JP5985329B2 - ターボチャージャ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンプレッサハウジングと軸受ハウジングとの間にバックプレートを配設したターボチャージャ及びその製造方法に関する。

自動車等に搭載されるターボチャージャは、コンプレッサにおいて吸入した空気を圧縮して内燃機関へ向かって吐出するよう構成されている。すなわち、コンプレッサハウジングの内側に形成された空気流路には、インペラから吐出された圧縮空気が流れ込む吐出スクロール室があり、該吐出スクロール室は圧縮空気を吐出ポートへ導き、吐出ポートから圧縮空気を内燃機関側へ吐出するよう構成されている。そして、特に吐出スクロール室の形状はコンプレッサの性能に大きく影響し、要求性能に応じて適切な形状に仕上げることが求められる。

ここで、コンプレッサハウジングを製造する方法としては、例えば、重力鋳造による方法がある。この場合には、いわゆる中子を用いて鋳造を行うことができるため、形状自由度が高く、複雑な形状にも対応することができる。しかしながら、鋳造サイクルが長いため生産性が悪く、コストも高い。また、砂型等を用いると面粗度が大きくなるため、コンプレッサの効率が低下してしまうという問題もある。

これに対し、コンプレッサハウジングをダイキャストにより成形する方法がある。この場合には、重力鋳造に比べて鋳造サイクルが短いため生産性が良く、コストも安い。しかしながら、型抜き可能な形状でなければ成形することができないため、形状自由度が低く、複雑な形状に対応することができない。そこで、特許文献１に開示されているように、３つのピース、すなわち、スクロールピースとシュラウドピースと外周環状ピースとを互いに組み付けることにより構成したコンプレッサハウジングがある。これにより、各ピースをダイキャストによって成形しやすい形状としつつ、コンプレッサハウジングの吐出スクロール室の形状自由度を確保している。

また、特許文献２に記載のターボチャージャにおいては、コンプレッサハウジングを、スクロールピースとシュラウドピースとの２ピースによって構成している。そして、コンプレッサハウジングにおける吸気側と反対側に配されるバックプレートの外周部に曲面を設け、この曲面を吐出スクロール室の内壁面の一部としている。

特許第４７７８０９７号公報 特開２００２−１８０８４１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のコンプレッサハウジングは、部品点数が多くなると共に、製造工数も多くなり、製造コストが高くなる。また、外周環状ピースの位置精度を極めて高精度にしないと、その内側端部における継ぎ目において、ディフューザ部から吐出スクロール室へ吐出される圧縮空気の円滑な流れを阻害するおそれがある。
また、特許文献２に記載のターボチャージャにおいては、バックプレートに形成した曲面部分の形状が、周方向にわたって一定となっている。そのため、吐出スクロール室の形状自由度が制限され、理想的な形状とすることには限界が生じることとなる。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、コスト低減、性能向上を図ることができるターボチャージャ及びその製造方法を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、インペラが配された空気流路を内側に有するコンプレッサハウジングと、上記インペラを連結するロータシャフトを回転自在に支持する軸受ハウジングと、該軸受ハウジングとコンプレッサハウジングとの間に配設されて上記空気流路の一部に面するバックプレートとを備えたターボチャージャであって、
上記空気流路は、上記インペラに向けて空気を吸い込む吸気口と、上記インペラの外周側において周方向に形成され、上記インペラから吐出される圧縮空気を吐出ポートへ導く吐出スクロール室とを有し、該吐出スクロール室は、周方向において上記吐出ポートへ向かうにしたがって徐々に断面積が大きくなる形状を備え、
上記コンプレッサハウジングは、互いに組み付けられたスクロールピースとシュラウドピースとからなり、
上記スクロールピースは、上記吸気口を形成する筒状の吸気口形成部と、上記吐出スクロール室における吸気側の壁面を構成する吸気側凹面と、上記吐出スクロール室の外周側に配されるスクロール外周部とを有し、
上記シュラウドピースは、上記スクロールピースに嵌入される筒状のシュラウド嵌入部と、上記吐出スクロール室における内周側の壁面を構成する内周側凹面と、上記インペラに対向するシュラウド面と、該シュラウド面から上記吐出スクロール室に向かって延びるディフューザ面とを有し、
上記バックプレートは、上記ディフューザ面に対向する対向面と、上記スクロールピースの上記スクロール外周部内に嵌入される外周環状嵌入部と、上記吐出スクロール室における外周側の壁面を構成する外周側凹面とを備え、
該外周側凹面は、上記インペラの回転軸を含む平面による断面形状が周方向に沿って徐々に変化した形状を有し、
また、上記バックプレートは、上記軸受ハウジングにボルト締結されており、上記ロータシャフトを挿通するシャフト孔と、ボルトを挿通するボルト孔と、潤滑油を排出するオイル排出口とを、上記対向面よりも内周側のプレート中央部に形成してなることを特徴とするターボチャージャにある（請求項１）。

