過給機、及び過給機の設計方法
【課題】予期しない動作不良の発生が抑止される過給機、及び過給機の設計方法を提供する。
【解決手段】環状ガス流路１０に流し込まれた排気ガスによりタービンインペラ５を駆動させるタービン２と、環状ガス流路１０内に円周状に所定間隔で配列される複数のノズルベーン３１を開閉することで排気ガスの流速を可変とする可変容量装置と、タービンインペラ５の回転力によりコンプレッサインペラ６を駆動させるコンプレッサ３と、を備える過給機１である。可変容量装置は、シュラウド１２の外周面に設けられる駆動リング３３と、スライドジョイント３４と、ノズルベーン３１を保持するとともに駆動リング３３の回転駆動に伴ってスライドジョイント３４に摺動してノズルベーン３１の開閉を行うリンク部材３５と、を有している。そして、スライドジョイント３４及びリンク部材３５の摺動領域における面積は予め設定された寿命に応じて規定される。
【解決手段】環状ガス流路１０に流し込まれた排気ガスによりタービンインペラ５を駆動させるタービン２と、環状ガス流路１０内に円周状に所定間隔で配列される複数のノズルベーン３１を開閉することで排気ガスの流速を可変とする可変容量装置と、タービンインペラ５の回転力によりコンプレッサインペラ６を駆動させるコンプレッサ３と、を備える過給機１である。可変容量装置は、シュラウド１２の外周面に設けられる駆動リング３３と、スライドジョイント３４と、ノズルベーン３１を保持するとともに駆動リング３３の回転駆動に伴ってスライドジョイント３４に摺動してノズルベーン３１の開閉を行うリンク部材３５と、を有している。そして、スライドジョイント３４及びリンク部材３５の摺動領域における面積は予め設定された寿命に応じて規定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機、及び過給機の設計方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の排気ガスと環境の問題が世界的にクローズアップされているなか、乗用車クラスの小型ディーゼルエンジン市場ではエミッション規制への対応と低燃費化、性能向上のため過給機の使用が必須となりつつある。このような背景から、タービンの排気ガス流入部のノズルベーンを可動にして流路面積を可変とする可変容量装置を過給機に備えることで低速から高速域まで広範囲での性能向上を可能とすることが注目されている（例えば、特許文献１参照）。このような可変容量装置は駆動機構を用いることでノズルベーンの開閉が行われる。
【特許文献１】特開２００７−４０２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記駆動機構では摺動箇所において磨耗が生じ、磨耗の進行によりガタつきが生じる可能性がある。このような駆動機構は、例えば回動可能に設けられるスライドジョイントと、該スライドジョイントを挟み込むとともに摺動可能とされるリンク部材とを組み合わせたものが用いられる。リンク部材及びスライドジョイントの摺動箇所に磨耗が生じ、磨耗の進行によりガタつきが生じ良好な動作が得られなくなる可能性がある。このようなガタつきが生じた状態は部材の寿命とみなされ、交換等のメンテナンスが必要となる。しかしながら、従来は、磨耗と寿命との関連性が考慮されていないため、磨耗の進行によって部材の寿命を迎えることにより可変容量装置における予期しない動作不良を招くおそれがあった。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、予期しない動作不良の発生が抑止される過給機、及び過給機の設計方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。
本発明の過給機は、内燃機関から環状ガス流路に流し込まれた排気ガスによりタービンインペラを駆動させるタービンと、前記環状ガス流路内に円周状に所定間隔で配列される複数のノズルベーンを開閉することにより前記排気ガスの流速を可変とする可変容量装置と、前記タービンインペラの回転力によりコンプレッサインペラを駆動させるコンプレッサと、を備える過給機において、前記可変容量装置は、前記タービンインペラを囲むシュラウドに揺動可能に設けられる駆動リングと、該駆動リングに対して回動可能に設けられるスライドジョイントと、前記ノズルベーンを保持するとともに前記駆動リングの回転動作に伴って前記スライドジョイントに摺動することで前記ノズルベーンの開閉を行うリンク部材と、を有しており、前記スライドジョイント及び前記リンク部材の摺動領域における面積は、予め設定された当該スライドジョイント及びリンク部材の寿命に応じて規定されることを特徴とする。
【０００６】
本発明の過給機によれば、スライドジョイント及びリンク部材が所定の寿命に対応する接触面積を有した形状となっているので、例えばスライドジョイント及びリンク部材は所定の寿命を満足するものとなり、スライドジョイント及びリンク部材が予期せず寿命を迎えてしまい可変容量装置の動作不良を突然引き起こすといった不具合の発生を防止できる。このように磨耗と寿命との関連性が考慮されることで、過給機における信頼性を向上させることができる。ここで、スライドジョイント及びリンク部材の接触面積が相対的に大きくなると面圧の増加に伴って磨耗量が増加して寿命が短くなり、一方上記接触面積が相対的に小さくなると面圧の低下に伴って磨耗量が減少して寿命が長くなる。よって、例えば、必要とされる部品寿命が短い場合においては上記接触面積を小さくすることでスライドジョイント及びリンク部を小さくすることができ、結果的に過給機の小型化を図ることができる。
【０００７】
また、上記過給機においては、前記スライドジョイントは、角部が面取りされているのが好ましい。
【０００８】
また、上記過給機においては、前記リンク部材は、前記スライドジョイントを挟み込んだ状態に保持する挟み込み部を有しており、該挟み込み部の先端部が面取りされているのが好ましい。
【０００９】
