可変容量型排気ターボ過給機
【課題】過大なエンジン振動が作用しても軸受ハウジングの鍔部の変形がなく、可変ノズル機構を軸受ハウジングに締結する締結ボルトに緩みや破損が発生しない可変容量型排気ターボ過給機を提供する。
【解決手段】タービンハウジング１、タービンロータ３、タービンシャフト３Ａ、該タービンシャフト３Ａを支持する軸受５、外周端側に鍔部４ａが形成された軸受ハウジング４、及び可変ノズル機構８を備え、可変ノズル機構８は、ノズル６、ノズルマウント７、レバープレート１１及びドライブリング１０を備える可変容量型排気ターボ過給機であって、軸受ハウジング４を貫通する締結ボルトＢで該軸受ハウジング４と可変ノズル機構８とが結合されている。
【解決手段】タービンハウジング１、タービンロータ３、タービンシャフト３Ａ、該タービンシャフト３Ａを支持する軸受５、外周端側に鍔部４ａが形成された軸受ハウジング４、及び可変ノズル機構８を備え、可変ノズル機構８は、ノズル６、ノズルマウント７、レバープレート１１及びドライブリング１０を備える可変容量型排気ターボ過給機であって、軸受ハウジング４を貫通する締結ボルトＢで該軸受ハウジング４と可変ノズル機構８とが結合されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルベーンの翼角を変化可能に構成された可変容量型排気ターボ過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用内燃機関等に用いられる比較的小型の排気ターボ過給機では、エンジンからの排気ガスを、タービンハウジングに形成されたスクロール内に充填し、該スクロールの内周側に設けられた複数のノズルベーンに通して、該ノズルベーンの内周側に設けられたタービンロータに作用させる構造が採用されている。また、複数のノズルベーンの翼角は変化可能に構成されている。このような可変ノズル機構を備えた輻流型可変容量排気ターボ過給機は多く用いられている（例えば、特許文献１ないし３参照）。
【０００３】
図４は、従来の可変ノズル機構付き排気ターボ過給機の一例を示している。これらの図は回転軸線に沿う部分断面図である。図に示すように、ターボ過給機には、厚肉多筒状のタービンハウジング１が設けられており、このタービンハウジング１の上流側の外周部には渦巻き状にスクロール２が形成されている。一方、タービンハウジング１の上流側の内周部には、輻流型のタービンロータ３が設けられている。タービンロータ３が取り付けられているタービンシャフト３Ａは、回転中心が図中、回転軸心Ｋであり、コンプレッサ（図示省略）と同軸である。また、タービンシャフト３Ａは、軸受５を介して軸受ハウジング４に回転自在に支持されている。
【０００４】
軸受ハウジング４の背面には輪環状の凹部が形成され、この凹部にノズル６及びノズルマウント７などを備えるノズルアッセンブリである可変ノズル機構８が収納されている。ここでノズル６は、回転軸心Ｋ回りに等間隔で複数設けられている。また、ノズル６は、タービンのラジアル方向の位置ではスクロール２の内周側に位置している。ノズル６はノズルべーン６ａとノズル軸６ｂを有している。ノズル軸６ｂは、軸受ハウジング４に固定されたノズルマウント７に回転軸心Ｋ回りに回動可能に支持されている。そして、この可変ノズル機構８ではノズルベーン６ａの翼角を変化させることが可能となっている。
【０００５】
ノズルベーン６ａは、ノズルマウント７と、このノズルマウント７に連結された環状のノズルプレート９との間に配置され、該ノズルプレート９はタービンハウジング１の内筒部先端側に外嵌されている。
ノズルマウント７の先端側の隆起部には、円盤状のドライブリング１０が回動可能に設けられている。このドライブリング１０には、レバープレート１１が係合している。このレバープレート１１は、図５に拡大して示すように、湾曲部１１ａと係合用突起１１ｂを有し、この係合用突起１１ｂはドライブリング１０の溝部１０ａに係合している。
また、レバープレート１１の内周側には回転軸心Ｋに沿った貫通穴が形成され、この貫通穴に、ノズル軸６ｂの先端側に形成された固定部６ｃが挿入されている。
また、図６に拡大して示すように、ドライブリング１０が設けられるノズルマウント７の段差に配され、この段差より僅かに下方に鋲Ｐ１が設けられている。この鋲Ｐ１のフランジ状の頭部によりドライブリング１０が脱落しないように保持される。
【０００６】
図７は、図５の矢視Ａから見た形状である。図に示すように、円盤状のノズルマウント７には、そのラジアル方向中央付近にドライブリング１０が設けられている。このドライブリング１０にはレバーブレート１１が連結されており、レバープレート１１の回転軸心Ｋ側にはノズル６の固定部６ｃが係合している。図では、レバープレート１１は回転軸心Ｋ回りに１２個設けられている。そして、ドライブリング１０を回動させることでノズル６の開度を調整することができる。
【０００７】
上記図４ないし図７で説明した構成からなる可変ノズル機構付き可変容量型排気ターボ過給機の作動時において、エンジン（図示省略）からの排気ガスはスクロール２に入り、該スクロール２の渦巻きに沿って周回しながらノズルベーン６ａに流入する。そして、この排気ガスは、ノズルベーン６ａの翼間を通過してタービンロータ３にその外周側から流入し、中心側に向かい半径方向に流れてタービンロータ３に膨張仕事をなした後、軸方向に沿って流れ、ガス出口に案内されて機外に送出される。
【０００８】
かかる可変容量型排気ターボ過給機の容量を制御するにあたっては、ノズルベーン６ａを流れる排気ガスが所要の流速になるような該ノズルベーン６ａの翼角を設定し、翼角制御手段（図示省略）により翼角を変更する。かかる翼角に対応するアクチュエータの往復変位はドライブリング１０に伝達され、該ドライブリング１０が回動駆動される。
該ドライブリング１０の回動により、該ドライブリング１０に形成された溝部１０ａに係合されている係合用突起１１ｂを介してレバープレート１１がノズル軸６ｂ回りに回動し、該ノズル軸６ｂの回動によりノズルベーン６ａが回動して、翼角が変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−１２８０６５号公報
