JP5796302B2 - Variable nozzle unit and variable capacity turbocharger - Google Patents
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Description
本発明は、可変容量型過給機におけるタービンインペラ側へ供給される排気ガスの流路面積(流量)を可変する可変ノズルユニット等に関する。 The present invention relates to a variable nozzle unit or the like that varies a flow passage area (flow rate) of exhaust gas supplied to a turbine impeller side in a variable capacity supercharger.
近年、可変容量型過給機のタービンに用いられる可変ノズルユニットついて種々の開発がなされている。そして、一般的な可変ノズルユニットの構成等について簡単に説明すると、次のようになる。 In recent years, various developments have been made on variable nozzle units used in turbines of variable capacity turbochargers. The configuration of a general variable nozzle unit will be briefly described as follows.
一般的な可変ノズルユニットは、タービンインペラを覆う第1ベースリングとしてのシュラウドを具備しており、シュラウドには、複数の第1ガイド穴が周方向に等間隔に形成されている。また、シュラウドには、第2ベースリングとしての間隙調整プレートが複数の連結ピンを介して対向離隔した状態で一体的に連結されており、間隙調整プレートには、複数の第2ガイド穴が周方向に等間隔に形成されている。 A general variable nozzle unit includes a shroud as a first base ring that covers a turbine impeller, and a plurality of first guide holes are formed in the shroud at equal intervals in the circumferential direction. In addition, a gap adjusting plate as a second base ring is integrally connected to the shroud via a plurality of connecting pins so as to be opposed to and separated from each other, and the plurality of second guide holes are circumferentially connected to the gap adjusting plate. It is formed at equal intervals in the direction.
シュラウドと間隙調整プレートの間には、複数の可変ノズルが周方向に等間隔に配設されており、各可変ノズルは、タービンインペラの軸心に平行な軸心周り回転可能である。また、各可変ノズルの一側面は、シュラウドの対向面に摺動可能であって、各可変ノズルの他側面は、間隙調整プレートの対向面に摺動可能である。更に、各可変ノズルの一側面には、第1ノズル軸が一体形成されており、第1ノズル軸は、シュラウドの対応する第1ガイド穴に回転可能に支持されている。同様に、各可変ノズルの他側面には、第2ノズル軸が第1ノズル軸と同心上に一体形成されており、第1ノズル軸は、間隙調整プレートの対応する第2ガイド穴に回転可能に支持されている。そして、シュラウド側の適宜位置には、複数の可変ノズルを開く方向及び絞る方向(閉じる方向)へ同期して回転させる回転機構が設けられている。 A plurality of variable nozzles are arranged at equal intervals in the circumferential direction between the shroud and the gap adjusting plate, and each variable nozzle can rotate around an axis parallel to the axis of the turbine impeller. In addition, one side surface of each variable nozzle can slide on the facing surface of the shroud, and the other side surface of each variable nozzle can slide on the facing surface of the gap adjusting plate. Further, a first nozzle shaft is integrally formed on one side surface of each variable nozzle, and the first nozzle shaft is rotatably supported in a corresponding first guide hole of the shroud. Similarly, on the other side of each variable nozzle, a second nozzle shaft is integrally formed concentrically with the first nozzle shaft, and the first nozzle shaft can rotate in a corresponding second guide hole of the gap adjustment plate. It is supported by. A rotation mechanism is provided at an appropriate position on the shroud side to rotate the plurality of variable nozzles in synchronization with the opening direction and the narrowing direction (closing direction).
