(57)【要約】【課題】ベーンの開度を変化させる可動部材において、熱による影響及びカーボンスラッジ等の汚染物質の堆積を低減し、可動部材の耐久性の向上及びその摺動部における固着の低減を図った可変ジオメトリターボチャージャを提供することを目的とする。【解決手段】可変ジオメトリターボチャージャ１０１は、タービンホイール２の背面側にベアリングハウジング５に隣接して設けられ、さらにベーン２０の一端が連結されるとともに、周方向に移動してベーン２０の開度を変化させる可動部材である可動遮熱板７１を備えている。また、可動遮熱板７１は、ベアリングハウジング５と嵌合しつつ周方向に移動する嵌合移動部７１ｃを備え、嵌合移動部７１ｃはタービンホイール２の背面側に設けられている。【選択図】図１
2009002246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンホイールと、
前記タービンホイールに接続されたタービンシャフトと、
前記タービンシャフトを内部に収容するベアリングハウジングと、
前記タービンホイールの背面側に前記ベアリングハウジングに隣接して設けられ、ベーンの一端が連結され、周方向に移動して前記ベーンの開度を変化させる可動部材と
を備える可変ジオメトリターボチャージャにおいて、
前記可動部材が、前記ベアリングハウジングと嵌合しつつ周方向に移動する嵌合移動部を有し、
前記嵌合移動部は、前記タービンホイールの背面側に設けられていることを特徴とする可変ジオメトリターボチャージャ。
【請求項２】
前記タービンホイールを内部に収容するタービンハウジングを備え、
前記ベーンに対して前記可動部材と同じ側であって、前記可動部材と前記タービンハウジングとの間に設けられ、前記ベーンの他端が連結されるノズルリングを備える請求項１に記載の可変ジオメトリターボチャージャ。
【請求項３】
前記タービンホイールを内部に収容するタービンハウジングを備え、
前記ベーンを挟み前記可動部材と反対側であって、前記タービンハウジングに設けられ、前記ベーンの他端が連結されるノズルリングを備える請求項１に記載の可変ジオメトリターボチャージャ。
【請求項４】
前記ベーンの前記一端は、前記可動部材に回転自在に連結され、
前記ベーンの前記他端は、前記ノズルリングに摺動自在に連結される請求項２または３に記載の可変ジオメトリターボチャージャ。
【請求項５】
前記ベーンの前記一端は、前記可動部材に摺動自在に連結され、
前記ベーンの前記他端は、前記ノズルリングに回転自在に連結される請求項２または３に記載の可変ジオメトリターボチャージャ。
【請求項６】
前記可動部材には、前記嵌合移動部と軸方向に離れた位置に、第１環状溝が形成され、
前記ベアリングハウジングには、前記第１環状溝と対向する位置に第２環状溝が形成され、
前記第１及び第２環状溝には、環状のリングが係合する請求項１〜５のいずれか一項に記載の可変ジオメトリターボチャージャ。
【請求項７】
前記可動部材は、前記ベアリングハウジングの一部分と当接することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の可変ジオメトリターボチャージャ。
【請求項８】
前記ベアリングハウジングの内部に冷却通路が設けられる請求項１〜７のいずれか一項に記載の可変ジオメトリターボチャージャ。
【請求項９】
前記可動部材は、外部より入力された力を伝達して、前記可動部材を周方向に移動するねじ係合部を備える請求項１〜８のいずれか一項に記載の可変ジオメトリターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は可変ジオメトリターボチャージャに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャにおいては、内燃機関から供給された排気ガスによりタービンホイールが回転するとともに、タービンホイールにタービンシャフトを介して連結されたコンプレッサホイールが回転する。このコンプレッサホイールの回転により加圧された吸気が内燃機関に供給され、内燃機関の出力を向上させる。
タービンホイールを収容するタービンハウジングには、タービンホイールの外周を囲うように環状の排気流路が形成されており、内燃機関から供給された排気ガスは、この排気流路を経由してタービンホイールに送られる。さらに、タービンホイールに供給された排気ガスは、タービンホイールを回転させる。
また、排気流路においてタービンホイールの上流側には、タービンホイールを囲うように複数のベーンが設けられ、ベーンの開度を変化させることによりタービンホイールへ供給される排気ガスの流速を調整する可変ジオメトリターボチャージャが従来から知られている。すなわち、可変ジオメトリターボチャージャは、内燃機関の運転条件に合わせて、ベーンの開度を変化させることにより、タービンホイールの回転速度を調整し、内燃機関への過給圧を調整するものである。
【０００３】
