WO2016002544A1 - 可変ノズルユニット及び可変容量型過給機 - Google Patents

Abstract

　サポートリング９１の内縁部は、複数の連結ピン６３の一端部のかしめ結合によって第１ノズルリング４５に連結され、第１ノズルリング４５の各第１取付穴５１の軸方向一方側の周縁における半径方向外側の部位にアウタ切欠９７が形成され、第１ノズルリング４５の各第１取付穴５１の軸方向一方側の周縁における半径方向内側の部位にインナ切欠９９が形成され、サポートリング９１の各ピン穴９５の軸方向他方側の周縁における半径方向外側の部位にアウタ切欠１０３が形成され、サポートリング９１の各ピン穴９５の軸方向他方側の周縁における半径方向内側の部位にインナ切欠１０５が形成される。

Description

可変ノズルユニット及び可変容量型過給機

　本発明は、可変容量型過給機におけるタービンインペラ側へ供給される排気ガスの流路面積（流量）を調整する 可変ノズルユニット等に関する。

　可変容量型過給機は、タービンインペラ側へ供給される排気ガスの流路面積（流量）を調整する可変ノズルユニットを装備している。 関連技術は、日本国特許公開公報特開２００９－２４３４３１号（特許文献１）および特開２００９－２４３３００号（特許文献２）に例示される。関連技術に係る可変ノズルユニットの具体的な構成は以下の通りである。

　タービンハウジング内には、環状の第１壁部材としての第１ノズルリングがタービンインペラと同心状に配設されている。この第１ノズルリングには、複数の第１取付穴が円周方向（所定の円周方向）に間隔を置いて貫通形成（貫通して形成）されている。また、第１ノズルリングに対して軸方向（タービンインペラの軸方向）に離隔した位置には、環状の第２壁部材としての第２ノズルリングが第１ノズルリングと一体的に設けられている。この第２ノズルリングには、複数の第２取付穴が第１ノズルリングの複数の第１取付穴に整合するように円周方向に間隔を置いて貫通形成されている。

　第１ノズルリングと第２ノズルリングとの間には、複数の連結ピンが一体的に連結するように設けられている。複数の連結ピンは、円周方向（所定の円周方向）に間隔を置いて並んでいる。各連結ピンの一端部（軸方向の一端部）は、第１ノズルリングの対応する第１取付穴に挿通した状態で結合されている。各連結ピンの他端部（軸方向の他端部）は、第２ノズルリングの対応する第２取付穴に挿通した状態で結合されている。各連結ピンの中間部の軸方向一方側の側面は、第１ノズルリングの対向面に当接している。各連結ピンの中間部の軸方向他方側の側面は、第２ノズルリングの対向面に当接している。

　第１ノズルリングの対向面と第２ノズルリングの対向面との間には、複数の可変ノズルが円周方向（所定の円周方向）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（可変ノズルのノズル軸の軸心）周りに正逆方向（開閉方向）へ回動可能である。第１ノズルリングの対向面の反対面側に区画形成したリンク室には、複数の可変ノズルを正逆方向へ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。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（スロート面積）が大きくなる。一方、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、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小さくなる。

　第１ノズルリングの対向面の反対面には、第１ノズルリングの外径よりも大径のサポートリングが一体的に設けられている。サポートリングの内縁部（内周縁部）は、複数の連結ピンの一端部の結合によって一体的に連結されている。サポートリングの内縁部には、連結ピンの一端部を挿通させるための複数のピン穴（第３取付穴）が第１ノズルリングの複数の前記第１取付穴に整合するように円周方向に間隔を置いて貫通形成されている。サポートリングの外縁部（外周縁部）は、ベアリングハウジングにタービンハウジングとの協働により挟持された状態で取付けられる。

　可変容量型過給機の運転状況によっては、第１ノズルリングの周辺温度（周辺のガス温度）がサポートリングの周辺温度に比べて高くなり、反対に、第１ノズルリングの周辺温度がサポートリングの周辺温度に比べて低くなる可能性がある。換言すれば、可変容量型過給機の運転中に、第１ノズルリングとサポートリングとの周辺温度差（周辺のガス温度差）が発生する可能性がある。すると、第１ノズルリングとサポートリングとの半径方向の熱膨張差が生じる。この熱膨張差によって、連結ピンの一端部における連結ピンの軸心に垂直な面（剪断面）に剪断応力が働く。

　さらに、エンジン側の要請に伴い、可変容量型過給機の運転中における第１ノズルリングとサポートリングとの周辺温度差が増大する可能性がある。この場合、可変容量型過給機の運転状況によっては、連結ピンの一端部に働く剪断応力への影響が懸念される。

　本発明によれば、可変容量型過給機の運転中における第１壁部材とサポートリングとの周辺温度差が増大しても、前記連結ピンの一端部に働く剪断応力への影響を抑制することができる可変ノズルユニットを提供することができる。

