JP7396489B2 - 過給機 - Google Patents

Description

本開示は、過給機に関する。

特許文献１～３には、可変容量機構を備えた過給機が記載されている。例えば、特許文献１に記載の可変容量機構は、ノズルリング、駆動リング（Drive ring）、ローラピン及びローラを有している。ローラピン及びローラは、ノズルリングと駆動リングとの軸方向における位置関係を維持している。

特表２００６－５１４１９１号公報 特開２０００－１９９４３３号公報 特開２００４－１５６５９２号公報

上述したような過給機では、ベアリングハウジング（Bearing housing）と可変容量機構との周方向における位置関係を維持するために、ベアリングハウジングと可変容量機構との間に規制部材が設けられる場合がある。このような場合には、ローラピン及びローラに加えて、規制部材を配置するためのスペースも確保する必要があるため、可変容量機構の設計の自由度が低下するおそれがある。

そこで、本開示は、可変容量機構の設計の自由度が向上された過給機を提供することを目的とする。

本開示の一形態である過給機は、タービン翼車が固定された回転軸を回転可能に支持するベアリングハウジングと、タービン翼車を囲み、タービン翼車に流体を導く可変容量機構と、ベアリングハウジングと可変容量機構との間に設けられる複数の規制部材と、を備え、可変容量機構は、回転軸の回転軸線を中心とした周方向においてタービン翼車を囲むノズルリングと、周方向においてノズルリングを囲む駆動リングと、を有し、ノズルリングは、ベアリングハウジングに対面する第１面を含み、駆動リングは、ベアリングハウジングに対面する第２面を含み、ベアリングハウジングは、可変容量機構に対面する第３面を含み、複数の規制部材のうち少なくとも１個の規制部材は、第１面及び第２面を跨ぎノズルリングに対する位置が固定されるフランジ部と、フランジ部と一体的に形成され、第１面に形成された第１穴に配置される第１ピンと、フランジ部と一体的に形成され、第３面に形成された第２穴に配置される第２ピンと、を有する。

本開示によれば、可変容量機構の設計の自由度が向上された過給機を提供することができる。

図１は、第１実施形態の過給機を示す断面図である。 図２は、図１に示す可変容量機構を示す斜視図である。 図３は、図１に示す可変容量機構を示す平面図である。 図４は、図１に示すベアリングハウジングを示す平面図である。 図５は、図１のＶ部分の拡大図である。 図６は、第２実施形態の過給機を示す断面図である。 図７は、図６のＶＩＩ部分の拡大図である。 図８は、比較例の過給機を示す断面図である。 図９は、図８のＩＸ部分の拡大図である。 図１０は、比較例の過給機が有する可変容量機構を示す平面図である。

本発明の一形態である過給機は、タービン翼車が固定された回転軸を回転可能に支持するベアリングハウジングと、タービン翼車を囲み、タービン翼車に流体を導く可変容量機構と、ベアリングハウジングと可変容量機構との間に設けられる複数の規制部材と、を備え、可変容量機構は、回転軸の回転軸線を中心とした周方向においてタービン翼車を囲むノズルリングと、周方向においてノズルリングを囲む駆動リングと、を有し、ノズルリングは、ベアリングハウジングに対面する第１面を含み、駆動リングは、ベアリングハウジングに対面する第２面を含み、ベアリングハウジングは、可変容量機構に対面する第３面を含み、複数の規制部材のうち少なくとも１個の規制部材は、第１面及び第２面を跨ぎノズルリングに対する位置が固定されるフランジ部と、フランジ部と一体的に形成され、第１面に形成された第１穴に配置される第１ピンと、フランジ部と一体的に形成され、第３面に形成された第２穴に配置される第２ピンと、を有する。

この過給機によれば、フランジ部によって、回転軸線に沿った軸方向におけるノズルリングと駆動リングとの位置関係を維持することができる。また、第１ピン及び第１穴並びに第２ピン及び第２穴によって、周方向におけるベアリングハウジングと可変容量機構との位置関係を維持することができる。つまり、この過給機では、規制部材によって、ノズルリングと駆動リングとの位置関係を維持すると共に、ベアリングハウジングと可変容量機構との位置関係を維持している。これにより、例えば、ノズルリングと駆動リングとの位置関係、及び、ベアリングハウジングと可変容量機構との位置関係をそれぞれ別々の部材によって維持する場合に比べて、ノズルリングの第１面及び駆動リングの第２面のうち、利用可能なスペースが増える。したがって、可変容量機構の設計の自由度が向上する。

一形態において、第１ピンは、ノズルリングに固定されてもよい。この構成によれば、第１ピンをノズルリングに固定することによって、ノズルリングに対するフランジ部の位置を固定することができる。

一形態において、第２穴は、回転軸線と交差する径方向に沿って延びる長穴であり、第２ピンの直径は、第２穴の幅よりも小さくてもよい。過給機が稼働状態であるとき、過給機には高温のガスが供給されている。その結果、過給機を構成する可変容量機構などの部品の温度が上昇する。部品の温度が上昇すると、部品の熱変形が生じる。過給機を構成する部品は、温度に対する熱変形の程度が様々である。上記の構成によれば、ベアリングハウジング及び可変容量機構の径方向における熱変形を許容することができる。

一形態において、第２ピンの直径は、第１ピンの直径よりも大きくてもよい。この構成によれば、第２ピンの直径を相対的に大きくすることによって、第２ピンの表面積を相対的に大きくすることができる。これにより、第２ピンの摩耗を抑制することができる。