例えば、特許文献１における可変ジオメトリターボチャージャは、タービンホイールの背面に設けられたシュラウドプレートと呼ばれる円形状の背板に、複数のベーンを設置したものである。また、シュラウドプレートの外縁部には、環状の板であるユニゾンリングが設けられ、その下部にはユニゾンリングを支持し摺動させるローラーが設けられている。また、ユニゾンリングには、ターボチャージャの外部に連結されたユニゾンリングを駆動させる駆動部材が連結されている。ベーンは、その一端がシュラウドプレートに支持され、その他端がユニゾンリングに支持されており、ユニゾンリングがシュラウドプレートの周囲を周方向に摺動するとともに、ベーンの開度が変化するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−１３９９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１における可変ジオメトリターボチャージャは、ベーンの開度を変化させる可動部材であるユニゾンリングが、排気流路においてタービンホイールより上流側に設けられており、さらに、排気流路にも面している。よって、ユニゾンリングは常に高温の排気ガスに曝されるため、ユニゾンリングに高温による歪みが発生する可能性があり、また、カーボンスラッジ等の汚染物質の堆積などにより、その摺動部が焼き付き、固着してしまう可能性がある。  
【０００６】
この発明は、このような問題を解決するためになされたもので、ベーンの開度を変化させる可動部材において、熱による影響及びカーボンスラッジ等の汚染物質の堆積を低減し、可動部材の耐久性の向上及びその摺動部における固着の低減を図った可変ジオメトリターボチャージャ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】
【０００７】
上述の問題を解決するために、この発明に係る可変ジオメトリターボチャージャは、タービンホイールと、タービンホイールに接続されたタービンシャフトと、タービンシャフトを内部に収容するベアリングハウジングと、タービンホイールの背面側にベアリングハウジングに隣接して設けられ、ベーンの一端が連結され、周方向に移動してベーンの開度を変化させる可動部材とを備え、可動部材が、ベアリングハウジングと嵌合しつつ周方向に移動する嵌合移動部を有し、嵌合移動部は、タービンホイールの背面側に設けられていることを特徴とする。
可動部材は、ベアリングハウジングに隣接しており、タービンシャフトを中心とした径の小さいものとなっている。さらに、可動部材は、ベアリングハウジングと嵌合移動部において嵌合しており、嵌合移動部がタービンホイールの背面に設けられているため、高温の排気ガスに直接曝される面積が小さくなっている。
【０００８】
タービンホイールを内部に収容するタービンハウジングを備え、ベーンに対して可動部材と同じ側であって、可動部材とタービンハウジングとの間に設けられ、ベーンの他端が連結されるノズルリングを備えていてもよい。ノズルリングを設け、これにベーンを連結することにより、ターボチャージャの組立が簡易になる。
タービンホイールを内部に収容するタービンハウジングを備え、ベーンを挟み可動部材と反対側であって、タービンハウジングに設けられ、ベーンの他端が連結されるノズルリングを備えていてもよい。
ベーンの一端は、可動部材に回転自在に連結され、ベーンの他端は、ノズルリングに摺動自在に連結されていてもよい。
ベーンの一端は、可動部材に摺動自在に連結され、ベーンの他端は、ノズルリングに回転自在に連結されていてもよい。
【０００９】
可動部材には、嵌合移動部と軸方向に離れた位置に、第１環状溝が形成され、ベアリングハウジングには、第１環状溝と対向する位置に第２環状溝が形成され、第１及び第２環状溝には、環状のリングが係合していてもよい。環状のリングは、可動部材に対して、タービンシャフトの軸方向における位置決めを行う。また、環状のリングは、嵌合移動部と協働して、可動部材の傾きを防止する。
可動部材は、ベアリングハウジングの一部分と当接していてもよい。可動部材がベアリングハウジングとその一部分において当接することによって、これらの摺動部の面積が低減されるため、摺動抵抗の低減が可能になる。
ベアリングハウジングの内部に冷却通路が設けられていてもよい。冷却通路により、ベアリングハウジングが冷却され、ベアリングハウジングの耐久性及びその摺動部の耐摩耗性が向上する。
可動部材は、外部より入力された力を伝達して、可動部材を周方向に移動するねじ係合部を備えていてもよい。ねじ係合部によって、外部より入力された力を、より大きな力に変換し可動部材に伝達することができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、可変ジオメトリターボチャージャは、ベーンの開度を変化させる可動部材において、高温の排気ガスの熱による影響及びカーボンスラッジ等の汚染物質の堆積を低減し、可動部材の耐久性の向上及びその摺動部における固着の低減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、この発明の実施の形態について、添付図に基づいて説明する。
実施の形態１．
この実施の形態１に係る可変ジオメトリターボチャージャ１０１におけるタービンホイール２の周辺部の構造について、図１〜５に基づいて説明する。
図１に示すように、ターボチャージャ１０１は、タービンハウジング３を備える。タービンハウジング３には、タービンホイール２が格納されており、タービンホイール２の外周を囲うように環状の排気流路３ｂが形成されている。タービンホイール２にはタービンシャフト４が接続されており、排気流路３ｂを介して送られた排気ガスは、タービンホイール２を回転させるとともに、タービンシャフト４をタービンホイール２と一体に回転させる。また、タービンハウジング３には、ベアリングハウジング５が接合されている。ベアリングハウジング５は、その内部にタービンシャフト４を収納する。
