JP2015169152A - ターボチャージャ - Google Patents

Abstract

【課題】性能低下を防止しつつ、ベーンシャフトの局部的な摩耗を抑制することが可能なターボチャージャの提供にある。
【解決手段】タービンハウジング１１内に配設されたタービンホイールと、タービンホイールの周囲に形成された供給通路２１と、供給通路２１に配設された可変ノズル２２と、可変ノズル２２を支持する支持プレート２９とを備え、可変ノズル２２は、複数のノズルベーン３１と、ノズルベーン３１を一端側に保持するベーンシャフト３２とを備え、支持プレート２９は、ベーンシャフト３２が挿通される軸孔３３を形成する内壁部を備え、軸孔３３の内壁部における供給通路２１側及び反対側には、通路側切欠き部３９及び反対側切欠き部４０が形成され、通路側切欠き部３９は、支持プレート２９の径方向の内径側に形成されていると共に、反対側切欠き部４０は、支持プレート２９の径方向の外径側に形成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ノズルベーンを備えたターボチャージャに関する。

従来のターボチャージャとしては、例えば、特許文献１に開示されたバリアブルノズル型ターボチャージャが知られている。
特許文献１に開示されたバリアブルノズル型ターボチャージャは、スクロール室とタービンホイール室との間の流路の有効断面積を可変させる可変ノズルを備えている。可変ノズルは、タービンホイールの外周に等間隔に配設された複数のノズルベーンにより構成され、ノズルベーンの中央には、ノズルベーンを回転駆動させるためのベーンシャフトが固定されている。ベーンシャフトは、ベアリングハウジングに形成された貫通孔に挿通され、回転可能に支持されている。ノズルベーンにおけるベーンシャフトの軸方向と直交する方向、すなわち、ノズルベーンの長手方向の先端部は、中央部に比して軸方向の幅が小さくなるように形成されている。よって、各ノズルベーンの軸方向端部とタービンハウジングの内壁とのクリアランス、及び、各ノズルベーンの軸方向端部とベアリングハウジングの内壁とのクリアランスは、ノズルベーンの長手方向の先端部ほど大きく、ベーンシャフトに近い部位ほど小さくなっている。
ベーンシャフトの回転に伴いノズルベーンが一方へ回動すると、互いに隣り合うノズルベーン同士が接近し、可変ノズルが閉弁状態となる。可変ノズルが閉弁状態となると、スクロール室とタービンホイール室との間の流路の有効断面積が小さくなる。一方、ノズルベーンが他方へ回動すると、互いに隣り合うノズルベーン同士が離間し、可変ノズルが開弁状態となる。可変ノズルが開弁状態となると、スクロール室とタービンホイール室との間の流路の有効断面積が大きくなる。

ところで、ターボチャージャが長時間作動すると、ノズルベーン近傍のタービンハウジング及びベアリングハウジングの内壁に、酸化スケールやすす等の固着物が堆積する場合がある。ノズルベーン近傍に固着物が堆積すると、ノズルベーンとタービンハウジングとのクリアランス、及び、ノズルベーンとベアリングハウジングとのクリアランスが小さくなる。その結果、ノズルベーンの回転駆動時にノズルベーンが固着物に接触する可能性が高くなる。しかし、特許文献１に開示されたバリアブルノズル型ターボチャージャでは、ノズルベーンは、長手方向の先端部ほど軸方向の幅が小さくなるように形成されているので、ノズルベーンとタービンハウジングの内壁及びノズルベーンとベアリングハウジングの内壁とのクリアランスは、共にノズルベーンの長手方向の先端部ほど大きく、ベーンシャフトに近い部位ほど小さくなっている。よって、ノズルベーンの長手方向の先端部が固着物に接触することが回避され、ノズルベーンの固着物への接触面積が小さくなることにより、ノズルベーンの回転駆動時に、ノズルベーンの摺動抵抗の増大を抑制することが可能である。

図８は、特許文献２に係るターボチャージャのノズルベーンを示す。
図８に示すように、ノズルベーン５１のベーンシャフト５２は、支持プレート５３に形成された貫通孔５４に挿通され、いわば「片持ち状態」で回転可能に支持されている。ノズルベーン５１の軸方向の幅は長手方向において同じに設定されている。

