JP2016188631A - ターボチャージャ - Google Patents

Abstract

【課題】高温の排気ガスによる皿ばねの熱害を抑制する。【解決手段】可変ノズル３３は、タービンホイール２６への排気ガスの流速を調整する。ノズルプレート３１およびシュラウドプレート４１は、可変ノズル３３を挟んで配置されている。ノズルプレート３１およびシュラウドプレート４１は、タービンホイール２６の軸線を中心とする円環状に形成されている。皿ばね５０は、シュラウドプレート４１の、可変ノズル３３に対向しない表面に設けられ、シュラウドプレート４１を付勢している。排気ガスから皿ばね５０を遮蔽する遮蔽部材６０は、シュラウドプレート４１とは別体に構成されている。【選択図】図５

Description

本発明は、ターボチャージャに関し、特に、タービンホイールへの気体流量を変化できるターボチャージャに関する。

従来、スクロール通路内の排ガスがタービン室へ漏出するのを防止するために、皿ばねからなるシール装置を備えたターボチャージャが提案されている（たとえば、特開２００９−１４４５４５号公報（特許文献１）参照）。

特開２００９−１４４５４５号公報

ターボチャージャは、スクロール通路内の排気ガスをタービンホイールに吹き付けて、タービンホイールを回転駆動する。スクロール通路内には、高温の排気ガスが存在している。特許文献１に記載された構成では、皿ばねがスクロール通路に露出しており、皿ばねは高温の排気ガスに曝される。皿ばねの温度が高くなると、皿ばねのばね性が低下する問題があった。

本発明の目的は、高温の排気ガスによる皿ばねの熱害を抑制できるターボチャージャを提供することである。

本発明に係るターボチャージャは、タービンホイールと、複数の可変ノズルと、第１プレートと、第２プレートと、皿ばねと、遮蔽部材とを備えている。可変ノズルは、回動軸を中心に回動可能に設けられており、タービンホイールへの排気ガスの流速を調整する。第１プレートおよび第２プレートは、回動軸の延びる方向に可変ノズルを挟んで配置されている。第１プレートおよび第２プレートは、タービンホイールの軸線を中心とする円環状に形成されている。皿ばねは、第２プレートの、可変ノズルに対向しない表面に設けられている。皿ばねは、第２プレートを付勢している。遮蔽部材は、排気ガスから皿ばねを遮蔽する。遮蔽部材は、第２プレートとは別体に構成されている。

上記ターボチャージャにおいて好ましくは、遮蔽部材は、回動軸の延びる方向に、第２プレートとの間に皿ばねを挟んで配置されている。

上記ターボチャージャにおいて好ましくは、皿ばねは、第２プレートに接触して円環状の第１シール部を形成し、遮蔽部材に接触して第１シール部よりも径の小さい円環状の第２シール部を形成している。

上記ターボチャージャにおいて好ましくは、遮蔽部材は、第２プレートの外周面を覆っている。

上記ターボチャージャにおいて好ましくは、可変ノズルを収容する空間を形成するためのスペーサが、第１プレートと一体に成形されている。

上記ターボチャージャにおいて好ましくは、第１プレートに、遮蔽部材と係合する係合部が設けられている。

本発明のターボチャージャによると、高温の排気ガスから皿ばねを遮蔽することにより、皿ばねの熱害を抑制することができる。

本実施形態のターボチャージャの概略構成を示す部分断面図である。 図１の左方から見た可変ノズル機構の側面図である。 図１の右方から見た可変ノズル機構の側面図である。 図１における可変ノズル機構およびその周辺部分を拡大して示す部分断面図である。 図１における可変ノズル機構およびその周辺部分について、図１および図４とは異なる断面を拡大して示す部分断面図である。 遮蔽部材の組み付け状況について説明する模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、本実施形態のターボチャージャ１０の概略構成を示す部分断面図である。本実施形態では、ターボチャージャ１０は車両に搭載されている。この車両には、エンジンが搭載されている。エンジンは、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。このエンジンに、図１に示すターボチャージャ１０が設けられている。

ターボチャージャ１０は、タービンシャフト１１と、ベアリングハウジング１２とを備えている。ベアリングハウジング１２は、ベアリング１３を収容している。タービンシャフト１１は、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。

