JP2013104414A - ターボチャージャ - Google Patents

Abstract

【課題】貫通孔及び軸間から漏れ出る排気に起因する過給圧の減少を抑制する。
【解決手段】スクロール通路１６及びタービン室１５間に円環状のシュラウドプレート４１を配置する。シュラウドプレート４１は、タービンシャフト１１の軸線に沿う方向（図３の左右方向）に貫通する貫通孔４２を、タービンホイール２６の周りの複数箇所に有する。各貫通孔４２に挿通された軸３２により可変ノズル３３をシュラウドプレート４１に開閉可能に支持し、可変ノズル３３の開度の変更により、タービンホイール２６に吹付けられる排気Ｅの流速を変更する。軸線に沿う方向についてのシュラウドプレート４１とタービンハウジング１４との間の間隙Ｇを、タービンホイール２６を取り囲むように配置された皿ばね５０により、貫通孔４２よりも排気流れの上流側でシールする。さらに、間隙Ｇにおける排気Ｅの出口４４をタービンホイール２６よりも排気流れの上流側に設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、可変ノズルを開閉動作させることで、タービンホイールに吹付けられる排気の流速を可変とする可変ノズル機構が組込まれたターボチャージャに関するものである。

エンジンに搭載されるターボチャージャとして、可変ノズルを開閉動作させることでタービンホイールに吹付けられる排気の流速を可変とする可変ノズル機構が組込まれたものがある。

例えば、特許文献１に記載されたターボチャージャでは、図５に示すように、タービンシャフト７１がベアリングハウジング７２に回転可能に支持されている。タービンシャフト７１の軸線Ｌ１に沿う方向についてベアリングハウジング７２の一側（図５の左側）には、タービンハウジング７３が配置されている。タービンハウジング７３はタービン室７４を中心部に有するとともに、同タービン室７４の周りに渦巻き状のスクロール通路７５を有している。タービンシャフト７１上には、上記タービン室７４内で回転するタービンホイール７６が設けられている。そして、このターボチャージャ７０では、エンジンから排出され、かつスクロール通路７５に沿って流れた排気Ｅがタービンホイール７６に吹付けられて、同タービンホイール７６が回転駆動される。これに伴い、タービンホイール７６と同軸上のコンプレッサホイール（図示略）がタービンホイール７６と一体となって回転し、過給が行なわれる（吸入された空気が圧縮されてエンジンに送り込まれる）。

上記スクロール通路７５及びタービン室７４間の環状の連通路７７には、上記軸線Ｌ１に沿う方向（図５の左右方向）に貫通する複数の貫通孔７８を有する環状の支持部材７９が配置されている。各貫通孔７８には軸８１が回動可能に挿通され、軸８１毎に可変ノズル８２が固定されている。そして、各可変ノズル８２は、軸８１と一体となって回動させられることで開閉動作させられる。タービンホイール７６に吹付けられる排気Ｅの流速が変更され、ターボチャージャ７０の回転速度が変更され、エンジンの過給圧（吸気圧）が調整される。

上記軸線Ｌ１に沿う方向について、支持部材７９とタービンハウジング７３との間の間隙Ｇには、タービンホイール７６を取り囲むように環状のシール部材８３が配置されている。このシール部材８３により、上記間隙Ｇが、上記貫通孔７８よりも排気流れの上流側でシールされている。そのため、スクロール通路７５の排気Ｅが間隙Ｇを通じて漏れ出ることが抑制される。

特開２００９−１４４５４５号公報

ところが、上記特許文献１に記載されたターボチャージャ７０では、排気Ｅが、スクロール通路７５から隣り合う可変ノズル８２間を通過する過程で、図５において矢印で示すように、貫通孔７８及び軸８１間を通って間隙Ｇへ漏れ出ると、その排気Ｅは、間隙Ｇに沿って排気流れについての下流側へ流れる。そして、この排気Ｅは、タービンホイール７６を通過することなく、間隙Ｇの下流端の出口８４からタービンホイール７６よりも排気流れの下流側へ排出される。そのため、排出された分だけ、タービンホイール７６に吹付けられる排気Ｅの量が少なくなって、ターボチャージャ７０の回転速度が低くなり、エンジンの過給圧が減少するおそれがある。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、貫通孔及び軸間から漏れ出る排気に起因する過給圧の減少を抑制することのできるターボチャージャを提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、タービン室の周りに渦巻き状のスクロール通路を有するタービンハウジングと、タービンシャフト上に設けられ、前記タービン室内で回転するタービンホイールとを備え、エンジンから排出され、前記スクロール通路に沿って流れた排気を前記タービンホイールに吹付けて、同タービンホイールを回転駆動するターボチャージャであり、前記スクロール通路及び前記タービン室間に配置され、かつ前記タービンシャフトの軸線に沿う方向に貫通する貫通孔を、前記タービンホイールの周りの複数箇所に有する環状の支持部材と、前記各貫通孔に挿通された軸により前記支持部材に開閉可能に支持され、開度の変更により、前記タービンホイールに吹付けられる排気の流速を可変とする複数の可変ノズルと、前記タービンホイールを取り囲むように配置され、前記軸線に沿う方向についての前記支持部材と前記タービンハウジングとの間の間隙を、前記貫通孔よりも排気流れの上流側でシールする環状のシール部材とをさらに備え、前記間隙における排気の出口が前記タービンホイールよりも排気流れの上流側に設けられていることを要旨とする。