上記ターボチャージャにおいては、上記スクロールピースと上記シュラウドピースとの２つのピースによってコンプレッサハウジングを構成することができるため、コンプレッサハウジングの部品点数を比較的少なくすることができる。その結果、ターボチャージャの製造工数を低減することができ、製造コストを低減することができる。

また、上記バックプレートの上記外周側凹面によって、吐出スクロール室の壁面の一部を構成することができる。すなわち、軸受ハウジングとコンプレッサハウジングとの間にバックプレートを配設したターボチャージャにおいて既存の部品であるバックプレートの一部を利用して、吐出スクロール室の壁面の一部を凹状に形成することとなる。そのため、部品点数を多くしなくても、吐出スクロール室の形状自由度を向上させることができる。

そして、外周側凹面は、上記インペラの回転軸を含む平面による断面形状が周方向に沿って徐々に変化した形状を有する。そのため、吐出スクロール室における外周側の壁面の形状を、周方向に沿って徐々に変化させることができる。これにより、吐出スクロール室の形状を理想的な形状とすることが可能となり、コンプレッサ内における理想的な空気の流れを実現することができる。その結果、ターボチャージャの性能向上を図ることができる。

また、上記外周側凹面は、上記ディフューザ面に対向する対向面と共に、バックプレートに形成されている。そのため、対向面と外周側凹面との間に継ぎ目が形成されることもない。したがって、上記ディフューザ面と上記対向面との間の空間（ディフューザ部）から吐出スクロール室へ吐出される圧縮空気の円滑な流れを容易かつ確実に実現することができる。かかる観点からも、ターボチャージャの性能向上を確保することができる。

以上のごとく、本発明によれば、コスト低減、性能向上を図ることができるターボチャージャを提供することができる。

実施例１における、コンプレッサ部分の断面図であって、図３のＡ−Ａ線矢視断面相当図。 実施例１における、コンプレッサ部分の他の断面図であって、図３のＢ−Ｂ線矢視断面相当図。 実施例１における、吸気側から見たコンプレッサハウジングの平面図。 実施例１における、コンプレッサハウジングの断面図。 実施例１における、バックプレートの断面図。 実施例１における、スクロール室の全体形状を示す説明図。 実施例１における、コンプレッサハウジングの斜視図。 実施例１における、バックプレートの斜視図。 実施例１における、軸受ハウジング側から見たバックプレートの背面図。 実施例１における、コンプレッサ側から見たバックプレートの正面図。 （Ａ）図１０のＣ−Ｃ線矢視断面図、（Ｂ）図１０のＤ−Ｄ線矢視断面図、（Ｃ）図１０のＥ−Ｅ線矢視断面図、（Ｄ）図１０のＦ−Ｆ線矢視断面図。 実施例１における、金型の断面図。 実施例１における、（Ａ）本体型に中央型を装着した金型（下型）の平面図、（Ｂ）（Ａ）とは異なる位相差にて本体型に中央型を装着した金型（下型）の平面図。

上記ターボチャージャにおいて、「周方向」とは上記インペラの回転方向、「軸方向」とは上記インペラの回転軸の方向を意味する。
また、上記外周側凹面の上記断面形状は、周方向において上記吐出ポートへ向かうにしたがって徐々に曲率半径が大きくなるように形成されていることが好ましい（請求項２）。この場合には、上記吐出スクロール室の形状を一層容易に理想的な形状とすることができる。すなわち、吐出スクロール室の壁面の一部を構成する外周側凹面が、上記のような形状を備えることにより、吐出スクロール室の「周方向において上記吐出ポートへ向かうにしたがって徐々に断面積が大きくなる形状」において、その各部の断面形状を理想的な形状に形成しやすくなる。なお、上記曲率半径は、上記外周側凹面の断面形状が円弧である場合にはその曲率半径であるが、円弧以外の場合には、上記断面形状の全体にわたる平均の曲率半径を意味するものとする。

また、上記外周側凹面は、周方向の一端から他端に向かって、軸方向の寸法が徐々に大きくなるように形成されていることが好ましい（請求項３）。この場合にも、上記と同様に、上記吐出スクロール室の形状を一層容易に理想的な形状とすることができる。