【００１２】
ベアリングハウジング５は、タービンホイール２の背面において、タービンシャフト４を介してタービンホイール２を支持している。ベアリングハウジング５の内周面５ａとタービンホイール２の外周面２ａとの間には、環状のシールリング６が設けられている。なお、タービンホイール２の外周面２ａには矩形断面を有する環状溝２ｂが形成されており、シールリング６はこの環状溝２ｂに係合している。
また、ベアリングハウジング５には、タービンシャフト４と対向する内周面５ａに矩形断面を有する油切り溝５ｂが環状に形成されている。また、タービンホイール２の背面側には、台形断面を有する溝５ｃが環状に形成されている。さらに、ベアリングハウジング５の外周面５ｄには、第２環状溝である環状溝５ｅが形成され、環状溝５ｅは矩形断面を有している。
また、ベアリングハウジング５内において、台形断面の溝５ｃ及び環状溝５ｅの近傍には、冷却通路であるウォータージャケット５ｆが形成されている。
【００１３】
タービンホイール２の背面側において、ベアリングハウジング５とタービンハウジング３との間には、コの字型の断面形状を有する可動部材である可動遮熱板７１が、ベアリングハウジング５と隣接して設けられている。
また、可動遮熱板７１はタービンシャフト４を中心として周方向に摺動可能となっている。可動遮熱板７１は、ベアリングハウジング５の外周面５ｄと対向する円筒形状をした筒部７１ａを有し、さらに、タービンホイール２の背面側に環状の端部７１ｂを有している。ここで、筒部７１ａは、環状の端部７１ｂとその外周において連結している。
なお、可動遮熱板７１は、ベアリングハウジング５に対して、タービンハウジング３に供給される高温の排気ガスからの熱を遮断するものである。可動遮熱板７１の端部７１ｂ及びベアリングハウジング５の溝５ｃによって台形断面をした空間７が環状に形成され、この空間７が断熱効果を有する断熱層として作用するため、ベアリングハウジング５の温度の上昇が抑えられる。
【００１４】
また、タービンホイール２の背面側において、可動遮熱板７１は、その端部７１ｂの内周面である嵌合移動部７１ｃを有し、嵌合移動部７１ｃはベアリングハウジング５と嵌合しつつ周方向に移動する。なお、嵌合移動部７１ｃは、可動遮熱板７１のタービンシャフト４に対する位置決めを行っている。
さらに、可動遮熱板７１の筒部７１ａにおける内周面７１ｄには、ベアリングハウジング５の環状溝５ｅと対向する位置に、第１環状溝である環状溝７１ｅが形成され、環状溝７１ｅは矩形断面を有している。なお、この環状溝７１ｅ及びこれに対向するベアリングハウジング５の環状溝５ｅは、嵌合移動部７１ｃと軸方向に離れた位置に形成される。
可動遮熱板７１の環状溝７１ｅ及びベアリングハウジング５の環状溝５ｅには、これらに係合する環状のリングであるロックリング８が設けられている。ロックリング８は、ベアリングハウジング５に対して、可動遮熱板７１の軸方向における位置決めを行う。さらに、ロックリング８は、嵌合移動部７１ｃと協働して、可動遮熱板７１が傾くことを防止している。
【００１５】
また、ターボチャージャ１０１の稼働中、可動遮熱板７１とベアリングハウジング５は、主に、ベアリングハウジング５の当接部５ｇにおいて当接している。
可動遮熱板７１の筒部７１ａにおける外周面７１ｆには、矩形断面を有する環状溝７１ｇが形成されており、この環状溝７１ｇにはシールリング９が設けられ、係合している。
さらに、可動遮熱板７１の外周面７１ｆには、１つのアーム７１ｈが可動遮熱板７１と一体に形成されており、径方向外側に延出している。
【００１６】
ここで、可動遮熱板７１を周方向に移動する構造について図４及び５に基づいて説明する。
図４に示すように、アーム７１ｈには、ピン３１ａを介してリンクプレート３１ｃが回転自在に連結されている。リンクプレート３１ｃには、ピン３１ａを介してロッド３１ｂが回転自在に連結されている。また、ターボチャージャ１０１の外部には、アクチュエータ４１が設けられており、ロッド３１ｂと連結されている。アクチュエータ４１は、ロッド３１ｂに対して、その軸に沿った直線方向の力を与える。
さらに、図５に示すように、ロッド３１ｂに与えられた直線方向の力は、リンクプレート３１ｃを介して、アーム７１ｈに伝達される。ここで、リンクプレート３１ｃは、アーム７１ｈ及びロッド３１ｂと回転自在に連結されているため、ロッド３１ｂより伝達される直線方向の力は、リンクプレート３１ｃを介して、可動遮熱板７１の周方向の力に変換され、可動遮熱板７１に伝達される。従って、可動遮熱板７１を周方向に移動する構造は、アクチュエータ４１によりに与えられるロッド３１ｂの軸に沿った直線方向の力を、回転自在な連結部を有するリンクプレート３１ｃを介して、可動遮熱板７１の周方向の力に変換するものである。
【００１７】
図１に戻り、可動遮熱板７１の外周面７１ｆとタービンハウジング３の内周面３ａとの間には、略矩形断面を有するノズルリング１０が環状に設けられている。ノズルリング１０の内周面１０ｂは可動遮熱板７１の外周面７１ｆと対向し、ノズルリング１０の外周面１０ｃはタービンハウジング３の内周面３ａと対向している。また、ノズルリング１０は、ベアリングハウジング５に固定されている。
さらに、タービンハウジング３の排気流路３ｂにおいて、タービンホイール２より上流側には、複数のベーン２０が設けられている。各々のベーン２０は、タービンホイール２の径方向外側近傍に設けられ、さらに、タービンシャフト４を中心に、同心円上に等間隔に設けられている。