一形態において、第２ピンは、ベアリングハウジングに固定されてもよい。この構成によれば、第２ピンをベアリングハウジングに固定することによって、ノズルリングに対するフランジ部の位置を固定することができる。

一形態において、第１穴は、回転軸線と交差する径方向に沿って延びる長穴であり、第１ピンの直径は、第１穴の幅よりも小さくてもよい。この構成によれば、上述したように、ベアリングハウジング及び可変容量機構の径方向における熱変形を許容することができる。

一形態において、第１ピンの直径は、第２ピンの直径よりも大きくてもよい。この構成によれば、第１ピンの直径を相対的に大きくすることによって、第１ピンの表面積を相対的に大きくすることができる。これにより、第１ピンの摩耗を抑制することができる。

一形態において、複数の規制部材は、すべてフランジ部、第１ピン及び第２ピンを有してもよい。この構成によれば、軸方向におけるノズルリングと駆動リングとの位置関係をより確実に維持し、可変容量機構を含む過給機の構造の安定性を確保することができる。

一形態において、過給機は、複数の規制部材を備え、第１面には、複数の規制部材のそれぞれの第１ピンが配置される複数の第１穴が形成され、第３面には、複数の規制部材のそれぞれの第２ピンが配置される複数の第２穴が形成されていてもよい。この構成によれば、複数の規制部材によって、軸方向におけるノズルリングと駆動リングとの位置関係をより確実に維持することができる。その結果、熱変形に起因するノズルリングと駆動リングとの位置関係の変化が抑制することが可能になる。従って、ノズルリングと駆動リングとの位置関係の変化によって生じ得る可変容量機構の意図しない動きが抑制されるので、過給機の性能を確実に発揮することができる。

以下、添付図面を参照しながら本開示を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

＜第１実施形態＞
＜過給機＞
図１及び図２に示す過給機１は、可変容量型の過給機である。過給機１は、例えば、船舶又は車両の内燃機関に適用される。過給機１は、タービン１０とコンプレッサ２０とを有する。タービン１０は、タービンハウジング１１と、タービン翼車１２と、可変容量機構３０と、を有する。タービンハウジング１１は、スクロール流路１３を有する。スクロール流路１３は、タービン翼車１２の周囲において後述する回転軸線ＡＸを中心とした周方向（以下、単に「周方向」という）に延びる。コンプレッサ２０は、コンプレッサハウジング２１と、コンプレッサ翼車２２と、を有する。コンプレッサ翼車２２は、コンプレッサハウジング２１に収納される。コンプレッサハウジング２１は、スクロール流路２３を有する。スクロール流路２３は、コンプレッサ翼車２２の周囲において周方向に延びる。

タービン翼車１２は回転軸２の第１端に設けられている。コンプレッサ翼車２２は回転軸２の第２端に設けられている。タービンハウジング１１とコンプレッサハウジング２１との間には、ベアリングハウジング３が設けられている。回転軸２は、ベアリング４を介してベアリングハウジング３に回転可能に支持される。回転軸２、タービン翼車１２及びコンプレッサ翼車２２が一体の回転体５を構成する。回転体５は回転軸２の回転軸線ＡＸの周りに回転する。

タービンハウジング１１は、図示しない流入口と、流出口１４と、を有する。図示しない内燃機関から排出された排気ガスは、流入口を通じてタービンハウジング１１に流入する。流入した排気ガスは、スクロール流路１３を通じてタービン翼車１２に流入する。そして、排気ガスは、タービン翼車１２を回転させる。その後、排気ガスは、流出口１４を通じてタービンハウジング１１の外部に流出する。

コンプレッサハウジング２１は、吸入口２４と、図示しない吐出口と、を有する。タービン翼車１２が回転すると、回転軸２を介してコンプレッサ翼車２２が回転する。回転するコンプレッサ翼車２２は、吸入口２４を通じて外部の空気を吸入する。吸入された空気は、コンプレッサ翼車２２及びスクロール流路２３を通過することにより圧縮される。空気は、圧縮空気として吐出口から吐出される。圧縮空気は、内燃機関に供給される。

タービン１０は、接続流路Ｓを有する。接続流路Ｓは、スクロール流路１３からタービン翼車１２へ排気ガスを導く。接続流路Ｓには、複数のノズルベーン（Nozzle vane）３４が配置される。複数のノズルベーン３４は、回転軸線ＡＸを中心とする基準円上に等間隔に配置される。互いに隣接するノズルベーン３４は、ノズルを構成する。ノズルベーン３４は同期して回転軸線ＡＸに平行な軸線の周りに回転する。複数のノズルベーン３４が回転することで、接続流路Ｓの断面積が調整される。接続流路Ｓの断面積を調整する機構として、タービン１０は、可変容量機構３０を有する。可変容量機構３０は、タービンハウジング１１に取り付けられる。可変容量機構３０は、タービン翼車１２を囲み、タービン翼車１２に排気ガス（流体）を導く。

＜可変容量機構＞
図１～図３に示すように、可変容量機構３０は、ＣＣプレート（Clearance Control Plate）３１と、ノズルリング３２と、複数のＣＣピン（Clearance Control Pin）３３と、を有する。ノズルリング３２は、ＣＣプレート３１と対面する。ＣＣピン３３は、ＣＣプレート３１とノズルリング３２とを連結する。ＣＣプレート３１とノズルリング３２との間には、接続流路Ｓが形成される。可変容量機構３０は、さらに、複数のノズルベーン３４と、駆動リング３５と、複数のノズルリンク板（Nozzle link plate）３６と、図示しない駆動リンク板と、を有する。ノズルリンク板３６及び駆動リンク板は、ノズルリング３２に対してＣＣプレート３１とは反対側に配置される。駆動リング３５及び駆動リンク板は、協働してノズルリンク板３６を回転させる。ノズルリンク板３６が回転すると、ノズルベーン３４が回転する。