また、上記外周側凹面は、周方向において上記吐出ポートへ向かうにしたがって、径方向の寸法が徐々に大きくなるように形成されていることが好ましい（請求項４）。この場合にも、上記と同様に、上記吐出スクロール室の形状を一層容易に理想的な形状とすることができる。

また、上記バックプレートは、上記軸受ハウジングにボルト締結されており、上記ロータシャフトを挿通するシャフト孔と、ボルトを挿通するボルト孔と、潤滑油を排出するオイル排出口とを、上記対向面よりも内周側のプレート中央部に形成してなる。これにより、上記バックプレートを作製する際にその精度を高めておけば、周方向における外周側凹面の位置精度を維持しつつ、ターボチャージャを容易に組み立てることができる。すなわち、ボルト孔の位置と外周側凹面の形状との周方向の位置関係（位相差）が所定の位置関係（位相差）となるようにバックプレートを作製しておけば、バックプレートをボルト孔においてボルト締結して軸受ハウジングに固定することにより、外周側凹面の位置が決まる。そして、この外周側凹面に周方向位置を合わせてコンプレッサハウジングをバックプレートに嵌合させれば、吐出ポートの位置も設計通りの位置、すなわち、接続先の配管の位置に応じた位置に配置することができる。それゆえ、ターボチャージャを組み立てる際に、適切な周方向位置に吐出スクロール室および吐出ポートを容易に配置することができる。

本発明の他の態様は、上記ターボチャージャを製造するにあたり、上記スクロールピースと上記シュラウドピースと上記バックプレートとを個別に鋳造した後、上記スクロールピースと上記シュラウドピースとを互いに組み付けて上記コンプレッサハウジングを得、上記バックプレートを上記軸受ハウジングに締結し、その後、上記コンプレッサハウジングを上記バックプレートに組み付けることにより、上記ターボチャージャを製造する方法であって、
上記バックプレートを鋳造する際に用いる金型は、上記対向面と上記外周環状嵌入部と上記外周側凹面とを成形する本体型に、上記プレート中央部を成形する中央型を着脱自在に設けてなり、該中央型は、上記本体型に対して、周方向の位相を変更して装着できるよう構成されていることを特徴とするターボチャージャの製造方法にある（請求項５）。

上記製造方法においては、上記本体型に上記中央型を着脱自在に設けてなる金型を用いて上記バックプレートを鋳造する。そして、中央型は、本体型に対して、周方向の位相を変更して装着できるよう構成されている。そのため、プレート中央部に対する外周側凹面の位相を適宜変更して、バックプレートを製造することができる。ターボチャージャに組み付ける際のプレート中央部の位相は、オイル排出口の位置によって必然的に決まる。一方、外周側凹面の位相は、吐出ポートの位置に応じて設定されるが、その位置は、ターボチャージャを搭載する車両等の種類によって異なる。そうすると、プレート中央部と外周側凹面との周方向の位相差は、対応する車種等に応じて異なり得る。そこで、上記のように、バックプレートを鋳造するための金型が、中央型を本体型に対して周方向の位相を変更して装着できるよう構成されていることにより、一種類の金型で、対応する車種等に応じた複数種類のバックプレートを製造することができる。それゆえ、上記製造方法によれば、生産効率よく、複数種類のバックプレートを製造することができ、ターボチャージャの生産効率を向上させることができる。

（実施例１）
上記ターボチャージャ及びその製造方法の実施例につき、図１〜図１３を用いて説明する。
本例のターボチャージャ１は、図１に示すごとく、インペラ１３が配された空気流路１０を内側に有するコンプレッサハウジング２と、インペラ１３を連結するロータシャフト１４を回転自在に支持する軸受ハウジング６と、軸受ハウジング６とコンプレッサハウジング２との間に配設されて空気流路１０の一部に面するバックプレート３とを備えている。

空気流路１０は、インペラ１３に向けて空気を吸い込む吸気口１１と、インペラ１３の外周側において周方向に形成され、インペラ１３から吐出される圧縮空気を吐出ポート１５（図３参照）へ導く吐出スクロール室１２とを有する。図６に示すごとく、吐出スクロール室１２は、周方向において吐出ポート１５へ向かうにしたがって徐々に断面積が大きくなる形状を備えている。

