JP5984789B2 - Exhaust guide assembly for VGS type turbocharger - Google Patents
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Description
本発明は、自動車用エンジン等に用いられるVGSタイプターボチャージャ〔VGSはVariable Geometry Systemの略〕において、可変翼を適宜回動させタービンロータに送り込む排気ガスの流量を調整する可変機構に関するものであって、特に可変翼を回動させる駆動伝達用のドライブリングの作動機構を見直すことにより、当該作動のシンプル化を図り、もって構成部材の削減化(コスト低減化)や軽量化に寄与するようにした新規な排気ガイドアッセンブリに係るものである。 The present invention relates to a variable mechanism for adjusting the flow rate of exhaust gas fed to a turbine rotor by appropriately rotating variable blades in a VGS type turbocharger (VGS is an abbreviation of Variable Geometry System) used for an engine for an automobile or the like. In particular, by reviewing the operating mechanism of the drive ring for driving transmission that rotates the variable wing, the operation is simplified, so that it contributes to the reduction of components (cost reduction) and weight reduction. It relates to the new exhaust guide assembly.
自動車用エンジンの高出力化、高性能化の一手段として用いられる過給機としてターボチャージャが知られており、このものはエンジンの排気エネルギによってタービンロータを駆動し、このタービンロータの出力によってコンプレッサを回転させ、エンジンに自然吸気以上の過給状態をもたらす装置である。このターボチャージャは、エンジンが低速回転しているときには、排気流量の低下によりタービンロータがほとんど働かず、従って高回転域まで回るエンジンにあってはタービンロータが効率的に回るまでのもたつき感と、その後の一挙に吹き上がるまでの所要時間いわゆるターボラグ等が生ずることを免れないものであった。また、もともとエンジンの回転数が低いディーゼルエンジンでは、ターボ効果を得にくいという欠点があった。 A turbocharger is known as a turbocharger used as a means for increasing the output and performance of an automobile engine. The turbocharger drives a turbine rotor by the exhaust energy of the engine, and a compressor is output by the output of the turbine rotor. Is a device that brings the engine to a supercharged state that is higher than that of natural intake. When the engine is rotating at a low speed, this turbocharger has a feeling of stickiness until the turbine rotor rotates efficiently in an engine that rotates to a high rotation range because the turbine rotor hardly works due to a decrease in the exhaust flow rate. It was inevitable that so-called turbo lag, etc. would be required for the subsequent blow-up. In addition, a diesel engine having a low engine speed originally has a drawback that it is difficult to obtain a turbo effect.
このため低回転域からでも効率的に作動するVGSタイプのターボチャージャが開発されてきている。このものは、組み込まれている排気ガイドアッセンブリにより、少ない排気流量を可変翼(羽)で適宜絞り込み、排気の速度を増し、タービンロータの仕事量を大きくすることで、低速回転時でも高出力を発揮できるようにしたものである。
このため排気ガイドアッセンブリにあっては、別途可変翼の可変機構等を必要とするものであって、円環状のフレーム基材に周状に等配された複数の可変翼と、これらを一斉に且つ均等に開閉させるためのドライブリングを含む可変駆動機構が設けられている。そして、外部に設けられたアクチュエータからのシフト駆動を受けて、まずドライブリングが回動し、この回動動作をレバープレートを介して可変翼に伝え、最終的に複数の可変翼が一斉に且つ均等に開閉(回動)するものである。なお、本出願人も、この種のVGSタイプターボチャージャに関し、鋭意研究や開発を重ね、多くの特許出願に至っている(例えば特許文献1参照)。とりわけ、この特許文献1は、ドライブリングに関する発明であって、既に特許査定に至っている(特許第4098821号)。
For this reason, VGS type turbochargers have been developed that operate efficiently even in the low rotation range. With this built-in exhaust guide assembly, a small exhaust flow rate is appropriately throttled with variable blades (wings), the exhaust speed is increased, and the work of the turbine rotor is increased, resulting in high output even at low speeds. It is something that can be demonstrated.
