WO2014128898A1

WO2014128898A1 - タービン動翼

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Publication number: WO2014128898A1
Application number: PCT/JP2013/054409
Authority: WO
Inventors: 豊隆吉田; 横山　隆雄; 東森　弘高
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 2013-02-21
Filing date: 2013-02-21
Publication date: 2014-08-28
Also published as: EP2960462A1; CN104937236B; CN104937236A; JPWO2014128898A1; US20150361802A1; JP6025961B2; EP2960462B1; US10006297B2; EP2960462A4

Abstract

　ラジアルタービンのタービン動翼において、特に可変ノズルを備えた可変容量タービンにおいて、タービン動翼の高次の共振を、装置を大型化せずに、簡単な構造で抑制することを目的とし、ラジアルタービンのタービン動翼において、タービン動翼３はハブ面上に複数枚設けられるとともに、各タービン動翼３は、ガス流に沿う前縁３ａから後縁３ｂまでの翼長さにおける前縁から所定の位置に、少なくとも翼高さの中間部３ｅにおける断面形状の翼厚さが、前縁側の翼厚ｔ１に対して急激に増大する翼厚変化部４１、４２を有し、該翼厚変化部を介して翼厚ｔ２に増大することを特徴とする。

Description

タービン動翼

　本発明は、排気ターボチャージャ等に用いられるラジアルタービンのタービン動翼に関し、特にタービン動翼の共振回避技術に関する。

　自動車等に用いられるエンジンにおいて、エンジンの出力を向上させるために、エンジンの排気ガスのエネルギでタービンを回転させ、回転軸を介してタービンと直結させた遠心圧縮機で吸入空気を圧縮してエンジンに供給する排気ターボ過給機が広く知られている。

　かかる排気ターボ過給機に用いられるタービンのタービン動翼は、タービン動翼の周囲の構造によって、タービンハウジング内を流れる排ガス流に流動ひずみが生じ、該流動ひずみが励振源となり、タービン動翼が共振して高サイクル疲労を発生するリスクがある。

　例えば、図８に示すように、タービンホイールＴＷを収納するケーシング内の流速は壁面に近いほど低下するため、タービンケーシング０１０のスクロール部の終端部と始端部との合流する箇所である舌部０１２付近では、排ガス流速が低下するため、排ガス流の流動ひずみＥが生じ、励振源となりやすい。そのため、タービン動翼の固有振動数を運転領域内からはずすように調整する必要がある。

　特に、可変容量ターボ（ＶＧターボ（Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｇｅｏｍｅｔｒｙ））では、図９に示すように、タービンホイールＴＷの上流の静翼ノズル０１４の下流端において発生するノズルウェーク（ノズル交流渦）Ｆが、励振源となり高サイクル疲労リスクが生じる。
　この場合、ノズル枚数×回転数が励振周波数になり、共振が比較的高い周波数である高次モード、特に２次モードで起こりやすくなる。

　このように、可変容量ターボでは共振が比較的高い周波数である高次モード、特に２次モードで起こりやすくなるため、回転数が高い運転領域で２次モードの共振が回避できない場合は、静翼のノズル開度を制限して動翼にかかる加振力を抑えることで、高サイクル疲労を回避する手段がとられ、運転範囲内で自在に流量を調整できるＶＧターボの特性を十分に生かしきれない課題があった。

　なお、タービン動翼の共振モードは、図１０Ａに１次モードの例を示し、タービン動翼０１６の後縁の翼高さ方向の先端部分に大きい振幅部Ｓ１が生じる。また、図１０Ｂに２次モードの例を示し、タービン動翼０１６の前縁及び後縁の翼高さ方向の先端部分のそれぞれに大きい振幅部Ｓ２、Ｓ３を生じ、その強振幅部のＳ２とＳ３との間に節Ｓ４となる部分が生じる。