図１、図２、図４、図７に示すごとく、コンプレッサハウジング２は、互いに組み付けられたスクロールピース４とシュラウドピース５とからなる。
スクロールピース４は、吸気口１１を形成する筒状の吸気口形成部４１と、吐出スクロール室１２における吸気側の壁面を構成する吸気側凹面４２と、吐出スクロール室１２の外周側に配されるスクロール外周部４３とを有する。
シュラウドピース５は、スクロールピース４に嵌入される筒状のシュラウド嵌入部５１と、吐出スクロール室１２における内周側の壁面を構成する内周側凹面５２と、インペラ１３に対向するシュラウド面５３と、シュラウド面５３から吐出スクロール室１２に向かって延びるディフューザ面５４とを有する。

バックプレート３は、図１、図２、図５に示すごとく、ディフューザ面５４に対向する対向面３１と、スクロールピース４のスクロール外周部４３内に嵌入される外周環状嵌入部３２と、吐出スクロール室１２における外周側の壁面を構成する外周側凹面３３とを備えている。

そして、図１、図２、図１０、図１１に示すごとく、外周側凹面３３は、インペラ１３の回転軸を含む平面による断面形状（以下において、単に「断面形状」というときは、特に示さない限り、この平面による断面形状をいうものとする。）が周方向に沿って徐々に変化した形状を有する。
より具体的には、外周側凹面３３の上記断面形状は、周方向において吐出ポート１５へ向かうにしたがって徐々に曲率半径が大きくなるように形成されている。

また、外周側凹面３３は、周方向において吐出ポート１５へ向かうにしたがって、軸方向の寸法ｈが徐々に大きくなるように形成されている。また、外周側凹面３３は、径方向の寸法ｗも、周方向において吐出ポート１５へ向かうにしたがって徐々に大きくなるように形成されている。なお、図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）における符号３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、この順に圧縮空気の経路として吐出ポート１５から遠い位置におけるバックプレート３の部分の断面を示す。つまり、図１１に表した符号３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、それぞれ図１、図２に表した吐出スクロール室１２の断面１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの一部を形成する、バックプレート３の部分の断面である。

また、図１、図２に示すごとく、スクロールピース４の吸気側凹面４２は、断面形状が周方向に沿って徐々に変化した形状を有する。また、シュラウドピース５の内周側凹面５２は、断面形状が周方向に沿って徐々に変化した形状を有する。これら、吸気側凹面４２及び内周側凹面５２も、上記断面形状が、周方向に、吐出ポート１５側へ行くほど徐々に曲率半径が大きくなるように形成されている。

ターボチャージャ１は、自動車等の内燃機関から排出される排気ガスによってタービンを回転させ、その回転力を利用してコンプレッサにおいて吸入空気を圧縮し、その圧縮空気を吐出ポート１５から内燃機関に送り込むよう構成されている。したがって、ターボチャージャ１は、図示を省略してあるが、軸方向において、コンプレッサの外殻を構成するコンプレッサハウジング２と反対側に、タービンハウジングを備えている。タービンハウジングの内側には、タービンインペラが配された排気ガス流路が形成されている。タービンインペラは、ロータシャフト１４に固定されている。すなわち、ロータシャフト１４によって、コンプレッサのインペラ１３とタービンインペラとが連結されている。これにより、タービンインペラの回転に伴い、コンプレッサのインペラ１３が回転するよう構成されている。

そして、ロータシャフト１４を回転自在に軸支する軸受ハウジング６が、コンプレッサハウジング２とタービンハウジングとの間に配置されている。図１、図２、図８、図９に示すごとく、軸受ハウジング６における軸方向の一端に略円板状のバックプレート３が固定されている。

バックプレート３は、軸受ハウジング６にボルト締結されている（図示略）。また、図５、図８〜図１０に示すごとく、バックプレート３は、ロータシャフト１４を挿通するシャフト孔３４１と、ボルトを挿通するボルト孔３４２と、潤滑油を排出するオイル排出口３４３とを、対向面３１よりも内周側のプレート中央部３４に形成してなる。

本例においては、ボルト孔３４２は４個形成されており、オイル排出口３４３は１個形成されている。図９に示すごとく、オイル排出口３４３は、バックプレート３の軸受ハウジング６側の面において、周方向に隣り合う一対のボルト孔３４２の間に配設されている。オイル排出口３４３は、バックプレート３の厚み方向に窪んでおり、シャフト孔３４１から垂れる潤滑油を、軸受ハウジング６におけるオイル導出路（図示略）へ導くよう構成されている。

