JPH0416608B2 - - Google Patents

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JPH0416608B2
JPH0416608B2 JP61124998A JP12499886A JPH0416608B2 JP H0416608 B2 JPH0416608 B2 JP H0416608B2 JP 61124998 A JP61124998 A JP 61124998A JP 12499886 A JP12499886 A JP 12499886A JP H0416608 B2 JPH0416608 B2 JP H0416608B2
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JP
Japan
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turbine
variable nozzle
turbine wheel
casing
vane
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Application number
JP61124998A
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Japanese (ja)
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JPS62282124A (en
Inventor
Fusao Tateishi
Etsuo Noda
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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Priority to US07/054,499 priority patent/US4880351A/en
Priority to CA000538343A priority patent/CA1279265C/en
Priority to EP87304832A priority patent/EP0248624B1/en
Priority to DE8787304832T priority patent/DE3778209D1/en
Publication of JPS62282124A publication Critical patent/JPS62282124A/en
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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 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
周部を臨む喉部に環状に配設し、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
気ガス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、これらが
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
ス流に曝露されるため、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 at the throat facing the outer circumference of the turbine wheel, and by tilting these movable vanes, a structure is created between these vanes. If the opening area of the nozzle is changed, it is possible to ensure the supercharging effect even in the low speed range of the engine, and to keep the back pressure against the engine exhaust gas small in the medium to high speed range of the engine. I can do it.
However, according to the above configuration, since these vanes are arranged in a region where the fluid velocity is relatively high, the fluid resistance loss tends to be relatively large, which reduces the efficiency of the turbine. There's a problem. 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> このような従来技術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位置に設け
られた開口面積が固定された流入ノズル部の外側
に可変ノズルを環状に配設すると良いが、可変ノ
ズルを郭成する可動ベーンの、特に可変ノズル最
小開度時の間隙がタービンの効率に大きな影響を
及ぼし、その制御が問題となり得る。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、可変ノズル最小開度時に可動ベ
ーンの特に側方の間隙を極小化し、タービンの効
率を高め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。
<Problems to be Solved by the Invention> In order to solve these problems in the prior art, it is necessary to create a variable opening area on the outside of the fixed inlet nozzle part, which is provided at a position facing the outer circumference of the turbine wheel. Although it is preferable to arrange the nozzles in an annular shape, the gap between the movable vanes forming the variable nozzle, especially when the variable nozzle is at its minimum opening, has a large effect on the efficiency of the turbine, and its control can become a problem. In view of the problems of the prior art and the findings of the inventor, the main object of the present invention is to minimize the gap, especially on the sides, of the movable vane when the variable nozzle is at its minimum opening, thereby increasing the efficiency of the turbine. An object of the present invention is to provide a variable nozzle structure for a variable capacity 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
たタービンスクロールと、前記タービンホイール
の外周側のタービンホイールと同心的な円周上に
環状に配設された複数の固定ベーン及び可動ベー
ンからなる可変ノズルとを有するタービンの可変
ノズル構造であつて、前記タービンスクロールの
大部分を形成するタービンケーシング部材とは別
体にてタービンホイールへのガス流入路を郭成す
るべく、略真円形状をなすバツクプレートとトツ
ププレートとをその外周付近で締結手段をもつて
互いに一体的に締結したうえで前記タービンケー
シング内に軸線方向に実質的に平行に設け、かつ
これらバツクプレートとトツププレートとの間に
前記可動ベーンを傾動自在に軸支すると共に、前
記可動ベーンの各側端縁部と補完的形状を有する
肩部を前記バツクプレート及びトツププレートに
形成し、前記各肩部に当接することによつて前記
可変ノズルの最小開度位置が定められるようにし
各側端縁部が前記てなる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つて達成
される。
<Means for Solving the Problems> According to the present invention, the object is to provide a turbine wheel, a turbine scroll formed on the outer periphery of the turbine wheel, and a turbine wheel concentric with the turbine wheel on the outer periphery of the turbine wheel. A variable nozzle structure for a turbine having a variable nozzle consisting of a plurality of fixed vanes and a movable vane arranged annularly on a circumference of the turbine, the variable nozzle structure being separate from a turbine casing member forming the majority of the turbine scroll. In order to define a gas inflow path to the turbine wheel through the body, a back plate and a top plate, each having a substantially perfect circular shape, are integrally fastened to each other using fastening means near their outer peripheries, and then inserted into the turbine casing. a shoulder provided substantially parallel to the axial direction of the movable vane, the movable vane being rotatably supported between the back plate and the top plate, and having a shape complementary to each side edge of the movable vane; A portion is formed on the back plate and the top plate, and the minimum opening position of the variable nozzle is determined by abutting on each shoulder portion, and each side edge portion is characterized by the above. This is accomplished by providing a variable nozzle structure for the turbine.

