JPH1172008A - 可変形態タービン - Google Patents

可変形態タービン

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JPH1172008A
JPH1172008A JP10162679A JP16267998A JPH1172008A JP H1172008 A JPH1172008 A JP H1172008A JP 10162679 A JP10162679 A JP 10162679A JP 16267998 A JP16267998 A JP 16267998A JP H1172008 A JPH1172008 A JP H1172008A
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turbine
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スチュアート マッキーン ピーター
David Michael Moulson
マイケル モールスン ディビッド
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10Final actuators
    • F01D17/12Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/141Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
    • F01D17/143Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path the shiftable member being a wall, or part thereof of a radial diffuser

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 タービンホイールがハウジング内の予め定め
られた軸線周りを回転するよう装着されている形式の可
変形態タービンを提供する。 【解決手段】 側壁が、ハウジングに対して変位される
ことができ、これにより、側壁で画定される第一表面2
3とハウジングで画定される第二表面24との間の、ホ
イールに隣接して画定されるガス流路の幅が制御され
る。側壁は、ハウジング内の側壁凹部36内において、
ホイール1の回転軸線に平行して延在する軸線方向変位
可能なロッド上に装着されている。ヨークが、ハウジン
グ内に旋回可能に支持されて分岐アームを画定し、この
各アームが、それぞれの側壁支持ロッドに係合するよう
延在されている。ヨークは、ハウジングに対して枢支さ
れ、これにより、側壁のハウジングに対する位置が制御
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、変位可能な側壁に
組込まれる可変形態タービンに関する。
【0002】
【従来の技術】米国特許第4973223号公報には、
タービンホイールがハウジング内の予め定められた軸線
周りを回転するように装着された、公知の可変形態ター
ビンが開示されている。側壁が、ハウジングで画定され
る表面に対して変位可能に形成されていることにより、
ホイールに近接して側壁と前記表面との間に画定される
ガス流路が、その幅を制御されるように構成されてい
る。側壁は、ホイールの回転軸線に平行して延在するロ
ッド上に支持され、そしてこのロッドがハウジングに対
し軸線方向へ移動されることにより、側壁を適用する位
置が制御されるように構成されている。
【0003】ロッドは、ハウジングの外側に装着される
空気圧アクチュエータで変位される。すなわち、この空
気圧アクチュエータは、タービン軸線に平行して変位さ
れることができるピストンを駆動する。アクチュエータ
・ピストンは、ハウジングのブラケット上に旋回可能に
支持されるヨークによって側壁に連結され、一方、この
ヨークは、タービン軸線の反対側へ延在する2つの離間
アームを形成されて、ハウジングの外側へ延在する支持
ロッドの部分に係合されている。各アームの端部は、そ
れぞれの側壁支持ロッドのスロット内に受入れられてい
る。アクチュエータ・ピストンが変位されるとヨークが
旋回され、この結果−ヨークアームと側壁支持ロッドと
は相互係合されている−、側壁が軸方向へ駆動される。
【0004】公知の可変形態タービンにおいては、ヨー
クの枢支部はハウジング外側の障害領域に位置されてお
り、従って容易には潤滑されることができない。ヨーク
アームとロッドとの係合は滑動様式であり−公知のよう
に、例えばセラミック等の比較的耐摩耗性の滑動面から
組付けられているとは言え−、従ってこれらの滑動面も
容易には潤滑されることができない。従って、摩耗は、
公知の組立てに関して問題となっている。
【0005】米国特許第5522697公報には、米国
特許第4973223号公報に開示されているヨーク組
立に対する代案が開示されている。この代案組立におい
て、側壁の支持ロッドは、ハウジングの外側に延在する
軸上でこのハウジング内に枢支されるヨークに係合され
ている。外部のアクチュエータが、軸の回転を制御し、
すなわちこれにより、側壁支持ロッドのスロット内に係
合されているヨークの変位が制御される。ヨークは、側
壁の直ぐ後ろ側の凹部に装着されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】米国特許第55226
97号公報の装置によれば、ヨークは比較的コンパクト
に形成され、また、ヨークの枢支部と支持ロッドの係合
面も、ハウジングの内部に−すなわち、ハウジング外部
の障害領域からは隔離して−位置されている。しかしな
がら不幸にも、ヨークは、側壁の全く直ぐ後ろ側の状態
に露呈されており、そしてこのような状態では、ヨーク
を潤滑することは不可能である。すなわち、摩耗が問題
であることに変わりはない。
【0007】本発明の目的は、上述した問題を解決乃至
緩和することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、下記の
ような可変形態タービン、すなわち、ハウジングと、ハ
ウジング内の予め定められた軸線周りを回転するよう装
着されたタービンホイールと、およびハウジングによっ
て画定される側壁凹部内で変位可能な側壁であって、側
壁で画定される第一の表面とハウジングで画定される第
二の表面との間のホイールへ向けて延在されるガス流路
の幅を制御する側壁とを含む可変形態タービンにおい
て、側壁は、ホイールの回転軸線に平行して延在する軸
線方向変位可能なロッド上に装着され、ヨークが、ハウ
ジング内に旋回可能に支持されて分岐アームを画定し、
この各アームは、延在されてそれぞれのロッドに係合
し、そして、ヨークをハウジングに対して旋回すること
により側壁のハウジングに対する位置を制御する手段が
設けられ、ヨークは、側壁凹部に対し離間され且つ連通
をシールされているヨークチャンバ内に受入れられ、そ
して、潤滑油をヨークチャンバ内へ供給する手段が設け
られることを特徴とする可変形態タービンが提供され
る。
【0009】ヨークを、ハウジングで画定される潤滑油
のチャンバ内に装着することにより、ヨークの動作に付
随する摩耗の全ての可能性が防止される。
