JP2013253519A - Variable nozzle unit and variable capacity type supercharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可変容量型過給機におけるタービンインペラ側へ供給される排気ガスの流路面積(流量)を可変する可変ノズルユニット等に関する。 The present invention relates to a variable nozzle unit or the like that varies a flow passage area (flow rate) of exhaust gas supplied to a turbine impeller side in a variable capacity supercharger.
近年、可変容量型過給機におけるタービンハウジング内のタービンスクロール流路とタービンインペラとの間に配設される可変ノズルユニットについて種々の開発がなされており、本願の出願人も既に可変ノズルユニットについて開発して出願している(特許文献1及び特許文献2等参照)。そして、その先行技術に係る可変ノズルユニットの具体的な構成は、次のようになる。
In recent years, various developments have been made on variable nozzle units arranged between a turbine scroll passage in a turbine housing and a turbine impeller in a variable displacement turbocharger. It has been developed and applied (see
タービンハウジング内には、ノズルリングが配設されており、このノズルリングには、複数の支持穴が円周方向に等間隔に形成されている。また、ノズルリングに対してタービンインペラの軸方向に離隔対向した位置には、シュラウドリングがノズルリングに一体的に設けられており、このシュラウドリングは、タービンインペラにおける複数のタービンブレードの外縁(先端縁)を覆う筒状のシュラウド部(円筒部)を備えている。そして、ノズルリングの対向面の反対面側には、サポートリング(取付リング)が配設されており、このサポートリングの外周縁部は、可変容量型過給機におけるベアリングハウジングとタービンハウジングとの協働により挟持されてあって、サポートリングの内周縁部は、ノズルリングに一体的に連結されている。換言すれば、ノズルリングはサポートリングを介してタービンハウジング内に配設されている。 A nozzle ring is disposed in the turbine housing, and a plurality of support holes are formed in the nozzle ring at equal intervals in the circumferential direction. In addition, a shroud ring is integrally provided in the nozzle ring at a position facing the nozzle ring in the axial direction of the turbine impeller, and the shroud ring is configured to have outer edges (tips) of a plurality of turbine blades in the turbine impeller. A cylindrical shroud portion (cylindrical portion) covering the edge). A support ring (mounting ring) is disposed on the opposite side of the opposed surface of the nozzle ring, and the outer peripheral edge of the support ring is formed between the bearing housing and the turbine housing in the variable capacity supercharger. The inner peripheral edge portion of the support ring is integrally connected to the nozzle ring. In other words, the nozzle ring is disposed in the turbine housing via the support ring.
ノズルリングの対向面とシュラウドリングの対向面との間には、複数の可変ノズルが円周方向に等間隔に配設されており、各可変ノズルは、タービンインペラの軸心に平行な軸心周りに開閉方向(正逆方向)へ回動可能である。また、各可変ノズルは、前記軸方向一方側に、ノズルリングの対応する支持穴に回動可能に支持されるノズル軸を有している。そして、可変容量型過給機におけるベアリングハウジングとノズルリングの間に区画した環状のリンク室には、複数の可変ノズルを同期して回動させるためのリンク機構(同期機構)が配設されている。ここで、複数の可変ノズルを開方向(正方向)へ同期して回動させると、タービンインペラ側へ供給される排気ガスの流路面積が大きくなると共に、複数の可変ノズルを閉方向(逆方向)へ同期して回動させると、前記排気ガスの流路面積が小さくなるようになっている。 Between the opposed surface of the nozzle ring and the opposed surface of the shroud ring, a plurality of variable nozzles are arranged at equal intervals in the circumferential direction, and each variable nozzle has an axis parallel to the axis of the turbine impeller. It can be rotated around in the opening / closing direction (forward / reverse direction). Each variable nozzle has a nozzle shaft that is rotatably supported in a corresponding support hole of the nozzle ring on one side in the axial direction. In an annular link chamber defined between the bearing housing and the nozzle ring in the variable capacity supercharger, a link mechanism (synchronization mechanism) for rotating a plurality of variable nozzles in synchronization is disposed. Yes. Here, when the plurality of variable nozzles are rotated synchronously in the opening direction (forward direction), the flow area of the exhaust gas supplied to the turbine impeller side is increased and the plurality of variable nozzles are closed (reverse). When the exhaust gas is rotated in synchronization with the direction, the flow area of the exhaust gas is reduced.