上記の構成によれば、ターボチャージャでは、タービンハウジングのスクロール通路に沿って流れた排気が、隣り合う可変ノズル間を通り、タービン室内のタービンホイールに吹付けられて、同タービンホイールが回転駆動される。可変ノズルが支持部材の貫通孔に挿通された軸を支点として開閉されることにより、同可変ノズルの開度が変更される。これに伴い、タービンホイールに吹付けられる排気の流速が変更されて、ターボチャージャの回転速度が変更され、エンジンの過給圧が調整される。

上記ターボチャージャでは、支持部材とタービンハウジングとの間に間隙があるが、この間隙は、上記貫通孔よりも排気流れの上流側において、環状のシール部材によってシールされる。

ところで、排気が隣り合う可変ノズル間を通過する過程で、貫通孔及び軸間を通って間隙へ漏れ出ると、その排気は、間隙に沿って下流側へ流れる。この排気は、上記間隙の出口を通り、タービンホイールよりも排気流れの上流側に戻される。この排気は、隣り合う可変ノズル間を通過した排気と一緒にタービンホイールに吹付けられて、同タービンホイールの回転駆動に供される。このように、貫通孔及び軸間から一旦漏れ出た排気がタービンホイールを回転させるために使用されるため、排気がタービンホイールよりも排気流れの下流側へ排出されるものに比べ、ターボチャージャの回転速度の低下が起こりにくく、過給圧の減少が抑制される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記間隙と前記可変ノズルの作動領域とを連通させる通路が設けられており、同通路の前記作動領域での開口部分により前記出口が構成されていることを要旨とする。

上記の構成によれば、貫通孔及び軸間から間隙へ漏れ出た排気は、同間隙と可変ノズルの作動領域とを連通させる通路を流れる。この排気は、通路における作動領域での開口部分（出口）を通り、その作動領域へ流れる。そして、上記排気は、隣り合う可変ノズル間を通過した排気と一緒にタービンホイールに吹付けられる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記タービンハウジングには、前記タービンシャフトを回転可能に支持するベアリングハウジング側へ延び、かつ前記支持部材から離れた状態で、同支持部材と前記タービンホイールとの間に位置する膨出部が設けられており、前記通路は、前記支持部材と前記膨出部との間の空間により構成されていることを要旨とする。

上記の構成によれば、排気は、隣り合う可変ノズル間を通過する過程で、貫通孔及び軸間を通って間隙へ漏れ出ると、その間隙に沿って下流側へ流れる。この排気は、支持部材とタービンホイールの膨出部との間の通路を通ることで、軸線に沿う方向へ導かれる。そして、排気は通路の出口から可変ノズルの作動領域へ流れる。

このように、膨出部と支持部材との間の空間が、間隙と作動領域とを連通させる上記通路として利用されるため、同通路を別途設けなくてもすむ。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載の発明において、前記可変ノズルを挟んで前記支持部材とは反対側に配置され、同支持部材に対し一体的に結合された環状のプレートと、前記間隙において前記タービンホイールを囲んだ状態で配置された皿ばねとを備え、前記皿ばねは、前記軸線に沿う方向の寸法が小さくなるように弾性変形させられた状態で、外周縁部及び内周縁部の一方において前記支持部材に接触し、他方において前記タービンハウジングに接触することにより、前記支持部材を、前記タービンシャフトを支持するベアリングハウジング側へ付勢して、前記プレートを前記ベアリングハウジングに押し当てるとともに、前記シール部材として前記間隙をシールするものであることを要旨とする。

上記の構成によれば、皿ばねは、外周縁部及び内周縁部の一方において支持部材に接触した箇所を通じ、その支持部材をベアリングハウジング側へ付勢する。これに伴い、支持部材に対し一体的に結合された環状のプレートも同じ側へ付勢され、ベアリングハウジングに押し当てられる。この押し当てにより、支持部材、可変ノズル及びプレートが、ベアリングハウジング及びタービンハウジングに固定されることなく、フローティング状態で位置決めされる。

