CN103649491B - 可变喷嘴机构的开度限制结构及可变容量型涡轮增压机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可变喷嘴机构的开度限制结构及可变容量型涡轮增压机，所述可变喷嘴机构的开度限制结构设有：可变喷嘴机构部（23）；开度限制构件（43），其使固定喷嘴安装部（21）的轴承座（13）的内筒外周面（41）与杆板（33）的内周侧端面相互抵接来限制喷嘴叶片（19a）的角度；排出凹部（47），其在开度限制构件（43）的周围且杆板（33）的内周侧端部，将堆积在杆板（33）的内周侧端部与喷嘴安装部（21）及轴承座（13）的间隙内的油烟排出。

Description

可变喷嘴机构的开度限制结构及可变容量型涡轮增压机

技术领域

本发明涉及一种包括能够使多个喷嘴叶片的叶片角发生变化的可变喷嘴结构的可变容量型涡轮增压机，特别是，涉及一种不因发动机的废气中含有的油烟的堆积而使可变喷嘴机构的开闭动作及开度限制受到恶劣影响的可变喷嘴结构的开度限制结构及包括该开度限制结构的可变容量型涡轮增压机。

背景技术

在车辆用内燃机等使用的较小型的排气涡轮增压机中，采用使来自发动机的废气向形成于涡轮壳体的蜗壳内填充并通过设在该蜗壳的内周侧的多个喷嘴叶片，对设在该喷嘴叶片的内周侧的涡轮转子产生作用的结构。

另外，多使用包括能够使多个喷嘴叶片的叶片角发生变化的可变喷嘴机构的可变容量型涡轮增压机。

在该可变喷嘴机构中，使喷嘴叶片的角度发生变化，但是喷嘴叶片的全闭位置（最小使用开度位置）或全开位置（最大使用开度位置）是从涡轮增压机的要求性能和安全性的观点出发来设定的，一般设置止动机构来限制其全开开度位置或全闭开度位置。

作为止动机构的例子，已知专利文献1（日本特开2000－199433号公报），根据上述专利文献1，公开了如下结构，即，作为止动销的滚轮销部件的大径圆盘部通过与位于滚轮销部件两侧的开闭杆中的一个开闭杆的一个侧面接触来控制喷嘴叶片的全开角度，另一方面，通过与另一个开闭杆的一个侧面接触来控制喷嘴叶片的全闭角度。

另外，在专利文献2（日本特开2002－256877号公报）中，在不设置止动销的情况下进行角度控制，如本申请附图9所示，公开了如下内容，即，在可变容量涡轮机的可变喷嘴机构中，至少在相邻的两个杆板01上，形成通过向喷嘴叶片开启方向移动来相互抵接、从而使该喷嘴叶片卡止在全开位置的两个全开侧卡止面03，另外，在各杆板01与形成于喷嘴安装部05的喷嘴安装部侧卡止面07之间，分别形成通过在喷嘴叶片的最小开度位置相互抵接来使喷嘴叶片卡止在最小开度位置的闭止侧卡止面07。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000－199433号公报

专利文献2：日本特开2002－256877号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，若为了决定所述专利文献1所示的喷嘴叶片开度的全开及全闭而设置止动销并使开闭杆与销抵接，则存在止动销的固定位置要求精度、限制开度容易因止动销与抵接在该止动销上的连杆之间的摩擦而发生变化、以及限制开度容易在不与止动销抵接的杆及连杆磨损时发生变化等问题。

另外，在如专利文献2那样不使用止动销的结构中，虽然难以受到止动销对定位精度的要求以及销的磨损所造成的影响，但是由于从可变容量型涡轮增压机内的废气通路中泄漏的废气，使废气中的油烟堆积在轴承座内，受该堆积油烟的影响，开闭杆的动作变差，进而产生开度限制的位置发生变化的问题。

即，如图9所示，在杆板01的背面与喷嘴安装部05的侧面的间隙内，进一步来讲是杆板01内周侧的端面与喷嘴安装部05的台阶状的相关喷嘴安装部侧卡止面07之间等处，容易堆积油烟，由于这些堆积的油烟损害开闭杆的顺畅动作，进而使限制角度产生偏差。