【特許文献２】特開２００８−２１５０８３号公報
【特許文献３】米国特許２８６０８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、図４ないし図７に示した可変容量型排気ターボ過給機では、締結ボルトＢがタービンハウジング１と軸受ハウジング４とで内包される空間に存在するため、締結ボルトＢが高温となり、エンジン振動が過大な場合には、熱伸びと振動によるボルト緩みが発生する危険があり、さらに、温度上昇による強度低下に伴うボルト破損の危険がある。締結ボルトＢに緩みや破損が生じると、可変ノズル機構８の動揺が増大するため、可変ノズル機構８の破損に繋がる可能性がある。
【００１１】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、過大なエンジン振動が作用しても可変ノズル機構を軸受ハウジングに締結する締結ボルトに緩みや破損が発生しない可変容量型排気ターボ過給機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明はかかる課題を解決する手段としてなされたものである。
本発明は、内燃機関の排気ガスが内部に導入されるタービンハウジングと、該タービンハウジング内に設けられて排気ガスによって回転駆動されるタービンロータと、一端が前記タービンハウジング内に挿入され、該一端に前記タービンロータが取り付けられるタービンシャフトと、該タービンシャフトを支持する軸受と、前記タービンハウジングに連結されて内部に前記軸受が収納され、かつ外周端側に鍔部が形成された軸受ハウジングと、該軸受ハウジングに固定され、前記タービンロータへの排気ガスの流れを調整する可変ノズル機構と、を備え、前記可変ノズル機構は、ノズルと、ノズルを保持するノズルマウントと、ノズルと係合するレバープレートと、該レバープレートと係合するドライブリングと、を備える可変容量型排気ターボ過給機であって、前記軸受ハウジングを貫通する締結部材で該軸受ハウジングと前記可変ノズル機構とが結合されていることを特徴とする。
かかる発明では、チャージャ室内の熱が締結部材に伝達すると、締結部材の軸方向に沿って熱が伝導し、締結部材の軸受ハウジングの外壁から突出した部分から大気に熱が伝達される。したがって、締結部材がチャージャ室内の熱を外部へ逃がす伝達手段しての機能を有し、締結部材自体の温度が、軸受ハウジングを貫通していない場合と比べて低くなり、過大なエンジン振動が作用しても可変ノズル機構を軸受ハウジングに締結する締結部材（締結ボルトなど）に緩みや破損が発生し難くなる。なお、本発明では、チャージャ室とは、軸受ハウジングとタービンハウジングとで内包される空間をいう。
さらに、本発明では、締結部材の長さが長くなるので、締結部材の締結時に締結部材の伸びが大きくなり、熱変形に対し緩みが生じ難い。
【００１３】
本発明は、さらに、前記締結部材は締結ボルトであり、前記ノズルマウントの外周端側の前記タービンハウジング側には、前記締結ボルトの頭部が収納される座繰り穴が形成され、前記軸受ハウジングには、前記座繰り穴と同一軸上に貫通穴が形成され、前記座繰り穴及び前記貫通穴に挿通された前記締結ボルトの先端にナットが取り付けられていることを特徴とする。
かかる発明では、チャージャ室内の締結ボルトの頭部と、チャージャ室外のナットとでノズルマウントと軸受ハウジングの鍔部とを挟み込むため、軸受ハウジングの鍔部が過給機前方へ撓むような変形が抑止され、タービンハウジングに加わる荷重を低減させることができる。
【００１４】
本発明は、さらに、前記締結ボルトの不完全螺子部の太さは、規格品の同一サイズの締結ボルトの太さより細くされていることを特徴とする。
かかる発明では、規格品の同一サイズの締結ボルトに比べて振動に対するボルトの伸び・縮みが大きくなり、振動エネルギーを吸収し易い。ここで、規格品とは、ＪＩＳ規格（日本）、ＤＩＮ規格（ドイツ）、ＢＳ規格（イギリス）、ＣＳＡ規格（カナダ）、ＮＦ規格（フランス）及びＧＢ規格（中国）などの各国の規格や、特定業界又は特定団体の規格などを広く含むものとする。
【００１５】
本発明は、さらに、前記ノズルマウントと前記軸受ハウジングとを連結する鋲が設けられ、該鋲は組付け時に前記軸受ハウジングの貫通穴に挿通されており、前記鋲の少なくとも一端には雄螺子が形成され、前記鋲の一端は前記ノズルマウントに固定され、前記鋲の前記軸受ハウジングから突出した他端にはナットが螺合され、締結されていることを特徴とする。
かかる発明では、軸受ハウジングの貫通穴に長い鋲を貫通させたので、ナット締付け時の鋲の伸びを大きくとることができる。これにより、熱変形による鋲の緩みが生じ難い。そのため、高信頼性のあるノズルマウントと軸受ハウジングとの締結を行うことができる。
また、かかる発明では、鋲の位置をノズルマウントの中心側に近い側にすることで、ノズルマウントの熱伸びによる鋲に生じる剪断力や曲げ力を低減させることができる。ここで、鋲には、ボルト、螺子及びピンその他の棒状の部材又はこれらの組み合わせをいい、フランジなどが形成されたものを広く含むものとする。
また、かかる発明では、鋲を軸受ハウジングに貫通させているため、ターボ過給機内で伝達又は伝導された熱を鋲の軸方向に沿って外部に伝達させることができ、鋲の熱変形が抑止される。
なお、そもそも鋲は可変ノズル機構のドライブリングが脱落しないように保持するためのものである。
【００１６】
本発明は、さらに、前記鋲には、前記ドライブリングの軸方向の移動を規制するフランジ部が形成されていることを特徴とする。
