(57)【要約】  本発明は排気ガスターボチャージャーのタービンのガイド機構（１０）に関し、該ガイド機構は、第１装着部（１６）と該第１装着部（１６）に対向する第２装着部（１８）とを有する装着構成体（１５）を備え、更に、前記タービンの中を流れる排気ガスの流動方向を偏向するための少なくとも１つの第１ガイド翼（１２）を備え、該第１ガイド翼（１２）は、前記第１装着部（１６）と前記第２装着部（１８）との間に配設されており、回転軸（２０）を中心として前記第１及び第２装着部（１６、１８）に対して相対的に回動可能に、前記第１及び第２装着部（１６、１８）のうちの少なくとも一方の装着部に軸支されているガイド翼である。以上において、該ガイド機構は、前記排気ガスの流動方向を偏向するための少なくとも１つの第２ガイド翼（１４）を備えており、該第２ガイド翼（１４）は、前記第１及び第２装着部（１６、１８）に対して相対的に不動なガイド翼である。本発明は更に、その排気ガスターボチャージャーのタービンを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスターボチャージャーのタービンのガイド機構（１０）であって、第１装着部（１６）と該第１装着部（１６）に対向する第２装着部（１８）とを有する装着構成体（１５）を備え、更に、前記タービンの中を流れる排気ガスの流動方向を偏向するための少なくとも１つの第１ガイド翼（１２）を備え、該第１ガイド翼（１２）は、前記第１装着部（１６）と前記第２装着部（１８）との間に配設されており、回転軸（２０）を中心として前記第１及び第２装着部（１６、１８）に対して相対的に回動可能に、前記第１及び第２装着部（１６、１８）のうちの少なくとも一方の装着部に軸支されているガイド翼である、ガイド機構（１０）において、
前記排気ガスの流動方向を偏向するための少なくとも１つの第２ガイド翼（１４）を備えており、該第２ガイド翼（１４）は、前記第１及び第２装着部（１６、１８）に対して相対的に不動なガイド翼であることを特徴とするガイド機構（１０）。
【請求項２】
前記第１及び第２装着部（１６、１８）のうちの少なくとも一方の装着部の少なくとも一部分と、前記第２ガイド翼（１４）の少なくとも一部分とが、互いに一体的に形成されていることを特徴とする請求項１記載のガイド機構（１０）。
【請求項３】
前記第１及び第２装着部（１６、１８）のうちの少なくとも一方の装着部の少なくとも一部分と、前記第２ガイド翼（１４）の少なくとも一部分とが、鋳造法により、互いに一体的に形成されていることを特徴とする請求項２記載のガイド機構（１０）。
【請求項４】
前記第１ガイド翼（１２）は、軸支部材（２２）を介して前記第１及び第２装着部（１６、１８）のうちの少なくとも一方の装着部に軸支されており、該軸支部材（２２）は、前記回転軸（２０）を中心として前記第１及び第２装着部（１６、１８）に対して相対的に回動可能であり、前記第１ガイド翼（１２）とは別体に形成されており、そして、その少なくとも一部分が、前記第１及び第２装着部（１６、１８）のうちの少なくとも一方の装着部の嵌合孔（２６）に嵌合していることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項記載のガイド機構（１０）。
【請求項５】
前記嵌合孔（２６）を貫通孔（２６）として形成し、前記軸支部材（２２）を、前記第１及び第２装着部（１６、１８）のうちの前記少なくとも一方の装着部の、前記第１ガイド翼（１２）とは反対側の側面（２８）から、該貫通孔（２６）に挿入可能としてあることを特徴とする請求項４記載のガイド機構（１０）。
【請求項６】
前記軸支部材（２２）は、前記第１ガイド翼（１２）の更なる嵌合孔（２４）に嵌合しており、また特に、当該更なる嵌合孔（２４）に差し込まれて嵌合していることを特徴とする請求項４または請求項５記載のガイド機構（１０）。
【請求項７】
前記第１ガイド翼（１２）の前記軸支部材（２２）に対する相対回転を阻止する回転阻止手段を備えていることを特徴とする請求項６記載のガイド機構（１０）。
【請求項８】
前記回転阻止手段は、前記軸支部材（２２）の外周輪郭形状が非円形の形状とされ、前記更なる嵌合孔（２４）を画成している前記第１ガイド翼（１２）の内周輪郭形状が該外周輪郭形状に実質的に対応した形状とされることで構成されていることを特徴とする請求項７記載のガイド機構（１０）。
