JP3735262B2 - 可変容量タービン用可変ノズル機構およびその製作方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の過給機（排気ターボチャージャ）等に用いられ、作動ガスをタービンケーシングに形成された渦巻状のスクロールから翼角を可変にされた複数のノズルベーンを経てタービンロータへと半径方向に流動させて該タービンロータを回転駆動するように構成されたラジアル流型の可変容量タービンにおける、可変容量タービン用可変ノズル機構およびその製作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
過給機付き内燃機関においては、機関からの排ガス流量と過給機の最適作動条件となるガス流量とのマッチングをなすために、渦巻状のスクロールからタービンロータに送られる排ガス流量を機関の運転状態に応じて可変とする可変容量タービンを備えた過給機が、近年多く用いられている。
【０００３】
かかる可変容量タービンを備えた過給機は、図８に示されるような基本構造をそなえており、同図において、３０はタービンケーシング、３８は該タービンケーシング３０内の外周部に渦巻状に形成されたスクロールである。３４はタービンホイール、３５はコンプレッサホイール、０３３は該タービンホイール３４とコンプレッサホイール３５とを連結するロータシャフトで、これらによりタービンロータ３３を構成する。
０８は前記タービンロータ３３で膨張仕事をした排ガスを機外に送出するための排気ガス出口である。３１はコンプレッサケーシング、３６は該コンプレッサケーシング３１と前記タービンケーシング３０とを連結する軸受ハウジングである。３７は前記軸受ハウジング３６に取り付けられて前記タービンロータ３３を支持する軸受である。
【０００４】
２はノズルベーンで、前記スクロール３８の内周側にタービンの円周方向等間隔に複数個配置されるとともに、これに一体形成されたノズル軸０２が前記タービンケーシング３０に固定されたノズルマウント４に回動可能に支持され、その翼角が変化せしめられるようになっている。
１００は可変ノズル機構で、アクチュエータ０４０からアクチュエータロッド４０及び駆動レバー４１を介して前記タービンロータ３３の回転軸心８廻りに回転駆動せしめられるリング組立品１０により前記ノズルベーン２を回転させてその翼角を変化させるものである。
【０００５】
前記可変ノズル機構１００の組立・調整手段として、特許第３０８５２１０号の発明が提供されている。
かかる発明においては、タービンロータの回転軸心廻りに回転駆動せしめられるリング組立品とノズルベーンとの全閉状態の設定を行うにあたっては、ノズルベーンの内周側に該ノズルベーンの後縁が接触可能な治具を配しておき、リンクプレートの円周方向複数箇所に設けられた長溝内に嵌合されるストッパーピンが無い状態もしくは該ストッパーピンが機能しない状態にして前記ノズルベーンを治具に接触させ、位相合わせ用穴と合わせピンとを嵌合させてリング組立品全体を完全な全閉位相として、ノズルベーンとレバープレートとを溶接により固着し、かかる後にストッパーピンを取り付けている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許第３０８５２１０号の発明にあっては、リンクプレートの長溝内に嵌合されるストッパーピンが機能しないノズルベーンフリーの状態にてノズルベーンを治具に接触させる工程と、この状態にて位相合わせ用穴と合わせピンとを嵌合させリング組立品全体を完全な全閉位相にしてノズルベーンとレバープレートとを溶接により固着しストッパーピンを取り付ける工程との２つの工程が必要となるとともに組立用の治具を必要とし、可変ノズル機構の組立、調整作業が面倒でありかつ多くの作業工数を要しコスト高となる。
また、かかる従来技術にあっては、リンクプレートの円周方向複数箇所に設けられた長溝内にストッパーピンを嵌合しリング位置決め用ピンを備えた構造であるため、構造が複雑で部品の種類及び部品点数が多く、部品コストも高くなる。
【０００７】
さらに、かかる従来技術にあっては、可変ノズル機構の全閉状態の設定を、リンクプレートの円周方向複数箇所に設けられた長溝内へのストッパーピンの嵌合及びノズルベーン後縁の治具への接触によるレバープレートとの相対角度合わせによって行うようになっているため、全閉状態の設定にばらつきが生じて設定誤差が発生し易く、また前記可変ノズル機構の全閉位置が前記のような構成部品の寸法精度によって一義的に決まることとなっており、可変ノズル機構の正確な設定精度が得られ難い。
等の問題点を有している。
【０００８】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、ノズル組立品での全閉位置の調整を不要とすると共に組立、調整用の治具を不要とすることにより可変ノズル機構の組立、調整作業を簡単化して作業工数及び組立、調整コストを低減し、かつ構造を簡単化して部品の種類及び部品点数を減少し部品コストを低減し、さらにはノズルベーン、リング組立品等の構成部材の寸法精度による影響を受けることなく高精度でもって可変ノズル機構のノズルベーン設定をなし得る可変容量タービンの組立・調整方法および組立・調整装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、タービンケーシングに固定されたノズルマウントにノズル軸部が回転可能に支持されるとともにタービンの円周方向に沿って複数個配設された翼角が可変のノズルベーンと、前記タービンケーシング内周側に位置し、アクチュエータによりタービン軸心廻りに回転可能に配設されているリンクプレートと、前記リンクプレートを介して前記ノズルベーンを駆動するノズル駆動部材と該ノズルベーンの内周側に回転自在に設けられたタービンロータとを備え、作動ガスを前記タービンケーシングのスクロールから前記ノズルベーンを経てタービンロータへと半径方向に流動させて該タービンロータを回転駆動するように構成され、前記リンクプレートと各ノズルベーン側のノズル軸とを連結する連結部材を具えた可変容量タービンにおける可変ノズル機構の製作方法において、
その他端側に開口する溝部と、該溝部の開口方向と直交する方向に長径を有する長穴を一端側に具えた連結部材と、前記長穴に嵌合する小判状のノズル軸部を具えたノズルベーンよりなり、
前記複数のノズルベーンのノズル軸部と該ノズルベーンと同数の連結部材とを、該ノズルベーンの翼角と前記連結部材の一端側連結部の係合方向との関係を予め設定した上で前記ノズルベーンのノズル軸部と前記連結部材の一端側連結部とを係合、固定する第１ステップと、
前記第１ステップの後で前記各連結部材の他端側を前記ノズル駆動部材に連結する第２ステップにより組み立てることを特徴とする可変容量タービン用可変ノズル機構の製作方法を提案する。
【００１０】
請求項２記載の発明は、前記ノズルベーン側と連結部材側との具体的連結方法に係り、請求項１において、前記連結部材の一端側連結部に平面あるいは曲面からなる穴側係止面を有する結合穴を形成し、前記複数のノズルベーンのノズル軸部における前記連結部材への連結部に前記穴側係止面に対応する形状の軸側係止面を有する結合軸部を形成して、前記第１のステップで前記結合穴に前記結合軸部を該結合穴及び結合軸部に塑性変形を伴うことなくかつ前記穴側係止面と軸側係止面とを当接させることにより前記連結部材と前記ノズルベーンとを相対回転不能に嵌合した後、先端部に抜け止め処理を施すことを特徴とする。
【００１１】
好ましくは請求項３のように、前記リンクプレートで前記連結部材を覆うように配設した請求項１記載の可変容量タービンにおける可変ノズル機構の製作方法において、
