JPWO2019077962A1 - 過給機のシール構造 - Google Patents
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Abstract
過給機のシール構造Sは、シールリング110と、シールリング110が配されたシール溝100と、シールリング110、および、シール溝100の一方または双方の少なくとも一部に設けられ、酸化防止の表面処理が施された被処理部104と、を備える。
Description
本開示は、シールリングがシール溝に配された過給機のシール構造に関する。本出願は、2017年10月16日に提出された日本特許出願第2017−199988号に基づく優先権の利益を主張するものであり、その内容は本出願に援用される。
従来、可変容量型の過給機が普及している。この過給機では、例えば、特許文献1に示されるように、ノズルベーンが、排気ガスの流路に複数配置される。ノズルベーンの角度が流路内で変化し、流路幅(所謂ノズルスロート幅)が変化する。こうして、流路を流通する排気ガスの流量が制御される。また、特許文献1には、ノズルベーンが、タービンハウジングと別体に設けられた第1ノズルプレートと第2ノズルプレートとの間に配される構成が例示されている。第1ノズルプレートや第2ノズルプレートと、タービンハウジングとの間には、シールリングが配される。
例えば、特許文献1に記載のように、過給機に設けられるシールリングは、径方向内側または径方向外側に予圧が加えられている。シールリングが径方向に接触する部材が熱膨張したときに、シールリングも追従して変形する。しかし、シールリングが配されるシール溝が酸化膨張すると、シールリングの径方向の変形が阻害される。その結果、シール性が低下してしまう。
本開示の目的は、シールリングのシール性の低下を抑制することができる過給機のシール構造を提供することである。
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る過給機のシール構造は、シールリングと、シールリングが配されたシール溝と、シールリング、および、シール溝の一方または双方の少なくとも一部に設けられ、酸化防止の表面処理が施された被処理部と、を備える。
タービンインペラが収容され、タービンスクロール流路が形成されたハウジングと、タービンインペラとタービンスクロール流路との間に配される翼体を有するノズルベーンと、翼体を挟んでタービンインペラの回転軸方向に対向して設けられる一対のプレート部材と、プレート部材に径方向に対向する対向部と、対向部、および、プレート部材のうち対向部に対向する部位に形成されたシール溝と、を備えてもよい。
ハウジングは、一方のプレート部材とタービンインペラとの間に突出し、外周面に対向部が設けられた環状の突出部を備えてもよい。
被処理部は、表面処理によって形成された、固体潤滑剤が含まれる酸化防止膜であってもよい。
被処理部は、シール溝の内壁面に形成され、表面処理によって、耐酸化性を向上した表面構造に改質された部位であってもよい。
本開示によれば、シールリングのシール性の低下を抑制することができる。
以下に添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について詳細に説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。
図1は、可変容量型過給機C(過給機)の概略断面図である。以下では、図1に示す矢印L方向を可変容量型過給機Cの左側として説明する。図1に示す矢印R方向を可変容量型過給機Cの右側として説明する。図1に示すように、可変容量型過給機Cは、過給機本体1を備える。過給機本体1は、ベアリングハウジング2を備える。ベアリングハウジング2の左側には、締結ボルト3によってタービンハウジング4が連結される。ベアリングハウジング2の右側には、締結ボルト5によってコンプレッサハウジング6が連結される。
ベアリングハウジング2には、軸受孔2aが形成されている。軸受孔2aは、可変容量型過給機Cの左右方向に貫通する。軸受孔2aには、ラジアル軸受7(本実施形態では一例として、セミフローティング軸受を図1に示す)が収容される。ラジアル軸受7によって、シャフト8が回転自在に軸支されている。シャフト8の左端部には、タービンインペラ9が取り付けられる。タービンインペラ9は、タービンハウジング4内に回転自在に収容されている。また、シャフト8の右端部にはコンプレッサインペラ10が取り付けられている。コンプレッサインペラ10は、コンプレッサハウジング6内に回転自在に収容されている。
コンプレッサハウジング6には、吸気口11が形成されている。吸気口11は、可変容量型過給機Cの右側に開口する。吸気口11は、不図示のエアクリーナに接続される。締結ボルト5によってベアリングハウジング2とコンプレッサハウジング6とが連結された状態では、ベアリングハウジング2とコンプレッサハウジング6との対向面によって、ディフューザ流路12が形成される。ディフューザ流路12は、空気を昇圧する。ディフューザ流路12は、シャフト8の径方向内側から外側に向けて環状に形成されている。ディフューザ流路12は、上記の径方向内側において吸気口11に連通している。
