JP2018071410A

JP2018071410A - Exhaust turbo supercharger

Info

Publication number: JP2018071410A
Application number: JP2016211223A
Authority: JP
Inventors: 真人澤下; Masato Sawashita
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2016-10-28
Filing date: 2016-10-28
Publication date: 2018-05-10
Anticipated expiration: 2036-10-28
Also published as: JP6756581B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To minimize a clearance between a turbine and a turbine chamber without an individual difference in an exhaust turbo supercharger.SOLUTION: A turbine housing 4 and a bearing housing 6 are integrated as an aluminum casting product. A turbine 1 is fixed to one end of a rotation shaft 2, and the rotation shaft 2 is rotatably held via a floating metal 8. The turbine 1 is made of hard alloy, and has plural blades 26. An acute angle part 27 that can cut the turbine chamber 5 is formed at an outer end of the blade 26. The rotation shaft 2 slightly swings, so that an inner periphery of the turbine chamber 5 is cut by the turbine 1 to minimize a clearance between the blade 26 and the turbine chamber 5.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本願発明は、自動車用等の内燃機関に装備する排気ターボ過給機に関するものである。 The present invention relates to an exhaust turbocharger equipped in an internal combustion engine for automobiles or the like.

排気ターボ過給機は、排気ガスで駆動されるタービンによってコンプレッサを回転させるものであり、タービンとコンプレッサとは回転軸によって連結されている。回転軸は、一般に、フローティングメタルを介して軸受けハウジングで回転自在に保持されており、従って、タービンとコンプレッサは、軸心がごく僅かに振れ動いている。 The exhaust turbocharger rotates a compressor by a turbine driven by exhaust gas, and the turbine and the compressor are connected by a rotating shaft. The rotating shaft is generally held rotatably by a bearing housing via a floating metal. Therefore, the shaft center of the turbine and the compressor is slightly shaken.

そして、タービンは多数枚のブレードを有している一方、タービンハウジングのうちタービンの外周外側には渦状のスクロール部が形成されており、スクロール部に周方向から流入した排気ガスがブレードに当たることによってタービンを回転駆動しており、仕事をした排気ガスは、タービンの回転軸心方向に排出される。 While the turbine has a large number of blades, a spiral scroll portion is formed on the outer periphery of the turbine in the turbine housing, and exhaust gas flowing from the circumferential direction into the scroll portion hits the blades. The turbine is driven to rotate, and the exhaust gas that has worked is discharged in the direction of the rotation axis of the turbine.

このように、タービンは排気ガスの流れに晒されて回転するものであるため、排気ガスの運動エネルギをタービンの回転トルクとして有効利用するためには、排気ガスを逃がすことなくタービンのブレードに当てることが重要であり、従って、タービンとタービン室との間のクリアランスは、タービンの回転を阻害しない範囲で、できるだけ小さいのが好ましい。 As described above, since the turbine rotates by being exposed to the flow of exhaust gas, in order to effectively use the kinetic energy of the exhaust gas as the rotational torque of the turbine, it is applied to the blades of the turbine without letting the exhaust gas escape. Therefore, it is preferable that the clearance between the turbine and the turbine chamber be as small as possible as long as the rotation of the turbine is not hindered.

このタービンとタービン室との間のクリアランスの管理は、排気ターボ過給機の性能を左右する重要な要素であるが、タービンハウジングが排気ガスによって熱膨張すると、クリアランスの大きさも変化することになる。そこで、特許文献１には、タービンハウジングをアルミ製とすると共に、タービンハウジングに冷却水ジャケットを設けて、冷却水ジャケットへの冷却水の供給を制御してタービンハウジングの熱膨張を制御することにより、タービンとタービン室との間のクリアランスを一定化することが開示されている。 The management of the clearance between the turbine and the turbine chamber is an important factor that affects the performance of the exhaust turbocharger. However, when the turbine housing is thermally expanded by exhaust gas, the size of the clearance also changes. . Therefore, in Patent Document 1, the turbine housing is made of aluminum, a cooling water jacket is provided in the turbine housing, and the supply of cooling water to the cooling water jacket is controlled to control the thermal expansion of the turbine housing. It is disclosed that the clearance between the turbine and the turbine chamber is made constant.

