タービンハウジング
【課題】出口側フランジに連結された下流側排気系部品からの外力による影響を受けてタービンハウジングが変形し易い状況にあったとしても、ウェイストゲート弁の開弁開始圧力をほぼ正確に維持することが可能なタービンハウジングを提供する。
【解決手段】ハウジング本体１０は、出口ポート１３、ウェイストゲートポート（ウェイストゲート弁３４の下）及びブッシュ取付部を有する。ハウジング本体１０には、ブッシュ３１、シャフト、ウェイストゲート弁３４及びリンク部材３５からなるウェイストゲート機構３０が装着されている。ハウジング本体１０の排気ガス出口側に設けられた出口側フランジ２３を正面視したときに、リンク部材３５における過給圧制御アクチュエータとの連結部中心Ｐが出口ポート１３の中心とウェイストゲートポートの中心とを通る仮想線Ｌ上に位置するように、ブッシュ３１がハウジング本体１０に取り付けられている。
【解決手段】ハウジング本体１０は、出口ポート１３、ウェイストゲートポート（ウェイストゲート弁３４の下）及びブッシュ取付部を有する。ハウジング本体１０には、ブッシュ３１、シャフト、ウェイストゲート弁３４及びリンク部材３５からなるウェイストゲート機構３０が装着されている。ハウジング本体１０の排気ガス出口側に設けられた出口側フランジ２３を正面視したときに、リンク部材３５における過給圧制御アクチュエータとの連結部中心Ｐが出口ポート１３の中心とウェイストゲートポートの中心とを通る仮想線Ｌ上に位置するように、ブッシュ３１がハウジング本体１０に取り付けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボチャージャーの排気タービン側の一構成要素であるタービンハウジングに関する。特に、ウェイストゲート弁を含むウェイストゲート機構が装着されるタービンハウジングの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に自動車エンジン用のターボチャージャーは、同軸連結された排気タービン及びコンプレッサ、並びに、コンプレッサによる過給圧が設定圧を超えるのを防止するための過給圧制御機構を備えている。過給圧制御機構は、コンプレッサ側の圧力変化に応答するダイアフラム及び過給圧設定バネを内蔵した過給圧制御アクチュエータ、並びに、そのアクチュエータにロッドを介して作動連結された排気タービン側のウェイストゲート機構から構成される。例えば図１０に示すように、ウェイストゲート機構３０は、排気タービンのタービンハウジングに設けられたウェイストゲートポートを開閉するウェイストゲート弁３４、タービンハウジングに取り付けられるブッシュ３１、そのブッシュに支持されたシャフト及びそのシャフトと前記ロッドとを連結するリンク部材３５から構成される。そして、過給圧が設定圧を超えそうになると、過給圧制御アクチュエータがロッド、リンク部材３５及びシャフトを介してウェイストゲート弁３４を開動作することにより、排気タービンに向かう排気ガスがウェイストゲートポートからタービンハウジングの出口側にバイパスされ、その結果、排気タービンのオーバーランが未然防止される仕組みになっている（例えば特許文献１，２参照）。
【０００３】
従来のタービンハウジングは比較的厚肉で機械的剛性が非常に高かった。このため、タービンハウジングの出口側に設けられた出口側フランジに連結された下流側排気系部品（例えばエルボやマニバータ）が熱変形等したとしても、その影響を受けてタービンハウジングが変形等することはなかった。いわんや、タービンハウジングに連結された下流側排気系部品の熱変形等がウェイストゲート機構に悪影響を及ぼすことなどなかった。
【０００４】
ところが近年、自動車用エンジンの低温始動時における排気ガス浄化触媒の早期活性化実現のために、排気系部品の低熱容量化が重要な技術的課題とされるようになり、タービンハウジングも薄肉化が図られるようになった（例えば特許文献３参照）。しかし、タービンハウジングの薄肉化は同時に機械的剛性の低下をもたらし、そのマイナス面として、タービンハウジングの出口側フランジに連結された下流側排気系部品の熱変形等の影響を受けてタービンハウジングまでもが変形するという困った事態を招いた。特に、ターボチャージャーの作動中にタービンハウジングが変形すると、ウェイストゲート弁の開弁開始圧力が不本意にも初期設定からずれてしまい、設計通りの過給圧制御ができないという問題に直面した。より具体的には、外力によってタービンハウジングに予期せぬ捩れが生ずると、ハウジング本体に取り付けられたブッシュが本来あるべき位置からずれ、その影響でブッシュに支持されているシャフトもあらぬ位置にずれてしまう。その結果、過給圧制御アクチュエータの動作をウェイストゲート弁に伝達するリンク経路（つまりロッド、リンク部材及びシャフト）に機械的連結の乱れや動作不良が生じ、ウェイストゲート弁の開弁開始圧力が狂ってしまう。本発明はかかる事情に鑑みてなされたものである。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−１１７３２２号公報
【特許文献２】実開昭６３−１００６３５号公報及びその全文明細書
【特許文献３】特開２００３−５６３５４号公報（要約、第０００３段落）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、出口側フランジに連結された下流側排気系部品からの外力による影響を受けてタービンハウジングが変形し易い状況にあったとしても、外力による変形の影響を受けることなくウェイストゲート弁の開弁開始圧力をほぼ正確に維持することが可能なタービンハウジングを提供することにある。
【０００７】
また、出口側フランジに連結された下流側排気系部品からの外力による影響を受けてタービンハウジングが変形し易い状況にあったとしても、外力による変形の影響を緩和してウェイストゲート弁の開弁開始圧力のずれを比較的小さくとどめることが可能なタービンハウジングを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、実車搭載時に、タービンハウジングの出口側フランジに連結された下流側排気系部品（例えばエルボやマニバータ）が熱膨張等による変形に基づいてタービンハウジングに及ぼす外力と、その外力の影響を受けてタービンハウジングがどのように変形するかを入念に解析した。その結果、タービンハウジングの出口側フランジが、タービン室の排気ガス出口である出口ポートを区画しているハウジング本体の第１柱状部及びタービン室の上流側をタービン室の出口側に連通させるウェイストゲートポートを区画しているハウジング本体の第２柱状部を介して、タービン室を区画しているハウジング本体の主要部に一体化されているために、出口側フランジを正面とする方向から視たときに上記第１柱状部の中心と第２柱状部の中心とを通る直線として把握されるところの仮想線（Ｌ）を中心軸として、下流側排気系部品に連結されたタービンハウジングを傾かせようとする力（即ちタービンハウジングに捩れを生じさせようとする力）が働くことを見い出した。本発明は、かかる新規な技術的知見に基づくものである。
【０００９】
本発明（請求項１、２及び３）は、タービン室、タービン室の排気ガス出口である出口ポート、タービン室の上流側をタービン室の出口側に連通させるウェイストゲートポート及びそのウェイストゲートポートの近傍に設けられたブッシュ取付部を有するハウジング本体と、前記ハウジング本体に対し下流側排気系部品を連結させるためにハウジング本体の出口側に設けられた出口側フランジと、前記ブッシュ取付部に取り付けられるブッシュ、該ブッシュに支持されたシャフト、該シャフトの一端に設けられた前記ウェイストゲートポートを開閉するウェイストゲート弁及び該シャフトの他端に設けられたリンク部材を有するウェイストゲート機構とを備えてなるタービンハウジングに関するものである。
【００１０】