また、皿ばねの外周縁部及び内周縁部の一方が支持部材に接触し、他方がタービンハウジングに接触することで、間隙が、貫通孔及び出口に繋がる下流側の空間と、繋がらない上流側の空間とに仕切られる。そのため、スクロール通路から間隙の上流側の空間に直接に流入した排気は皿ばねによってシールされ、下流側の空間に漏れ出ることを規制される。また、貫通孔及び軸間から下流側の空間に漏れ出た排気は、上流側の空間に流入することをシール部材によって規制される。

このように１つの部材（皿ばね）が支持部材を付勢する付勢部材と、間隙をシールするシール部材とを兼ねるため、付勢部材とシール部材とを異なる部材によって構成する場合に比べ、ターボチャージャの部品点数が少なくてすむ。

本発明を具体化した一実施形態を示す図であり、可変ノズル機構が組込まれたターボチャージャの概略構成を示す部分断面図。 一実施形態における可変ノズル機構の一部を示す図であり、（Ａ）は図１の左方から見た側面図、（Ｂ）は図１の右方から見た側面図。 図１における可変ノズル機構及びその周辺部分を拡大して示す部分断面図。 一実施形態における可変ノズル機構及びその周辺部分について、図１及び図３とは異なる断面での断面構造を示す部分断面図。 従来のターボチャージャにおける可変ノズル機構及びその周辺部分を拡大して示す部分断面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
車両には、吸気通路を通じて燃焼室に吸入される空気と、同燃焼室に供給される燃料との混合気を燃焼するエンジンが搭載されている。このエンジンには、図１に示すターボチャージャ１０が設けられている。このターボチャージャ１０では、タービンシャフト１１がベアリング１３によってベアリングハウジング１２に回転可能に支持されている。タービンシャフト１１の軸線Ｌ１に沿う方向（以下「軸線方向」という）についてベアリングハウジング１２の一側（図１の右側）には、タービンハウジング１４が隣接して配置され、他側（図１の左側）には、複数の部材からなるコンプレッサハウジング（図示略）が隣接して配置されている。タービンハウジング１４及びコンプレッサハウジングは、ベアリングハウジング１２に対しそれぞれ締結されている。そして、これらのベアリングハウジング１２、タービンハウジング１４及びコンプレッサハウジングによって、ターボチャージャ１０のハウジングが構成されている。

タービンハウジング１４の中心部には、上記軸線方向に延びる円筒状のタービン室１５が形成されている。タービンハウジング１４内において、タービン室１５の周りには、渦巻き状のスクロール通路１６が形成されている。タービン室１５及びスクロール通路１６は連通路１７を介して相互に連通されている（図３参照）。

なお、ベアリングハウジング１２において連通路１７に面する内壁面１２Ａと、タービンハウジング１４において連通路１７に面する内壁面１４Ａとは、それぞれ上記軸線Ｌ１に対し直交した状態又はそれに近い状態となっている。

タービンシャフト１１の一方（図１の右方）の端部上には、タービン室１５内で回転するタービンホイール２６が固定されている。タービンシャフト１１の他方（図１の左方）の端部上には、コンプレッサハウジング内で回転するコンプレッサホイール（図示略）が固定されている。

そして、上記の基本構成を有するターボチャージャ１０では、エンジンから排出され、かつスクロール通路１６に沿って流れた排気Ｅが連通路１７を通じてタービンホイール２６に吹付けられて、同タービンホイール２６が回転駆動される。この回転は、タービンシャフト１１を介してコンプレッサホイールに伝達される。その結果、エンジンでは、ピストンの移動に伴って燃焼室内に発生する負圧によって吸入される空気が、ターボチャージャ１０のコンプレッサホイールの回転によって強制的に燃焼室に送り込まれる（過給される）。このようにして、燃焼室への空気の充填効率が高められる。

上記ターボチャージャ１０には、可変ノズル機構（バリアブルノズル機構）３０が組込まれている。可変ノズル機構３０は、連通路１７の排気流通面積を変更し、タービンホイール２６に吹付けられる排気Ｅの流速を可変とし、もって、ターボチャージャ１０の回転速度を調整し、燃焼室に強制的に送り込まれる空気の量を調整するための機構である。

次に、この可変ノズル機構３０の概略構成について説明する。図２（Ａ）は、可変ノズル機構３０の一部（ノズルプレート３１等）を図１の左方から見た状態を示し、図２（Ｂ）は可変ノズル機構３０の一部（ノズルプレート３１等）を図１の右方から見た状態を示している。図１及び図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、可変ノズル機構３０は、連通路１７にそれぞれ配置されたノズルプレート３１及びユニゾンリング３５を備えている。これらのノズルプレート３１及びユニゾンリング３５は、上記軸線Ｌ１を中心とする円環状をなしている。また、ノズルプレート３１は、特許請求の範囲におけるプレートに該当する。

