JP2002004870A - 可変ターボチャージャ - Google Patents

可変ターボチャージャ

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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズルベーンを一体的に同期して動作させる
リンクプレートの動作を円滑にすること。 【解決手段】 可変ターボチャージャ10が、タービン
28のノズル部100に配設された複数のノズルベーン
104と、複数のノズルベーン104に連結され該ノズ
ルベーン104を連続的に同期させて動作させるリンク
プレート102と、ハウジング20の外部に設けられ伝
達機構52、120、130、140を介してリンクプ
レート102に連結されたアクチュエータ50とを具備
する。伝達機構52、120、130、140がリンク
プレート102に対して摺動しながらリンクプレート1
02を回動させる係合部にローラ140を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は可変ターボチャージ
ャに関し、特に、可変ターボチャージャのノズルベーン
を動作させるアクチュエータの変位をノズルベーンに伝
達する伝達機構の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の出力増強を図る手段として、
内燃機関からの排気ガスでタービンを回転し、タービン
と同軸上に設けられたコンプレッサで内燃機関に供給す
る空気を加圧するターボチャージャは有効であり、既に
様々の内燃機関に装着されている。ところが、内燃機関
の機関回転数により排気ガスの流量が異なるので、実際
に内燃機関から供給される排ガス流量と、ターボチャー
ジャの最適な作動条件に合致した排ガス流量との間で不
一致を生ずる。この不一致を補償し、ターボチャージャ
の性能を充分に発揮するために、内燃機関の作動状態に
応じて、ターボチャージャのタービン車室内の排ガスの
流れを調整きるようにした可変ターボチャージャが開発
されている。
【0003】こうした可変ターボチャージャでは、ハウ
ジング内のタービンのノズル部に複数のノズルベーンが
配設される。前記ノズルベーンは、その基端部に設けた
軸部を中心として開位置と閉位置との間で回動自在に支
持されており、前記ノズルベーンの軸部はレバープレー
トを介して環状のリンクプレートに連結される。前記リ
ンクプレートは前記タービンの回転軸線を中心として回
転自在に設けられており、前記ハウジングの外部に設け
られているアクチュエータにより伝達機構を介して前記
リンクプレートを回動させる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記伝達機構は、前記
リンクプレートとの間の係合部において、該リンクプレ
ートに対して摺動しながら前記リンクプレートを回動さ
せるようになっている。前記リンクプレートが回動する
ことにより、前記複数のノズルベーンが、開位置と閉位
置との間で連続的に同期して動作しノズル開度が調節さ
れる。然しながら、伝達機構は上記のようにリンクプレ
ートとの係合部において摺動しながらリンクプレートを
動作させるので、両者間の摩擦によりリンクプレートの
動作が円滑になされない問題がある。特に、ターボチャ
ージャのハウジング内では高温となるために、潤滑を行
うことが困難であり、リンクプレートの円滑な動作を損
なわれると共に、両者間の摩擦により係合部の摺動面が
摩滅する問題もある。
【0005】本発明は、こうした従来技術の問題点を解
決することを技術課題としており、ノズルベーンを一体
的に同期して動作させるリンクプレートの動作を円滑に
すると共に、ターボチャージャのハウジングの外部に設
けられたアクチュエータの動作を前記リンクプレートに
伝達する伝達機構と前記リンクプレートとの間の係合部
の摩滅を低減することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明
は、ハウジング内において所定の軸線を中心として回転
自在に支持されたタービンと、前記ハウジング内におい
て前記タービンのノズル部に配設された複数のノズルベ
ーンと、前記複数のノズルベーンに連結され該ノズルベ
ーンを開位置と閉位置との間で連続的に同期させて動作
させるために前記ハウジング内において前記タービンの
回転軸線を中心として回動自在に設けられたリンクプレ
ートと、前記ハウジングの外部に設けられ伝達機構を介
して前記リンクプレートに連結されたアクチュエータと
を具備し前記ノズルベーンの開度を調節可能にした可変
ターボチャージャにおいて、前記伝達機構が前記リンク
プレートに対して摺動しながら前記リンクプレートを回
動させる係合部に摺動面との摩擦を低減するローラを配
設したを特徴とする可変ターボチャージャを要旨とす
る。
【0007】本発明によれば、アクチュエータの動作が
伝達機構を介してリンクプレートに伝達される際、伝達
機構とリンクプレートとの間の係合部にローラ部材が配
設されていることから、この係合部における摺動面での
摩擦が低減され、上記リンクプレートの動作が円滑にな
ると共に、係合部の摺動面の摩滅が防止される。
【0008】前記ノズルベーンは、好ましくは、その基
端部に設けた軸部を中心として開位置と閉位置との間で
回動自在に支持され、前記ノズルベーンの軸部はレバー
プレートを介して環状のリンクプレートに連結されてい