かかる発明では、鋲には、前記ドライブリングの軸方向の移動を規制するフランジ部が形成されているため、ドライブリングのノズルマウントからの脱落を防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の可変容量型排気ターボ過給機では、過大なエンジン振動が作用しても軸受ハウジングの鍔部の変形がなく、可変ノズル機構を軸受ハウジングに締結する締結ボルトに緩みや破損が発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の可変容量型排気ターボ過給機の第１実施形態を示す説明図である。
【図２】図２は、本発明の可変容量型排気ターボ過給機の第２実施形態を示す説明図である。
【図３】図３は、図２の可変容量型排気ターボ過給機を他の断面で視た形態を示す説明図である。
【図４】図４は、従来の可変容量型排気ターボ過給機を示す説明図である。
【図５】図５は、図４のノズルマウント付近を示す拡大図である。
【図６】図６は、図５のノズルマウント付近を他の断面で視た拡大図である。
【図７】図７は、図５の矢視Ａから見た形態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置などは特に記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００２０】
［第１実施形態］
図１は、本発明の可変容量型排気ターボ過給機の第１実施形態を示している。この図は回転軸心Ｋに沿う部分断面図である。図に示すように、ターボ過給機には、内燃機関の排気ガスが内部に導入される厚肉多筒状のタービンハウジング１が設けられており、このタービンハウジング１の内側には渦巻き状にスクロール２が形成されている。また、タービンハウジング１の内側には、排気ガスによって回転駆動される輻流型のタービンロータ３が設けられている。このタービンロータ３は、タービンシャフト３Ａの一端に設けられている。タービンシャフト３Ａの一端は、タービンハウジング１内に挿入されている。タービンシャフト３Ａは、回転中心が図中、回転軸心Ｋであり、コンプレッサ（図示省略）と同軸である。また、タービンシャフト３Ａは、軸受５を介して軸受ハウジング４に回転自在に支持されている。
【００２１】
軸受ハウジング４の背面には輪環状の凹部が形成され、この凹部に、ノズル６、ノズル６を保持するノズルマウント７、ノズルプレート９、ドライブリング１０、及びノズル６やドライブリング１０と係合するレバープレート１１などを備えるノズルアッセンブリとして可変ノズル機構８が設けられている。この可変ノズル機構８は、軸受ハウジング４に固定され、排気ガスの流れを調整する機能を有する。
ノズル６は、回転軸心Ｋ回りに等間隔で複数設けられている。また、ノズル６は、ターボ過給機のラジアル方向の位置ではスクロール２の内周側に位置している。ノズル６はノズルべーン６ａとノズル軸６ｂを有している。ノズル軸６ｂは、軸受ハウジング４に固定されたノズルマウント７に回転軸心Ｋ回りに回動可能に支持されている。そして、この可変ノズル機構８では、ノズルベーン６ａの翼角を変化させることが可能となっている。
【００２２】
ノズルベーン６ａは、ノズルマウント７と、このノズルマウント７に結合された環状のノズルプレート９との間に配置され、該ノズルプレート９はタービンハウジング１の内筒部１ａの先端側に外嵌されている。
ノズルマウント７の先端側の隆起部には、円盤状のドライブリング１０が回動可能に設けられている。このドライブリング１０には、レバープレート１１が係合している。
また、レバープレート１１の内周側には回転軸心Ｋに沿った貫通穴が形成され、この貫通穴に、ノズル軸６ｂの先端側に形成された固定部６ｃが挿入されている。
【００２３】
上記構成からなる可変ノズル機構付き可変容量型排気ターボ過給機の作動時において、エンジン（図示省略）からの排気ガスはスクロール２に入り、該スクロール２の渦巻きに沿って周回しながらノズルベーン６ａに流入する。そして、この排気ガスは、ノズルベーン６ａの翼間を通過してタービンロータ３にその外周側から流入し、中心側に向かい半径方向に流れてタービンロータ３に膨張仕事をなした後、軸方向に沿って流れ、ガス出口に案内されて機外に送出される。
【００２４】
かかる可変容量型排気ターボ過給機の容量を制御するにあたっては、ノズルベーン６ａを流れる排気ガスが所要の流速になるような該ノズルベーン６ａの翼角を設定し、翼角制御手段（図示省略）により翼角を変更する。かかる翼角に対応するアクチュエータの往復変位はドライブリング１０に伝達され、該ドライブリング１０が回動駆動される。
該ドライブリング１０の回動により、該ドライブリング１０に係合されているレバープレート１１をノズル軸６ｂ回りに回動させ、該ノズル軸６ｂの回動によりノズルベーン６ａが回動して、翼角が変化する。
【００２５】
そして、本実施形態では、ノズルマウント７の外周端側のタービンハウジング側には、締結部材である締結ボルトＢの頭部が収納される座繰り穴７ａが形成され、軸受ハウジング４には、座繰り穴７ａと同一軸上に貫通穴４ｂが形成され、座繰り穴７ａ及び貫通穴４ｂに挿通された締結ボルトＢの先端にナットＮが取り付けられている。
【００２６】
この構成では、軸受ハウジング４とタービンハウジング１とで内包されるチャージャ室内の締結ボルトＢの頭部と、チャージャ室外のナットＮとでノズルマウント７と軸受ハウジング４の鍔部４ａとを挟み込むため、軸受ハウジング４の鍔部４ａが過給機前方へ撓むような変形が抑止され、タービンハウジング１に加わる荷重を低減させることができる。また、締結ボルトＢを軸受ハウジング４に貫通させているので、チャージャ室内部の熱が締結ボルトＢに伝達又は伝導されても、チャージャ室外部に熱を逃がすことができ、締結ボルトＢの熱変形が抑止される。そのため、締結ボルトＢの緩みや破損が発生し難い。さらに、本実施形態では、締結ボルトＢの長さが長くなるので、ボルト締結時の締結ボルトＢの伸びが大きくなり、熱変形に対し緩みが生じ難い。
【００２７】
［第２実施形態］
