(57)【要約】【課題】ノズルプレートに形成される軸受についてその形成をより容易なものとすることの可能な過給システムのノズル機構を提供することにある。【解決手段】過給量を調節するノズル３３と、同ノズル３３の軸３４を回転可能に支持する軸受３２が形成されたノズルプレート３１とを有してなる過給システムのノズル機構において、軸３４及び軸受３２は径の異なる断面多段状に形成されている。また、軸受３２に形成される段部は軸３４に接触してこれを支持する第１及び第２の軸受３２ａ，３２ｂと同軸３４に接触しないように拡径された中間部３７とを有し、これら第１及び第２の軸受３２ａ，３２ｂのうち軸３４の最も先端側に位置する第２の軸受３２ｂは、ノズルプレート３１を貫通されるようにして形成されている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給量を調節するノズルと、同ノズルの軸を回転可能に支持する軸受が形成されたノズルプレートとを有してなる過給システムのノズル機構において、
前記軸及び軸受は径の異なる断面多段状に形成され、前記軸受に形成される段部は前記軸に接触してこれを支持する接触部と同軸に接触しないように拡径された非接触部とを有し、
前記接触部のうち前記軸の最も先端側に位置する前記軸受は、前記ノズルプレートを貫通されるようにして形成される
過給システムのノズル機構。
【請求項２】
前記非接触部の少なくとも１つは、前記軸の最も基端側に位置する前記接触部と隣接する位置に設けられる
請求項１記載の過給システムのノズル機構。
【請求項３】
前記接触部は２箇所設けられ、それら各接触部の間に前記非接触部が設けられる
請求項１又は２記載の過給システムのノズル機構。
【請求項４】
前記軸及び軸受の各段部は前記軸の先端側に位置するほどその径が小さく設定される
請求項１〜３のいずれかに記載の過給システムのノズル機構。
【請求項５】
前記接触部のうち前記軸の最も先端側に位置する前記軸受は、ファインブランキングにより形成される
請求項１〜４のいずれかに記載の過給システムのノズル機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過給システムのノズル機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、内燃機関においてその出力向上を図るためには、吸入空気量を極力増大させることが望ましい。そこで従来、排気圧を利用して空気を強制的に燃焼室内へ送り込み、その充填効率を高めようとする過給システムが広く採用されてきた。
【０００３】
こうした過給システムは、排気通路に配設されるタービンホイールと、吸気通路に配設されるコンプレッサホイールと、タービンホイールとコンプレッサホイールとを一体回転可能に連結するロータシャフトとを備えている。
【０００４】
タービンホイールは、内燃機関の燃焼室から排出された排気によって回転させられる。ロータシャフトはこの回転をコンプレッサホイールに伝達し、コンプレッサホイールが回転させられるようになる。このコンプレッサホイールの回転により空気が圧縮され、最終的に燃焼室内に送り込まれるようになる。
【０００５】
また、この過給システムにおいて、タービンホイールに吹き付けられる排気の流速を調整し、燃焼室内への充填効率を調整するためのノズル機構もまた広く採用されている。
【０００６】
このノズル機構は、複数のノズルとこれらノズルの軸が回転可能に支持される軸受を有するノズルプレートとを備えている。（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
実開昭６２−１６７３２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、金属材料を成形する際の代表的な方法であるプレス加工は研削加工や切削加工等と比較してその生産効率（加工効率）が極めて高い。しかしながら、一般的にこのように形成された金属材料の表面は比較的粗いことが多い。特に、こうした傾向はプレス加工のうち素材の破断を伴う打ち抜き加工にあって顕著になる。そのため特に軸受等のように高い加工精度が要求される部分をプレス加工によって形成した場合には、その後に研削や切削等の仕上げ加工を別途行わなくてはならなかった。したがって、このような軸受の形成は困難なものになっていた。
