JP5010577B2 - Variable displacement exhaust turbocharger and manufacturing method of variable displacement exhaust turbocharger - Google Patents

Variable displacement exhaust turbocharger and manufacturing method of variable displacement exhaust turbocharger Download PDF

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Description

本発明は、タービンの過給圧を制御する可変ノズル機構を備えた可変容量型排気ターボ過給機および可変容量型排気ターボ過給機の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a variable displacement exhaust turbocharger including a variable nozzle mechanism for controlling a turbocharging pressure of a turbine, and a method for manufacturing a variable displacement exhaust turbocharger.

可変容量型排気ターボ過給機は、過給圧を制御する可変ノズル機構を備えている。従来、この可変容量型排気ターボ過給機における可変ノズル機構は、タービンケーシングに固定される環状のノズルマウントと、ノズルマウントの円周方向に沿って複数配置されつつノズルマウントに対して回転軸を挿通して回転可能に支持されたノズルベーンと、ノズルマウントに対して回転可能に設けられた環状のドライブリングと、ドライブリングの円周方向に沿ってノズルベーンと同数配置されつつ一端側がドライブリングに連結ピンを介して係合され、かつ他端側がノズルベーンの回転軸に連結されたレバープレートとを備えている。この可変ノズル機構は、アクチュエータによりドライブリングを円周方向に回転させると、各レバープレートが揺動されることで、各ノズルベーンの翼角が変化する。これにより、タービンの過給圧が制御される（例えば、特許文献１参照）。   The variable displacement exhaust turbocharger includes a variable nozzle mechanism that controls the supercharging pressure. Conventionally, a variable nozzle mechanism in this variable displacement exhaust turbocharger has an annular nozzle mount fixed to a turbine casing, and a plurality of nozzle mounts arranged along the circumferential direction of the nozzle mount, and a rotation axis with respect to the nozzle mount. A nozzle vane that is rotatably inserted and supported, an annular drive ring that is rotatably provided to the nozzle mount, and one end connected to the drive ring while being arranged in the same number as the nozzle vane along the circumferential direction of the drive ring And a lever plate that is engaged through a pin and has the other end connected to the rotating shaft of the nozzle vane. In this variable nozzle mechanism, when the drive ring is rotated in the circumferential direction by the actuator, the blade angle of each nozzle vane is changed by swinging each lever plate. Thereby, the supercharging pressure of a turbine is controlled (for example, refer patent document 1).

特開２００７−５６７９１号公報JP 2007-56791 A

上述した特許文献１に示されている可変容量型排気ターボ過給機では、可変ノズル機構は、ノズルマウントに、ドライブリングを回転可能に支持し、かつ回転の軸心に沿う方向への移動を規制するための鋲が固定されている。   In the variable displacement exhaust turbocharger disclosed in Patent Document 1 described above, the variable nozzle mechanism rotatably supports the drive ring on the nozzle mount and moves in the direction along the axis of rotation. The bag for regulation is fixed.

しかし、ドライブリングは、回転移動するために鋲との間にクリアランスが形成されている。このため、内燃機関の振動がタービンを介して可変ノズル機構に伝達されると、ドライブリングに振動が生じて鋲に衝突する場合がある。この場合、ドライブリングに過大な応力が発生して可変ノズル機構が破損するおそれがある。   However, since the drive ring rotates, a clearance is formed between the drive ring. For this reason, when the vibration of the internal combustion engine is transmitted to the variable nozzle mechanism via the turbine, the drive ring may vibrate and collide with the kite. In this case, excessive stress is generated in the drive ring, and the variable nozzle mechanism may be damaged.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、可変ノズル機構に伝達される振動を抑制することのできる可変容量型排気ターボ過給機および可変容量型排気ターボ過給機の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and provides a variable capacity exhaust turbocharger and a method of manufacturing a variable capacity exhaust turbocharger that can suppress vibration transmitted to a variable nozzle mechanism. The purpose is to provide.

上述の目的を達成するために、本発明の可変容量型排気ターボ過給機では、内燃機関から排気ガスが導入されるタービン部、および前記タービン部により駆動されて前記内燃機関に空気を送り込むコンプレッサ部を有する過給機本体と、前記タービン部のタービンケーシング内に配置され、タービンの過給圧を制御する可変ノズル機構と、前記コンプレッサ部におけるコンプレッサハウジングの外側に固定され、前記可変ノズル機構を駆動するアクチュエータと、を備えた可変容量型排気ターボ過給機において、前記過給機本体の固有振動数と前記アクチュエータの固有振動数とを一致させたことを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, in the variable displacement exhaust turbocharger of the present invention, a turbine section into which exhaust gas is introduced from an internal combustion engine, and a compressor that is driven by the turbine section and feeds air into the internal combustion engine A turbocharger main body having a section, a variable nozzle mechanism that is disposed in a turbine casing of the turbine section and controls a supercharging pressure of the turbine, and is fixed to an outside of a compressor housing in the compressor section, and the variable nozzle mechanism In a variable displacement exhaust turbocharger including an actuator to be driven, the natural frequency of the main body of the supercharger is matched with the natural frequency of the actuator .