【0010】タービンホイールを担持する軸を支持する
よう設けられる軸受と、ヨークを装着する枢支部を支持
するよう設けられる軸受とは、共通の潤滑手段によって
潤滑されることができる。
【0011】ハウジングは、タービンホイール・ハウジ
ングとコンプレッサ・ハウジングとの間に位置する軸受
ハウジングを含むことができる。タービンホイール・ハ
ウジングは、軸受ハウジングを貫通して延在する軸の一
方の端縁部上に装着されるタービンホイールを受入れる
ことができ、そしてコンプレッサハウジングは、前記軸
の他方の端縁部上に支持されるコンプレッサホイールを
受入れることができる。側壁凹部は、タービンホイール
に隣接する軸受ハウジング内に形成されており、そして
ヨーク凹部は、コンプレッサホイールに隣接する軸受ハ
ウジング内に形成されている。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施例を、実施
態様として、添付図面を参照しながら以下説明する。
【0013】添付図面を参照して、タービンホイール1
とコンプレッサホイール2とは、コンプレッサハウジン
グ4、中央軸受ハウジング5およびタービンハウジング
6で画定されるハウジング内の共通軸3上に支持されて
いる。ハウジング4および5は環状クリップ7により相
互連結され、一方ハウジング5および6は環状クリップ
8により相互連結されている。軸3は軸受9および10
内に支持され、そしてこの軸受には潤滑油が、潤滑油入
口13から通路11および12を通り供給されている。
更に、潤滑油が通路15を通り軸受14に供給されてい
る。潤滑油は、チャンバ16内に収集されて潤滑油出口
17から導出される。軸受から放出される潤滑油は偏向
板18を介して潤滑油出口17方向へ偏向されている。
【0014】変位可能な側壁19は、環状凹部21内へ
突出するベーン20を支持している。排気ガスは、側壁
19で形成される第一表面23とハウジングで形成され
る第二表面24との間に画定される隙間内を矢印方向2
2へ流動する。側壁19は軸方向へ変位されることがで
き、これにより、表面23および24の間に画定されて
いる通路の幅が制御される。側壁19は、図1では完全
に伸長された状態で、一方、図2では完全に短縮された
状態で示されている。
【0015】側壁19は、軸3の両側に位置する一対の
側壁支持ロッド25上に装着されている。各ロッドはス
ロット26を画定し、このスロットの中に、ピン28上
に枢着されるブロック27が受入れられ、そしてこのピ
ンが、軸30周りを旋回可能なヨークで画定されるアー
ム29上に装着される。図1に、2つの選択位置にある
ヨークを点線で示すが、点線31は、側壁19が図1に
示す位置にある時のヨークの位置を表し、一方点線32
は、側壁19が図2に示す位置にある時のヨークの位置
を表している。すなわち、ヨークの軸30周りの回転に
よって、ピン28が円弧状に移動され、そしてこれによ
ってブロック27が、側壁支持ロッド25内に画定され
るスロット26内を軸方向へ移動かつ垂直方向へ滑動さ
れることが理解されるであろう。すなわち、側壁の軸方
向の移動が、ヨークの軸30周りの回転を介して達成さ
れることができる。
【0016】ヨークは、軸受ハウジング5内に枢支され
てクランク34を支持する軸33上に装着されている。
クランク34は、点線で示されるような適宜のレバーシ
ステムを介して連結されることにより、ヨークの軸周り
角度位置を正確に制御することができる。
【0017】側壁19は、ホイールハウジング6に隣接
する軸受ハウジング5の端縁部に画定される環状の側壁
凹部36内に装着されている。この凹部は、排気ガスが
側壁19を通過するので高温に露呈されている。米国特
許第5522697号公報に開示される装置では、側壁
の位置を制御するヨークは、側壁凹部の延在内に位置さ
れていたので、状態が側壁凹部に影響されて潤滑される
ことができなかった。これに反し図示装置では、ヨーク
は、チャンバ37内に支持され、そしてこのチャンバ
は、側壁凹部36に対し離間されると同時にその連通を
シールされている。従って、チャンバ内は、排気ガスに
は直接露呈されず、そして軸受ハウジング5内に設けら
れる冷却システム(図示せず)で冷却され、更にタービ
ンホイールの装着軸を支持する軸受に供給される潤滑油
内に浸漬されている。
【0018】
【発明の効果】以上から分かるように、従来の技術装置
は、ヨークおよびその付属要素が潤滑されていなかった
ので、その組立は、長寿命を達成するため所要の強度、
耐摩耗性および耐腐蝕性を付与すべく高価な熱および表
面処理を要する高価な材料から製造されなければならな
かった。また、その高い作動温度は、各要素間の相対熱
膨脹および歪みに順応するため大きな作動公差を必要と
し、この大きな公差は、相対移動表面間における接触応
力を増大させていた。そして最後に、作動要素のアクセ
ス不能によって、保守に際しての組外しおよび組付けも
困難となっていた。
【0019】これに反し本発明では、相互に滑動される
これら作動組立の要素は、ハウジングによって画定され
るチャンバ内に配置され、そしてこのチャンバ内におい
てこれらは、タービン軸の潤滑に使用される潤滑油によ
り噴霧潤滑かつ冷却される。これらは、エンジンの排気
ガスから防護されて腐蝕問題を低減される。これらは、
その潤滑、冷却および相互連結される要素間の震動が潤
滑油によって抑制される限り、より狭い公差で製造され
ることができる。結果的には、要素が露呈される状態が
良ければ良い程、安い材料、安い製造工程、および小さ
な公差−これは、相互移動表面間のより良い接触状態を
更に助長する−の適用が可能となる。また、種々の要素
のアクセスが比較的容易となり、容易な組付けおよび保
守が促進される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るターボチャージャ組立の外皮切断
側面図である。
【図2】図1に示す組立の半分を上方から見た外皮切断
部分図である。
【図3】図1および図2に示す組立の、側壁制御ヨーク
および側壁支持ロッドがヨークに係合された状態におけ
る関係位置を示す断面図である。
【符号の説明】
1 タービンホイール 2 コンプレッサホイール 3 共通軸 4 コンプレッサハウジング 5 中央軸受ハウジング 6 タービンハウジング 7 環状クリップ 8 環状クリップ 9 軸受 10 軸受 11 通路 12 通路 13 潤滑油入口 14 軸受 15 通路 16 チャンバ 17 潤滑油出口 18 偏向板 19 側壁 20 ベーン 21 環状凹部 23 第一表面 24 第二表面 25 側壁支持ロッド 26 スロット 27 ブロック 28 ピン 29 アーム 30 軸 33 軸 34 クランク 36 側壁凹部 37 チャンバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピーター スチュアート マッキーン イギリス国、エイチデー1 6アールエ イ、ハダーズフィールド、セント アンド リューズ ロード(番地なし)、ケアオブ ホルセット エンジニアリング カンパ ニー リミテッド (72)発明者 ディビッド マイケル モールスン イギリス国、エイチデー1 6アールエ イ、ハダーズフィールド、セント アンド リューズ ロード(番地なし)、ケアオブ ホルセット エンジニアリング カンパ ニー リミテッド