因此，本发明是鉴于上述问题而做出的，其目的在于提供一种难以受到废气中包含的油烟的堆积所造成的影响，并且能够准确地限制喷嘴叶片开度的可变喷嘴机构的开度限制结构以及包括该开度限制结构的可变容量型涡轮增压机。

用于解决技术问题的手段

为了达到所述目的，本发明的特征在于，包括：可变喷嘴机构、开度限制构件和排出部，所述可变喷嘴机构包括：可变的喷嘴叶片，其使喷嘴轴部能够旋转地支承于固定在壳体内部的喷嘴安装部，并且沿涡轮的圆周方向配置有多个；环状的喷嘴驱动部件，其能够通过促动器绕涡轮轴心旋转，从而驱动所述喷嘴叶片的喷嘴轴部旋转；与所述喷嘴叶片相同数量的连结部件，其将多个所述喷嘴叶片的喷嘴轴部与所述喷嘴驱动部件连结，通过被所述喷嘴驱动部件摆动来使所述喷嘴轴部旋转；所述开度限制构件使固定有所述喷嘴安装部的壳体的内筒外周面与所述连结部件的内周侧端面相互抵接，从而限制所述喷嘴叶片的角度；所述排出部形成在该开度限制构件的周围且所述连结部件的内周侧端部、所述喷嘴安装部和所述壳体中的至少任一部件上，将堆积在所述连结部件的内周侧端部与喷嘴安装部及壳体之间的间隙内的油烟排出。

根据上述发明，通过使壳体的内筒外周面与连结部件的内周侧端面相互抵接来构成限制所述喷嘴叶片的角度的开度限制构件，并且，在所述连结部件的内周侧端部、所述喷嘴安装部和所述壳体中的至少任一部件上，形成使堆积在连结部件的内周侧端部与喷嘴安装部及壳体之间的间隙内的油烟排出的排出部，因此，包含在废气中的油烟难以堆积在连结部件的内周侧端部与喷嘴安装部及壳体之间的间隙中。

其结果是，喷嘴叶片的开度限制不受油烟堆积的恶劣影响，开度（全开及全闭）限制能够高精度地准确地进行限制。

另外，在本发明中，优选的是，所述排出部可以是形成在所述连结部件的内周侧端面的排出凹部，该凹部在所述连结部件向与壳体抵接的方向旋转时，利用连结部件的内周侧端面排出堆积油烟。

通过如此地构成，将堆积在所述连结部件的内周侧端面与壳体的内筒外周面之间的间隙内的油烟以排出或者推出的方式排出，因此，能够有效地防止油烟向连结部件的内周侧端面与壳体的内筒外周面之间的间隙内堆积。

另外，在本发明中，优选的是，所述排出部可以由排出槽部构成，该排出槽部沿周向形成在所述连结部件与喷嘴安装部之间的间隙的内周侧的所述壳体的内筒外周面上。

通过如此地构成，堆积在连结部件的内周侧端部的喷嘴安装部侧的侧面与喷嘴安装部之间的间隙内的油烟被排出槽部沿涡轮周向排出，因此，能够有效地防止油烟向连结部件的内周侧端面与壳体的内筒外周面之间的间隙内堆积。

另外，在本发明中，优选的是，所述槽在涡轮周向上可以形成至比所述连结部件的内周侧端部的抵接面更广的范围，在涡轮轴向上可以形成至所述连结部件的内周侧端部的抵接面的大致一半的位置。

通过如此地构成，堆积在连结部件的内周侧端部的喷嘴安装部侧的侧面与喷嘴安装部之间的间隙内的油烟被排出槽部沿涡轮周向排出，而且还易于被排出槽部向涡轮轴向排出，因此，能够更有效地防止油烟向连结部件的内周侧端面与壳体的内筒外周面之间的间隙内堆积。

另外，在本发明中，优选的是，所述排出部可以由薄板部构成，该薄板部为所述连结部件的内周侧端部的进行所述抵接的部分的板厚比其他部分更薄。

通过如此地构成，堆积在连结部件的内周侧端部的喷嘴安装部侧的侧面与喷嘴安装部之间的间隙内的油烟能够被有效地向涡轮轴向排出，因此，能够有效地防止油烟向连结部件的内周侧端面与壳体的内筒外周面之间的间隙内堆积。而且，由于是薄板部，所以抵接面积小，也难以发生油烟堆积。

