特許 6580122 ターボチャージャ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6580122

(24)【登録日】2019年9月6日

(45)【発行日】2019年9月25日

(54)【発明の名称】ターボチャージャ

(51)【国際特許分類】

   F02B 39/00 20060101AFI20190912BHJP

【ＦＩ】

   F02B39/00 D

   F02B39/00 U

   F02B39/00 T

【請求項の数】12

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-503291(P2017-503291)

(86)(22)【出願日】2015年3月5日

(86)【国際出願番号】JP2015056518

(87)【国際公開番号】WO2016139799

(87)【国際公開日】20160909

【審査請求日】2017年8月10日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】316015888

【氏名又は名称】三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】坂本 慶吾

(72)【発明者】

【氏名】加藤 永護

(72)【発明者】

【氏名】秋山 洋二

(72)【発明者】

【氏名】尾▲崎▼ 誠

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 大剛

【審査官】 種子島 貴裕

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０９６１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／００５３１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−０６８１５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−００２７９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０６６１５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３０９１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１５０４２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｂ ３９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンの排気ガスによって回転するよう構成されたタービンホイールと、
前記タービンホイールを収容し、前記タービンホイールへ供給する排気ガスが流れるスクロール流路の少なくとも一部を形成するタービンハウジングと、
前記タービンホイールのシャフトを回転可能に支持する軸受を収容し、前記タービンハウジングに連結された軸受ハウジングと、
前記タービンホイールのブレードの先端に対向する対向面を有し、前記タービンホイールを囲繞するように構成されたシュラウドであって、前記タービンハウジングとは別部品で構成されるとともに前記タービンハウジングに対して隙間を存して前記タービンハウジングの内側に設けられたシュラウドと、
前記タービンホイールの軸方向において前記スクロール流路よりも前記軸受ハウジング側にて前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングの少なくとも一方に支持されたマウントと、
前記マウントと前記シュラウドとを接続する少なくとも一つの接続部であって、前記マウント及び前記シュラウドの夫々に固定された少なくとも一つの接続部と、
を備え、
前記タービンハウジングは、前記タービンホイールを収容するとともに前記スクロール流路の少なくとも一部を形成する板金製の第１ハウジングを含み、
前記シュラウドは、前記第１ハウジングに対して前記隙間を存して前記第１ハウジングの内側に設けられるとともに、
前記接続部の各々は、前記タービンホイールの軸に垂直な断面形状が翼形状であり、
前記タービンハウジングは、前記第１ハウジングを収容する板金製の第２ハウジングを含む２層構造であり、
前記タービンホイールを通過した排気ガスを案内するように、前記第２ハウジングと一体で構成された出口案内筒と、
前記第１ハウジングが前記出口案内筒に対して前記タービンホイールの軸方向にスライド可能となるように、前記第１ハウジングと前記出口案内筒の隙間をシールするピストンリングと、を更に備える
ターボチャージャ。

【請求項2】

前記板金製の第１ハウジングは、前記スクロール流路に対して径方向内側において前記マウントに向かって突出するように折り返された凸部を有し、
前記シュラウドの径方向外周端が、前記第１ハウジングの前記凸部に対して径方向内側に位置するように設けられた請求項１に記載のターボチャージャ。

【請求項3】

前記シュラウドと前記タービンハウジングとの前記隙間をシールするシールリングを更に備える請求項１又は２に記載のターボチャージャ。

【請求項4】

前記マウントは、前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとに挟持された請求項１乃至３の何れか１項に記載のターボチャージャ。

【請求項5】

前記マウントは、環状の平板であり、
前記マウントの外周側部分は、前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとに挟持された請求項４に記載のターボチャージャ。

【請求項6】

前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとを締結するボルトを更に備え、
前記マウントの外周側部分は、前記ボルトの軸力によって前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとに挟持された請求項５に記載のターボチャージャ。

【請求項7】

前記マウントは、前記タービンホイールの軸方向に延在する筒状部と、前記筒状部から前記筒状部の外周側に突出する突出部と、を含み、
前記マウントの突出部は、前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとに挟持された請求項４に記載のターボチャージャ。

【請求項8】

前記タービンハウジングに設けられたフランジと前記軸受ハウジングに設けられたフランジとを挟持することにより連結する挟持部材を更に備え、
前記マウントの突出部は、前記挟持部材の挟持力によって前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとに挟持された請求項７に記載のターボチャージャ。

