(57)【要約】【課題】部品点数の削減及び省スペース化が図られる可変容量機構を提供する。【解決手段】可変容量機構２０は、過給機１の複数のノズルベーン２１を回動させる機構である。可変容量機構２０は、アクチュエータ５０からの駆動力によって回動する入力駆動軸５１に連結され、当該入力駆動軸５１と一緒に回動する駆動リンク板３１と、駆動リンク板３１の回動に起因して回動する駆動リング３３と、各ノズルベーン２１のそれぞれのベーン回動軸２３に設けられ、駆動リング３３の回動に同期してそれぞれのノズルベーン２１と一緒に回動する複数のリンク部材を備え、複数のリンク部材のうちの１つが、駆動リンク板３１と共通化された共通化部品である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変容量型過給機の複数のノズルベーンを回動させる可変容量機構であって、
外部の駆動源からの駆動力によって回動する入力駆動軸に連結され、当該入力駆動軸と一緒に回動する駆動リンク板と、
前記駆動リンク板の回動に起因して回動する駆動リングと、
各前記ノズルベーンのそれぞれのベーン回動軸に設けられ、前記駆動リングの回動に同期してそれぞれの前記ノズルベーンと一緒に回動する複数のリンク部材と、を備え、
複数の前記リンク部材のうちの１つが、前記駆動リンク板と共通化された共通化部品である、可変容量機構。
【請求項２】
可変容量型過給機の複数のノズルベーンを回動させる可変容量機構であって、
複数の前記ノズルベーンのうちの１つの前記ノズルベーンのベーン回動軸に設けられ、外部の駆動源からの駆動力によって回動する入力駆動軸に連結され、当該入力駆動軸及び前記ベーン回動軸と一緒に回動する駆動リンク板と、
前記駆動リンク板の回動に起因して回動する駆動リングと、
複数の前記ノズルベーンのうちの他の前記ノズルベーンのベーン回動軸に設けられ、前記駆動リングの回動に起因してそれぞれの前記ノズルベーンと一緒に回動する複数のノズルリンク板と、を備える、可変容量機構。
【請求項３】
前記駆動リンク板に設けられたベーン回動軸は、前記入力駆動軸とは別体に設けられている、請求項１又は２に記載の可変容量機構。
【請求項４】
前記駆動リンク板は、前記入力駆動軸からのトルクが伝達されるように当該入力駆動軸に着脱可能に係合している、請求項３に記載の可変容量機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変容量機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、下記特許文献１〜３に記載の可変容量機構が知られている。特許文献１の可変容量機構では、アクチュエータからの駆動力によって回動する駆動リングを備えている。駆動リングには複数のノズルリンク板が係合しており、各ノズルリンク板は、それぞれ可変ノズルベーンの回動軸に結合されている。この構造により、アクチュエータから駆動力が入力されると、複数の可変ノズルが一緒に回動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2013-217305号公報
【特許文献２】特開平11-223129号公報
【特許文献３】特開2013-96355号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の可変容量機構では、部品点数の削減や省スペース化が望まれる。本発明は、部品点数の削減及び省スペース化が図られる可変容量機構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】
【０００５】