ノズルプレート３１において、上記軸線Ｌ１を中心とする円上には、複数の軸３２が略等角度毎に配置されている。各軸３２は、軸線Ｌ１に平行に延びており、ノズルプレート３１に対し回動可能に挿通されている。各軸３２について、ノズルプレート３１から露出する一方（図１の右方）の部分には、可変ノズル（ノズルベーン）３３が固定されている。図１では、可変ノズル３３は二点鎖線で図示されている。また、各軸３２について、ノズルプレート３１から露出する他方（図１の左方）の端部には、アーム３４の基端部が固定されている。

ユニゾンリング３５は、内周面の複数箇所に凹部３６を有している。これらの凹部３６には、上記アーム３４の先端部が係合されている。ユニゾンリング３５は、リンク３７（図１参照）等を介してターボチャージャ１０の外部から回転される。すなわち、リンク３７の回動軸３７Ａにはアーム３９が固定されており、そのアーム３９の先端部は、ユニゾンリング３５の内周面に設けられた凹部４０に係合されている。そして、ユニゾンリング３５がターボチャージャ１０の外部から、リンク３７、回動軸３７Ａ、アーム３９等を介して上記軸線Ｌ１の周りで回動させられると、そのユニゾンリング３５の複数の凹部３６に係合している各アーム３４が軸３２を中心として各々同期した状態で回動（開閉）される。各軸３２の回動によって可変ノズル３３の開度が変化し、連通路１７の上記排気流通面積が変更される。そして、隣り合う可変ノズル３３間を通じてタービンホイール２６に吹付けられる排気Ｅの流速が調整される。

例えば、図２（Ａ）において、リンク３７等により回動軸３７Ａを支点としてアーム３９を反時計回り方向へ回動させると、これに伴ってユニゾンリング３５は同図２（Ａ）及び図２（Ｂ）においてそれぞれ矢印に示す方向へ回動する。ユニゾンリング３５の上記回動によって、各軸３２が、図２（Ａ）では反時計回り方向へ回動し、図２（Ｂ）では時計回り方向へ回動する。各軸３２の上記回動に伴い、可変ノズル３３が閉じ側に回動し、タービンホイール２６に吹付けられる排気Ｅの流速が高くなる。上記とは逆に、可変ノズル３３が開き側に回動すると、タービンホイール２６に吹付けられる排気Ｅの流速が低くなる。

図３は、図１における可変ノズル機構３０及びその周辺部分を拡大して示している。また、図４は、可変ノズル機構３０及びその周辺部分について、上記図１及び図３とは異なる断面（後述するスペーサ４７を通る断面）での断面構造を拡大して示している。図３及び図４に示すように、可変ノズル機構３０は、上述した構成に加え、上記連通路１７に配置された支持部材を備えている。この支持部材は、上記軸線Ｌ１を中心とする円環状のシュラウドプレート４１によって構成されている。シュラウドプレート４１は、ノズルプレート３１に対し、ベアリングハウジング１２から遠ざかる側（図３及び図４の各右側）に配置されている。シュラウドプレート４１において、上記軸線Ｌ１を中心とする円上の複数箇所には、軸線方向に貫通する貫通孔４２があけられている。一方、可変ノズル３３毎の軸３２は、同可変ノズル３３からシュラウドプレート４１側へ露出しており、この軸３２の露出部分が上記貫通孔４２に回動可能に挿通されている。従って、各可変ノズル３３は、ノズルプレート３１及びシュラウドプレート４１において、軸３２と一体で回動し得るように支持されていることとなる。

シュラウドプレート４１は、上記軸線Ｌ１を中心とする円上において略等角度毎に配置された複数本のピン４６によってノズルプレート３１に連結されている。この円の径は、複数本の上記軸３２の配置された円の径よりも大きい。従って、各ピン４６は軸３２よりも軸線Ｌ１から大きく離れた箇所に位置することとなる。各ピン４６は、ノズルプレート３１に圧入されるとともに、シュラウドプレート４１にあけられた孔４５に圧入されている。

ノズルプレート３１及びシュラウドプレート４１間において、各ピン４６上には円管状のスペーサ４７が被せられており、これらのスペーサ４７によって、ノズルプレート３１及びシュラウドプレート４１間に可変ノズル３３の厚み程度の間隔が確保されている。上記連結により、ノズルプレート３１及びシュラウドプレート４１は、相互に一体的に結合された「組立体４８」となっている。この組立体４８において、ノズルプレート３１及びシュラウドプレート４１によって挟まれた領域は、各可変ノズル３３が軸３２とともに回動（開閉）する領域（作動領域Ａ）となっている。