図２及び３は、本発明の可変容量型排気ターボ過給機の第２実施形態を示している。なお、この第２実施形態では、第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態では、ノズルマウント７と軸受ハウジング４とを連結する鋲としてネイルピンＰ１が設けられている。このネイルピンＰ１は組付け時に軸受ハウジング４の貫通穴に挿通されている。ネイルピンＰ１の軸受ハウジング挿通側の端部側には、雄螺子が形成されている。ネイルピンＰ１のもう一端側はノズルマウント７に圧入されている。ここで、圧入でなく螺号その他の固定であってもよい。また、軸受ハウジング４から突出したネイルピンＰ１の他端にはナットＮが螺合され、ノズルマウント７と軸受ハウジング４とはナット締めにより締結されている。また、本実施形態のネイルピンＰ１には、ドライブリング１０の軸方向の移動を規制するフランジ部Ｐ１ａが形成されているため、ドライブリング１０のノズルマウント７からの脱落を防止することができる。具体的には、ネイルピンＰ１はドライブリング１０の内接円環より径方向外側に出っ張るために、ドライブリング１０の動きが規制される。なお、フランジ部Ｐ１ａは、背景技術で図６を用いて説明した鋲Ｐ１のフランジ状の頭部に相当する。
【００２８】
本実施形態では、軸受ハウジング４の貫通穴に長いネイルピンＰ１を貫通させたので、ナット締付け時のネイルピンＰ１の伸びを大きくとることができる。これにより、熱変形によるネイルピンＰ１の緩みが生じ難い。そのため、高信頼性のあるノズルマウント７と軸受ハウジング４との締結を行うことができる。
また、本実施形態では、ネイルピンＰ１の位置をノズルマウント７の外周側に配置する場合に比べ、ノズルマウント７の中心側に近い側にすることで、ノズルマウント７の熱伸びによるネイルピンＰ１に生じる剪断力や曲げ力を低減させることができる。本実施形態で、鋲としてネイルピンＰ１を用いた例について説明したが、本発明はこれに限定されることはない。例えば、鋲として、ボルト、螺子及びピンその他の棒状の部材又はこれらの組み合わせを用いることができる。また、フランジなどが形成されたものを広く含むものとする。
また、本実施形態では、ネイルピンＰ１を軸受ハウジング４に貫通させているため、ターボ過給機内で伝達又は伝導された熱を鋲の軸方向に沿って外部に伝達させることができ、ネイルピンＰ１の熱変形が抑止される。
【００２９】
以上、本発明を説明してきたが、本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、その本質を逸脱しない範囲で、他の種々の変形が可能であることはいうまでもない。
例えば、上述した実施形態では、締結ボルトＢとして規格品の径のボルトが用いられているが、締結ボルトＢの不完全螺子部の太さは、規格品の同一サイズの締結ボルトの太さより細くしてもよい。このようにすれば、規格品の締結ボルトに比べて振動に対するボルトの伸び・縮みが大きくなり、振動エネルギーを吸収し易い。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の可変容量型排気ターボ過給機では、過大なエンジン振動が作用しても軸受ハウジングの鍔部の変形がなく、可変ノズル機構を軸受ハウジングに締結する締結ボルトに緩みや破損が発生しない。本発明の特徴部分の構成は、タービンハウジング、軸受ハウジング及びノズルマウントを備える過給機全体に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１ タービンハウジング
１ａ 内筒部
２ スクロール
３ タービンロータ
３Ａ タービンシャフト
４ 軸受ハウジング
４ａ 鍔部
４ｂ 貫通穴
５ 軸受
６ ノズル
６ａ ノズルべーン
６ｂ ノズル軸
６ｃ 固定部
７ ノズルマウント
７ａ 座繰り穴
８ 可変ノズル機構
９ ノズルプレート
１０ ドライブリング
１０ａ 溝部
１１ レバープレート
１１ａ 湾曲部
１１ｂ 係合用突起
Ｂ 締結ボルト
Ｋ 回転軸心
Ｎ ナット
Ｐ１ ネイルピン
Ｐ１ａ フランジ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルベーンの翼角を変化可能に構成された可変容量型排気ターボ過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用内燃機関等に用いられる比較的小型の排気ターボ過給機では、エンジンからの排気ガスを、タービンハウジングに形成されたスクロール内に充填し、該スクロールの内周側に設けられた複数のノズルベーンに通して、該ノズルベーンの内周側に設けられたタービンロータに作用させる構造が採用されている。また、複数のノズルベーンの翼角は変化可能に構成されている。このような可変ノズル機構を備えた輻流型可変容量排気ターボ過給機は多く用いられている（例えば、特許文献１ないし３参照）。
【０００３】
図４は、従来の可変ノズル機構付き排気ターボ過給機の一例を示している。これらの図は回転軸線に沿う部分断面図である。図に示すように、ターボ過給機には、厚肉多筒状のタービンハウジング１が設けられており、このタービンハウジング１の上流側の外周部には渦巻き状にスクロール２が形成されている。一方、タービンハウジング１の上流側の内周部には、輻流型のタービンロータ３が設けられている。タービンロータ３が取り付けられているタービンシャフト３Ａは、回転中心が図中、回転軸心Ｋであり、コンプレッサ（図示省略）と同軸である。また、タービンシャフト３Ａは、軸受５を介して軸受ハウジング４に回転自在に支持されている。
【０００４】
軸受ハウジング４の背面には輪環状の凹部が形成され、この凹部にノズル６及びノズルマウント７などを備えるノズルアッセンブリである可変ノズル機構８が収納されている。ここでノズル６は、回転軸心Ｋ回りに等間隔で複数設けられている。また、ノズル６は、タービンのラジアル方向の位置ではスクロール２の内周側に位置している。ノズル６はノズルべーン６ａとノズル軸６ｂを有している。ノズル軸６ｂは、軸受ハウジング４に固定されたノズルマウント７に回転軸心Ｋ回りに回動可能に支持されている。そして、この可変ノズル機構８ではノズルベーン６ａの翼角を変化させることが可能となっている。
【０００５】