【請求項9】

前記マウントは、環状部材であり、前記軸受ハウジングに形成された環状の段差部にインローで嵌合する嵌合部を有する請求項１乃至８の何れか１項に記載のターボチャージャ。

【請求項10】

エンジンの排気ガスによって回転するよう構成されたタービンホイールと、
前記タービンホイールを収容し、前記タービンホイールへ供給する排気ガスが流れるスクロール流路の少なくとも一部を形成するタービンハウジングと、
前記タービンホイールのシャフトを回転可能に支持する軸受を収容し、前記タービンハウジングに連結された軸受ハウジングと、
前記タービンホイールのブレードの先端に対向する対向面を有し、前記タービンホイールを囲繞するように構成されたシュラウドであって、前記タービンハウジングとは別部品で構成されるとともに前記タービンハウジングに対して隙間を存して前記タービンハウジングの内側に設けられたシュラウドと、
前記タービンホイールの軸方向において前記スクロール流路よりも前記軸受ハウジング側にて前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングの少なくとも一方に支持されたマウントと、
前記マウントと前記シュラウドとを接続する少なくとも一つの接続部と、
を備え、
前記タービンハウジングは、前記タービンホイールを収容するとともに前記スクロール流路の少なくとも一部を形成する板金製の第１ハウジングを含み、
前記シュラウドは、前記第１ハウジングに対して前記隙間を存して前記第１ハウジングの内側に設けられ、
前記タービンホイールを通過した排気ガスを案内するように構成された出口案内筒であって、前記第１ハウジングおよび前記シュラウドとは別部品で構成される出口案内筒をさらに備え、
前記出口案内筒は、前記シュラウドの下流側において、前記タービンホイールの軸方向に沿って延在し、
前記第１ハウジングの外周部は、前記軸受ハウジングの側に固定され、
前記第１ハウジングの内周部は、前記出口案内筒の外周面に配置されているピストンリングを介して、前記出口案内筒に係合されている
ターボチャージャ。

【請求項11】

前記ピストンリングは、前記第１ハウジングが前記出口案内筒に対して前記タービンホイールの軸方向にスライド可能となるように、前記第１ハウジングと前記出口案内筒の隙間をシールするように構成される
請求項１０に記載のターボチャージャ。

【請求項12】

エンジンの排気ガスによって回転するよう構成されたタービンホイールと、
前記タービンホイールを収容し、前記タービンホイールへ供給する排気ガスが流れるスクロール流路の少なくとも一部を形成するタービンハウジングと、
前記タービンホイールのシャフトを回転可能に支持する軸受を収容し、前記タービンハウジングに連結された軸受ハウジングと、
前記タービンホイールのブレードの先端に対向する対向面を有し、前記タービンホイールを囲繞するように構成されたシュラウドであって、前記タービンハウジングとは別部品で構成されるとともに前記タービンハウジングに対して隙間を存して前記タービンハウジングの内側に設けられたシュラウドと、
前記タービンホイールの軸方向において前記スクロール流路よりも前記軸受ハウジング側にて前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングの少なくとも一方に支持されたマウントと、
前記マウントと前記シュラウドとを接続する少なくとも一つの接続部と、
を備え、
前記タービンハウジングは、前記タービンホイールを収容するとともに前記スクロール流路の少なくとも一部を形成する板金製の第１ハウジングを含み、
前記シュラウドは、前記第１ハウジングに対して前記隙間を存して前記第１ハウジングの内側に設けられ、
前記タービンハウジングは、前記第１ハウジングを収容する板金製の第２ハウジングを含む２層構造であり、
前記タービンホイールを通過した排気ガスを案内するように、前記第２ハウジングと一体で構成された出口案内筒と、
前記第１ハウジングが前記出口案内筒に対して前記タービンホイールの軸方向にスライド可能となるように、前記第１ハウジングと前記出口案内筒の隙間をシールするピストンリングと、を更に備える
ターボチャージャ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ターボチャージャに関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関の熱効率を高めるための一手段として、ターボチャージャが知られている。特許文献１には、「ターボチャージャのスクロール部中心部に配置されるセンターコアを流路出口部、ベアリング嵌合部、及び支柱を鋼管材から一体的に形成して、スクロール部本体の熱変形によるチップクリアランスの変化を防止するとともに、コスト及び重量軽減を図ると共に、タービンの耐久性および信頼性および耐衝撃性を向上する」ことを目的としたターボチャージャが開示されている。

【0003】

特許文献１によれば、ターボチャージャにおいて鋼材を環状に一体成形したセンターコアを採用することにより、肉厚を薄くでき、熱容量が小さくなるのでタービン部の温度上昇が早くなり、下流側の排気ガス浄化装置の暖気が促進され、排気ガス浄化装置の浄化作用が効率よく発揮される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−１７４４４６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、本願発明者の知見によれば、ターボチャージャの運転時において、スクロール流路を形成するタービンハウジングには、タービンハウジング内の温度分布に起因して曲がり変形（熱変形）が発生する。特に、タービンハウジングにおけるスクロール流路形成部が板金製である場合には、大きな曲がり変形が発生しやすい。