コンプレッサハウジング6には、コンプレッサスクロール流路13が設けられている。コンプレッサスクロール流路13は環状である。コンプレッサスクロール流路13は、例えば、ディフューザ流路12よりもシャフト8の径方向外側に位置する。コンプレッサスクロール流路13は、不図示のエンジンの吸気口と連通する。コンプレッサスクロール流路13は、ディフューザ流路12にも連通している。コンプレッサインペラ10が回転すると、吸気口11からコンプレッサハウジング6内に空気が吸気される。吸気された空気は、コンプレッサインペラ10の翼間を流通する過程において、加圧加速される。加圧加速された空気は、ディフューザ流路12およびコンプレッサスクロール流路13で昇圧(圧力回復)される。昇圧された空気は、エンジンの吸気口に導かれる。
また、締結ボルト3によってベアリングハウジング2とタービンハウジング4とが連結された状態では、ベアリングハウジング2とタービンハウジング4との対向面間に、間隙14が形成される。間隙14は、後述するノズルベーン24の翼体24bが配置されて排気ガスが流通する流路xが形成される部分である。間隙14は、シャフト8(タービンインペラ9)の径方向内側から外側に向けて環状に形成されている。
また、タービンハウジング4には、排気口16が形成されている。排気口16は、タービンインペラ9を介してタービンスクロール流路15に連通する。排気口16は、タービンインペラ9の正面に臨む。排気口16は、不図示の排気ガス浄化装置に接続される。
タービンスクロール流路15は、エンジンから排出される排気ガスが導かれる不図示のガス流入口と連通する。タービンスクロール流路15は、上記の流路xにも連通している。流路xは、タービンスクロール流路15と、タービンインペラ9が配された空間sとに接続される。ガス流入口からタービンスクロール流路15に導かれた排気ガスは、流路xおよびタービンインペラ9(空間s)を介して排気口16に導かれる。すなわち、流路xは、タービンスクロール流路15からタービンインペラ9に向かう流路となっている。排気ガスは、流通過程においてタービンインペラ9を回転させる。そして、上記のタービンインペラ9の回転力は、シャフト8を介してコンプレッサインペラ10に伝達される。空気は、コンプレッサインペラ10の回転力によって昇圧されて、エンジンの吸気口に導かれる。
このとき、タービンハウジング4に導かれる排気ガスの流量が変化すると、タービンインペラ9およびコンプレッサインペラ10の回転量が変化する。エンジンの運転状況によっては、所望の圧力に昇圧された空気をエンジンの吸気口に十分に導くことができなくなる場合がある。そこで、可変容量型過給機Cには、ノズル駆動機構20が設けられている。
ノズル駆動機構20は、タービンハウジング4の流路xの流路幅(後述するノズルスロート幅)を変化させる。ノズル駆動機構20は、排気ガスの流量に応じて、タービンインペラ9に導かれる排気ガスの流速を変化させる。具体的に、ノズル駆動機構20は、エンジンの回転数が低く排気ガスの流量が少ない場合には、流路xのノズル開度を小さくしてタービンインペラ9に導かれる排気ガスの流速を向上させる。こうして、ノズル駆動機構20は、少ない流量でもタービンインペラ9を回転させることができる。以下に、ノズル駆動機構20の構成について説明する。
図2は、ノズル駆動機構20の分解斜視図である。図2に示すように、ノズル駆動機構20は、プレート21(プレート部材)を有する。プレート21には、プレート軸孔21aが形成される。プレート軸孔21aは、プレート21をシャフト8の軸方向(タービンインペラ9の回転軸方向、以下、単に軸方向と称す)に貫通する。プレート21は、例えば、軸方向に垂直な断面形状が円となる平板形状となっている。プレート21における外周面側には、プレートピン孔21bが設けられている。プレートピン孔21bは、プレート21を軸方向に貫通する。
プレートピン孔21bは、プレート21の周方向に離隔して複数(ここでは3つ)設けられている。プレートピン孔21bには、それぞれ、ピン22の一端が挿通されている。
ノズルリング23(プレート部材)は、プレート21に対してコンプレッサインペラ10側(図1中、右側)に位置する。プレート21は、ノズルリング23に対してコンプレッサインペラ10やラジアル軸受7と反対側(排気口16側)に位置する。ノズルリング23は、環状の本体部23bを有する。本体部23bには、挿通孔23aが形成される。挿通孔23aは、本体部23bを軸方向に貫通する。本体部23bのうち、プレート21側には、環状のフランジ部23cが設けられる。フランジ部23cは、本体部23bから径方向外側に突出する。フランジ部23cのうち、プレート21のプレートピン孔21bとの対向部には、リングピン孔23dが形成される。リングピン孔23dは、フランジ部23cを軸方向に貫通する。リングピン孔23dにピン22が挿通される。