For this reason, the exhaust guide assembly requires a variable mechanism of a variable blade separately, and a plurality of variable blades arranged circumferentially on an annular frame base material, and these together. A variable drive mechanism including a drive ring for evenly opening and closing is provided. Then, in response to the shift drive from the externally provided actuator, the drive ring first rotates, and this rotational operation is transmitted to the variable wings via the lever plate. It opens and closes (turns) evenly. The present applicant has also conducted extensive research and development on this type of VGS type turbocharger and has led to numerous patent applications (see, for example, Patent Document 1). In particular, this
ここでドライブリング31′は、例えば図8に示すように、タービンロータの外側を回動(回転)して可変翼1′に回動を伝達するものであり、このためドライブリング31′の周辺には、ドライブリング31′を円滑に作動させるためのガイド部材(規制部材)が径方向及び軸方向に設けられるのが一般的であった。すなわち、本図では符号Grが、ドライブリング31′の内周側に設けられたガイド部材(径方向ガイド)であり、これはドライブリング31′の内周側と幾らかのクリアランス(間隙)CLrをあけて設けられ、このガイド部材Grによってドライブリング31′は、周方向の回動がある一定の円周上に規制される(ガイドされる)。
また、図中符号Gjは、フレーム基材2′(可変翼支持フレーム基材21′)に対しドライブリング31′を挟み込むように設けられたピン状のガイド部材(軸方向ガイド)であり、これはドライブリング31′の端面と幾らかのクリアランス(間隙)CLjをあけて設けられ、これによってドライブリング31′は軸方向の移動が規制される(言わば抜け止め)。そして、ドライブリング31′は、これら径方向と軸方向とにおいて確保された両方のクリアランスCLr、CLjによって回動自在に保持される。
Here, for example, as shown in FIG. 8, the
Reference numeral Gj in the figure denotes a pin-shaped guide member (axial guide) provided so as to sandwich the
なお、このようなガイド部材Gr、Gjは、単なる規制部材(ガイド部材)ではなく、作動中、可変翼1′等の排気ガイドアッセンブリAS′の構成部材が、高温・排ガスに曝されることを考慮すると、熱膨張(熱変形)を生じても、ある程度のクリアランスを維持し、ドライブリング31′が円滑に作動できるように構成する必要がある。
このようにVGSタイプの排気ガイドアッセンブリAS′は、可変機構3′だけをとっても、通常のものよりも構造や形状を複雑化させなければならず、VGSタイプでは、このような複雑化構造が半ば既成概念と考えられていた。しかし、この種の自動車業界・自動車関連部品業界にあっては、軽量化やコスト低減化は常に求められる至上命題(課題)であり、価格競争は日々熾烈になる一方である。このようなことからVGSタイプの可変機構3′であっても、構造のシンプル化、構成部材の削減化(コスト低減)、軽量化などにおいて更なる改善が求められていた。
Such guide members Gr and Gj are not mere restriction members (guide members), but the components of the exhaust guide assembly AS ′ such as the
As described above, the VGS type exhaust guide assembly AS ′ must have a more complicated structure and shape than a normal one even if only the
このようなことから、本出願人は上記径方向及び軸方向のガイド部材Gr、Gjを特に要しない排気ガイドアッセンブリAS′の開発を試み、特許出願及び特許取得に至っている(例えば特許文献2参照)。この特許文献2では、ドライブリング31′の径方向及び軸方向ガイドを、他の構成部材に担わせる思想であるが、この特許文献2でも、以下のような点でまだ改善の余地があった。
すなわち、特許文献2では、上記レバープレート35′は全体的に細長状に形成されるものの、ドライブリング31′との係合端部(回動入力端38′)では、この係合のためにドライブリング31′側に折り返される形状であった(上記図8参照)。もとよりレバープレート35′はドライブリング31′の回動を可変翼1′に伝達する部材であり、可変翼1′に固定される端部(回動出力端39′)を軸芯として回動するものであるから、回動入力端38′が折り返し状に形成されると、回動中心から最も離れた部位に、レバープレート35′の重心が偏ることとなり、絶えず回動作動を受けるレバープレート35′としては、耐久性の観点から、必ずしも好ましい構造ではなかった。
もちろん、レバープレート35′が上記のような折り返しを有していても、本出願人は充分な試験を行った上で採用した構造(形状)であるため、実使用には耐え得るものの、長時間の使用、過酷な環境下での使用を考慮すると、レバープレート35′の形状や、これに見合ったドライブリング31′の規制(特に軸方向規制)等においてまだ改善の余地があった。
For this reason, the present applicant has attempted to develop an exhaust guide assembly AS ′ that does not require the radial and axial guide members Gr and Gj, and has obtained a patent application and patent acquisition (see, for example, Patent Document 2). ). In this
That is, in
Of course, even if the
本発明は、このような背景を認識してなされたものであって、ドライブリングの回動を可変翼に伝達するレバープレートの形状を見直し、更には当該レバープレートにドライブリングの軸方向の移動を規制する作用(ガイド作用)も担わせ、レバープレートや可変機構のシンプル化、あるいは排気ガイドアッセンブリの軽量化やコスト低減化等を達成するようにした新規な排気ガイドアッセンブリの開発を試みたものである。 The present invention has been made in view of such a background. The shape of the lever plate that transmits the rotation of the drive ring to the variable wing is reviewed, and further, the axial movement of the drive ring to the lever plate is performed. This is an attempt to develop a new exhaust guide assembly that also achieves the simplification of the lever plate and variable mechanism, or the weight reduction and cost reduction of the exhaust guide assembly. It is.