さらに、ターボチャージャ１０では、タービンホイール２６の周りであって、組立体４８のシュラウドプレート４１とタービンハウジング１４の内壁面１４Ａとの間の間隙Ｇに、シール部材が配置されている。このシール部材は、金属板等の弾性体によって円環状に形成された皿ばね５０によって構成されている。この間隙Ｇは、タービンハウジング１４等が冷間時と熱間時とで熱変形（収縮・膨張）を起したり、ターボチャージャ１０の構成部品に精度上のばらつきがあったりしても、ベアリングハウジング１２及びタービンハウジング１４間に組立体４８の設置スペースを確保できること等を考慮して設けられている。

皿ばね５０は、上記間隙Ｇを、貫通孔４２よりも排気流れの上流側でシールするためのものである。また、皿ばね５０は、組立体４８を軸線方向に付勢し、ベアリングハウジング１２の内壁面１２Ａに押し当てる機能も担っている。皿ばね５０は、中心部に近付くほどタービンハウジング１４の内壁面１４Ａに近付く円錐状（テーパ状）に形成されている。

皿ばね５０の外周縁部５２は、軸線Ｌ１を中心とした円環状をなし、全ての孔４５よりも軸線Ｌ１から遠い箇所においてシュラウドプレート４１に接触している。上述したように、各孔４５が各貫通孔４２よりも軸線Ｌ１から遠い箇所に位置していることから、上記外周縁部５２は、全ての貫通孔４２よりも軸線Ｌ１から遠い箇所においてシュラウドプレート４１に接触していることとなる。皿ばね５０の内周縁部５１は、軸線Ｌ１を中心とした円環状をなし、タービンハウジング１４の内壁面１４Ａに接触している。ここでは、内周縁部５１は、全ての貫通孔４２よりもタービンホイール２６に近い箇所において内壁面１４Ａに接触している。

皿ばね５０は、上記内周縁部５１及び外周縁部５２において荷重が加えられることにより、軸線方向の寸法が小さくなる方向に撓ませられ（弾性変形させられ）ており、外周縁部５２において、組立体４８（シュラウドプレート４１）をベアリングハウジング１２側へ付勢している。この付勢により、ノズルプレート３１がベアリングハウジング１２の内壁面１２Ａに押し当てられている。

さらに、タービンハウジング１４には、シュラウドプレート４１からタービンホイール２６側へ僅かに離れた状態でベアリングハウジング１２側へ延びる膨出部１８が一体に形成されている。膨出部１８は、軸線Ｌ１を中心とする円環状をなし、シュラウドプレート４１及びタービンホイール２６間に位置し、上記タービン室１５の内壁面の一部を構成している。そして、シュラウドプレート４１及び膨出部１８間で、軸線Ｌ１に対し平行に延びる環状の空間により、間隙Ｇと、可変ノズル３３の作動領域Ａ、ここでは軸３２よりも排気流れの下流側部分とを連通させる通路４３が構成されている。この通路４３の下流端（作動領域Ａでの開口部分）は、間隙Ｇにおける排気Ｅの出口４４を構成している。従って、出口４４は、タービンホイール２６よりも排気流れの上流側に位置していることとなる。

上記のようにして、本実施形態のターボチャージャ１０が構成されている。次に、このターボチャージャ１０の作用について説明する。
エンジンの運転に伴い生じた排気Ｅは、排気通路を流れる過程でターボチャージャ１０に流入し、タービンハウジング１４のスクロール通路１６に沿って流れる。この排気Ｅは、隣り合う可変ノズル３３間を通り、タービン室１５内のタービンホイール２６に吹付けられる。この排気Ｅの吹付けにより、タービンホイール２６が回転駆動される。これに伴い、タービンホイール２６と同軸上のコンプレッサホイールがタービンホイール２６と一体となって回転して過給が行なわれる。

ターボチャージャ１０の外部からリンク３７等の操作を通じて可変ノズル３３が回動されることにより、同可変ノズル３３の開度が変更される。これに伴い、タービンホイール２６に吹付けられる排気Ｅの流速が変更されて、ターボチャージャ１０の回転速度が変更され、エンジンの過給圧が調整される。

ここで、上記ターボチャージャ１０では、シュラウドプレート４１及びタービンハウジング１４間に間隙Ｇがあるが、この間隙Ｇは、上記貫通孔４２よりも排気流れの上流側において、皿ばね５０によってシールされる。すなわち、ターボチャージャ１０では、組立体４８（シュラウドプレート４１）とタービンハウジング１４の内壁面１４Ａとの間で、皿ばね５０が軸線方向に弾性変形させられて、弾性エネルギを蓄積した状態で組込まれている。