ピン22は、第1環状突起22aを有する。第1環状突起22aは、径方向に突出する。第1環状突起22aの外径は、プレートピン孔21bの内径よりも大きい。ピン22がプレートピン孔21bに挿通されると、プレート21におけるノズルリング23との対向面に、第1環状突起22aが当接する。こうして、ピン22のプレートピン孔21bへの挿通位置が定まる。
同様に、ピン22は、第2環状突起22bを有する。第2環状突起22bは、径方向に突出する。第2環状突起22bは、第1環状突起22aより他端側に位置する。第2環状突起22bの外径はリングピン孔23dの内径よりも大きい。そのため、ピン22がリングピン孔23dに挿通されると、ノズルリング23におけるプレート21との対向面に、第2環状突起22bが当接する。こうして、ピン22のリングピン孔23dへの挿通位置が定まる。
このように、ピン22によって、プレート21とノズルリング23との対向間隔が規定される。上記の流路xは、プレート21とノズルリング23が対向する隙間によって形成される。ピン22によって流路xの軸方向の長さが規定される。プレート21およびノズルリング23は、ノズルベーン24の翼体24bを挟んで軸方向に対向する。
また、本体部23bには、軸部孔23eが形成される。軸部孔23eは、本体部23bを軸方向に貫通する。軸部孔23eは、本体部23bの周方向に離隔して複数(ここでは11個)設けられている。
ノズルベーン24は、軸部孔23eと同様、本体部23bの周方向(タービンインペラ9の回転方向)に離隔して複数(ここでは11個)設けられている。翼体24bは、プレート21とノズルリング23との隙間(すなわち、流路x)に位置している。翼体24bからノズルリング23側に突出した軸部24aが、軸部孔23eに挿通されて軸支される(片軸持ち)。ノズルベーン24がノズルリング23に支持される。ここでは、軸部24aがノズルリング23によって軸支される場合について説明した。ただし、軸部24aをプレート21側にも延在させ、プレート21に、軸部24aを軸支する孔を形成してもよい。
サポートリング25は、環状部材である。サポートリング25は、サポート軸孔25aを有する。サポート軸孔25aには、ノズルリング23の本体部23bが挿通される。サポート軸孔25aの内周面には、径方向内側に突出する突起部25bが形成される。突起部25bは、リングピン孔23dに合わせて複数(ここでは3つ)形成されている。突起部25bには、サポートピン孔25cが設けられている。サポートピン孔25cは、リングピン孔23dと対向する位置に設けられる。サポートピン孔25cは、突起部25bを軸方向に貫通する。
駆動リングサポート26は、環状部材である。駆動リングサポート26は、サポートリング25に対してノズルリング23のフランジ部23cと反対側(ノズルベーン24に対してプレート21と反対側)に位置する。駆動リングサポート26には、サポートリング25と同様、駆動サポート軸孔26aが形成される。駆動サポート軸孔26aには、ノズルリング23の本体部23bが、図2中、左側(プレート21側)から挿通される。また、駆動リングサポート26には、駆動サポートピン孔26bが設けられている。駆動サポートピン孔26bは、サポートピン孔25cと対向する位置に設けられる。駆動サポートピン孔26bは、駆動リングサポート26を軸方向に貫通する。
駆動リングサポート26の外周には、係止部26cが設けられている。係止部26cは、軸方向に、図2中、右側(サポートリング25から離隔する側)に突出する。係止部26cの先端には、屈曲部26dが形成されている。屈曲部26dは、駆動リングサポート26の径方向外側に屈曲する。また、駆動リングサポート26の外周には、サポート突出部26eが形成されている。サポート突出部26eは、径方向外側に突出する。サポート突出部26eは、係止部26cと周方向の位置を異にして配される。
図3は、ノズル駆動機構20の組み付け後の斜視図である。図2または図3に示すように、プレートピン孔21b、リングピン孔23d、サポートピン孔25c、駆動サポートピン孔26bにピン22が挿通され、ピン22の両端がかしめられる。こうして、図3に示すように、プレート21、ノズルリング23、サポートリング25、駆動リングサポート26が組み付けられる。
駆動リング27は、環状部材である。駆動リング27は、駆動軸孔27aを有する。駆動軸孔27aは、駆動リング27を軸方向に貫通する。駆動軸孔27aの内径は、駆動リングサポート26の係止部26cよりも大径である。ノズル駆動機構20の組み付け状態において、駆動リングサポート26の係止部26cが駆動軸孔27aの内側に位置する。このとき、屈曲部26dが駆動リング27よりも、図2中、右側に位置している。駆動リング27は、屈曲部26dとサポート突出部26eに挟まれる。駆動リング27は、径方向内側から係止部26cに支持される。