そして、図８、図１０に示すごとく、バックプレート３におけるコンプレッサ側の面に、対向面３１と外周側凹面３３とが、それぞれ円環状に形成されている。図５に示すごとく、対向面３１と外周側凹面３３とは、互いに連続して形成されている。すなわち、対向面３１は、軸方向に対して直交する平坦面として形成されているが、その外周端から連続的に、すなわち段差等を介さずに、外周側凹面３３が、コンプレッサ側へ湾曲するように形成されている。そして、外周側凹面３３は、上述のように、その断面形状が周方向において徐々に変化するように、形成されている。

このように形成されたバックプレート３の外周側凹面３３と、同じく周方向において徐々に断面形状が変化するように形成されたスクロールピース４のスクロール外周部４３及びシュラウドピース５の内周側凹面５２とによって、吐出スクロール室１２が形成されている（図１、図２）。

吐出スクロール室１２は、図６に示すごとく、略円周状に形成されており、吐出ポート１５は、吐出スクロール室１２から、周方向の接線方向に突出している。そして、吐出スクロール室１２は、周方向に沿って、吐出ポート１５へ向かうにしたがって徐々に断面積が大きくなるように形成されている。なお、図１、図２における符号１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、この順に圧縮空気の経路として吐出ポート１５から遠い位置における吐出スクロール室１２の断面を示す。

そのため、吐出スクロール室１２を形成する、スクロールピース４の吸気側凹面４２と、シュラウドピース５の内周側凹面５２と、バックプレート３の外周側凹面３３とは、それぞれ、回転対称ではなく、周方向に沿って徐々にその断面形状が変化している。そして、図１、図２、図１０、図１１に示すごとく、バックプレート３は、外周側凹面３３の上記断面形状の寸法（軸方向の寸法ｈ及び径方向の寸法ｗ）及び平均曲率半径が周方向に沿って徐々に大きくなる形状を有する。すなわち、周方向に吐出ポート１５へ向かうにしたがって、徐々に上記寸法ｈ、ｗ及び上記平均曲率半径が大きくなっている。

また、図１０に示すごとく、バックプレート３における周方向の一部には、吐出スクロール室１２と吐出ポート１５との間をつなぐように形成された吐出連通凹部３５が形成されている。吐出連通凹部３５は、外周側凹面３３の軸方向寸法ｈが最も大きくなる部分と最も小さくなる部分との間において、吐出ポート１５と平行となるように形成されている。つまり、バックプレート３における吐出連通凹部３５が形成された部分を除く略全周にわたって、図１０に示した吐出連通凹部３５に対する第一隣接部位３５１から第二隣接部位３５２まで、周方向に徐々に外周側凹面３３の各寸法ｈ、ｗ及び曲率半径が大きくなっている。
また、図８、図１０に示すごとく、外周側凹面３３の外周側であって吐出連通凹部３５に周方向に隣接する位置に、バックプレート３とコンプレッサハウジング２との周方向位置を決める位置決め段部３６が形成されている。すなわち、コンプレッサハウジング２にも、バックプレート３の位置決め段部３６と対応する位置に、位置決め段部４６が形成されている。

コンプレッサハウジング２を構成するスクロールピース４及びシュラウドピース５は、いずれもアルミニウム製のダイキャスト品により構成されている。図４に示すごとく、スクロールピース４は、吸気口形成部４１を、インペラ１３の回転軸を中心とする円筒形状に形成してある。そして、吸気口形成部４１における吸気側と反対側の端部（以下において、吸気側を適宜「先端側」といい、その反対側を適宜「基端側」という。）から、外周側に広がるように、吸気側凹面４２を有するスクロール壁面形成部４２０が形成されている。そして、スクロール壁面形成部４２０の外周部分に、基端側へ延びるように、スクロール外周部４３が設けてある。

シュラウドピース５は、シュラウド嵌入部５１を、インペラ１３の回転軸を中心とする円筒形状に形成してあり、シュラウド嵌入部５１内には、吸気口１１と連通する吸気通路が形成されている。そして、シュラウド嵌入部５１は、スクロールピース４の吸気口形成部４１の内側に嵌合してある。

シュラウド嵌入部５１の内側面がその基端側から外側へ向かって広がるように形成されることにより、シュラウド面５３が形成されている。そして、シュラウド面５３は、その外周側において軸方向と直交する方向に広がるディフューザ面５４に繋がっている。

また、図１、図２に示すごとく、インペラ１３は、シュラウドピース５の内周側に配置されている。インペラ１３は、ハブの外周面から周方向に並ぶ複数のブレードを突出させて形成したものである。複数のブレードは、シュラウドピース５のシュラウド面５３に対向して配置されている。