另外，本发明的特征在于，设置所述可变喷嘴机构的开度限制结构来构成可变容量型涡轮增压机。

通过如此地构成，即使是通过使壳体的内筒外周面与连结部件的内周侧端面相互抵接来构成限制所述喷嘴叶片的角度的开度限制构件的可变喷嘴机构，包含在废气中的油烟也难以堆积在连结部件的内周侧端部与喷嘴安装部及壳体之间的间隙中，因此，可以得到一种能够在不受油烟堆积的恶劣影响的情况下高精度地准确地进行开度（全开及全闭）限制的可变容量型涡轮增压机。

发明效果

根据本发明，通过使壳体的内筒外周面与连结部件的内周侧端面相互抵接来构成限制所述喷嘴叶片的角度的开度限制构件，并且，在所述连结部件的内周侧端部、所述喷嘴安装部和所述壳体中的至少任一部件上，形成使堆积在连结部件的内周侧端部与喷嘴安装部及壳体之间的间隙内的油烟排出的排出部，因此，能够防止包含在废气中的油烟堆积在连结部件的内周侧端部与喷嘴安装部及壳体之间的间隙中。

其结果是，能够在喷嘴叶片的开度限制不受油烟堆积的恶劣影响的情况下，使开度（全开及全闭）限制高精度地准确地进行限制。

附图说明

图1是对表示本发明第一实施方式的可变容量型涡轮增压机的整体结构进行表示的主要部位的剖视图。

图2是表示第一实施方式的可变喷嘴机构部的整体结构的立体说明图。

图3是图2的主要部位放大图。

图4是第一实施方式的排出部的放大立体图。

图5是第二实施方式的排出部的主要部位剖视图。

图6是第三实施方式的排出部的主要部位剖视图。

图7是比较例的排出部的主要部位剖视图。

图8是第二实施方式的说明图。

图9是表示现有技术的说明图。

具体实施方式

以下，利用图示的实施方式对本发明进行详细说明。不过，只要没有特别进行特定的记载，则记载在该实施方式中的结构部件的尺寸、材质、形状及其相对配置等就不是要将该发明的范围仅限定于此的意思。

（第一实施方式）

参照图1～图4对本发明第一实施方式进行说明。

图1表示可变容量型排气涡轮增压机（以下称为排气涡轮增压机）1的一个例子，是沿旋转轴线的局部剖视图，仅表示旋转轴线以上的上半部分。

如图1所示，在排气涡轮增压机1中设有厚壁筒状的涡轮壳体3，在该涡轮壳体3的上流侧外周部，呈涡旋状地形成有蜗壳5。另一方面，在涡轮壳体3的上流侧内周部设有辐流型的涡轮转子7。

安装涡轮转子7的未图示的涡轮轴的旋转中心是图中的旋转轴心K，该涡轮轴在与涡轮转子7相反的一侧设有压缩机。另外，涡轮轴经由未图示的轴承旋转自如地支承于轴承座13。

在轴承座13的背面15形成有环状的凹部17，在该凹部17内，收纳有包括喷嘴19及喷嘴安装部21等的作为涡轮组件的可变喷嘴机构部23。

另外，在辐流型的涡轮转子7的背面与轴承座13之间，为了使通过涡轮转子7的废气不向轴承座13的凹部17侧泄露、并且为了提高隔热功能，设有涡轮背板18。

喷嘴19绕旋转轴心K等间隔地设有多个，并且在涡轮的半径方向上的位置位于蜗壳5的内周侧。

另外，喷嘴19具有喷嘴叶片19a和喷嘴轴19b。喷嘴轴19b能够旋转地支承在固定于轴承座13的喷嘴安装部21上，该喷嘴轴19b的支承部绕旋转轴心K等间隔地设有多个。利用该可变喷嘴机构部23，能够使喷嘴叶片19a的叶片角发生变化。

喷嘴叶片19a配置在喷嘴安装部21与环状的喷嘴板27之间，该喷嘴板27与该喷嘴安装部21以通过未图示的喷嘴支座隔开规定间隔且在涡轮轴向上相对的方式连结，该喷嘴板27与涡轮壳体3的内筒部前端侧嵌合。而且，在涡轮壳体3的内筒部前端侧的嵌合部位配置有密封环28，在轴承座13与涡轮壳体3的嵌合部位配置有密封环30。