ＣＣプレート３１の形状は、回転軸線ＡＸを中心とするリング状である。ＣＣプレート３１は、軸穴３１ｈ（図１参照）を有する。ＣＣプレート３１は、軸穴３１ｈに配置されたタービン翼車１２を周方向に囲む。ＣＣプレート３１は、スクロール流路１３と流出口１４との間に配置される。ＣＣプレート３１は、回転軸線ＡＸに沿った軸方向（以下、単に「軸方向」という）においてノズルリング３２から離間する。接続流路Ｓは、ＣＣプレート３１とノズルリング３２との間に形成される。接続流路Ｓは、スクロール流路１３を流出口１４に接続する。ＣＣプレート３１は、ノズルリング３２に対してベアリングハウジング３とは反対側に配置される。ＣＣプレート３１は、図示しない複数のピン穴を有する。ＣＣプレート３１の複数のピン穴の周方向における間隔は、互いに等しい。

ノズルリング３２の形状も、回転軸線ＡＸを中心とするリング状である。ノズルリング３２は、軸穴３２ｈ（貫通穴）を有する。ノズルリング３２も、軸穴３２ｈに配置されたタービン翼車１２を周方向に囲む。ノズルリング３２も、スクロール流路１３と流出口１４との間に配置される。ＣＣプレート３１は、ノズルリング３２に対して平行である。ノズルリング３２は、複数のピン穴３２ｐを有する。複数のピン穴３２ｐの周方向における間隔は、互いに等しい。ピン穴３２ｐの中心軸線は、ＣＣプレート３１のピン穴の中心軸線と重複する。換言すると、ピン穴３２ｐは、ＣＣプレート３１のピン穴と同軸である。

ノズルリング３２は、ノズルリング本体３２ａと、ノズルリングフランジ３２ｂと、を有する。ノズルリング本体３２ａの形状は、円筒状であり、軸穴３２ｈを有する。ノズルリング本体３２ａは、複数のベーン軸穴３２ｃを有する。複数のベーン軸穴３２ｃの周方向における間隔は、互いに等しい。ノズルリング本体３２ａは、ベアリングハウジング３に対面する第１面３２ｄを含む。第１面３２ｄには、複数（例えば３つ）の第１穴３２ｅが形成されている。第１穴３２ｅの断面形状は、円形である。第１穴３２ｅは、ノズルリング本体３２ａを貫通していない。つまり、第１穴３２ｅは、底面を有している。

ノズルリングフランジ３２ｂは、ノズルリング本体３２ａの外周面から径方向に突出する。ノズルリング３２の外径は、ノズルリングフランジ３２ｂの外径によって規定される。ノズルリングフランジ３２ｂは、複数のピン穴３２ｐを有する。ピン穴３２ｐの位置は、ベーン軸穴３２ｃの位置よりもノズルリング３２の径方向の外側である。

ノズルリング３２は、ＣＣプレート３１に対して離間している。つまり、ノズルリング３２とＣＣプレート３１との間には、隙間が形成されている。この隙間は、排気ガスが通る接続流路Ｓである。ノズルリング３２とＣＣプレート３１との間の隙間は、ＣＣピン３３によって維持される。ＣＣピン３３の第１端は、ＣＣプレート３１のピン穴に差し込まれる。ＣＣピン３３の第２端は、ノズルリング３２のピン穴３２ｐに差し込まれる。

複数のノズルベーン３４は、回転軸線ＡＸを中心とする基準円上に配置される。ノズルベーン３４は、ベーン本体３４ａと、ベーン軸３４ｂと、を有する。ベーン本体３４ａは、ＣＣプレート３１とノズルリング３２との間に配置される。換言すると、ベーン本体３４ａは、接続流路Ｓに配置される。ベーン軸３４ｂの第１端は、ベーン本体３４ａに固定される。ベーン軸３４ｂの第２端は、ノズルリング３２のベーン軸穴３２ｃに挿入される。ベーン軸３４ｂの第２端の先端部は、ノズルリング本体３２ａから突出する。ベーン軸３４ｂは、ノズルリング３２に対して回転可能である。ベーン本体３４ａは、ベーン軸３４ｂの回転に伴って回転する。可変容量機構３０では、ベーン本体３４ａを回転させることによって、接続流路Ｓの断面積を調整する。断面積が調整された結果、スクロール流路１３からタービン翼車１２に供給される排気ガスの流速が制御される。従って、タービン翼車１２の回転数を所望の値に制御できる。

駆動リング３５は、ノズルリングフランジ３２ｂ上に配置される。駆動リング３５の形状は、回転軸線ＡＸを中心とするリング状である。駆動リング３５は、軸穴３５ｈを有する。軸穴３５ｈには、ノズルリング本体３２ａが差し込まれる。つまり、駆動リング３５は、ノズルリング本体３２ａを周方向に囲み、ノズルリング３２に対して同軸である。駆動リング３５は、回転軸線ＡＸを中心にノズルリング３２に対して回転可能である。駆動リング３５は、駆動リング本体３５ａと、複数のリンク板配置部３５ｂと、を有する。駆動リング本体３５ａは、ベアリングハウジング３に対面する第２面３５ｃを含む。リンク板配置部３５ｂの周方向における間隔は、互いに等しい。リンク板配置部３５ｂは、周方向において互いに離間する２つの起立部材を有する。

