CN113366208B - 可变喷嘴单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可变喷嘴单元。可变喷嘴单元(100)具备：第一板(110)、第二板(120)、分别具有旋转轴部(142)以及叶片(144)的多个喷嘴叶片(140)、多个叶片臂(160)以及协调环(170)。各叶片臂(160)具有卡合部(164)。多个叶片臂(160)包含至少一个延长臂(161)。延长臂(161)具有延长部(166)，该延长部(166)具有从卡合部(164)朝向第二板(120)延伸的形状。第二板(120)具有接纳延长部(166)的接纳部(122)。接纳部(122)具有在各喷嘴叶片(140)使排气流路的流路面积最大的位置以及最小的位置与延长部(166)抵接的抵接壁(124)。

Description

可变喷嘴单元
技术领域
本发明涉及可变喷嘴单元。
背景技术
以往，公知有使朝向涡轮增压器的涡轮叶轮的排气的流路面积的大小变化的可变喷嘴单元。例如，在日本特开2010-180864号公报(以下称为“专利文献1”。)中公开了具备侧板、主板、多个喷嘴销、多个喷嘴叶片、多个臂、协调环以及限位器的可变喷嘴单元。侧板以及主板分别形成为圆环状。在侧板与主板间形成有排气的排气流路。各喷嘴销以能够相对于侧板以及主板相对旋转的方式被各板保持。各喷嘴叶片是改变排气流路的流路面积的大小的部件，以与该喷嘴销一起绕各喷嘴销的中心轴旋转的方式固定于喷嘴销。各臂在排气流路的外侧与喷嘴销连接，使各喷嘴销绕其中心轴旋转。在协调环的内周面形成有与各臂的端部卡合的凹部。因此，协调环旋转，由此全部的臂同时绕喷嘴销旋转。由此，各喷嘴叶片的姿势被改变，所以排气流路的流路面积的大小被改变。另外，在协调环的内周面形成有切口部，在该切口部内设置有限位器。限位器固定于主板，是限制协调环的旋转角度的部件。具体地说，限位器在各喷嘴叶片使排气流路的流路面积最大的位置以及最小的位置，与切口部的内表面抵接。
专利文献1：日本特开2010-180864号公报
在专利文献1所记载那样的可变喷嘴单元中，需要用于限制协调环的旋转角度的专用的部件(限位器)，另外，还产生组装该专用的部件的工序。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够省略用于限制协调环的旋转角度范围的专用部件的可变喷嘴单元。
根据本发明的可变喷嘴单元是调整涡轮增压器的排气流路的流路面积的大小的可变喷嘴单元。该可变喷嘴单元具备：第一板，其形成为圆环状；第二板，其配置于与上述第一板对置的位置，并形成为圆环状，在上述第一板与上述第二板之间形成上述排气流路；多个喷嘴叶片，其分别具有旋转轴部以及叶片，上述旋转轴部以能够相对于上述第一板以及上述第二板相对旋转的方式被上述第一板以及上述第二板保持，并具有沿着从上述第一板朝向上述第二板的朝向从上述第二板突出的突起部，上述叶片配置于上述第一板与上述第二板间，并以与上述旋转轴部一起绕上述旋转轴部的中心轴旋转的方式与上述旋转轴部连接，该多个喷嘴叶片能够改变上述排气流路的流路面积的大小；多个叶片臂，其与各上述旋转轴部的上述突起部连接，使各上述旋转轴部绕其中心轴旋转；以及协调环，其以能够相对于上述第二板绕上述第二板的中心轴相对旋转的方式被上述第二板支承，与相对于上述第二板的相对旋转对应地使上述多个叶片臂的各叶片臂绕各上述旋转轴部旋转。上述协调环具有沿着上述协调环的周向排列并且保持各上述叶片臂的多个臂保持部。各上述叶片臂具有与上述臂保持部卡合的卡合部。上述多个叶片臂包含至少一个延长臂。上述延长臂具有延长部，该延长部具有从上述卡合部朝向上述第二板延伸的形状。上述第二板具有接纳上述延长部的接纳部。上述接纳部具有在上述多个喷嘴叶片的各喷嘴叶片使上述排气流路的流路面积最大的位置以及最小的位置与上述延长部抵接的抵接壁。
在本可变喷嘴单元中，多个叶片臂包含具有延长部的延长臂，第二板具有接纳部，延长部与接纳部的抵接壁抵接，由此以在各喷嘴叶片使排气流路的流路面积最大的位置与最小的位置之间旋转的方式，限制协调环的旋转角度范围。因此，能够通过叶片臂与第二板来限制协调环的旋转角度范围，而不使用现有那样的用于限制协调环的旋转角度范围的专用的部件。
