JP2018053800A - Turbocharger - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ターボチャージャに関し、特に、可変ノズル機構を備えたターボチャージャに関する。 The present invention relates to a turbocharger, and more particularly to a turbocharger having a variable nozzle mechanism.
従来のターボチャージャは、タービンホイールにより駆動されるコンプレッサと、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ベーンと、を備えている場合がある。可変ノズルベーンは、円環状の第1プレートと第2プレートとの間に挟まれて配置されており、回動軸を中心に回動可能に設けられている。回動軸には可変ノズルベーンを回動するベーン駆動機構が連結されている。第1プレートと可変ノズルベーンとの間と、第2プレートと可変ノズルベーンとの間には僅かなクリアランスが設けられている。また、回動軸は第1プレートに設けた貫通孔に挿通されているが、貫通孔における回動軸と第1プレートとの間には僅かなクリアランスが設けられている。 Conventional turbochargers may include a compressor driven by a turbine wheel and a plurality of variable nozzle vanes that adjust the flow rate of exhaust gas to the turbine wheel. The variable nozzle vane is disposed so as to be sandwiched between the annular first plate and the second plate, and is provided so as to be rotatable about a rotation shaft. A vane drive mechanism that rotates the variable nozzle vane is connected to the rotation shaft. A slight clearance is provided between the first plate and the variable nozzle vane and between the second plate and the variable nozzle vane. Further, the rotation shaft is inserted through a through hole provided in the first plate, but a slight clearance is provided between the rotation shaft and the first plate in the through hole.
ところで、第1プレートは旋盤やフライス盤を用いた切削加工により製作されることがある。この場合、第1プレートにおいて可変ノズルベーンと対向する第1プレート面は、切削により加工された切削面であり、第1プレートの中心を中心とする多数の同心円状の切削痕を有する。従って、可変ノズルベーンの回動軌跡はこれらの切削痕に対して交差し、近似的にはこれらの切削痕とほぼ直交する。しかしながら、これらの同心円状の切削痕は、可変ノズルベーンの回動時に抵抗となって回動を妨げ易くし、ターボチャージャの高温の無潤滑下で作動する状態では、ベーンスティックの発生を助長する。ベーンスティックは、可変ノズルベーンが第1プレートおよび第2プレートの少なくとも一方に当たって回動不可能となる状態を指す。特に、可変ノズルベーンの前縁(上流端)付近が第1プレートと当接するとき、ベーンスティック発生の可能性が高い。 Incidentally, the first plate may be manufactured by cutting using a lathe or a milling machine. In this case, the first plate surface facing the variable nozzle vane in the first plate is a cutting surface processed by cutting, and has a large number of concentric cutting marks centering on the center of the first plate. Therefore, the rotation trajectory of the variable nozzle vane intersects with these cutting marks and is approximately orthogonal to these cutting marks. However, these concentric cutting traces become a resistance when the variable nozzle vane rotates, thereby making it difficult to prevent the rotation, and in a state where the turbocharger operates under high temperature non-lubrication, the generation of the vane stick is promoted. The vane stick refers to a state in which the variable nozzle vane cannot rotate when it hits at least one of the first plate and the second plate. In particular, when the vicinity of the front edge (upstream end) of the variable nozzle vane comes into contact with the first plate, the possibility of occurrence of a vane stick is high.
ターボチャージャにおけるベーンスティックを解決する従来技術としては、例えば、特許文献1に開示された可変タービンノズル式過給機が知られている。特許文献1に開示された改変タービンノズル式過給機は、排気タービンにより駆動されるコンプレッサと、排気タービンの上流側にあって基板上に傾動可能に軸支されたベーンの列からなる可変タービンノズルを有する。このベーンの基端面および遊端面に隣接して対向する基板表面およびケーシング内面にセラミック部材が貼設されている。特許文献1に開示された可変タービンノズル式過給機によれば、ベーンの側端面と基板又はケーシングとの間に焼き付き或いはかじりが発生することがなく、ベーンの円滑な作動が常に可能となるとしている。 As a conventional technique for solving a vane stick in a turbocharger, for example, a variable turbine nozzle supercharger disclosed in Patent Document 1 is known. A modified turbine nozzle type turbocharger disclosed in Patent Document 1 is a variable turbine comprising a compressor driven by an exhaust turbine and a row of vanes upstream of the exhaust turbine and pivotally supported on a substrate so as to be tiltable. Has a nozzle. Ceramic members are affixed to the substrate surface and the casing inner surface that are opposed to the base end surface and the free end surface of the vane. According to the variable turbine nozzle supercharger disclosed in Patent Document 1, there is no seizing or galling between the side end surface of the vane and the substrate or the casing, and smooth operation of the vane is always possible. It is said.