ターボチャージャ１０は、タービンハウジング１４と、コンプレッサハウジング（図示略）とを備えている。タービンハウジング１４は、タービンシャフト１１の軸線Ｌ１に沿う方向（図１中の左右方向。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）に隣接して配置されている。複数の部材からなるコンプレッサハウジングは、軸線方向について、ベアリングハウジング１２の他側（図１の左側）に隣接して配置されている。

タービンハウジング１４およびコンプレッサハウジングは、それぞれベアリングハウジング１２に締結されて固定されている。ベアリングハウジング１２、タービンハウジング１４およ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。スクロール通路１６は、タービンシャフト１１の径方向について、タービン室１５に対して外側に形成されている。タービン室１５およびスクロール通路１６は、連通路１７を介して相互に連通されている（図４参照）。スクロール通路１６は、その断面形状がＬ字状に形成されている。

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。

タービンハウジング１４には、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、タービン室１５の内壁面の一部を構成している。

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は、図１の左方から見た可変ノズル機構３０の側面図である。図３は、図１の右方から見た可変ノズル機構３０の側面図である。図２には、可変ノズル機構３０の一部（ノズルプレート３１など）を図１の左方から見た状態が図示されている。図３には、可変ノズル機構３０の一部（ノズルプレート３１など）を図１の右方から見た状態が図示されている。

図１および図２，３に示すように、可変ノズル機構３０は、ノズルプレート３１と、ユニゾンリング３５とを備えている。ノズルプレート３１およびユニゾンリング３５は、上記軸線Ｌ１を中心とする円環状の形状を有している。

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は、軸線方向に沿って延びている。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）など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のシャフト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、シャフト３７Ａ、アーム３９などを介して上記軸線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の回動に伴って、可変ノズル３３が軸３２を中心に回動する。軸３２は、回動軸としての機能を有している。可変ノズル３３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。

たとえば、図２において、リンク３７などによりシャフト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は図２，３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では反時計回り方向へ回動し、図３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４は、図１における可変ノズル機構３０およびその周辺部分を拡大して示す部分断面図である。図５は、図１における可変ノズル機構３０およびその周辺部分について、図１および図４とは異なる断面（後述するスペーサ部４７を通る断面）を拡大して示す部分断面図である。

図４および図５に示すように、ノズルプレート３１において、上記軸線Ｌ１を中心とする円状の複数箇所には、軸線方向に貫通する貫通孔があけられている。可変ノズル３３毎の軸３２は、上記貫通孔に回動可能に挿通されている。可変ノズル３３は、ノズルプレート３１によって、軸３２と一体で回動し得るように支持されている。

可変ノズル機構３０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を備えている。第１プレートとしてのノズルプレート３１と、第２プレートとしてのシュラウドプレート４１とは、軸３２の延びる方向において、互いに間隔をあけて配置されている。ノズルプレート３１とシュラウドプレート４１とは、その間に可変ノズル３３を挟んで配置されている。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４および図５の各右側）に配置されている。各軸３２は、上述した通りノズルプレート３１を貫通してノズルプレート３１によって支持されているが、シュラウドプレート４１には挿通されていない。

シュラウドプレート４１は、ノズルプレート３１に対向する第１面４２と、第１面４２と反対側の第２面４３とを有している。第１面４２は、可変ノズル３３に対向している。第１面４２は、ノズルプレート３１と共に、連通路１７の内壁を構成している。軸３２の一端が、第１面４２に当接している。第２面は、可変ノズル３３に対向する第１面４２とは反対側の面である。第２面４３は、タービンハウジング１４に対向している。第２面４３とタービンハウジング１４の内壁面との間に、スクロール通路１６の一部が形成されている。第１面４２と第２面４３とは、互いに略平行に形成された部分を有している。

シュラウドプレート４１は、その外周縁部分において、第３面４４、第４面４５および第５面４６を有している。第３面４４、第４面４５および第５面４６は、径方向外側のシュラウドプレート４１の縁部に設けられている。第４面４５は、第１面４２および第２面４３と平行な円環状に形成されている。第３面４４および第５面４６は、第１面４２および第２面４３と直交する円筒状に形成されている。

第３面４４は、第５面４６よりもタービンシャフト１１の軸線Ｌ１の近くに形成されている。第４面４５は、軸線方向において、第１面４２と第２面４３との間に形成されている。これにより、第１面４２、第３面４４、第４面４５および第５面４６は、シュラウドプレート４１の外周縁部分に段状の形状を構成している。

