(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンケーシングに形成された渦巻状のスクロールと、該スクロールの内周側にタービンの円周方向に沿って配置されるとともに前記タービンケーシングに回動可能に支持されて翼角を可変にされた複数のノズルベーンと、該ノズルベーンの内周側に回転自在に設けられたタービンロータとを備え、作動ガスを前記スクロールからノズルベーンを経てタービンロータへと半径方向に流動させて該タービンロータを回転駆動するように構成された可変容量タービンにおいて、アクチュエータに連結され該アクチュエータによりタービン軸心廻りに回動可能にされたノズル駆動部材と、該ノズル駆動部材と前記複数のノズルベーンとを夫々連結する複数の連結部材とを含む可変ノズル機構を備え、前記ノズル駆動部材及び複数の連結部材を含む可変ノズル機構を、前記スクロールの内周側に形成され作動ガス室に対しガスシールが施されたリンク室内に前記ノズルベーンに対してタービン軸方向に並べて配置してなり、
前記ノズル駆動部材は円盤状に形成され、タービンの軸心を通る半径方向線に対して一定角度傾斜しタービンの円周方向に沿って形成された長孔状の嵌合孔が設けられたリンクプレートからなり、前記複数の連結部材は、その一端側を前記ノズルベーンに固定され他端側に設けられたボス部を前記ノズル駆動部材の嵌合孔に回転かつ摺動可能に嵌合したレバー状部材からなることを特徴とする可変容量タービン。
【請求項２】
前記レバー状部材からなる複数の連結部材が、タービン軸方向において前記ノズルベーンとノズル駆動部材との間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の可変容量タービン。
【請求項３】
前記レバー状部材からなる複数の連結部材が、タービン軸方向において前記ノズルベーンに対し前記リンクプレートの外側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の可変容量タービン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の過給機（排気ターボチャージャ）等に用いられ、作動ガスをタービンケーシングに形成された渦巻状のスクロールから翼角を可変にされた複数のノズルベーンを経てタービンロータへと半径方向に流動させて該タービンロータを回転駆動するように構成されたラジアル流型の可変容量タービンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
過給機付き内燃機関においては、機関からの排ガス流量と過給機の最適作動条件となるガス流量とのマッチングをなすために、渦巻状のスクロールからタービンロータに送られる排ガス流量を機関の運転状態に応じて可変とする可変容量タービンを備えた過給機が、近年多く用いられている。
図５ないし図７はかかる可変容量タービンを備えた過給機の従来技術の１例を示し、同図において、１０はタービンケーシング、１１は該タービンケーシング１０の外周部に渦巻状に形成されたスクロールである。１２はタービンロータで、図示しないコンプレッサと同軸に設けられセンターケーシングに軸受（何れも図示省略）を介して回転自在に支持されている。
【０００３】
２はノズルベーンで、前記スクロール１１の内周側にタービンの円周方向等間隔に複数枚配置されるとともに、これの内周端部に形成されたノズル軸０２が前記タービンケーシング１０に固定されたノズルマウント４に回動可能に支持され、その翼角を変化せしめられるようになっている。１４は前記タービンケーシング１０に固定されて前記タービンロータ１２で膨張仕事をした排ガスを機外に送出するための案内路を形成するガス出口ケーシングである。
３は円盤状に形成されたリンクプレートで、前記タービンケーシング１０に回転可能に支持されるとともに、後述するレバープレート１が嵌合される嵌合孔３ａがタービンの円周方向等間隔に設けられている。０７は前記リンクプレート３を介してノズルベーン２を駆動するアクチュエータ、００５は該アクチュエータ０７のアクチュエータロッド７と前記リンクプレート３とを連結するレバーである。
【０００４】
図６ないし図７は前記リンクプレート３、レバープレート１及びノズルベーン２の連結態様を示し、図６はその部分正面断面図（タービン軸心に直角な断面図）、  図７は図６のＢ―Ｂ線断面図である。