しかしながら、特許文献1に開示された可変タービンノズル式過給機では、ベーンの側端面と基板又はケーシングとの間に焼き付き或いはかじりの発生を防ぐものの、基板表面およびケーシング内面にセラミック部材を貼設する必要がある。金属製の基板又はケーシングへのセラミック部材の貼設は、ケーシングの高精度の加工や精密なセラミック部材の製作を必要とするほか、部品点数が増えて製作コストの増大を招く。 However, in the variable turbine nozzle supercharger disclosed in Patent Document 1, ceramic members are pasted on the substrate surface and the casing inner surface, while preventing the occurrence of seizure or galling between the side end surface of the vane and the substrate or casing. There is a need to. The sticking of a ceramic member to a metal substrate or casing requires high-precision processing of the casing and production of a precise ceramic member, and the number of parts increases, leading to an increase in production cost.
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、ベーンスティックを防止するための部材を追加することなく、ベーンスティックを防止することが可能なターボチャージャの提供にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a turbocharger capable of preventing a vane stick without adding a member for preventing the vane stick. .
上記の課題を解決するために、本発明は、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ベーンと、前記複数の可変ノズルベーンの回動軸を回動可能に支持する円環状の第1プレートと、前記可変ノズルベーンを前記第1プレートとともに挟むように配置された円環状の第2プレートと、を備えたターボチャージャにおいて、前記第1プレートの前記可変ノズルベーンと対向する第1プレート面は、前記回動軸の軸心を中心とした同心円弧状の切削痕を有する第1切削面を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a turbine wheel, a plurality of variable nozzle vanes that are provided so as to be rotatable about a rotation shaft, and that adjust a flow rate of exhaust gas to the turbine wheel; A turbocharger comprising: an annular first plate that rotatably supports a rotating shaft of the variable nozzle vane; and an annular second plate disposed so as to sandwich the variable nozzle vane together with the first plate. The first plate surface of the first plate facing the variable nozzle vane includes a first cutting surface having a concentric arc-shaped cutting mark centered on the axis of the rotating shaft.
本発明では、第1プレートにおける各可変ノズルベーンの回動軸の周りに設けられた第1切削面について、その切削痕が延びる方向を可変ノズルベーンの回動軌跡と一致させている。このため、第1プレートに形成される、タービンホイールの軸心を中心とする同心円弧状の切削痕が、各可変ノズルベーンの回動を妨げることがなくなり、部品を追加することなく第1プレートと可変ノズルベーンとの間におけるベーンスティックの発生を防止することができる。 In this invention, about the 1st cutting surface provided around the rotation axis of each variable nozzle vane in the 1st plate, the direction where the cutting trace extends is made to correspond with the rotation locus of a variable nozzle vane. For this reason, the concentric arc-shaped cutting trace centered on the axis of the turbine wheel formed on the first plate does not hinder the rotation of each variable nozzle vane and is variable with the first plate without adding parts. It is possible to prevent the occurrence of a vane stick between the nozzle vane.
また、上記のターボチャージャにおいて、前記第1プレート面は、第1切削面の隣であって少なくとも前記可変ノズルベーンの可動範囲を含む領域に、前記可変ノズルベーンの下流側の端部の回動軌跡と近似する同心円弧状の切削痕を有する第2切削面を備える構成であってもよい。
可変ノズルベーンの下流側の端部の回動軌跡と近似する同心円弧状の切削痕を有する第2切削面を第1切削面の隣に備えることにより、第1プレートに形成される、タービンホイールの軸心を中心とする同心円弧状の切削痕が、可変ノズルベーンの下流側の端部の回動を妨げることがなくなり、より効果的に第1プレートと可変ノズルベーンとの間におけるベーンスティックの発生を防止することができる。
In the above turbocharger, the first plate surface is adjacent to the first cutting surface and includes at least a movable range of the variable nozzle vane, and a rotation locus of the downstream end portion of the variable nozzle vane. The structure provided with the 2nd cutting surface which has the concentric arc-shaped cutting trace which approximates may be sufficient.
A turbine wheel shaft formed on the first plate by providing a second cutting surface adjacent to the first cutting surface with a concentric arc-shaped cutting trace that approximates the rotational trajectory of the downstream end of the variable nozzle vane. The concentric arc-shaped cutting trace centered on the center does not hinder the rotation of the downstream end of the variable nozzle vane, and more effectively prevents the occurrence of a vane stick between the first plate and the variable nozzle vane. be able to.
