(57)【要約】【課題】ベーンの固着及び作動渋りを確実に防止すること。【解決手段】タービンハウジング２の環状壁１４とノズルリング１６との間に形成された環状流路１２と、環状流路１２に配設されたベーン２０と、ベーン２０の回動中心を貫通し一端部がタービンハウジング２に受け止められ他端部がノズルリング１６に受け止められた保持軸３０と、ベーン２０を駆動する駆動機構４０とを備えた可変容量ターボチャージャ。駆動機構４０は、保持軸３０に回動自在に支持された被駆動アーム４１を備え、被駆動アーム４１とベーン２０とは、ノズルリング１６に形成された円弧状長孔１６Ａを貫通しかつ該長孔１６Ａに沿って移動可能なベーン回動軸４８により一体に連結されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心部にタービンホイールが配設されたタービンハウジングと、タービンハウジングの環状壁に対し間隔をおいて対向するノズルリングとの間に形成されて高温ガスをタービンホイールに流入させる環状流路と、環状流路に沿って配設された複数のベーンと、ベーンの各々の回動中心をそれぞれ貫通しかつ一端部がタービンハウジングに受け止められ他端部がノズルリングに受け止められた複数の保持軸と、ベーンを駆動する駆動機構とを備えた可変容量ターボチャージャにおいて、
駆動機構は、保持軸の他端部に回動自在に支持された被駆動アームと、被駆動アームを保持軸まわりに回動させる駆動手段とを備え、被駆動アームとベーンとは、ノズルリングに形成された、保持軸と同心の円弧状長孔を貫通しかつ該長孔に沿って移動可能なベーン回動軸により一体に連結されている、
ことを特徴とする可変容量ターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変ノズルを備えた可変容量ターボチャージャに関する。
【０００２】
【従来の技術】
タービンホイールが内蔵されたタービンハウジングと、タービンハウジングの環状壁に対し間隔をおいて対向するノズルリングとの間に形成されて高温ガスをタービンホイールに流入させる環状流路と、環状流路に沿って回動可能に配設された複数のベーンと、ベーンの各々の回動中心をそれぞれ貫通しかつ一端部がタービンハウジングに受け止められ他端部がノズルリングに受け止められた複数の保持軸と、ベーンの各々を駆動する駆動機構とを備えた可変容量ターボチャージャは、すでに公知である。
【０００３】
上記形態の可変容量ターボチャージャにおいて、上記環状流路を形成する、タービンハウジングの環状壁とノズルリングとの間にわたって延びて両者の間隔を決定する間隔決定部材を設けた可変容量ターボチャージャはすでに提案されている（特許文献１参照）。また、ノズル形成壁間の距離を規制することにより、ベーン（ノズル）と環状壁（ノズル形成壁）間の隙間を制限するノズル隙間制限ピンを備えた可変容量ターボチャージャもすでに提案されている（特許文献２参照）。
【０００４】
一般的にターボチャージャはその作動時間が長くなるにつれ、タービンハウジングやノズルリングの熱変形が発生し、ベーンの中には、ベーンの両側面と環状壁とのクリアランスが極端に減少する場合がある。また排気中に含まれるすすなどの異物が上記環状壁面に付着・堆積して該クリアランスが狭められる場合がある。その結果、ベーンの中には、該クリアランスを失って、両側面での摺動抵抗によりいわゆる作動渋りを生ずる場合がある。上記変形や付着物の堆積がひどくなると、ベーンが完全に固着し、作動不可能となる。特許文献１及び２に開示された可変容量ターボチャージャにおいては、環状壁間の隙間を制限する手段がそれぞれ設けられてはいるものの、ベーンは実質的に保持軸により駆動されるので十分な駆動トルクが得られず、上記熱変形及び／又は異物の付着による作動渋りを確実に回避することはできない。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１０３０７０号公報
【特許文献２】