なお、本発明に関連する先行技術として特許文献1から特許文献3に示すものがある。
In addition, there exist some which are shown to patent document 1-
ところで、可変ノズルユニットのノズルサイド間隙(具体的には、シュラウドの対向面と可変ノズルの一側面との隙間と、間隙調整プレートの対向面と可変ノズルの他側面との隙間を併せた隙間)を小さくするほど、可変容量型過給機の効率(タービン効率)を高めることが知られている。一方、可変ノズルユニットのノズルサイド間隙を小さくすると、シュラウドの対向面と可変ノズルの一側面との間の摺動抵抗、及び間隙調整プレートの対向面と可変ノズルの他側面との間の摺動抵抗が増大する。そのため、複数の可変ノズルを開く方向へ同期して回転させる時(開動作時)と絞る方向(閉じる方向)へ同期して回転させる時(絞り動作時)との間において、同じノズル開度(複数の可変ノズルの開度)におけるタービン回転速度差(タービン回転速度のヒステリシス)が生じ、可変容量型過給機の制御性能を高いレベルまで確保することが困難になる。 By the way, the nozzle side gap of the variable nozzle unit (specifically, the gap between the facing surface of the shroud and one side surface of the variable nozzle and the gap between the facing surface of the gap adjusting plate and the other side surface of the variable nozzle). It is known that the efficiency of the variable capacity supercharger (turbine efficiency) is increased as the value of is reduced. On the other hand, when the nozzle side gap of the variable nozzle unit is reduced, the sliding resistance between the facing surface of the shroud and one side surface of the variable nozzle, and the sliding between the facing surface of the gap adjusting plate and the other side surface of the variable nozzle. Resistance increases. For this reason, the same nozzle opening (when the plurality of variable nozzles are rotated synchronously in the opening direction (opening operation) and when the plurality of variable nozzles are rotated synchronously (in the closing direction) (in the closing operation) Turbine rotational speed difference (turbine rotational speed hysteresis) occurs at the opening of the plurality of variable nozzles, and it becomes difficult to ensure the control performance of the variable capacity supercharger to a high level.
そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、新規な構成の可変ノズルユニット等を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a variable nozzle unit having a novel configuration that can solve the above-described problems.
第1の本発明は、可変容量型過給機におけるタービンインペラ側へ供給される排気ガスの流路面積(流量)を可変する可変ノズルユニットにおいて、離隔対向した状態で一体的に連結され、少なくともいずれかに複数のガイド穴が周方向に等間隔に形成された一対のベースリングと、一対の前記ベースリングの間に周方向に等間隔に配設され、前記タービンインペラの軸心に平行な軸心周りに回転可能であって、一側面が一方の前記ベースリングの対向面に摺動可能でかつ他側面が他方の前記ベースリングの対向面に摺動可能であって、少なくともいずれかの側面に一体形成されかつ対応する前記ガイド穴に回転可能に支持されるノズル軸を有した複数の可変ノズルと、複数の前記可変ノズルを開く方向及び絞る方向(閉じる方向)へ同期して回転させる回転機構(同期回転機構)と、を具備し、各ベースリングの対向面(一方の前記ベースリングの対向面、他方の前記ベースリングの対向面)、各可変ノズルの一側面、及び各可変ノズルの他側面に窒化処理が施されている一方、各ガイド穴の内周面に窒化処理が施されていない。 A first aspect of the present invention is a variable nozzle unit that varies the flow area (flow rate) of exhaust gas supplied to a turbine impeller side in a variable capacity supercharger, and is integrally connected in a state of being opposed to each other at least. A pair of base rings each having a plurality of guide holes formed at equal intervals in the circumferential direction, and disposed between the pair of base rings at equal intervals in the circumferential direction and parallel to the axis of the turbine impeller At least one of which can be rotated around an axis, one side surface can slide on the facing surface of one of the base rings, and the other side surface can slide on the facing surface of the other base ring. A plurality of variable nozzles having a nozzle shaft that is integrally formed on a side surface and rotatably supported in the corresponding guide hole, and a plurality of the variable nozzles are synchronized in the opening direction and the narrowing direction (closing direction). A rotating mechanism (synchronous rotating mechanism) for rotating, a facing surface of each base ring (a facing surface of one base ring, a facing surface of the other base ring), one side surface of each variable nozzle, and each While the other side surface of the variable nozzle is subjected to nitriding treatment , the inner peripheral surface of each guide hole is not subjected to nitriding treatment.
第1の本発明によると、排気ガスの流量が少ない場合(換言すれば、エンジン回転数が低速域にある場合)には、前記回転機構によって複数の前記可変ノズルを絞る方向へ同期して回転させる。これにより、前記タービンインペラ側へ供給される排気ガスのガス流路面積(前記タービンインペラのスロート面積)を小さくして、排気ガスの流速を高めて、前記タービンインペラの仕事量を十分に確保する。 According to the first aspect of the present invention , when the flow rate of the exhaust gas is small (in other words, when the engine speed is in the low speed range), the rotation mechanism rotates in synchronization with the direction in which the plurality of variable nozzles are throttled Let As a result, the gas passage area of the exhaust gas supplied to the turbine impeller side (the throat area of the turbine impeller) is reduced, the flow rate of the exhaust gas is increased, and the work amount of the turbine impeller is sufficiently secured. .
