JPH0348335B2 - - Google Patents

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JPH0348335B2
JPH0348335B2 JP61124997A JP12499786A JPH0348335B2 JP H0348335 B2 JPH0348335 B2 JP H0348335B2 JP 61124997 A JP61124997 A JP 61124997A JP 12499786 A JP12499786 A JP 12499786A JP H0348335 B2 JPH0348335 B2 JP H0348335B2
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JP
Japan
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turbine
variable nozzle
vane
base plate
turbine wheel
Prior art date
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Application number
JP61124997A
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Japanese (ja)
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JPS62282123A (en
Inventor
Kazuo Inoe
Shunji Yano
Tsuneo Endo
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Priority to CA000538343A priority patent/CA1279265C/en
Priority to EP87304832A priority patent/EP0248624B1/en
Priority to DE8787304832T priority patent/DE3778209D1/en
Publication of JPS62282123A publication Critical patent/JPS62282123A/en
Publication of JPH0348335B2 publication Critical patent/JPH0348335B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は可変容量式のラジアルタービンに関
し、特にターボチヤージヤに於ける排気タービン
として好適な可変容量式タービンの可変ノズル構
造に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a variable displacement radial turbine, and particularly to a variable nozzle structure of a variable displacement turbine suitable as an exhaust turbine in a turbocharger.

<従来の技術> ターボチヤージヤ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、エンジンの回転
速度が低い領域に於ても過給効果を確保すること
が望まれる場合があり、そのためには、タービン
ホイールの上流側の通路を狭窄することにより、
流体の流入速度を増大させると良い。しかしなが
ら、このように通路を狭窄した場合には、タービ
ンの入口圧、即ちエンジンの排気ガスに対する背
圧が高まり、エンジンの効率を低下させる不都合
が発生する。
<Prior art> In a radial turbine used as an exhaust turbine of a turbocharger, it is sometimes desired to ensure a supercharging effect even in a region where the engine rotational speed is low. By narrowing the upstream passage of
It is preferable to increase the inflow velocity of the fluid. However, when the passage is narrowed in this way, the inlet pressure of the turbine, that is, the back pressure against the exhaust gas of the engine increases, which causes a disadvantage that the efficiency of the engine is reduced.

そこで特公昭38−7653号公報に記載されている
ように、複数の可動ベーンをタービンホイール外
周部を臨むノズル部に環状に配設し、これら可動
ベーンを傾動させることにより、これらベーン間
に郭成される実質的なノズルの開口面積を変化さ
せるものとすれば、エンジンの低速域に於ても過
給効果を確保し、エンジンの中高速域にあつては
エンジンの排気に対する背圧を小さく保つことが
できる。しかしながら、上記した構成によると、
これらベーンが、流体速度の比較的高い領域に配
設されることから、流体の抵抗損失が比較的大き
くなりがちであり、そのためにタービンの効率が
低下するという問題がある。また、互いに隣接す
る可動ベーン間にノズルが郭成されるものである
ことから、特にノズルの開口面積が小さい領域に
あつては、ベーンの傾動角度の僅かな狂いにより
ノズルの開口面積が大きく変化しがちであり、そ
の制御精度に難点がある。特に、このようなター
ビンをターボチヤージヤに於ける排気タービンと
して利用する場合には、これらのベーンが高温の
排気ガス流に暴露されるため、これら可動ベーン
を信頼性高く調節することが困難である。
Therefore, as described in Japanese Patent Publication No. 38-7653, a plurality of movable vanes are arranged in an annular manner in the nozzle portion facing the outer circumference of the turbine wheel, and by tilting these movable vanes, a structure is created between these vanes. If the effective nozzle opening area is changed, the supercharging effect can be ensured even in the low speed range of the engine, and the back pressure against the engine exhaust can be reduced in the medium to high speed range of the engine. can be kept. However, according to the above configuration,
Since these vanes are disposed in regions where the fluid velocity is relatively high, fluid resistance losses tend to be relatively large, resulting in a problem in that the efficiency of the turbine is reduced. In addition, since the nozzle is formed between adjacent movable vanes, the nozzle opening area can change significantly due to a slight deviation in the tilting angle of the vane, especially in areas where the nozzle opening area is small. There is a problem with the control accuracy. Particularly when such a turbine is utilized as an exhaust turbine in a turbocharger, it is difficult to reliably adjust these movable vanes due to their exposure to the high temperature exhaust gas stream.