すなわち請求項1記載の排気ガイドアッセンブリは、
タービンロータの外周位置に配置された複数の可変翼を、レバープレートを介してドライブリングのシフトにより回動させ、
エンジンから排出された比較的少ない排気ガスを、この可変翼によって適宜絞り込み、排気ガスの速度を増幅させ、排気ガスのエネルギでタービンロータを回し、タービンロータに直結されたコンプレッサで自然吸気以上の空気をエンジンに送り込み、低速回転時であってもエンジンが高出力を発揮できるようにしたVGSタイプのターボチャージャに組み込まれる排気ガイドアッセンブリであって、
前記ドライブリングは、可変翼の軸方向に段差を有するように形成される一方、前記レバープレートは、当該軸方向に段差や折り返しを有することなく形成され、
且つ当該レバープレートは、一方の端部が前記ドライブリングに係合してドライブリングからの回動が入力される回動入力端を有するとともに、反対側の端部が可変翼の軸部に固定されドライブリングからの回動を可変翼に出力する回動出力端を有するものであり、
なお且つレバープレートは、前記回動入力端と回動出力端との間においてドライブリングに臨むほぼフラットな面をドライブリングに当接させることにより、ドライブリングの軸方向の移動を規制する構成であり、
更に前記ドライブリングとレバープレートとの係合は、ドライブリングに開口した孔にレバープレートの回動入力端を収め、回動伝達時には双方を互いに回転滑り接触させるようにした係合であり、
また前記ドライブリングは、可変翼の軸方向に形成される段差を境に小円板部と大円板部とを具えて成り、
前記ドライブリングに形成される係合用の孔は、当該段差を跨いで小円板部と大円板部とに到達するように開口されることを特徴として成るものである。
That is, the exhaust guide assembly according to
A plurality of variable blades arranged at the outer peripheral position of the turbine rotor are rotated by a drive ring shift through a lever plate,
A relatively small amount of exhaust gas discharged from the engine is appropriately throttled by the variable blades, the speed of the exhaust gas is amplified, the turbine rotor is rotated by the energy of the exhaust gas, and the air directly above the natural intake air by the compressor directly connected to the turbine rotor Is an exhaust guide assembly built into a VGS type turbocharger that allows the engine to exhibit high output even during low-speed rotation,
The drive ring is formed to have a step in the axial direction of the variable wing, while the lever plate is formed without a step or a turn in the axial direction,
In addition, the lever plate has a rotation input end where one end engages with the drive ring and the rotation from the drive ring is input, and the opposite end is fixed to the shaft portion of the variable blade. And a rotation output end that outputs rotation from the drive ring to the variable wing,
The lever plate is configured to restrict axial movement of the drive ring by causing a substantially flat surface facing the drive ring to abut the drive ring between the rotation input end and the rotation output end. Oh it is,
Further, the engagement between the drive ring and the lever plate is an engagement in which the rotation input end of the lever plate is accommodated in a hole opened in the drive ring, and both are rotated and brought into sliding contact with each other when the rotation is transmitted.
The drive ring comprises a small disc portion and a large disc portion with a step formed in the axial direction of the variable wing as a boundary,
The engagement hole formed in the drive ring is characterized by being opened so as to reach the small disc portion and the large disc portion across the step .
また請求項2記載の排気ガイドアッセンブリは、前記請求項1記載の要件に加え、
前記排気ガイドアッセンブリは、可変翼を回動自在に支持するフレーム基材を有し、このフレーム基材の一部に前記ドライブリングを外嵌めすることにより、ドライブリングの径方向の移動を規制するようにしたことを特徴として成るものである。
Further, the exhaust guide assembly according to
The exhaust guide assembly includes a frame base material that rotatably supports the variable blades, and the drive ring is externally fitted to a part of the frame base material to restrict movement of the drive ring in the radial direction. This is what makes it a feature.
これら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
すなわち請求項1記載の発明によれば、レバープレートは、可変翼の軸方向に段差や折り返しを有することなく形成されるため、極めてシンプルな形状に形成でき、絶えず回動作動を受けるレバープレート、ひいては可変機構の耐久性を向上させることができる。またレバープレートは、本来、ドライブリングの回動を可変翼に伝達するものであるが、このレバープレートにドライブリングの軸方向の移動を規制する作用も担わせるため、当該規制作用を担うための専用の部材が不要となる。このため排気ガイドアッセンブリの軽量化やコストダウンという効果も併せて奏する。
また本発明によれば、駆動係合部としてドライブリングに開口した孔にレバープレートの回動入力端を収め、双方の回転滑り接触によってドライブリングの回動をレバープレートに伝えるものである。このためドライブリングは駆動係合部として開口された孔によって、リング内周縁またはリング外周縁が切り離し状(切り欠き状)に形成されることなく、リング周縁部が内外周ともに連続した状態に形成され、ドライブリングとしての剛性が向上し、可変機構ひいては排気ガイドアッセンブリの耐久性をより一層向上させることができる。
また本発明によれば、ドライブリングに開口する孔(駆動係合部)は、段差を跨いで大円板部と小円板部とに至るように形成されるため、この孔開け加工をファインブランキング加工で行った場合には、ドライブリングを平面部分つまり大円板部と小円板部とで確実に且つ堅固に固定することができ、精度の高い孔開け加工が行える。逆に言えば、開口加工時の孔の端が段差等の傾斜部に掛かった場合には、孔開け対象となるドライブリングを強く押さえることが難しくなり、精度の高い孔開け加工(ファインブランキング加工)が行い難くなる。
なお、段差を跨いで大円板部と小円板部との双方に至るように孔開け加工を施すことで、ドライブリング及びレバープレートの回動時における双方の接触を確実に回避でき、可変機構としての作動の安定性、確実性、信頼性等を担保するものである。すなわち、回動時におけるドライブリングとレバープレートとの接触を回避するだけなら、ドライブリングにおける非干渉部位(例えば小円板部)まで開口する必要はないが、ここまで開口することにより、両部材の接触を完全に回避し、高温・排ガスという過酷な環境下での安定した回動作動が確保できるものである。
The above-described problems can be solved by using the configuration of the invention described in each of the claims.