皿ばね５０の外周縁部５２が接触されているシュラウドプレート４１は、皿ばね５０の弾性エネルギを放出しようとする力（弾性復元力、付勢力）により軸線方向に常に付勢される。この皿ばね５０の付勢力は、スペーサ４７及びピン４６を介してノズルプレート３１に伝達される。この付勢力の伝達により、組立体４８がベアリングハウジング１２側へ変位し、ノズルプレート３１の一部がベアリングハウジング１２の内壁面１２Ａに押し当てられる。この押し当てにより、組立体４８が、両ハウジング１２，１４に固定されることなく、フローティング状態で位置決めされる。

また、皿ばね５０では、外周縁部５２が、貫通孔４２よりも軸線Ｌ１から遠い箇所においてシュラウドプレート４１に接触し、内周縁部５１がタービンハウジング１４の内壁面１４Ａに接触する。このように接触する皿ばね５０により、間隙Ｇは、貫通孔４２、孔４５及び通路４３（出口４４）に繋がる下流側の空間Ｓ１と、繋がらない上流側の空間Ｓ２とに仕切られる。そのため、スクロール通路１６から上流側の空間Ｓ２に直接流入した排気Ｅは皿ばね５０によってシールされ、下流側の空間Ｓ１に漏れ出ることを規制される。

ところで、各可変ノズル３３が軸３２と一体回動するために、軸３２が貫通孔４２に回動可能に挿通されていることから、軸３２と貫通孔４２の内壁面との間には少なからず隙間が生ずる。そのため、排気Ｅが、隣り合う可変ノズル３３間を通過する過程で、貫通孔４２及び軸３２間を通って間隙Ｇ（空間Ｓ１）へ漏れ出ることがある。この排気Ｅは、間隙Ｇ（空間Ｓ１）に沿って排気流れの下流側へ流れる。排気Ｅは、軸３２よりも排気流れの下流側において、上記間隙Ｇ（空間Ｓ１）と可変ノズル３３の作動領域Ａとを連通させる通路４３を流れる。この排気Ｅは、通路４３における作動領域Ａでの開口部分（出口４４）を通り、その作動領域Ａに導かれることで、タービンホイール２６よりも排気流れの上流側に戻される。この排気Ｅは、隣り合う可変ノズル３３間を通過した排気Ｅと一緒にタービンホイール２６に吹付けられて、同タービンホイール２６の回転駆動に供される。

以上詳述した本実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）可変ノズル機構３０が組込まれ、かつ組立体４８のシュラウドプレート４１とタービンハウジング１４の内壁面１４Ａとの間隙Ｇに、シール部材として皿ばね５０が配置されたターボチャージャ１０において、間隙Ｇにおける排気Ｅの出口４４をタービンホイール２６よりも排気流れの上流側に設けている。

そのため、可変ノズル機構３０において可変ノズル３３を支持するシュラウドプレート４１の貫通孔４２及び軸３２間から排気Ｅが間隙Ｇ（空間Ｓ１）に一旦漏れ出ても、その排気Ｅを出口４４からタービンホイール２６よりも排気流れの上流側へ戻し、タービンホイール２６の回転に使用することができる。その結果、排気Ｅがタービンホイール２６よりも排気流れの下流側へ排出されるもの（特許文献１）に比べ、ターボチャージャ１０の回転速度の低下を起こりにくくし、過給圧の減少を抑制することができる。

（２）間隙Ｇと可変ノズル３３の作動領域Ａとを連通させる通路４３を設け、この通路４３の作動領域Ａでの開口部分を出口４４としている。
そのため、貫通孔４２及び軸３２間から間隙Ｇ（空間Ｓ１）へ漏れ出た排気Ｅを通路４３によって可変ノズル３３の作動領域Ａ側へ導き、出口４４から同作動領域Ａへ流れさせることで、タービンホイール２６よりも排気流れの上流側に戻すことができる。

（３）タービンハウジング１４に、ベアリングハウジング１２側へ延び、かつシュラウドプレート４１から離れた状態で、同シュラウドプレート４１とタービンホイール２６との間に位置する膨出部１８を設け、シュラウドプレート４１と膨出部１８との間の環状の空間により通路４３を構成している。

そのため、貫通孔４２及び軸３２間を通って間隙Ｇ（空間Ｓ１）へ漏れ出た排気Ｅを、シュラウドプレート４１及び膨出部１８間の通路４３によって可変ノズル３３の作動領域Ａ側へ導き、出口４４から同作動領域Ａへ流れさせることができる。