請求項１のタービンハウジングでは、前記ウェイストゲート機構を構成するリンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部（Ｐ）が、前記出口側フランジを正面とする方向から視たときに、出口ポートの中心とウェイストゲートポートの中心とを通る仮想線（Ｌ）上に位置するか又は当該仮想線（Ｌ）に極力近づくように、前記ウェイストゲート機構のブッシュが前記ハウジング本体のブッシュ取付部に取り付けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項１によれば、リンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部（Ｐ）が、出口側フランジを正面視したときの出口ポート中心とウェイストゲートポート中心とを通る仮想線（Ｌ）上に位置するか又は当該仮想線（Ｌ）に極力近くなるように位置設定されている（図５参照）。それ故、仮に出口側フランジに連結された下流側排気系部品が熱膨張等による変形に基づきタービンハウジングに外力を及ぼしたとしても、当該外力に起因するハウジング捩れの中心軸である上記仮想線（Ｌ）上又はその極近傍にリンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部（Ｐ）が位置するため、当該連結部（Ｐ）は本質的に位置ずれしにくい。つまり、下流側排気系部品が熱膨張等による変形を起こす前と後とで、リンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部（Ｐ）の絶対位置はあまり変化しない。このように、タービンハウジングに装着されたウェイストゲート機構のリンク部材と過給圧制御アクチュエータとの間の機械的連結関係は常に一定に保たれるので、下流側排気系部品からの外力によりタービンハウジングに捩れが生じたとしても、ウェイストゲート弁の開弁開始圧力に大きな狂いが生ずることが防止される。
【００１２】
請求項２のタービンハウジングでは、前記ウェイストゲート機構を構成するリンク部材における前記シャフトとの連結部（Ｑ）が、前記出口側フランジを正面とする方向から視たときに、出口ポートの中心とウェイストゲートポートの中心とを通る仮想線（Ｌ）上に位置するか又は当該仮想線（Ｌ）に極力近づくように、前記ウェイストゲート機構のブッシュが前記ハウジング本体のブッシュ取付部に取り付けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２によれば、リンク部材におけ前記シャフトとの連結部（Ｑ）が、出口側フランジを正面視したときの出口ポート中心とウェイストゲートポート中心とを通る仮想線（Ｌ）上に位置するか又は当該仮想線（Ｌ）に極力近くなるように位置設定されている（図７，８参照）。それ故、仮に出口側フランジに連結された下流側排気系部品が熱膨張等による変形に基づきタービンハウジングに外力を及ぼしたとしても、当該外力に起因するハウジング捩れの中心軸である上記仮想線（Ｌ）上又はその極近傍にリンク部材におけるシャフトとの連結部（Ｑ）が位置するため、当該連結部（Ｑ）は本質的に位置ずれしにくい。つまり、下流側排気系部品が熱膨張等による変形を起こす前と後とで、リンク部材におけるシャフトとの連結部（Ｑ）の絶対位置はあまり変化しない。このように、タービンハウジングに装着されたウェイストゲート機構のシャフトと、リンク部材を介した過給圧制御アクチュエータとの間の機械的連結関係は常に一定に保たれるので、下流側排気系部品からの外力によりタービンハウジングに捩れが生じたとしても、ウェイストゲート弁の開弁開始圧力に大きな狂いが生ずることが防止される。
【００１４】
請求項３のタービンハウジングでは、前記ウェイストゲート機構を構成するリンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部（Ｐ）と前記シャフトとの連結部（Ｑ）との間にあるリンク部材の中間部が、前記出口側フランジを正面とする方向から視たときに、出口ポートの中心とウェイストゲートポートの中心とを通る仮想線（Ｌ）上に位置するように、前記ウェイストゲート機構のブッシュが前記ハウジング本体のブッシュ取付部に取り付けられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項３によれば、出口側フランジを正面視したときの出口ポート中心及びウェイストゲートポート中心を通る仮想線（Ｌ）が、ウェイストゲート機構を構成するリンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部（Ｐ）とシャフトとの連結部（Ｑ）との間を通っている（図９参照）。請求項３の構成は、請求項１の構成と請求項２の構成との中間状態の構成と言える。この構成によれば、出口側フランジに連結された下流側排気系部品が熱膨張等による変形に基づきタービンハウジングに外力を及ぼした場合、当該外力に起因するハウジング捩れの中心軸である上記仮想線（Ｌ）上にリンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部（Ｐ）もシャフトとの連結部（Ｑ）も位置しないことから、これらの連結部（Ｐ，Ｑ）はいずれも、下流側排気系部品が熱膨張等による変形を起こす前と後とで明らかに位置ずれを起こす。但し、これら両連結部の間を上記仮想線（Ｌ）が通過するという構造を採用したことで、両連結部の位置ずれの程度は比較的小さく抑制される。従って、下流側排気系部品からの外力によりタービンハウジングに捩れが生じたとしても、ウェイストゲート弁の開弁開始圧力の変化は小さくとどめられる。
【００１６】
［付記］本発明の更に好ましい態様や追加的構成要件を以下に列挙する。
・請求項１、２又は３において、前記仮想線（Ｌ）は、前記出口側フランジを正面とする方向から視たときに出口ポートの中心とウェイストゲートポートの中心とを通る直線として把握されるところの仮想線（Ｌ）であること。また、仮想線（Ｌ）は、ハウジング捩れの中心軸となる仮想線（Ｌ）であること。
・請求項１、２又は３において、前記出口ポート及びウェイストゲートポートは、前記出口側フランジによって囲まれた出口側空間（Ｓ）に開口していること。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１及び２に記載のタービンハウジングによれば、出口側フランジに連結された下流側排気系部品からの外力による影響を受けてタービンハウジングが変形し易い状況にあったとしても、外力による変形の影響を受けることなくウェイストゲート弁の開弁開始圧力をほぼ正確に維持することができる。また、その結果として、タービンハウジングの薄肉化を図ることが極めて容易になる。
【００１８】
請求項３に記載のタービンハウジングによれば、出口側フランジに連結された下流側排気系部品からの外力による影響を受けてタービンハウジングが変形し易い状況にあったとしても、外力による変形の影響を緩和してウェイストゲート弁の開弁開始圧力のずれを比較的小さくとどめることができる。また、その結果として、タービンハウジングの薄肉化を図ることが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明のいくつかの実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
［第１実施形態］
図１〜図４は第１実施形態のタービンハウジング（単体）を示し、図５及び図６はそれにウェイストゲート機構を装着したタービンハウジングを示す。尚、図１及び図５は出口側フランジ２３を正面とする方向からタービンハウジングを視たときの正面図である。
【００２１】
図１〜図４に示すように、タービンハウジングは、内部にタービン室（図示略）を区画形成するスクロール部１１と、その正面側に設けられた出口ケース部１２とを有する。スクロール部１１と出口ケース部１２とは、タービン室の排気ガス出口である出口ポート１３を区画する第１柱状部１４及びタービン室の上流側をタービン室の出口側に連通させるウェイストゲートポート１５を区画する第２柱状部１６を介して連結されており、出口ケース部１２の正面側には、出口ポート１３及びウェイストゲートポート１５がそれぞれ開口している。出口ケース部１２の正面側に開口したウェイストゲートポート１５の周縁には、ウェイストゲート弁３４（図５参照）を着座させるためのバルブ座面１７が環状に形成されている。また、出口ケース部１２にはウェイストゲートポート１５の近傍において、ブッシュ３１（図５参照）を装着するための穴１８ａが貫通形成されたブッシュ取付部１８が設けられている。スクロール部１１、出口ケース部１２、第１柱状部１４、第２柱状部１６及びブッシュ取付部１８により、ハウジング本体１０が構成されている。
【００２２】
スクロール部１１の底部には、ハウジング本体１０に対し上流側排気系部品（例えば排気マニホルド）を連結するための入口側フランジ２１が設けられている（図３参照）。入口側フランジ２１のほぼ中央には、エンジンからの排気ガスをタービン室に導入するための入口ポート２２が形成されている。なお、入口ポート２２に進入した排気ガスは通常、タービン室を経由して前記出口ポート１３に向かうが、ウェイストゲートポート１５が開いている場合、排気ガスの一部がウェイストゲートポート１５を介してタービン室の出口側にバイパスされる。
【００２３】