本発明の過給機の設計方法は、内燃機関から環状ガス流路に流し込まれた排気ガスによりタービンインペラを駆動させるタービンと、前記タービンインペラの外周を囲むシュラウドに揺動可能な駆動リングにスライドジョイントが回動可能とされ、前記駆動リングの回転動作時にスライドジョイントに対してリンク部材が摺動されることで該リンク部材に設けられたノズルベーンの開閉を行い前記環状ガス流路に流れ込む排気ガスの流速を可変する可変容量装置と、前記タービンインペラの回転力によりコンプレッサインペラを駆動させるコンプレッサと、を備える過給機の設計方法であって、前記可変容量装置を設計する際に、前記スライドジョイント及び前記リンク部材の接触面積を所望の寿命に応じて算出するステップと、算出した前記接触面積に基づいて前記スライドジョイント及び前記リンク部材の形状設計を行うステップと、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の過給機の設計方法によれば、スライドジョイント及びリンク部材が所定の部品寿命に対応する接触面積を有した形状に設計するステップを有しているので、例えばスライドジョイント及びリンク部材は所定の寿命を満足するものとなり、スライドジョイント及びリンク部材が予期せず寿命を迎えてしまい可変容量装置の動作不良を突然引き起こすといった不具合の発生を防止できる。このように磨耗と寿命との関連性を考慮することで、信頼性の高い過給機を提供することができる。ここで、スライドジョイント及びリンク部材の接触面積が相対的に小さくなると面圧の増加に伴って磨耗量が増加して寿命が短くなり、一方上記接触面積が相対的に大きくなると面圧の低下に伴って磨耗量が減少して寿命が長くなる。よって、例えば、必要とされる部品寿命が短い場合、上記接触面積を小さくすることでスライドジョイント及びリンク部が小さくなり、小型且つ所望の寿命を満足する過給機を設計することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
スライドジョイント及びリンク部材が所定の寿命に対応する接触面積を有した形状となっているので、磨耗と寿命との関連性が考慮されることで、過給機における信頼性を向上させることができる。また、所望の寿命が短い場合、接触面積を小さくすることでスライドジョイント及びリンク部を小型化でき、結果的に過給機の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、後述する実施形態は一例であり、本発明はこれに限定されることはなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることはもちろんである。図１は、本実施形態に係る過給機の構成を示す模式図である。図２は過給機に設けられる可変容量装置の構成を示す模式図である。
【００１３】
図１に示されるように、過給機１はタービン２と内燃機関（例えば、自動車用ディーゼルエンジン）に向けて圧縮気体を供給するコンプレッサ３と、これらの間に配置されて一体に連結されるベアリング部４とを備えている。
【００１４】
タービン２は、タービンハウジング２ａと、該タービンハウジング２ａ内に設けられるタービンインペラ５と、タービンインペラ５及びタービンハウジング２ａの間に設けられた環状のシュラウド（タービンシュラウド）１２と、タービンインペラ５を回転可能とするシャフト７と、を備えている。また、タービンハウジング２ａは、一端に排気ガス入口（入口）８が設けられたスクロール流路９と、中心部に形成された排気ガス出口１１とを備えている。
【００１５】
排気ガス入口８は不図示の内燃機関の排気口に接続されて、内燃機関から排気ガスが導かれる。また、排気ガス出口１１は、排気筒（図示せず）等に接続される。また、上記スクロール通路９の内周部には環状ガス流路１０が設けられており、上記排気ガスをタービンインペラ５に導入するようになっている。そして、タービンインペラ５を駆動した後の排気ガスは上記排気ガス出口１１から排出されるようになっている。
【００１６】
上記コンプレッサ３は、上記シャフト７を介してタービンインペラ５に一体形成されるコンプレッサインペラ６と、該コンプレッサインペラ６を覆うコンプレッサハウジング３ａとを備えている。コンプレッサハウジング３ａにおけるシャフト７と同軸上には、吸気口２５が形成されている。この吸気口２５から外気が吸引されるようになっている。また、コンプレッサハウジング３ａは、内燃機関の給気口に接続され、加圧空気を内燃機関へ導くための環状流路４２が設けられている。
【００１７】
上記ベアリング部４は、上記シャフト７を支持する軸受部２１と該軸受部２１を支持するベアリングハウジング２２とを備えており、上記シャフト７はベアリングハウジング２２に対して回転自在に設けられる。上記軸受部２１としては、例えばボールベアリング等を例示できる。また、ベアリングハウジング２２は、例えば螺子等により一端側が上記タービンハウジング２ａに一体的に連結され、他端側が上記コンプレッサハウジング３ａに一体的に連結されている。
【００１８】
このような構成に基づき、過給機１は、スクロール通路９における排気ガス入口８を介して供給される排気ガスによってタービンインペラ５が回転駆動され、タービンインペラ５とシャフト７を介して連結されたコンプレッサインペラ６が連動して回転駆動される。そして、コンプレッサインペラ６の回転によって環状流路４２に圧縮された空気が送り込まれ、この圧縮された空気が内燃機関に供給可能となる。
【００１９】
ところで、本実施形態に係る過給機１は、図２に示されるようなマルチベーン方式の可変容量装置３０を備えている。図２はタービン２内部から排気ガス出口１１側を視た図であり、図２中においては可変容量装置３０の構成を分かり易くするため、タービンハウジング２ａ等の図示を省略している。
【００２０】
可変容量装置３０は、複数のノズルベーン３１と、駆動機構３２とを備えている。ノズルベーン３１は、タービンインペラ５を囲むように環状ガス流路１０内に円周状に所定間隔で配列されている。すなわち、ノズルベーン３１は、タービンインペラ５の回転軸周りに所定間隔で配列されている。
【００２１】
駆動機構３２は、タービン２のシュラウド１２の円周方向に揺動可能に設けられる駆動リング３３と、該駆動リング３３の前記タービンインペラ５側に回動可能に設けられる複数のスライドジョイント３４と、該各スライドジョイント３４に対して摺動可能とされ、各ノズルベーン３１をそれぞれ保持するリンク部材３５とを備えている。
【００２２】
以下、可変容量装置３０の構成について詳しく説明する。図３は可変容量装置３０の要部の構成を示す図である。図３に示されるように、駆動リング３３には平面視略四角形状からなるスライドジョイント３４をそれぞれ回動可能に支持する支持軸３６が設けられている。この支持軸３６は駆動リング３３におけるノズルベーン３１の配置間隔に対応する位置に設けられた連結孔３３ａに端部が嵌合されてカシメ等によって連結固定されている。なお、支持軸３６は駆動リング３３に、例えば精密プレス加工（ファインブランキング加工）を用いることで一体形成されていてもよい。
【００２３】
上記リンク部材３５は、略フォーク形状の部材から構成され、スライドジョイント３４を挟み込むように保持する。具体的には、リンク部材３５はスライドジョイント３４を挟み込んだ状態に保持する挟み込み部３５ａを有している。なお、挟み込み部３５ａとスライドジョイント３４との間にはガタツキが生じない程度の僅かな隙間が形成されており、これによってスライドジョイント３４及びリンク部材３５は摺動可能となっている。なお、上記スライドジョイント３４の角部、及び上記挟み込み部３５ａの先端部は面取りがされており、摺動時に角部による偏磨耗が生じるのを防止している。