【請求項９】
前記外周輪郭形状及び前記内周輪郭形状は、少なくとも実質的に楔形の断面を有することを特徴とする請求項８記載のガイド機構（１０）。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９の何れか１項記載のガイド機構（１０）が配設されたタービンハウジング（３０）を備えることを特徴とする排気ガスターボチャージャーのタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段に記載した種類の排気ガスターボチャージャーのタービンのガイド機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のガイド機構としては、特許文献１に開示されているものがある。そのガイド機構は、排気ガスターボチャージャーのタービンのタービンハウジングの中に装着されており、第１装着部と第２装着部とを有する装着構成体を備えている。前記第１装着部はタービンの軸方向において前記第２装着部に対向している。
【０００３】
特許文献１のガイド機構は更に、少なくとも１つの第１ガイド翼を備えるものである。該ガイド翼は、前記タービンの中を流れる排気ガスの流動方向を偏向し、それによって、該ガイド翼の下流側に配設されているタービンのタービン羽根車へ排気ガスを良好な流動状態で流入させることができるようにするものである。該ガイド翼は、前記第１装着部と前記第２装着部との間に配設されて、回転軸を中心として前記第１及び第２装着部に対して相対的に回動可能に、前記第１及び第２装着部のうちの少なくとも一方の装着部に軸支されている。回動可能な該ガイド翼によって、前記タービンの可変タービンジオメトリ機構が構成されており、これによって前記タービンは、当該タービンの中を流れる排気ガスの変化する質量流量に応じて適合できるものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第2 226 484 A1号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、冒頭に記載した種類の排気ガスターボチャージャーのタービンのガイド機構に改良を加えて、排気ガスターボチャージャーを特に高効率で動作させることのできるガイド機構とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、請求項１に記載した特徴を備えた排気ガスターボチャージャーのタービンのガイド機構により達成される。他の請求項は、本発明の有用且つ非自明な発展形態を記載したものである。
【０００７】
この種の排気ガスターボチャージャーのタービンのガイド機構は、第１装着部と第２装着部とを有する装着構成体を備えている。前記第１装着部は前記第２装着部に対向して配置されている。この種のガイド機構は更に、前記タービンの中を流れる排気ガスの流動方向を偏向するための少なくとも１つの第１ガイド翼を備えている。該第１ガイド翼は、互いに対向している前記第１装着部と前記第２装着部の間に配設されており、回転軸を中心として前記第１及び第２装着部に対して相対的に回動可能に、前記第１及び第２装着部のうちの少なくとも一方の装着部に軸支されている。
【０００８】
本発明によれば、前記排気ガスの流動方向を偏向するための少なくとも１つの第２ガイド翼を備えており、該第２ガイド翼は、前記第１及び第２装着部に対して相対的に非可動なガイド翼、即ち相対的に不動なガイド翼である。
【０００９】
前記第２ガイド翼は前記第１及び第２装着部に対して相対的に不動であるため、該第２ガイド翼と前記第１及び第２装着部との間には、遊びのための間隙を設けないか、ないしはその間隙を非常に小さなものとすることができ、そもそも、そのような遊びのための間隙を設ける必要がない。そのため、いわゆる二次流れ損失などの流れ損失を発生させないか、ないしは小さく抑えることができ、そのため該第２ガイド翼は、該第２ガイド翼に沿って流れる排気ガスの少なくとも実質的に全量に対して、良好な流動状態を維持しつつ、その流動方向の偏向を施すことができる。その結果として、前記第１及び第２ガイド翼の下流側に配設されている、このタービンのタービン羽根車に流入する排気ガスの流動状態が、良好となっており、それによってこのタービンが、またひいては排気ガスターボチャージャーが、特に高効率で動作するものとなっている。このことは、このタービンを装備するエンジンの運転効率を高めることに資するものであり、その結果として、燃料消費量が大いに低減され、またＣＯ２排出量も低減される。