また、上記のターボチャージャにおいて、前記第2プレートの前記可変ノズルベーンと対向する第2プレート面は、前記回動軸の軸心を中心に同心円弧状の切削痕を有する第3切削面を備える構成としてもよい。
この場合、第2プレートが切削加工により製作されていても、可変ノズルベーンの回動軌跡と第3切削面の切削痕の延びる方向とが一致する。このため、第2プレートの切削痕が可変ノズルベーンの回動を妨げることがなくなり、部品を追加することなく第2プレートと可変ノズルベーンとの間におけるベーンスティックの発生を防止することができる。
In the turbocharger described above, the second plate surface of the second plate facing the variable nozzle vane includes a third cutting surface having a concentric arc-shaped cutting mark around the axis of the rotating shaft. Also good.
In this case, even if the second plate is manufactured by cutting, the rotation trajectory of the variable nozzle vane matches the direction in which the cutting traces of the third cutting surface extend. For this reason, the cutting trace of the second plate does not hinder the rotation of the variable nozzle vane, and the generation of a vane stick between the second plate and the variable nozzle vane can be prevented without adding any parts.
本発明によれば、ベーンスティックを防止するための部材を追加することなく、ベーンスティックを防止することが可能なターボチャージャを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the turbocharger which can prevent a vane stick can be provided, without adding the member for preventing a vane stick.
(第1の実施形態)
以下、第1の実施形態に係るターボチャージャについて図面を参照して説明する。本実施形態のターボチャージャは車両に搭載される車載用のターボチャージャである。この車両には内燃エンジンが搭載されている。内燃エンジンは給気通路を通じて燃焼室に供給される空気と、この燃焼室に供給される燃料との混合気を燃焼する。本実施形態のターボチャージャはこの内燃エンジンに設けられている。本実施形態では、説明の便宜上、図1における右方を一側とし、左方を他側とする。
(First embodiment)
The turbocharger according to the first embodiment will be described below with reference to the drawings. The turbocharger of the present embodiment is an in-vehicle turbocharger that is mounted on a vehicle. This vehicle is equipped with an internal combustion engine. An internal combustion engine burns a mixture of air supplied to a combustion chamber through an air supply passage and fuel supplied to the combustion chamber. The turbocharger of this embodiment is provided in this internal combustion engine. In this embodiment, for convenience of explanation, the right side in FIG. 1 is set as one side, and the left side is set as the other side.
図1に示すように、ターボチャージャ10は、ターボチャージャ10の中央部に位置するベアリングハウジング11と、ベアリングハウジング11の一側に備えられたタービン12と、を備えている。ベアリングハウジング11の他側には、図示されないコンプレッサが備えられている。ベアリングハウジング11内には、タービンシャフト14を回転可能に支持するベアリング13が収容されている。タービンシャフト14の一端は、タービンに達しており、タービンシャフト14の他端はコンプレッサに達している。タービンシャフト14の軸心Pは、図1において左右方向に延びている。
As shown in FIG. 1, the