　一方、可変ノズルを用いた可変容量型タービンにおいて、動翼タービン翼にかかる加振力を低減してタービン翼の共振を抑制する先行技術として、特許文献１（特開２００９－１８５６８６号公報）を挙げることができる。
　この特許文献１には、タービン翼が設けられたタービンホイールの周囲にノズルベーンを配置し、該ノズルベーンをベーンシャフトで軸支して回動可能とし、ノズルベーンの翼角を調整しノズルの開口面積を調整する可変容量型タービンであって、前記ノズルベーンのベーンシャフトを円に沿って所定のピッチで配列し、前記円の中心を前記タービンホイールの回転中心から径方向に偏心させる技術が示されている。

特開２００９－１８５６８６号公報

　しかしながら、特許文献１に示される技術は、ノズルベーンのベーンシャフトを円に沿って所定のピッチで配列し、該円の中心をタービンホイールの回転中心から径方向に偏心させるものであるため、径方向の偏心分だけ可変容量型タービンが大型化するものであり、車両への搭載性の悪化を招く。

　本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、ラジアルタービンのタービン動翼において、特に可変ノズルを備えた可変容量タービンにおいて、タービン動翼の高次の共振を、装置を大型化せずに、簡単な構造で抑制することを目的とする。

　本発明はかかる目的を達成するため、作動ガスが流入するタービンケーシングに形成された渦巻状のスクロールの内側に配置されて、前記スクロールを通って径方向外側から内側に流入する作動ガスによって回転駆動されるラジアルタービンのタービン動翼において、
　前記タービン動翼はハブ面上に複数枚設けられるとともに、各タービン動翼は、ガス流に沿う前縁から後縁までの翼長さにおける前縁から所定の位置に、少なくとも翼高さの中間部における断面形状の翼厚さが、前縁側の翼厚に対して急激に上昇する翼厚変化部を有していることを特徴とする。

　かかる発明によれば、少なくとも翼高さの中間部における断面形状は、前縁側が薄く、前記翼厚変化部を境に厚くなり、変化部分にくびれが生じるように急激に変化している形状を特徴としている。
　このような形状によって、翼面の一部（翼の長さ方向の中間部分）の剛性を高め、一部（翼の長さ方向の前縁部分）の質量を低減することができる。それによって、動翼の固有振動数を調整でき、前縁側を薄くして質量低減によって２次の固有振動数を高く調整することが可能になる。

　具体的には、前記翼厚変化部によって翼厚が増大した位置に、タービン動翼の２次モード共振における節の部分が位置されるとよい。

　このように、翼厚が増大して強度が向上した箇所に２次モード共振における節の部分に位置させることによって振動の抑制効果を高め、さらに、動翼の前後の振れる部分においては、質量を軽量化することで、動翼の固有振動数を上昇させて、常用運転領域においての２次共振を回避することが可能になる。

　また、本発明において好ましくは、前記ラジアタービンは、回転駆動されるタービン動翼へのガス入口流路に、ノズル回転軸に取り付けられた可変ノズルを設け、該可変ノズルをノズル駆動手段によって前記ノズル回転軸の軸心回りに回転させてその翼角を変化させることにより、タービン容量を変化させるように構成した可変容量タービンであるとよい。

　すなわち、タービン動翼の周囲に配設される可変ノズルによって、タービン動翼にはノズル枚数×回転数が励振源となって、比較的高い周波数である高次モード、特に２次モードでの共振が起こり易いため、可変容量タービンにおけるタービン動翼の２次モード共振の回避への効果が大きい。

　また、本発明において好ましくは、前記翼厚変化部は、動翼本体の圧力面側及び負圧面側の両方の面に翼高さ方向の断面形状の中心線に対して略対称形状に形成されるとよい。

　このように、翼厚変化部を、動翼本体の圧力面側及び負圧面側の両方の面に、翼高さ方向の断面形状の中心線に対して略対称形状に形成されるため、タービン動翼の圧力面側と負圧面側の質量バランスがとられて、ノズル回転軸の軸心回りの回転が安定化する。

　また、本発明において好ましくは、前記翼厚変化部は、動翼本体の圧力面側若しくは負圧面側の何れか一方に形成されるとよい。

　このように、翼厚変化部を動翼の圧力面側、または負圧面側にのみ形成して、他側の面は、なだらかに変化する形状を有している。従って、翼厚変化部において流れのよどみを生じさせないため、作動ガスの流れ損失に大きな影響を与えずに動翼の共振を防止できる。

