JP2021008819A - 可変容量機構 - Google Patents

Abstract

【課題】所定のノズル開度における部品の摩耗を低減する可変容量機構を提供する。【解決手段】可変ノズル機構部２０は、過給機１の複数のノズルベーン２１を回動させることによりノズル２２の開度を変化させる。可変ノズル機構部２０は、外部からの駆動力によって回動する駆動リング３３と、ノズルベーン２１のベーン軸２１ａに設けられ、駆動リング３３の回動に起因してノズルベーン２１と一緒に回動するノズルリンク板３５と、駆動リング３３の回動をノズルリンク板３５の回動に変換する係合部３７と、を備える。係合部３７は、駆動リング３３に設けられた主動要素３７Ｐと、ノズルリンク板３５に設けられ主動要素３７Ｐに対しクリアランスをもって嵌合され主動要素３７Ｐから押されて変位する従動要素３７Ｑと、を有する。上記クリアランスの量がノズル２２の開度に応じて変動する。【選択図】図２

Description

本発明は、可変容量機構に関するものである。

従来、このような分野の技術として、下記特許文献１又は２に記載の可変容量型過給機が知られている。この過給機は、タービンの容量を可変にする可変容量機構を備えている。可変容量機構は、タービンのノズルを開閉するために、インペラの周囲に配置されたノズルベーンを回動させる。可変容量機構は、インペラの回転軸線周りに回動する駆動リングと、駆動リングの回動に応じてそれぞれ回動する複数のノズルリンク板と、を備えている。ノズルリンク板の一端は駆動リングに係合し、他端はノズルベーンの回動軸に連結されている。更に、可変容量機構は、外部のアクチュエータによって回動する駆動リンク板を備えている。アクチュエータが駆動リンク板を回動させると、駆動リンク板に係合する駆動リングが回動する。そして駆動リングの回動により、各ノズルリンク板と各ノズルベーンとが一緒に回動する。

特開昭59-70032号公報 特表2016-525640号公報

特許文献１の可変容量機構では、駆動リングとノズルリンク板との係合部で、駆動リングの内側に設けられた凹溝にノズルリンク板の先端部が挿入されている。駆動リングの回動によって、凹溝の内側面がノズルリンク板の先端部を周方向に押し、ノズルリンク板が回動する。上記のような機構を円滑に作動させるために、凹溝とノズルリンク板との間にはクリアランスが設けられている。一方で、上記のクリアランスは、駆動リングとノズルリンク板とのガタツキの原因でもある。そして、ガタツキは、凹溝とノズルリンク板との摩耗の原因となる。ここで、ノズルリンク板の先端部は円形であり、上記クリアランスはノズルリンク板の回動位相に関わらず一定である。従って、上記クリアランスはノズル開度に関わらず一定である。

特許文献２の可変容量機構では、駆動リンク板と駆動リングとの係合部で、駆動源リング板の先端に設けられた凹溝に駆動リングに設けられた作動ピンが挿入されている。作動ピンの形状が定幅カーブ(orbiform curve)を有する多角形とされているので、凹溝と作動ピンとの間のクリアランスは駆動リンク板の回動位相に関わらず一定である。すなわち、上記クリアランスはノズル開度に関わらず一定である。

しかしながら、この種の可変容量機構においては、所定のノズル開度域で、機構の作動性よりも部品の摩耗低減を優先することが望まれる場合もある。そこで、本発明は、所定のノズル開度における部品の摩耗を低減する可変容量機構を提供することを目的とする。

本発明の可変容量機構は、可変容量型過給機の複数のノズルベーンを回動させることによりノズルを開閉する可変容量機構であって、外部からの駆動力によって回動する駆動リングと、ノズルベーンの回動軸に設けられ、駆動リングの回動に起因してノズルベーンと一緒に回動するノズルリンク板と、駆動リングの回動をノズルリンク板の回動に変換する回動変換部と、を備え、回動変換部は、駆動リングに設けられた主動要素と、ノズルリンク板に設けられ主動要素に対しクリアランスをもって嵌合され主動要素に押されて変位する従動要素と、を有し、クリアランスの量がノズルの開度に応じて変動する。

本発明の可変容量機構は、可変容量型過給機の複数のノズルベーンを回動させることによりノズルを開閉する可変容量機構であって、外部からの駆動力によって回動する駆動リンク板と、駆動リンク板の回動に起因して回動する駆動リングと、駆動リングの回動に起因してノズルベーンを回動させる伝達機構と、駆動リンク板の回動を駆動リングの回動に変換する回動変換部と、を備え、回動変換部は、駆動リンク板に設けられた主動要素と、駆動リングに設けられ主動要素に対しクリアランスをもって嵌合され主動要素に押されて変位する従動要素と、を有し、クリアランスの量がノズルの開度に応じて変動する。

主動要素又は従動要素のうち一方の要素は、他方の要素を挟んで対向する一対の内側面を有する凹溝であり、他方の要素は、凹溝の内側面に対面する一対の外側面を有し、内側面と当該内側面に対面する外側面とが接触して主動要素から従動要素へ力が伝達されることとしてもよい。

駆動リングの回動軸線に平行な方向から見たときに、一対の外側面が互いに非対称の形状をなすようにしてもよい。

凹溝の内側面は互いに平行な平面であり、外側面のうち少なくとも一方は、駆動リングの回動軸線に平行な方向から見たときに、円弧以外の形状をなす非円弧部位を含む、こととしてもよい。