ベアリングハウジング11の一側にはタービンハウジング15が接合されている。タービンハウジング15はタービン12の外郭をなす。タービンハウジング15の中心部には、軸心P方向に延びる円筒状のタービン室16が形成されている。タービンシャフト14の一端には、タービン室16内で回転するタービンホイール17が固定されている。タービンシャフト14の他端には、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(図示せず)が固定されている。タービンハウジング15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11にボルトにより締結されて固定されている。ベアリングハウジング11、タービンハウジング15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。
A
図1に示すように、タービンホイール17は、タービンシャフト14の一端に固定されるタービンハブ部18を備えている。タービンハブ部18の外周面は、タービンホイール17の背面から前面に向かって径方向外側に延びている。タービンハブ部18の外周面には、複数のタービン羽根19が周方向に間隔を置いて設けられている。
As shown in FIG. 1, the
タービンハウジング15内におけるタービン室16の周りには、渦巻状のスクロール通路20が形成されている。スクロール通路20には、排気ガスの入口となるガス取入口(図示せず)が形成されている。このガス取入口は、内燃エンジンの排気マニホールド(図示せず)に接続されている。タービンハウジング15には、排気ガスを排出するガス排出口21が形成されている。ガス排出口21は、排気ガスの出口であり、スクロール通路20と連通し、排気管(図示せず)に接続されている。タービン12は、内燃エンジンの排気通路に介装される。
A
スクロール通路20は、タービンシャフト14の径方向においてタービン室16の外側に形成されている。タービン室16およびスクロール通路20は、連通路22を介して連通する。タービンハウジング15には、ベアリングハウジング11側へ向けて延びる膨出部23が一体に形成されている。膨出部23は、軸心Pを中心とする円環状をなし、タービン室16の内壁面の一部を構成している。
The
ターボチャージャ10は、可変ノズル機構(バリアブルノズル機構)25を備えている。可変ノズル機構25は、連通路22の排気流通面積を変更し、タービンホイール17に吹き付けられる排気ガスEの流速を可変とする。可変ノズル機構25は、排気ガスEの流速を可変とすることにより、ターボチャージャ10の回転速度を調整し、内燃エンジンの燃焼室に強制的に送り込まれる空気の量を調整する。
The
次に、この可変ノズル機構25の概略構成について説明する。図2、図3および図4に示すように、可変ノズル機構25は、第1プレートとしてのノズルプレート26と、ユニゾンリング27とを備えている。ノズルプレート26およびユニゾンリング27は、軸心Pを中心とする円環状の形状を有している。
Next, a schematic configuration of the
図4に示すように、ノズルプレート26には複数の軸孔28が形成されている。複数の軸孔28は、ノズルプレート26において軸心Pを中心とする円上に位置し、等角度毎に配置されている。軸孔28には可変ノズルベーン30に設けられた連結された回動軸31が挿通されている。軸孔28および回動軸31の軸心Qは、軸心Pと平行である。回動軸31は、ノズルプレート26に対して回動可能である。回動軸31の先端部は、ノズルプレート26の軸孔28から突出してベアリングハウジング11と対向している。回動軸31の先端部には、アーム32の基端部が固定されている。回動軸31の基端部には可変ノズルベーン30が固定されている。
As shown in FIG. 4, a plurality of shaft holes 28 are formed in the
ユニゾンリング27における内周面の複数箇所には凹部33が設けられている。これらの凹部33には、アーム32の先端部が係合されている。ユニゾンリング27は、リンク34を介してターボチャージャ10の外部に設けたアクチュエータ(図示せず)により回転される。リンク34に固定された軸35にはアーム36が固定されている。アーム36の先端部は、ユニゾンリング27の内周面に設けられた凹部37に係合されている。ノズルプレート26には、アーム36の側部と当接するピン38が設けられている。ユニゾンリング27は、アクチュエータの作動によりリンク34、軸35、アーム36を介して軸心Pの周りで回動されると、そのユニゾンリング27の複数の凹部33に係合している各アーム32が回動軸31を中心として同期した状態で回動される。
回動軸31のそれぞれの回動に伴い、可変ノズルベーン30が回動軸31を中心に回動する。可変ノズルベーン30の回動によって、可変ノズルベーン30の開度が変化し、連通路22における排気流通面積が変更される。そして、隣り合う可変ノズルベーン30間を通じてタービンホイール17に吹き付けられる排気ガスEの流速が調整される。
With each rotation of the
図2では、ピン38を支点としてアーム36を反時計回りに回転させると、ユニゾンリング27は矢印の方向へ回動する。ユニゾンリング27が反時計回りに回転することにより、回動軸31が反時計回り方向に回動する。図2における回動軸31の反時計回りの回動は、図3では回動軸31の回動は時計回り方向となる。図3における回動軸31の時計回りの回動は、可変ノズルベーン30が閉じる側に回動し、タービンホイール17に吹き付けられる排気ガスEの流速が高くなる。可変ノズルベーン30が開く側に回動すると、タービンホイール17に吹き付けられる排気ガスEの流速は、可変ノズルベーン30が閉じる側に回動する場合と比べて低くなる。
In FIG. 2, when the