図６ないし図７に示すように、前記円盤状のリンクプレート３の内周部に前記嵌合孔３ａがタービンの円周方向等間隔に形成され、該嵌合孔３ａの夫々に、前記複数のレバープレート１の外周端に形成されたボス部０１が回転かつ摺動可能に嵌合されている。そして、前記各レバープレート１の内周端部には、前記ノズルベーン２のノズル軸０２が夫々固定されている。
【０００５】
かかる可変容量タービンにおいて、前記アクチュエータ０７の往復変位はアクチュエータロッド７及びクランク機構のレバー００５を介して前記リンクプレート３に伝達され、該リンクプレート３が回転駆動される。該リンクプレート３の回転により、該リンクプレート３の嵌合孔３ａに嵌合されている前記各レバープレート１のボス部０１が円周方向に移動し、該レバープレート１の内周端部に固定されたノズル軸０２が回転し、これによりノズルベーン２が回動して翼角が変化せしめられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図５、６に示される可変容量タービンにあっては、円盤状のリンクプレート３の内周部にタービンの円周方向等間隔に形成された嵌合孔３ａにレバープレート１の外周端に形成されたボス部０１を嵌合し、前記各レバープレート１の内周端部にノズルベーン２のノズル軸０２を固定するように構成されている。
このため、かかる従来技術にあっては、リンクプレート３、レバープレート１及びノズルベーン２がほぼ同一平面で以って半径方向に並べられた構造となっているため、該リンクプレート３、レバープレート１及びノズルベーン２からなる可変ノズル機構の外径が大きくなり、該可変ノズル機構をタービンケーシング１０に形成されたスクロール１１の内側に配置することが困難となることから、該可変ノズル機構をタービンロータ１２用軸受が取り付けられているセンターケーシングに設けざるを得なくなり、該可変ノズル機構をスクロール１１から軸方向にはみ出した形でセンターケーシングに設けた分、可変容量タービンの軸方向長さが長くなり、該可変容量タービンが大型化し車両への搭載性が低下する。
また、かかる従来技術にあっては、複雑なリンク機構からなる前記可変ノズル機構及びその駆動機構を、軸受やシール機構が装着されている前記センターケーシングに設けているため、該センターケーシング部の構造が複雑となり、組立、分解工数が嵩むとともに、整備性が阻害される。
【０００７】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、ノズル駆動部材を構成するリンクプレート、連結部材を構成するレバープレート及びノズルベーンからなる可変ノズル機構をタービンケーシングに形成されたスクロールの内側に配置することを可能として、軸方向長さが短縮されて小型コンパクト化がなされ、車両への搭載性が向上するとともに、センターケーシング部の構造の複雑化を回避して、組立、分解工数が低減され、良好な整備性を保持できる可変容量タービンを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、タービンケーシングに形成された渦巻状のスクロールと、該スクロールの内周側にタービンの円周方向に沿って配置されるとともに前記タービンケーシングに回動可能に支持されて翼角を可変にされた複数のノズルベーンと、該ノズルベーンの内周側に回転自在に設けられたタービンロータとを備え、作動ガスを前記スクロールからノズルベーンを経てタービンロータへと半径方向に流動させて該タービンロータを回転駆動するように構成された可変容量タービンにおいて、アクチュエータに連結され該アクチュエータによりタービン軸心廻りに回動可能にされたノズル駆動部材と、該ノズル駆動部材と前記複数のノズルベーンとを夫々連結する複数の連結部材とを含む可変ノズル機構を備え、前記ノズル駆動部材及び複数の連結部材を含む可変ノズル機構を、前記スクロールの内周側に形成され作動ガス室に対しガスシールが施されたリンク室内に前記ノズルベーンに対してタービン軸方向に並べて配置してなり、
前記ノズル駆動部材は円盤状に形成され、タービンの軸心を通る半径方向線に対して一定角度傾斜しタービンの円周方向に沿って形成された長孔状の嵌合孔が設けられたリンクプレートからなり、前記複数の連結部材は、その一端側を前記ノズルベーンに固定され他端側に設けられたボス部を前記ノズル駆動部材の嵌合孔に回転かつ摺動可能に嵌合したレバー状部材からなることを特徴とする可変容量タービンを提案する。
【０００９】