ノズルベーン６ａは、ノズルマウント７と、このノズルマウント７に連結された環状のノズルプレート９との間に配置され、該ノズルプレート９はタービンハウジング１の内筒部先端側に外嵌されている。
ノズルマウント７の先端側の隆起部には、円盤状のドライブリング１０が回動可能に設けられている。このドライブリング１０には、レバープレート１１が係合している。このレバープレート１１は、図５に拡大して示すように、湾曲部１１ａと係合用突起１１ｂを有し、この係合用突起１１ｂはドライブリング１０の溝部１０ａに係合している。
また、レバープレート１１の内周側には回転軸心Ｋに沿った貫通穴が形成され、この貫通穴に、ノズル軸６ｂの先端側に形成された固定部６ｃが挿入されている。
また、図６に拡大して示すように、ドライブリング１０が設けられるノズルマウント７の段差に配され、この段差より僅かに下方に鋲Ｐ１が設けられている。この鋲Ｐ１のフランジ状の頭部によりドライブリング１０が脱落しないように保持される。
【０００６】
図７は、図５の矢視Ａから見た形状である。図に示すように、円盤状のノズルマウント７には、そのラジアル方向中央付近にドライブリング１０が設けられている。このドライブリング１０にはレバーブレート１１が連結されており、レバープレート１１の回転軸心Ｋ側にはノズル６の固定部６ｃが係合している。図では、レバープレート１１は回転軸心Ｋ回りに１２個設けられている。そして、ドライブリング１０を回動させることでノズル６の開度を調整することができる。
【０００７】
上記図４ないし図７で説明した構成からなる可変ノズル機構付き可変容量型排気ターボ過給機の作動時において、エンジン（図示省略）からの排気ガスはスクロール２に入り、該スクロール２の渦巻きに沿って周回しながらノズルベーン６ａに流入する。そして、この排気ガスは、ノズルベーン６ａの翼間を通過してタービンロータ３にその外周側から流入し、中心側に向かい半径方向に流れてタービンロータ３に膨張仕事をなした後、軸方向に沿って流れ、ガス出口に案内されて機外に送出される。
【０００８】
かかる可変容量型排気ターボ過給機の容量を制御するにあたっては、ノズルベーン６ａを流れる排気ガスが所要の流速になるような該ノズルベーン６ａの翼角を設定し、翼角制御手段（図示省略）により翼角を変更する。かかる翼角に対応するアクチュエータの往復変位はドライブリング１０に伝達され、該ドライブリング１０が回動駆動される。
該ドライブリング１０の回動により、該ドライブリング１０に形成された溝部１０ａに係合されている係合用突起１１ｂを介してレバープレート１１がノズル軸６ｂ回りに回動し、該ノズル軸６ｂの回動によりノズルベーン６ａが回動して、翼角が変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−１２８０６５号公報
【特許文献２】特開２００８−２１５０８３号公報
【特許文献３】米国特許２８６０８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、図４ないし図７に示した可変容量型排気ターボ過給機では、締結ボルトＢがタービンハウジング１と軸受ハウジング４とで内包される空間に存在するため、締結ボルトＢが高温となり、エンジン振動が過大な場合には、熱伸びと振動によるボルト緩みが発生する危険があり、さらに、温度上昇による強度低下に伴うボルト破損の危険がある。締結ボルトＢに緩みや破損が生じると、可変ノズル機構８の動揺が増大するため、可変ノズル機構８の破損に繋がる可能性がある。
【００１１】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、過大なエンジン振動が作用しても可変ノズル機構を軸受ハウジングに締結する締結ボルトに緩みや破損が発生しない可変容量型排気ターボ過給機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明はかかる課題を解決する手段としてなされたものである。
本発明は、内燃機関の排気ガスが内部に導入されるタービンハウジングと、該タービンハウジング内に設けられて排気ガスによって回転駆動されるタービンロータと、一端が前記タービンハウジング内に挿入され、該一端に前記タービンロータが取り付けられるタービンシャフトと、該タービンシャフトを支持する軸受と、前記タービンハウジングに連結されて内部に前記軸受が収納され、かつ外周端側に鍔部が形成された軸受ハウジングと、該軸受ハウジングに固定され、前記タービンロータへの排気ガスの流れを調整する可変ノズル機構と、を備え、前記可変ノズル機構は、ノズルと、ノズルを保持するノズルマウントと、ノズルと係合するレバープレートと、該レバープレートと係合するドライブリングと、を備える可変容量型排気ターボ過給機であって、前記軸受ハウジングを貫通する締結部材で該軸受ハウジングと前記可変ノズル機構とが結合されていることを特徴とする。
かかる発明では、チャージャ室内の熱が締結部材に伝達すると、締結部材の軸方向に沿って熱が伝導し、締結部材の軸受ハウジングの外壁から突出した部分から大気に熱が伝達される。したがって、締結部材がチャージャ室内の熱を外部へ逃がす伝達手段しての機能を有し、締結部材自体の温度が、軸受ハウジングを貫通していない場合と比べて低くなり、過大なエンジン振動が作用しても可変ノズル機構を軸受ハウジングに締結する締結部材（締結ボルトなど）に緩みや破損が発生し難くなる。なお、本発明では、チャージャ室とは、軸受ハウジングとタービンハウジングとで内包される空間をいう。
さらに、本発明では、締結部材の長さが長くなるので、締結部材の締結時に締結部材の伸びが大きくなり、熱変形に対し緩みが生じ難い。
【００１３】
本発明は、さらに、前記締結部材は締結ボルトであり、前記ノズルマウントの外周端側の前記タービンハウジング側には、前記締結ボルトの頭部が収納される座繰り穴が形成され、前記軸受ハウジングには、前記座繰り穴と同一軸上に貫通穴が形成され、前記座繰り穴及び前記貫通穴に挿通された前記締結ボルトの先端にナットが取り付けられていることを特徴とする。
