可変容量型ターボチャージャ
【課題】可変容量型ターボチャージャ５において、可及的に少ない部品で、ベアリングハウジング５４およびそのフランジ５４ａにおいて環状空間５７に露呈する面を、排気ガスに触れないように保護する。
【解決手段】タービンハウジング５５のスクロール通路５５ａと環状空間５７とを連通する連通部には、当該連通部を塞ぐように可変ノズル機構９の一方のノズルプレート９１が配置されて、環状空間５７に操作機構の一部（９４）が配置される。ベアリングハウジング５４およびそのフランジ５４ａにおいて環状空間５７に露呈する面がカバー１０で覆われている。カバー１０の環状板部１１はフランジ５４ａとタービンハウジング５５との結合部分に挟持されてフランジ５４ａを覆う。カバー１０の筒状部１２の先端側に一方のノズルプレート９１が外嵌された状態で支持されている
【解決手段】タービンハウジング５５のスクロール通路５５ａと環状空間５７とを連通する連通部には、当該連通部を塞ぐように可変ノズル機構９の一方のノズルプレート９１が配置されて、環状空間５７に操作機構の一部（９４）が配置される。ベアリングハウジング５４およびそのフランジ５４ａにおいて環状空間５７に露呈する面がカバー１０で覆われている。カバー１０の環状板部１１はフランジ５４ａとタービンハウジング５５との結合部分に挟持されてフランジ５４ａを覆う。カバー１０の筒状部１２の先端側に一方のノズルプレート９１が外嵌された状態で支持されている
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変容量型ターボチャージャにおいて、可変ノズル機構の支持構造ならびに密封構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジン等に装備されるターボチャージャとして、タービン側を可変容量化した可変容量型ターボチャージャが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この種のターボチャージャは、タービンハウジングのスクロール通路と排気管への排出口とを連通する連通路に、その流路面積またはスロート面積を可変とする可変ノズル機構が配設されている。
【０００４】
この可変ノズル機構は、エンジンの低回転域において、複数のノズルベーン（可動ベーンとも呼ばれる）の姿勢を変更させて円周方向で隣り合うノズルベーン同士の対向間隔（流路面積またはスロート面積）を減少させることにより、排気ガスの流速を上昇させ、これにより、エンジンの低回転域から高い過給圧を得るようになっている。
【０００５】
この特許文献１に係る従来例では、可変ノズル機構を、ベアリングハウジングとタービンハウジングとの結合面に固定された支持部材を介して保持するようにしている。
【０００６】
ところで、タービンハウジング内を通る排気ガスは、蒸気や酸化イオウなどを含んでいるために、この排気ガスが、可変ノズル機構を操作するための操作機構の一部が配置されるリンク室に侵入すると、当該リンク室に露呈している鋳鉄製のベアリングハウジングや操作機構のリンクシャフトを腐食したり、あるいはそれらに酸化物が付着したりする可能性がある。
【０００７】
そこで、前記リンク室にタービンハウジング内を通る排気ガスを漏洩させないようにするために、ベアリングハウジングと可変ノズル機構のノズルプレートとの間に、ガスケットを挟むようにしている。
【０００８】
このガスケットは、その設置場所を考慮すると、耐荷重性、耐蝕性、耐熱性が優れることが要求されるために、その素材としては、例えば商品名インコネルなどのような高価でかつ加工しにくい材料を用いることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１２５５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献１に係る従来例では、ガスケットを挟む力を強く設定して密封性を高めるようにすると、その反力が可変ノズル機構の支持部材に伝達されるようになって、この支持部材が変形する可能性が高くなる。そのため、ガスケットを挟む力を強くすることができないので、このガスケットによる密封性が低下することがある。その結果、ベアリングハウジングや可変ノズル機構のリンクシャフトを腐食したり、あるいはそれらに酸化物が付着したりすることがある。
【００１１】
これに対し、本願出願人は、例えば特開２０１０−１３８８８５号公報に示すように、ベアリングハウジングにおいて可変ノズル機構の操作機構の一部が配置されるリンク室に露呈している面を、遮熱板で覆うことにより、ベアリングハウジングに排気ガスを触れさせないようにすることを提案している。
【００１２】
この先行技術では、遮熱板の円筒形状部とベアリングハウジングの外周面におけるタービン寄り肩部との間に設けられている隙間に、排気ガスが侵入することを防止するために、前記円筒形状部の先端側に設けられる環状凸部をベアリングハウジングの外周面に密着させるようにしている。しかしながら、前記密着箇所が１箇所であるために、密封性が不十分であると考えられる。ここに改良の余地がある。
【００１３】
このような事情に鑑み、本発明は、可変容量型ターボチャージャにおいて、可及的に少ない部品で、ベアリングハウジングにおいて環状空間に露呈する面を、排気ガスに触れないように保護することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る可変容量型ターボチャージャは、タービンホイールとコンプレッサインペラとを回転一体とする共通の回転軸が回転自在に挿通される中心孔を有するベアリングハウジングと、ベアリングハウジングの外周の軸方向中間領域においてタービン寄りに設けられる径方向外向きのフランジに結合されかつスクロール通路を有するタービンハウジングと、前記スクロール通路からタービンホイールを経て排気管へ排気ガスを排出する容量を変更するための可変ノズル機構とを備えている。前記可変ノズル機構は、対向配置される一対のノズルプレートと、この一対のノズルプレート間の円周数ヶ所に設けられるベーンノズルと、一方のノズルプレートの外側に配置されかつ前記各ベーンノズルの姿勢を変更させるための操作機構とを有している。前記ベアリングハウジングのフランジと前記タービンハウジングとの結合部分には、前記スクロール通路に連通する環状空間が設けられ、この環状空間と前記スクロール通路とを連通する連通部には、当該連通部を塞ぐように前記一方のノズルプレートが配置されることで、前記環状空間に前記操作機構の一部が配置される状態とされている。前記ベアリングハウジングおよびそのフランジにおいて前記環状空間に露呈する面が、カバーで覆われている。このカバーは、前記フランジを覆う環状板部と、この環状板部の内径側から軸方向に延出する筒状部とを有し、かつ前記環状板部の外径側が前記フランジとタービンハウジングとの結合部分に挟持され、前記筒状部の先端側に前記一方のノズルプレートが外嵌された状態で支持されている。
【００１５】
この構成では、一方のノズルプレートを支持するためのカバーでもって、ベアリングハウジングにおいて環状空間に露呈する面を覆い隠すようにしているから、タービンハウジングのスクロール通路から環状空間に排気ガスが侵入したとしても、この排気ガスがベアリングハウジングおよびそれのフランジの前記露呈面に触れることを防止できるようになる。このようにカバーが支持部材およびシール部材の両方の役割を備えている。
【００１６】
このカバーによりベアリングハウジングおよびそれのフランジや操作機構の一部が経時的に腐食したり、あるいはそれらに酸化物が付着したりすることを防止できるようになるので、寿命の向上に貢献できるようになるとともに、操作機構の一部の動作が長期にわたって円滑に保たれるようになるなど、操作機構の操作性の長期安定化に貢献できるようになる。
【００１７】