　また、本発明において好ましくは、前記ラジアルタービンのタービンホイールは、翼の背面に設けられる背板が切り欠かれているスラカップ形であるとよい。

　翼背面の背板が切り欠かれているスカラップ形のタービンホイールでは翼前縁部分の根元がボス部で保持されていないため、前縁部分の翼厚を増大させると質量が大きくなり、固有振動数が低下しやすくなる。そこで、スカラップ形のタービンホイールに本発明を用いることで前縁部分の翼厚を低減して固有振動数を上昇でき、常用回転領域において、２次共振を回避することができる。さらに、前縁付近の翼厚低減によって質量低減効果が得られる。

　また、本発明において好ましくは、図５に示すように前記翼厚変化部は、作動ガスの流れ方向に沿った翼の全長に対して、前縁から０．１～０．６の範囲に設けられるとよい。

　このように、作動ガスの流れ方向に沿った翼の全長に対して、前縁から０．１～０．６の範囲に前記翼厚変化部を形成している。この下限値の０．１は、スカラップ形の背板がない範囲が、前縁から翼全長の略０．１～０．２の範囲に設けられているため、その範囲では翼厚を薄い状態として、スカラップ形状との相乗効果によって前縁部分の質量を軽量化することを狙って、下限値を０．１として設定している。
　また、上限の０．６は、２次モードの共振における節の位置が略０．６内の範囲には入ることが試験若しくは計算によって確認されたことに基づくものである。

　従って、翼厚変化部が前記前縁から０．１～０．６の範囲に設けられることによって、背板が存在しないことによる軽量化と、２次モードの節を翼厚の厚い部分に位置させることによる節部分の強度向上との関係を満足させることで、スカラップ形のタービンホイールを用いることにより、２次モードの共振を効果的に回避可能となる。

　また、本発明において好ましくは、前記背板がない部分における翼厚は、シュラウド部の翼厚とほぼ同じ厚さに形成されるとよい。

　このように、スカラップ形のタービンホイールで背板がない領域（図１のＤの領域）に対応する動翼の翼厚は、シュラウド部の翼厚と同一とすることによって、前縁部分の領域の軽量化が一層図られて、固有振動数を確実に上昇できるようになる。

　本発明によれば、ラジアルタービンのタービン動翼において、特に、可変ノズルを備えた可変容量タービンにおいて、タービン動翼の高次の共振、特に２次の共振を、装置を大型化せずに、簡単な構造で抑制することができる。

本発明に係るタービン動翼の子午面形状を示す説明図である。タービン動翼のシュラウド部の矢印Ａ方向から見た翼断面形状を示し、第１実施形態を示す。図２Ａの対応図であり、第２実施形態を示す。図２Ａの対応図であり、第３実施形態を示す。図２Ａの対応図であり、従来形状を示す。タービン動翼の高さ方向中間部の矢印Ｂ方向から見た翼断面形状を示し、第１実施形態の動翼を示す。図３Ａの対応図であり、第２実施形態を示す。図３Ａの対応図であり、第３実施形態を示す。図３Ａの対応図であり、従来形状を示す。タービン動翼のハブ部の矢印Ｃ方向から見た翼断面形状を示し、第１実施形態の動翼を示す。図４Ａの対応図であり、第２実施形態を示す。図４Ａの対応図であり、第３実施形態を示す。図４Ａの対応図であり、従来形状を示す。動翼のガス流れ方向の所定位置におけるシュラウド部の翼厚に対する翼厚比率を示す。図５対応図であり、従来の動翼の翼厚の特性を示す説明図である。本発明が適用される可変容量ターボチャージャの全体構成図である。ターボチャージャのタービンケーシングの舌部における励振源の説明図である。可変容量ターボチャージャのノズルによる励振源の説明図である。タービン動翼の共振モードを示し、１次モードの場合を示す。タービン動翼の共振モードを示し、２次モードの場合を示す。