この可変容量型排気ターボ過給機によれば、内燃機関の振動が過給機本体に伝達されても、この過給機本体の固有振動をアクチュエータの固有振動で打ち消すので、可変ノズル機構に伝達される振動を抑制できる。特に、この可変容量型排気ターボ過給機によれば、過給機本体の固有振動数に対してアクチュエータの固有振動数を一致させたことで、可変容量型排気ターボ過給機の一次共振点における最大加速度を最も低減できる。 According to this variable displacement type exhaust turbocharger, even if the vibration of the internal combustion engine is transmitted to the supercharger body, the natural vibration of the supercharger body is canceled by the natural vibration of the actuator, so that it is transmitted to the variable nozzle mechanism. Vibration can be suppressed. In particular, according to the variable displacement exhaust turbocharger, the primary resonance point of the variable displacement exhaust turbocharger is obtained by matching the natural frequency of the actuator with the natural frequency of the turbocharger body. The maximum acceleration at can be reduced most.

また、本発明の可変容量型排気ターボ過給機では、内燃機関から排気ガスが導入されるタービン部、および前記タービン部により駆動されて前記内燃機関に空気を送り込むコンプレッサ部を有する過給機本体と、前記タービン部のタービンケーシング内に配置され、タービンの過給圧を制御する可変ノズル機構と、前記コンプレッサ部におけるコンプレッサハウジングの外側に固定され、前記可変ノズル機構を駆動するアクチュエータと、を備えた可変容量型排気ターボ過給機において、前記アクチュエータの固有振動数が、前記過給機本体の固有振動数から前記過給機本体の固有振動数の５〜１０％ずらした範囲にあることを特徴とする。 In the variable capacity exhaust turbocharger of the present invention, a turbocharger main body having a turbine section into which exhaust gas is introduced from an internal combustion engine, and a compressor section that is driven by the turbine section and feeds air into the internal combustion engine. And a variable nozzle mechanism that is disposed in the turbine casing of the turbine section and controls the supercharging pressure of the turbine, and an actuator that is fixed to the outside of the compressor housing in the compressor section and drives the variable nozzle mechanism. In the variable displacement exhaust turbocharger, the natural frequency of the actuator is in a range shifted from the natural frequency of the supercharger main body by 5 to 10% of the natural frequency of the supercharger main body. Features.

この可変容量型排気ターボ過給機によれば、内燃機関の振動が過給機本体に伝達されても、この過給機本体の固有振動をアクチュエータの固有振動で打ち消すので、可変ノズル機構に伝達される振動を抑制できる。特に、この可変容量型排気ターボ過給機によれば、アクチュエータの固有振動数を過給機本体の固有振動数から過給機本体の固有振動数の５〜１０％ずらすことにより、アクチュエータの最大加速度が低減される。このため、アクチュエータから可変ノズル機構へ伝達される振動を抑制できる。 According to this variable displacement type exhaust turbocharger, even if the vibration of the internal combustion engine is transmitted to the supercharger body, the natural vibration of the supercharger body is canceled by the natural vibration of the actuator, so that it is transmitted to the variable nozzle mechanism. Vibration can be suppressed. In particular, according to the variable displacement exhaust turbocharger, the maximum frequency of the actuator can be increased by shifting the natural frequency of the actuator from the natural frequency of the supercharger body by 5 to 10% of the natural frequency of the turbocharger body. The acceleration is reduced. For this reason, the vibration transmitted from the actuator to the variable nozzle mechanism can be suppressed.

上述の目的を達成するために、本発明の可変容量型排気ターボ過給機の製造方法では、上述の可変容量型排気ターボ過給機の製造方法であって、前記アクチュエータを前記コンプレッサハウジングに固定する固定部材の剛性を変えることにより、前記過給機本体の固有振動数と前記アクチュエータの固有振動数とを一致させる。あるいは、前記アクチュエータを前記コンプレッサハウジングに固定する固定部材の剛性を変えることにより、前記アクチュエータの固有振動数を、前記過給機本体の固有振動数から前記過給機本体の固有振動数の５〜１０％ずらした範囲にする。 In order to achieve the above-mentioned object, the variable displacement exhaust turbocharger manufacturing method of the present invention is the above-described variable displacement exhaust turbocharger manufacturing method, wherein the actuator is fixed to the compressor housing. By changing the rigidity of the fixing member, the natural frequency of the supercharger main body and the natural frequency of the actuator are matched . Alternatively, by changing the rigidity of the fixing member that fixes the actuator to the compressor housing, the natural frequency of the actuator is changed from the natural frequency of the supercharger main body to 5 to the natural frequency of the supercharger main body. The range is shifted by 10%.

この可変容量型排気ターボ過給機の製造方法によれば、固定部材は、質量やバネ定数が変えやすく、かつコストが嵩まない部材である。このため、固定部材の剛性を変えることにより、容易かつ安価にアクチュエータの固有振動数を設定でき、可変ノズル機構に伝達される振動を抑制できる。   According to this method for manufacturing a variable displacement exhaust turbocharger, the fixed member is a member whose mass and spring constant are easy to change and whose cost is not increased. For this reason, by changing the rigidity of the fixing member, the natural frequency of the actuator can be set easily and inexpensively, and vibration transmitted to the variable nozzle mechanism can be suppressed.

本発明によれば、可変ノズル機構に伝達される振動を抑制できる。   According to the present invention, vibration transmitted to the variable nozzle mechanism can be suppressed.

以下に、本発明にかかる可変容量型排気ターボ過給機および可変容量型排気ターボ過給機の製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。   Embodiments of a variable displacement exhaust turbocharger and a method of manufacturing a variable displacement exhaust turbocharger according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same.

図１は、本発明の実施の形態にかかる可変容量型排気ターボ過給機の概略構成図、図２は、本発明の実施の形態にかかる可変ノズル機構の概略構成図、図３は、本発明の実施の形態にかかる可変容量型排気ターボ過給機の概略斜視図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a variable displacement exhaust turbocharger according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a variable nozzle mechanism according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a schematic perspective view of a variable capacity exhaust turbocharger according to an embodiment of the invention.

