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公開番号2025163902
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-30
出願番号2024067522
出願日2024-04-18
発明の名称ターボチャージャ
出願人株式会社豊田自動織機
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類F02B 39/00 20060101AFI20251023BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】ターボ効率の低下を抑制しつつ、高温の排気ガスによる皿ばねの熱変形を抑制可能なターボチャージャを提供する。
【解決手段】
ターボチャージャ10は、タービンホイール26と、タービンハウジング14と、複数の可変ノズル33と、可変ノズル33を挟んで配置された環状の第1プレートおよび第2プレートと、第2プレートを第1プレートに向けて付勢する皿ばね50とを備え、タービンハウジング14は、第2プレートと対向する対向壁部18を含み、対向壁部18と第2プレートとの間に位置する隙間はタービン室15に繋がっており、皿ばね50は、内側端部51が対向壁部18側に位置し、外側端部52が第2プレート側に位置するように配置されており、スクロール室16は、第1部分161のみによって構成された第1領域R1と、第1部分161と第2部分162とを含む第2領域R2を周方向に含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
タービンホイールと、
前記タービンホイールを収容するタービン室、および前記タービン室の周囲に設けられかつエンジンからの排気が流通するスクロール室が設けられたタービンハウジングと、
回動軸を中心に回動可能に設けられ、前記タービンホイールへ向かう前記排気の流速を調整する複数の可変ノズルと、
前記回動軸の延びる延在方向に前記可変ノズルを挟んで配置され、前記スクロール室および前記タービン室を連通する連通路を規定する環状の第１プレートおよび第２プレートと、
前記第２プレートを前記第１プレートに向けて付勢する皿ばねと、を備え、
前記タービンハウジングは、前記延在方向と平行な方向において、前記第２プレートに対して前記第１プレートが位置する側とは反対側から、距離を持って前記第２プレートと対向する対向壁部を含み、
前記対向壁部と前記第２プレートとの間に位置する隙間は、前記タービン室に繋がっており、
前記皿ばねは、前記延在方向と平行な方向から見た場合に、内周側に位置する内周縁部が前記対向壁部側に位置し、外周側に位置する外周縁部が前記第２プレート側に位置するように配置されており、
前記第２プレートは、当該第２プレートの径方向において外周に位置する外周端面を有し、
前記スクロール室は、周方向に第１領域および第２領域を含み、
前記第１領域は、前記径方向において前記外周端面から外側に位置する第１部分のみによって構成されており、
前記第２領域は、前記第１部分と、前記延在方向と平行な方向において、前記第２プレートに対して前記第１プレートが位置する側とは反対側に位置し、かつ、前記外周端面よりも内側に位置する第２部分とを含む、ターボチャージャ。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
前記タービンハウジングは、前記スクロール室に前記排気を導入するための導入路が設けられた導入部を含み、
前記タービンハウジングの軸線を中心とした前記スクロール室の角度位置において、前記軸線方向から見た場合に前記軸線を通りかつ前記導入部の入口開口面に平行な方向のうち前記入口開口面側の方向を０度とし、前記入口開口面側の方向からの前記スクロール室の巻回方向を正とした場合に、
前記第１領域は、前記角度位置が－９０°以上９０°以内の範囲に位置する、請求項１に記載のターボチャージャ。
【請求項３】
前記第１領域および前記第２領域の各々は、前記巻回方向に直交する断面積が前記巻回方向に沿って徐々に小さくなる領域を含んでおり、
前記第１領域における前記断面積の減少率は、前記第２領域における前記断面積の減少率よりも小さい、請求項２に記載のターボチャージャ。
【請求項４】
前記角度位置において０°と３６０°の間に、第１角度、第２角度、第３角度が、この順で位置しており、
前記スクロール室の０°から３６０°までの前記角度位置に対応する前記皿ばねの温度分布において、
０°から前記第１角度に対応する領域においては、前記角度位置の角度が大きくなるにつれて温度が上昇しており、
前記第１角度から前記第２角度に対応する領域においては、前記角度位置の角度が大きくなるにつれて温度が減少しており、
前記第２角度から前記第３角度に対応する領域において、前記角度位置の角度が大きくなるにつれて温度が上昇しており、
前記第３角度から３６０°に対応する領域において、前記角度位置の角度が大きくなるについて温度が減少している、請求項２または３に記載のターボチャージャ。
【請求項５】
前記排気から前記皿ばねを遮蔽する遮蔽部材をさらに備え、
前記遮蔽部材は、前記延在方向において、前記第２プレートとの間に前記皿ばねを挟み込むように配置されている、請求項１から３のいずれか１項に記載のターボチャージャ。