　本発明の技術的側面によれば、可変容量型過給機におけるタービンインペラ側へ供給される排気ガスの流路面積を可変する可変ノズルユニットにおいて、前記可変容量型過給機におけるタービンハウジング内に前記タービンインペラと同心状に配設され、複数の取付穴が円周方向に間隔を置いて貫通形成された環状の第１壁部材と、前記第１壁部材に対して軸方向に離隔対向した位置に設けられた環状の第２壁部材と、前記第１壁部材と前記第２壁部材との間に一体的に連結するように設けられ、一端部（軸方向の一端部）が前記第１壁部材の対応する前記取付穴に挿通した状態で結合され、円周方向に間隔を置いて並んだ複数の連結ピンと、前記第１壁部材の対向面と前記第２壁部材の対向面との間に円周方向（所定の円周方向）に間隔を置いて配設され、前記タービンインペラの軸心に平行な軸心（可変ノズルのノズル軸の軸心）周りに正逆方向へ回動可能な複数の可変ノズルと、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、前記第１壁部材の対向面の反対面に設けられ、前記第１壁部材に複数の前記連結ピンの一端部の結合によって一体的に連結され、前記連結ピンの一端部を挿通させるための複数のピン穴が前記第１壁部材の複数の前記取付穴に整合するように貫通形成されたサポートリング（環状のサポート部材）と、を具備し、前記第１壁部材の各取付穴の軸方向一方側の周縁における半径方向外側の部位又は半径方向内側の部位、前記サポートリングの各ピン穴の軸方向他方側の周縁における半径方向外側の部位又は半径方向内側の部位、若しくは各連結ピンの一端部の外周面における前記第１壁部材と前記サポートリングとの境界位置に整合する整合箇所を含む半径方向外側の部位又は半径方向内側の部位のうちの少なくともいずれか１つの部位に、切欠が形成されてい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、「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。「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る。「環状の第２壁部材」は、前記タービンハウジング等の一部を構成するものであっても構わない。「軸方向」とは、特に断らない限り、タービンインペラの軸方向（換言すれば、第１壁部材、第２壁部材、連結ピン、又はサポートリングの軸方向）のことをいう。「軸方向一方側」とは、軸方向の一方側のことをいう。「軸方向他方側」とは、軸方向の他方側のことをいう。「結合」とは、カシメ結合、溶接結合、ねじ結合等を含む意である。「半径方向」とは、特に断らない限り、タービンインペラの半径方向（換言すれば、第１壁部材、第２壁部材、及びサポートリングの半径方向）のことをいう。

　本発明の技術的側面によると、前記可変容量型過給機の運転中、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、前記リンク機構を作動させつつ、複数の前記可変ノズルを正方向（開方向）へ同期して回動させる。これにより、前記タービンインペラ側へ供給される排気ガスのガス流路面積（スロート面積）を大きくする。

　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、前記リンク機構を作動させつつ、複数の前記可変ノズルを逆方向（閉方向）へ同期して回動させる。これにより、前記タービンインペラ側へ供給される排気ガスのガス流路面積を小さくする 。

　前記第１壁部材の各第１取付穴の一方側の周縁における半径方向外側の部位等に切欠が形成されている。これにより、前記可変容量型過給機の運転中に、前記第１壁部材と前記サポートリングとの半径方向の熱膨張差が生じた場合に、前記連結ピンの一端部における前記連結ピンの軸心に垂直な面に対して傾斜した面（剪断面）に剪断応力が働く。つまり、前記可変容量型過給機の運転中に、前記第１壁部材と前記サポートリングとの半径方向の熱膨張差が生じた場合に、前記連結ピンの一端部における前記連結ピンの軸心に垂直な面よりも大きな面に剪断応力が働く。また、前記第１壁部材から働く剪断力の作用位置と前記サポートリングから働く剪断力の作用位置は、切欠に応じた分だけ前記連結ピンの軸方向に離隔する 。

　本発明の他の技術的側面によれば、エンジンからの排気ガスのエネルギーを利用して、前記エンジン側に供給される空気を過給する可変容量型過給機において、前記技術的側面を有する可変ノズルユニットを具備することを要旨とする。