また、排気ガスの流量が多い場合(換言すれば、エンジン回転数が高速域にある場合)には、前記回転機構によって複数の前記可変ノズルを開く方向へ同期して回転させる。これにより、前記タービンインペラ側へ供給される排気ガスのガス流路面積を大きくして、多くの排気ガスを供給する(前記可変ノズルユニットの通常の作用)。 Further, when the flow rate of the exhaust gas is large (in other words, when the engine speed is in a high speed range), the rotation mechanism rotates the plurality of variable nozzles in synchronization with each other in the opening direction. Thereby, the gas flow passage area of the exhaust gas supplied to the turbine impeller side is increased, and a large amount of exhaust gas is supplied (normal operation of the variable nozzle unit).
前記可変ノズルユニットの通常の作用の他に、各ベースリングの対向面、各可変ノズルの一側面、及び各可変ノズルの他側面に窒化処理が施されているため、各ベースリングの対向面、各可変ノズルの一側面、及び各可変ノズルの他側面の表面硬度を十分に高めることができる。これにより、一方の前記ベースリングの対向面と前記可変ノズルの一側面との間の摺動抵抗、及び他方の前記ベースリングの対向面と前記可変ノズルの他側面との間の摺動抵抗を十分に低減することができる(前記可変ノズルユニットの特有の作用)。 In addition to the normal action of the variable nozzle unit, the facing surface of each base ring, one side surface of each variable nozzle, and the other side surface of each variable nozzle are subjected to nitriding treatment, so that the facing surface of each base ring, The surface hardness of one side surface of each variable nozzle and the other side surface of each variable nozzle can be sufficiently increased. Thereby, the sliding resistance between the facing surface of one of the base rings and one side surface of the variable nozzle, and the sliding resistance between the facing surface of the other base ring and the other side surface of the variable nozzle are reduced. This can be sufficiently reduced (the characteristic action of the variable nozzle unit).
第2の本発明は、 エンジンからの排気ガスのエネルギーを利用して、前記エンジンに供給される空気を過給する可変容量型過給機において、第1の本発明からなる可変ノズルユニットを具備したことを要旨とする。 The second of the present invention utilizes the energy of the exhaust gas from the engine, the variable capacity supercharger for supercharging air to be supplied to said engine, comprising a variable nozzle unit comprising a first invention The summary is as follows.
第2の本発明によると、第1の本発明による作用と同様の作用を奏する。 According to the second aspect of the present invention , the same effect as that of the first aspect of the present invention is achieved.
本発明によれば、一方の前記ベースリングの対向面と前記可変ノズルの一側面との間の摺動抵抗等を十分に低減できるため、複数の前記可変ノズルを開く方向へ同期して回転させる時(開動作時)と絞る方向へ同期して回転させる時(絞り動作時)との間で、同じノズル開度(複数の前記可変ノズルの開度)におけるタービン回転速度差(タービン回転速度のヒステリシス)を0に近づけて、前記可変容量型過給機の制御性能を高いレベルまで確保することができる。 According to the present invention, the sliding resistance between the facing surface of one of the base rings and one side surface of the variable nozzle can be sufficiently reduced, so that the plurality of variable nozzles are rotated in synchronization with the opening direction. Difference in turbine rotation speed (turbine rotation speed) at the same nozzle opening (openings of the plurality of variable nozzles) between the time of rotation (during opening operation) and the time of rotation in synchronization with the direction of throttling (during throttling operation) Hysteresis) can be brought close to 0, and the control performance of the variable capacity supercharger can be ensured to a high level.
本発明の実施形態について図1から図5を参照して説明する。なお、図中、「FF」は、前方向、「FR」は、後方向をそれぞれ指している。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the figure, “FF” indicates the forward direction, and “FR” indicates the backward direction.