特開昭53−136113号公報等に開示されているよ
うに、タービンケーシングのスクロール通路の壁
体の一部をなすフラツプを傾動し得るようにし
て、スクロール通路の断面積を可変にする構造も
公知となつている。この形式の可変ノズル構造に
よれば、構造が簡単であつて比較的抵抗損失を発
生することなく流体のタービンホイールへの流入
速度を調節することができるが、必ずしも可変領
域が十分に広いとは言えず、また、特にフラツプ
開度が大きい場合にタービンホイールに向かう流
体の流れが乱され、その流速分布が不均一とな
り、そのためにタービンの効率が低下するという
問題がある。
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 53-136113, there is also a structure in which a flap forming a part of the wall of the scroll passage of the turbine casing can be tilted to vary the cross-sectional area of the scroll passage. It has become publicly known. Although this type of variable nozzle structure has a simple structure and can adjust the velocity of fluid flowing into the turbine wheel with relatively little resistance loss, the variable nozzle structure does not necessarily have a sufficiently wide variable range. In addition, especially when the flap opening degree is large, the flow of fluid toward the turbine wheel is disturbed, and the flow velocity distribution becomes uneven, which causes a problem in that the efficiency of the turbine decreases.

<発明が解決しようとする問題点> 上記のような可変容量タービンに於いては、可
変ノズルを形成するベーンは、タービンケーシン
グの内面とタービンホイールの軸受側を閉塞する
ベースプレートの内面との間に沿つて傾動するよ
うにされており、特に複雑な形状を有するタービ
ンケーシング側の熱膨脹率が不均一であることか
ら、可変ノズル部分の、特に高温環境下に於ける
可動ベーンのサイドクリアランスの精度管理が問
題となり得る。
<Problems to be Solved by the Invention> In the variable capacity turbine as described above, the vane forming the variable nozzle is located between the inner surface of the turbine casing and the inner surface of the base plate that closes the bearing side of the turbine wheel. Since the thermal expansion coefficient of the turbine casing side, which has a particularly complex shape, is uneven, it is necessary to precisely control the side clearance of the movable vane in the variable nozzle part, especially in high-temperature environments. can be a problem.

また、前記した従来形式による可変容量タービ
ンの問題点を解決するためには、タービンホイー
ルの外周部を臨むノズル部の外側に可変ノズルを
環状に配設すると良いが、上記した熱膨脹による
影響が特に顕著に現れ、可動ベーン部分のリーク
防止が困難である。
In addition, in order to solve the problems of the conventional type variable capacity turbine mentioned above, it is better to arrange the variable nozzle in an annular shape on the outside of the nozzle part facing the outer periphery of the turbine wheel. This is noticeable and it is difficult to prevent leakage from the movable vane portion.

このような従来技術の問題点及び発明者の知見
に鑑み、本発明の主な目的は、高温環境下にあつ
ても信頼性高くタービンホイールへの流体の流入
速度を制御し得るような可変容量タービンのため
の可変ノズル構造を提供することにある。
In view of the problems of the prior art and the knowledge of the inventor, the main object of the present invention is to provide a variable capacity system that can reliably control the rate of fluid inflow into a turbine wheel even in a high temperature environment. The object of the present invention is to provide a variable nozzle structure for a turbine.

<問題点を解決するための手段> このような目的は、本発明によれば、タービン
ホイールと、該タービンホイールの外周に郭成さ
れたタービンケーシングと、前記タービンホイー
ルの前面を臨む軸線方向通路とを有すると共に、
前記タービンホイールの外周部の外側の或る円周
上に、固定ベーン及び可動ベーンからなる可変ノ
ズルを環状に配設してなるタービンの可変ノズル
構造であつて、前記タービンケーシングのタービ
ンホイールの軸受側を閉塞するベースプレートと
該ベースプレートの内面に対向する面を郭成する
トツププレートとを両プレート間に前記タービン
ホイールの外周にあつて周方向に沿つて等間隔に
設けられた固定ベーンを介して締結具により結合
し、前記両プレート間の内面に沿つて前記可動ベ
ーンを回動することにより前記固定ベーン間の空
〓を開閉し得るように構成したことを特徴とする
タービンの可変ノズル構造を提供することにより
達成される。特に、前記固定ベーンをトツププレ
ート側に一体的に形成し、該固定ベーンの軸線方
向ベースプレート側端を前記ベースプレートに締
結具により結合すると共に、前記可動ベーンを前
記ベースプレート側に枢支するものとしたり、前
記可動ベーンを傾動自在に受容すべく前記ベース
プレート及び前記トツププレートにより郭成され
る空〓を、外周部から内周部にかけて次第に拡開
するものとしたり、前記トツププレートに、前記
軸線方向通路の内端部に浮動式にかつ概ね気密に
接続される筒状部分を設けるようにすると良い。
<Means for Solving the Problems> According to the present invention, such an object includes a turbine wheel, a turbine casing formed around the outer periphery of the turbine wheel, and an axial passage facing the front surface of the turbine wheel. and,
A variable nozzle structure for a turbine in which a variable nozzle consisting of a fixed vane and a movable vane is annularly disposed on a certain circumference outside the outer circumference of the turbine wheel, the turbine wheel bearing of the turbine casing A base plate that closes the side and a top plate that defines a surface that faces the inner surface of the base plate are interposed between the two plates through fixed vanes provided at equal intervals along the circumferential direction on the outer periphery of the turbine wheel. A variable nozzle structure for a turbine, the variable nozzle structure being connected by a fastener, and configured so that the space between the fixed vanes can be opened and closed by rotating the movable vane along the inner surface between the two plates. This is achieved by providing In particular, the fixed vane is integrally formed on the top plate side, the axial end of the fixed vane on the base plate side is coupled to the base plate with a fastener, and the movable vane is pivotally supported on the base plate side. In order to tiltably receive the movable vane, the space formed by the base plate and the top plate gradually expands from the outer circumference to the inner circumference, and the top plate is provided with the axial passage. It is preferable to provide a cylindrical portion connected to the inner end of the tube in a floating manner and in a generally airtight manner.