【００１０】
更に加えて、本発明に係るガイド機構によれば、前記第１ガイド翼によって、変化する排気ガスの質量流量に応じて、タービンを適合させることができる。それには、前記第１ガイド翼を、前記回転軸を中心として前記第１及び第２装着部に対して相対的に回動させればよく、それによって、このガイド機構の中を流れる排気ガスの実効流路断面積、したがってタービンを流れる排気ガスの実効流路断面積の調節が行われる。即ち、前記第１ガイド翼の前記第１及び第２装着部に対する相対回動位置を調節することで、実効流路断面積を変化させることができ、それによって、排気ガスの質量流量が比較的小さいときにも、また逆に比較的大きいときにも、排気ガスがこのタービンを、即ち、このタービンのタービン羽根車を、高効率で駆動するようにすることができる。
【００１１】
本発明の特に有利な１つの実施の形態によれば、前記第１及び第２装着部のうちの少なくとも一方の装着部の少なくとも一部分と、前記第２ガイド翼の少なくとも一部分とが、互いに一体的に形成されている。また、前記第１及び第２装着部のうちの少なくとも一方の装着部が、互いに結合された少なくとも２つの装着部構成部材から成るようにし、それら装着部構成部材のうちの１つと、前記第２ガイド翼とが、互いに一体的に形成されているようにするのもよい。これとは別の構成として、或いは、この構成に更に加えて、前記第２ガイド翼が、互いに結合した少なくとも２つのガイド翼構成部材から成るようにし、それらガイド翼構成部材のうちの１つと、前記第１及び第２装着部のうちの少なくとも一方の装着部ないしは前記装着部構成部材のうちの１つとが、互いに一体的に形成されているようにするのもよい。
【００１２】
更に、前記第１及び第２装着部のうちの少なくとも一方、もしくは両方の装着部の全体と、前記第２ガイド翼の全体とが、互いに完全に一体的に形成されているようにするのもよい。そうすることで、このガイド機構の製造に要する時間を短縮し製造コストを低減することができる。また、そうすることで、このガイド機構の部品点数を低減することもでき、それによって、このガイド機構の組立作業と、このガイド機構をタービンのタービンハウジング内に装着する装着作業とが、非常に簡明なものとなり、それら作業のコストが低減される。更に、前記第１ガイド翼と前記第２ガイド翼とで、温度変化に伴う熱変形特性が互いに少なくとも実質的に同一ないし近似していることから、前記第１ガイド翼と前記第１及び第２装着部とのジャミングによる機能障害を生じるおそれが非常に小さくなっている。このことは、本発明に係るガイド機構の機能信頼性に、またひいてはタービンの機能信頼性に大いに資するものであり、これによって本発明に係るガイド機構は、非常な高温下で長期に亘って供用される場合でも、確実に機能し続けることが保証されている。
【００１３】
前記第１及び第２装着部のうちの少なくとも一方の装着部を、少なくとも２つの装着部構成部材を組合せて構成する場合には、及び／または、前記第２ガイド翼を、少なくとも２つのガイド翼構成部材を組合せて構成する場合には、これらの装着部構成部材、及び／または、ガイド翼構成部材が互いに異なる材料から成るという点で、有利である。換言するならば、前記第１及び第２装着部のうちの少なくとも一方の装着部を、及び／または、前記第２ガイド翼を、２種類以上の材料を組合せて用いて製作するようにするのもよい。
【００１４】
本発明に係るガイド機構は、エンジンに装備するタービンに用いられるものであり、そのエンジンとしては、例えば、オットーエンジン、ディーゼルエンジン、ディゾット（ＤＩＥＳＯＴＴＯ（登録商標））エンジンなどがあり、或いは更にその他の形式のエンジンであってもよい。本発明に係るガイド機構は特に、ラジアルタービンに好適に用いられるものであり、ラジアルタービンでは、排気ガスが少なくとも実質的に径方向に流動しつつタービン羽根車に流入する。また、本発明に係るガイド機構は、いわゆる斜流タービンにも用いられるものであり、斜流タービンでは、排気ガスが軸方向に対しても斜めの方向に、また径方向に対しても斜めの方向に流動しつつ、タービン羽根車に流入する。
