JPH01208501A

JPH01208501A - 可変容量タービン

Info

Publication number: JPH01208501A
Application number: JP63030213A
Authority: JP
Inventors: Fusao Tateishi; 房雄立石; Takashi Sugai; 菅井　孝
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1988-02-12
Filing date: 1988-02-12
Publication date: 1989-08-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］〈産業上の利用分野〉本発明は、可変ノズル構造を有するタービンに関し、特
に車輌用エンジンの所謂ターボチャージャに使用される
可変容量タービンに関する。

〈従来の技術〉ターボチャージャの排気タービンとして用いられるラジ
アルタービンに於ては、タービン室入口を狭窄して排気
の流入速度を増大させることにより、エンジンの低回転
領域に於ても過給効果を確保することができる。一方、
エンジンの高回転領域では、タービン室への入口圧力が
高まり排気抵抗が増加することによってエンジン効率が
低下する。そこで特公昭３８−７６５３号公報に記載さ
れているように、タービンホイール外周部を臨むノズル
部に環状に配設された複数の可動ベーンを傾動させるこ
とにより各ベーン間に郭成されるノズルの開口面積を変
化させて、エンジンの低回転域では過給効果を確保し、
かつ中高速回転域ではエンジンの排気ガスに対する排圧
を小さく保つことができる。更に上記公報には、可動ベ
ーン駆動機構として、タービンホイールと同心の駆動リ
ングを円周方向に変位させ、該駆動リングと係合するて
こ部を介して各可動ベーンを同時に傾動させるリンク機
構が開示されている。

ところが、従来の可動ベーン駆動機構はタービンホイー
ルの背後側、即ち作動流体の吐出通路と反対側に配置さ
れるので、例えばターボチャージャとして使用する場合
にはタービンホイールとコンプレッサホイールとを連結
する主軸の潤滑部ケーシングによって組付スペースが大
きな制約を受けるという問題があった。また、潤滑部ケ
ーシングの構造が可動ベーン駆動機構のために複雑化し
かつ製作が困難になると共に、通常の排気タービンを使
用するターボチャージャとの互換性が失なわれるために
製造コストが増大するという不都合が生じる。

〈発明が解決しようとする課題〉そこで、本発明の目的は、タービンホイールの背後側に
連結されるコンプレッサ等を装着して、例えばターボチ
ャージャの排気タービンとして使用する場合にも、他の
装置部分によって何ら制約を受けることなく充分な可動
ベーン駆動制御手段の組付スペースを確保することがで
き、かつ製作性が良好であると共に、通常のターボチャ
ージャと互換性を有するようにした可変容量タービンを
提供することにある。

［発明の構成］〈課題を解決するための手段〉上述の目的は、本発明によれば、タービンホイールの外
周に沿って郭成される環状のスクロール通路と前記ター
ビンホイールの軸線方向に沿って延びる吐出通路とを有
するタービンケーシングと、前記タービンホイール外周
より外側の円周上に弧状の可動ベーンと固定ベーンとを
環状にかつ交互に配設してなる可変ノズルと、前記可動
ベーンを前記円周より内向きに傾動させる可動ベーン駆
動制御手段とを備える可変容量タービンであって、前記
可動ベーン駆動Ｉ１１御手段が前記タービンホイールよ
り前記吐出通路側に配設されていることを特徴とする可
変容量タービンを提供することにより達成される。

〈作用〉このようにすれば、タービンホイールの背後側に装着さ
れる他の装置部分によって何ら制約されることなく、可
動ベーン駆動制御手段の十分な組付スペースをタービン
ホイールの吐出通路側に確保することができる。

〈実施例〉以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく
説明する。

第１図には、本発明に基づく可変容量タービンを適用し
たエンジン用ターボチャージャが示されている。このタ
ーボチャージャは、コンプレッサ部分のスクロールを形
成するコンプレッサケーシング１と、該コンプレッサケ
ーシングの背面を閉塞する背板２と、ターボチャージャ
の主軸を軸支しかつその軸受を潤滑する潤滑部ケーシン
グ３と、タービン部分のスクロールを形成するタービン
ケーシング４とを有する。

コンプレッサケーシング１は、軸線方向に開口する吸気
人１１通路５と、吸気出口としてのスクロール通路６と
が内部に郭定され、リング部材７を介してボルト８によ
り背板２と一体化されている。

スクロール通路６の中心位置には、吸気入口通路５の内
端側に隣接する領域にコンプレッサホイール９が配置さ
れている。コンプレッサホイール９は、潤滑部ケーシン
グ３の中心に回転自在に枢支された主軸１０の一方の端
部にナツト１１により一体的に取付けられている。

