JP4145994B2 - 可変形態タービン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変位可能な側壁に組込まれる可変形態タービンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
米国特許第４９７３２２３号公報には、タービンホイールがハウジング内の予め定められた軸線周りを回転するように装着された、公知の可変形態タービンが開示されている。側壁が、ハウジングで画定される表面に対して変位可能に形成されていることにより、ホイールに近接して側壁と前記表面との間に画定されるガス流路が、その幅を制御されるように構成されている。側壁は、ホイールの回転軸線に平行して延在するロッド上に支持され、そしてこのロッドがハウジングに対し軸線方向へ移動されることにより、側壁を適用する位置が制御されるように構成されている。
【０００３】
ロッドは、ハウジングの外側に装着される空気圧アクチュエータで変位される。すなわち、この空気圧アクチュエータは、タービン軸線に平行して変位されることができるピストンを駆動する。アクチュエータ・ピストンは、ハウジングのブラケット上に旋回可能に支持されるヨークによって側壁に連結され、一方、このヨークは、タービン軸線の反対側へ延在する２つの離間アームを形成されて、ハウジングの外側へ延在する支持ロッドの部分に係合されている。各アームの端部は、それぞれの側壁支持ロッドのスロット内に受入れられている。アクチュエータ・ピストンが変位されるとヨークが旋回され、この結果−ヨークアームと側壁支持ロッドとは相互係合されている−、側壁が軸方向へ駆動される。
【０００４】
公知の可変形態タービンにおいては、ヨークの枢支部はハウジング外側の障害領域に位置されており、従って容易には潤滑されることができない。ヨークアームとロッドとの係合は滑動様式であり−公知のように、例えばセラミック等の比較的耐摩耗性の滑動面から組付けられているとは言え−、従ってこれらの滑動面も容易には潤滑されることができない。従って、摩耗は、公知の組立てに関して問題となっている。
【０００５】
米国特許第５５２２６９７公報には、米国特許第４９７３２２３号公報に開示されているヨーク組立に対する代案が開示されている。この代案組立において、側壁の支持ロッドは、ハウジングの外側に延在する軸上でこのハウジング内に枢支されるヨークに係合されている。外部のアクチュエータが、軸の回転を制御し、すなわちこれにより、側壁支持ロッドのスロット内に係合されているヨークの変位が制御される。ヨークは、側壁の直ぐ後ろ側の凹部に装着されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
米国特許第５５２２６９７号公報の装置によれば、ヨークは比較的コンパクトに形成され、また、ヨークの枢支部と支持ロッドの係合面も、ハウジングの内部に−すなわち、ハウジング外部の障害領域からは隔離して−位置されている。しかしながら不幸にも、ヨークは、側壁の全く直ぐ後ろ側の状態に露呈されており、そしてこのような状態では、ヨークを潤滑することは不可能である。すなわち、摩耗が問題であることに変わりはない。
【０００７】
本発明の目的は、上述した問題を解決乃至緩和することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、下記のような可変形態タービン、すなわち、ハウジングと、ハウジング内の予め定められた軸線周りを回転するよう装着されたタービンホイールと、およびハウジングによって画定される側壁凹部内で変位可能な側壁であって、側壁で画定される第一の表面とハウジングで画定される第二の表面との間のホイールへ向けて延在されるガス流路の幅を制御する側壁とを含む可変形態タービンにおいて、側壁は、ホイールの回転軸線に平行して延在する軸線方向変位可能なロッド上に装着され、ヨークが、ハウジング内に旋回可能に支持されて分岐アームを画定し、この各アームは、延在されてそれぞれのロッドに係合し、そして、ヨークをハウジングに対して旋回することにより側壁のハウジングに対する位置を制御する手段が設けられ、ヨークは、側壁凹部に対し離間され且つ連通をシールされているヨークチャンバ内に受入れられ、そして、潤滑油をヨークチャンバ内へ供給する手段が設けられることを特徴とする可変形態タービンが提供される。