特開２００８−１９７１１号公報JP 2008-19711 A

特許文献１は、実際にどの程度の効果を期待できるのか定かでないが、まず、構造が著しく複雑になるという問題がある。また、特許文献１は、タービンとタービン室との間のクリアランスが適正な値に設定されていることを前提にしているが、組み付けの誤差等により、タービンとタービン室との間のクリアランスは各過給機ごとに個体差が存在しており、この個体差が個々の排気ターボ過給機の性能を左右させている。従って、現実的には、個体差を無くして、クリアランスを必要最小限度に保持することが重要である。 Although it is not certain how much effect can be actually expected in Patent Document 1, there is a problem that the structure becomes extremely complicated. Moreover, although patent document 1 presupposes that the clearance between a turbine and a turbine chamber is set to the appropriate value, the clearance between a turbine and a turbine chamber is each due to an assembly error or the like. There is an individual difference for each turbocharger, and this individual difference affects the performance of each exhaust turbocharger. Therefore, in practice, it is important to eliminate individual differences and maintain the clearance to the minimum necessary level.

このような個体差の是正手段として、タービン室の内面に柔らかい素材製の調整層を溶射によって形成し、排気ターボ過給機の運転によって調整層の表面部をタービンで除去することが行われている。つまり、既述のように、タービンが若干ながら振れ動いて回転することを利用して、調整層の内径を小さ目に設定しておくことにより、タービンの回転によって調整層を部分的に削除（研削）するものであり、この方法では、個体差を吸収して、タービンとタービン室との間のクリアランスを必要最小限度にできるといえる。 As a means for correcting such individual differences, an adjustment layer made of a soft material is formed on the inner surface of the turbine chamber by thermal spraying, and the surface portion of the adjustment layer is removed by a turbine by the operation of the exhaust turbocharger. Yes. In other words, as described above, the adjustment layer is partially deleted by grinding the turbine by setting the inner diameter of the adjustment layer to be small by utilizing the fact that the turbine is slightly swung and rotated. In this method, it can be said that individual differences can be absorbed and the clearance between the turbine and the turbine chamber can be minimized.

しかし、この方法では、調整層を適切な厚さに溶射するのに手間がかかるため、製造コストが嵩むという問題がある。また、排気ターボ過給機を使用しているうちに調整層が剥がれると、クリアランスが大きくなり過ぎて排気ターボ過給機の性能が大幅にダウンしてしまう問題もある。更に、この方法はタービンには特段の加工は施していないため、タービンハウジングの端面がタービン室の内周面に面接触することが有り得るが、すると、ブレードに大きな曲げ力が作用して、ブレードが変形した折損したりする可能性もある。 However, this method has a problem that the manufacturing cost increases because it takes time to spray the adjustment layer to an appropriate thickness. Further, if the adjustment layer is peeled off while using the exhaust turbocharger, there is a problem that the clearance becomes too large and the performance of the exhaust turbocharger is significantly reduced. Furthermore, since this method does not apply any special processing to the turbine, the end face of the turbine housing may come into surface contact with the inner peripheral surface of the turbine chamber. However, a large bending force acts on the blade, and the blade There is also a possibility of breakage of deformed.

本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、簡単な構造で適切なクリアランスを確保できる技術を実現しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a current situation, and intends to realize a technique capable of ensuring an appropriate clearance with a simple structure.

本願発明は、請求項１のとおり、回転軸の一端部に固定されたタービンと、前記タービンが回転自在に配置されたタービン室とを有し、前記回転軸は軸受けハウジングに回転自在に保持されて、前記タービン室はタービンハウジングに設けており、前記タービンを構成するブレードの外縁とタービン室との間には僅かのクリアランスを設けている構成であって、
前記タービンハウジングのうち少なくともタービン室は前記タービンよりも柔らかい金属で形成されている一方、前記タービンを構成するブレードのうち前記タービン室と対向した外縁に、軸心方向から見て回転方向に前向きに尖った鋭角部を形成している。 The present invention includes a turbine fixed to one end of a rotating shaft and a turbine chamber in which the turbine is rotatably arranged, and the rotating shaft is rotatably held by a bearing housing. The turbine chamber is provided in a turbine housing, and a slight clearance is provided between an outer edge of a blade constituting the turbine and the turbine chamber,
At least the turbine chamber of the turbine housing is formed of a softer metal than the turbine, while the blades constituting the turbine have an outer edge facing the turbine chamber facing forward in the rotational direction when viewed from the axial direction. A sharp and sharp corner is formed.