なお、本発明に関連する先行技術として前述の特許文献1及び特許文献2の他に特許文献3から特許文献7に示すものがある。
As prior arts related to the present invention, there are those shown in
ところで、可変容量型過給機の運転中、サポートリングの内周縁部はノズルリングからの入熱によって部材温度が高くなり、サポートリングの外周縁部はベアリングハウジングからの吸熱(ベアリングハウジングによる冷却)によって部材温度が低くなる。これにより、サポートリングがその内周縁部を押し広げるように熱変形することになり、ノズルリングの対向面とシュラウドリングの対向面の平行度が低下して、ノズルリングの対向面とシュラウドリングの対向面の間隔が局所的に狭くなる。 By the way, during operation of the variable capacity turbocharger, the inner peripheral edge of the support ring becomes hot due to heat input from the nozzle ring, and the outer peripheral edge of the support ring absorbs heat from the bearing housing (cooling by the bearing housing). This lowers the member temperature. As a result, the support ring is thermally deformed so as to expand its inner peripheral edge, and the parallelism between the opposed surface of the nozzle ring and the opposed surface of the shroud ring is reduced, and the opposed surface of the nozzle ring and the shroud ring are The interval between the opposing surfaces is locally narrowed.
そのため、通常、可変容量型過給機の運転中におけるノズルリングの対向面とシュラウドリングの対向面の最小間隔が可変ノズルの幅(前記軸方向の長さ)よりも大きくなるように、ノズルサイドクリアランスを大きめに設定して、複数の可変ノズルの回動動作の安定性を十分に確保している。一方、ノズルサイドクリアランスを大きめに設定すると、ノズルサイドクリアランスからの漏れ流れが増大して、可変容量型過給機のタービン効率を高いレベルまで向上させることが困難になる。つまり、複数の可変ノズルの回動動作の安定性を十分に確保した上で、可変容量型過給機のタービン効率を高いレベルまで向上させることが困難であるという問題がある。 Therefore, the nozzle side is normally set so that the minimum distance between the facing surface of the nozzle ring and the facing surface of the shroud ring is larger than the width of the variable nozzle (the length in the axial direction) during operation of the variable capacity supercharger. The clearance is set to be large to ensure sufficient stability of the rotating operation of the plurality of variable nozzles. On the other hand, if the nozzle side clearance is set to be large, the leakage flow from the nozzle side clearance increases, and it becomes difficult to improve the turbine efficiency of the variable displacement supercharger to a high level. That is, there is a problem that it is difficult to improve the turbine efficiency of the variable displacement supercharger to a high level while sufficiently securing the stability of the rotating operation of the plurality of variable nozzles.
そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、新規な構成の可変ノズルユニット等を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a variable nozzle unit having a novel configuration that can solve the above-described problems.
本発明の第1の特徴は、可変容量型過給機におけるタービンハウジング内のタービンスクロール流路とタービンインペラの間に配設され、前記タービンインペラ側へ供給される排気ガスの流路面積(流量)を可変する可変ノズルユニットにおいて、前記タービンハウジング内に配設され、複数の支持穴が円周方向に等間隔に形成(貫通形成)されたノズルリングと、前記ノズルリングに対して前記タービンインペラの軸方向に離隔対向した位置に前記ノズルリングと一体的に設けられ、前記タービンインペラにおける複数のタービンブレードの外縁を覆う筒状のシュラウド部(円筒部)を備えたシュラウドリングと、前記ノズルリングの対向面と前記シュラウドリングの対向面との間に円周方向に等間隔に配設され、前記タービンインペラの軸心に平行な軸心周りに開閉方向(正逆方向)へ回動可能であって、前記軸方向一方側に前記ノズルリングの対応する前記支持穴に回動可能に支持されるノズル軸を有した複数の可変ノズルと、前記可変容量型過給機におけるベアリングハウジングと前記ノズルリングとの間に区画した環状のリンク室に配設され、複数の前記可変ノズルを同期して回動させるためのリンク機構と、前記ノズルリングの径方向外側に配設され、外周縁部が前記ベアリングハウジングに連結され、内周縁部に径方向内側へ突出した複数の突出片が円周方向に間隔を置いて一体形成され、複数の前記突出片と前記ノズルリングの外周縁部を圧接させた状態で前記ノズルリングに対して相対的な径方向(サポートリングの径方向)の移動(変位)を許容され、複数の前記突出片のみが前記タービンスクロール流路に対峙する(臨む)ように構成されたサポートリングと、複数の前記突出片と前記ノズルリングの外周縁部を圧接させるように前記ノズルリングを付勢する付勢部材と、を具備したことを要旨とする。 The first feature of the present invention is that a flow area (flow rate) of exhaust gas that is disposed between a turbine scroll flow path and a turbine impeller in a turbine housing in a variable displacement supercharger and is supplied to the turbine impeller side. A nozzle ring disposed in the turbine housing and having a plurality of support holes formed at equal intervals in the circumferential direction (penetration formation), and the turbine impeller with respect to the nozzle ring. A shroud ring provided integrally with the nozzle ring at a position facing and spaced apart in the axial direction of the turbine impeller and having a cylindrical shroud portion (cylindrical portion) covering the outer edges of a plurality of turbine blades in the turbine impeller, and the nozzle ring Between the opposed surface of the shroud ring and the opposed surface of the shroud ring at equal intervals in the circumferential direction, A nozzle shaft that can be rotated in an opening / closing direction (forward / reverse direction) around an axis parallel to the center and that is rotatably supported by the corresponding support hole of the nozzle ring is provided on one side of the axial direction. A plurality of variable nozzles, and an annular link chamber defined between a bearing housing and the nozzle ring in the variable capacity supercharger, for synchronously rotating the variable nozzles. A link mechanism and a plurality of projecting pieces arranged radially outside the nozzle ring, having an outer peripheral edge connected to the bearing housing, and projecting radially inward from the inner peripheral edge are spaced apart in the circumferential direction. It is integrally formed and is allowed to move (displace) in the radial direction (radial direction of the support ring) relative to the nozzle ring in a state where the plurality of protruding pieces and the outer peripheral edge of the nozzle ring are in pressure contact with each other. plural A support ring configured so that only the protruding piece faces (faces) the turbine scroll flow path, and the nozzle ring is urged so as to press-contact the plurality of protruding pieces and the outer peripheral edge of the nozzle ring. The gist is that the urging member is provided.