That is, according to the invention described in
Further, according to the present invention, the rotation input end of the lever plate is accommodated in a hole opened in the drive ring as the drive engagement portion, and the rotation of the drive ring is transmitted to the lever plate by both rotational sliding contact. For this reason, the drive ring is formed by a hole opened as a drive engagement part so that the inner peripheral edge of the ring or the outer peripheral edge of the ring is not separated (notched) and the peripheral edge of the ring is continuous with the inner and outer periphery. As a result, the rigidity of the drive ring is improved, and the durability of the variable mechanism and thus the exhaust guide assembly can be further improved.
In addition, according to the present invention, the hole (drive engagement portion) opened in the drive ring is formed so as to reach the large disc portion and the small disc portion across the step, so that the drilling process is fine. When the blanking process is performed, the drive ring can be securely and firmly fixed to the flat part, that is, the large disk part and the small disk part, and a highly accurate drilling process can be performed. In other words, if the end of the hole in the opening process hits an inclined part such as a step, it becomes difficult to hold down the drive ring to be drilled strongly, and high-precision drilling (fine blanking) Processing) is difficult to perform.
It is possible to reliably avoid contact between the drive ring and the lever plate during rotation by performing drilling so as to reach both the large and small disk parts across the step. This ensures the stability, certainty, reliability, etc. of the operation as a mechanism. That is, if it is only necessary to avoid contact between the drive ring and the lever plate at the time of rotation, it is not necessary to open to a non-interfering part (for example, a small disk portion) in the drive ring. It is possible to completely prevent the contact and secure a stable rotation operation under a severe environment of high temperature and exhaust gas.
また請求項2記載の発明によれば、本来、可変翼を回動自在に支持するフレーム基材に、ドライブリングの径方向の移動を規制する作用も担わせるため、当該作用を担うための専用の部材が不要となる。すなわち、本発明では、ドライブリングの径方向及び軸方向の移動を規制するガイド部材を別途要することがないものであり、より一層の軽量化やコスト低減化を奏する。
In addition, according to the invention described in
本発明を実施するための形態は、以下の実施例に述べるものをその一つとするとともに、更にその技術思想内において改良し得る種々の手法を含むものである。 The mode for carrying out the present invention includes one described in the following embodiments, and further includes various methods that can be improved within the technical idea.
本発明は、ドライブリング31の回動を可変翼1に伝達するレバープレート35の形状をシンプル化し、またこのレバープレート35に、ドライブリング31の軸方向の移動を規制する作用も担わせるようにしたことが大きな特徴である。これによりレバープレート35はもちろん、これを含む可変機構3の作動をより円滑に且つ確実に行わせ、レバープレート35や可変機構3ひいては排気ガイドアッセンブリASの耐久性をも向上させるようにしたものである。
以下、これらを組み込んで成る排気ガイドアッセンブリASから概略的に説明する。
The present invention simplifies the shape of the
Hereinafter, the exhaust guide assembly AS incorporating these components will be schematically described.
