(57)【要約】【課題】可変機構の構成に制約を受けることなくスクロールの外径の増大を抑制することができる可変容量型タービンを提供する。【解決手段】タービン２は、タービンホイール４とスクロール６との間に周方向に並べられ、かつ絞り側の破線で示す第１位置から開き側の実線で示す第２位置までの可動範囲内で翼角を変更可能な状態でタービンハウジング５内に設けられた複数の可変ノズル翼７を有し、各可変ノズル翼７は、第１位置に翼角が設定されたときに前縁部７ａがスクロール６から離れ、かつ第２位置に翼角が設定されたときに前縁部７ａがスクロール６に突き出るようにしてタービンハウジング５内に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の翼が周方向に設けられたタービンホイールと、前記タービンホイールを回転自在に支持するタービンハウジングと、前記タービンハウジングに形成された渦巻き状の通路空間として設けられたスクロールと、前記タービンホイールと前記スクロールとの間に周方向に所定間隔で並べられ、かつ絞り側の第１位置から開き側の第２位置までの可動範囲内で翼角を変更可能な状態で前記タービンハウジング内に設けられた複数の可変ノズル翼と、前記複数の可変ノズル翼の翼角が前記可動範囲内で設定されるように前記複数の可変ノズル翼を回転駆動できる可変機構と、を備え、
前記複数の可変ノズル翼のそれぞれは、前記可変機構にて前記第１位置に翼角が設定されたときに前記スクロールに近い側の前縁部が前記スクロールから離れ、かつ前記可変機構にて前記第２位置に翼角が設定されたときに前記前縁部が前記スクロールに突き出るようにして、前記タービンハウジング内に設けられていることを特徴とする可変容量型タービン。
【請求項２】
前記複数の可変ノズル翼を両側から挟むリング状のノズルプレートと支持プレートとが前記タービンハウジングに固定されており、
前記複数の可変ノズル翼のそれぞれは、前記可変機構にて前記第１位置に翼角が設定されたときに前記前縁部が前記ノズルプレート及び前記支持プレートのそれぞれの外周よりも半径方向内側に位置することにより前記前縁部が前記スクロールから離れ、かつ前記可変機構にて前記第２位置に翼角が設定されたときに前記前縁部が前記ノズルプレート及び前記支持プレートのそれぞれの外周よりも半径方向外側に位置することにより前記前縁部が前記スクロールに突き出ることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンハウジング内に設けられた可変ノズル翼の翼角度を変更することにより容量を変更できる可変容量型タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
可変ノズル翼を備えた可変容量型タービンとして、可変ノズル翼を回転させるためのリンクプレート、ノズル駆動部材及びレバー状部材からなる可変機構をタービンハウジングのスクロールよりも内周側のリンク室内に、可変ノズル翼に対してタービンロータの回転軸線方向に並ぶようにして配置したものが知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３２９８５０号公報
【特許文献２】特許第３４１１８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のタービンはスクロールの内周側に可変機構を配置することによりスクロールの外径を増大を抑制できる。しかし、スクロールの内周側に可変ノズル機構を配置できるようにしなければならないので可変機構の構成が制約される。
【０００５】
そこで、本発明は、可変機構の構成に制約を受けることなくスクロールの外径の増大を抑制することができる可変容量型タービン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】
本発明の可変容量型タービンは、複数の翼が周方向に設けられたタービンホイールと、前記タービンホイールを回転自在に支持するタービンハウジングと、前記タービンハウジングに形成された渦巻き状の通路空間として設けられたスクロールと、前記タービンホイールと前記スクロールとの間に周方向に所定間隔で並べられ、かつ絞り側の第１位置から開き側の第２位置までの可動範囲内で翼角を変更可能な状態で前記タービンハウジング内に設けられた複数の可変ノズル翼と、前記複数の可変ノズル翼の翼角が前記可動範囲内で設定されるように前記複数の可変ノズル翼を回転駆動できる可変機構と、を備え、前記複数の可変ノズル翼のそれぞれは、前記可変機構にて前記第１位置に翼角が設定されたときに前記スクロールに近い側の前縁部が前記スクロールから離れ、かつ前記可変機構にて前記第２位置に翼角が設定されたときに前記前縁部が前記スクロールに突き出るようにして、前記タービンハウジング内に設けられていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