図3に示すように、本発明の実施形態に係る車両用の可変容量型の可変容量型過給機1は、エンジン(図示省略)からの排気ガスのエネルギーを利用して、エンジンに供給される空気を過給(圧縮)するものである。そして、可変容量型の可変容量型過給機1の具体的な構成等は、以下のようになる。
As shown in FIG. 3, a variable displacement variable displacement supercharger 1 for a vehicle according to an embodiment of the present invention is supplied to an engine using the energy of exhaust gas from an engine (not shown). The air is supercharged (compressed). The specific configuration of the variable capacity type
可変容量型過給機1は、ベアリングハウジング3を具備しており、ベアリングハウジング3内には、複数のラジアルベアリング5及び複数のスラストベアリング7が設けられている。また、複数のベアリング5,7には、前後方向へ延びたロータ軸(タービン軸)9が回転可能に設けられており、換言すれば、ベアリングハウジング3には、ロータ軸9が複数のベアリング5,7を介して回転可能に設けられている。
The
ベアリングハウジング3の後側には、遠心力を利用して空気を圧縮するコンプレッサ11が配設されており、コンプレッサ11の具体的な構成は、次のようになる。
A
ベアリングハウジング3の後側には、コンプレッサハウジング13が設けられており、コンプレッサハウジング13内には、コンプレッサインペラ15が軸心(コンプレッサインペラ15の軸心、換言すれば、ロータ軸9の軸心)周りに回転可能に設けられている。また、コンプレッサインペラ15は、ロータ軸9の後端部に一体的に連結されたコンプレッサホイール17と、コンプレッサホイール17の外周面に周方向に間隔を置いて設けられた数枚のコンプレッサブレード19とを備えている。
A
コンプレッサハウジング13におけるコンプレッサインペラ15の入口側(コンプレッサハウジング13の前側)には、空気を取入れる空気取入口21が形成されており、空気取入口21は、エアクリーナ(図示省略)に接続可能である。また、ベアリングハウジング3とコンプレッサハウジング13との間におけるコンプレッサインペラ15の出口側には、圧縮された空気を昇圧する環状のディフューザ流路23が形成されており、ディフューザ流路23は、空気取入口21に連通してある。更に、コンプレッサハウジング13の内部には、コンプレッサスクロール流路25が形成されており、コンプレッサスクロール流路25は、ディフューザ流路23に連通してある。そして、コンプレッサハウジング13の適宜位置には、圧縮された空気を排出する空気排出口27が形成されており、空気排出口27は、コンプレッサスクロール流路25に連通してあって、エンジンの吸気マニホールド(図示省略)に接続可能である。
An
ベアリングハウジング3の前側には、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力(回転トルク)を発生させるタービン29が配設されており、タービン29の具体的な構成は、次のようになる。
A
図2及び図3に示すように、ベアリングハウジング3の前側には、タービンハウジング31が設けられており、タービンハウジング31は、ベアリングハウジング3の前側に締結ボルト(図示省略)を介して設けられた第1タービンハウジング33と、第1タービンハウジング33の前側に締結ボルト(図示省略)を介して設けられた第2タービンハウジング35を備えている。また、タービンハウジング31内には、タービンインペラ37が軸心(タービンインペラ37の軸心、換言すれば、ロータ軸9の軸心)周りに回転可能に設けられており、タービンインペラ37は、ロータ軸9の前端部に一体的に形成されたタービンホイール39と、タービンホイール39の外周面に周方向に間隔を置いて設けられた複数のタービンブレード41とを備えている。なお、前述のように、タービンインペラ37は、ロータ軸9及びコンプレッサインペラ15と同じ回転速度であって、タービンインペラ37の回転速度のことをタービン回転速度という。
As shown in FIGS. 2 and 3, a
タービンハウジング31(第1タービンハウジング33)の適宜位置には、排気ガスを取入れるガス取入口43が形成されており、ガス取入口43は、エンジンの排気マニホールド(図示省略)に接続可能である。また、タービンハウジング31(第1タービンハウジング33)の内部には、タービンスクロール流路45が形成されており、タービンスクロール流路45は、ガス取入口43に連通してある。更に、タービンハウジング31(第2タービンハウジング35)におけるタービンインペラ37の出口側(タービンハウジング31の後側)には、排気ガスを排出するガス排出口47が形成されており、ガス排出口47は、タービンスクロール流路45に連通してあって、触媒(図示省略)に接続可能である。
A
タービンハウジング31内には、タービンインペラ37側へ供給される排気ガスの流路面積(流量)を可変する可変ノズルユニット49がタービンインペラ37を囲むように設けられている。そして、可変ノズルユニット49の構成は、次のようになる。
In the
第2タービンハウジング35の後側には、第1ベースリングとしてタービンインペラ(複数のタービンブレード41の外縁)を覆うシュラウド(シュラウドリング)51が締結ボルト(図示省略)を介して設けられており、シュラウド51には、複数の第1ガイド穴53が周方向に等間隔に形成されている。また、シュラウド51には、第2ベースリングとして間隙調整プレート55が複数の連結ピン57を介して対向離隔した状態で一体的に連結されており、間隙調整プレート55には、複数の第2ガイド穴59が周方向に等間隔に形成されている。