ノズルプレート３１は、図５に示すように、スペーサ部４７を有している。図３に示すように、スペーサ部４７はノズルプレート３１の周方向に対し、互いに間隔を有しつつ等間隔に（ここでは３つ）設けられている。スペーサ部４７は、ノズルプレート３１からシュラウドプレート４１へ向かって延びている。スペーサ部４７は、ノズルプレート３１と一体に形成されている。スペーサ部４７は、ノズルプレート３１の外周縁部分から、軸線方向に沿って延びている。スペーサ部４７は、シュラウドプレート４１の第１面４２に当接している。スペーサ部４７によって、ノズルプレート３１およびシュラウドプレート４１間に、可変ノズル３３の厚みよりわずかに大きい間隔が確保されている。

スペーサ部４７の一部がベアリングハウジング１２から遠ざかる側にさらに延び、嵌合部４９を形成している。シュラウドプレート４１の第１面４２、第３面４４、第４面４５および第５面４６によって形成された段状の形状に、嵌合部４９が嵌合している。この嵌合によってノズルプレート３１とシュラウドプレート４１とが連結され、ノズルプレート３１およ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。

組立体４８において、ノズルプレート３１およ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。スペーサ部４７は、ノズルプレート３１とシュラウドプレート４１の間に空間を形成しており、この空間に各可変ノズル３３が収容されている。

シュラウドプレート４１の第２面４３には、皿ばね５０が配置されている。皿ばね５０は、シュラウドプレート４１の表面のうち、可変ノズル３３に対向しない第２面４３に設けられている。皿ばね５０は、金属板などの弾性体によって、円環状に形成されている。皿ばね５０は、軸線方向に弾性変形可能に形成されている。

皿ばね５０は、軸線Ｌ１を中心にして配置されている。皿ばね５０は、タービンホイール２６の周囲に配置されている。皿ばね５０は、中心部に近付くほどタービンハウジング１４の内壁面に近付く円錐状（テーパ状）に形成されている。

皿ばね５０は、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の内壁面との間の間隙をシールする機能を有している。皿ばね５０はまた、組立体４８を軸線方向に付勢し、組立体４８をベアリングハウジング１２の内壁面に押し当てる機能も担っている。

さらに、ターボチャージャ１０は、遮蔽部材６０を備えている。遮蔽部材６０は、金属板などの弾性体によって、円環状に形成されている。遮蔽部材６０は、軸線Ｌ１を中心にして配置されている。遮蔽部材６０は、タービンホイール２６の周囲に配置されている。遮蔽部材６０は、シュラウドプレート４１とは別体に構成されている。

軸線方向において、シュラウドプレート４１と遮蔽部材６０との間に、皿ばね５０が挟まれている。遮蔽部材６０は、シュラウドプレート４１と共に、皿ばね５０を取り囲んでいる。遮蔽部材６０は、皿ばね５０を覆って配置されている。

遮蔽部材６０は、内周縁６１と、外周縁６２とを有している。全体として円環状の遮蔽部材６０のうち、内周縁６１は、最内径部分の一部の表面を構成している。外周縁６２は、遮蔽部材６０の最外径部分の一部の表面を構成している。

遮蔽部材６０は、内側円筒部６３と、円環部６４と、テーパ部６５と、外側円筒部６６と、係合凸部６７とを備えている。内側円筒部６３は、軸線方向に延びる円筒状の形状を有している。内側円筒部６３の、シュラウドプレート４１の第２面４３に対向する端部が、遮蔽部材６０の内周縁６１を構成している。円環部６４は、タービンシャフト１１の径方向に延びる円環形状を有している。円環部６４は、タービンハウジング１４の膨出部１８の内壁面に接触して配置されている。

テーパ部６５は、シュラウドプレート４１の第２面４３に近づくにつれて径が拡大するテーパ面形状を有している。外側円筒部６６は、軸線方向に延びる円筒状の形状を有している。外側円筒部６６は、シュラウドプレート４１の第５面４６に接触して配置されている。外側円筒部６６は、シュラウドプレート４１の第５面４６を、径方向外側から覆っている。