背板２の中央には潤滑部ケーシング３が接続されている
。潤滑部ケーシング３の上部には、潤滑油導入孔１２が
穿設され、図示されない潤滑油ポンプから送られる潤滑
油が潤滑油通路１３を介して主軸１０の各軸受部分に供
給され、潤滑油ケーシング３下部の排出口１４から図示
されないオイルサンプに排出される。この潤滑油がコン
プレッサ側に侵入することを防止するために、主軸１０
が貫通する背板２と潤滑部ケーシング３との間には、ガ
イド板５０等からなる公知のシール手段が設けられてい
る。

タービンケーシング４は、その背面に螺合されたスタッ
ドボルト１５にリング部材１６を介してナツト１７を締
結し、フランジ１８を挾持することにより潤滑部ケーシ
ング３と一体的に接続されている。第２図に併せて示さ
れるようにタービンケーシング４は、断面積が下流方向
に減少する環状のスクロール通路２１を有し、その接線
方向に入口２１ａが開口している。スクロール通路２１
の中心位置には、主軸１０の他端に一体的に取付けられ
た例えばセラミック製のタービンホイール２２が配置さ
れている。

スクロール通路２１内には、部分弧状をなす４個の固定
ベー７２３がタービンホイール２２と同心の円周上に等
幅かつ等間隔でタービンケーシング４と一体的に形成さ
れている。固定ベーン２３によって、スクロール通路２
１は排気ガスの流路が外周路２１ｂと流入路２１ｃとに
区画される。

隣接する固定ベーン２３間には、それぞれ固定ベーン２
３と同じ曲率の部分弧状をなす可動ベーン２４が同一円
周上に配置されている。可動ベーン２４は、対応する固
定ベーン２３の一方の円周方向端部に摺接して前記円周
の内側のみに傾動するように可動ベーン部材２５に枢支
され、全開状態では両ベーン２３．２４が連続した翼形
を形成する。このようにして、固定ベーン２３と可動ベ
ーン２４とがスクロール通路２１の外周路２１ｂを流れ
る排気ガスに対する４個のベーンの前縁部分と後縁部分
とをそれぞれ形成する。可動ベーン２４の傾斜角度は、
後述する可動ベーン駆動制御手段によって調整される。

可動ベーン部材２５はタービンホイール２２の軸線方向
前方に開口する排気出口通路２６の一部を構成する円筒
部２７を有し、その内側にタービ　゛ンホイール２２が
受容されている。可動ベーン部材２５には円筒部２７か
ら放射方向外向きに延出する大小２個のフランジ部２８
．２９が形成され、小さい方のフランジ部２８がタービ
ンケーシング４の内孔３０に嵌合している。両フランジ
部２８．２９にはピン３１が前記軸線方向に沿って回動
自在に貫通し、その一端に可動ベーン４が、他端にレバ
一部材３２がそれぞれ固着されている。

タービンケーシング４には、その前面を閉塞し、かつ円
筒部２７に連続して排気出口通路２６を構成するカバー
３３が、タービンケーシング４側に螺合するスタッドボ
ルト３４にナツト３５を締結することにより取付けられ
ている。可動ベーン部材２５は、フランジ部２９がター
ビンケーシング４とカバー３３との間に挟持されること
より、それらと一体的に保持されている。カバー３３に
は排気出口通路２６の左右両側に１対の膨出部３６が形
成されている。この膨出部３６内に、前記可動ベーン駆
動制御手段の部分を構成するレバ一部材３２、該レバ一
部材の遊端に係合するスリット３７ａを両端に切設した
シーソ一部材３７及び該シーソ一部材の枢軸３８が収容
されている。枢軸３８は、可動ベーン部材２５のフラン
ジ部２９とカバー３３のボス部３９とによって回動自在
に支持されている。

第３図によく示されるように、左右両側のボス部３９か
ら外部に突出する２個の枢軸３８の端部には、それぞれ
リンクアーム４０の一端が連結されている。両リンクア
ーム４１の他端は１個のリンクロッド４１に連結され、
４個の可動ベーン２４を同時に駆動することができる。

可動ベーン２４の駆動源として、アクチュエータ４２が
ブラケット４３を介してタービンゲージング４に取付ら
れている。アクチュエータ４２は流体圧によって軸線方
向に往復運動する駆動軸４４を有し、駆動軸４４は連結
軸４５を介してリンクロッド４１に連結されている。こ
のようにして、アクチュエータ４２により可動ベーン２
４を駆動する公知の平行リンク機構からなる前記可動ベ
ーン駆動制御手段が構成される。

このリンク機構は、駆動軸４４と連結軸４５とがボール
ジヨイント４６により、連結軸４５とリンクロッド４１
とがクレビスジヨイント４７によりれぞれ連結され、ア
クチュエータ４２からの駆動力をリンクアーム４０に円
滑に伝達することができる。また、可動ベーン２４の全
開位置を規定するためにストッパ４８が連結軸４５に取
付られ、ブラケット４３に螺着された調節ボルト４９に
当接して駆動軸４４のストロークを制限する。