かかる発明では、チャージャ室内の締結ボルトの頭部と、チャージャ室外のナットとでノズルマウントと軸受ハウジングの鍔部とを挟み込むため、軸受ハウジングの鍔部が過給機前方へ撓むような変形が抑止され、タービンハウジングに加わる荷重を低減させることができる。
【００１４】
本発明は、さらに、前記締結ボルトの不完全螺子部の太さは、規格品の同一サイズの締結ボルトの太さより細くされていることを特徴とする。
かかる発明では、規格品の同一サイズの締結ボルトに比べて振動に対するボルトの伸び・縮みが大きくなり、振動エネルギーを吸収し易い。ここで、規格品とは、ＪＩＳ規格（日本）、ＤＩＮ規格（ドイツ）、ＢＳ規格（イギリス）、ＣＳＡ規格（カナダ）、ＮＦ規格（フランス）及びＧＢ規格（中国）などの各国の規格や、特定業界又は特定団体の規格などを広く含むものとする。
【００１５】
本発明は、さらに、前記ノズルマウントと前記軸受ハウジングとを連結する鋲が設けられ、該鋲は組付け時に前記軸受ハウジングの貫通穴に挿通されており、前記鋲の少なくとも一端には雄螺子が形成され、前記鋲の一端は前記ノズルマウントに固定され、前記鋲の前記軸受ハウジングから突出した他端にはナットが螺合され、締結されていることを特徴とする。
かかる発明では、軸受ハウジングの貫通穴に長い鋲を貫通させたので、ナット締付け時の鋲の伸びを大きくとることができる。これにより、熱変形による鋲の緩みが生じ難い。そのため、高信頼性のあるノズルマウントと軸受ハウジングとの締結を行うことができる。
また、かかる発明では、鋲の位置をノズルマウントの中心側に近い側にすることで、ノズルマウントの熱伸びによる鋲に生じる剪断力や曲げ力を低減させることができる。ここで、鋲には、ボルト、螺子及びピンその他の棒状の部材又はこれらの組み合わせをいい、フランジなどが形成されたものを広く含むものとする。
また、かかる発明では、鋲を軸受ハウジングに貫通させているため、ターボ過給機内で伝達又は伝導された熱を鋲の軸方向に沿って外部に伝達させることができ、鋲の熱変形が抑止される。
なお、そもそも鋲は可変ノズル機構のドライブリングが脱落しないように保持するためのものである。
【００１６】
本発明は、さらに、前記鋲には、前記ドライブリングの軸方向の移動を規制するフランジ部が形成されていることを特徴とする。
かかる発明では、鋲には、前記ドライブリングの軸方向の移動を規制するフランジ部が形成されているため、ドライブリングのノズルマウントからの脱落を防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の可変容量型排気ターボ過給機では、過大なエンジン振動が作用しても軸受ハウジングの鍔部の変形がなく、可変ノズル機構を軸受ハウジングに締結する締結ボルトに緩みや破損が発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の可変容量型排気ターボ過給機の第１実施形態を示す説明図である。
【図２】図２は、本発明の可変容量型排気ターボ過給機の第２実施形態を示す説明図である。
【図３】図３は、図２の可変容量型排気ターボ過給機を他の断面で視た形態を示す説明図である。
【図４】図４は、従来の可変容量型排気ターボ過給機を示す説明図である。
【図５】図５は、図４のノズルマウント付近を示す拡大図である。
【図６】図６は、図５のノズルマウント付近を他の断面で視た拡大図である。
【図７】図７は、図５の矢視Ａから見た形態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置などは特に記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００２０】
［第１実施形態］
図１は、本発明の可変容量型排気ターボ過給機の第１実施形態を示している。この図は回転軸心Ｋに沿う部分断面図である。図に示すように、ターボ過給機には、内燃機関の排気ガスが内部に導入される厚肉多筒状のタービンハウジング１が設けられており、このタービンハウジング１の内側には渦巻き状にスクロール２が形成されている。また、タービンハウジング１の内側には、排気ガスによって回転駆動される輻流型のタービンロータ３が設けられている。このタービンロータ３は、タービンシャフト３Ａの一端に設けられている。タービンシャフト３Ａの一端は、タービンハウジング１内に挿入されている。タービンシャフト３Ａは、回転中心が図中、回転軸心Ｋであり、コンプレッサ（図示省略）と同軸である。また、タービンシャフト３Ａは、軸受５を介して軸受ハウジング４に回転自在に支持されている。
【００２１】
軸受ハウジング４の背面には輪環状の凹部が形成され、この凹部に、ノズル６、ノズル６を保持するノズルマウント７、ノズルプレート９、ドライブリング１０、及びノズル６やドライブリング１０と係合するレバープレート１１などを備えるノズルアッセンブリとして可変ノズル機構８が設けられている。この可変ノズル機構８は、軸受ハウジング４に固定され、排気ガスの流れを調整する機能を有する。
ノズル６は、回転軸心Ｋ回りに等間隔で複数設けられている。また、ノズル６は、ターボ過給機のラジアル方向の位置ではスクロール２の内周側に位置している。ノズル６はノズルべーン６ａとノズル軸６ｂを有している。ノズル軸６ｂは、軸受ハウジング４に固定されたノズルマウント７に回転軸心Ｋ回りに回動可能に支持されている。そして、この可変ノズル機構８では、ノズルベーン６ａの翼角を変化させることが可能となっている。
【００２２】
ノズルベーン６ａは、ノズルマウント７と、このノズルマウント７に結合された環状のノズルプレート９との間に配置され、該ノズルプレート９はタービンハウジング１の内筒部１ａの先端側に外嵌されている。
ノズルマウント７の先端側の隆起部には、円盤状のドライブリング１０が回動可能に設けられている。このドライブリング１０には、レバープレート１１が係合している。
また、レバープレート１１の内周側には回転軸心Ｋに沿った貫通穴が形成され、この貫通穴に、ノズル軸６ｂの先端側に形成された固定部６ｃが挿入されている。