【００２４】
さらにリンク部材３５に設けられた連結孔内にノズルベーン保持軸３１ａの一端側が嵌合されてカシメ等によって連結固定され、このノズルベーン保持軸３１ａの他端側に各ノズルベーン３１がそれぞれ固定（保持）されている。これにより、ノズルベーン３１はリンク部材３５と一体的に動作可能となっている。図１に示したようにノズルベーン保持軸３１ａはシュラウド１２を外側から内側に貫通した状態に保持され、これによりノズルベーン３１が環状ガス流路１０に配列される。
【００２５】
なお、駆動リング３３には、リンク部材３５に勘合してカシメられたノズルベーン保持軸３１ａの突出部との干渉を防止する貫通孔３７が円弧状にノズルベーン３１の数に対応して形成されている。
【００２６】
さらに、駆動リング３３には、図４に示されるように駆動リンク５１及びアーム５２を介してアクチュエータ５３が設けられている。具体的には、駆動リング３３に設けられた連結孔内に一端側が嵌合されてカシメ等によって連結固定された支持軸５４に駆動用ジョイント５５が回動可能に設けられ、該駆動用ジョイント５５を挟み込むように駆動リンク５１が設けられている。駆動用ジョイント５５は上記スライドジョイント３４と同様の構成からなるものであり、駆動リンク５１は上記リンク部材３５と同様の構成からなるものである。
【００２７】
アーム５２の一端側には支持軸５２ａが設けられており、この支持軸５２ａに上記駆動リンクが連結固定されている。支持軸５２ａは例えばタービンハウジング２ａに回動可能に支持されている。また、アーム５２の他端側には支持軸５２ｂが設けられており、この支持軸５２ｂにはアクチュエータ５３が接続されている。
【００２８】
さらにアクチュエータ５３は、駆動リンク５１及びアーム５２を介して駆動リング３３を所定の位置に保持するとともに円周方向に揺動させることで図２に示した支持軸３６、スライドジョイント３４を介してリンク部材３５を揺動させることによってノズルベーン３１に駆動力を伝達して各ノズルベーン３１を連動して開閉可能となっている。
【００２９】
次に、本実施形態に係る過給機１の動作について説明する。
過給機１は、不図示の自動車用エンジン等の内燃機関から排出された排気ガスによりタービンインペラ５を回転駆動し、この回転によりシャフト７を介して、コンプレッサインペラ６が回転駆動する。コンプレッサインペラ６が回転駆動することで、吸気口２５から吸引した空気（外気）をコンプレッサ内に設けられた環状流路４２で圧縮し、圧縮空気を得ることができる。圧縮空気は不図示の吹出口から内燃機関へ供給される。
【００３０】
圧縮空気は内燃機関内において燃料の消費に供される。この燃焼によって内燃機関より排気ガスが排出され、排気ガス入口８から過給機１内に取り込まれる。排気ガスはタービン２内のスクロール通路９を経由して、タービンインペラ５が回転するという動作を継続する。
【００３１】
ところで、エンジンの回転速度に応じてタービン２に供給される排気ガスの流速が変化する。そこで、本実施形態に係る過給機１は、可変容量装置３０によってノズルベーン３１の角度を調整することで環状ガス流路１０を通ってタービンインペラ５に流れ込む排気ガスの流速を適宜調整することで低速回転から高速回転までの広範囲の過給によりエンジン性能向上を図ることができる。
【００３２】
以下、可変容量装置３０の動作について説明する。
【００３３】
エンジン低速時の排気ガス流速が低い場合には、ノズルベーン３１を回動して環状ガス流路１０を絞る。
具体的には、アクチュエータ５３を縮み方向（図４中Ｄ方向）に動作させる。すると、アクチュエータ５３の動作がアーム５２、駆動リンク５１、及び駆動用ジョイント５５を介して駆動リング３３に伝達され、駆動リング３３は図４中Ａ方向に回転する。駆動リング３３が図４中Ａ方向に回転すると、前記スライドジョイント３４は支持軸３６を中心として回転し、このときリンク部材３５とスライドジョイント３４とは摺動する。これにより、スライドジョイント３４及びリンク部材３５を介してノズルベーン３１はノズルベーン保持軸３１ａを中心として反時計回り（図４中Ｆ方向）に回転する。よって、ノズルベーン３１は環状ガス流路１０に流れ込む排気ガスの流路を開くことができる。
【００３４】
一方、エンジン高速時の排気ガスの流速が高い場合には、ノズルベーン３１を回動して環状ガス流路１０を開く。
具体的には、図４に示したアクチュエータ５３を伸び方向（図４中Ｃ方向）に動作させる。すると、アクチュエータ５３の動作がアーム５２、駆動リンク５１、及び駆動用ジョイント５５を介して駆動リング３３に伝達され、駆動リング３３は図４中Ｂ方向に回転する。駆動リング３３が図４中Ｂ方向に回動すると、前記スライドジョイント３４は支持軸３６を中心として回転し、このときリンク部材３５とスライドジョイント３４とは摺動する。これにより、スライドジョイント３４及びリンク部材３５を介してノズルベーン３１はノズルベーン保持軸３１ａを中心として時計回り（図４中Ｅ方向）に回転する。よって、ノズルベーン３１は環状ガス流路１０に流れ込む排気ガスの流路を絞ることができる。
【００３５】
ところで、上述したようにノズルベーン３１の開閉時には、スライドジョイント３４及びリンク部材３５は摺動する。よって、スライドジョイント３４及びリンク部材３５における接触面（摺動面）は、経時的に磨耗が生じる。磨耗量が所定値以上になると、スライドジョイント３４とリンク部材３５との間にガタつきが生じ、可変容量装置３０を良好に動作させることができなくなり、過給機１において所望の性能を得ることが困難となる。すなわち、このようなガタつきが生じたスライドジョイント３４及びリンク部材３５は寿命とみなされる。
【００３６】
そこで、本実施形態においては、スライドジョイント３４及びリンク部材３５の摺動部における面積が、予め設定された寿命（スライドジョイント３４及びリンク部材３５）に応じて規定されている。
【００３７】
本実施形態では、可変容量装置３０を設計する際に、前記スライドジョイント３４及び前記リンク部材３５の接触面積を所望の寿命に応じて算出するステップと、算出した前記接触面積に基づいて前記スライドジョイント３４及び前記リンク部材３５の形状設計を行うステップとを有している。
【００３８】
本実施形態に係る過給機１は、上記スライドジョイント３４及びリンク部材３５が、互いが所定の寿命に応じて規定される面積（接触面積）だけ接触する形状となっている。具体的には、スライドジョイント３４及びリンク部材３５を相対的に大型化することで接触面積を増加させて長寿命化を図っている。
【００３９】
これら摺動領域の面積が大きくなると面圧が低下する。この面圧は摺動領域に生じる磨耗量に影響を及ぼす。以下、図５に示すグラフを参照して、この理由について述べる。スライドジョイント３４及びリンク部材３５の磨耗量と接触面圧との間には、図５に示されるように比例関係がある。また、面圧と接触面積との間には、例えばスライドジョイント３４及びリンク部材３５における接触面積が大きくなると接触面圧が減少するといったように反比例関係がある。すなわち、本実施形態のように、例えばスライドジョイント３４及びリンク部材３５における接触面積を大きくすることで磨耗量が低減し、これら部材の寿命を延ばすことが可能となる。