【0006】

例えば、図７〜図９に示すように、タービンハウジング００４が、板金製の第１ハウジング０３０と板金製の第２ハウジング０３２の２層構造のハウジングである場合には、スクロール流路０１４を形成する第１ハウジング０３０に図８に示すような温度分布が生じる。図８に示すように、第１ハウジング０３０は、軸受ハウジング００６側において相対的に低温になる傾向があり、この温度分布に起因して図７及び図８に示した矢印Ａ方向への曲がり変形が第１ハウジング０３０に発生する。

【0007】

このため、図７〜図９に示したターボチャージャでは、第１ハウジングの一部であるシュラウドとタービンホイールとのチップクリアランスを十分に大きく取らなければ、上記曲がり変形によって、タービンハウジングの舌部（２層構造の場合は第１ハウジングにおけるスクロール流路の巻き終わり部分）側の位置Ｐ１付近でシュラウドがタービンホイールに接触する可能性があった。

【0008】

したがって、斯かる接触を回避するためには、曲がり変形が生じても該接触が生じないように、タービンホイールとシュラウドとのチップクリアランスを大きく取る必要があり、このクリアランスに起因する損失によってタービン効率の向上が妨げられていた。

【0009】

この点、特許文献１に記載のターボチャージャでは、スクロール部本体の熱変形によるチップクリアランスの変化を防止することを目的の一部としているものの、スクロール部本体がシュラウドに直接接続されており、スクロール部本体の熱変形がチップクリアランスの変化に与える影響を低減する効果は限定的であった。このため、タービンホイールとシュラウドとの接触を回避しつつ高いタービン効率を実現することは困難であった。

【0010】

本発明は、上述したような従来の課題に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、タービンホイールとシュラウドとの接触を回避しつつ高いタービン効率を実現することを可能とするターボチャージャを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るターボチャージャは、エンジンの排気ガスによって回転するよう構成されたタービンホイールと、前記タービンホイールを収容し、前記タービンホイールへ供給する排気ガスが流れるスクロール流路の少なくとも一部を形成するタービンハウジングと、前記タービンホイールのシャフトを回転可能に支持する軸受を収容し、前記タービンハウジングに連結された軸受ハウジングと、前記タービンホイールのブレードの先端に対向する対向面を有し、前記タービンホイールを囲繞するように構成されたシュラウドであって、前記タービンハウジングに対して隙間を存して前記タービンハウジングの内側に設けられたシュラウドと、前記タービンホイールの軸方向において前記スクロール流路よりも前記軸受ハウジング側にて前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングの少なくとも一方に支持されたマウントと、前記マウントと前記シュラウドとを接続する接続部と、を備える。

【0012】

上記（１）に記載のターボチャージャによれば、スクロール流路を流れる排気ガスによってタービンハウジングに温度分布が生じてタービンハウジングが曲がり変形（熱変形）しても、シュラウドがタービンハウジングとは別部品で構成されるとともにタービンハウジングに対して隙間を存して設けられているため、シュラウドとタービンホイールとの間のチップクリアランスがタービンハウジングの上記曲がり変形の影響を基本的に受けない。このため、シュラウドとタービンホイールとの間のチップクリアランスを小さくしても、タービンハウジングの上記曲がり変形に起因するシュラウドとタービンホイールとの接触を回避することができる。したがって、タービンホイールとシュラウドとの接触を回避しつつ高いタービン効率を実現することができる。

【0013】

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のターボチャージャにおいて、前記接続部の各々は、前記タービンホイールの軸に垂直な断面形状が翼形状である。

【0014】

上記（２）に記載のターボチャージャによれば、上記（１）に記載のターボチャージャにおいて、タービンホイールの軸に垂直な断面形状が翼形状である接続部によって、シュラウドとマウントとの間を流れる排気ガスが整流されるため、より高いタービン効率を実現することができる。

【0015】

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載のターボチャージャにおいて、前記シュラウドと前記タービンハウジングとの前記隙間をシールするシールリングを更に備える。

【0016】

上記（３）に記載のターボチャージャによれば、上記（１）又は（２）に記載のターボチャージャにおいて、シュラウドとタービンハウジングとの上記隙間からの排気ガスの漏れを上記シールリングによって抑制することができる。これにより、上記隙間からの排気ガスの漏れに起因するタービン効率の低下を抑制することができるため、より高いタービン効率を実現することができる。

【0017】

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れか１項に記載のターボチャージャにおいて、前記マウントは、前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとに挟持されている。