本発明の可変容量機構は、可変容量型過給機の複数のノズルベーンを回動させる可変容量機構であって、外部の駆動源からの駆動力によって回動する入力駆動軸に連結され、当該入力駆動軸と一緒に回動する駆動リンク板と、駆動リンク板の回動に起因して回動する駆動リングと、各ノズルベーンのそれぞれのベーン回動軸に設けられ、駆動リングの回動に同期してそれぞれのノズルベーンと一緒に回動する複数のリンク部材と、を備え、複数のリンク部材のうちの１つが、駆動リンク板と共通化された共通化部品である。
【０００６】
本発明の可変容量機構は、可変容量型過給機の複数のノズルベーンを回動させる可変容量機構であって、複数のノズルベーンのうちの１つのノズルベーンのベーン回動軸に設けられ、外部の駆動源からの駆動力によって回動する入力駆動軸に連結され、当該入力駆動軸及びベーン回動軸と一緒に回動する駆動リンク板と、駆動リンク板の回動に起因して回動する駆動リングと、複数のノズルベーンのうちの他のノズルベーンのベーン回動軸に設けられ、駆動リングの回動に起因してそれぞれのノズルベーンと一緒に回動する複数のノズルリンク板と、を備える。
【０００７】
駆動リンク板に設けられたベーン回動軸は、入力駆動軸とは別体に設けられていてもよい。また、駆動リンク板は、入力駆動軸からのトルクが伝達されるように当該入力駆動軸に着脱可能に係合しているようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、部品点数の削減及び省スペース化が図られる可変容量機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る可変容量機構を含む過給機の断面図である。
【図２】可変容量機構を回転軸線方向から見た図である。
【図３】可変容量機構の要部を拡大して示す分解斜視図である。
【図４】可変容量機構の要部を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照しながら、実施形態に係る可変容量機構について説明する。図１は、過給機１の回転軸線Ｈを含む断面を取った断面図である。過給機１は、実施形態に係る可変容量機構を備えた可変容量型過給機である。
【００１１】
過給機１は、例えば、船舶や車両の内燃機関に適用されるものである。図１に示されるように、過給機１は、タービン２とコンプレッサ３とを備えている。タービン２は、タービンハウジング４と、タービンハウジング４に収納されたタービン翼車６と、を備えている。タービンハウジング４は、タービン翼車６の周囲において周方向に延びるスクロール流路１６を有している。コンプレッサ３は、コンプレッサハウジング５と、コンプレッサハウジング５に収納されたコンプレッサ翼車７と、を備えている。コンプレッサハウジング５は、コンプレッサ翼車７の周囲において周方向に延びるスクロール流路１７を有している。
【００１２】
タービン翼車６は回転軸１４の一端に設けられており、コンプレッサ翼車７は回転軸１４の他端に設けられている。タービンハウジング４とコンプレッサハウジング５との間には、軸受ハウジング１３が設けられている。回転軸１４は、軸受１５を介して軸受ハウジング１３に回転可能に支持されており、回転軸１４、タービン翼車６及びコンプレッサ翼車７が一体の回転体１２として回転軸線Ｈ周りに回転する。
【００１３】
タービンハウジング４には、排気ガス流入口（図示せず）及び排気ガス流出口１０が設けられている。内燃機関（図示せず）から排出された排気ガスが、排気ガス流入口を通じてタービンハウジング４内に流入し、スクロール流路１６を通じてタービン翼車６に流入し、タービン翼車６を回転させる。その後、排気ガスは、排気ガス流出口１０を通じてタービンハウジング４外に流出する。
【００１４】
コンプレッサハウジング５には、吸入口９及び吐出口（図示せず）が設けられている。上記のようにタービン翼車６が回転すると、回転軸１４を介してコンプレッサ翼車７が回転する。回転するコンプレッサ翼車７は、吸入口９を通じて外部の空気を吸入する。この空気が、コンプレッサ翼車７及びスクロール流路１７を通過して圧縮され吐出口から吐出される。吐出口から吐出された圧縮空気は、前述の内燃機関に供給される。