このように、膨出部１８とシュラウドプレート４１との間の空間を、間隙Ｇと作動領域Ａとを連通させる通路４３として利用しているため、同通路４３を別途設けなくてもすむ。

また、シュラウドプレート４１がタービンハウジング１４（膨出部１８）から分離しているため、仮に、タービンハウジング１４が熱等により変形したとしても、その影響がシュラウドプレート４１に及ばないようにする、又は及びにくくすることができる。

（４）可変ノズル３３を挟んでシュラウドプレート４１とは反対側に環状のノズルプレート３１を配置し、ピン４６及びスペーサ４７によって、シュラウドプレート４１をノズルプレート３１に一体的に結合する。間隙Ｇにおいて、タービンホイール２６を囲んだ状態で皿ばね５０を配置する。皿ばね５０を、軸線Ｌ１に沿う方向の寸法が小さくなるように弾性変形させた状態で、同皿ばね５０の外周縁部５２をシュラウドプレート４１に接触させ、内周縁部５１をタービンハウジング１４の内壁面１４Ａに接触させている。

そのため、皿ばね５０によってシュラウドプレート４１を付勢して、ノズルプレート３１をベアリングハウジング１２の内壁面１２Ａに押し当てることができ、組立体４８を、ベアリングハウジング１２及びタービンハウジング１４に固定することなく、フローティング状態で位置決めすることができる。

また、間隙Ｇを皿ばね５０によって、貫通孔４２及び出口４４に繋がる下流側の空間Ｓ１と、繋がらない上流側の空間Ｓ２とに仕切り、スクロール通路１６から上流側の空間Ｓ２に直接流入した排気Ｅを皿ばね５０によってシールし、下流側の空間Ｓ１に漏れ出るのを規制することができる。また、貫通孔４２及び軸３２間から下流側の空間Ｓ１に漏れ出た排気Ｅが上流側の空間Ｓ２に流入するのを皿ばね５０によって規制することができる。

このように１つの部材（皿ばね５０）がシュラウドプレート４１を付勢する付勢部材と、間隙Ｇをシールするシール部材とを兼ねるため、付勢部材とシール部材とを異なる部材によって構成する場合に比べ、ターボチャージャ１０の部品点数を少なくすることができる。

（５）皿ばね５０の外周縁部５２を、全てのピン４６の孔４５よりも軸線Ｌ１から遠い箇所においてシュラウドプレート４１に接触させている。
そのため、隣り合う可変ノズル３３間を流れる排気Ｅが、シュラウドプレート４１の孔４５及びピン４６間から間隙Ｇに漏れ出ても、その排気Ｅを出口４４からタービンホイール２６よりも排気流れの上流側へ戻し、タービンホイール２６の回転に使用することができる。その結果、ターボチャージャ１０の回転速度の低下をより起こりにくくし、過給圧の減少を一層抑制することができる。

（６）皿ばね５０の付勢力のみによって、可変ノズル機構３０の組立体４８をベアリングハウジング１２に対して押し当てて位置決めさせている。
そのため、組立体４８を比較的小さく構成することができ、組立体４８の構成部品内の温度差を小さくでき、高温時における熱変形を低減することができる。

また、ノズルプレート３１等の外径側で組立体４８を強制的に固定していないため、変形に対する拘束を少なくし、熱変形を小さくすることができる。
これらのことから、ノズルプレート３１及び可変ノズル３３間の隙間や、シュラウドプレート４１及び可変ノズル３３間の隙間を縮小しても、高温時における可変ノズル３３の渋り等から開放される。可変ノズル３３の渋りとは、可変ノズル３３が回動（開閉）時に、ノズルプレート３１及びシュラウドプレート４１との接触により動きにくくなったり動かなくなったりする現象である。その結果、ターボ性能の改善、すなわち、タービン効率の向上を図ることが可能となる。

なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・間隙Ｇにおける排気Ｅの出口４４は、タービンホイール２６よりも排気流れの上流側に位置することを条件に、上記実施形態とは異なる箇所に設けられてもよい。該当する箇所としては、上記実施形態よりも排気流れについての上流側であって軸３２に近い箇所であってもよい。また、軸３２よりも排気流れについての上流側であってもよい。

・シュラウドプレート４１が膨出部１８に接触した状態で配置されてもよい。そして、シュラウドプレート４１及び膨出部１８の境界部分に、出口４４を有する通路４３が設けられてもよい。

・上記実施形態におけるシュラウドプレート４１に、出口４４を有する通路４３が設けられてもよい。
・膨出部１８がタービンハウジング１４に代えてシュラウドプレート４１に一体に設けられ、この膨出部１８を有するシュラウドプレート４１に、出口４４を有する通路４３が設けられてもよい。