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハウジングと、ハウジング内の予め定め
    られた軸線周りを回転するよう装着されたタービンホイ
    ールと、およびハウジングによって画定される側壁凹部
    内で変位可能な側壁であって、側壁で画定される第一の
    表面とハウジングで画定される第二の表面との間のホイ
    ールへ向けて延在されるガス流路の幅を制御する側壁と
    を含む可変形態タービンにおいて、 側壁は、ホイールの回転軸線に平行して延在する軸線方
    向変位可能なロッド上に装着され、 ヨークが、ハウジング内に旋回可能に支持されて分岐ア
    ームを画定し、この各アームは、延在されてそれぞれの
    ロッドに係合し、そしてヨークをハウジングに対して旋
    回することにより側壁のハウジングに対する位置を制御
    する手段が設けられ、ヨークは、側壁凹部に対し離間さ
    れ且つ連通をシールされているヨークチャンバ内に受入
    れられ、そして潤滑油をヨークチャンバ内へ供給する手
    段が設けられる、ことを特徴とする可変形態タービン。
  2. 【請求項2】 タービンホイールの軸受とヨークが装着
    される旋回軸受とは、共通の潤滑手段によって潤滑され
    ることを特徴とする請求項1記載の可変形態タービン。
  3. 【請求項3】 ハウジングは、タービンホイール・ハウ
    ジングとコンプレッサ・ハウジングとの間に位置する軸
    受ハウジングを含み、タービンホイール・ハウジング
    は、軸受ハウジングを貫通して延在する軸の一方の端縁
    部上に装着されるタービンホイールを受入れ、コンプレ
    ッサハウジングは、前記軸の他方の端縁部上に支持され
    るコンプレッサホイールを受入れ、側壁凹部は、タービ
    ンホイール・ハウジングに隣接する軸受ハウジング内に
    形成され、そしてヨーク凹部は、コンプレッサハウジン
    グに隣接する軸受ハウジング内に形成されることを特徴
    とする請求項1または2記載の可変形態タービン。
  4. 【請求項4】 上記添付図面を参照して実質的に開示さ
    れる可変形態タービン。
JP16267998A 1997-06-10 1998-06-10 可変形態タービン Expired - Lifetime JP4145994B2 (ja)

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GB9711897A GB2326198A (en) 1997-06-10 1997-06-10 Variable geometry turbine
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