JPS62282124A

JPS62282124A - タ−ビンの可変ノズル構造

Info

Publication number: JPS62282124A
Application number: JP61124998A
Authority: JP
Inventors: Fusao Tateishi; 房雄立石; Etsuo Noda; 野田　悦生
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1986-05-30
Filing date: 1986-05-30
Publication date: 1987-12-08
Also published as: JPH0416608B2

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】３、発明の詳細な説明〈産業上の利用分野〉本発明は可変音Ｍ式のラジアルタービンに関し、特にタ
ーボチャージャ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。

〈従来の技術〉ターボヂャージＰ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ｆｉ
Ｖｊ、に於ても過給効果を確保することが望まれる場合
がおり、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カスに対
する背圧か高まり、エンジンの効率を低下させる不都合
か発生する。

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（駆動させ
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おって
はエンジンの排気カスに対する背圧を小ざく保つことか
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ろこと
から、流体の抵抗１０失か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
ざい領域にあっては、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らであり、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
ーボチャージャ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。

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
部をなすフラッ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っている。こ
の形式の可変ノズル構造によれば、構造が簡単で必って
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、特にフラップ
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。

〈発明か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喉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
を提供することにおる。

〈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に環状に配設
された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って、前記可動
ベーンの側端部が、ケーシングに形成された補完的形状
を有する肩部と当接することにより前記可変ノズルの最
小開度位置が定められてい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り達成される。

〈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。

〈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図及び第２図は本発明に基づく可変各辺タービンが
適用されたエンジン用ターボチャージャを示している。

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とからなるケー
シングと、ターボチャージャの主軸を軸支すると共にそ
の軸受を趙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。

コンプレッサケーシング１の内部には、スクロール通路
５及び軸線方向通路６か郭成されており、このスクロー
ル通路５の中心部であっ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ッサホイール７が設けられ
ている。このコンプレッサホイール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ャージ
ャの主軸８の一端部に後記する要領にて取着されている
。

コンプレッサ部分におっては、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。

コンプレッサケーシング１と背板２とは、リング部材９
を介してボルト１０をコンプレツリケーシング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。

濶滑部ケーシング３の内部に形成された軸受孔１１．１
２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
挟設されているが、主軸８の段付部にカラー１５、スラ
スト軸受メタル１４、ブッシング１６、コンブレッザホ
イール７をこの順にｉ矢装し、主軸８のコンプレッザ側
ｑｌｉ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
ツザホイール７のＶ２’４が１１なわれる。尚、カラー
１５はスラスト軸受メタル１４の挟持圧力を設定するた
めのスペーサとして償能する。

ナン１〜１８を締結する際に、ねじ部１７の遊ψ；（；
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１ｌｌｉ！１８の共回りを防止し得る
と共に、主働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。

タービンケーシング４は、その内部に、スクロール通路
２］と、接線方向に向けて間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２２
ａとを郭成している。

タービンケーシング４と潤）骨部ケーシング３との間に
は、その外周部に外向突設されたフランジ２３ａをもっ
て背板２３が挟設されている。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ッドボルト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、
眉滑部ケーシング３の外周部と背板２３の外向フランジ
２３ａとを挟持することにより行なわれる。

スクロール通路２１の中心部には、スクロール通路Ｊ路
内を外周路２１ｂと流入路２１Ｇとに区画する固定ベー
ン部梢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８１Ｓ２８ａ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
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って突設された固定ベーン２
９とからなっており、円筒部２８ａの内側に主’１’［
ｌ］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あり
、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。

第２図に（井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、円周方向に沿って等１１ｊかつ等間隔に設けられ
ている。これら固定ベーン２９同土間の空隙は、背板２
３に回動自在に（区着されたピン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・１は、固定ベーン２９と同等の曲率の弧状８４【シ
、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、全開
状態にあっては、両ベーン２９．３４が連続した子ン形
をな１ように形成されている。従って、これら固定ベー
ン２９及び、対応ヴる可動ベーン３４は、スクロール通
路２１の外周路２’１ｂを流れる流体に対する４つのベ
ーンの前轍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
ぞれ適度なリンク別構３５を介して、図示されない適宜
な溝造をイｉするアクチュ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。

また、タービン側の背板２３と１耐滑部ケーシング３と
の（ｊυに（よ、タービンホイール３０の背部に延在す
るシールド仮３６か１夾ムΩされており、排気ターヒン
部を流れる排気カスの熱か、■“？［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
リンス溝として殿能する環状渦３８が凹設されている。

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３ｍ１ｎ
となっ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ＩＮｌ線方向寸法は、固定ベーン部材２７を背板２
３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
ざ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
状をなず肩部５０．５１が設けられてあり、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。

次に、このターボヂャージャの潤滑系統について説明す
る。

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。

特にスラスト軸受メタル１４に供給された潤滑油が、ブ
ッシング１６の外周面に付着してコンプレッサ側に流れ
込むことを回避するために、ブッシング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
てあり、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ッシング１６を挿
通した上でガイド板４５が挟設されている。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。

従って、スラスト軸受メタル１４から流れ出した潤滑油
は、ブッシング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。

次に本実ｔＪ色例の作動の要領について説明する。

エンジンの回転速度が低く比較的排気ガスの流量が小ざ
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２
９の前縁部と、可動ベーン３４の後縁部とのラップ部分
に郭成されるノズルの間隙を最も小さいｔ３ｍｉｎ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
った後にタービンホイール３Ｑ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。

エンジンの回転速度が増大し、過給効果が十分となった
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を内向きに傾動ざぜ、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ざを増大ざ
ぜる。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ざくすることかできる。

〈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
抵抗損失を小ざ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かでき、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、その効果は大ぎい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく可変容こタービンが適用された
ターボチャージャの縦断面図で必る。第２図は第１図の■−■線からタービンケーシング側を
児た矢視図である。第３図は第２図の一部を詳細に示す拡大図である。第１図は第３図のＩＶ−ＩＶ線について見た断面図であ
る。１・・・コンプレッサケーシング２・・・背板　　　　　　訃・・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、腺方向通路
７・・・コンプレッサホイール８・・・主軸　　　　　　９・・・リング部材１０・・
・ボルト　　　　コ１．１２・・・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・・・ブッシング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’ｌＧ・・・流入路　　　
２２・・・出口通路２２ａ・・・出口間口　　２３・・
・背（反２３ａ・・・フランジ　　２４・・・スタッド
ホルト２５・・・リング部材　　２６・・・ナツト２７
・・・固定ベーン部材２８ａ・・・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１ノング　３２・・・ボルト３３・・
・ピン　　　　　３４・・・可動ベーン３５・・・リン
ク別構　　３６・・・シールド板３７・・・中心孔　　
　　３８・・・環状渦４０・・・潤滑油導入孔　４１・
・・１耐滑油通路４２・・・潤滑油排出孔　４３・・−
シールリング４４・・・中心孔　　　　４５・・・ガイ
ド阪５０．５１・・・肩部

Claims

【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
ールの外周に環状に配設された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
構造であって、前記可動ベーンの側端部が、ケーシングに形成された補
完的形状を有する肩部と当接することにより前記可変ノ
ズルの最小開度位置が定められていることを特徴とする
タービンの可変ノズル構造。