WO2016120946A1 - 可変ノズルタービン - Google Patents

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WO2016120946A1
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nozzle
rod
cover
link
link mechanism
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PCT/JP2015/006479
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Inventor
和樹 古賀
山口　正人
田中　一雄
西山　徹
Original Assignee
川崎重工業株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/24—Control of the pumps by using pumps or turbines with adjustable guide vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a variable nozzle turbine capable of changing the opening degree and direction of a nozzle for injecting a working fluid to a turbine impeller.
  • variable nozzle turbines are mounted on automobiles and ships.
  • the variable nozzle turbine is driven by, for example, exhaust gas from an engine.
  • Patent Document 1 discloses a variable nozzle turbine 100 as shown in FIGS. 6 and 7.
  • variable nozzle turbine 100 includes a shroud 140 and a cover 150 that forms a link chamber 160 between the shroud 140.
  • the variable nozzle turbine 100 includes a plurality of nozzle members 110 (only one is shown in FIGS. 6 and 7) having a shaft portion 112 and a nozzle vane 111 that penetrate the shroud 140, and each of the nozzle members 110 disposed in the link chamber 160.
  • a link mechanism 120 for rotating the nozzle member 110 around the shaft portion 112 is included.
  • the link mechanism 120 includes a plurality of arms 121 that are non-rotatably connected to the shaft portion 112 of the nozzle member 110 and a ring 123 that is connected to a lever that penetrates the cover 150.
  • Each arm 121 is provided with a pin 122 extending in parallel with the shaft portion 112 of the nozzle member 110, while the ring 123 is provided with an elongated hole 124 that engages with the pin 122. That is, both ends of the long hole 124 function as stoppers that define the maximum opening and the minimum opening of the nozzle.
  • an object of the present invention is to provide a variable nozzle turbine that can change at least one of the maximum opening and the minimum opening of the nozzle from the outside of the cover.
  • a variable nozzle turbine includes a plurality of nozzle members including nozzle vanes arranged in an introduction path around a turbine impeller, and a shaft portion extending from the nozzle vanes, and the plurality of nozzle members.
  • Each of which is connected to the link mechanism through a shaft member penetrating the cover, a link forming a link chamber in which the link mechanism is disposed,
  • a fixing member capable of changing a rod fixing position for determining a distance from the cover to the tip of the rod. Further comprising, characterized in that the.
  • the rod having the tip that contacts the link mechanism when the input lever is operated is fixed to the cover outside the cover by the fixing member, and the rod fixing position can be changed. At least one of the maximum opening and the minimum opening of the nozzle can be changed from the outside.
  • the link mechanism may include an input link that is connected to the shaft member and swings around the shaft member, and a tip of the rod may contact the input link when the input lever is operated. .
  • the link mechanism can have a simple structure.
  • variable nozzle turbine further includes a plate that extends along the introduction path and extends behind the turbine impeller, wherein the shaft portion of the plurality of nozzle members penetrates the plate, and the cover includes the plate You may form the said link chamber in the back side of. According to this configuration, the space on the back side of the plate can be rationally used as a link chamber.
  • the rod may be a maximum opening regulating rod that contacts the link mechanism when the input lever is operated in a direction to increase the opening of the nozzle. According to this configuration, the maximum opening of the nozzle can be changed from the outside of the cover.
  • the rod has a maximum opening regulating rod that contacts the link mechanism when the input lever is operated in a direction to increase the opening of the nozzle, and the input lever is operated in a direction to reduce the opening of the nozzle. Both of them may be both minimum opening regulating rods that come into contact with the link mechanism. According to this configuration, both the maximum opening and the minimum opening of the nozzle can be changed from the outside of the cover.
  • the link mechanism is attached to a plurality of arms extending laterally from the shaft portion and connected to shaft portions of the plurality of nozzle members, respectively, and ends of the plurality of arms opposite to the nozzle members.
  • the rod may be a bolt that is screwed into a screw hole provided in the cover, and the fixing member may be a nut that is screwed into the bolt. According to this configuration, the distance from the cover to the tip of the rod can be finely adjusted by the rotation of the rod.
  • At least one of the maximum opening and the minimum opening of the nozzle can be changed from the outside of the cover.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line VV in FIG. 2.
  • It is a sectional view of a part of a conventional variable nozzle turbine. It is a rear view of a part of link mechanism of the variable nozzle turbine shown in FIG.
  • FIG. 1 shows a variable nozzle turbine 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the variable nozzle turbine 1 is mounted on, for example, an automobile or a ship and driven by exhaust gas from an engine.
  • the variable nozzle turbine 1 may be driven by other working fluid such as steam.
  • the variable nozzle turbine 1 includes a turbine impeller 32, a rotating shaft 31 to which the turbine impeller 32 is attached, and a first housing 34 that rotatably supports the rotating shaft 31 via a bush 39.