在上述可变喷嘴单元中，上述多个臂保持部的各臂保持部也可以具有以从上述协调环的外边缘部朝向上述协调环的径向的内侧的方式凹陷的形状，各上述叶片臂也可以还具有：连接部，其与上述突起部连接；以及连结部，其配置于上述第二板与上述协调环相互重叠的方向上的上述协调环的外侧，连结上述连接部与上述卡合部。在这种情况下中，优选在上述连结部与上述协调环之间形成有间隙。
这样，能够减少协调环的直径，并且避免在连结部与协调环间的摩擦的产生，所以抑制喷嘴叶片相对于各板倾斜的情况。
另外，优选上述卡合部与上述第二板分离。
这样，由于避免了卡合部与第二板间的摩擦的产生，所以更可靠地抑制喷嘴叶片相对于各板倾斜的情况。
如上所述，根据本发明，能够提供一种能够省略用于限制协调环的旋转角度范围的专用部件的可变喷嘴单元。
附图说明
图1是简要表示包含本发明的一实施方式的可变喷嘴单元的涡轮增压器的结构的剖视图。
图2是图1所示的可变喷嘴单元的立体图。
图3是图1所示的可变喷嘴单元的立体图。
图4是图1所示的可变喷嘴单元的俯视图。
图5是图4中的V-V线的剖视图。
图6是图4中的VI-VI线的剖视图。
具体实施方式
参照附图来说明本发明的实施方式。此外，以下在参照的附图中，对相同或者与其相当的部件标准相同的附图标记。
图1是简要表示包含本发明的一实施方式的可变喷嘴单元的涡轮增压器的结构的剖视图。如图1所示，涡轮增压器1具有：压缩机叶轮10、压缩机壳体12、涡轮叶轮20、涡轮壳体22、轴30、轴承31、轴承壳体32、可变喷嘴单元100以及施力部件200。该涡轮增压器1被搭载于汽车等车辆。
压缩机叶轮10压缩大气等气体。压缩机壳体12收纳有压缩机叶轮10。
涡轮叶轮20被从发动机(省略图示)排出的排气旋转驱动。涡轮壳体22收纳有涡轮叶轮20。
轴30连接压缩机叶轮10与涡轮叶轮20。因此，涡轮叶轮20的旋转驱动力被向压缩机叶轮10传递。轴承31承受轴30。轴承壳体32收纳有轴30以及轴承31。轴承壳体32配置于压缩机壳体12与涡轮壳体22之间。
可变喷嘴单元100配置于涡轮壳体22内。可变喷嘴单元100能够调整排气的排气流路的流路面积的大小。图2以及图3是图1所示的可变喷嘴单元的立体图。图4是图1所示的可变喷嘴单元的俯视图。图5是图4中的V-V线的剖视图。图6是图4中的VI-VI线的剖视图。如图1～图6所示，可变喷嘴单元100具有：第一板110、第二板120、多个隔离物130、多个喷嘴叶片140、多个叶片臂160、协调环170、多个(在本实施方式中为五个)滑块180。
第一板110形成为圆环状。第一板110以其中心与轴30的中心轴一致的姿势配置于涡轮壳体22内。在本实施方式中，如图1所示，在第一板110一体地设置有护罩112。但是，护罩112也可以由与第一板110不同的部件构成。
第二板120形成为圆环状。第二板120配置于比第一板110更接近轴承壳体32的位置，并且与第一板110对置的位置。第二板120以其中心与轴30的中心轴一致的姿势配置于涡轮壳体22内。第二板120在第一板110与该第二板120之间形成有排气流路。
各隔离物130是规定第一板110与第二板120的间隔的部件。各隔离物130配置于第一板110与第二板120之间。如图1所示，第一板110与第二板120相互对置的方向上的各隔离物130的一端部与第一板110连接，同方向上的各隔离物130的另一端部与第二板120连接。
各喷嘴叶片140具有旋转轴部142和叶片144。
各旋转轴部142以能够相对于第一板110以及第二板120相对旋转的方式被第一板110以及第二板120保持。多个旋转轴部142沿着第一板110的周向相互空开间隔地配置。如图5以及图6所示，各旋转轴部142具有沿着从第一板110朝向第二板120的朝向(图5以及图6的向上)从第二板120突出的突起部143。
各叶片144配置于第一板110与第二板120间。各叶片144能够以改变排气流路的流路面积的大小的方式改变姿势。具体地说，各叶片144以绕各旋转轴部142的中心轴与该旋转轴部142一起旋转的方式与旋转轴部142连接。
各叶片臂160与各突起部143连接(例如焊接)。各叶片臂160使各旋转轴部142绕其中心轴旋转。如图2～图5所示，各叶片臂160具有连接部163、卡合部164、以及连结部165。