なお、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「配設され」とは、直接的に配設されたことの他に、別部材を介して間接的に配設されたことを含む意であって、「設けられ」とは、直接的に設けられたことの他に、別部材を介して間接的に設けられたことを含む意である。 In the specification and claims of the present application, “arranged” means not only directly disposed but also indirectly disposed through another member. In addition, the term “provided” means that it is indirectly provided through another member in addition to being directly provided.
第1の特徴によると、エンジン回転数が高回転域にあって、排気ガスの流量が多い場合には、前記リンク機構を作動させつつ、複数の前記可変ノズルを開方向(正方向)へ同期して回動させることにより、前記タービンインペラ側へ供給される排気ガスのガス流路面積を大きくして、多くの排気ガスを供給する。一方、エンジン回転数が低回転域にあって、排気ガスの流量が少ない場合には、前記リンク機構を作動させつつ、複数の前記可変ノズルを閉方向(逆方向)へ同期して回動させることにより、前記タービンインペラ側へ供給される排気ガスのガス流路面積を小さくして、排気ガスの流速を高めて、前記タービンインペラの仕事量を十分に確保する。これにより、排気ガスの流量の多少に関係なく、前記タービンインペラによって回転力を十分かつ安定的に発生させることができる。 According to the first feature, when the engine speed is in a high speed range and the exhaust gas flow rate is high, the plurality of variable nozzles are synchronized in the opening direction (forward direction) while operating the link mechanism. As a result, the gas passage area of the exhaust gas supplied to the turbine impeller side is increased to supply a large amount of exhaust gas. On the other hand, when the engine speed is in a low rotation range and the flow rate of exhaust gas is small, the plurality of variable nozzles are rotated synchronously in the closing direction (reverse direction) while operating the link mechanism. As a result, the gas passage area of the exhaust gas supplied to the turbine impeller side is reduced, the flow rate of the exhaust gas is increased, and the work of the turbine impeller is sufficiently ensured. Accordingly, the rotational force can be generated sufficiently and stably by the turbine impeller regardless of the flow rate of the exhaust gas.
ここで、前記サポートリングの内周縁部に複数の前記突出片が円周方向に間隔を置いて一体形成され、前記サポートリングは複数の前記突出片のみが前記タービンスクロール流路に対峙するように構成されているため、前記可変容量型過給機の運転中に、前記サポートリングにおける複数の前記突出片を除く大部分の部材温度を低くして、前記サポートリングがその内周縁部を押し広げるように熱変形することを抑えることができる。また、前記サポートリングは複数の前記突出片と前記ノズルリングの外周縁部を圧接させた状態で前記ノズルリングに対して相対的な径方向の移動を許容されているため、前記ノズルリングが前記サポートリングの熱変形に追従して変形することを抑えることができる。これにより、ノズルサイドクリアランスを大きめに設定しなくても、前記可変容量型過給機の運転中における前記ノズルリングの対向面と前記シュラウドリングの対向面の平行度を十分に確保することができる。換言すれば、前記可変容量型過給機の運転中における前記ノズルリングの対向面と前記シュラウドリングの対向面の平行度を十分に確保した上で、ノズルサイドクリアランスを極力小さくすることができる。 Here, a plurality of the projecting pieces are integrally formed on the inner peripheral edge of the support ring at intervals in the circumferential direction, and the support ring is configured such that only the plurality of projecting pieces face the turbine scroll flow path. Therefore, during operation of the variable displacement supercharger, the temperature of most of the support ring excluding the plurality of protruding pieces is lowered, and the support ring expands its inner peripheral edge. As described above, it is possible to suppress thermal deformation. Further, since the support ring is allowed to move in the radial direction relative to the nozzle ring in a state where the plurality of protruding pieces and the outer peripheral edge of the nozzle ring are in pressure contact with each other, the nozzle ring is It is possible to suppress deformation following the thermal deformation of the support ring. Accordingly, even when the nozzle side clearance is not set to be large, it is possible to sufficiently ensure the parallelism between the facing surface of the nozzle ring and the facing surface of the shroud ring during operation of the variable capacity supercharger. . In other words, the nozzle side clearance can be made as small as possible while sufficiently ensuring the parallelism between the opposed surface of the nozzle ring and the opposed surface of the shroud ring during operation of the variable capacity supercharger.