前記第１のステップが前記連結部材の結合穴と前記ノズル軸の結合軸部との嵌合後における前記先端部に抜け止め処理を該結合軸部軸端のかしめにより行い、該軸端かしめ部が前記対面する側のリンクプレートとの間で摩擦が生じないようにかしめ処理を行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、前記第１のステップが前記各連結部材の他端側に略半径方向に溝を形成し、前記ノズル駆動部材に円周方向に沿って前記連結部材と同数突設された係合ピン部を前記溝に係合して前記各連結部材とノズル駆動部材とを連結することを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、前記製作方法により製作された可変ノズル機構の発明であり、タービンケーシングに固定されたノズルマウントにノズル軸部が回転可能に支持されるとともにタービンの円周方向に沿って複数個配設された翼角が可変のノズルベーンと、前記タービンケーシング内周側に位置し、アクチュエータによりタービン軸心廻りに回転可能に配設されているリンクプレートと、前記リンクプレートを介して前記ノズルベーンを駆動するノズル駆動部材と該ノズルベーンの内周側に回転自在に設けられたタービンロータとを備え、作動ガスを前記タービンケーシングのスクロールから前記ノズルベーンを経てタービンロータへと半径方向に流動させて該タービンロータを回転駆動するように構成され、前記リンクプレートと各ノズルベーン側のノズル軸とを連結する連結部材を具えた可変容量タービンにおける可変ノズル機構において、
その他端側に開口する溝部と、該溝部の開口方向と直交する方向に長径を有する長穴を一端側に具えた連結部材と、前記長穴に嵌合する小判状のノズル軸部を具えたノズルベーンよりなり、
前記複数のノズルベーンのノズル軸部と該ノズルベーンと同数の連結部材とが該ノズルベーンの翼角と前記連結部材の一端側連結部の係合方向との関係を予め設定した状態で係合固定されているとともに、前記係合固定がノズルベーンのノズル軸部と前記連結部材の一端側連結部とがかしめにより固定され、且つ該かしめ部が前記対面する側のリンクプレートとの間で摩擦が生じないようにかしめ処理されていることを特徴とする。
【００１４】
かかる発明によれば、連結部材の一端側連結部を構成するレバープレートの結合穴とノズル軸部の連結部を構成する結合軸部とを、予めノズルベーンの翼角とノズル駆動部材を構成するリンクプレートの回転角とが所要の関係になるように幾何学的に設定した上で嵌合し、請求項３のように前記ノズル軸部の先端をかしめて前記レバープレートに固定した後、請求項４のように前記ノズル駆動部材に円周方向に沿って前記連結部材と同数突設された係合ピン部を前記各連結部材の他端側に形成された溝に係合して前記各連結部材とノズル駆動部材とを連結する、というきわめて簡単な手法で可変ノズル機構の調整つまりノズルベーンの翼角とノズル駆動部材との位置設定を行うことができる。
これにより、前記特許第３０８５２１０号のように、リンクプレートの複数の長溝とストッパーピンと治具とを用いてノズル組立品の状態で全閉位置の調整を行うという、ノズル組立品の状態での可変ノズル機構の調整が不要となり、組立工数が低減されるとともに、前記治具等の格別な組立要具が不要となり、組立作業コストが低減される。
【００１５】
また、本発明に係る可変ノズル機構は、連結部材（レバープレート）の一端側とノズル軸部とを、前記のように両者の幾何学的関係を設定して固定し、各連結部材他端側に前記ノズル駆動部材（リンクプレート）を連結するように構成されているので、前記従来技術に比べて構造が簡単化されて、部品の種類及び部品点数も大幅に少なくなり、部品コストが低減される。
【００１６】
また、かかる発明によれば、連結部材（レバープレート）の一端側とノズル軸部とを、予め前記ノズルベーンの翼角とノズル駆動部材（リンクプレート）の回転角とが所要の関係になるように幾何学的に設定した上で嵌合して両者を固定した後、各連結部材の他端側に前記ノズル駆動部材を連結することにより、可変ノズル機構の調整つまりノズルベーンの翼角とノズル駆動部材との位置設定を行うことができるため、前記従来技術のように、リンクプレートの複数の長溝とストッパーピンと治具とを用いてノズル組立品の状態で全閉位置の調整を行うことにより全閉状態の設定にばらつきが生じて設定誤差が発生することがなく、かつ可変ノズル機構の全閉位置が構成部品の寸法精度によって一義的に決められることがなく、ノズル組立品及びリング組立品の寸法精度に影響されることなく高精度で以って可変ノズル機構の設定が可能となるとともに、該可変ノズル機構を種々の仕様に設定可能となる。
【００１７】
また、請求項５及び３記載の発明によれば、タービン軸方向においてノズルマウントとリンクプレートとの間にノズルベーンと同数のレバープレートを配置し、該レバープレートの一端側を該ノズルベーンのノズル軸部に固定するとともに該レバープレートの他端側に設けられた溝に、前記リンクプレートに該レバープレート側に向けて突設された係合ピン部を係合するとともに、前記レバープレートとノズル軸部の軸端とのかしめ部がレバープレートの側面からはみ出さないようにかしめ処理を施こしたので、リンクプレートとレバープレートとを最少限の隙間で組み付け可能となり、該レバープレートを中に挟んだリンクプレートとノズルマウントとの距離が短くなり、可変ノズル機構の軸方向長さが短縮される。さらに該ノズル軸部のかしめ部がリンクプレート側に突出するのが回避されて、該突出部とリンクプレートとの干渉及び摩擦による可変ノズル機構の作動不良の発生が防止される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１９】
図１は本発明に係る可変容量タービン付き過給機用可変ノズル機構の回転軸心に沿う断面図で、図８のＺ部に対応する図である。図２はノズル軸とレバープレートとの結合部を示す図１のＹ部に対応する断面図、図３は図２のＣ矢視図である。図４はノズルベーンとレバープレートとの結合部の斜視図である。図５は図１のＸ部詳細断面図である。図６は図１のＡ矢視図、図７は図１のＢ矢視図である。図８は本発明が適用される可変容量タービン付き過給機の回転軸心に沿う要部断面図である。
【００２０】
本発明が適用される可変容量タービン付き過給機の全体構造を示す図８において、３０はタービンケーシング、３８は該タービンケーシング３０内の外周部に渦巻状に形成されたスクロールである。３４はタービンホイール、３５はコンプレッサホイール、０３３は該タービンホイール３４とコンプレッサホイール３５とを連結するロータシャフトで、これらによりタービンロータ３３を構成する。０８は前記タービンロータ１２で膨張仕事をした排ガスを機外に送出するための排気ガス出口である。３１はコンプレッサケーシング、３６は該コンプレッサケーシング３１と前記タービンケーシング３０とを連結する軸受ハウジングである。３７は前記軸受ハウジング３６に取り付けられて前記タービンロータ３３を支持する軸受である。
【００２１】
２はノズルベーンで、前記スクロール３８の内周側にタービンの円周方向等間隔に複数個配置されるとともに、これに一体形成されたノズル軸０２が前記タービンケーシング３０に固定されたノズルマウント４に回動可能に支持され、その翼角が変化せしめられるようになっている。
４０は前記ノズルベーン２を駆動するアクチュエータ０４０の出力端であるアクチュエータロッドで、該アクチュエータロッド４０の往復動は駆動レバー４１を含む公知のリンク機構を介して回転運動に変換されて後述する可変ノズル機構１００のリンクプレート３に伝達されるようになっている。
【００２２】
かかる構成からなる可変容量タービン付き過給機において、内燃機関（図示省略）からの排気ガスは前記スクロール３８に入り、該スクロール３８の渦巻きに沿って周回しながらノズルベーン２に流入する。そして、該排気ガスは、前記ノズルベーン２の翼間を流過して前記タービンロータホイール３４にその外周側から流入し、中心側に向かい半径方向に流れてタービンロータ３３に膨張仕事をなした後、軸方向に流出して排気ガス出口０８から機外に送出される。
