JPH0429062Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、ターボチヤージヤの構造に関し、と
くに可変ノズルベーンを備えた可変ノズル付ター
ボチヤージヤに用いて最適な構造に関する。

〔従来の技術〕

従来から、各種ターボチヤージヤの構造が知ら
れており（たとえば、実開昭53−28309号公報）、
開度調整の可能な可変ノズルベーンを、ターボチ
ヤージヤのタービン側排気ガス通路内に設けた可
変ノズル付ターボチヤージヤの構造も各種知られ
ている。ターボチヤージヤのタービン排気ガス通
路は、高温の排気ガスが流れるので通路壁も相当
高温になる。したがつて、通路壁自体の熱歪や通
路壁を介しての各部への伝熱を抑えるためには、
タービン側排気ガス通路は極力断熱されているこ
とが好ましい。

その意味で従来から、タービン側排気ガス通路
壁をヒートインシユレータに構成したものが知ら
れている。たとえば、タービン側排気ガス通路内
に可変ノズルベーンを配設した可変ノズル付ター
ボチヤージヤにあつては、排気ガス通路のセンタ
ハウジング側通路壁を形成しているバツクプレー
トがヒートインシユレータに構成されることが多
い。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、通常ヒートインシユレータは金
属材料で構成されているので、熱伝導率が高く、
排気ガスの熱はセンタハウジングとの接触部から
各部へと伝えられやすい。ターボチヤージヤは高
速で回転されるものであるから、とくに各部軸受
部には潤滑油が用いられており、排気ガスの熱が
伝わつてこれら部位が高温になりすぎると、オイ
ルコーキングの問題を引き起こすおそれがある。

可変ノズルベーンを有するターボチヤージヤに
あつては、ヒートインシユレータとして機能する
バツクプレートを金属材料から構成すると、熱歪
みが大きくなり、バツクプレートが可変ノズルベ
ーンと接触してノズルベーンのステイツクを発生
するおそれがある。とくにバツクプレートの径が
大きい程その熱膨張量が大きくなるので、この傾
向は増大する。

可変ノズルベーンを備えたターボチヤージヤで
は、このような問題の対策として、バツクプレー
トをセラミツクで構成することが考えられるが、
セラミツク材はもろい材料であるため割れやすい
という欠点を有している。したがつて、単にバツ
クプレートをセラミツクで構成し、取付け部を金
属製の相手部材に接触結合させるだけの構造で
は、その取付け部において熱変形による荷重から
保護することが困難であるという問題がある。

本考案は、上記のような問題点に着目し、ター
ビン側排気ガス通路を形成する壁部材の断熱性を
高め、熱伝導と熱歪に起因する各部のオイルコー
キングの発生や排気ガス通路壁と可変ノズルベー
ンとの接触を防止することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的に沿う本考案のターボチヤージヤは、
排気ガス通路のセンタハウジング側の壁部材をセ
ラミツクからなるバツクプレートで構成し、該バ
ツクプレートの外周部を、組付時には弾性を有し
組付後は排気ガスの熱によつて膨張し熱固化する
熱膨張部材を介して前記タービンハウジングとセ
ンタハウジングとにより挟持し、前記バツクプレ
ートとタービンハウジングとによつて形成される
前記排気ガス通路内に、可変ノズルベンーンの翼
部を配置したものから成る。

〔作用〕

このように構成されたターボチヤージヤにおい
ては、タービン側排気ガス通路のセンタハウジン
グ側の壁部材がセラミツクからなるバツクプレー
トから構成される。セラミツクは断熱特性が優れ
ており、かつセラミツク自体は熱歪が生じにくい
ので、各部への熱伝導や熱変形が抑えられ、各部
のオイルコーキングの発生や排気ガス通路と可変
ノズルベーンとの接触が防止される。

また、バツクプレートの熱歪が生じにくいこと
から、可変ノズルベーンとバツクプレートとの間
の隙間を所望の値に維持することができ、排気ガ
スの流速制御特性の悪化を防止することが可能と
なる。

ここで、セラミツクからなるバツクプレート保
護構造が問題となるが、バツプレートの外周部は
熱膨張部材を介してタービンハウジングとセンタ
ハウジングとによつて挟持されるので、バツクプ
レートには無理な力はかからなくなる。つまり、
組付けを行なう常温時には熱膨張部材は弾性を有
するので、組付時にバツクプレートをタービンハ
ウジングとセンタハウジングとにより挟持しても
熱膨張部材の弾性変形によりバツクプレートには
大きな力は作用せず、バツクプレートを外力から
確実に保護することができる。

ターボチヤージヤに排気ガスが流されると、排
気ガスの熱によつて熱膨張部材が膨張し熱固化す
るので、バツクプレートはタービンハウジングお
よびセンタハウジングに対して確実に固定され
る。セラミツクは、圧縮方向の荷重には強いの
で、熱膨張部材が膨張する際の力によつて強く挟
持されても割れることはなく、とくに問題は生じ
ない。