【００４０】
なお、本実施形態に係るスライドジョイント３４及びリンク部材３５は、予め設定された寿命に応じて接触面積が大きく設定されている。一般にノズルベーンを駆動させるためのアクチュエータは、スライドジョイント及びリンク部材の大きさに応じて適宜設定される。しかしながら、コスト削減の観点からはスライドジョイント３４及びリンク部材３５の大きさによらずアクチュエータを共通化できるのが望ましい。
【００４１】
そこで、本実施形態に係る過給機１は後述する条件を満たすことでアクチュエータの共通化を実現している。以下、図６を参照しつつ過給機１の設計条件について説明する。
図６に示されるように、ノズルベーン３１にかかるトルクをＴとし、アーム５２にかかる力（アクチュエータ５３の駆動力）をＦとする。また、アーム５２における支持軸５２ａ、５２ｂ間の距離をＬ１とし、前記支持軸５２ａ及び駆動リング３３に設けられる支持軸５４間の距離をＬ２とし、駆動リング３３の中心Ｃから前記支持軸５４までの距離をＬ３とし、前記駆動リング３３の中心Ｃからスライドジョイント３４を回動可能に支持する支持軸３６までの距離をＬ４とし、ノズルベーン保持軸３１ａと前記支持軸３６との間の距離をＬ５とする。
【００４２】
このとき、ノズルベーン３１にかかるトルクＴは下式を満たす。
【００４３】
Ｔ＝Ｆ×（Ｌ１／Ｌ２）×（Ｌ３／Ｌ４）×Ｌ５ （式１）
【００４４】
ここで、トルクＴとアクチュエータ５３の駆動力Ｆが変化しないものとした場合、以下の条件が満たされる。
【００４５】
（Ｌ１／Ｌ２）×（Ｌ３／Ｌ４）×Ｌ５＝一定 （式２）
【００４６】
本実施形態では、上述したようにスライドジョイント３４及びリンク部材３５における所定の寿命に応じて接触面積を変化させるべく、各部材の大きさが変化する。そのため、駆動リング３３の中心Ｃ及び支持軸３６間の距離Ｌ４、ノズルベーン保持軸３１ａ及び支持軸３６間の距離Ｌ５は変動する。また、アクチュエータ５３を共通化すべく、アーム５２の支持軸５２ａ、５２ｂ間距離Ｌ１は一定とする必要がある。したがって、スライドジョイント３４及びリンク部材３５の大きさによらず、アクチュエータ５３を共通化するためには、支持軸５２ａ及び支持軸５４間距離Ｌ２、及び駆動リング３３の中心Ｃ及び支持軸５４間距離Ｌ３は下式３に示す条件を満足するように設計すればよい。
【００４７】
（Ｌ５／Ｌ２）×（Ｌ３／Ｌ４）＝一定 （式３）
【００４８】
このような条件に基づいて可変容量装置３０は、所定の寿命に応じてスライドジョイント３４及びリンク部材３５の形状、及び大きさが変化した場合でも、ノズルベーン３１を駆動させる機構として搭載されるアクチュエータ５３を共通化することができる。このようにアクチュエータ５３を共通化することで可変容量装置３０のコストを削減することができ、結果的に過給機１の低コスト化を図ることができる。
【００４９】
本実施形態に係る過給機１によれば、スライドジョイント３４及びリンク部材３５が所定の寿命に対応する接触面積を有した形状となっているので、例えばスライドジョイント３４及びリンク部材３５は所望の寿命を満足するものとなり、スライドジョイント３４及びリンク部材３５が予期せずに寿命を迎えてしまい、可変容量装置３０が突然動作不良となるといった不具合の発生を防止できる。このように磨耗と寿命との関連性が考慮されることで、過給機１における信頼性を大きく向上することができる。
【００５０】
上述したようにスライドジョイント３４及びリンク部材３５の接触面積が相対的に大きくなると面圧とともに磨耗量が増加することで寿命が短くなり、一方上記接触面積が相対的に小さくなると面圧とともに磨耗量が減少することで寿命が長くなる。
【００５１】
例えば、必要とされる部品寿命が短い場合においては上記接触面積を小さくすることができ、これによりスライドジョイント３４及びリンク部材３５を小さくすることができ、結果的に過給機１の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】過給機の構成を示す模式図である。
【図２】過給機に設けられる可変容量装置の構成を示す模式図である。
【図３】可変容量装置の要部の構成を示す平面図である。
【図４】可変容量装置の分解斜視図である。
【図５】面圧と磨耗量との関係を示すグラフである。
【図６】過給機の設計条件を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５３】
１…過給機、２…タービン、３…コンプレッサ、５…タービンインペラ、６…コンプレッサインペラ、１０…環状ガス流路、１２…シュラウド、３０…可変容量装置、３１…ノズルベーン、３３…駆動リング、３４…スライドジョイント、３５…リンク部材、３５ａ…挟み込み部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機、及び過給機の設計方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の排気ガスと環境の問題が世界的にクローズアップされているなか、乗用車クラスの小型ディーゼルエンジン市場ではエミッション規制への対応と低燃費化、性能向上のため過給機の使用が必須となりつつある。このような背景から、タービンの排気ガス流入部のノズルベーンを可動にして流路面積を可変とする可変容量装置を過給機に備えることで低速から高速域まで広範囲での性能向上を可能とすることが注目されている（例えば、特許文献１参照）。このような可変容量装置は駆動機構を用いることでノズルベーンの開閉が行われる。
【特許文献１】特開２００７−４０２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記駆動機構では摺動箇所において磨耗が生じ、磨耗の進行によりガタつきが生じる可能性がある。このような駆動機構は、例えば回動可能に設けられるスライドジョイントと、該スライドジョイントを挟み込むとともに摺動可能とされるリンク部材とを組み合わせたものが用いられる。リンク部材及びスライドジョイントの摺動箇所に磨耗が生じ、磨耗の進行によりガタつきが生じ良好な動作が得られなくなる可能性がある。このようなガタつきが生じた状態は部材の寿命とみなされ、交換等のメンテナンスが必要となる。しかしながら、従来は、磨耗と寿命との関連性が考慮されていないため、磨耗の進行によって部材の寿命を迎えることにより可変容量装置における予期しない動作不良を招くおそれがあった。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、予期しない動作不良の発生が抑止される過給機、及び過給機の設計方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。