好ましくは、カバーは、耐蝕性を有する材料で形成される。また、好ましくは、前記カバーの筒状部の付け根寄りには、環状小径部が設けられ、この環状小径部が、前記ベアリングハウジングの外周面においてタービン寄り肩部の段差の段壁面に引っ掛けられることによって軸方向に弾性圧縮されており、この弾性復元力によって前記カバーの環状板部の内径側が前記フランジに圧接されている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、可変容量型ターボチャージャにおいて、可及的に少ない部品で、ベアリングハウジングにおいて環状空間に露呈する面を、排気ガスに触れないように保護することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の適用対象となる内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】本発明に係る可変容量型ターボチャージャの一実施形態で、その概略構成を示す断面図である。
【図３】図２の可変ノズル機構のユニゾンリングの内側面を示す図で、ノズルベーン開度を大きくした状態を示している。
【図４】図２の可変ノズル機構のノズルプレートの内側面を示す図で、ノズルベーン開度を大きくした状態を示している。
【図５】図２の可変ノズル機構のユニゾンリングの内側面を示す図で、ノズルベーン開度を小さくした状態を示している。
【図６】図２の可変ノズル機構のノズルプレートの内側面を示す図で、ノズルベーン開度を小さくした状態を示している。
【図７】図２の可変ノズル機構の上半分を拡大して示す断面図である。
【図８】図２の（８）−（８）線断面の矢視図である。
【図９】図７のカバー単体の斜視図である。
【図１０】図７に対応する断面図であり、カバーの他実施形態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１から図９に、本発明の一実施形態を示している。この実施形態では、内燃機関１としてコモンレール式筒内直噴４気筒ディーゼルエンジンを例に挙げている。
−内燃機関−
この実施形態での内燃機関１は、燃料供給系２、燃焼室３、吸気系６、排気系７などを備えている。
【００２２】
燃料供給系２は、サプライポンプ２１、コモンレール２２、インジェクタ（燃料噴射弁）２３、遮断弁２４、燃料添加弁２５、燃圧制御弁２６、燃料調量弁２７、機関燃料通路２８、及び、添加燃料通路２９などを備えている。
【００２３】
サプライポンプ２１は、燃料タンクから燃料を汲み上げ、この汲み上げた燃料を高圧にした後、機関燃料通路２８を介してコモンレール２２に供給する。コモンレール２２は、サプライポンプ２１から供給された高圧燃料を所定圧力に保持（蓄圧）する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各インジェクタ２３に分配する。インジェクタ２３は所定電圧が印加されたときに開弁して、燃焼室３内に燃料を噴射供給する電磁駆動式の開閉弁である。
【００２４】
また、サプライポンプ２１は、燃料タンクから汲み上げた燃料の一部を、添加燃料通路２９を介して燃料添加弁２５に供給する。燃料添加弁２５は、所定電圧が印加されたときに開弁して、排気系７の排気ポート７１から後述する排気マニホールド７２内に燃料を添加する電磁駆動式の開閉弁である。遮断弁２４は、緊急時に添加燃料通路２９を遮断して燃料供給を停止する。
【００２５】
吸気系６は、シリンダヘッドに形成された吸気ポートに接続される吸気マニホールド６２を備え、この吸気マニホールド６２に、吸気通路を構成する吸気管６４が接続されている。また、吸気系６には、上流側から順にエアクリーナ６５、後述するインタークーラ６１、スロットルバルブ６３が配設されている。
【００２６】
吸気系６の吸気管６４には、下記ターボチャージャ５の過給によって昇温した吸入空気を強制冷却するためのインタークーラ６１が設けられている。このインタークーラ６１の下流側には電子制御式のスロットルバルブ６３が設けられている。このスロットルバルブ６３は、その開度を無段階に調整することが可能な流量制御弁であり、所定の条件下において吸入空気の流路面積を絞り、この吸入空気の供給量を調整（低減）する機能を有している。
【００２７】
排気系７は、シリンダヘッドに形成された排気ポート７１に接続される排気マニホールド７２を備え、この排気マニホールド７２に、排気通路を構成する排気管７３，７４が接続されている。また、この排気通路には触媒装置４が配設されている。
【００２８】
触媒装置４は、例えばＮＳＲ（Nox Storage Reduction）触媒４１とＤＰＮＲ（Diesel Particulate‐Nox Reduction system）触媒４２とを備えている。
【００２９】
また、内燃機関１にはＥＧＲ装置８が設けられている。このＥＧＲ装置８は、排気の一部を吸気系（吸気通路）６に還流させて燃焼室３へ再度供給することにより燃焼温度を低下させ、これによってＮＯｘ発生量を低減させる装置である。
【００３０】
ＥＧＲ装置８は、吸気系６の吸気マニホールド６２と排気系７の排気マニホールド７２とに接続されるＥＧＲ通路８１を備えている。このＥＧＲ通路８１において吸気マニホールド６２との接続部には、排気系７から吸気系６に導入されるＥＧＲガス量（排気還流量）を調整するためのＥＧＲバルブ８２が設けられている。
【００３１】
また、ＥＧＲ通路８１には、当該ＥＧＲ通路８１を通過（還流）するＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ８３が設けられている。このＥＧＲ通路８１には、ＥＧＲクーラ８３をバイパスするためのバイパス通路８４が設けられている。ＥＧＲ通路８１とバイパス通路８４との合流部には、ＥＧＲクーラ８３のＥＧＲガス通過流量とバイパス通路８４のＥＧＲガス通過流量との流量比を調整するための制御弁８５が設けられている。
【００３２】
―可変容量型ターボチャージャ―
内燃機関１には、可変容量型ターボチャージャ５が設けられている。可変容量型ターボチャージャ５は、図２から図７に示すように、タービンホイール５１、コンプレッサインペラ５２、ベアリングハウジング５４、タービンハウジング５５、コンプレッサハウジング５６、可変ノズル機構９などを備えている。
【００３３】
タービンホイール５１は、タービンシャフト５３の軸方向一端に一体に形成されており、コンプレッサインペラ５２は、タービンシャフト５３の軸方向他端に一体に取り付けられている。このタービンシャフト５３は、ベアリングハウジング５４の中心孔内に２つのラジアルベアリング５７Ａ，５７Ｂを介して回転自在となるように挿通されている。なお、２つのラジアルベアリング５７Ａ，５７Ｂは、メタルやブッシュと呼ばれるほぼ円筒形状のすべり軸受とされており、軸方向への変位が規制された状態で、フローティング状態とされている。
【００３４】
ベアリングハウジング５４の軸方向一端にはタービンハウジング５５が取り付けられ、また、ベアリングハウジング５４の軸方向他端にはコンプレッサハウジング５６が取り付けられている。タービンホイール５１は、タービンハウジング５５内に収納され、コンプレッサインペラ５２はコンプレッサハウジング５６内に収納されている。
【００３５】
タービンハウジング５５には、排気ガスを旋回させるスクロール通路５５ａと、スクロール通路５５ａ内の排気ガスをタービンホイール５１を介して排気管７３に排出させる排出口５５ｂとが設けられている。
【００３６】
コンプレッサハウジング５６には、図１に示すエアクリーナ６５からの吸入空気をコンプレッサインペラ５２に向けて導入させる導入口５６ａと、コンプレッサインペラ５２の回転により圧力が高められた吸入空気を吸気管６４に送出する送出通路５６ｂとが設けられている。
【００３７】
内燃機関１から排気マニホールド７２に排出される排気ガスのエネルギーを利用してタービンホイール５１を回転させ、このタービンホイール５１と一体回転するコンプレッサインペラ５２によって大気圧よりも高い圧力の新気を吸気マニホールド６２から燃焼室３内に供給する。
【００３８】
可変ノズル機構９は、タービンハウジング５５のスクロール通路５５ａからタービンホイール５１を経て排出口５５ｂに排気ガスを排出する容量を変更するものであって、図２および図７に示すように、一対の第１、第２ノズルプレート９１，９２、複数のベーンノズル９３、ユニゾンリング９４、アクチュエータ９５、リンクロッド９６、リンクアーム９７などを備えている。
【００３９】
第１、第２ノズルプレート９１，９２は、複数のスペーサ９８を介して平行に対向配置された状態で結合される環状板で形成されている。複数のベーンノズル９３は、それぞれ、第１、第２ノズルプレート９１，９２の対向間の円周数ヶ所にベーンシャフト９９を介して姿勢変更可能に取り付けられている。