连接部163是与突起部143连接的部位。连接部163形成为包围突起部143的圆环状。连接部163与突起部143的边界部例如被焊接。
卡合部164是与协调环170卡合的部位。
连结部165是连结连接部163与卡合部164的部位。连结部165具有从连接部163沿旋转轴部142的径向向外延伸的形状。卡合部164以从连结部165的外端部朝向第二板120延伸的方式与连结部165连接。如图5所示，在卡合部164与第二板120之间形成有间隙G1。
协调环170是使全部的叶片臂160同时绕各旋转轴部142旋转的部件。协调环170以能够相对于第二板120绕第二板120的中心轴相对旋转的方式被第二板120支承。协调环170在第一板110与第二板120排列的方向上配置于第二板120与连结部165之间。换言之，连结部165配置于第二板120与协调环170相互重叠的方向上的协调环170的外侧(图5以及图6的上侧)。如图5所示，在连结部165与协调环170之间形成有间隙G2。如图2～图4所示，各叶片臂160与协调环170卡合。因此，协调环170相对于第二板120相对旋转，由此各叶片臂160与旋转轴部142绕各旋转轴部142的旋转中心轴一体地旋转。由此，各叶片144的姿势被改变，所以排气流路的流路面积的大小被改变。具体地说，协调环170具有多个臂保持部172、和曲柄杆保持部174。
各臂保持部172保持各叶片臂160的卡合部164。各臂保持部172设置为沿着协调环170的周向排列。各臂保持部172具有以从协调环170的外边缘部朝向协调环170的径向的内侧的方式凹陷的形状。但是，各臂保持部172也可以形成为以从协调环170的内周部朝向协调环170的径向的外侧的方式凹陷的形状。
曲柄杆保持部174保持使协调环170绕其中心轴旋转的曲柄杆(省略图示)。曲柄杆保持部174设置于协调环170的外边缘部中的相互相邻的臂保持部172间。曲柄杆保持部174具有以从协调环170的外边缘部朝向协调环170的径向的内侧的方式凹陷的形状。
各滑块180与第二板120中的沿着该第二板120的周向相互空开间隔的部位连接，具有从第二板120朝向轴承壳体32突出的形状。各滑块180在与协调环170的内周部接触的位置，以能够相对于第二板120相对旋转的方式与第二板120连接。各滑块180在协调环170的旋转时，一边相对于第二板120相对旋转一边引导协调环170的旋转。
施力部件200是对可变喷嘴单元100施力的部件。施力部件200具有第一施力部210、和第二施力部220。
第一施力部210配置于可变喷嘴单元100与涡轮壳体22之间。第一施力部210以将各滑块180按压在轴承壳体32的方式，朝向轴承壳体32对可变喷嘴单元100施力。第一施力部210由碟形弹簧构成。
第二施力部220配置于轴承壳体32与各滑块180之间。第二施力部220由板簧构成。第二施力部220向与第一施力部210的施力方向相反的方向对滑块180施力。第二施力部220的作用力小于第一施力部210的作用力。
在本实施方式中，多个叶片臂160包含至少一个延长臂161。延长臂161除了具有连接部163、卡合部164以及连结部165之外，还具有延长部166。如图2、图3以及图6所示，延长部166具有从卡合部164朝向第二板120延伸的形状。
第二板120具有接纳延长部166的接纳部122。接纳部122具有从第二板120中的与协调环170对置的一侧的表面朝向第一板110凹陷的形状。在本实施方式中，接纳部122具有朝向第二板120的径向的外侧开口的形状。接纳部122具有底壁123、和一对抵接壁124。
底壁123在与旋转轴部142的轴向平行的方向上与延长部166对置。如图6所示，在底壁123与延长部166之间形成有间隙G3。
一对抵接壁124在各叶片144使排气流路的流路面积最大的位置以及最小的位置，在第二板120的周向上与延长部166抵接。各抵接壁124具有从第二板120的周向的底壁123的端部直立的形状。各抵接壁124也可以形成为在第二板120的周向上以向与对置于该抵接壁124的抵接壁124相反的朝向凸出的方式弯曲的形状。
在本实施方式中，第二板120还具有接纳曲柄杆的前端部的曲柄杆接纳部126。曲柄杆接纳部126具有与接纳部122相同的形状。