請求項２ないし３記載の発明は、前記ノズル駆動部材及び複数の連結部材の具体的構成に係り、請求項２記載の発明は、請求項１において、前記レバー状部材からなる複数の連結部材が、タービン軸方向において前記ノズルベーンとノズル駆動部材との間に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１において、前記レバー状部材からなる複数の連結部材が、タービン軸方向において前記ノズルベーンに対し前記リンクプレートの外側に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
かかる発明によれば、前記可変ノズル機構を構成するリンクプレートを含むノズル駆動部材及びレバー状部材を含む複数の連結部材が、タービンケーシングのスクロールよりも内周側のリンク室内に配置され、ノズルベーンに対してタービン軸方向に並べて設けられているため、スクロールの外径を増大することなく該スクロールよりも内周側に前記可変ノズル機構のノズル駆動部材及び複数の連結部材を配置することが可能となる。これにより、前記可変ノズル機構の軸方向長さが前記スクロールの軸方向長さ内にほぼ含まれることとなり、可変容量タービンの軸方向長さが短縮され、過給機が小型コンパクト化される。
【００１２】
また、前記のように、可変ノズル機構をスクロールよりも内周側に配置しているので、従来技術のように、軸受やシール機構が装着されているセンターケーシングに該可変ノズル機構を設けることを要さず、これにより、該センターケーシング部の構造の複雑化が回避されて、可変容量タービンの組立、分解工数が低減されるとともに、整備性が改善される。
【００１３】
さらに、請求項２、３のように、中心線がタービンの軸心を通る半径方向線に対して一定角度傾斜して形成されているリンクプレートの長孔状の嵌合孔に、レバー状部材のボス部を嵌合しているため、前記ノズルベーンに掛かるガス圧及び該可変ノズル機構構成部材間の摩擦力による前記アクチュエータへの反力を、該レバー状部のアーム長さを増大することなく低減でき、前記のように可変ノズル機構の軸方向長さを前記スクロールの軸方向長さ内に含ませる設計が容易にでき、可変容量タービンの軸方向長さの短縮及び小型コンパクト化がさらに容易に実現できる。
【００１４】
また、請求項３のように構成すれば、リンクプレートをレバー状部材の内側に配置しているので、該リンクプレートに連結されるアクチュエータへの連結リンク機構がタービン軸方向においてノズルベーン側つまり内側に配置されることとなり、より全長が短縮されてコンパクトな構造となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１６】
図１は本発明の第１実施例に係る可変容量タービン付き過給機の可変ノズル機構の要部断面図、図２は第１実施例における可変容量タービンの軸心線に沿う断面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４は第２実施例を示す図１対応図である。
【００１７】
図２ないし図３において、１０はタービンケーシング、１１は該タービンケーシング１０の外周部に渦巻状に形成されたスクロールである。１２はラジアル流型のタービンロータで、図示しないコンプレッサと同軸に設けられセンターケーシングに軸受（何れも図示省略）を介して回転自在に支持されている。
２はノズルベーンで、前記スクロール１１の内周側にタービンの円周方向等間隔に複数枚配置されるとともに、これの翼端部に形成されたノズル軸０２が前記タービンケーシング１０に固定されたノズルマウント４に回動可能に支持され、後述する手段によりその翼角を変化せしめられるようになっている。１４は前記タービンケーシング１０に固定されて前記タービンロータ１２で膨張仕事をした排ガスを機外に送出するための案内路を形成するガス出口ケーシング、１６はガス出口である。
【００１８】
３は円盤状に形成されたリンクプレートで、前記タービンケーシング１０に回転可能に支持されるとともに、後述するレバープレート１のボス部６が嵌合される長孔０３がタービンの円周方向等間隔に設けられている。該長孔０３は、その中心線が、タービンの軸心を通る半径方向線に対して一定角度傾斜して形成され、リンクプレート３からレバープレート１への駆動力の伝達抵抗を低減している。
７は前記ノズルベーン２を駆動するアクチュエータ０７（図５参照）の出力端であるアクチュエータロッドで、該アクチュエータロッド７の往復動は駆動レバー０６及びクランクコントロール５及び球面継手からなる連結部１７により回転運動に変換されて前記リンクプレート３に伝達されるようになっている。