【０００９】
ヨークを、ハウジングで画定される潤滑油のチャンバ内に装着することにより、ヨークの動作に付随する摩耗の全ての可能性が防止される。
【００１０】
タービンホイールを担持する軸を支持するよう設けられる軸受と、ヨークを装着する枢支部を支持するよう設けられる軸受とは、共通の潤滑手段によって潤滑されることができる。
【００１１】
ハウジングは、タービンホイール・ハウジングとコンプレッサ・ハウジングとの間に位置する軸受ハウジングを含むことができる。タービンホイール・ハウジングは、軸受ハウジングを貫通して延在する軸の一方の端縁部上に装着されるタービンホイールを受入れることができ、そしてコンプレッサハウジングは、前記軸の他方の端縁部上に支持されるコンプレッサホイールを受入れることができる。側壁凹部は、タービンホイールに隣接する軸受ハウジング内に形成されており、そしてヨーク凹部は、コンプレッサホイールに隣接する軸受ハウジング内に形成されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施例を、実施態様として、添付図面を参照しながら以下説明する。
【００１３】
添付図面を参照して、タービンホイール１とコンプレッサホイール２とは、コンプレッサハウジング４、中央軸受ハウジング５およびタービンハウジング６で画定されるハウジング内の共通軸３上に支持されている。ハウジング４および５は環状クリップ７により相互連結され、一方ハウジング５および６は環状クリップ８により相互連結されている。軸３は軸受９および１０内に支持され、そしてこの軸受には潤滑油が、潤滑油入口１３から通路１１および１２を通り供給されている。更に、潤滑油が通路１５を通り軸受１４に供給されている。潤滑油は、チャンバ１６内に収集されて潤滑油出口１７から導出される。軸受から放出される潤滑油は偏向板１８を介して潤滑油出口１７方向へ偏向されている。
【００１４】
変位可能な側壁１９は、環状凹部２１内へ突出するベーン２０を支持している。排気ガスは、側壁１９で形成される第一表面２３とハウジングで形成される第二表面２４との間に画定される隙間内を矢印方向２２へ流動する。側壁１９は軸方向へ変位されることができ、これにより、表面２３および２４の間に画定されている通路の幅が制御される。側壁１９は、図１では完全に伸長された状態で、一方、図２では完全に短縮された状態で示されている。
【００１５】
側壁１９は、軸３の両側に位置する一対の側壁支持ロッド２５上に装着されている。各ロッドはスロット２６を画定し、このスロットの中に、ピン２８上に枢着されるブロック２７が受入れられ、そしてこのピンが、軸３０周りを旋回可能なヨークで画定されるアーム２９上に装着される。図１に、２つの選択位置にあるヨークを点線で示すが、点線３１は、側壁１９が図１に示す位置にある時のヨークの位置を表し、一方点線３２は、側壁１９が図２に示す位置にある時のヨークの位置を表している。すなわち、ヨークの軸３０周りの回転によって、ピン２８が円弧状に移動され、そしてこれによってブロック２７が、側壁支持ロッド２５内に画定されるスロット２６内を軸方向へ移動かつ垂直方向へ滑動されることが理解されるであろう。すなわち、側壁の軸方向の移動が、ヨークの軸３０周りの回転を介して達成されることができる。
【００１６】
ヨークは、軸受ハウジング５内に枢支されてクランク３４を支持する軸３３上に装着されている。クランク３４は、点線で示されるような適宜のレバーシステムを介して連結されることにより、ヨークの軸周り角度位置を正確に制御することができる。
【００１７】
側壁１９は、ホイールハウジング６に隣接する軸受ハウジング５の端縁部に画定される環状の側壁凹部３６内に装着されている。この凹部は、排気ガスが側壁１９を通過するので高温に露呈されている。米国特許第５５２２６９７号公報に開示される装置では、側壁の位置を制御するヨークは、側壁凹部の延在内に位置されていたので、状態が側壁凹部に影響されて潤滑されることができなかった。これに反し図示装置では、ヨークは、チャンバ３７内に支持され、そしてこのチャンバは、側壁凹部３６に対し離間されると同時にその連通をシールされている。従って、チャンバ内は、排気ガスには直接露呈されず、そして軸受ハウジング５内に設けられる冷却システム（図示せず）で冷却され、更にタービンホイールの装着軸を支持する軸受に供給される潤滑油内に浸漬されている。