なお、本願の明細書において、「ノズルクリアランス」とは、前記ノズルリングの対向面と前記可変ノズルの前記軸方向一方側の側面との隙間、又は前記シュラウドリングの対向面と前記可変ノズルの前記軸方向他方側の側面との隙間のことをいう。 In the specification of the present application, “nozzle clearance” means a gap between the facing surface of the nozzle ring and the side surface on the one axial side of the variable nozzle, or the facing surface of the shroud ring and the variable nozzle. It refers to the gap between the other side surface in the axial direction.
本発明の第2の特徴は、エンジンからの排気ガスのエネルギーを利用して、前記エンジン側に供給される空気を過給する可変容量型過給機において、第1の特徴からなる可変ノズルユニットを具備したことを要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, in the variable capacity supercharger that supercharges the air supplied to the engine side using the energy of the exhaust gas from the engine, the variable nozzle unit having the first feature is provided. The main point is that
第2の特徴によると、第1の特徴による作用と同様の作用を奏する。 According to the 2nd characteristic, there exists an effect | action similar to the effect | action by a 1st characteristic.
本発明によれば、前記可変容量型過給機の運転中における前記ノズルリングの対向面と前記シュラウドリングの対向面の平行度を十分に確保した上で、ノズルサイドクリアランスを極力小さくできるため、複数の前記可変ノズルの回動動作の安定性を十分に確保した上で、ノズルサイドクリアランスからの漏れ流れを低減して、前記可変容量型過給機のタービン効率を高いレベルまで向上させることができる。 According to the present invention, the nozzle side clearance can be made as small as possible after sufficiently ensuring the parallelism of the facing surface of the nozzle ring and the facing surface of the shroud ring during operation of the variable capacity supercharger. It is possible to improve the turbine efficiency of the variable capacity turbocharger to a high level by sufficiently reducing the leakage flow from the nozzle side clearance while ensuring sufficient stability of the rotating operation of the plurality of variable nozzles. it can.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について図1から図4を参照して説明する。なお、図面に示すとおり、「R」は、右方向、「L」は、左方向である。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in the drawing, “R” is the right direction and “L” is the left direction.
図4に示すように、本発明の実施形態に係る可変容量型過給機1は、エンジン(図示省略)からの排気ガスのエネルギーを利用して、エンジンに供給される空気を過給(圧縮)するものである。そして、可変容量型過給機1の具体的な構成等は、以下のようになる。
As shown in FIG. 4, the
可変容量型過給機1は、ベアリングハウジング3を具備しており、ベアリングハウジング3内には、ラジアルベアリング5及び一対のスラストベアリング7が設けられている。また、複数のベアリング5,7には、左右方向へ延びたロータ軸(タービン軸)9が回転可能に設けられており、換言すれば、ベアリングハウジング3には、ロータ軸9が複数のベアリング5,7を介して回転可能に設けられている。
The
ベアリングハウジング3の右側には、コンプレッサハウジング11が設けられており、このコンプレッサハウジング11内には、遠心力を利用して空気を圧縮するコンプレッサインペラ13がその軸心(換言すれば、ロータ軸9の軸心)S周りに回転可能に設けられている。また、コンプレッサインペラ13は、ロータ軸9の右端部に一体的に連結されたコンプレッサホイール(コンプレッサディスク)15と、このコンプレッサホイール15の外周面に周方向に等間隔に設けられた複数のコンプレッサブレード17とを備えている。
A