可変ノズル機構25は、軸心Pを中心とする円環状のシュラウドプレート40を備えている。第1プレートとしてのノズルプレート26と、第2プレートとしてのシュラウドプレート40とは、回動軸31の軸心Q方向において、互いに間隔を保って配置されている。ノズルプレート26とシュラウドプレート40との間には、可変ノズルベーン30が位置する。つまり、ノズルプレート26とシュラウドプレート40は、可変ノズルベーン30を間に挟んで配置されている。シュラウドプレート40は、ノズルプレート26よりもベアリングハウジング11から離れた位置に設けられている。本実施形態では、シュラウドプレート40はプレス成形により形成されている。
The
図1、図4に示すように、可変ノズルベーン30には、シュラウドプレート40へ向けて突出する軸41が設けられている。軸41は回動軸31と同軸である。図4に示すように、シュラウドプレート40の可変ノズルベーン30と対向するシュラウドプレート面39には、軸41が挿入される有底孔42が設けられている。軸41は有底孔42に挿入されている。従って、可変ノズルベーン30は、回動軸31、軸41による所謂「両持ち」によってノズルプレート26とシュラウドプレート40に支持されている。ノズルプレートとシュラウドプレート40との間には、複数のスペーサ部材43が設けられている。スペーサ部材43はシュラウドプレート40との間の距離を規定する。スペーサ部材43は、可変ノズルベーン30と干渉しない位置に設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 4, the
シュラウドプレート40とタービンハウジング15の膨出部23との間には、遮蔽部材45および皿ばね46が設けられている。遮蔽部材45は、タービンホイール17の周囲に配置され、シュラウドプレート40の外周付近および膨出部23の先端面と当接する。シュラウドプレート40および遮蔽部材45により、スクロール通路と隔絶された空間部47が形成されている。皿ばね46は空間部47内に設けられており、軸心P方向においてシュラウドプレート40と遮蔽部材45とに当接する。皿ばね46の付勢力は、シュラウドプレート40をノズルプレート26側へ押し付ける。
A shielding
ここで、可変ノズルベーン30の可動範囲について説明する。図5(a)では、実線により示す可変ノズルベーン30は、連通路22を最大に開いている状態であり、二点鎖線に示す可変ノズルベーン30は、連通路22を最も閉じた状態である。図5(b)では、ノズルプレート26において可変ノズルベーン30を外した状態にて、可変ノズルベーン30の可動範囲Sを示すが、可動範囲Sは二点鎖線にて囲まれた領域である。
Here, the movable range of the
本実施形態のノズルプレート26は、旋盤、フライス盤を用いた切削加工によい製作されている。ノズルプレート26における可変ノズルベーン30と対向する面をノズルプレート面48とすると、ノズルプレート面48は、設計上要求されている加工粗さ(ミクロンオーダー)を満たしているものの、切削による複数の切削痕Aが存在する。複数の切削痕Aは、工具が備える切削刃により形成される軸心Pを中心とする同心円状又は同心円弧状の微細な溝である。複数の切削痕Aは、ノズルプレート面48の径方向において微細な凹凸を形成する。
The
可変ノズルベーン30の回動軌跡は、複数の切削痕Aに対して交差しており、近似的には切削痕Aとほぼ直交する。同心円状の切削痕Aは、可変ノズルベーン30の回動時に抵抗となって回動を妨げ易くする。そこで、本実施形態では、ノズルプレート面48において軸心Qを中心とする円形の切削面49を形成している。切削面49は第1切削面に相当する。切削面49には、設計上要求されている加工粗さ(ミクロンオーダー)を満たす条件の複数の切削痕B1が存在する。切削痕B1は、軸心Qを中心とする同心円状又は同心円弧状の微細な溝である。複数の切削痕B1を有する切削面49は、フライス盤を用いた切削加工により形成される。切削痕B1は切削面49の面積に対応する回転する切削刃(図示せず)をノズルプレート面48に押し付けることで形成されるが、あるいは、軸孔28を中心に回転する切削刃を公転させて形成させてもよい。切削痕B1の中心と可変ノズルベーン30の回動軌跡の中心は軸心Qと一致し、切削痕B1は、可変ノズルベーン30の回動軌跡に沿う。つまり、切削痕B1は可変ノズルベーン30の回動軌跡と一致する。
The rotation trajectory of the
本実施形態の可変ノズルベーン30では、軸心Qから可変ノズルベーン30の前縁(上流端)LEまでの長さが、軸心Qから可変ノズルベーン30の後縁(下流端)TEまでの長さよりも短い。切削面49の半径は、軸心Qから可変ノズルベーン30の前縁(上流端)LEまでの長さと一致する。従って、図5(b)に示すように、可変ノズルベーン30の後縁(下流端)TE付近は、切削面49からはみ出る。因みに、軸心Qから可変ノズルベーン30の後縁(下流端)TEまでの長さを半径とする切削面とすると、この切削面は隣の可変ノズルベーン30の切削面と重複する。この場合、切削面が互いに重複する箇所では、切削痕B1が互いに交差する。このため、本実施形態は、切削面49の半径を軸心Qから可変ノズルベーン30の前縁(上流端)LEまでの長さに等しくしている。なお、切削面49の半径は、軸心Qから可変ノズルベーン30の前縁(上流端)LEまでの長さより僅かに長くしたり、僅かに短くしたりしてもよいが、可変ノズルベーン30の前縁(上流端)LEにおけるベーンスティックを確実に防止するためには、切削面49の半径は軸心Qから可変ノズルベーン30の前縁(上流端)LEまでの長さ以上にするのが好ましい。
In the