【００４０】
このベーンシャフト９９は、図４および図６に示すように、複数（例えば１２枚）のベーンノズル９３それぞれに一体に貫通した状態で取り付けられていて、このベーンシャフト９９の軸方向一端が第１ノズルプレート９１に、また、ベーンシャフト９９の軸方向他端が第２ノズルプレート９２にそれぞれ回動可能に支持されている。
【００４１】
各ベーンノズル９３は、タービンハウジング５５のスクロール通路５５ａと排出口５５ｂとを連通する領域に配置され、円周方向で隣り合うベーンノズル９３それぞれの姿勢を変更することにより当該各ベーンノズル９３それぞれの対向間隔が調節されるようになっている。例えば、内燃機関１の低回転域において隣り合うノズルベーン９３の対向間隔（流路面積またはスロート面積）を減少させるようにノズルベーン９３の姿勢を調整すれば、排気ガスの流速が増加して、低回転域から高い過給圧を得ることが可能になる。
【００４２】
ユニゾンリング９４、アクチュエータ９５、リンクロッド９６、リンクアーム９７は、各ベーンノズル９３の姿勢を変更するための操作機構を構成している。
【００４３】
ユニゾンリング９４は、図３および図５に示すように、各ベーンシャフト９９を所定角度、所定方向に回転させることによって各ベーンノズル９３の姿勢を変更させるものであり、その内周の円周数ヶ所には、各ベーンシャフト９９の一端が個別に固定される傾動カム１０１が配置されている。
【００４４】
この各傾動カム１０１の一部は、ユニゾンリング９４の内周の円周数ヶ所に設けられている溝９４ａに係合されている。また、ユニゾンリング９４には、各傾動カム１０１と同様に、各傾動カム１０１を連係して円周方向に傾動させるための単一のメイン傾動カム１０２が設けられている。このメイン傾動カム１０２には、下記するリンクアーム９７の軸部９７ｂの自由端が固定されている。
【００４５】
アクチュエータ９５は、詳細に図示していないが、駆動源としての直流モータ（ＤＣモータ）、直流モータの回転動力をリンクロッド９６を押し引きするための直線運動に変換するための歯車機構およびウォーム機構などを備えている。
【００４６】
リンクアーム９７は、リンクロッド９６に連結されるジョイントピン９７ａと、ユニゾンリング９４のメイン傾動カム１０２に固定される軸部９７ｂとが設けられている。
【００４７】
なお、図３および図５に示すように、第１ノズルプレート９１には複数のローラ９１ａがそれぞれピン９１ｂを介して回転自在に取り付けられており、この各ローラ９１ａはユニゾンリング９４の内周面に内接するようになっていて、このユニゾンリング９４の回転動作をガイドするようになっている。
【００４８】
このような構成の可変ノズル機構９の動作を説明する。アクチュエータ９５によりリンクロッド９６を図５矢印Ｙ１に示すように押すか、あるいは図３矢印Ｘ１に示すように引くことにより、リンクアーム９７を一方向に所定角度回転させると、このリンクアーム９７に一体に固定されている軸部９７ｂによってメイン傾動カム１０２が傾動される。それによって各傾動カム１０１が傾動されて、ユニゾンリング９４が図５矢印Ｙ２に示すように反時計回り方向、あるいは図３矢印Ｘ２に示すように時計回り方向に所定角度回転させられることになる。
【００４９】
これにより、各傾動カム１０１とベーンシャフト９９を介して一体とされているベーンノズル９３が傾動されるようになって、各ベーンノズル９３それぞれの対向間隔が調節されることになる。なお、リンクロッド９６を、図５矢印Ｙ１に示すように押すと、各ベーンノズル９３それぞれの対向間隔が図６に示すように小さくなる一方で、図３矢印Ｘ１に示すように引くと、各ベーンノズル９３それぞれの対向間隔が図４に示すように大きくなる。
【００５０】
このような可変ノズル機構９は、ベアリングハウジング５４とタービンハウジング５５との間に設けられる環状空間５７に配設されている。
【００５１】
具体的に、ベアリングハウジング５４の外周面の軸方向中間領域でタービン寄りの位置には、径方向外向きのフランジ５４ａが設けられている。このフランジ５４ａには、タービンハウジング５５の外筒部５５ｃが結合されており、このフランジ５４ａとタービンハウジング５５との結合部分に、前記した環状空間５７が作られるようになっている。
【００５２】
ところで、タービンハウジング５５においてベアリングハウジング５４寄りの側壁における内径側領域が、開放されることによってスクロール通路５５ａと環状空間５７とが連通されるようになっている。但し、この開放部には、当該開放部を塞ぐように第１ノズルプレート９１が配置されているとともに、第１、第２ノズルプレート９１，９２の対向間がスクロール通路５５ａと排出口５５ｂとを連通する連通路にされており、この連通路内にノズルベーン９３が配置された状態になっている。
【００５３】
なお、第２ノズルプレート９２の内周面とタービンハウジング５４において第２ノズルプレート９２の対向面との対向隙間は、シールリング１１０で密封されている。このシールリング１１０は、第２ノズルプレート９２の内周面に設けられている周溝に組み込まれており、タービンハウジング５４側に圧接されている。
【００５４】
そして、第１ノズルプレート９１の側方に配置される操作機構のユニゾンリング９４が環状空間５７に配置されるようになっている。さらに、前記操作機構のアクチュエータ９５、リンクロッド９６、リンクアーム９７は、ベアリングハウジング５４のフランジ５４ａの外側に配置されるようになっている。リンクアーム９７の軸部９７ｂは、ベアリングハウジング５４のフランジ５４ａに貫通されている。フランジ５４ａの貫通孔には、円筒形のすべり軸受としてのブッシュ１０３が装着されており、このブッシュ１０３内に軸部９７ｂが回転自在となるように挿通されている。
【００５５】
このような可変ノズル機構９の設置形態により、タービンハウジング５５のスクロール通路５５ａを流れる排気ガスが、環状空間５７内に漏洩することになる。そのために、この環状空間５７を作るためのベアリングハウジング５４の外周面の一部領域およびフランジ５４ａが、環状空間５７内に漏洩する排気ガスに触れるようになっている。
【００５６】
この実施形態では、例えば鋳鉄製のベアリングハウジング５４において環状空間５７に露呈する面を、カバー１０で覆い隠すようにすることにより、当該露呈面に排気ガスを触れさせないようにしている。
【００５７】
このカバー１０は、図７から図９に示すように、環状板部１１、筒状部１２などを備えている。環状板部１１は、ベアリングハウジング５４のフランジ５４ａを覆い隠す形状であり、その径方向途中領域には軸方向一方に張り出す環状張り出し部１３が設けられている。筒状部１２は、環状板部１１の内径側から軸方向一方に延出する形状になっている。この筒状部１２において付け根寄りには、一旦先端側へ向けて漸次縮径してから急峻に立ち上がる環状小径部１４が設けられている。
【００５８】
このカバー１０の使用形態について説明する。つまり、カバー１０の環状板部１１の外周がベアリングハウジング５４のフランジ５４ａとタービンハウジング５５との結合部分に挟持されており、このカバー１０の筒状部１２の先端側には、可変ノズル機構９の第１ノズルプレート９１が外嵌された状態で支持されるようになっている。なお、第１ノズルプレート９１の内周部には、周溝９１ａが設けられており、この周溝９１ａによって作られる径方向内向きの環状片９１ｂに、筒状部１２の先端側が加締められることによって係合されるようになっている。
【００５９】
そして、環状板部１２の環状張り出し部１３における円周方向の所定位置には、軸方向または板厚方向に貫通する孔１５が設けられており、この貫通孔１５には、可変ノズル機構９のリンクアーム９７の軸部９７ｂが挿通されるようになっている。
【００６０】
なお、リンクアーム９７の軸部９７ｂと貫通孔１５との間には、軸部９７ｂの回転を許容するために嵌め合い隙間が設けられているが、そのために、環状空間５７内の排気ガスが、前記嵌め合い隙間を通って、軸部９７ｂとブッシュ１０３との嵌め合い面に到達し、この嵌め合い面から外部へ漏洩するおそれがある。
【００６１】
この排気ガス漏洩を防止するために、軸部９７ｂとブッシュ１０３との嵌め合い面にシールリング１０４を装着するようにしている。詳しくは、シールリング１０４は、例えばピストンリングなどとされ、ブッシュ１０３の内周に設けられる周溝に装着されて、軸部９７ｂに当接されるようになっている。