コンプレッサハウジング11におけるコンプレッサインペラ13の入口側(コンプレッサハウジング11の右側部)には、空気を取入れる空気取入口19が形成されており、この空気取入口19は、空気を浄化するエアクリーナ(図示省略)に接続可能である。また、ベアリングハウジング3とコンプレッサハウジング11との間におけるコンプレッサインペラ13の出口側には、圧縮された空気を昇圧する環状のディフューザ流路21が形成されており、このディフューザ流路21は、空気取入口19に連通してある。更に、コンプレッサハウジング11の内部には、渦巻き状のコンプレッサスクロール流路23が形成されており、このコンプレッサスクロール流路23は、ディフューザ流路21に連通してある。そして、コンプレッサハウジング11の適宜位置には、圧縮された空気を排出する空気排出口25が形成されており、この空気排出口25は、コンプレッサスクロール流路23に連通してあって、エンジンの吸気マニホールド(図示省略)に接続可能である。
An
図1及び図4に示すように、ベアリングハウジング3の左側には、タービンハウジング27が設けられており、このタービンハウジング27内には、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力(回転トルク)を発生させるタービンインペラ29が軸心(タービンインペラ29の軸心、換言すれば、ロータ軸9の軸心)S周りに回転可能に設けられている。また、このタービンインペラ29は、ロータ軸9の左端部に一体的に設けられたタービンホイール(タービンディスク)31と、このタービンホイール31の外周面に周方向に等間隔に設けられた複数のタービンブレード33とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 4, a
タービンハウジング27の適宜位置には、排気ガスを取入れるガス取入口35が形成されており、このガス取入口35は、エンジンの排気マニホールド(図示省略)に接続可能である。また、タービンハウジング27の内部には、渦巻き状のタービンスクロール流路37が形成されており、このタービンスクロール流路37は、ガス取入口35に連通してある。更に、タービンハウジング27におけるタービンインペラ29の出口側(タービンハウジング27の左側部)には、排気ガスを排出するガス排出口39が形成されており、このガス排出口39は、タービンスクロール流路37に連通してあって、排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置(図示省略)に接続可能である。
A
なお、ベアリングハウジング3の左側面には、タービンインペラ29側からの熱を遮蔽する環状の遮熱板41が設けられており、この遮熱板41の径方向外側には、段部43が形成されている。
An annular
タービンハウジング27内には、タービンインペラ29側へ供給される排気ガスの流路面積(流量)を可変する可変ノズルユニット45が配設されており、この可変ノズルユニット45の具体的な構成は、次のようになる。
In the
タービンハウジング27内には、ノズルリング47がタービンインペラ29と同心状に配設されており、このノズルリング47には、複数の第1支持穴49が円周方向に等間隔に形成(貫通形成)されている。また、ノズルリング47の内周縁部は、遮熱板41の段部43に嵌合してある。
A
ノズルリング47に左右方向(タービンインペラ29の軸方向)に離隔対向した位置には、シュラウドリング51が複数の連結ピン53を介してノズルリング47と一体的かつタービンインペラ29と同心状に設けられており、このシュラウドリング51は、タービンハウジング27内に形成した環状の段付き凹部55に収容されている。また、シュラウドリング51は、複数のタービンブレード33の外縁(先端縁)を覆う筒状のシュラウド部(円筒部)57を備えており、シュラウドリング51には、複数の第2支持穴59がノズルリング47の複数の第1支持穴49に整合するように円周方向に等間隔に形成されている。なお、複数の連結ピン53は、ノズルリング47の対向面とシュラウドリング51の対向面との間隔を設定する機能を有している。
A
ノズルリング47の対向面とシュラウドリング51の対向面との間には、複数の可変ノズル61が円周方向に等間隔に配設されており、各可変ノズル61は、タービンインペラ29の軸心Sに平行な軸心周りに開閉方向(正逆方向)へ回動可能である。また、各可変ノズル61は、右側(タービンインペラ29の軸方向一方側)に、ノズルリング47の対応する第1支持穴49に回動可能に支持される第1ノズル軸63を有してあって、左側(タービンインペラ29の軸方向他方側)に、シュラウドリング51の第2支持穴59に回動可能に支持される第2ノズル軸65を有している。なお、各可変ノズル61は、第1ノズル軸63と第2ノズル軸65を有した両持ちタイプであるが、第2ノズル軸65を省略して、各可変ノズル61を片持ちタイプにしても構わない。
Between the opposed surface of the
ベアリングハウジング3とノズルリング47との間に区画した環状のリンク室67内には、複数の可変ノズル61を同期して回動させるためのリンク機構(同期機構)69が配設されている。また、リンク機構69は、前述の特許文献1及び特許文献2に示す公知の構成からなるものであって、複数の可変ノズル61に連動連結されると共に、複数の可変ノズル61を開閉方向へ回動させるモータ又はシリンダ等の回動アクチュエータ(図示省略)に動力伝達機構71を介して接続されている。
In an
図1から図3に示すように、タービンハウジング27内におけるノズルリング47の径方向外側には、サポートリング(取付リング)73がタービンインペラ29と同心状に配設されており、このサポートリング73の外周縁部は、複数の取付ボルト75を介してベアリングハウジング3に一体的に連結されている。また、サポートリング73の内周縁部には、径方向内側へ突出した断面L型の複数の突出片77が円周方向に間隔を置いて一体形成されており、円周方向に隣接する突出片77間の間隙によって、タービンスクロール流路37とリンク室67が連通するようになっている。なお、サポートリング73の外周縁部がベアリングハウジング3に一体的に連結される代わりに、タービンハウジング27との協働によりベアリングハウジング3に挟まれるように連結されても構わない。
As shown in FIGS. 1 to 3, a support ring (mounting ring) 73 is disposed concentrically with the