本実施の形態の可変容量型排気ターボ過給機１は、図１に示すように、タービン部２およびコンプレッサ部３を有する過給機本体１０と、可変ノズル機構４とを備えている。   As shown in FIG. 1, the variable displacement exhaust turbocharger 1 of the present embodiment includes a turbocharger body 10 having a turbine section 2 and a compressor section 3 and a variable nozzle mechanism 4.

過給機本体１０のタービン部２は、内燃機関（図示せず）から導かれた排気ガスによって駆動されるものである。このタービン部２は、タービンケーシング２１を有している。タービンケーシング２１は、外周部に、渦巻状に形成されたスクロール２２が形成されている。このスクロール２２は、内燃機関の排気側に接続される。また、スクロール２２の中心部には、輻流型のタービンロータ２３が配置されている。タービンロータ２３は、タービンシャフトＳの一端に固定され、タービンシャフトＳと共にタービンシャフトＳの軸心Ｃ廻りに回転可能に設けられている。また、タービンケーシング２１の中央には、軸心Ｃに沿う方向に沿って開口し、排気管（図示せず）が接続される排気ガス出口２４が設けられている。   The turbine section 2 of the supercharger main body 10 is driven by exhaust gas guided from an internal combustion engine (not shown). The turbine unit 2 has a turbine casing 21. The turbine casing 21 has a scroll 22 formed in a spiral shape on the outer periphery. The scroll 22 is connected to the exhaust side of the internal combustion engine. A radial turbine rotor 23 is disposed in the center of the scroll 22. The turbine rotor 23 is fixed to one end of the turbine shaft S, and is provided so as to be rotatable around the axis C of the turbine shaft S together with the turbine shaft S. Further, an exhaust gas outlet 24 that opens along a direction along the axis C and is connected to an exhaust pipe (not shown) is provided at the center of the turbine casing 21.

過給機本体１０のコンプレッサ部３は、タービン部２の駆動に伴って駆動されて内燃機関に外気を圧送するこのコンプレッサ部３は、コンプレッサハウジング３１を有している。コンプレッサハウジング３１は、外周部に、渦巻状の空気通路３２が形成されている。この空気通路３２は、内燃機関の給気側に接続される。また、空気通路３２の中心部には、コンプレッサ３３が配置されている。コンプレッサ３３は、タービンシャフトＳの一端に固定され、タービンシャフトＳと共にタービンシャフトＳの軸心Ｃ廻りに回転可能に設けられている。また、コンプレッサハウジング３１の中央には、軸心Ｃに沿う方向に沿って開口し、給気管（図示せず）が接続される空気入口３４が設けられている。   The compressor unit 3 of the supercharger body 10 is driven as the turbine unit 2 is driven, and this compressor unit 3 that pumps outside air to the internal combustion engine has a compressor housing 31. The compressor housing 31 has a spiral air passage 32 formed on the outer periphery thereof. The air passage 32 is connected to the supply side of the internal combustion engine. A compressor 33 is disposed at the center of the air passage 32. The compressor 33 is fixed to one end of the turbine shaft S, and is provided so as to be rotatable around the axis C of the turbine shaft S together with the turbine shaft S. An air inlet 34 that opens along the axis C and is connected to an air supply pipe (not shown) is provided at the center of the compressor housing 31.

また、タービンシャフトＳは、タービン部２とコンプレッサ部３との間に介在される軸受ハウジング５１の内部に配置された軸受５２により回転自在に支持されている。   Further, the turbine shaft S is rotatably supported by a bearing 52 disposed inside a bearing housing 51 interposed between the turbine unit 2 and the compressor unit 3.


可変ノズル機構４は、タービン部２に導入される排気ガスの容量を制御するものである。この可変ノズル機構４は、図１および図２に示すように、ノズルマウント４１と、ノズルベーン４２と、ドライブリング４３と、レバープレート４４とを備えてなる。
The variable nozzle mechanism 4 controls the capacity of the exhaust gas introduced into the turbine unit 2. As shown in FIGS. 1 and 2, the variable nozzle mechanism 4 includes a nozzle mount 41, a nozzle vane 42, a drive ring 43, and a lever plate 44.

ノズルマウント４１は、円環状に形成され、タービンケーシング２１内であって、軸受ハウジング５１側にて、円環状の中心を軸心Ｃと一致するようにタービンケーシング２１に固定されている。ノズルマウント４１のドライブリング４３側に鋲４７が固定されている。鋲４７は、細径の鋲本体４７ａの先端に太径円盤状の頭部４７ｂを有している。鋲４７は、ノズルマウント４１の周方向に沿って複数箇所（本実施の形態では４箇所）に設けられている。   The nozzle mount 41 is formed in an annular shape, and is fixed to the turbine casing 21 in the turbine casing 21 so that the center of the annular shape coincides with the axis C on the bearing housing 51 side. A collar 47 is fixed to the drive ring 43 side of the nozzle mount 41. The rod 47 has a large-diameter disk-shaped head portion 47b at the tip of a small-diameter rod body 47a. The flanges 47 are provided at a plurality of locations (four locations in the present embodiment) along the circumferential direction of the nozzle mount 41.

ノズルベーン４２は、ノズルマウント４１のタービン部２側であって、スクロール２２内に設けられている。ノズルベーン４２は、ノズル軸４２ａが一体に形成されており、このノズル軸４２ａをノズルマウント４１に対して挿通することでノズル軸４２ａを中心に回転可能に支持されている。このノズルベーン４２は、ノズルマウント４１の円周方向に沿って複数配置されている。   The nozzle vane 42 is provided in the scroll 22 on the turbine part 2 side of the nozzle mount 41. The nozzle vane 42 is integrally formed with a nozzle shaft 42 a, and is supported rotatably about the nozzle shaft 42 a by inserting the nozzle shaft 42 a into the nozzle mount 41. A plurality of nozzle vanes 42 are arranged along the circumferential direction of the nozzle mount 41.