特開２００１−１７３４４９号公報 特開２００９−１４４５４６号公報

しかし、特許文献１で開示されたバリアブルノズル型ターボチャージャにおいては、各ノズルベーンとタービンハウジングの内壁及びノズルベーンとベアリングハウジングの内壁とのクリアランスは、共にノズルベーンの長手方向の先端部ほど大きくなっている。この大きくなったクリアランスを通って、スクロール室からタービンホイール室へ流入する排気ガスの量が増大する。例えば、ノズルベーンが一方へ回動し、互いに隣り合うノズルベーン同士が接近して、可変ノズルが閉弁状態となったときには、上記大きくなったクリアランスを通って、スクロール室からタービンホイール室へ排気ガスが流入する。よって、スクロール室とタービンホイール室との間の流路の有効断面積を充分には小さくすることができず、ターボチャージャの性能低下を招いてしまう。

図８で示す特許文献２においては、ノズルベーン５１の軸方向の幅は同じに設定されていることにより、ノズルベーン５１とタービンハウジング５７の内壁及びノズルベーン５１と支持プレート５３の内壁とのクリアランスは、ノズルベーン５１の長手方向に均一となっている。よって、上記特許文献２のように、ノズルベーン５１が閉弁状態となったときにクリアランスが大きくなることはなく、スクロール室５５とタービンホイール室５６との間の流路の有効断面積を充分に小さくすることができる。しかし、スクロール室５５からタービンホイール室５６へ流入する排気ガスの流体圧力により、図８に二点鎖線で示すように、ノズルベーン５１の傾きが発生し、ベーンシャフト５２と支持プレート５３の貫通孔５４の内壁部における上下の開口部（エッジ部）とが局部的に当接し、局部当りが発生する。図８に示すように、貫通孔５４の内壁部における上部のタービンホイール室５６側のエッジ部５４Ａ、及び、貫通孔５４の内壁部における下部のスクロール室５５側のエッジ部５４Ｂと、ベーンシャフト５２の外周部とが局部的に当接し、ベーンシャフト５２の局部的な摩耗が発生する。摩耗が大きくなると、ノズルベーン５１と支持プレート５３及び、ノズルベーン５１とタービンハウジング５７の干渉が発生し、ノズルベーン５１を回転駆動できなくなる。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、性能低下を防止しつつ、ベーンシャフトの局部的な摩耗を抑制することが可能なターボチャージャの提供にある。

上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、タービンハウジング内に配設され、排気ガスを供給することにより回転するタービンホイールと、前記タービンホイールの周囲に形成され、前記タービンホイールに前記排気ガスを供給する供給通路と、前記供給通路に配設され、前記供給通路の通路断面積を変更可能な可変ノズルと、前記可変ノズルを支持する支持プレートとを備え、前記可変ノズルは、前記タービンホイールの外周に等間隔に配設された複数のノズルベーンと、前記ノズルベーンを一端側に保持するベーンシャフトと、を備え、前記支持プレートは、前記ベーンシャフトが挿通される軸孔を形成する内壁部を備え、前記ノズルベーンは、前記ベーンシャフトの前記軸孔への挿通により前記支持プレートに片持ち状態にて回動自在に支持され、前記可変ノズルを回動させて前記供給通路の通路断面積を変更することにより、前記供給通路を通過し前記タービンホイールに供給される排気ガスの流量を可変とするターボチャージャにおいて、前記軸孔の前記供給通路側に開口する通路側開口の一部を拡大するように前記内壁部を切り欠いて形成された通路側切欠き部と、前記軸孔の通路側開口と反対側に開口する反対側開口の一部を拡大するように前記内壁部を切り欠いて形成された反対側切欠き部とを備え、前記通路側切欠き部は、前記支持プレートの径方向の内径側に形成され、前記反対側切欠き部は、前記支持プレートの径方向の外径側に形成され、前記通路側切欠き部及び前記反対側切欠き部は、前記供給通路に対して全閉状態にある前記ノズルベーンの長手方向に対して傾斜した位置に形成されていることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、軸孔の内壁部には通路側切欠き部及び反対側切欠き部が
形成され、通路側切欠き部及び反対側切欠き部は供給通路に対して全閉状態にあるノズルベーンの長手方向に対して傾斜した位置に形成されているので、排気ガスの流体圧力により、ノズルベーンが傾くことがあってもノズルベーンのベーンシャフトは、通路側切欠き部及び反対側切欠き部に当接し、点接触から線接触又は面接触となることにより面圧が低下し、ベーンシャフトの局部的な摩耗を抑制することが可能である。また、通路側切欠き部は支持プレートの径方向の内径側に形成され、反対側切欠き部は径方向の外径側に形成されているので、内壁部の全周にわたり切欠き部を設ける場合と比較して、通路側切欠き部又は反対側切欠き部を通って排気ガスが外部に漏れるのを防止できる。よって、性能低下を防止しつつ、ベーンシャフトの局部的な摩耗を抑制することが可能である。なお、全閉状態とは、互いに隣り合うノズルベーン同士が接近し、供給通路の通路断面積が最小となる状態のことを指す。このとき、供給通路は完全に閉じた状態にはなく、若干開いた状態にある。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載のターボチャージャにおいて、前記通路側切欠き部及び前記反対側切欠き部は、前記供給通路に対して前記全閉状態にある前記ノズルベーンの長手方向に対して直交する位置を基準としてそれぞれ形成されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明によれば、ノズルベーンは全閉状態にあるとき、排気ガスの流体圧力を最も強く受け、ノズルベーンの長手方向に対して直角方向に最も強く押付けられる。すなわち、排気ガスの流体圧力が最も大きく作用しノズルベーンが最も強く押付けられる軸孔の内壁部を基準として通路側切欠き部及び反対側切欠き部が設けられているので、ベーンシャフトにおける供給通路側の摩耗及び、供給通路と反対側の摩耗を一層抑制することが可能である。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載のターボチャージャにおいて、前記通路側切欠き部及び前記反対側切欠き部は、前記ベーンシャフトと前記通路側切欠き部及び前記反対側切欠き部とが当接し前記ベーンシャフトが傾いたときに、前記ノズルベーンにおける前記ベーンシャフトより離れた位置にある先端部が前記供給通路における前記タービンハウジング側の内壁及び前記支持プレート側の内壁に接触しない大きさに設定されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明によれば、ベーンシャフトと通路側切欠き部及び反対側切欠き部とが当接したとき、ノズルベーンにおけるベーンシャフトより離れた位置にある先端部が供給通路におけるタービンハウジング側の内壁及び支持プレート側の内壁に接触することはない。よって、接触することによるノズルベーンの摺動抵抗の増大を抑制できる。