On the rear side of the
シュラウド51と間隙調整プレート55の間には、複数の可変ノズル61が等間隔に配設されており、各可変ノズル61は、タービンインペラ37の軸心に平行な軸心周りに回転可能である。また、各可変ノズル61の一側面(前側面)は、シュラウド51の対向面に摺動可能であって、各可変ノズル61の他側面(後側面)は、間隙調整プレートの対向面に摺動可能である。更に、各可変ノズル61の一側面には、第1ノズル軸63が一体形成されており、第1ノズル軸63は、シュラウド51の対応する第1ガイド穴53に支持されている。同様に、各可変ノズル61の他側面には、第2ノズル軸65が第1ノズル軸63と同心上に一体形成されており、第2ノズル軸65は、間隙調整プレート55の対応する第2ガイド穴59に支持されている。
A plurality of
可変ノズルユニット49は、複数の可変ノズル61を開く方向及び絞る方向(閉じる方向)へ同期して回転させる回転機構(同期回転機構)67を備えている。
The
具体的には、シュラウド51には、駆動リング69がタービンインペラ37の軸心周りに回転可能に設けられており、駆動リング69の内周面は、シュラウド51の外周面の前端側部分に摺動可能である。また、駆動リング69には、複数の矩形の同期用接続片71が取付ピン73のかしめによって周方向に等間隔に一体的に設けられており、駆動リング69の適宜位置には、矩形の駆動用接続片75が取付ピン77のかしめによって一体的に設けられている。そして、各可変ノズル61の第1ノズル軸63の先端部(前端部)には、U字形状の同期用伝達リンク79が一体的に連結されており、各同期用伝達リンク79の先端部は、対応する同期用接続片71に挟むように係合してある。更に、タービンハウジング31(第2タービンハウジング35)には、駆動軸81がタービンインペラ37の軸心に平行な軸心周りに回転可能に設けられており、駆動軸81の一端部(前端部)は、駆動軸81を回転させるステッピングモータ等のアクチュエータ(図示省略)に伝達レバー83等を介して連動連結されている。また、駆動軸81の他端部(後端部)には、U字形状の駆動用伝達リンク85が一体的に連結されており、駆動用伝達リンク85の先端部は、駆動用接続片75に挟むように係合してある。
Specifically, the
続いて、可変ノズルユニット49の特徴部分について説明する。
Next, the characteristic part of the
シュラウド51の全表面のうち第1ガイド穴53の内周面を除く部位(全表面の大部分)には、窒化処理の一例として塩浴軟窒化処理(タフトライド処理)が施されており、換言すれば、塩浴軟窒化処理によって窒化物層が形成されている。また、シュラウド51の各第1ガイド穴53は、全表面が塩浴軟窒化処理済みのシュラウド51に対して機械加工を施すことによって形成されており、換言すれば、シュラウド51の各第1ガイド穴53の内周面に対しては塩浴軟窒化処理が省略されている。なお、シュラウド51の全表面の大部分に塩浴軟窒化処理が施される代わりに、シュラウド51の対向面(可変ノズル61の一側面が摺動する面)及び外周面の前端側部分(駆動リング69の内周面が摺動する面)にのみ塩浴軟窒化処理が施されるようにしても構わない。なお、図1中において、塩浴軟窒化処理を施した部位は、点ハッチング又は太線で示されている。
A portion of the entire surface of the
間隙調整プレート55の全表面のうち第2ガイド穴59の内周面を除く部位(全表面の大部分)には、塩浴軟窒化処理が施されており、換言すれば、塩浴軟窒化処理によって窒化物層が形成されている。また、間隙調整プレート55の各第2ガイド穴59は、全表面が塩浴軟窒化処理済みの間隙調整プレート55に対して機械加工を施すことによって形成されており、換言すれば、間隙調整プレート55の各第2ガイド穴59の内周面に対して塩浴軟窒化処理が省略されている。なお、間隙調整プレート55の全表面の大部分に塩浴軟窒化処理が施される代わりに、間隙調整プレート55の対向面(可変ノズル61の他側面が摺動する面)にのみ塩浴軟窒化処理が施されるようにしても構わない。
A portion of the entire surface of the
各可変ノズル61の全表面(第1ノズル軸63の外周面及び第2ノズル軸65の外周面を含む)には、塩浴軟窒化処理が施されており、換言すれば、塩浴軟窒化処理によって窒化物層が形成されている。なお、各可変ノズル61の全表面に塩浴軟窒化処理が施される代わりに、各可変ノズル61の一側面、各可変ノズル61の他側面、各可変ノズル61の第1ノズル軸63の外周面、及び各可変ノズル61の第2ノズル軸65の外周面にのみ塩浴軟窒化処理が施されるようにしても構わない。
The entire surface of each variable nozzle 61 (including the outer peripheral surface of the
駆動リング69の全表面には、塩浴軟窒化処理が施されており、換言すれば、塩浴軟窒化処理によって窒化物層が形成されている。なお、駆動リング69の全表面に塩浴軟窒化処理が施される代わりに、駆動リング69の内周面にのみ塩浴軟窒化処理が施されるようにしても構わない。
The entire surface of the
続いて、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。 Then, the effect | action and effect of embodiment of this invention are demonstrated.