【００６２】
次に、このようなカバー１０をベアリングハウジング５４に取り付けるときの様子を説明する。
【００６３】
まず、カバー１０の筒状部１２をベアリングハウジング５４の外周面においてタービン寄り肩部を覆い隠すように外嵌装着して、カバー１０の環状板部１１をベアリングハウジング５４のフランジ５４ａを覆い隠すようにあてがう。
【００６４】
この後、カバー１０の環状板部１１の外周をフランジ５４ａとタービンハウジング５４とで挟み、可変ノズル機構９の第１ノズルプレート９１の内周溝にカバー１０の筒状部１２の先端を加締める。
【００６５】
そして、カバー１０の筒状部１２の環状小径部１４を、ベアリングハウジング５４の外周面においてタービン寄り肩部の小径周溝５４ｂの段壁面５４ｃに軸方向から引っ掛ける。このとき、環状小径部１４を軸方向に若干弾性圧縮させる状態にしておく。これにより、環状小径部１４の弾性復元力によって、環状小径部１４の最小径部がベアリングハウジング５４の外周面においてタービン寄り肩部に圧接されることになるとともに、カバー１０の環状板部１１の内周寄り部分がフランジ５４ａの付け根寄りに圧接されることになる。
【００６６】
ところで、カバー１０の筒状部１２をベアリングハウジング５４の外周面においてタービン寄り肩部の端縁側から嵌め入れてから、筒状部１２の環状小径部１４を前記タービン寄り肩部の小径周溝５４ｂに嵌め込むために、環状小径部１４を径方向外向きに弾性膨張させる必要があるが、この弾性膨張を可能にするために、図８および図９に誇張して記載しているように、環状小径部１４の径方向での断面形状を、六角形にしている。このため、環状小径部１４の６つの直線辺の所定位置が、ベアリングハウジング５４の外周面においてタービン寄り肩部に線あるいは面で接触するようになっている。
【００６７】
上記したカバー１０は、少なくとも耐蝕性に優れた性状を備えていればよいので、例えば適宜のステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４など）を素材とすることができる。
【００６８】
以上説明したように、本発明を適用した実施形態では、可変ノズル機構９を支持する耐蝕性材料製のカバー１０でもって、鋳鉄製のベアリングハウジング５４およびそれのフランジ５４ａにおいて環状空間５７に露呈する面を覆い隠すようにしている。
【００６９】
これにより、タービンハウジング５５のスクロール通路５５ａから環状空間５７に排気ガスが侵入したとしても、この排気ガスがベアリングハウジング５４およびそれのフランジ５４ａの前記露呈面に触れることを防止できるようになる。そのため、鋳鉄製のベアリングハウジング５４およびそれのフランジ５４ａや操作機構のリンクアーム９７の軸部９７ｂが経時的に腐食したり、あるいはそれらに酸化物が付着したりすることを防止できるようになるので、ターボチャージャ５の寿命の向上に貢献できるとともに、軸部９７ｂの回転動作が長期にわたって円滑に保たれるようになるなど、可変ノズル機構９の操作性の長期安定化に貢献できるようになる。
【００７０】
しかも、この実施形態では、カバー１０において、環状板部１１の外周の挟持部分と、環状板部１１の内周寄り部分の圧接部分と、筒状部１２の先端加締め部分との３箇所でもって、カバー１０とベアリングハウジング５４において環状空間５７に露呈する面との対向部分を密封するようにしている。これにより、ベアリングハウジング５４およびそれのフランジ５４ａにおいて環状空間５７に露呈する面を、排気ガスから隔離して密封する効果を高めることが可能になる。
【００７１】
このような素材からなるカバー１０を用いる実施形態では、特許文献１に係る従来例とは異なり、支持プレートと高価なガスケット（商品名インコネル）との２つを用いる必要がないから、コスト面で有利になり、また、特許文献２に係る従来例に比べると、密封箇所が多いから、密封性で優位となる。
【００７２】
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。
【００７３】
例えば図１０に示すように、カバー１０は、その環状板部１１の板厚が筒状部１２に比べて大きく設定されている。この環状板部１１は、径方向に沿って真っ直ぐに形成されており、外側がベアリングハウジング５４のフランジ５４ａに密接されるようになっている。また、環状板部１１の貫通孔１５には、ブッシュ１０３がすきま嵌めされている。
【００７４】
さらに、筒状部１２は、前記したような環状小径部１４が排除されており、シンプルな短尺の円筒形に形成されている。そして、この筒状部１２は、ベアリングハウジング５４の外周面におけるタービン寄り肩部に非接触とされている。
【００７５】
ところで、第１ノズルプレート９１の内径側には軸方向一方へ突出する円筒部９１ｃが設けられており、この第１ノズルプレート９１がカバー１０の先端側に外嵌された状態で支持されるようになっている。なお、第１ノズルプレート９１の円筒部９１ｃの内周には周溝９１ｄが設けられている。この周溝９１ｄによって作られる径方向内向きの環状片９１ｅに、カバー１０の筒状部１２の先端側が加締められて係合されるようになっている。
【００７６】
なお、第１ノズルプレート９１の内周面とベアリングハウジング５４の外周面におけるタービン寄り肩部との対向隙間は、シールリング１１１で密封されている。このシールリング１１１は、ベアリングハウジング５４の外周面におけるタービン寄り肩部に設けられている周溝に組み込まれており、第１ノズルプレート９１の円筒部９１ｃの内周面に圧接されている。
【００７７】
このようなカバー１０であっても、鋳鉄製のベアリングハウジング５４において環状空間５７に露呈する面を覆い隠すことができる。
【符号の説明】
【００７８】
１ 内燃機関
６２ 吸気マニホールド
７２ 排気マニホールド
５ ターボチャージャ
５１ タービンホイール
５２ コンプレッサインペラ
５３ タービンシャフト
５４ ベアリングハウジング
５４ａ ベアリングハウジングのフランジ
５５ タービンハウジング
５５ａ タービンハウジングのスクロール通路
５５ｂ タービンハウジングの排出口
５７ 環状空間
９ 可変ノズル機構
９１ 第１ノズルプレート
９２ 第２ノズルプレート
９３ ベーンノズル
９４ ユニゾンリング
９５ アクチュエータ
９６ リンクロッド
９７ リンクアーム
９７ｂ リンクアームの軸部
１０ カバー
１１ 環状板部
１２ 筒状部
１３ 環状張り出し部
１４ 筒状部の環状小径部
１５ 貫通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変容量型ターボチャージャにおいて、可変ノズル機構の支持構造ならびに密封構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジン等に装備されるターボチャージャとして、タービン側を可変容量化した可変容量型ターボチャージャが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この種のターボチャージャは、タービンハウジングのスクロール通路と排気管への排出口とを連通する連通路に、その流路面積またはスロート面積を可変とする可変ノズル機構が配設されている。
【０００４】
この可変ノズル機構は、エンジンの低回転域において、複数のノズルベーン（可動ベーンとも呼ばれる）の姿勢を変更させて円周方向で隣り合うノズルベーン同士の対向間隔（流路面積またはスロート面積）を減少させることにより、排気ガスの流速を上昇させ、これにより、エンジンの低回転域から高い過給圧を得るようになっている。
【０００５】
この特許文献１に係る従来例では、可変ノズル機構を、ベアリングハウジングとタービンハウジングとの結合面に固定された支持部材を介して保持するようにしている。
【０００６】
ところで、タービンハウジング内を通る排気ガスは、蒸気や酸化イオウなどを含んでいるために、この排気ガスが、可変ノズル機構を操作するための操作機構の一部が配置されるリンク室に侵入すると、当該リンク室に露呈している鋳鉄製のベアリングハウジングや操作機構のリンクシャフトを腐食したり、あるいはそれらに酸化物が付着したりする可能性がある。
【０００７】