したがって、前記技術的側面による作用と同様の作用を奏する。

図１は、図２における矢視部Iの拡大断面図である。 図２は、図９における矢視部IIの拡大断面図である。 図３（ａ）は、本発明の実施形態に係る可変ノズルユニットにおける第１ノズルリングを示す図、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるIII-III線に沿った断面図である。 図４（ａ）は、図３（ａ）における矢視部IVの拡大図、図４（ｂ）は、第１ノズルリングの第１取付穴の軸方向一方側の周縁に切欠の１つとして面取りが形成された状態を示す図である。 図５（ａ）は、本発明の実施形態に係る可変ノズルユニットにおけるサポートリングを示す図、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるV-V線に沿った断面図である。 図６（ａ）は、図５（ａ）における矢視部VIの拡大図、図６（ｂ）は、サポートリングのピン穴の軸方向他方側の周縁に切欠の１つとして面取りが形成された状態を示す図である。 図７（ａ）、図７（ｂ）は、本発明の実施形態の作用を説明する断面図である。 図８は、本発明の実施形態に係る可変ノズルユニットをリンク機構側から見た図である。 図９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１０は、本発明の実施形態の変形例の特徴部分を示す断面図であって、図１に対応する図である。 図１１（ａ）は、図１０におけるXI-XI線に沿った断面図、図１１（ｂ）は、サポートリングのピン穴の軸方向他方側の周縁に切欠の１つとして面取りが形成された状態を示す図である。 図１２（ａ）、図１２（ｂ）は、本発明の実施形態の変形例の作用を説明する断面図である。

　本発明の実施形態について図１から図１２を参照して説明する。なお、図面に示すとおり、「Ｌ」は、左方向、「Ｒ」は、右方向、「ＡＤ」は、軸方向、「ＢＤ」は、半径方向、「ＢＤｉ」は、半径方向内側、「ＢＤｏ」は、半径方向外側、「ＣＤ」は、円周方向である。

　図９に示すように、本発明の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の具体的な構成等は、以下の通りである。

　可変容量型過給機１は、ベアリングハウジング３を具備している。ベアリングハウジング３内には、一対のラジアルベアリング５及び一対のスラストベアリング７が設けられている。複数のベアリング５，７には、左右方向へ延びたロータ軸（タービン軸）９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３には、ロータ軸９が複数のベアリング５，７を介して回転可能に設けられている。

　ベアリングハウジング３の右側には、コンプレッサハウジング１１が設けられている。コンプレッサハウジング１１内には、遠心力を利用して空気を圧縮するコンプレッサインペラ１３がその軸心（コンプレッサインペラ１３の軸心）Ｃ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１３は、ロータ軸９の右端部に一体的に連結されている。コンプレッサインペラ１３は、コンプレッサディスク１５を備えている。コンプレッサディスク１５のハブ面１５ｈは、右側から半径向外側（コンプレッサインペラ１３の半径方向の外側）へ延びている。コンプレッサディスク１５のハブ面１５ｈには、複数のコンプレッサブレード１７が周方向（コンプレッサディスク１５のハブ面１５ｈの周方向）に間隔を置いて一体形成されている。

　コンプレッサハウジング１１におけるコンプレッサインペラ１３の入口側（空気の主流方向から見て上流側）には、空気をコンプレッサハウジング１１内に取入れるための空気取入口１９が形成されている。空気取入口１９は、空気を浄化するエアクリーナ（図示省略）に接続する。ベアリングハウジング３とコンプレッサハウジング１１との間におけるコンプレッサインペラ１３の出口側（空気の主流方向から見て下流側）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２１が形成されている。コンプレッサハウジング１１の内部には、渦巻き状のコンプレッサスクロール流路２３が形成されている。コンプレッサスクロール流路２３は、ディフューザ流路２１に連通している。コンプレッサハウジング１１の適宜位置には、圧縮された空気をコンプレッサハウジング１１の外側へ排出するための空気排出口２５が形成されている。空気排出口２５は、エンジンの吸気マニホールド（図示省略）に接続する。

　なお、ベアリングハウジング３の右側部には、スラストベアリング７側への圧縮空気の漏れを抑える環状のシールプレート２７が設けられている。

　図２及び図９に示すように、ベアリングハウジング３の左側には、タービンハウジング２９が設けられている。タービンハウジング２９内には、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力を発生させるタービンインペラ３１がその軸心（タービンインペラ３１の軸心）Ｃ周りに回転可能に設けられている。タービンインペラ３１は、ロータ軸９の左端部に一体的に連結されている。タービンインペラ３１は、タービンディスク３３を備えている。タービンディスク３３のハブ面３３ｈは、左側（軸方向一方側）から半径方向外側（タービンインペラ３１の半径方向の外側）へ延びている。タービンディスク３３のハブ面３３ｈには、複数のタービンブレード３５が周方向（タービンディスク３３のハブ面３３ｈの周方向）に間隔を置いて一体形成されている。

　タービンハウジング２９の適宜位置には、排気ガスをタービンハウジング２９内に取入れるためのガス取入口３７が形成されている。ガス取入口３７は、エンジンの排気マニホールド（図示省略）に接続される。タービンハウジング２９の内部におけるタービンインペラ３１の入口側（排気ガスの主流方向から見て上流側）には、渦巻き状のタービンスクロール流路３９が形成されている。タービンスクロール流路３９は、ガス取入口３７に連通している。タービンハウジング２９におけるタービンインペラ３１の出口側（排気ガスの流れ方向から見て下流側）には、排気ガスを排出するためのガス排出口４１が形成されている。ガス排出口４１は、接続管（図示省略）を介して触媒（図示省略）に接続される。