【００１５】
過給機１のタービン２において、スクロール流路１６とタービン翼車６とを接続するガス流入路１９には、可動のノズルベーン２１が設けられている。図２にも示されるように、複数のノズルベーン２１が回転軸線Ｈを中心とする円周上に等間隔に配置されている。各ノズルベーン２１はそれぞれ回転軸線Ｈに平行な軸線周りに回動する。複数のノズルベーン２１が上記のように回動することで、タービン２のガス流路の断面積が調整される。ノズルベーン２１を上記のように駆動するために、タービン２は可変容量機構２０を備えている。ノズルベーン２１を回動させる駆動力は、過給機１が備えるアクチュエータ５０（図３等参照）から入力駆動軸５１（図３等参照）を介して可変容量機構２０に入力される。入力駆動軸５１は、回転軸線Ｈと平行な方向に延びる円形断面の軸本体を有し、アクチュエータ５０から付与される駆動力によって自軸周りに回動する。
【００１６】
以下、図２〜図４を参照しながら可変容量機構２０について更に詳細に説明する。以下の説明において、単に「軸方向」、「径方向」、「周方向」等と言うときには、それぞれ、タービン翼車６の回転軸線Ｈ方向、回転径方向、回転周方向を意味するものとする。また、軸方向において、タービン２に近い側（図１において左側）を単に「タービン側」と言い、コンプレッサ３に近い側（図１において右側）を単に「コンプレッサ側」と言う場合がある。
【００１７】
図２は、軸方向から見た可変容量機構２０を示す図である。図２において、紙面の奥側がタービン側であり、紙面の手前側がコンプレッサ側である。図３は、可変容量機構２０の要部を拡大して示す分解斜視図である。図２において、下方がタービン側であり、上方がコンプレッサ側である。可変容量機構２０は、複数のノズルベーン２１と、本体部２７と、駆動リンク板３１と、駆動リング３３と、複数のノズルリンク板３５と、を備えている。本実施形態では、図に例示されるように、可変容量機構２０が１２個のノズルベーン２１を備えるものとする。
【００１８】
本体部２７は、タービンハウジング４（図１参照）に固定される。本体部２７には、軸方向に延びる複数の軸受孔２８（図３参照）が設けられている。軸受孔２８は回転軸線Ｈを中心とする円周上に等間隔に配置されている。各ノズルベーン２１は、ベーン本体２２とベーン回動軸２３とを有している。ベーン本体２２は、本体部２７のタービン側の面上に位置し、ガス流入路１９内に位置する。ベーン回動軸２３は、ベーン本体２２からコンプレッサ側に向けて軸方向に延びている。ベーン回動軸２３は、タービン側から本体部２７の軸受孔２８に挿通されており、ベーン回動軸２３の先端が本体部２７のコンプレッサ側の面から突出している。このような構造により、本体部２７には複数のノズルベーン２１が軸支され、各ノズルベーン２１は、ベーン回動軸２３を中止として回転軸線Ｈに平行な軸線周りに回動可能である。
【００１９】
本体部２７のコンプレッサ側の面に突出した各ベーン回動軸２３の先端には、駆動リンク板３１又はノズルリンク板３５の何れかが１つずつ取付けられている。具体的には、１２個のノズルベーン２１のうちの１つにおいては、ベーン回動軸２３の先端に駆動リンク板３１が取付けられている。その他の１１個の各ノズルベーン２１においては、ベーン回動軸２３の先端にノズルリンク板３５が取付けられている。
【００２０】
以下、両者を区別すべく、駆動リンク板３１が取付けられた１つのノズルベーン２１を「ノズルベーン２１ｋ」と呼び、ノズルリンク板３５が取付けられた他のノズルベーン２１を「ノズルベーン２１ｊ」と呼ぶ場合がある。同様に、ノズルベーン２１ｋのベーン本体２２を「ベーン本体２２ｋ」と呼び、ノズルベーン２１ｊのベーン本体２２を「ベーン本体２２ｊ」と呼ぶ場合がある。また、ノズルベーン２１ｋのベーン回動軸２３を「ベーン回動軸２３ｋ」と呼び、ノズルベーン２１ｊのベーン回動軸２３を「ベーン回動軸２３ｊ」と呼ぶ場合がある。