サポートリング73は、複数の突出片77とノズルリング47の外周縁部を圧接させた状態でノズルリング47に対して相対的な径方向(サポートリング73の径方向又はタービンインペラ29の径方向)の移動(変位)を許容されるようなっている。更に、サポートリング73は、複数の突出片77のみがタービンスクロール流路37に対峙する(臨む)ように構成されており、換言すれば、サポートリング73における複数の突出片77を除く大部分は、タービンハウジング27内におけるタービンスクロール流路37とリンク室67との間に形成した環状の壁部79によって、タービンスクロール流路37に対して遮蔽されるようになっている。
The
ベアリングハウジング3の左側面における遮熱板41の右側には、付勢部材としての波ワッシャ81が設けられており、この波ワッシャ81は、複数の突出片77とノズルリング47の外周縁部を圧接させるようにノズルリング47を遮熱板41を介してタービンインペラ29の出口方向(左方向)へ付勢するものである。ここで、前述のように、サポートリング73の外周縁部がベアリングハウジング3に一体的に連結される他に、複数の突出片77とノズルリング47の外周縁部を圧接させることにより、ノズルリング47及びシュラウドリング51等、換言すれば、可変ノズルユニット45がタービンハウジング27内に配設されるようになっている。
A
なお、シュラウドリング51のシュラウド部57の外周面には、周溝83が形成されており、この周溝83には、シュラウドリング51の対向面の反対面側からタービンインペラ29の出口側への排気ガスの漏れを抑える複数のシールリング85が設けられている。
A
続いて、本発明の第1実施形態の作用及び効果について説明する。 Then, the effect | action and effect of 1st Embodiment of this invention are demonstrated.
ガス取入口35から取入れた排気ガスをタービンスクロール流路37を経由してタービンインペラ29の入口側から出口側へ流通させることにより、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力(回転トルク)を発生させて、ロータ軸9及びコンプレッサインペラ13をタービンインペラ29と一体的に回転させることができる。これにより、空気取入口19から取入れた空気を圧縮して、ディフューザ流路21及びコンプレッサスクロール流路23を経由して空気排出口25から排出することができ、エンジンに供給される空気を過給(圧縮)することができる。
By causing the exhaust gas taken in from the
可変容量型過給機1の運転中、エンジン回転数が高回転域にあって、排気ガスの流量が多い場合には、回動アクチュエータによってリンク機構69を作動させつつ、複数の可変ノズル61を開方向(正方向)へ同期して回動させることにより、タービンインペラ29側へ供給される排気ガスのガス流路面積(可変ノズル61のスロート面積)を大きくして、多くの排気ガスを供給する。一方、エンジン回転数が低回転域にあって、排気ガスの流量が少ない場合には、回動アクチュエータによってリンク機構69を作動させつつ、複数の可変ノズル61を閉方向(逆方向又は絞る方向)へ同期して回動させることにより、タービンインペラ29側へ供給される排気ガスのガス流路面積を小さくして、排気ガスの流速を高めて、タービンインペラ29の仕事量を十分に確保する。これにより、排気ガスの流量の多少に関係なく、タービンインペラ29によって回転力を十分かつ安定的に発生させることができる。
During operation of the
ここで、サポートリング73の内周縁部に複数の突出片77が円周方向に間隔を置いて一体形成され、サポートリング73は複数の突出片77のみがタービンスクロール流路37に対峙するように構成されているため、可変容量型過給機1の運転中に、サポートリング73における複数の突出片77を除く大部分の部材温度を低くして、サポートリング73がその内周縁部を押し広げるように熱変形することを抑えることができる。また、サポートリング73は複数の突出片77とノズルリング47の外周縁部を圧接させた状態でノズルリング47に対して相対的な径方向の移動を許容されているため、ノズルリング47がサポートリング73の熱変形に追従して変形することを抑えることができる。これにより、ノズルサイドクリアランスを大きめに設定しなくても、可変容量型過給機1の運転中におけるノズルリング47の対向面とシュラウドリング51の対向面の平行度を十分に確保することができる。換言すれば、可変容量型過給機1の運転中におけるノズルリング47の対向面とシュラウドリング51の対向面の平行度を十分に確保した上で、ノズルサイドクリアランスを極力小さくすることができる。
Here, a plurality of projecting
従って、本発明の第1実施形態によれば、複数の可変ノズル61の回動動作の安定性を十分に確保した上で、ノズルサイドクリアランスからの漏れ流れを低減して、可変容量型過給機1のタービン効率を高いレベルまで向上させることができる。
Therefore, according to the first embodiment of the present invention, the variable displacement supercharging can be achieved by sufficiently reducing the leakage flow from the nozzle side clearance while ensuring sufficient stability of the rotating operation of the plurality of
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について図5及び図6を参照して説明する。なお、図面に示すとおり、「R」は、右方向、「L」は、左方向である。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in the drawing, “R” is the right direction and “L” is the left direction.