次に、本実施形態に係るターボチャージャ10の作用について説明する。内燃エンジンの運転に伴い排出される排気ガスEは、排気通路を流れる過程でターボチャージャ10に流入する。流入した排気ガスEはタービンハウジング15のスクロール通路20に沿って流れる。スクロール通路20を流れる排気ガスEは連通路22を通るが、連通路22を通る際には隣り合う可変ノズルベーン30間を通る。連通路22を通過した排気ガスEは、タービン室16内のタービンホイール17に吹き付けられる。
Next, the operation of the
排気ガスEがタービンホイール17に吹き付けられることにより、タービンホイール17は回転駆動される。タービンホイール17が回転されることにより、タービンホイール17と同軸上のコンプレッサホイールはタービンホイール17と一体回転する。その結果、内燃エンジンでは、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。つまり、燃焼室への空気の過給により、燃焼室への空気の充填効率が高められる。
When the exhaust gas E is blown onto the
ターボチャージャ10の外部からリンク34などの操作を通じて可変ノズルベーン30が回動されることにより、可変ノズルベーン30の開度が変更される。可変ノズルベーン30の開度変更により、タービンホイール17に吹き付けられる排気ガスEの流速が変更される。その結果、ターボチャージャ10の回転速度が変更され、内燃エンジンの過給圧が調整される。
When the
ところで、可変ノズルベーン30の開度が変更されるとき、可変ノズルベーン30の回動軌跡は軸心Qを中心とする円弧を描く。図5(a)に示すように、ノズルプレート面48における切削面49には、軸心Qを中心とする同心円状又は同心円弧状の微細な溝である切削痕B1が存在する。複数の切削痕B1は可変ノズルベーン30の回動軌跡と一致する。このため、可変ノズルベーン30は回動時に切削痕B1に沿って変位し、可変ノズルベーン30の回動は円滑である。なお、可変ノズルベーン30が切削痕Aを交差する変位は僅かであり、切削痕Aによる可変ノズルベーン30の回動の妨げは殆ど生じない。特に、可変ノズルベーン30の前縁(上流端)LE付近がノズルプレート26と当接しても、切削痕Aによる回動の妨げはなく、ベーンスティックは防止される。
By the way, when the opening degree of the
上記の実施形態に係るターボチャージャは、以下の作用効果を奏する。
(1)ノズルプレート26における各可変ノズルベーン30の回動軸31の回りに設けられた第1切削面である切削面49について、切削痕B1が延びる方向を可変ノズルベーン30の回動軌跡と一致させている。このため、ノズルプレート26に形成される、タービンホイール17の軸心Pを中心とする同心円弧状の切削痕Aが、各可変ノズルベーン30の回動を妨げることがなくなり、部品を追加することなくノズルプレート26と可変ノズルベーン30との間におけるベーンスティックの発生を防止することができる。
The turbocharger according to the above embodiment has the following operational effects.
(1) With respect to the cutting
(2)可変ノズルベーン30の可動範囲Sのうち、回動軸の軸心Qを中心とする大半の範囲が、切削痕B1を有する切削面49により占められている。特に、可変ノズルベーン30の前縁(上流端)LE付近は、切削痕B1と対向する。このため、可変ノズルベーン30の前縁(上流端)LE付近がノズルプレート26と当接しても、切削痕Aによる影響を小さくすることができる。
(2) Of the movable range S of the
(3)切削面49の半径は、軸心Qから可変ノズルベーン30の前縁(上流端)LEまでの長さと一致する。従って、可変ノズルベーン30の後縁(下流端)TE付近は、切削面49からはみ出るが、切削面49は、隣の可変ノズルベーン30の切削面49と重複することがない。従って、切削痕B1が互いに交差する面が形成されることはなく、切削痕B1が互いに交差する面が可変ノズルベーン30の回動を妨げることはない。
(3) The radius of the cutting
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態に係るターボチャージャについて説明する。第2の実施形態では、可変ノズルベーンの可動範囲のほぼ全範囲で切削痕Aが存在しないようにした点で第1の実施形態と異なる。本実施形態では、第1の実施形態と同じ構成については第1の実施形態の説明を援用し、共通の符号を用いる。
(Second Embodiment)
Next, a turbocharger according to the second embodiment will be described. The second embodiment is different from the first embodiment in that the cutting mark A does not exist in almost the entire movable range of the variable nozzle vane. In the present embodiment, for the same configuration as the first embodiment, the description of the first embodiment is used, and common reference numerals are used.