【００２３】
１００は可変ノズル機構で、前記アクチュエータ０４０からアクチュエータロッド４０及び駆動レバー４１含むリンク機構をを介して前記タービンロータ３３の回転軸心８廻りに回転駆動せしめられるリンクプレート３により前記ノズルベーン２を回転させてその翼角を変化させるものである。尚、この図においては、該可変ノズル機構１００は従来技術のものを示してある。
【００２４】
本発明は前記可変ノズル機構１００の製作方法及びこれにより製作された可変ノズル機構１００の構造に係るものである。
本発明の実施例を示す図１〜図７において、３は円板状に形成されたリンクプレートで、前記のように、アクチュエータロッド４０に駆動レバー４１含むリンク機構をを介して回転軸心８廻りに回動可能に連結されている。
４は前記タービンケーシング３０に固定された環状のノズルマウント、１２は円環状のノズルプレートである。７はノズルサポートで、前記ノズルマウント４とノズルプレート１２との間に、図７に示すように、円周方向に沿って４個（複数個であれば良い）配設されて該ノズルマウント４とノズルプレート１２とを固定している。該ノズルサポート７のノズルプレート１２側結合部は、図５に示すように、該ノズルサポート７の軸端部に形成された平行軸部７ａをノズルプレート１２の穴１２ａ内に形成された平行穴部に嵌合することにより廻り止めを施し、該ノズルサポート７の軸端をワッシャ０１２を介してかしめることによりノズルプレート１２に固定している。
一方、前記ノズルベーン２は、前記ノズルマウント４とノズルプレート１２との間における前記ノズルサポート７の内周側部位に配置され、これに固定された（あるいはノズルベーン２と一体の）ノズル軸０２が前記ノズルマウント４に回転可能に支持されている。
【００２５】
１は前記リンクプレート３と各ノズルベーン２側のノズル軸０２とを連結する連結部材を構成するレバープレートで、前記ノズルベーン２と同数設けられ、後述する手法により一端側が前記ノズル軸０２に固定され他端側が前記リンクプレート３に連結されている。
前記レバープレート１の一端側には、図２及び図４に示すように、前記ノズル軸０２への結合穴１ｂが貫設されている。該結合穴１ｂは、対向する２面に平行な穴側係止面１ｄを有する小判形状に形成されている。
一方、前記ノズルベーン２のノズル軸０２の軸端部には、前記結合穴１ｂに嵌合される結合軸部０２ａが形成されている。該結合軸部０２ａはこれが嵌合される前記結合穴１ｂと同一形状の小判形状に形成され、互いに平行な軸側係止面０２ｂが前記穴側係止面１ｄに当接することにより、前記レバープレート１とノズルベーン２とを相対回転不能に嵌合せしめている。
また、前記 結合軸部０２ａを結合穴１ｂ内に嵌合した後は、図２に示すように、結合軸部０２ａの先端をかしめる（２ａはかしめ部）ことにより、抜け止めを施している。
【００２６】
また、前記各レバープレート１の他端側には、図３、４、６に示すように、略半径方向に溝１ｃを形成し、該溝部１ｃに、前記リンクプレート３のレバープレート１側の側面に該レバープレート１側に向けて突設された該レバープレート１と同数の係合ピン部３を該レバープレート側に向けて突設された係合ピン部３ａを係合している。
そして前記レバープレート１は、タービンの軸方向において前記ノズルマウント４とリンクプレート３との間に配置されて、前記のように、一端側つまり内周側を前記ノズル軸０２に固定され他端側つまり外周側を前記リンクプレート３の係合ピン部３ａに連結される。
【００２７】
かかる構成からなる可変ノズル機構１００を備えた可変容量タービンの容量を制御するにあたっては、前記アクチュエータ０４０に対し、前記ノズルベーン２を流れる排気ガスの流量が所要の流量になるような該ノズルベーン２の翼角を、翼角制御手段（図示省略）により設定する。かかる翼角に対応するアクチュエータ０４０の往復変位はアクチュエータロッド４０、駆動レバー４１を含むリンク機構により回転運動に変換されて前記リンクプレート３に伝達され、該リンクプレート３が回転駆動される。
該リンクプレート３の回転により、該リンクプレート３に係合ピン部３ａと溝部１ｃとの係合により連結されている前記各レバープレート１が前記リンクプレート３の回転による係合ピン部３ａの円周方向移動により前記ノズル軸０２の軸心廻りに揺動せしめられ、各レバープレート１の揺動により該ノズル軸０２が回転せしめられ、これによりノズルベーン２が回動して前記アクチュエータ０４０にて設定された翼角に変化せしめられる。
【００２８】
かかる実施例において、前記レバープレート１の結合穴１ｂにノズルベーン２の結合軸部０２ａを嵌合するにあたっては、該結合穴１ｂの前記穴側係止面１ｄと結合軸部０２ａの軸側係止面０２ｂとを、ノズルベーン２の翼角とリンクプレート３の回転角とが所要の関係になるように幾何学的に設定してから当接させて嵌合し、前記結合軸部０２ａの先端をかしめることにより、抜け止めを施こす。かかるかしめ処理に当たっては、図２に示すように、予め前記レバープレート１の結合穴１ｂの外側に面取りを施しておき（０１ｂは面取り部）、該レバープレート１の結合穴１ｂと前記ノズル軸０２の結合軸部０２ａとを嵌合した後、該結合軸部０２ａの軸端を前記面取り部０１ｂに沿ってかしめる。この際に該結合軸部０２ａ軸端のかしめ部２ａがレバープレート１の側面１ａから内側にはみ出さないようにかしめ処理を行う。
このようにかしめ処理を行うことにより、ノズル軸０２のかしめ部２ａがリンクプレート３側に突出するのが回避されて、該突出部とリンクプレート３との摩擦による可変ノズル機構１００の作動不良の発生が防止されるとともに、レバープレート１とリンクプレート３との軸方向距離を最少とすることができ、可変ノズル機構１００の軸方向長さが短縮される。
【００２９】
かかる実施例によれば、レバープレート１の一端側に形成された結合穴１ｂ（穴側係止面１ｄ）とノズル軸０２の結合軸部０２ａ（軸側係止面０２ｂ）とを、予め前記ノズルベーン２の翼角とリンクプレート３の回転角とが所要の関係になるように幾何学的に設定した上で嵌合し、前記ノズル軸０２（結合軸部０２ａ）の先端をかしめてレバープレート１に固定した後、各レバープレート１の他端側に形成された溝部１ｃに前記リンクプレート３の係合ピン部３ａを係合させる、というきわめて簡単な手法で可変ノズル機構１００の調整つまりノズルベーン２の翼角とリンクプレート３との位置設定を行うことができる。
これにより、特許第３０８５２１０号のように、リンクプレートの複数の長溝とストッパーピンと治具とを用いてノズル組立品の状態で全閉位置の調整を行うという、ノズル組立品の状態での可変ノズル機構１００の調整が不要となり、組立工数が低減されるとともに、前記治具等の格別な組立要具が不要となり、組立作業コストが低減される。
【００３０】
また、可変ノズル機構１００は、レバープレート１の一端側とノズル軸０２とを、前記のように両者の幾何学的関係を設定して固定し、各レバープレート１の他端側に前記リンクプレート３を連結するように構成されているので、前記従来技術に比べて構造が簡単化されて、部品の種類及び部品点数も大幅に少なくなり、部品コストが低減される。
【００３１】
また、かかる実施例によれば、レバープレート１の一端側とノズル軸０２とを、予め前記ノズルベーン２の翼角とリンクプレート３の回転角とが所要の関係になるように幾何学的に設定した上で嵌合して両者を固定した後、各レバープレート１の他端側に前記リンクプレート３を連結することにより、可変ノズル機構１００の調整つまりノズルベーン２の翼角とリンクプレート３との位置設定を行うことができるため、前記従来技術のように、リンクプレートの複数の長溝とストッパーピンと治具とを用いてノズル組立品の状態で全閉位置の調整を行うことにより全閉状態の設定にばらつきが生じて設定誤差が発生することがなく、かつ可変ノズル機構の全閉位置が構成部品の寸法精度によって一義的に決められることがなく、ノズル組立品及びリング組立品の寸法精度に影響されることなく高精度で以って可変ノズル機構１００の設定が可能となるとともに、該可変ノズル機構１００を種々の仕様に設定可能となる。