【0018】

上記（４）に記載のターボチャージャによれば、ターボチャージャが本来的に備えるタービンハウジングと軸受ハウジングとによってマウントを挟持することにより、簡易な構成で上記（１）乃至（３）に記載のターボチャージャを実現することができる。

【0019】

（５）幾つかの実施形態では、上記（４）に記載のターボチャージャにおいて、前記マウントは、環状の平板であり、前記マウントの外周側部分は、前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとに挟持されている。

【0020】

上記（５）に記載のターボチャージャによれば、環状の平板の厚さを適切に設定することにより、接続部及びシュラウドを支持するためのマウントの剛性を確保しつつ、環状の平板の片面を利用してスクロール流路の一部を形成することができる。また、環状の平板の片面を利用してスクロール流路の一部を形成した場合であっても、環状の平板の厚さ方向とタービンホイールの軸方向が一致していれば、タービンホイールの軸方向のマウントの熱伸び量を小さくすることができるため、タービンホイールとシュラウドの間のチップクリアランスの変動を抑制することができる。

【0021】

（６）幾つかの実施形態では、上記（５）に記載のターボチャージャにおいて、前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとを締結するボルトを更に備え、前記マウントの外周側部分は、前記ボルトの軸力によって前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとに挟持されている。

【0022】

上記（６）に記載のターボチャージャによれば、タービンハウジングと軸受ハウジングとをボルトによって締結することでマウントがタービンハウジング及び軸受ハウジングに取り付けられるため、ボルトの締結力を適切に設定することにより、簡易な構成でマウントをタービンハウジング及び軸受ハウジングに固定することができる。

【0023】

（７）幾つかの実施形態では、上記（４）に記載のターボチャージャにおいて、前記マウントは、前記タービンホイールの軸方向に延在する筒状部と、前記筒状部から前記筒状部の外周側に突出する突出部と、を含み、前記マウントの突出部は、前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとに挟持されている。

【0024】

上記（７）に記載のターボチャージャによれば、筒状部の軸方向長さに応じた位置でマウントをタービンハウジングと軸受ハウジングとにより挟持することができる。

【0025】

（８）幾つかの実施形態では、上記（７）に記載のターボチャージャにおいて、前記タービンハウジングに設けられたフランジと前記軸受ハウジングに設けられたフランジとを挟持することにより連結する挟持部材を更に備え、前記マウントの突出部は、前記挟持部材の挟持力によって前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとに挟持されている。

【0026】

上記（８）に記載のターボチャージャによれば、タービンハウジングと軸受ハウジングとを挟持部材によって挟持することでマウントがタービンハウジング及び軸受ハウジングに取り付けられるため、挟持部材の挟持力を適切に設定することにより、簡易な構成でマウントをタービンハウジング及び軸受ハウジングに固定することができる。

【0027】

（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（８）の何れか１項に記載のターボチャージャにおいて、前記マウントは、環状部材であり、前記軸受ハウジングに形成された環状の段差部にインローで嵌合する嵌合部を有する。

【0028】

上記（９）に記載のターボチャージャによれば、接続部を介してマウントに支持されたシュラウドの軸心と、軸受に支持されたシャフトの軸心とを、簡易な構成で一致させることができる。

【0029】

（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（９）の何れか１項に記載のターボチャージャにおいて、前記タービンホイールを収容するとともに前記スクロール流路の少なくとも一部を形成する板金製の第１ハウジングを前記タービンハウジングが含み、前記シュラウドは、前記第１ハウジングに対して前記隙間を存して前記第１ハウジングの内側に設けられている。

【0030】

タービンホイールを収容するとともにスクロール流路の少なくとも一部を形成する板金製の第１ハウジングをタービンハウジングが含む場合、第１ハウジングを含むタービンハウジング全体が鋳物で構成されている場合と比較して、第１ハウジングには、スクロール流路を流れる排気ガスの影響で大きな曲がり変形（熱変形）が発生しやすい。このような場合に、上記（１０）に記載のように、シュラウドを板金製の第１ハウジングに対して隙間を存して第１ハウジングの内側に設けることにより、斯かる曲がり変形の影響をシュラウドが基本的に受けなくなる。このため、シュラウドとタービンホイールとの間のチップクリアランスを小さくしても、板金製の第１ハウジングの上記曲がり変形に起因するシュラウドとタービンホイールとの接触を回避することができる。したがって、タービンホイールとシュラウドとの接触を回避しつつ高いタービン効率を実現することができる。

【0031】

（１１）幾つかの実施形態では、上記（１０）に記載のターボチャージャにおいて、前記タービンハウジングは、前記第１ハウジングを収容する板金製の第２ハウジングを更に有する２層構造のハウジングである。