如上所述，在本实施方式的可变喷嘴单元100中，多个叶片臂160包含具有延长部166的延长臂161，第二板120具有接纳部122，延长部166与接纳部122的抵接壁124抵接，由此以在各喷嘴叶片140使排气流路的流路面积最大的位置与最小的位置之间旋转的方式，限制协调环170的旋转角度范围。因此，能够通过叶片臂160与第二板120来限制协调环170的旋转角度范围，而不使用现有那样的用于限制协调环170的旋转角度范围的专用的部件。
另外，由于在连结部165与协调环170之间形成有间隙G2，所以避免了在连结部165与协调环170间的摩擦的产生。因此，抑制喷嘴叶片140相对于各板110、120倾斜的情况。
并且，由于在卡合部164与第二板120之间形成有间隙G1，所以避免了在卡合部164与第二板120间的摩擦的产生。因此，更可靠地抑制喷嘴叶片140相对于各板110、120倾斜的情况。
此外，由于在延长部166与接纳部122的底壁123之间形成有间隙G3，所以避免了在延长部166与第二板120间的摩擦的产生。因此，进一步可靠地抑制喷嘴叶片140相对于各板110、120倾斜的情况。
另外，在上述实施方式中，由于具备具有与接纳部122相同的形状的曲柄杆接纳部126，所以与延长臂161以及接纳部122相同，也能够通过曲柄杆和曲柄杆接纳部126，来限制协调环170的旋转角度范围。
此外，应认为此次公开的实施方式在所有方面均为例示而不是限制性的。本发明的范围不是由上述实施方式的说明而是由技术方案示出，而且包含与技术方案等同的含义以及范围内的所有变更。
附图标记的说明
1…涡轮增压器
10…压缩机叶轮
12…压缩机壳体
20…涡轮叶轮
22…涡轮壳体
30…轴
31…轴承
32…轴承壳体
100…可变喷嘴单元
110…第一板
120…第二板
122…接纳部
123…底壁
124…抵接壁
130…隔离物
140…喷嘴叶片
142…旋转轴部
143…突起部
144…叶片
160…叶片臂
161…延长臂
163…连接部
164…卡合部
165…连结部
166…延长部
170…协调环
172…臂保持部
174…曲柄杆保持部
180…滑块
200…施力部件。

Claims (3)

1.一种可变喷嘴单元，其调整涡轮增压器的排气流路的流路面积的大小，其具备：
第一板，其形成为圆环状；
第二板，其配置于与上述第一板对置的位置，并形成为圆环状，在上述第一板与上述第二板之间形成上述排气流路；
多个喷嘴叶片，其分别具有旋转轴部以及叶片，上述旋转轴部以能够相对于上述第一板以及上述第二板相对旋转的方式被上述第一板以及上述第二板保持，并具有沿着从上述第一板朝向上述第二板的朝向从上述第二板突出的突起部，上述叶片配置于上述第一板与上述第二板间，并以与上述旋转轴部一起绕上述旋转轴部的中心轴旋转的方式与上述旋转轴部连接，该多个喷嘴叶片能够改变上述排气流路的流路面积的大小；
多个叶片臂，其与各上述旋转轴部的上述突起部连接，使各上述旋转轴部绕其中心轴旋转；以及
协调环，其以能够相对于上述第二板绕上述第二板的中心轴相对旋转的方式被上述第二板支承，与相对于上述第二板的相对旋转对应地使上述多个叶片臂的各叶片臂绕各上述旋转轴部旋转，
上述协调环具有沿着上述协调环的周向排列并且保持各上述叶片臂的多个臂保持部，
各上述叶片臂具有与上述臂保持部卡合的卡合部，
上述多个叶片臂包含至少一个延长臂，
上述延长臂具有延长部，该延长部具有从上述卡合部朝向上述第二板延伸的形状，
上述第二板具有接纳上述延长部的接纳部，
上述接纳部具有在上述多个喷嘴叶片的各喷嘴叶片使上述排气流路的流路面积最大的位置以及最小的位置分别与上述延长部抵接的一对抵接壁。
2.根据权利要求1所述的可变喷嘴单元，其中，
上述多个臂保持部的各臂保持部具有以从上述协调环的外边缘部朝向上述协调环的径向的内侧的方式凹陷的形状，
各上述叶片臂还具有：
连接部，其与上述突起部连接；以及
连结部，其配置于上述第二板与上述协调环相互重叠的方向上的上述协调环的外侧，连结上述连接部与上述卡合部，
在上述连结部与上述协调环之间形成有间隙。
3.根据权利要求1或2所述的可变喷嘴单元，其中，
上述卡合部与上述第二板分离。
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