【００３２】
また、かかる実施例によれば、タービン軸方向において前記ノズルマウント４とリンクプレート３との間に前記ノズルベーン２と同数のレバープレート１を配置し、該レバープレート１の一端側を該ノズルベーン２のノズル軸０２に固定するとともに該レバープレート１の他端側に設けられた溝に、前記リンクプレート３に該レバープレート側に向けて突設された係合ピン部３ａを係合するとともに、前記レバープレート１とノズル軸０２の軸端とのかしめ部２ａがレバープレート１の側面からはみ出さないようにかしめ処理を施こしたので、リンクプレート３とレバープレート１とを最少限の隙間で組み付け可能となり、該レバープレート１を中に挟んだリンクプレート３とノズルマウント４との距離が短くなり、可変ノズル機構１００の軸方向長さが短縮される。
さらに前記のように、該ノズル軸０２のかしめ部２ａがリンクプレート３側に突出するのが回避されて、該突出部とリンクプレート３との摩擦による可変ノズル機構１００の作動不良の発生が防止される。
【００３３】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、連結部材の一端側連結部の結合穴とノズル軸部の連結部を構成する結合軸部とを、予めノズルベーンの翼角とノズル駆動部材を構成するリンクプレートの回転角とが所要の関係になるように幾何学的に設定した上で嵌合し、請求項３のように前記ノズル軸部の先端をかしめて前記レバープレートに固定した後、請求項４のように前記ノズル駆動部材に円周方向に沿って前記連結部材と同数突設された係合ピン部を前記各連結部材の他端側に形成された溝に係合して前記各連結部材とノズル駆動部材とを連結する、というきわめて簡単な手法で以って可変ノズル機構の調整つまりノズルベーンの翼角とノズル駆動部材との位置設定を行うことができる。
これにより、ノズル組立品の状態での可変ノズル機構の調整が不要となり、組立工数が低減されるとともに、前記治具等の格別な組立要具が不要となり、組立作業コストが低減される。
【００３４】
また、本発明に係る可変ノズル機構は、連結部材の一端側とノズル軸部とを、前記のように両者の幾何学的関係を設定して固定し、各連結部材他端側に前記ノズル駆動部材を連結するように構成されているので、前記従来技術に比べて構造が簡単化されて、部品の種類及び部品点数も大幅に少なくなり、部品コストが低減される。
【００３５】
また、連結部材の一端側とノズル軸部とを、予め前記ノズルベーンの翼角とノズル駆動部材の回転角とが所要の関係になるように幾何学的に設定した上で嵌合して両者を固定した後、各連結部材の他端側に前記ノズル駆動部材を連結することにより、ノズルベーンの翼角とノズル駆動部材との位置設定を行うことができるため、ノズル組立品の状態で全閉位置の調整が不要となってかかる調整によるばらつき及び設定誤差が発生が回避され、かつ可変ノズル機構の全閉位置が構成部品の寸法精度によって一義的に決められることがなくなって、ノズル組立品及びリング組立品の寸法精度に影響されることなく高精度で以って可変ノズル機構の設定が可能となるとともに、該可変ノズル機構を種々の仕様に設定可能となる。
【００３６】
また、請求項５及び３のように構成すれば、タービン軸方向においてノズルマウントとリンクプレートとの間にノズルベーンと同数のレバープレートを配置し、該レバープレートの一端側を該ノズルベーンのノズル軸部に固定するとともに該レバープレートの他端側に設けられた溝に前記リンクプレートに突設された係合ピン部を係合するとともに、前記レバープレートとノズル軸部の軸端とのかしめ部がレバープレートの側面からはみ出さないようにかしめ処理を施こしたので、リンクプレートとレバープレートとを最少限の隙間で組み付け可能となり、該レバープレートを中に挟んだリンクプレートとノズルマウントとの距離が短くなり、可変ノズル機構の軸方向長さが短縮される。
さらに請求項３のように構成すれば、該ノズル軸部のかしめ部がリンクプレート側に突出するのが回避されて、該突出部とリンクプレートとの干渉及び摩擦による可変ノズル機構の作動不良の発生が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る可変容量タービン付き過給機用可変ノズル機構の回転軸心に沿う断面図で、図８のＺ部に対応する図である。
【図２】 ノズル軸とレバープレートとの結合部を示す図１のＹ部に対応する断面図である。
【図３】 図２のＣ矢視図である。
【図４】 ノズルベーンとレバープレートとの結合部の斜視図である。
【図５】 図１のＸ部詳細断面図である。
【図６】 図１のＡ矢視図である。
【図７】 図１のＢ矢視図である。
【図８】 本発明が適用される可変容量タービン付き過給機の回転軸心に沿う要部断面図である。
【符号の説明】
１ レバープレート
１ａ 側面
１ｂ 結合穴
０１ｂ 面取り部
１ｃ 溝部
１ｄ 穴側係止面
２ ノズルベーン
０２ ノズル軸
２ａ かしめ部
０２ｂ 軸側係止面
３ リンクプレート
３ａ 係合ピン部
４ ノズルマウント
８ 回転軸心
１２ ノズルプレート
３０ タービンケーシング
３１ コンプレッサケーシング
３３ タービンロータ
３４ タービンホイール
３５ コンプレッサホイール
３６ 軸受ハウジング
３８ スクロール
４０ アクチュエータロッド
０４０ アクチュエータ
４１ 駆動レバー
１００ 可変ノズル機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の過給機（排気ターボチャージャ）等に用いられ、作動ガスをタービンケーシングに形成された渦巻状のスクロールから翼角を可変にされた複数のノズルベーンを経てタービンロータへと半径方向に流動させて該タービンロータを回転駆動するように構成されたラジアル流型の可変容量タービンにおける、可変容量タービン用可変ノズル機構およびその製作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
過給機付き内燃機関においては、機関からの排ガス流量と過給機の最適作動条件となるガス流量とのマッチングをなすために、渦巻状のスクロールからタービンロータに送られる排ガス流量を機関の運転状態に応じて可変とする可変容量タービンを備えた過給機が、近年多く用いられている。
【０００３】
かかる可変容量タービンを備えた過給機は、図８に示されるような基本構造をそなえており、同図において、３０はタービンケーシング、３８は該タービンケーシング３０内の外周部に渦巻状に形成されたスクロールである。３４はタービンホイール、３５はコンプレッサホイール、０３３は該タービンホイール３４とコンプレッサホイール３５とを連結するロータシャフトで、これらによりタービンロータ３３を構成する。
０８は前記タービンロータ３３で膨張仕事をした排ガスを機外に送出するための排気ガス出口である。３１はコンプレッサケーシング、３６は該コンプレッサケーシング３１と前記タービンケーシング３０とを連結する軸受ハウジングである。３７は前記軸受ハウジング３６に取り付けられて前記タービンロータ３３を支持する軸受である。
【０００４】
２はノズルベーンで、前記スクロール３８の内周側にタービンの円周方向等間隔に複数個配置されるとともに、これに一体形成されたノズル軸０２が前記タービンケーシング３０に固定されたノズルマウント４に回動可能に支持され、その翼角が変化せしめられるようになっている。
１００は可変ノズル機構で、アクチュエータ０４０からアクチュエータロッド４０及び駆動レバー４１を介して前記タービンロータ３３の回転軸心８廻りに回転駆動せしめられるリング組立品１０により前記ノズルベーン２を回転させてその翼角を変化させるものである。