　以下、本発明に係る実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。　

　図７は、本発明にかかるタービン動翼３が、可変ノズル機構付き排気ターボチャージャ１に適用される例を示す。
　図７において、タービンケーシング５の外周部には渦巻状に形成されたスクロール７が形成されている。
　このタービンケーシング５内に収納されたラジアルタービン９は、コンプレッサ（図示省略）と同軸に設けられたタービンシャフト１１によってコンプレッサと連結されている。また、タービンシャフト１１は軸受ハウジング１３に軸受１５を介して回転自在に支持されている。また、タービンシャフト１１は回転軸心Ｋ回りに回転するようになっている。

　ラジアルタービン９は、タービンシャフト１１と該タービンシャフト１１の端部にシール部１７を介して接合されたタービンホイール１９とによって構成され、このタービンホイール１９は、ハブ２１とハブの外周面上に設けられた複数枚のタービン動翼３とによって構成されている。

　前記スクロール７の内周側で、タービン動翼３の周囲を円周方向等間隔に複数枚のノズルベーン（可変ノズル）２３が配置されている。さらに、このノズルベーン２３に連結されたノズル軸２５が軸受ハウジング１３に固定されたノズルマウント２７に回動可能に支持され、該ノズル軸２５を図示しないノズル駆動手段によって回動することで、ノズルベーン２３の翼角を変化させてタービン容量を変化させる。
　ノズルベーン２３の翼角を変化させてタービン容量を変化させる可変ノズル機構３１が設けられている。この可変ノズル機構３１を有して可変容量タービン３２が構成されている。

　また、前記ノズルベーン２３は、ノズルマウント２７と、該ノズルマウント２７に結合ピン３３によって隙間を介在して結合された環状のノズルプレート３５との間に配置されており、該ノズルプレート３５は前記タービンケーシング５の取付け部に嵌合して取り付けられている。

　ハブ２１の外周面上に取り付けられたタービン動翼３の子午面形状は、図１に示す形状をしている。タービン動翼３は、排ガスがスクロール７から流入して、径方向を外側から内側に流れ込み軸方向に排出する排ガスのエネルギによって回転駆動力を発生する。

　また、タービン動翼３には、上流側の縁部である前縁３ａと、下流側の縁部である後縁３ｂと、径方向外側の縁部である外周縁のシュラウド部３ｃを有しており、この外周縁のシュラウド部３ｃは、タービンケーシング５のケーシングシュラウド部３７によって覆われ、シュラウド部３ｃは、ケーシングシュラウド部３７の内表面の近傍を通過するように配置されている。また、ハブ２１の面上のハブ部３ｄが形成されている。

　また、ハブ２１はタービン動翼３の背面の上端までは存在しない構造であり、所謂スカラップ形状となっており、タービン動翼３の背面は、Ｈの部分には、ハブ若しくは背板が存在せず、タービン動翼３のハブ側の端縁が存在する構造となっている。

（第１実施形態）
　次に、図２Ａ、図３Ａ、図４Ａを参照してタービン動翼３の形状についての第１実施形態について説明する。第１実施形態は、翼厚変化部４１、４２が、タービン動翼３の両面側に形成されている。
　図２Ａは、図１においてタービン動翼３のシュラウド部３ｃを矢印Ａ方向から見た翼断面形状を示し、図３Ａは、図１においてタービン動翼３の中間部３ｅを矢印Ｂ方向から見た翼断面形状を示し、図４Ａは、図１においてタービン動翼３のハブ部３ｄを矢印Ｃ方向から見た翼断面形状を示す。

　シュラウド部３ｃは、図２Ａのように、タービン動翼３の全長に渡って略同一の翼厚ｔ１を有して形成されている。

　中間部３ｅは、図３Ａのように、翼高さの略中央部における翼厚を示し、圧力面側ｆａと負圧面側ｆｂとに、それぞれ翼厚が大きく変化する翼厚変化部４１、４２がそれぞれの面側に形成されている。該翼厚変化部４１、４２より前縁側は、翼厚ｔ１でシュラウド部３ｃと同一の翼厚を有している。
　なお、翼厚変化部４１、４２で翼厚が増大した後は、従来と同様に後縁に向かってなだらかに減少するようになっている。