そこで、前記リンク室にタービンハウジング内を通る排気ガスを漏洩させないようにするために、ベアリングハウジングと可変ノズル機構のノズルプレートとの間に、ガスケットを挟むようにしている。
【０００８】
このガスケットは、その設置場所を考慮すると、耐荷重性、耐蝕性、耐熱性が優れることが要求されるために、その素材としては、例えば商品名インコネルなどのような高価でかつ加工しにくい材料を用いることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１２５５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献１に係る従来例では、ガスケットを挟む力を強く設定して密封性を高めるようにすると、その反力が可変ノズル機構の支持部材に伝達されるようになって、この支持部材が変形する可能性が高くなる。そのため、ガスケットを挟む力を強くすることができないので、このガスケットによる密封性が低下することがある。その結果、ベアリングハウジングや可変ノズル機構のリンクシャフトを腐食したり、あるいはそれらに酸化物が付着したりすることがある。
【００１１】
これに対し、本願出願人は、例えば特開２０１０−１３８８８５号公報に示すように、ベアリングハウジングにおいて可変ノズル機構の操作機構の一部が配置されるリンク室に露呈している面を、遮熱板で覆うことにより、ベアリングハウジングに排気ガスを触れさせないようにすることを提案している。
【００１２】
この先行技術では、遮熱板の円筒形状部とベアリングハウジングの外周面におけるタービン寄り肩部との間に設けられている隙間に、排気ガスが侵入することを防止するために、前記円筒形状部の先端側に設けられる環状凸部をベアリングハウジングの外周面に密着させるようにしている。しかしながら、前記密着箇所が１箇所であるために、密封性が不十分であると考えられる。ここに改良の余地がある。
【００１３】
このような事情に鑑み、本発明は、可変容量型ターボチャージャにおいて、可及的に少ない部品で、ベアリングハウジングにおいて環状空間に露呈する面を、排気ガスに触れないように保護することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る可変容量型ターボチャージャは、タービンホイールとコンプレッサインペラとを回転一体とする共通の回転軸が回転自在に挿通される中心孔を有するベアリングハウジングと、ベアリングハウジングの外周の軸方向中間領域においてタービン寄りに設けられる径方向外向きのフランジに結合されかつスクロール通路を有するタービンハウジングと、前記スクロール通路からタービンホイールを経て排気管へ排気ガスを排出する容量を変更するための可変ノズル機構とを備えている。前記可変ノズル機構は、対向配置される一対のノズルプレートと、この一対のノズルプレート間の円周数ヶ所に設けられるベーンノズルと、一方のノズルプレートの外側に配置されかつ前記各ベーンノズルの姿勢を変更させるための操作機構とを有している。前記ベアリングハウジングのフランジと前記タービンハウジングとの結合部分には、前記スクロール通路に連通する環状空間が設けられ、この環状空間と前記スクロール通路とを連通する連通部には、当該連通部を塞ぐように前記一方のノズルプレートが配置されることで、前記環状空間に前記操作機構の一部が配置される状態とされている。前記ベアリングハウジングおよびそのフランジにおいて前記環状空間に露呈する面が、カバーで覆われている。このカバーは、前記フランジを覆う環状板部と、この環状板部の内径側から軸方向に延出する筒状部とを有し、かつ前記環状板部の外径側が前記フランジとタービンハウジングとの結合部分に挟持され、前記筒状部の先端側に前記一方のノズルプレートが外嵌された状態で支持されている。
【００１５】
この構成では、一方のノズルプレートを支持するためのカバーでもって、ベアリングハウジングにおいて環状空間に露呈する面を覆い隠すようにしているから、タービンハウジングのスクロール通路から環状空間に排気ガスが侵入したとしても、この排気ガスがベアリングハウジングおよびそれのフランジの前記露呈面に触れることを防止できるようになる。このようにカバーが支持部材およびシール部材の両方の役割を備えている。
【００１６】
このカバーによりベアリングハウジングおよびそれのフランジや操作機構の一部が経時的に腐食したり、あるいはそれらに酸化物が付着したりすることを防止できるようになるので、寿命の向上に貢献できるようになるとともに、操作機構の一部の動作が長期にわたって円滑に保たれるようになるなど、操作機構の操作性の長期安定化に貢献できるようになる。
【００１７】
好ましくは、カバーは、耐蝕性を有する材料で形成される。また、好ましくは、前記カバーの筒状部の付け根寄りには、環状小径部が設けられ、この環状小径部が、前記ベアリングハウジングの外周面においてタービン寄り肩部の段差の段壁面に引っ掛けられることによって軸方向に弾性圧縮されており、この弾性復元力によって前記カバーの環状板部の内径側が前記フランジに圧接されている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、可変容量型ターボチャージャにおいて、可及的に少ない部品で、ベアリングハウジングにおいて環状空間に露呈する面を、排気ガスに触れないように保護することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の適用対象となる内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】本発明に係る可変容量型ターボチャージャの一実施形態で、その概略構成を示す断面図である。
【図３】図２の可変ノズル機構のユニゾンリングの内側面を示す図で、ノズルベーン開度を大きくした状態を示している。
【図４】図２の可変ノズル機構のノズルプレートの内側面を示す図で、ノズルベーン開度を大きくした状態を示している。
【図５】図２の可変ノズル機構のユニゾンリングの内側面を示す図で、ノズルベーン開度を小さくした状態を示している。
【図６】図２の可変ノズル機構のノズルプレートの内側面を示す図で、ノズルベーン開度を小さくした状態を示している。
【図７】図２の可変ノズル機構の上半分を拡大して示す断面図である。
【図８】図２の（８）−（８）線断面の矢視図である。
【図９】図７のカバー単体の斜視図である。
【図１０】図７に対応する断面図であり、カバーの他実施形態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１から図９に、本発明の一実施形態を示している。この実施形態では、内燃機関１としてコモンレール式筒内直噴４気筒ディーゼルエンジンを例に挙げている。
−内燃機関−
この実施形態での内燃機関１は、燃料供給系２、燃焼室３、吸気系６、排気系７などを備えている。
【００２２】
燃料供給系２は、サプライポンプ２１、コモンレール２２、インジェクタ（燃料噴射弁）２３、遮断弁２４、燃料添加弁２５、燃圧制御弁２６、燃料調量弁２７、機関燃料通路２８、及び、添加燃料通路２９などを備えている。
【００２３】
サプライポンプ２１は、燃料タンクから燃料を汲み上げ、この汲み上げた燃料を高圧にした後、機関燃料通路２８を介してコモンレール２２に供給する。コモンレール２２は、サプライポンプ２１から供給された高圧燃料を所定圧力に保持（蓄圧）する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各インジェクタ２３に分配する。インジェクタ２３は所定電圧が印加されたときに開弁して、燃焼室３内に燃料を噴射供給する電磁駆動式の開閉弁である。
【００２４】
また、サプライポンプ２１は、燃料タンクから汲み上げた燃料の一部を、添加燃料通路２９を介して燃料添加弁２５に供給する。燃料添加弁２５は、所定電圧が印加されたときに開弁して、排気系７の排気ポート７１から後述する排気マニホールド７２内に燃料を添加する電磁駆動式の開閉弁である。遮断弁２４は、緊急時に添加燃料通路２９を遮断して燃料供給を停止する。
【００２５】
吸気系６は、シリンダヘッドに形成された吸気ポートに接続される吸気マニホールド６２を備え、この吸気マニホールド６２に、吸気通路を構成する吸気管６４が接続されている。また、吸気系６には、上流側から順にエアクリーナ６５、後述するインタークーラ６１、スロットルバルブ６３が配設されている。