【００１５】
前記第１及び第２装着部のうちの少なくとも一方の装着部の少なくとも一部分と、前記第２ガイド翼の少なくとも一部分とを、互いに一体的に形成することにより得られる更なる利点として、前記少なくとも一方の装着部と前記第２ガイド翼とを結合するために、余分な溶接工程が必要とされることがない、ということがある。そのため、ガイド機構への伝熱がなく、ひいては、伝熱により発生するおそれのあるガイド機構の歪みが発生することもない。
【００１６】
特に有利な別の１つの構成例によれば、前記第１及び第２装着部のうちの少なくとも一方の装着部の少なくとも一部分と、前記第２ガイド翼の少なくとも一部分とが、鋳造法により互いに一体的に形成されている。鋳造法は、短時間で、また低コストで、一体部品を製造することのできる製造方法である。また特に、鋳造法を用いるならば、前記第１及び第２装着部のうちの少なくとも一方の装着部と、前記第２ガイド翼とを一体化した部品の形状が比較的複雑であっても、短時間で、また低コストで、その部品を製造することができる。更に、鋳造法を用いるならば、例えば、前記第２ガイド翼を三次元翼形状のガイド翼として製造することも可能である。更に、前記第１ガイド翼も同様に三次元翼形状のガイド翼として製造することが可能である。
【００１７】
本発明の別の１つの実施の形態によれば、前記第１ガイド翼は、軸支部材を介して前記第１及び第２装着部のうちの少なくとも一方の装着部に軸支されており、該軸支部材は、前記回転軸を中心として前記第１及び第２装着部に対して相対的に回動可能であり、前記第１ガイド翼とは別体に形成されており、そして、その少なくとも一部分が、前記第１及び第２装着部のうちの少なくとも一方の装着部の嵌合孔に嵌合している。この構成とすることで、前記第１ガイド翼を、前記第１及び第２装着部に組付ける組付作業が簡明化され、ひいてはその組付作業が、短時間で、また低コストで行えるようになる。
【００１８】
前記第２ガイド翼と前記第１ガイド翼とは、及び／または、前記第２ガイド翼と前記第１及び第２装着部のうちの少なくとも一方の装着部とは、少なくともそれらの一部分が、互いに異なった材料から成るものとすることが好ましい。こうすることで、熱変形特性に所望の影響を与えてその特性に調節を施すことができ、これが可能であるのは、互いに異なる材料は、熱膨張率も夫々に異なるため、温度変化に対して互いに異なる挙動を示すからである。
【００１９】
前記第１ガイド翼を前記第１及び第２装着部に組付ける作業、即ち、前記第１ガイド翼を前記第１及び第２装着部のうちの少なくとも一方の装着部に組付ける作業を、特に容易に行えるようにするには、前記嵌合孔を貫通孔として形成し、前記軸支部材を、前記第１及び第２装着部のうちの前記少なくとも一方の装着部の、前記第１ガイド翼とは反対側の側面から、当該貫通孔に挿入可能としておくとよい。
【００２０】
このガイド機構の組立作業手順について説明すると、先ず、前記第１装着部と前記第２装着部との間に前記第１ガイド翼を位置付ける。続いて、前記軸支部材を、前記第１及び第２装着部のうちの前記少なくとも一方の装着部の、前記第１ガイド翼とは反対側の側面から、前記貫通孔に挿入すればよく、それによって、前記第１ガイド翼が、前記第１及び第２装着部のうちの前記少なくとも一方の装着部に軸支されることになり、前記軸支部材の挿入は容易に行うことができる。
【００２１】
特に好適な別の１つの構成例によれば、前記軸支部材は、前記第１ガイド翼の更なる嵌合孔に嵌合している。また、前記軸支部材は、当該更なる嵌合孔に差し込まれて嵌合しているものとすることが好ましい。こうすることで、前記第１ガイド翼を前記第１及び第２装着部に組付ける作業、即ち、前記第１ガイド翼を前記第１及び第２装着部のうちの少なくとも一方の装着部に組付ける作業を、前記軸支部材を前記貫通孔に挿通して前記第１ガイド翼の前記更なる嵌合孔に圧入するという、簡明な手順を用いて行うことができる。
【００２２】
以上のようにして前記第１ガイド翼が前記第１及び第２装着部のうちの少なくとも一方の装着部に軸支されるようにすれば、不都合な流れ損失を生じさせるおそれのある望ましくない大きな開口を前記第１及び第２装着部に形成せずに済む。
【００２３】