排気ガイドアッセンブリASは、特にエンジンの低速回転時において排気ガスGを適宜絞り込んで排気流量を調節するものであり、一例として図1に示すように、ターボチャージャCにおけるタービンロータTの外周に設けられ実質的に排気流量を設定する複数の可変翼1と、可変翼1を回動自在に保持するフレーム基材2と、排気ガスGの流量を適宜設定すべく可変翼1を一定角度回動させる可変機構3とを具えて成るものである。以下各構成部について説明する。
The exhaust guide assembly AS adjusts the exhaust flow rate by appropriately narrowing the exhaust gas G particularly when the engine rotates at a low speed, and is provided on the outer periphery of the turbine rotor T in the turbocharger C as an example, as shown in FIG. A plurality of
まず可変翼1について説明する。このものは一例として図1に示すように、タービンロータTの外周に沿って円弧状に複数(一基の排気ガイドアッセンブリASに対して概ね10〜15個程度)配設され、そのそれぞれが、均等に且つ一斉に回動して排気流量を調節するものである。また可変翼1は、翼部11と、軸部12とを具えて成り、以下、これらについて説明する。
First, the
翼部11は、主にタービンロータTの幅寸法に応じた幅を有するように形成されるものであり、その幅方向における断面が翼形に形成され、排気ガスGが効果的にタービンロータTに向かうように構成される。ここで図1(b)に示すように、翼部11の幅寸法を便宜上、翼幅hとする。
また、翼部11には、軸部12との境界部(接続部)に、軸部12より幾分大径の鍔部13が形成される。なお鍔部13の底面(座面)は、翼部11の端面と、ほぼ同一平面上に形成され、この平面が可変翼1をフレーム基材2に挿入した際の座面となり、タービンロータTにおける幅方向(翼幅hの方向)の位置規制を図る作用を担っている。
The
Further, the
一方、軸部12は、翼部11と一体的に連続形成されるものであり、翼部11を動かす際の回動軸となる。そして、この軸部12の先端には、可変翼1の取付状態の基準となる基準面14が形成される。なお、基準面14は、後述する可変機構3に対しカシメ等によって固定される部位であり、一例として図1に示すように、軸部12を対向的に切り欠いた二平面として形成される。
On the other hand, the
ここで図1に示した可変翼1は、翼部11の一方のみに軸部12が形成された、いわゆる片軸タイプのものである。しかしながら、可変翼1としては、翼部11の両側に軸部12が形成された両軸タイプのものでも構わない。
また軸部12には、通常の軸径よりも一回り大きな径寸法を有する段差部を形成し、後述するフレーム基材2の軸受部23に対し、可変翼1(軸部12)を部分接触(部分摺動)させることが可能である。
Here, the
Further, a step portion having a diameter that is slightly larger than the normal shaft diameter is formed on the
次に、フレーム基材2について説明する。フレーム基材2は、複数の可変翼1を回動自在に保持するフレーム部材として構成されるものであって、一例として図1に示すように、ともにほぼリング状を成す可変翼支持フレーム基材21と対向側フレーム基材22とによって可変翼1(翼部11)を挟み込むように構成される。とりわけ可変翼支持フレーム基材21は、実質的に可変翼1を回動自在に支持(保持)する部材であって、中央部分が開口状態に形成され、その周縁部分に可変翼1の軸部12を受け入れる軸受部23が等配されて成るものである。また、可変翼支持フレーム基材21は、その周縁部分で、後述する可変機構3を支持するものである。
Next, the
一方、上記可変翼支持フレーム基材21に対向して設けられるフレーム基材2が対向側フレーム基材22であり、このものにはタービンロータTのシュラウドの一部となる案内筒部を一体に形成することが可能である(図示略)。ここで図1の実施例では、可変翼支持フレーム基材21のみに軸受部23が形成されたものを示したが、例えば図2(a)に示すように、可変翼1が翼部11の両側に軸部12を有する両軸タイプのものである場合には、対向側フレーム基材22にも軸受部23が形成される。
そして、これら可変翼支持フレーム基材21と対向側フレーム基材22とによって挟み込まれた可変翼1(翼部11)を常に円滑に回動させるには、両部材間の寸法をほぼ一定(概ね可変翼1の翼幅h程度)に維持することが肝要であり、そのため本実施例では一例として軸受部23の外周部分に、四カ所設けられたカシメピン24によって両部材間の寸法を維持している。また、このカシメピン24を受け入れるために可変翼支持フレーム基材21及び対向側フレーム基材22に開孔される孔をピン孔24Pとする。
On the other hand, the
And in order to always rotate the variable wing | blade 1 (wing | blade part 11) pinched | interposed by these variable wing | blade support
また可変翼支持フレーム基材21には、後述するドライブリング31に向かって突出するボス部25が設けられ、例えばこのボス部25にドライブリング31の内周縁(後述する小円板部31S)を外嵌めすることで、ドライブリング31を可変翼支持フレーム基材21上で回動自在に保持するものである。すなわち、当該ボス部25は、ドライブリング31を一定の円周上で回動(回転)させる規制部材(ガイド部位)となるものである。
なお、ボス部25は、可変翼支持フレーム基材21と予め一体で形成しても構わないし、可変翼支持フレーム基材21とは別体のリング状部材として形成しておき、後から可変翼支持フレーム基材21に固定しても構わない。