ターボチャージャ１のコンプレッサ部を組み立てるにあたっては、まず、吸気口形成部４１の内側にシュラウド嵌入部５１を圧入することで、スクロールピース４にシュラウドピース５を組み付けて、図４、図７に示すコンプレッサハウジング２を形成する。一方、バックプレート３を軸受ハウジング６に締結して固定する。

その後、コンプレッサハウジング２をバックプレート３に組み付ける。すなわち、図１、図２に示すごとく、コンプレッサハウジング２の内側にインペラ１３が配置されるように、軸受ハウジング６に固定されたバックプレート３に、コンプレッサハウジング２を組み付ける。このとき、バックプレート３における外周環状嵌入部３２を、スクロールピース４におけるスクロール外周部４３の内側に圧入する。
このとき、バックプレート３の位置決め段部３６に、スクロールピース４の位置決め段部４６を周方向に当接させることで、バックプレート３とコンプレッサハウジング２との周方向位置を決める。

これにより、シュラウドピース５のディフューザ面５４とバックプレート３の対向面３１とが、互いに所定の間隔を設けた状態で対向配置されることで、両者の間にディフーザ部１６が形成される。そして、その外周側において、スクロールピース４の吸気側凹面４２とシュラウドピース５の内周側凹面５２とバックプレート３の外周側凹面３３とによって、吐出スクロール室１２が形成される。

バックプレート３も、アルミニウム製のダイキャスト品により構成されている。
バックプレート３を鋳造する際に用いる金型７は、図１２に示すごとく、対向面３１と外周環状嵌入部３２と外周側凹面３３とを成形する本体型７１１、７１２に、プレート中央部３４を成形する中央型７２１、７２２を着脱自在に設けてなる。図１３に示すごとく、中央型７２１、７２２は、本体型７１１、７１２に対して、周方向の位相を変更して装着できるよう構成されている。

金型７は、一方の本体型７１１に一方の中央型７２１を装着してなる下型と、他方の本体型７１２と他方の中央型７２２に装着してなる上型との間に、キャビティ７０を備える。
下型（一方の本体型７１１及び中央型７２１）には、バックプレート３における軸受ハウジング６側の面を成形する型面が形成されている。また、上型（他方の本体型７１２及び中央型７２２）には、バックプレート３における軸受ハウジング６側の面を成形する型面を備えている。そして、一方の中央型７２１は、その型面に、オイル排出口３４３を成形するための突起部７２３を有する。なお、中央型７２１、７２２には、突起部７２３以外にも、種々の凹凸形状が形成されているが、図１２においては、これを省略している。また、本体型７１１、７１２の型面についても、図示を簡略化してある。

そして、図１３に示すごとく、中央型７２１は、型面の法線方向から見た形状が円形となっている。これにより、本体型７１１に対して、中央型７２１は、周方向における任意の向きで装着することができる。他方の中央型７２２も同様に、型面の法線方向から見た形状が円形となっており、本体型７１２に対して周方向における任意の向きで装着することができる。

それゆえ、例えば、図１３（Ａ）に示す状態と、同図（Ｂ）に示す状態とのように、本体型７１１（７１２）に対する中央型７２１（７２２）の装着向きを変更して、バックプレート３をダイキャスト鋳造することにより、互いに異なる種類のバックプレート３が得られる。ここで、互いに異なる種類のバックプレート３とは、プレート中央部３４（オイル排出口３４３）と外周側凹面３３（位置決め段部３６）との位相差（周方向の位置関係）が互いに異なるバックプレート３を意味する。

次に、本例の作用効果につき説明する。
上記ターボチャージャ１においては、スクロールピース４とシュラウドピース５との２つのピースによってコンプレッサハウジング２を構成することができるため、コンプレッサハウジング２の部品点数を比較的少なくすることができる。その結果、ターボチャージャ１の製造工数を低減することができ、製造コストを低減することができる。

また、バックプレート３の外周側凹面３３によって、吐出スクロール室１２の壁面の一部を構成することができる。すなわち、軸受ハウジング６とコンプレッサハウジング２との間にバックプレート３を配設したターボチャージャ１において既存の部品であるバックプレート３の一部を利用して、吐出スクロール室１２の壁面の一部を凹状に形成することとなる。そのため、部品点数を多くしなくても、吐出スクロール室１２の形状自由度を向上させることができる。