凹溝は、当該凹溝の深さ方向の位置に応じて凹溝の幅が変動する幅変動部位を含み、駆動リングの回動軸線に平行な方向から見たときに、両方の外側面が円弧をなす、こととしてもよい。

本発明によれば、所定のノズル開度における部品の摩耗を低減する可変容量機構を提供することができる。

過給機の回転軸線を含む断面を取った断面図である。 可変ノズル機構部の一例を軸方向から見て示す図である。 軸方向から見た第１実施形態の係合部を示す図である。 ノズルリンク板の形状を示す図である。 （ａ）はノズル開度が小さいときの係合部、（ｂ）はノズル開度が大きいときの係合部を示す図である。 ノズル開度とクリアランスの量との関係を示すグラフである。 軸方向から見た第２実施形態の係合部を示す図である。 第２実施形態における、ノズル開度とクリアランスの量との関係を示すグラフである。 軸方向から見た第３実施形態の係合部を示す図である。 第３実施形態の変形例の係合部を示す図である。 可変ノズル機構部の他の例を軸方向から見て示す図である。 軸方向から見た第４実施形態の係合部を示す図である。 第４実施形態の変形例の係合部を示す図である。 軸方向から見た第５実施形態の係合部を示す図である。 第５実施形態の変形例の係合部を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る可変容量機構の実施形態について詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、過給機１の回転軸線Ｈを含む断面を取った断面図である。過給機１は、実施形態に係る可変容量機構を備えた可変容量型過給機である。

過給機１は、例えば、船舶や車両の内燃機関に適用されるものである。図１に示されるように、過給機１は、タービン２とコンプレッサ３とを備えている。タービン２は、タービンハウジング４と、タービンハウジング４に収納されたタービン翼車６と、を備えている。タービンハウジング４は、タービン翼車６の周囲において周方向に延びるスクロール流路１６を有している。コンプレッサ３は、コンプレッサハウジング５と、コンプレッサハウジング５に収納されたコンプレッサ翼車７と、を備えている。コンプレッサハウジング５は、コンプレッサ翼車７の周囲において周方向に延びるスクロール流路１７を有している。

タービン翼車６は回転軸１４の一端に設けられており、コンプレッサ翼車７は回転軸１４の他端に設けられている。タービンハウジング４とコンプレッサハウジング５との間には、軸受ハウジング１３が設けられている。回転軸１４は、軸受１５を介して軸受ハウジング１３に回転可能に支持されており、回転軸１４、タービン翼車６及びコンプレッサ翼車７が一体の回転体１２として回転軸線Ｈ周りに回転する。

タービンハウジング４には、排気ガス流入口（図示せず）及び排気ガス流出口１０が設けられている。内燃機関（図示せず）から排出された排気ガスが、排気ガス流入口を通じてタービンハウジング４内に流入し、スクロール流路１６を通じてタービン翼車６に流入し、タービン翼車６を回転させる。その後、排気ガスは、排気ガス流出口１０を通じてタービンハウジング４外に流出する。

コンプレッサハウジング５には、吸入口９及び吐出口（図示せず）が設けられている。上記のようにタービン翼車６が回転すると、回転軸１４を介してコンプレッサ翼車７が回転する。回転するコンプレッサ翼車７は、吸入口９を通じて外部の空気を吸入する。この空気が、コンプレッサ翼車７及びスクロール流路１７を通過して圧縮され吐出口から吐出される。吐出口から吐出された圧縮空気は、前述の内燃機関に供給される。

過給機１のタービン２において、スクロール流路１６とタービン翼車６とを接続するガス流入路１９には、可動のノズルベーン２１が設けられている。図２にも示されるように、複数のノズルベーン２１が回転軸線Ｈを中心とする円周上に等間隔に配置されている。各々のノズルベーン２１は同期して回転軸線Ｈに平行な軸線周りに回動する。複数のノズルベーン２１が上記のように回動することで、タービン２のノズル２２が開閉されガス流路の断面積が調整される。ノズルベーン２１を上記のように駆動するために、タービン２は可変ノズル機構部２０を備えている。

以下、可変ノズル機構部２０について更に詳細に説明する。以下の説明において、単に「軸方向」、「径方向」、「周方向」等と言うときには、それぞれ、タービン翼車６の回転軸線Ｈ方向、回転径方向、回転周方向を意味するものとする。また、「上流」、「下流」などと言うときには、スクロール流路１６における排気ガスの上流、下流を意味するものとする。また、軸方向において、タービン２に近い側（図１において左側）を単に「タービン側」と言い、コンプレッサ３に近い側（図１において右側）を単に「コンプレッサ側」と言う場合がある。

図２は、可変ノズル機構部２０を軸方向から見て示す図である。図２において、紙面の奥側がタービン側であり、紙面の手前側がコンプレッサ側である。可変ノズル機構部２０は、複数（図２の例では１１個）のノズルベーン２１と、本体部２３と、駆動リンク板３１と、駆動リング３３と、複数のノズルリンク板３５と、を備えている。

本体部２３は、タービンハウジング４（図１参照）に固定される。本体部２３には、複数の軸受孔（図示せず）が設けられており、軸受孔は回転軸線Ｈを中心とする円周上に等間隔に配置されている。各ノズルベーン２１は軸方向に延びるベーン軸２１ａを有している。ベーン軸２１ａは、本体部２３の軸受孔にタービン側から挿通されており、ベーン軸２１ａの先端は本体部２３のコンプレッサ側の面から突出している。この構造により、本体部２３は複数のノズルベーン２１を軸支しており、各ノズルベーン２１は、ベーン軸２１ａを回動軸として回転軸線Ｈに平行な軸線周りに回動可能である。