ガス取入口43から取入れた排気ガスをタービンスクロール流路45を経由してタービンインペラ37の入口側から出口側(排気ガスの流れ方向から見て上流側から下流側)へ流通させることにより、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力(回転トルク)を発生させて、ロータ軸9及びコンプレッサインペラ15をタービンインペラ37と一体的に回転させることができる。これにより、空気取入口21から取入れた空気を圧縮して、ディフューザ流路23及びコンプレッサスクロール流路25を経由して空気排出口27から排出することができ、エンジンに供給される空気を過給することができる。
The exhaust gas taken in from the
ここで、排気ガスの流量が少ない場合(換言すれば、エンジン回転数が低速域にある場合)には、アクチュエータによって駆動軸81を一方向に回転させることにより、駆動用伝達リンク85及び複数の同期用伝達リンク79を適宜に揺動させつつ、複数の可変ノズル61を絞る方向へ同期して回転させる。これにより、タービンインペラ37側に供給される排気ガスの流路面積(タービンインペラ37のスロート面積)を小さくして、排気ガスの流速を高め、タービンインペラ37の仕事を十分に確保する。
Here, when the flow rate of the exhaust gas is small (in other words, when the engine speed is in the low speed range), the
また、排気ガスの流量が多い場合(換言すれば、エンジン回転数が高速域にある場合)には、アクチュエータによって駆動軸81を他方向に回転させることにより、駆動用伝達リンク85及び複数の同期用伝達リンク79を適宜に揺動させつつ、複数の可変ノズル61を開く方向へ同期して回転させる。これにより、タービンインペラ37側に供給される排気ガスの流路面積を大きくして、多くの排気ガスを供給する。(可変容量型過給機1の通常の作用)。
When the exhaust gas flow rate is high (in other words, when the engine speed is in the high speed range), the
可変容量型過給機1の通常の作用の他に、シュラウド51の対向面、間隙調整プレート55の対向面、各可変ノズル61の一側面、各可変ノズル61の他側面、各可変ノズル61の第1ノズル軸63の外周面、及び各可変ノズル61の第2ノズル軸65の外周面にそれぞれ塩浴軟窒化処理が施されているため、シュラウド51の対向面等の表面硬度を十分に高めることができる。これにより、シュラウド51の対向面と可変ノズル61の一側面との間の摺動抵抗、間隙調整プレート55の対向面と可変ノズル61の他側面との間の摺動抵抗、各可変ノズル61の第1ノズル軸63の外周面とシュラウド51の第1ガイド穴53の内周面との間の摺動抵抗、及び各可変ノズル61の第2ノズル軸65の外周面と間隙調整プレート55の第2ガイド穴59の内周面との間の摺動抵抗を十分に低減することができる。
In addition to the normal operation of the
また、シュラウド51の外周面の前端側部分及び駆動リング69の内周面に対してそれぞれ塩浴軟窒化処理が施されているため、シュラウド51の外周面の前端側部分及び駆動リング69の内周面の表面硬度を十分に高めることができる。これにより、シュラウド51の外周面の前端側部分と駆動リング69の内周面との間の摺動抵抗を十分に低減することができる。
Further, since the salt bath soft nitriding treatment is performed on the front end side portion of the outer peripheral surface of the
更に、シュラウド51の各第1ガイド穴53の内周面及び間隙調整プレート55の各第2ガイド穴59の内周面に対してはそれぞれ塩浴軟窒化処理が省略されているため、シュラウド51の各第1ガイド穴53及び間隙調整プレート55の各第2ガイド穴59の酸化膨張を抑えて、各可変ノズル61の作動渋りを十分に低減することができる(可変容量型過給機1の特有の作用)。
Further, since the salt bath soft nitriding treatment is omitted for the inner peripheral surface of each
本発明の実施形態によれば、シュラウド51の対向面と可変ノズル61の一側面との間の摺動抵抗等を十分に低減できると共に、各可変ノズル61の作動渋りを十分に低減できるため、複数の可変ノズル61を開く方向へ同期して回転させる時(開動作時)と絞る方向へ同期して回転させる時(絞り動作時)との間で、同じノズル開度(複数の可変ノズル61の開度)におけるタービン回転速度差(タービン回転速度のヒステリシス)を0に近づけて、可変容量型過給機1の制御性能を高いレベルまで確保することができる。
According to the embodiment of the present invention, the sliding resistance between the facing surface of the
更に、発明者は、本発明の効果を確認するために、本発明の実施形態に係るタービン29を発明品として試作し、可変ノズルユニット49の構成部材(シュラウド51等)に塩浴軟窒化処理を施していない点のみが本発明の実施形態に係るタービン29と異なる比較例に係るタービン(図示量略)を比較品として試作し、発明品及び比較品について実際の運転条件を模擬して性能試験を行い、その結果をまとめると、図6(a)(b)に示すようになった。即ち、比較品については、同じノズル開度におけるタービン回転速度のヒステリシスが生じるのに対して、発明品については、同じノズル開度におけるタービン回転速度のヒステリシスがほぼ0になるという、予想外の顕著な効果が確認された。