そして、外周側凹面３３は、断面形状が周方向に沿って徐々に変化した形状を有する。そのため、吐出スクロール室１２における外周側の壁面の形状を、周方向に沿って徐々に変化させることができる。これにより、吐出スクロール室１２の形状を理想的な形状とすることが可能となり、コンプレッサ内における理想的な空気の流れを実現することができる。その結果、ターボチャージャ１の性能向上を図ることができる。

また、外周側凹面３３は対向面３１と共にバックプレート３に形成されている。そのため、対向面３１と外周側凹面３３との間に継ぎ目が形成されることもない。したがって、ディフューザ部１６から吐出スクロール室１２へ吐出される圧縮空気の円滑な流れを容易かつ確実に実現することができる。かかる観点からも、ターボチャージャ１の性能向上を確保することができる。

また、外周側凹面３３の上記断面形状は、周方向において吐出ポート１５へ向かうにしたがって徐々に曲率半径が大きくなり、軸方向の寸法ｈ及び径方向の寸法ｗが徐々に大きくなるように形成されている。これにより、吐出スクロール室１２の形状を一層容易に理想的な形状とすることができる。すなわち、吐出スクロール室１２の壁面の一部を構成する外周側凹面３３が、上記のような形状を備えることにより、吐出スクロール室１２の「周方向において吐出ポート１５へ向かうにしたがって徐々に断面積が大きくなる形状」において、その各部の断面形状を理想的な形状に形成しやすくなる。

また、バックプレート３は、シャフト孔３４１とボルト孔３４２とオイル排出口３４３とを、プレート中央部３４に形成してなる。これにより、バックプレート３を作製する際にその精度を高めておけば、周方向における外周側凹面３３の位置精度を維持しつつ、ターボチャージャ１を容易に組み立てることができる。すなわち、ボルト孔３４２の位置と外周側凹面３３の形状との周方向の位置関係（位相差）が所定の位置関係（位相差）となるようにバックプレート３を作製しておけば、バックプレート３をボルト孔３４２においてボルト締結して軸受ハウジング６に固定することにより、外周側凹面３３の位置が決まる。そして、この外周側凹面３３に周方向位置を合わせてコンプレッサハウジング２をバックプレート３に嵌合させれば、吐出ポート１５の位置も設計通りの位置、すなわち、接続先の配管の位置に応じた位置に配置することができる。つまり、バックプレート３の位置決め段部３６にスクロールピース４の位置決め段部４６を周方向に当接させて、バックプレート３にコンプレッサハウジング２を組み付ける。これにより、外周側凹面３３と吸気側凹面４２とによって、正確な吐出スクロール室１２を形成できると共に、吐出ポート１５を適切な方向に向けることができる。このように、ターボチャージャ１を組み立てる際に、適切な周方向位置に吐出スクロール室１２および吐出ポート１５を容易に配置することができる。

また、上記製造方法においては、本体型７１１、７１２に中央型７２１、７２２を着脱自在に設けてなる金型７を用いてバックプレート３を鋳造する。そして、中央型７２１、７２２は、本体型７１１、７１２に対して、周方向の位相を変更して装着できるよう構成されている。そのため、プレート中央部３４に対する外周側凹面３３の位相を適宜変更して、バックプレート３を製造することができる。ターボチャージャ１に組み付ける際のプレート中央部３４の位相は、オイル排出口３４３の位置によって必然的に決まる。一方、外周側凹面３３の位相は、吐出ポート１５の位置に応じて設定されるが、その位置は、ターボチャージャ１を搭載する車両等の種類によって異なる。そうすると、プレート中央部３４と外周側凹面３３との周方向の位相差は、対応する車種等に応じて異なり得る。そこで、上記のように、バックプレート３を鋳造するための金型７が、中央型７２１、７２２を本体型７１１、７１２に対して周方向の位相を変更して装着できるよう構成されていることにより、一種類の金型７で、対応する車種等に応じた複数種類のバックプレート３を製造することができる。それゆえ、上記製造方法によれば、生産効率よく、複数種類のバックプレート３を製造することができ、ターボチャージャ１の生産効率を向上させることができる。

以上のごとく、本例によれば、コスト低減、性能向上を図ることができるターボチャージャ及びその製造方法を提供することができる。

なお、上記実施例においては、スクロールピース及びシュラウドピースを、アルミニウムのダイキャスト製とした例を示したが、これに限らず、他の材料、他の製法によってこれらのピースを形成することもできる。例えば、シュラウドピースを樹脂成形品等によって形成してもよい。
また、上記実施例においては、バックプレートも、アルミニウムのダイキャスト製としたが、必ずしもこれに限られるものではない。