図5及び図6に示すように、本発明の第2実施形態に係る可変ノズルユニット87は、タービンインペラ29側へ供給される排気ガスの流路面積(流量)を可変するものであって、本発明の第1実施形態に係る可変ノズルユニット45(図1参照)と同様の構成を有している。以下、可変ノズルユニット87の構成のうち、可変ノズルユニット45の構成と異なる部分についてのみ簡単に説明する。なお、可変ノズルユニット87における複数の構成要素のうち、可変ノズルユニット45における構成要素と対応するものについては、図面中に同一番号を付する。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
サポートリング73の外周面には、サポートリング73に発生した熱、特に、複数の突出片77に発生した熱を吸熱する吸熱リング89が圧入又は焼きばめによって圧接して設けられており、この吸熱リング89は、タービンハウジング27内の壁部79によってタービンスクロール流路37に対して遮蔽されている。また、吸熱リング89の右側面(タービンインペラ29の軸方向一方側の側面)は、複数の取付ボルト75の頭部に圧接してある。
An
続いて、本発明の第2実施形態の作用及び効果について説明する。 Then, the effect | action and effect of 2nd Embodiment of this invention are demonstrated.
サポートリング73の外周面に吸熱リング89が圧接して設けられているため、可変容量型過給機1の運転中に、複数の突出片77を含むサポートリング73全体の部材温度を低くして、サポートリング73がその内周縁部を押し広げるように熱変形することをより抑えることができる。よって、本発明の第2実施形態によれば、本発明の第1実施形態の効果をより高めることがえきる。
Since the
吸熱リング89の右側面が複数の取付ボルト75の頭部に圧接してあるため、複数の取付ボルト75の緩みを防止することができる。よって、本発明の第2実施形態によれば、タービンハウジング27内における可変ノズルユニット87の配設状態を安定させることができる。
Since the right side surface of the
なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。 In addition, this invention is not restricted to description of the above-mentioned embodiment, It can implement in a various aspect. Further, the scope of rights encompassed by the present invention is not limited to these embodiments.
1 可変容量型過給機
3 ベアリングハウジング
9 ロータ軸
11 コンプレッサハウジング
13 コンプレッサインペラ
27 タービンハウジング
29 タービンインペラ
33 タービンブレード
37 タービンスクロール流路
45 可変ノズルユニット
47 ノズルリング
49 第1支持穴
51 シュラウドリング
57 シュラウド部
59 第2支持穴
61 可変ノズル
63 第1ノズル軸
65 第2ノズル軸
67 リンク室
69 リンク機構
73 サポートリング
75 取付ボルト
77 突出片
81 波ワッシャ
87 可変ノズルユニット
89 吸熱リング
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記タービンハウジング内に配設され、複数の支持穴が円周方向に等間隔に形成されたノズルリングと、
前記ノズルリングに前記タービンインペラの軸方向に離隔対向した位置に前記ノズルリングと一体的に設けられ、前記タービンインペラにおける複数のタービンブレードの外縁を覆う筒状のシュラウド部を備えたシュラウドリングと、
前記ノズルリングの対向面と前記シュラウドリングの対向面との間に円周方向に等間隔に配設され、前記タービンインペラの軸心に平行な軸心周りに開閉方向へ回動可能であって、前記軸方向一方側に前記ノズルリングの対応する前記支持穴に回動可能に支持されるノズル軸を有した複数の可変ノズルと、
前記可変容量型過給機におけるベアリングハウジングと前記ノズルリングとの間に区画した環状のリンク室に配設され、複数の前記可変ノズルを同期して回動させるためのリンク機構と、
前記ノズルリングの径方向外側に配設され、外周縁部が前記ベアリングハウジングに連結され、内周縁部に径方向内側へ突出した複数の突出片が円周方向に間隔を置いて一体形成され、複数の前記突出片と前記ノズルリングの外周縁部を圧接させた状態で前記ノズルリングに対して相対的な径方向の移動を許容され、複数の前記突出片のみが前記タービンスクロール流路に対峙するように構成されたサポートリングと、
複数の前記突出片と前記ノズルリングの外周縁部を圧接させるように前記ノズルリングを付勢する付勢部材と、を具備したことを特徴とする可変ノズルユニット。 In a variable nozzle unit that is disposed between a turbine scroll flow path and a turbine impeller in a turbine housing in a variable capacity supercharger and varies a flow area of an exhaust gas supplied to the turbine impeller side,
A nozzle ring disposed in the turbine housing and having a plurality of support holes formed at equal intervals in the circumferential direction;
A shroud ring that is provided integrally with the nozzle ring at a position opposed to the nozzle ring in the axial direction of the turbine impeller, and includes a cylindrical shroud portion that covers outer edges of a plurality of turbine blades in the turbine impeller;
It is arranged at equal intervals in the circumferential direction between the facing surface of the nozzle ring and the facing surface of the shroud ring, and is rotatable in an opening / closing direction around an axis parallel to the axis of the turbine impeller. A plurality of variable nozzles having a nozzle shaft rotatably supported in the support hole corresponding to the nozzle ring on one side in the axial direction;