ノズルリンク板３６の形状は、バー状である。ノズルリンク板３６の第１端は、ベーン軸３４ｂの端部に固定されている。ノズルリンク板３６の第２端は、駆動リング３５のリンク板配置部３５ｂに配置されている。より詳細には、ノズルリンク板３６の第２端は、リンク板配置部３５ｂの２つの起立部材の間に配置される。駆動リング３５が駆動リンク板から駆動力を受けると、駆動リング３５は、回転軸線ＡＸを中心に回転する。この回転によって、ノズルリンク板３６の第２端は、駆動リング３５の回転に伴って周方向に沿って移動する。これにより、ノズルリンク板３６は、ベーン軸３４ｂを中心に回転する。ノズルリンク板３６が回転すると、ノズルリンク板３６の第１端に取り付けられたベーン軸３４ｂが回転する。これに伴って、ベーン軸３４ｂの第１端に取り付けられたベーン本体３４ａが回転する。その結果、ベーン本体３４ａ同士の間隔が変化する。つまり、接続流路Ｓの断面積が変化する。

可変容量機構３０は、ベアリングハウジング３に対して位置決めされている。より詳細には、可変容量機構３０のノズルリング３２の内周面３２ｇにベアリングハウジング３の突出部３ａがはめ込まれている。具体的には、内周面３２ｇに対して、突出部３ａ（はめ込み部）の外周面が接触している。従って、可変容量機構３０及びベアリングハウジング３は、協働して、インロー構造（Centering location structure, spigot type structure）３９を構成する。より詳細には、ノズルリング本体３２ａの内周面３２ｇ及びベアリングハウジング３の突出部３ａは、インロー構造３９を構成する。このインロー構造３９によって、ベアリングハウジング３に対する可変容量機構３０の位置が決まっている。

＜規制部材＞
過給機１は、ベアリングハウジング３と可変容量機構３０との間に設けられる複数（例えば３つ）の規制部材４０を更に備えている。以下、規制部材４０について、詳細に説明する。

図１及び図４に示すように、ベアリングハウジング３には、環状の凹部３ｂが形成されている。凹部３ｂは、可変容量機構３０に対面する第３面３ｃを含む。第３面３ｃは、凹部３ｂの底面である。第３面３ｃには、複数（例えば３つ）の第２穴３ｄが形成されている。第２穴３ｄは、回転軸線ＡＸと交差する径方向（以下、単に「径方向」という）に沿って延びる長穴である。

軸方向から見た場合に、径方向における第２穴３ｄの長さは、周方向における第２穴３ｄの幅よりも大きい。軸方向から見た場合に、第２穴３ｄは、径方向に沿って延在する中間部と、径方向における中間部の両端のそれぞれに接続された端部と、を含む。端部のそれぞれの形状は、例えば、半円である。半円の直径は、周方向における中間部の幅と同じである。第２穴３ｄは、ベアリングハウジング３を貫通していない。つまり、第２穴３ｄは、底面を有している。

図５に示すように、可変容量機構３０の第１面３２ｄ及び第２面３５ｃは、ベアリングハウジング３の第３面３ｃから離間している。規制部材４０は、可変容量機構３０とベアリングハウジング３との間に設けられ、軸方向におけるノズルリング３２と駆動リング３５との位置関係を維持すると共に、周方向における可変容量機構３０とベアリングハウジング３との位置関係を維持する。

具体的には、規制部材４０は、可変容量機構３０に固定されている。規制部材４０は、フランジ部４１と、駆動リングガイドピン部４２（第１ピン）と、位相決めピン部４３（第２ピン）と、を有している。フランジ部４１の形状は、円板状である。フランジ部４１は、第１面３２ｄ及び第２面３５ｃを跨いでいる。フランジ部４１は、軸方向から見た場合に第１面３２ｄの一部及び第２面３５ｃの一部と重なっている。フランジ部４１の直径は、第１穴３２ｅの直径よりも大きい。フランジ部４１の外縁４１ｃは、ノズルリング本体３２ａの外縁３２ｒよりも回転軸線ＡＸとは反対側に位置する部分を有する（図３参照）。フランジ部４１の外縁４１ｃは、駆動リング３５の内縁３５ｄよりも回転軸線ＡＸとは反対側に位置する部分を有する（図３参照）。

フランジ部４１の厚さは、第１面３２ｄと第３面３ｃとの距離よりも小さい。フランジ部４１の規制面４１ａは、第１面３２ｄに当接している。フランジ部４１の規制面４１ａとは反対側の面４１ｂは、第３面３ｃから離間している。フランジ部４１は、軸方向におけるノズルリング３２と駆動リング３５との位置関係を維持する。フランジ部４１は、駆動リング３５がノズルリング３２から脱落することを防ぐ。具体的には、駆動リング３５がノズルリング３２に対して、軸方向に沿ってベアリングハウジング３に向かって移動した場合に、駆動リング３５は、フランジ部４１の規制面４１ａに当接する。つまり、駆動リング３５の軸方向における移動は、フランジ部４１によって制限される。

なお、駆動リング３５の厚さは、第１面３２ｄとノズルリングフランジ３２ｂのガイド面（駆動リング３５に対面する面）３２ｆとの距離よりも小さい。つまり、駆動リング３５の厚さは、規制面４１ａとガイド面３２ｆとの距離よりも小さい。これにより、駆動リング３５がガイド面３２ｆと規制面４１ａとの間において回転可能となる。

