JPH0264202A - 可変型タービンの入口通路の可動環状部材のための取付アッセンブリ - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は取付組立体に関しており、更に詳しくは可変
型タービンの入口通路の可動環状壁部材のための取付組
立体に関する。

〔従来の技術〕

タービンは一般にはタービン室に取り付けられるタービ
ンホイールと、タービン室の周囲に配置される環状入口
通路と、この入口通路の周囲に配置される入口室と、タ
ービン室から延びる出口通路とを備える。これらの入口
通路、出口通路、タービン室、出口室は相互に連通され
ていて、入口室に導入された入口通路より、タービン室
を介し出口通路にに流出され、タービンホイールが駆動
される。可変型タービン構造では、入口通路の一つの壁
面は可動の環状壁部材によって区画され、入口通路の対
抗壁面に対する環状壁部材の位置は調整可能であり、入
口通路の幅が制御可能となっている。

公知の可変構造タービン機構として欧州特許ＥＰ−Ａ−
００８０８１０号の明細書に記載されたものでは、薄肉
の環状壁部材が一対の案内ピンによって支持され、その
案内ピンはタービンホイールの回転の中心線に対して平
行に延びており、かつタービンホイールの回転の中心線
と平行に摺動可能に構成される。各ピンは夫々のアクチ
ュエータによって作動されるようになっている。各ピン
は薄肉の環状壁部材に、ピンと、そのピンに連結される
環状薄肉壁部材との間の相対移動を不能するように、連
結される。

〔発明が解決しようとする課題〕

可動壁部材は周期的に大きく変化する温度を受ける。そ
のため、壁部材が幾分の熱変形を被ることは避けえない
。その熱変形により支持ピンは横方向の力を受け、支持
ビンの円滑な動きが阻害される可能性がある。これは、
可変構造のタービンを長期間に亙って安心して使用でき
るものかという疑念を引き起こさせるものとなっていた
。

この発明の目的は、上のように概観した先行技術の問題
点を克服した可変構造のタービンの可動環状壁部材のた
めの取り付はアッセンブリを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明によれば、可変型タービンの入口通路の可動環
状部材のための取付アッセンブリであって、入口通路は
可動壁と対抗壁との間に形成されており、この壁部材は
シート状材料から形成され、かつ前記壁部材は移動方向
と平行な方向に延びる複数のピン上に支持されるものに
おいて、壁部材は前記対抗壁から離間するように延びる
環状部を有し、各ピンは半径方向に延びるリンクを支持
し、各リンクは壁部材の筒状部内の対応するスロットに
係合しており、前記リンクの嵌合状態は前記移動の方向
において比較的きつくなっており、周方向においては比
較的緩くなっていることを特徴とする可変型タービンの
入口通路の可動環状壁部材のための取付アッセンブリが
提供される。

好ましくは、各リンクは一対の離間した脚部を形成し、
各脚部は壁部材の筒状部内の対応のスロットに収容され
る。更に、各リンクは移動の前記方向に直交するように
配置される板としての形態をなす。

好ましくは、壁部材の筒状部の端部に半径方向に延びる
フランジが形成され、かつ前記スロットはフランジに近
接した筒状部に形成される。

以下この発明の実施例を図面を参照にして説明する。

〔実施例〕

第１図から第４図を参照すると、図示した可変構造のタ
ービンはタービンハウジング１を有し、このタービンハ
ウジングは渦巻き型の入口室２を形成しており、この入
口室２に内燃機関（図示しない）からの排気ガスが導入
される。排気ガスは入口室２から入口通路を介して出口
通路３に流出するが、ここに入口通路というのはその一
側が可動環状部材４により形成され、入口通路の他側は
可動環状壁部材４と面する壁面５により形成されるもの
である。ノズル羽根６が列状にノズル支持リング７に支
持され、かつ入口通路を横切って延設される。入口室２
から出口通路３に向かうガスの流れはタービンホイール
８上を通過され、その結果ターボチャージャ軸９にコン
プレッサホイールＩＯを駆動するトルクが印加される。

コンプレッサホイールｌＯの回転により空気人口１１に
おける外気を加圧せしめ、かくして加圧を受けた空気は
渦巻状の空気出口１２より送り出される。加圧空気は内
燃機関（図示しない）に供給される。

シールリング１３と接触される可動環状部材４は、半径
方向内側の内部筒状壁１４と、そこからベーンが延設さ
れる半径方向に延びる環状部１５と、シールリング１３
に接触する半径方向外側の筒状部１６と、半径方向に延
びるフランジ１７とを具備される。半径方向の外側の筒
状部１６は二つの直径的に対抗した部材１８と係合して
おり、これらの部材゛１８は夫々のガイドピン１９によ
り支持される。