A link mechanism that is disposed in an annular link chamber defined between a bearing housing and the nozzle ring in the variable capacity supercharger, and rotates the plurality of variable nozzles synchronously;
The nozzle ring is disposed on the outer side in the radial direction, the outer peripheral edge is connected to the bearing housing, and a plurality of protruding pieces protruding radially inward on the inner peripheral edge are integrally formed at intervals in the circumferential direction, The plurality of projecting pieces are allowed to move in the radial direction relative to the nozzle ring in a state where the outer peripheral edge portions of the nozzle ring are in pressure contact with each other, and only the plurality of projecting pieces are opposed to the turbine scroll channel. A support ring configured to
A variable nozzle unit, comprising: a plurality of protruding pieces and a biasing member that biases the nozzle ring so as to press-contact the outer peripheral edge of the nozzle ring.
請求項1から請求項3のうちのいずれかの請求項に記載の可変ノズルユニットを具備したことを特徴とする可変容量型過給機。 In the variable capacity supercharger that uses the energy of the exhaust gas from the engine to supercharge the air supplied to the engine side,
A variable displacement supercharger comprising the variable nozzle unit according to any one of claims 1 to 3.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6464463A (en) * | 1987-08-13 | 1989-03-10 | Tokyo Electric Co Ltd | Input scanning device |
WO2015093143A1 (en) * | 2013-12-19 | 2015-06-25 | 株式会社Ihi | Variable nozzle unit and variable-capacity supercharger |
US10302012B2 (en) | 2014-09-12 | 2019-05-28 | Ihi Corporation | Variable nozzle unit and variable geometry system turbocharger |
CN112412542A (en) * | 2020-11-23 | 2021-02-26 | 湖南路捷道夫涡轮增压系统有限公司 | Variable-section supercharger adopting mixed flow blades |
JP2021076107A (en) * | 2019-11-13 | 2021-05-20 | トヨタ自動車株式会社 | Supercharger |
-
2012
- 2012-06-06 JP JP2012128801A patent/JP2013253519A/en active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6464463A (en) * | 1987-08-13 | 1989-03-10 | Tokyo Electric Co Ltd | Input scanning device |
WO2015093143A1 (en) * | 2013-12-19 | 2015-06-25 | 株式会社Ihi | Variable nozzle unit and variable-capacity supercharger |
JP2015117645A (en) * | 2013-12-19 | 2015-06-25 | 株式会社Ihi | Variable nozzle unit and variable displacement supercharger |
US10233828B2 (en) | 2013-12-19 | 2019-03-19 | Ihi Corporation | Variable nozzle unit and variable geometry system turbocharger |
US10302012B2 (en) | 2014-09-12 | 2019-05-28 | Ihi Corporation | Variable nozzle unit and variable geometry system turbocharger |
JP2021076107A (en) * | 2019-11-13 | 2021-05-20 | トヨタ自動車株式会社 | Supercharger |
JP7299137B2 (en) | 2019-11-13 | 2023-06-27 | トヨタ自動車株式会社 | supercharger |
CN112412542A (en) * | 2020-11-23 | 2021-02-26 | 湖南路捷道夫涡轮增压系统有限公司 | Variable-section supercharger adopting mixed flow blades |
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