駆動リングガイドピン部４２は、フランジ部４１の規制面４１ａに設けられている。駆動リングガイドピン部４２は、フランジ部４１と一体的に形成されている。駆動リングガイドピン部４２の形状は、円柱である。駆動リングガイドピン部４２の直径は、フランジ部４１の直径よりも小さい。駆動リングガイドピン部４２の長さは、第１穴３２ｅの深さよりも小さい。駆動リングガイドピン部４２は、第１穴３２ｅに配置されている。駆動リングガイドピン部４２は、ノズルリング３２に固定されている。駆動リングガイドピン部４２は、第１穴３２ｅに圧入されている。これにより、フランジ部４１のノズルリング３２に対する位置が固定されている。駆動リングガイドピン部４２は、第１穴３２ｅの底面から離間している。

位相決めピン部４３は、フランジ部４１の面４１ｂに設けられている。位相決めピン部４３は、フランジ部４１と一体的に形成されている。位相決めピン部４３の形状は、円柱である。位相決めピン部４３の直径は、フランジ部４１の直径よりも小さい。位相決めピン部４３の直径は、駆動リングガイドピン部４２の直径よりも大きい。位相決めピン部４３の長さは、フランジ部４１の面４１ｂと第３面３ｃとの距離よりも大きい。位相決めピン部４３の長さは、第２穴３ｄの深さよりも大きい。位相決めピン部４３の先端部は、第２穴３ｄに配置されている。位相決めピン部４３は、第２穴３ｄの底面から離間している。

位相決めピン部４３の直径は、第２穴３ｄの周方向における幅と同じであるか又は周方向における幅よりも僅かに小さい。位相決めピン部４３は、第２穴３ｄに挿入されている。位相決めピン部４３の側面は、第２穴３ｄの中間部の側面（周方向において互いに対面する側面）と接触している。位相決めピン部４３は、第２穴３ｄに対して径方向において移動可能である。換言すると、位相決めピン部４３が第２穴３ｄに配置された状態においては、位相決めピン部４３の径方向への移動が許可され、位相決めピン部４３のそのほかの方向への移動が禁止される。

＜作用効果＞
以上説明したように、過給機１によれば、フランジ部４１によって、軸方向におけるノズルリング３２と駆動リング３５との位置関係を維持することができる。また、駆動リングガイドピン部４２及び第１穴３２ｅ並びに位相決めピン部４３及び第２穴３ｄによって、周方向におけるベアリングハウジング３と可変容量機構３０との位置関係を維持することができる。つまり、過給機１では、規制部材４０によって、ノズルリング３２と駆動リング３５との位置関係を維持すると共に、ベアリングハウジング３と可変容量機構３０との位置関係を維持している。これにより、例えば、ノズルリング３２と駆動リング３５との位置関係、及び、ベアリングハウジング３と可変容量機構３０との位置関係をそれぞれ別々の部材によって維持する場合に比べて、ノズルリング３２の第１面３２ｄ及び駆動リング３５の第２面３５ｃのうち、利用可能なスペースが増える。したがって、可変容量機構３０の設計の自由度が向上する。また、ノズルリング３２の第１面３２ｄ及び駆動リング３５の第２面３５ｃのうち、増えた利用可能なスペースに、更に規制部材４０を設けることができるため、規制部材４０の数を増やすことによって、例えば位相決めピン部４３の摩耗を抑制することができる。また、過給機１によれば、例えば、ノズルリング３２と駆動リング３５との位置関係、及び、ベアリングハウジング３と可変容量機構３０との位置関係をそれぞれ別々の部材によって維持する場合に比べて、部品点数を削減することができるため、組立を簡易化すると共に、コストを削減することができる。

図８～図１０は、比較例の過給機１Ｂを示す図である。図８及び図９に示すように、過給機１Ｂは、規制部材４０Ｂを備えている。規制部材４０Ｂは、位相決めピン部４３を有していない点で規制部材４０と相違する。規制部材４０Ｂは、軸方向におけるノズルリング３２と駆動リング３５との位置関係を維持するだけであって、周方向における可変容量機構３０とベアリングハウジング３との位置関係を維持しない。

図１０に示すように、過給機１Ｂでは、周方向における可変容量機構３０Ｂとベアリングハウジング３Ｂとの位置関係は、ベアリングハウジング３Ｂのピン３ｅと可変容量機構３０Ｂの穴３２ｍによって維持される。具体的には、可変容量機構３０Ｂでは、ノズルリング３２の第１面３２ｄに複数の穴３２ｍが形成されている。そして、当該穴３２ｍに、ベアリングハウジング３Ｂのピン３ｅが挿入される。このように、比較例の過給機１Ｂでは、ノズルリング３２の第１面３２ｄにおいては、規制部材４０Ｂが配置される場所だけではなく、複数の穴３２ｍが形成される場所も必要となる。

これに対して、実施形態の過給機１では、上述したように、規制部材４０によって、ノズルリング３２と駆動リング３５との位置関係を維持すると共に、ベアリングハウジング３と可変容量機構３０との位置関係を維持している。そのため、比較例の過給機１Ｂのように、周方向におけるベアリングハウジング３と可変容量機構３０との位置関係を維持するために、ノズルリング３２の第１面３２ｄに、穴３２ｍ等を設けなくてもよい。これにより、上述したように、ノズルリング３２の第１面３２ｄ及び駆動リング３５の第２面３５ｃのうち、利用可能なスペースが増える。

可変容量機構は、部品の数が多いため、それぞれの部品の配置についての制約が厳しい場合がある。このような可変容量機構においては、規制部材４０のように、１つの部品が複数の機能を有することに特に大きな意味がある。具体的には、例えば、図１０に示されるように、比較例の可変容量機構３０Ｂにおいては、ノズルリング３２の第１面３２ｄ及び駆動リング３５の第２面３５ｃには、複数のノズルリンク板３６及び複数の規制部材４０Ｂが配置されている。また、第１面３２ｄには、複数のピン穴３２ｐ及び複数の穴３２ｍが形成されている。