ノズル支持体７はターボチャージャの回転中心線に平行
に可動に４列の案内ピン２０上に支持される。各、案内
ビン２０は圧縮スプリング２１によって第２図−第１図
の右側に向かつて付勢されている。かくして、ノズル支
持体７と該支持体に取り付けられる羽根とは第２図−第
４図の右側に向かつて付勢され、通常は第２図に示す位
置をとり、このとき羽根６の自由端は入口通路の対抗壁
面５に当たっている。

空気作動のアクチュエータ２２は出力軸２３の位置を制
御するように作動する。そして、出力軸２３はあぶみ部
材２４に連結され、あぶみ部材２４は各案内ピン１９に
係合する。かくして、アクチュエータ２２を制御するこ
とにより案内ビン１９、ひいては環状壁部材４の軸位置
を制御することができる。第２図は環状壁部材４の完全
収縮位置を示しており、この位置では環状壁部材４の半
径方向延長部１５が入口通路の対抗壁面５に当たってい
る。第３図は環状壁部材４の半開位置を示し、第４図は
環状壁部材４の完全開放位置を示す。アクチュエータ２
２はタービン軸から相当離間したところに位置しており
、どこに設けるかは問題にならない。更に、アクチュエ
ータ軸２３の正確な位置も重要ではなく、位置的な許容
度が大きい。

また、熱変形による半径方向の膨張も大した問題となら
ない。

第４図を参照すると、破線２５は可動部材４の下流側の
仮想面であり、タービンハウジングの端面と共通平面を
なし、その近くにおいてタービンホイールが位置する。

その結果、この面はタービン室に対する入口通路の一側
を形成する。可動環状壁部材により形成される入口通路
の壁面がこの想像面２５と整列するとき、環状部材４と
対抗壁５との間の間隔は、この明細書の記載では、羽根
６の下流の入口通路の入口幅に相当するものとされる。

この状態を以下の記載では１００％の公称入口幅と称す
る。可動環状壁部材４がこの１００％の公称入口幅の位
置にあるとき、羽根６は依然として対抗壁に接触してい
る。環状壁部材４が対抗壁５から離間移動するに従って
、環状壁部材４の後面とノズル支持体７との隙間は減少
され、両者は接触するに至る。この状態が起こるのは環
状壁部材と対抗面５との間の間隔が公称入口幅の１３５
％になったときである。環状壁部材４が対抗壁５からも
っと離間するように移動すると、ノズル支持体７は環状
壁部材４と一緒に動く結果となる。その結果、羽根６の
自由端は対抗壁面５から引き離され、そのため、羽根の
自由端と対抗壁面との間における入口通路に隙間が形成
される。環状壁部材４が完全に収縮した位置をとると（
第４図）、その位置は公称入口通路幅の１６５％に相当
する。

第５図は環状壁部材４及びノズル支持体７を移動させた
ときのタービンの効率変化を示すものである。１００ｘ
の公称入口幅に相当する曲線上の位置は番号２６によっ
て表される。１３５％及び１６５Ｘの開口に相当する位
置は夫々２７及び２８で示される。

図から分かる通り、１００％公称位置を充分越えて開放
する環状壁部材４を設け、かつ少なくともノズル羽根は
部分的に収縮可能とすることで、タービンの作動特性は
、特性曲線の効率が高い部分の割合が増加するように変
更される。流路範囲（流れの軸線に沿った決まった距離
として与えられる）が決まっている場合、特性曲線が点
２８にまで延長されていることによりタービン効率が増
大する。

即ち、第５図の左端側に示される低効率領域でタービン
を作動させる必要がなくなるのである。

第６図を参照すると、あぶみ部材２３と一方の案内ビン
１９との係合状態を示すもので、同ビン１９に可動環状
壁部材４が取り付けられる。あぶみ部材２４の二つの端
部はピン１９の側面に形成されるスロットと係合する。

スロットの端部と接触するあぶみ部材２４のエツジは湾
曲されていて、各あぶみ部材とスロット端間の隙間が一
定となるように配慮されている。あぶみ部材は鋼材から
作られており、その剛性はピン１９の軸線の方向には比
較的に固く、ピンと直交する方向には比較的柔らかくな
っている。かくして、ピン１９に加わる横方向の力は最
小となり、ピン１９がそれが摺動する接触部内でジャミ
ングが発生することは避けられる。更に、あぶみ部材２
４がピン１９の中心部に係合するに従って、ピンが取り
付けられる接触部は比較的に広く離間される。