出口ケース部１２の正面には、ハウジング本体１０に対し下流側排気系部品（例えばエルボやマニバータ）を連結するための出口側フランジ２３が設けられている。出口側フランジ２３には、下流側排気系部品側のフランジと接合するための接合面２３ａが形成されている。出口ケース部１２及びブッシュ取付部１８に一体化された出口側フランジ２３は、それによって囲まれた内側領域に出口側空間Ｓを区画形成しており、前記出口ポート１３及びウェイストゲートポート１５は当該出口側空間Ｓに開口している。そして本実施形態では、図１のように出口側フランジ２３を正面視したときに、出口側フランジ２３によって囲まれた出口側空間Ｓに開口した出口ポート１３及びウェイストゲートポート１５の各々の中心を真っ直ぐに通る仮想線Ｌを想定することができる。この仮想線Ｌは、出口側フランジ２３に連結された下流側排気系部品が熱膨張等による変形に基づきタービンハウジングに外力を及ぼしたときに、当該外力に起因するハウジング捩れの中心軸となるものである。
【００２４】
本明細書及び図面では、ハウジング捩れの中心軸としての仮想線Ｌを、図１のような出口側フランジ２３を正面視する正面図の紙面上に投影した直線として描くと共に、そのような二次元的紙面に投影された状態の直線として把握している。本来、個々の具体的なタービンハウジングでは、ハウジング捩れの中心軸たる仮想線Ｌの三次元空間内での絶対座標は一義的に定まるものであるが、一般に仮想線Ｌの三次元座標は、第１及び第２柱状部１４，１６の長さや太さ、あるいは入口側フランジ２１と出口側フランジ２３との相対位置関係などの様々な要因によって影響を受けるため、仮想線Ｌの三次元絶対座標は個々のタービンハウジングごとに異なるのが実情である。但し、第１及び第２柱状部の長さや太さ、出口側フランジと入口側フランジとの相対位置関係などといった要因が仮想線Ｌの三次元絶対座標に影響を及ぼすものであるとしても、少なくとも、出口側フランジ２３を正面とする方向からこれを正面視するというときには（つまり二次元紙面上への投影状態では）、ハウジング捩れの中心軸たる仮想線Ｌは出口ポート１３及びウェイストゲートポート１５の各々の中心を真っ直ぐに通る直線であるという条件を満たす、というのが本発明の前提となる技術的知見である。本発明を理解するにあたっては、この点を十分念頭に置く必要がある（後記第２及び第３実施形態においても同じ）。
【００２５】
図１〜図４に示す単体のタービンハウジングに対しては、図５及び図６に示すように、ウェイストゲート機構３０が装着される。ウェイストゲート機構３０は、筒状の軸受け部材であるブッシュ３１、そのブッシュ３１に支持されたシャフト３２（図６にシャフト３２の端面を図示）、弁腕３３、皿型弁であるウェイストゲート弁３４及び短いレバー状のリンク部材３５から構成されている。
【００２６】
ブッシュ３１は前記ブッシュ取付部の穴１８ａに圧入装着され、シャフト３２を回動可能に支持する。ブッシュ３１と共にシャフト３２は出口ケース部１２を貫通しており、シャフト３２の一端は出口側空間Ｓ内に配置され、他端はタービンハウジングの外に配置されている。出口側空間Ｓ内に進入したシャフト３２の一端部には、弁腕３３を介してウェイストゲート弁３４が取り付けられている。また、タービンハウジングの外に突出したシャフト３２の他端部には、短いレバー状のリンク部材３５の一端部が固着されている。シャフト３２と一体化したリンク部材３５は、シャフト３２の中心軸線Ｃに対して直交する方向に延びている。なお、短いレバー状のリンク部材３５にあってシャフト３２に連結された端部とは反対側の端部には、当該リンク部材３５と過給圧制御アクチュエータ３６とを作動連結するアクチュエータロッド３７の先端部が連結される（図６参照）。
【００２７】
そして本実施形態では、前記ウェイストゲートポート１５を縁取っているバルブ座面１７に着座したときのウェイストゲート弁３４の中心が、ウェイストゲートポート１５の中心にほぼ重なるように弁腕３３の長さが設定されている。また、出口側フランジ２３を正面視したときに、リンク部材３５におけるアクチュエータロッド３７との連結部中心Ｐが、前記出口ポート１３の中心とウェイストゲートポート１５の中心とを通る仮想線Ｌ上に位置するように、ブッシュ取付部１８の穴１８ａの位置及び向き並びにリンク部材３５の長さが設定されている。
【００２８】
第１実施形態では、リンク部材３５におけるアクチュエータロッド３７との連結部中心Ｐが、出口側フランジ２３を正面視したときの出口ポート１３の中心及びウェイストゲートポート１５の中心を通る仮想線Ｌ上に位置するように、ウェイストゲート機構３０がハウジング本体１０に装着されている。このため、出口側フランジ２３に連結された下流側排気系部品が熱膨張等による変形に基づきタービンハウジングに外力を及ぼしたとしても、当該外力に起因するハウジング捩れの中心軸である仮想線Ｌ上に上記連結部中心Ｐが位置するため、当該連結部中心Ｐは本質的に位置ずれしない。従って、下流側排気系部品からの外力によりタービンハウジングに捩れが生じたとしても、ウェイストゲート弁３４の開弁開始圧力が変化することはない。
【００２９】
［第２実施形態］
図７及び図８は、第２実施形態のタービンハウジング（ウェイストゲート機構３０装着済み）を示し、いずれの図面も出口側フランジ２３を正面視したときの正面図である。図７の例と図８の例とではウェイストゲート機構３０の装着態様が一見異なるが、以下に説明するようにウェイストゲート機構３０の装着に関する基本的な考え方は両者で共通しており、その意味で同じ範疇の実施形態として分類される。
【００３０】
第２実施形態のタービンハウジングは、前記第１実施形態と同様、スクロール部１１、出口ケース部１２、第１柱状部１４、第２柱状部１６及びブッシュ取付部１８から構成されるハウジング本体１０、並びに、ブッシュ３１、シャフト３２、弁腕３３、皿型弁としてのウェイストゲート弁３４及び短いレバー状のリンク部材３５から構成されるウェイストゲート機構３０を備えている。また、出口側フランジ２３を正面視したときに、出口側フランジ２３によって囲まれた出口側空間Ｓに開口した出口ポート１３及びウェイストゲートポート１５の各々の中心を真っ直ぐに通るところの、ハウジング捩れの中心軸としての仮想線Ｌを想定することができる点も、前記第１実施形態と同様である。
【００３１】
第２実施形態のタービンハウジングは、次の点で前記第１実施形態とは異なる。即ち、出口側フランジ２３を正面視したときに、シャフト３２（図中、Ｃは該シャフトの中心軸線）の外端位置にあるところの、リンク部材３５におけるシャフト３２との連結部中心Ｑが、出口ポート１３の中心とウェイストゲートポート１５（ウェイストゲート弁３４の下に隠れている）の中心とを通る仮想線Ｌ上に位置するように、ブッシュ取付部１８の穴１８ａの位置及び向きが設定されている。なお、かかる事情は図７と図８とで全く同じであり、両者の違いは、図７の例ではブッシュ３１及びブッシュ取付部１８が仮想線Ｌよりも上に配置されているのに対し、図８の例ではブッシュ３１及びブッシュ取付部１８が仮想線Ｌよりも下に配置されているという点にあるに過ぎない。
【００３２】
図７及び図８の第２実施形態では、リンク部材３５におけるシャフト３２との連結部中心Ｑが、出口側フランジ２３を正面視したときの出口ポート１３の中心及びウェイストゲートポート１５の中心を通る仮想線Ｌ上に位置するように、ウェイストゲート機構３０がハウジング本体１０に装着されている。このため、出口側フランジ２３に連結された下流側排気系部品が熱膨張等による変形に基づきタービンハウジングに外力を及ぼしたとしても、当該外力に起因するハウジング捩れの中心軸である仮想線Ｌ上に上記連結部中心Ｑが位置するため、当該連結部中心Ｑは本質的に位置ずれしない。従って、下流側排気系部品からの外力によりタービンハウジングに捩れが生じたとしても、ウェイストゲート弁３４の開弁開始圧力が変化することはない。
【００３３】
［第３実施形態］
図９は、第３実施形態のタービンハウジング（ウェイストゲート機構３０装着済み）を示し、出口側フランジ２３を正面視したときの正面図である。なお、上記第１及び第２実施形態は本発明のベストモードであるとの位置付けに対し、この第３実施形態は本発明のベターモードと位置付けられる。
【００３４】
第３実施形態のタービンハウジングは、前記第１実施形態と同様、スクロール部１１、出口ケース部１２、第１柱状部１４、第２柱状部１６及びブッシュ取付部１８から構成されるハウジング本体１０、並びに、ブッシュ３１、シャフト３２、弁腕３３、皿型弁としてのウェイストゲート弁３４及び短いレバー状のリンク部材３５から構成されるウェイストゲート機構３０を備えている。また、出口側フランジ２３を正面視したときに、出口側フランジ２３によって囲まれた出口側空間Ｓに開口した出口ポート１３及びウェイストゲートポート１５の各々の中心を真っ直ぐに通るところの、ハウジング捩れの中心軸としての仮想線Ｌを想定することができる点も、前記第１実施形態と同様である。
【００３５】