【００２６】
吸気系６の吸気管６４には、下記ターボチャージャ５の過給によって昇温した吸入空気を強制冷却するためのインタークーラ６１が設けられている。このインタークーラ６１の下流側には電子制御式のスロットルバルブ６３が設けられている。このスロットルバルブ６３は、その開度を無段階に調整することが可能な流量制御弁であり、所定の条件下において吸入空気の流路面積を絞り、この吸入空気の供給量を調整（低減）する機能を有している。
【００２７】
排気系７は、シリンダヘッドに形成された排気ポート７１に接続される排気マニホールド７２を備え、この排気マニホールド７２に、排気通路を構成する排気管７３，７４が接続されている。また、この排気通路には触媒装置４が配設されている。
【００２８】
触媒装置４は、例えばＮＳＲ（Nox Storage Reduction）触媒４１とＤＰＮＲ（Diesel Particulate‐Nox Reduction system）触媒４２とを備えている。
【００２９】
また、内燃機関１にはＥＧＲ装置８が設けられている。このＥＧＲ装置８は、排気の一部を吸気系（吸気通路）６に還流させて燃焼室３へ再度供給することにより燃焼温度を低下させ、これによってＮＯｘ発生量を低減させる装置である。
【００３０】
ＥＧＲ装置８は、吸気系６の吸気マニホールド６２と排気系７の排気マニホールド７２とに接続されるＥＧＲ通路８１を備えている。このＥＧＲ通路８１において吸気マニホールド６２との接続部には、排気系７から吸気系６に導入されるＥＧＲガス量（排気還流量）を調整するためのＥＧＲバルブ８２が設けられている。
【００３１】
また、ＥＧＲ通路８１には、当該ＥＧＲ通路８１を通過（還流）するＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ８３が設けられている。このＥＧＲ通路８１には、ＥＧＲクーラ８３をバイパスするためのバイパス通路８４が設けられている。ＥＧＲ通路８１とバイパス通路８４との合流部には、ＥＧＲクーラ８３のＥＧＲガス通過流量とバイパス通路８４のＥＧＲガス通過流量との流量比を調整するための制御弁８５が設けられている。
【００３２】
―可変容量型ターボチャージャ―
内燃機関１には、可変容量型ターボチャージャ５が設けられている。可変容量型ターボチャージャ５は、図２から図７に示すように、タービンホイール５１、コンプレッサインペラ５２、ベアリングハウジング５４、タービンハウジング５５、コンプレッサハウジング５６、可変ノズル機構９などを備えている。
【００３３】
タービンホイール５１は、タービンシャフト５３の軸方向一端に一体に形成されており、コンプレッサインペラ５２は、タービンシャフト５３の軸方向他端に一体に取り付けられている。このタービンシャフト５３は、ベアリングハウジング５４の中心孔内に２つのラジアルベアリング５７Ａ，５７Ｂを介して回転自在となるように挿通されている。なお、２つのラジアルベアリング５７Ａ，５７Ｂは、メタルやブッシュと呼ばれるほぼ円筒形状のすべり軸受とされており、軸方向への変位が規制された状態で、フローティング状態とされている。
【００３４】
ベアリングハウジング５４の軸方向一端にはタービンハウジング５５が取り付けられ、また、ベアリングハウジング５４の軸方向他端にはコンプレッサハウジング５６が取り付けられている。タービンホイール５１は、タービンハウジング５５内に収納され、コンプレッサインペラ５２はコンプレッサハウジング５６内に収納されている。
【００３５】
タービンハウジング５５には、排気ガスを旋回させるスクロール通路５５ａと、スクロール通路５５ａ内の排気ガスをタービンホイール５１を介して排気管７３に排出させる排出口５５ｂとが設けられている。
【００３６】
コンプレッサハウジング５６には、図１に示すエアクリーナ６５からの吸入空気をコンプレッサインペラ５２に向けて導入させる導入口５６ａと、コンプレッサインペラ５２の回転により圧力が高められた吸入空気を吸気管６４に送出する送出通路５６ｂとが設けられている。
【００３７】
内燃機関１から排気マニホールド７２に排出される排気ガスのエネルギーを利用してタービンホイール５１を回転させ、このタービンホイール５１と一体回転するコンプレッサインペラ５２によって大気圧よりも高い圧力の新気を吸気マニホールド６２から燃焼室３内に供給する。
【００３８】
可変ノズル機構９は、タービンハウジング５５のスクロール通路５５ａからタービンホイール５１を経て排出口５５ｂに排気ガスを排出する容量を変更するものであって、図２および図７に示すように、一対の第１、第２ノズルプレート９１，９２、複数のベーンノズル９３、ユニゾンリング９４、アクチュエータ９５、リンクロッド９６、リンクアーム９７などを備えている。
【００３９】
第１、第２ノズルプレート９１，９２は、複数のスペーサ９８を介して平行に対向配置された状態で結合される環状板で形成されている。複数のベーンノズル９３は、それぞれ、第１、第２ノズルプレート９１，９２の対向間の円周数ヶ所にベーンシャフト９９を介して姿勢変更可能に取り付けられている。
【００４０】
このベーンシャフト９９は、図４および図６に示すように、複数（例えば１２枚）のベーンノズル９３それぞれに一体に貫通した状態で取り付けられていて、このベーンシャフト９９の軸方向一端が第１ノズルプレート９１に、また、ベーンシャフト９９の軸方向他端が第２ノズルプレート９２にそれぞれ回動可能に支持されている。
【００４１】
各ベーンノズル９３は、タービンハウジング５５のスクロール通路５５ａと排出口５５ｂとを連通する領域に配置され、円周方向で隣り合うベーンノズル９３それぞれの姿勢を変更することにより当該各ベーンノズル９３それぞれの対向間隔が調節されるようになっている。例えば、内燃機関１の低回転域において隣り合うノズルベーン９３の対向間隔（流路面積またはスロート面積）を減少させるようにノズルベーン９３の姿勢を調整すれば、排気ガスの流速が増加して、低回転域から高い過給圧を得ることが可能になる。
【００４２】
ユニゾンリング９４、アクチュエータ９５、リンクロッド９６、リンクアーム９７は、各ベーンノズル９３の姿勢を変更するための操作機構を構成している。
【００４３】
ユニゾンリング９４は、図３および図５に示すように、各ベーンシャフト９９を所定角度、所定方向に回転させることによって各ベーンノズル９３の姿勢を変更させるものであり、その内周の円周数ヶ所には、各ベーンシャフト９９の一端が個別に固定される傾動カム１０１が配置されている。
【００４４】
この各傾動カム１０１の一部は、ユニゾンリング９４の内周の円周数ヶ所に設けられている溝９４ａに係合されている。また、ユニゾンリング９４には、各傾動カム１０１と同様に、各傾動カム１０１を連係して円周方向に傾動させるための単一のメイン傾動カム１０２が設けられている。このメイン傾動カム１０２には、下記するリンクアーム９７の軸部９７ｂの自由端が固定されている。
【００４５】
アクチュエータ９５は、詳細に図示していないが、駆動源としての直流モータ（ＤＣモータ）、直流モータの回転動力をリンクロッド９６を押し引きするための直線運動に変換するための歯車機構およびウォーム機構などを備えている。
【００４６】
リンクアーム９７は、リンクロッド９６に連結されるジョイントピン９７ａと、ユニゾンリング９４のメイン傾動カム１０２に固定される軸部９７ｂとが設けられている。
【００４７】
なお、図３および図５に示すように、第１ノズルプレート９１には複数のローラ９１ａがそれぞれピン９１ｂを介して回転自在に取り付けられており、この各ローラ９１ａはユニゾンリング９４の内周面に内接するようになっていて、このユニゾンリング９４の回転動作をガイドするようになっている。
【００４８】
このような構成の可変ノズル機構９の動作を説明する。アクチュエータ９５によりリンクロッド９６を図５矢印Ｙ１に示すように押すか、あるいは図３矢印Ｘ１に示すように引くことにより、リンクアーム９７を一方向に所定角度回転させると、このリンクアーム９７に一体に固定されている軸部９７ｂによってメイン傾動カム１０２が傾動される。それによって各傾動カム１０１が傾動されて、ユニゾンリング９４が図５矢印Ｙ２に示すように反時計回り方向、あるいは図３矢印Ｘ２に示すように時計回り方向に所定角度回転させられることになる。