〔実施例〕

以下に、本考案の望ましい実施例を図面を参照
して説明する。

第１図および第２図は、本考案の第１実施例に
係るターボチヤージヤを示しており、可変ノズル
付ターボチヤージヤに本考案を適用したものを示
している。図中、１はタービンハウジングを示し
ており、２は、センタハウジングを示している。
タービンハウジング１とセンタハウジング２とは
インロー部により同心位置がとられ、外周部にて
Ｖバンド３により結合されている。タービンハウ
ジング１とセンタハウジング２との間には、ター
ビンハウジング１とともに排気ガス通路４を形成
し、タービンホイール５の背面側の壁を構成する
バツプレート６が設けられている。バツプレート
６は、排気ガス通路４内を通過する高温の排気ガ
スに対しセンタハウジング２側への伝熱を抑制す
るヒートインシユレータとしても機能する。バツ
クプレート６は、セラミツクから構成されてい
る。

セラミツクから成る壁部材としてのバツクプレ
ート６は、外周部が次のように固定される。

第２図に拡大して示すように、タービンハウジ
ング１には環状の突起部１ａが設けられ、バツク
プレート６の外周部には、フランジ部６ａが設け
られている。フランジ部６ａとタービンハウジン
グ１の突起部１ａとの間には環状の熱膨張部材７
が介装されている。フランジ部６ａとセンタハウ
ジング２との間には、環状の熱膨張部材８が介装
されている。熱膨張部材７，８は本実施例では雲
母を主体とした部材からなつており、常温時には
たとえばグラスウール状で大きな弾力性を有して
おり、一旦温度が高くなると熱膨張するとともに
熱硬化するようになつている。

熱膨張部材７，８まわりの寸法関係は、取付け
前のフランジ部６ａの厚みをt₁、熱膨張部材７，
８のターボチヤージヤ軸方向の厚みをt₂，t₃とす
れば、t₁，t₂およびT₃の合計は、センタハウジン
グ２とタービンハウジング１を結合したときのセ
ンタハウジング２の壁面２０１とタービンハウジ
ング１の壁面１０２との間の間隙ｔとほぼ同じ程
度とすることが望ましい。

また、本実施例は主として熱膨張部材７，８に
ターボチヤージヤ軸方向の熱膨張を行わせるもの
であるが、第３図に示すように、熱膨張が滑らか
に行われるような構造をとつてもよい。つまり、
熱膨張部材７，８に軸方向両側から断面コ字状の
金属部材９，１０をかぶせ、金属部材９，１０を
熱膨張部材７，８の膨張に応じて互いに摺動させ
るようにしたものである。

第２図において、タービンハウジング１の内周
部とバツクプレート６の外周部との間には、クリ
アランス１１ａ，１１ｂが設けられている。これ
によつて寒冷地等においてエンジンが停止してタ
ービンハウジング１が収縮した時、バツクプレー
ト６が無理に締付けられることが防止されてい
る。

なお、第１図における１２はコンプレツサ、１
３は軸部１３ａがバツクプレート６に挿通される
可変ノズルベーンを示している。可変ノズルベー
ン１３の軸部１３ａは、一方がセンタハウジング
２に固定された軸受１４に支持されている。軸部
１３ａの一端には、翼部１３ｂが形成されてい
る。可変ノズルベーン１３の翼部１３ｂは、バツ
クプレート６とタービンハウジング１とによつて
形成される環状の排気ガス通路４内に複数配設さ
れており、翼部１３ｂの開度を調整することによ
り排気ガス通路４内を通過する排気ガスの流速が
制御されるようになつている。

つぎに上記のように構成された第１実施例装置
の作用について説明する。

熱膨張部材７，８は常温の状態にて第２図に示
すように組付けられる。この状態では、熱膨張部
材７，８はグラスウール状で弾力性を有してお
り、しかもバツクプレート６とセンタハウジング
２およびタービンハウジング１との間をちょうど
埋める程度の軸方向厚みに設定されているので、
熱膨張部材７，８は弾力をもつてバツクプレート
６を保持するとともに、バツクプレート６に対し
て緩衝材として機能する。したがつて、組付け時
には、熱膨張部材７，８の弾性変形によつてバツ
クプレート６の結合部には大きな力は作用せず、
セラミツク材は保護される。

この状態から排気ガスが流されると、その熱に
より熱膨張部材７，８は軸方向に膨張し、センタ
ハウジング２およびタービンハウジング１に対し
バツクプレート６はしつかりと固定される。これ
と同時に、熱膨張部材７，８が位置する部分の隙
間が熱膨張部材７，８の熱膨張によつてシールさ
れこの隙間からのガス洩れが防止される。

熱膨張部材７，８は温度上昇に伴い硬化し、上
記膨張力が作用した状態にて固化する。熱膨張部
材７，８は一旦硬化した後には元の状態には戻ら
ないので、バツクプレート６は両側から強固に固
定された状態に維持される。