<作用> このようにすれば、ベースプレートの内面と、
タービンケーシングとは別体をなすトツププレー
トとの対向面と、固定ベーンと、可動ベーンとが
協働することによつて可変ノズルが郭成される。
そしてベースプレートとトツププレートとが固定
ベーンの部分によつて剛固に連結させるため、ま
た、円板形という比較的均質な形状をトツププレ
ートがとり得るため、熱変形を勘案したベースプ
レート並びにトツププレートと可動ベーンの各側
端との〓間の精度管理を好適に行うことが可能と
なる。
<Function> In this way, the inner surface of the base plate and
A variable nozzle is formed by the cooperation of the surface facing the top plate which is separate from the turbine casing, the fixed vane, and the movable vane.
Since the base plate and the top plate are rigidly connected by the fixed vane part, and because the top plate can take a relatively homogeneous disc shape, the base plate and top plate are designed in consideration of thermal deformation. It becomes possible to suitably control the accuracy between each side end of the movable vane.

また、可動ベーンを受容する空隙を、外周部か
ら内周部にかけて次第に拡開させることにより、
可変ノズル開度の小さい時には、可動ベーンの間
隙を最小とし、タービン効率を高め、可変ノズル
全開時には、可動ベーンの間隙を最大とし、可動
ベーンの膠着可能性が回避される。
In addition, by gradually expanding the gap that accommodates the movable vane from the outer periphery to the inner periphery,
When the variable nozzle opening is small, the gap between the movable vanes is minimized to increase turbine efficiency, and when the variable nozzle is fully open, the gap between the movable vanes is maximized to avoid the possibility of movable vane sticking.

<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。
<Examples> Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第1図及び第2図は本発明に基づく可変容量タ
ービンが適用されたエンジン用ターボチヤージヤ
を示している。このターボチヤージヤは、コンプ
レツサ部分のスクロールを形成するコンプレツサ
ケーシング1と、該コンプレツサケーシングの背
面を閉塞する背板2とからなるケーシングと、タ
ーボチヤージヤの主軸を軸支すると共にその軸受
を潤滑する構造を内蔵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とを有している。
1 and 2 show an engine turbocharger to which a variable displacement turbine according to the present invention is applied. This turbocharger has a casing consisting of a compressor casing 1 that forms a scroll of the compressor part, a back plate 2 that closes the back side of the compressor casing, and a structure that pivotally supports the main shaft of the turbocharger and lubricates the bearing. Built-in lubrication part casing 3
and a turbine casing 4 forming a scroll of the turbine section.

コンプレツサケーシング1の内部には、スクロ
ール通路5及び軸線方向通路6が郭成されてお
り、このスルロール通路5の中心部であつてしか
も軸線方向通路6の内端側に隣接する領域にコン
プレツサホイール7が設けられている。このコン
プレツサホイール7は、潤滑部ケーシング3の中
心部に回転自在に枢支されたターボチヤージヤの
主軸8の一端部に後記する要領にて取着されてい
る。コンプレツサ側にあつては、スクロール通路
5は吸気出口通路をなし、軸線方向通路6は吸気
入口をなしている。
A scroll passage 5 and an axial passage 6 are formed inside the compressor casing 1, and a compressor is provided in the center of the scroll passage 5 and adjacent to the inner end side of the axial passage 6. A wheel 7 is provided. The compressor wheel 7 is attached to one end of a main shaft 8 of a turbocharger rotatably supported in the center of the lubricating part casing 3 in a manner described later. On the compressor side, the scroll passage 5 constitutes an intake outlet passage, and the axial passage 6 constitutes an intake inlet.