【００４９】
これにより、各傾動カム１０１とベーンシャフト９９を介して一体とされているベーンノズル９３が傾動されるようになって、各ベーンノズル９３それぞれの対向間隔が調節されることになる。なお、リンクロッド９６を、図５矢印Ｙ１に示すように押すと、各ベーンノズル９３それぞれの対向間隔が図６に示すように小さくなる一方で、図３矢印Ｘ１に示すように引くと、各ベーンノズル９３それぞれの対向間隔が図４に示すように大きくなる。
【００５０】
このような可変ノズル機構９は、ベアリングハウジング５４とタービンハウジング５５との間に設けられる環状空間５７に配設されている。
【００５１】
具体的に、ベアリングハウジング５４の外周面の軸方向中間領域でタービン寄りの位置には、径方向外向きのフランジ５４ａが設けられている。このフランジ５４ａには、タービンハウジング５５の外筒部５５ｃが結合されており、このフランジ５４ａとタービンハウジング５５との結合部分に、前記した環状空間５７が作られるようになっている。
【００５２】
ところで、タービンハウジング５５においてベアリングハウジング５４寄りの側壁における内径側領域が、開放されることによってスクロール通路５５ａと環状空間５７とが連通されるようになっている。但し、この開放部には、当該開放部を塞ぐように第１ノズルプレート９１が配置されているとともに、第１、第２ノズルプレート９１，９２の対向間がスクロール通路５５ａと排出口５５ｂとを連通する連通路にされており、この連通路内にノズルベーン９３が配置された状態になっている。
【００５３】
なお、第２ノズルプレート９２の内周面とタービンハウジング５４において第２ノズルプレート９２の対向面との対向隙間は、シールリング１１０で密封されている。このシールリング１１０は、第２ノズルプレート９２の内周面に設けられている周溝に組み込まれており、タービンハウジング５４側に圧接されている。
【００５４】
そして、第１ノズルプレート９１の側方に配置される操作機構のユニゾンリング９４が環状空間５７に配置されるようになっている。さらに、前記操作機構のアクチュエータ９５、リンクロッド９６、リンクアーム９７は、ベアリングハウジング５４のフランジ５４ａの外側に配置されるようになっている。リンクアーム９７の軸部９７ｂは、ベアリングハウジング５４のフランジ５４ａに貫通されている。フランジ５４ａの貫通孔には、円筒形のすべり軸受としてのブッシュ１０３が装着されており、このブッシュ１０３内に軸部９７ｂが回転自在となるように挿通されている。
【００５５】
このような可変ノズル機構９の設置形態により、タービンハウジング５５のスクロール通路５５ａを流れる排気ガスが、環状空間５７内に漏洩することになる。そのために、この環状空間５７を作るためのベアリングハウジング５４の外周面の一部領域およびフランジ５４ａが、環状空間５７内に漏洩する排気ガスに触れるようになっている。
【００５６】
この実施形態では、例えば鋳鉄製のベアリングハウジング５４において環状空間５７に露呈する面を、カバー１０で覆い隠すようにすることにより、当該露呈面に排気ガスを触れさせないようにしている。
【００５７】
このカバー１０は、図７から図９に示すように、環状板部１１、筒状部１２などを備えている。環状板部１１は、ベアリングハウジング５４のフランジ５４ａを覆い隠す形状であり、その径方向途中領域には軸方向一方に張り出す環状張り出し部１３が設けられている。筒状部１２は、環状板部１１の内径側から軸方向一方に延出する形状になっている。この筒状部１２において付け根寄りには、一旦先端側へ向けて漸次縮径してから急峻に立ち上がる環状小径部１４が設けられている。
【００５８】
このカバー１０の使用形態について説明する。つまり、カバー１０の環状板部１１の外周がベアリングハウジング５４のフランジ５４ａとタービンハウジング５５との結合部分に挟持されており、このカバー１０の筒状部１２の先端側には、可変ノズル機構９の第１ノズルプレート９１が外嵌された状態で支持されるようになっている。なお、第１ノズルプレート９１の内周部には、周溝９１ａが設けられており、この周溝９１ａによって作られる径方向内向きの環状片９１ｂに、筒状部１２の先端側が加締められることによって係合されるようになっている。
【００５９】
そして、環状板部１２の環状張り出し部１３における円周方向の所定位置には、軸方向または板厚方向に貫通する孔１５が設けられており、この貫通孔１５には、可変ノズル機構９のリンクアーム９７の軸部９７ｂが挿通されるようになっている。
【００６０】
なお、リンクアーム９７の軸部９７ｂと貫通孔１５との間には、軸部９７ｂの回転を許容するために嵌め合い隙間が設けられているが、そのために、環状空間５７内の排気ガスが、前記嵌め合い隙間を通って、軸部９７ｂとブッシュ１０３との嵌め合い面に到達し、この嵌め合い面から外部へ漏洩するおそれがある。
【００６１】
この排気ガス漏洩を防止するために、軸部９７ｂとブッシュ１０３との嵌め合い面にシールリング１０４を装着するようにしている。詳しくは、シールリング１０４は、例えばピストンリングなどとされ、ブッシュ１０３の内周に設けられる周溝に装着されて、軸部９７ｂに当接されるようになっている。
【００６２】
次に、このようなカバー１０をベアリングハウジング５４に取り付けるときの様子を説明する。
【００６３】
まず、カバー１０の筒状部１２をベアリングハウジング５４の外周面においてタービン寄り肩部を覆い隠すように外嵌装着して、カバー１０の環状板部１１をベアリングハウジング５４のフランジ５４ａを覆い隠すようにあてがう。
【００６４】
この後、カバー１０の環状板部１１の外周をフランジ５４ａとタービンハウジング５４とで挟み、可変ノズル機構９の第１ノズルプレート９１の内周溝にカバー１０の筒状部１２の先端を加締める。
【００６５】
そして、カバー１０の筒状部１２の環状小径部１４を、ベアリングハウジング５４の外周面においてタービン寄り肩部の小径周溝５４ｂの段壁面５４ｃに軸方向から引っ掛ける。このとき、環状小径部１４を軸方向に若干弾性圧縮させる状態にしておく。これにより、環状小径部１４の弾性復元力によって、環状小径部１４の最小径部がベアリングハウジング５４の外周面においてタービン寄り肩部に圧接されることになるとともに、カバー１０の環状板部１１の内周寄り部分がフランジ５４ａの付け根寄りに圧接されることになる。
【００６６】
ところで、カバー１０の筒状部１２をベアリングハウジング５４の外周面においてタービン寄り肩部の端縁側から嵌め入れてから、筒状部１２の環状小径部１４を前記タービン寄り肩部の小径周溝５４ｂに嵌め込むために、環状小径部１４を径方向外向きに弾性膨張させる必要があるが、この弾性膨張を可能にするために、図８および図９に誇張して記載しているように、環状小径部１４の径方向での断面形状を、六角形にしている。このため、環状小径部１４の６つの直線辺の所定位置が、ベアリングハウジング５４の外周面においてタービン寄り肩部に線あるいは面で接触するようになっている。
【００６７】
上記したカバー１０は、少なくとも耐蝕性に優れた性状を備えていればよいので、例えば適宜のステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４など）を素材とすることができる。
【００６８】
以上説明したように、本発明を適用した実施形態では、可変ノズル機構９を支持する耐蝕性材料製のカバー１０でもって、鋳鉄製のベアリングハウジング５４およびそれのフランジ５４ａにおいて環状空間５７に露呈する面を覆い隠すようにしている。
【００６９】
これにより、タービンハウジング５５のスクロール通路５５ａから環状空間５７に排気ガスが侵入したとしても、この排気ガスがベアリングハウジング５４およびそれのフランジ５４ａの前記露呈面に触れることを防止できるようになる。そのため、鋳鉄製のベアリングハウジング５４およびそれのフランジ５４ａや操作機構のリンクアーム９７の軸部９７ｂが経時的に腐食したり、あるいはそれらに酸化物が付着したりすることを防止できるようになるので、ターボチャージャ５の寿命の向上に貢献できるとともに、軸部９７ｂの回転動作が長期にわたって円滑に保たれるようになるなど、可変ノズル機構９の操作性の長期安定化に貢献できるようになる。
【００７０】