【００１８】
【発明の効果】
以上から分かるように、従来の技術装置は、ヨークおよびその付属要素が潤滑されていなかったので、その組立は、長寿命を達成するため所要の強度、耐摩耗性および耐腐蝕性を付与すべく高価な熱および表面処理を要する高価な材料から製造されなければならなかった。また、その高い作動温度は、各要素間の相対熱膨脹および歪みに順応するため大きな作動公差を必要とし、この大きな公差は、相対移動表面間における接触応力を増大させていた。そして最後に、作動要素のアクセス不能によって、保守に際しての組外しおよび組付けも困難となっていた。
【００１９】
これに反し本発明では、相互に滑動されるこれら作動組立の要素は、ハウジングによって画定されるチャンバ内に配置され、そしてこのチャンバ内においてこれらは、タービン軸の潤滑に使用される潤滑油により噴霧潤滑かつ冷却される。これらは、エンジンの排気ガスから防護されて腐蝕問題を低減される。これらは、その潤滑、冷却および相互連結される要素間の震動が潤滑油によって抑制される限り、より狭い公差で製造されることができる。結果的には、要素が露呈される状態が良ければ良い程、安い材料、安い製造工程、および小さな公差−これは、相互移動表面間のより良い接触状態を更に助長する−の適用が可能となる。また、種々の要素のアクセスが比較的容易となり、容易な組付けおよび保守が促進される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るターボチャージャ組立の外皮切断側面図である。
【図２】図１に示す組立の半分を上方から見た外皮切断部分図である。
【図３】図１および図２に示す組立の、側壁制御ヨークおよび側壁支持ロッドがヨークに係合された状態における関係位置を示す断面図である。
【符号の説明】
１ タービンホイール
２ コンプレッサホイール
３ 共通軸
４ コンプレッサハウジング
５ 中央軸受ハウジング
６ タービンハウジング
７ 環状クリップ
８ 環状クリップ
９ 軸受
１０ 軸受
１１ 通路
１２ 通路
１３ 潤滑油入口
１４ 軸受
１５ 通路
１６ チャンバ
１７ 潤滑油出口
１８ 偏向板
１９ 側壁
２０ ベーン
２１ 環状凹部
２３ 第一表面
２４ 第二表面
２５ 側壁支持ロッド
２６ スロット
２７ ブロック
２８ ピン
２９ アーム
３０ 軸
３３ 軸
３４ クランク
３６ 側壁凹部
３７ チャンバ

Claims (3)

1. ハウジングと、ハウジング内の予め定められた軸線周りを回転するよう装着されたタービンホイールと、およびハウジングによって画定される側壁凹部内で変位可能な側壁であって、側壁で画定される第一の表面とハウジングで画定される第二の表面との間のホイールへ向けて延在されるガス流路の幅を制御する側壁とを含む可変形態タービンにおいて、
   側壁は、ホイールの回転軸線に平行して延在する軸線方向変位可能なロッド上に装着され、ヨークが、ハウジング内に旋回可能に支持されて分岐アームを画定し、この各アームは、延在されてそれぞれのロッドに係合し、
   そしてヨークをハウジングに対して旋回することにより側壁のハウジングに対する位置を制御する手段が設けられ、ヨークは、側壁凹部に対し離間され且つ連通をシールされているヨークチャンバ内に受入れられ、そして潤滑油をヨークチャンバ内へ供給する手段が設けられる、ことを特徴とする可変形態タービン。
2. タービンホイールの軸受とヨークが装着される旋回軸受とは、共通の潤滑手段によって潤滑されることを特徴とする請求項１記載の可変形態タービン。
3. ハウジングは、タービンホイール・ハウジングとコンプレッサ・ハウジングとの間に位置する軸受ハウジングを含み、タービンホイール・ハウジングは、軸受ハウジングを貫通して延在する軸の一方の端縁部上に装着されるタービンホイールを受入れ、コンプレッサ・ハウジングは、前記軸の他方の端縁部上に支持されるコンプレッサホイールを受入れ、側壁凹部は、タービンホイール・ハウジングに隣接する軸受ハウジング内に形成され、そしてヨーク凹部は、コンプレッサ・ハウジングに隣接する軸受ハウジング内に形成されることを特徴とする請求項１または２記載の可変形態タービン。

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