ノズルベーン24の軸部24aのうち、先端部24cは、ノズルリング23の軸部孔23eから突出する。軸部24aの先端部24cは、リンク板28の後述する板孔28aに嵌合する。
リンク板28は、ノズルベーン24と同数設けられる。複数のリンク板28は、それぞれ、本体28bを有する。本体28bには、板孔28a(図2参照)が形成される。板孔28aには、軸部24aの先端部24cが挿通される。ノズルリング23は、ノズルベーン24の翼体24bとリンク板28の本体28bとの間に配される。
リンク板28の本体28bは、駆動リング27の駆動軸孔27a内に配されている。リンク板28には、リンク突起28cが形成されている。リンク突起28cは、本体28bから駆動軸孔27aの内周面に向かって径方向外側に突出する。
駆動リング27のうち、駆動軸孔27aの内周には、嵌合溝27bが設けられる。嵌合溝27bは、径方向外側に窪んでいる。嵌合溝27bは、駆動軸孔27aの周方向に離隔してノズルベーン24と同数設けられている。嵌合溝27bそれぞれにリンク突起28cが嵌合している。リンク板28には、本体28bの板孔28aに挿通された軸部24aの先端部24cがかしめられている。リンク板28と軸部24aが一体回転する。
ここで、駆動リング27には、駆動軸孔27aの内周に、駆動溝27cが1か所設けられている。駆動溝27cは、嵌合溝27bと大凡同形である。駆動溝27cは、嵌合溝27bと周方向の位置を異にする。駆動溝27cには、駆動リンク(不図示)が嵌合される。駆動リンクは、リンク板28と大凡同形である。駆動リング27には、駆動リンクを介して不図示のアクチュエータの動力が伝達される。その結果、駆動リング27は、駆動リングサポート26の係止部26cに支持されて回転(摺動)する。
駆動リング27が回転すると、嵌合溝27bに嵌合するリンク突起28cが駆動リング27に回転方向に押圧される。リンク板28が軸部24aの軸心周りに回転(揺動)する。その結果、リンク板28に取り付けられた軸部24aが回転する。複数のノズルベーン24の翼体24bが同期して、軸部24aとともに回転する。こうして、流路x内で隣り合う翼体24b間の流路幅(所謂ノズルスロート幅)が変化する。すなわち、ノズルベーン24の開度が変化する。隣り合う翼体24b、プレート21、ノズルリング23で形成される流路xの流路面積が変化する。
図4は、図1の破線部分の抽出図である。可変容量型過給機Cは、図4に示すように、シール構造Sを備える。シール構造Sは、タービンハウジング4、プレート21、および、シールリング110を含む。
プレート21のプレート軸孔21aには、プレート突出部21cが設けられる。プレート突出部21cは、プレート軸孔21aの内周面から径方向内側に突出する。プレート21のうち、ノズルベーン24側の面は、プレート突出部21cまで面一である。プレート突出部21cの側面は、軸方向に垂直であってもよいし、軸方向に対して傾斜していてもよい。
プレート軸孔21aには、面取部21eが設けられる。面取部21eは、プレート軸孔21aのうち、翼体24bと反対側(図4中、左側、プレート突出部21cと反対側)の端部に位置する。面取部21eは、翼体24bに近づくほど、径方向内側となる向きに傾斜する。ここでは、プレート軸孔21aに面取部21eが形成される場合について説明した。ただし、面取部21eは必須の構成ではない。また、面取部21eは、シャフト8の中心軸を含む平面による断面(例えば、図4に示す断面)の形状が、図4に示すように直線状であってもよいし、湾曲していてもよい。
対向壁部4aは、タービンハウジング4のうち、プレート21に軸方向に対向する部位である。対向壁部4aは、プレート21に対して、翼体24bと反対側(図4中、左側、ベアリングハウジング2と反対側)に位置する。対向壁部4aとプレート21との間には、軸方向の隙間Saが形成される。
対向壁部4aのうち、径方向内側には、タービン突出部4b(突出部)が形成される。タービン突出部4bは環状である。タービン突出部4bは、プレート21側に突出する。タービン突出部4bには、タービン孔4cが形成される。タービン孔4cは、タービン突出部4bを軸方向に貫通する。タービン孔4cの内周面には、シュラウド部4dが形成される。シュラウド部4dは、タービンインペラ9に対して径方向の隙間を空けて対向する。
プレート21のプレート軸孔21aには、タービンインペラ9およびタービン突出部4bが挿通される。タービン突出部4bは、プレート21に対して、径方向内側から対向する。プレート21とタービンインペラ9との間にタービン突出部4bが位置する。