【０００５】
前記可変ノズル機構１００の組立・調整手段として、特許第３０８５２１０号の発明が提供されている。
かかる発明においては、タービンロータの回転軸心廻りに回転駆動せしめられるリング組立品とノズルベーンとの全閉状態の設定を行うにあたっては、ノズルベーンの内周側に該ノズルベーンの後縁が接触可能な治具を配しておき、リンクプレートの円周方向複数箇所に設けられた長溝内に嵌合されるストッパーピンが無い状態もしくは該ストッパーピンが機能しない状態にして前記ノズルベーンを治具に接触させ、位相合わせ用穴と合わせピンとを嵌合させてリング組立品全体を完全な全閉位相として、ノズルベーンとレバープレートとを溶接により固着し、かかる後にストッパーピンを取り付けている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許第３０８５２１０号の発明にあっては、リンクプレートの長溝内に嵌合されるストッパーピンが機能しないノズルベーンフリーの状態にてノズルベーンを治具に接触させる工程と、この状態にて位相合わせ用穴と合わせピンとを嵌合させリング組立品全体を完全な全閉位相にしてノズルベーンとレバープレートとを溶接により固着しストッパーピンを取り付ける工程との２つの工程が必要となるとともに組立用の治具を必要とし、可変ノズル機構の組立、調整作業が面倒でありかつ多くの作業工数を要しコスト高となる。
また、かかる従来技術にあっては、リンクプレートの円周方向複数箇所に設けられた長溝内にストッパーピンを嵌合しリング位置決め用ピンを備えた構造であるため、構造が複雑で部品の種類及び部品点数が多く、部品コストも高くなる。
【０００７】
さらに、かかる従来技術にあっては、可変ノズル機構の全閉状態の設定を、リンクプレートの円周方向複数箇所に設けられた長溝内へのストッパーピンの嵌合及びノズルベーン後縁の治具への接触によるレバープレートとの相対角度合わせによって行うようになっているため、全閉状態の設定にばらつきが生じて設定誤差が発生し易く、また前記可変ノズル機構の全閉位置が前記のような構成部品の寸法精度によって一義的に決まることとなっており、可変ノズル機構の正確な設定精度が得られ難い。
等の問題点を有している。
【０００８】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、ノズル組立品での全閉位置の調整を不要とすると共に組立、調整用の治具を不要とすることにより可変ノズル機構の組立、調整作業を簡単化して作業工数及び組立、調整コストを低減し、かつ構造を簡単化して部品の種類及び部品点数を減少し部品コストを低減し、さらにはノズルベーン、リング組立品等の構成部材の寸法精度による影響を受けることなく高精度でもって可変ノズル機構のノズルベーン設定をなし得る可変容量タービンの組立・調整方法および組立・調整装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、タービンケーシングに固定されたノズルマウントにノズル軸部が回転可能に支持されるとともにタービンの円周方向に沿って複数個配設された翼角が可変のノズルベーンと、前記タービンケーシング内周側に位置し、アクチュエータによりタービン軸心廻りに回転可能に配設されているリンクプレートと、前記リンクプレートを介して前記ノズルベーンを駆動するノズル駆動部材と該ノズルベーンの内周側に回転自在に設けられたタービンロータとを備え、作動ガスを前記タービンケーシングのスクロールから前記ノズルベーンを経てタービンロータへと半径方向に流動させて該タービンロータを回転駆動するように構成され、前記リンクプレートと各ノズルベーン側のノズル軸とを連結する連結部材を具えた可変容量タービンにおける可変ノズル機構の製作方法において、
その他端側に開口する溝部と、該溝部の開口方向と直交する方向に長径を有する長穴を一端側に具えた連結部材と、前記長穴に嵌合する小判状のノズル軸部を具えたノズルベーンよりなり、
前記複数のノズルベーンのノズル軸部と該ノズルベーンと同数の連結部材とを、該ノズルベーンの翼角と前記連結部材の一端側連結部の係合方向との関係を予め設定した上で前記ノズルベーンのノズル軸部と前記連結部材の一端側連結部とを係合、固定する第１ステップと、
前記第１ステップの後で前記各連結部材の他端側を前記ノズル駆動部材に連結する第２ステップにより組み立てることを特徴とする可変容量タービン用可変ノズル機構の製作方法を提案する。
【００１０】
請求項２記載の発明は、前記ノズルベーン側と連結部材側との具体的連結方法に係り、請求項１において、前記連結部材の一端側連結部に平面あるいは曲面からなる穴側係止面を有する結合穴を形成し、前記複数のノズルベーンのノズル軸部における前記連結部材への連結部に前記穴側係止面に対応する形状の軸側係止面を有する結合軸部を形成して、前記第１のステップで前記結合穴に前記結合軸部を該結合穴及び結合軸部に塑性変形を伴うことなくかつ前記穴側係止面と軸側係止面とを当接させることにより前記連結部材と前記ノズルベーンとを相対回転不能に嵌合した後、先端部に抜け止め処理を施すことを特徴とする。
【００１１】
好ましくは請求項３のように、前記リンクプレートで前記連結部材を覆うように配設した請求項１記載の可変容量タービンにおける可変ノズル機構の製作方法において、
前記第１のステップが前記連結部材の結合穴と前記ノズル軸の結合軸部との嵌合後における前記先端部に抜け止め処理を該結合軸部軸端のかしめにより行い、該軸端かしめ部が前記対面する側のリンクプレートとの間で摩擦が生じないようにかしめ処理を行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、前記第１のステップが前記各連結部材の他端側に略半径方向に溝を形成し、前記ノズル駆動部材に円周方向に沿って前記連結部材と同数突設された係合ピン部を前記溝に係合して前記各連結部材とノズル駆動部材とを連結することを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、前記製作方法により製作された可変ノズル機構の発明であり、タービンケーシングに固定されたノズルマウントにノズル軸部が回転可能に支持されるとともにタービンの円周方向に沿って複数個配設された翼角が可変のノズルベーンと、前記タービンケーシング内周側に位置し、アクチュエータによりタービン軸心廻りに回転可能に配設されているリンクプレートと、前記リンクプレートを介して前記ノズルベーンを駆動するノズル駆動部材と該ノズルベーンの内周側に回転自在に設けられたタービンロータとを備え、作動ガスを前記タービンケーシングのスクロールから前記ノズルベーンを経てタービンロータへと半径方向に流動させて該タービンロータを回転駆動するように構成され、前記リンクプレートと各ノズルベーン側のノズル軸とを連結する連結部材を具えた可変容量タービンにおける可変ノズル機構において、
その他端側に開口する溝部と、該溝部の開口方向と直交する方向に長径を有する長穴を一端側に具えた連結部材と、前記長穴に嵌合する小判状のノズル軸部を具えたノズルベーンよりなり、
前記複数のノズルベーンのノズル軸部と該ノズルベーンと同数の連結部材とが該ノズルベーンの翼角と前記連結部材の一端側連結部の係合方向との関係を予め設定した状態で係合固定されているとともに、前記係合固定がノズルベーンのノズル軸部と前記連結部材の一端側連結部とがかしめにより固定され、且つ該かしめ部が前記対面する側のリンクプレートとの間で摩擦が生じないようにかしめ処理されていることを特徴とする。
【００１４】