　可変容量型過給機１は、タービンインペラ３１側へ供給される排気ガスの流路面積（流量）を調整する可変ノズルユニット４３を装備している。可変ノズルユニット４３の構成の詳細は、次の通りである。

　図２及び図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、タービンハウジング２９内には、環状の第１壁部材としての第１ノズルリング４５がタービンインペラ３１と同心状に配設されている。第１ノズルリング４５の右側面には、環状の嵌合突部４７が右方向（軸方向一方側）へ突出して形成されている。嵌合突部４７は、ベアリングハウジング３の左側面に形成された環状の支持部４９に嵌合した状態で支持されている。第１ノズルリング４５には、複数（少なくとも３つ以上）の第１取付穴５１が円周方向（所定の円周方向）に間隔を置いて貫通形成（貫通して形成）されている。第１ノズルリング４５における第１取付穴５１の半径方向内側には、複数の支持穴５３が円周方向に等間隔に貫通形成されている。第１ノズルリング４５の嵌合突部４７には、複数のガイド爪５５が円周方向（所定の円周方向）に間隔を置いて形成されている。各ガイド爪５５は、先端側（半径方向外側）に、断面Ｕ字状のガイド溝５７を有している。

　図２に示すように、第１ノズルリング４５に左右方向（軸方向）に離隔対向した位置には、環状の第２壁部材としての第２ノズルリング５９が第１ノズルリング４５と一体的かつ同心状に設けられている。第２ノズルリング５９には、複数（少なくとも３つ以上）の第２取付穴６１が第１ノズルリング４５の複数の第１取付穴５１に整合するように円周方向（所定の円周方向）に間隔を置いて貫通形成されている。なお、前述の特許文献１及び特許文献２に示すように、第２ノズルリング５９が複数のタービンブレード３５のチップ３５ｔを覆う円筒状のシュラウド部（図示省略）を有するようにしてもよい。

　図１及び図２に示すように、第１ノズルリング４５と第２ノズルリング５９の間には、複数（少なくとも３つ以上）の連結ピン６３が一体的に連結するように設けられている。複数の連結ピン６３は、円周方向（所定の円周方向）に間隔を置いて並んでいる。各連結ピン６３の一端部（軸方向の一端部）６３ａは、第１ノズルリング４５の対応する第１取付穴５１に挿通した状態でかしめ結合されている。各連結ピン６３の他端部（軸方向の他端部）６３ｂは、第２ノズルリング５９の対応する第２取付穴６１に挿通した状態でかしめ結合されている。
　各連結ピン６３の中間部（一端部６３ａと他端部６３ｂの中間部）６３ｃは、連結ピン６３の一端部６３ａ及び他端部６３ｂの外径よりも大径になっている。各連結ピン６３の中間部６３ｃの軸方向一方側の側面（右側面）は、第１ノズルリング４５の対向面（左側面）に当接している。各連結ピン６３の中間部６３ｃの軸方向他方側の側面（左側面）は、第２ノズルリング５９の対向面（右側面）に当接している。換言すれば、複数の連結ピン６３は、第１ノズルリング４５の対向面と第２ノズルリング５９の対向面との間隔を規定する。

　図２に示すように、第１ノズルリング４５の対向面と第２ノズルリング５９の対向面との間には、複数の可変ノズル６５がタービンインペラ３１を囲むように円周方向（所定の円周方向）に等間隔に配設されている。各可変ノズル６５は、タービンインペラ３１の軸心Ｃに平行な軸心（可変ノズル６５の軸心）周りに正逆方向（開閉方向）へ回動可能である。各可変ノズル６５の軸方向一方側の側面（右側面）には、ノズル軸６７が一体形成されている。各ノズル軸６７は、第１ノズルリング４５の対応する支持穴５３に回動可能に支持されている。なお、複数の可変ノズル６５が円周方向に等間隔に並んでいるが、不等間隔に並んでいてもよい。各可変ノズル６５は１つのノズル軸６７を有してあるが、各可変ノズル６５の軸方向他方側の側面（左側面）に別のノズル軸（図示省略）が一体形成されるようにしてもよい。この場合には、各別のノズル軸が第２ノズルリング５９の別の支持穴（図示省略）に回動可能に支持される。

　第１ノズルリング４５の対向面の反対面側（右側面側）には、環状のリンク室６９が区画形成されている。リンク室６９内には、複数の可変ノズル６５を同期して正逆方向（開閉方向）へ回動させるためのリンク機構７１が配設されている。リンク機構７１の具体的な構成は、次の通りである。