よって、ベーン２０に対して、ノズルリング１０は、可動遮熱板７１と同じ側に位置している。
さらに、可動遮熱板７１の端部７１ｂにはベーン２０の一端を連結するベーンシャフト２０ａが設けられ、可動遮熱板７１より突出している。さらに、ノズルリング１０の外周面１０ａにはベーン２０の他端を連結するベーンガイド２０ｂが設けられ、ノズルリング１０より突出している。このベーンシャフト２０ａ及びベーンガイド２０ｂに、ベーン２０が連結される。
【００１８】
また、図２に示すように、ベーン２０には、孔２０ｃが形成されており、さらに、孔２０ｃが形成されている面と同一の面には、ベーン２０の長手方向に細長形状を有する長穴２０ｄが形成されている。ベーンシャフト２０ａを孔２０ｃに嵌合させ、ベーンガイド２０ｂを長穴２０ｄに挿入して、ベーン２０は設置されている。ベーン２０は、ベーンシャフト２０ａと、ベーンシャフト２０ａを中心として回転自在に連結されており、ベーンガイド２０ｂと、長穴２０ｄ中で摺動自在に連結されている。すなわち、ベーン２０は、ベーンシャフト２０ａを介して、その一端が可動遮熱板７１に回転自在に連結され、ベーンガイド２０ｂを介して、その他端がノズルリング１０に摺動自在に連結されている。
【００１９】
また、図１に戻り、ターボチャージャ１０１には、図示しない外部の供給手段により潤滑油が供給される。さらに潤滑油は、タービンシャフト４とベアリングハウジング５の内周面５ａとの間に供給される。潤滑油により、タービンシャフト４及びベアリングハウジング５が冷却されるとともに、これらの間の摩擦が低減されている。
なお、供給された潤滑油は、シールリング６により、タービンシャフト４とベアリングハウジング５の内周面５ａとの間から、タービンハウジング３内への流入が防止される。
また、ベアリングハウジング５は、ベアリングハウジング５の内部における、ベアリングハウジング５が可動遮熱板７１と対向する部位の近傍に形成されたウォータージャケット５ｆを流通する冷却水によって、冷却される。さらに、ベアリングハウジング５の台形断面の溝５ｃと、可動遮熱板７１との間に形成される空間７が、断熱層として作用し、ベアリングハウジング５の温度上昇を抑制する。
【００２０】
次に、この実施の形態１に係る可変ジオメトリターボチャージャ１０１のタービンホイール２の周辺部の動作について、図１〜５に基づいて説明する。
まず、図１に示すように、ターボチャージャ１０１に供給された排気ガスは、排気流路３ｂを介して、ベーン２０を通過し、タービンホイール２に送られ、タービンホイール２を回転させる。ベーン２０はタービンホイール２の近傍に、タービンホイール２を囲うように、複数設けられており、このベーン２０の開度によりタービンホイール２に送られる排気ガスの流速が変化する。
【００２１】
ここで、ベーン２０の動作について、図２及び３に基づいて説明する。
図２に示すのは、ベーン２０が最も開いている状態である。すなわち、ベーンシャフト２０ａとベーンガイド２０ｂは、その間隔Ｌが最も小さくなっており、ベーンシャフト２０ａにおいて、ベーン２０の長手方向の軸と可動遮熱板７１の径方向とがなす角度θは最小となっている。
【００２２】
図２において、可動遮熱板７１が反時計回りである方向Ｂに回転すると、可動遮熱板７１に固定されたベーンシャフト２０ａが周方向に移動するとともに、ベーン２０も移動する。一方、ノズルリング１０は固定されており、ノズルリング１０に設けられたベーンガイド２０ｂは移動しないため、ベーンガイド２０ｂは長穴２０ｄ内を摺動する。よって、ベーンガイド２０ｂとベーンシャフト２０ａの間隔Ｌが広くなるとともに、ベーンシャフト２０ａにおける、ベーン２０の長手方向の軸と可動遮熱板７１の径方向とがなす角度θは広くなる。従って、各ベーン２０の間隔Ｄが狭くなる。なお、各ベーン２０の間隔Ｄが最も狭くなった状態が、図３に示す状態であり、すなわちベーン２０が最も閉じられた状態である。
一方、ベーン２０を、その間隔Ｄが狭い状態から広い状態に作動させる場合は、可動遮熱板７１を時計回りである方向Ａに回転させればよい。
【００２３】
また、図２に示すように、ノズルリング１０の外側となる、図示しない排気流路３ｂより供給される排気ガスは、各ベーン２０の間を通過して、タービンホイール２に送られる。各ベーンの間隔Ｄは排気ガスの流路幅であるため、ベーン２０が開いた状態、すなわち、各ベーンの間隔Ｄが広い状態となると、タービンホイール２に送られる排気ガスの流速は、遅くなる。よって、タービンホイール２の回転速度が小さくなる。一方、図３に示すように、ベーン２０が閉じた状態、すなわち、各ベーンの間隔Ｄが狭い状態となると、タービンホイール２に送られる排気ガスの流速は、速くなる。よって、タービンホイール２の回転速度も大きくなる。
以上のように、ベーン２０は、可動遮熱板７１の方向Ａ又はＢの移動、すなわち、周方向の移動により、その開度を変化する。
【００２４】
次に、図５に示すように、ベーン２０の開度を変化させる可動遮熱板７１は、アクチュエータ４１により、周方向に移動する。
まず、可動遮熱板７１、それに一体形成されたアーム７１ｈ、リンクプレート３１ｃ、及びロッド３１ｂが、図中の実線で示される状態（ａ）にあるとする。