ドライブリング４３は、円環状に形成され、ノズルマウント４１の軸受ハウジング５１側にて、円環状の中心を軸心Ｃと一致するようにドライブリング４３に支持されている。このドライブリング４３は、ノズルマウント４１に対し軸心Ｃ廻りに回転可能に設けられている。また、ドライブリング４３は、アクチュエータ４５の作動部に対し、リンク４６を介して接続されている。   The drive ring 43 is formed in an annular shape, and is supported by the drive ring 43 so that the center of the annular shape coincides with the axis C on the bearing housing 51 side of the nozzle mount 41. The drive ring 43 is provided so as to be rotatable around the axis C with respect to the nozzle mount 41. The drive ring 43 is connected to the operating portion of the actuator 45 via a link 46.

なお、アクチュエータ４５は、図３に示すように、コンプレッサ部３のコンプレッサハウジング３１に対し固定部材６により固定されている。固定部材６は、板金からなり、アクチュエータ４５に対して溶接やボルトにより固定されていると共に、コンプレッサハウジング３１に対してボルトにより固定されている。   As shown in FIG. 3, the actuator 45 is fixed to the compressor housing 31 of the compressor unit 3 by a fixing member 6. The fixing member 6 is made of sheet metal, and is fixed to the actuator 45 by welding or bolts, and is fixed to the compressor housing 31 by bolts.

また、ドライブリング４３の内周縁には、ノズルマウント４１に固定された鋲４７の頭部４７ｂを通すための切欠４３ａが設けられている。切欠４３ａは、各鋲４７に対応する位置に設けられている。すなわち、ドライブリング４３は、鋲４７の位置に切欠４３ａを合わせつつノズルマウント４１に近づけることで、切欠４３ａに鋲４７の頭部４７ｂが通される。そして、ドライブリング４３を軸心Ｃ廻りに所定角度回転させることで、切欠４３ａが鋲４７から離隔する。このため、切欠４３ａのないドライブリング４３の内周縁が、鋲４７の頭部４７ｂに引っかかることでドライブリング４３が軸心Ｃの延在方向に沿う方向への移動を規制されノズルマウント４１から抜け止めされて取り付けられ、かつ切欠４３ａのないドライブリング４３の内周縁が、鋲４７の鋲本体４７ａとの間にクリアランスを有することでドライブリング４３の軸心Ｃ廻りの回転が支持される。   In addition, a cutout 43 a for passing a head 47 b of the flange 47 fixed to the nozzle mount 41 is provided on the inner peripheral edge of the drive ring 43. The notch 43 a is provided at a position corresponding to each flange 47. That is, the drive ring 43 is brought close to the nozzle mount 41 while aligning the notch 43a with the position of the flange 47, whereby the head 47b of the flange 47 is passed through the notch 43a. Then, by rotating the drive ring 43 around the axis C by a predetermined angle, the notch 43 a is separated from the flange 47. For this reason, when the inner peripheral edge of the drive ring 43 without the notch 43a is caught by the head 47b of the flange 47, the drive ring 43 is restricted from moving in the direction along the extending direction of the axis C, and is removed from the nozzle mount 41. The rotation of the drive ring 43 around the axis C is supported by the clearance between the inner peripheral edge of the drive ring 43 that is fixedly attached and that has no notch 43a and the flange main body 47a of the flange 47.

また、ドライブリング４３の外周縁には、レバープレート４４の連結ピン４４ａに係合する連結ピン係合凹部４３ｂが、各レバープレート４４に対応して設けられている。さらに、ドライブリング４３の外周縁には、アクチュエータ４５の作動部に接続されたリンク４６に係合するリンク係合凹部４３ｃが設けられている。   Further, on the outer peripheral edge of the drive ring 43, connection pin engaging recesses 43 b that engage with the connection pins 44 a of the lever plate 44 are provided corresponding to the lever plates 44. Further, a link engaging recess 43 c that engages with a link 46 connected to the operating portion of the actuator 45 is provided on the outer peripheral edge of the drive ring 43.

レバープレート４４は、ドライブリング４３の軸受ハウジング５１側に設けられている。レバープレート４４は、一端側が自身に固定の連結ピン４４ａがドライブリング４３に係合され、かつ他端側がノズルベーン４２のノズル軸４２ａに連結されている。このノズルベーン４２は、ドライブリング４３の円周方向に沿ってノズルベーン４２と同数配置されている。   The lever plate 44 is provided on the bearing housing 51 side of the drive ring 43. The lever plate 44 has a connecting pin 44 a fixed to itself at one end side engaged with the drive ring 43, and the other end connected to the nozzle shaft 42 a of the nozzle vane 42. The nozzle vanes 42 are arranged in the same number as the nozzle vanes 42 along the circumferential direction of the drive ring 43.