【００１９】
本発明の特徴とする可変ノズル機構を示す図１において、１００は可変ノズル機構で、次のように構成されている。
３は円盤状に形成されたリンクプレートで、前記のように、アクチュエータロッド７に連結部１７等を介してタービン軸心廻りに回動可能に連結され、タービンの円周方向等間隔に（不等間隔でもよい）長孔０３が穿孔されている。２は前記スクロール１１の内周側にタービンの円周方向等間隔に複数枚配置されたノズルベーンで、これの翼端部に形成されたノズル軸０２が前記ノズルマウント４に、前記リンク室１３内との間のガスシール用のシール部４ａを介して回動可能に支持されている。前記各ノズル軸０２の反ノズルベーン２側端部には前記複数のレバープレート１の一端部がかしめ等の連結部０５にて固定されている。前記レバープレート１の他端部に形成されたボス部６は前記リンクプレート３の長孔０３に回転かつ摺動可能に嵌合されている。
【００２０】
そして、前記レバープレート１及びリンクプレート３は、前記スクロール１１よりも内周側に形成されたリンク室１３内に，前記ノズルベーン２とリンクプレート３との間にレバープレート１が配置されて、該ノズルベーン２に対してタービン軸方向に並べて設けられている。
【００２１】
かかる構成からなる可変容量タービン付き過給機において、内燃機関（図示省略）からの排ガスは前記スクロール１１に入り、該スクロール１１の渦巻きに沿って周回しながらノズルベーン２に流入する。そして、該排ガスは、前記ノズルベーン２の翼間を流過して前記タービンロータ１２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該タービンロータ１２に膨張仕事をなした後、軸方向に流出してガス出口１６に案内されて機外に送出される。
【００２２】
かかる可変容量タービンにおいて、その容量を制御するにあたっては、前記アクチュエータ０７に対し，前記ノズルベーン２を流れる排ガスの流量が所要の流量になるような該ノズルベーン２の翼角を、翼角制御手段（図示省略）により設定する。かかる翼角に対応するアクチュエータ０７の往復変位はアクチュエータロッド７、駆動レバー０６、クランクコントロール５及び球面継手からなる連結部１７により回転運動に変換されて前記リンクプレート３に伝達され、該リンクプレート３が回転駆動される。
該リンクプレート３の回転により、該リンクプレート３の長孔０３に嵌合されている前記各レバープレート１のボス部６が該長孔０３内を回動かつ摺動しながら円周方向に移動せしめられる。かかるボス部６の移動により、前記ノズル軸０２に根元部を固定されているアーム状の前記レバープレート１を介して該ノズル軸０２が回転せしめられ、これによりノズルベーン２が回動して前記アクチュエータ０７にて設定された翼角に変化せしめられる。
【００２３】
かかる実施例によれば、前記可変ノズル機構１００を構成するレバープレート１及びリンクプレート３が、前記スクロール１１よりも内周側に形成されたリンク室１３内に、ノズルベーン２に対してタービン軸方向に並べて設けられているため、スクロール１１の外径を増大することなく該スクロール１１よりも内周側に可変ノズル機構１００のレバープレート１及びリンクプレート３を配置することが可能となる。これにより、前記可変ノズル機構１００の軸方向長さが前記スクロール１１の軸方向長さ内にほぼ含まれることとなり、可変容量タービンの軸方向長さが短縮され、過給機が小型コンパクト化される。
【００２４】
また、前記のように、可変ノズル機構１００をスクロール１１よりも内周側に配置しているので、従来技術のように軸受やシール機構が装着されているセンターケーシングに可変ノズル機構１００を設けろことを要さず、該センターケーシング部の構造の複雑化が回避され、組立、分解工数が低減されるとともに、整備性が改善される。
さらに、前記のように、中心線がタービンの軸心を通る半径方向線に対して一定角度傾斜して形成されているリンクプレート３の長孔０３に、アーム状のレバープレート１のボス部６を嵌合しているため、前記ノズルベーン２に掛かるガス圧及び該可変ノズル機構１００構成部材間の摩擦力による前記アクチュエータ０７への反力を、該レバープレート１のアーム長さを増大することなく低減でき、前記のように可変ノズル機構１００の軸方向長さを前記スクロール１１の軸方向長さ内に含ませる設計が容易にでき、可変容量タービンの軸方向長さの短縮及び過給機の小型コンパクト化がさらに容易に実現できる。