状態（ａ）において、アクチュエータ４１を作動させ、ロッド３１ｂを破線で示される状態（ｂ）まで軸方向に伸張させる。ロッド３１ｂの伸張により、リンクプレート３１ｃに与えられたロッド３１ｂの軸方向の力ｆｂは、リンクプレート３１ｃの軸方向の力ｆｃに変換され、アーム７１ｈに伝達される。さらに、アーム７１ｈに伝達された力ｆｃは、アーム７１ｈにより可動遮熱板７１の周方向の力ｆｈに変換され、力ｆｈは可動遮熱板７１を周方向に移動させる。よって、ピン３１ａを介してアーム７１ｈ及びロッド３１ｂと回転自在に連結されたリンクプレート３１ｃは、ロッド３１ｂの伸張とともに、アーム７１ｈを可動遮熱板７１の周方向に移動させていく。従って、可動遮熱板７１、アーム７１ｈ、リンクプレート３１ｃ、及びロッド３１ｂは、破線で示された状態（ｂ）となる。
【００２５】
このように、実施の形態１における可変ジオメトリターボチャージャ１０１は、タービンホイール２の背面側にベアリングハウジング５に隣接して設けられ、さらにベーン２０の一端が連結されるとともに、周方向に移動してベーン２０の開度を変化させる可動遮熱板７１を備えている。また、可動遮熱板７１は、ベアリングハウジング５と嵌合しつつ周方向に移動する嵌合移動部７１ｃを備え、嵌合移動部７１ｃはタービンホイール２の背面側に設けられている。
よって、可動遮熱板７１は、高温の排気ガスと直接接触する面積が低減されており、熱による影響及びカーボンスラッジ等の汚染物質の堆積が低減されるため、可動遮熱板７１の耐久性の向上とその摺動部における固着の低減が可能となる。
【００２６】
また、可動遮熱板７１の外径は、従来のユニゾンリングより小さくなっており、更に内側に摺動部を設定することで、摺動部の面積を減少させることが可能となる。具体的には、ベアリングハウジング５と主に当接する当接部５ｇが摺動部にあたり、外径より更に内側に配置されており、摺動面積、延いては摺動抵抗が低減される。
また、ベーンガイド２０ｂを備えるノズルリング１０をタービンハウジング３と別体としたことにより、ターボチャージャ１０１の組立作業が簡易になり、組立精度を向上させることが可能となる。
また、可動遮熱板７１は、嵌合移動部７１ｃにより、ベアリングハウジング５に対する径方向の移動が制限され、ロックリング８により軸方向の移動が制限されるため、その傾きが防止される。すなわち、ロックリング８は、嵌合移動部７１ｃと協働して、可動遮熱板７１の傾きを防止することが可能である。
また、ベアリングハウジング５の内部には、ウォータージャケット５ｆが形成されている。ウォータージャケット５ｆの冷却水による冷却機能を設けたことにより、ベアリングハウジング５を十分に冷却することが可能となる。従って、ベアリングハウジング５の耐久性及び可動遮熱板７１との摺動部における耐摩耗性を向上させることが可能となる。
【００２７】
実施の形態１において、ベアリングハウジング５に隣接する可動遮熱板７１は、その端部７１ｂの大部分がタービンホイール２の背面に位置し、高圧の排気ガスに直接曝される部位の面積は小さくなっているため、熱による影響が低減されている。よって、熱負荷に厳しくない構造を適用した場合などにおいては、ウォータージャケット５ｆを設けず、潤滑油のみによりベアリングハウジング５を冷却するなど、冷却機構を減じてもよい。
【００２８】
実施の形態２．
実施の形態２に係る可変ジオメトリターボチャージャ１０２におけるタービンホイール２の周辺部について、図６〜８に基づいて説明する。なお、以下の実施の形態において、図１〜５の参照符号と同一の符号は、同一または同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
図６に示すように、この実施の形態２に係る可変ジオメトリターボチャージャ１０２におけるタービンホイール２の周辺部の構造は、実施の形態１におけるベーン２０の連結形態を変更したものである。すなわち、実施の形態１において、ベーン２０は、その一端が可動遮熱板７１と回転自在に連結され、その他端がノズルリング１０と摺動自在に連結されていたものを、実施の形態２において、ベーン２２は、その一端が可動遮熱板７１と摺動自在に連結され、その他端がノズルリング１０と回転自在に連結されている。
従って、図７に示すように、実施の形態２においては、ベーンシャフト２２ａがベーン２２の長穴２２ｄに摺動自在に挿入され、ベーンガイド２２ｂが孔２２ｃに回転自在に嵌合されている。
その他の構造については、実施の形態１と同様である。
【００２９】
次に、この実施の形態２に係る可変ジオメトリターボチャージャ１０２におけるタービンホイール２の周辺部の動作について、説明する。
ここで、ベーン２２の動作について、実施の形態１と同様に、図７及び８に基づいて説明する。
図７に示すのは、ベーン２２が最も開いている状態である。
図７において、可動遮熱板７１が反時計回りである方向Ｂに回転すると、ベーンシャフト２２ａは、周方向に移動しつつ、ベーン２２の長穴２２ｄ内を摺動し、ベーン２２はベーンガイド２２ｂを中心に回転する。よって、各ベーン２２の間隔Ｄが狭くなる。なお、各ベーン２２の間隔Ｄが最も狭くなった状態が、図８に示すベーン２２が最も閉じられた状態である。
以上のように、ベーン２２は、可動遮熱板７１の周方向の移動により、その開度を変化する。
その他の動作については、実施の形態１と同様である。
このように、実施の形態２における可変ジオメトリターボチャージャ１０２においても、上記実施の形態１と同様な効果が得られる。
【００３０】
実施の形態３．
実施の形態３に係る可変ジオメトリターボチャージャ１０３におけるタービンホイール２の周辺部について、図９に基づいて説明する。