コンプレツサケーシング1と背板2とは、リン
グ部材9を介してボルト10をコンプレツサケー
シング1の外周部に螺着することにより一体化さ
れており、背板2の中央部に潤滑部ケーシング3
が接続されている。
The compressor casing 1 and the back plate 2 are integrated by screwing bolts 10 onto the outer periphery of the compressor casing 1 via a ring member 9.
is connected.

潤滑部ケーシング3の内部に形成された軸受孔
11,12には、ラジアル軸受メタル13によ
り、前記したように主軸8が枢支されている。ま
た、背板2と潤滑部ケーシング3の端面との間に
は、スラスト軸受メタル14が挾設されている
が、主軸8の段付部にカラー15、スラスト軸受
メタル14、ブツシング16、コンプレツサホイ
ール7をこの順に嵌装し、主軸8のコンプレツサ
側端部に切設されたねじ部17にナツト18を螺
着することにより、主軸8のスラストの方向支持
及びコンプレツサホイール7の装着が行なわれ
る。尚、カラー15はスラスト軸受メタル14の
挾持圧力を設定するためのスペーサとして機能す
る。
The main shaft 8 is pivotally supported in the bearing holes 11 and 12 formed inside the lubricating part casing 3 by the radial bearing metal 13 as described above. Further, a thrust bearing metal 14 is interposed between the back plate 2 and the end face of the lubricating part casing 3, and a collar 15, a thrust bearing metal 14, a bushing 16, and a compressor are attached to the stepped part of the main shaft 8. By fitting the wheels 7 in this order and screwing the nut 18 onto the threaded portion 17 cut into the compressor side end of the main shaft 8, the thrust direction of the main shaft 8 is supported and the compressor wheel 7 is mounted. It will be done. Note that the collar 15 functions as a spacer for setting the clamping pressure of the thrust bearing metal 14.

ナツト18を締結する際に、ねじ部17の遊端
部に設けられた六角断面部19を別の工具により
把持することにより、主軸8の共回りを防止し得
ると共に、主軸8の中間部に過大な捩り力を加え
る不都合が回避される。
When tightening the nut 18, by grasping the hexagonal section 19 provided at the free end of the threaded portion 17 with another tool, it is possible to prevent the main shaft 8 from rotating together, and also to prevent the main shaft 8 from rotating at the same time. The inconvenience of applying excessive torsional force is avoided.

タービンケーシング4は、その内部に、スクロ
ール通路21と、接線方向に向けて開口するその
入口開口21aと、軸線方向に延在する出口通路
22と、その開口22aとを郭成している。
The turbine casing 4 defines therein a scroll passage 21, an inlet opening 21a thereof opening in the tangential direction, an outlet passage 22 extending in the axial direction, and an opening 22a thereof.

タービンケーシング4の潤滑部ケーシング3と
の間には、その外周部に外向突設されたフランジ
23aをもつてベースプレートをなす背板23が
挾設されている。タービンケーシング4と潤滑部
ケーシング3との間の結合は、タービンケーシン
グ4の側に螺合されたスタツドボルト24に、リ
ング部材25を介してナツト26を締結すること
により、タービンケーシング4の外周部とリング
部材25との間に、潤滑部ケーシング3の外周部
と背板23の外向フランジ23aとを挾持するこ
とにより行なわれる。
A back plate 23 serving as a base plate is interposed between the turbine casing 4 and the lubricating part casing 3. The connection between the turbine casing 4 and the lubricating part casing 3 is achieved by tightening a nut 26 through a ring member 25 to a stud bolt 24 screwed onto the side of the turbine casing 4. This is done by sandwiching the outer peripheral part of the lubricating part casing 3 and the outward flange 23a of the back plate 23 between the ring member 25 and the ring member 25.

スクロール通路21の中心部には、スクロール
通路内を外周路21bと流入路21cとに区画す
る固定ベーン部材27が配設されている。この固
定ベーン部材27は、中心部に形成された円筒部
28aと、該円筒部28aの軸線方向中間部から
半径方向外向に形成されたトツププレートをなす
円板部28bと、該円板部の外周部から潤滑部ケ
ーシング3に向けて軸線方向に沿つて突設された
固定ベーン29とからなつており、円筒部28a
の内側に主軸8の他端側に形成されたタービンホ
イール30を受容している。そして円筒部28a
が、二重に設けられた金属製のシールリング31
を介して出口通路22の内端部に対し、このシー
ルリング31のシールコンタクトによつて略浮動
的かつ概ね気密に接続嵌入しており、更に固定ベ
ーン29の軸線方向端部が、ボルト32により背
板23に結合されている。
A fixed vane member 27 is disposed at the center of the scroll passage 21 to partition the inside of the scroll passage into an outer circumferential passage 21b and an inflow passage 21c. This fixed vane member 27 includes a cylindrical portion 28a formed at the center, a disk portion 28b forming a top plate formed radially outward from an axially intermediate portion of the cylindrical portion 28a, and a disk portion 28b forming a top plate. It consists of a fixed vane 29 that protrudes along the axial direction from the outer periphery toward the lubricating part casing 3, and has a cylindrical part 28a.
A turbine wheel 30 formed on the other end side of the main shaft 8 is received inside. And the cylindrical part 28a
However, the double metal seal ring 31
The seal ring 31 is connected to the inner end of the outlet passage 22 via the seal contact in a substantially floating and generally airtight manner, and the axial end of the fixed vane 29 is connected to the inner end of the outlet passage 22 by a bolt 32. It is coupled to the back plate 23.

