WO2014045935A1 - 可変容量型過給機及び可変容量型過給機用ハウジングの製造方法 - Google Patents

可変容量型過給機及び可変容量型過給機用ハウジングの製造方法 Download PDF

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WO2014045935A1
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turbine impeller
variable
link chamber
variable capacity
housing
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国彰 飯塚
能成 吉田
容司 浅田
修 鍵本
秀海 大熊
陽平 駿河
片山　卓
俊彦 北沢
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株式会社Ihi
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Definitions

  • the present invention relates to a variable capacity supercharger equipped with a variable nozzle unit that can change the flow area (flow rate) of exhaust gas supplied to a turbine impeller, and a method for manufacturing a housing for a variable capacity supercharger.
  • variable nozzle units equipped in variable capacity superchargers. Yes.
  • the general configuration of the variable nozzle unit is as follows.
  • the base ring is concentrically provided with the turbine impeller in the turbocharger housing of the variable capacity turbocharger.
  • a plurality of support holes are formed in the base ring at equal intervals in the circumferential direction.
  • a plurality of variable nozzles are arranged at equal intervals in the circumferential direction so as to surround the turbine impeller.
  • Each variable nozzle is rotatable about an axis parallel to the axis of the turbine impeller.
  • a nozzle shaft is integrally formed on a side surface on one side in the axial direction of the turbine impeller in each variable nozzle.
  • Each nozzle shaft is rotatably supported in a corresponding support hole of the base ring.
  • a link mechanism for rotating a plurality of variable nozzles synchronously is disposed in an annular link chamber formed on one side in the axial direction of the base ring in the supercharger housing. This link mechanism is linked to the nozzle shafts of a plurality of variable nozzles.
  • variable capacity supercharger Generally, exhaust gas contains water vapor. When the operation of the engine is stopped, the exhaust gas containing water vapor stays in the link chamber. Therefore, when the variable capacity supercharger is used in a cold region, water vapor condenses (liquefies) in the link chamber and freezes. If a part of the link mechanism is immersed in condensed water during this freezing, the link mechanism will not operate smoothly when the engine is restarted. In other words, the operation of the variable nozzle unit is hindered by the freezing of the condensed water.
  • the variable capacity supercharger described in Patent Document 1 discloses a configuration for improving such a problem.
  • variable capacity supercharger the water stored in the link chamber is discharged from a discharge hole communicating with the link chamber.
  • This discharge hole is normally closed with a discharge bolt. That is, in the drainage maintenance for discharging the stored water, it is necessary to remove the discharge bolt from the discharge hole and reattach it every time.
  • this variable capacity supercharger requires a dedicated part used for discharging the stored water, such as a discharge bolt, the configuration becomes complicated.
  • the present invention has an object to provide a variable capacity supercharger that can facilitate maintenance by eliminating the need to drain water in the link chamber.
  • a first aspect of the present invention is a variable displacement supercharger that supercharges air supplied to the engine using pressure energy of exhaust gas from the engine, and is one side in the axial direction of a turbine impeller
  • a housing that rotatably accommodates the turbine impeller, and a variable nozzle unit that is disposed in the housing and has a variable flow area of exhaust gas supplied to the turbine impeller.
  • the variable nozzle unit is provided concentrically with the turbine impeller in the housing, and has a base ring in which a plurality of support holes are formed in a circumferential direction, and the base ring surrounds the turbine impeller.
  • variable nozzles integrally formed on a side surface of the base ring so as to be rotatably supported by the corresponding support hole of the base ring; and the variable chambers disposed in the link chamber,
  • link mechanism coupled to a nozzle shaft and configured to rotate the plurality of variable nozzles synchronously, and the link chamber includes an inner surface forming the link chamber and a lower side of the link chamber on the inner surface.
  • a storage recess formed by cutting and a space inside the storage recess and a storage area for storing condensed water on the lower side of the link chamber, and the storage recess stayed in the link chamber
  • the height of the reference water surface of the condensed water stored in the storage area is the lowest position of the link mechanism. Is formed to be lower than the height position that the gist of the.
  • variable nozzle unit capable of changing a flow passage area of exhaust gas supplied to a turbine impeller, and a plurality of variable nozzle units formed on one side in the axial direction of the turbine impeller.
  • a link chamber that houses a link mechanism for rotating the nozzles synchronously, and includes a link chamber having an inner surface that forms the link chamber, and a housing that rotatably accommodates the turbine impeller.
  • a method for manufacturing a housing for a variable capacity supercharger that supercharges air supplied to the engine using the pressure energy of exhaust gas from the exhaust gas, wherein the inner surface is condensed on the lower side of the link chamber
  • a storage recess that defines an inner space included in the storage area for storing water is formed by cutting, and the storage recess is retained in the link chamber.
  • the term “provided” means that it is indirectly provided via another member in addition to being directly provided
  • the term “arranged” is intended to include being disposed indirectly through another member in addition to being disposed directly.
  • the base ring is arranged at equal intervals in the circumferential direction so as to surround the turbine impeller” means that the turbine impeller is surrounded between a pair of base rings that are spaced apart from each other in the axial direction. It is intended to include being arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • the “lower part” refers to the lower position when the variable capacity supercharger is mounted on a vehicle or the like
  • the “lowermost part” refers to the position when the variable capacity supercharger is mounted on the vehicle or the like.
  • the lowermost position refers to the “reservoir recess” and includes an arc-shaped reservoir groove and a bottomed reservoir hole.
  • variable capacity supercharger that can facilitate maintenance by eliminating the need to drain water in the link chamber.
  • FIG. 1 is a view taken along line II in FIG.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the arrow II in FIG.
  • FIG. 3 is a front sectional view of the variable capacity supercharger according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view taken along line IV-IV in FIG.
  • FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 1 and showing another embodiment of the storage groove.
  • variable capacity supercharger 1 As shown in FIG. 3, the variable capacity supercharger 1 according to the present embodiment supercharges (compresses) air supplied to the engine using the pressure energy of exhaust gas from the engine (not shown). To do.