【0032】

上記（１１）に記載のターボチャージャによれば、タービンハウジングが２層構造のハウジングであるため、何らかの要因でタービンホイールが破損して破片が飛散しても、１層構造の場合と比較して、タービンハウジング４外への破片の飛散をより確実に防ぐことができる。

【0033】

（１２）幾つかの実施形態では、上記（１１）に記載のターボチャージャにおいて、前記タービンホイールを通過した排気ガスを案内するように、前記第２ハウジングと一体で構成された出口案内筒と、前記第１ハウジングが前記出口案内筒に対して前記タービンホイールの軸方向にスライド可能となるように、前記第１ハウジングと前記出口案内筒の隙間をシールするピストンリングと、を更に備える。

【0034】

上記（１１）に記載のようにタービンハウジングが第１ハウジングと第２ハウジングを含む２層構造のハウジングである場合には、スクロール流路の少なくとも一部を形成する第１ハウジングの方が、第２ハウジングよりも相対的に温度が上昇して熱伸び量が大きくなる。このため、何も工夫しなければ、第１ハウジングと第２ハウジングの接続部分に応力が集中して破損が生じる恐れがある。このため、上記（１２）に記載のターボチャージャでは、第２ハウジングと一体で構成された出口案内筒に対して、第１ハウジングが軸方向にスライド可能となるように、第１ハウジングと出口案内筒の隙間をシールするピストンリングを備えている。これにより、第１ハウジングと出口案内筒との隙間からの排気ガスの漏れを抑制しつつ、第１ハウジングと第２ハウジングとの熱伸び量の差に起因する破損を回避することができる。

【0035】

（１３）幾つかの実施形態では、上記（１０）に記載のターボチャージャにおいて、前記タービンハウジングは、１層構造のハウジングであり、前記シュラウドの板厚は、前記第１ハウジングの板厚より大きい。

【0036】

上記（１３）に記載のようにタービンハウジングが１層構造のハウジングである場合であっても、シュラウドの板厚を第１ハウジングの板厚より大きくすることにより、第１ハウジングの板厚をシュラウドの板厚より大きくする場合と比較して、タービンホイールが破損したときに、タービンホイールの破片を少ない材料で効果的に受け止めることができる。

【0037】

（１４）幾つかの実施形態では、上記（１３）に記載のターボチャージャにおいて、前記シュラウドの板厚は、前記第１ハウジングの板厚の２倍以上である。

【0038】

上記（１４）に記載のターボチャージャによれば、第１ハウジングの板厚をシュラウドの板厚より大きくする場合と比較して、タービンホイールが破損したときに、タービンホイールの破片を少ない材料でより効果的に受け止めることができる。

【発明の効果】

【0039】

本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、タービンホイールとシュラウドとの接触を回避しつつ高いタービン効率を実現することを可能とするターボチャージャが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】一実施形態に係るターボチャージャ１００Ａの断面構成を模式的に示す図である。

【図2】一実施形態に係るターボチャージャ１００Ｂの断面構成を模式的に示す図である。

【図3】一実施形態に係るターボチャージャ１００Ｃの断面構成を模式的に示す図である。

【図4】一実施形態に係るターボチャージャ１００Ｄの断面構成を模式的に示す図である。

【図5】図１〜図４に示した接続部１２におけるタービンホイール２の軸Ｏ１に垂直な断面形状の一例を示す図である。

【図6】図１〜図４に示した接続部１２におけるタービンホイール２の軸Ｏ１に垂直な断面形状の一例を示す図である。

【図7】一参考形態に係るターボチャージャの断面構成を模式的に示す図である。

【図8】図７に示したターボチャージャの運転時における内側ケーシング０３０の温度分布を示す図である。

【図9】図７に示したタービンハウジング００４の軸に垂直な断面構成を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0041】

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

【0042】

図１は、一実施形態に係るターボチャージャ１００Ａの断面構成を模式的に示す図である。図２は、一実施形態に係るターボチャージャ１００Ｂの断面構成を模式的に示す図である。図３は、一実施形態に係るターボチャージャ１００Ｃの断面構成を模式的に示す図である。図４は、一実施形態に係るターボチャージャ１００Ｄの断面構成を模式的に示す図である。

【0043】

幾つかの実施形態では、例えば図１〜図４に示すように、ターボチャージャ１００（１００Ａ〜１００Ｄ）は、タービンホイール２、タービンハウジング４、軸受ハウジング６、シュラウド８、マウント１０及び少なくとも一つの接続部１２を備える。