図6(a)、図6(b)に示すように、本実施形態のターボチャージャ50では、ノズルプレート面48において軸心Qを中心とする円形の切削面49が形成されているほか、切削面49とは別に略三日月状の切削面51が形成されている。切削面51は可動範囲Sにおいて切削面49から外れた範囲を含むように形成されている。切削面51は第2切削面に相当する。切削面51には設計上要求されている加工粗さ(ミクロンオーダー)を満たす条件の複数の切削痕B2が存在する。
As shown in FIGS. 6A and 6B, in the
切削痕B2は、軸心Rを中心とする同心円弧状の微細な溝である。軸心Rは軸心Qから離れた位置であり、可動範囲Sにおいて軸孔28よりも下流側に位置する。複数の切削痕B2を有する切削面51は、フライス盤を用いた切削加工により形成される。軸心Rを中心に円形に切削した後に切削面49を形成することにより、三日月状の切削面51が形成される。切削痕B2は切削面51の面積に対応する回転する切削刃(図示せず)をノズルプレート面48に押し付けることで形成されるが、あるいは、軸孔28を中心に回転する切削刃を公転させて形成させてもよい。切削痕B2の中心となる軸心Rは可変ノズルベーン30の回動軌跡の中心となる軸心Qと一致しないが、切削痕B2は、可変ノズルベーン30の回動軌跡にほぼ沿う。つまり、切削痕B2が延びる方向は可変ノズルベーン30の回動軌跡と近似する。切削面51の半径は、切削面49の半径とほぼ同じである。
The cutting mark B2 is a concentric arc-shaped fine groove centered on the axis R. The shaft center R is a position away from the shaft center Q, and is located downstream of the
ところで、可変ノズルベーン30の回動軸31は可変ノズルベーン30の前縁LEに近い位置に設けられている。回動軸31の軸心Qを中心とする切削面49のみで可変ノズルベーン30の可動範囲Sをカバーしようとすると、切削面49の半径が大きくなり、切削面49が隣に位置する可変ノズルベーン30の可動範囲Sと干渉する。一方、切削面49の半径を隣に位置する可変ノズルベーン30の可動範囲Sと干渉しないように設定すると、可動範囲Sにおける可変ノズルベーン30の後縁TE付近と対応する範囲には、第1の実施形態のように切削痕Aが残ることとなる。回動軸の周囲に切削面49を設けることによって、可変ノズルベーン30の後縁TE付近と対応する範囲に残る切削痕Aが回動する可変ノズルベーン30へ与える影響を十分に小さくできるが、切削痕Aの延びる方向と可変ノズルベーン30の回動軌跡とは互いに交差する状態にあるため、わずかにベーンスティックが発生する可能性がある。そこで、本実施形態では、可変ノズルベーン30の下流側の端部の回動軌跡と近似する同心円弧状の切削痕B2を有する切削面51を切削面49の隣に形成している。
By the way, the rotating
本実施形態によれば、第1の実施形態の作用効果と同等の作用効果を奏するほか、切削痕Aによる可変ノズルベーン30の下流側の端部とノズルプレート26とのベーンスティックを抑制することができる。即ち、確実にノズルプレート26と可変ノズルベーン30との間におけるベーンスティックの発生を防止することができる。
According to the present embodiment, in addition to the operational effects equivalent to the operational effects of the first embodiment, it is possible to suppress the vane stick between the downstream end of the
なお、上記の実施形態は、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、下記のように発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能である。 The above embodiment shows an embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the invention as described below. Is possible.
○ 第1の実施形態の変形例として、例えば、図7に示すように、切削痕B1による切削面49の範囲を可変ノズルベーン30の後縁TEに達するまで拡大して形成してもよい。本変形例では、まず、可変ノズルベーン30の軸心Qを中心とする最初の切削面49を形成する。次に、最初の切削面49の上流側となる隣の可変ノズルベーン30の軸心Qを中心とする2番目の切削面49を形成する。このため、最初に形成した切削面49は、2番目に形成した切削面49の形成により、上流側の一部が欠ける。そして、上流側へ向かって切削面49を可変ノズルベーン30毎に順に形成する。これにより、上流側の一部が欠けた切削面49が順に形成される。ただし、最後に形成された切削面49は上流側の一部が欠けることはない。また、最初に形成された切削面49は、上流側の一部が欠けるのみならず最後に形成された切削面49によって、下流側の一部も欠けたものとなる。従って、最初に形成された切削面49に対応する可変ノズルベーン30の後縁TE付近は、下流側に位置する最後に形成された切削面49の切削痕B1に対して変位する。本変形例によれば、第1の実施形態と同等の作用効果を奏する。
As a modification of the first embodiment, for example, as shown in FIG. 7, the range of the cutting
○ 上記の実施形態では、第2プレートであるシュラウドプレートはプレス成形により形成されたが、第2プレートは切削加工により製作されてもよい。第2プレートが切削加工により製作される場合、2プレートの可変ノズルベーンと対向する第2プレート面に回動軸の軸心を中心に同心円弧状の切削痕を有する第3切削面を備えるようにすればよい。第3切削面は第1切削面と同じ構成とする。この場合、第2プレートが切削加工により製作されていても、可変ノズルベーンの回動軌跡と第3切削面の切削痕が一致する。このため、切削痕が可変ノズルベーンの回動を妨げることはなく、第2プレートの切削痕を原因とするベーンスティックの発生を防止することができる。さらに、第2プレートに可変ノズルベーンの下流側の端部の回動軌跡と近似する同心円弧状の切削痕を有する第4切削面を設けてもよい。第4切削面は第2切削面に相当する。
○ 上記の第2の実施形態では、第1切削面が円形であり、第2切削面が三日月状であったため第1プレート面における可変ノズルベーンの可動範囲以外に、同心円状又は同心円弧状の切削痕が存在したが、この限りではない。例えば、可変ノズルベーンの可動範囲のみに同心円弧状の切削痕を存在させるように第1切削面を形成してもよい。
○ 上記の実施形態では、可変ノズルベーンが第1プレートおよび第2プレートに「両持ち」により支持されたが、この限りではない。例えば、可変ノズルベーンは回動軸により第1プレートに支持される「片持ち」の構造であってもよい。