  • the variable capacity supercharger 1 includes a supercharger housing (housing) 3 formed by casting or sintering using a predetermined mold. Each of the casting or sintering processes employs well-known processes, and a detailed description thereof is omitted here.
  • the turbocharger housing 3 includes a bearing housing 5 as a center housing, a compressor housing 7 as a first side housing provided on the right side of the bearing housing 5, and a second side housing provided on the left side of the bearing housing 5.
  • the turbine housing 9 includes a turbine housing body 11 provided on the left side of the bearing housing 5 and a turbine housing cover 13 provided on the left side of the turbine housing body 11.
  • a plurality of radial bearings 15 and a plurality of thrust bearings 17 are provided in the bearing housing 5.
  • the plurality of bearings 15 and 17 are rotatably provided with a rotor shaft (turbine shaft) 19 extending in the left-right direction.
  • the rotor shaft 19 is rotatably provided in the bearing housing 5 via the plurality of bearings 15 and 17.
  • a compressor impeller 21 is provided in the compressor housing 7 so as to be rotatable around its axis (in other words, the axis of the rotor shaft 19).
  • the compressor impeller 21 compresses air using centrifugal force.
  • the compressor impeller 21 is provided at equal intervals in the circumferential direction on a compressor disk (compressor wheel) 23 integrally connected to the right end portion of the rotor shaft 19 and an outer peripheral surface (hub surface) of the compressor disk 23.
  • a plurality of compressor blades 25 are provided.
  • An air inlet 27 for introducing air is formed on the inlet side of the compressor impeller 21 in the compressor housing 7 (on the right side of the compressor housing 7).
  • the air inlet 27 is connected to an air cleaner (not shown) that purifies the air.
  • an annular diffuser passage 29 that pressurizes compressed air is formed on the outlet side of the compressor impeller 21 between the bearing housing 5 and the compressor housing 7.
  • the diffuser flow path 29 communicates with the air introduction port 27.
  • a spiral compressor scroll passage 31 is formed in the compressor housing 7.
  • the compressor scroll channel 31 communicates with the diffuser channel 29.
  • An air discharge port 33 for discharging compressed air is formed at an appropriate position of the compressor housing 7.
  • the air discharge port 33 communicates with the compressor scroll passage 31 and is connected to an intake manifold (not shown) of the engine.
  • a turbine impeller 35 is provided in the turbine housing 9 so as to be rotatable around its axis (in other words, the axis of the rotor shaft 19).
  • the turbine housing 9 accommodates the turbine impeller 35 rotatably.
  • the turbine impeller 35 generates a rotational force (rotational torque) using the pressure energy of the exhaust gas.
  • the turbine impeller 35 is provided at equal intervals in the circumferential direction on a turbine disk (turbine wheel) 37 integrally provided at the left end portion of the rotor shaft 19 and an outer peripheral surface (hub surface) of the turbine disk 37.
  • a plurality of turbine blades 39 are provided.
  • a gas introduction port 41 for introducing exhaust gas is formed at an appropriate position of the turbine housing 9 (turbine housing body 11).
  • the gas inlet 41 can be connected to an engine exhaust manifold (not shown).
  • a spiral turbine scroll passage 43 is formed inside the turbine housing 9 (the turbine housing body 11).
  • the turbine scroll flow path 43 communicates with the gas inlet 41.
  • a gas discharge port 45 for discharging exhaust gas is formed on the turbine housing 9 (turbine housing cover 13) on the outlet side of the turbine impeller 35 (on the left side of the turbine housing 9).
  • the gas discharge port 45 is connected to an exhaust gas purification device (not shown) that purifies the exhaust gas.
  • variable nozzle unit 47 In the turbine housing 9, a variable nozzle unit 47 is disposed.
  • the variable nozzle unit 47 makes the flow area (flow rate) of the exhaust gas supplied to the turbine impeller 35 side variable.
  • a shroud ring 49 as a first ring base is provided in the turbine housing 9 concentrically with the turbine impeller 35.
  • the shroud ring 49 covers the outer edges of the plurality of turbine blades 39.
  • a plurality of first support holes 51 are formed through the shroud ring 49 at equal intervals in the circumferential direction.
  • a nozzle ring 53 as a second base ring is integrally and concentrically with the shroud ring 49 via a plurality of connecting pins 55 at a position facing the shroud ring 49 in the axial direction (left-right direction) of the turbine impeller 35.
  • a plurality of second support holes 57 are formed through the nozzle ring 53 at equal intervals in the circumferential direction so as to align with the plurality of first support holes 51 of the shroud ring 49.
  • the plurality of connecting pins 55 have a function of setting an interval between the facing surface of the shroud ring 49 and the facing surface of the nozzle ring 53.
  • variable nozzles 59 are arranged at equal intervals in the circumferential direction so as to surround the turbine impeller 35.
  • Each variable nozzle 59 can rotate in the forward and reverse directions (opening and closing directions) around an axis parallel to the axis of the turbine impeller 35.
  • a first nozzle shaft 61 is integrally formed on the left side surface of each variable nozzle 59 (the one side surface in the axial direction). The first nozzle shaft 61 of each variable nozzle 59 is rotatably supported in the corresponding first support hole 51 of the shroud ring 49.
  • a second nozzle shaft 63 is integrally formed concentrically with the first nozzle shaft 61 on the right side surface (the side surface on the other side in the axial direction) of each variable nozzle 59.
  • the second nozzle shaft 63 of each variable nozzle 59 is rotatably supported by the corresponding second support hole 57 of the nozzle ring 53.
  • Each variable nozzle 59 is a both-end holding type having a first nozzle shaft 61 and a second nozzle shaft 63, but the second nozzle shaft 63 is omitted and each variable nozzle 59 is made a cantilever type. Good.
  • the turbine housing body 11 includes a link chamber 65 formed on one axial side of the turbine impeller 35.