このような可変容量機構の設計に当たっては、例えば、まず、第１面３２ｄ及び第２面３５ｃにおいて、複数のノズルリンク板３６が配置されるスペースが確保される。次に、第１面３２ｄ及び第２面３５ｃのうち、複数のノズルリンク板３６が配置されるスペース以外のスペースにおいて、複数のピン穴３２ｐが配置されるスペースが確保される。次に、第１面３２ｄ及び第２面３５ｃのうち、複数のノズルリンク板３６及び複数のピン穴３２ｐが配置されるスペース以外のスペースにおいて、複数の規制部材４０Ｂが配置されるスペースが確保される。次に、第１面３２ｄ及び第２面３５ｃのうち、複数のノズルリンク板３６、複数のピン穴３２ｐ、及び複数の規制部材４０Ｂが配置されるスペース以外のスペースにおいて、複数の穴３２ｍが配置されるスペースが確保される。

このように、可変容量機構３０の設計では、回転軸線ＡＸを中心とする円周上に様々な部品等が配置されるスペースが順次に確保されることになる。つまり、ノズルリンク板３６やピン穴３２ｐといった構成要素は、回転軸線ＡＸを中心とする円周上という有限の領域に配置される。そうすると、スペースの確保の順番が相対的に後にある部品等（以下、「当該部品等」という）については、残されたスペースが相対的に少なくなっているため、当該部品等の設計の自由度が低下するおそれがある。具体的には、例えば、当該部品等が、配置されるべき理想の位置からずれた位置に配置され、又は、当該部品等の寸法が、理想の寸法よりも小さくされる等の場合が考えられる。したがって、可変容量機構３０においては、第１面３２ｄ及び第２面３５ｃのうち、利用可能なスペースが増えることは、特に重要である。

また、駆動リングガイドピン部４２は、ノズルリング３２に固定されている。この構成によれば、駆動リングガイドピン部４２をノズルリング３２に固定することによって、ノズルリング３２に対するフランジ部４１の位置を固定することができる。

また、第２穴３ｄは、径方向に沿って延びる長穴である。位相決めピン部４３の直径は、第２穴の幅よりも小さい。過給機１が稼働状態であるとき、過給機１には高温のガスが供給されている。その結果、過給機１を構成する可変容量機構３０などの部品の温度が上昇する。部品の温度が上昇すると、部品の熱変形が生じる。過給機１を構成する部品は、温度に対する熱変形の程度が様々である。上記の構成によれば、位相決めピン部４３が第２穴３ｄに配置された状態においては、位相決めピン部４３の径方向への移動が許可されるため、ベアリングハウジング３及び可変容量機構３０の径方向における熱変形を許容することができる。

また、位相決めピン部４３の直径は、駆動リングガイドピン部４２の直径よりも大きい。この構成によれば、位相決めピン部４３の直径を相対的に大きくすることによって、位相決めピン部４３の表面積を相対的に大きくすることができる。これにより、位相決めピン部４３の摩耗を抑制することができる。

また、複数の規制部材４０は、すべてフランジ部４１、駆動リングガイドピン部４２Ａ及び位相決めピン部４３Ａを有してもよい。この構成によれば、軸方向におけるノズルリング３２と駆動リング３５との位置関係をより確実に維持し、可変容量機構３０を含む過給機１の構造の安定性を確保することができる。

また、過給機１は、複数の規制部材４０を備えている。第１面３２ｄには、複数の規制部材４０のそれぞれの駆動リングガイドピン部４２が配置される複数の第１穴３２ｅが形成されている。第３面３ｃには、複数の規制部材４０のそれぞれの位相決めピン部４３が配置される複数の第２穴３ｄが形成されている。この構成によれば、複数の規制部材４０によって、軸方向におけるノズルリング３２と駆動リング３５との位置関係がより確実に維持される。その結果、熱変形に起因するノズルリング３２と駆動リング３５との位置関係の変化が抑制することが可能になる。従って、ノズルリング３２と駆動リング３５との位置関係の変化によって生じ得る可変容量機構３０の意図しない動きが抑制されるので、過給機１の性能を確実に発揮することができる。

また、上述したように、過給機１が稼働状態であるとき、過給機１を構成する部品は、温度に対する熱変形の程度が様々である。熱変形の程度に差があると、部品同士の位置関係が変わってしまう。部品同士の位置関係の変化は、過給機１の特性に影響を与える。上記の構成によれば、熱変形が生じた場合であっても、ベアリングハウジング３と可変容量機構３０との位置関係は、複数の位相決めピン部４３及び複数の第２穴３ｄによる規制により、維持される。したがって、稼働時においても過給機１は所望の性能を発揮できる。具体的には、実施形態のノズルリング３２は、熱変形によって全体的に膨張する。熱変形は、周方向に等方的であり向きによって相違がないものとする。そうすると、複数の位相決めピン部４３及び複数の第２穴３ｄは、径方向への変形のみを許容する。そして、熱変形によってノズルリング３２の内周面３２ｇとベアリングハウジング３の突出部３ａの外周面との間に隙間が生じる。この隙間によってベアリングハウジング３及びノズルリング３２の位置関係は、相対的に変化しようとする。しかし、可変容量機構３０の平行移動は、複数の位相決めピン部４３及び複数の第２穴３ｄによって規制されている。そして、互いに対応する１つの位相決めピン部４３及び１つの第２穴３ｄが許可する移動の方向と、当該１つの位相決めピン部４３及び１つの第２穴３ｄとは異なる他の位相決めピン部４３及び他の第２穴３ｄが許可する移動の方向と、が互いに異なっている。従って、ノズルリング３２は、実質的にあらゆる方向への平行移動が規制されている。つまり、ノズルリング３２は、ノズルリング３２の中心を起点とする等方的な膨張または収縮のみが許される。その結果、熱変形が生じた場合であっても、ベアリングハウジング３と可変容量機構３０との相対的な位置関係は維持される。従って、稼働時においても過給機１は所望の性能を発揮できる。