　図２及び図８に示すように、第１ノズルリング４５の複数のガイド爪５５のガイド溝５７には、駆動リング７３がタービンインペラ３１の軸心（第１ノズルリング４５の軸心）Ｃ周りに正逆方向へ回動可能に設けられている。駆動リング７３は、電動モータ又はダイヤフラムアクチュエータ等の回動アクチュエータ７５の駆動によって正逆方向へ回動する。駆動リング７３には、複数（可変ノズル６５と同数）の係合凹部（係合部）７７が半径方向外側へ窪みかつ周方向（駆動リング７３の周方向）に等間隔に形成されている。駆動リング７３の適宜位置には、別の係合凹部（別の係合部）７９が半径方向外側へ窪んで形成されている。各可変ノズル６５のノズル軸６７には、ノズルリンク部材８１の基部が一体的に連結されている。各ノズルリンク部材８１の先端部は、駆動リング７３の対応する係合凹部７７に係合してある。
　なお、駆動リング７３が第１ノズルリング４５の複数のガイド爪５５のガイド溝５７に正逆方向へ回動可能に設けられる代わりに、特許文献１及び特許文献２に示すように、第１ノズルリング４５の対向面の反対面に配設したガイドリング（図示省略）に正逆方向へ回動可能に設けられるようにしてもよい。リンク機構７１が第１ノズルリング４５の対向面の反対面側（リンク室６９内）に配設される代わりに、第２ノズルリング５９の対向面の反対面側（左側面側）に配設されるようにしてもよい。複数の可変ノズル６５が円周方向に不等間隔に並んでいる場合には、複数の係合凹部７７が不等間隔に並ぶ。

　図２に示すように、ベアリングハウジング３の左側部には、駆動軸８３がタービンインペラ３１の軸心に平行な軸心（駆動軸８３の軸心）周りに回動可能にブッシュ８５を介して設けられている。駆動軸８３の一端部（右端部）は、動力伝達機構８７を介して回動アクチュエータ７５に接続されている。駆動軸８３の他端部（左端部）には、駆動リンク部材８９の基端部が一体的に連結されている。駆動リンク部材８９の先端部は、駆動リング７３の別の係合凹部７９に係合している。

　図１、図２、及び図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、第１ノズルリング４５の対向面の反対面（右側面）には、第１ノズルリング４５の外径よりも大径のサポートリング（環状のサポート部材）９１が設けられている。サポートリング９１の内縁部は、複数の連結ピン６３の一端部６３ａのかしめ結合によって第１ノズルリング４５に連結されている。サポートリング９１の内縁部には、第１ノズルリング４５に連結するための複数（少なくとも３つ以上）の連結片９３が半径向内側へ突出しかつ円周方向（所定の円周方向）に間隔を置いて形成されている。各連結片９３には連結ピン６３の一端部６３ａを挿通させるためのピン穴（第３取付穴）９５が貫通形成されている。各ピン穴９５は第１ノズルリング４５の対応する第１取付穴５１に整合している。
　換言すれば、サポートリング９１の内縁部には、複数のピン穴９５が第１ノズルリング４５の複数の第１取付穴５１に整合するように円周方向に間隔を置いて貫通形成されている。更に、サポートリング９１の外縁部は、ベアリングハウジング３にタービンハウジング２９との協働により挟持された状態で取付けられている。これにより、サポートリング９１の外縁部は、ベアリングハウジング３に対して半径方向の変位（微動）が許容されている。なお、サポートリング９１の外縁部がベアリングハウジング３にタービンハウジング２９との協働により挟持された状態で取付けられる代わりに、ベアリングハウジング３に取付ボルト（図示省略）によって取付けられてもよい。

　続いて、可変ノズルユニット４３の特徴部分及び周辺の構成について説明する。

　図１、図３（ａ）、図３（ｂ）、及び図４（ａ）に示すように、第１ノズルリング４５の各第１取付穴５１の軸方向一方側（右側）の周縁における半径方向外側の部位には、アウタ切欠９７が形成されている。第１ノズルリング４５の各第１取付穴５１の軸方向一方側の周縁における半径方向内側の部位には、インナ切欠９９が形成されている。第１ノズルリング４５の各第１取付穴５１の軸方向一方側の周縁にアウタ切欠９７及びインナ切欠９９が形成される代わりに、図４（ｂ）に示すように、加工の容易性を考慮して、切欠の１つとして面取り１０１が形成されるようにしてもよい。
　ここで、アウタ切欠９７、インナ切欠９９、及び面取り１０１の軸方向の長さｋは、連結ピン６３の一端部６３ａの外径ｍの０．１倍以上、好ましくは、０．３倍以上に設定されている。この理由は、可変容量型過給機１の運転中に、第１ノズルリング４５とサポートリング９１との半径方向の熱膨張差が生じた場合に、連結ピン６３の一端部６３ａにおける連結ピン６３の軸心６３ｓに垂直な面ＶＦよりも十分に大きな面に剪断応力が働くようにするためである（図７（ａ）、図７（ｂ）参照）。