請求項４記載の発明は、請求項１に記載のターボチャージャにおいて、前記通路側切欠き部及び前記反対側切欠き部は、前記切欠き部の径方向長さが最大となる部分が、前記全閉状態にある前記ノズルベーンの長手方向に対して直交する位置から４５度までの範囲でそれぞれ形成されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明によれば、ターボチャージャの仕様により、適切な角度を適宜設定することで、ベーンシャフトにおける局部的な摩耗を一層抑制することが可能である。

本発明によれば、ターボチャージャの性能低下を防止しつつ、ベーンシャフトの局部的な摩耗を抑制することが可能である。

本発明の実施形態に係るターボチャージャの全体構成を示す断面図である。 図１におけるＡ矢視方向で見た支持プレート及びノズルベーンの側面図である。 図１における要部拡大断面図である。 （ａ）は図３におけるＢ矢視方向で見た軸孔の側面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図である。 （ａ）は支持プレートに形成される軸孔の形状を示す側面図であり、（ｂ）はそのうち一つを拡大して示す側面図である。 （ａ）はノズルベーンが傾斜していない状態を示し、（ｂ）はノズルベーンが傾斜した状態を示す説明図である。 変形例における軸孔の形状を拡大して示す側面図である。 特許文献２を説明するための要部拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態に係るターボチャージャを図１〜図６に基づいて説明する。
図１に示すように、ターボチャージャ１０は、タービンハウジング１１と、コンプレッサハウジング１２と、ベアリングハウジング１３とを備えている。ベアリングハウジング１３は、タービンハウジング１１とコンプレッサハウジング１２との間に設けられ、タービンハウジング１１及びコンプレッサハウジング１２と互いに連結される。タービンハウジング１１内には、複数の羽根１４を備えたタービンホイール１５が回転可能に配設されている。一方、コンプレッサハウジング１２内には、複数の羽根１６を備えたコンプレッサホイール１７が回転可能に配設されている。タービンホイール１５とコンプレッサホイール１７とは、ロータシャフト１８を介して一体連結され、ロータシャフト１８はベアリングハウジング１３内に配設された２つの軸受１９により回転可能に支持されている。