本発明の過給機は、内燃機関から環状ガス流路に流し込まれた排気ガスによりタービンインペラを駆動させるタービンと、前記環状ガス流路内に円周状に所定間隔で配列される複数のノズルベーンを開閉することにより前記排気ガスの流速を可変とする可変容量装置と、前記タービンインペラの回転力によりコンプレッサインペラを駆動させるコンプレッサと、を備える過給機において、前記可変容量装置は、前記タービンインペラを囲むシュラウドに揺動可能に設けられる駆動リングと、該駆動リングに対して回動可能に設けられるスライドジョイントと、前記ノズルベーンを保持するとともに前記駆動リングの回転動作に伴って前記スライドジョイントに摺動することで前記ノズルベーンの開閉を行うリンク部材と、を有しており、前記スライドジョイント及び前記リンク部材の摺動領域における面積は、予め設定された当該スライドジョイント及びリンク部材の寿命に応じて規定されることを特徴とする。
【０００６】
本発明の過給機によれば、スライドジョイント及びリンク部材が所定の寿命に対応する接触面積を有した形状となっているので、例えばスライドジョイント及びリンク部材は所定の寿命を満足するものとなり、スライドジョイント及びリンク部材が予期せず寿命を迎えてしまい可変容量装置の動作不良を突然引き起こすといった不具合の発生を防止できる。このように磨耗と寿命との関連性が考慮されることで、過給機における信頼性を向上させることができる。ここで、スライドジョイント及びリンク部材の接触面積が相対的に大きくなると面圧の増加に伴って磨耗量が増加して寿命が短くなり、一方上記接触面積が相対的に小さくなると面圧の低下に伴って磨耗量が減少して寿命が長くなる。よって、例えば、必要とされる部品寿命が短い場合においては上記接触面積を小さくすることでスライドジョイント及びリンク部を小さくすることができ、結果的に過給機の小型化を図ることができる。
【０００７】
また、上記過給機においては、前記スライドジョイントは、角部が面取りされているのが好ましい。
【０００８】
また、上記過給機においては、前記リンク部材は、前記スライドジョイントを挟み込んだ状態に保持する挟み込み部を有しており、該挟み込み部の先端部が面取りされているのが好ましい。
【０００９】
本発明の過給機の設計方法は、内燃機関から環状ガス流路に流し込まれた排気ガスによりタービンインペラを駆動させるタービンと、前記タービンインペラの外周を囲むシュラウドに揺動可能な駆動リングにスライドジョイントが回動可能とされ、前記駆動リングの回転動作時にスライドジョイントに対してリンク部材が摺動されることで該リンク部材に設けられたノズルベーンの開閉を行い前記環状ガス流路に流れ込む排気ガスの流速を可変する可変容量装置と、前記タービンインペラの回転力によりコンプレッサインペラを駆動させるコンプレッサと、を備える過給機の設計方法であって、前記可変容量装置を設計する際に、前記スライドジョイント及び前記リンク部材の接触面積を所望の寿命に応じて算出するステップと、算出した前記接触面積に基づいて前記スライドジョイント及び前記リンク部材の形状設計を行うステップと、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の過給機の設計方法によれば、スライドジョイント及びリンク部材が所定の部品寿命に対応する接触面積を有した形状に設計するステップを有しているので、例えばスライドジョイント及びリンク部材は所定の寿命を満足するものとなり、スライドジョイント及びリンク部材が予期せず寿命を迎えてしまい可変容量装置の動作不良を突然引き起こすといった不具合の発生を防止できる。このように磨耗と寿命との関連性を考慮することで、信頼性の高い過給機を提供することができる。ここで、スライドジョイント及びリンク部材の接触面積が相対的に小さくなると面圧の増加に伴って磨耗量が増加して寿命が短くなり、一方上記接触面積が相対的に大きくなると面圧の低下に伴って磨耗量が減少して寿命が長くなる。よって、例えば、必要とされる部品寿命が短い場合、上記接触面積を小さくすることでスライドジョイント及びリンク部が小さくなり、小型且つ所望の寿命を満足する過給機を設計することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
スライドジョイント及びリンク部材が所定の寿命に対応する接触面積を有した形状となっているので、磨耗と寿命との関連性が考慮されることで、過給機における信頼性を向上させることができる。また、所望の寿命が短い場合、接触面積を小さくすることでスライドジョイント及びリンク部を小型化でき、結果的に過給機の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、後述する実施形態は一例であり、本発明はこれに限定されることはなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることはもちろんである。図１は、本実施形態に係る過給機の構成を示す模式図である。図２は過給機に設けられる可変容量装置の構成を示す模式図である。
【００１３】
図１に示されるように、過給機１はタービン２と内燃機関（例えば、自動車用ディーゼルエンジン）に向けて圧縮気体を供給するコンプレッサ３と、これらの間に配置されて一体に連結されるベアリング部４とを備えている。
【００１４】
タービン２は、タービンハウジング２ａと、該タービンハウジング２ａ内に設けられるタービンインペラ５と、タービンインペラ５及びタービンハウジング２ａの間に設けられた環状のシュラウド（タービンシュラウド）１２と、タービンインペラ５を回転可能とするシャフト７と、を備えている。また、タービンハウジング２ａは、一端に排気ガス入口（入口）８が設けられたスクロール流路９と、中心部に形成された排気ガス出口１１とを備えている。
【００１５】
排気ガス入口８は不図示の内燃機関の排気口に接続されて、内燃機関から排気ガスが導かれる。また、排気ガス出口１１は、排気筒（図示せず）等に接続される。また、上記スクロール通路９の内周部には環状ガス流路１０が設けられており、上記排気ガスをタービンインペラ５に導入するようになっている。そして、タービンインペラ５を駆動した後の排気ガスは上記排気ガス出口１１から排出されるようになっている。
【００１６】
上記コンプレッサ３は、上記シャフト７を介してタービンインペラ５に一体形成されるコンプレッサインペラ６と、該コンプレッサインペラ６を覆うコンプレッサハウジング３ａとを備えている。コンプレッサハウジング３ａにおけるシャフト７と同軸上には、吸気口２５が形成されている。この吸気口２５から外気が吸引されるようになっている。また、コンプレッサハウジング３ａは、内燃機関の給気口に接続され、加圧空気を内燃機関へ導くための環状流路４２が設けられている。
