しても、各接触フィン５７の一部分が欠けるだけで、各接触フィン５７の大部分が残ることになるため、クリアランスフローを安定的に抑えて、タービンインペラ２７の性能の向上をより一層図ることができる。   Therefore, in the embodiment of the present invention, the clearance between the outer edge of the turbine blade 55 and the shroud of the shroud ring 35 can be reduced as much as possible while the impact at the time of contact between the contact fin 57 and the shroud of the shroud ring 35 is reduced. After sufficiently ensuring the normal operation of the turbocharger 1 for the turbine, the so-called clearance flow that flows relatively from the pressure surface side to the suction surface side of the turbine blade 55 is suppressed, and the performance of the turbine impeller 27 (vehicle supercharging) The performance of the machine 1 can be improved. In particular, even if each contact fin 57 comes into contact with the shroud of the shroud ring 35, only a part of each contact fin 57 is lost, and most of each contact fin 57 remains, so that the clearance flow is stably suppressed. Thus, the performance of the turbine impeller 27 can be further improved.

なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、例えば、タービンインペラ２７に適用した技術的思想をコンプレッサインペラ１３に適用したり、可変ノズルユニットを備えていない過給機におけるタービンインペラ又はコンプレッサインペラに適用したりする等、その他、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。   The present invention is not limited to the description of the above-described embodiment. For example, in the supercharger in which the technical idea applied to the turbine impeller 27 is applied to the compressor impeller 13 or the variable nozzle unit is not provided. The present invention can be implemented in various other modes such as application to a turbine impeller or a compressor impeller. Further, the scope of rights encompassed by the present invention is not limited to these embodiments.

１ 車両用過給機
３ ベアリングハウジング
９ ロータ軸
１１ コンプレッサハウジング
１３ コンプレッサインペラ
１５ コンプレッサホイール
１７ コンプレッサブレード
２５ タービンハウジング
２７ タービンインペラ
２９ 可変ノズルユニット
３１ ノズルリング
３３ 取付リング
３５ シュラウドリング
３９ 可変ノズル
５３ タービンホイール
５５ タービンブレード
５７ 接触フィン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle supercharger 3 Bearing housing 9 Rotor shaft 11 Compressor housing 13 Compressor impeller 15 Compressor impeller 15 Compressor wheel 17 Compressor blade 25 Turbine housing 27 Turbine impeller 29 Variable nozzle unit 31 Nozzle ring 33 Mounting ring 35 Shroud ring 39 Variable nozzle 53 Turbine wheel 55 Turbine blade 57 Contact fin

Claims (4)

過給機に用いられるインペラにおいて、
金属粉末成形法によって成形された成形体を焼結してなるものであって、
前記過給機におけるハウジング内に回転可能に設けられ、前記過給機におけるロータ軸に一体的に連結してあって、外周面が軸方向から径方向外側に向かって延びたホイールと、
前記ホイールの外周面に周方向に間隔を置いて一体形成され、外縁が前記ハウジングのシュラウドに沿うように延びた複数枚のブレードと、を備え、
各ブレードの外縁の全部又は一部分に前記ハウジングのシュラウドとの接触を許容する接触フィンが一体形成されていることを特徴とするインペラ。 In impellers used for turbochargers,
It is formed by sintering a molded body molded by a metal powder molding method,
A wheel rotatably provided in a housing in the supercharger, integrally connected to a rotor shaft in the supercharger, and an outer peripheral surface extending radially outward from an axial direction;
A plurality of blades integrally formed on the outer peripheral surface of the wheel at intervals in the circumferential direction and having an outer edge extending along the shroud of the housing;
An impeller in which contact fins allowing contact with the shroud of the housing are integrally formed on all or part of the outer edges of the blades. 各接触フィンが前記ホイールの回転方向の反対側に片寄るようになってあって、各接触フィンにおける前記ホイールの回転方向側の面がアール形状を呈していることを特徴とする請求項１に記載のインペラ。   The contact fins are offset from the opposite side of the rotation direction of the wheel, and a surface of each contact fin on the rotation direction side of the wheel has a round shape. Impeller. 各ブレードの外縁の一部分は、各ブレードの外縁の出口側部分であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインペラ。   The impeller according to claim 1 or 2, wherein a part of an outer edge of each blade is an outlet side portion of the outer edge of each blade. エンジンからの排気ガスのエネルギーを利用して、前記エンジンに供給される空気を過給する過給機において、
請求項１から請求項３のうちのいずれかの請求項に記載のインペラを備えたことを特徴とする過給機。 In the supercharger that supercharges the air supplied to the engine using the energy of the exhaust gas from the engine,
A supercharger comprising the impeller according to any one of claims 1 to 3.
JP2009125483A 2009-05-25 2009-05-25 Impeller and supercharger Pending JP2010270732A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009125483A JP2010270732A (en) 2009-05-25 2009-05-25 Impeller and supercharger
PCT/JP2010/058793 WO2010137576A1 (en) 2009-05-25 2010-05-25 Impeller wheel and turbocharger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009125483A JP2010270732A (en) 2009-05-25 2009-05-25 Impeller and supercharger