係合凸部６７は、外側円筒部６６から軸線Ｌ１に近づく方向に湾曲した後さらに軸線Ｌ１から離れる方向に湾曲した、Ｓ字状の形状を有している。係合凸部６７は、ノズルプレート３１と一体成形された嵌合部４９の外周面に係合している。係合凸部６７は、シュラウドプレート４１の第３面４４を、径方向外側から覆っている。

遮蔽部材６０は、スクロール通路１６と皿ばね５０との間に配置されている。遮蔽部材６０は、スクロール通路１６内を流れる高温の排気ガスから、皿ばね５０を遮蔽している。

皿ばね５０は、内周縁部において、遮蔽部材６０の円環部６４に接触して、軸線Ｌ１を中心とした円環状のシール部５１を形成している。皿ばね５０は、外周縁部において、シュラウドプレート４１の第２面４３に接触して、軸線Ｌ１を中心とした円環状のシール部５２を形成している。シール部５１の径は、シール部５２の径よりも小さくなっている。

皿ばね５０は、シール部５１，５２において軸線方向の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の内壁面に押し当てられている。

図６は、遮蔽部材６０の組み付け状況について説明する模式図である。図６に示すように、スペーサ部４７は、シュラウドプレート４１の第１面４２に当接する当接面４７１と、内周面４７２と、外周面４７３とを有している。当接面４７１は、円環状に形成されている。図６に示すノズルプレート３１とシュラウドプレート４１とが組み付けられた状態で、当接面４７１は、シュラウドプレート４１の第１面４２に面接触している。内周面４７２は、円弧状に形成されており、ノズルプレート３１とシュラウドプレート４１との間の作動領域Ａに面している。外周面４７３は、円弧状に形成されており、スクロール通路１６に面している。

嵌合部４９は、内周面４９１と、対向面４９２と、外周面４９３とを有している。内周面４９１は、円弧状に形成されている。図６に示すノズルプレート３１とシュラウドプレート４１とが組み付けられた状態で、内周面４９１は、シュラウドプレート４１の第３面４４に面接触している。対向面４９２は、部分的な円環状に形成されている。図６に示すノズルプレート３１とシュラウドプレート４１とが組み付けられた状態で、対向面４９２は、シュラウドプレート４１の第４面４５との間に隙間を隔てて、第４面４５に対向している。

外周面４９３は、円弧状に形成されており、スクロール通路１６に面している。外周面４９３は、スペーサ部４７の外周面４７３と同径かつ同心に設けられている。外周面４９３には、その一部が窪んだ係合凹部４９４が形成されている。係合凹部４９４の底面は、外周面４９３よりも軸線Ｌ１に近く配置されている。図６に示すノズルプレート３１とシュラウドプレート４１とが組み付けられた状態で、係合凹部４９４は、シュラウドプレート４１の厚みの範囲内に設けられている。

図６には、ノズルプレート３１とシュラウドプレート４１とが組み付けられて嵌合部４９がシュラウドプレート４１の外周縁部分の段部に嵌め合わされており、シュラウドプレート４１の第２面４３に皿ばね５０が設けられた状態が図示されている。この状態から、図６中の矢印に示すように、遮蔽部材６０をシュラウドプレート４１に近づくように、図６中の左方向に移動させる。遮蔽部材６０の係合凸部６７は、シュラウドプレート４１の第５面４６に沿って摺動し、さらに嵌合部４９の外周面４９３に沿って摺動して、係合凹部４９４に係合する。このようにしてノズルプレート３１と遮蔽部材６０とが組み合わされ、組立体４８に皿ばね５０および遮蔽部材６０が一体化された図５に示す構造が形成される。

遮蔽部材６０の組み付けは、上記の例に限られるものではない。たとえば、テーパ部６５に対する外側円筒部６６の湾曲が図６よりも小さい状態の遮蔽部材６０を、所定の位置に配置し、その状態で外側円筒部６６をプレス加工などによって湾曲させることにより、係合凹部４９４に係合凸部６７を係合させてもよい。このように、遮蔽部材６０を配置した後に変形させてノズルプレート３１に係合させる場合には、係合凸部６７はＳ字状の形状に限られず、たとえば遮蔽部材６０の外周縁が屈曲した鉤状の形状としてもよい。

上記のように構成された本実施形態のターボチャージャ１０の動作について説明する。エンジンの運転に伴い、排気Ｅが生じ、排気Ｅはエンジンから排出される。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間の連通路１７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。これにより、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する。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。