  • the link chamber 65 is formed between the turbine housing main body 11 and the turbine housing cover 13, in other words, on the left side of the shroud ring 49 in the turbine housing 9 (opposite the opposite surface).
  • the link chamber 65 has an inner surface 65 a that forms the link chamber 65.
  • the inner surface 65a may be formed to have a clearance that does not interfere with a member accommodated in the link chamber 65.
  • the inner surface 65 a is formed in an annular shape around the axis of the turbine impeller 35.
  • the link chamber 65 includes a storage groove 91 as a storage recess formed on the lower side of the link chamber 65 on the inner surface 65 a and a space inside the storage groove 91, and is condensed on the lower side of the link chamber 65. And a storage area RA for storing water.
  • the storage groove 91 is formed, for example, by cutting the inner surface 65a of the link chamber 65 in a state where the turbine housing body 11 is fixed.
  • a link mechanism (rotating mechanism) 67 for rotating the plurality of variable nozzles 59 in synchronization with the forward and reverse directions (opening and closing directions) is disposed.
  • the link mechanism 67 has a known configuration shown in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-10266 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-71142.
  • a drive ring 69 is provided on the left end side (one axial end side) of the outer peripheral surface of the shroud ring 49 so as to be rotatable around the axis of the turbine impeller 35.
  • the drive ring 69 is rotated in the forward and reverse directions by driving of a rotation actuator 71 such as an electric motor or a negative pressure cylinder.
  • a rotation actuator 71 such as an electric motor or a negative pressure cylinder.
  • the same number of rectangular synchronous engagement joints (synchronous engagement portions) 73 as the variable nozzles 59 are arranged at equal intervals along the circumferential direction via the connecting pins 75.
  • a rectangular drive engagement joint (drive engagement portion) 77 is provided via a connecting pin 79 in a part of the left side surface of the drive ring 69 in the circumferential direction.
  • a nozzle link member 81 is integrally connected to the tip (left end) of the first nozzle shaft 61 of each variable nozzle 59.
  • the front end portion of each nozzle link member 81 is bifurcated and is engaged so as to sandwich the corresponding synchronous engagement joint 73.
  • the turbine housing cover 13 is provided with a drive shaft 83 via a bush 85 so as to be rotatable around an axis parallel to the axis of the turbine impeller 35.
  • the left end portion of the drive shaft 83 (the one end portion in the axial direction) is connected to the rotation actuator 71 via the power transmission mechanism 87 and is connected to the right end portion of the drive shaft 83 (the other end portion in the axial direction).
  • the drive link member 89 is integrally connected.
  • the front end portion of the drive link member 89 is bifurcated and is engaged so as to sandwich the drive engagement joint 77.
  • an arc-shaped storage groove (an example of a storage recess) 91 for storing condensed water is provided on the lowermost side (an example of the lower part) of the link chamber 65 in the turbine housing 9. Is formed.
  • the cross-sectional shape of the storage groove 91 has a rectangular shape.
  • the inner space defined by the storage groove 91 is included in a storage area RA for storing condensed water in the link chamber 65.
  • the dimensions (width, depth, length, etc.) of the storage groove 91 are such that the height position of the reference water surface WS of the condensed water stored in the storage area RA is the lowest part of the link mechanism 67 when a predetermined condensed state is assumed.
  • the predetermined condensed state is a state in which the water vapor contained in the exhaust gas staying in the entire region of the link chamber 65 is completely condensed and liquefied after the engine is stopped (completely condensed and converted into condensed water). State).
  • the condensed water stored in the storage area RA evaporates when the engine is restarted.
  • the number of the storage grooves 91 may be plural.
  • the location where the storage groove 91 is formed is set according to the posture of the variable capacity supercharger 1 in the vehicle (ie, the mounting angle with respect to the vehicle), and the link chamber 65 is the lower side of the link chamber 65 in this posture. It does not have to be on the lowermost side.
  • the cross-sectional shape of the storage groove 91 is not limited to the rectangular shape, and a part of the space inside the storage groove 91 may be out of the storage area RA.
  • the interval between the adjacent variable nozzles 59 may not be constant in consideration of the shape of each variable nozzle 59 and the aerodynamic influence.
  • the interval between the adjacent first support holes 51 and the interval between the adjacent second support holes 57 are also set in accordance with the interval between the variable nozzles 59. The same applies to the interval between adjacent synchronous engagement joints 73.
  • Exhaust gas introduced from the gas introduction port 41 flows from the inlet side to the outlet side of the turbine impeller 35 via the turbine scroll flow path 43, so that the rotational force (rotational torque) is generated using the pressure energy of the exhaust gas.
  • the rotor shaft 19 and the compressor impeller 21 can be rotated integrally with the turbine impeller 35.
  • the air introduced from the air inlet 27 can be compressed and discharged from the air outlet 33 via the diffuser passage 29 and the compressor scroll passage 31, and the air supplied to the engine can be supercharged. (Compressed).
  • variable displacement supercharger 1 When the engine speed is in the high rotation range and the flow rate of exhaust gas is large, the link mechanism 67 is operated by the rotation actuator 71 and the plurality of variable nozzles 59. Is rotated in synchronization with the positive direction (opening direction), thereby increasing the gas flow passage area of the exhaust gas supplied to the turbine impeller 35 (the throat area of the variable nozzle 59), and a large amount of exhaust gas. Supply.
  • the link mechanism 67 is operated by the rotation actuator 71 and the variable nozzles 59 are synchronized in the reverse direction (closed direction).
  • the gas passage area of the exhaust gas supplied to the turbine impeller 35 side is reduced, the flow rate of the exhaust gas is increased, and the work amount of the turbine impeller 35 is sufficiently ensured.
  • the rotational force can be sufficiently and stably generated by the turbine impeller 35 to stably supercharge the air supplied to the engine.