この実施の形態３に係る可変ジオメトリターボチャージャ１０３におけるタービンホイール２の周辺部の構造は、実施の形態１におけるノズルリング１０の位置を変更したものである。
すなわち、実施の形態３において、ノズルリング１３は、可動遮熱板７１に対向する位置であって、タービンハウジング３の内周面３ａに設けられている。よって、ノズルリング１３は、ベーン２３を挟み可動遮熱板７１と反対側に位置している。
さらに、このノズルリング１３にベーンガイド２３ｂが設けられおり、ベーンガイド２３ｂ及び可動遮熱板７１に設けられたベーンシャフト２３ａにベーン２３が連結されている。
その他の構造及び可変ジオメトリターボチャージャ１０３におけるタービンホイール２の周辺部の動作は、実施の形態１と同様である。
このように、実施の形態３における可変ジオメトリターボチャージャ１０３においても、上記実施の形態１と同様な効果が得られる。
【００３１】
実施の形態４．
実施の形態４に係る可変ジオメトリターボチャージャ１０４におけるタービンホイール２の周辺部について、図１０〜１２に基づいて説明する。
この実施の形態４に係る可変ジオメトリターボチャージャ１０４におけるタービンホイール２の周辺部の構造は、実施の形態１における可動遮熱板７１を周方向に移動する構造を変更したものである。
【００３２】
よって、実施の形態４における可動遮熱板７４を周方向に移動する構造において、図１０に示すように、可動遮熱板７４には、可動遮熱板７４における筒部７４ａの端部に、雌ねじを有するナット状の形状をした、ボス７４ｈが設けられている。
さらに、図１１に示すように、ロッド３４ｂは、一方の端部に雄ねじ部３４ａが一体に形成されており、雄ねじ部３４ａはボス７４ｈに螺合されている。すなわち、雄ねじ部３４ａはボス７４ｈとねじ係合部を構成している。
一方、ターボチャージャ１０４の外部には、電動モータ等のアクチュエータ４４が設けられており、ロッド３４ｂの他方の端部と連結されている。アクチュエータ４４はロッド３４ｂを周方向に回転させるものである。
【００３３】
また、図１２に示すように、アクチュエータ４４よりロッド３４ｂに入力された回転力は、雄ねじ部３４ａとボス７４ｈとの螺合部において、ボス７４ｈに伝達され、ボス７４ｈをロッド３４ｂの軸方向に移動させる力に変換される。すなわち、可動遮熱板７４に、周方向に移動する力が伝達される。
従って、可動遮熱板７４を周方向に移動する構造は、雄ねじ部３４ａ及びボス７４ｈを介して、アクチュエータ４４より入力されたロッド３４ｂの回転力を、可動遮熱板７４の周方向の力に変換するものである。
その他の構造については、実施の形態１と同様である。
【００３４】
次に、この実施の形態４に係る可変ジオメトリターボチャージャ１０４におけるタービンホイール２の周辺部の動作について、図１２に基づいて説明する。
アクチュエータ４４を作動させると、雄ねじ部３４ａがロッド３４ｂと一体となって周方向に回転する。さらに、雄ねじ部３４ａの回転により、ボス７４ｈがロッド３４ｂの軸に沿って直線方向に移動する。
また、ロッド３４ｂの長さは一定であるため、雄ねじ部３４ａの位置は固定されている。よって、ボス７４ｈは、雄ねじ部３４ａ上においてロッド３４ｂの軸方向に移動する。すなわち、可動遮熱板７４が周方向に移動する。
また、アクチュエータ４４によりロッド３４ｂの回転方向が変えられることにより、可動遮熱板７４の周方向に移動する向きが変えられる。
その他の動作については、実施の形態１と同様である。
【００３５】
このように、実施の形態４における可変ジオメトリターボチャージャ１０４においても、上記実施の形態１と同様な効果が得られる。
また、アクチュエータ４４よりロッド３４ｂに入力される回転力は、雄ねじ部３４ａ及びボス７４ｈの螺合部を介して、ボス７４ｈを、雄ねじ部３４ａ上でロッド３４ｂの軸方向に移動させる力に直接的に変換されている。また、ロッド３４ｂの回転に対して、ボス７４ｈの移動は大きな減速比を有する。よって、ロッド３４ｂに入力される回転力に対して、ボス７４ｈに伝達される軸方向の力は大きくなる。従って、低トルクまたは汎用的である安価なアクチュエータ４４により、可動遮熱板７４は強力な駆動力を得ることができ、コストの低減が可能となる。
【００３６】
実施の形態５．
実施の形態５に係る可変ジオメトリターボチャージャ１０５におけるタービンホイール２の周辺部について図１３〜１５に基づいて説明する。
図１３に示すように、この実施の形態５に係る可変ジオメトリターボチャージャ１０５におけるタービンホイール２の周辺部の構造は、実施の形態４における可動遮熱板７４を移動する構造を変更したものである。すなわち、実施の形態４において、可動遮熱板７４に設けられていたボス７４ｈの代わりに、実施の形態５においては、可動遮熱板７５に一体形成されたアーム７５ｈを設けたものである。
【００３７】
すなわち、可動遮熱板７５における筒部７５ａの外周面７５ｆに、径方向外側に延出するアーム７５ｈが可動遮熱板７５と一体に形成されている。アーム７５ｈの端部において、可動遮熱板７５の周方向にアーム７５ｈを貫通する雌ねじ穴７５ｉが形成されており、この雌ねじ穴７５ｉは直線状の中心軸を有する。
また、図１４に示すように、ロッド３５ｂは、一方の端部に雄ねじ部３５ａが一体に形成されており、雄ねじ部３５ａは雌ねじ穴７５ｉに螺合されている。すなわち、雄ねじ部３５ａはアーム７５ｈとねじ係合部を構成している。また、ターボチャージャ１０５の外部において、ロッド３５ｂの他方の端部は、アクチュエータ４４と連結されている。