タービン突出部4bの外周面には、対向部4eが設けられる。対向部4eは、プレート21のプレート軸孔21aの内周面と径方向に対向する。対向部4eにはシール溝100が形成される。シール溝100は、対向部4e(タービン突出部4b)の外周面からプレート21(シャフト8)の径方向内側に延在する。大径部4fは、タービン突出部4bのうち、シール溝100より対向壁部4a側(図4中、左側、タービン突出部4bの基端側)の部位である。小径部4gは、タービン突出部4bのうち、シール溝100より翼体24b側(図4中、右側、タービン突出部4bの先端側)の部位である。大径部4fの外径は、小径部4gの外径より大きい。ただし、タービン突出部4bにおいて、大径部4fと小径部4gのような外径差が設けられなくてもよい。タービン突出部4bのうち、シール溝100を挟んだ基端側および先端側の外径は、等しくてもよい。
シール溝100の内壁面は、内側面101、内側面102、底面103を有する。内側面101は、シール溝100の内壁面のうち、翼体24b側(図4中、右側、タービン突出部4bの先端側)の部位である。内側面102は、シール溝100の内壁面のうち、対向壁部4a側(図4中、左側、タービン突出部4bの基端側)の部位である。内側面101、内側面102は、プレート21(シャフト8)の径方向に延在する。内側面102は、内側面101より径方向外側まで延在する。ただし、内側面102と内側面101は、径方向外側に同じ位置まで延在してもよい。底面103は、軸方向に平行に延在する。
シールリング110は、シール溝100に配される。シールリング110は環状である。ただし、シールリング110の一部が切り欠かれていてもよい。シールリング110は、軸方向に2つ積層される。ただし、シールリング110は、1つであってもよいし、3つ以上積層されてもよい。
シールリング110の内周面は、シール溝100の内部に位置する。シールリング110の内周面と、シール溝100の底面103との間には、隙間が設けられる。シールリング110の外周面は、プレート21のプレート軸孔21aの内周面のうち、プレート突出部21cと面取部21eの間の部位に当接する(押圧される)。シールリング110は、プレート軸孔21aに挿入される。シールリング110は、プレート軸孔21aによって、径方向内側に向かって予圧されている。シールリング110は、プレート軸孔21aに予圧されることで、弾性変形の範囲で縮径している。
例えば、プレート21が熱膨張したときに、シールリング110も追従して径方向外側に伸長する。ただし、シール溝100の内壁面(内側面101、内側面102)が、例えば、経年劣化により酸化膨張する場合がある。この場合、シールリング110が、内側面101、内側面102に押圧され、摩擦によって、シールリング110の径方向の変形が阻害されるおそれがある。そこで、シール溝100には、被処理部104が形成される。
被処理部104は、酸化防止の表面処理が施された部位である。被処理部104は、シール溝100の内壁面全体に形成される。すなわち、被処理部104は、内側面101、内側面102、底面103のいずれにも形成される。ただし、被処理部104は、少なくとも内側面101、内側面102の一部に形成されていればよい。
被処理部104によってシール溝100の内壁面の酸化が抑制される。そのため、シールリング110の径方向の変形が阻害され難い。その結果、例えば、プレート21が熱膨張したときに、シールリング110も追従して径方向外側に伸長することができる。シール性の低下が抑制される。
ここで、被処理部104は、表面処理によって形成された、固体潤滑剤が含まれる酸化防止膜であってもよい。被処理部104は、固体潤滑剤が含まれることから、シールリング110が軸方向に摺動し易い。ただし、被処理部104には、固体潤滑剤が含まれなくてもよい。ここで、固体潤滑剤は、例えば、マイカ(天然ケイ酸鉱物)、二硫化モリブデン、グラファイト、PTFEなどが挙げられる。また、被処理部104は、表面処理によって、耐酸化性を向上した表面構造に改質された部位であってもよい。
図5は、第1変形例を説明するための図である。図5には、第1変形例における図4に対応する部位を抽出して示す。上述した実施形態では、シール溝100がタービンハウジング4に設けられる場合について説明した。第1変形例では、図5に示すように、シール溝200は、プレート21のプレート軸孔21aの内周面に設けられる。シール溝200は、プレート軸孔21aの内周面からプレート21の径方向外側に延在する。
大内径部21fは、プレート軸孔21aのうち、シール溝200より対向壁部4a側(図5中、左側、タービン突出部4bの基端側)の部位である。小内径部21gは、プレート軸孔21aのうち、シール溝200より翼体24b側(図5中、右側、タービン突出部4bの先端側)の部位である。大内径部21fの内径は、小内径部21gの内径より大きい。ただし、大内径部21fと小内径部21gの位置が逆であってもよい。また、プレート軸孔21aにおいて、大内径部21fと小内径部21gのような内径差が設けられなくてもよい。プレート軸孔21aのうち、シール溝200を挟んだ両側の内径が等しくてもよい。