  • the shape of the storage groove 91 is configured such that the height position of the reference water surface WS of the condensed water stored in the storage area RA is lower than the lowest height position of the link mechanism 67. Since the condensed water stored in the storage area RA evaporates by restarting the engine operation, the water vapor contained in the exhaust gas retained in the link chamber 65 is condensed and liquefied after the engine operation is stopped. However, a part of the link mechanism 67 is not immersed in condensed water and frozen. As a result, the stability of the operation of the variable capacity supercharger 1 in a cold region can be sufficiently secured without performing drainage maintenance by simply adding the storage groove 91 as a component of the variable capacity supercharger 1. can do.
  • variable capacity supercharger 1 the components of the variable capacity supercharger 1 are reduced to simplify the configuration of the variable capacity supercharger 1 and the variable capacity supercharger 1 in a cold region. Maintainability can be improved.
  • the storage groove 91 is formed on the inner surface 65a of the link chamber 65 by cutting. That is, the storage groove 91 is formed after the turbine housing body 11 (link chamber 65) is formed by casting (sintering).
  • the posture (mounting angle) of the variable capacity supercharger 1 in the vehicle changes according to the type (specification) of the vehicle. In this embodiment, according to this change, the formation location of the storage groove 91 can be set freely.
  • the storage groove 91 is formed by cutting, it is not necessary to form the storage groove 91 in casting (sintering) of the turbine housing body 11. That is, the dimension of the turbine housing body 11 can be set to the minimum necessary value without considering the formation of the storage groove 91 as long as the mechanical strength is satisfied.
  • the inner surface 65a of the link chamber 65 is not necessarily formed in an annular shape over the entire circumference.
  • the inner surface 65a may form a space for accommodating the drive shaft 83 and the like in a part of the circumferential direction.
  • the inner surface 65a may include a semicircular arc-shaped surface that protrudes (depresses) radially outward from the annular surface.
  • the inner surface 65a may be formed symmetrically.
  • the nozzle ring 53 may be used as the first base ring and the shroud ring 49 may be used as the second base ring.
  • a link mechanism (not shown) is provided in a link chamber (not shown) formed on the right side (opposite side of the facing surface) of the nozzle ring 53 in the turbine housing 9.
  • a plurality of bottomed storage holes (not shown) for storing condensed water may be formed. Good. The scope of rights encompassed by the present invention is not limited to these embodiments.

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Abstract

　タービンハウジング（９）内におけるリンク室（６５）の下部側に、凝縮水を貯留するための貯留溝（９１）が形成される。リンク室（６５）内に滞留した排気ガス中に含まれる水蒸気がエンジンの運転停止後に完全に凝縮液化したと想定した場合に、リンク室（６５）内における貯留溝（９１）の内側の空間を含む貯留エリア（ＲＡ）に貯留する凝縮水の基準水面（ＷＳ）の高さ位置が、リンク機構（６７）の最下部の高さ位置よりも低くなるように貯留溝（９１）が形成されている。