【0044】

図１〜図４に示すターボチャージャ１００（１００Ａ〜１００Ｄ）において、タービンホイール２は、不図示のエンジンの排気ガスによって回転するよう構成されている。タービンハウジング４は、タービンホイール２を収容し、タービンホイール２へ供給する排気ガスが流れるスクロール流路１４の少なくとも一部を形成している。軸受ハウジング６は、タービンホイール２のシャフト１６を回転可能に支持する軸受１８を収容し、タービンハウジング４に連結されている。シュラウド８は、タービンホイール２のブレード２０の先端２０ａに対向する対向面８ａを有し、タービンホイール２を囲繞するように構成されている。また、シュラウド８は、タービンハウジング４とは別部品で構成されるとともにタービンハウジング４に対して隙間２２を存してタービンハウジング４の内側に設けられている。マウント１０は、タービンホイール２の軸方向においてスクロール流路１４よりも軸受ハウジング６側にてタービンハウジング４と軸受ハウジング６の少なくとも一方に支持されている。少なくとも一つの接続部１２（図１〜図４に示す形態では複数の接続部１２）の各々は、マウント１０とシュラウド８とを接続するよう構成されている。

【0045】

このように、ターボチャージャ１００（１００Ａ〜１００Ｄ）によれば、スクロール流路１４を流れる排気ガスによってタービンハウジング４に温度分布が生じてタービンハウジング４が曲がり変形（熱変形）しても、シュラウド８がタービンハウジング４とは別部品で構成されるとともにタービンハウジング４に対して隙間２２を存して設けられているため、シュラウド８とタービンホイール２との間のチップクリアランス（対向面８ａと先端２０ａとのクリアランス）がタービンハウジング４の上記曲がり変形の影響を基本的に受けない。このため、シュラウド８とタービンホイール２との間のチップクリアランスを小さくしても、タービンハウジング４の上記曲がり変形に起因するシュラウド８とタービンホイール２との接触を回避することができる。したがって、タービンホイール２とシュラウド８との接触を回避しつつ高いタービン効率を実現することができる。

【0046】

幾つかの実施形態では、例えば図１〜図４に示すように、タービンホイール２を収容するとともにスクロール流路１４の少なくとも一部を形成する板金製の第１ハウジング３０をタービンハウジング４が含み、シュラウド８は、第１ハウジング３０に対して隙間２２を存して第１ハウジング３０の内側に設けられている。

【0047】

斯かる構成では、第１ハウジング３０を含むタービンハウジング４全体が鋳物で構成されている場合と比較して、第１ハウジング３０が板金製であるため、スクロール流路１４を流れる排気ガスの影響で大きな曲がり変形（熱変形）が第１ハウジング３０に発生しやすい。このような場合においても、シュラウド８が板金製の第１ハウジング３０に対して隙間２２を存して第１ハウジング３０の内側に設けられているため、上述したように、タービンホイール２とシュラウド８との接触を回避しつつ高いタービン効率を実現することができる。

【0048】

幾つかの実施形態では、例えば図１及び図２に示すように、タービンハウジング４は、第１ハウジング３０を収容する板金製の第２ハウジング３２を更に有する２層構造のハウジングである。

【0049】

斯かる構成では、タービンハウジングが２層構造のハウジングであるため、何らかの要因でタービンホイール２が破損して破片が飛散しても、１層構造の場合と比較して、タービンハウジング４外への破片の飛散をより確実に防ぐことができる。

【0050】

幾つかの実施形態では、例えば図１及び図２に示すように、ターボチャージャ１００（１００Ａ，１００Ｂ）は、出口案内筒３４と、ピストンリング３６とを更に備える。出口案内筒３４は、タービンホイール２を通過した排気ガスを案内するように構成されており、ターケーシング４の出口フランジ３５に接合されている。出口フランジ３５は第２ハウジング３２に例えば溶接により接合されており、第２ハウジング３２と出口案内筒３４とが出口フランジ３５とともに一体で構成されている。ピストンリング３６は、第１ハウジング３０が出口案内筒３４に対してタービンホイール２の軸方向にスライド可能となるように、第１ハウジング３０と出口案内筒３４の隙間３８をシールするよう構成されている。

【0051】

図１及び図２に示したようにタービンハウジング４が第１ハウジング３０と第２ハウジング３２を含む２層構造のハウジングである場合には、スクロール流路１４の少なくとも一部を形成する第１ハウジング３０の方が、第２ハウジング３２よりも相対的に温度が上昇して熱伸び量が大きくなる。このため、何も工夫しなければ、第１ハウジング３０と第２ハウジング３２の接続部分に応力が集中して破損が生じる恐れがある。この点、図１及び図２に示したターボチャージャ１００（１００Ａ，１００Ｂ）では、上記のように、第２ハウジング３２と一体で構成された出口案内筒３４に対して、第１ハウジング３０が軸方向にスライド可能となるように、第１ハウジング３０と出口案内筒３４の隙間３８をシールするピストンリング３６を備えている。これにより、第１ハウジング３０と出口案内筒３４との隙間３８からの排気ガスの漏れを抑制しつつ、第１ハウジング３０と第２ハウジング３２との熱伸び量の差に起因する破損を回避することができる。