しかも、この実施形態では、カバー１０において、環状板部１１の外周の挟持部分と、環状板部１１の内周寄り部分の圧接部分と、筒状部１２の先端加締め部分との３箇所でもって、カバー１０とベアリングハウジング５４において環状空間５７に露呈する面との対向部分を密封するようにしている。これにより、ベアリングハウジング５４およびそれのフランジ５４ａにおいて環状空間５７に露呈する面を、排気ガスから隔離して密封する効果を高めることが可能になる。
【００７１】
このような素材からなるカバー１０を用いる実施形態では、特許文献１に係る従来例とは異なり、支持プレートと高価なガスケット（商品名インコネル）との２つを用いる必要がないから、コスト面で有利になり、また、特許文献２に係る従来例に比べると、密封箇所が多いから、密封性で優位となる。
【００７２】
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。
【００７３】
例えば図１０に示すように、カバー１０は、その環状板部１１の板厚が筒状部１２に比べて大きく設定されている。この環状板部１１は、径方向に沿って真っ直ぐに形成されており、外側がベアリングハウジング５４のフランジ５４ａに密接されるようになっている。また、環状板部１１の貫通孔１５には、ブッシュ１０３がすきま嵌めされている。
【００７４】
さらに、筒状部１２は、前記したような環状小径部１４が排除されており、シンプルな短尺の円筒形に形成されている。そして、この筒状部１２は、ベアリングハウジング５４の外周面におけるタービン寄り肩部に非接触とされている。
【００７５】
ところで、第１ノズルプレート９１の内径側には軸方向一方へ突出する円筒部９１ｃが設けられており、この第１ノズルプレート９１がカバー１０の先端側に外嵌された状態で支持されるようになっている。なお、第１ノズルプレート９１の円筒部９１ｃの内周には周溝９１ｄが設けられている。この周溝９１ｄによって作られる径方向内向きの環状片９１ｅに、カバー１０の筒状部１２の先端側が加締められて係合されるようになっている。
【００７６】
なお、第１ノズルプレート９１の内周面とベアリングハウジング５４の外周面におけるタービン寄り肩部との対向隙間は、シールリング１１１で密封されている。このシールリング１１１は、ベアリングハウジング５４の外周面におけるタービン寄り肩部に設けられている周溝に組み込まれており、第１ノズルプレート９１の円筒部９１ｃの内周面に圧接されている。
【００７７】
このようなカバー１０であっても、鋳鉄製のベアリングハウジング５４において環状空間５７に露呈する面を覆い隠すことができる。
【符号の説明】
【００７８】
１ 内燃機関
６２ 吸気マニホールド
７２ 排気マニホールド
５ ターボチャージャ
５１ タービンホイール
５２ コンプレッサインペラ
５３ タービンシャフト
５４ ベアリングハウジング
５４ａ ベアリングハウジングのフランジ
５５ タービンハウジング
５５ａ タービンハウジングのスクロール通路
５５ｂ タービンハウジングの排出口
５７ 環状空間
９ 可変ノズル機構
９１ 第１ノズルプレート
９２ 第２ノズルプレート
９３ ベーンノズル
９４ ユニゾンリング
９５ アクチュエータ
９６ リンクロッド
９７ リンクアーム
９７ｂ リンクアームの軸部
１０ カバー
１１ 環状板部
１２ 筒状部
１３ 環状張り出し部
１４ 筒状部の環状小径部
１５ 貫通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンホイールとコンプレッサインペラとを回転一体とする共通の回転軸が回転自在に挿通される中心孔を有するベアリングハウジングと、
ベアリングハウジングの外周の軸方向中間領域においてタービン寄りに設けられる径方向外向きのフランジに結合されかつスクロール通路を有するタービンハウジングと、
前記スクロール通路からタービンホイールを経て排気管へ排気ガスを排出する容量を変更するための可変ノズル機構とを備え、
前記可変ノズル機構は、対向配置される一対のノズルプレートと、この一対のノズルプレート間の円周数ヶ所に設けられるベーンノズルと、一方のノズルプレートの外側に配置されかつ前記各ベーンノズルの姿勢を変更させるための操作機構とを有し、
前記ベアリングハウジングのフランジと前記タービンハウジングとの結合部分には、前記スクロール通路に連通する環状空間が設けられ、
この環状空間と前記スクロール通路とを連通する連通部には、当該連通部を塞ぐように前記一方のノズルプレートが配置されることで、前記環状空間に前記操作機構の一部が配置される状態とされ、
前記ベアリングハウジングおよびそのフランジにおいて前記環状空間に露呈する面が、カバーで覆われており、
このカバーは、前記フランジを覆う環状板部と、この環状板部の内径側から軸方向に延出する筒状部とを有し、かつ前記環状板部の外径側が前記フランジとタービンハウジングとの結合部分に挟持され、前記筒状部の先端側に前記一方のノズルプレートが外嵌された状態で支持されている、ことを特徴とする可変容量型ターボチャージャ。
【請求項２】
請求項１に記載の可変容量型ターボチャージャにおいて、
前記カバーの筒状部の付け根寄りには、環状小径部が設けられ、この環状小径部が、前記ベアリングハウジングの外周面においてタービン寄り肩部の段差の段壁面に引っ掛けられることによって軸方向に弾性圧縮されており、この弾性復元力によって前記カバーの環状板部の内径側が前記フランジに圧接されている、ことを特徴とする可変容量型ターボチャージャ。
【請求項１】
タービンホイールとコンプレッサインペラとを回転一体とする共通の回転軸が回転自在に挿通される中心孔を有するベアリングハウジングと、
ベアリングハウジングの外周の軸方向中間領域においてタービン寄りに設けられる径方向外向きのフランジに結合されかつスクロール通路を有するタービンハウジングと、
前記スクロール通路からタービンホイールを経て排気管へ排気ガスを排出する容量を変更するための可変ノズル機構とを備え、
前記可変ノズル機構は、対向配置される一対のノズルプレートと、この一対のノズルプレート間の円周数ヶ所に設けられるベーンノズルと、一方のノズルプレートの外側に配置されかつ前記各ベーンノズルの姿勢を変更させるための操作機構とを有し、
前記ベアリングハウジングのフランジと前記タービンハウジングとの結合部分には、前記スクロール通路に連通する環状空間が設けられ、
この環状空間と前記スクロール通路とを連通する連通部には、当該連通部を塞ぐように前記一方のノズルプレートが配置されることで、前記環状空間に前記操作機構の一部が配置される状態とされ、
前記ベアリングハウジングおよびそのフランジにおいて前記環状空間に露呈する面が、カバーで覆われており、
このカバーは、前記フランジを覆う環状板部と、この環状板部の内径側から軸方向に延出する筒状部とを有し、かつ前記環状板部の外径側が前記フランジとタービンハウジングとの結合部分に挟持され、前記筒状部の先端側に前記一方のノズルプレートが外嵌された状態で支持されている、ことを特徴とする可変容量型ターボチャージャ。
【請求項２】
請求項１に記載の可変容量型ターボチャージャにおいて、
前記カバーの筒状部の付け根寄りには、環状小径部が設けられ、この環状小径部が、前記ベアリングハウジングの外周面においてタービン寄り肩部の段差の段壁面に引っ掛けられることによって軸方向に弾性圧縮されており、この弾性復元力によって前記カバーの環状板部の内径側が前記フランジに圧接されている、ことを特徴とする可変容量型ターボチャージャ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【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２０１２−６２８０８（Ｐ２０１２−６２８０８Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０６９６６（Ｐ２０１０−２０６９６６）
【出願日】平成２２年９月１５日（２０１０．９．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１５日（２０１０．９．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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