また、可変翼支持フレーム基材21上においてドライブリング31の回動をよりスムーズに行わせるにあたっては、例えば図2に示すように、可変翼支持フレーム基材21上(上記ボス部25に対してフランジ部26とする)に、ドライブリング31と部分接触を図る突出部27を形成しておくことが好ましい。なお、このような突出部27を付加形成する部材も、可変翼支持フレーム基材21(フランジ部26)に対し一体または別体で形成することが可能である。因みに、上記突出部27を具える部材を、可変翼支持フレーム基材21と別体で形成した場合には、当該部材を可変翼支持フレーム基材21上において常に定位置に取り付けるべく、位置決め構造を採用することが好ましい。
Further, the variable wing support
The
Further, in order to smoothly rotate the
次に、本発明に係る可変機構3について説明する。可変機構3は、排気流量を調節するために可変翼1を適宜回動させるものであり、一例として図1に示すように、排気ガイドアッセンブリAS内において可変翼1の回動を生起するドライブリング31と、該ドライブリング31の回動を、自身の回動によって可変翼1に伝達するレバープレート35とを主な構成部材とする。
なお、本発明では、ドライブリング31については可変翼1の軸方向に段差を有するように形成する一方、レバープレート35については、当該軸方向に段差や折り返しを有することなく形成するものであり、例えば図1に示す実施例では、ほぼ径方向にストレート状に延びる細長状部材としてレバープレート35を形成し、且つ軸方向の肉厚寸法もほぼ一定となるように形成している。
以下、ドライブリング31とレバープレート35について更に説明する。
Next, the
In the present invention, the
Hereinafter, the
まずドライブリング31について説明する。ドライブリング31は、例えば図1〜3、5に示すように中央部が開口され、その周縁部が可変翼1の軸方向に段差を有するように形成される。ここで当該段差部に「31D」の符号を付し、この段差部31Dを境にして外周側に位置する部位を「大円板部31L」、内周側に位置する部位を「小円板部31S」とするものである。すなわち、本実施例では段差部31Dの存在により小円板部31Sが大円板部31Lに対し可変翼支持フレーム基材21に向けて突出するように形成される。逆に言えば、図2(a)に示すように、大円板部31Lが可変翼支持フレーム基材21(フランジ部26)から幾分離開した状態に形成される。
First, the
なお、本実施例では段差部31Dが、一例として図2(a)に併せ示すように、側面断面視で緩やかな曲線や直線を描く段差(小円板部31Sから大円板部31Lまで径寸法が徐々に増加して行く段差)として形成されるが、段差部31Dは必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば図3(b)の部分図に併せ示すように、ほぼ直角に屈曲する段差として形成することも可能である(いわゆるクランク状)。
In this embodiment, as shown in FIG. 2A as an example, the
またドライブリング31には、一例として図3に示すように、正面から視て略矩形状を成す孔(駆動係合部32とする)が放射状に多数開口され、ここに前記レバープレート35の一端を係合させて、ドライブリング31の回動をレバープレート35自身の回動として伝えるものである。
なお、ドライブリング31とレバープレート35との係合は、ドライブリング31に形成した駆動係合部32(ここでは孔)にレバープレート35の一端(後述する回動入力端38)を収め、回動伝達時には例えば図4に示すように、双方を互いに回転滑り接触させるものである。
また、本実施例では、駆動係合部32としての孔を、段差部31Dを跨いで小円板部31Sと大円板部31Lとに至る(到達する)ように形成しており、これについては後述する。
Further, as shown in FIG. 3 as an example, the
The
In this embodiment, the hole as the
またドライブリング31には、アクチュエータACからのシフト駆動が入力される入力部33が形成され、本実施例では図1(c)に併せ示すように、上記駆動係合部32とほぼ同じ孔形状として形成される(図3(a)では、ほぼ真下に位置する孔が入力部33となる)。
なお、図3に示すドライブリング31には、小円板部31Sにおいて、ある程度の角度で切り欠かれている部位があるが、これは一例として図4(a)に示すように、可変翼支持フレーム基材21から立設したピンPに、当該切り欠き部の一端を当接させて、ドライブリング31の回動限界、特にここでは可変翼1の開放限界を規制するものである。因みに、本実施例における可変翼1の閉鎖限界は、一例として図4(b)に示すように、上記図4(a)とは逆方向にドライブリング31を回動させ、これに伴い適宜回動したレバープレート35を上記ピンPに当接させて規制している。このように、本実施例では、切り欠き部の一端またはレバープレート35をピンPに当てて可変翼1の回動限界を規制しているが、このような回動限界規制においては、例えば上記切り欠き部の両サイドに、ピンPを当接させる等の改変も可能である。
Further, the
Note that the
ここで、上記駆動係合部32としての孔を、段差部31Dを跨いで小円板部31Sと大円板部31Lとに到達するように開口した経緯(理由)について説明する。
上記ドライブリング31に孔開け加工を施す場合、孔が段差部31Dを跨ぎ大円板部31Lと小円板部31Sとに至るように孔開け加工を行うと、平面部分での孔開け加工となるので、例えばこの孔開け加工をファインブランキング加工で行えば、ドライブリング31をより確実に且つ堅固に固定することができ、精度の高い孔開け加工が行えるものである。逆に言えば、開口加工時の孔の端が段差部31Dの傾斜に掛かった場合には、孔開け対象となるドライブリング31を強く押さえることが難しくなり、精度の高い孔開け加工(ファインブランキング加工)が行い難くなるため、本実施例では上記のような孔開け態様を採ったものである。
もちろん、段差部31Dを跨いで大円板部31Lと小円板部31Sとの双方に至るように孔開け加工を施すことで、ドライブリング31及びレバープレート35の回動時における双方の接触を確実に回避でき、可変機構3としての作動の安定性・確実性を担保することができる。すなわち、回動時におけるドライブリング31とレバープレート35との接触を回避するだけなら、ドライブリング31における非干渉部位(図1では小円板部31S)まで開口する必要はないが、ここまで開口することで、両部材の接触を完全に回避し、高温・排ガス下という過酷な環境下での安定した作動を確保するものである。