請求項１の好適な展開例として請求項２では、前記タービン室を含むタービンハウジングと前記軸受けハウジングとは、アルミ製の鋳造品として一体化されている一方、前記タービンは、アルミよりも遥かに高い硬度の合金製になっている。 As a preferred development example of claim 1, in claim 2, the turbine housing including the turbine chamber and the bearing housing are integrated as a cast product made of aluminum, while the turbine is far more than aluminum. Made of high hardness alloy.

請求項２を更に具体化すると、アルミとしては、例えばＪＩＳで規定するＡＣ２ＣやＡＣ４Ｂ、ＡＣ４Ｄが挙げられる。他方、タービンの素材としては、Ｎｉ系等の耐熱硬質合金（例えばインコネル（登録商標）の７１３Ｃ）が挙げられる。 More specifically, the aluminum may be AC2C, AC4B, or AC4D defined by JIS, for example. On the other hand, examples of the material of the turbine include Ni-based heat-resistant hard alloys (for example, 713C of Inconel (registered trademark)).

本願発明は、ブレードの鋭角部が切り刃として機能するため、タービン室を、タービンの回転は許容しつつ小さ目の寸法に設定しておくと、内燃機関の運転に伴ってタービンが極く僅かに振れながら回転することにより、タービンの各ブレードがタービン室の内周面にまんべん無く当たっていき、すると、ブレードの群によってタービン室が微量ずつ削り取られていき、やがて、タービン室の内周は適正な寸法に保持される。 In the present invention, since the acute angle portion of the blade functions as a cutting blade, if the turbine chamber is set to a small size while allowing the rotation of the turbine, the turbine is slightly slightly accompanied by the operation of the internal combustion engine. By rotating while swinging, each blade of the turbine hits the inner peripheral surface of the turbine chamber evenly, and then the turbine chamber is scraped by a small amount by the group of blades, and eventually the inner periphery of the turbine chamber Is kept in the proper dimensions.

つまり、タービン室をタービンで微量ずつ切削することにより、タービン室を、タービンとしっくりと馴染む最小限度の寸法に保持できるのであり、これにより、個体差を無くして、個々の排気ターボ過給機ごとに、タービンとタービン室との間に適切なクリアランスを確保できる。 In other words, by cutting the turbine chamber minutely with the turbine, the turbine chamber can be kept to the minimum size that fits well with the turbine, and this eliminates individual differences and allows each individual exhaust turbocharger to be maintained. In addition, an appropriate clearance can be secured between the turbine and the turbine chamber.

そして、本願発明では、タービン室自体を寸法調整するものであり、溶射のような加工は不要であるため、加工コストのアップは生じない。また、複雑な制御は不要であるため、排気ターボ過給機の全体としての構造が複雑化することもない。更に、タービン室をタービンで寸法調整するものであるから、調整層の剥離のような問題は皆無であり、複雑な制御が不要であることと相まって、高い信頼性を確保できる。 In the present invention, the dimensions of the turbine chamber itself are adjusted, and processing such as thermal spraying is unnecessary, so that the processing cost does not increase. Further, since complicated control is unnecessary, the overall structure of the exhaust turbocharger is not complicated. Furthermore, since the turbine chamber is dimensionally adjusted by the turbine, there is no problem such as peeling of the adjustment layer, and high reliability can be secured in combination with the need for complicated control.

また、タービンのブレードは鋭角部によって切削機能を発揮するが、タービン室の内周面と接触しない逃がし面を形成することで鋭角部が形成されるものであるから、ブレードの端面がタービン室と面接触することはなく、従って、ブレードがタービン室５の内周面に当たっても、強い曲げ力が作用することは無くて、ブレードの折損や変形も防止できる。この面でも、高い信頼性を確保できる。 In addition, the blade of the turbine exhibits a cutting function by an acute angle portion, but since the acute angle portion is formed by forming a relief surface that does not contact the inner peripheral surface of the turbine chamber, the end surface of the blade is connected to the turbine chamber. Therefore, even if the blade hits the inner peripheral surface of the turbine chamber 5, a strong bending force does not act, and the blade can be prevented from being broken or deformed. Also in this aspect, high reliability can be ensured.