よって、実施の形態４と同様に、可動遮熱板７５を周方向に移動する構造は、ロッド３５ｂの雄ねじ部３５ａ及びアーム７５ｈを介して、ロッド３５ｂの回転力を、可動遮熱板７５の周方向の力に変換するものである。
その他の構造については、実施の形態４と同様である。
【００３８】
次に、この実施の形態５に係る可変ジオメトリターボチャージャ１０５のタービンホイール２の周辺の動作について、図１５に基づいて説明する。
実施の形態４と同様に、アクチュエータ４４を作動させると、雄ねじ部３５ａはロッド３５ｂと一体となって周方向に回転するとともに、雄ねじ部３５ａと螺合するアーム７５ｈは、雄ねじ部３５ａ上において、ロッド３５ｂの軸方向に移動する。すなわち、可動遮熱板７５が周方向に移動する。
その他の動作については、実施の形態４と同様である。
【００３９】
このように、実施の形態５における可変ジオメトリターボチャージャ１０５においても、上記実施の形態４と同様な効果が得られる。
また、実施の形態４と同様に、アクチュエータ４４よりロッド３５ｂに入力される回転力に対して、雄ねじ部３５ａ及びアーム７５ｈの係合部を介して、アーム７５ｈに伝達されるロッド３５ｂの軸方向の力は大きくなる。
また、実施の形態５における可変ジオメトリターボチャージャ１０５は、アーム７１ｈの設置位置及び長さ等の形状を変更することにより、ターボチャージャ１０５のエンジンへの搭載形態に対応することが可能である。また、ロッド３５ｂ及びアクチュエータ４４の様々な形態に対応することも可能である。
【００４０】
実施の形態６．
実施の形態６に係る可変ジオメトリターボチャージャ１０６におけるタービンホイール２の周辺部について図１６〜１８に基づいて説明する。
この実施の形態６に係る可変ジオメトリターボチャージャ１０６におけるタービンホイール２の周辺部の構造は、実施の形態４における可動遮熱板７４を移動する構造を変更したものである。
【００４１】
よって、実施の形態６における可動遮熱板７６を周方向に移動する構造において、図１６に示すように、可動遮熱板７６における筒部７６ａの端部に、ラック７６ｈが形成されている。
さらに、図１７に示すように、ロッド３６ｂは、一方の端部にウォームギヤ３６ａが一体に形成されている。なお、可動遮熱板７６に形成されたラック７６ｈは、ウォームギヤ３６ａと係合する形状に形成されており、ラック７６ｈはウォームギヤ３６ａとねじ係合部を構成している。また、ターボチャージャ１０６の外部において、ロッド３６ｂの他方の端部がアクチュエータ４４と連結されている。
また、図１８に示すように、アクチュエータ４４よりロッド３６ｂに入力された回転力は、ウォームギヤ３６ａとラック７６ｈとの係合部において、ラック７６ｈ、すなわち可動遮熱板７６を周方向に移動させる力に変換される。
よって、実施の形態４と同様に、可動遮熱板７６を周方向に移動する構造は、ウォームギヤ３６ａ及びラック７６ｈを介して、ロッド３６ｂの回転力を、可動遮熱板７６の周方向の力に変換するものである。
その他の構造については、実施の形態４と同様である。
【００４２】
次に、この実施の形態６に係る可変ジオメトリターボチャージャ１０６におけるタービンホイール２の周辺部の動作について、図１８に基づいて説明する。
実施の形態４と同様に、アクチュエータ４４を作動させると、ウォームギヤ３６ａはロッド３６ｂと一体となって、周方向に回転する。このウォームギヤ３６ａの回転により、ウォームギヤ３６ａと係合するラック７６ｈは、可動遮熱板７６の周方向に移動する。よって、可動遮熱板７６が周方向に移動する。
その他の動作については、実施の形態４と同様である。
【００４３】
このように、実施の形態６における可変ジオメトリターボチャージャ１０６においても、上記実施の形態４と同様な効果が得られる。
また、実施の形態４と同様に、アクチュエータ４４よりロッド３６ｂに入力される回転力に対して、ウォームギヤ３６ａ及びラック７６ｈを介して、可動遮熱板７６に伝達される周方向の力は、大きくなる。
実施の形態６において、ロッド３６ｂの軸方向は可動遮熱板７７の周方向であったが、それに限定されるものではなく、例えば、図１８の紙面上おいて、ロッド３６ｂの軸方向を９０°回転させるとともに、ウォームギヤ３６ａ及びラック７６ｈの歯すじを変更したものとしてもよい。
【００４４】
実施の形態７．
実施の形態７に係る可変ジオメトリターボチャージャ１０７におけるタービンホイール２の周辺部について図１９〜２１に基づいて説明する。
図１９に示すように、この実施の形態７に係る可変ジオメトリターボチャージャ１０７におけるタービンホイール２の周辺部の構造は、実施の形態６における可動遮熱板７６を移動する構造を変更したものである。すなわち、実施の形態６において、可動遮熱板７６の筒部７６ａの端部にラック７６ｈが形成されていたが、実施の形態７においては、可動遮熱板７７の筒部７７ａの外周面７７ｆにフランジ形状の凸部７７ｈを環状に形成し、この凸部７７ｈにラック７７ｉを形成したものである。
【００４５】
すなわち、可動遮熱板７７における筒部７７ａの外周面７７ｆにおいて、その端部には、径方向外側に突出し、フランジ形状を有する凸部７７ｈが環状に形成されている。また、凸部７７ｈの周方向外側の面には、ラック７７ｉが形成されている。