第2図に併せて示されるように、固定ベーン部
材27の外周部には、タービンホイール30を同
心的に外囲するように、4つの固定ベーン29が
形成されている。これらの固定ベーン29は、そ
れぞれが部分弧状をなすと共に、円周方向に沿つ
て等幅かつ等間隔に設けられている。これら固定
ベーン29同士間の空隙は、背板23に回動自在
に枢着されたピン33の遊端に固着された可動ベ
ーン34により開閉される。これら可動ベーン3
4は、固定ベーン29と同等の曲率の弧状をな
し、かつ概ね同一の円周上に位置している。ま
た、これら可動ベーン34は、対応する固定ベー
ン29の円周方向端縁部に近接する位置にて枢支
されると共に、前記円周の内側に向けてのみ傾動
し得るようにされており、これが最も外向きに傾
動した状態にあつては、両ベーン29,34が連
続した翼形をなすように形成されている。従つ
て、これら固定ベーン29及び、対応する可動ベ
ーン34は、スクロール通路21の外周器21b
を流れる流体に対する4つのベーンの前縁部分及
び後縁部分をそれぞれ形成している。尚、これら
可動ベーン34を支持するピン33は、それぞれ
適度なリンク機構35を介して、図示されない適
宜な構造を有するアクチユエータに連結されてお
り、別途制御信号により、これら可動ベーン34
の傾斜角度が調節される。
As shown in FIG. 2, four fixed vanes 29 are formed on the outer periphery of the fixed vane member 27 so as to concentrically surround the turbine wheel 30. These fixed vanes 29 each have a partial arc shape, and are provided at equal widths and equal intervals along the circumferential direction. The gap between these fixed vanes 29 is opened and closed by a movable vane 34 fixed to the free end of a pin 33 rotatably attached to the back plate 23. These movable vanes 3
4 has an arc shape with the same curvature as the fixed vane 29, and is located on approximately the same circumference. Further, these movable vanes 34 are pivoted at positions close to the circumferential end edges of the corresponding fixed vanes 29, and are configured to be able to tilt only toward the inside of the circumference. When the vanes are tilted most outwardly, both vanes 29 and 34 form a continuous airfoil shape. Therefore, these fixed vanes 29 and the corresponding movable vanes 34
The four vanes form leading and trailing edge portions, respectively, for fluid flowing through the vanes. The pins 33 that support these movable vanes 34 are each connected to an actuator having an appropriate structure (not shown) via appropriate link mechanisms 35, and these movable vanes 34 are controlled by a separate control signal.
The inclination angle of is adjusted.

また、タービン側の背板23と潤滑部ケーシン
グ3との間には、タービンホイール30の背部に
延在するシールド板36が挾設されており、排気
タービン部を流れる排気ガスの熱が、潤滑部ケー
シング3の内部に伝達されることを防止してい
る。また、タービン側の排気ガスが潤滑部ケーシ
ング3の内部に向けて漏洩することを回避するた
めに、主軸8の潤滑部ケーシング3の中心孔37
を貫通する部分に、ラビリンス溝として機能する
環状溝38が凹設されている。
Further, a shield plate 36 extending to the back of the turbine wheel 30 is interposed between the back plate 23 on the turbine side and the lubricating part casing 3, and the heat of the exhaust gas flowing through the exhaust turbine part is transferred to the lubricating part casing 3. This prevents the air from being transmitted to the inside of the casing 3. In addition, in order to prevent the exhaust gas from the turbine side from leaking toward the inside of the lubricating part casing 3, the center hole 37 of the lubricating part casing 3 of the main shaft 8 is provided.
An annular groove 38 functioning as a labyrinth groove is recessed in a portion penetrating the groove.

次に、このターボチヤージヤの潤滑系統につい
て説明する。
Next, the lubrication system for this turbocharger will be explained.