【０００９】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ノズルプレートに形成される軸受についてその形成をより容易なものとすることの可能な過給システムのノズル機構を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以下、上述した目的を達成するための手段及びその作用効果を記載する。
請求項１記載の発明は、過給量を調節するノズルと、同ノズルの軸を回転可能に支持する軸受が形成されたノズルプレートとを有してなる過給システムのノズル機構において、前記軸及び軸受を径の異なる断面多段状に形成し、前記軸受に形成される段部に、前記軸に接触してこれを支持する接触部と同軸に接触しないように拡径された非接触部とを設け、前記接触部のうち前記軸の最も先端側に位置する前記軸受を、前記ノズルプレートを貫通されるようにして形成するようにしたものである。
【００１１】
上記構成では、軸受を多段形状としているため、その段部の数や厚さを適宜設定することにより、各軸受、特にノズルプレートを貫通する最も先端側に位置する軸受についてこれをプレス加工であっても、その変形量を抑え、且つ、バリ等の発生を許容範囲内に抑制し得る形状に設定しておくことができる。したがって、軸受の形成に際して、プレス加工を採用することが可能になり、これを容易なものとすることができるようになる。
【００１２】
また、軸受クリアランス（隙間）よりも拡径された非接触部を軸受に形成するようにしているため、排気中に含まれるデポジットが軸受と軸との間に進入した場合でも、これを非接触部に一時的に排出することができ、接触部における摺動抵抗の増加やそれに起因するノズルの開閉作動不良等、デポジットによる悪影響を極力抑制することができるようになる。なお、このように非接触部に排出されたデポジットは最終的には排気熱によって燃焼される。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の過給システムのノズル機構において、前記非接触部の少なくとも１つを、前記軸の最も基端側に位置する前記接触部と隣接する位置に設けるようにしたものである。
【００１４】
軸の最も基端側に位置する接触部、すなわち排気の流れに最も近い位置に設けられた接触部においては、その部分に排気中のデポジットが進入し易くなる。しがたって、こうした接触部に隣接するような位置に非接触部を設けることで、より好適にそうしたデポジットを非接触部へ排出することができるようになる。
【００１５】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の過給システムのノズル機構において、前記接触部を２箇所設け、それら各接触部の間に前記非接触部を設けるようにしたものである。
【００１６】
上記構成では接触部が２箇所形成されているのみである。したがって、接触部は非接触部を介して離間配置されるようになるため、簡素な構成をもって軸を確実支持することができるようになる。
【００１７】
ノズルプレートを貫通する最も先端側に位置する軸受についてこれをプレス加工によって加工可能な程度にまで薄く或いは小さく設定するためには、例えば、請求項４記載の発明によるように、請求項１〜３のいずれかに記載の過給システムのノズル機構において、前記軸及び軸受の各段部を前記軸の先端側に位置するほどその径を小さく設定する、のが望ましい。
【００１８】
また、請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の過給システムのノズル機構において、前記接触部のうち前記軸の最も先端側に位置する前記軸受をファインブランキングにより形成するようにしたものである。
【００１９】
上記軸受の形成に際して、ファインブランキングを採用することによって、より好適に軸受の形成に伴って発生するバリ等を最小限に抑えることができるようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る過給システムのノズル機構を具体化した一実施の形態について図１〜図８を参照して説明する。