このタービンによれば、可変ノズル翼の翼角が絞り側の第１位置に設定されたときはその前縁部がスクロールから離れるが、可変ノズル翼の翼角が開き側の第２位置に設定されたときには前縁部がスクロールに突き出ることが許容される。そのため、可変ノズル翼の可動範囲とスクロールとの干渉を避けるために可動範囲よりも半径方向外側にスクロールを配置する場合に比べてスクロールの外径を小さくすることができる。本発明のタービンは、可変ノズル翼を駆動する可変機構をスクロールの内周側に配置する必要がないのでスクロールの外径増大を抑制するために可変機構の構成に制約を受けることがない。
【０００８】
また、本発明のタービンは、開き側の第２位置において可変ノズル翼の前縁部がスクロールに突き出るが、全ての翼角で前縁部がスクロールに突き出るものではない。第２位置の場合はタービンに流入するガス量が多いため、前縁部がスクロールに突き出ることによる圧力損失の影響は相対的に少ない。従って、可動範囲の全てにおいて前縁部がスクロールに突き出る場合と比べて、前縁部がスクロールに突き出ることによる悪影響を可能な限り抑えることができる。
【０００９】
本発明の可変容量型タービンの一態様においては、前記複数の可変ノズル翼を両側から挟むリング状のノズルプレートと支持プレートとが前記タービンハウジングに固定されており、前記複数の可変ノズル翼のそれぞれは、前記可変機構にて前記第１位置に翼角が設定されたときに前記前縁部が前記ノズルプレート及び前記支持プレートのそれぞれの外周よりも半径方向内側に位置することにより前記前縁部が前記スクロールから離れ、かつ前記可変機構にて前記第２位置に翼角が設定されたときに前記前縁部が前記ノズルプレート及び前記支持プレートのそれぞれの外周よりも半径方向外側に位置することにより前記前縁部が前記スクロールに突き出ていてもよい（請求項２）。この場合には、可変ノズル翼が第１位置に設定された場合はスクロールに導かれたガスの全量が前縁部を通過する。他方可変ノズル翼が第２位置に設定された場合は、スクロールに導かれたガスの一部が可変ノズル翼の側面から回り込むようにして流入するようになる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、可変ノズル翼の翼角が開き側の第２位置に設定されたときには前縁部がスクロールに突き出ることが許容される。そのため、可変ノズル翼の可動範囲とスクロールとの干渉を避けるために可動範囲よりも半径方向外側にスクロールを配置する場合に比べてスクロールの外径を小さくすることができる。その結果、タービンハウジングの外径を小さくできるので車両等の適用対象への搭載性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の一形態に係る可変容量型タービンが組み込まれた過給機の要部を示している。図２は図１のII−II線に関する断面図である。過給機１は不図示の内燃機関を過給するために用いることができる。過給機１はタービン２を有し、そのタービン２によって不図示のコンプレッサを駆動するように構成されている。タービン２は可変容量型タービンとして構成されている。即ち、タービン２は複数の翼３が周方向に設けられたタービンホイール４と、タービンホイール４を回転自在に支持するタービンハウジング５と、タービンハウジング５に形成されたスクロール６と、タービンホイール４とスクロール６との間に配置された複数の可変ノズル翼７と、可変ノズル翼７を駆動するための可変機構８とを備えている。
【００１２】
タービンホイール４は軸線Ａｘ方向に延びる回転軸１０の一端部に固定されていて、その回転軸１０と一体回転できるように構成されている。回転軸１０の他端部には不図示のコンプレッサホイールが固定されていて、コンプレッサホイールも回転軸１０と一体回転できる。回転軸１０は不図示の軸受を介してタービンハウジング５と一体のセンタハウジング（不図示）に支持されている。これによりタービンホイール４はタービンハウジング５に対して回転自在に支持されることになる。スクロール６は渦巻き状の通路空間としてタービンハウジング５に形成されている。スクロール６はタービンハウジング５に設けられた入口５ａと出口５ｂとにそれぞれ連通している。
【００１３】