駆動リング３３は回転軸線Ｈを中心とするリング状をなしている。駆動リング３３は、本体部２３に保持され、本体部２３に対して回動可能である。駆動リング３３は、矢印Ａで示されるように、回転軸線Ｈを中心として両方向に、所定の角度範囲内で回動する。ノズルリンク板３５は、ノズルベーン２１と同数存在し、駆動リング３３の内側に配置されている。各ノズルリンク板３５の基端は各ベーン軸２１ａの先端に固定されている。各ノズルリンク板３５の先端はそれぞれ駆動リング３３に係合している。駆動リング３３とノズルリンク板３５との係合部３７は、ノズルベーン２１と同数存在しており、周方向に等間隔に配置されている。

駆動リンク板３１の基端部３１ａは、各ベーン軸２１ａよりも径方向外側に位置しており、アクチュエータ２５に接続されている。駆動リンク板３１は、アクチュエータ２５からの駆動力によって、基端部３１ａを中心として回転軸線Ｈに平行な軸線周りに回動可能である。駆動リンク板３１の先端は、駆動リング３３に係合している。駆動リンク板３１と駆動リング３３との係合部３９は、係合部３７同士の間の位置に１箇所設けられている。

アクチュエータ２５からの駆動力が駆動リンク板３１に伝達されると、駆動リンク板３１は、基端部３１ａを中心として回転軸線Ｈに平行な軸線周りに回動する。これにより、係合部３９において駆動リンク板３１から駆動リング３３へ駆動力が伝達され、駆動リング３３が回転軸線Ｈを中心として回動する。これにより、各係合部３７において、駆動リング３３から各ノズルリンク板３５へ駆動力が伝達される。そして、各ノズルリンク板３５は、各ノズルベーン２１と一緒に、ベーン軸２１ａを回動軸として回動する。これにより、すべてのノズルベーン２１が同期して回動し、タービン２のノズル２２が開閉される。上記のような可変ノズル機構部２０によれば、ノズル２２の開度と、ノズルベーン２１の回動位相と、ノズルリンク板３５の回動位相と、駆動リング３３の回動位相と、駆動リンク板３１の回動位相と、は互いに一対一で対応している。

係合部３７は、駆動リング３３の回動をノズルリンク板３５の回動に変換する回動変換部として機能する。係合部３７は、駆動リング３３に設けられた主動要素３７Ｐ（図３等参照）と、ノズルリンク板３５に設けられた従動要素３７Ｑ（図３等参照）と、を備えている。主動要素３７Ｐと従動要素３７Ｑとはクリアランスをもって嵌合される。主動要素３７Ｐの変位に伴い主動要素３７Ｐが従動要素３７Ｑを押して周方向に変位させることで、駆動リング３３の駆動力がノズルリンク板３５に伝達される。

同様に、係合部３９は、駆動リンク板３１の回動を駆動リング３３の回動に変換する回動変換部として機能する。係合部３９は、駆動リンク板３１に設けられた主動要素３９Ｐ（図９等参照）と、駆動リング３３に設けられた従動要素３９Ｑ（図９等参照）と、を備えている。主動要素３９Ｐと従動要素３９Ｑとはクリアランスをもって嵌合される。主動要素３９Ｐの変位に伴い主動要素３９Ｐが従動要素３９Ｑを押して周方向に変位させることで、駆動リンク板３１の駆動力が駆動リング３３に伝達される。

係合部３７について説明する。図３は、軸方向から見た本実施形態の係合部３７を拡大して示す図である。以下の説明では、図３における左右に対応させて「左」、「右」等の語を用いる場合がある。図３に示されるように、本実施形態においては、係合部３７の主動要素３７Ｐは、駆動リング３３に形成された凹溝４１であり、従動要素３７Ｑは、ノズルリンク板３５の先端部に形成されたノズルリンク板頭部４３である。

凹溝４１は駆動リング３３の内側に設けられている。凹溝４１は、周方向に対向する一対の内側面４２ａ，４２ｂを有している。内側面４２ａ，４２ｂは、駆動リング３３の外表面のうち、可変ノズル機構部２０の可動範囲内でノズルリンク板頭部４３に接触可能な面である。

ノズルリンク板頭部４３は、凹溝４１内に嵌め込まれ、内側面４２ａ，４２ｂの間に周方向に挟まれて位置している。ノズルリンク板頭部４３は、一対の外側面４４ａ，４４ｂを有している。外側面４４ａ，４４ｂは、ノズルリンク板頭部４３の外表面のうち、可変ノズル機構部２０の可動範囲内で駆動リング３３に接触可能な面である。外側面４４ａは内側面４２ａに対面し、外側面４４ｂは内側面４２ｂに対面している。凹溝４１とノズルリンク板頭部４３との間にはクリアランスが存在する。

上記の構造によれば、図３中において、駆動リング３３が時計回りに回動したときには、凹溝４１の内側面４２ａがノズルリンク板頭部４３の外側面４４ａに接触し当該外側面４４ａを右方向に押す。これによりノズルリンク板頭部４３が凹溝４１に追従して右方向に押し動かされ、ノズルリンク板３５がベーン軸２１ａを中心として時計回りに回動する。その結果、ベーン軸２１ａを含むノズルベーン２１（図２参照）が時計回りに回動し、タービン２のノズル２２が開かれる。同様にして、駆動リング３３が反時計回りに回動したときには、ノズルベーン２１（図２参照）が反時計回りに回動し、タービン２のノズル２２が閉じられる。