【００１７】
上記ベアリング部４は、上記シャフト７を支持する軸受部２１と該軸受部２１を支持するベアリングハウジング２２とを備えており、上記シャフト７はベアリングハウジング２２に対して回転自在に設けられる。上記軸受部２１としては、例えばボールベアリング等を例示できる。また、ベアリングハウジング２２は、例えば螺子等により一端側が上記タービンハウジング２ａに一体的に連結され、他端側が上記コンプレッサハウジング３ａに一体的に連結されている。
【００１８】
このような構成に基づき、過給機１は、スクロール通路９における排気ガス入口８を介して供給される排気ガスによってタービンインペラ５が回転駆動され、タービンインペラ５とシャフト７を介して連結されたコンプレッサインペラ６が連動して回転駆動される。そして、コンプレッサインペラ６の回転によって環状流路４２に圧縮された空気が送り込まれ、この圧縮された空気が内燃機関に供給可能となる。
【００１９】
ところで、本実施形態に係る過給機１は、図２に示されるようなマルチベーン方式の可変容量装置３０を備えている。図２はタービン２内部から排気ガス出口１１側を視た図であり、図２中においては可変容量装置３０の構成を分かり易くするため、タービンハウジング２ａ等の図示を省略している。
【００２０】
可変容量装置３０は、複数のノズルベーン３１と、駆動機構３２とを備えている。ノズルベーン３１は、タービンインペラ５を囲むように環状ガス流路１０内に円周状に所定間隔で配列されている。すなわち、ノズルベーン３１は、タービンインペラ５の回転軸周りに所定間隔で配列されている。
【００２１】
駆動機構３２は、タービン２のシュラウド１２の円周方向に揺動可能に設けられる駆動リング３３と、該駆動リング３３の前記タービンインペラ５側に回動可能に設けられる複数のスライドジョイント３４と、該各スライドジョイント３４に対して摺動可能とされ、各ノズルベーン３１をそれぞれ保持するリンク部材３５とを備えている。
【００２２】
以下、可変容量装置３０の構成について詳しく説明する。図３は可変容量装置３０の要部の構成を示す図である。図３に示されるように、駆動リング３３には平面視略四角形状からなるスライドジョイント３４をそれぞれ回動可能に支持する支持軸３６が設けられている。この支持軸３６は駆動リング３３におけるノズルベーン３１の配置間隔に対応する位置に設けられた連結孔３３ａに端部が嵌合されてカシメ等によって連結固定されている。なお、支持軸３６は駆動リング３３に、例えば精密プレス加工（ファインブランキング加工）を用いることで一体形成されていてもよい。
【００２３】
上記リンク部材３５は、略フォーク形状の部材から構成され、スライドジョイント３４を挟み込むように保持する。具体的には、リンク部材３５はスライドジョイント３４を挟み込んだ状態に保持する挟み込み部３５ａを有している。なお、挟み込み部３５ａとスライドジョイント３４との間にはガタツキが生じない程度の僅かな隙間が形成されており、これによってスライドジョイント３４及びリンク部材３５は摺動可能となっている。なお、上記スライドジョイント３４の角部、及び上記挟み込み部３５ａの先端部は面取りがされており、摺動時に角部による偏磨耗が生じるのを防止している。
【００２４】
さらにリンク部材３５に設けられた連結孔内にノズルベーン保持軸３１ａの一端側が嵌合されてカシメ等によって連結固定され、このノズルベーン保持軸３１ａの他端側に各ノズルベーン３１がそれぞれ固定（保持）されている。これにより、ノズルベーン３１はリンク部材３５と一体的に動作可能となっている。図１に示したようにノズルベーン保持軸３１ａはシュラウド１２を外側から内側に貫通した状態に保持され、これによりノズルベーン３１が環状ガス流路１０に配列される。
【００２５】
なお、駆動リング３３には、リンク部材３５に勘合してカシメられたノズルベーン保持軸３１ａの突出部との干渉を防止する貫通孔３７が円弧状にノズルベーン３１の数に対応して形成されている。
【００２６】
さらに、駆動リング３３には、図４に示されるように駆動リンク５１及びアーム５２を介してアクチュエータ５３が設けられている。具体的には、駆動リング３３に設けられた連結孔内に一端側が嵌合されてカシメ等によって連結固定された支持軸５４に駆動用ジョイント５５が回動可能に設けられ、該駆動用ジョイント５５を挟み込むように駆動リンク５１が設けられている。駆動用ジョイント５５は上記スライドジョイント３４と同様の構成からなるものであり、駆動リンク５１は上記リンク部材３５と同様の構成からなるものである。
【００２７】
アーム５２の一端側には支持軸５２ａが設けられており、この支持軸５２ａに上記駆動リンクが連結固定されている。支持軸５２ａは例えばタービンハウジング２ａに回動可能に支持されている。また、アーム５２の他端側には支持軸５２ｂが設けられており、この支持軸５２ｂにはアクチュエータ５３が接続されている。
【００２８】
さらにアクチュエータ５３は、駆動リンク５１及びアーム５２を介して駆動リング３３を所定の位置に保持するとともに円周方向に揺動させることで図２に示した支持軸３６、スライドジョイント３４を介してリンク部材３５を揺動させることによってノズルベーン３１に駆動力を伝達して各ノズルベーン３１を連動して開閉可能となっている。
【００２９】
次に、本実施形態に係る過給機１の動作について説明する。
過給機１は、不図示の自動車用エンジン等の内燃機関から排出された排気ガスによりタービンインペラ５を回転駆動し、この回転によりシャフト７を介して、コンプレッサインペラ６が回転駆動する。コンプレッサインペラ６が回転駆動することで、吸気口２５から吸引した空気（外気）をコンプレッサ内に設けられた環状流路４２で圧縮し、圧縮空気を得ることができる。圧縮空気は不図示の吹出口から内燃機関へ供給される。
【００３０】
圧縮空気は内燃機関内において燃料の消費に供される。この燃焼によって内燃機関より排気ガスが排出され、排気ガス入口８から過給機１内に取り込まれる。排気ガスはタービン２内のスクロール通路９を経由して、タービンインペラ５が回転するという動作を継続する。
【００３１】
ところで、エンジンの回転速度に応じてタービン２に供給される排気ガスの流速が変化する。そこで、本実施形態に係る過給機１は、可変容量装置３０によってノズルベーン３１の角度を調整することで環状ガス流路１０を通ってタービンインペラ５に流れ込む排気ガスの流速を適宜調整することで低速回転から高速回転までの広範囲の過給によりエンジン性能向上を図ることができる。
【００３２】
以下、可変容量装置３０の動作について説明する。
【００３３】
エンジン低速時の排気ガス流速が低い場合には、ノズルベーン３１を回動して環状ガス流路１０を絞る。