ターボチャージャ１０の外部からリンク３７など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とタービンハウジング１４との間の間隙が、皿ばね５０によってシールされている。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の外周縁部のシール部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、スペーサ部４７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、外周縁部のシール部５２がシュラウドプレート４１に接触し、内周縁部のシール部５１が遮蔽部材６０の円環部６４に接触する。皿ばね５０の付勢力により、遮蔽部材６０の円環部６４はタービンハウジング１４の内壁面に接触する。このように、皿ばね５０および遮蔽部材６０により、シュラウドプレート４１とタービンハウジング１４との間の間隙が仕切られる。そのため、シュラウドプレート４１とタービンハウジング１４との間の間隙を通る排気Ｅの流れが規制され、連通路１７をバイパスしてタービン室１５へ排気Ｅが漏れ出ることが防止されている。

上記ターボチャージャ１０は、図５に示すように、排気Ｅから皿ばね５０を遮蔽する遮蔽部材６０を備えている。遮蔽部材６０が高温の排気Ｅから皿ばね５０を遮蔽することにより、皿ばね５０の熱害を抑制し、皿ばね５０のばね性を維持することができる。これにより、シュラウドプレート４１とタービンハウジング１４との間の皿ばね５０によるシール性を確保できる。また、ノズルプレート３１およびシュラウドプレート４１による組立体４８をベアリングハウジング１２に押し当て、安定して組立体４８を固定することができる。

遮蔽部材６０のテーパ部６５とタービンハウジング１４の内壁面との間に空間が形成されており、この空間はスクロール通路１６の一部を構成している。スクロール通路１６が軸線Ｌ１に近づけて形成されており、スクロール通路１６が小径化されている。そのため、スクロール通路１６の容積を確保しながら、スクロール通路１６の径方向外側の内壁面を軸線Ｌ１により近い位置に配置できるので、タービンハウジング１４を小型化することができる。

遮蔽部材６０をシュラウドプレート４１とは別体に構成することにより、簡単な構成で、小径化されたスクロール通路１６を流れる排気Ｅからの皿ばね５０の遮蔽を実現することができる。皿ばね５０をシュラウドプレート４１の第２面４３に配置した状態で、皿ばね５０を覆うように遮蔽部材６０を配置し、遮蔽部材６０とシュラウドプレート４１とによって皿ばね５０を固定することにより、容易に皿ばね５０および遮蔽部材６０を組み付けることができる。

上記ターボチャージャ１０では、図１に示すように各軸３２が軸線方向に延びており、遮蔽部材６０は、図４，５に示すように、軸線方向においてシュラウドプレート４１との間に皿ばね５０を挟んで配置されている。シュラウドプレート４１、皿ばね５０および遮蔽部材６０を軸線方向にこの順に並べて配置することにより、遮蔽部材６０とタービンハウジング１４との間にスクロール通路１６の一部を形成した上でスクロール通路１６内の排気Ｅから皿ばね５０を遮蔽する構成を、容易に実現することができる。

上記ターボチャージャ１０では、図４，５に示すように、皿ばね５０は、シュラウドプレート４１の第２面４３に接触して円環状のシール部５２を形成しており、遮蔽部材６０の円環部６４に接触してシール部５２よりも径の小さい円環状のシール部５１を形成している。シール部５２においてシュラウドプレート４１および皿ばね５０間のシールが形成され、シール部５１において遮蔽部材６０および皿ばね５０間のシールが形成され、さらにシール部５１が遮蔽部材６０の円環部６４をタービンハウジング１４の内壁面に押しつけている。このようにして、シュラウドプレート４１とタービンハウジング１４との間の隙間をシールできるので、連通路１７をバイパスする排気Ｅの流れを確実に防止することができる。

上記ターボチャージャ１０では、図４，５に示すように、遮蔽部材６０は、シュラウドプレート４１の外周面を構成している第３面４４および第５面４６を、径方向外側から覆っている。遮蔽部材６０がシュラウドプレート４１の外周面を覆って延びる外側円筒部６６および係合凸部６７を有しているので、遮蔽部材６０によってより確実に皿ばね５０を遮蔽することができる。