＜第２実施形態＞
図６及び図７に示すように、第２実施形態の過給機１Ａは、規制部材４０に代えて規制部材４０Ａを備えている点、及び、規制部材４０Ａがベアリングハウジング３Ａに固定されている点で、第１実施形態の過給機１と主に相違している。第２実施形態の過給機１Ａのその他の構成については、第１実施形態の過給機１と同様であるため、詳細な説明を省略する。

可変容量機構３０Ａの第１面３２ｄには、複数の第１穴３２ｅに代えて複数の第１穴３２ｎが形成されている。第１穴３２ｎは、径方向に沿って延びる長穴である。軸方向から見た場合に、径方向における第１穴３２ｎの長さは、周方向における第１穴３２ｎの幅よりも大きい。軸方向から見た場合に、第１穴３２ｎは、径方向に沿って延在する中間部と、径方向における中間部の両端のそれぞれに接続された端部と、を含む。端部のそれぞれの形状は、例えば、半円である。半円の直径は、周方向における中間部の幅と同じである。第１穴３２ｎは、ノズルリング３２を貫通していない。つまり、第１穴３２ｎは、底面を有している。

可変容量機構３０Ａの第３面３ｃには、複数の第２穴３ｄに代えて複数の第２穴３ｆが形成されている。第２穴３ｆの断面形状は、円形である。第２穴３ｆは、ベアリングハウジング３Ａを貫通していない。つまり、第２穴３ｆは、底面を有している。

規制部材４０Ａは、ベアリングハウジング３Ａに固定されている。規制部材４０Ａは、フランジ部４１と、連結部４１Ａと、駆動リングガイドピン部４２Ａと、位相決めピン部４３Ａと、を有している。フランジ部４１の直径は、周方向における第１穴３２ｎの幅よりも大きい。フランジ部４１の直径は、径方向における第１穴３２ｎの幅よりも大きい。

連結部４１Ａは、フランジ部４１の面４１ｂに設けられている。連結部４１Ａは、フランジ部４１と一体的に形成されている。連結部４１Ａの形状は、円柱である。連結部４１Ａの直径は、フランジ部４１の直径よりも小さい。連結部４１Ａの直径は、第２穴３ｆの直径よりも大きい。連結部４１Ａの長さは、フランジ部４１の面４１ｂと第３面３ｃとの距離と略同じである。連結部４１Ａにおけるフランジ部４１とは反対側の面４１ｄは、第３面３ｃに当接している。

位相決めピン部４３Ａは、連結部４１Ａの面４１ｄに設けられている。位相決めピン部４３Ａは、連結部４１Ａと一体的に形成されている。つまり、位相決めピン部４３Ａは、連結部４１Ａと共にフランジ部４１と一体的に形成されている。位相決めピン部４３Ａの形状は、円柱である。位相決めピン部４３Ａの直径は、連結部４１Ａの直径よりも小さい。位相決めピン部４３Ａの長さは、第２穴３ｆの深さよりも小さい。位相決めピン部４３Ａは、第２穴３ｆに配置されている。位相決めピン部４３Ａは、ベアリングハウジング３Ａに固定されている。位相決めピン部４３Ａは、第２穴３ｆに圧入されている。これにより、フランジ部４１のノズルリング３２に対する位置が固定されている。位相決めピン部４３Ａは、第２穴３ｆの底面から離間している。

駆動リングガイドピン部４２Ａは、フランジ部４１の規制面４１ａに設けられている。駆動リングガイドピン部４２Ａは、フランジ部４１と一体的に形成されている。駆動リングガイドピン部４２Ａの形状は、円柱である。駆動リングガイドピン部４２Ａの直径は、位相決めピン部４３Ａの直径よりも大きい。駆動リングガイドピン部４２Ａの直径は、連結部４１Ａの直径と略同じである。駆動リングガイドピン部４２Ａは、第１穴３２ｎに配置されている。駆動リングガイドピン部４２Ａは、第１穴３２ｎの底面から離間している。

駆動リングガイドピン部４２Ａの直径は、第１穴３２ｎの周方向における幅よりも小さい。駆動リングガイドピン部４２Ａは、第１穴３２ｎに挿入されている。駆動リングガイドピン部４２Ａの側面は、第１穴３２ｎの中間部の側面（周方向において互いに対面する側面）と接触している。駆動リングガイドピン部４２Ａは、第１穴３２ｎに対して径方向において移動可能である。換言すると、駆動リングガイドピン部４２Ａが第１穴３２ｎに配置された状態においては、駆動リングガイドピン部４２Ａの径方向への移動が許可され、駆動リングガイドピン部４２Ａのそのほかの方向への移動が禁止される。

以上説明したように、第２実施形態の過給機１Ａでは、位相決めピン部４３Ａが、ベアリングハウジング３Ａに固定されている。この構成によれば、位相決めピン部４３Ａをベアリングハウジング３Ａに固定することによって、ノズルリング３２に対するフランジ部４１の位置を固定することができる。