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。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来のターボチャージャとして、特開２０１３－１０４４１４号公報（特許文献１）には、タービン室の周りに渦巻き状のスクロール室が設けられたタービンハウジングの内壁面に対向するようにシュラウドプレートが配置されており、当該シュラウドプレートとタービンハウジングとの間の隙間に環状のシール部材（皿ばね）が配置された構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－１０４４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のターボチャージャでは、スクロール室は、周方向の全周において、シュラウドプレートの周端面よりも外側に位置するように設けられている。このため、排気ガスが通過するスクロール室の断面積が小さくなり、高流量域での圧力損失が大きくなる。
【０００５】
圧力損失を減少させるために皿ばねがスクロール室に露出するように全周においてスクロール室の断面積を大きくすることが考えられるが、皿ばねが高温の排気ガスに曝されてしまう。このような場合には、皿ばねが熱変形して皿ばねのシール性が低下し、スクロール室内の排気ガスがタービン室へ漏出することが懸念される。
【０００６】
本開示は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的は、ターボ効率の低下を抑制しつつ、高温の排気ガスによる皿ばねの熱変形を抑制可能なターボチャージャを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に基づくターボチャージャは、タービンホイールと、上記タービンホイールを収容するタービン室、および上記タービン室の周囲に設けられかつエンジンからの排気が流通するスクロール室が設けられたタービンハウジングと、回動軸を中心に回動可能に設けられ、上記タービンホイールへ向かう上記排気の流速を調整する複数の可変ノズルと、上記回動軸の延びる延在方向に上記可変ノズルを挟んで配置され、上記スクロール室および上記タービン室を連通する連通路を規定する環状の第１プレートおよび第２プレートと、上記第２プレートを上記第１プレートに向けて付勢する皿ばねと、を備える。上記タービンハウジングは、上記延在方向と平行な第１方向において、上記第２プレートに対して上記第１プレートが位置する側とは反対側から、距離を持って上記第２プレートと対向する対向壁部を含む。上記対向壁部と上記第２プレートとの間に位置する隙間は、上記タービン室に繋がっている。上記皿ばねは、上記延在方向と平行な方向から見た場合に、内周側に位置する内側縁部が上記対向壁部側に位置し、外周側に位置する外側縁部が上記第２プレート側に位置するように配置されている。上記第２プレートは、当該第２プレートの径方向において外周に位置する外周端面を有する。上記スクロール室は、周方向に第１領域および第２領域を含む。上記第１領域は、上記径方向において上記外周端面から外側に位置する第１部分のみによって構成されている。上記第２領域は、上記第１部分と、上記延在方向と平行な方向において、上記第２プレートに対して上記第１プレートが位置する側とは反対側に位置し、かつ、上記外周端面よりも内側に位置する第２部分とを含む。
【０００８】
上記本開示に基づくターボチャージャにあっては、上記タービンハウジングは、上記スクロール室に上記排気を導入するための導入路が設けられた導入部を含んでいてもよい。上記タービンハウジングの軸線を中心とした上記スクロール室の角度位置において、上記軸線方向から見た場合に上記軸線を通りかつ上記導入部の入口開口面に平行な方向のうち上記入口開口面側の方向を０度とし、上記入口開口面側の方向からの上記スクロール室の巻回方向を正とした場合に上記第１領域は、上記角度位置が－９０°以上９０°以内の範囲に位置していてもよい。
【０００９】
上記本開示に基づくターボチャージャにあっては、上記第１領域および上記第２領域の各々は、上記巻回方向に直交する断面積が上記巻回方向に沿って徐々に小さくなる領域を含んでいてもよい。この場合には、上記第１領域における上記断面積の減少率は、上記第２領域における上記断面積の減少率よりも小さくてもよい。
【００１０】
上記本開示に基づくターボチャージャにあっては、上記角度位置において０°と３６０°の間に、第１角度、第２角度、第３角度が、この順で位置していてもよい。上記スクロール室の０°から３６０°までの上記角度位置に対応する上記皿ばねの温度分布において、０°から上記第１角度に対応する領域においては、上記角度位置の角度が大きくなるにつれて温度が上昇していてもよい。上記第１角度から上記第２角度に対応する領域においては、上記角度位置の角度が大きくなるにつれて温度が減少していてもよい。上記第２角度から上記第３角度に対応する領域において、上記角度位置の角度が大きくなるにつれて温度が上昇していてもよい。上記第３角度から３６０°に対応する領域において、上記角度位置の角度が大きくなるについて温度が減少していてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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