前記第１ガイド翼の前記軸部材に対する相対回転を阻止する回転阻止手段を備えることが好ましい。これによって、前記軸支部材を前記回転軸を中心として回転させることで前記第１ガイド翼を前記回転軸を中心として前記第１及び第２装着部に対して相対回動させることができるようになるため、前記第１ガイド翼の回動操作が容易となる。換言すれば、前記第１ガイド翼を、前記軸支部材を介して、該第１ガイド翼を前記第１及び第２装着部に対して相対回動させるためのアクチュエータに連結する構成とすることが可能になるため、回動操作のための連結構造が簡明なものとなる。
【００２４】
前記回転阻止手段は、前記軸支部材の外周輪郭形状が非円形の形状とされ、前記更なる嵌合孔の内周輪郭形状が該外周輪郭形状に実質的に対応した形状とされることで構成されているものとすることが好ましい。この構成によれば、前記第１ガイド翼が前記回転軸を中心として前記軸支部材に対して相対回転するのを阻止するために、別の部品を付加する必要がない。そのため、このガイド機構の部品点数が低減され、重量が軽減され、占有空間が縮減され、コストも軽減される。
【００２５】
前記軸支部材と前記第１ガイド翼との結合箇所の相対回転阻止能力を特に強力なものとするためには、前記外周輪郭形状及び前記内周輪郭形状が少なくとも実質的に楔形の断面を有するようにするとよい。こうすることで、非常な高温下で長期に亘って供用される場合でも、前記第１ガイド翼を前記回転軸を中心として前記第１及び第２装着部に対して相対回動させる調節操作が確実に行われるようになり、ひいては、変化する排気ガス質量流量にタービンが適合できる状態が少なくとも実質的に常時維持されるようになる。
【００２６】
本発明に係るガイド機構の更なる利点として、例えば前記第１ガイド翼と前記第１及び第２装着部とのジャミングなどによる機能障害を回避するために設定する前記第１ガイド翼と前記第１及び第２装着部との間の遊びのための間隙を、非常に小さく抑え得るということがある。そして、これによって、その遊びのための間隙に起因する流れ損失を非常に小さくでき、ないしはそのような流れ損失を皆無にすることもできることから、排気ガスの少なくとも実質的に全量が、前記第１及び第２ガイド翼によって流動方向を偏向されて、良好な流動状態でタービン羽根車へ流入するようにすることができるという利点が得られる。
【００２７】
本発明の更なる利点、特徴、及び細部構成については、以下に示す好適な実施の形態についての説明を参照し、また添付図面を参照することにより明らかとなる。以上の説明中で言及した様々な特徴及びそれら特徴の組合せ、並びに、添付図面に関連した以下の説明中で言及し、及び／または、図面中に示す様々な特徴及びそれら特徴の組合せは、それら説明ないし図面に示した通りの組合せで利用し得るばかりでなく、それとは異なる組合せで利用することもでき、また、個々の特徴を単独で利用することも可能なものであって、そのように特徴を利用した場合でも本発明の範囲から逸脱するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】エンジンの排気ガスターボチャージャーのタービンのガイド機構を示した概略平面図であり、該ガイド機構は、２つの装着部を有する装着構成体と、それら装着部に対して相対的に不動な複数のガイド翼と、夫々の回転軸を中心としてそれら装着部に対して相対的に回動可能な複数のガイド翼とを備えている。
【図２】図１のガイド機構の概略断面図である。
【図３】図１及び図２のガイド機構の別の実施の形態に係るガイド機構を備えた排気ガスターボチャージャーのタービンの概略断面図である。
【図４】図３のガイド機構の別の実施の形態に係るガイド機構の概略断面図である。
【図５】図４のガイド機構の別の実施の形態に係るガイド機構の概略断面図である。
【図６】図５のガイド機構の別の実施の形態に係るガイド機構の概略断面図である。
【図７】図６のガイド機構の一部を示した概略正面図である。
【図８】図６のガイド機構の別の実施の形態に係るガイド機構を備えた排気ガスターボチャージャーのタービンの概略断面図である。
