JP2015086706A - Exhaust gas turbine supercharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気の動的エネルギによってタービンホイールが回転駆動されることにより過給を行う排気タービン過給機に関し、特にタービンホイールを囲繞するタービンハウジングを備えた排気タービン過給機に関する。 The present invention relates to an exhaust turbine supercharger that performs supercharging when a turbine wheel is rotationally driven by dynamic energy of exhaust, and more particularly to an exhaust turbine supercharger that includes a turbine housing that surrounds the turbine wheel.
従来、タービンホイールを囲繞するタービンハウジングを備えた排気タービン過給機としては、車両用エンジン等に装備されるターボチャージャが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a turbocharger equipped in a vehicle engine or the like is known as an exhaust turbine supercharger including a turbine housing that surrounds a turbine wheel.
特に、この種のターボチャージャに関して、タービンホイールの外周側に略環状のスクロール通路を有するタービンハウジングを備えるとともに、該スクロール通路が基端側シェルと内側シェルとによって形成されてなる排気タービン過給機が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In particular, with regard to this type of turbocharger, an exhaust turbine supercharger comprising a turbine housing having a substantially annular scroll passage on the outer peripheral side of the turbine wheel, the scroll passage being formed by a proximal shell and an inner shell. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
すなわち、上記した従来の排気タービン過給機は、板状のステンレス鋼によって基端側シェルと内側シェルとが形成されるとともに、基端側シェルによってスクロール通路の基端面が形成され、内側シェルによってスクロール通路の先端面が形成されている。また、内側シェルは、タービンハウジングの外周側において基端側シェルと接合されるとともに、タービンホイールに対向するシュラウド部を有している。 That is, in the above-described conventional exhaust turbine supercharger, the base shell and the inner shell are formed of plate-shaped stainless steel, the base end surface of the scroll passage is formed by the base shell, and the inner shell A front end surface of the scroll passage is formed. The inner shell is joined to the proximal shell on the outer peripheral side of the turbine housing and has a shroud portion facing the turbine wheel.
しかしながら、上述のような従来の排気タービン過給機にあっては、スクロール部を構成するスクロール通路内が排気ガスに晒されることによって高温になると、シュラウド部とタービンホイールとの間のチップクリアランス量が変化し、過給効率が低下するという問題があった。 However, in the conventional exhaust turbine supercharger as described above, the tip clearance amount between the shroud portion and the turbine wheel is increased when the inside of the scroll passage constituting the scroll portion is exposed to exhaust gas and becomes hot. Changed, and there was a problem that the supercharging efficiency decreased.
すなわち、特許文献1に記載のように、板状のステンレス鋼を金型プレス成形することによって所定の形状に形成されてなる基端側シェルと内側シェルとからスクロール通路を形成するようにした場合、内側シェルは、排気ガスと接触する部位と接触しない部位との温度差により容易に変形する。特に、内側シェルは、シュラウド部側が固定(拘束)されていないため、その付近での変位量が大きく、熱変形し易いものであった。内側シェルの変形は、シュラウド部とタービンホイールとの間のチップクリアランス量を変化させる要因となるため、排気タービン過給機としての効率の低下を招く。 That is, as described in Patent Document 1, when a scroll passage is formed from a base end side shell and an inner shell formed into a predetermined shape by die press molding plate-like stainless steel The inner shell is easily deformed by a temperature difference between a portion that contacts the exhaust gas and a portion that does not contact the exhaust gas. In particular, since the inner shell is not fixed (restrained) on the shroud side, the inner shell has a large amount of displacement in the vicinity thereof, and is easily thermally deformed. The deformation of the inner shell causes a change in the amount of tip clearance between the shroud portion and the turbine wheel, resulting in a decrease in efficiency as an exhaust turbine supercharger.
