(57)【要約】【課題】可変容量型の可変容量型過給機において、構造が簡単で、部品点数が少なく、安価で高性能なものにすること。【解決手段】タービン室３１にガスを噴出する円環状のノズル通路３３の一方の壁面３４を、タービン室３１の軸線方向に移動可能な円環状壁部材３５によって構成し、円環状壁部材３５の軸線方向移動により、ノズル通路３３の容積を可変設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン室にタービンインペラが回転可能に設けられ、前記タービン室の外周側にあってスクロール通路より前記タービン室にガスを噴出する円環状のノズル通路が形成されている可変容量型過給機であって、
前記ノズル通路の一方の壁面がタービンインペラ回転軸の軸線方向に移動可能な円環状壁部材により構成され、前記円環状壁部材が前記軸線方向に移動することにより、前記ノズル通路の容積が可変設定されることを特徴とする可変容量型過給機。
【請求項２】
前記円環状壁部材は、前記ノズル通路の一方の壁面に加えて当該壁面に連続する前記スクロール通路の一方の壁面を構成しており、当該円環状壁部材が前記軸線方向に移動することにより、前記ノズル通路の容積と前記スクロール通路の容積が可変設定されることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型過給機。
【請求項３】
前記円環状壁部材は可変容量型過給機のハウジングに対して軸線方向に移動可能に且つ回転可能に支持され、前記円環状壁部材の外周面あるいは内周面に、軸線方向に対して傾斜した凹凸部が形成され、前記円環状壁部材の外周面あるいは内周面に対向する前記ハウジングの周面に、軸線方向に対して傾斜して前記円環状壁部材の前記凹凸部に係合する凹凸部が形成され、当該凹凸部係合により前記円環状壁部材は回転に伴って前記ハウジングに対して軸線方向に移動するよう構成され、前記円環状壁部材を回転変位させつつ軸線方向に変位させる回転変位手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載の可変容量型過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、可変容量型過給機に関し、タービン室に流入するガス流量を可変設定する可変容量型過給機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジン等に用いられる過給機として、可変ベーンノズルを用いた可変容量型過給機が知られている。この種の可変容量型過給機は、ＶＧＳ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｇｅｏｍｅｔｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍ）型過給機と呼ばれ、可変ベーンノズル式のものは、タービン室に対するガス入口部（ノズル通路）に複数個のノズルベーンが各々回動可能に設けられ、隣り合うノズルベーン間にノズルスロート部を形成し、ノズルベーンの回動角度に応じてタービン室に流入するガス流速を可変設定する（例えば、特許文献１、２）。
【０００３】
可変ベーンノズル式の可変容量型過給機は、エンジン低回転域において、ノズルベーンによってタービン入口容積（ノズル通路容積）を絞り込み、タービン室に流入するガス流速を速めることにより、エンジン低回転域においてもタービンインペラを高速回転させてエンジン出力の高出力化を図ることができる。
【特許文献１】特開２００３−２７９５１号公報
【特許文献２】特開２００５−４２５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、可変ベーンノズル式の可変容量型過給機（ラジアルタービン装置）は、多数枚のベーンを用いるため、部品点数が多く、構造が複雑で、高コストなものになる。また、ノズルベーンの回動角度によってタービン室に対するガスの流入角が変化し、特に、タービン入口容積の小容量側と大容量側では、タービン室に対するガス流入角がタービンインペラ内の流れ方向に合致せず、このためにタービン効率よくない。
【０００５】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、構造が簡単で、部品点数が少なく、しかも、可変容量設定においてスクロール通路よりのガス流のタービン室に対するガス流入角を好ましくない方向に変化させることがなく、安価で高性能な可変容量型の可変容量型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】
【０００６】
この発明による可変容量型過給機は、タービン室にタービンインペラが回転可能に設けられ、前記タービン室の外周側にあってスクロール通路より前記タービン室にガスを噴出する円環状のノズル通路が形成されている可変容量型過給機であって、前記ノズル通路の一方の壁面がタービンインペラ回転軸の軸線方向に移動可能な円環状壁部材により構成され、前記円環状壁部材が前記軸線方向に移動することにより、前記ノズル通路の容積が可変設定されることを特徴としている。
【０００７】