請求項２のようにタービンハウジングと軸受けハウジングとを一体化すると、これらを別体で作って組み付ける場合と比較して、組み付けによるばらつきが無い分だけタービンハウジングと軸受けハウジングとの寸法精度が高くなるため、タービンによるタービン室の切削量も少なくなる。その結果、切削時に加わる外力によりタービンが大きく変形するようなこともない。これにより、排気ガスの漏れを抑えて過給性能を向上できる。 When the turbine housing and the bearing housing are integrated as in the second aspect, the dimensional accuracy between the turbine housing and the bearing housing is increased as much as there is no variation due to the assembly as compared with the case where they are assembled and assembled separately. Therefore, the amount of cutting of the turbine chamber by the turbine is also reduced. As a result, the turbine is not greatly deformed by an external force applied during cutting. Thereby, the supercharging performance can be improved by suppressing the leakage of the exhaust gas.

また、タービン室を含むタービンハウジングと軸受けハウジングとは一体化しているため、排気ターボ過給機の組み立ての手間を抑制できる。更に、タービンは耐熱性に優れた合金製であって非常に硬い一方、アルミは、例えば鋼に比べても硬度が遥かに低いため、タービンによる切削を確実化できる。 Moreover, since the turbine housing including the turbine chamber and the bearing housing are integrated, it is possible to suppress the time and effort of assembling the exhaust turbocharger. Furthermore, the turbine is made of an alloy having excellent heat resistance and is very hard. On the other hand, since aluminum has a much lower hardness than steel, for example, cutting by the turbine can be ensured.

実施形態に係る排気ターボ過給機の縦断正面図である。It is a vertical front view of the exhaust gas turbocharger according to the embodiment. （Ａ）は一部を分離した縦断正面図、（Ｂ）はタービンの側面図、（Ｃ）はタービンの正面図である。(A) is the longitudinal front view which isolate | separated a part, (B) is a side view of a turbine, (C) is a front view of a turbine. （Ａ）は要部の拡大正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視断面図である。(A) is an enlarged front view of the principal part, (B) is a BB cross-sectional view of (A). 他の実施形態を示す図であり、（Ａ）は要部の縦断正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視断面図、（Ｃ）は別例図である。It is a figure which shows other embodiment, (A) is a longitudinal front view of the principal part, (B) is BB sectional drawing of (A), (C) is another figure.

(1).第１実施形態の概要
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、方向を明確にするため前後・左右の文言を使用するが、これは、回転軸の長手方向を左右方向として、これと直交した水平方向を前後方向としている。まず、図１〜３に示す第１実施形態を説明する。 (1). Outline of First Embodiment Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, front / rear / left / right words are used to clarify the direction, and the longitudinal direction of the rotation axis is the left / right direction, and the horizontal direction perpendicular thereto is the front / rear direction. First, a first embodiment shown in FIGS.

図１に示すように、排気ターボ過給機は、排気ガスで回転駆動されるタービン１を備えており、タービン１は、回転軸２の一端部に強制嵌合によって固定されている。回転軸２の他端部には、コンプレッサ３がナットで固定されている。 As shown in FIG. 1, the exhaust turbocharger includes a turbine 1 that is rotationally driven by exhaust gas, and the turbine 1 is fixed to one end portion of a rotating shaft 2 by forced fitting. A compressor 3 is fixed to the other end of the rotating shaft 2 with a nut.

タービン１は、タービンハウジング４に形成されたタービン室５に配置されており、他方、回転軸２は、軸受けハウジング６に形成された軸受け部７に、フローティングメタル８を介して回転自在に保持されている。本実施形態では、タービンハウジング４と軸受けハウジング６とは、アルミの鋳造によって一体に製造されている。 The turbine 1 is disposed in a turbine chamber 5 formed in the turbine housing 4, while the rotating shaft 2 is rotatably held by a bearing portion 7 formed in the bearing housing 6 via a floating metal 8. ing. In this embodiment, the turbine housing 4 and the bearing housing 6 are integrally manufactured by casting aluminum.

タービンハウジング４には、タービン室５の外周部に連通したタービン側スクロール空間９が形成されており、タービン側スクロール空間９を挟んだ左右両側に、冷却水ジャケット１０が形成されている。タービン側スクロール空間９には、その上部に紙面の奥側から排気ガスが流入する。従って、タービンハウジング４は、紙面と略直交した姿勢の排気ガス導入通路を有しており、この排気ガス導入通路は入口筒部で囲われているが、冷却水ジャケット１０は入口筒部にも延びていて、その後端は入口筒部の後端に開口している。 In the turbine housing 4, a turbine side scroll space 9 communicating with the outer peripheral portion of the turbine chamber 5 is formed, and cooling water jackets 10 are formed on both left and right sides of the turbine side scroll space 9. Exhaust gas flows into the turbine-side scroll space 9 from the back side of the drawing. Therefore, the turbine housing 4 has an exhaust gas introduction passage in a posture substantially orthogonal to the paper surface, and this exhaust gas introduction passage is surrounded by the inlet tube portion. The rear end is open at the rear end of the inlet cylinder.