・出口４４を有する通路４３は膨出部１８に設けられてもよい。
・通路４３は、必ずしも軸線Ｌ１に平行に設けられなくてもよく、軸線Ｌ１に対し傾斜した状態で設けられてもよい。

・通路４３は、必ずしも環状をなしていなくてもよい。通路４３は、軸線Ｌ１を中心とする円上において、周方向に互いに離間した複数箇所に設けられてもよい。
・皿ばね５０は、上記実施形態とは逆に、内周縁部５１においてシュラウドプレート４１に接触させられ、外周縁部５２においてタービンハウジング１４の内壁面１４Ａに接触させられてもよい。ただし、この場合には、皿ばね５０の内周縁部５１は、貫通孔４２よりも排気流れの上流側でシュラウドプレート４１に接触させられる。

・皿ばね５０は、シュラウドプレート４１に対しては、貫通孔４２よりも排気流れの上流側で接触させられる必要があるが、タービンハウジング１４に対しては、どの箇所に接触させられてもよい。例えば、皿ばね５０は、貫通孔４２よりも排気流れの上流側でタービンハウジング１４に接触されてもよい。

・ピン４６及び孔４５間からの排気Ｅの漏れが無視できるほど少ない場合には、皿ばね５０は、孔４５よりも排気流れの下流側（ただし、貫通孔４２よりは上流側）でシュラウドプレート４１に接触させられてもよい。

・可変ノズル機構３０の組立体４８を付勢する部材とは別部材によってシール部材が構成されてもよい。例えば、シール部材は、皿ばねに代えてガスケットによって構成されてもよい。

１０…ターボチャージャ、１１…タービンシャフト、１２…ベアリングハウジング、１４…タービンハウジング、１５…タービン室、１６…スクロール通路、１８…膨出部、２６…タービンホイール、３１…ノズルプレート（プレート）、３２…軸、３３…可変ノズル、４１…シュラウドプレート（支持部材）、４２…貫通孔、４３…通路、４４…出口、５０…皿ばね（シール部材）、５１…内周縁部、５２…外周縁部、Ａ…作動領域、Ｅ…排気、Ｇ…間隙、Ｌ１…軸線。

Claims (4)

1. タービン室の周りに渦巻き状のスクロール通路を有するタービンハウジングと、
   タービンシャフト上に設けられ、前記タービン室内で回転するタービンホイールと
   を備え、
   エンジンから排出され、前記スクロール通路に沿って流れた排気を前記タービンホイールに吹付けて、同タービンホイールを回転駆動するターボチャージャであり、
   前記スクロール通路及び前記タービン室間に配置され、かつ前記タービンシャフトの軸線に沿う方向に貫通する貫通孔を、前記タービンホイールの周りの複数箇所に有する環状の支持部材と、
   前記各貫通孔に挿通された軸により前記支持部材に開閉可能に支持され、開度の変更により、前記タービンホイールに吹付けられる排気の流速を可変とする複数の可変ノズルと、
   前記タービンホイールを取り囲むように配置され、前記軸線に沿う方向についての前記支持部材と前記タービンハウジングとの間の間隙を、前記貫通孔よりも排気流れの上流側でシールする環状のシール部材と
   をさらに備え、前記間隙における排気の出口が前記タービンホイールよりも排気流れの上流側に設けられていることを特徴とするターボチャージャ。
2. 前記間隙と前記可変ノズルの作動領域とを連通させる通路が設けられており、同通路の前記作動領域での開口部分により前記出口が構成されている請求項１に記載のターボチャージャ。
3. 前記タービンハウジングには、前記タービンシャフトを回転可能に支持するベアリングハウジング側へ延び、かつ前記支持部材から離れた状態で、同支持部材と前記タービンホイールとの間に位置する膨出部が設けられており、前記通路は、前記支持部材と前記膨出部との間の空間により構成されている請求項２に記載のターボチャージャ。
4. 前記可変ノズルを挟んで前記支持部材とは反対側に配置され、同支持部材に対し一体的に結合された環状のプレートと、
   前記間隙において前記タービンホイールを囲んだ状態で配置された皿ばねと
   を備え、前記皿ばねは、前記軸線に沿う方向の寸法が小さくなるように弾性変形させられた状態で、外周縁部及び内周縁部の一方において前記支持部材に接触し、他方において前記タービンハウジングに接触することにより、前記支持部材を、前記タービンシャフトを支持するベアリングハウジング側へ付勢して、前記プレートを前記ベアリングハウジングに押し当てるとともに、前記シール部材として前記間隙をシールするものである請求項１〜３のいずれか１つに記載のターボチャージャ。