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010270732A true JP2010270732A (en) 2010-12-02

Family

ID=43222684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009125483A Pending JP2010270732A (en) 2009-05-25 2009-05-25 Impeller and supercharger

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2010270732A (en)
WO (1) WO2010137576A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013245663A (en) * 2012-05-29 2013-12-09 Ihi Corp Supercharger
US11053951B2 (en) 2015-05-15 2021-07-06 Nuovo Pignone Srl Centrifugal compressor impeller and compressor comprising said impeller
EP4269752A1 (en) * 2022-04-28 2023-11-01 Hamilton Sundstrand Corporation Additively manufactured multi-metallic adaptive rotor tip seals

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2502061A (en) * 2012-05-14 2013-11-20 Caterpillar Inc Turbocharger with tubercles on the nozzle ring vanes
GB2543327A (en) * 2015-10-15 2017-04-19 Rolls Royce Plc Aerofoil tip profiles
US11174870B2 (en) 2017-08-10 2021-11-16 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Turbine for turbocharger, and turbocharger
CN111997694B (en) * 2020-07-20 2023-12-08 合肥通用机械研究院有限公司 Turbine wheel with improved shroud structure

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01147119A (en) * 1987-12-04 1989-06-08 Toyota Motor Corp Impeller for automobile turbocharger
JP4832754B2 (en) * 2004-12-06 2011-12-07 トヨタ自動車株式会社 Internal combustion engine turbocharger
JP2008157053A (en) * 2006-12-21 2008-07-10 Ihi Corp Manufacturing method of screw type supercharger

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013245663A (en) * 2012-05-29 2013-12-09 Ihi Corp Supercharger
US11053951B2 (en) 2015-05-15 2021-07-06 Nuovo Pignone Srl Centrifugal compressor impeller and compressor comprising said impeller
EP4269752A1 (en) * 2022-04-28 2023-11-01 Hamilton Sundstrand Corporation Additively manufactured multi-metallic adaptive rotor tip seals

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010137576A1 (en) 2010-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2010270732A (en) Impeller and supercharger
JP5369723B2 (en) Centrifugal compressor
JP5444836B2 (en) Centrifugal compressor
JP6349745B2 (en) Variable nozzle unit and variable capacity turbocharger
JP6326912B2 (en) Variable nozzle unit and variable capacity turbocharger
JP5440390B2 (en) Seal structure and variable capacity turbocharger
JP6128129B2 (en) Method for manufacturing variable capacity supercharger and housing for variable capacity supercharger
JP2013019385A (en) Centrifugal compressor
JP5849445B2 (en) Variable nozzle unit and variable capacity turbocharger
JP6062888B2 (en) Turbocharger
JP5949363B2 (en) Variable nozzle unit and variable capacity turbocharger
JP2012002140A (en) Turbine and supercharger
JP7184878B2 (en) exhaust gas turbine diffuser
JP5125718B2 (en) Centrifugal compressor
JP2014001639A (en) Seal structure and variable displacement supercharger
JP6299833B2 (en) Turbine and vehicle turbocharger
JP2015031237A (en) Variable nozzle unit and variable displacement type supercharger
JP5772207B2 (en) Radial turbine and turbocharger
JP5915394B2 (en) Variable nozzle unit and variable capacity turbocharger
JP2010242520A (en) Variable capacity turbine and variable displacement turbocharger
JP2014234803A (en) Variable displacement turbine and variable displacement supercharger
JP2013224584A (en) Centrifugal compressor and turbocharger
JP5476816B2 (en) Centrifugal compressor and turbocharger
JP6064310B2 (en) Turbine and vehicle turbocharger
JP6146507B2 (en) Variable nozzle unit and variable capacity turbocharger