第３実施形態のタービンハウジングは、次の点で前記第１実施形態とは異なる。即ち、出口側フランジ２３を正面視したときに、リンク部材３５におけるアクチュエータロッド３７との連結部中心Ｐとシャフト３２との連結部中心Ｑとの間にあるリンク部材３５の中間部が、出口ポート１３の中心とウェイストゲートポート１５（ウェイストゲート弁３４の下に隠れている）の中心とを通る仮想線Ｌ上に位置するように、ブッシュ取付部１８の穴１８ａの位置及び向き並びにリンク部材３５の長さが設定されている。つまり図９において、出口ポート中心とウェイストゲートポート中心とを結ぶ仮想線Ｌが過給圧制御アクチュエータ３６との連結部中心Ｐとシャフト３２との連結部中心Ｑとの間を通るように、ブッシュ３１が取り付けられている。この第３実施形態の構成は、第１実施形態と第２実施形態との中間的構成とみることもできる。
【００３６】
第３実施形態では、出口側フランジ２３に連結された下流側排気系部品が熱膨張等による変形に基づきタービンハウジングに外力を及ぼした場合、当該外力に起因するハウジング捩れの中心軸である仮想線Ｌ上にリンク部材３５の上記連結部中心ＰもＱも位置しないため、これら連結部中心Ｐ，Ｑはいずれも、下流側排気系部品が熱膨張等による変形を起こす前と後とで位置ずれを起こすことは避けられない。但し、両連結部中心Ｐ，Ｑ間を仮想線Ｌが通るという次善策的構造を採用したことで、両連結部中心Ｐ，Ｑの位置ずれの程度は比較的小さく抑制される。従って、下流側排気系部品からの外力によりタービンハウジングに捩れが生じたとしても、ウェイストゲート弁３４の開弁開始圧力の変化が小さくとどめられる。
【００３７】
［従来例］
図１０は、本発明の範疇の外にある従来型のタービンハウジングを示し、出口側フランジ２３を正面視したときの正面図である。この従来例にあっても、出口側フランジ２３を正面視したときに、出口側フランジ２３によって囲まれた出口側空間Ｓに開口した出口ポート１３及びウェイストゲートポート１５（ウェイストゲート弁３４の下に隠れている）の各々の中心を真っ直ぐに通るところの、ハウジング捩れの中心軸としての仮想線Ｌを想定することができる点は、前記第１〜第３実施形態と同様である。但し図１０に示すように、従来例にあっては、ブッシュ３１及びブッシュ取付部１８が上記仮想線Ｌから離れた位置に設けられており、その結果、上記仮想線Ｌは、リンク部材３５におけるアクチュエータロッド３７との連結部中心Ｐもシャフト３２との連結部中心Ｑも通っておらず、又、連結部中心Ｐと連結部中心Ｑとの間も通っていない。
【００３８】
図１０の従来例によれば、出口側フランジ２３に連結された下流側排気系部品が熱膨張等による変形に基づきタービンハウジングに外力を及ぼした場合、当該外力に起因するハウジング捩れの中心軸である仮想線Ｌからかなり離れた位置にリンク部材３５の上記連結部中心Ｐ及びＱが位置するため、これら連結部中心Ｐ，Ｑは、下流側排気系部品が熱膨張等による変形を起こす前と後とでかなり大きな位置ずれを起こす。その位置ずれの程度は上記第３実施形態の場合よりもはるかに大きい。従って、図１０のタービンハウジングには本質的に、下流側排気系部品からの外力によりタービンハウジングに捩れが生じたとき、ウェイストゲート弁３４の開弁開始圧力が大きく変化するという問題がある。
【００３９】
［変更例］：上記第１〜第３実施形態ではリンク部材３５を短いレバー状の部材としたが、リンク部材３５はレバー状の部材に限定されない。例えば、過給圧制御アクチュエータ３６からシャフト３２への動作伝達構造を、短いレバー状のリンク部材３５とアクチュエータロッド３７との組合せに代えてラックアンドピニオンで構成した場合には、シャフト３２の端部に取り付けられるピニオンギアがリンク部材に相当することになる。
【００４０】
［変更例］：上記第１〜第３実施形態では、仮想線Ｌは出口側フランジの接合面２３ａよりもスクロール部１１寄りに位置していたが、仮想線Ｌが、出口側フランジの接合面２３ａと面一な平面内に含まれる直線であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１実施形態のタービンハウジング（単体）の正面図。
【図２】第１実施形態のタービンハウジング（単体）の右側面図。
【図３】第１実施形態のタービンハウジング（単体）の底面図。
【図４】第１実施形態のタービンハウジング（単体）の背面図。
【図５】第１実施形態のウェイストゲート機構付きタービンハウジングの正面図。
【図６】第１実施形態のウェイストゲート機構付きタービンハウジングの右側面図。
【図７】第２実施形態のウェイストゲート機構付きタービンハウジングの正面図。
【図８】第２実施形態のウェイストゲート機構付きタービンハウジングの正面図。
【図９】第３実施形態のウェイストゲート機構付きタービンハウジングの正面図。
【図１０】従来例のウェイストゲート機構付きタービンハウジングの正面図。
【符号の説明】
【００４２】
１０…ハウジング本体、１３…出口ポート、１５…ウェイストゲートポート、１８…ブッシュ取付部、２１…入口側フランジ、２３…出口側フランジ、３０…ウェイストゲート機構、３１…ブッシュ、３２…シャフト、３３…弁腕、３４…ウェイストゲート弁、３５…リンク部材、３６…過給圧制御アクチュエータ、３７…アクチュエータロッド、Ｃ…シャフトの中心軸線、Ｌ…出口ポート中心とウェイストゲートポート中心とを通る仮想線、Ｐ…リンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部中心、Ｑ…リンク部材におけるシャフトとの連結部中心、Ｓ…出口側空間。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボチャージャーの排気タービン側の一構成要素であるタービンハウジングに関する。特に、ウェイストゲート弁を含むウェイストゲート機構が装着されるタービンハウジングの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に自動車エンジン用のターボチャージャーは、同軸連結された排気タービン及びコンプレッサ、並びに、コンプレッサによる過給圧が設定圧を超えるのを防止するための過給圧制御機構を備えている。過給圧制御機構は、コンプレッサ側の圧力変化に応答するダイアフラム及び過給圧設定バネを内蔵した過給圧制御アクチュエータ、並びに、そのアクチュエータにロッドを介して作動連結された排気タービン側のウェイストゲート機構から構成される。例えば図１０に示すように、ウェイストゲート機構３０は、排気タービンのタービンハウジングに設けられたウェイストゲートポートを開閉するウェイストゲート弁３４、タービンハウジングに取り付けられるブッシュ３１、そのブッシュに支持されたシャフト及びそのシャフトと前記ロッドとを連結するリンク部材３５から構成される。そして、過給圧が設定圧を超えそうになると、過給圧制御アクチュエータがロッド、リンク部材３５及びシャフトを介してウェイストゲート弁３４を開動作することにより、排気タービンに向かう排気ガスがウェイストゲートポートからタービンハウジングの出口側にバイパスされ、その結果、排気タービンのオーバーランが未然防止される仕組みになっている（例えば特許文献１，２参照）。
【０００３】
従来のタービンハウジングは比較的厚肉で機械的剛性が非常に高かった。このため、タービンハウジングの出口側に設けられた出口側フランジに連結された下流側排気系部品（例えばエルボやマニバータ）が熱変形等したとしても、その影響を受けてタービンハウジングが変形等することはなかった。いわんや、タービンハウジングに連結された下流側排気系部品の熱変形等がウェイストゲート機構に悪影響を及ぼすことなどなかった。
【０００４】
ところが近年、自動車用エンジンの低温始動時における排気ガス浄化触媒の早期活性化実現のために、排気系部品の低熱容量化が重要な技術的課題とされるようになり、タービンハウジングも薄肉化が図られるようになった（例えば特許文献３参照）。しかし、タービンハウジングの薄肉化は同時に機械的剛性の低下をもたらし、そのマイナス面として、タービンハウジングの出口側フランジに連結された下流側排気系部品の熱変形等の影響を受けてタービンハウジングまでもが変形するという困った事態を招いた。特に、ターボチャージャーの作動中にタービンハウジングが変形すると、ウェイストゲート弁の開弁開始圧力が不本意にも初期設定からずれてしまい、設計通りの過給圧制御ができないという問題に直面した。より具体的には、外力によってタービンハウジングに予期せぬ捩れが生ずると、ハウジング本体に取り付けられたブッシュが本来あるべき位置からずれ、その影響でブッシュに支持されているシャフトもあらぬ位置にずれてしまう。その結果、過給圧制御アクチュエータの動作をウェイストゲート弁に伝達するリンク経路（つまりロッド、リンク部材及びシャフト）に機械的連結の乱れや動作不良が生じ、ウェイストゲート弁の開弁開始圧力が狂ってしまう。本発明はかかる事情に鑑みてなされたものである。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−１１７３２２号公報