次に、凹溝４１とノズルリンク板頭部４３とのクリアランスについて説明する。クリアランスは、可変ノズル機構部２０の円滑な作動性を確保するために必要である。その一方で、クリアランスは、駆動リング３３とノズルリンク板３５とのガタツキの原因でもある。そして、上記ガタツキは、凹溝４１とノズルリンク板頭部４３との摩耗の原因となる。

仮に、従来の可変ノズル機構の構成を採用した場合には、前述のとおり、タービン２のノズル開度に関わらずクリアランスの量は一定である。この場合、すべてのノズル開度域において、可変ノズル機構部２０の一定の作動性が確保され、凹溝４１とノズルリンク板頭部４３との接触部には一定の摩耗が発生することになる。

これに対し、本実施形態の可変ノズル機構部２０では、係合部３７におけるクリアランスの量が、タービン２のノズル開度に応じて変動するように構成されている。本実施形態では、従来の可変ノズル機構よりもクリアランスが小さくなる場合が存在するようにしてもよい。なお、クリアランスの量は、内側面４２ａと外側面４４ａとの間隙Ｃ１と、内側面４２ｂと外側面４４ｂとの間隙Ｃ２と、の合計に対応する。また、クリアランスは、駆動リング３３とノズルリンク板３５との間の周方向の遊びの量でもある。

内側面４２ａ，４２ｂが互いに平行な平面である場合において、ノズル開度に関わらずクリアランスの量が一定になるためには、軸方向から見た外側面４４ａと外側面４４ｂとが、共通する定幅図形（円及びルーロの多角形を含む）の一部ずつをなすようにすればよい。例えば、軸方向から見た外側面４４ａと外側面４４ｂとが、中心が共通する円弧をなすようにすればよい。従って、クリアランスの量がノズル開度に応じて変動するためには、軸方向から見た外側面４４ａと外側面４４ｂとが共通する定幅図形の一部ずつをなす、という構成が回避されればよい。

上記のような係合部３７の具体例について説明する。図３に示されるように、内側面４２ａと内側面４２ｂとは、互いに平行な平面である。一方、外側面４４ａと外側面４４ｂとは、ノズルリンク板３５の回動半径の1つを基準として、左右非対称な形状をなしている。軸方向から見たときに、外側面４４ｂが円弧であるのに対して、外側面４４ａは円弧以外の形状をなしている。

図４にも拡大して示されるように、外側面４４ａは、円弧以外の形状の一例として、円弧部４４ｓと直線部４４ｔとを合わせた形状をなしている。円弧部４４ｓは外側面４４ａのうち径方向外側の部分に形成されている。直線部４４ｔ（非円弧部位）は外側面４４ａのうち径方向内側の部分に形成されている。直線部４４ｔは、直線状に延在する部分であり、円弧部４４ｓを延長した仮想円弧４４ｕよりも周方向に張出している。円弧部４４ｓと仮想円弧４４ｕと外側面４４ｂとは、それぞれ、中心が共通する円弧をなす。なお、上述したような外側面４４ａ，４４ｂの形状の詳細な表現は、図２では省略されている。

以上のような係合部３７による作用効果について説明する。図５（ａ）に示されるようにノズル開度が小さい領域では、ノズルリンク板頭部４３が反時計回りに傾き、外側面４４ａの円弧部４４ｓが内側面４２ａに対面する。このとき、内側面４２ｂには円弧をなす外側面４４ｂが対面している。これに対し、図５（ｂ）に示されるようにノズル開度が大きい領域では、ノズルリンク板頭部４３が時計回りに傾き、外側面４４ａの直線部４４ｔが内側面４２ａに対面する。このときも、内側面４２ｂには円弧をなす外側面４４ｂが対面している。図５（ｂ）の状態でのクリアランスの量は、直線部４４ｔと内側面４２ａとの間隙と、内側面４２ｂと外側面４４ｂとの間隙と、の合計に対応する。従って、このクリアランスの量は、図５（ａ）の状態に比較して、仮想円弧４４ｕからの直線部４４ｔの張出し量だけ小さくなる。

以上のような可変ノズル機構部２０において、ノズル開度とクリアランスの量との関係は、図６に示されるようなものになる。すなわち、可変ノズル機構部２０では、ノズル開度が全開に近い領域においては、全開に近づくに従ってクリアランスの量が小さくなっていく。その他の領域では、クリアランスの量が一定である。

以上の例のように、ノズルリンク板頭部４３の外側面４４ａ，４４ｂの形状を調整することにより、タービン２のノズル開度とクリアランスの量との間に、意図的に所望の関係性を設定することができる。例えば、あるノズル開度域ではクリアランスを大きくして機構の作動性を高め、他のノズル開度域ではクリアランスを小さくして部品の摩耗低減を図る、といった設定が可能になる。

例えば、内燃機関でエグゾーストブレーキが使用されているときには、過給機１のノズル２２の開度は全開とされる。エグゾーストブレーキが使用されている状態では、可変ノズル機構部２０の部品の摩耗低減が優先されてクリアランスが小さくなり、それ以外の状態では、可変ノズル機構部２０の円滑な作動性が優先されてクリアランスが大きくなる、といったような設定が可能になる。

前述のとおり、本実施形態では、外側面４４ａの円弧以外の部分として、直線状の直線部４４ｔが採用されている。この構成によれば、凹溝４１の内側面４２ａとノズルリンク板頭部４３の直線部４４ｔとが面同士で接触するという設定が可能である。この場合、内側面４２ａと直線部４４ｔと接触面積が比較的大きくなるので、部品の摩耗の低減が効率よく図られる。