【0052】

幾つかの実施形態では、例えば図３及び図４に示すように、タービンハウジング４は、１層構造のハウジングであり、シュラウド８の板厚は、第１ハウジング３０の板厚より大きい。

【0053】

このようにタービンハウジング４が１層構造のハウジングである場合であっても、シュラウド８の板厚を第１ハウジング３０の板厚より大きくすることにより、第１ハウジング３０の板厚をシュラウド８の板厚より大きくする場合と比較して、タービンホイール２が破損したときに、タービンホイール２の破片を少ない材料で効果的に受け止めることができる。なお、シュラウド８の板厚は、第１ハウジング３０の板厚の２倍以上とすることが望ましい。

【0054】

幾つかの実施形態では、例えば図１〜図４に示すように、タービンハウジング４は、軸受ハウジング６に隣接する部分に環状の構造部３３を有しており、マウント１０は、タービンハウジング４の構造部３３と軸受ハウジング６とに挟持されている。構造部３３は、なお、図１及び図２に示す２層構造のタービンハウジング４では、環状の構造部３３は、例えば鋳物であり、板金製の第１ハウジング３０及び板金製の第２ハウジング３２に溶接等によって接合されていてもよい。また、図３及び図４に示す１層構造のタービンハウジング４では、環状の構造部３３は例えば鋳物であり、第１ハウジング３０に溶接等によって接合されていてもよい。

【0055】

このように、図１〜図４に示すターボチャージャ１００（１００Ａ〜１００Ｄ）では、ターボチャージャが本来的に備えるタービンハウジング４と軸受ハウジング６とによってマウント１０を挟持することにより、簡易な構成でマウント１０を固定することができる。

【0056】

幾つかの実施形態では、例えば図１及び図３に示すターボチャージャ１００（１００Ａ，１００Ｃ）において、マウント１０は、環状の平板であり、マウント１０の外周側部分１０ａは、タービンハウジング４と軸受ハウジング６とに挟持されている。

【0057】

この場合、環状の平板の厚さを適切に設定することにより、シュラウド８を接続部１２を介して支持するためのマウント１０の剛性を確保しつつ、マウント１０の片面１０ｆを利用してスクロール流路１４の一部を形成することができる。また、マウント１０の片面１０ｆを利用してスクロール流路１４の一部を形成する場合であっても、マウント１０の厚さ方向とタービンホイール２の軸方向が一致していれば、タービンホイール２の軸方向のマウント１０の熱伸び量を小さくすることができるため、タービンホイール２とシュラウド８の間のチップクリアランスの変動を抑制することができる。

【0058】

幾つかの実施形態では、例えば図１及び図３に示すように、ターボチャージャ１００（１００Ａ，１００Ｃ）は、タービンハウジング４の構造部３３と軸受ハウジング６とを締結するボルト２６を更に備えている。この場合、マウント１０の外周側部分１０ａは、ボルト２６の軸力によってタービンハウジング４の構造部３３と軸受ハウジング６とに挟持されている。

【0059】

このように、タービンハウジング４と軸受ハウジング６とをボルト２６によって締結することでマウント１０がタービンハウジング４及び軸受ハウジング６に取り付けられるため、ボルト２６の締結力を適切に設定することにより、簡易な構成でマウント１０をタービンハウジング４及び軸受ハウジング６に固定することができる。

【0060】

幾つかの実施形態では、例えば図２及び図４に示すように、マウント１０は、タービンホイール２の軸方向に延在する筒状部１０ｂと、筒状部１０ｂから筒状部１０ｂの外周側に突出する環状の突出部１０ｃと、を含む。この場合、マウント１０の突出部１０ｃは、タービンハウジング４と軸受ハウジング６とに挟持されている。これにより、筒状部１０ｂの軸方向長さに応じた位置でマウント１０をタービンハウジング４と軸受ハウジング６とにより挟持することができる。

【0061】

幾つかの実施形態では、例えば図２及び図４に示すように、ターボチャージャ１００（１００Ｂ，１００Ｄ）は、タービンハウジング４の構造部３３に設けられたフランジ４０と軸受ハウジング６に設けられたフランジ４２とを挟持することにより連結する挟持部材２８を更に備える。この場合、マウント１０の突出部１０ｃは、挟持部材２８の挟持力によってタービンハウジング４の構造部３３と軸受ハウジング６とに挟持されている。なお、挟持部材２８は、例えばＣ字形状の断面を有するＣリングであってもよい。