特開平１１−１９０２１９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、熱変形及び／又は異物の付着によるベーンの固着及び作動渋りを確実に防止することができる、新規な可変容量ターボチャージャを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、中心部にタービンホイールが配設されたタービンハウジングと、タービンハウジングの環状壁に対し間隔をおいて対向するノズルリングとの間に形成されて高温ガスをタービンホイールに流入させる環状流路と、環状流路に沿って配設された複数のベーンと、ベーンの各々の回動中心をそれぞれ貫通しかつ一端部がタービンハウジングに受け止められ他端部がノズルリングに受け止められた複数の保持軸と、ベーンを駆動する駆動機構とを備えた可変容量ターボチャージャにおいて、
駆動機構は、保持軸の他端部に回動自在に支持された被駆動アームと、被駆動アームを保持軸まわりに回動させる駆動手段とを備え、被駆動アームとベーンとは、ノズルリングに形成された、保持軸と同心の円弧状長孔を貫通しかつ該長孔に沿って移動可能なベーン回動軸により一体に連結されている、
ことを特徴とする可変容量ターボチャージャ、が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された可変容量ターボチャージャの好適な実施の形態を、添付図面を参照して更に詳細に説明する。
【０００９】
図１〜図４を参照して、可変容量ターボチャージャは、タービンハウジング２と、タービンハウジング２に装着されたセンタハウジング４を備えている。センタハウジング４の中心に形成された貫通孔には、タービンホイール６が軸８を介して回転自在に支持されている。タービンホイール６はタービンハウジング２の中心部に位置付けられている。タービンハウジング２内の外周部にはタービンスクロール１０が形成され、タービンスクロール１０よりも半径方向内側には、タービンスクロール１０からタービンホイール６に高温ガス、実施形態においては内燃機関の排気ガスを流入させる環状流路１２が形成されている。環状流路１２は、タービンハウジング２に形成された環状壁１４と、環状壁１４に対し間隔をおいて対向するノズルリング１６の対向面１６ａとの間に形成されている。環状壁１４とノズルリング１６の対向面１６ａとは、それぞれタービンホイール６の軸８に直交する面上に存在する。
【００１０】
上記可変容量ターボチャージャは、更に、環状流路１２に沿って配設された複数のベーン２０と、ベーン２０の各々の回動中心をそれぞれ貫通しかつ一端部がタービンハウジング２に受け止められ他端部がノズルリング１６に受け止められた複数の（ベーン２０と同数の）保持軸３０と、ベーン２０を駆動する駆動機構４０とを備えている。
【００１１】
相互に実質的に同じ構成を有するベーン２０の各々は、横断面の一端がほぼ円弧形状をなし、両面間の幅が他端に向かって徐々に緩やかに傾斜し、他端において交わるような形状をなしている。ベーン２０の各々は、上記した一定の横断面形状を有すると共に一定の側幅（図１及び図４において左右方向幅、図３において紙面に垂直方向の幅）を有している。ベーン２０の各々の幅は、環状流路１２の間隔ないし隙間、すなわち環状壁１４とノズルリング１６の対向面１６ａとの間の間隔ないし隙間よりも所定の距離だけ少なく形成されている。ベーン２０の各々の回転中心には該幅方向に貫通する貫通孔２２が形成されている。
【００１２】
相互に実質的に同じ構成を有する保持軸３０の各々は、環状の段部３２を境界とする大径部３４と小径部３６とを備えている。実施形態においては、大径部３４の軸方向中間部には、他の小径部３８が形成されているので大径部３４は２個形成されていることになる。他の小径部３８は小径部３６よりも大径である。２個の大径部３４は相互に同径である。保持軸３０の一端部である小径部３６の先端部は円錐形状に形成され、また他端部３９は片方の大径部３４から他端方向に延び出している。他端部３９は他の小径部３８と同径である。
【００１３】