この発明による可変容量型過給機は、好ましくは、前記円環状壁部材は、前記ノズル通路の一方の壁面に加えて当該壁面に連続する前記スクロール通路の一方の壁面を構成しており、当該円環状壁部材が前記軸線方向に移動することにより、前記ノズル通路の容積と前記スクロール通路の容積が可変設定されることを特徴としている。
【０００８】
この発明による可変容量型過給機は、好ましくは、前記円環状壁部材は可変容量型過給機のハウジングに対して軸線方向に移動可能に且つ回転可能に支持され、前記円環状壁部材の外周面あるいは内周面に、軸線方向に対して傾斜した凹凸部が形成され、前記円環状壁部材の外周面あるいは内周面に対向する前記ハウジングの周面に、軸線方向に対して傾斜して前記円環状壁部材の前記凹凸部に係合する凹凸部が形成され、当該凹凸部係合により前記円環状壁部材は回転に伴って前記ハウジングに対して軸線方向に移動するよう構成され、前記円環状壁部材を回転変位させつつ軸線方向に変位させる回転変位手段を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
この発明による可変容量型過給機によれば、ノズル通路の一方の壁面を構成する環状壁部材の軸線方向移動によりノズル通路の容積が可変設定されるから、ベーンレスで通路容積が可変設定される。これにより、構造が簡単で、部品点数が少なく、しかも、可変容量設定においてガス流入角を好ましくない方向に変化させることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
この発明による可変容量型過給機を可変容量型過給機に適用した一つの実施形態を、図１〜図３を参照して説明する。
【００１１】
図１に示されているように、可変容量型過給機は、ベアリングハウジング１１と、ベアリングハウジング１１の一端部側に組み付けられたコンプレッサハウジング１２と、ベアリングハウジング１１の他端部側に組み付けられたタービンハウジング１３とによるハウジング（筐体）１０を有する。
【００１２】
ハウジング１０の一端部側には遠心式コンプレッサ２０が設けられ、他端部側にはラジアルタービン３０が設けられている。
【００１３】
ベアリングハウジング１１は、遠心式コンプレッサ２０とラジアルタービン３０との間に位置し、当該ベアリングハウジング１１を貫通する回転軸１４を軸受スリーブ１５によって回転自在に支持している。
【００１４】
回転軸１４の一端部にはコンプレッサハウジング１２に形成されたコンプレッサ室２１内にあって遠心式コンプレッサ２０を構成するコンプレッサインペラ２２が一体的に固定されている。
【００１５】
回転軸１４の他端部にはタービンハウジング１３に形成されたタービン室３１内にあってラジアルタービン３０を構成するタービンインペラ３２が一体的に形成されている。
【００１６】
タービンハウジング１３には一端にガス入口（図示せず）を備えたスクロール通路１６が形成されている。タービン室３１の外周側にはスクロール通路１６より与えられるガスをタービン室３１に噴出する円環状のノズル通路（入口通路）３３が設けられている。
【００１７】
図示されていないエンジンから出てきた排気ガスは、スクロール通路１６よりノズル通路３３を通ってタービン室３１に入り、タービンインペラ３２を回転させる。タービンインペラ３２の回転は、回転軸１４によってコンプレッサインペラ２２に伝達され、コンプレッサインペラ２２の回転によってコンプレッサ室２１において空気の圧縮が行われる。
【００１８】
ノズル通路３３は、ベアリングハウジング１１の側の壁面３４を、タービン室３１の軸線方向に移動可能な円環状壁部材３５により構成されている。円環状壁部材３５は、ベアリングハウジング１１に取り付けられた内側リング部材１７と外側スリーブ部材１８との間に配置され、これらよりタービン室３１の軸線方向に移動可能に、且つ回転可能に支持されている。なお、内側リング部材１７と外側スリーブ部材１８と円環状壁部材３５は、各々タービン室３１の中心軸線を中心として互いに同心に配置されている。
【００１９】
円環状壁部材３５は、内径側部分をもってノズル通路３３のベアリングハウジング１１側の壁面３４をなしていることに加えて、この部分より外径側の部分をもって、壁面３４と連続する壁面として、スクロール通路１６のベアリングハウジング１１側の壁面４７を構成している。
【００２０】
円環状壁部材３５の外周面には、円環状壁部材３５の軸線方向（母線方向）に対して傾斜した凹溝３６が形成されている。円環状壁部材３５の外周面に対向する外側スリーブ部材１８の内周面には、外側スリーブ部材１８の軸線方向（母線方向）に対して傾斜した凸部１９が形成されている。凹溝３６と凸部１９とは互いに摺動可能に係合しており、この係合により、円環状壁部材３５は、自身の中心軸線周りに回転することにより、ハウジング１０に対して軸線方向に移動する。
【００２１】
円環状壁部材３５の軸線方向移動は、ノズル通路３３の図１で見て左右方向の通路幅方向の移動であり、当該線方向移動によってノズル通路幅およびスクロール通路幅が増減し、可変容量ノズル・スクロールのＶＧＳとして作用する。
【００２２】