【００２３】
上記構成からなる可変ノズル機構付き可変容量型排気ターボ過給機の作動時において、エンジン（図示省略）からの排気ガスはスクロール２に入り、該スクロール２の渦巻きに沿って周回しながらノズルベーン６ａに流入する。そして、この排気ガスは、ノズルベーン６ａの翼間を通過してタービンロータ３にその外周側から流入し、中心側に向かい半径方向に流れてタービンロータ３に膨張仕事をなした後、軸方向に沿って流れ、ガス出口に案内されて機外に送出される。
【００２４】
かかる可変容量型排気ターボ過給機の容量を制御するにあたっては、ノズルベーン６ａを流れる排気ガスが所要の流速になるような該ノズルベーン６ａの翼角を設定し、翼角制御手段（図示省略）により翼角を変更する。かかる翼角に対応するアクチュエータの往復変位はドライブリング１０に伝達され、該ドライブリング１０が回動駆動される。
該ドライブリング１０の回動により、該ドライブリング１０に係合されているレバープレート１１をノズル軸６ｂ回りに回動させ、該ノズル軸６ｂの回動によりノズルベーン６ａが回動して、翼角が変化する。
【００２５】
そして、本実施形態では、ノズルマウント７の外周端側のタービンハウジング側には、締結部材である締結ボルトＢの頭部が収納される座繰り穴７ａが形成され、軸受ハウジング４には、座繰り穴７ａと同一軸上に貫通穴４ｂが形成され、座繰り穴７ａ及び貫通穴４ｂに挿通された締結ボルトＢの先端にナットＮが取り付けられている。
【００２６】
この構成では、軸受ハウジング４とタービンハウジング１とで内包されるチャージャ室内の締結ボルトＢの頭部と、チャージャ室外のナットＮとでノズルマウント７と軸受ハウジング４の鍔部４ａとを挟み込むため、軸受ハウジング４の鍔部４ａが過給機前方へ撓むような変形が抑止され、タービンハウジング１に加わる荷重を低減させることができる。また、締結ボルトＢを軸受ハウジング４に貫通させているので、チャージャ室内部の熱が締結ボルトＢに伝達又は伝導されても、チャージャ室外部に熱を逃がすことができ、締結ボルトＢの熱変形が抑止される。そのため、締結ボルトＢの緩みや破損が発生し難い。さらに、本実施形態では、締結ボルトＢの長さが長くなるので、ボルト締結時の締結ボルトＢの伸びが大きくなり、熱変形に対し緩みが生じ難い。
【００２７】
［第２実施形態］
図２及び３は、本発明の可変容量型排気ターボ過給機の第２実施形態を示している。なお、この第２実施形態では、第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態では、ノズルマウント７と軸受ハウジング４とを連結する鋲としてネイルピンＰ１が設けられている。このネイルピンＰ１は組付け時に軸受ハウジング４の貫通穴に挿通されている。ネイルピンＰ１の軸受ハウジング挿通側の端部側には、雄螺子が形成されている。ネイルピンＰ１のもう一端側はノズルマウント７に圧入されている。ここで、圧入でなく螺号その他の固定であってもよい。また、軸受ハウジング４から突出したネイルピンＰ１の他端にはナットＮが螺合され、ノズルマウント７と軸受ハウジング４とはナット締めにより締結されている。また、本実施形態のネイルピンＰ１には、ドライブリング１０の軸方向の移動を規制するフランジ部Ｐ１ａが形成されているため、ドライブリング１０のノズルマウント７からの脱落を防止することができる。具体的には、ネイルピンＰ１はドライブリング１０の内接円環より径方向外側に出っ張るために、ドライブリング１０の動きが規制される。なお、フランジ部Ｐ１ａは、背景技術で図６を用いて説明した鋲Ｐ１のフランジ状の頭部に相当する。
【００２８】
本実施形態では、軸受ハウジング４の貫通穴に長いネイルピンＰ１を貫通させたので、ナット締付け時のネイルピンＰ１の伸びを大きくとることができる。これにより、熱変形によるネイルピンＰ１の緩みが生じ難い。そのため、高信頼性のあるノズルマウント７と軸受ハウジング４との締結を行うことができる。
また、本実施形態では、ネイルピンＰ１の位置をノズルマウント７の外周側に配置する場合に比べ、ノズルマウント７の中心側に近い側にすることで、ノズルマウント７の熱伸びによるネイルピンＰ１に生じる剪断力や曲げ力を低減させることができる。本実施形態で、鋲としてネイルピンＰ１を用いた例について説明したが、本発明はこれに限定されることはない。例えば、鋲として、ボルト、螺子及びピンその他の棒状の部材又はこれらの組み合わせを用いることができる。また、フランジなどが形成されたものを広く含むものとする。
また、本実施形態では、ネイルピンＰ１を軸受ハウジング４に貫通させているため、ターボ過給機内で伝達又は伝導された熱を鋲の軸方向に沿って外部に伝達させることができ、ネイルピンＰ１の熱変形が抑止される。
【００２９】
以上、本発明を説明してきたが、本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、その本質を逸脱しない範囲で、他の種々の変形が可能であることはいうまでもない。
例えば、上述した実施形態では、締結ボルトＢとして規格品の径のボルトが用いられているが、締結ボルトＢの不完全螺子部の太さは、規格品の同一サイズの締結ボルトの太さより細くしてもよい。このようにすれば、規格品の締結ボルトに比べて振動に対するボルトの伸び・縮みが大きくなり、振動エネルギーを吸収し易い。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の可変容量型排気ターボ過給機では、過大なエンジン振動が作用しても軸受ハウジングの鍔部の変形がなく、可変ノズル機構を軸受ハウジングに締結する締結ボルトに緩みや破損が発生しない。本発明の特徴部分の構成は、タービンハウジング、軸受ハウジング及びノズルマウントを備える過給機全体に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１ タービンハウジング
１ａ 内筒部
２ スクロール
３ タービンロータ
３Ａ タービンシャフト
４ 軸受ハウジング
４ａ 鍔部