【特許文献２】実開昭６３−１００６３５号公報及びその全文明細書
【特許文献３】特開２００３−５６３５４号公報（要約、第０００３段落）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、出口側フランジに連結された下流側排気系部品からの外力による影響を受けてタービンハウジングが変形し易い状況にあったとしても、外力による変形の影響を受けることなくウェイストゲート弁の開弁開始圧力をほぼ正確に維持することが可能なタービンハウジングを提供することにある。
【０００７】
また、出口側フランジに連結された下流側排気系部品からの外力による影響を受けてタービンハウジングが変形し易い状況にあったとしても、外力による変形の影響を緩和してウェイストゲート弁の開弁開始圧力のずれを比較的小さくとどめることが可能なタービンハウジングを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、実車搭載時に、タービンハウジングの出口側フランジに連結された下流側排気系部品（例えばエルボやマニバータ）が熱膨張等による変形に基づいてタービンハウジングに及ぼす外力と、その外力の影響を受けてタービンハウジングがどのように変形するかを入念に解析した。その結果、タービンハウジングの出口側フランジが、タービン室の排気ガス出口である出口ポートを区画しているハウジング本体の第１柱状部及びタービン室の上流側をタービン室の出口側に連通させるウェイストゲートポートを区画しているハウジング本体の第２柱状部を介して、タービン室を区画しているハウジング本体の主要部に一体化されているために、出口側フランジを正面とする方向から視たときに上記第１柱状部の中心と第２柱状部の中心とを通る直線として把握されるところの仮想線（Ｌ）を中心軸として、下流側排気系部品に連結されたタービンハウジングを傾かせようとする力（即ちタービンハウジングに捩れを生じさせようとする力）が働くことを見い出した。本発明は、かかる新規な技術的知見に基づくものである。
【０００９】
本発明（請求項１、２及び３）は、タービン室、タービン室の排気ガス出口である出口ポート、タービン室の上流側をタービン室の出口側に連通させるウェイストゲートポート及びそのウェイストゲートポートの近傍に設けられたブッシュ取付部を有するハウジング本体と、前記ハウジング本体に対し下流側排気系部品を連結させるためにハウジング本体の出口側に設けられた出口側フランジと、前記ブッシュ取付部に取り付けられるブッシュ、該ブッシュに支持されたシャフト、該シャフトの一端に設けられた前記ウェイストゲートポートを開閉するウェイストゲート弁及び該シャフトの他端に設けられたリンク部材を有するウェイストゲート機構とを備えてなるタービンハウジングに関するものである。
【００１０】
請求項１のタービンハウジングでは、前記ウェイストゲート機構を構成するリンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部（Ｐ）が、前記出口側フランジを正面とする方向から視たときに、出口ポートの中心とウェイストゲートポートの中心とを通る仮想線（Ｌ）上に位置するか又は当該仮想線（Ｌ）に極力近づくように、前記ウェイストゲート機構のブッシュが前記ハウジング本体のブッシュ取付部に取り付けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項１によれば、リンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部（Ｐ）が、出口側フランジを正面視したときの出口ポート中心とウェイストゲートポート中心とを通る仮想線（Ｌ）上に位置するか又は当該仮想線（Ｌ）に極力近くなるように位置設定されている（図５参照）。それ故、仮に出口側フランジに連結された下流側排気系部品が熱膨張等による変形に基づきタービンハウジングに外力を及ぼしたとしても、当該外力に起因するハウジング捩れの中心軸である上記仮想線（Ｌ）上又はその極近傍にリンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部（Ｐ）が位置するため、当該連結部（Ｐ）は本質的に位置ずれしにくい。つまり、下流側排気系部品が熱膨張等による変形を起こす前と後とで、リンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部（Ｐ）の絶対位置はあまり変化しない。このように、タービンハウジングに装着されたウェイストゲート機構のリンク部材と過給圧制御アクチュエータとの間の機械的連結関係は常に一定に保たれるので、下流側排気系部品からの外力によりタービンハウジングに捩れが生じたとしても、ウェイストゲート弁の開弁開始圧力に大きな狂いが生ずることが防止される。
【００１２】
請求項２のタービンハウジングでは、前記ウェイストゲート機構を構成するリンク部材における前記シャフトとの連結部（Ｑ）が、前記出口側フランジを正面とする方向から視たときに、出口ポートの中心とウェイストゲートポートの中心とを通る仮想線（Ｌ）上に位置するか又は当該仮想線（Ｌ）に極力近づくように、前記ウェイストゲート機構のブッシュが前記ハウジング本体のブッシュ取付部に取り付けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２によれば、リンク部材におけ前記シャフトとの連結部（Ｑ）が、出口側フランジを正面視したときの出口ポート中心とウェイストゲートポート中心とを通る仮想線（Ｌ）上に位置するか又は当該仮想線（Ｌ）に極力近くなるように位置設定されている（図７，８参照）。それ故、仮に出口側フランジに連結された下流側排気系部品が熱膨張等による変形に基づきタービンハウジングに外力を及ぼしたとしても、当該外力に起因するハウジング捩れの中心軸である上記仮想線（Ｌ）上又はその極近傍にリンク部材におけるシャフトとの連結部（Ｑ）が位置するため、当該連結部（Ｑ）は本質的に位置ずれしにくい。つまり、下流側排気系部品が熱膨張等による変形を起こす前と後とで、リンク部材におけるシャフトとの連結部（Ｑ）の絶対位置はあまり変化しない。このように、タービンハウジングに装着されたウェイストゲート機構のシャフトと、リンク部材を介した過給圧制御アクチュエータとの間の機械的連結関係は常に一定に保たれるので、下流側排気系部品からの外力によりタービンハウジングに捩れが生じたとしても、ウェイストゲート弁の開弁開始圧力に大きな狂いが生ずることが防止される。
【００１４】
請求項３のタービンハウジングでは、前記ウェイストゲート機構を構成するリンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部（Ｐ）と前記シャフトとの連結部（Ｑ）との間にあるリンク部材の中間部が、前記出口側フランジを正面とする方向から視たときに、出口ポートの中心とウェイストゲートポートの中心とを通る仮想線（Ｌ）上に位置するように、前記ウェイストゲート機構のブッシュが前記ハウジング本体のブッシュ取付部に取り付けられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項３によれば、出口側フランジを正面視したときの出口ポート中心及びウェイストゲートポート中心を通る仮想線（Ｌ）が、ウェイストゲート機構を構成するリンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部（Ｐ）とシャフトとの連結部（Ｑ）との間を通っている（図９参照）。請求項３の構成は、請求項１の構成と請求項２の構成との中間状態の構成と言える。この構成によれば、出口側フランジに連結された下流側排気系部品が熱膨張等による変形に基づきタービンハウジングに外力を及ぼした場合、当該外力に起因するハウジング捩れの中心軸である上記仮想線（Ｌ）上にリンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部（Ｐ）もシャフトとの連結部（Ｑ）も位置しないことから、これらの連結部（Ｐ，Ｑ）はいずれも、下流側排気系部品が熱膨張等による変形を起こす前と後とで明らかに位置ずれを起こす。但し、これら両連結部の間を上記仮想線（Ｌ）が通過するという構造を採用したことで、両連結部の位置ずれの程度は比較的小さく抑制される。従って、下流側排気系部品からの外力によりタービンハウジングに捩れが生じたとしても、ウェイストゲート弁の開弁開始圧力の変化は小さくとどめられる。
【００１６】