コンプレッサハウジング１２には、コンプレッサホイール１７へ向けて外部から空気を導入する吸気入口２５が設けられている。吸気入口２５はロータシャフト１８の軸方向と一致する方向に外部からの空気が流れるように形成されている。また、コンプレッサハウジング１２内におけるコンプレッサホイール１７の周囲には、渦巻状に形成されたコンプレッサ通路２６が形成されている。コンプレッサハウジング１２には、吸気入口２５を通過してコンプレッサハウジング１２内に導入された空気をコンプレッサ通路２６へ圧送するためのディヒューザ通路２７が設けられている。タービンホイール１５の回転に伴い、タービンホイール１５の回転力はロータシャフト１８を介してコンプレッサホイール１７に伝達され、コンプレッサホイール１７が回転する。コンプレッサホイール１７が回転することで、吸気入口２５から導入される空気は、羽根１６によって圧縮され、ディヒューザ通路２７を通ってコンプレッサ通路２６に送り込まれ、図示しない内燃機関の吸気系へ送られる。

タービンハウジング１１内におけるタービンホイール１５の周囲には、渦巻状に形成されたスクロール通路２０が形成されている。スクロール通路２０は、内燃機関の排気通路に連通しており、燃焼室からの排気ガスが排気通路を介してスクロール通路２０に送り込まれる。また、タービンハウジング１１内には、タービンホイール１５の周囲に形成され、スクロール通路２０内の排気ガスをタービンホイール１５へ向けて供給するための環状の供給通路２１が、スクロール通路２０に沿って形成されている。タービンホイール１５は、供給通路２１を通って供給される排気ガスにより回転される。タービンハウジング１１には、タービンホイール１５に供給された排気ガスを外部に向けて排出する排気出口２４が設けられている。排気出口２４はロータシャフト１８の軸方向と一致する方向に外部へ向けて排気ガスが流れるように形成されている。排気出口２４から排出された排気ガスは、図示しない触媒コンバータへ送られる。

図１及び図２に示すように、供給通路２１は、スクロール通路２０に接続されるタービンハウジング１１の内壁２８と、内壁２８と対向するように配置されたリング状の支持プレート２９の内壁３０とによって形成されている。
ベアリングハウジング１３には、フランジ壁１３Ａが形成されている。支持プレート２９の裏面側（内壁３０の反対側）には、サポート部材４１の一端が接合され、サポート部材４１の他端はタービンハウジング１１とベアリングハウジング１３のフランジ壁１３Ａ間に挟み込み支持されている。

供給通路２１には、複数の可変ノズル２２が配設されている。可変ノズル２２は、可変ノズル駆動機構２３により回動されることにより、供給通路２１の通路断面積を変更可能となっている。可変ノズル２２は、タービンホイール１５の外周に等間隔に配設された複数のノズルベーン３１と、ノズルベーン３１を一端側に保持するベーンシャフト３２とを備えている。可変ノズル２２は、支持プレート２９によって支持されている。支持プレート２９には、ベーンシャフト３２が挿通される軸孔３３の内壁部を備えている。ノズルベーン３１は、ベーンシャフト３２の軸孔３３への挿通により支持プレート２９に片持ち状態にて回動可能に支持されている。
ベーンシャフト３２は、図２に示すように、翼形状を有しており、軸心Ｐ（ロータシャフト１８の軸心）を中心に円周方向に１２個配置されている。軸孔３３には、ベーンシャフト３２が挿通され、軸孔３３の径は、ベーンシャフト３２の円滑な回転を許容する大きさに形成されている。

図３に示すように、ベーンシャフト３２におけるノズルベーン３１側の端部には、鍔部３２Ａが形成され、鍔部３２Ａとノズルベーン３１とが一体形成されている。
鍔部３２Ａが形成されていることにより、支持プレート２９の内壁３０と内壁３０に対向するノズルベーン３１の軸方向の端部３１Ａ間を一定の大きさの隙間Ｇ１に維持することができる。
ノズルベーン３１における端部３１Ａと端部３１Ｂ間の長さは、ノズルベーン３１の長手方向において同一の長さに形成されている。よって、タービンハウジング１１の内壁２８と内壁２８に対向するノズルベーン３１の軸方向の端部３１Ｂとの間には、一定の大きさの隙間Ｇ２が形成されている。隙間Ｇ１及び、隙間Ｇ２が設けられていることにより、ノズルベーン３１は内壁３０及び内壁２８と接触しない。

