JPS63143321A - 可変容量型タ−ボチヤ−ジヤ - 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） この発明は可動ベーンと固定ベーンとによって排気の可
変絞りを構成する可変容量型ターボチャージャ、詳しく
は、可動ベーンの駆動軸を支持した部材に固定ベーンを
設け、可動ベーンと固定ベーンとの間隙調整の容易化を
図った可変容量型ターボチャージャに関する。

（従来の技術） 可変容量型ターボチャージャは、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眠に環状に配設して排気
の可変絞りを構成し、エンジンの低速運転時に可動ベー
ンを駆動して可変絞りの開度を小さくするものが知られ
ていた。しかしながら、このような従来の可変容量型タ
ーボチャージャは、可動ベーン間の間隙で可変絞りが構
成されるため、可変絞りの開度が可動ベーンの傾動角度
の僅かな狂いによっても大きく影響され、可変絞りの低
開度域において、開度の正確な管理が困難であった。

そこで、本出願人は、昭和６１年５月３０日付提出の特
願昭６１−１２４９９６号明細書において、可変絞りの
低開度をも正確に管理できる可変容量型ターボチャージ
ャを提案している。この可変容量型ターボチャージャは
、タービンハウジングにトッププレートと背板とを設け
たタービンホイールを包囲するとともに、トッププレー
トに固定ベーンを形成し、また、背板に支持された駆動
軸に可動ベーンを設け、これら固定ベーンと可動ベーン
とをタービンホイールの外周部を臨む喉部の外側に隣接
して配置して排気の可変絞りを構成する。

（この発明が解決しようとする問題点）しかしながら、
上述した本出願人の先願にがかる可変容量型ターボチャ
ージャにあっては、固定ベーンがトッププレートに形成
され、また、可動ベーンがトッププレートと別体の背板
に支持され、これらトッププレートと背板との間に組立
公差が許容されるため、可動ベーンの駆動軸への支持端
と固定ベーンとの間の間隙（背面クリアランス）を正確
に設定することが困難で、可動ベーンの動作不良あるい
はタービン効率の低下を生じるという問題点があった。

すなわち、排気のリークを防止してタービン効率を向上
させるためには背面クリアランスは小さいことが望まし
いが、背面クリアランスが小さくなると、トッププレー
ト等が加熱された熱間時に可動ベーンが固定ベーンに干
渉して可動ベーンの円滑な作動を阻げられることがある
。

この発明は、上述した問題点を鑑みなされたもので、可
動ベーンおよび固定ベーンの双方を同一のベースプレー
トに支持した可変容量型ターボチャージャを提供し、背
面クリアランスを正確に設定し、タービン効率の低下の
防止とともに可動ベーンの動作不良を防止することを目
的としている。

（問題点を解決するための手段） この発明は、タービンハウジング内にベースプレートお
よびトッププレートを配設してタービンホイールが収容
される空間を画成し、前記タービンハウジングにセンタ
ハウジングを介しコンプレッサハウジングを結合して該
コンプレッサハウジング内に収容されたコンプレッサイ
ンペラと前記空間内に収容されたタービンホイールとを
前記センタハウジングに支持されたシャフトによって連
結するとともに、前記タービンハウジングに前記空間の
前記タービンホイールの外周に開口する排気導入通路を
形成し、該排気導入通路の前記空間への開口部に複数の
固定ベーンと可動ベーンとを交互に隣接して配置して排
気の可変絞りを構成し、該可変絞りの開度を前記可動ベ
ーンを駆動して調整する可変容量型ターボチャージャに
おいて、 前記可動ベーンを前記ベースプレートに支持された駆動
軸に一体に結合するとともに、前記固定ベーンを前記ベ
ースプレートに固設したことを要旨とする。