Description

可変容量型過給機及び可変容量型過給機用ハウジングの製造方法
　本発明は、タービンインペラに供給される排気ガスの流路面積（流量）を可変とする可変ノズルユニットを装備した可変容量型過給機及び可変容量型過給機用ハウジングの製造方法に関する。
　近年、可変容量型過給機に装備される可変ノズルユニットについて種々の開発がなされている。いる。可変ノズルユニットの一般的な構成は下記の通りである。
　可変容量型過給機の過給機ハウジング内には、ベースリングがタービンインペラと同心状に設けられている。このベースリングには、複数の支持穴が円周方向に等間隔に貫通形成されている。そして、ベースリングには、複数の可変ノズルがタービンインペラを囲むように円周方向に等間隔に配設されている。各可変ノズルは、タービンインペラの軸心に平行な軸心周りに回動可能である。また、各可変ノズルにおけるタービンインペラの軸方向一方側の側面には、ノズル軸が一体形成されている。各ノズル軸は、ベースリングの対応する支持穴に回動可能に支持されている。
　過給機ハウジング内におけるベースリングの前記軸方向一方側に区画形成した環状のリンク室には、複数の可変ノズルを同期して回動させるためのリンク機構が配設されている。このリンク機構は、複数の可変ノズルのノズル軸に連動連結している。複数の可変ノズルを正方向（開方向）へ同期して回動させると、タービンインペラ側へ供給される排気ガスの流路面積が大きくなる。逆に、複数の可変ノズルを逆方向（閉方向）へ同期して回動させると、前記排気ガスの流路面積が小さくなる。
　一般的に、排気ガスは水蒸気を含んでいる。エンジンの運転が停止すると、水蒸気を含んだ排気ガスがリンク室に滞留する。従って、可変容量型過給機を寒冷地で使用した場合、リンク室内に水蒸気が凝縮（液化）して凍結する。この凍結の際に、リンク機構の一部が凝縮水に浸っていたとすると、エンジンの運転再開時にリンク機構が円滑に動作しなくなる。換言すれば、凝縮水の凍結によって可変ノズルユニットの動作に支障を招くことになる。特許文献１に記載の可変容量型過給機は、このような不具合を改善するための構成を開示している。
特開２０１２－１０２６６０号公報
　特許文献１の可変容量型過給機において、リンク室の貯留水は、当該リンク室に連通する排出孔から排出される。この排出孔は通常、排出ボルトで閉じられている。つまり、貯留水を排出する水抜きメンテナンスでは、排出ボルトを排出孔から取り外し、再び取り付ける作業が毎回必要である。また、この可変容量型過給機は、排出ボルトのように貯留水の排出に用いる専用部品を要するため、その構成が複雑化する。
　本発明は、リンク室内の水抜きを不要にすることでメンテナンスを容易にすることが可能な可変容量型過給機を提供することを目的とする。
　本発明の第１の態様は、エンジンからの排気ガスの圧力エネルギーを利用して、前記エンジンに供給される空気を過給する可変容量型過給機であって、タービンインペラの軸方向一方側に形成されるリンク室を含み、前記タービンインペラを回転可能に収容するハウジングと、前記ハウジング内に配設され、前記タービンインペラに供給される排気ガスの流路面積を可変とする可変ノズルユニットとを備え、前記可変ノズルユニットは、前記ハウジング内に前記タービンインペラと同心状に設けられ、複数の支持穴が円周方向に貫通形成されたベースリングと、前記ベースリングに前記タービンインペラを囲むように円周方向に配設され、前記タービンインペラの軸心に平行な軸心周りに回動可能であって、前記タービンインペラの軸方向一方側の側面に前記ベースリングの対応する前記支持穴に回動可能に支持されるノズル軸が一体形成された複数の可変ノズルと、前記リンク室に配設され、複数の前記可変ノズルの前記ノズル軸に連結し、複数の前記可変ノズルを同期して回動させるためのリンク機構とを備え、前記リンク室は、前記リンク室を形成する内面と、前記内面において前記リンク室の下部側に、切削加工によって形成される貯留凹部と、前記貯留凹部の内側の空間を含み、前記リンク室の下部側に凝縮水を貯留する貯留エリアとを含み、前記貯留凹部は、前記リンク室内に滞留した排気ガス中に含まれる水蒸気が前記エンジンの運転停止後に完全に凝縮液化したと想定した場合に、前記貯留エリアに貯留する凝縮水の基準水面の高さ位置が前記リンク機構の最下部の高さ位置よりも低くなるように形成されることを要旨とする。
　本発明の第２の態様は、タービンインペラに供給される排気ガスの流路面積を可変とする可変ノズルユニットと、前記タービンインペラの軸方向一方側に形成され、前記可変ノズルユニットの複数の可変ノズルを同期して回動させるためのリンク機構を収容するリンク室であって、前記リンク室を形成する内面を有するリンク室を含み、前記タービンインペラを回転可能に収容するハウジングとを備え、エンジンからの排気ガスの圧力エネルギーを利用して、前記エンジンに供給される空気を過給する可変容量型過給機用ハウジングの製造方法であって、前記内面において前記リンク室の下部側に、凝縮水を貯留する貯留エリアに含まれる内側の空間を画成する貯留凹部を切削加工によって形成し、前記貯留凹部は、前記リンク室内に滞留した排気ガス中に含まれる水蒸気が前記エンジンの運転停止後に完全に凝縮液化したと想定した場合に、前記貯留エリアに貯留する凝縮水の基準水面の高さ位置が前記リンク機構の最下部の高さ位置よりも低くなるように形成されることを要旨とする。
　なお、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「設けられ」とは、直接的に設けられたことの他に、別部材を介して間接的に設けられたことを含む意であって、「配設され」とは、直接的に配設されたことの他に、別部材を介して間接的に配設されたことを含む意である。また、「前記ベースリングに前記タービンインペラを囲むように円周方向に等間隔に配設され」とは、前記軸方向に離隔対向した一対の前記ベースリングの間に前記タービンインペラを囲むように円周方向に等間隔に配設されたことを含む意である。更に、「下部」とは、可変容量型過給機を車両等に搭載した状態における下部位置のことをいい、「最下部」とは、可変容量型過給機を車両等に搭載した状態における最下部位置のことをいい、「貯留凹部」とは、円弧状の貯留溝、有底の貯留穴を含む意である。
　本発明によれば、リンク室内の水抜きを不要にすることでメンテナンスを容易にすることが可能な可変容量型過給機を提供することができる。
図１は、図２におけるI-I線に沿った図である。 図２は、図３における矢視部IIの拡大図である。 図３は、本発明の実施形態に係る可変容量型過給機の正断面図である。 図４は、図２におけるIV-IV線に沿った図である。 図５は、図１に相当する図であって、貯留溝の別態様を示す図である