［付記］本発明の更に好ましい態様や追加的構成要件を以下に列挙する。
・請求項１、２又は３において、前記仮想線（Ｌ）は、前記出口側フランジを正面とする方向から視たときに出口ポートの中心とウェイストゲートポートの中心とを通る直線として把握されるところの仮想線（Ｌ）であること。また、仮想線（Ｌ）は、ハウジング捩れの中心軸となる仮想線（Ｌ）であること。
・請求項１、２又は３において、前記出口ポート及びウェイストゲートポートは、前記出口側フランジによって囲まれた出口側空間（Ｓ）に開口していること。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１及び２に記載のタービンハウジングによれば、出口側フランジに連結された下流側排気系部品からの外力による影響を受けてタービンハウジングが変形し易い状況にあったとしても、外力による変形の影響を受けることなくウェイストゲート弁の開弁開始圧力をほぼ正確に維持することができる。また、その結果として、タービンハウジングの薄肉化を図ることが極めて容易になる。
【００１８】
請求項３に記載のタービンハウジングによれば、出口側フランジに連結された下流側排気系部品からの外力による影響を受けてタービンハウジングが変形し易い状況にあったとしても、外力による変形の影響を緩和してウェイストゲート弁の開弁開始圧力のずれを比較的小さくとどめることができる。また、その結果として、タービンハウジングの薄肉化を図ることが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明のいくつかの実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
［第１実施形態］
図１〜図４は第１実施形態のタービンハウジング（単体）を示し、図５及び図６はそれにウェイストゲート機構を装着したタービンハウジングを示す。尚、図１及び図５は出口側フランジ２３を正面とする方向からタービンハウジングを視たときの正面図である。
【００２１】
図１〜図４に示すように、タービンハウジングは、内部にタービン室（図示略）を区画形成するスクロール部１１と、その正面側に設けられた出口ケース部１２とを有する。スクロール部１１と出口ケース部１２とは、タービン室の排気ガス出口である出口ポート１３を区画する第１柱状部１４及びタービン室の上流側をタービン室の出口側に連通させるウェイストゲートポート１５を区画する第２柱状部１６を介して連結されており、出口ケース部１２の正面側には、出口ポート１３及びウェイストゲートポート１５がそれぞれ開口している。出口ケース部１２の正面側に開口したウェイストゲートポート１５の周縁には、ウェイストゲート弁３４（図５参照）を着座させるためのバルブ座面１７が環状に形成されている。また、出口ケース部１２にはウェイストゲートポート１５の近傍において、ブッシュ３１（図５参照）を装着するための穴１８ａが貫通形成されたブッシュ取付部１８が設けられている。スクロール部１１、出口ケース部１２、第１柱状部１４、第２柱状部１６及びブッシュ取付部１８により、ハウジング本体１０が構成されている。
【００２２】
スクロール部１１の底部には、ハウジング本体１０に対し上流側排気系部品（例えば排気マニホルド）を連結するための入口側フランジ２１が設けられている（図３参照）。入口側フランジ２１のほぼ中央には、エンジンからの排気ガスをタービン室に導入するための入口ポート２２が形成されている。なお、入口ポート２２に進入した排気ガスは通常、タービン室を経由して前記出口ポート１３に向かうが、ウェイストゲートポート１５が開いている場合、排気ガスの一部がウェイストゲートポート１５を介してタービン室の出口側にバイパスされる。
【００２３】
出口ケース部１２の正面には、ハウジング本体１０に対し下流側排気系部品（例えばエルボやマニバータ）を連結するための出口側フランジ２３が設けられている。出口側フランジ２３には、下流側排気系部品側のフランジと接合するための接合面２３ａが形成されている。出口ケース部１２及びブッシュ取付部１８に一体化された出口側フランジ２３は、それによって囲まれた内側領域に出口側空間Ｓを区画形成しており、前記出口ポート１３及びウェイストゲートポート１５は当該出口側空間Ｓに開口している。そして本実施形態では、図１のように出口側フランジ２３を正面視したときに、出口側フランジ２３によって囲まれた出口側空間Ｓに開口した出口ポート１３及びウェイストゲートポート１５の各々の中心を真っ直ぐに通る仮想線Ｌを想定することができる。この仮想線Ｌは、出口側フランジ２３に連結された下流側排気系部品が熱膨張等による変形に基づきタービンハウジングに外力を及ぼしたときに、当該外力に起因するハウジング捩れの中心軸となるものである。
【００２４】
本明細書及び図面では、ハウジング捩れの中心軸としての仮想線Ｌを、図１のような出口側フランジ２３を正面視する正面図の紙面上に投影した直線として描くと共に、そのような二次元的紙面に投影された状態の直線として把握している。本来、個々の具体的なタービンハウジングでは、ハウジング捩れの中心軸たる仮想線Ｌの三次元空間内での絶対座標は一義的に定まるものであるが、一般に仮想線Ｌの三次元座標は、第１及び第２柱状部１４，１６の長さや太さ、あるいは入口側フランジ２１と出口側フランジ２３との相対位置関係などの様々な要因によって影響を受けるため、仮想線Ｌの三次元絶対座標は個々のタービンハウジングごとに異なるのが実情である。但し、第１及び第２柱状部の長さや太さ、出口側フランジと入口側フランジとの相対位置関係などといった要因が仮想線Ｌの三次元絶対座標に影響を及ぼすものであるとしても、少なくとも、出口側フランジ２３を正面とする方向からこれを正面視するというときには（つまり二次元紙面上への投影状態では）、ハウジング捩れの中心軸たる仮想線Ｌは出口ポート１３及びウェイストゲートポート１５の各々の中心を真っ直ぐに通る直線であるという条件を満たす、というのが本発明の前提となる技術的知見である。本発明を理解するにあたっては、この点を十分念頭に置く必要がある（後記第２及び第３実施形態においても同じ）。
【００２５】
図１〜図４に示す単体のタービンハウジングに対しては、図５及び図６に示すように、ウェイストゲート機構３０が装着される。ウェイストゲート機構３０は、筒状の軸受け部材であるブッシュ３１、そのブッシュ３１に支持されたシャフト３２（図６にシャフト３２の端面を図示）、弁腕３３、皿型弁であるウェイストゲート弁３４及び短いレバー状のリンク部材３５から構成されている。
【００２６】
ブッシュ３１は前記ブッシュ取付部の穴１８ａに圧入装着され、シャフト３２を回動可能に支持する。ブッシュ３１と共にシャフト３２は出口ケース部１２を貫通しており、シャフト３２の一端は出口側空間Ｓ内に配置され、他端はタービンハウジングの外に配置されている。出口側空間Ｓ内に進入したシャフト３２の一端部には、弁腕３３を介してウェイストゲート弁３４が取り付けられている。また、タービンハウジングの外に突出したシャフト３２の他端部には、短いレバー状のリンク部材３５の一端部が固着されている。シャフト３２と一体化したリンク部材３５は、シャフト３２の中心軸線Ｃに対して直交する方向に延びている。なお、短いレバー状のリンク部材３５にあってシャフト３２に連結された端部とは反対側の端部には、当該リンク部材３５と過給圧制御アクチュエータ３６とを作動連結するアクチュエータロッド３７の先端部が連結される（図６参照）。
【００２７】
そして本実施形態では、前記ウェイストゲートポート１５を縁取っているバルブ座面１７に着座したときのウェイストゲート弁３４の中心が、ウェイストゲートポート１５の中心にほぼ重なるように弁腕３３の長さが設定されている。また、出口側フランジ２３を正面視したときに、リンク部材３５におけるアクチュエータロッド３７との連結部中心Ｐが、前記出口ポート１３の中心とウェイストゲートポート１５の中心とを通る仮想線Ｌ上に位置するように、ブッシュ取付部１８の穴１８ａの位置及び向き並びにリンク部材３５の長さが設定されている。
【００２８】
第１実施形態では、リンク部材３５におけるアクチュエータロッド３７との連結部中心Ｐが、出口側フランジ２３を正面視したときの出口ポート１３の中心及びウェイストゲートポート１５の中心を通る仮想線Ｌ上に位置するように、ウェイストゲート機構３０がハウジング本体１０に装着されている。このため、出口側フランジ２３に連結された下流側排気系部品が熱膨張等による変形に基づきタービンハウジングに外力を及ぼしたとしても、当該外力に起因するハウジング捩れの中心軸である仮想線Ｌ上に上記連結部中心Ｐが位置するため、当該連結部中心Ｐは本質的に位置ずれしない。従って、下流側排気系部品からの外力によりタービンハウジングに捩れが生じたとしても、ウェイストゲート弁３４の開弁開始圧力が変化することはない。