タービンハウジング２には、複数の（ベーン２０と同数の）ブラインド孔５０が形成されている。相互に実質的に同じ構成を有するブラインド孔５０の各々は、一端が環状壁１４に開口し、他端は閉塞されている。ブラインド孔５０の各々の内径は、保持軸３０の小径部３６の外径よりもわずかに小さく形成されている。閉塞端部は円錐形状をなしている。この円錐形状は、保持軸３０の先端部と実質的に整合するよう形成されている。
【００１４】
ノズルリング１６には、貫通孔６０が周方向に間隔をおいて複数個（ベーン２０と同数個）形成されている。相互に実質的に同じ構成を有する貫通孔６０の各々は、環状の段部６２を境界とする大径部６４と小径部６６とを備えている。実施形態においては、大径部６４の軸方向中間部には、わずかに小径な小径部６８が形成されているので大径部６４は２個形成されていることになる。２個の大径部６４は相互に同径である。貫通孔６０の軸方向の一端である小径部６６の一端は上記対向面１６ａに開口し、また貫通孔６０の軸方向の他端である片方の大径部６４の一端は、ノズルリング１６の、上記対向面１６ａに対し軸方向の反対側の面に開口している。貫通孔６０の各々の軸線は、タービンホイール６の軸８の軸線と平行であり、かつブラインド孔５０の各々に対し、それぞれ実質的に同軸上に位置付けられている。大径部６４の各々は保持軸３０の大径部３４よりもわずかに小径であり、小径部６６の内径は保持軸３０の小径部３６よりもわずかに小さく形成されている。
【００１５】
保持軸３０の各々における大径部３４の各々は、ノズルリング１６の、対応する貫通孔６０における大径部６４の各々にそれぞれ圧入されかつ保持軸３０の段部３２が貫通孔６０の段部６２に突き当てられる。保持軸３０の先端側の大径部３４は、貫通孔６０の小径部６８を乗り越えて、対応する大径部６４に圧入される。保持軸３０の各々は、対応する貫通孔３０内に軸方向に移動できないよう、実質的に一体に保持される。保持軸３０の各々の小径部３６は、貫通孔６０から環状流路１２を横切るように延び出して対応するベーン２０の貫通孔２２を貫通し、更に、円錐形状の先端部はブラインド孔５０の円錐形状の閉塞端に突き当てられる。ベーン２０の貫通孔２２の内径は保持軸３０の小径部３６の外径よりもわずかに大きく形成されているので、ベーン２０の各々は、対応する保持軸３０に回動自在に支持される。
【００１６】
駆動機構４０は、保持軸３０の他端部３９に回動自在に支持された被駆動アーム４１と、被駆動アーム４１を保持軸３０の他端部３９まわりに回動させる駆動手段とを備えている。相互に実質的に同じ構成を有する被駆動アーム４１の各々は、基端部が保持軸３０の他端部３９に回動自在に支持され、先端部４１ａが上記軸方向に見て、半円よりも大きな円弧形状に形成されている。駆動手段は、タービンハウジング２内に回動可能に支持された駆動リング４２を備えている。駆動リング４２は、ノズルリング１６の、環状流路１２に対し軸方向反対側に隣接した位置に配置され、ノズルリング１６よりも大径である。駆動リング４２には、所定の周方向幅で内周面から半径方向外方に向かって延びる、相互に実質的に同じ構成を有する係合溝４３が周方向に間隔をおいて複数個（被駆動アーム４１と同じ個数）形成されている。被駆動アーム４１の各々の先端部４１ａは、対応する係合溝４３に相対移動可能に係合されている。
【００１７】
ノズルリング１６における、周方向に隣り合う一対の貫通孔６０の各々間には駆動軸４４が回動可能に支持されている。駆動軸４４は上記軸線に平行に配設されている。駆動軸４４の軸方向の一端部（ノズルリング１６側に突出した一端部）には駆動アーム４５の基端部が一体に連結され、他端部には他の駆動アーム４６の基端部が一体に連結されている。駆動アーム４５の先端部４１ａは、上記軸方向に見て、半円よりも大きな円弧形状に形成されている。駆動リング４２における、周方向に隣り合う一対の係止溝４３の各々間には、他の係止溝４７が形成されている。他の係止溝４７は、所定の周方向幅で内周面から半径方向外方に向かって延びている。駆動アーム４５の先端部４５ａは、対応する係合溝４７に相対移動可能に係合されている。他の駆動アーム４６は図示しないリンク手段を介して図示しない適宜のアクチュエータ（例えば、電動モータ、流体圧シリンダ機構、ソレノイドなど）に駆動結合されている。図示しないアクチュエータ、駆動軸４４、駆動アーム４５及び４６、駆動リング４２などは、被駆動アーム４１を保持軸３０の他端部３９まわりに回動させる駆動手段を構成する。