在喷嘴安装部21沿径向设有台阶部29，圆环状的驱动环31以与旋转轴心K同心的方式能够旋转地嵌合在该台阶部29。在驱动环31上，如图2、图3那样沿周向排列卡合有多个葫芦形状的杆板33，该杆板33的一端部安装在驱动环31上，另一端部连结在喷嘴轴19b的端部，该喷嘴轴19b沿与旋转轴心K相同的方向贯穿喷嘴安装部21的内部。

并且，与驱动环31绕旋转轴心K旋转的角度对应地，喷嘴轴19b进行旋转，与其角度对应地，喷嘴叶片19a进行旋转。即，通过使驱动环31旋转来调整喷嘴19的开度。在此，在周向上设有十二个喷嘴叶片19a，与之对应地，绕旋转轴心K设有十二个杆板33。

另外，在比设有驱动环31的喷嘴安装部21的台阶部29稍靠下方的部位（中心附近）设有铆钉34（参照图3）。利用该铆钉34的凸缘状头部保持驱动环31的环状内周部分，使其不从台阶部29脱落。

设置如上所说明的喷嘴19（19a、19b）、喷嘴安装部21、喷嘴板27、驱动环31以及杆板33并使其组件化，构成可变喷嘴机构部23。

另外，以贯穿轴承座13的背面15的方式设有未图示的连杆机构的旋转轴，该旋转轴使将来自促动器的往复位移转换成旋转位移的旋转力向所述驱动环31的卡合部36（参照图2）传动。

按以上方式构成的排气涡轮增压机1的动作是，来自发动机的废气进入蜗壳5，一边沿该蜗壳5的涡旋旋转一边流入喷嘴叶片19a。然后，该废气在喷嘴叶片19a的叶片之间通过并从外周侧流入涡轮转子7，在沿半径方向朝向中心侧流动而对涡轮转子7膨胀做功之后，沿轴向流动，被导向气体出口而送出到机体外部。

当控制排气涡轮增压机1的容量时，设定使流过喷嘴叶片19a的废气达到所需流速的该喷嘴叶片19a的叶片角，利用叶片角控制构件（未图示）变更叶片角。与上述叶片角对应的促动器的往复位移被传递至驱动环31，并且驱动该驱动环31旋转。通过该驱动环31的旋转，杆板33进行旋转，使固定在杆板33的另一端部的喷嘴轴19b进行旋转，通过该喷嘴轴19b的旋转，喷嘴叶片19a进行旋转，使得叶片角发生变化。

接着，对本发明的喷嘴叶片19a的叶片角的开度限制构件及堆积油烟的排出结构进行说明。

如图2、图3所示，大致葫芦形状的杆板33的一端部安装在驱动环31上，另一端部连结在喷嘴轴19b的端部，该喷嘴轴19b沿与旋转轴心K相同的方向贯穿喷嘴安装部21的内部。

该杆板33的内周侧端面形成为平缓曲面形状，并且，该杆板33的内周侧端面在杆板33向喷嘴叶片19a的全开方向旋转时与固定有喷嘴安装部21的轴承座13的内筒外周面41抵接，该抵接部位形成将喷嘴叶片19a的角度限制在规定开度的开度限制部（开度限制构件）43。该抵接部位在本实施方式中作为喷嘴叶片19a全开时的开度限制部43起作用。

此外，全闭时的开度限制部是通过使杆板33的侧面与图3所示的销45抵接来进行的。

如图3的虚线圆内以及图4所示，在杆板33的内周侧端面上，以杆板33的下端角部突出的形状形成有开度限制部43，杆板33从该开度限制部43向喷嘴叶片19a的全开方向动作的方向（图3的箭头P方向），沿杆板33的内周侧端面的周向连续地形成有排出凹部47，利用该排出凹部47发挥作用，从而在杆板33向与轴承座13的内筒外周面41抵接的方向旋转时利用杆板33的内周侧端面和突起状的开度限制部43排出或者推出堆积油烟，使油烟不发生堆积。