なお、外側面４４ａ，４４ｂが直線部４４ｔのような直線状の部分を有する構成は必須ではない。例えば、直線部４４ｔの代わりに、円弧部４４ｓよりも曲率半径が大きい曲線部分が採用されてもよい。また、部品の摩耗低減が優先されるノズル開度域には、クリアランスがゼロになるようなノズル開度が存在してもよい。また、可変ノズル機構部２０の作動ロバスト性が確保されるために、円弧部４４ｓと直線部４４ｔとが滑らかに連続することが好ましい。例えば、軸方向から見て、直線部４４ｔとの境界における円弧部４４ｓの接線が直線部４４ｔに一致することが好ましい。

（第２実施形態）
上記のクリアランスの量がノズル開度に応じて変動するためには、凹溝４１の内側面４２ａ，４２ｂが互いに平行な平面であるという構成が回避されてもよい。すなわち、凹溝４１の内側面４２ａ，４２ｂが互いに非平行な面であるようにされてもよい。この場合の係合部３７の具体例を第２実施形態として図７を参照しながら説明する。本実施形態で第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、図面に同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下の説明では、図７における左右に対応させて「左」、「右」等の語を用いる場合がある。

図７に示されるように、本実施形態においては、係合部３７の主動要素３７Ｐは、駆動リング３３に形成された凹溝２４１であり、従動要素３７Ｑは、ノズルリンク板３５の先端部に形成されたノズルリンク板頭部２４３である。

軸方向から見たノズルリンク板頭部２４３の外側面２４４ａ，２４４ｂは、中心が共通する左右対称の円弧をなしている。その一方、凹溝２４１の内側面２４２ａと内側面２４２ｂとは互いに平行ではない。凹溝２４１の深さ方向（駆動リング３３の径方向）の位置に応じて凹溝２４１の幅が変動している。具体的には、内側面２４２ａ．２４２ｂは、平行部２４２ｓと傾斜部２４２ｔとを合わせた形状をなしている。対向する平行部２４２ｓ、２４２ｓは互いに平行である。傾斜部２４２ｔ，２４２ｔ（幅変動部位）は、径方向内側に向かうに従って、互いの距離が近づくように傾斜している。すなわち、径方向内側に向かうに従って、凹溝２４１の幅が狭くなっている。

以上のような係合部３７によれば、次のような現象が発生する。ノズル開度が中程度の領域では、ノズルリンク板頭部２４３は凹溝２４１内の平行部２４２ｓ，２４２ｓに挟まれて位置する。この場合、クリアランスは外側面２４４ａ，２４４ｂと平行部２４２ｓ，２４２ｓとの間隙に対応する。一方、ノズル開度を縮小又は拡大するときには、ノズルリンク板頭部２４３は凹溝２４１に比べて小さい回動半径で周方向に移動する。従って、ノズル開度が小さい領域及び大きい領域では、ノズルリンク板頭部２４３は、凹溝２４１に対して相対的に径方向内側に変位し、凹溝２４１内の浅い場所に位置する。この場合、クリアランスは外側面２４４ａ，２４４ｂと傾斜部２４２ｔ，２４２ｔとの間隙に対応し、比較的狭くなる。

従って、ノズル開度とクリアランスの量との関係は、図８に示されるようなものになる。すなわち、本実施形態の可変ノズル機構部２０では、ノズル開度が全開に近い領域において、全開に近づくにつれてクリアランスの量が小さくなっていく。また、ノズル開度が全閉に近い領域において、全閉に近づくにつれてクリアランスの量が小さくなっていく。その他の領域では、クリアランスの量が一定である。

以上の例のように、凹溝２４１の内側面２４２ａ，２４２ｂの形状を調整することによっても、タービン２のノズル開度とクリアランスの量との間に、意図的に所望の関係性を設定することができる。

可変ノズル機構部２０の作動ロバスト性が確保されるために、平行部２４２ｓと傾斜部２４２ｔとが滑らかに連続することが好ましい。例えば、軸方向から見て平行部２４２ｓと傾斜部２４２ｔとの境界部が丸められた形状をなしてもよい。また、軸方向から見た傾斜部２４２ｔが直線的に延在することも必須ではなく、曲線であってもよい。

（第３実施形態）
クリアランスの量がノズル開度に応じて変動する構成は、駆動リンク板３１と駆動リング３３との係合部３９に適用されてもよい。この場合の係合部３９の具体例を第３実施形態として図９を参照しながら説明する。本実施形態で第１，第２実施形態と同一又は同等の構成要素については、図面に同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図９に示されるように、本実施形態においては、係合部３９の主動要素３９Ｐは、駆動リンク板３１の先端部に形成された駆動リンク板頭部３４３であり、従動要素３９Ｑは、駆動リング３３に形成された凹溝３４１である。

凹溝３４１は駆動リング３３の内側に設けられている。凹溝３４１は、周方向に対向する一対の内側面３４２ａ，３４２ｂを有している。内側面３４２ａ，３４２ｂは、駆動リング３３の外表面のうち、可変ノズル機構部２０の可動範囲内で駆動リンク板頭部３４３に接触可能な面である。