In the above embodiment, the shroud plate that is the second plate is formed by press molding, but the second plate may be manufactured by cutting. When the second plate is manufactured by cutting, the second plate surface facing the variable nozzle vanes of the two plates is provided with a third cutting surface having a concentric arc-shaped cutting mark around the axis of the rotation shaft. That's fine. The third cutting surface has the same configuration as the first cutting surface. In this case, even if the second plate is manufactured by cutting, the turning trajectory of the variable nozzle vane matches the cutting trace on the third cutting surface. For this reason, the cutting trace does not hinder the rotation of the variable nozzle vane, and the generation of the vane stick caused by the cutting trace of the second plate can be prevented. Furthermore, a fourth cutting surface having a concentric arc-shaped cutting trace that approximates the rotation trajectory of the downstream end of the variable nozzle vane may be provided on the second plate. The fourth cutting surface corresponds to the second cutting surface.
In the second embodiment, since the first cutting surface is circular and the second cutting surface is a crescent, the concentric or concentric arc-shaped cutting marks other than the movable range of the variable nozzle vane on the first plate surface However, this is not the case. For example, the first cutting surface may be formed so that concentric arc-shaped cutting traces exist only in the movable range of the variable nozzle vane.
In the above-described embodiment, the variable nozzle vane is supported by “both ends” on the first plate and the second plate, but this is not restrictive. For example, the variable nozzle vane may have a “cantilever” structure that is supported on the first plate by a rotating shaft.
10、50 ターボチャージャ
11 ベアリングハウジング
12 タービン
15 タービンハウジング
16 タービン室
17 タービンホイール
20 スクロール通路
22 連通路
25 可変ノズル機構
26 ノズルプレート(第1プレート)
27 ユニゾンリング
28 軸孔
30 可変ノズルベーン
31 回動軸
32 アーム
34 リンク
40 シュラウドプレート(第2プレート)
47 ノズルプレート面
48 切削面(第1切削面)
51 切削面(第2切削面)
A、B1、B2 切削痕
P、Q、R 軸心
E 排気ガス
S 可動範囲
LE 前縁
TE 後縁
10, 50
27
47
51 Cutting surface (second cutting surface)
A, B1, B2 Cutting marks P, Q, R Axis center E Exhaust gas S Movable range LE Front edge TE Rear edge
Claims (3)
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ベーンと、
前記複数の可変ノズルベーンの回動軸を回動可能に支持する円環状の第1プレートと、
前記可変ノズルベーンを前記第1プレートとともに挟むように配置された円環状の第2プレートと、を備えたターボチャージャにおいて、
前記第1プレートの前記可変ノズルベーンと対向する第1プレート面は、前記回動軸の軸心を中心とした同心円弧状の切削痕を有する第1切削面を備えることを特徴とするターボチャージャ。 A turbine wheel,
A plurality of variable nozzle vanes provided so as to be rotatable about a rotation axis and adjusting a flow rate of exhaust gas to the turbine wheel;
An annular first plate that rotatably supports the rotation shafts of the plurality of variable nozzle vanes;
In a turbocharger comprising: an annular second plate disposed so as to sandwich the variable nozzle vane together with the first plate;
The turbocharger, wherein a first plate surface of the first plate facing the variable nozzle vane includes a first cutting surface having a concentric arc-shaped cutting mark centered on an axis of the rotating shaft.
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