【図９】図８のガイド機構の別の実施の形態に係るガイド機構の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１に示したのは、エンジンの排気ガスターボチャージャーのタービンのガイド機構１０であり、ただしそのタービンの全体は図１及び図２のいずれにも示していない。また、そのエンジンは、例えばレシプロエンジンなどであり、レシプロエンジンとしては、オットーエンジン、ディーゼルエンジン、ディゾット（ＤＩＥＳＯＴＴＯ（登録商標））エンジンなどがあり、或いは更にその他の形式のエンジンであってもよい。
【００３０】
ラジアルタービンとして構成されている本実施形態のタービンは、収容空間を有するタービンハウジングを備えており、この収容空間の中にタービン羽根車の少なくとも一部分が収容されている。タービン羽根車は、回転軸を中心としてタービンハウジングに対して相対的に回転可能である。タービンハウジングは、少なくとも１つの流入流路を備えており、エンジンの排気ガスはこの流入流路を介してタービン羽根車に流入する。タービン羽根車に流入した排気ガスは、タービン羽根車のタービン翼に沿って流れることによって、タービン羽根車を駆動する。
【００３１】
排気ガスを良好な流動状態でタービン羽根車に流入させるために、ガイド機構１０は複数の第１ガイド翼１２と複数の第２ガイド翼１４とを備えている。それら第１及び第２ガイド翼１２、１４は流入流路の中に配設されており、排気ガスの流動方向を偏向するためのものである。排気ガスの流動方向を偏向することによって、排気ガスを非常に良好な流入角をもってタービン翼に流入させることができる。
【００３２】
ガイド機構１０は、第１装着部１６と第２装着部１８とを有する装着構成体１５を備えている。第１装着部１６はタービンの軸方向において第２装着部１８に対向している。
【００３３】
図１から明らかなように、第１及び第２ガイド翼１２、１４はいずれも第１装着部１６と第２装着部１８との間に配置されている。第１及び第２装着部１６、１８と、それら第１及び第２装着部１６、１８に対して相対的に不動な複数の第２ガイド翼１４とは、互いに一体的に形成されており、この一体部品を製造するには、例えば鋳造法などを用いるとよい。また鋳造法のうちでも、金属射出成形法（ＭＩＭ法）を用いるとよく、また特に、金属粉末射出成形法を用いるとよい。この構成によれば、第２ガイド翼１４と第１及び第２装着部１６、１８との間に、遊びのための軸方向の間隙が存在せず、そのため、第２ガイド翼１４へ流入してくる排気ガスの少なくとも実質的に全量が、第２ガイド翼１４によって流動方向を偏向された後に、良好な流動状態でタービン羽根車の中へ流入する。それゆえ、排気ガスが遊びのための間隙を通過して流れてしまうために第２ガイド翼１４に沿って流れず、その結果としてタービン羽根車の中へ良好でない流動状態で流入することがない。
【００３４】
第１ガイド翼１２は、第２ガイド翼と同じく、第１装着部１６と第２装着部１８との間に配置されているが、ただし第２ガイド翼とは異なり、回転軸２０を中心として第１及び第２装着部１６、１８に対して相対的に回動可能とされている。そうするために、第１ガイド翼１２は軸支されており、即ち、軸部材２２を介して、回転軸２０を中心として第１及び第２装着部１６、１８に対して相対的に回動可能に、第１装着部１６に軸支されている。尚、軸部材２２は、回転軸２０を中心として第１及び第２装着部１６、１８に対して相対回動可能とされており、一方、軸部材２２と第１ガイド翼１２とは、互いに相対回転することなく一体回転するように結合されている。
【００３５】
第１ガイド翼１２を軸支するために、軸部材２２はその一部分が第１ガイド翼１２の第１嵌合孔２４に嵌合している。更に、軸部材２２は第１装着部１６の貫通孔２６にも嵌合している。そして、軸部材２２はその貫通孔２６を貫通して延在している。
【００３６】
このように、第１装着部１６に貫通孔２６を形成し、軸部材２２を第１ガイド翼１２とは別体の部品としたことにより、第１ガイド翼１２を装着構成体１５に組付ける組付作業が容易となっており、ひいてはそのその組付作業が、短時間で、また低コストで行えるようになっている。その組付作業においては、先ず、第１装着部１６と第２装着部１８との間に第１ガイド翼１２を配置して、貫通孔２６の位置と第１嵌合孔２４の位置とを少なくとも実質的に揃える。続いて、軸部材２２を、第１装着部１６の第１ガイド翼１２とは反対側の側面から、貫通孔２６に挿入し、そして第１嵌合孔２４に挿入すればよく、これらの作業は容易に行うことができる。