（作用） この発明にかかる可変容量ターボチャージャによれば、
可動ベーンがベースプレートに支持された駆動軸に取り
付けられ、また、固定ベーンがベースプレートに固設さ
れているため、組立公差によって可動ベーンと固定ベー
ンとの相対位置がずれることは無く背面クリアランスを
正確に設定でき、可動ベーンの円滑な作動が確保され、
また、タービン効率の低下が防止でき、さらに、その背
面クリアランスの組立時の調整も容易である。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図から第３図は本発明の一実施例にかかる可変容量
型ターボチャージャを表し、第１図が縦断面図、第２図
が第１図のＩＩ　−ＩＩ矢視断面図、第３図がトッププ
レートの正面図である。

図中、（１１）は後述するコンプレッサインペラを回転
自在に収容したコンプレッサハウジング、（１２）は後
述するタービンホイールを回転自在に収容したタービン
ハウジング、（１３）はコンプレッサインペラとタービ
ンホイールとを連結するシャフトを支持したセンタハウ
ジングであり、コンプレッサケーシング（１１）とター
ビンハウジング（１２）とはセンタハウジング（１３）
を間に一体的に接合されている。コンプレッサハウジン
グ（１１）には、図中左方の開口端に背板（１４）がボ
ルト（１５）と取付板（１６）とによって固定され、内
部に軸方向通路（１）およびスクロール通路（１Ｂ）が
画成さ−れている。背板（１４）はボルト（１９）によ
ってセンタハウジング（１３）と結合されている。軸方
向通路（１７）は図中左端部がスクロール通路（１８）
の中心部と連通し、これら通路（１７）　、　（１８）
の連通ずる部分にシャフト（２０）の図中右端に取り付
けられたコンプレッサインペラ（２１）が回転自在に収
容されている。軸方向通路（１７）は図中右端に吸気を
導入する吸気導入口（１７ａ）が開口し、また、スクロ
ール通路（１８）は上方に図外のエンジンの燃焼室に連
絡された吸気導出口　（図示せず）が開口している。

センタハウジング（１３）には内部に２つの軸受部（２
２）　、　（２３）が形成され、これら軸受部（２２）
　、　（２３）に形成された軸受孔（２２ａ）　、　（
２３ａ）にそれぞれフロートベアリング（２４）　、　
（２５）を介してシャフト（２０）が回転自在に支持さ
れている。シャフト（２０）は、図中右端が背板（１４
）をブツシュ（２６）を介して回転自在に貫通してコン
プレッサインペラ（２１）と結合され、図中左端がター
ビンホイールに結合されている。なお、（２７）はワッ
シャ、（２８）はカラー、（２９）はスラストベアリン
グであり、これらがシャフト（２０）の段部とブツシュ
（２Ｂ）との間に介装されている。

センタハウジング（１３）には、また、前記軸受部（２
２）　、　（２３）の上方にフロートベアリング（２４
）。

（２５）へ潤滑油を供給する給油通路（３０）が、軸受
部（２２）　、　（２３）の下方に潤滑油を排出する排
油通路（３１）として機能する空孔（３１）　　（排油
通路（３１）と同一符号を付す）が形成されている。給
油通路（３０）は、上端が開口した導入孔（３０ａ　）
と、該導入孔（３０ａ）の下端に連通し図中右端がスラ
ストベアリング（２９）との摺接面に開口した横孔（３
０ｂ）と、該横孔（３０ｂ）に連通してそれぞれが前記
軸受孔（２２ａ）　、　（２３ａ）の周面に開口した２
つの分配孔（３０ｃ）　、　（３０ｄ）と、から構成さ
れている。導入孔（３０ａ）は上端開口が図外のオイル
ポンプ等の潤滑油供給源に連絡され、また、空孔（３１
）は下端の開口がオイルパン等に連絡されている。これ
ら給油通路（３０）および排油通路（３１）は、潤滑油
供給源から供給される潤滑油をベアリング（２４）　、
　（２５）　、　（２９）に導いて潤滑とともに冷却を
行い、この後、この潤滑油をオイルパンへ還流させて回
収する。なお、（３２）は給油通路（３０）および排油
通路（３１）のタービンハウジング（１２）側に形成さ
れた冷却水のウォータジャケットであり、このウォータ
ジャケット（３２）は下部に注水口が上部に排水口が開
口している。このウォータジャケット（３２）は、ター
ビンハウジング（１２）からの伝熱を阻止し、また、ヒ
ートソークバック時に冷却水を蒸発させてその気化熱で
軸受部（２２）　、　（２３）を冷却する。