潤滑部ケーシング3の第1図に於ける上端部に
は、潤滑油導入孔40が穿設されており、図示さ
れていない潤滑油ポンプから供給された潤滑油
を、潤滑部ケーシング3の内部に穿設された潤滑
油通路41を経てラジアル軸受メタル13、及び
スラスト軸受メタル14に供給している。各潤滑
部から排出された潤滑油は、潤滑部ケーシング3
内に郭定された潤滑油排出口42から排出され、
図示されていないオイルサンプに回収される。
A lubricating oil introduction hole 40 is bored in the upper end of the lubricating part casing 3 in FIG. The lubricating oil is supplied to the radial bearing metal 13 and the thrust bearing metal 14 through a drilled lubricating oil passage 41. The lubricating oil discharged from each lubricating part is transferred to the lubricating part casing 3.
The lubricating oil is discharged from the lubricating oil outlet 42 defined within the
The oil is collected in an oil sump (not shown).

特にスラスト軸受メタル14に供給された潤滑
油が、ブツシング16の外周面に付着してコンプ
レツサ側に流れ込むことを回避するために、ブツ
シング16の外周面がシールリング43を介して
背板2の中心孔44を貫通しており、また、背板
2とスラスト軸受メタル14との間には、その中
心部に設けられた孔にブツシング16を挿通した
上でガイド板45が挾設されている。また、この
ガイド板45の下端部は、湾曲した形状に形成さ
れている。
In particular, in order to prevent the lubricating oil supplied to the thrust bearing metal 14 from adhering to the outer circumferential surface of the bushing 16 and flowing into the compressor side, the outer circumferential surface of the bushing 16 is inserted into the center of the back plate 2 through the seal ring 43. It passes through the hole 44, and a guide plate 45 is interposed between the back plate 2 and the thrust bearing metal 14, with a bushing 16 inserted through the hole provided at the center thereof. Further, the lower end portion of this guide plate 45 is formed into a curved shape.

従つて、スラスト軸受メタル14から流れ出し
た潤滑油は、ブツシング16の外周面から遠心力
により投げ飛ばされ、ガイド板45により受止め
られ、オイルサンプに戻されることとなる。
Therefore, the lubricating oil flowing out from the thrust bearing metal 14 is thrown away from the outer peripheral surface of the bushing 16 by centrifugal force, is caught by the guide plate 45, and is returned to the oil sump.

このようなターボチヤージヤのタービン部はそ
の作動中にかなりの高温となり、各部の熱膨張の
不均等に起因する、特に可動ベーン34の両側面
空隙や、その膠着可能性が問題となるが、本実施
例によれば、可動ベーン34の各側端が対向する
背板23と円板部28bとが、固定ベーン29の
内端部をボルト32により背板23に結合するよ
うにして剛固に結合され、しかも固定ベーン部材
27は、スクロール通路21を形成するタービン
ハウジング4に対してシールリング31を介して
略浮動的に接続しているため、タービンハウジン
グ4の熱影響が幾分緩和される。従つて、可動ベ
ーン34のサイドクリアランスの精度管理を好適
に行うことができる。
The turbine section of such a turbocharger reaches a considerably high temperature during operation, and problems arise due to uneven thermal expansion of each section, especially the gaps on both sides of the movable vane 34 and the possibility of sticking. According to the example, the back plate 23 and the disk portion 28b, each side end of which is opposite to each other, of the movable vane 34 are rigidly connected by connecting the inner end of the fixed vane 29 to the back plate 23 with the bolt 32. Moreover, since the fixed vane member 27 is substantially floatingly connected to the turbine housing 4 forming the scroll passage 21 via the seal ring 31, the thermal influence of the turbine housing 4 is somewhat alleviated. Therefore, the accuracy of the side clearance of the movable vane 34 can be appropriately controlled.

また、第3図に良く示したように、可動ベーン
34を傾動自在に受容すべく背板23及び円板部
28bにより郭成される空隙の幅が、外周部にあ
つてはaであるのに対して、内周部にあつてbと
なるように(a<b)次第に拡開しているため、
熱変形により、内周側が内向きに変形する傾向に
対処することができ、可動ベーン34が膠着する
心配がない。即ち、可変ノズル開度の小さい時に
は、可動ベーンの両側端面と背板23並びに円板
部28bの内面との間隙が最小となるようにして
タービン効率を高め、比較的クリアランスの精度
を低くしても性能上の影響が少ない可変ノズル全
開時には、可動ベーンの両側端面と背面23並び
に円板部28bの内面との間隙が最大となるよう
にして可動ベーンの膠着可能成が回避される。
Further, as clearly shown in FIG. 3, the width of the gap defined by the back plate 23 and the disk portion 28b for tiltably receiving the movable vane 34 is a at the outer peripheral portion. On the other hand, since it gradually expands so that b (a<b) at the inner circumference,
It is possible to cope with the tendency of the inner peripheral side to deform inward due to thermal deformation, and there is no fear that the movable vane 34 will stick. That is, when the variable nozzle opening degree is small, the gaps between the end faces of the movable vane and the inner surfaces of the back plate 23 and the disk portion 28b are minimized to increase the turbine efficiency, and the accuracy of the clearance is relatively lowered. When the variable nozzle is fully opened, which has little effect on performance, the gaps between both end surfaces of the movable vane and the back surface 23 and the inner surface of the disk portion 28b are maximized, thereby avoiding the movable vane from becoming stuck.