そこで、本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、スクロール通路を構成する内側シェルの温度差による局所的な変形を抑えることができ、効率の低下を抑制できる排気タービン過給機を提供するものである。 Therefore, the present invention has been made to solve the conventional problems as described above, and can suppress local deformation due to a temperature difference of the inner shell constituting the scroll passage, thereby suppressing a decrease in efficiency. An exhaust turbine supercharger is provided.
本発明に係る排気タービン過給機は、上記の問題を解決するために、タービンホイールを囲繞するとともに、前記タービンホイールの外周側に略環状のスクロール通路を有するタービンハウジングを備えた排気タービン過給機であって、前記タービンホイールの軸線方向においてタービンシャフトに近接する前記タービンハウジングの基端側に、前記スクロール通路の基端面を形成する基端側シェルと、前記タービンシャフトから離間する前記タービンハウジングの先端側に、前記スクロール通路の先端面を形成するとともに、前記タービンホイールに対向するシュラウド部を有する内側シェルと、を備え、前記内側シェルは、前記タービンハウジングの先端側に湾曲した湾曲部と、前記タービンハウジングの外周側において前記基端側シェルと面接触する接触部と、をさらに有するとともに、前記湾曲部または前記接触部の少なくともいずれか一方に設けられ、剛性を局所的に変化させることによって前記内側シェルにおける前記タービンホイールの外周側と内周側との温度差による応力分布を均一化して、前記シュラウド部の変位量を抑制する変位量抑制部を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an exhaust turbine supercharger according to the present invention surrounds a turbine wheel and includes an turbine turbine housing having a substantially annular scroll passage on an outer peripheral side of the turbine wheel. A proximal end shell forming a proximal end surface of the scroll passage on a proximal end side of the turbine housing adjacent to the turbine shaft in an axial direction of the turbine wheel, and the turbine housing spaced from the turbine shaft An inner shell having a shroud portion facing the turbine wheel and forming a distal end surface of the scroll passage on a distal end side of the turbine housing, and the inner shell is a curved portion curved toward the distal end side of the turbine housing; , The base side shell on the outer peripheral side of the turbine housing. And a contact portion that is in surface contact with the outer peripheral side of the turbine wheel in the inner shell by being provided with at least one of the curved portion and the contact portion and locally changing rigidity. It is characterized by comprising a displacement amount suppressing portion that equalizes the stress distribution due to the temperature difference from the circumferential side and suppresses the displacement amount of the shroud portion.
この構成により、内側シェルにおけるタービンハウジングの外周側と内周側との温度差による応力分布を平準化できるようになるため、スクロール通路を構成する内側シェルの局所的な変形を抑制することが可能となる。したがって、シュラウド部の変位量を小さくでき、シュラウド部とタービンホイールとの間のチップクリアランス量の変化に伴う効率の低下を抑えることが可能な排気タービン過給機とすることができる。 With this configuration, the stress distribution due to the temperature difference between the outer peripheral side and the inner peripheral side of the turbine housing in the inner shell can be leveled, so local deformation of the inner shell constituting the scroll passage can be suppressed. It becomes. Therefore, the displacement amount of the shroud portion can be reduced, and an exhaust turbine supercharger capable of suppressing a decrease in efficiency due to a change in the tip clearance amount between the shroud portion and the turbine wheel can be obtained.
本発明によれば、スクロール通路を構成する内側シェルの温度差による局所的な変形を抑えることができ、効率の低下を抑制できる排気タービン過給機を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the local deformation | transformation by the temperature difference of the inner shell which comprises a scroll channel | path can be suppressed, and the exhaust turbine supercharger which can suppress the fall of efficiency can be provided.