　本発明の実施形態について図１から図５を参照して説明する。なお、図面に示すといる。「Ｌ」は、左方向、「Ｒ」は、右方向、「Ｕ」は、上方向、「Ｄ」は、下方向である。
　図３に示すように、本実施形態に係る可変容量型過給機１は、エンジン（図示省略）からの排気ガスの圧力エネルギーを利用して、エンジンに供給される空気を過給（圧縮）する。
　可変容量型過給機１は、所定の金型を用いた鋳造或いは焼結によって形成された過給機ハウジング（ハウジング）３を具備している。この鋳造又は焼結の各工程は周知のものを採用しておりここでは詳細な説明を割愛する。過給機ハウジング３は、センターハウジングとしてのベアリングハウジング５と、このベアリングハウジング５の右側に設けられた第１サイドハウジングとしてのコンプレッサハウジング７と、ベアリングハウジング５の左側に設けられた第２サイドハウジングとしてのタービンハウジング９とを備えている。また、タービンハウジング９は、ベアリングハウジング５の左側に設けられたタービンハウジング本体１１と、このタービンハウジング本体１１の左側に設けられたタービンハウジングカバー１３とを備える。
　ベアリングハウジング５内には、複数のラジアルベアリング１５及び複数のスラストベアリング１７が設けられている。また、複数のベアリング１５，１７には、左右方向へ延びたロータ軸（タービン軸）１９が回転可能に設けられている。換言すれば、ベアリングハウジング５には、ロータ軸１９が複数のベアリング１５，１７を介して回転可能に設けられている。
　コンプレッサハウジング７内には、コンプレッサインペラ２１がその軸心（換言すれば、ロータ軸１９の軸心）周りに回転可能に設けられている。コンプレッサインペラ２１は、遠心力を利用して空気を圧縮する。また、コンプレッサインペラ２１は、ロータ軸１９の右端部に一体的に連結されたコンプレッサディスク（コンプレッサホイール）２３と、このコンプレッサディスク２３の外周面（ハブ面）に周方向に等間隔に設けられた複数のコンプレッサブレード２５とを備えている。
　コンプレッサハウジング７におけるコンプレッサインペラ２１の入口側（コンプレッサハウジング７の右側）には、空気を導入するための空気導入口２７が形成されている。この空気導入口２７は、空気を浄化するエアクリーナ（図示省略）に接続される。また、ベアリングハウジング５とコンプレッサハウジング７との間におけるコンプレッサインペラ２１の出口側には、圧縮された空気を昇圧する環状のディフューザ流路２９が形成されている。このディフューザ流路２９は、空気導入口２７に連通している。更に、コンプレッサハウジング７の内部には、渦巻き状のコンプレッサスクロール流路３１が形成されている。このコンプレッサスクロール流路３１は、ディフューザ流路２９に連通している。そして、コンプレッサハウジング７の適宜位置には、圧縮された空気を排出するための空気排出口３３が形成されている。この空気排出口３３は、コンプレッサスクロール流路３１に連通してあって、エンジンの吸気マニホールド（図示省略）に接続される。
　図２及び図３に示すように、タービンハウジング９内には、タービンインペラ３５が、その軸心（換言すれば、ロータ軸１９の軸心）周りに回転可能に設けられている。換言すれば、タービンハウジング９は、タービンインペラ３５を回転可能に収容する。タービンインペラ３５は、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力（回転トルク）を発生させる。また、タービンインペラ３５は、ロータ軸１９の左端部に一体的に設けられたタービンディスク（タービンホイール）３７と、このタービンディスク３７の外周面（ハブ面）に周方向に等間隔に設けられた複数のタービンブレード３９とを備えている。
　タービンハウジング９（タービンハウジング本体１１）の適宜位置には、排気ガスを導入するためのガス導入口４１（図１参照）が形成されている。このガス導入口４１は、エンジンの排気マニホールド（図示省略）に接続可能である。また、タービンハウジング９（タービンハウジング本体１１）の内部には、渦巻き状のタービンスクロール流路４３が形成されている。このタービンスクロール流路４３は、ガス導入口４１に連通している。更に、タービンハウジング９（タービンハウジングカバー１３）におけるタービンインペラ３５の出口側（タービンハウジング９の左側）には、排気ガスを排出するためのガス排出口４５が形成されている。このガス排出口４５は、排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置（図示省略）に接続される。
　タービンハウジング９内には、可変ノズルユニット４７が配設されている。可変ノズルユニット４７は、タービンインペラ３５側へ供給される排気ガスの流路面積（流量）を可変とする。
　図２に示すように、タービンハウジング９内には、第１リングベースとしてシュラウドリング４９がタービンインペラ３５と同心状に設けられている。このシュラウドリング４９は、複数のタービンブレード３９の外縁を覆うようになっている。また、シュラウドリング４９には、複数の第１支持穴５１が円周方向に等間隔に貫通形成（形成）されている。
　シュラウドリング４９に対してタービンインペラ３５の軸方向（左右方向）に離隔対向した位置には、第２ベースリングとしてノズルリング５３が複数の連結ピン５５を介してシュラウドリング４９と一体的かつ同心状に設けられている。また、ノズルリング５３には、複数の第２支持穴５７がシュラウドリング４９の複数の第１支持穴５１に整合するように円周方向に等間隔に貫通形成（形成）されている。ここで、複数の連結ピン５５は、シュラウドリング４９の対向面とノズルリング５３の対向面との間隔を設定する機能を有している。
　シュラウドリング４９の対向面とノズルリング５３の対向面との間には、複数の可変ノズル５９がタービンインペラ３５を囲むように円周方向に等間隔に配設されている。各可変ノズル５９は、タービンインペラ３５の軸心に平行な軸心周りに正逆方向（開閉方向）へ回動可能である。また、各可変ノズル５９の左側面（前記軸方向一方側の側面）には、第１ノズル軸６１が一体形成されている。各可変ノズル５９の第１ノズル軸６１は、シュラウドリング４９の対応する第１支持穴５１に回動可能に支持されている。更に、各可変ノズル５９の右側面（前記軸方向他方側の側面）には、第２ノズル軸６３が第１ノズル軸６１と同心状に一体形成されている。各可変ノズル５９の第２ノズル軸６３は、ノズルリング５３の対応する第２支持穴５７に回動可能に支持されている。なお、各可変ノズル５９は、第１ノズル軸６１と第２ノズル軸６３を有した両持ちタイプであるが、第２ノズル軸６３を省略して、各可変ノズル５９を片持ちタイプにしてもよい。