【００２１】
駆動リング３３は回転軸線Ｈを中心とするリング状をなしている。軸方向から見て、駆動リング３３は各ベーン回動軸２３の外側に位置している。駆動リング３３は、本体部２７に保持され当該本体部２７に対して回動可能である。駆動リング３３は、矢印Ａで示されるように、回転軸線Ｈを中心として両方向に、所定の角度範囲内で回動する。駆動リング３３のコンプレッサ側の面上には、ノズルベーン２１と同数のジョイント部４３が等間隔に設けられている。ジョイント部４３は、駆動リング３３からコンプレッサ側に突出する円柱ピン４３ａと当該円柱ピン４３ａに回転可能に取付けられたスライド部材４３ｂとからなる。
【００２２】
駆動リンク板３１の基端は、ノズルベーン２１ｋのベーン回動軸２３ｋに結合されている。具体的な結合構造として、駆動リンク板３１の基端には嵌入穴３１ｂが形成されている。そして、本体部２７のコンプレッサ側の面から突出したベーン回動軸２３ｋの先端が、上記の嵌入穴３１ｂに嵌入されカシメ処理等が施される。駆動リンク板３１の先端には凹溝３１ａが設けられており、凹溝３１ａは駆動リング３３上のジョイント部４３に嵌め合わされている。
【００２３】
駆動リンク板３１と入力駆動軸５１とは、着脱可能に係合している。具体的な係合構造として、駆動リンク板３１の基端には、入力駆動軸５１と嵌合する嵌合構造が設けられている。入力駆動軸５１の先端には周方向に両側に張り出すカギ状部５１ａが形成されている。これに対し、駆動リンク板３１の基端には上記カギ状部５１ａが嵌り込む嵌合溝３７が形成されている。また、嵌合溝３７に嵌合した状態の入力駆動軸５１は、ベーン回動軸２３ｋと同軸に位置するようになっている。入力駆動軸５１とベーン回動軸２３ｋとの共通の軸線は、図中に軸線Ｄとして示される。カギ状部５１ａが嵌合溝３７に嵌合することにより、入力駆動軸５１と駆動リンク板３１とが連結されて、入力駆動軸５１のトルクが駆動リンク板３１に伝達可能となる。この構造により、駆動リンク板３１は、入力駆動軸５１及びノズルベーン２１ｋと一緒に、ベーン回動軸２３ｋを中心として軸線Ｄ周りに回動可能である。
【００２４】
なお、入力駆動軸５１と駆動リンク板３１との連結構造は、上記のようなものには限られない。すなわち、入力駆動軸５１から駆動リンク板３１へのトルクの伝達が可能で、かつ入力駆動軸５１と駆動リンク板３１とが比較的容易に着脱可能であれば、他の種々の連結構造を採用することができる。上記のカギ状部５１ａは、入力駆動軸５１の先端で周方向に張り出す形状であるので、例えば、径方向に張り出す場合に比較して、径方向の寸法を小さくできる点で好ましい。すなわち、駆動リンク板３１近傍では、ジョイント部４３の存在によって径方向のスペースの方が確保し難く、周方向に比べて径方向の省スペース化の必要性が高い。
【００２５】
各ノズルリンク板３５の基端は、それぞれノズルベーン２１ｊのベーン回動軸２３ｊに結合されている。ノズルリンク板３５のベーン回動軸２３ｊに対する結合構造は、駆動リンク板３１のベーン回動軸２３ｋに対する結合構造と同様である。各ノズルリンク板３５の先端にはそれぞれ凹溝３５ａが設けられており、各凹溝３５ａはそれぞれ駆動リング３３上のジョイント部４３に嵌め合わされている。このような構造により、各ノズルリンク板３５は、ノズルベーン２１ｊと一緒に、ベーン回動軸２３ｊを中心として回動可能である。
【００２６】