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1の実施の形態>
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る排気タービン過給機が備えるタービンハウジング10の断面を示すものである。なお、本実施の形態の排気タービン過給機は、車両の動力源となる内燃機関であるエンジンに装備されるターボチャージャとして適用されるものである。
<First Embodiment>
FIG. 1 shows a cross section of a
また、以下の記載においては、タービンホイール2の軸線方向Aに対して、タービンシャフト3に近接する側(図1において、左側)をタービンハウジング10の基端側Abとし、タービンシャフト3から離間する側(図1において、右側)をタービンハウジング10の先端側Afとする。また、タービンホイール2の軸線方向Aを単に軸線方向Aとも称し、タービンホイール2の径方向Rを単に径方向Rとも称する。
In the following description, the side close to the turbine shaft 3 (the left side in FIG. 1) with respect to the axial direction A of the
同様に、タービンハウジング10の基端側Abを単に基端側Abとも称し、タービンハウジング10の先端側Afを単に先端側Afとも称する。また、径方向Rにおいて、タービンシャフト3に近接する側をタービンハウジング10の内周側Riまたは単に内周側Riと称するとともに、タービンシャフト3から離間する側をタービンハウジング10の外周側Roまたは単に外周側Roと称する。
Similarly, the proximal end Ab of the
なお、図中のRaは、径方向Rにおいて、タービンシャフト3の中心から基端側シェル20と内側シェル(シェルNo.1)40との接触部Tまでの半径方向の距離であり(図2(b)参照)、図中のAxは、軸線方向Aに対する、タービンハウジング10の基端(基端側フランジ4の基端側)からの内側シェル40におけるシュラウド部41の変位量である。
Note that Ra in the drawing is a radial distance from the center of the
まず、排気タービン過給機の全体構成について説明する。 First, the overall configuration of the exhaust turbine supercharger will be described.
図1に示すように、排気タービン過給機は、図示しないベアリングによって回転可能に支持されるタービンシャフト3と、タービンシャフト3の先端に連結されるタービンホイール2と、タービンホイール2を囲繞するタービンハウジング10と、を備えている。そして、この排気タービン過給機は、排気(または、排気ガス)の動的エネルギによってタービンホイール2が回転駆動されることにより、タービンシャフト3の基端に連結された、図示しないコンプレッサホイールが回転駆動されることで過給が行われる。
As shown in FIG. 1, the exhaust turbine supercharger includes a
タービンハウジング10は、大きくは、3つのフランジ(基端側フランジ4、先端側フランジ5、および上流側フランジ6)と、3つのシェル(基端側シェル20、先端側シェル30、および内側シェル40)と、円筒状の案内パイプ50と、によって構成されている。
The
基端側フランジ4は、上記したベアリングを囲繞するベアリングハウジング(図示しない)に連結される。先端側フランジ5は、図示しない排気通路において、タービンハウジング10の下流側の排気管に連結される。なお、当該排気管には触媒装置が設けられる。また、上流側フランジ6は、図示しない排気マニホルドにおいて、タービンハウジング10の上流側の排気管に連結される。
The
基端側シェル20は、タービンホイール2の軸線方向Aの基端側Abにおいて、基端側フランジ4に接合される基端部23と、基端部23から外周側Roに延びるとともに、先端側Afに屈曲してスクロール通路12の基端面を形成するスクロール部22と、スクロール部22の端部から屈曲して外周側Roに延びる第1延設部24と、第1延設部24の端部から屈曲して先端側Afに延びる第2延設部25と、を有している。
The proximal-
内側シェル40は、軸線方向Aおよび径方向Rの双方において、タービンホイール2の羽根部2aに対向するとともに、タービンハウジング10の出口部18に向けて先端側Afに延びるシュラウド部41を有している。また、内側シェル40は、シュラウド部41の端部から外周側Roに延びるとともに、先端側Afに湾曲してスクロール通路12の先端面を形成するスクロール部42を有している。すなわち、スクロール通路12は、内側シェル40のスクロール部42と基端側シェル20のスクロール部22とによって、タービンホイール2の外周側Roに略環状に形成される。