　タービンハウジング本体１１は、タービンインペラ３５の軸方向一方側に形成されるリンク室６５を含む。リンク室６５は、タービンハウジング本体１１とタービンハウジングカバー１３の間、換言すれば、タービンハウジング９内におけるシュラウドリング４９の左側（対向面の反対側）に形成されている。リンク室６５は、当該リンク室６５を形成する内面６５ａを有する。この内面６５ａは、リンク室６５に収容される部材と干渉しない程度のクリアランスをもつように形成してもよい。例えば、内面６５ａは、タービンインペラ３５の軸心周りに環状に形成される。後述するように、リンク室６５は、内面６５ａにおいてリンク室６５の下部側に形成される貯留凹部としての貯留溝９１と、貯留溝９１の内側の空間を含み、リンク室６５の下部側に凝縮水を貯留する貯留エリアＲＡとを含む。貯留溝９１は、例えば、タービンハウジング本体１１を固定した状態でリンク室６５の内面６５ａを切削加工することで形成される。このリンク室６５内には、複数の可変ノズル５９を正逆方向（開閉方向）へ同期して回動させるためのリンク機構（回動機構）６７が配設されている。リンク機構６７は、例えば特開２０１２－１０２６６号公報（前記特許文献１）及び特開２０１０－７１１４２号公報に示す公知の構成からなるものである。
　リンク機構６７の具体的な構成について説明する。図２及び図４に示すように、シュラウドリング４９の外周面の左端側（前記軸方向一端側）には、駆動リング６９がタービンインペラ３５の軸心周りに回動可能に設けられている。この駆動リング６９は、電動モータ又は負圧シリンダ等の回動アクチュエータ７１の駆動によって正逆方向へ回動する。また、駆動リング６９の左側面には、可変ノズル５９と同数の矩形の同期係合ジョイント（同期係合部）７３が連結ピン７５を介して円周方向に沿って等間隔に配設されている。駆動リング６９の左側面の周方向の一部には、矩形の駆動係合ジョイント（駆動係合部）７７が連結ピン７９を介して設けられている。
　各可変ノズル５９の第１ノズル軸６１の先端部（左端部）には、ノズルリンク部材８１が一体的に連結されている。各ノズルリンク部材８１の先端側部分は、二股に分岐してあって、対応する同期係合ジョイント７３を挟むように係合している。また、タービンハウジングカバー１３には、駆動軸８３がタービンインペラ３５の軸心に平行な軸心周りに回動可能にブッシュ８５を介して設けられている。更に、駆動軸８３の左端部（前記軸方向一端部）は、動力伝達機構８７を介して回動アクチュエータ７１に接続されてあって、駆動軸８３の右端部（前記軸方向他端部）には、駆動リンク部材８９が一体的に連結されている。この駆動リンク部材８９の先端側部分は、二股に分岐してあって、駆動係合ジョイント７７を挟むように係合している。
　図１及び図２に示すように、タービンハウジング９内におけるリンク室６５の最下部（下部の一例）側には、凝縮水を貯留するための円弧状の貯留溝（貯留凹部の一例）９１が形成されている。この貯留溝９１の断面形状は、矩形形状を呈している。貯留溝９１によって画成される内側の空間は、リンク室６５内において凝縮水を貯留するための貯留エリアＲＡに含まれている。貯留溝９１の寸法（幅、深さ、長さ等）は、所定の凝縮状態を想定した場合に、貯留エリアＲＡに貯留する凝縮水の基準水面ＷＳの高さ位置がリンク機構６７の最下部の高さ位置よりも低くなるように、設定されている。ここで、所定の凝縮状態とは、リンク室６５内の全域に滞留した排気ガス中に含まれる水蒸気がエンジンの運転停止後に完全に凝縮液化した状態（完全に凝縮して凝縮水に変換された状態）のことをいう。また、可変容量型過給機１において、貯留エリアＲＡに貯留した凝縮水は、エンジンの運転再開によって蒸発する。
　なお、図５に示すように、貯留溝９１の個数は、複数であってもよい。貯留溝９１の形成箇所は、車両内の可変容量型過給機１の姿勢（即ち、車両に対する取り付け角度）に応じて、設定され、この姿勢におけるリンク室６５の下部側であればリンク室６５の最下部側でなくてもよい。また、貯留溝９１の断面形状は、矩形形状に限定されるものでなく、貯留溝９１の内側の空間の一部は、貯留エリアＲＡから外れていてもよい。
　また、隣接した可変ノズル５９の間隔は、個々の可変ノズル５９の形状及び空力的な影響を考慮して、一定でなくてもよい。この場合、隣接した第１支持穴５１の間隔、隣接した第２支持穴５７の間隔も可変ノズル５９の間隔に合わせて設定される。隣接した同期係合ジョイント７３の間隔についても同様である。
　続いて、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。
　ガス導入口４１から導入した排気ガスがタービンスクロール流路４３を経由してタービンインペラ３５の入口側から出口側へ流通することにより、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力（回転トルク）を発生させて、ロータ軸１９及びコンプレッサインペラ２１をタービンインペラ３５と一体的に回転させることができる。これにより、空気導入口２７から導入した空気を圧縮して、ディフューザ流路２９及びコンプレッサスクロール流路３１を経由して空気排出口３３から排出することができ、エンジンに供給される空気を過給（圧縮）することができる。
　可変容量型過給機１の運転中、エンジン回転数が高回転域にあって、排気ガスの流量が多い場合には、回動アクチュエータ７１によってリンク機構６７を作動させつつ、複数の可変ノズル５９を正方向（開方向）へ同期して回動させることにより、タービンインペラ３５側へ供給される排気ガスのガス流路面積（可変ノズル５９のスロート面積）を大きくして、多くの排気ガスを供給する。一方、エンジン回転数が低回転域にあって、排気ガスの流量が少ない場合には、回動アクチュエータ７１によってリンク機構６７を作動させつつ、複数の可変ノズル５９を逆方向（閉方向）へ同期して回動させることにより、タービンインペラ３５側へ供給される排気ガスのガス流路面積を小さくして、排気ガスの流速を高めて、タービンインペラ３５の仕事量を十分に確保する。これにより、排気ガスの流量の多少に関係なく、タービンインペラ３５によって回転力を十分かつ安定的に発生させて、エンジンに供給される空気を安定的に過給することができる
　所定の凝縮状態を想定した場合に、貯留エリアＲＡに貯留する凝縮水の基準水面ＷＳの高さ位置がリンク機構６７の最下部の高さ位置よりも低くなるように貯留溝９１の形状が構成され、貯留エリアＲＡに貯留した凝縮水がエンジンの運転再開によって蒸発するようになっているため、エンジンの運転停止後に、リンク室６５内に滞留した排気ガス中に含まれる水蒸気が凝縮液化しても、リンク機構６７の一部が凝縮水に浸って凍結することがない。これにより、貯留溝９１を可変容量型過給機１の構成要素として付加するだけで、水抜きメンテナンスを行うことなく、寒冷地における可変容量型過給機１の動作の安定性を十分に確保することができる。
　従って、本実施形態によれば、可変容量型過給機１の構成要素を減らして、可変容量型過給機１の構成の簡略化を図ると共に、寒冷地における可変容量型過給機１のメンテナンス性を向上させることができる。