　ハブ部３ｄは、図４Ａのように、ハブ２１の外周面との接続部分の断面形状を示し、中間部３ｅと略同等の形状変化をする。
　圧力面側ｆａと負圧面側ｆｂとに、それぞれ翼厚が大きく変化する翼厚変化部４１、４２がそれぞれの面側に形成される。翼厚変化部４１、４２より前縁側は、翼厚ｔ１でシュラウド部３ｃ及び中間部３ｅと同一の翼厚ｔ１を有している。

　また、翼厚変化部４１、４２が、それぞれ圧力面側ｆａ及び負圧面側ｆｂの両方の面の断面形状の中心線Ｌに対して略対称形状に形成されている。このため、圧力面側ｆａと負圧面側ｆｂの質量バランスをとることができ、タービン動翼３の設置が安定化する。
　なお、翼厚変化部４１、４２で翼厚が増大した後は、従来と同様に後縁に向かってなだらかに減少する。

　図２Ｄ、図３Ｄ、図４Ｄは、従来のタービン動翼０１８のシュラウド部０１８ｃ、中間部０１８ｅ、ハブ部０１８ｄに対応する部分の断面形状を示すものである。図２Ｄ、図３Ｄ、図４Ｄのそれぞれより明らかなように、翼厚の変化は急激な変化はなく、なだらかに変化している。

　図５に、本実施形態におけるシュラウド部３ｃの翼厚を基準とした場合に、中間部３ｅにおける翼厚ｔ２と、ハブ部３ｄにおける翼厚ｔ３とについての翼厚分布の特性を示す。横軸には、ガス流れ方向に沿ってタービン動翼３の全長に対する流れ方向の割合を、流れ方向位置ｍとして示し、縦軸には、シュラウド部３ｃの翼厚ｔ１に対する倍率を示す。

　図５より、流れ方向位置、ｍ＝０．１～０．２においては、翼厚の倍率は略１～３倍程度であり、シュラウド部３ｃとあまり変わらない翼厚を有している。
　ｍ＝０．２～０．４において、翼厚は急激に増大している。その後は、翼厚の変化はなだらかに減少している。
　従って、急激な変化を行う前の、ｍ＝０．１～０．２の範囲では、シュラウド部３ｃの翼厚と同等のｔ１であり、その後急増大させている。翼厚変化部４１、４２の位置は、ｍ＝０．１～０．２の範囲が適切である。

　本実施形態によれば、前縁３ａ側が薄く翼厚ｔ１で形成され、翼厚変化部４１、４２を境に急激に厚くなり、翼厚変化部の部分ではくびれが発生している形状を有している。
　そして、このような形状によって、流れ方向の一部の範囲（ｍ＝０．３～０．７）では翼面の剛性を高め、前縁３ａの部分では質量を低減することができる。
　この剛性を高めるｍ＝０．３～０．７の範囲では、図６に示す従来の翼厚より厚くなっている。
　なお、図６は、従来のタービン動翼の翼厚の変化特性を示し、翼厚の変化がなだらかに変化しており、全体として上に凸のような変化をしている。

　従って、翼厚が増大して強度が向上した箇所に２次モード共振における節の部分に位置させることによって振動の抑制効果を高め、さらに、タービン動翼３の前後の振れる部分においては、質量を軽量化することで、固有振動数を上昇させて、常用運転領域においての２次共振を回避することが可能になる。

　２次モードの共振における節の位置は、試験または計算によるとｍ＝略０．６内の範囲には入るため、薄くする範囲と、太くする範囲の境界部分である翼厚変化部４１、４２の位置を、ｍ＝０．１～０．６に設定することで、前述した翼面の剛性を高める領域と、前縁３ａの質量を低減する領域とを、それぞれ設定することができるため、この範囲が望ましい。