The
また、内側シェル40は、スクロール部42の端部から屈曲して外周側Roに延びる第1延設部44と、第1延設部44の端部から屈曲して先端側Afに延びる第2延設部45と、を有している。
The
内側シェル40は、第1延設部44が基端側シェル20の第1延設部24と面接触するとともに、第2延設部45が基端側シェル20の第2延設部25と重ね合わされている。因みに、本実施の形態においては、第2延設部45と第2延設部25とが溶接にて接合されている。すなわち、内側シェル40は、基端側シェル20の基端部23よりも先端側Afに配設され、外周側Roの端部において、基端側シェル20に接合されている。
In the
本実施の形態において、内側シェル40は、スクロール部42が先端側Afに湾曲した形状の湾曲部Sを有して形成されている(図2(b)参照)。また、内側シェル40は、外周側Roにおいて、基端側シェル20の第1延設部24と面接触することによって接触部Tを構成する第1延設部44を備えている。さらに、内側シェル40の該スクロール部42および該接触部Tには、剛性を局所的に変化させることによって内側シェル40における応力分布を均一化(平準化)して、シュラウド部41の変位量を抑制するための変位量抑制部が設けられている。なお、内側シェル40の構成の詳細については、後述する。
In the present embodiment, the
先端側シェル30は、外周側Roにおいて、内側シェル40の第2延設部45に接合される基端部33と、基端部33から先端側Afに延びるとともに、縮径されてタービンハウジング10の出口部18を形成する先端部34と、を有している。すなわち、タービンハウジング10は、先端側シェル30の内周面と内側シェル40の外周面とによって部分的な二重管構造とされている。
The distal
なお、先端側シェル30は、基端部33の外周面が内側シェル40の第2延設部45の内周面に重ね合わされて溶接にて互いに接合されている。また、先端側シェル30は、先端部34の外周面が先端側フランジ5の内周面に接合されている。
The distal
なお、各シェル20、30、40は、板状のステンレス鋼(板金)を金型プレス成形することによって形成されている。
Each
また、タービンハウジング10には、タービンホイール2を迂回するウエイストゲート部60が設けられている。因みに、本実施の形態においては、ウエイストゲート部60は内側シェル40の一部として一体的に形成されている。
The
案内パイプ50は、その先端部の外周面が、先端側シェル30の先端部34の内周面に溶接にて接合されている。また、案内パイプ50は、その基端部が、内側シェル40のシュラウド部41の先端部に外挿されている。
The
案内パイプ50は、その内周面とシュラウド部41の先端部の外周面との間に、径方向Rにおいて、所定の間隙(チップクリアランス)が全周にわたり形成されている。すなわち、案内パイプ50は、軸線方向Aにおいて、内側シェル40のシュラウド部41に対して一部が重なり合うとともに、変位可能とされており、タービンホイール2から排出される排気を出口部18に案内する。
In the radial direction R, a predetermined gap (chip clearance) is formed over the entire circumference of the
ウエイストゲート部60は、その排出部62が、先端側シェル30の内部に開口されている。因みに、先端側シェル30の内部において、排出部62の近傍には、ウエイストゲート部60の排出部62を通じて排出された排気の空燃比を検出する空燃比センサ(図示しない)が設けられている。
The
図2(a)は、図1に示した排気タービン過給機におけるタービンハウジング10の外観図であり、図2(b)は、図2(a)のIIB−IIB断面の拡大図である。
FIG. 2A is an external view of the
図2(a),(b)に示すように、内側シェル40は、接触部Tにおける第1延設部44の板厚がシュラウド部41等の他の部位よりも局所的に厚く形成されている。また、内側シェル40は、スクロール部42の湾曲部Sにおける板厚が、シュラウド部41等の他の部位よりも局所的に薄く形成されている。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
すなわち、本実施の形態においては、上記した変位量抑制部として、内側シェル40を形成する板金の第1延設部44の板厚が増厚されるとともに、スクロール部42の板厚が減厚されている。これにより、内側シェル40は、排気と接触するスクロール部42と接触しない第1延設部44との境界部分の剛性が、より強固なものとされている。
That is, in the present embodiment, the thickness of the first extending
次に、作用について説明する。 Next, the operation will be described.