る。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好ましい実施形態を説明する。先ず、図1を参照する
と、本発明を適用する可変ターボチャージャ10の外観
が図示されている。可変ターボチャージャ10は、ター
ビンハウジング20と、コンプレッサハウジング40
と、タービンハウジング20およびコンプレッサハウジ
ング40の間の主ハウジング30とから成るハウジング
を含んでいる。タービンハウジング20は吸気ポート2
2と排気ポート24とを含み、コンプレッサハウジング
40は吸込ポート44と吐出ポート42とを含む。
【0010】前記ハウジング20、30、40の外部に
は、後述するノズルベーンを駆動するためのアクチュエ
ータ50が配設されている。アクチュエータ50は、空
圧、特に、該可変ターボチャージャ10が取り付けられ
る内燃機関(図示せず)の吸気負圧を利用してロッド5
2を前後に往復動作させるアクチュエータである。
【0011】次に、図2を参照すると、回転軸32が主
ハウジング30に回転自在に支持されており、タービン
ハウジング20内には、回転軸32の一端に取り付けら
れたタービン28が配設されている。前記内燃機関から
の排気ガスは、吸気ポート22からタービンハウジング
20内に導入され、タービンハウジング20内に画成さ
れているスクロール通路26、および、タービン28へ
の入口を形成するノズル部100を経てタービン28に
供給される。タービン28に供給された排気ガスは、該
タービン28を駆動した後に排気ポート24から排出さ
れる。
【0012】ノズル部100は、タービンハウジング2
0に固定されたマウントプレート102と、支持ボルト
108によりマウントプレート102に取り付けられた
サイドプレート106とにより画成され、両者間に複数
のノズルベーン104が周方向に等間隔に配設されてい
る。ノズルベーン104は、その基端部に軸部104a
を有しており、該軸部104aにより開位置と閉位置と
の間で回動自在にマウントプレート102に取り付けら
れている。ノズルベーン104の各々の軸部104aの
先端104bは、マウントプレート102を軸方向に貫
通して、複数のレバープレート114(図3、4参照)
の各々に連結されている。レバープレート114の各々
は、前記軸部104aの先端部104bを受承する通孔
114bと、該通孔114bの反対側に形成されたボス
または軸部114aとを有している。
【0013】マウントプレート102においてノズル部
100の反対側には円筒形状のボス部102aが形成さ
れており、該ボス部102aに環状のリンクプレート1
12(図5参照)が、タービン28の回転軸線を中心と
して回動自在に取り付けられる。リンクプレート112
は、レバープレート114の軸部114aを受承するた
めに、周方向に等間隔で配置された長穴112dを有し
ている。更に、リンクプレート112は、同一平面内で
一方の側部に台形状に突き出した延長部112aを有し
ており、該延長部112aは、その先端に二股に分岐し
た一対の係合腕部112cを有しており、一対の係合腕
部112cの間に矩形の受承凹部112bが形成され
る。
【0014】本実施形態による可変ターボチャージャ1
0は、更に、前記アクチュエータ50の動作をリンクプ
レート112に伝達するための伝達機構を具備してい
る。該伝達機構は、アクチュエータ50のロッド52、
ピン50aを介してロッド52の先端部に連結されたリ
ンク部材54(図1参照)、該リンク部材54に連結さ
れた揺動部材120(図6参照)、揺動部材120とリ
ンクプレート112の間に配設され、該伝達機構とリン
クプレート112との間の係合部を形成するローラ部材
140および駒130を含んでいる。
【0015】図6を参照すると、揺動部材120は、揺
動腕122と、揺動腕122の一方の端面から所定の軸
線O(図9参照)に沿って延設されタービンハウジング
20にスリーブ118を介して回転自在に支持される軸
部124と、軸部124の先端に同軸に設けられリンク
部材54に対して相対動作しないように連結される連結
部128と、揺動腕122において軸部124の反対側
の端面から軸部124と平行に延設されたピン部126
とを含んで成る。揺動部材120は、金属材料、例えば
ステンレス鋼、好ましくはオーステナイト系ステンレス
鋼から一体的に形成することができる。また、揺動部材
120は、揺動腕122、軸部124と、連結部128
と、ピン部126を個別に形成して互いに溶接しても良
い。
【0016】図7を参照すると、駒130は、互いに平
行に離間配置された一対の平板部132と、一対の平板
132の間に設けられ平板部132を連結する中央部1
34とを有している。一対の平板部132の間にはリン
クプレート112の係合腕部112cを受承する周溝1
36が形成される。また、駒130は、その一側から半
径方向内側に中央部134を含んで切り欠かれた欠切部
138を有しており、その対向する両側面が互いに平行
な摺動面138aとなっている。欠切部138は、図9
に示すように、伝達機構を組み立てたときに、揺動部材
120のピン部126に取り付けられるローラ部材14
0を受承し、前記係合部を形成する。駒130は、金属
材料、例えばオーステナイト系ステンレス鋼から形成す
ることができる。
【0017】図8に示すように、ローラ部材140は、
ピン部126の外径よりも僅かに大きな内径の中心孔1