かかる発明によれば、連結部材の一端側連結部を構成するレバープレートの結合穴とノズル軸部の連結部を構成する結合軸部とを、予めノズルベーンの翼角とノズル駆動部材を構成するリンクプレートの回転角とが所要の関係になるように幾何学的に設定した上で嵌合し、請求項３のように前記ノズル軸部の先端をかしめて前記レバープレートに固定した後、請求項４のように前記ノズル駆動部材に円周方向に沿って前記連結部材と同数突設された係合ピン部を前記各連結部材の他端側に形成された溝に係合して前記各連結部材とノズル駆動部材とを連結する、というきわめて簡単な手法で可変ノズル機構の調整つまりノズルベーンの翼角とノズル駆動部材との位置設定を行うことができる。
これにより、前記特許第３０８５２１０号のように、リンクプレートの複数の長溝とストッパーピンと治具とを用いてノズル組立品の状態で全閉位置の調整を行うという、ノズル組立品の状態での可変ノズル機構の調整が不要となり、組立工数が低減されるとともに、前記治具等の格別な組立要具が不要となり、組立作業コストが低減される。
【００１５】
また、本発明に係る可変ノズル機構は、連結部材（レバープレート）の一端側とノズル軸部とを、前記のように両者の幾何学的関係を設定して固定し、各連結部材他端側に前記ノズル駆動部材（リンクプレート）を連結するように構成されているので、前記従来技術に比べて構造が簡単化されて、部品の種類及び部品点数も大幅に少なくなり、部品コストが低減される。
【００１６】
また、かかる発明によれば、連結部材（レバープレート）の一端側とノズル軸部とを、予め前記ノズルベーンの翼角とノズル駆動部材（リンクプレート）の回転角とが所要の関係になるように幾何学的に設定した上で嵌合して両者を固定した後、各連結部材の他端側に前記ノズル駆動部材を連結することにより、可変ノズル機構の調整つまりノズルベーンの翼角とノズル駆動部材との位置設定を行うことができるため、前記従来技術のように、リンクプレートの複数の長溝とストッパーピンと治具とを用いてノズル組立品の状態で全閉位置の調整を行うことにより全閉状態の設定にばらつきが生じて設定誤差が発生することがなく、かつ可変ノズル機構の全閉位置が構成部品の寸法精度によって一義的に決められることがなく、ノズル組立品及びリング組立品の寸法精度に影響されることなく高精度で以って可変ノズル機構の設定が可能となるとともに、該可変ノズル機構を種々の仕様に設定可能となる。
【００１７】
また、請求項５及び３記載の発明によれば、タービン軸方向においてノズルマウントとリンクプレートとの間にノズルベーンと同数のレバープレートを配置し、該レバープレートの一端側を該ノズルベーンのノズル軸部に固定するとともに該レバープレートの他端側に設けられた溝に、前記リンクプレートに該レバープレート側に向けて突設された係合ピン部を係合するとともに、前記レバープレートとノズル軸部の軸端とのかしめ部がレバープレートの側面からはみ出さないようにかしめ処理を施こしたので、リンクプレートとレバープレートとを最少限の隙間で組み付け可能となり、該レバープレートを中に挟んだリンクプレートとノズルマウントとの距離が短くなり、可変ノズル機構の軸方向長さが短縮される。さらに該ノズル軸部のかしめ部がリンクプレート側に突出するのが回避されて、該突出部とリンクプレートとの干渉及び摩擦による可変ノズル機構の作動不良の発生が防止される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１９】
図１は本発明に係る可変容量タービン付き過給機用可変ノズル機構の回転軸心に沿う断面図で、図８のＺ部に対応する図である。図２はノズル軸とレバープレートとの結合部を示す図１のＹ部に対応する断面図、図３は図２のＣ矢視図である。図４はノズルベーンとレバープレートとの結合部の斜視図である。図５は図１のＸ部詳細断面図である。図６は図１のＡ矢視図、図７は図１のＢ矢視図である。図８は本発明が適用される可変容量タービン付き過給機の回転軸心に沿う要部断面図である。
【００２０】
本発明が適用される可変容量タービン付き過給機の全体構造を示す図８において、３０はタービンケーシング、３８は該タービンケーシング３０内の外周部に渦巻状に形成されたスクロールである。３４はタービンホイール、３５はコンプレッサホイール、０３３は該タービンホイール３４とコンプレッサホイール３５とを連結するロータシャフトで、これらによりタービンロータ３３を構成する。０８は前記タービンロータ１２で膨張仕事をした排ガスを機外に送出するための排気ガス出口である。３１はコンプレッサケーシング、３６は該コンプレッサケーシング３１と前記タービンケーシング３０とを連結する軸受ハウジングである。３７は前記軸受ハウジング３６に取り付けられて前記タービンロータ３３を支持する軸受である。
【００２１】
２はノズルベーンで、前記スクロール３８の内周側にタービンの円周方向等間隔に複数個配置されるとともに、これに一体形成されたノズル軸０２が前記タービンケーシング３０に固定されたノズルマウント４に回動可能に支持され、その翼角が変化せしめられるようになっている。
４０は前記ノズルベーン２を駆動するアクチュエータ０４０の出力端であるアクチュエータロッドで、該アクチュエータロッド４０の往復動は駆動レバー４１を含む公知のリンク機構を介して回転運動に変換されて後述する可変ノズル機構１００のリンクプレート３に伝達されるようになっている。
【００２２】
かかる構成からなる可変容量タービン付き過給機において、内燃機関（図示省略）からの排気ガスは前記スクロール３８に入り、該スクロール３８の渦巻きに沿って周回しながらノズルベーン２に流入する。そして、該排気ガスは、前記ノズルベーン２の翼間を流過して前記タービンロータホイール３４にその外周側から流入し、中心側に向かい半径方向に流れてタービンロータ３３に膨張仕事をなした後、軸方向に流出して排気ガス出口０８から機外に送出される。
【００２３】
１００は可変ノズル機構で、前記アクチュエータ０４０からアクチュエータロッド４０及び駆動レバー４１含むリンク機構をを介して前記タービンロータ３３の回転軸心８廻りに回転駆動せしめられるリンクプレート３により前記ノズルベーン２を回転させてその翼角を変化させるものである。尚、この図においては、該可変ノズル機構１００は従来技術のものを示してある。
【００２４】
本発明は前記可変ノズル機構１００の製作方法及びこれにより製作された可変ノズル機構１００の構造に係るものである。
本発明の実施例を示す図１〜図７において、３は円板状に形成されたリンクプレートで、前記のように、アクチュエータロッド４０に駆動レバー４１含むリンク機構をを介して回転軸心８廻りに回動可能に連結されている。
４は前記タービンケーシング３０に固定された環状のノズルマウント、１２は円環状のノズルプレートである。７はノズルサポートで、前記ノズルマウント４とノズルプレート１２との間に、図７に示すように、円周方向に沿って４個（複数個であれば良い）配設されて該ノズルマウント４とノズルプレート１２とを固定している。該ノズルサポート７のノズルプレート１２側結合部は、図５に示すように、該ノズルサポート７の軸端部に形成された平行軸部７ａをノズルプレート１２の穴１２ａ内に形成された平行穴部に嵌合することにより廻り止めを施し、該ノズルサポート７の軸端をワッシャ０１２を介してかしめることによりノズルプレート１２に固定している。
一方、前記ノズルベーン２は、前記ノズルマウント４とノズルプレート１２との間における前記ノズルサポート７の内周側部位に配置され、これに固定された（あるいはノズルベーン２と一体の）ノズル軸０２が前記ノズルマウント４に回転可能に支持されている。
【００２５】
１は前記リンクプレート３と各ノズルベーン２側のノズル軸０２とを連結する連結部材を構成するレバープレートで、前記ノズルベーン２と同数設けられ、後述する手法により一端側が前記ノズル軸０２に固定され他端側が前記リンクプレート３に連結されている。
前記レバープレート１の一端側には、図２及び図４に示すように、前記ノズル軸０２への結合穴１ｂが貫設されている。該結合穴１ｂは、対向する２面に平行な穴側係止面１ｄを有する小判形状に形成されている。