【００３７】
このガイド機構１０の特段の利点のひとつに、第１及び第２装着部１６、１８に対して相対的に不動であって第１及び第２装着部１６、１８に一体的に設けられる第２ガイド翼１４と、第１及び第２装着部１６、１８に対して相対的に回動可能な第１ガイド翼１２とは、温度変化に伴う熱変形特性が互いに少なくとも近似的に同一であることから、例えば第１ガイド翼１２の第１及び第２装着部１６、１８とのジャミングなどによりガイド機構１０が機能障害を生じるおそれが非常に小さいということがある。これは、このガイド機構１０の機能信頼性が非常に高く、ひいてはタービンの機能信頼性が非常に高いということである。
【００３８】
また、更なる利点として、第１及び第２装着部１６、１８と複数の第２ガイド翼１４とを一体的に形成するならば、例えば溶接などの余分な接合法を用いずに済むこと、即ち、そのような接合法を用いる必要がないということがある。そのため、ガイド機構１０に接合工程の熱が入るということがなく、それによってガイド機構１０に熱歪みが生じるということがない。更に加えて、この構成によれば、不都合を生じるような大きな開口を第１及び第２装着部１６、１８に形成することなく、第１ガイド翼１２を装着構成体１５に組付けることができ、そのような大きな開口を形成しないことで、排気ガスの流動状態を良好に維持することができる。
【００３９】
第１ガイド翼１２の軸部材２２に対する相対回転を阻止する回転阻止のための手段として、軸部材２２は、その全体のうちの第１ガイド翼１２の第１嵌合孔２４に嵌合する部分の外周輪郭形状が、非円形の形状とされている。換言するならば、軸部材２２の外周輪郭形状は、第１ガイド翼１２に嵌合する部分が非円形の形状とされている。特に本実施形態では、その外周輪郭形状が、少なくとも実質的に楔形とされている。また、これに対応して、第１ガイド翼１２も、その第１嵌合孔２４を画成している内面の内周輪郭形状が、軸部材２２の外周輪郭形状に対応した相補形状（陰形状）とされている。従って、軸部材２２の一部分が嵌合する第１ガイド翼１２の内周輪郭形状も、同じく、少なくとも実質的に楔形、即ち、非円形の形状とされている。これによって、軸部材２２と第１ガイド翼１２との結合構造が、両者を確実に一体回転させることのできる構造となっており、そのため、第１ガイド翼１２を、回転軸２０を中心として第１及び第２装着部１６、１８に対して相対回動させるのに、軸部材２２を介して回動させることが可能となっている。
【００４０】
第２装着部１８は、シュラウド部材とも、また形状画成部材とも呼ばれるものであり、それは、この第２装着部１８の少なくとも一部分が、タービン羽根車の外形に少なくとも実質的に対応した形状に形成されるからであり、そのような形状に形成される部分は、特に、タービン羽根車の径方向の外方を覆う部分である。タービン羽根車の径方向の外方が第２装着部１８によって覆われることによって、タービン羽根車を駆動する排気ガスは、良好な流動状態を維持したまま、その流動方向がタービン羽根車によって偏向され、そして、タービン流出管へと導流される。また、この第２装着部１８は、少なくとも実質的にリング形状に形成される。
【００４１】
第１装着部１６は、バルブリングとも呼ばれるものであり、それは、第１装着部１６が少なくとも実質的にリング形に形成され、また、第１及び第２装着部１６、１８に対して相対的に可動な第１ガイド翼１２が、弁体として機能するからである。第１ガイド翼１２によって、タービン羽根車に流入しようとする排気ガスの流路断面積であるタービン実効流路断面積の調節が行われ、即ち、そのタービン実効流路断面積が拡大及び縮小される。
【００４２】
図３に示したのは、タービンのタービンハウジングの一部分であり、タービンハウジングには参照番号３０を付してある。図３の構成例は、第１装着部１６、第２装着部１８、及び個々の第２ガイド翼１４を、夫々に個別の部品として製作した上で、それらを互いに接合したものである。それらを接合するために、個々の第２ガイド翼１４は、溶接部３２において第１装着部１６に溶接され、別の溶接部３４において第２装着部１８に溶接されている。
【００４３】
個々の第２ガイド翼１４は凸ピン部３６を有しており、この凸ピン部３６は、その少なくとも一部分が、第２装着部１８に貫通孔として形成されている複数の第２嵌合孔３８の夫々に嵌合している。