駆動リンク板頭部３４３は、凹溝３４１内に嵌め込まれ、内側面３４２ａ，３４２ｂの間に周方向に挟まれて位置している。駆動リンク板頭部３４３は、一対の外側面３４４ａ，３４４ｂを有している。外側面３４４ａ，３４４ｂは、駆動リンク板頭部３４３の外表面のうち、可変ノズル機構部２０の可動範囲内で駆動リング３３に接触可能な面である。外側面３４４ａは内側面３４２ａに対面し、外側面３４４ｂは内側面３４２ｂに対面している。凹溝３４１と駆動リンク板頭部３４３との間にはクリアランスが存在する。

上記の構造によれば、図９中において、駆動リンク板３１が時計回りに回動したときには、駆動リンク板頭部３４３の外側面３４４ｂが凹溝３４１の内側面３４２ｂに接触し当該内側面３４２ｂを右方向に押す。これにより凹溝３４１が駆動リンク板頭部３４３に追従して右方向に押し動かされ、駆動リング３３が回転軸線Ｈを中心として時計回りに回動する。同様にして、駆動リンク板３１が反時計回りに回動したときには、駆動リング３３が回転軸線Ｈを中心として反時計回りに回動する。そして、駆動リング３３が回動すると、前述のとおり、ノズルリンク板３５を含む伝達機構によって駆動力が伝達され、各ノズルベーン２１が回動する。

上記の外側面３４４ａ，３４４ｂに対して、第１実施形態におけるノズルリンク板頭部４３の外側面４４ａ，４４ｂ（図３，図４等参照）の形状が適用されている。すなわち、外側面３４４ａは、円弧部４４ｓと直線部４４ｔとを合わせた形状をなしている。一方、凹溝３４１には、第１実施形態における凹溝４１（図３等参照）の形状が適用されている。内側面３４２ａと内側面３４２ｂとは、互いに平行な平面である。なお、上述したような外側面３４４ａ，３４４ｂの形状の詳細な表現は、図２では省略されている。

以上のような係合部３９では、第１実施形態と同様の原理によって、凹溝３４１と駆動リンク板頭部３４３とのクリアランスの量がタービン２のノズル開度に応じて変動する。ノズル開度とクリアランスの量との関係は、図６に示されるようなものになる。

なお、図１０に示されるように、凹溝３４１に対して第２実施形態における凹溝２４１（図７等参照）の形状が適用されてもよい。この場合、凹溝３４１の内側面３４２ａ，３４２ｂは、平行部２４２ｓと傾斜部２４２ｔとを合わせた形状をなす。一方、軸方向から見た外側面３４４ａ，３４４ｂは、中心が共通する左右対称の円弧をなす。

この係合部３９では、第２実施形態と同様の原理によって、凹溝３４１と駆動リンク板頭部３４３とのクリアランスの量がタービン２のノズル開度に応じて変動する。ノズル開度とクリアランスの量との関係は、図８に示されるようなものになる。

（第４実施形態）
クリアランスの量がノズル開度に応じて変動する構成は、図１１に示されるような可変ノズル機構部２０Ａの係合部３７に適用されてもよい。この場合の係合部３７の具体例を第３実施形態として図１１を参照しながら説明する。本実施形態で第１〜第３実施形態と同一又は同等の構成要素については、図面に同一の符号を付して重複する説明を省略する。

可変ノズル機構部２０Ａは、前述の可変ノズル機構部２０（図２等参照）に代えて過給機１に適用可能である。図１２にも拡大して示されるように、本実施形態の可変ノズル機構部２０Ａでは、ピン４４３と凹溝４４１との嵌合構造によって係合部３７が構成されている。ピン４４３は、コンプレッサ３側に突出するように駆動リング３３に設けられている。ピン４４３は、駆動リング３３のリング状の本体部に対して回転しないように固定されている。ノズルリンク板３５の先端部は、駆動リング３３に対して軸方向に重なって位置している。このノズルリンク板３５の先端部に凹溝４４１が形成されており、ピン４４３と凹溝４４１とが嵌め合わされている。

図１２に示されるように、本実施形態においては、係合部３７の主動要素３７Ｐは、駆動リング３３に形成されたピン４４３であり、従動要素３７Ｑは、ノズルリンク板３５の先端部に形成された凹溝４４１である。

凹溝４４１はノズルリンク板３５の先端部に設けられている。凹溝４４１は、周方向に対向する一対の内側面４４２ａ，４４２ｂを有している。内側面４４２ａ，４４２ｂは、ノズルリンク板３５の外表面のうち、可変ノズル機構部２０Ａの可動範囲内でピン４４３に接触可能な面である。

ピン４４３は、凹溝４４１内に嵌め込まれ、内側面４４２ａ，４４２ｂの間に周方向に挟まれて位置している。ピン４４３は、一対の外側面４４４ａ，４４４ｂを有している。外側面４４４ａ，４４４ｂは、ピン４４３の外表面のうち、可変ノズル機構部２０Ａの可動範囲内でノズルリンク板３５に接触可能な面である。外側面４４４ａは内側面４４２ａに対面し、外側面４４４ｂは内側面４４２ｂに対面している。凹溝４４１とピン４４３との間にはクリアランスが存在する。

上記の構造によれば、図１２中において、駆動リング３３が時計回りに回動したときには、ピン４４３の外側面４４４ｂが凹溝４４１の内側面４４２ｂに接触し当該内側面４４２ｂを右方向に押す。これにより凹溝４４１がピン４４３に追従して右方向に押し動かされ、ノズルリンク板３５がベーン軸２１ａを中心として時計回りに回動する。その結果、ベーン軸２１ａを含むノズルベーン２１（図１１参照）が時計回りに回動し、タービン２のノズル２２が開かれる。同様にして、駆動リング３３が反時計回りに回動したときには、ノズルベーン２１（図１１参照）が反時計回りに回動し、タービン２のノズル２２が閉じられる。