可変ノズル２２は可変ノズル２２と連結される可変ノズル駆動機構２３により回動される。
図１に示すように、可変ノズル駆動機構２３は、ノズルベーン３１、ベーンシャフト３２、支持プレート２９、軸孔３３、アーム３４、可動リング３５、連結部材３７及びアクチュエータ３８を備えている。ベーンシャフト３２におけるノズルベーン３１と反対側の端部には、アーム３４の一端（径方向の中心側）が固定されており、アーム３４の他端（径方向の外側）は可動リング３５に係合されている。ベアリングハウジング１３、タービンハウジング１１及び支持プレート２９により区画形成された収容室３６が備えられている。アーム３４及び可動リング３５は、フランジ壁１３Ａと支持プレート２９との間に位置するように収容室３６に収容されている。可動リング３５は、ベアリングハウジング１３あるいはサポート部材４１に回転可能に支持されている。可動リング３５は、連結部材３７を介して外部に配置されたアクチュエータ３８と連結されている。アクチュエータ３８が連結部材３７を回動し、それに連動して可動リング３５が回動することにより、アーム３４がベーンシャフト３２を中心にして回動し、全てのノズルベーン３１がベーンシャフト３２を中心にして同じ方向に回動する。

ターボチャージャ１０では、ノズルベーン３１を回動させて供給通路２１の通路断面積を変更することにより、供給通路２１を通過しタービンホイール１５に供給される排気ガスの流量を変更可能である。図２に実線で示すノズルベーン３１は、供給通路２１の通路断面積を最大とする全開位置（全開状態）にあり、二点鎖線で示すノズルベーン３１は、隣り合うノズルベーン３１間の供給通路２１の通路断面積を最小とする全閉位置（全閉状態）にある。ノズルベーン３１の回動範囲αは、全開位置から全閉位置間の間である。なお、全閉位置においては、供給通路２１は完全に閉じた状態にはなく、若干開いた状態にあり、最小限の排気ガスの供給が可能となっている。

図３に示すように、ベーンシャフト３２が挿通される軸孔３３を形成する内壁部におけるノズルベーン３１側の部位には、通路側切欠き部３９が設けられている。通路側切欠き部３９は、軸孔３３の供給通路２１側に開口する通路側開口の一部を拡大するように内壁部を切り欠いて形成されている。通路側切欠き部３９は、支持プレート２９の径方向の内径側に形成されている。
ベーンシャフト３２が挿通される軸孔３３を形成する内壁部におけるノズルベーン３１側と反対側の部位には、反対側切欠き部４０が設けられている。反対側切欠き部４０は、軸孔３３の通路側開口と反対側に開口する反対側開口の一部を拡大するように内壁部を切り欠いて形成されている。反対側切欠き部４０は、支持プレート２９の径方向の外径側に形成されている。なお、図３では、通路側切欠き部３９及び反対側切欠き部４０の大きさを実際よりは大きく誇張して表示している。
図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、通路側切欠き部３９及び反対側切欠き部４０は、軸孔３３を軸方向からみて三日月形である。軸孔３３の中心側へ向かうにつれて切欠き部の径方向長さＩが小さくなり、径方向長さＩが小さくなるにつれて切欠き部の軸孔３３の軸方向と直交する三日月形の断面は小さくなる。また、軸孔３３の開口側へ向かうにつれて切欠き部の軸方向深さＨが小さくなる。
通路側切欠き部３９及び反対側切欠き部４０は、ベーンシャフト３２の軸孔３３内における傾斜を許容するために設けられている。また本実施形態においては、切欠き部の軸方向深さＨの最大値は、切欠き部の径方向長さＩの最大値よりも大きく設定されている。

図５（ａ）、図５（ｂ）では、説明の便宜上、全閉位置にあるノズルベーン３１の長手方向に平行に軸心Ｑを通る線Ｌと、線Ｌに対して直角方向にある軸心Ｑを通る線Ｒを設定している。通路側切欠き部３９及び反対側切欠き部４０は、線Ｒを基準とする軸孔３３の内壁部にそれぞれ形成されている。通路側切欠き部３９及び反対側切欠き部４０は、全部（１２個）の軸孔３３の内壁部にそれぞれ形成されている。
図５（ａ）に示すように、線Ｒの延長線と軸心Ｐとはずれた位置にある。これは、全閉位置にあるノズルベーン３１が、全開側に若干開いた状態にあるためであり、このとき、供給通路２１を介して最小限の排気ガスが供給される。
通路側切欠き部３９及び反対側切欠き部４０は、ドリル又はエンドミルなどの加工工具により形成される。