シールリング110の外周面は、シール溝200の内部に位置する。シールリング110の外周面と、シール溝200の底面203との間には、隙間が設けられる。シールリング110の外周面は、タービン突出部4bの外周面、すなわち対向部4eに当接する(押圧される)。タービン突出部4bは、シールリング110に挿入される。シールリング110は、タービン突出部4bによって、径方向外側に向かって予圧されている。シールリング110は、タービン突出部4bに予圧されることで、弾性変形の範囲で拡径している。
例えば、冷却時にタービン突出部4bが収縮したときに、シールリング110も追従して径方向内側に短縮する。しかし、シール溝200の内壁面(内側面201、内側面202)が、例えば、経年劣化により酸化膨張している場合、上記実施形態で説明したように、シールリング110の径方向の変形が阻害されるおそれがある。そこで、シール溝200には、被処理部204が形成される。
被処理部204は、酸化防止の表面処理が施された部位である。被処理部204は、シール溝200の内壁面全体に形成される。すなわち、被処理部204は、内側面201、内側面202、底面203のいずれにも形成される。ただし、被処理部204は、少なくとも内側面201、内側面202の一部に形成されていればよい。上記実施形態と同様、被処理部204によってシール溝200の内壁面の酸化が抑制される。そのため、シール性の低下が抑制される。
図6は、第2変形例を説明するための図である。図6には、第2変形例における図1の一点鎖線部分に対応する部位を抽出して示す。図6に示すように、第2変形例では、遮熱板250にシール溝260が設けられる。
ベアリングハウジング2のうち、タービンインペラ9との対向壁部2bには、挿通孔2cが形成される。挿通孔2cには、シャフト8が挿通される。対向壁部2bには、環状部2dが形成される。環状部2dは、対向壁部2bからタービンインペラ9側に突出する。挿通孔2cは、環状部2dに開口する。
遮熱板250の本体部251は、例えば、板部材である。本体部251は、ベアリングハウジング2の対向壁部2bとタービンインペラ9との間に配される。本体部251には、貫通孔252が設けられる。貫通孔252に環状部2dが挿通される。
本体部251の外周面のうち、対向壁部2b側(図6中、右側、タービンインペラ9と反対側)には、外径突起253が設けられる。外径突起253は、本体部251の外周面から径方向外側に突出する。
ノズルリング23の挿通孔23aには、内径突起23fが形成される。内径突起23fは、挿通孔23aの内周面のうち、翼体24b側(図6中、左側、プレート21側)から、径方向内側に突出する。遮熱板250は、ノズルリング23の挿通孔23a内部に位置する。遮熱板250の外径突起253は、ノズルリング23の内径突起23fに対し、対向壁部2b側から当接する。
バネ部材270は、対向壁部2bと遮熱板250との間に配される。バネ部材270の外径端は、外径突起253に当接する。バネ部材270の内径端は、対向壁部2bに当接する。遮熱板250は、バネ部材270によってノズルリング23側に押圧される。
本体部251は、内径突起23fに対して、径方向内側から対向する。本体部251の外周面のうち、外径突起253よりタービンインペラ9側(図6中、左側、プレート21側)には、対向部254が設けられる。対向部254は、内径突起23fの内周面に径方向に対向する。対向部254にはシール溝260が設けられる。シール溝260は、内径突起23fに対して径方向内側に位置する。小径部255は、対向部254のうち、シール溝260よりタービンインペラ9側の部位である。大径部256は、対向部254のうち、シール溝260と外径突起253の間の部位である。小径部255の外径は、大径部256の外径より小さい。
シールリング110は、シール溝260に配される。シールリング110の内周面は、シール溝260の内部に位置する。シールリング110の内周面と、シール溝260の底面263との間には、隙間が設けられる。シールリング110の外周面は、ノズルリング23の内径突起23fに当接する(押圧される)。シールリング110は、内径突起23fの内側に挿入される。シールリング110は、内径突起23fによって、径方向内側に向かって予圧されている。シールリング110は、内径突起23fに予圧されることで、弾性変形の範囲で縮径している。
例えば、ノズルリング23が熱膨張したときに、シールリング110も追従して径方向外側に伸長する。しかし、シール溝260の内壁面(内側面261、内側面262)が、例えば、経年劣化により酸化膨張している場合、上記実施形態で説明したように、シールリング110の径方向の変形が阻害されるおそれがある。そこで、シール溝260には、被処理部264が形成される。