【００４４】
いわゆる二次流れ損失を発生させないために、ないしは、少なくともそれを小さく抑えるために、シール部材４０を備えている。シール部材４０は、その一側がタービンハウジング３０に支持され、その他側が第２装着部１８に支持されている。シール部材４０によって、第２装着部１８がタービンハウジング３０に対して封止されている。このように封止することで、タービンハウジング３０と第２装着部１８との間の間隙を通過して流れてしまいガイド機構１０を経由しない排気ガスを、少なくとも実質的に皆無とすることができ、即ち、排気ガスの少なくとも実質的に全量が、第１及び第２ガイド翼１２、１４に沿って流れた上でタービン羽根車の中に流入するようにすることができ、またそれによって、排気ガスの少なくとも実質的に全量が、良好な流動状態を維持しつつ、その流動方向が偏向されるようにすることができる。第２装着部１８は、図示例では周溝４１の形態とした凹部を備えており、この凹部の中にシール部材４０の一部分が収容されている。
【００４５】
図４に示した実施の形態のガイド機構１０でも、図３のものと同様に、個々の第２ガイド翼１４は、夫々溶接部３２、３４において、第１及び第２装着部１６、１８に溶接されている。また、第２ガイド翼１４は、図３のものと同様の凸ピン部に加えて、更なる凸ピン部４２を有しており、この更なる凸ピン部４２は、その少なくとも一部分が、第１装着部１６に形成されている複数の第３嵌合孔４４の夫々に嵌合している。図示例では、それら第３嵌合孔４４も貫通孔として形成されている。
【００４６】
図５に示した実施の形態では、複数の第２ガイド翼１４と、第１装着部１６とが、互いに一体的に形成されており、この一体部品は例えば鋳造法などにより製造される。複数の第２ガイド翼１４及び第１装着部１６を、第２装着部１８と接合するために、個々の第２ガイド翼１４の凸ピン部３６の少なくとも一部分を第２嵌合孔３８に嵌合させて、その凸ピン部３６を溶接部３４において第２装着部１８に溶接してあり、これによって両者はそれらの材料自体が接合されている。
【００４７】
図６及び図７に示した実施の形態では、両図を併せて見れば分かるように、ガイド機構１０の第２装着部１８が、装着部第１構成部材４６と装着部第２構成部材４８とで構成されており、それら２つの装着部構成部材４６、４８は、図示例では、嵌め合い式の結合法によって互いに結合されている。更に、複数のガイド翼１４と、第１装着部１６と、装着部第１構成部材４６とが、互いに一体的に形成されている。従って第２装着部１８は、その一部分のみが、複数のガイド翼１４及び第１装着部１６と一体的に形成されている。
【００４８】
図８に示した実施の形態では、複数の第２ガイド翼１４と第１装着部１６とが、互いに一体的に形成されており、ただし、第２装着部１８とは別体に形成されている。個々の第２ガイド翼１４は、夫々に複数の凸ピン部３６を備えており、図示例では２個ずつの凸ピン部３６を備えている。それら凸ピン部３６は、それらの夫々一部分が、それらに対応した、貫通孔として形成されている第２嵌合孔３８に嵌合している。そして、個々の第２ガイド翼１４は、溶接部３４において第２装着部１８に溶接されている。
【００４９】
図９に示した更に別の実施の形態に係るガイド機構１０では、凸ピン部３６、４２に面取部５０が形成されており、従って、凸ピン部３６、４２は夫々の一部分がテーパ形状ないし円錐台形状に形成されている。面取部５０は挿入作業を助けるためのものであり、面取部５０が形成されていることから、凸ピン部３６、４２を嵌合孔３８、４４に挿入する際に、傾いた状態で嵌合して固着することがなく、挿入作業が容易で、ひいてはその挿入作業が短時間で、また低コストで行えるようになっている。こうして凸ピン部３６、４２を嵌合孔３８、４４に挿入したならば、続いて、溶接部３２、３４において溶接する。
【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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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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