一方、前記ノズルベーン２のノズル軸０２の軸端部には、前記結合穴１ｂに嵌合される結合軸部０２ａが形成されている。該結合軸部０２ａはこれが嵌合される前記結合穴１ｂと同一形状の小判形状に形成され、互いに平行な軸側係止面０２ｂが前記穴側係止面１ｄに当接することにより、前記レバープレート１とノズルベーン２とを相対回転不能に嵌合せしめている。
また、前記 結合軸部０２ａを結合穴１ｂ内に嵌合した後は、図２に示すように、結合軸部０２ａの先端をかしめる（２ａはかしめ部）ことにより、抜け止めを施している。
【００２６】
また、前記各レバープレート１の他端側には、図３、４、６に示すように、略半径方向に溝１ｃを形成し、該溝部１ｃに、前記リンクプレート３のレバープレート１側の側面に該レバープレート１側に向けて突設された該レバープレート１と同数の係合ピン部３を該レバープレート側に向けて突設された係合ピン部３ａを係合している。
そして前記レバープレート１は、タービンの軸方向において前記ノズルマウント４とリンクプレート３との間に配置されて、前記のように、一端側つまり内周側を前記ノズル軸０２に固定され他端側つまり外周側を前記リンクプレート３の係合ピン部３ａに連結される。
【００２７】
かかる構成からなる可変ノズル機構１００を備えた可変容量タービンの容量を制御するにあたっては、前記アクチュエータ０４０に対し、前記ノズルベーン２を流れる排気ガスの流量が所要の流量になるような該ノズルベーン２の翼角を、翼角制御手段（図示省略）により設定する。かかる翼角に対応するアクチュエータ０４０の往復変位はアクチュエータロッド４０、駆動レバー４１を含むリンク機構により回転運動に変換されて前記リンクプレート３に伝達され、該リンクプレート３が回転駆動される。
該リンクプレート３の回転により、該リンクプレート３に係合ピン部３ａと溝部１ｃとの係合により連結されている前記各レバープレート１が前記リンクプレート３の回転による係合ピン部３ａの円周方向移動により前記ノズル軸０２の軸心廻りに揺動せしめられ、各レバープレート１の揺動により該ノズル軸０２が回転せしめられ、これによりノズルベーン２が回動して前記アクチュエータ０４０にて設定された翼角に変化せしめられる。
【００２８】
かかる実施例において、前記レバープレート１の結合穴１ｂにノズルベーン２の結合軸部０２ａを嵌合するにあたっては、該結合穴１ｂの前記穴側係止面１ｄと結合軸部０２ａの軸側係止面０２ｂとを、ノズルベーン２の翼角とリンクプレート３の回転角とが所要の関係になるように幾何学的に設定してから当接させて嵌合し、前記結合軸部０２ａの先端をかしめることにより、抜け止めを施こす。かかるかしめ処理に当たっては、図２に示すように、予め前記レバープレート１の結合穴１ｂの外側に面取りを施しておき（０１ｂは面取り部）、該レバープレート１の結合穴１ｂと前記ノズル軸０２の結合軸部０２ａとを嵌合した後、該結合軸部０２ａの軸端を前記面取り部０１ｂに沿ってかしめる。この際に該結合軸部０２ａ軸端のかしめ部２ａがレバープレート１の側面１ａから内側にはみ出さないようにかしめ処理を行う。
このようにかしめ処理を行うことにより、ノズル軸０２のかしめ部２ａがリンクプレート３側に突出するのが回避されて、該突出部とリンクプレート３との摩擦による可変ノズル機構１００の作動不良の発生が防止されるとともに、レバープレート１とリンクプレート３との軸方向距離を最少とすることができ、可変ノズル機構１００の軸方向長さが短縮される。
【００２９】
かかる実施例によれば、レバープレート１の一端側に形成された結合穴１ｂ（穴側係止面１ｄ）とノズル軸０２の結合軸部０２ａ（軸側係止面０２ｂ）とを、予め前記ノズルベーン２の翼角とリンクプレート３の回転角とが所要の関係になるように幾何学的に設定した上で嵌合し、前記ノズル軸０２（結合軸部０２ａ）の先端をかしめてレバープレート１に固定した後、各レバープレート１の他端側に形成された溝部１ｃに前記リンクプレート３の係合ピン部３ａを係合させる、というきわめて簡単な手法で可変ノズル機構１００の調整つまりノズルベーン２の翼角とリンクプレート３との位置設定を行うことができる。
これにより、特許第３０８５２１０号のように、リンクプレートの複数の長溝とストッパーピンと治具とを用いてノズル組立品の状態で全閉位置の調整を行うという、ノズル組立品の状態での可変ノズル機構１００の調整が不要となり、組立工数が低減されるとともに、前記治具等の格別な組立要具が不要となり、組立作業コストが低減される。
【００３０】
また、可変ノズル機構１００は、レバープレート１の一端側とノズル軸０２とを、前記のように両者の幾何学的関係を設定して固定し、各レバープレート１の他端側に前記リンクプレート３を連結するように構成されているので、前記従来技術に比べて構造が簡単化されて、部品の種類及び部品点数も大幅に少なくなり、部品コストが低減される。
【００３１】
また、かかる実施例によれば、レバープレート１の一端側とノズル軸０２とを、予め前記ノズルベーン２の翼角とリンクプレート３の回転角とが所要の関係になるように幾何学的に設定した上で嵌合して両者を固定した後、各レバープレート１の他端側に前記リンクプレート３を連結することにより、可変ノズル機構１００の調整つまりノズルベーン２の翼角とリンクプレート３との位置設定を行うことができるため、前記従来技術のように、リンクプレートの複数の長溝とストッパーピンと治具とを用いてノズル組立品の状態で全閉位置の調整を行うことにより全閉状態の設定にばらつきが生じて設定誤差が発生することがなく、かつ可変ノズル機構の全閉位置が構成部品の寸法精度によって一義的に決められることがなく、ノズル組立品及びリング組立品の寸法精度に影響されることなく高精度で以って可変ノズル機構１００の設定が可能となるとともに、該可変ノズル機構１００を種々の仕様に設定可能となる。
【００３２】
また、かかる実施例によれば、タービン軸方向において前記ノズルマウント４とリンクプレート３との間に前記ノズルベーン２と同数のレバープレート１を配置し、該レバープレート１の一端側を該ノズルベーン２のノズル軸０２に固定するとともに該レバープレート１の他端側に設けられた溝に、前記リンクプレート３に該レバープレート側に向けて突設された係合ピン部３ａを係合するとともに、前記レバープレート１とノズル軸０２の軸端とのかしめ部２ａがレバープレート１の側面からはみ出さないようにかしめ処理を施こしたので、リンクプレート３とレバープレート１とを最少限の隙間で組み付け可能となり、該レバープレート１を中に挟んだリンクプレート３とノズルマウント４との距離が短くなり、可変ノズル機構１００の軸方向長さが短縮される。
さらに前記のように、該ノズル軸０２のかしめ部２ａがリンクプレート３側に突出するのが回避されて、該突出部とリンクプレート３との摩擦による可変ノズル機構１００の作動不良の発生が防止される。
【００３３】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、連結部材の一端側連結部の結合穴とノズル軸部の連結部を構成する結合軸部とを、予めノズルベーンの翼角とノズル駆動部材を構成するリンクプレートの回転角とが所要の関係になるように幾何学的に設定した上で嵌合し、請求項３のように前記ノズル軸部の先端をかしめて前記レバープレートに固定した後、請求項４のように前記ノズル駆動部材に円周方向に沿って前記連結部材と同数突設された係合ピン部を前記各連結部材の他端側に形成された溝に係合して前記各連結部材とノズル駆動部材とを連結する、というきわめて簡単な手法で以って可変ノズル機構の調整つまりノズルベーンの翼角とノズル駆動部材との位置設定を行うことができる。
これにより、ノズル組立品の状態での可変ノズル機構の調整が不要となり、組立工数が低減されるとともに、前記治具等の格別な組立要具が不要となり、組立作業コストが低減される。