　また、貯留溝９１は、リンク室６５の内面６５ａに切削加工によって形成される。すなわち、貯留溝９１は、タービンハウジング本体１１（リンク室６５）を鋳造（焼結）によって形成した後に形成される。車両内の可変容量型過給機１の姿勢（取り付け角度）は、当該車両の種類（仕様）に応じて変化する。本実施形態では、この変化に合わせて、貯留溝９１の形成箇所を自由に設定できる。また、貯留溝９１を切削加工によって形成するので、タービンハウジング本体１１の鋳造（焼結）において貯留溝９１を形成する必要がない。即ち、タービンハウジング本体１１の寸法を、機械的な強度が満たされる限り、貯留溝９１の形成を考慮することなく必要最小限の値に設定できる。上述の通り、リンク室６５の内面６５ａは、必ずしも全周に亘って環状に形成されなくてもよい。切削加工によってタービンハウジング本体１１に貯留溝９１を形成できる限り、内面６５ａは、周方向の一部に駆動軸８３などを収容するための空間を形成してもよい。例えば、内面６５ａは、上述の環状の面から径方向外側に突出する（窪む）半円弧状の面を含んでもよい。一方、駆動軸８３などを収容するための空間が不要な場合などでは、内面６５ａは軸対称に形成されてもよい。
　本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、例えば、次のように種々の態様で実施可能である。
　即ち、シュラウドリング４９を第１ベースリングとしかつノズルリング５３を第２ベースリングとする代わりに、ノズルリング５３を第１ベースリングとしかつシュラウドリング４９を第２ベースリングとしてもよい。この場合には、タービンハウジング９内におけるノズルリング５３の右側（対向面の反対面側）に形成したリンク室（図示省略）内にリンク機構（図示省略）が設けられる。また、タービンハウジング９内におけるリンク室６５の下部側に貯留溝９１が形成される代わりに、凝縮水を貯留するための有底の複数の貯留穴（図示省略）が形成されるようにしてもよい。本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されない。
ＲＡ　　貯留エリア
ＷＳ　　基準水面
　１　　可変容量型過給機
　３　　過給機ハウジング
　５　　ベアリングハウジング
　７　　コンプレッサハウジング
　９　　タービンハウジング
１１　　タービンハウジング本体
１３　　タービンハウジングカバー
１９　　ロータ軸
２１　　コンプレッサインペラ
３５　　タービンインペラ
４７　　可変ノズルユニット
４９　　シュラウドリング
５１　　第１支持穴
５３　　ノズルリング
５７　　第２支持穴
５９　　可変ノズル
６１　　第１ノズル軸
６３　　第２ノズル軸
６５　　リンク室
６７　　リンク機構
９１　　貯留溝

Claims (10)

  1. 　エンジンからの排気ガスの圧力エネルギーを利用して、前記エンジンに供給される空気を過給する可変容量型過給機であって、
    　タービンインペラの軸方向一方側に形成されるリンク室を含み、前記タービンインペラを回転可能に収容するハウジングと、
    　前記ハウジング内に配設され、前記タービンインペラに供給される排気ガスの流路面積を可変とする可変ノズルユニットと
    を備え、
    　前記可変ノズルユニットは、
    　前記ハウジング内に前記タービンインペラと同心状に設けられ、複数の支持穴が円周方向に貫通形成されたベースリングと、
    　前記ベースリングに前記タービンインペラを囲むように円周方向に配設され、前記タービンインペラの軸心に平行な軸心周りに回動可能であって、前記タービンインペラの軸方向一方側の側面に前記ベースリングの対応する前記支持穴に回動可能に支持されるノズル軸が一体形成された複数の可変ノズルと、
    　前記リンク室に配設され、複数の前記可変ノズルの前記ノズル軸に連結し、複数の前記可変ノズルを同期して回動させるためのリンク機構とを備え、
    　前記リンク室は、前記リンク室を形成する内面と、
    　前記内面において前記リンク室の下部側に、切削加工によって形成される貯留凹部と、
    　前記貯留凹部の内側の空間を含み、前記リンク室の下部側に凝縮水を貯留する貯留エリアとを含み、
    　前記貯留凹部は、前記リンク室内に滞留した排気ガス中に含まれる水蒸気が前記エンジンの運転停止後に完全に凝縮液化したと想定した場合に、前記貯留エリアに貯留する凝縮水の基準水面の高さ位置が前記リンク機構の最下部の高さ位置よりも低くなるように形成されることを特徴とする可変容量型過給機。
  2. 　前記貯留エリアに貯留した凝縮水が前記エンジンの運転再開によって蒸発するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型過給機。
  3. 　前記貯留凹部は、円弧状の貯留溝であることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型過給機。
  4. 　前記貯留凹部は、円弧状の貯留溝であることを特徴とする請求項２に記載の可変容量型過給機。
  5. 　前記リンク室の前記内面は前記タービンインペラの軸心周りに環状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型過給機。
  6. 　前記リンク室の前記内面は前記タービンインペラの軸心周りに環状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の可変容量型過給機。
  7. 　前記リンク室の前記内面は前記タービンインペラの軸心周りに環状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の可変容量型過給機。
  8. 　前記リンク室の前記内面は前記タービンインペラの軸心周りに環状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の可変容量型過給機。
  9. 　タービンインペラに供給される排気ガスの流路面積を可変とする可変ノズルユニットと、前記タービンインペラの軸方向一方側に形成され、前記可変ノズルユニットの複数の可変ノズルを同期して回動させるためのリンク機構を収容するリンク室であって、前記リンク室を形成する内面を有するリンク室を含み、前記タービンインペラを回転可能に収容するハウジングとを備え、エンジンからの排気ガスの圧力エネルギーを利用して、前記エンジンに供給される空気を過給する可変容量型過給機用ハウジングの製造方法であって、
    　前記内面において前記リンク室の下部側に、凝縮水を貯留する貯留エリアに含まれる内側の空間を画成する貯留凹部を切削加工によって形成し、
    　前記貯留凹部は、前記リンク室内に滞留した排気ガス中に含まれる水蒸気が前記エンジンの運転停止後に完全に凝縮液化したと想定した場合に、前記貯留エリアに貯留する凝縮水の基準水面の高さ位置が前記リンク機構の最下部の高さ位置よりも低くなるように形成されることを特徴とする可変容量型過給機用ハウジングの製造方法。
  10. 　前記リンク室の前記内面は前記タービンインペラの軸心周りに環状に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の可変容量型過給機用ハウジングの製造方法。
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