被処理部264は、酸化防止の表面処理が施された部位である。被処理部264は、シール溝260の内壁面全体に形成される。すなわち、被処理部264は、内側面261、内側面262、底面263のいずれにも形成される。ただし、被処理部264は、少なくとも内側面261、内側面262の一部に形成されていればよい。上記実施形態と同様、被処理部264によってシール溝260の内壁面の酸化が抑制される。そのため、シール性の低下が抑制される。
図7Aは、第3変形例の過給機Caのタービンハウジング304を、排気口16側から見た外観図である。図7Bは、タービンハウジング304を側面から見た外観図である。タービンハウジング304の内部には、排気ガスが導かれるガス流入口301と、タービンスクロール流路15とを連通する流路が形成される。バイパス流路302の一端は、この流路にタービンスクロール流路15より上流側で連通している。バイパス流路302は、タービンスクロール流路15を介さず、排気口16に連通する。バルブ303は、バイパス流路302の出口端302aを開閉する。バルブ303の開弁時、ガス流入口301から流入した排気ガスの一部は、バイパス流路302を介して、タービンインペラ9を迂回して、排気口16から排出される。
図7Bに示すように、アクチュエータロッド305は、タービンハウジング304の外部に配される。アクチュエータロッド305の一端は、アクチュエータACに取り付けられる。アクチュエータロッド305は、アクチュエータACの動力によって、矢印a、矢印cの方向(大凡軸方向)に作動する。アクチュエータロッド305の他端には、ピンロッド306が取り付けられる。ピンロッド306は、軸方向に直交する方向に突出する。
リンク部307は、板部材である。リンク部307は、タービンハウジング304の外部に設けられる。リンク部307の一端には、リンク孔307aが形成される。ピンロッド306は、リンク部307のリンク孔307aに、回転自在に挿通されている。アクチュエータロッド305が、矢印aの向きに作動すると、リンク部307は、図7B中、矢印bの向きに揺動する。アクチュエータロッド305が、矢印cの向きに作動すると、リンク部307は、図7B中、矢印dの向きに揺動する。
タービンハウジング304には、ハウジング孔304aが形成されている。ハウジング孔304aは、タービンハウジング304の外部と、タービンハウジング304の内部のうち、タービンインペラ9の下流側とを貫通する。ハウジング孔304aに軸受部310が挿通されている。軸受部310は、円筒状の部材である。軸受部310には、軸受孔311が形成される。軸受孔311に回転軸313が挿通される。また、軸受部310は、タービンハウジング304の内部および外部に突出している。回転軸313は、軸受孔311に回転自在に軸支されている。回転軸313の一端は、軸受孔311からタービンハウジング304の内側に突出する。回転軸313の他端は、軸受孔311からタービンハウジング304の外側に突出する。回転軸313の他端は、リンク部307に取り付けられる。
取付板312は板部材である。取付板312の一端側には、バルブ303が設けられる。取付板312の他端側には、回転軸313が取り付けられる。取付板312は、バルブ303と回転軸313とを連結させる。バルブ303と回転軸313は、回転軸313の回転方向に一体回転する。アクチュエータロッド305が作動すると、リンク部307は、回転軸313の軸心を回転中心として揺動する(図7B中、矢印b、矢印dの向き)。リンク部307の揺動に伴って、回転軸313が回転する。回転軸313の回転によって、バルブ303がバイパス流路302の出口端302aを開閉する。
図8は、軸受部310および軸受部310近傍における回転軸313の軸心を含む断面図である。図8に示すように、軸受部310の一端は、タービンハウジング304の内部(図8中、タービンハウジング304の左側)に位置している。軸受部310の他端は、タービンハウジング304の外部(図8中、タービンハウジング304の右側)に位置している。軸受部310の軸受孔311の内周面と、回転軸313の外周面の間には隙間Sbがある。
排気ガスは、タービンハウジング304の内部と外部の圧力差によって、軸受孔311の隙間Sbに流入する場合がある。そこで、軸受部310の内部には、シールリング110が配される。回転軸313の外周面には、シール溝360が設けられる。シール溝360は、軸受孔311の内部に位置する。
シールリング110は、シール溝360に配される。シールリング110の内周面は、シール溝360の内部に位置する。シールリング110の内周面と、シール溝360の底面363との間には、隙間が設けられる。シールリング110の外周面は、軸受孔311の内周面に当接する(押圧される)。シールリング110は、軸受孔311に挿入される。シールリング110は、軸受孔311の内周面によって、径方向内側に向かって予圧されている。シールリング110は、軸受孔311の内周面に予圧されることで、弾性変形の範囲で縮径している。