次に本実施例の作動の要領について説明する。 Next, the operation of this embodiment will be explained.

エンジンの回転速度が低く比較的排気ガスの流
量が小さい場合には、第2図に於て実線により示
されているように、可動ベーン34を外向きに傾
動することにより、固定ベーン29の前縁部と、
可動ベーン34の後縁部とのラツプ部分に郭成さ
れるノズルの間隙を最も小さいgminとなるよう
にする。そのため排気ガスは、このノズルにより
最大限に絞られ加速され、固定ベーン部材27と
タービンホイール31との間の流入路21c内に
て旋回流となつた後タービンホイール30に至る
ため、排気流が加速されてタービンホイール31
を駆動することとなり、エンジンの低速域に於て
も過給効果を確保することができる。
When the engine speed is low and the exhaust gas flow rate is relatively small, the movable vane 34 is tilted outward as shown by the solid line in FIG. The edge and
The gap between the nozzle formed at the lap portion with the rear edge of the movable vane 34 is set to the minimum gmin. Therefore, the exhaust gas is throttled and accelerated to the maximum extent by this nozzle, becomes a swirling flow in the inflow path 21c between the fixed vane member 27 and the turbine wheel 31, and then reaches the turbine wheel 30, so that the exhaust gas is The turbine wheel 31 is accelerated
As a result, the supercharging effect can be ensured even in the low speed range of the engine.

エンジンの回転速度が増大し、過給効果が十分
となつた場合には、想像線により示されるように
可動ベーン34を内向きに傾動させ、固定ベーン
29と可動ベーン34との間に郭定されるノズル
の大きさを増大させる。その結果、排気流が増速
されることなく、また比較的流路抵抗無くタービ
ンホイール30に至り、エンジンに対する排気背
圧を小さくすることができる。
When the rotational speed of the engine increases and the supercharging effect becomes sufficient, the movable vane 34 is tilted inward as shown by the imaginary line, and a space is formed between the fixed vane 29 and the movable vane 34. Increase the size of the nozzle. As a result, the exhaust flow is not accelerated and reaches the turbine wheel 30 with relatively little resistance in the flow path, making it possible to reduce the exhaust back pressure to the engine.