　また、本実施形態によれば、タービン動翼３の周囲に配設されるノズルベーン２３によって、タービン動翼３にはノズル枚数×回転数が励振源となって、比較的高い周波数である高次モード、特に２次モードでの共振が起こり易いため、可変容量タービンにおけるタービン動翼３の２次モード共振の回避に効果的である。

　また、本実施形態によれば、ハブ２１はタービン動翼３の背面の上端までは存在しない構造であり、所謂スカラップ形状となっていて、タービン動翼３の背面は、Ｈの部分には、ハブ若しくは背板が存在せず、タービン動翼３の翼厚だけである。

　従って、背板が切り欠かれているため、タービン動翼３の前縁３ａ部分の質量低減効果がより得られるため、前記翼厚変化部４１、４２を形成することによって形成される前縁３部分の質量低減効果と相俟って、固有振動数の上昇がさらに得られ、常用運転領域においての２次共振を回避することが容易となる。

　さらに、スカラップ形状の背板がない領域（図１のＤ領域）に対応するタービン動翼３の翼厚は、シュラウド部３ｃの翼厚ｔ１と同一とすることによって、前縁３ａ部分の領域の軽量化が一層図られて、２次の固有振動数を確実に上昇できるようになる。

　（第２実施形態）
　次に、図２Ｂ、図３Ｂ、図４Ｂ、を参照してタービン動翼５０の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、翼厚変化部４５が、タービン動翼５０の圧力面側ｆａにだけ形成されている。

　図２Ｂは、タービン動翼５０のシュラウド部５０ｃを矢印Ａ方向から見た翼断面形状を示し、図３Ｂはタービン動翼５０の中間部５０ｅを矢印Ｂ方向から見た翼断面形状を示し、図４Ｂは、タービン動翼５０のハブ部５０ｄを矢印Ｃ方向から見た翼断面形状を示す。

　シュラウド部５０ｃは、図２Ｂのように、タービン動翼５０の全長に渡って略同一の翼厚ｔ１を有して形成されている。

　中間部５０ｅは、図３Ｂのように、翼高さの略中央部における翼厚を示し、圧力面側ｆａの一方にのみ、翼厚が大きく変化する翼厚変化部４５が形成されている。
　翼厚変化部４５より前縁側は、翼厚ｔ１でシュラウド部５０ｃと同一の翼厚を有している。

　また、翼厚変化部４５は、圧力面側ｆａの一方だけに形成されて、他側の面は、なだらかに変化する形状を有している。
　なお、翼厚変化部４５で翼厚が増大した後は、従来と同様に後縁に向かってなだらかに減少する。

　ハブ部５０ｄは、図４Ｂのように、ハブ２１の外周面との接続部分の断面形状を示し、中間部５０ｅと略同等の形状変化をする。
　圧力面側ｆａの一方にのみ翼厚が大きく変化する翼厚変化部４５が形成される。翼厚変化部４５より前縁側は、翼厚ｔ１でシュラウド部５０ｃ及び中間部５０ｅと同一の翼厚ｔ１を有している。

　以上の第２実施形態によれば、翼厚変化部４５は、圧力面側ｆａの一方だけに形成されて、他側の面は、なだらかに変化する形状を有しているので、両面に翼厚変化部が設けられる場合に比べて流れのよどみが生じにくく、作動ガスの流れ損失に大きな影響を与えずに動翼の共振を防止できる。

（第３実施形態）
　次に、図２Ｃ、図３Ｃ、図４Ｃを参照してタービン動翼５１の第３実施形態について説明する。第３実施形態は、翼厚変化部４６が、タービン動翼５１の負圧面側ｆｂにだけ形成されている。

　図２Ｃは、タービン動翼５１のシュラウド部５１ｃを矢印Ａ方向から見た翼断面形状を示し、図３Ｃはタービン動翼５１の中間部５１ｅを矢印Ｂ方向から見た翼断面形状を示し、図４Ｃは、タービン動翼５１のハブ部５１ｄを矢印Ｃ方向から見た翼断面形状を示す。