以上のような可変容量機構２０の動作について説明する。アクチュエータ５０（駆動源）からの駆動力によって入力駆動軸５１が自軸（軸線Ｄ）周りに回動すると、カギ状部５１ａ及び嵌合溝３７を介して駆動リンク板３１にトルクが伝達される。これにより、駆動リンク板３１及びノズルベーン２１ｋが、入力駆動軸５１と一緒にベーン回動軸２３ｋを中心として軸線Ｄ周りに回動する。そして、駆動リンク板３１の回動に起因して、ジョイント部４３が駆動リンク板３１の凹溝３１ａに押し動かされ、これにより駆動リング３３は、回転軸線Ｈを中心として矢印Ａ方向に回動する。そうすると、他の各ジョイント部４３は、それぞれノズルリンク板３５の凹溝３５ａを押し動かし、これにより、各ノズルリンク板３５及び各ノズルベーン２１ｊが、ベーン回動軸２３ｊを中心として回動する。以上のような動作により、アクチュエータ５０からの駆動力によって、可変容量機構２０のすべての１２個のノズルベーン２１が同期して回動することになる。
【００２７】
なお、可変容量機構２０の構成は、次のように説明することもできる。可変容量機構２０は、１２個のノズルベーン２１のそれぞれのベーン回動軸２３に設けられた１２個のリンク部材３２を備えている。なお、上記のリンク部材３２とは、ノズルリンク板３５と駆動リンク板３１とを総称するものである。リンク部材３２は、駆動リング３３の回動に同期して回動し、それぞれのノズルベーン２１に駆動力を伝達する機能を有している。そして、上記１２個のリンク部材３２のうちの１個（駆動リンク板３１）は、アクチュエータ５０の駆動力を駆動リング３３に伝達するための駆動側部品と共通化された共通化部品である。すなわち、駆動リンク板３１は入力駆動軸５１に連結され、入力駆動軸５１と一緒に回動して駆動リング３３を回動させる機能を更に有している。
【００２８】
以上説明した可変容量機構２０による作用効果について説明する。可変容量機構２０では、上記のように、１２個のリンク部材３２のうちの１個（駆動リンク板３１）が、アクチュエータ５０の駆動力を駆動リング３３に伝達する駆動側部品としても機能する。従って、部品の共通化により部品点数の削減が図られ、省スペース化も図られる。また、従来のこの種の機構では、例えば、ノズルリンク板と駆動側部品とが別々に設けられ、駆動側部品、駆動リング及びノズルリンク板が軸方向に積層されて配置される場合もある。この場合に比較して、可変容量機構２０では、駆動側部品及び当該駆動側部品に係合するジョイント部が削減されるので、可変容量機構２０の軸方向の寸法が特に小型化される。
【００２９】
また、入力駆動軸５１とベーン回動軸２３ｋとは同軸（軸線Ｄ）周りに回転するものであるので、入力駆動軸５１とベーン回動軸２３ｋとを一体的に一部品で形成することも考えられる。しかしこの場合、可変容量機構２０を入力駆動軸５１を含む駆動側の機構から分離することが困難である。これに対し、可変容量機構２０では、入力駆動軸５１とベーン回動軸２３ｋとは別体である。しかも、前述のとおり、入力駆動軸５１と駆動リンク板３１とが比較的容易に着脱可能である。従って、可変容量機構２０は、入力駆動軸５１を含む駆動側の機構から独立させてユニット化し易い。
【００３０】
本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。また、上述した実施形態に記載されている技術的事項を利用して、実施例の変形例を構成することも可能である。各実施形態の構成を適宜組み合わせて使用してもよい。例えば、可変容量機構２０が備えるノズルベーン２１の数は、１２個には限定されず適宜増減されてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１  過給機（可変容量型過給機）
２０  可変容量機構
２１，２１ｊ，２１ｋ  ノズルベーン
２３，２３ｊ，２３ｋ  ベーン回動軸
３１  駆動リンク板（リンク部材）
３２  リンク部材
３３  駆動リング
３５  ノズルリンク板（リンク部材）
５０  アクチュエータ（駆動源）
５１  入力駆動軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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