【００２９】
［第２実施形態］
図７及び図８は、第２実施形態のタービンハウジング（ウェイストゲート機構３０装着済み）を示し、いずれの図面も出口側フランジ２３を正面視したときの正面図である。図７の例と図８の例とではウェイストゲート機構３０の装着態様が一見異なるが、以下に説明するようにウェイストゲート機構３０の装着に関する基本的な考え方は両者で共通しており、その意味で同じ範疇の実施形態として分類される。
【００３０】
第２実施形態のタービンハウジングは、前記第１実施形態と同様、スクロール部１１、出口ケース部１２、第１柱状部１４、第２柱状部１６及びブッシュ取付部１８から構成されるハウジング本体１０、並びに、ブッシュ３１、シャフト３２、弁腕３３、皿型弁としてのウェイストゲート弁３４及び短いレバー状のリンク部材３５から構成されるウェイストゲート機構３０を備えている。また、出口側フランジ２３を正面視したときに、出口側フランジ２３によって囲まれた出口側空間Ｓに開口した出口ポート１３及びウェイストゲートポート１５の各々の中心を真っ直ぐに通るところの、ハウジング捩れの中心軸としての仮想線Ｌを想定することができる点も、前記第１実施形態と同様である。
【００３１】
第２実施形態のタービンハウジングは、次の点で前記第１実施形態とは異なる。即ち、出口側フランジ２３を正面視したときに、シャフト３２（図中、Ｃは該シャフトの中心軸線）の外端位置にあるところの、リンク部材３５におけるシャフト３２との連結部中心Ｑが、出口ポート１３の中心とウェイストゲートポート１５（ウェイストゲート弁３４の下に隠れている）の中心とを通る仮想線Ｌ上に位置するように、ブッシュ取付部１８の穴１８ａの位置及び向きが設定されている。なお、かかる事情は図７と図８とで全く同じであり、両者の違いは、図７の例ではブッシュ３１及びブッシュ取付部１８が仮想線Ｌよりも上に配置されているのに対し、図８の例ではブッシュ３１及びブッシュ取付部１８が仮想線Ｌよりも下に配置されているという点にあるに過ぎない。
【００３２】
図７及び図８の第２実施形態では、リンク部材３５におけるシャフト３２との連結部中心Ｑが、出口側フランジ２３を正面視したときの出口ポート１３の中心及びウェイストゲートポート１５の中心を通る仮想線Ｌ上に位置するように、ウェイストゲート機構３０がハウジング本体１０に装着されている。このため、出口側フランジ２３に連結された下流側排気系部品が熱膨張等による変形に基づきタービンハウジングに外力を及ぼしたとしても、当該外力に起因するハウジング捩れの中心軸である仮想線Ｌ上に上記連結部中心Ｑが位置するため、当該連結部中心Ｑは本質的に位置ずれしない。従って、下流側排気系部品からの外力によりタービンハウジングに捩れが生じたとしても、ウェイストゲート弁３４の開弁開始圧力が変化することはない。
【００３３】
［第３実施形態］
図９は、第３実施形態のタービンハウジング（ウェイストゲート機構３０装着済み）を示し、出口側フランジ２３を正面視したときの正面図である。なお、上記第１及び第２実施形態は本発明のベストモードであるとの位置付けに対し、この第３実施形態は本発明のベターモードと位置付けられる。
【００３４】
第３実施形態のタービンハウジングは、前記第１実施形態と同様、スクロール部１１、出口ケース部１２、第１柱状部１４、第２柱状部１６及びブッシュ取付部１８から構成されるハウジング本体１０、並びに、ブッシュ３１、シャフト３２、弁腕３３、皿型弁としてのウェイストゲート弁３４及び短いレバー状のリンク部材３５から構成されるウェイストゲート機構３０を備えている。また、出口側フランジ２３を正面視したときに、出口側フランジ２３によって囲まれた出口側空間Ｓに開口した出口ポート１３及びウェイストゲートポート１５の各々の中心を真っ直ぐに通るところの、ハウジング捩れの中心軸としての仮想線Ｌを想定することができる点も、前記第１実施形態と同様である。
【００３５】
第３実施形態のタービンハウジングは、次の点で前記第１実施形態とは異なる。即ち、出口側フランジ２３を正面視したときに、リンク部材３５におけるアクチュエータロッド３７との連結部中心Ｐとシャフト３２との連結部中心Ｑとの間にあるリンク部材３５の中間部が、出口ポート１３の中心とウェイストゲートポート１５（ウェイストゲート弁３４の下に隠れている）の中心とを通る仮想線Ｌ上に位置するように、ブッシュ取付部１８の穴１８ａの位置及び向き並びにリンク部材３５の長さが設定されている。つまり図９において、出口ポート中心とウェイストゲートポート中心とを結ぶ仮想線Ｌが過給圧制御アクチュエータ３６との連結部中心Ｐとシャフト３２との連結部中心Ｑとの間を通るように、ブッシュ３１が取り付けられている。この第３実施形態の構成は、第１実施形態と第２実施形態との中間的構成とみることもできる。
【００３６】
第３実施形態では、出口側フランジ２３に連結された下流側排気系部品が熱膨張等による変形に基づきタービンハウジングに外力を及ぼした場合、当該外力に起因するハウジング捩れの中心軸である仮想線Ｌ上にリンク部材３５の上記連結部中心ＰもＱも位置しないため、これら連結部中心Ｐ，Ｑはいずれも、下流側排気系部品が熱膨張等による変形を起こす前と後とで位置ずれを起こすことは避けられない。但し、両連結部中心Ｐ，Ｑ間を仮想線Ｌが通るという次善策的構造を採用したことで、両連結部中心Ｐ，Ｑの位置ずれの程度は比較的小さく抑制される。従って、下流側排気系部品からの外力によりタービンハウジングに捩れが生じたとしても、ウェイストゲート弁３４の開弁開始圧力の変化が小さくとどめられる。
【００３７】
［従来例］
図１０は、本発明の範疇の外にある従来型のタービンハウジングを示し、出口側フランジ２３を正面視したときの正面図である。この従来例にあっても、出口側フランジ２３を正面視したときに、出口側フランジ２３によって囲まれた出口側空間Ｓに開口した出口ポート１３及びウェイストゲートポート１５（ウェイストゲート弁３４の下に隠れている）の各々の中心を真っ直ぐに通るところの、ハウジング捩れの中心軸としての仮想線Ｌを想定することができる点は、前記第１〜第３実施形態と同様である。但し図１０に示すように、従来例にあっては、ブッシュ３１及びブッシュ取付部１８が上記仮想線Ｌから離れた位置に設けられており、その結果、上記仮想線Ｌは、リンク部材３５におけるアクチュエータロッド３７との連結部中心Ｐもシャフト３２との連結部中心Ｑも通っておらず、又、連結部中心Ｐと連結部中心Ｑとの間も通っていない。
【００３８】
図１０の従来例によれば、出口側フランジ２３に連結された下流側排気系部品が熱膨張等による変形に基づきタービンハウジングに外力を及ぼした場合、当該外力に起因するハウジング捩れの中心軸である仮想線Ｌからかなり離れた位置にリンク部材３５の上記連結部中心Ｐ及びＱが位置するため、これら連結部中心Ｐ，Ｑは、下流側排気系部品が熱膨張等による変形を起こす前と後とでかなり大きな位置ずれを起こす。その位置ずれの程度は上記第３実施形態の場合よりもはるかに大きい。従って、図１０のタービンハウジングには本質的に、下流側排気系部品からの外力によりタービンハウジングに捩れが生じたとき、ウェイストゲート弁３４の開弁開始圧力が大きく変化するという問題がある。
【００３９】
［変更例］：上記第１〜第３実施形態ではリンク部材３５を短いレバー状の部材としたが、リンク部材３５はレバー状の部材に限定されない。例えば、過給圧制御アクチュエータ３６からシャフト３２への動作伝達構造を、短いレバー状のリンク部材３５とアクチュエータロッド３７との組合せに代えてラックアンドピニオンで構成した場合には、シャフト３２の端部に取り付けられるピニオンギアがリンク部材に相当することになる。
【００４０】
［変更例］：上記第１〜第３実施形態では、仮想線Ｌは出口側フランジの接合面２３ａよりもスクロール部１１寄りに位置していたが、仮想線Ｌが、出口側フランジの接合面２３ａと面一な平面内に含まれる直線であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１実施形態のタービンハウジング（単体）の正面図。
【図２】第１実施形態のタービンハウジング（単体）の右側面図。
【図３】第１実施形態のタービンハウジング（単体）の底面図。
【図４】第１実施形態のタービンハウジング（単体）の背面図。
【図５】第１実施形態のウェイストゲート機構付きタービンハウジングの正面図。
【図６】第１実施形態のウェイストゲート機構付きタービンハウジングの右側面図。
【図７】第２実施形態のウェイストゲート機構付きタービンハウジングの正面図。
【図８】第２実施形態のウェイストゲート機構付きタービンハウジングの正面図。
【図９】第３実施形態のウェイストゲート機構付きタービンハウジングの正面図。
【図１０】従来例のウェイストゲート機構付きタービンハウジングの正面図。