タービンハウジング（１２）は、スタッドボルト（３３
）が螺着され、このスタッドボルト（３３）にナツト（
３４）により締結された取付板（３５）によってセンタ
ハウジング（１３）に固定されている。このタービンハ
ウジング（１２）は、図中右方の開口端がタービンハウ
ジング（１２）とセンタハウジング（１３）との間に外
周縁を挟着されたベーン保持部材（ベースプレート）　
（３Ｂ）により閉止され、また、ベーン保持部材（３６
）にボルト（３７）によって固定されたトッププレート
（３８）が内周部に嵌合している。タービンハウジング
（１２）には、内部にスクロール通路（３９）と出口通
路（４０）とが画成され、また、スクロール通路（３９
）に接線方向を指向して開口する排気導入口（３９ａ）
および出口通路（４０）の左端に開口する排気排出口（
４０ａ）が形成されている。スクロール通路（３９）の
中央部と出口通路（４０）の右端部とは連通し、これら
通路（３９）　、　（４０）が連通ずる部分にシャフト
（２０）の左端部に固設されたタービンホイール（４１
）が回転自在に配置されている。

トッププレート（３８）は、タービンハウジング（１２
）の出口通路（４０）の内端部にシールリング（４２）
を介して嵌入した円筒部（３８ａ）と、該円筒部（３８
ａ）の外周の軸方向中央部から径方向に一体に延出した
円板部（３８ｂ）とから構成されている。円筒部（３８
ａ）内には前述したタービンホイール（４１）が所定の
クリアランスをもって回転自在に配置され、また、円板
部（３８ｂ）はスクロール通路（３９）を外周路（３９
ｂ）と内周路（３９ｃ）とに区画している。

このトッププレート（３８）には、第３図に詳示する位
置ストッパーとなる段状の逃げ部（３８ｇ）が形成され
ている。逃げ部（３８ｇ）は、その一部が可動ベーンの
支持端の外周縁の形状（円形）に沿って延在し該支端部
との間に所定のクリアランス（通常０．２５ｍｍ程度）
を有する段差壁（３８ｈ）により郭成され、この段差壁
（３８ｈ）が可動ベーンの翼部形状に沿って延在し可動
ベーンのストッパとして機能する段差壁（３８ｉ）に連
続している。なお、段差壁（３８ｇ）は、上述の可動ベ
ーン（４５）との間のクリアランスが後述する背面クリ
アランスよりも大きくなるように形成されている。この
トッププレート（３８）は、タービンハウジング（１２
）側から円板部（３８ｂ）およびベーン保持部材（３６
）を貫通して該ベーン保持部材（３６）に螺合した前述
のボルト（３７）によってベーン保持部材（３６）に固
定されている。

ベーン保持部材（３６）は、シャフト（２０）が回転自
在に貫通した円板部（３６ａ）と、該円板部（３６ａ）
の外周部から軸線方向にトッププレート（３８）側に向
かって一体に延出した４つの固定ベーン（４３）とから
構成されている。このベーン保持部材（３６）には、セ
ンタハウジング（１３）側の端面に遮熱板（４４）が嵌
着されて円板部（３６ａ　）との間に断熱層（４４ａ）
が形成され、また固定ベーン（４３）が形成されたトッ
ププレート（３８）側の面に後述する可動ベーンのスト
ッパとして機能する段差壁Ｈ６ｇＮ第２図参照）が可動
ベーンの翼形状に沿って形成されている。なお、遮熱板
（４４）のセンタハウジング（１３）側の面には前述し
たボルト（３７）が突出し、とのポル１−　（３７）の
突出端と遮熱板（４４）のセンタハウジング（１３）側
の面とが溶接されてボルト（３７）の緩みが防止される
。