具体的には、アクチュエータ５３を縮み方向（図４中Ｄ方向）に動作させる。すると、アクチュエータ５３の動作がアーム５２、駆動リンク５１、及び駆動用ジョイント５５を介して駆動リング３３に伝達され、駆動リング３３は図４中Ａ方向に回転する。駆動リング３３が図４中Ａ方向に回転すると、前記スライドジョイント３４は支持軸３６を中心として回転し、このときリンク部材３５とスライドジョイント３４とは摺動する。これにより、スライドジョイント３４及びリンク部材３５を介してノズルベーン３１はノズルベーン保持軸３１ａを中心として反時計回り（図４中Ｆ方向）に回転する。よって、ノズルベーン３１は環状ガス流路１０に流れ込む排気ガスの流路を開くことができる。
【００３４】
一方、エンジン高速時の排気ガスの流速が高い場合には、ノズルベーン３１を回動して環状ガス流路１０を開く。
具体的には、図４に示したアクチュエータ５３を伸び方向（図４中Ｃ方向）に動作させる。すると、アクチュエータ５３の動作がアーム５２、駆動リンク５１、及び駆動用ジョイント５５を介して駆動リング３３に伝達され、駆動リング３３は図４中Ｂ方向に回転する。駆動リング３３が図４中Ｂ方向に回動すると、前記スライドジョイント３４は支持軸３６を中心として回転し、このときリンク部材３５とスライドジョイント３４とは摺動する。これにより、スライドジョイント３４及びリンク部材３５を介してノズルベーン３１はノズルベーン保持軸３１ａを中心として時計回り（図４中Ｅ方向）に回転する。よって、ノズルベーン３１は環状ガス流路１０に流れ込む排気ガスの流路を絞ることができる。
【００３５】
ところで、上述したようにノズルベーン３１の開閉時には、スライドジョイント３４及びリンク部材３５は摺動する。よって、スライドジョイント３４及びリンク部材３５における接触面（摺動面）は、経時的に磨耗が生じる。磨耗量が所定値以上になると、スライドジョイント３４とリンク部材３５との間にガタつきが生じ、可変容量装置３０を良好に動作させることができなくなり、過給機１において所望の性能を得ることが困難となる。すなわち、このようなガタつきが生じたスライドジョイント３４及びリンク部材３５は寿命とみなされる。
【００３６】
そこで、本実施形態においては、スライドジョイント３４及びリンク部材３５の摺動部における面積が、予め設定された寿命（スライドジョイント３４及びリンク部材３５）に応じて規定されている。
【００３７】
本実施形態では、可変容量装置３０を設計する際に、前記スライドジョイント３４及び前記リンク部材３５の接触面積を所望の寿命に応じて算出するステップと、算出した前記接触面積に基づいて前記スライドジョイント３４及び前記リンク部材３５の形状設計を行うステップとを有している。
【００３８】
本実施形態に係る過給機１は、上記スライドジョイント３４及びリンク部材３５が、互いが所定の寿命に応じて規定される面積（接触面積）だけ接触する形状となっている。具体的には、スライドジョイント３４及びリンク部材３５を相対的に大型化することで接触面積を増加させて長寿命化を図っている。
【００３９】
これら摺動領域の面積が大きくなると面圧が低下する。この面圧は摺動領域に生じる磨耗量に影響を及ぼす。以下、図５に示すグラフを参照して、この理由について述べる。スライドジョイント３４及びリンク部材３５の磨耗量と接触面圧との間には、図５に示されるように比例関係がある。また、面圧と接触面積との間には、例えばスライドジョイント３４及びリンク部材３５における接触面積が大きくなると接触面圧が減少するといったように反比例関係がある。すなわち、本実施形態のように、例えばスライドジョイント３４及びリンク部材３５における接触面積を大きくすることで磨耗量が低減し、これら部材の寿命を延ばすことが可能となる。
【００４０】
なお、本実施形態に係るスライドジョイント３４及びリンク部材３５は、予め設定された寿命に応じて接触面積が大きく設定されている。一般にノズルベーンを駆動させるためのアクチュエータは、スライドジョイント及びリンク部材の大きさに応じて適宜設定される。しかしながら、コスト削減の観点からはスライドジョイント３４及びリンク部材３５の大きさによらずアクチュエータを共通化できるのが望ましい。
【００４１】
そこで、本実施形態に係る過給機１は後述する条件を満たすことでアクチュエータの共通化を実現している。以下、図６を参照しつつ過給機１の設計条件について説明する。
図６に示されるように、ノズルベーン３１にかかるトルクをＴとし、アーム５２にかかる力（アクチュエータ５３の駆動力）をＦとする。また、アーム５２における支持軸５２ａ、５２ｂ間の距離をＬ１とし、前記支持軸５２ａ及び駆動リング３３に設けられる支持軸５４間の距離をＬ２とし、駆動リング３３の中心Ｃから前記支持軸５４までの距離をＬ３とし、前記駆動リング３３の中心Ｃからスライドジョイント３４を回動可能に支持する支持軸３６までの距離をＬ４とし、ノズルベーン保持軸３１ａと前記支持軸３６との間の距離をＬ５とする。
【００４２】
このとき、ノズルベーン３１にかかるトルクＴは下式を満たす。
【００４３】
Ｔ＝Ｆ×（Ｌ１／Ｌ２）×（Ｌ３／Ｌ４）×Ｌ５ （式１）
【００４４】
ここで、トルクＴとアクチュエータ５３の駆動力Ｆが変化しないものとした場合、以下の条件が満たされる。
【００４５】
（Ｌ１／Ｌ２）×（Ｌ３／Ｌ４）×Ｌ５＝一定 （式２）
【００４６】
本実施形態では、上述したようにスライドジョイント３４及びリンク部材３５における所定の寿命に応じて接触面積を変化させるべく、各部材の大きさが変化する。そのため、駆動リング３３の中心Ｃ及び支持軸３６間の距離Ｌ４、ノズルベーン保持軸３１ａ及び支持軸３６間の距離Ｌ５は変動する。また、アクチュエータ５３を共通化すべく、アーム５２の支持軸５２ａ、５２ｂ間距離Ｌ１は一定とする必要がある。したがって、スライドジョイント３４及びリンク部材３５の大きさによらず、アクチュエータ５３を共通化するためには、支持軸５２ａ及び支持軸５４間距離Ｌ２、及び駆動リング３３の中心Ｃ及び支持軸５４間距離Ｌ３は下式３に示す条件を満足するように設計すればよい。
【００４７】
（Ｌ５／Ｌ２）×（Ｌ３／Ｌ４）＝一定 （式３）
【００４８】
このような条件に基づいて可変容量装置３０は、所定の寿命に応じてスライドジョイント３４及びリンク部材３５の形状、及び大きさが変化した場合でも、ノズルベーン３１を駆動させる機構として搭載されるアクチュエータ５３を共通化することができる。このようにアクチュエータ５３を共通化することで可変容量装置３０のコストを削減することができ、結果的に過給機１の低コスト化を図ることができる。
【００４９】
本実施形態に係る過給機１によれば、スライドジョイント３４及びリンク部材３５が所定の寿命に対応する接触面積を有した形状となっているので、例えばスライドジョイント３４及びリンク部材３５は所望の寿命を満足するものとなり、スライドジョイント３４及びリンク部材３５が予期せずに寿命を迎えてしまい、可変容量装置３０が突然動作不良となるといった不具合の発生を防止できる。このように磨耗と寿命との関連性が考慮されることで、過給機１における信頼性を大きく向上することができる。