【００２１】
図１は、内燃機関１０の過給システム２００及び同システム２００に採用されているノズル機構３０との概略構成図である。
過給システム２００は、大きくは内燃機関１０の排気通路１２内に配設されるタービンホイール２１０と、同機関１０の吸気通路１１内に配設されるコンプレッサホイール２２０と、それらを一体回転可能に連結するロータシャフト２３０とを備えている。
【００２２】
タービンホイール２１０に排気が吹き付けられると、同タービンホイール２１０が回転する。この回転はロータシャフト２３０を介してコンプレッサホイール２２０に伝達される。そして、コンプレッサホイール２２０が回転することによって吸気は圧縮されて燃焼室１３内へ強制的に送り込まれるようになる。
【００２３】
次に、過給システム２００の詳細な構成を図２及び図３（ａ），（ｂ）を参照し説明する。
図２は、過給システム２００の断面構造を示している。過給システム２００は、上述したタービンホイール２１０、コンプレッサホイール２２０及びロータシャフト２３０と共に、タービンハウジング２１１、コンプレッサハウジング２２１及びセンタハウジング２３１を備えている。
【００２４】
タービンハウジング２１１は、タービンホイール２１０の外周を覆うようにセンタハウジング２３１に取り付けられている。また、このタービンハウジング２１１には、排気導入路２４０の上流側に接続されるスクロール通路２１２、流路断面積が絞られた排気導入路２４０及び同排気導入路２４０の下流側に排気出口２１４が設けられている。
【００２５】
スクロール通路２１２は、タービンホイール２１０の回転軸を中心に螺旋状に形成されている。また、排気導入路２４０は、排気出口２１４とスクロール通路２１２とを連通している。
【００２６】
コンプレッサハウジング２２１は、コンプレッサホイール２２０の外周を覆うようにセンタハウジング２３１に取り付けられている。また、このコンプレッサハウジング２２１には、コンプレッサ通路２２２、送出通路２２３及び吸気通路２２４が設けられている。
【００２７】
コンプレッサ通路２２２は、コンプレッサホイール２２０の回転軸を中心に螺旋状に形成されている。また、送出通路２２３は、吸気通路２２４とコンプレッサ通路２２２とを連通している。
【００２８】
センタハウジング２３１は、タービンホイール２１０とコンプレッサホイール２２０との中間に位置している。また、センタハウジング２３１は、ロータシャフト２３０をその回転軸を中心に回動可能に支持している。
【００２９】
こうして、過給システム２００は、タービンホイール２１０を排気により回転させることで、コンプレッサホイール２２０を回転させ、圧縮した空気を強制的に燃焼室１３へと送り込むようにしている。
【００３０】
更に、この過給システム２００は、ノズル機構３０を備えている。このノズル機構３０は、タービンホイール２１０に吹き付けられる排気の流速を調整する。このノズル機構３０を、図３（ａ），（ｂ）を参照して以下に説明する。
【００３１】
図３（ａ）に示されるように、ノズル機構３０は、リング状に形成された複数のノズルプレート３１を備えている。なお、図３（ｂ）では、ノズル３３を一つのみ図示している。
【００３２】
ノズルプレート３１には、その周方向に沿って一定の角度毎に複数の軸受３２が形成されている。これら軸受３２によってノズル３３の軸３４が回動可能に支持されている。
【００３３】
ノズルプレート３１のノズル３３の軸３４が挿嵌されている反対側の面には同プレート３１の外縁部に延びる開閉レバー３５が固定されている。ノズルプレート３１の外縁には、同プレート３１に重合するように環状のリングプレート３６が設けられている。このリングプレート３６の内縁側には、複数の凹部３６ａが周方向に一定の間隔を置いて形成されている。そして、それぞれの凹部３６ａには、開閉レバー３５の先端部が挿嵌されている。
【００３４】