第７図は案内ピン１９と環状壁部材４との間の相互係合
関係を説明するものである。環状壁部材４は温度及び圧
力下で大きな振動を受け、成る程度までは変形される。

部材４とピン１９との間のリンクが剛直であるとすると
、そのような変形はピン１９に無視できない横方向の力
を加えることになる。必然的に、部材４と１９との間の
係合は部材４の変形が吸収され、ピンに横方向の力を加
えることがないようなものとされる。そのため、第７図
に示すように、ブリッジリンク板１８はピン１９の端部
に剛直取り付けされる。ブリッジリンクの二つの脚３０
はフランジ１７に近接した部材４の筒状部１６に形成さ
れるスロット３１と係合する。その結果、ピン１９の軸
方向には充分に剛直で部材４の軸位置を精密に制御する
ことができ、半径方向及び周方向には充分に緩く、部材
４の熱変形を吸収することができる。部材４は羽根６内
に位置する結果となり、部材４はその比較的緩い取り付
けに係わらずその位置を維持される。

ブリッジリンク１８はフランジ１７より厚く、軸方向に
おける剛直な接合を維持し、リンク１８の幅は部材４を
タービン軸線に対して傾斜させることに対し良好な抵抗
を与える。

次に、第８図を参照すると、ばね付勢支持ビン２０とそ
の上にベーン６が取り付けられるノズル支持体７との間
の相互関係を説明する。各ピン２０はその端部でブラケ
ット３２に剛直に取り付けられ、ブラケット３２はノズ
ル支持リング７の後面に係合する平坦面と、ノズル支持
リング８の半径方向内縁に係合するフランジを形成した
内縁を持つ。

図示実施例は可動壁部材４の半径外側の回りに配置され
る単一の環状シールを具備する。これとは別に他のシー
ル構造を採用可能であり、例えば、一対のシールが可動
環状壁部材４の半径方向の内側及び外側の位置に夫々配
置することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明により可変構造タービンの接線方向の
特徴を示す軸線方向に見た破断断面図。 第２図から第４図は夫々全閉位置、半閉位置、及び全開
位置にある第１図の線Ｘ−ｘに沿って見た断面図。 第５図は一定の膨張比でのタービン効率と第１図のター
ビンを通る流量との関係を示す図。 第６図は第１図から第４図の構成の可動の環状壁部材を
支持する案内ビンとそれらの案内ピンの位置を制御する
あぶみ部材との関係を示す図。 第７図は第６図に示される型の案内ピンと可動の環状壁
部材の関係を示す図。 第８図は第１図から第４図の構成に設けられるノズル羽
根支持リングの取り付けを示す図。 ■・・・タービンハウジング、　　２・−・入口室、３
・・・出口通路、４・・・可動環状壁部材、５・・・壁
面、６・・・ノズル羽根、７・・・ノズル支持リング、
１０・・・コンプレッサホイール、１２・・・空気出口
、１３・・・シールリング、１４・・・内部筒状壁、１
５・・・環状部、１７・・・フランジ、１９・・・ガイ
ドピン、２０・・・案内ピン、２１・・・圧縮スプリン
グ、２２・・・アクチュエータ、２３・・・出力軸、２
４・・・あぶみ部材、３１・・・スロット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、可変型タービンの入口通路の可動環状部材のための
   取付アッセンブリであって、入口通路は可動壁と対抗壁
   との間に形成されており、該壁部材はシート状材料にて
   形成され、かつ前記壁部材は移動方向と平行な方向に延
   びる複数のピン上に支持されるものにおいて、壁部材は
   前記対抗壁から離間するように延びる環状部を有し、各
   ピンは半径方向に延びるリンクを支持し、各リンクは壁
   部材の筒状部内の対応するスロットに係合しており、前
   記リンクの嵌合状態は前記移動の方向において比較的き
   つくなっており、周方向においては比較的緩くなってい
   ることを特徴とする可変型タービンの入口通路の可動環
   状壁部材のための取付アッセンブリ。 ２、請求項１に記載の発明において、各リンクは一対の
   離間した脚部を形成し、各脚部は壁部材の筒状部内の対
   応のスロットに収容され、各リンクは移動の前記方向に
   直交するように配置される板としての形態をなす取付ア
   ッセンブリ。 ３、請求項１に記載の発明において、各リンクは移動の
   前記方向に直交して配置されるプレートの形態をなす取
   付アッセンブリ。 ４、請求項３に記載の発明において、壁部材の筒状部の
   端部に半径方向に延びるフランジが形成され、かつ前記
   スロットはフランジに近接した筒状部に形成される取付
   アッセンブリ。