可変ノズル翼７は周方向に所定間隔で並べられており、各可変ノズル翼７は破線で示す絞り側の第１位置から実線で示す開き側の第２位置までの可動範囲内で翼角を変更できる状態でタービンハウジング５に設けられている。図２に示すように、各可変ノズル翼７は、軸線Ａｘと平行に延びるノズル軸１２を持っている。各可変ノズル翼７はその両側がリング状のノズルプレート１５と支持プレート１６とに挟まれており、それらのプレート１５、１６はタービンハウジング５に固定されている。ノズル軸１２の左側の一端部１２ａは支持プレート１６に形成された貫通孔１６ａを貫くようにしてタービンハウジング５の外部に露出している。可変機構８はノズル軸１２の端部１２ａに固定されたレバー１６と、レバー１６の一端をリンク結合するリング状の回転プレート１７と、回転プレート１７を軸線Ａｘの回りに回転駆動するアクチュエータ１８とを備えている。
【００１４】
可変機構８がアクチュエータ１８にて回転プレート１７を回転駆動することにより、回転プレート１７の回転がレバー１６を介して各ノズル軸１２へ伝達される。それにより、ノズル軸１２に固定された各可変ノズル翼７は図１に示した可動範囲内で一斉に回転する。可変機構８はアクチュエータ１８の操作により各可変ノズル翼７の翼角を可動範囲内において無段階に設定できる。図１に示すように、可変機構８によって翼角が破線の第１位置に設定されている場合、可変ノズル翼７が持つスクロール６に近い側の前縁部７ａはスクロール６から離れている。換言すれば、翼角が第１位置に設定されたときには、可変ノズル翼７の前縁部７ａがノズルプレート１５及び支持プレート１６のそれぞれの外周よりも半径方向内側に位置する。即ち、絞り側の第１位置に設定された各可変ノズル翼７はスクロール６と干渉しない。他方、可変機構８によって翼角が実線の第２位置に設定されている場合、前端部７ａはスクロール６に突き出ている。換言すれば、翼角が第２位置に設定されたときには、可変ノズル翼７の前縁部７ａがノズルプレート１５及び支持プレート１６のそれぞれの外周よりも半径方向外側に位置する。即ち、開き側の第２位置に設定された各可変ノズル翼７はスクロール６と干渉することになる。
【００１５】
周知のように翼角はタービンに流入するガス量に応じて変更される。タービン２はガス量が少ない場合は可変ノズル翼７が絞り側に、ガス量が多い場合は可変ノズル翼７が開き側にそれぞれ翼角が設定されるようになっている。可変ノズル翼７が第１位置に設定された場合は、各プレート１５、１６の外周よりも半径方向内側に前縁部７ａが位置してスクロール６から離れるので、スクロール６に導かれたガスは前縁部７ａを通過して全量流入する。他方、可変ノズル翼７が第２位置に設定された場合は各プレート１５、１６の外周よりも半径方向外側に前縁部７ａが位置してスクロール６に突き出るため、スクロール６に導かれたガスの一部は可変ノズル翼７の側面から回り込むようにして流入する。そのため、第２位置に設定された場合には圧力損失が生じる。しかし、第２位置に設定されるときはタービン２に流入するガス量が多いため、前縁部７ａがスクロール６に突き出ることによる圧力損失の影響は相対的に少ない。従って、可動範囲の全てにおいて前縁部７ａがスクロール６に突き出る場合と比べて、前縁部がスクロールに突き出ることによる悪影響を可能な限り抑えることが可能になる。
【００１６】
以上説明したタービン２によれば、可変ノズル翼７が開き側の第２位置に設定されたときにその前縁部７ａがスクロール６に突き出ることを許容しているので、スクロール６の外径を小さくすることができる。スクロール６の外径を小さくするためにスクロール６の内周側に可変機構８を配置しなくてもよいので、スクロール６の外径増大を抑制するために可変機構８の構成に制約を受けることがないため、可変機構８の設計自由度が高まる。また、タービン２の小型化が容易になるので、タービン２が組み込まれた過給機１の小型化に貢献できる。それにより、過給機１の搭載性が向上するとともに、軽量化も容易になる。
【００１７】
本発明は以上の形態に限定されず、種々の形態にて実施できる。以上の説明では本発明に係る可変容量型タービンを過給機に組み込んだ形態を説明したが、過給機に組み込まずともタービン単独で実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一形態に係る可変容量型タービンが組み込まれた過給機の要部を示した図。
【図２】図１のII−II線に関する断面図。
【符号の説明】
【００１９】
２  タービン
３  翼
４  タービンホイール
５  タービンハウジング
６  スクロール
７  可変ノズル翼
７ａ  前縁部
８  可変機構
１５  ノズルプレート
１６  支持プレート
【図１】
2009138588.tif 000003
【図２】
2009138588.tif 000004