ベアリングハウジング１１には軸受スリーブ３７によって駆動軸部材３８が回転可能に設けられている。駆動軸部材３８の内側（図１で見て左側）の端部には揺動レバー３９の一端が取り付けられている。円環状壁部材３５の外周面には軸線方向に長い凹溝４０が形成されており、凹溝４０には揺動レバー３９の先端部３９Ａが係合している。この係合により、円環状壁部材３５は、駆動軸部材３８による駆動レバー３９の回動によって自身の中心軸線周りに回転する。この回転は、揺動レバー３９の先端部３９Ａが凹溝４０より抜け出さない範囲の回転角の回転（回動）であり、この回転角は、円環状壁部材３５の回転に伴う軸線方向移動によって凹溝３６が凸部１９より抜け出さない範囲の角度に設定されている。
【００２３】
駆動軸部材３８の外側の端部には駆動アーム４１の一端が固定装着されている。駆動アーム４１の他端には連結ピン４２によって駆動リンク部材４３の一端が回動可能に連結されている。駆動リンク部材４３の他端は電動式あるいは流体圧式のアクチュエータ４４の出力部材４５に駆動連結されている。これにより、駆動軸部材３８がアクチュエータ４４によって回転駆動される。
【００２４】
アクチュエータ４４によって駆動軸部材３８が回転駆動され、揺動レバー３９によって円環状壁部材３５が回転駆動されることにより、凹溝３６と凸部１９との係合のもとに、環状壁部材３５がタービン室３１の軸線方向に移動する。この一つの環状壁部材３５の軸線方向移動により、環状壁部材３５の壁部３４をもってノズル通路３３の図１で見て左右方向の通路幅が増減し、ノズル通路３３の通路容積が、ベーンレスで、可変設定される。
【００２５】
例えば、エンジン低回転域では、円環状壁部材３５を図１で仮想線により示されているように前進移動させてノズル通路３３の通路幅を狭めてタービン入口容積（ノズル通路容積）を絞り込み、タービン室３１に流入するガス流速を速めることができ、排気ガス流量が少ないエンジン低回転域においてもタービンインペラ３２を高速回転させてエンジン出力の高出力化を図ることができる。
【００２６】
円環状壁部材３５は、軸線方向移動によってノズル通路３３の通路幅を増減するだけで、この動作において、スクロール通路１６よりのガスの流れに対して偏向作用を生じることがない、これにより、可変容量設定においてタービン室３１に対するガス流入角を好ましくない方向に変化させることがなく、タービン入口容積の絞り込みを行う小容量側でも大風量側でも高いタービン効率を維持できる。
【００２７】
更に、円環状壁部材３５は、タービン入口容積の増減に加えて、壁部４７によりスクロール通路幅を増減する。このスクロール通路幅の増減により、スクロール通路１６の容積も可変設定され、排気ガス流量が少ないエンジン低回転域ではスクロール容積を小さくすることにより、スクロール通路１６でのガス流速も速まり、タービン室３１に流入するガス流速を速めることができる。
【００２８】
これにより、供給されるガス流量に対して広域に亘ってターボラグのない高効率運転が行われるようになる。
【００２９】
この実施形態によるＶＧＳは、ベーンレスで、多くのベーンを要する構造ではないから、構造が簡単で、安価であると云う利点がある。
【００３０】
上述した実施形態では、円環状壁部材３５の外周面に凹溝３６を、外側スリーブ１８の内周面に凸部１９を設けたが、これとは逆に、図４に示されているように、円環状壁部材３５の内周面に凹溝３６を、環状壁部材３５の内周面に対向する内側リング部材１７の外周面に前記凹溝３６と係合する凸部１９を設けてもよい。また、円環状壁部材３５による可動壁構造は、ベアリングハウジング１１側に代えてタービンハウジング１３側に構成することもできる。
【００３１】
また、凹溝３６、凸部１９のカム状形状の設定により、環状壁部材３５の回転量に対する環状壁部材３５の軸線方向移動量の比率を、全域に亘って一定でなく、タービン入口容積絞り込み側において、環状壁部材３５の回転量に対する環状壁部材３５の軸線方向移動量の比率を他の領域に比して小さくし、タービン入口容積の絞り込み精度を上げることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明による可変容量型過給機の一つの実施形態を示す全体構成図である。
【図２】この発明による可変容量型過給機に組み込まれる環状壁部材の背面図である。
【図３】図２のＡ−Ｂ領域の展開図である。
【図４】この発明による可変容量型過給機の他の実施形態を示す全体構成図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  ハウジング
１１  ベアリングハウジング
１２  コンプレッサハウジング
１３  タービンハウジング
１４  回転軸
１５  軸受スリーブ
１６  スクロール通路
１７  内側リング部材
１８  外側スリーブ部材
１９  凸部
２０  遠心式コンプレッサ
２１  コンプレッサ室
２２  コンプレッサインペラ
３１  タービン室
３０  ラジアルタービン
３２  タービンインペラ
３３  ノズル通路
３４  壁面
３５  円環状壁部材
３６  凹溝
３７  軸受スリーブ
３８  駆動軸部材
３９  揺動レバー
４０  凹溝
４１  駆動アーム
４２  連結ピン
４３  駆動リンク部材
４４  アクチュエータ
４５  出力部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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