さらに、図２０に示すように、ロッド３７ｂは、一方の端部にウォームギヤ３７ａが一体に形成されている。可動遮熱板７７の凸部７７ｈに形成されたラック７７ｉは、このウォームギヤ３７ａと係合する形状に形成されており、ラック７７ｉはウォームギヤ３７ａとねじ係合部を構成している。また、ターボチャージャ１０７の外部において、ロッド３７ｂの他方の端部はアクチュエータ４４と連結されている。
よって、実施の形態６と同様に、可動遮熱板７７を周方向に移動する構造は、ウォームギヤ３７ａ及びラック７７ｉを介して、ロッド３７ｂの回転力を、可動遮熱板７７の周方向の力に変換するものである。
その他の構造については、実施の形態６と同様である
【００４６】
次に、この実施の形態７に係る可変ジオメトリターボチャージャ１０７のタービンホイール２の周辺部の動作について、図２１に基づいて説明する。
実施の形態６と同様に、アクチュエータ４４を作動させると、ウォームギヤ３７ａはロッド３７ｂと一体となって周方向に回転するとともに、ウォームギヤ３７ａと係合するラック７７ｉは、ロッド３７ｂの軸方向に移動する。よって、可動遮熱板７７はその周方向に移動する。
その他の動作については、実施の形態６と同様である。
【００４７】
このように、実施の形態７における可変ジオメトリターボチャージャ１０７においても、上記実施の形態６と同様な効果が得られる。
また、実施の形態６と同様に、アクチュエータ４４よりロッド３７ｂに入力される回転力に対して、ウォームギヤ３７ａ及びラック７７ｉを介して、可動遮熱板７７に伝達される周方向の力は大きくなる。
実施の形態７においては、ロッド３７ｂの軸方向はタービンシャフト４に対して垂直であったが、それに限定するものでなく、例えば、ウォームギヤ３７ａ及びラック７７ｉの歯すじを変更して、タービンシャフト４に平行にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る可変ジオメトリターボチャージャにおけるタービンホイール周辺部の構造を示す断面側面図である。
【図２】図１のベーンが開かれた状態におけるＩａ−Ｉａ線に沿った断面図である。
【図３】図１のベーンが閉じられた状態におけるＩａ−Ｉａ線に沿った断面図である。
【図４】図１の可動遮熱板を周方向に移動する構造を示す模式図である。
【図５】図１のＩｂ−Ｉｂ線に沿った断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る可変ジオメトリターボチャージャにおけるタービンホイール周辺部の構造を示す断面側面図である。
【図７】図６のベーンが開かれた状態におけるＩＩａ−ＩＩａ線に沿った断面図である。
【図８】図６のベーンが閉じられた状態におけるＩＩａ−ＩＩａ線に沿った断面図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係る可変ジオメトリターボチャージャにおけるタービンホイール周辺部の構造を示す断面側面図である。
【図１０】この発明の実施の形態４に係る可変ジオメトリターボチャージャにおけるタービンホイール周辺部の構造を示す断面側面図である。
【図１１】図１０の可動遮熱板を周方向に移動する構造を示す模式図である。
【図１２】図１０のＩＶａ−ＩＶａ線に沿った断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態５に係る可変ジオメトリターボチャージャにおけるタービンホイール周辺部の構造を示す断面側面図である。
【図１４】図１３の可動遮熱板を周方向に移動する構造を示す模式図である。
【図１５】図１３のＶａ−Ｖａ線に沿った断面図である。
【図１６】この発明の実施の形態６に係る可変ジオメトリターボチャージャにおけるタービンホイール周辺部の構造を示す断面側面図である。
【図１７】図１６の可動遮熱板を周方向に移動する構造を示す模式図である。
【図１８】図１６のＶＩａ−ＶＩａ線に沿った断面図である。
【図１９】この発明の実施の形態７に係る可変ジオメトリターボチャージャにおけるタービンホイール周辺部の構造を示す断面側面図である。
【図２０】図１９の可動遮熱板を周方向に移動する構造を示す模式図である。
【図２１】図１９のＶＩＩａ−ＶＩＩａ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７  可変ジオメトリターボチャージャ、２  タービンホイール、３  タービンハウジング、３４ａ，３５ａ  雄ねじ部（ねじ係合部）、３６ａ，３７ａ  ウォームギヤ（ねじ係合部）、４  タービンシャフト、５  ベアリングハウジング、５ｅ  環状溝（第２環状溝）、５ｆ  ウォータージャケット（冷却通路）、７１，７４，７５，７６，７７  可動遮熱板（可動部材）、７１ｃ  嵌合移動部、７１ｅ  環状溝（第１環状溝）、７４ｈ  ボス（ねじ係合部）、７５ｉ  雌ねじ穴（ねじ係合部）、７６ｈ，７７ｉ  ラック（ねじ係合部）、８  ロックリング（環状のリング）、１０，１３  ノズルリング、２０，２２，２３  ベーン。
【図１】
2009002246.tif 000003
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2009002246.tif 000017
【図１６】
2009002246.tif 000018
【図１７】
2009002246.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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