固定ベーン（４３）は、第２図に示すように、部分円弧
状を成し、タービンホイール（４１）と同心状に回転方
向等間隔に配設されている。これら固定ベーン（４３）
の間には、それぞれ、部分円弧状の４つの可動ベーン（
４５）が配置され、これら固定ベーン（４３）と可ｅベ
ーン（４５）とによってスクロール通路（３９）の外周
路（３９ｂ）と内周路（３９ｃ）との間に可変絞り（４
６）が構成されている。固定ベーン（４３）には、可動
ベーン（４５）の支持端側に略半月状の切欠（４３ａ　
）が形成され、可動ベーン（４５）の支持端を受容して
いる。この切欠（４３ａ）は、可動ベーン（４５）の支
持端との間に所定の背面クリアランス（通常０．１［ｍ
ｍ］程度）を有する支持端の形状（円形）と同心かつ略
相似形状の部分円弧壁（４３ｂ）によって一部が画成さ
れ、この部分円弧壁（４３ｂ）が前述した段差壁（３６
ｇ）に連続している。可動ベーン（４５）は、それぞれ
ベーン保持部材（３６）の円板部（３６ａ）に前記シャ
フト（２０）と平行に形成された孔を回転自在に貫通し
たビン（４７）　（駆動軸）に支持端が固設され、ビン
（４７）の回動にともない傾動して可変絞り（４６）の
流路面積　（開度）を変更する。この可動ベーン（４５
）は、前述したトッププレート（３８）の段差壁（３８
ｉ）およびベーン保持部材（３６）の段差壁（３８ｇ）
に当接する位置で可変絞り（４６）を最小開度とし、ま
た、この位置から内向きに傾動して可変絞り（４６）の
開度を増大する。ビン（４７）は、図示しないが、セン
タハウジング（１３）側に突出した端部がセンタハウジ
ング（１３）とベーン保持部材（３６）との間に配置さ
れたリンク機構を介してアクチュエータに接続されてい
る。

なお、（４８）は外周縁が遮熱板（４４）の内周端とセ
ンタハウジング（１３）の外周壁との間に挟着された円
板状のシールド板、（４９）はタービンハウジング（１
２）に螺着した取付用のスタッドボルトであり、シール
ド板（４８）は前述した遮熱板（４４）とともに排気ガ
スの熱のセンタハウジング（１３）への伝熱を阻止する
。

次に、本実施例の作用を説明する。

このターボチャージャは、エンジンの回転速度が比較的
小さく排気の流量も少ない場合、可動ベーン（４５）が
第２図に示すように段差壁Ｈ６ｇ）。

（３８ｉ）に当接して位置し、可変絞り（４６）を最小
開度とする。このため、排気導入口（３９ａ）から導入
された排気は、スクロール通路（３９）の外周路（３９
ｂ）から可変絞り（４６）を経て加速されて内周路（３
９ｃ）内に流入し、内周路（３９ｃ　）内で旋回流を生
じてタービンホイール（４１）を駆動する。したがって
、コンプレッサインペラ（２１ンが高速で回転されて吸
入空気を加圧し、エンジンの低速運転時の過給効果が確
保される。

また、エンジンの回転速度が増大して排気の流量も多く
なった場合には、エンジンの回転速度に応じ可動ベーン
（４５）が中心方向へ駆動され可変絞り（４６）の開度
が増大する。このため、運転状態に応じた適切な過給効
果を確保できると共に排気の流動抵抗も小さくなり、開
口面積を大きくとれる為に特別なウェストゲート及び制
御弁を設けなくともエンジンの排気背圧を小さくするこ
とができる。そして、前述のように、タービンホイール
（４１）が排気により駆動され、コンプレッサインペラ
（２１）が吸気を加圧して過給を行う。

一方、この可変容量型ターボチャージャは、固定ベーン
（４３）がベーン取付部材（３６）のトッププレート（
３８）側の端面に一体に形成され、また、可動ベーン（
４５）がベーン取付部材（３６）に形成された孔（３６
ｂ）を貫通するピン（４７）に固設されている。