【００３４】
また、本発明に係る可変ノズル機構は、連結部材の一端側とノズル軸部とを、前記のように両者の幾何学的関係を設定して固定し、各連結部材他端側に前記ノズル駆動部材を連結するように構成されているので、前記従来技術に比べて構造が簡単化されて、部品の種類及び部品点数も大幅に少なくなり、部品コストが低減される。
【００３５】
また、連結部材の一端側とノズル軸部とを、予め前記ノズルベーンの翼角とノズル駆動部材の回転角とが所要の関係になるように幾何学的に設定した上で嵌合して両者を固定した後、各連結部材の他端側に前記ノズル駆動部材を連結することにより、ノズルベーンの翼角とノズル駆動部材との位置設定を行うことができるため、ノズル組立品の状態で全閉位置の調整が不要となってかかる調整によるばらつき及び設定誤差が発生が回避され、かつ可変ノズル機構の全閉位置が構成部品の寸法精度によって一義的に決められることがなくなって、ノズル組立品及びリング組立品の寸法精度に影響されることなく高精度で以って可変ノズル機構の設定が可能となるとともに、該可変ノズル機構を種々の仕様に設定可能となる。
【００３６】
また、請求項５及び３のように構成すれば、タービン軸方向においてノズルマウントとリンクプレートとの間にノズルベーンと同数のレバープレートを配置し、該レバープレートの一端側を該ノズルベーンのノズル軸部に固定するとともに該レバープレートの他端側に設けられた溝に前記リンクプレートに突設された係合ピン部を係合するとともに、前記レバープレートとノズル軸部の軸端とのかしめ部がレバープレートの側面からはみ出さないようにかしめ処理を施こしたので、リンクプレートとレバープレートとを最少限の隙間で組み付け可能となり、該レバープレートを中に挟んだリンクプレートとノズルマウントとの距離が短くなり、可変ノズル機構の軸方向長さが短縮される。
さらに請求項３のように構成すれば、該ノズル軸部のかしめ部がリンクプレート側に突出するのが回避されて、該突出部とリンクプレートとの干渉及び摩擦による可変ノズル機構の作動不良の発生が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る可変容量タービン付き過給機用可変ノズル機構の回転軸心に沿う断面図で、図８のＺ部に対応する図である。
【図２】 ノズル軸とレバープレートとの結合部を示す図１のＹ部に対応する断面図である。
【図３】 図２のＣ矢視図である。
【図４】 ノズルベーンとレバープレートとの結合部の斜視図である。
【図５】 図１のＸ部詳細断面図である。
【図６】 図１のＡ矢視図である。
【図７】 図１のＢ矢視図である。
【図８】 本発明が適用される可変容量タービン付き過給機の回転軸心に沿う要部断面図である。
【符号の説明】
１ レバープレート
１ａ 側面
１ｂ 結合穴
０１ｂ 面取り部
１ｃ 溝部
１ｄ 穴側係止面
２ ノズルベーン
０２ ノズル軸
２ａ かしめ部
０２ｂ 軸側係止面
３ リンクプレート
３ａ 係合ピン部
４ ノズルマウント
８ 回転軸心
１２ ノズルプレート
３０ タービンケーシング
３１ コンプレッサケーシング
３３ タービンロータ
３４ タービンホイール
３５ コンプレッサホイール
３６ 軸受ハウジング
３８ スクロール
４０ アクチュエータロッド
０４０ アクチュエータ
４１ 駆動レバー
１００ 可変ノズル機構
Claims (5)
- タービンケーシングに固定されたノズルマウントにノズル軸部が回転可能に支持されるとともにタービンの円周方向に沿って複数個配設された翼角が可変のノズルベーンと、前記タービンケーシング内周側に位置し、アクチュエータによりタービン軸心廻りに回転可能に配設されているリンクプレートと、前記リンクプレートを介して前記ノズルベーンを駆動するノズル駆動部材と該ノズルベーンの内周側に回転自在に設けられたタービンロータとを備え、作動ガスを前記タービンケーシングのスクロールから前記ノズルベーンを経てタービンロータへと半径方向に流動させて該タービンロータを回転駆動するように構成され、前記リンクプレートと各ノズルベーン側のノズル軸とを連結する連結部材を具えた可変容量タービンにおける可変ノズル機構の製作方法において、
その他端側に開口する溝部と、該溝部の開口方向と直交する方向に長径を有する長穴を一端側に具えた連結部材と、前記長穴に嵌合する小判状のノズル軸部を具えたノズルベーンよりなり、
前記複数のノズルベーンのノズル軸部と該ノズルベーンと同数の連結部材とを、該ノズルベーンの翼角と前記連結部材の一端側連結部の係合方向との関係を予め設定した上で前記ノズルベーンのノズル軸部と前記連結部材の一端側連結部とを係合、固定する第１ステップと、
前記第１ステップの後で前記各連結部材の他端側を前記ノズル駆動部材に連結する第２ステップにより組み立てることを特徴とする可変容量タービン用可変ノズル機構の製作方法。 - 前記連結部材の一端側連結部に平面あるいは曲面からなる穴側係止面を有する結合穴を形成し、前記複数のノズルベーンのノズル軸部における前記連結部材への連結部に前記穴側係止面に対応する形状の軸側係止面を有する結合軸部を形成して、前記第１のステップで前記結合穴に前記結合軸部を該結合穴及び結合軸部に塑性変形を伴うことなくかつ前記穴側係止面と軸側係止面とを当接させることにより前記連結部材と前記ノズルベーンとを相対回転不能に嵌合した後、先端部に抜け止め処理を施すことを特徴とする請求項１記載の可変容量タービン用可変ノズル機構の製作方法。
- 前記リンクプレートで前記連結部材を覆うように配設した請求項２記載の可変容量タービンにおける可変ノズル機構の製作方法において、
前記第１のステップが前記連結部材の結合穴と前記ノズル軸の結合軸部との嵌合後における前記先端部に抜け止め処理を該結合軸部軸端のかしめにより行い、該軸端かしめ部が前記対面する側のリンクプレートとの間で摩擦が生じないようにかしめ処理を行うことを特徴とする可変容量タービン用可変ノズル機構の製作方法。 - 前記第１のステップが前記各連結部材の他端側に略半径方向に溝を形成し、前記ノズル駆動部材に円周方向に沿って前記連結部材と同数突設された係合ピン部を前記溝に係合して前記各連結部材とノズル駆動部材とを連結することを特徴とする請求項１記載の可変容量タービン用可変ノズル機構の製作方法。
- タービンケーシングに固定されたノズルマウントにノズル軸部が回転可能に支持されるとともにタービンの円周方向に沿って複数個配設された翼角が可変のノズルベーンと、前記タービンケーシング内周側に位置し、アクチュエータによりタービン軸心廻りに回転可能に配設されているリンクプレートと、前記リンクプレートを介して前記ノズルベーンを駆動するノズル駆動部材と該ノズルベーンの内周側に回転自在に設けられたタービンロータとを備え、作動ガスを前記タービンケーシングのスクロールから前記ノズルベーンを経てタービンロータへと半径方向に流動させて該タービンロータを回転駆動するように構成され、前記リンクプレートと各ノズルベーン側のノズル軸とを連結する連結部材を具えた可変容量タービンにおける可変ノズル機構において、
その他端側に開口する溝部と、該溝部の開口方向と直交する方向に長径を有する長穴を一端側に具えた連結部材と、前記長穴に嵌合する小判状のノズル軸部を具えたノズルベーンよりなり、
前記複数のノズルベーンのノズル軸部と該ノズルベーンと同数の連結部材とが該ノズル ベーンの翼角と前記連結部材の一端側連結部の係合方向との関係を予め設定した状態で係合固定されているとともに、前記係合固定がノズルベーンのノズル軸部と前記連結部材の一端側連結部とがかしめにより固定され、且つ該かしめ部が前記対面する側のリンクプレートとの間で摩擦が生じないようにかしめ処理されていることを特徴とする可変容量タービン用可変ノズル機構。
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