上記の外側面４４４ａ，４４４ｂに対して、第１実施形態におけるノズルリンク板頭部４３の外側面４４ａ，４４ｂ（図３，図４等参照）の形状が適用されている。すなわち、外側面４４４ａは、円弧部４４ｓと直線部４４ｔとを合わせた形状をなしている。円弧部４４ｓは外側面４４４ａのうち径方向内側の部分に形成されている。直線部４４ｔは外側面４４４ａのうち径方向外側の部分に形成されている。一方、凹溝４４１には、第１実施形態における凹溝４１（図３等参照）の形状が適用されている。内側面４４２ａと内側面４４２ｂとは、互いに平行な平面である。なお、上述したような外側面４４４ａ，４４４ｂの形状の詳細な表現は、図１１では省略されている。

以上のような係合部３７では、第１実施形態と同様の原理によって、凹溝４４１とピン４４３とのクリアランスの量がタービン２のノズル開度に応じて変動する。ノズル開度とクリアランスの量との関係は、図６に示されるようなものになる。

なお、図１３に示されるように、凹溝４４１に対して第２実施形態における凹溝２４１（図７等参照）の形状が適用されてもよい。この場合、凹溝４４１の内側面４４２ａ，４４２ｂは、平行部２４２ｓと傾斜部２４２ｔとを合わせた形状をなす。一方、軸方向から見た外側面４４４ａ，４４４ｂは、中心が共通する左右対称の円弧をなす。

この係合部３７では、第２実施形態と同様の原理によって、凹溝４４１とピン４４３とのクリアランスの量がタービン２のノズル開度に応じて変動する。ノズル開度とクリアランスの量との関係は、図８に示されるようなものになる。

（第５実施形態）
クリアランスの量がノズル開度に応じて変動する構成は、可変ノズル機構部２０Ａ（図１１参照）の係合部３９に適用されてもよい。この場合の係合部３９の具体例を第５実施形態として図１４を参照しながら説明する。本実施形態で第１〜第４実施形態と同一又は同等の構成要素については、図面に同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図１１に示されるように、可変ノズル機構部２０Ａでは、ピン５４３と凹溝５４１との嵌合構造によって係合部３９が構成されている。駆動リング３３は、径方向外側に張出した張出部３３ａを備えている。ピン５４３は、コンプレッサ３側に突出するように張出部３３ａに設けられている。ピン５４３は、駆動リング３３の張出部３３ａに対して回転しないように固定されている。駆動リンク板３１の先端部は、張出部３３ａに対して軸方向に重なって位置している。この駆動リンク板３１の先端部に凹溝５４１が形成されており、ピン５４３と凹溝５４１とが嵌め合わされている。

図１４に示されるように、本実施形態においては、係合部３９の主動要素３９Ｐは、駆動リンク板３１の先端部に形成された凹溝５４１であり、従動要素３９Ｑは、駆動リング３３に形成されたピン５４３である。

凹溝５４１は駆動リンク板３１の先端部に設けられている。凹溝５４１は、周方向に対向する一対の内側面５４２ａ，５４２ｂを有している。内側面５４２ａ，５４２ｂは、駆動リンク板３１の外表面のうち、可変ノズル機構部２０Ａの可動範囲内でピン５４３に接触可能な面である。

ピン５４３は、凹溝５４１内に嵌め込まれ、内側面５４２ａ，５４２ｂの間に周方向に挟まれて位置している。ピン５４３は、一対の外側面５４４ａ，５４４ｂを有している。外側面５４４ａ，５４４ｂは、ピン５４３の外表面のうち、可変ノズル機構部２０Ａの可動範囲内で駆動リンク板３１に接触可能な面である。外側面５４４ａは内側面５４２ａに対面し、外側面５４４ｂは内側面５４２ｂに対面している。凹溝５４１とピン５４３との間にはクリアランスが存在する。

上記の構造によれば、図１４中において、駆動リンク板３１が反時計回りに回動したときには、凹溝５４１の内側面５４２ａがピン５４３の外側面５４４ａに接触し当該外側面５４４ａを右方向に押す。これによりピン５４３が凹溝５４１に追従して右方向に押し動かされ、駆動リング３３が回転軸線Ｈを中心として時計回りに回動する。同様にして、駆動リンク板３１が時計回りに回動したときには、駆動リング３３が回転軸線Ｈを中心として反時計回りに回動する。そして、駆動リング３３が回動すると、前述のとおり、ノズルリンク板３５を含む伝達機構によって駆動力が伝達され、各ノズルベーン２１が回動する。

上記の外側面５４４ａ，５４４ｂに対して、第１実施形態におけるノズルリンク板頭部４３の外側面４４ａ，４４ｂ（図３，図４等参照）の形状が適用されている。すなわち、外側面５４４ａは、円弧部４４ｓと直線部４４ｔとを合わせた形状をなしている。円弧部４４ｓは外側面５４４ａのうち径方向外側の部分に形成されている。直線部４４ｔは外側面５４４ａのうち径方向内側の部分に形成されている。一方、凹溝５４１には、第１実施形態における凹溝４１（図３等参照）の形状が適用されている。内側面５４２ａと内側面５４２ｂとは、互いに平行な平面である。なお、上述したような外側面５４４ａ，５４４ｂの形状の詳細な表現は、図１１では省略されている。