　図１、図５（ａ）、図５（ｂ）、及び図６（ａ）に示すように、サポートリング９１の各ピン穴９５の軸方向他方側（左側）の周縁における半径方向外側の部位には、アウタ切欠１０３が形成されている。サポートリング９１の各ピン穴９５の軸方向他方側の周縁における半径方向内側の部位には、インナ切欠１０５が形成されている。サポートリング９１の各ピン穴９５の軸方向他方側の周縁にアウタ切欠１０３及びインナ切欠１０５が形成される代わりに、図６（ｂ）に示すように、加工の容易性を考慮して、切欠の１つとして面取り１０７が形成されるようにしてもよい。ここで、アウタ切欠１０３、インナ切欠１０５、及び面取り１０７の軸方向の長さｇは、アウタ切欠９７等の軸方向の長さｋの設定理由と同じ理由により、連結ピン６３の一端部６３ａの外径ｍの０．１倍以上、好ましくは、０．３倍以上に設定されている。

　図１に示すように、第１ノズルリング４５の各第１取付穴５１の軸方向他方側（左側）の周縁には、面取り１０９が形成されている。第２ノズルリング５９の各第２取付穴６１の軸方向一方側（右側）の周縁には、面取り１１１が形成されている。なお、サポートリング９１の各ピン穴９５の軸方向一方側の周縁に面取り（図示省略）が形成されるようにしてもよい。

　図２に示すように、環状の突起部１１３が、ベアリングハウジング３の支持部４９の内縁部に左方向（軸方向他方側）へ突出して形成されている。突起部１１３には、タービンインペラ３１側からの熱を遮蔽する環状の遮熱板１１５が嵌合して設けられている。遮熱板１１５の外縁部（外周縁部）には、環状の嵌合段部１１７が半径方向内側へ窪んで形成されている。嵌合段部１１７は、第１ノズルリング４５の内縁部に嵌合している。ベアリングハウジング３の突起部１１３における遮熱板１１５の右側には、遮熱板１１５の嵌合段部１１７と第１ノズルリング４５の内縁部を圧接させるように第１ノズルリング４５を左方向へ付勢する皿バネ１１９が設けられている。第２ノズルリング５９の内周面とタービンハウジング２９の適宜箇所との間には、第２ノズルリング５９の対向面の反対面側（左側面側）からの排気ガスの漏れを抑える複数のシールリング１２１が設けられている。

　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。

　ガス取入口３７から取入れた排気ガスがタービンスクロール流路３９を経由してタービンインペラ３１入口側から出口側へ流通する。これにより、排気ガスの圧力エネルギーによって回転力が発生し、ロータ軸９及びコンプレッサインペラ１３がタービンインペラ３１と一体的に回転する。その結果、空気取入口１９から取入れた空気が圧縮され、圧縮された空気はディフューザ流路２１及びコンプレッサスクロール流路２３を経由して空気排出口２５から排出され、エンジンに供給される。

　可変容量型過給機１の運転中、エンジン回転数が高く、排気ガスの流量が多い場合には、回動アクチュエータ７５によってリンク機構７１を作動させつつ、複数の可変ノズル６５を正方向（開方向）へ同期して回動させる。これにより、タービンインペラ３１側へ供給される排気ガスの流路面積（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く、排気ガスの流量が少ない場合には、回動アクチュエータ７５によってリンク機構７１を作動させつつ、複数の可変ノズル６５を逆方向（閉方向）へ同期して回動させる。これにより、タービンインペラ３１側へ供給される排気ガスの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３１の仕事量を十分に確保する。その結果、排気ガスの流量の多少に関係なく、タービンインペラ３１によって回転力を十分かつ安定的に発生させることができる。