<作用> このように、可動ベーンの側端部が、補完的形
状を有する肩部と当接することにより可変ノズル
の最小開度が規定され、可動ベーンの特に側方の
間隙を極小化し得るため、可変ノズルの最小開度
時の流体のリークを防止し、タービンの効率を高
めることができる。また、複数の可動ベーンの側
端縁が当接する肩部がそれぞれに形成されている
バツクプレートとトツププレートとが略真円形状
をなしているため、各プレートにおける径方向の
熱変形量が均一化される。しかも両プレートが可
動ベーンの支持部の近傍で互いに一体的に締結さ
れるため、両肩部間の変位差が最小限に抑えられ
る。これにより、複数の可変ノズル間の連動精度
および最小開度の安定性が共に高められる。
<Function> In this way, the minimum opening degree of the variable nozzle is defined by the side end of the movable vane coming into contact with the shoulder having a complementary shape, and the gap between the movable vanes, especially on the sides, can be minimized. , it is possible to prevent fluid leakage at the minimum opening of the variable nozzle and increase the efficiency of the turbine. In addition, since the back plate and top plate each have a shoulder portion that the side edges of the multiple movable vanes come into contact with, each having a substantially perfect circular shape, the amount of thermal deformation in the radial direction of each plate is uniform. be converted into Moreover, since both plates are integrally fastened to each other near the support portion of the movable vane, the displacement difference between the two shoulder portions is minimized. This improves both the accuracy of interlocking between the plurality of variable nozzles and the stability of the minimum opening degree.

<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、このスクロール通路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 in an area 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 main shaft 8 is supported in the thrust direction and the compressor wheel 7 is mounted. .
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と潤滑部ケーシング3と
の間には、その外周部に外向突設されたフランジ
23aをもつてバツク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 back plate is interposed between the turbine casing 4 and the lubricating part casing 3 and has a flange 23a projecting outward from its outer periphery. 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、金属製のシールリング31を介して出口通路
22の内端部に嵌入しており、更に固定ベーン2
9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
is fitted into the inner end of the outlet passage 22 via a metal seal ring 31, and the fixed vane 2
9 is attached to the back plate 23 by bolts 32.
is combined with

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
れぞれが同一曲率の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
に回転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34は、固定ベーン29と同等の曲率の
弧状をなし、かつ概ね主軸8を中心とする同一の
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略真円形状をなす背板23
と円板部28bとの間に枢支されると共に、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、全閉状態にあつては、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の外周路21
b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3
4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 with the same curvature, and are provided with the same width and at equal intervals along the circumferential direction.
The gaps between these fixed vanes 29 are formed by the back plate 23.
It is opened and closed by a movable vane 34 fixed to the free end of a pin 33 which is rotatably pivotally connected to the movable vane 34. These movable vanes 34 have an arc shape with the same curvature as the fixed vanes 29, and are generally located on the same circumference centered on the main shaft 8. In addition, these movable vanes 34 are attached to a back plate 23 which has a substantially perfect circular shape at a position close to the circumferential end edge of the corresponding fixed vane 29.
and the disk portion 28b, and can be tilted only toward the inside of the circumference, and in the fully closed state, both vanes 29, 34
are formed in a continuous airfoil shape. Therefore, these fixed vanes 29 and the corresponding movable vanes 34 are connected to the outer peripheral path 21 of the scroll passage 21.
The four vanes form leading and trailing edge portions, respectively, for the fluid flowing through b. 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 3 are controlled by a separate control signal.
4 inclination angles are 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.

特に、可動ベーン34の開度が最も小さいと
き、即ち可動ベーン34と固定ベーン29との間
の空隙がgminとなつたときに可動ベーン34の
軸線方向端面からの排気ガスのリークが問題とな
る。本実施例の場合、最小開度時の可動ベーンを
受容する部分の軸線方向寸法は、固定ベーン部材
27を背板23に対して固定ベーン29部分によ
り剛固に結合させていることから極めて高精度と
することができ、可動ベーン34の軸線方向端面
からの排気ガスのリーク比較的小さく保つことが
できる。しかも、第3図及び第4図に良く示され
ているように、可動ベーン34の最小開度位置を
規定するために、その両軸線方向端部が背板23
及び固定ベーン部材27の円板部28bの対向面
に、それぞれ可動ベーン34の両軸線方向端部に
対して補完的な形状をなす肩部50,51が設け
られており、可動ベーン34の両軸線方向端部か
らの排気ガスのリークが最小化され、タービンの
効率を好適に高めることができる。
In particular, when the opening degree of the movable vane 34 is the smallest, that is, when the gap between the movable vane 34 and the fixed vane 29 reaches gmin, leakage of exhaust gas from the axial end face of the movable vane 34 becomes a problem. . In the case of this embodiment, the axial dimension of the part that receives the movable vane at the minimum opening is extremely high because the fixed vane member 27 is rigidly connected to the back plate 23 by the fixed vane 29 part. Therefore, the leakage of exhaust gas from the axial end face of the movable vane 34 can be kept relatively small. Moreover, as clearly shown in FIGS. 3 and 4, in order to define the minimum opening position of the movable vane 34, both ends of the movable vane 34 in the axial direction are connected to the back plate 23.
Shoulder portions 50 and 51 are provided on opposing surfaces of the disk portion 28b of the fixed vane member 27, respectively, and have complementary shapes to both ends of the movable vane 34 in the axial direction. Leakage of exhaust gas from the axial end is minimized, and the efficiency of the turbine can be suitably increased.