【0062】

このように、タービンハウジング４のフランジと軸受ハウジング６のフランジとを挟持部材２８によって連結することでマウント１０がタービンハウジング４及び軸受ハウジング６に取り付けられるため、挟持部材２８の挟持力を適切に設定することにより、簡易な構成でマウント１０をタービンハウジング４及び軸受ハウジング６に固定することができる。

【0063】

幾つかの実施形態では、例えば図１〜図４に示すように、マウント１０は、環状部材であり、軸受ハウジング６に形成された環状の段差部６ａにインローで嵌合する嵌合部１０ｄを有する。これにより、マウント１０に接続部１２を介して支持されたシュラウド８の軸心Ｏ２と、軸受１８に支持されたシャフト１６の軸心Ｏ１とを、簡易な構成で一致させることができる。

【0064】

幾つかの実施形態では、例えば図１〜図４に示すように、ターボチャージャ１００（１００Ａ〜１００Ｄ）は、バックプレート２３を更に備える。バックプレート２３は、タービンホイール５の入口から漏れ出てタービンホイール５の背面側に流れる排ガスをシールするとともに、熱が軸受側へ伝わらないようする遮熱するために設けられている。バックプレート２３の外周側端は、マウント１０の内周面に設けられた環状の段差部１０ｅによって支持されており、バックプレートの内周側端は、軸受ハウジング６の環状の段差部６ｂによって支持されている。なお、環状の段差部６ｂは、環状の段差部６ａよりも内周側に設けられている。

【0065】

幾つかの実施形態では、例えば図１〜図４に示すように、ターボチャージャ１００（１００Ａ〜１００Ｄ）は、シュラウド８と第１ハウジング３０との隙間２２をシールするシールリング２４を更に備える。シールリング２４は、第１ハウジング３０に熱変形が生じてもシュラウド８と第１ハウジング３０との隙間のシールを維持できる程度の弾性を有することが望ましく、例えば図１〜図４に示すようにＣ字形状の断面を有するものを用いてもよいし、Ｏリングであってもよいし、その他の形状であってもよい。

【0066】

これにより、シュラウド８と第１ハウジング３０との隙間２２からの排気ガスの漏れをシールリング２４によって抑制することができる。したがって、隙間２２からの排気ガスの漏れに起因するタービン効率の低下を抑制し、より高いタービン効率を実現することができる。

【0067】

図５は、図１〜図４に示した接続部１２におけるタービンホイール２の軸Ｏ１に垂直な断面形状の一例を示す図である。図６は、図１〜図４に示した接続部１２におけるタービンホイール２の軸Ｏ１に垂直な断面形状の他の一例を示す図である。

【0068】

幾つかの実施形態では、図５に示すように、接続部１２の各々は、タービンホイール２の軸に垂直な断面形状が翼形状である。図示した実施形態では、スクロール流路１４を流れてタービンホイール２に流入する排気ガスの流れ方向に沿うように、翼形状の前縁部（排気ガス流れの上流側）が、後縁部（排気ガス流れの下流側）よりも径方向外側に位置するように構成される。これにより、タービンホイール２の軸Ｏ１に垂直な断面形状が翼形状である接続部１２によって、シュラウド８とマウント１０との間を流れる排気ガスが整流されるため、より高いタービン効率を実現することができる。

【0069】

幾つかの実施形態では、図６に示すように、接続部１２の各々は、タービンホイール２の軸に垂直な断面形状が円形である。これにより、簡易な構成でシュラウド８とマウント１０とを接続することができる。

【0070】

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

【符号の説明】

【0071】

２ タービンホイール
４ タービンハウジング
６ 軸受ハウジング
６ａ 段差部
６ｂ 段差部
８ シュラウド
８ａ 対向面
１０ マウント
１０ａ 外周側部分
１０ｂ 筒状部
１０ｃ 突出部
１０ｄ 嵌合部
１０ｅ 段差部
１０ｆ 片面
１２ 接続部
１４ スクロール流路
１６ シャフト
１８ 軸受
２０ ブレード
２０ａ 先端
２２ 隙間
２３ バックプレート
２４ シールリング
２６ ボルト
２８ 挟持部材
３０ 第１ハウジング
３２ 第２ハウジング
３３ 構造部
３４ 出口案内筒
３５ 出口フランジ
３６ ピストンリング
３８ 隙間
４０ フランジ
４２ フランジ
１００（１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ） ターボチャージャ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】