このような可変容量型排気ターボ過給機１は、タービン部２において、内燃機関からの排気ガスは、タービン部２のスクロール２２に導かれ、スクロール２２の渦巻きに沿って周回しながら可変ノズル機構４のノズルベーン４２の位置に至る。さらに、排気ガスは、各ノズルベーン４２の翼間を通過しつつタービンロータ２３を回転させ、排気ガス出口２４から機外に送出される。一方、コンプレッサ部３において、タービンロータ２３の回転に伴い、タービンシャフトＳを介してコンプレッサ３３が回転する。すると、コンプレッサ３３の回転に伴って空気入口３４からコンプレッサハウジング３１内に空気が導入される。そして、導入された空気は、空気通路３２にて圧縮されつつ内燃機関の給気側に過給される。ここで、可変ノズル機構４においては、アクチュエータ４５を駆動することによりドライブリング４３を回転させると、各レバープレート４４が揺動して各ノズルベーン４２の翼角が変化する。翼角が変化すると、各ノズルベーン４２の翼間が狭くなったり広がったりするので、タービンロータ２３に至る排気ガスの容量が制御できる。   In such a variable displacement exhaust turbocharger 1, in the turbine section 2, the exhaust gas from the internal combustion engine is guided to the scroll 22 of the turbine section 2 and circulates along the spiral of the scroll 22 while being variable nozzle mechanism. 4 nozzle vanes 42 are reached. Further, the exhaust gas rotates between the blades of the nozzle vanes 42, rotates the turbine rotor 23, and is sent out of the machine from the exhaust gas outlet 24. On the other hand, in the compressor unit 3, the compressor 33 rotates through the turbine shaft S as the turbine rotor 23 rotates. Then, air is introduced into the compressor housing 31 from the air inlet 34 as the compressor 33 rotates. The introduced air is supercharged to the air supply side of the internal combustion engine while being compressed in the air passage 32. Here, in the variable nozzle mechanism 4, when the drive ring 43 is rotated by driving the actuator 45, each lever plate 44 swings and the blade angle of each nozzle vane 42 changes. When the blade angle changes, the space between the blades of each nozzle vane 42 becomes narrower or wider, so that the volume of exhaust gas reaching the turbine rotor 23 can be controlled.

上述した可変容量型排気ターボ過給機１においては、内燃機関の振動が過給機本体１０を介して可変ノズル機構４に伝達されると、ドライブリング４３に振動が生じて鋲４７に衝突する場合がある。この場合、ドライブリング４３に過大な応力が発生して可変ノズル機構４が破損するおそれがある。   In the variable displacement exhaust turbocharger 1 described above, when the vibration of the internal combustion engine is transmitted to the variable nozzle mechanism 4 via the supercharger main body 10, the drive ring 43 is vibrated and collides with the flange 47. There is a case. In this case, an excessive stress is generated in the drive ring 43 and the variable nozzle mechanism 4 may be damaged.

そこで、本実施の形態の可変容量型排気ターボ過給機１では、過給機本体１０の固有振動数に対する、アクチュエータ４５の固有振動数と過給機本体１０とのずれの比を、所定範囲内に設定している。すなわち、内燃機関の振動が過給機本体１０に伝達されても、この過給機本体１０の固有振動をアクチュエータ４５の固有振動で打ち消すので、可変ノズル機構４に伝達される振動を抑制することが可能になる。この結果、ドライブリング４３が鋲４７に衝突する事態を低減し、ドライブリング４３に過大な応力が発生することを抑制することが可能になる。ここで、所定範囲は、アクチュエータの固有振動数が、過給機本体１０の固有振動数から過給機本体１０の固有振動数の±２０％以内のずれの比で可変ノズル機構４に伝達される振動を抑制することが可能であり、±１０％以内のずれの比で可変ノズル機構４に伝達される振動をさらに抑制することが可能であり、±５〜１０％以内のずれの比で可変ノズル機構４に伝達される振動をさらにまた抑制することが可能であり、０％（一致させること）で可変ノズル機構４に伝達される振動を好適に抑制することが可能である。   Therefore, in the variable displacement exhaust turbocharger 1 of the present embodiment, the ratio of the deviation between the natural frequency of the actuator 45 and the supercharger main body 10 with respect to the natural frequency of the supercharger main body 10 is set within a predetermined range. Is set in. That is, even if the vibration of the internal combustion engine is transmitted to the supercharger main body 10, the natural vibration of the supercharger main body 10 is canceled by the natural vibration of the actuator 45, so that the vibration transmitted to the variable nozzle mechanism 4 is suppressed. Is possible. As a result, the situation in which the drive ring 43 collides with the flange 47 can be reduced, and it is possible to suppress the occurrence of excessive stress in the drive ring 43. Here, in the predetermined range, the natural frequency of the actuator is transmitted to the variable nozzle mechanism 4 at a ratio of deviation within ± 20% of the natural frequency of the supercharger main body 10 from the natural frequency of the supercharger main body 10. The vibration transmitted to the variable nozzle mechanism 4 can be further suppressed with a deviation ratio within ± 10%, and the deviation ratio within ± 5-10%. The vibration transmitted to the variable nozzle mechanism 4 can be further suppressed, and the vibration transmitted to the variable nozzle mechanism 4 can be suitably suppressed at 0% (matching).

過給機本体１０の固有振動数とアクチュエータ４５の固有振動数とを共に所定範囲内に設定するには、アクチュエータ４５側の質量とアクチュエータ４５側のバネ定数との関係と、過給機本体１０（タービン部やコンプレッサ部や軸受ハウジング５１）側の質量と過給機本体１０側のバネ定数との関係とを、ほぼ等しくなるように決定する必要がある。   In order to set both the natural frequency of the supercharger main body 10 and the natural frequency of the actuator 45 within a predetermined range, the relationship between the mass on the actuator 45 side and the spring constant on the actuator 45 side, and the supercharger main body 10 It is necessary to determine the relationship between the mass on the (turbine section, compressor section and bearing housing 51) side and the spring constant on the supercharger main body 10 side to be substantially equal.