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.

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を閉じること
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
なつた後にタービンホイール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 rotational speed of the engine is low and the flow rate of exhaust gas is relatively small, as shown by the solid line in FIG. 2, by closing the movable vane 34, the front edge of the fixed vane 29 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 engine is accelerated to drive the turbine wheel 31, and 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
(第2図)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 (Fig. 2),
The size of the nozzle defined between the fixed vane 29 and the movable vane 34 is increased. 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
かも特に可変ノズル最小開度時の可動ベーンの側
方の間隙を極小化し、タービンの効率を高めるこ
とができるため、その効果は大きい。しかも上記
構成によれば、背板並びに円板部が略真円形状を
なしており、複数の可動ベーンに対応する各肩部
は主軸を中心とする同一円周上に設けられている
ので、複数の可動ベーン部における径方向の熱変
形量が均等になり、各可動ベーン間の連動誤差を
極めて小さく抑えることができる。また、背板と
円板部との間が可動ベーンの枢支部に比較的近い
位置で互いに一体的に締結されることから、熱膨
脹による両肩部の変位差を極めて小さく抑えるこ
とができる。従つて、可変ノズルの最挾状態での
余計な〓間が熱変形によつて生ずることがなく、
熱応力による特性の劣化を好適に抑制することが
可能となる。
<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 small value, and the variable area of the variable nozzle can be made extremely large. This is highly effective because it minimizes the lateral gaps between the turbines and increases the efficiency of the turbine. Moreover, according to the above configuration, the back plate and the disc part have a substantially perfect circular shape, and each shoulder part corresponding to a plurality of movable vanes is provided on the same circumference centered on the main axis. The amount of thermal deformation in the radial direction in the plurality of movable vanes becomes equal, and the interlocking error between the movable vanes can be kept extremely small. Further, since the back plate and the disk portion are integrally fastened to each other at a position relatively close to the pivot portion of the movable vane, the difference in displacement between the two shoulder portions due to thermal expansion can be kept extremely small. Therefore, there is no unnecessary gap caused by thermal deformation when the variable nozzle is at its maximum position.
It becomes possible to suitably suppress deterioration of characteristics due to thermal stress.

【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図の一部を
詳細に示す拡大図である。第4図は第3図の−
線について見た断面図である。 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、50,
51……肩部。
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. FIG. 3 is an enlarged view showing a part of FIG. 2 in detail. Figure 4 is - of Figure 3.
FIG. 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, 50,
51...Shoulder.

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スクロールと、前記タ
ービンホイールの外周側のタービンホイールと同
心的な円周上に環状に配設された複数の固定ベー
ン及び可動ベーンからなる可変ノズルとを有する
タービンの可変ノズル構造であつて、 前記タービンスクロールの大部分を形成するタ
ービンケーシング部材とは別体にてタービンホイ
ールへのガス流入路を郭成するべく、略真円形状
をなすバツクプレートとトツププレートとをその
外周付近で締結手段をもつて互いに一体的に締結
したうえで前記タービンケーシング内に軸線方向
に実質的に平行に設け、 かつこれらバツクプレートとトツププレートと
の間に前記可動ベーンを傾動自在に軸支すると共
に前記可動ベーンの各側端縁部と補完的形状を有
する肩部を前記バツクプレート及びトツププレー
トに形成し、 前記各側端縁部が前記各肩部に当接することに
よつて前記可変ノズルの最小開度位置が定められ
るようにしてなることを特徴とするタービンの可
変ノズル構造。
[Scope of Claims] 1. A turbine wheel, a turbine scroll formed around the outer periphery of the turbine wheel, and a plurality of scrolls arranged annularly on a circumference concentric with the turbine wheel on the outer periphery side of the turbine wheel. A variable nozzle structure for a turbine having a variable nozzle consisting of a fixed vane and a movable vane, wherein a gas inflow path to a turbine wheel is formed separately from a turbine casing member forming a majority of the turbine scroll. In order to achieve this, a back plate and a top plate, each having a substantially perfect circular shape, are integrally fastened to each other by fastening means near their outer peripheries, and are provided substantially parallel to the axial direction within the turbine casing, and these back plates are The movable vane is rotatably supported between the plate and the top plate, and shoulder portions having complementary shapes to the end edges on each side of the movable vane are formed on the back plate and the top plate, A variable nozzle structure for a turbine, characterized in that a minimum opening position of the variable nozzle is determined by abutting an end edge against each of the shoulders.
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JP2014047726A (en) * 2012-08-31 2014-03-17 Toyota Motor Corp Turbine housing, and exhaust turbine supercharger

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JPS585041U (en) * 1981-07-02 1983-01-13 日本無線株式会社 Heat pipe for thermal development
JPS6065205A (en) * 1983-09-21 1985-04-15 Nissan Motor Co Ltd Variable capacity radial turbine

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