タービンハウジング４のタービン室５には、タービン１を駆動した排気ガスが排出される排気出口１１が連通しており、排気出口１１は軸方向に開口している。排気出口１１の端面部に、触媒ケースや排気管が接続される。 The turbine chamber 5 of the turbine housing 4 communicates with an exhaust outlet 11 from which exhaust gas that has driven the turbine 1 is discharged, and the exhaust outlet 11 opens in the axial direction. A catalyst case and an exhaust pipe are connected to the end face of the exhaust outlet 11.

軸受け部７の上部には、上下方向に貫通したオイル入口１２が形成されている。また、軸受け部７の下方には、空洞状のオイル出口空間１３が形成されている。更に、軸受け部７の左右両側方には、空洞部１４が形成されており、空洞部１４は、オイル出口空間１３と連通している。 An oil inlet 12 penetrating in the vertical direction is formed in the upper part of the bearing portion 7. A hollow oil outlet space 13 is formed below the bearing portion 7. Further, a hollow portion 14 is formed on both the left and right sides of the bearing portion 7, and the hollow portion 14 communicates with the oil outlet space 13.

コンプレッサ３は、インナーケース１５を介してコンプレッサハウジング１６の内部に配置されており、コンプレッサ３の外周外側には、コンプレッサ側スクロール部１７が形成されている。吸気は、コンプレッサハウジング１６に軸方向から流入して、コンプレッサ側スクロール部１７の外周方向（接線方向）に排出される。コンプレッサハウジング１６は軸受けハウジング６の端部に外側から嵌まっており、両者は、Ｃ形のストッパーリング１８を介して抜け不能に連結されている。 The compressor 3 is disposed inside the compressor housing 16 via an inner case 15, and a compressor-side scroll portion 17 is formed on the outer periphery of the compressor 3. The intake air flows into the compressor housing 16 from the axial direction and is discharged in the outer peripheral direction (tangential direction) of the compressor side scroll portion 17. The compressor housing 16 is fitted into the end portion of the bearing housing 6 from the outside, and both are connected through a C-shaped stopper ring 18 so as not to be detached.

軸受け部７のうちコンプレッサハウジング１６の側の端部には、金属製の第１オイルシール１９を固定している。なお、第１オイルシール１９の断面表示（ハッチング）は省略している。また、軸受けハウジング６の左端部にはリテーナリング２０が固定されており、リテーナリング２０と第１オイルシール１９との間には、第２オイルシール２１が介在している。 A metal first oil seal 19 is fixed to an end of the bearing portion 7 on the compressor housing 16 side. Note that the cross-sectional display (hatching) of the first oil seal 19 is omitted. A retainer ring 20 is fixed to the left end of the bearing housing 6, and a second oil seal 21 is interposed between the retainer ring 20 and the first oil seal 19.

回転軸２のうちタービンハウジング４の内周穴２２に嵌まっている部分は、フローティングメタル８に嵌まっている部分よりも大径になっており、この大径部に複数の環状溝２３を形成して、環状溝２３にオイルシール２４を装着している。そして、タービン１の中心穴２５に、回転軸２の一端部２ａが焼き嵌め等の強制嵌合によって固定されている。回転軸２とタービンハウジング４の内周穴２２との間には、ごく僅かながら隙間が存在しており、回転軸２が僅かに振れ動くことを許容している。 A portion of the rotary shaft 2 fitted in the inner peripheral hole 22 of the turbine housing 4 has a larger diameter than a portion fitted in the floating metal 8, and a plurality of annular grooves 23 are formed in the large diameter portion. Then, an oil seal 24 is attached to the annular groove 23. And the one end part 2a of the rotating shaft 2 is being fixed to the center hole 25 of the turbine 1 by forced fitting, such as shrink fitting. There is a slight gap between the rotating shaft 2 and the inner peripheral hole 22 of the turbine housing 4 to allow the rotating shaft 2 to swing slightly.