そこで、アクチュエータ４５側の質量や、アクチュエータ４５側のバネ定数、または過給機本体１０（タービン部やコンプレッサ部や軸受ハウジング５１）側の質量や、過給機本体１０側のバネ定数を変えることが考えられる。本実施の形態では、アクチュエータ４５をコンプレッサハウジング３１に対して固定する固定部材６の剛性を変えることにより、質量やバネ定数を設定した。この固定部材６は、質量やバネ定数が変えやすく、かつコストが嵩まない部材である。   Therefore, the mass on the actuator 45 side, the spring constant on the actuator 45 side, the mass on the turbocharger main body 10 (turbine section, compressor section, bearing housing 51) side, or the spring constant on the supercharger main body 10 side is changed. Can be considered. In the present embodiment, the mass and the spring constant are set by changing the rigidity of the fixing member 6 that fixes the actuator 45 to the compressor housing 31. The fixing member 6 is a member whose mass and spring constant are easy to change and whose cost is not increased.

固定部材６は、所定の厚さを有する板金であり、通常、剛性を向上するために、その周縁がＬ字状に折れ曲がったリブ６ａが形成されている。そして、この固定部材６のリブ６ａの一部または全部を無くして固定部材６の剛性を低下させることにより、アクチュエータ４５側に過給機本体１０の固有振動を打ち消す固有振動を設定できる。また、固定部材６の厚さを薄くして固定部材６の剛性を低下させることによっても、アクチュエータ４５側に過給機本体１０の固有振動を打ち消す固有振動を設定できる。   The fixing member 6 is a sheet metal having a predetermined thickness, and is usually formed with ribs 6a whose peripheral edges are bent in an L shape in order to improve rigidity. Then, by eliminating some or all of the ribs 6a of the fixing member 6 and reducing the rigidity of the fixing member 6, it is possible to set a natural vibration that cancels out the natural vibration of the supercharger body 10 on the actuator 45 side. Further, by reducing the rigidity of the fixing member 6 by reducing the thickness of the fixing member 6, the natural vibration for canceling the natural vibration of the supercharger main body 10 can be set on the actuator 45 side.

図４は、振動数による加速度の関係を示す図である。図４において一点鎖線で示すものは、固有振動数が設定されていない従来の可変容量型排気ターボ過給機のデータである。そして、実線で示すものは、固定部材６を変更し、過給機本体１０側の固有振動数（α）に対してアクチュエータ４５側の固有振動数を一致させた場合の可変容量型排気ターボ過給機１のデータである。   FIG. 4 is a diagram showing the relationship of acceleration depending on the frequency. In FIG. 4, what is indicated by a one-dot chain line is data of a conventional variable displacement exhaust turbocharger in which the natural frequency is not set. The solid line shows the variable displacement exhaust turbocharger when the fixed member 6 is changed so that the natural frequency (α) on the turbocharger body 10 side matches the natural frequency on the actuator 45 side. This is data of the feeder 1.

この図４で示すように、従来の可変容量型排気ターボ過給機の一次共振点における最大加速度（Ａ）に対し、過給機本体１０側の固有振動数に対してアクチュエータ４５側の固有振動数を一致させた場合の可変容量型排気ターボ過給機１の一次共振点における最大加速度（Ｂ）が低減されていることがわかる。このため、内燃機関の振動が過給機本体１０側に伝達されても、この過給機本体１０側の固有振動をアクチュエータ４５側の固有振動で打ち消しているので、可変ノズル機構４に伝達される振動が抑制される。この結果、ドライブリング４３が鋲４７に衝突する事態を低減し、ドライブリング４３に過大な応力が発生することを抑制することが可能になる。   As shown in FIG. 4, with respect to the maximum acceleration (A) at the primary resonance point of the conventional variable displacement exhaust turbocharger, the natural vibration on the actuator 45 side with respect to the natural frequency on the supercharger body 10 side. It can be seen that the maximum acceleration (B) at the primary resonance point of the variable displacement exhaust turbocharger 1 when the numbers are matched is reduced. Therefore, even if the vibration of the internal combustion engine is transmitted to the supercharger main body 10 side, the natural vibration on the supercharger main body 10 side is canceled by the natural vibration on the actuator 45 side, so that it is transmitted to the variable nozzle mechanism 4. Vibration is suppressed. As a result, the situation in which the drive ring 43 collides with the flange 47 can be reduced, and it is possible to suppress the occurrence of excessive stress in the drive ring 43.

また、図５は、振動数による加速度の関係を示す図である。図５において二点鎖線で示すものは、固定部材６を図４と同じく変更し、過給機本体１０側の固有振動数（α）に対してアクチュエータ４５側の固有振動数を一致させた場合のアクチュエータ４５側のデータである。また、破線で示すものは、固定部材６をさらに変更し、アクチュエータ４５側の固有振動数（β）を過給機本体１０側の固有振動数（α）から過給機本体１０の固有振動数の５〜１０％ずらした場合のアクチュエータ４５側のデータである。そして、実線で示すものは、アクチュエータ４５側の固有振動数（β）を過給機本体１０側の固有振動数（α）から過給機本体１０の固有振動数の５〜１０％ずらした場合の可変容量型排気ターボ過給機１のデータである。   FIG. 5 is a diagram showing the relationship of acceleration depending on the frequency. In FIG. 5, what is indicated by a two-dot chain line is the case where the fixing member 6 is changed in the same manner as in FIG. 4 and the natural frequency (α) on the turbocharger body 10 side is matched with the natural frequency on the actuator 45 side. The data on the actuator 45 side. Further, the broken line indicates that the fixing member 6 is further changed, and the natural frequency (β) on the actuator 45 side is changed from the natural frequency (α) on the supercharger main body 10 side to the natural frequency of the supercharger main body 10. This is the data on the actuator 45 side when shifted by 5 to 10%. The solid line indicates that the natural frequency (β) on the actuator 45 side is shifted from the natural frequency (α) on the turbocharger main body 10 side by 5 to 10% of the natural frequency of the supercharger main body 10. These are the data of the variable displacement type exhaust turbocharger 1.