上述したように、本実施の形態の排気タービン過給機においては、スクロール通路12を構成する内側シェル40の、基端側シェル20との接触部Tにおける第1延設部44の板厚を他の部位よりも厚肉化させるとともに、スクロール部42の板厚を他の部位よりも薄肉化させる。
As described above, in the exhaust turbine supercharger according to the present embodiment, the thickness of the first extending
このような構成とすることによって、内側シェル40においては、排気と接触するスクロール部42と接触しない第1延設部44との境界部分の剛性を局所的に強固なものとすることが可能となる。すなわち、内側シェル40における外周側Roと内周側Riとの温度差による応力分布を均一化できるようになる。これにより、スクロール部42がたとえ高温となったとしても、どこにも拘束されていないシュラウド部41の位置が大きく変位し、内側シェル40が局所的に変形するのを抑制することが可能となる。
With such a configuration, in the
この構成によれば、内側シェル40は、過給時に、シュラウド部41の位置を変位させることなく、所定の形状を維持できるようになる。そのため、タービンハウジング10としては、シュラウド部41とタービンホイール2との間に設けられる所定の間隙から、タービンホイール2から排出される排気を出口部18に案内するといった性能が低下されるのを阻止することが可能となる。したがって、本実施の形態に係る排気タービン過給機においては、内側シェル40が熱変形することに伴って、シュラウド部41とタービンホイール2との間のチップクリアランス量が変化し、タービンホイール2から排出される排気を出口部18に案内し難くなることにより過給効率が低下するといった不具合を改善できるようになる。
According to this configuration, the
なお、上述した第1の実施の形態においては、スクロール通路12を構成する内側シェル40と基端側シェル20との接触部Tにおける該内側シェル40の、基端側シェル20の第1延設部24と面接触する第1延設部44の板厚を厚肉化するとともに、スクロール部42の板厚を薄肉化するようにした場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。
In the first embodiment described above, the first extension of the
<第2の実施の形態>
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る排気タービン過給機のタービンハウジングの要部を拡大して示すものである。なお、上述した第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
<Second Embodiment>
FIG. 3 is an enlarged view of a main part of a turbine housing of an exhaust turbine supercharger according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as 1st Embodiment mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.
本実施の形態における排気タービン過給機は、スクロール通路12を構成する基端側シェル20と内側シェル40aとの接触部Tにおいて、面接触する基端側シェル20の第1延設部24と内側シェル40aの第1延設部44aとの間が接合部(変位量抑制部)70により相互に接合されている。接合部70は、アーク溶接、レーザ溶接またはロウ付け等によって形成されている。
In the exhaust turbine supercharger in the present embodiment, the first extending
このような構成とした場合にも、内側シェル40aにおいては、排気が接触するスクロール部42aと接触しない第1延設部44aとの境界部分の剛性を局所的により強くすることが可能となる。このため、内側シェル40aにおいて、外周側Roと内周側Riとの温度差による応力分布を均一化でき、シュラウド部41が大きく変位するのを抑制できる。
Even in such a configuration, in the
したがって、本実施の形態においても、上述した第1の実施の形態の場合と同様に、内側シェル40aが熱変形することに伴って、シュラウド部41とタービンホイール2との間のチップクリアランス量が変化し、タービンホイール2から排出される排気を出口部18に案内し難くなることにより過給効率が低下するといった不具合を改善できる。
Therefore, also in the present embodiment, as in the case of the first embodiment described above, the tip clearance amount between the
<第3の実施の形態>
図4は、本発明の第3の実施の形態に係る排気タービン過給機のタービンハウジングの要部を拡大して示すものである。なお、上述した第1,第2の実施の形態と同一部分には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
<Third Embodiment>
FIG. 4 is an enlarged view of a main part of a turbine housing of an exhaust turbine supercharger according to a third embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as 1st, 2nd embodiment mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.