Here, the background (reason) of opening the hole as the
When the drilling process is performed on the
Of course, both the contact at the time of rotation of the
次に、レバープレート35について説明する。レバープレート35は、ドライブリング31と可変翼1(軸部12)との間に介在して、可変翼1にドライブリング31の回動を伝達するものである。
レバープレート35は、一例として図1に示すように、概ね径方向に真っ直ぐ延びた細長いプレート部36の一端に、可変翼1の軸部12(基準面14)を嵌め込むための嵌込孔37を具えるとともに、その反対側の端部に、前記ドライブリング31の駆動係合部32(ここでは矩形の孔形状)に係合する回動入力端38を具えるものである。
ここでレバープレート35においてドライブリング31(駆動係合部32)に係合する端部を回動入力端38と称したのは、レバープレート35において、この端部からドライブリング31の回動が入力されるためであり、その意味で、可変翼1の軸部12に固定される反対側の端部(嵌込孔37が形成される部位)は、回動出力端39となる。
Next, the
As an example, as shown in FIG. 1, the
Here, the end portion of the
また、プレート部36における回動入力端38〜回動出力端39までの間は、平面視形状としては種々の形状が採り得るものの(例えば図1、2では瓢箪形に形成)、ドライブリング31(小円板部31S)に臨む端面はほぼフラットな面として形成される。因みに、従来のレバープレート35は、例えば上記図8に示すように、回動入力端38においてドライブリング31に向かう折り返しが形成されていたが(ドライブリング31との係合のため)、本発明では上述したように、軸方向への折り返しや段差等がないため、レバープレート35を過酷な環境下で長時間繰り返し回動させても、レバープレート35ひいては可変機構3を円滑に且つ確実に作動させることができるものである。
Also, the
また、本実施例では、本来はドライブリング31の回動を可変翼1に伝達するレバープレート35に、ドライブリング31の軸方向の移動を規制する作用(ガイド作用)も担わせている。具体的には、レバープレート35における回動入力端38〜回動出力端39までのほぼフラットな面(端面)でドライブリング31(小円板部31S)を押さえるようにして、ドライブリング31の軸方向移動を規制している(言わば抜け止め)。因みに、本明細書の「軸方向」とは、タービンロータTの軸に沿った方向を意味し、これは可変翼1の軸方向にも相当する(つまり「軸」はタービンロータTの軸を指す)。また「径方向」についても、タービンロータTのロータ軸を基準とした径方向(半径方向)を指すものである。
In this embodiment, the
また、レバープレート35によりドライブリング31の軸方向の規制(ガイド)を行うようにしたことにより、当該作用を担う専用部材(上記図8では軸方向ガイド部材Gjとしての押さえピン)が不要となるものであり、可変機構3の構造簡素化、構成部材の削減化、排気ガイドアッセンブリASとしての軽量化等に寄与するものである。
更に本実施例では、上述したようにドライブリング31の小円板部31Sを可変翼支持フレーム21のボス部25に外嵌めして、ドライブリング31の径方向の移動を規制するものである(ガイド作用)。つまり、本来は可変翼1を回動自在に支持するフレーム基材2(可変翼支持フレーム21)に、ドライブリング31の径方向の移動を規制する作用も担わせるため、当該作用を担うための専用の部材が不要となる。
これにより、本実施例では、ドライブリング31の径方向及び軸方向の移動を規制するガイド部材を別途要することがないものであり、より一層の軽量化やコスト低減化を奏するものである。
Further, since the
Further, in the present embodiment, as described above, the
As a result, in this embodiment, there is no need for a separate guide member for restricting the radial and axial movements of the
なお、本明細書では、レバープレート35におけるドライブリング31に臨む端面を「ほぼフラットな面」と記載しており、以下、この「ほぼ」について説明する。
レバープレート35におけるドライブリング31に臨む端面は、必ずしも完全なフラット面として形成される必要はなく、そのために特許請求の範囲でも「ほぼ」を付したものである。すなわち、例えばレバープレート35におけるドライブリング31側の面に、接触面積を減少させるべく部分接触を図る突起が形成されても構わず、要はドライブリング31の円滑な回動作動を妨げることなく、且つドライブリング31の軸方向の移動が規制できるものであれば、種々の形態が採り得るものである。もちろん、レバープレート35においてドライブリング31の反対側の面に緩やかな傾斜が付加されても構わないものである。
なお、本実施例では、このような可変機構3を、可変翼支持フレーム基材21側に設けたが、反対側の対向側フレーム基材22側に設けることももとより差し支えない。
In the present specification, the end face of the
The end face of the
In the present embodiment, such a
〔他の実施例〕
本発明は以上述べた実施例を基本的な技術思想とするものであるが、更に次のような改変が考えられる。
なお、図6に示す形態は、レバープレート35の回動入力端38と係合する駆動係合部32を、溝状の切り欠きとしたものであり、これは本発明に関連する参考例である。この場合、駆動係合部32としての切り欠きは、例えば上記図6に併せ示すように、ドライブリング31の外周縁を貫通するように形成される。
[Other Examples]
The present invention is based on the above-described embodiment as a basic technical idea, but the following modifications can be considered.