図３（ｂ）に示されるように、上述した軸受３２には、軸３４に接触する接触部としての第１の軸受３２ａ、第２の軸受３２ｂが形成されている。これらの径は第１の軸受３２ａの方が大きく設定されている。これら第１及び第２の軸受３２ａ，３２ｂの間には、軸３４と接触しない非接触部としての中間部３７が形成されている。これら第１及び第２の軸受３２ａ，３２ｂ並びに中間部３７が段部に相当している。
【００３５】
また、同図に示されるように、ノズル３３の軸３４には、その基端側に位置する部分に第１の軸３４ａが設けられ、その先端側に位置する部分には同第１の軸３４ａよりも径の小さい第２の軸３４ｂが形成されている。
【００３６】
軸３４が軸受３２に挿嵌されると、第１の軸受３２ａに第１の軸３４ａが接し、第２の軸受３２ｂに第２の軸３４ｂが接するようになる。すなわち、軸３４は中間部３７を介して離間した２つの各軸受３２ａ，３２ｂにより回転可能に支持されている。
【００３７】
リングプレート３６が周方向に回動すると、同プレート３６の凹部３６ａが開閉レバー３５の先端部を周方向に押す。先端部を押された開閉レバー３５は軸３４を回動させ、その結果、各ノズル３３はそれぞれが同期した状態で回動される。
【００３８】
このようにして、隣り合うノズル３３の隙間の大きさは、それらノズル３３の同期した開閉作動に基づき変化する。
排気は、隣り合うノズル３３の隙間を通過して、タービンホイール２１０に吹き付けられる。したがって、上記隙間を調整することで排気の流速を調整することができる。
【００３９】
次に、図４に示されるように、金属材料からなるノズルプレート３１の素材３１ａに第１の軸受３２ａ、第２の軸受３２ｂ及び中間部３７を形成する手法を図５〜図７を参照して以下に説明する。
［第１加工工程］
まず、図５に示すように、素材３１ａを板押さえ５０１ａとダイ５０１ｃとで挟み込むようにして固定する。次に、パンチ５０１ｂによって素材３１ａを加工する。その結果、ダイ５０１ｃに形成された形状に沿って素材３１ａが変形され、形状及び厚さ等が設定され第１の軸受３２ａが形成されるようになる。ここで、パンチ５０１ｂによる加工厚さｔ１はその加工穴の内周粗さや形状精度が確保できる厚さに設定されている。
［第２加工工程］
次に、図６に示されるように、先の第１加工工程で形成された第１の軸受３２ａ部分から、さらにその厚さ方向に別の段付パンチ５０２ｂによって加工する。この際も、素材３１ａを板押さえ５０２ａとダイ５０２ｃとによって挟み込むようにして固定するようにしている。その結果、同図に示されるように、中間部３７に相当する部分が形成されるようになる。ここで、段付パンチ５０２ｂはパンチ５０１ｂの径と比較するとその先端部分が小さく形成されている。また、段付パンチ５０２ｂによる加工厚さｔ２はその加工穴の内周粗さや形状精度が確保できる厚さに設定されている。
［第３加工工程（ファインブランキング）］
次に、図７に示されるように、先の第１及び第２加工工程において素材３１ａに形成された第１の軸受３２ａ及び中間部３７側とその反対側とをファインブランキングにより貫通させる。すなわち、上記各工程と同様に、素材３１ａの厚さ方向に別のパンチ５０３ｂによって打ち抜き加工する。この際も、素材３１ａを板押さえ５０３ａとダイ５０３ｃとによって挟み込むようにして固定するようにしている。その結果、第２の軸受３２ｂが形成されるようになる。この第２の軸受３２ｂの径は、第１の軸受３２ａ及び中間部３７の先端部分の径と比較すると小さくなっている。さらに、加工厚さ、すなわち打ち抜き厚さｔ３はその加工穴の内周粗さや形状精度が確保できる厚さに設定されている。
【００４０】
こうして、図３（ｂ）に示したようにノズルプレート３１が形成され、同プレート３１にノズル３３の軸３４が挿嵌されるようになる。また、第１〜３加工工程によって形成される第１の軸受３２ａ、中間部３７、及び第２の軸受３２ｂの径φ１〜φ３については、φ１＞φ２＞φ３なる大小関係が設定されている。
【００４１】
このようにして、素材３１ａから多段形状となる軸受３２を形成するようにしているため、プレス加工であってもその変形量を抑え、且つ、バリ等の発生を許容範囲内に抑制することができる。したがって、軸受３２の形成に際して、プレス加工を採用してその加工を容易なものとすることができるようになる。なお、第３加工工程においては、ファインブランキングでなくとも上記加工精度を確保することができるのであればその他の打ち抜き加工を採用することもできる。