【符号の説明】
【００４２】
１０…ハウジング本体、１３…出口ポート、１５…ウェイストゲートポート、１８…ブッシュ取付部、２１…入口側フランジ、２３…出口側フランジ、３０…ウェイストゲート機構、３１…ブッシュ、３２…シャフト、３３…弁腕、３４…ウェイストゲート弁、３５…リンク部材、３６…過給圧制御アクチュエータ、３７…アクチュエータロッド、Ｃ…シャフトの中心軸線、Ｌ…出口ポート中心とウェイストゲートポート中心とを通る仮想線、Ｐ…リンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部中心、Ｑ…リンク部材におけるシャフトとの連結部中心、Ｓ…出口側空間。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン室、タービン室の排気ガス出口である出口ポート、タービン室の上流側をタービン室の出口側に連通させるウェイストゲートポート及びそのウェイストゲートポートの近傍に設けられたブッシュ取付部を有するハウジング本体と、
前記ハウジング本体に対し下流側排気系部品を連結させるためにハウジング本体の出口側に設けられた出口側フランジと、
前記ブッシュ取付部に取り付けられるブッシュ、該ブッシュに支持されたシャフト、該シャフトの一端に設けられた前記ウェイストゲートポートを開閉するウェイストゲート弁及び該シャフトの他端に設けられたリンク部材を有するウェイストゲート機構と
を備えてなるタービンハウジングにおいて、
前記ウェイストゲート機構を構成するリンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部（Ｐ）が、前記出口側フランジを正面とする方向から視たときに、出口ポートの中心とウェイストゲートポートの中心とを通る仮想線（Ｌ）上に位置するか又は当該仮想線（Ｌ）に極力近づくように、前記ウェイストゲート機構のブッシュが前記ハウジング本体のブッシュ取付部に取り付けられていることを特徴とするタービンハウジング。
【請求項２】
タービン室、タービン室の排気ガス出口である出口ポート、タービン室の上流側をタービン室の出口側に連通させるウェイストゲートポート及びそのウェイストゲートポートの近傍に設けられたブッシュ取付部を有するハウジング本体と、
前記ハウジング本体に対し下流側排気系部品を連結させるためにハウジング本体の出口側に設けられた出口側フランジと、
前記ブッシュ取付部に取り付けられるブッシュ、該ブッシュに支持されたシャフト、該シャフトの一端に設けられた前記ウェイストゲートポートを開閉するウェイストゲート弁及び該シャフトの他端に設けられたリンク部材を有するウェイストゲート機構と
を備えてなるタービンハウジングにおいて、
前記ウェイストゲート機構を構成するリンク部材における前記シャフトとの連結部（Ｑ）が、前記出口側フランジを正面とする方向から視たときに、出口ポートの中心とウェイストゲートポートの中心とを通る仮想線（Ｌ）上に位置するか又は当該仮想線（Ｌ）に極力近づくように、前記ウェイストゲート機構のブッシュが前記ハウジング本体のブッシュ取付部に取り付けられていることを特徴とするタービンハウジング。
【請求項３】
タービン室、タービン室の排気ガス出口である出口ポート、タービン室の上流側をタービン室の出口側に連通させるウェイストゲートポート及びそのウェイストゲートポートの近傍に設けられたブッシュ取付部を有するハウジング本体と、
前記ハウジング本体に対し下流側排気系部品を連結させるためにハウジング本体の出口側に設けられた出口側フランジと、
前記ブッシュ取付部に取り付けられるブッシュ、該ブッシュに支持されたシャフト、該シャフトの一端に設けられた前記ウェイストゲートポートを開閉するウェイストゲート弁及び該シャフトの他端に設けられたリンク部材を有するウェイストゲート機構と
を備えてなるタービンハウジングにおいて、
前記ウェイストゲート機構を構成するリンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部（Ｐ）と前記シャフトとの連結部（Ｑ）との間にあるリンク部材の中間部が、前記出口側フランジを正面とする方向から視たときに、出口ポートの中心とウェイストゲートポートの中心とを通る仮想線（Ｌ）上に位置するように、前記ウェイストゲート機構のブッシュが前記ハウジング本体のブッシュ取付部に取り付けられていることを特徴とするタービンハウジング。
【請求項１】
タービン室、タービン室の排気ガス出口である出口ポート、タービン室の上流側をタービン室の出口側に連通させるウェイストゲートポート及びそのウェイストゲートポートの近傍に設けられたブッシュ取付部を有するハウジング本体と、
前記ハウジング本体に対し下流側排気系部品を連結させるためにハウジング本体の出口側に設けられた出口側フランジと、
前記ブッシュ取付部に取り付けられるブッシュ、該ブッシュに支持されたシャフト、該シャフトの一端に設けられた前記ウェイストゲートポートを開閉するウェイストゲート弁及び該シャフトの他端に設けられたリンク部材を有するウェイストゲート機構と
を備えてなるタービンハウジングにおいて、
前記ウェイストゲート機構を構成するリンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部（Ｐ）が、前記出口側フランジを正面とする方向から視たときに、出口ポートの中心とウェイストゲートポートの中心とを通る仮想線（Ｌ）上に位置するか又は当該仮想線（Ｌ）に極力近づくように、前記ウェイストゲート機構のブッシュが前記ハウジング本体のブッシュ取付部に取り付けられていることを特徴とするタービンハウジング。
【請求項２】
タービン室、タービン室の排気ガス出口である出口ポート、タービン室の上流側をタービン室の出口側に連通させるウェイストゲートポート及びそのウェイストゲートポートの近傍に設けられたブッシュ取付部を有するハウジング本体と、
前記ハウジング本体に対し下流側排気系部品を連結させるためにハウジング本体の出口側に設けられた出口側フランジと、
前記ブッシュ取付部に取り付けられるブッシュ、該ブッシュに支持されたシャフト、該シャフトの一端に設けられた前記ウェイストゲートポートを開閉するウェイストゲート弁及び該シャフトの他端に設けられたリンク部材を有するウェイストゲート機構と
を備えてなるタービンハウジングにおいて、
前記ウェイストゲート機構を構成するリンク部材における前記シャフトとの連結部（Ｑ）が、前記出口側フランジを正面とする方向から視たときに、出口ポートの中心とウェイストゲートポートの中心とを通る仮想線（Ｌ）上に位置するか又は当該仮想線（Ｌ）に極力近づくように、前記ウェイストゲート機構のブッシュが前記ハウジング本体のブッシュ取付部に取り付けられていることを特徴とするタービンハウジング。
【請求項３】
タービン室、タービン室の排気ガス出口である出口ポート、タービン室の上流側をタービン室の出口側に連通させるウェイストゲートポート及びそのウェイストゲートポートの近傍に設けられたブッシュ取付部を有するハウジング本体と、
前記ハウジング本体に対し下流側排気系部品を連結させるためにハウジング本体の出口側に設けられた出口側フランジと、
前記ブッシュ取付部に取り付けられるブッシュ、該ブッシュに支持されたシャフト、該シャフトの一端に設けられた前記ウェイストゲートポートを開閉するウェイストゲート弁及び該シャフトの他端に設けられたリンク部材を有するウェイストゲート機構と
を備えてなるタービンハウジングにおいて、
前記ウェイストゲート機構を構成するリンク部材における過給圧制御アクチュエータとの連結部（Ｐ）と前記シャフトとの連結部（Ｑ）との間にあるリンク部材の中間部が、前記出口側フランジを正面とする方向から視たときに、出口ポートの中心とウェイストゲートポートの中心とを通る仮想線（Ｌ）上に位置するように、前記ウェイストゲート機構のブッシュが前記ハウジング本体のブッシュ取付部に取り付けられていることを特徴とするタービンハウジング。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−５６７７４（Ｐ２００７−５６７７４Ａ）
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４３５２２（Ｐ２００５−２４３５２２）
【出願日】平成１７年８月２５日（２００５．８．２５）
【出願人】（０００１００８０５）アイシン高丘株式会社 (202)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２５日（２００５．８．２５）
【出願人】（０００１００８０５）アイシン高丘株式会社 (202)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]