以上のような係合部３９では、第１実施形態と同様の原理によって、凹溝５４１とピン５４３とのクリアランスの量がタービン２のノズル開度に応じて変動する。ノズル開度とクリアランスの量との関係は、図６に示されるようなものになる。

なお、図１５に示されるように、凹溝５４１に対して第２実施形態における凹溝２４１（図７等参照）の形状が適用されてもよい。この場合、凹溝５４１の内側面５４２ａ，５４２ｂは、平行部２４２ｓと傾斜部２４２ｔとを合わせた形状をなす。一方、軸方向から見た外側面５４４ａ，５４４ｂは、中心が共通する左右対称の円弧をなす。

この係合部３９では、第２実施形態と同様の原理によって、凹溝５４１とピン５４３とのクリアランスの量がタービン２のノズル開度に応じて変動する。ノズル開度とクリアランスの量との関係は、図８に示されるようなものになる。

本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。また、上述した実施形態に記載されている技術的事項を利用して、実施例の変形例を構成することも可能である。各実施形態の構成を適宜組み合わせて使用してもよい。

例えば、ノズル開度とクリアランスの量との関係は、図６や図８に示されるものには限定されず、種々の関係を設定することができる。また、凹溝、ノズルリンク板、駆動リンク板、ピン等の各部品の形状は、各実施形態のものには限定されない。すなわち、ノズル開度とクリアランスの量との所望の関係を実現する各部品（駆動リンク板頭部、ノズルリンク板頭部、ピン、凹溝等）の形状は、幾何学的な考察に基づいて適宜設計されればよい。

１ 過給機
２０，２０Ａ 可変ノズル機構部（可変容量機構）
２１ ノズルベーン
２１ａ ベーン軸
２２ ノズル
３３ 駆動リング
３５ ノズルリンク板（伝達機構）
３７ 係合部（回動変換部）
３７Ｐ 主動要素
３７Ｑ 従動要素
３９ 係合部（回動変換部）
３９Ｐ 主動要素
３９Ｑ 従動要素
４１ 凹溝
４２ａ，４２ｂ 内側面
４３ ノズルリンク板頭部
４４ａ，４４ｂ 外側面
４４ｔ 直線部（非円弧部位）
２４１ 凹溝
２４２ａ，２４２ｂ 内側面
２４２ｔ 傾斜部（幅変動部位）
２４３ ノズルリンク板頭部
２４４ａ，２４４ｂ 外側面
３４１ 凹溝
３４２ａ，３４２ｂ 内側面
３４３ 駆動リンク板頭部
３４４ａ，３４４ｂ 外側面
４４１ 凹溝
４４２ａ，４４２ｂ 内側面
４４３ ピン
４４４ａ，４４４ｂ 外側面
５４１ 凹溝
５４２ａ，５４２ｂ 内側面
５４３ ピン
５４４ａ，５４４ｂ 外側面

Claims (6)

1. 可変容量型過給機の複数のノズルベーンを回動させることによりノズルを開閉する可変容量機構であって、
   外部からの駆動力によって回動する駆動リングと、
   前記ノズルベーンの回動軸に設けられ、前記駆動リングの回動に起因して前記ノズルベーンと一緒に回動するノズルリンク板と、
   前記駆動リングの回動を前記ノズルリンク板の回動に変換する回動変換部と、を備え、
   前記回動変換部は、
   前記駆動リングに設けられた主動要素と、前記ノズルリンク板に設けられ前記主動要素に対しクリアランスをもって嵌合され前記主動要素に押されて変位する従動要素と、を有し、
   前記クリアランスの量が前記ノズルの開度に応じて変動する、可変容量機構。
2. 可変容量型過給機の複数のノズルベーンを回動させることによりノズルを開閉する可変容量機構であって、
   外部からの駆動力によって回動する駆動リンク板と、
   前記駆動リンク板の回動に起因して回動する駆動リングと、
   前記駆動リングの回動に起因してノズルベーンを回動させる伝達機構と、
   前記駆動リンク板の回動を前記駆動リングの回動に変換する回動変換部と、を備え、
   前記回動変換部は、
   前記駆動リンク板に設けられた主動要素と、前記駆動リングに設けられ前記主動要素に対しクリアランスをもって嵌合され前記主動要素に押されて変位する従動要素と、を有し、
   前記クリアランスの量が前記ノズルの開度に応じて変動する、可変容量機構。
3. 前記主動要素又は前記従動要素のうち一方の要素は、他方の要素を挟んで対向する一対の内側面を有する凹溝であり、
   前記他方の要素は、前記凹溝の前記内側面に対面する一対の外側面を有し、
   前記内側面と当該内側面に対面する外側面とが接触して前記主動要素から前記従動要素へ力が伝達される、請求項１又は２に記載の可変容量機構。
4. 前記駆動リングの回動軸線に平行な方向から見たときに、一対の前記外側面が互いに非対称の形状をなす、請求項３に記載の可変容量機構。
5. 前記凹溝の前記内側面は互いに平行な平面であり、
   前記外側面のうち少なくとも一方は、前記駆動リングの回動軸線に平行な方向から見たときに、円弧以外の形状をなす非円弧部位を含む、請求項３に記載の可変容量機構。
6. 前記凹溝は、当該凹溝の深さ方向の位置に応じて前記凹溝の幅が変動する幅変動部位を含み、
   前記駆動リングの回動軸線に平行な方向から見たときに、両方の前記外側面が円弧をなす、請求項３に記載の可変容量機構。

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