セラミツクは圧縮には強いので単に両側から挟
圧されるだけでは割れは生ぜず、かつ熱膨張係数
が小さく熱膨張量が小に抑えられるので、バツク
プレート６には運転中にも無理な力は加わらな
い。そして、熱歪量が小さいことから、タービン
ホイール５や可変ノズルベーン１３との接触、ま
たは接触によるステイツクの発生が防止される。
さらに、セラミツクは本質的に優れた断熱特性を
有しているので、排気ガス通路４側からの伝熱が
抑えられ、ターボチヤージヤ各部軸受や摺動部の
オイルコーキングも防止される。

なお、熱歪の小さなバツクプレート６と対向し
て可変ノズルベーン１３の翼部１３ｂが設けられ
ているので、可変ノズルベーン１３の翼部１３ｂ
とバツクプレート６との間の隙間を所望の値に維
持することができ、隙間からの排気ガスの漏れ量
も抑えることができる。また、可変ノズルベーン
１３とバツクプレート６との間の隙間を正確に維
持することができることから、可変ノズルベーン
による排気ガスの流速制御を所定の特性に維持す
ることもでき、品質を安定させることができる。

次に、第４図に本考案の第２実施例を示す。本
実施例においては、熱膨張部材２０は、センタハ
ウジング２１の壁面２１ａに設けられた溝２２内
に一端を突き出して装着されており、セラミツク
からなるバツクプレート２３のフランジ部２３ａ
は、タービンハウジング２４の環状の突起部２４
ａの側面と熱膨張部材２０との間に固定される。
熱膨張部材は、膨張、固化したときに若干もろく
なる傾向があるが、このように溝２２内に保持さ
せておけば、熱膨張部材２０自体の損傷は容易に
防止される。

その他の構成、作用は第１実施例に準じる。

次に、第５図に本考案の第３実施例を示す。本
実施例においては、熱膨張部材３０は、バツクプ
レート３１のフランジ部３１ａを外周側から囲む
ように形成されている。このように構成すれば、
バツクプレート３１はセンタハウジング３２の壁
面３２ａおよびタービンハウジング３３の環状の
突起部３３ａの側面に対してのみならず、タービ
ンハウジング３３の内周面に対しても保護されな
がら固定されることになる。

その他の構成、作用は第１実施例に準じる。

〔考案の効果〕

本発明によれば、バツクプレートをセラミツク
から構成し、バツクプレートの外周部を、組付時
には弾性を有し組付後は排気ガスの熱によつて膨
張し熱固化する熱膨張部材を介してタービンハウ
ジングとセンタハウジングとにより挟持したの
で、熱固化前の熱膨張部材が有する弾力性により
組付け時のセラミツクの損傷を確実に防止できる
とともに、熱固化後には熱膨張部材の膨張力によ
つてセラミツク部材の割れを生じさせることなく
確実に固定することができる。

バツクプレートがセラミツクから構成される結
果、バツクプレートの断熱特性および熱歪特性を
向上させることができる。したがつて、排気ガス
通路から各部への伝熱が十分抑制されることにな
り、各部のオイルコーキングを防止することがで
きるとともに、低熱歪特性によりバツクプレート
とタービンホイールあるいは可変ノズルベーンと
の接触を防止することができ、可変ノズルベーン
のステイツクの発生も防止することができる。

また、バツクプレートの熱歪が小に抑えられる
ことから、可変ノズルベーンの翼部とバツクプレ
ートとの間の隙間からの排気ガスの漏れを十分に
抑えることができる。したがつて、ターボチヤー
ジヤの効率を高めることができるとともに、可変
ノズルベーンによる排気ガスの流速制御を所定の
特性に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例に係るターボチヤ
ージヤの縦断面図、第２図は第１図の装置の拡大
部分断面図、第３図は熱膨張部材の変形例を示す
部分断面図、第４図は本考案の第２実施例に係る
ターボチヤージヤの熱膨張部材まわりの縦断面
図、第５図は本考案の第３実施例に係るターボチ
ヤージヤの熱膨張部材まわりの縦断面図、であ
る。 １，２４，３３……タービンハウジング、２，
２１，３２……センタハウジング、４……排気ガ
ス通路、６，２３，３１……バツクプレート、
７，８，２０，３０……熱膨張部材、１３……可
変ノズルベーン、２２……溝。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 排気ガス通路のセンタハウジング側の壁部材を
   セラミツクからなるバツクプレートで構成し、該
   バツクプレートの外周部を、組付時には弾性を有
   し組付後は排気ガスの熱によつて膨張し熱固化す
   る熱膨張部材を介して前記タービンハウジングと
   センタハウジングとにより挟持し、前記バツクプ
   レートとタービンハウジングとによつて形成され
   る前記排気ガス通路内に、可変ノズルベンーンの
   翼部を配置したことを特徴とするターボチヤージ
   ヤ。