【００５０】
上述したようにスライドジョイント３４及びリンク部材３５の接触面積が相対的に大きくなると面圧とともに磨耗量が増加することで寿命が短くなり、一方上記接触面積が相対的に小さくなると面圧とともに磨耗量が減少することで寿命が長くなる。
【００５１】
例えば、必要とされる部品寿命が短い場合においては上記接触面積を小さくすることができ、これによりスライドジョイント３４及びリンク部材３５を小さくすることができ、結果的に過給機１の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】過給機の構成を示す模式図である。
【図２】過給機に設けられる可変容量装置の構成を示す模式図である。
【図３】可変容量装置の要部の構成を示す平面図である。
【図４】可変容量装置の分解斜視図である。
【図５】面圧と磨耗量との関係を示すグラフである。
【図６】過給機の設計条件を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５３】
１…過給機、２…タービン、３…コンプレッサ、５…タービンインペラ、６…コンプレッサインペラ、１０…環状ガス流路、１２…シュラウド、３０…可変容量装置、３１…ノズルベーン、３３…駆動リング、３４…スライドジョイント、３５…リンク部材、３５ａ…挟み込み部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から環状ガス流路に流し込まれた排気ガスによりタービンインペラを駆動させるタービンと、前記環状ガス流路内に円周状に所定間隔で配列される複数のノズルベーンを開閉することにより前記排気ガスの流速を可変とする可変容量装置と、前記タービンインペラの回転力によりコンプレッサインペラを駆動させるコンプレッサと、を備える過給機において、
前記可変容量装置は、前記タービンインペラを囲むシュラウドに揺動可能に設けられる駆動リングと、該駆動リングに対して回動可能に設けられるスライドジョイントと、前記ノズルベーンを保持するとともに前記駆動リングの回転動作に伴って前記スライドジョイントに摺動することで前記ノズルベーンの開閉を行うリンク部材と、を有しており、
前記スライドジョイント及び前記リンク部材の摺動領域における面積は、予め設定された当該スライドジョイント及びリンク部材の寿命に応じて規定されることを特徴とする過給機。
【請求項２】
前記スライドジョイントは、角部が面取りされていることを特徴とする請求項１に記載の過給機。
【請求項３】
前記リンク部材は、前記スライドジョイントを挟み込んだ状態に保持する挟み込み部を有しており、該挟み込み部の先端部が面取りされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の過給機。
【請求項４】
内燃機関から環状ガス流路に流し込まれた排気ガスによりタービンインペラを駆動させるタービンと、前記タービンインペラの外周を囲むシュラウドに揺動可能な駆動リングにスライドジョイントが回動可能とされ、前記駆動リングの回転動作時にスライドジョイントに対してリンク部材が摺動されることで該リンク部材に設けられたノズルベーンの開閉を行い前記環状ガス流路に流れ込む排気ガスの流速を可変する可変容量装置と、前記タービンインペラの回転力によりコンプレッサインペラを駆動させるコンプレッサと、を備える過給機の設計方法であって、
前記可変容量装置を設計する際に、
前記スライドジョイント及び前記リンク部材の接触面積を所望の寿命に応じて算出するステップと、
算出した前記接触面積に基づいて前記スライドジョイント及び前記リンク部材の形状設計を行うステップと、を備えることを特徴とする過給機の設計方法。
【請求項１】
内燃機関から環状ガス流路に流し込まれた排気ガスによりタービンインペラを駆動させるタービンと、前記環状ガス流路内に円周状に所定間隔で配列される複数のノズルベーンを開閉することにより前記排気ガスの流速を可変とする可変容量装置と、前記タービンインペラの回転力によりコンプレッサインペラを駆動させるコンプレッサと、を備える過給機において、
前記可変容量装置は、前記タービンインペラを囲むシュラウドに揺動可能に設けられる駆動リングと、該駆動リングに対して回動可能に設けられるスライドジョイントと、前記ノズルベーンを保持するとともに前記駆動リングの回転動作に伴って前記スライドジョイントに摺動することで前記ノズルベーンの開閉を行うリンク部材と、を有しており、
前記スライドジョイント及び前記リンク部材の摺動領域における面積は、予め設定された当該スライドジョイント及びリンク部材の寿命に応じて規定されることを特徴とする過給機。
【請求項２】
前記スライドジョイントは、角部が面取りされていることを特徴とする請求項１に記載の過給機。
【請求項３】
前記リンク部材は、前記スライドジョイントを挟み込んだ状態に保持する挟み込み部を有しており、該挟み込み部の先端部が面取りされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の過給機。
【請求項４】
内燃機関から環状ガス流路に流し込まれた排気ガスによりタービンインペラを駆動させるタービンと、前記タービンインペラの外周を囲むシュラウドに揺動可能な駆動リングにスライドジョイントが回動可能とされ、前記駆動リングの回転動作時にスライドジョイントに対してリンク部材が摺動されることで該リンク部材に設けられたノズルベーンの開閉を行い前記環状ガス流路に流れ込む排気ガスの流速を可変する可変容量装置と、前記タービンインペラの回転力によりコンプレッサインペラを駆動させるコンプレッサと、を備える過給機の設計方法であって、
前記可変容量装置を設計する際に、
前記スライドジョイント及び前記リンク部材の接触面積を所望の寿命に応じて算出するステップと、
算出した前記接触面積に基づいて前記スライドジョイント及び前記リンク部材の形状設計を行うステップと、を備えることを特徴とする過給機の設計方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１１４８９２（Ｐ２００９−１１４８９２Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８６４７８（Ｐ２００７−２８６４７８）
【出願日】平成１９年１１月２日（２００７．１１．２）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２日（２００７．１１．２）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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