図６（ｂ）に示すように、排気ガスの流体圧力によりベーンシャフト３２の傾きが発生し、ベーンシャフト３２と通路側切欠き部３９及び反対側切欠き部４０とが当接したとする。このとき、通路側切欠き部３９及び反対側切欠き部４０の寸法（径方向長さＩ、軸方向深さＨ）は、ノズルベーン３１におけるベーンシャフト３２より離れた先端部（端部３１Ｃ又は端部３１Ｄ）が供給通路２１におけるタービンハウジング１１側の内壁２８及び支持プレート２９側の内壁３０に接触しない大きさに設定されている。

次に、本実施形態のターボチャージャ１０の作用を説明する。
内燃機関が高回転で運転している場合には、可変ノズル駆動機構２３により可変ノズル２２がノズルベーン３１を開く方向に回動されて供給通路２１の通路断面積が大きくなる。通路断面積が大きくなることにより、供給通路２１を通ってタービンホイール１５に供給される排気ガスの流量が増加し、排気ガスの圧力が低くなる。排気ガスの圧力が低いと、排気ガスの圧力によりノズルベーン３１に生じる荷重が小さい。
一方、内燃機関が低回転で運転している場合には、可変ノズル駆動機構２３により可変ノズル２２がノズルベーン３１を閉じる方向に回動されて供給通路２１の通路断面積が小さくなる。通路断面積が小さくなることにより、供給通路２１を通ってタービンホイール１５に供給される排気ガスの流量が減少し、排気ガスの圧力が高くなる。排気ガスの圧力が高いと、排気ガスの圧力によりノズルベーン３１に生じる荷重が大きい。

高圧の排気ガスを受けるノズルベーン３１には、図５（ａ）に示す線Ｒ方向への荷重が生じており、この荷重はベーンシャフト３２を軸孔３３において傾斜させる。
ベーンシャフト３２の傾きに対応する軸孔３３の内壁部に通路側切欠き部３９及び反対側切欠き部４０が形成されているので、ベーンシャフト３２は通路側切欠き部３９及び反対側切欠き部４０にそれぞれ当接し、ベーンシャフト３２と通路側切欠き部３９及び反対側切欠き部４０は互いに線接触又は面接触となることにより接触箇所における面圧が低下し、ベーンシャフト３２の局部的な摩耗が抑制される。
ノズルベーン３１は全閉位置にあるとき、排気ガスの流体圧力を最も強く受け、ノズルベーン３１の長手方向に対して直角方向（線Ｒ方向）に最も強く荷重を受ける。通路側切欠き部３９及び反対側切欠き部４０は、線Ｒを基準とする軸孔３３の内壁部にそれぞれ形成されているので、ベーンシャフト３２におけるノズルベーン３１側の局部的な摩耗及び、ノズルベーン３１側と反対側の局部的な摩耗が一層抑制される。

一方、ノズルベーン３１に作用する排気ガスの流体圧力は、ノズルベーン３１が全閉位置から全開位置に向かって回動するに伴い次第に低くなる。すなわち、ノズルベーン３１に作用する線Ｒ方向への荷重は、全閉位置から全開位置に向かって回動するに伴い次第に小さくなる。よって、ベーンシャフト３２におけるノズルベーン３１側の局部的な摩耗及び、ノズルベーン３１側と反対側の局部的な摩耗は小さくなる。

図６（ｂ）に示すように、ベーンシャフト３２と通路側切欠き部３９及び反対側切欠き部４０とが当接したときに、通路側切欠き部３９及び反対側切欠き部４０の寸法（径方向長さＩ、軸方向深さＨ）は、ノズルベーン３１におけるベーンシャフト３２より離れた先端部が供給通路２１におけるタービンハウジング１１側の内壁２８及び支持プレート２９側の内壁３０に接触しない大きさに設定されている。
よって、ノズルベーン３１におけるベーンシャフト３２より離れた先端部が、供給通路２１におけるタービンハウジング１１側の内壁２８及び支持プレート２９側の内壁３０に接触することはなく、ノズルベーン３１と内壁２８および内壁３０との接触によるノズルベーン３１の摺動抵抗の増大が抑制される。

また、通路側切欠き部３９は、支持プレート２９の径方向の内径側に形成されていると共に、反対側切欠き部４０は、支持プレート２９の径方向の外径側に形成されている。よって、内壁部の全周にわたり切欠き部を設ける場合と比較して、通路側切欠き部３９又は反対側切欠き部４０を通って排気ガスが外部に漏れるのが防止される。