排気ガスの流量が比較的スクロールしないエンジンの低
回転域では、第３図に示すようにアクチュエータ４２が
駆動軸４４を引込む方向に作動する。これによりリング
ロッド４１が第３図に於て右方へ変位し、リンクアーム
４０が枢軸３８を中心としてシーソ一部材３７を時計方
向に回転させ、両端のスリット３７ａに係合するレバ一
部材３２を介してピン３１を中心として可動ベーン２４
を外向きに駆動する。可動ベーン２４を閉じることによ
って、固定ベーン２３の前縁部と可動ベーン２４の後縁
部とのラップ部分に郭定されるノズルの間隙が最小とな
る。従って、排気ガスが最大限に絞られて加速され、流
入路２１ｃ内で旋回流となってタービンホイール２２を
駆動するので、エンジン低速域に於ける過給効果が確保
される。

エンジンの回転速度が増大して過給効果が十分になると
、アクチュエータ４２は駆動軸４４を押し出す方向に作
動する。これにより、リンクアーム４０が逆方向に傾動
してシーソ一部材３７を時計方向に回転させ、レバ一部
材３２を介して可動ベーン２４を内向きに傾動させる。

このように前記ノズルの間隙を拡大させると、排気流が
増速されずかつ流路抵抗が少ないので、エンジンに対す
る排気背圧を小さくすることができる。

尚、可動ベーン駆動制御手段としては、上述のリンク機
構に限定されるものではなく、電動式や他の公知の様々
な駆動手段及び駆動力伝達機構を用いることができる。

更に、エンジン回転数や走行状況に応じてノズル開度を
最適にする別の制御手段を可動ベーン部材やカバー内外
部に、例えばアクチュエータを取付けるブラケット上に
設けることができる。

［発明の効果コ上述したように本発明によれば、タービンケーシングの
前面を閉塞するカバーと、該カバーとタービンケーシン
グとの間の挟持される可動ベーン部材とによって可動ベ
ーン駆動制御手段がタービンホイールの排気出口通路側
に配設されることにより、背後側に連結されるコンプレ
ッサ部分及び潤滑部ケーシングに何ら制約されることな
く充分な組付スペースが確保されるので、特にタービン
ケーシングはスクロール通路を製作すればよいため構造
が簡単になり、装置全体の製作性が向上する。更に、タ
ーボチャージャの排気タービンとしてコンプレッサ部分
及び潤滑部ケーシングに対する互換性をもたせることが
できるので、製造コストの低減化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に基づく可変容量タービンを適用した
ターボチャージャの縦断面図である。第２図は、タービン部分の正面図である。第３図は、可動ベーン駆動制御手段の構造を示す説明図
である。１・・・コンプレッサケーシング２・・・背板　　　　　　３・・・潤滑部ケーシング４
・・・タービンケーシング５・・・吸気入口通路　　６・・・スクロール通路７・
・・リング部材　　　８・・・ボルト９・・・コンプレ
ッサホイール１０・・・主軸　　　　　１１・・・ナツト１２・・・
潤滑油導入孔　１３・・・潤滑油通路１４・・・排出口
　　　　１５・・・スタッドボルト１６・・・リング部
材　　１７・・・ナツト１８・・・フランジ　　　２１
・・・スクロール通路２１ａ・・・入口　　　　２１ｂ
・・・外周路２１ｃ・・・流入路　　　２２・・・ター
ビンホイール２３・・・固定ベーン　　２４・・・可動
ベーン２５・・・可動ベーン部材２６・・・排気出口通
路２７・・・円筒部　　　　２８．２９・・・フランジ
部３０・・・内孔　　　　　３１・・・ピン３２・・・
レバ一部材　　３３・・・カバー３４・・・スタッドボ
ルト３５・・・ナツト３６・・・膨出部　　　　３７・
・・シーソ一部材３７ａ・・・スリット　　３８・・・
枢軸３９・・・突部　　　　　４０・・・リンクアーム
４１・・・リンクロッド　４２・・・アクチュエータ４
３・・・ブラケット　　４４・・・駆動軸４５・・・連
結軸　　　　４６・・・ボールジヨイント４７・・・ク
レビスジヨイント４８・・・ストッパ　　　４９・・・調節ボルト５０・
・・ガイド板特　許　出　願　人　　本田技研工業株式会社代　　　
理　　　人　　弁理士　大　島　陽　−第２図（２７ａ

Claims

【特許請求の範囲】タービンホイールの外周に沿って郭成される環状のスク
ロール通路と前記タービンホイールの軸線方向に沿って
延びる吐出通路とを有するタービンケーシングと、前記
タービンホイール外周より外側の円周上に弧状の可動ベ
ーンと固定ベーンとを環状にかつ交互に配設してなる可
変ノズルと、前記可動ベーンを前記円周より内向きに傾
動させる可動ベーン駆動制御手段とを備える可変容量タ
ービンであつて、前記可動ベーン駆動制御手段が前記タービンホイールよ
り前記吐出通路側に配設されていることを特徴とする可
変容量タービン。