对于排出凹部47的形状，设定为易于沿杆板33的内周侧端面排出堆积油烟的间隙形状即可，例如，可以设为间隙δ（图4）沿旋转方向增大的形状。另外，该排出凹部47也可以不是如图4那样端面全被切削的形状，而是在杆板33的内周侧端面上沿周向形成为多条的槽形状，只要能够获得油烟的排出功能即可。

通过涡轮转子7的废气经由喷嘴轴19b与喷嘴安装部21之间的滑动部、喷嘴安装部21与轴承座13之间的嵌合部、涡轮背板18与喷嘴安装部21及轴承座13之间的嵌合部，向轴承座13的凹部17侧泄露，并且，废气中的油烟堆积在凹部17内。

特别是，容易堆积在杆板33与喷嘴安装部21之间的间隙A内、杆板33的内周侧端面与轴承座13的内筒外周面41之间的间隙B内。

由于油烟堆积在该间隙A、B内，所以变为喷嘴叶片的全开位置不能打开至全开的状态，存在增压至所需限度以上的问题，而在本实施方式中，每当杆板33向全开方向旋转时，都会通过旋转，起到利用杆板33的内周侧端面和突起状的开度限制部43排出堆积油烟的作用，因此，能够防止油烟向杆板33的内周侧端面与轴承座13的内筒外周面41之间的间隙B内的堆积加剧，总是能够利用开度限制部43稳定地控制最大开度。

（第二实施方式）

接着，参照图5、图8对第二实施方式进行说明。

图5表示第二实施方式的排出部50，是图3的D－D线剖面的放大图。

在D－D线剖面的位置，利用铆钉34的凸缘状的头部进行保持，以使驱动环31不从喷嘴安装部21的台阶部29脱落，在该铆钉34位置的周侧，形成有所述开度限制部43。

如图5所示，排出部50由排出槽部52构成，该排出槽部52沿周向形成在杆板33与喷嘴安装部21之间的间隙的内周侧且轴承座13的内筒外周面41上。该排出槽部52在涡轮周向上，如图8的U所示地形成至比杆板33的开度限制部43的抵接面更广的范围，在涡轮轴向上，如图5的W2所示地形成至杆板33的内周侧端部的抵接面的宽度W1的大致一半的位置。

此外，排出槽部52在涡轮周向上的形成位置也可以不是图8的U所示的一部分，而是在整周上毗连地形成。

通过以此方式构成排出槽部52，堆积在杆板33的内周侧端部（内周侧的端面及侧面）的喷嘴安装部21一侧的侧面与喷嘴安装部21之间的间隙内的油烟，被排出槽部52沿涡轮周向排出，能够有效地防止堆积在杆板33的内周侧端部与轴承座13的内筒外周面41及喷嘴安装部21之间的间隙内的油烟。如果能确保该排出槽部足够地大，就能省略第一实施方式所示的杆板的排出凹部。

此外，由于该排出槽部52在涡轮轴向上形成至杆板33的内周侧端部的抵接面的宽度W1的大致一半的位置，因此，杆板33的内周侧端面的抵接面宽度缩小，由此，能够减少堆积在杆板33的内周侧端面与轴承座13的内筒外周面41之间的油烟的量。

对于排出槽部52在涡轮轴向上的宽度，若使抵接面比大致一半小，则杆板33的内周侧端面的磨损有可能变大，准确的开度限制将变得困难，另外，若使抵接面比大致一半大，则难以获得油烟的排出功能，因此，如图8所示的比较例那样，使排出槽部52相对于杆板33的内周侧端部的板厚W1形成至其大致一半的程度即可。

根据第二实施方式，堆积在杆板33的内周侧端部的喷嘴安装部21侧的侧面与喷嘴安装部21之间的间隙内的油烟将通过排出槽部52的长度U沿涡轮周向排出，而且，通过将排出槽部52在涡轮轴向上的宽度W2的抵接面侧的位置设定在板厚W1大致一半的位置，还减少了堆积在杆板33的内周侧端面与轴承座13的内筒外周面41之间的油烟的量，并且排出槽部52内的油烟也易于向涡轮轴向排出。由此，能够高效地排出容易堆积在杆板33的内周侧端部的开度限制部43周围的油烟。