また、上記実施例において示した金型については、必ずしも上型と下型との双方に中央型を装着するものでなくてもよい。すなわち、例えば下型又は上型のみに、中央型を着脱可能に装着するよう構成したものであってもよい。

１ ターボチャージャ
１０ 空気流路
１１ 吸気口
１２ 吐出スクロール室
１３ インペラ
１４ ロータシャフト
１５ 吐出ポート
２ コンプレッサハウジング
３ バックプレート
３１ 対向面
３２ 外周環状嵌入部
３３ 外周側凹面
４ スクロールピース
４１ 吸気口形成部
４２ 吸気側凹面
４３ スクロール外周部
５ シュラウドピース
５１ シュラウド嵌入部
５２ 内周側凹面
５３ シュラウド面
５４ ディフューザ面
６ 軸受ハウジング

Claims (5)

1. インペラが配された空気流路を内側に有するコンプレッサハウジングと、上記インペラを連結するロータシャフトを回転自在に支持する軸受ハウジングと、該軸受ハウジングとコンプレッサハウジングとの間に配設されて上記空気流路の一部に面するバックプレートとを備えたターボチャージャであって、
   上記空気流路は、上記インペラに向けて空気を吸い込む吸気口と、上記インペラの外周側において周方向に形成され、上記インペラから吐出される圧縮空気を吐出ポートへ導く吐出スクロール室とを有し、該吐出スクロール室は、周方向において上記吐出ポートへ向かうにしたがって徐々に断面積が大きくなる形状を備え、
   上記コンプレッサハウジングは、互いに組み付けられたスクロールピースとシュラウドピースとからなり、
   上記スクロールピースは、上記吸気口を形成する筒状の吸気口形成部と、上記吐出スクロール室における吸気側の壁面を構成する吸気側凹面と、上記吐出スクロール室の外周側に配されるスクロール外周部とを有し、
   上記シュラウドピースは、上記スクロールピースに嵌入される筒状のシュラウド嵌入部と、上記吐出スクロール室における内周側の壁面を構成する内周側凹面と、上記インペラに対向するシュラウド面と、該シュラウド面から上記吐出スクロール室に向かって延びるディフューザ面とを有し、
   上記バックプレートは、上記ディフューザ面に対向する対向面と、上記スクロールピースの上記スクロール外周部内に嵌入される外周環状嵌入部と、上記吐出スクロール室における外周側の壁面を構成する外周側凹面とを備え、
   該外周側凹面は、上記インペラの回転軸を含む平面による断面形状が周方向に沿って徐々に変化した形状を有し、
   また、上記バックプレートは、上記軸受ハウジングにボルト締結されており、上記ロータシャフトを挿通するシャフト孔と、ボルトを挿通するボルト孔と、潤滑油を排出するオイル排出口とを、上記対向面よりも内周側のプレート中央部に形成してなることを特徴とするターボチャージャ。
2. 請求項１に記載のターボチャージャにおいて、上記外周側凹面の上記断面形状は、周方向において上記吐出ポートへ向かうにしたがって徐々に曲率半径が大きくなるように形成されていることを特徴とするターボチャージャ。
3. 請求項１又は２に記載のターボチャージャにおいて、上記外周側凹面は、周方向の一端から他端に向かって、軸方向の寸法が徐々に大きくなるように形成されていることを特徴とするターボチャージャ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のターボチャージャにおいて、上記外周側凹面は、周方向において上記吐出ポートへ向かうにしたがって、径方向の寸法が徐々に大きくなるように形成されていることを特徴とするターボチャージャ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のターボチャージャを製造するにあたり、上記スクロールピースと上記シュラウドピースと上記バックプレートとを個別に鋳造した後、上記スクロールピースと上記シュラウドピースとを互いに組み付けて上記コンプレッサハウジングを得、上記バックプレートを上記軸受ハウジングに締結し、その後、上記コンプレッサハウジングを上記バックプレートに組み付けることにより、上記ターボチャージャを製造する方法であって、
   上記バックプレートを鋳造する際に用いる金型は、上記対向面と上記外周環状嵌入部と上記外周側凹面とを成形する本体型に、上記プレート中央部を成形する中央型を着脱自在に設けてなり、該中央型は、上記本体型に対して、周方向の位相を変更して装着できるよう構成されていることを特徴とするターボチャージャの製造方法。

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