(2).タービン
タービン１は、多数枚（複数枚）のブレード２６を有している。各ブレード２６は、軸心に対してねじれた姿勢になっており、かつ、図３（Ｂ）に示すように、放射方向の外側に行くに従って回転方向にずれるように傾斜している。すなわち、各ブレード２６は、回転軸心方向から見て、回転方向の側に前倒れした姿勢になっている。 (2). Turbine The turbine 1 has a large number (a plurality of) blades 26. Each blade 26 is in a posture twisted with respect to the axial center, and as shown in FIG. 3B, is inclined so as to shift in the rotational direction as it goes outward in the radial direction. That is, each blade 26 is in a posture that is tilted forward in the rotational direction as seen from the rotational axis direction.

本実施形態では、タービンハウジング４と軸受けハウジング６とが一体化しているため、回転軸２及びタービン１は、排気出口１１の側からタービン室５に嵌め込む必要がある。そこで、タービン室５の外周はストレート状に形成されて、タービン１を構成するブレード２６の外端面２６ａも、回転軸心と平行に形成されている。 In this embodiment, since the turbine housing 4 and the bearing housing 6 are integrated, it is necessary to fit the rotating shaft 2 and the turbine 1 into the turbine chamber 5 from the exhaust outlet 11 side. Therefore, the outer periphery of the turbine chamber 5 is formed in a straight shape, and the outer end surface 26a of the blade 26 constituting the turbine 1 is also formed in parallel with the rotation axis.

そして、各ブレード２６においてタービン室５の内周面と対向した外縁（自由端）に、回転軸心方向から見て回転方向に向けて尖った鋭角部（切り刃）２７を形成している。従って、ブレード２６の外端面２６ａは、回転軸心方向から見て、回転方向に行くに従ったる軸心から遠ざかる傾斜面になっている。 In each blade 26, an acute angle portion (cutting blade) 27 that is sharp in the rotational direction when viewed from the rotational axis direction is formed on the outer edge (free end) facing the inner peripheral surface of the turbine chamber 5. Accordingly, the outer end surface 26a of the blade 26 is an inclined surface that is away from the axis that follows the rotation direction when viewed from the rotation axis direction.

つまり、本実施形態では、ブレード２６を前倒れ状態に傾斜させると共に、外端面２６ａを傾斜させることにより、各ブレード２６の外縁に鋭角部２７を形成している。ブレード２６が前倒れせずに放射方向に延びた姿勢の場合は、外端面２６ａを傾斜させることのみによって鋭角部２７を形成したらよい。 That is, in this embodiment, the blades 26 are tilted forward and the outer end surfaces 26a are tilted to form the acute angle portions 27 on the outer edges of the blades 26. When the blade 26 is in a posture extending in the radial direction without being tilted forward, the acute angle portion 27 may be formed only by inclining the outer end surface 26a.

排気ターボ過給機の出荷時点では、タービン室５の内径は、タービン１を回転自在に嵌め込みできる程度の最小限度に設定している。そして、回転軸２は、焼き付け防止のために、ごく僅かの半径ｅだけ振れ動くように設定しているため、内燃機関の回転に伴ってタービン１が駆動されると、各ブレード２６の鋭角部２７がタービンハウジング４のタービン室５に不規則に当たり、タービンハウジング４の内周面が微量ずつ削り取られる。 At the time of shipment of the exhaust turbocharger, the inner diameter of the turbine chamber 5 is set to a minimum level that allows the turbine 1 to be rotatably fitted. Since the rotary shaft 2 is set to swing by a very small radius e in order to prevent seizure, when the turbine 1 is driven as the internal combustion engine rotates, the acute angle portion of each blade 26 is driven. 27 irregularly hits the turbine chamber 5 of the turbine housing 4, and the inner peripheral surface of the turbine housing 4 is scraped off by a small amount.

タービン１の振れ動き量は限られているので、内燃機関をある程度の期間（或いはある程度の時間）運転していると、タービン室５の内周の削り取りもやがて収束するが、削り取りを終えた後のタービン室５の内径は、ブレード２６が振れ動いてもつかえることのない最小限度の寸法になるため、タービン１とタービンハウジング４との間のクリアランスは、最小限度に形成される。従って、排気ガスの漏洩を極力防止して、高い過給効率を確保できる。 Since the amount of swing motion of the turbine 1 is limited, if the internal combustion engine is operated for a certain period (or a certain period of time), the shaving of the inner periphery of the turbine chamber 5 will eventually converge, but after the shaving is finished Since the inner diameter of the turbine chamber 5 is a minimum dimension that the blades 26 do not swing, the clearance between the turbine 1 and the turbine housing 4 is formed to a minimum. Therefore, leakage of exhaust gas can be prevented as much as possible, and high supercharging efficiency can be ensured.