本実施の形態における排気タービン過給機は、径方向Rに対して、スクロール通路12を構成する内側シェル40bのスクロール部42bの湾曲部Sに、1個以上の、例えば2個の窪み部(変位量抑制部)43がプレス成形等により形成されている。
In the exhaust turbine supercharger in the present embodiment, one or more, for example, two depressions (in the curved portion S of the
このような構成とした場合にも、内側シェル40bにおいては、図4中の湾曲部Sの剛性を局所的により低下させることが可能となる。このため、内側シェル40bにおいては、外周側Roと内周側Riとの温度差による応力分布を均一化でき、シュラウド部41が大きく変位するのを抑制できる。
Even in such a configuration, in the
したがって、本実施の形態においても、上述した第1,第2の実施の形態の場合と同様に、内側シェル40bが熱変形することに伴って、シュラウド部41とタービンホイール2との間のチップクリアランス量が変化し、タービンホイール2から排出される排気を出口部18に案内し難くなることにより過給効率が低下するといった不具合を改善できる。
Therefore, also in the present embodiment, as in the case of the first and second embodiments described above, the tip between the
<第4の実施の形態>
図5(a),(b)は、本発明の第4の実施の形態に係る排気タービン過給機について示すものである。因みに、図5(a)は、シュラウド部の変位量Ax[mm]と温度差×半径方向の距離Ra[℃・mm]との関係を示す特性図であり、図5(b)は、内側シェルの第1延設部の板厚(肉厚)[mm]と温度差×半径方向の距離Ra[℃・mm]との関係を示す特性図である。
<Fourth embodiment>
5 (a) and 5 (b) show an exhaust turbine supercharger according to a fourth embodiment of the present invention. Incidentally, FIG. 5A is a characteristic diagram showing the relationship between the displacement amount Ax [mm] of the shroud portion and the temperature difference × the distance Ra [° C. mm] in the radial direction, and FIG. It is a characteristic view which shows the relationship between plate | board thickness (thickness) [mm] of the 1st extension part of a shell, and temperature difference x radial direction distance Ra [degreeC * mm].
図5(a)からも明らかなように、シュラウド部の変位量Ax[mm]と温度差×半径方向の距離Ra[℃・mm]との間には、所定の相関関係が認められる。但し、本実施の形態の場合、半径方向の距離Ra[mm]は略一定となる。したがって、シュラウド部の変位量Ax[mm]は、上記の温度差[℃]に概ね比例して変化(増減)する。 As is clear from FIG. 5A, a predetermined correlation is recognized between the displacement amount Ax [mm] of the shroud portion and the temperature difference × the radial distance Ra [° C. mm]. However, in the present embodiment, the radial distance Ra [mm] is substantially constant. Accordingly, the displacement amount Ax [mm] of the shroud portion changes (increases / decreases) substantially in proportion to the temperature difference [° C.].
これに対し、図5(b)からも明らかなように、内側シェルの第1延設部の板厚[mm]と温度差×半径方向の距離Ra[℃・mm]との間には、接合部の有無によって、相関関係に違いが認められる。 On the other hand, as is clear from FIG. 5B, between the thickness [mm] of the first extending portion of the inner shell and the temperature difference × radial distance Ra [° C. mm], A difference in the correlation is recognized depending on the presence or absence of the joint.
すなわち、基端側シェルの第1延設部と内側シェルの第1延設部とが面接触する接触部を接合部により接合していない接合無しの場合には、所定の相関関係が認められる。但し、本実施の形態の場合、半径方向の距離Ra[mm]は略一定となる。したがって、内側シェルの第1延設部の板厚[mm]は、上記の温度差[℃]が大きくなるにつれ、製造限界板厚に近似させる必要がある。 That is, when there is no joining in which the contact portion where the first extending portion of the proximal shell and the first extending portion of the inner shell are in surface contact is not joined by the joining portion, a predetermined correlation is recognized. . However, in the present embodiment, the radial distance Ra [mm] is substantially constant. Therefore, the plate thickness [mm] of the first extending portion of the inner shell needs to be approximated to the production limit plate thickness as the temperature difference [° C.] increases.