（第三实施方式）

接着，参照图6对第三实施方式进行说明。

图6表示第三实施方式的排出部60，是图3的D－D线剖面的放大图。

如图6所示，排出部60相对于图7的比较例所示的板厚W1减小了板厚，将杆板62的内周侧端部的板厚设为W3。也就是说，排出部60由薄板部64构成，该薄板部64是通过使杆板62的内周侧端部的板厚W3比其他部分、也就是与驱动环31进行安装的一端部分更薄而形成的。

根据第三实施方式，通过减少与轴承座13的内筒外周面41之间的抵接面，能够使堆积在杆板62的内周侧端面与轴承座13的内筒外周面41之间的油烟的量减少，并且，堆积在杆板62的内周侧端部的喷嘴安装部21侧的侧面与喷嘴安装部21之间的间隙内的油烟也通过薄板部64的宽度W3容易地向涡轮轴向排出。

由此，能够高效地排出容易堆积在杆板33的内周侧端部的开度限制部43周围的油烟。

此外，对于宽度W3，需要像第二实施方式那样在考虑杆板62的内周侧端面的磨损点以及从抵接面排出油烟的排出性能这两方面后再进行设定。

毫无疑问，以上第一实施方式～第三实施方式既可以各自单独构成，又可以适当组合。

工业实用性

根据本发明，通过在所述连结部件的内周侧端部、所述喷嘴安装部和所述壳体中的至少任一部件上，形成使堆积在连结部件的内周侧端部与喷嘴安装部及壳体之间的间隙内的油烟排出的排出部，从而能够使包含在废气中的油烟难以堆积在连结部件的内周侧端部与喷嘴安装部及壳体之间的间隙中，因此适于应用到可变喷嘴机构的开度限制结构及可变容量型涡轮增压机。

Claims (6)

1.一种可变喷嘴机构的开度限制结构，其特征在于，包括：可变喷嘴机构、开度限制构件和排出部，

所述可变喷嘴机构包括：

可变的喷嘴叶片，其使喷嘴轴部能够旋转地支承于固定在壳体内部的喷嘴安装部，并且沿涡轮的圆周方向配置有多个；

环状的喷嘴驱动部件，其能够通过促动器绕涡轮轴心旋转，从而驱动所述喷嘴叶片的喷嘴轴部旋转；

与所述喷嘴叶片相同数量的连结部件，其将多个所述喷嘴叶片的喷嘴轴部与所述喷嘴驱动部件连结，通过被所述喷嘴驱动部件摆动而使所述喷嘴轴部旋转；

所述开度限制构件使固定有所述喷嘴安装部的壳体的内筒外周面与所述连结部件的内周侧端面相互抵接，从而限制所述喷嘴叶片的角度；

所述排出部形成在该开度限制构件的周围且所述连结部件的内周侧端部、所述壳体中的至少任一部件上，将堆积在所述连结部件的内周侧端部与喷嘴安装部及壳体之间的间隙内的油烟排出，从而不会在所述间隙内堆积油烟。

2.如权利要求1所述的可变喷嘴机构的开度限制结构，其特征在于，

所述排出部是形成在所述连结部件的内周侧端面的排出凹部，该排出凹部在所述连结部件向与壳体抵接的方向旋转时，利用连结部件的内周侧端面排出堆积油烟。

3.如权利要求1所述的可变喷嘴机构的开度限制结构，其特征在于，

所述排出部由排出槽部构成，该排出槽部沿周向形成在所述连结部件与喷嘴安装部之间的间隙的内周侧的壳体的内筒外周面上。

4.如权利要求3所述的可变喷嘴机构的开度限制结构，其特征在于，

所述排出槽部在涡轮周向上形成至比所述连结部件的内周侧端部的抵接面更广的范围，在涡轮轴向上形成至所述连结部件的内周侧端部的抵接面的大致一半的位置。

5.如权利要求1所述的可变喷嘴机构的开度限制结构，其特征在于，

所述排出部由薄板部构成，该薄板部为所述连结部件的内周侧端部的进行抵接的部分的板厚比其他部分更薄。

6.一种可变容量型涡轮增压机，其特征在于，包括所述权利要求1至5中任一项所述的可变喷嘴机构的开度限制结构。