なお、削られて発生した切り粉は排気ガスの流れに乗って下流側に運ばれて、大部分は触媒に保持された状態になるといえる。従って、環境に悪影響を及ぼすことはないし、そもそも微量なので、排気管から大気に放出されても特段の問題は生じない。 In addition, it can be said that the swarf generated is carried on the exhaust gas flow to the downstream side, and is mostly held by the catalyst. Therefore, it does not adversely affect the environment, and since it is a trace amount in the first place, no particular problem occurs even if it is released from the exhaust pipe to the atmosphere.

本実施形態のように、タービンハウジング４と軸受けハウジング６を一体化すると、組み付けの誤差は無くなって回転軸２の振れ動きを僅かにできるため、クリアランスも小さくすることができる。従って、排気ガスの漏洩防止機能が一層高くなる。ブレード２６の外端面２６ａは傾斜しているため、外端面２６ａがタービン室５に面接触してブレード２６に過大な負荷が掛かることはない。従って、ブレード２６の変形や折損を防止できる。 When the turbine housing 4 and the bearing housing 6 are integrated as in the present embodiment, the assembly error is eliminated and the swinging motion of the rotating shaft 2 can be made slightly, so that the clearance can be reduced. Therefore, the exhaust gas leakage prevention function is further enhanced. Since the outer end surface 26 a of the blade 26 is inclined, the outer end surface 26 a does not come into surface contact with the turbine chamber 5 and an excessive load is not applied to the blade 26. Therefore, deformation and breakage of the blade 26 can be prevented.

また、タービンハウジング４は柔らかい金属であるアルミ製である一方、タービン１は硬い合金製であるため、タービン１によるタービン室５の切削を確実化できる。結局、軽量化のためにタービンハウジング４をアルミ製としたことを利用して、タービン１とタービン室５との間のクリアランスを、個体差を無くして最小寸法に設定できるのである。タービンハウジング４をアルミ製にした場合は、実施形態のように冷却水ジャケット１０を設けると、タービンハウジング４が熱害を受けることを防止できる。 Further, since the turbine housing 4 is made of aluminum which is a soft metal, the turbine 1 is made of a hard alloy, so that the turbine 1 can be reliably cut by the turbine 1. Eventually, by utilizing the fact that the turbine housing 4 is made of aluminum for weight reduction, the clearance between the turbine 1 and the turbine chamber 5 can be set to the minimum dimension without individual differences. When the turbine housing 4 is made of aluminum, if the cooling water jacket 10 is provided as in the embodiment, the turbine housing 4 can be prevented from being damaged by heat.

(3).他の実施形態
図４に示す第２実施形態は、タービンハウジング４と軸受けハウジング６とを別体に製造して、図示しない固定具で一体に連結している。このようにタービンハウジング４と軸受けハウジング６とを別体に製造した場合は、タービン１は、排気出口１１に向けて外形が縮小する山形のものを使用できる。従って、この実施形態では、ブレード２６は、排気出口１１に向けて高さを低くしつつ、螺旋状の姿勢にねじれている。 (3). Other Embodiments In the second embodiment shown in FIG. 4, the turbine housing 4 and the bearing housing 6 are manufactured separately and are integrally connected by a fixing tool (not shown). When the turbine housing 4 and the bearing housing 6 are manufactured separately in this way, the turbine 1 having a mountain shape whose outer shape is reduced toward the exhaust outlet 11 can be used. Therefore, in this embodiment, the blade 26 is twisted in a spiral posture while decreasing in height toward the exhaust outlet 11.

そして、この実施形態でも、（Ｂ）に示すように、各ブレード２６は、軸心方向から見て回転方向に向けて前倒れ状態の姿勢になっており、外端面２６ａを傾斜させることにより、鋭角部２７を形成している。 And also in this embodiment, as shown in (B), each blade 26 is in a posture in a forward tilted state in the rotational direction as seen from the axial direction, and by inclining the outer end surface 26a, An acute angle portion 27 is formed.