４ｂ 貫通穴
５ 軸受
６ ノズル
６ａ ノズルべーン
６ｂ ノズル軸
６ｃ 固定部
７ ノズルマウント
７ａ 座繰り穴
８ 可変ノズル機構
９ ノズルプレート
１０ ドライブリング
１０ａ 溝部
１１ レバープレート
１１ａ 湾曲部
１１ｂ 係合用突起
Ｂ 締結ボルト
Ｋ 回転軸心
Ｎ ナット
Ｐ１ ネイルピン
Ｐ１ａ フランジ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガスが内部に導入されるタービンハウジングと、
該タービンハウジング内に設けられて排気ガスによって回転駆動されるタービンロータと、
一端が前記タービンハウジング内に挿入され、該一端に前記タービンロータが取り付けられるタービンシャフトと、
該タービンシャフトを支持する軸受と、
前記タービンハウジングに連結されて内部に前記軸受が収納され、かつ外周端側に鍔部が形成された軸受ハウジングと、
該軸受ハウジングに固定され、前記タービンロータへの排気ガスの流れを調整する可変ノズル機構と、
を備え、
前記可変ノズル機構は、ノズルと、ノズルを保持するノズルマウントと、ノズルと係合するレバープレートと、
該レバープレートと係合するドライブリングと、
を備える可変容量型排気ターボ過給機であって、
前記軸受ハウジングを貫通する締結部材で該軸受ハウジングと前記可変ノズル機構とが結合されていることを特徴とする可変容量型排気ターボ過給機。
【請求項２】
前記締結部材は締結ボルトであり、
前記ノズルマウントの外周端側の前記タービンハウジング側には、前記締結ボルトの頭部が収納される座繰り穴が形成され、
前記軸受ハウジングには、前記座繰り穴と同一軸上に貫通穴が形成され、
前記座繰り穴及び前記貫通穴に挿通された前記締結ボルトの先端にナットが取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型排気ターボ過給機。
【請求項３】
前記締結ボルトの不完全螺子部の太さは、規格品の同一サイズの締結ボルトの太さより細くされていることを特徴とする請求項２に記載の可変容量型排気ターボ過給機。
【請求項４】
前記ノズルマウントと前記軸受ハウジングとを連結する鋲が設けられ、該鋲は組付け時に前記軸受ハウジングの貫通穴に挿通されており、前記鋲の少なくとも一端には雄螺子が形成され、前記鋲の一端は前記ノズルマウントに固定され、前記鋲の前記軸受ハウジングから突出した他端にはナットが螺合され、締結されていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型排気ターボ過給機。
【請求項５】
前記鋲には、前記ドライブリングの軸方向の移動を規制するフランジ部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の可変容量型排気ターボ過給機。
【請求項１】
内燃機関の排気ガスが内部に導入されるタービンハウジングと、
該タービンハウジング内に設けられて排気ガスによって回転駆動されるタービンロータと、
一端が前記タービンハウジング内に挿入され、該一端に前記タービンロータが取り付けられるタービンシャフトと、
該タービンシャフトを支持する軸受と、
前記タービンハウジングに連結されて内部に前記軸受が収納され、かつ外周端側に鍔部が形成された軸受ハウジングと、
該軸受ハウジングに固定され、前記タービンロータへの排気ガスの流れを調整する可変ノズル機構と、
を備え、
前記可変ノズル機構は、ノズルと、ノズルを保持するノズルマウントと、ノズルと係合するレバープレートと、
該レバープレートと係合するドライブリングと、
を備える可変容量型排気ターボ過給機であって、
前記軸受ハウジングを貫通する締結部材で該軸受ハウジングと前記可変ノズル機構とが結合されていることを特徴とする可変容量型排気ターボ過給機。
【請求項２】
前記締結部材は締結ボルトであり、
前記ノズルマウントの外周端側の前記タービンハウジング側には、前記締結ボルトの頭部が収納される座繰り穴が形成され、
前記軸受ハウジングには、前記座繰り穴と同一軸上に貫通穴が形成され、
前記座繰り穴及び前記貫通穴に挿通された前記締結ボルトの先端にナットが取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型排気ターボ過給機。
【請求項３】
前記締結ボルトの不完全螺子部の太さは、規格品の同一サイズの締結ボルトの太さより細くされていることを特徴とする請求項２に記載の可変容量型排気ターボ過給機。
【請求項４】
前記ノズルマウントと前記軸受ハウジングとを連結する鋲が設けられ、該鋲は組付け時に前記軸受ハウジングの貫通穴に挿通されており、前記鋲の少なくとも一端には雄螺子が形成され、前記鋲の一端は前記ノズルマウントに固定され、前記鋲の前記軸受ハウジングから突出した他端にはナットが螺合され、締結されていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型排気ターボ過給機。
【請求項５】
前記鋲には、前記ドライブリングの軸方向の移動を規制するフランジ部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の可変容量型排気ターボ過給機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２０３２３９（Ｐ２０１０−２０３２３９Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４６６８４（Ｐ２００９−４６６８４）
【出願日】平成２１年２月２７日（２００９．２．２７）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２７日（２００９．２．２７）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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