また、第１穴３２ｎは、径方向に沿って延びる長穴である。駆動リングガイドピン部４２Ａの直径は、第１穴３２ｎの幅よりも小さい。この構成によれば、上述したように、ベアリングハウジング３Ａ及び可変容量機構３０Ａの径方向における熱変形を許容することができる。

また、駆動リングガイドピン部４２Ａの直径は、位相決めピン部４３Ａの直径よりも大きい。この構成によれば、駆動リングガイドピン部４２Ａの直径を相対的に大きくすることによって、駆動リングガイドピン部４２Ａの表面積を相対的に大きくすることができる。これにより、駆動リングガイドピン部４２Ａの摩耗を抑制することができる。

以上、本開示の過給機の実施形態について説明した。本開示の過給機は、上述した実施形態に限定されない。例えば、複数の規制部材４０のすべてがフランジ部４１、駆動リングガイドピン部４２及び位相決めピン部４３を有している例を示したが、複数の規制部材４０のうち少なくとも１個の規制部材４０がフランジ部４１、駆動リングガイドピン部４２及び位相決めピン部４３を有していてもよい。すなわち、３つの規制部材４０のうち、２つの規制部材４０がフランジ部４１、駆動リングガイドピン部４２及び位相決めピン部４３を有し、そのほかの１つの規制部材４０は、フランジ部４１及び駆動リングガイドピン部４２を有し、位相決めピン部４３を有していなくてもよい。また、３つの規制部材４０のうち、１つの規制部材４０がフランジ部４１、駆動リングガイドピン部４２及び位相決めピン部４３を有し、そのほかの２つの規制部材４０は、フランジ部４１及び駆動リングガイドピン部４２を有し、位相決めピン部４３を有していなくてもよい。

１，１Ａ 過給機
２ 回転軸
３，３Ａ ベアリングハウジング
３ｃ 第３面
３ｄ，３ｆ 第２穴
１２ タービン翼車
３０，３０Ａ 可変容量機構
３２ ノズルリング
３２ｄ 第１面
３２ｅ，３２ｎ 第１穴
３５ 駆動リング
３５ｃ 第２面
４０，４０Ａ 規制部材
４１ フランジ部
４２，４２Ａ 駆動リングガイドピン部（第１ピン）
４３，４３Ａ 位相決めピン部（第２ピン）
ＡＸ 回転軸線

Claims (10)

1. タービン翼車が固定された回転軸を回転可能に支持するベアリングハウジングと、
   前記タービン翼車を囲み、前記タービン翼車に流体を導く可変容量機構と、
   前記ベアリングハウジングと前記可変容量機構との間に設けられる複数の規制部材と、を備え、
   前記可変容量機構は、
   前記回転軸の回転軸線を中心とした周方向において前記タービン翼車を囲むノズルリングと、
   前記周方向において前記ノズルリングを囲む駆動リングと、を有し、
   前記ノズルリングは、前記ベアリングハウジングに対面する第１面を含み、
   前記駆動リングは、前記ベアリングハウジングに対面する第２面を含み、
   前記ベアリングハウジングは、前記可変容量機構に対面する第３面を含み、
   複数の前記規制部材のうち少なくとも１個の前記規制部材は、
   前記第１面及び前記第２面を跨ぎ、前記ノズルリングに対する位置が固定されるフランジ部と、
   前記フランジ部と一体的に形成され、前記第１面に形成された第１穴に配置される第１ピンと、
   前記フランジ部と一体的に形成され、前記第３面に形成された第２穴に配置される第２ピンと、を有し、
   前記第１ピンが前記ノズルリングに固定されており且つ前記第２ピンが前記ベアリングハウジングに対して移動可能であり、又は、前記第１ピンが前記ノズルリングに対して移動可能であり且つ前記第２ピンが前記ベアリングハウジングに固定されている、過給機。
2. 前記第１ピンは、前記ノズルリングに固定されており、
   前記第２ピンは、前記ベアリングハウジングに対して移動可能である、請求項１に記載の過給機。
3. 前記第２穴は、前記回転軸線と交差する径方向に沿って延びる長穴であり、
   前記第２ピンの直径は、前記第２穴の幅よりも小さい、請求項２に記載の過給機。
4. 前記第２ピンの直径は、前記第１ピンの直径よりも大きい、請求項２又は３に記載の過給機。
5. 前記第２ピンは、前記ベアリングハウジングに固定されており、
   前記第１ピンは、前記ノズルリングに対して移動可能である、請求項１に記載の過給機。
6. 前記第１穴は、前記回転軸線と交差する径方向に沿って延びる長穴であり、
   前記第１ピンの直径は、前記第１穴の幅よりも小さい、請求項５に記載の過給機。
7. 前記第１ピンの直径は、前記第２ピンの直径よりも大きい、請求項５又は６に記載の過給機。
8. 複数の前記規制部材は、すべて前記フランジ部、前記第１ピン及び前記第２ピンを有する、請求項１～７のいずれか一項に記載の過給機。
9. 複数の前記規制部材を備え、
   前記第１面には、前記複数の規制部材のそれぞれの前記第１ピンが配置される複数の前記第１穴が形成され、
   前記第３面には、前記複数の規制部材のそれぞれの前記第２ピンが配置される複数の前記第２穴が形成されている、請求項１～８のいずれか一項に記載の過給機。
10. 前記第２穴は、底面を有しており、
    前記第２ピンは、前記第２穴の前記底面から離間した状態で、前記第２穴に配置されている、請求項１～９のいずれか一項に記載の過給機。

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