【００２５】
図４に示す本発明の第２実施例においては、レバープレート１をタービン軸方向において前記ノズルベーン２に対し前記リンクプレート３の外側に配置し、一端側を前記ノズルベーン２に固定された該レバープレート１の、他端側のボス部６を前記リンクプレート３側つまり内側に向けて突設して、該リンクプレート３に設けられた長孔０３に回転かつ摺動可能に嵌合している。
その他の構成は前記第１実施例と同一であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
この実施例の場合は、リンクプレート３をレバープレート１の内側のノズルマウント４に近接させて配置しているので、該リンクプレート３に連結される駆動レバー０６、クランクコントロール５、球面継手からなる連結部１７、アクチュエータロッド７等のアクチュエータ０７への連結リンク機構がタービン軸方向において内側に配置されることとなり、より全長が短縮されてコンパクトな構造となる。
【００２６】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、可変ノズル機構を構成するノズル駆動部材及び複数の連結部材が、スクロールよりも内周側のリンク室内に，ノズルベーンに対してタービン軸方向に並べて設けられているため、スクロールの外径を増大することなく該スクロールよりも内周側に前記可変ノズル機構を配置することが可能となり、前記可変ノズル機構の軸方向長さが前記スクロールの軸方向長さ内にほぼ含まれることとなる。これにより、可変容量タービンの軸方向長さが短縮され、可変容量タービンを小型コンパクト化することができ、車両への搭載性を向上することができる。
【００２７】
また、可変ノズル機構をスクロールよりも内周側に配置しているので、従来技術のように、軸受やシール機構が装着されているセンターケーシングに可変ノズル機構を設けることを必要とせず、これにより、該センターケーシング部の構造の複雑化が回避され、可変容量タービンの組立、分解工数が低減されるとともに、整備性が改善される。
【００２８】
さらに、中心線がタービンの軸心を通る半径方向線に対して一定角度傾斜して形成されているリンクプレートの長孔状の嵌合孔に、レバー状部材のボス部を嵌合しているため、前記ノズルベーンに掛かるガス圧を含む可変ノズル機構側からのアクチュエータへの反力を、レバー状部材のアーム長さを増大することなく低減でき、前記のように可変ノズル機構の軸方向長さを前記スクロールの軸方向長さ内に含ませる設計が容易にでき、可変容量タービンの軸方向長さの短縮及び小型コンパクト化がさらに容易に実現できる。
また、請求項３のように構成すれば、リンクプレートをレバー状部材の内側に配置しているので、該リンクプレートに連結されるアクチュエータへの連結リンク機構がタービン軸方向において内側に配置されることとなり、より全長が短縮されてコンパクトな構造の可変容量タービンが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例に係る可変容量タービン付き過給機の可変ノズル機構の要部断面図である。
【図２】  第１実施例における可変容量タービンの軸心線に沿う断面図である。
【図３】  図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】  第２実施例を示す図１対応図である。
【図５】  可変容量タービン付き過給機の従来技術の１例を示す要部斜視図である。
【図６】  従来技術における可変ノズル機構の部分正面断面図（タービン軸心に直角な断面図）である。
【図７】  図６のＢ―Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
１      レバープレート
２      ノズルベーン
０２    ノズル軸
３      リンクプレート
０３    長孔
４      ノズルマウント
０５    連結部
６      ボス部
７      アクチュエータロッド
０７    アクチュエータ
１０    タービンケーシング
１１    スクロール
１２    タービンロータ
１３    リンク室
１００  可変ノズル機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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