<発明の効果> このように本発明によれば、タービンに流入す
る流体の抵抗損失を小さく抑えると共に可変ノズ
ルの可変領域を極めて大きくとることができ、し
かも可動ベーンが傾動する範囲における背板と円
板部との内面間の寸法精度の管理を容易に行うこ
とができるため、製作性及び信頼性を向上する上
で、その効果は極めて大である。
<Effects of the Invention> As described above, according to the present invention, the resistance loss of the fluid flowing into the turbine can be suppressed to a minimum, and the variable area of the variable nozzle can be made extremely large. Since the dimensional accuracy between the inner surface and the disk portion can be easily controlled, the effect is extremely large in improving manufacturability and reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に基づく可変容量タービンが適
用されたターボチヤージヤの縦断面図である。第
2図は第1図の−線からタービンケーシング
側を見た矢視図である。第3図は第2図の−
線について見た断面図であつて、可動ベーンを受
容する空隙に付与されたテーパを誇張して示す。 1……コンプレツサケーシング、2……背板、
3……潤滑部ケーシング、4……タービンケーシ
ング、5……スクロール通路、6……軸線方向通
路、7……コンプレツサホイール、8……主軸、
9……リング部材、10……ボルト、11,12
……軸受孔、13……ラジアル軸受メタル、14
……スラスト軸受メタル、15……カラー、16
……ブツシング、17……ねじ部、18……ナツ
ト、19……六角断面部、21……スクロール通
路、21a……入口開口、21b……外周路、2
1c……流入路、22……出口通路、22a……
出口開口、23……背板、23a……フランジ、
24……スタツドボルト、25……リング部材、
26……ナツト、27……固定ベーン部材、28
a……円筒部、28b……円板部、29……固定
ベーン、30……タービンホイール、31……シ
ールリング、32……ボルト、33……ピン、3
4……可動ベーン、35……リンク機構、36…
…シールド板、37……中心孔、38……環状
溝、40……潤滑油導入孔、41……潤滑油通
路、42……潤滑油排出孔、43……シールリン
グ、44……中心孔、45……ガイド板。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a turbocharger to which a variable displacement turbine according to the present invention is applied. FIG. 2 is a view taken from the - line in FIG. 1 when looking at the turbine casing side. Figure 3 is - of Figure 2.
Figure 3 is a cross-sectional view taken along a line, exaggerating the taper imparted to the cavity receiving the movable vane; 1... Compresssa casing, 2... Back plate,
3... Lubricating part casing, 4... Turbine casing, 5... Scroll passage, 6... Axial passage, 7... Compressor wheel, 8... Main shaft,
9...Ring member, 10...Bolt, 11, 12
... Bearing hole, 13 ... Radial bearing metal, 14
...Thrust bearing metal, 15...Color, 16
. . . Bushing, 17 . . . Threaded portion, 18 .
1c...Inflow passage, 22...Outlet passage, 22a...
Outlet opening, 23... back plate, 23a... flange,
24... Stud bolt, 25... Ring member,
26...Nut, 27...Fixed vane member, 28
a... Cylindrical part, 28b... Disc part, 29... Fixed vane, 30... Turbine wheel, 31... Seal ring, 32... Bolt, 33... Pin, 3
4...Movable vane, 35...Link mechanism, 36...
...shield plate, 37 ... center hole, 38 ... annular groove, 40 ... lubricant oil introduction hole, 41 ... lubricant oil passage, 42 ... lubricant oil discharge hole, 43 ... seal ring, 44 ... center hole , 45...Guide plate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 タービンホイールと、該タービンホイールの
外周に郭成されたタービンケーシングと、前記タ
ービンホイールの前面を臨む軸線方向通路とを有
すると共に、前記タービンホイールの外周部の外
側の或る円周上に、固定ベーン及び可動ベーンか
らなる可変ノズルを環状に配設してなるタービン
の可変ノズル構造であつて、 前記タービンケーシングのタービンホイールの
軸受側を閉塞するベースプレートと該ベースプレ
ートの内面に対向する面を郭成するトツププレー
トとを両プレート間に前記タービンホイールの外
周にあつて周方向に沿つて等間隔に設けられた固
定ベーンを介して締結具により結合し、 前記プレート間の内面に沿つて前記可動ベーン
を回動することにより前記固定ベーン間の空隙を
開閉し得るように構成したことを特徴とするター
ビンの可変ノズル構造。 2 前記固定ベーンはトツププレート側に一体的
に形成されて、該固定ベーンの軸線方向ベースプ
レート側端を前記ベースプレートに締結具により
結合されると共に、 前記可動ベーンは前記ベースプレート側に枢支
されることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載のタービンの可変ノズル構造。 3 前記可能ベーンを傾動自在に受容すべく前記
ベースプレート及び前記トツププレートにより郭
成される空隙が、外周部から内周部にかけて次第
に拡開していることを特徴とする特許請求の範囲
第1項に記載のタービンの可変ノズル構造。 4 前記トツププレートが、前記軸線方向通路の
内端部に浮動式にかつ概ね気密に接続される筒状
部分を有することを特徴とする特許請求の範囲第
1項若しくは第2項に記載のタービンの可変ノズ
ル構造。
[Scope of Claims] 1. A turbine wheel comprising: a turbine wheel; a turbine casing formed around the outer periphery of the turbine wheel; and an axial passage facing the front surface of the turbine wheel; A variable nozzle structure for a turbine in which a variable nozzle consisting of a fixed vane and a movable vane is arranged in an annular manner on a circumference of the turbine, the variable nozzle structure comprising a base plate that closes a bearing side of a turbine wheel of the turbine casing, and an inner surface of the base plate. and a top plate defining a surface facing the turbine wheel, and are coupled by a fastener through fixed vanes provided at equal intervals along the circumferential direction on the outer periphery of the turbine wheel between the two plates, A variable nozzle structure for a turbine, characterized in that the space between the fixed vanes can be opened and closed by rotating the movable vane along an inner surface. 2. The fixed vane is integrally formed on the top plate side, and the axial end of the fixed vane on the base plate side is coupled to the base plate by a fastener, and the movable vane is pivotally supported on the base plate side. A variable nozzle structure for a turbine according to claim 1, characterized in that: 3. Claim 1, characterized in that the gap defined by the base plate and the top plate for tiltably receiving the movable vane gradually widens from the outer circumference to the inner circumference. Variable nozzle structure of the turbine described in. 4. The turbine according to claim 1 or 2, wherein the top plate has a cylindrical portion connected to the inner end of the axial passage in a floating manner and in a generally airtight manner. Variable nozzle structure.
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