ノズルベーン３１における端部３１Ａと端部３１Ｂ間の長さは、ノズルベーン３１の長手方向において同一の長さに形成されていることにより、供給通路２１の通路断面積を充分に小さくすることができる。よって、従来のようにノズルベーンにおける長手方向の先端部ほど軸方向の幅が小さくなるように形成されている場合と比較して、ターボチャージャの性能低下が防止される。

ノズルベーン３１は、ノズルベーン３１を一端側に保持するベーンシャフト３２により片持ち状態で保持されている。よって、ノズルベーンが、ノズルベーンの両側に設けたベーンシャフトにより保持される、いわゆる、「両持ち状態」で保持される場合と比較して部品点数及び加工工数が削減される。

本実施形態に係るターボチャージャ１０によれば、以下の効果を奏する。
（１）軸孔３３の内壁部におけるノズルベーン３１側の部位及び、ノズルベーン３１側と反対側の部位には、通路側切欠き部３９及び反対側切欠き部４０が形成され、通路側切欠き部３９及び反対側切欠き部４０は供給通路２１に対して全閉状態にあるノズルベーン３１の長手方向に対して傾斜した位置に形成されている。よって、排気ガスの流体圧力により、ノズルベーン３１が傾くことがあってもノズルベーン３１のベーンシャフト３２は、通路側切欠き部３９及び反対側切欠き部４０に当接し、点接触から線接触又は面接触となることにより面圧が低下し、ベーンシャフト３２の局部的な摩耗を抑制することが可能である。
（２）通路側切欠き部３９及び反対側切欠き部４０は、供給通路２１に対して全閉状態にあるノズルベーン３１の長手方向に対して直交する位置（線Ｒ方向）を基準としてそれぞれ形成されている。ノズルベーン３１は全閉位置にあるとき、排気ガスの流体圧力を最も強く受け、ノズルベーン３１の長手方向に対して直角方向に最も強く押付けられる。よって、ベーンシャフト３２におけるノズルベーン３１側の局部的な摩耗及び、ノズルベーン３１側と反対側の局部的な摩耗を一層抑制することが可能である。
（３）通路側切欠き部３９は、支持プレート２９の径方向の内径側に形成されていると共に、反対側切欠き部４０は、支持プレート２９の径方向の外径側に形成されている。よって、内壁部の全周にわたり切欠き部を設ける場合と比較して、通路側切欠き部３９又は反対側切欠き部４０を通って排気ガスが外部に漏れるのを防止でき、ターボチャージャの性能低下を防止することが可能である。
（４）ノズルベーン３１における端部３１Ａと端部３１Ｂ間の長さは、ノズルベーン３１の長手方向において同一の長さに形成されていることにより、全閉位置における供給通路２１の通路断面積を充分に小さくすることができる。よって、従来のようにノズルベーンにおける長手方向の先端部ほど軸方向の幅が小さくなるように形成されている場合と比較して、ターボチャージャの性能低下を防止することが可能である。
（５）ノズルベーン３１におけるベーンシャフト３２より離れた先端部が、供給通路２１におけるタービンハウジング１１側の内壁２８及び支持プレート２９側の内壁３０に接触することはなく、ノズルベーン３１と内壁２８および内壁３０との接触によるノズルベーン３１の摺動抵抗の増大を抑制できる。
（６）ノズルベーン３１は、ノズルベーン３１を一端側に保持するベーンシャフト３２により片持ち状態で保持されている。よって、ノズルベーンが、ノズルベーンの両側に設けたベーンシャフトにより保持される、両持ち状態で保持される場合と比較して部品点数を削減可能である。
（７）通路側切欠き部３９及び反対側切欠き部４０は、ドリル又はエンドミルなどの加工工具により形成されるので、加工が簡単であり加工コストを低減できる。