一方、接触部を接合部により接合した接合有りの場合、温度差×半径方向の距離Ra[℃・mm]にかかわらず、内側シェルの第1延設部の板厚[mm]は略一定(製造限界板厚)とすることができる。 On the other hand, when the contact portion is joined by the joint portion, the thickness [mm] of the first extending portion of the inner shell is substantially constant regardless of the temperature difference × the radial distance Ra [° C. mm] ( Production limit plate thickness).
このような特性をふまえ、内側シェルは、スクロール通路内の温度分布や半径方向の距離Raに応じて軸線方向Aの板厚を徐々に変化させたり、接触部における接合部の有無を使い分けることにより、温度差による応力分布を均一化でき、シュラウド部が局所的に大きく変位するのを抑制できる。すなわち、上述した第1〜第3の実施の形態を単独で適用する場合に限らず、適宜、状況等に応じて組み合わせることも可能である。 Based on such characteristics, the inner shell gradually changes the plate thickness in the axial direction A according to the temperature distribution in the scroll passage and the radial distance Ra, or uses the presence or absence of the joint portion at the contact portion. The stress distribution due to the temperature difference can be made uniform, and the shroud portion can be prevented from being largely displaced locally. That is, the above-described first to third embodiments are not limited to being applied alone, but can be appropriately combined depending on the situation or the like.
なお、上述した各実施の形態においては、スクロール通路を構成する内側シェルの湾曲部または内側シェルと基端側シェルとが面接触する接触部の少なくともいずれか一方に、内側シェルの温度差による応力分布を均一化することが可能な変位量抑制部を設けた構成とした場合について説明したが、これに限定されるものではない。 In each of the above-described embodiments, the stress due to the temperature difference of the inner shell is applied to at least one of the curved portion of the inner shell constituting the scroll passage or the contact portion where the inner shell and the proximal shell are in surface contact. Although the case where it was set as the structure which provided the displacement amount suppression part which can make distribution uniform was demonstrated, it is not limited to this.
<参考例>
以下に、参考例として、リテーナを設けるようにした場合について示す。
<Reference example>
Below, the case where a retainer is provided is shown as a reference example.
図6(a),(b)および図7(a),(b)は、本発明の参考例に係る排気タービン過給機を示すものである。因みに、図6(a)は、タービンハウジングの外観図であり、図6(b)は、図6(a)のVIB−VIB断面図である。また、図7(a)は、図6(a),(b)に示した排気タービン過給機の作用・効果を説明するために示す断面図であり、図7(b)は、特性図である。なお、上述した第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。 6 (a), 6 (b) and 7 (a), 7 (b) show an exhaust turbine supercharger according to a reference example of the present invention. 6A is an external view of the turbine housing, and FIG. 6B is a sectional view taken along the line VIB-VIB in FIG. 6A. 7A is a cross-sectional view for explaining the operation and effect of the exhaust turbine supercharger shown in FIGS. 6A and 6B, and FIG. 7B is a characteristic diagram. It is. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as 1st Embodiment mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.