この図５で示すように、従来の可変容量型排気ターボ過給機の一次共振点における最大加速度（Ａ）に対し、アクチュエータ４５側の固有振動数を過給機本体１０側の固有振動数から過給機本体１０の固有振動数の５〜１０％ずらした場合の可変容量型排気ターボ過給機１の一次共振点における最大加速度（Ｂ’）が低減されていることがわかる。このため、内燃機関の振動が過給機本体１０側に伝達されても、この過給機本体１０側の固有振動をアクチュエータ４５側の固有振動で打ち消しているので、可変ノズル機構４に伝達される振動が抑制される。この結果、ドライブリング４３が鋲４７に衝突する事態を低減し、ドライブリング４３に過大な応力が発生することを抑制することが可能になる。   As shown in FIG. 5, the natural frequency on the actuator 45 side is determined from the natural frequency on the supercharger body 10 side with respect to the maximum acceleration (A) at the primary resonance point of the conventional variable displacement exhaust turbocharger. It can be seen that the maximum acceleration (B ′) at the primary resonance point of the variable displacement exhaust turbocharger 1 when the natural frequency of the supercharger body 10 is shifted by 5 to 10% is reduced. Therefore, even if the vibration of the internal combustion engine is transmitted to the supercharger main body 10 side, the natural vibration on the supercharger main body 10 side is canceled by the natural vibration on the actuator 45 side, so that it is transmitted to the variable nozzle mechanism 4. Vibration is suppressed. As a result, the situation in which the drive ring 43 collides with the flange 47 can be reduced, and it is possible to suppress the occurrence of excessive stress in the drive ring 43.

しかも、アクチュエータ４５側の固有振動数（β）を過給機本体１０側の固有振動数（α）から過給機本体１０の固有振動数の５〜１０％ずらすことにより、過給機本体１０側の固有振動数（α）に対してアクチュエータ４５側の固有振動数を一致させた場合のアクチュエータ４５側の最大加速度（Ｃ）に対し、過給機本体１０の固有振動数の５〜１０％ずらした場合のアクチュエータ４５側の最大加速度（Ｃ’）が低減されていることがわかる。このため、アクチュエータ４５側からリンク４６を介して可変ノズル機構４へ伝達される振動が抑制されることになる。この結果、ドライブリング４３が鋲４７に衝突する事態を低減し、ドライブリング４３に過大な応力が発生することを抑制することが可能になる。なお、図５では、アクチュエータ４５側の固有振動数（β）を過給機本体１０側の固有振動数（α）から過給機本体１０の固有振動数の５〜１０％ずらした場合を示しているが、アクチュエータ４５側の固有振動数（β）を過給機本体１０側の固有振動数（α）から過給機本体１０の固有振動数の−５〜１０％ずらしてもよい。   In addition, by shifting the natural frequency (β) on the actuator 45 side from the natural frequency (α) on the supercharger main body 10 side by 5 to 10% of the natural frequency of the supercharger main body 10, the supercharger main body 10. 5 to 10% of the natural frequency of the turbocharger main body 10 with respect to the maximum acceleration (C) on the actuator 45 side when the natural frequency on the actuator 45 side is matched with the natural frequency on the side of the actuator (α) It can be seen that the maximum acceleration (C ′) on the actuator 45 side when shifted is reduced. For this reason, the vibration transmitted from the actuator 45 side to the variable nozzle mechanism 4 via the link 46 is suppressed. As a result, the situation in which the drive ring 43 collides with the flange 47 can be reduced, and it is possible to suppress the occurrence of excessive stress in the drive ring 43. FIG. 5 shows a case where the natural frequency (β) on the actuator 45 side is shifted from the natural frequency (α) on the supercharger main body 10 side by 5 to 10% of the natural frequency of the supercharger main body 10. However, the natural frequency (β) on the actuator 45 side may be shifted by −5 to 10% of the natural frequency of the supercharger main body 10 from the natural frequency (α) on the supercharger main body 10 side.

そして、本実施の形態の可変容量型排気ターボ過給機１では、可変ノズル機構４の破損がなく耐久性の高い可変容量型排気ターボ過給機１を実現することが可能になる。   In the variable displacement exhaust turbocharger 1 of the present embodiment, it is possible to realize the variable displacement exhaust turbocharger 1 having no durability of the variable nozzle mechanism 4 and high durability.

以上のように、本発明にかかる可変容量型排気ターボ過給機および可変容量型排気ターボ過給機の製造方法は、可変ノズル機構に伝達される振動を抑制することに適している。   As described above, the variable displacement exhaust turbocharger and the variable displacement exhaust turbocharger manufacturing method according to the present invention are suitable for suppressing vibration transmitted to the variable nozzle mechanism.

本発明の実施の形態にかかる可変容量型排気ターボ過給機の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a variable displacement exhaust turbocharger according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態にかかる可変ノズル機構の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the variable nozzle mechanism concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態にかかる可変容量型排気ターボ過給機の概略斜視図である。1 is a schematic perspective view of a variable displacement exhaust turbocharger according to an embodiment of the present invention. 振動数による加速度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the acceleration by a frequency. 振動数による加速度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the acceleration by a frequency.