【００４２】
また、上記構成では、第１及び第２の軸受３２ａ，３２ｂが中間部３７を介して離間配置されているため、簡素な構成をもって軸３４を確実支持することができるようになる。
【００４３】
さらに、第２の軸受３２ｂを形成する際には、ファインブランキングを採用することによって、より好適に同軸受３２ｂの形成に伴って発生するバリ等を最小限に抑えることができるようになる。
【００４４】
次に、排気中に含まれるデポジットの流れについて図８を参照して説明する。同図中の矢印は排気の流れ方向を示しており、黒点は排気中に含まれるデポジットを示している。デポジットは排気の流れに沿って（図中左から右方向）移動する。しかし、そのデポジットの一部は、第１の軸受３２ａと第１の軸３４ａとのクリアランスへ進入する。
【００４５】
しかし、本実施の形態では軸３４の最も基端側に位置する第１の軸３４ａに隣接して中間部３７が形成されているため、第１の軸受３２ａと第１の軸３４ａとのクリアランスに進入したデポジットは、その後、排気の圧力やノズル３３の回転作動等によって中間部３７へと排出されるようになる。したがって、排気中に含まれるデポジットが第１の軸受３２ａと第１の軸３４ａとのクリアランスに進入した場合でもこれを中間部３７に一時的に排出することができ上記クリアランスにおける摺動抵抗の増加やそれに起因するノズルの開閉作動不良等デポジットによる悪影響を極力抑制することができるようになる。
【００４６】
特に、上記のように排気の流れに最も近い位置に中間部３７が設けられているため、より好適に上記デポジットを同中間部３７に排出することができるようになる。なお、このように中間部３７に排出されたデポジットは最終的には排気熱によって燃焼し、或いは排気とともにタービンホイール２１０に排出されるようになる。
【００４７】
なお、本実施の形態を以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、２つの軸受３２ａ，３２ｂにより軸３４を支持するようにしたが、段部の数を増加させ、３つ以上の軸受（接触部）によって軸３４を支持するようにしてもよい。
【００４８】
・また、このように、３つ以上の軸受（接触部）の間には適宜中間部（非接触部）を形成することができる。更にこの場合、中間部を複数形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかる過給システムとノズル機構及び内燃機関の概略構成図。
【図２】過給システムとノズル機構の断面図。
【図３】ノズル機構の構成部材である（ａ）ノズルプレートの正面図及び（ｂ）ノズルプレートの側面図。
【図４】ノズルプレートに形成される軸受の断面図。
【図５】軸受を形成する際の第１加工工程を説明するための図。
【図６】軸受を形成する際の第２加工工程を説明するための図。
【図７】軸受を形成する際の第３加工工程を説明するための図。
【図８】軸受に軸が挿嵌された状態において、排気の流れ及びその中に含まれるデポジットの流れの態様を示す図。
【符号の説明】
１０…内燃機関、１１…吸気通路、１２…排気通路、１３…燃焼室、３０…ノズル機構、３１…ノズルプレート、３１ａ…素材、３２…軸受、３２ａ…第１の軸受、３２ｂ…第２の軸受、３３…ノズル、３４…軸、３４ａ…第１の軸、３４ｂ…第２の軸、３５…開閉レバー、３６…リングプレート、３６ａ…凹部、３７…中間部、５０１ｂ，５０３ｂ…パンチ、５０２ｂ…段付パンチ、５０１ａ，５０２ａ，５０３ａ…板押さえ、５０１ｃ，５０２ｃ，５０３ｃ…ダイ、２００…過給システム、２１０…タービンホイール、２１１…タービンハウジング、２１２…スクロール通路、２１４…排気出口、２２０…コンプレッサホイール、２２１…コンプレッサハウジング、２２２…コンプレッサ通路、２２３…送出通路、２２４…吸気通路、２３０…ロータシャフト、２３１…センタハウジング、２４０…排気導入路。
【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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