（変形例）
図７に示すように、線Ｒに対してノズルベーン３１の開弁方向（Ｆ方向）に所定角度βにあり、軸心Ｑから切欠き部の径方向長さＩが最大となる部分を通る線Ｓを考えたとき、通路側切欠き部４５及び反対側切欠き部４６は、所定角度βを中央として所定範囲にわたり形成されている。この場合には、β≒４５°としている。
ノズルベーン３１は全閉位置にあるとき、排気ガスの流体圧力を最も強く受け、ノズルベーン３１の長手方向に対して直角方向に最も強く押付けられる。ノズルベーン３１に作用する排気ガスの流体圧力は、ノズルベーン３１が全閉位置から全開位置に向ってＦ方向に回動するに伴い次第に低くなる。ノズルベーン３１がＦ方向に所定角度β（β≒４５°）だけ回動した場合には、ノズルベーン３１の長手方向に対して直角方向に受ける荷重は全閉位置のときより小さくなるが、全開位置のときより大きい。
このように、通路側切欠き部４５及び反対側切欠き部４６は、全閉位置からＦ方向に所定の範囲（所定角度β）にわたり形成されているので、ベーンシャフト３２の局部的な摩耗を広い範囲にわたり抑制することが可能である。すなわち、所定角度βを０度から４５度の間で適宜変更することでターボチャージャ１０の仕様（多用する負荷領域など）により、適切にベーンシャフトにおける局部的な摩耗を一層抑制することも可能である。

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更しても良い。
○ 本発明の実施形態では、ノズルベーン３１の全開位置から全閉位置間の回動範囲αとして説明したが、ノズルベーンの全開位置は機種によって定まっている。また、機種に応じて切欠き部の加工範囲を任意に設定可能である。

１０ ターボチャージャ
１１ タービンハウジング
１２ コンプレッサハウジング
１３ ベアリングハウジング
１５ タービンホイール
１７ コンプレッサホイール
１８ ロータシャフト
２０ スクロール通路
２１ 供給通路
２２ 可変ノズル
２８ 内壁
２９ 支持プレート
３０ 内壁
３１ ノズルベーン
３２ ベーンシャフト
３３ 軸孔
３９、４５ 通路側切欠き部
４０、４６ 反対側切欠き部
Ｌ ノズルベーンの長手方向の線
Ｒ 長手方向に直角な線
β 所定角度

Claims (4)

1. タービンハウジング内に配設され、排気ガスを供給することにより回転するタービンホイールと、前記タービンホイールの周囲に形成され、前記タービンホイールに前記排気ガスを供給する供給通路と、前記供給通路に配設され、前記供給通路の通路断面積を変更可能な可変ノズルと、前記可変ノズルを支持する支持プレートとを備え、
   前記可変ノズルは、前記タービンホイールの外周に等間隔に配設された複数のノズルベーンと、前記ノズルベーンを一端側に保持するベーンシャフトと、を備え、
   前記支持プレートは、前記ベーンシャフトが挿通される軸孔を形成する内壁部を備え、
   前記ノズルベーンは、前記ベーンシャフトの前記軸孔への挿通により前記支持プレートに片持ち状態にて回動自在に支持され、
   前記可変ノズルを回動させて前記供給通路の通路断面積を変更することにより、前記供給通路を通過し前記タービンホイールに供給される排気ガスの流量を可変とするターボチャージャにおいて、
   前記軸孔の前記供給通路側に開口する通路側開口の一部を拡大するように前記内壁部を切り欠いて形成された通路側切欠き部と、
   前記軸孔の通路側開口と反対側に開口する反対側開口の一部を拡大するように前記内壁部を切り欠いて形成された反対側切欠き部とを備え、
   前記通路側切欠き部は、前記支持プレートの径方向の内径側に形成され、
   前記反対側切欠き部は、前記支持プレートの径方向の外径側に形成され、
   前記通路側切欠き部及び前記反対側切欠き部は、前記供給通路に対して全閉状態にある前記ノズルベーンの長手方向に対して傾斜した位置に形成されていることを特徴とするターボチャージャ。
2. 前記通路側切欠き部及び前記反対側切欠き部は、前記供給通路に対して前記全閉状態にある前記ノズルベーンの長手方向に対して直交する位置を基準としてそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１に記載のターボチャージャ。
3. 前記通路側切欠き部及び前記反対側切欠き部は、前記ベーンシャフトと前記通路側切欠き部及び前記反対側切欠き部とが当接し前記ベーンシャフトが傾いたときに、前記ノズルベーンにおける前記ベーンシャフトより離れた位置にある先端部が前記供給通路における前記タービンハウジング側の内壁及び前記支持プレート側の内壁に接触しない大きさに設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のターボチャージャ。
4. 前記通路側切欠き部及び前記反対側切欠き部は、前記切欠き部の径方向長さが最大となる部分が、前記全閉状態にある前記ノズルベーンの長手方向に対して直交する位置から４５度までの範囲でそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１に記載のターボチャージャ。

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