符号の説明Explanation of symbols

１ 可変容量型排気ターボ過給機
２ タービン部
２１ タービンケーシング
２２ スクロール
２３ タービンロータ
２４ 排気ガス出口
３ コンプレッサ部
３１ コンプレッサハウジング
３２ 空気通路
３３ コンプレッサ
３４ 空気入口
４ 可変ノズル機構
４１ ノズルマウント
４２ ノズルベーン
４２ａ ノズル軸
４３ ドライブリング
４３ａ 切欠
４３ｂ 連結ピン係合凹部
４３ｃ リンク係合凹部
４４ レバープレート
４４ａ 連結ピン
４５ アクチュエータ
４６ リンク
４７ 鋲
４７ａ 鋲本体
４７ｂ 頭部
５１ 軸受ハウジング
５２ 軸受
６ 固定部材
６ａ リブ
Ｃ 軸心
Ｓ タービンシャフト DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Variable capacity type exhaust turbocharger 2 Turbine part 21 Turbine casing 22 Scroll 23 Turbine rotor 24 Exhaust gas outlet 3 Compressor part 31 Compressor housing 32 Air passage 33 Compressor 34 Air inlet 4 Variable nozzle mechanism 41 Nozzle mount 42 Nozzle vane 42a Nozzle shaft 43 drive ring 43a notch 43b connecting pin engaging recess 43c link engaging recess 44 lever plate 44a connecting pin 45 actuator 46 link 47 ４７ 47a 鋲 main body 47b head 51 bearing housing 52 bearing 6 fixing member 6a rib C shaft center S turbine shaft

Claims (4)

内燃機関から排気ガスが導入されるタービン部、および前記タービン部により駆動されて前記内燃機関に空気を送り込むコンプレッサ部を有する過給機本体と、
前記タービン部のタービンケーシング内に配置され、タービンの過給圧を制御する可変ノズル機構と、
前記コンプレッサ部におけるコンプレッサハウジングの外側に固定され、前記可変ノズル機構を駆動するアクチュエータと、
を備えた可変容量型排気ターボ過給機において、
前記過給機本体の固有振動数と前記アクチュエータの固有振動数とを一致させたことを特徴とする可変容量型排気ターボ過給機。 A turbocharger body having a turbine section into which exhaust gas is introduced from an internal combustion engine, and a compressor section that is driven by the turbine section and feeds air into the internal combustion engine;
A variable nozzle mechanism that is disposed in a turbine casing of the turbine section and controls a supercharging pressure of the turbine;
An actuator that is fixed to the outside of the compressor housing in the compressor section and drives the variable nozzle mechanism;
In the variable displacement exhaust turbocharger with
A variable displacement exhaust turbocharger , wherein the natural frequency of the supercharger main body and the natural frequency of the actuator are matched . 内燃機関から排気ガスが導入されるタービン部、および前記タービン部により駆動されて前記内燃機関に空気を送り込むコンプレッサ部を有する過給機本体と、
前記タービン部のタービンケーシング内に配置され、タービンの過給圧を制御する可変ノズル機構と、
前記コンプレッサ部におけるコンプレッサハウジングの外側に固定され、前記可変ノズル機構を駆動するアクチュエータと、
を備えた可変容量型排気ターボ過給機において、
前記アクチュエータの固有振動数が、前記過給機本体の固有振動数から前記過給機本体の固有振動数の５〜１０％ずらした範囲にあることを特徴とする可変容量型排気ターボ過給機。 A turbocharger body having a turbine section into which exhaust gas is introduced from an internal combustion engine, and a compressor section that is driven by the turbine section and feeds air into the internal combustion engine;
A variable nozzle mechanism that is disposed in a turbine casing of the turbine section and controls a supercharging pressure of the turbine;
An actuator that is fixed to the outside of the compressor housing in the compressor section and drives the variable nozzle mechanism;
In the variable displacement exhaust turbocharger with
A variable displacement exhaust turbocharger wherein the natural frequency of the actuator is in a range shifted from the natural frequency of the supercharger main body by 5 to 10% of the natural frequency of the supercharger main body. . 請求項１に記載の可変容量型排気ターボ過給機の製造方法であって、前記アクチュエータを前記コンプレッサハウジングに固定する固定部材の剛性を変えることにより、前記過給機本体の固有振動数と前記アクチュエータの固有振動数とを一致させることを特徴とする可変容量型排気ターボ過給機の製造方法。 2. The method of manufacturing a variable displacement exhaust turbocharger according to claim 1 , wherein a rigidity of a fixing member for fixing the actuator to the compressor housing is changed to change a natural frequency of the turbocharger main body and the A method for manufacturing a variable displacement exhaust turbocharger, characterized by matching the natural frequency of an actuator . 請求項２に記載の可変容量型排気ターボ過給機の製造方法であって、前記アクチュエータを前記コンプレッサハウジングに固定する固定部材の剛性を変えることにより、前記アクチュエータの固有振動数を、前記過給機本体の固有振動数から前記過給機本体の固有振動数の５〜１０％ずらした範囲にすることを特徴とする可変容量型排気ターボ過給機の製造方法。 3. The method for manufacturing a variable displacement exhaust turbocharger according to claim 2 , wherein the natural frequency of the actuator is set to the supercharger by changing a rigidity of a fixing member that fixes the actuator to the compressor housing. A method for manufacturing a variable displacement exhaust turbocharger, wherein the natural frequency of the machine main body is shifted by 5 to 10% of the natural frequency of the turbocharger main body .
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