【００１８】
被駆動アーム４１の各々と、被駆動アーム４１の各々に対応するベーン２０とは、それぞれ、ノズルリング１６に形成された長孔１６Ａを貫通しかつ長孔１６Ａに沿って移動可能なベーン回動軸４８により一体に連結されている。相互に実質的に同じ構成を有する長孔１６Ａの各々は、対応する被駆動アーム４１の回動中心と共通の中心を有する円弧形状をなしている。ベーン回動軸４８の各々は、対応する保持軸３０と平行に延在し、一端はベーン２０の側面（ノズルリング１６の対向面１６ａに対向する側面）に一体に連結され、他端は被駆動アーム４１の孔に嵌合されて一体に連結されている。
【００１９】
図示しないアクチュエータを作動させると、駆動力が、駆動アーム４６、駆動軸４４及び駆動アーム４５を介して駆動リング４２に伝達される。駆動リング４２は、図２において時計方向（又は反時計方向）、図３において反時計方向（又は時計方向）に回動させられる。被駆動アーム４１の各々及び被駆動アーム４１の各々に対しベーン回動軸４８を介して一体に連結されているべーン２０の各々も、対応する保持軸３０まわりに同時に連続的に変化させられる。その結果、べーン２０の各々間のスロート面積が連続的に変化させられ、環状流路１２を通してタービンホイール６に流入させられる排気ガスの流速が連続的に変化させられる。
【００２０】
本発明による可変容量ターボチャージャにおいて、駆動機構４０は、保持軸３０の他端部に回動自在に支持された被駆動アーム４１と、被駆動アーム４１を保持軸３０まわりに回動させる駆動手段とを備え、被駆動アーム４１とベーン２０とは、ノズルリング１６に形成された、保持軸３０と同心の円弧状長孔１６Ａを貫通しかつ該長孔１６Ａに沿って移動可能なベーン回動軸４８により一体に連結されているので、排気中に含まれるすすなどの異物が環状壁面１４及びノズルリング１６の対向面１６ａに付着・堆積してベーン２０の両側面との間のクリアランスを狭くしたとしても、ベーン２０を駆動するトルクを従来よりも大きく確保できるので、ベーン２０の固着及び作動渋りを確実に防止することができる。また、保持軸３０の各々は、対応するベーン２０の回動中心を貫通しかつ一端部がタービンハウジング２のブラインド孔５０に受け止められ他端部がノズルリング１６の貫通孔６０内に実質的に軸方向に移動できないように受け止められているので、ノズルリング１６とタービンハウジング２に熱変形が生じても、上記クリアランスを一定に保持することができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明による可変容量ターボチャージャによれば、熱変形及び／又は異物の付着によるベーンの固着及び作動渋りを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された可変容量ターボチャージャの好適実施形態を示す断面図。
【図２】図１に示す可変容量ターボチャージャのノズルリング部を、図１において左方から見た部分図。
【図３】図１に示す可変容量ターボチャージャのノズルリング部を、図１において右方から見た部分図。
【図４】図１のＡ部を拡大して示す図。
【符号の説明】
２  タービンハウジング
６  タービンホイール
１０  タービンスクロール
１２  環状流路
１４  環状壁
１６  ノズルリング
１６ａ  対向面
１６Ａ  長孔
２０  ベーン
３０  保持軸
４１  被駆動アーム
４８  ベーン回動軸
【図１】
2004270472.tif 000003
【図２】
2004270472.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004270472.tif 000006