Furthermore, in order to confirm the effect of the present invention, the inventor made a prototype of the
なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、例えば、次のように種々の態様で実施可能である。即ち、第1ノズル軸63及び第2ノズル軸65を有した両端支持タイプの可変ノズル61を具備した可変ノズルユニット49にだけでなく、第1ノズル軸63及び第2ノズル軸65のうちのいずれかのノズル軸を有した片持ち支持タイプの可変ノズルを具備した可変ノズルユニットに適用しても構わない。また、可変ノズルユニット49の構成に用いられた塩浴軟窒化処理をガス窒化処理等の別の窒化処理に変更しても構わない。更に、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。
In addition, this invention is not restricted to description of the above-mentioned embodiment, For example, it can implement in a various aspect as follows. That is, not only the
1 可変容量型過給機
3 ベアリングハウジング
9 ロータ軸
11 コンプレッサ
13 コンプレッサハウジング
15 コンプレッサインペラ
29 タービン
31 タービンハウジング
33 第1タービンハウジング
35 第2タービンハウジング
37 タービンインペラ
49 可変ノズルユニット
51 シュラウド
53 第1ガイド穴
55 間隙調整プレート
57 連結ピン
59 第2ガイド穴
61 可変ノズル
63 第1ノズル軸
65 第2ノズル軸
67 回転機構
69 駆動リング
71 同期用接続片
73 取付ピン
75 駆動用接続片
77 取付ピン
79 同期用伝達リンク
81 駆動軸
83 伝達レバー
85 駆動用伝達リンク
DESCRIPTION OF
Claims (7)
離隔対向した状態で一体的に連結され、少なくともいずれかに複数のガイド穴が周方向に等間隔に形成された一対のベースリングと、
一対の前記ベースリングの間に周方向に等間隔に配設され、前記タービンインペラの軸心に平行な軸心周りに回転可能であって、一側面が一方の前記ベースリングの対向面に摺動可能でかつ他側面が他方の前記ベースリングの対向面に摺動可能であって、少なくともいずれかの側面に一体形成されかつ対応する前記ガイド穴に回転可能に支持されるノズル軸を有した複数の可変ノズルと、
複数の前記可変ノズルを開く方向及び絞る方向へ同期して回転させる回転機構と、を具備し、
各ベースリングの対向面、各可変ノズルの一側面、及び各可変ノズルの他側面に窒化処理が施されている一方、各ガイド穴の内周面に窒化処理が施されていない、可変ノズルユニット。 In the variable nozzle unit that varies the flow area of the exhaust gas supplied to the turbine impeller side in the variable capacity supercharger,
A pair of base rings that are integrally connected in a state of being opposed to each other, and at least one of which has a plurality of guide holes formed at equal intervals in the circumferential direction;
A pair of the base rings are arranged at equal intervals in the circumferential direction, are rotatable about an axis parallel to the axis of the turbine impeller, and one side surface slides on the opposite surface of the one base ring. The nozzle shaft is movable and the other side surface is slidable on the opposite surface of the other base ring, is integrally formed on at least one side surface, and is rotatably supported in the corresponding guide hole. A plurality of variable nozzles;
A rotation mechanism that rotates the variable nozzles in synchronization with a direction in which the variable nozzles are opened and squeezed; and
A variable nozzle unit in which the facing surface of each base ring, one side surface of each variable nozzle, and the other side surface of each variable nozzle are subjected to nitriding treatment, but the inner peripheral surface of each guide hole is not subjected to nitriding treatment .