42を有する概ね円筒形状に形成されており、駒130
の摺動面138aの間隔よりも僅かに小さな外径を有し
ている。ローラ部材140は、金属材料、例えばマルテ
ンサイト系ステンレス鋼から形成することができる。
【0018】以下、本実施形態の作用を説明する。内燃
機関が作動すると、その回転数やアクセル開度に応じて
吸気負圧が生じアクチュエータ50が作動する。ロッド
52は、前記吸気負圧の大きさに対応して、その軸方向
に前進後退(図1において右左に移動)する。ロッド5
2が動作すると、リンク部材54は、それに応じて揺動
部材120の軸部124を中心として回動する。図1を
参照すると、実線で示すリンク部材54は、停止部材5
6の上側のボルト56aに当接しており、このときノズ
ルベーン104は最も大きなノズル開度を与える開位置
にある。内燃機関の回転数が低く、また、アクセル開度
も小さいときには、アクチュエータ50はロッド52を
後退させる。ロッド52が最も後退すると、リンク部材
54は一点鎖線で示すように停止部材56の下側のボル
ト56bに当接する位置に移動し、このとき、ノズルベ
ーン104は最も小さなノズル開度を与える閉位置にあ
る。
【0019】こうして、ロッド52の直線動作はリンク
部材54を介して、揺動部材120の揺動動作に変換さ
れ、揺動部材120のピン部126が軸部122の軸線
Oを中心とする円弧上を移動する。このとき、ピン部1
26およびローラ部材140は、駒130の欠切部13
8内において、ローラ部材140と摺動面138aとの
間で駒130に対して相対的に図9の位置関係で上下方
向、つまり、タービン28の回転軸線方向に摺動しなが
ら、リンクプレート112をタービン28の回転軸線を
中心としてマウントプレート102のボス部102aの
外周面に沿って回動させる。リンクプレート112が回
動すると、リンクプレート112に連結されているレバ
ープレート114が、ノズルベーン104の軸部104
aを中心としてノズルベーン104と共に回動し、ノズ
ルベーン104が、その開位置と閉位置との間で動作す
る。
【0020】本実施形態によれば、ロッド52の直線動
作が揺動部材120の揺動動作に変換され、これがリン
クプレート112の回動動作に変換される際、揺動部材
120のピン部126と駒130の間にローラ部材14
0が配設されていることから、ピン部126と駒130
の摺動面138aとの間の摩擦が低減され、上記リンク
プレートの動作が円滑になると共に、ピン部126や摺
動面138aの摩滅が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用する可変ターボチャージャの外観
側面図である。
【図2】図1の可変ターボチャージャのタービン車室部
分の断面図である。
【図3】図1の可変ターボチャージャの一部を破断して
示す正面図である。
【図4】図3の部分拡大図であり、アクチュエータの動
作をリンクプレートに伝達する伝達機構と、リンクプレ
ートとの間の係合部を示す図である。
【図5】リンクプレートの平面図である。
【図6】本実施形態による揺動部材を示す図であり、
(a)は正面図、(b)は側面図である。
【図7】アクチュエータの動作をリンクプレートに伝達
する伝達機構と、リンクプレートとの間の係合部に設け
られた駒を示す図であり、(a)は平面図、(b)は図
7(a)において矢視B−Bの方向に見た側面図、
(c)は図7(a)において矢視線C−Cに沿う断面図
である。
【図8】アクチュエータの動作をリンクプレートに伝達
する伝達機構と、リンクプレートとの間の係合部に設け
られたローラ部材の半断面図である。
【図9】アクチュエータの動作をリンクプレートに伝達
する伝達機構と、リンクプレートとの間の係合部の分解
図である。
【符号の説明】
10…可変ターボチャージャ 50…アクチュエータ 52…ロッド 54…リンク部材 104…ノズルベーン 112…リンクプレート 114…レバープレート 120…揺動部材 130…駒 140…ローラ部材

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハウジング内において所定の軸線を中心
    として回転自在に支持されたタービンと、 前記ハウジング内において前記タービンのノズル部に配
    設された複数のノズルベーンと、 前記複数のノズルベーンに連結され該ノズルベーンを開
    位置と閉位置との間で連続的に同期させて動作させるた
    めに前記ハウジング内において前記タービンの回転軸線
    を中心として回動自在に設けられたリンクプレートと、 前記ハウジングの外部に設けられ伝達機構を介して前記
    リンクプレートに連結されたアクチュエータとを具備し
    前記ノズルベーンの開度を調節可能にした可変ターボチ
    ャージャにおいて、 前記伝達機構が前記リンクプレートに対して摺動しなが
    ら前記リンクプレートを回動させる係合部に摺動面との
    摩擦を低減するローラを配設したを特徴とする可変ター
    ボチャージャ。
  2. 【請求項2】 前記ノズルベーンは、その基端部に設け
    た軸部を中心として開位置と閉位置との間で回動自在に
    支持され、前記ノズルベーンの軸部はレバープレートを
    介して環状のリンクプレートに連結されている請求項1
    に記載の可変ターボチャージャ。
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