　第１ノズルリング４５の各第１取付穴５１の軸方向一方側の周縁にアウタ切欠９７及びインナ切欠９９（又は面取り１０１）が形成され、サポートリング９１の各ピン穴９５の軸方向他方側の周縁にアウタ切欠１０３及びインナ切欠１０５（又は面取り１０７）が形成されている。そのため、可変容量型過給機１の運転中に、第１ノズルリング４５とサポートリング９１との半径方向の熱膨張差によって、連結ピン６３の一端部６３ａにおける連結ピン６３の軸心６３ｓに垂直な面ＶＦに対し軸方向の長さｋおよびｇに相応して傾斜した面（剪断面）ＳＦ１又はＳＦ２に剪断応力が働く（図７（ａ）、図７（ｂ）参照）。
　具体的には、第１ノズルリング４５の半径方向の熱膨張がサポートリング９１の半径方向の熱膨張よりも大きい場合には、図７（ａ）に示すように、第１ノズルリング４５から半径方向外側の剪断力及びサポートリング９１から半径方向内側の剪断力がそれぞれ発生して（白抜き矢印参照）、連結ピン６３の一端部６３ａにおける前記傾斜した面（剪断面）ＳＦ１に剪断応力が働く連結ピン６３の一端部６３ａに働く。
　サポートリング９１の半径方向の熱膨張が第１ノズルリング４５の半径方向の熱膨張よりも大きい場合には、図７（ｂ）に示すように、第１ノズルリング４５から半径方向内側の剪断力及びサポートリング９１から半径方向外側の剪断力がそれぞれ発生して（白抜き矢印参照）、連結ピン６３の一端部６３ａにおける前記傾斜した面（剪断面）ＳＦ２に剪断応力が働く。
　したがって、可変容量型過給機１の運転中に、第１ノズルリング４５とサポートリング９１との半径方向の熱膨張差が生じた場合に、連結ピン６３の一端部６３ａにおける連結ピン６３の軸心６３ｓに垂直な面ＶＦよりも大きな面ＳＦ１又はＳＦ２に剪断応力が働く。その結果、連結ピン６３の一端部６３ａで発生する半径方向の剪断ひずみを抑制することができる。
　また、第１ノズルリング４５から働く剪断力の作用位置とサポートリング９１から働く剪断力の作用位置は、アウタ切欠９７，１０３及びインナ切欠９９，１０５等に応じた分だけ連結ピン６３の軸方向に離隔する。これにより、可変容量型過給機１の運転中における第１ノズルリング４５とサポートリング９１との周辺温度差が増大しても、連結ピン６３の一端部６３ａに働く剪断応力が大きくなることを抑制することができる。

　第１ノズルリング４５の各第１取付穴５１の軸方向他方側の周縁に面取り１０９が形成されている。そのため、連結ピン６３における一端部６３ａと中間部６３ｃとの境界部分６３ｄが鋭利な部位に接触しなくなる（図１参照）。同様に、第２ノズルリング５９の各第２取付穴６１の軸方向一方側の周縁に面取り１１１が形成されている。そのため、連結ピン６３における他端部６３ｂと中間部６３ｃとの境界部分６３ｅが鋭利な部位に接触し難くなる（図１参照）。これにより、可変容量型過給機１の運転状況によって、第１ノズルリング４５とサポートリング９１との半径方向の熱膨張差によって連結ピン６３における境界部分６３ｄ，６３ｅに応力集中が発生したとしても、その応力集中を緩和して剪断ひずみを抑制することができる。

　従って、本発明の実施形態によれば、可変容量型過給機１の運転中における第１ノズルリング４５とサポートリング９１との周辺温度差が増大しても、連結ピン６３の一端部６３ａに働く剪断応力が高くなることを抑制できる。また、可変容量型過給機１の運転状況によって、第１ノズルリング４５とサポートリング９１との半径方向の熱膨張差によって連結ピン６３における境界部分６３ｄ，６３ｅに応力集中が発生したとしても、その応力集中を緩和することができる。

（本発明の実施形態の変形例）
　第１ノズルリング４５の各第１取付穴５１の軸方向一方側の周縁にアウタ切欠９７等が形成され、サポートリング９１の各ピン穴９５の軸方向他方側の周縁にアウタ切欠１０３等が形成される代わりに（図１参照）、次のような構成を採用してもよい。

　即ち、図１０及び図１１（ａ）に示すように、各連結ピン６３の一端部６３ａの外周面における第１ノズルリング４５とサポートリング９１との境界位置に整合する整合箇所を含む半径方向外側の部位には、アウタ切欠１２３が形成されている。各連結ピン６３の一端部６３ａの外周面における前記整合箇所を含む半径方向内側の部位には、インナ切欠１２５が形成されている。各連結ピン６３の一端部６３ａの外周面にアウタ切欠１２３及びインナ切欠１２５が形成される代わりに、図１１（ｂ）に示すように、加工の容易性を考慮して、切欠の１つとして周溝１２７が形成されるようにしてもよい。ここで、アウタ切欠１２３、インナ切欠１２５、及び周溝１２７の軸方向の長さｊは、アウタ切欠９７（図１参照）等の軸方向の長さｋの設定理由と同じ理由により、連結ピン６３の一端部６３ａの外径ｍの０．２倍以上、好ましくは、０．６倍以上に設定されている。

　本発明の実施形態の変形例によると、前述の本発明の実施形態と同様に、第１ノズルリング４５の半径方向の熱膨張がサポートリング９１の半径方向の熱膨張よりも大きい場合には、図１２（ａ）に示すように、第１ノズルリング４５から半径方向外側の剪断力及びサポートリング９１から半径方向内側の剪断力がそれぞれ発生して（白抜き矢印参照）、連結ピン６３の一端部６３ａにおける前記傾斜した面（剪断面）ＳＦ１に剪断応力が働く連結ピン６３の一端部６３ａに働く。
　サポートリング９１の半径方向の熱膨張が第１ノズルリング４５の半径方向の熱膨張よりも大きい場合には、図１２（ｂ）に示すように、第１ノズルリング４５から半径方向内側の剪断力及びサポートリング９１から半径方向外側の剪断力がそれぞれ発生して（白抜き矢印参照）、連結ピン６３の一端部６３ａにおける前記傾斜した面（剪断面）ＳＦ２に剪断応力が働く。また、第１ノズルリング４５から働く剪断力の作用位置とサポートリング９１から働く剪断力の作用位置は、アウタ切欠１２３及びインナ切欠１２５等に応じた分だけ連結ピン６３の軸方向に離隔する。