図6(a),(b)に示すように、本参考例の排気タービン過給機は、タービンハウジング10Aにおいて、部分的な二重管構造を形成する先端側シェル30の内周面と内側シェル40の外周面との間に、リテーナ80が設けられている。リテーナ80は、その一端(内周面側)が、内側シェル40cのシュラウド部41の近傍における外周面に拘束(固定)され、他端(外周面側)が、先端側シェル30の基端部33の近傍における内周面に拘束(固定)されている。
As shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), the exhaust turbine supercharger of the present reference example has an inner peripheral surface and an inner side of a
ここで、リテーナ80は、タービンホイール2と内側シェル40cのシュラウド部41との間におけるチップクリアランスの経時変化を抑制し、タービンハウジング10Aの性能が低下するのを阻止する。
Here, the
また、リテーナ80は、タービンハウジング10Aの剛性を局所的に高くすることにより固有振動数を上昇させて、NV(Noise Vibration)の減少に寄与する。
Further, the
また、図7(a)に示すように、リテーナ80は、シュラウド部41から排出される排気Fの回り込みを防止し、排気Fを案内パイプ50aへと案内する。これにより、内側シェル40cにおいては、図7(b)に示すように、シュラウド部41の温度が上昇するのを抑制することが可能となり、部材の低グレード化や排気タービン過給機としての信頼性の向上が可能となる。
Further, as shown in FIG. 7A, the
以上説明したように、本発明の排気タービン過給機は、内側シェルにおけるタービンハウジングの外周側と内周側との温度差による応力分布を平準化できるようになるため、スクロール通路を構成する内側シェルの局所的な変形を抑制することが可能となる。その結果、シュラウド部の変位量を小さくでき、シュラウド部とタービンホイールとの間のチップクリアランス量の変化に伴う過給効率の低下を抑えることができる。このような本発明は、車両用エンジン等に装備されるターボチャージャに好適な排気タービン過給機全般に有用である。 As described above, the exhaust turbine supercharger according to the present invention can level the stress distribution due to the temperature difference between the outer peripheral side and the inner peripheral side of the turbine housing in the inner shell, so that the inner side of the scroll passage is configured. It becomes possible to suppress local deformation of the shell. As a result, the amount of displacement of the shroud portion can be reduced, and a decrease in supercharging efficiency associated with a change in the tip clearance amount between the shroud portion and the turbine wheel can be suppressed. The present invention as described above is useful for exhaust gas turbochargers that are suitable for turbochargers installed in vehicle engines and the like.
2…タービンホイール、3…タービンシャフト、10…タービンハウジング、12…スクロール通路、20…基端側シェル、40,40a,40b…内側シェル、41…シュラウド部、42…スクロール部(変位量抑制部)、43…窪み部(変位量抑制部)、44…第1延設部(変位量抑制部)、70…接合部(変位量抑制部)、S…湾曲部、T…接触部
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記タービンホイールの軸線方向においてタービンシャフトに近接する前記タービンハウジングの基端側に、前記スクロール通路の基端面を形成する基端側シェルと、
前記タービンシャフトから離間する前記タービンハウジングの先端側に、前記スクロール通路の先端面を形成するとともに、前記タービンホイールに対向するシュラウド部を有する内側シェルと、を備え、
前記内側シェルは、前記タービンハウジングの先端側に湾曲した湾曲部と、前記タービンハウジングの外周側において前記基端側シェルと面接触する接触部と、をさらに有するとともに、前記湾曲部または前記接触部の少なくともいずれか一方に設けられ、剛性を局所的に変化させることによって前記内側シェルにおける前記タービンホイールの外周側と内周側との温度差による応力分布を均一化して、前記シュラウド部の変位量を抑制する変位量抑制部を備えることを特徴とする排気タービン過給機。 An exhaust turbine supercharger including a turbine housing surrounding a turbine wheel and having a substantially annular scroll passage on an outer peripheral side of the turbine wheel,
A proximal shell that forms a proximal end surface of the scroll passage on a proximal end side of the turbine housing adjacent to the turbine shaft in the axial direction of the turbine wheel;
An inner shell having a shroud portion facing the turbine wheel and forming a front end surface of the scroll passage on a front end side of the turbine housing spaced apart from the turbine shaft;
The inner shell further includes a curved portion that is curved toward the distal end side of the turbine housing, and a contact portion that is in surface contact with the proximal-side shell on the outer peripheral side of the turbine housing, and the curved portion or the contact portion. The stress distribution due to the temperature difference between the outer peripheral side and the inner peripheral side of the turbine wheel in the inner shell is made uniform by locally changing the rigidity, and the amount of displacement of the shroud portion An exhaust turbine supercharger comprising a displacement amount suppressing unit that suppresses
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