上記ターボチャージャ１０では、図５に示すように、ノズルプレート３１と一体にスペーサ部４７が成形されている。スペーサ部４７は、ノズルプレート３１とシュラウドプレート４１との間に、可変ノズル３３を収容する空間を形成している。スペーサ部４７がノズルプレート３１と一体に形成されているために、可変ノズル３３を収容する空間を形成ためのスペーサを別途設ける必要がなく、これにより、部品点数を低減できるとともにノズルプレート３１とシュラウドプレート４１との組み付けを容易にすることができる。

上記ターボチャージャ１０では、図５，６に示すように、ノズルプレート３１に一体に成形された嵌合部４９の外周面４９３に、遮蔽部材６０の係合凸部６７と係合する係合凹部４９４が形成されている。このようにすれば、遮蔽部材６０をノズルプレート３１に係合させることにより、ノズルプレート３１およびシュラウドプレート４１の組立体４８と、皿ばね５０と、遮蔽部材６０とを、一体化されたカートリッジ構造として取り扱うことが可能になる。これにより、ターボチャージャ１０の部品交換時の取り扱いが容易になり、メンテナンス性を向上することができる。

このとき、上記カートリッジ構造を構成している各要素は、溶接またはかしめなどの接合手段によって一体に固定されているのではなく、各要素を互いに押し当てて位置決めし、過度な拘束力を発生させることなくフローティング状態で一体化されている。そのため、ノズルプレート３１とシュラウドプレート４１との間に温度差が生じても、熱応力によっていずれかの要素にひずみが発生することを回避できる。したがって、カートリッジ構造の変形または損傷を防止することができる。

上記の構成のほか、たとえば、シュラウドプレート４１の第５面に設けた係合凹部に遮蔽部材６０の係合凸部を係合させることで、シュラウドプレート４１と、皿ばね５０と、遮蔽部材６０とを、一体化されたカートリッジ構造として取り扱うこともできる。このようにしても、排気Ｅによる皿ばね５０への熱害を抑制するとともに、連通路１７をバイパスしてタービン室１５へ排気Ｅが漏れ出ることが防止される。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

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、１７ 連通路、１８ 膨出部、２６ タービンホイール、３０ 可変ノズル機構、３１ ノズルプレート、３２ 軸、３３ 可変ノズル、４１ シュラウドプレート、４２ 第１面、４３ 第２面、４４ 第３面、４５ 第４面、４６ 第５面、４７ スペーサ部、４８ 組立体、４９ 嵌合部、５０ 皿ばね、５１，５２ シール部、６０ 遮蔽部材、６１ 内周縁、６２ 外周縁、６３ 内側円筒部、６４ 円環部、６５ テーパ部、６６ 外側円筒部、６７ 係合凸部、４７１ 当接面、４７２，４９１ 内周面、４７３，４９３ 外周面、４９２ 対向面、４９４ 係合凹部、Ａ 作動領域、Ｅ 排気、Ｌ１ 軸線。

Claims (6)

1. タービンホイールと、
   回動軸を中心に回動可能に設けられ、前記タービンホイールへの排気ガスの流速を調整する、複数の可変ノズルと、
   前記回動軸の延びる方向に前記可変ノズルを挟んで配置された、前記タービンホイールの軸線を中心とする円環状の第１プレートおよび第２プレートと、
   前記第２プレートの、前記可変ノズルに対向しない表面に設けられ、前記第２プレートを付勢する、皿ばねと、
   前記排気ガスから前記皿ばねを遮蔽する、前記第２プレートとは別体に構成された遮蔽部材とを備える、ターボチャージャ。
2. 前記遮蔽部材は、前記回動軸の延びる方向に、前記第２プレートとの間に前記皿ばねを挟んで配置される、請求項１に記載のターボチャージャ。
3. 前記皿ばねは、前記第２プレートに接触して円環状の第１シール部を形成し、前記遮蔽部材に接触して前記第１シール部よりも径の小さい円環状の第２シール部を形成する、請求項１または２に記載のターボチャージャ。
4. 前記遮蔽部材は、前記第２プレートの外周面を覆う、請求項１〜３のいずれか１項に記載のターボチャージャ。
5. 前記可変ノズルを収容する空間を形成するためのスペーサが、前記第１プレートと一体に成形されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のターボチャージャ。
6. 前記第１プレートに、前記遮蔽部材と係合する係合部が設けられている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のターボチャージャ。

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