いずれかの前記ベースリングに回転可能に設けられ、内周面がいずれかの前記ベースリングの外周面に摺動可能な駆動リングと、
前記駆動リングに等間隔に設けられた複数の接続片と、
各可変ノズルの前記ノズル軸に一体的に連結され、先端部が対応する前記接続片に係合した伝達リンクと、
前記駆動リングを回転させるアクチュエータと、を備えており、
いずれかの前記ベースリングの外周面及び前記駆動リングの内周面に窒化処理が施されている、請求項1又は請求項2に記載の可変ノズルユニット。 The synchronous rotation mechanism is
A drive ring that is rotatably provided on any of the base rings and whose inner peripheral surface is slidable on the outer peripheral surface of any of the base rings;
A plurality of connection pieces provided at equal intervals on the drive ring;
A transmission link integrally connected to the nozzle shaft of each variable nozzle and having a tip engaged with the corresponding connecting piece;
Equipped with an actuator for rotating the drive ring,
Any of the nitriding treatment to the outer peripheral surface and inner peripheral surface of the drive ring of the base ring is applied, a variable nozzle unit according to claim 1 or claim 2.
請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載の可変ノズルユニットを具備している、可変容量型過給機。 In the variable capacity supercharger that uses the energy of exhaust gas from the engine to supercharge the air supplied to the engine,
It is provided with a variable nozzle unit according to any one of claims 1 to 4, a variable capacity turbocharger.
一対の前記ベースリングの間に配設され、前記ガイド穴に回転可能に支持されるノズル軸を有した可変ノズルと、A variable nozzle having a nozzle shaft disposed between the pair of base rings and rotatably supported in the guide hole;
前記可変ノズルを回転させる回転機構と、を含む可変ノズルユニットであって、A variable nozzle unit including a rotation mechanism for rotating the variable nozzle,
一対の前記ベースリングの対向面、前記可変ノズルの一側面、及び前記可変ノズルの他側面に窒化処理が施されている一方、前記ガイド穴の内周面に窒化処理が施されない、可変ノズルユニット。A variable nozzle unit in which the opposing surfaces of the pair of base rings, one side surface of the variable nozzle, and the other side surface of the variable nozzle are subjected to nitriding treatment, while the inner peripheral surface of the guide hole is not subjected to nitriding treatment .
第2ガイド穴が形成されており、前記第1ノズルリングに対向する第2ノズルリングと、A second nozzle ring formed with a second guide hole and facing the first nozzle ring;
前記第1ノズルリングと前記第2ノズルリングの間に配設され、前記第1ノズルリング及び前記第2ノズルリングに対して摺動可能な可変ノズルと、A variable nozzle disposed between the first nozzle ring and the second nozzle ring and slidable relative to the first nozzle ring and the second nozzle ring;
前記可変ノズルに形成されると共に前記第1ガイド穴及び前記第2ガイド穴に支持されたノズル軸と、を有し、A nozzle shaft formed on the variable nozzle and supported by the first guide hole and the second guide hole;
前記可変ノズルと前記第1ノズルリングにおいて互いに摺動する面、及び前記可変ノズルと前記第2ノズルリングにおいて互いに摺動する面には窒化物層が形成されている一方、前記第1ガイド穴の内周面及び前記第2ガイド穴の内周面には窒化物層が形成されていない、可変ノズルユニット。Nitride layers are formed on the surfaces of the variable nozzle and the first nozzle ring that slide with each other and the surfaces of the variable nozzle and the second nozzle ring that slide with each other. The variable nozzle unit, wherein a nitride layer is not formed on the inner peripheral surface and the inner peripheral surface of the second guide hole.
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