このため、固定ベーン（４３）と可動ベーン（４５）と
の相対位置は、部品の組立公差の影響を受けることも無
く、固定ベーン（４３）と可動ベーン（４５）との間の
背面クリアランスを正確に設定でき、また、組立時の背
面クリアランスの調整も容易である。したがって、背面
クリアランスが最適値に設定でき、排気のリークを最小
源に抑えてタービン効率の低下を防止でき、さらに熱間
時の熱膨張による干渉を防止して可動ベーンの円滑な作
動が確保される。

さらに、この可変容量型ターボチャージャにあっては、
トッププレート（３８）のベーン取付部材（３６）側端
面に可動ベーン（４５）を案内する凹状の逃げ部（３８
ｇ）が形成され、この逃げ部（３８ｇ）が可動ベーン（
４５）の支持端の外周縁との間にクリアランスを有する
段差壁（３８ｈ）によって郭成されている。そして、こ
の段差壁（３８ｈ）は、可動ベーン（４５）の支持端外
周との間のクリアランスが背面クリアランスより大きく
なるように形成される。このため、トッププレート（３
８）とベーン取付部材（３６）の相対位置が組立公差に
よってずれても、可動ベーン（４５）がトッププレート
（３８）の段差壁（３８ハ）に干渉することは無く、可
動ベーン（４５）は円滑な作動が確保される。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明にかかる可変容量型ター
ボチャージャによれば、ベースプレートに排気の可変絞
りを構成する固定ベーンと駆動ベーンとの双方を支持し
たため、固定ベーンと可動ベーンの背面クリアランスを
正確に設定して可動ベーンの円滑な作動を阻げること無
くタービン効率の向上を図ることができ、さらに、組付
時の背面クリアランスの調整が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図はこの発明の一実施例にかかる可変容
量型ターボチャージャを示し、第１図が縦面図、第２図
が第１図のＩＩ　−１１矢視断面図、第３図がトッププ
レート正面図である。 １１・・・コンプレッサハウジング １２・・・タービンハウジング １３・・・センタハウジング ２０・・・シャフト ２１・・・コンプレッサインペラ ３６・・・ベーン保持部材（ベースプレート）３６ｇ・
・・段差壁　　　　３８・・・トッププレート３８ｇ・
・・逃げ部　　　　３８ｈ・・・段差壁３９・・・スク
ロール通路（排気導入通路）４１・・・タービンホイー
ル ４３・・・固定ベーン　　　４５・・・可動ベーン４６
・・・可変絞ワ　　　　４７・・・ビン（駆動軸）特　
許　出　願　人　　　　本田技研工業株式会社代理人　
　弁理士　　　　　下　　１）容−即問　　　　弁理士
　　　　　　　大　　橋　　邦　　音間　　　弁理士　
　　　　小　　山　　　　有量　　　弁理士　　　　　
野　　１）　　　茂第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、タービンハウジング内にベースプレートおよびトッ
   ププレートを配設してタービンホィールが収容される空
   間を画成し、前記タービンハウジングにセンタハウジン
   グを介しコンプレッサハウジングを結合して該コンプレ
   ッサハウジング内に収容されたコンプレッサインペラと
   前記空間内に収容されたタービンホィールとを前記セン
   タハウジングに支持されたシャフトによって連結すると
   ともに、前記タービンハウジングに前記空間の前記ター
   ビンホィールの外周に開口する排気導入通路を形成し、
   該排気導入通路の前記空間への開口部に複数の固定ベー
   ンと可動ベーンとを交互に隣接して配置して排気の可変
   絞りを構成し、該可変絞りの開度を前記可動ベーンを駆
   動して調整する可変容量型ターボチャージャにおいて、 前記可動ベーンを前記ベースプレートに支持された駆動
   軸に一体に結合するとともに、前記固定ベーンを前記ベ
   ースプレートに固設したことを特徴とする可変容量型タ
   ーボチャージャ。 ２、前記ベースプレートと前記トッププレートとを該ト
   ッププレート側から該トッププレートと前記ベースプレ
   ートとを貫通するボルトによって接合したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の可変容量型ターボチャ
   ージャ。