　従って、本発明の実施形態の変形例においても、前述の本発明の実施形態と同様の効果を奏する。

　本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではない。例えば、アウタ切欠９７、インナ切欠９９、面取り１０１、アウタ切欠１０３、インナ切欠１０５、面取り１０７、アウタ切欠１２３、インナ切欠１２５、又は周溝１２７のうちの少なくともいずれかが形成されていれば、残りの切欠を省略する等、種々の態様で実施可能である。また、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。

　本発明によれば、前記可変容量型過給機の運転中における前記第１壁部材と前記サポートリングとの周辺温度差（周辺のガス温度差）が増大しても、前記連結ピンの一端部に働く剪断応力および剪断ひずみへの影響を抑制することができる。

（米国指定）
　本国際特許出願は米国指定に関し、２０１４年７月４日に出願された日本国特許出願第２０１４－１３８４７４号について米国特許法第１１９条（ａ）に基づく優先権の利益を援用し、当該開示内容を引用する。

Claims (5)

1. 　可変容量型過給機におけるタービンインペラ側へ供給される排気ガスの流路面積を可変する可変ノズルユニットであって、
   　前記可変容量型過給機におけるタービンハウジング内に前記タービンインペラと同心状に配設され、複数の取付穴が円周方向に間隔を置いて貫通形成された環状の第１壁部材と、
   　前記第１壁部材に対して軸方向に離隔対向した位置に設けられた環状の第２壁部材と、
   　前記第１壁部材と前記第２壁部材との間に一体的に連結するように設けられ、一端部が前記第１壁部材の対応する前記取付穴に挿通した状態で結合され、円周方向に間隔を置いて並んだ複数の連結ピンと、
   　前記第１壁部材の対向面と前記第２壁部材の対向面との間に円周方向に間隔を置いて配設され、前記タービンインペラの軸心に平行な軸心周りに正逆方向へ回動可能な複数の可変ノズルと、
   　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、
   　前記第１壁部材の対向面の反対面に設けられ、前記第１壁部材に複数の前記連結ピンの一端部の結合によって一体的に連結され、前記連結ピンの一端部を挿通させるための複数のピン穴が前記第１壁部材の複数の前記取付穴に整合するように貫通形成されたサポートリングと、を具備し、
   　　（ｉ）前記第１壁部材の各取付穴の軸方向一方側の周縁における半径方向外側の部位又は半径方向内側の部位、
   　　（ｉｉ）前記サポートリングの各ピン穴の軸方向他方側の周縁における半径方向外側の部位又は半径方向内側の部位、若しくは
   　　（ｉｉｉ）各連結ピンの一端部の外周面における前記第１壁部材と前記サポートリングとの境界位置に整合する整合箇所を含む半径方向外側の部位又は半径方向内側の部位、これら（ｉ）から（ｉｉｉ） の部位のうちの少なくともいずれか１つの部位に、切欠が形成されていることを特徴とする可変ノズルユニット。 
2. 　前記第１壁部材の各取付穴の軸方向一方側の周縁における半径方向外側の部位及び半径方向内側の部位、並びに前記サポートリングの各ピン穴の軸方向他方側の周縁における半径方向外側の部位及び半径方向内側の部位に切欠がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１に記載の可変ノズルユニット。
3. 　前記第１壁部材の各取付穴の軸方向一方側の周縁及び前記サポートリングの各ピン穴の軸方向他方側の周縁に切欠の１つとして面取りがそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１に記載の可変ノズルユニット。
4. 　前記取付穴は第１取付穴であって、前記第２壁部材に複数の第２取付穴が前記第１壁部材の複数の前記第１取付穴に整合するように貫通形成され、
   　各連結ピンの他端部が前記第２壁部材の対応する前記第２取付穴に挿通した状態で結合され、
   　前記第１壁部材の各第１取付穴の軸方向他方側の周縁又は前記第２壁部材の各第２取付穴の軸方向一方側の周縁のうちの少なくともいずれか１つの周縁に、面取りが形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれかの請求項に記載の可変ノズルユニット。
5. 　エンジンからの排気ガスのエネルギーを利用して、前記エンジン側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、
   　請求項１から請求項４のうちのいずれか１項の請求項に記載の可変ノズルユニットを具備したことを特徴とする可変容量型過給機。

Images