（Ｃ）に示す例では、ブレード２６は、回転方向と反対側に向けて倒れた姿勢になっている。そこで、この場合は、ブレード２６の外端部に、クチバシ状の鋭角部２７を形成している。この場合も、ブレード２６の外端面２６ａは、回転方向と反対側に行くに従って軸心に近づくように傾斜している。なお、（Ｂ）及び（Ｃ）ではブレード２６は１枚しか表示していないが、実際には多数枚設けている。（Ｃ）の例は、タービンハウジング４と軸受けハウジング６とを一体化した場合も適用できる。 In the example shown in (C), the blade 26 is in a posture of being tilted toward the opposite side to the rotation direction. Therefore, in this case, a beak-shaped acute angle portion 27 is formed at the outer end portion of the blade 26. Also in this case, the outer end surface 26a of the blade 26 is inclined so as to approach the axis as it goes to the opposite side to the rotation direction. Although only one blade 26 is displayed in (B) and (C), a large number of blades are actually provided. The example of (C) is applicable also when the turbine housing 4 and the bearing housing 6 are integrated.

以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は、上記の他にも具体化できる。例えば、タービン室をタービンハウジングとは別部材で構成し、これをタービンハウジングに装着することも可能である。この場合は、例えばタービンハウジングは鋳鋼製としてタービンハウジングはアルミ製とすることも可能であるし、両者を、硬度等が異なるアルミで構成することも可能である。タービン室を別部材で構成する場合、タービン室はねじ等でタービンハウジングに固定することも可能であるし、タービンハウジングへの鋳込みで一体化することも可能である。タービンハウジングがアルミ製である場合、タービンは、例えば工具鋼程度の硬度があれば切削機能は十分であるといえる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention can be actualized besides the above. For example, it is possible to configure the turbine chamber as a separate member from the turbine housing, and attach this to the turbine housing. In this case, for example, the turbine housing can be made of cast steel and the turbine housing can be made of aluminum, or both of them can be made of aluminum having different hardness or the like. When the turbine chamber is formed of a separate member, the turbine chamber can be fixed to the turbine housing with screws or the like, or can be integrated by casting into the turbine housing. When the turbine housing is made of aluminum, it can be said that the cutting function is sufficient if the turbine has a hardness of, for example, tool steel.

本願発明は、実際に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。 The present invention can actually be embodied in an exhaust turbocharger. Therefore, it can be used industrially.

１タービン
２回転軸
３コンプレッサ
４タービンハウジング
５タービン室
６軸受けハウジング
７軸受け部
９タービン側スクロール部
１０冷却水ジャケット
１１排気出口
１６コンプレッサハウジング
２６ブレード
２６ａ外端面
２７鋭角部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Turbine 2 Rotating shaft 3 Compressor 4 Turbine housing 5 Turbine chamber 6 Bearing housing 7 Bearing part 9 Turbine side scroll part 10 Cooling water jacket 11 Exhaust outlet 16 Compressor housing 26 Blade 26a Outer end face 27 Sharp angle part

Claims

回転軸の一端部に固定されたタービンと、前記タービンが回転自在に配置されたタービン室とを有し、前記回転軸は軸受けハウジングに回転自在に保持されて、前記タービン室はタービンハウジングに設けており、前記タービンを構成するブレードの外縁とタービン室との間には僅かのクリアランスを設けている構成であって、
前記タービンハウジングのうち少なくともタービン室は前記タービンよりも柔らかい金属で形成されている一方、
前記タービンを構成するブレードのうち前記タービン室と対向した外縁に、軸心方向から見て回転方向に前向きに尖った鋭角部を形成している、
排気ターボ過給機。 A turbine fixed to one end of a rotary shaft; and a turbine chamber in which the turbine is rotatably arranged. The rotary shaft is rotatably held by a bearing housing, and the turbine chamber is provided in the turbine housing. A slight clearance is provided between the outer edge of the blade constituting the turbine and the turbine chamber,
While at least the turbine chamber of the turbine housing is made of a softer metal than the turbine,
On the outer edge facing the turbine chamber among the blades constituting the turbine, an acute angle portion that is pointed forward in the rotational direction when viewed from the axial direction is formed.
Exhaust turbocharger.

前記タービン室を含むタービンハウジングと前記軸受けハウジングとは、アルミ製の鋳造品として一体化されている一方、
前記タービンは、アルミよりも遥かに高い硬度の合金製である、
請求項１に記載した排気ターボ過給機。 While the turbine housing including the turbine chamber and the bearing housing are integrated as an aluminum casting,
The turbine is made of a much higher hardness alloy than aluminum,
The exhaust turbocharger according to claim 1.