In the embodiment shown in FIG. 6, the
先に述べた実施例では、ドライブリング31は可変翼1の外周側に位置する形態を基本的に示したが(図1、5参照)、ドライブリング31は必ずしもこのような設置態様に限定されるものではなく、例えば図7(a)に示すように、ドライブリング31を可変翼1の内周側に位置させることも可能である。つまり、この場合には、先に述べた基本の実施例に対し、ドライブリング31と可変翼1との位置関係が逆になる。また、この場合、図7(b)に示すように、ドライブリング31の大円板部31Lが、可変翼支持フレーム基材21に対し接触しながらすり動く摺動面となる。
In the embodiment described above , the
1 可変翼
2 フレーム基材
3 可変機構
1 可変翼
11 翼部
12 軸部
13 鍔部
14 基準面
2 フレーム基材
21 可変翼支持フレーム基材
22 対向側フレーム基材
23 軸受部
24 カシメピン
24P ピン孔
25 ボス部
26 フランジ部
27 突出部
3 可変機構
31 ドライブリング
35 レバープレート
31 ドライブリング
31D 段差部
31L 大円板部
31S 小円板部
32 駆動係合部
33 入力部
35 レバープレート
36 プレート部
37 嵌込孔
38 回動入力端
39 回動出力端
h 翼幅
AC アクチュエータ
AS 排気ガイドアッセンブリ
C ターボチャージャ
P ピン
T タービンロータ
G 排気ガス
Gr ガイド部材(径方向)
Gj ガイド部材(軸方向)
CLr クリアランス(径方向)
CLj クリアランス(軸方向)
1
DESCRIPTION OF
2
3
31
35
h Blade width AC Actuator AS Exhaust guide assembly C Turbocharger P Pin T Turbine rotor G Exhaust gas Gr Guide member (radial direction)
Gj guide member (axial direction)
CLr clearance (radial direction)
CLj clearance (axial direction)
Claims (2)
エンジンから排出された比較的少ない排気ガスを、この可変翼によって適宜絞り込み、排気ガスの速度を増幅させ、排気ガスのエネルギでタービンロータを回し、タービンロータに直結されたコンプレッサで自然吸気以上の空気をエンジンに送り込み、低速回転時であってもエンジンが高出力を発揮できるようにしたVGSタイプのターボチャージャに組み込まれる排気ガイドアッセンブリであって、
前記ドライブリングは、可変翼の軸方向に段差を有するように形成される一方、前記レバープレートは、当該軸方向に段差や折り返しを有することなく形成され、
且つ当該レバープレートは、一方の端部が前記ドライブリングに係合してドライブリングからの回動が入力される回動入力端を有するとともに、反対側の端部が可変翼の軸部に固定されドライブリングからの回動を可変翼に出力する回動出力端を有するものであり、
なお且つレバープレートは、前記回動入力端と回動出力端との間においてドライブリングに臨むほぼフラットな面をドライブリングに当接させることにより、ドライブリングの軸方向の移動を規制する構成であり、
更に前記ドライブリングとレバープレートとの係合は、ドライブリングに開口した孔にレバープレートの回動入力端を収め、回動伝達時には双方を互いに回転滑り接触させるようにした係合であり、
また前記ドライブリングは、可変翼の軸方向に形成される段差を境に小円板部と大円板部とを具えて成り、
前記ドライブリングに形成される係合用の孔は、当該段差を跨いで小円板部と大円板部とに到達するように開口されることを特徴とする排気ガイドアッセンブリ。
A plurality of variable blades arranged at the outer peripheral position of the turbine rotor are rotated by a drive ring shift through a lever plate,
A relatively small amount of exhaust gas discharged from the engine is appropriately throttled by the variable blades, the speed of the exhaust gas is amplified, the turbine rotor is rotated by the energy of the exhaust gas, and the air directly above the natural intake air by the compressor directly connected to the turbine rotor Is an exhaust guide assembly built into a VGS type turbocharger that allows the engine to exhibit high output even during low-speed rotation,
The drive ring is formed to have a step in the axial direction of the variable wing, while the lever plate is formed without a step or a turn in the axial direction,
In addition, the lever plate has a rotation input end where one end engages with the drive ring and the rotation from the drive ring is input, and the opposite end is fixed to the shaft portion of the variable blade. And a rotation output end that outputs rotation from the drive ring to the variable wing,
The lever plate is configured to restrict axial movement of the drive ring by causing a substantially flat surface facing the drive ring to abut the drive ring between the rotation input end and the rotation output end. Oh it is,
Further, the engagement between the drive ring and the lever plate is an engagement in which the rotation input end of the lever plate is accommodated in a hole opened in the drive ring, and both are rotated and brought into sliding contact with each other when the rotation is transmitted.
The drive ring comprises a small disc portion and a large disc portion with a step formed in the axial direction of the variable wing as a boundary,
The exhaust guide assembly is characterized in that the engagement hole formed in the drive ring is opened so as to reach the small disc portion and the large disc portion across the step .
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