　シュラウド部５１ｃは、図２Ｃのように、タービン動翼５１の全長に渡って略同一の翼厚ｔ１を有して形成されている。

　中間部５１ｅは、図３Ｃのように、翼高さの略中央部における翼厚を示し、負圧面側ｆｂの一方にのみ、翼厚が大きく変化する翼厚変化部４６が形成される。
　翼厚変化部４６より前縁側は、翼厚ｔ１でシュラウド部５１ｃと同一の翼厚を有している。

　また、翼厚変化部４６は、負圧面側ｆｂの一方だけに形成されて、他側の面は、なだらかに変化する形状を有している。
　なお、翼厚変化部４６で翼厚が増大した後は、従来と同様に後縁に向かってなだらかに減少する。

　ハブ部５１ｄは、図４Ｃのように、ハブ２１の外周面との接続部分の断面形状を示し、中間部５１ｅと略同等の形状変化をする。
　負圧面側ｆｂの一方にのみ翼厚が大きく変化する翼厚変化部４６が形成される。翼厚変化部４６より前縁側は、翼厚ｔ１でシュラウド部５１ｃ及び中間部５１ｅと同一の翼厚ｔ１を有している。

　以上の第３実施形態によれば、翼厚変化部４６は、負圧面側ｆｂの一方だけに形成されて、他側の面は、なだらかに変化する形状を有しているので、前記第２実施形態と同様に、両面に翼厚変化部が設けられる場合に比べて流れのよどみが生じにくく、作動ガスの流れ損失に大きな影響を与えずに動翼の共振を防止できる。

　本発明によれば、ラジアルタービンのタービン動翼において、特に、可変ノズルを備えた可変容量タービンにおいて、タービン動翼の高次の共振、特に２次の共振を、装置を大型化せずに、簡単な構造で抑制することができるので、内燃機関の排気ターボ過給機のラジアルタービンへの適用技術として有用である。

Claims

　作動ガスが流入するタービンケーシングに形成された渦巻状のスクロールの内側に配置されて、前記スクロールを通って径方向外側から内側に流入する作動ガスによって回転駆動されるラジアルタービンのタービン動翼において、
　前記タービン動翼はハブ面上に複数枚設けられるとともに、各タービン動翼は、ガス流に沿う前縁から後縁までの翼長さにおける前縁から所定の位置に、少なくとも翼高さの中間部における断面形状の翼厚さが、前縁側の翼厚に対して急激に増大する翼厚変化部を有していることを特徴とするラジアルタービンのタービン動翼。
　前記翼厚変化部によって翼厚が増大した位置に、タービン動翼の２次モード共振における節の部分が位置されることを特徴とする請求項１に記載のラジアルタービンのタービン動翼。
　前記ラジアルタービンは、回転駆動されるタービン動翼へのガス入口流路に、ノズル回転軸に取り付けられた可変ノズルを設け、該可変ノズルをノズル駆動手段によって前記ノズル回転軸の軸心回りに回転させてその翼角を変化させることにより、タービン容量を変化させるように構成した可変容量タービンであることを特徴とした請求項１に記載のラジアルタービンのタービン動翼。
　前記翼厚変化部は、動翼本体の圧力面側及び負圧面側の両方の面に翼高さ方向の断面形状の中心線に対して略対称形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のラジアルタービンのタービン動翼。
　前記翼厚変化部は、動翼本体の圧力面側若しくは負圧面側の何れか一方に形成されることを特徴とする請求項１に記載のラジアルタービンのタービン動翼。
　前記ラジアルタービンのタービンホイールは、翼の背面に設けられる背板が切り欠かれているスカラップ形であることを特徴とする請求項１に記載のラジアルタービンのタービン動翼。
　前記翼厚変化部は、作動ガスの流れ方向に沿った翼の全長に対して、前縁から０．１～０．６の範囲に設けられることを特徴とする請求項１又は６に記載のラジアルタービンのタービン動翼。
　前記背板がない部分における翼厚は、シュラウド部の翼厚とほぼ同じ厚さに形成されることを特徴とする請求項６又は７に記載のラジアルタービンのタービン動翼。