例えば、軸受孔311が熱膨張したときに、シールリング110も追従して径方向外側に伸長する。しかし、シール溝360の内壁面(内側面361、内側面362)が、例えば、経年劣化により酸化膨張している場合、上記実施形態で説明したように、シールリング110の径方向の変形が阻害されるおそれがある。そこで、シール溝360には、被処理部364が形成される。
被処理部364は、酸化防止の表面処理が施された部位である。被処理部364は、シール溝360の内壁面全体に形成される。すなわち、被処理部364は、内側面361、内側面362、底面363のいずれにも形成される。ただし、被処理部364は、少なくとも内側面361、内側面362の一部に形成されていればよい。上記実施形態と同様、被処理部364によってシール溝360の内壁面の酸化が抑制される。そのため、シール性の低下が抑制される。
以上、添付図面を参照しながら本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記の実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上述した実施形態および各変形例では、シール溝100、200、260、360に被処理部104、204、264、364が設けられる場合について説明した。ただし、被処理部104、204、264、364は、シールリング110に設けられてもよい。例えば、被処理部104、204、264、364が酸化防止膜の場合、酸化防止膜がシールリング110からシール溝100、200、260、360に転写される。その結果、上述した実施形態および各変形例と同様、シール性の低下が抑制される。
また、上述した実施形態および各変形例では、被処理部104、204、264、364は、固体潤滑剤が含まれる酸化防止膜である場合について説明した。ただし、被処理部104、204、264、364は、シール溝100、200、260、360の内壁面に形成され、表面処理によって、耐酸化性を向上した表面構造に改質された部位であってもよい。
また、シール溝およびシールリングは、過給機のうち、上述した実施形態および各変形例で示された以外の箇所に配置されてもよい。
また、4つのシール溝100、200、260、360のいずれか2つか3つ、または、4つすべてが設けられ、それぞれにシールリング110が配されてもよい。それぞれのシール溝100、200、260、360またはシールリング110に対応する被処理部104、204、264、364が設けられてもよい。
また、上述した第3変形例のように、ノズル駆動機構20と関連のない箇所にシール溝、シールリング、被処理部が設けられる場合、ノズル駆動機構20は必須の構成ではない。
本開示は、シールリングがシール溝に配された過給機のシール構造に利用することができる。
4e、254:対向部 9:タービンインペラ 15:タービンスクロール流路 21:プレート(プレート部材) 23:ノズルリング(プレート部材) 24:ノズルベーン 24b:翼体 100、200、260、360:シール溝 104、204、264、364:被処理部 110:シールリング C:可変容量型過給機(過給機) Ca:過給機 S:シール構造 s:空間 x:流路
Claims (5)
- シールリングと、
前記シールリングが配されたシール溝と、
前記シールリング、および、前記シール溝の一方または双方の少なくとも一部に設けられ、酸化防止の表面処理が施された被処理部と、
を備える過給機のシール構造。 - タービンインペラが収容され、タービンスクロール流路が形成されたハウジングと、
前記タービンインペラと前記タービンスクロール流路との間に配される翼体を有するノズルベーンと、
前記翼体を挟んで前記タービンインペラの回転軸方向に対向して設けられる一対のプレート部材と、
前記プレート部材に径方向に対向する対向部と、
前記対向部、および、前記プレート部材のうち前記対向部に対向する部位に形成された前記シール溝と、
を備える請求項1に記載の過給機のシール構造。 - 前記ハウジングは、一方の前記プレート部材と前記タービンインペラとの間に突出し、外周面に前記対向部が設けられた環状の突出部を備える請求項2に記載の過給機のシール構造。
- 前記被処理部は、前記表面処理によって形成された、固体潤滑剤が含まれる酸化防止膜である請求項1から3のいずれか1項に記載の過給機のシール構造。
- 前記被処理部は、前記シール溝の内壁面に形成され、前記表面処理によって、耐酸化性を向上した表面構造に改質された部位である請求項1から3のいずれか1項に記載の過給機のシール構造。
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Legal Events
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A521 | Written amendment |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20210406 |