  • the variable nozzle turbine 1 also includes a plate 35 and a shroud 21 that form the introduction path 24 around the turbine impeller 32, and a second housing 26 that forms a spiral chamber 25 that communicates with the introduction path 24.
  • radial direction R the radial direction around the axis 33 of the turbine impeller 32
  • axial direction X the direction in which the axial center 33 extends
  • the introduction path 24 is an annular flow path parallel to the radial direction R.
  • a working fluid for example, exhaust gas from the engine
  • the working fluid supplied to the spiral chamber 25 is blown to the turbine impeller 32 through the introduction path 24.
  • the plate 35 extends along the introduction path 24 and on the back side of the turbine impeller 32.
  • the plate 35 may be a single plate or may be divided into a plurality of plates.
  • the plate 35 is fixed to the first housing 34.
  • the shroud 21 has a flange portion 23 that faces the plate 35 with the introduction path 24 in between, and a tubular portion 22 that extends from the inner end of the flange portion 23 to the opposite side of the plate 35. That is, the tubular portion 22 constitutes a working fluid discharge port in the variable nozzle turbine 1.
  • variable nozzle turbine 1 includes a plurality of nozzle members 5 disposed at equiangular intervals around the turbine impeller 32 and a link mechanism 6 disposed on the back side of the plate 35.
  • An annular link chamber 36 is formed on the back side of the plate 35 by the cover 4, and the link mechanism 6 is disposed in the link chamber 36.
  • the link mechanism 6 is connected to the input lever 81 via a shaft member 82 that penetrates the cover 4.
  • the cover 4 is formed integrally with the first housing 34. Specifically, as shown in FIGS. 2 to 5, the cover 4 includes a bottom wall 4a extending in the radial direction R from the first housing 34, and an axial direction X from the outer peripheral edge of the bottom wall 4a toward the plate 35. An extending peripheral wall 4b is included.
  • each nozzle member 5 includes a nozzle vane 51 disposed in the introduction path 24, and a shaft portion 52 extending in the axial direction X from the nozzle vane 51 through the plate 35 and into the link chamber 36. Including.
  • the shaft portion 52 is rotatably supported by the plate 35 via the bush 53.
  • the bush 53 can be omitted.
  • FIG. 2 shows a state in which the above-described input lever 81 is in the reference position
  • FIG. 3 shows a state in which the input lever 81 is tilted from the reference position in the direction of increasing the opening degree of the nozzle 50 (of course, the input lever 81 81 may be tilted from the reference position in a direction to reduce the opening of the nozzle 50).
  • the opening degree and direction of the nozzle 50 are changed.
  • the link mechanism 6 is for rotating each nozzle member 5 around the shaft portion 52.
  • the link mechanism 6 includes a plurality of arms 61, a link ring 65 disposed on the opposite side of the plate 35 with respect to the arms 61, and an input disposed on the opposite side of the plate 35 with respect to the link ring 65.
  • Each arm 61 extends laterally from the shaft portion 52 of the nozzle member 5 (in this embodiment, inward in the radial direction R).
  • the outer end portion of each arm 61 is non-rotatably connected to the shaft portion 52 of the nozzle member 5.
  • a roller 62 is attached to the inner end of each arm 61 (that is, the end opposite to the nozzle member 5).
  • each roller 62 has a disk-shaped wheel portion 63 and a shaft portion 64 that extends in the axial direction X from the center of the wheel portion 63.
  • the shaft portion 64 is rotatably supported on the inner end portion of the arm 61.
  • the roller 62 may have a ring shape having a through hole at the center, and the roller 62 may be attached to the arm 61 via a shaft member (not shown) that rotatably supports the roller 62.
  • the link ring 65 includes a main body portion 66 continuous in the circumferential direction and a plurality of operation pieces 67 protruding from the main body portion 66.
  • the main body 66 has a thin plate shape in the axial direction X, and the operation piece 67 protrudes from the main surface of the main body 66 on the plate 35 side in the axial direction X.
  • the link ring 65 may be arranged on the inner side of the arm 61 so that the operation piece 67 protrudes outward in the radial direction R from the main body portion 66.
  • the operation piece 67 is interposed between the plurality of rollers 62 and is configured to guide the movement of the roller 62 in the radial direction R.
  • each operation piece 67 has a trapezoidal shape that tapers inward in the radial direction R, and side surfaces of the adjacent operation pieces 67 facing each other are parallel to each other.
  • a guide ring 37 that is slidably fitted to the link ring 65 is disposed inside the link ring 65.
  • the guide ring 37 is fixed to the first housing 34.
  • the guide ring 37 is formed with a recess 37 a that engages with the inner end of the main body 66 of the link ring 65.
  • the guide ring 37 is attached with a presser ring 38 for holding the inner end of the main body 66 of the link ring 65 in the recess 37a.
  • the input link 7 is non-rotatably connected to the shaft member 82 described above.
  • the shaft member 82 extends in the axial direction X through the bottom wall 4 a of the cover 4, and is fixed to the input lever 81.
  • the shaft member 82 is rotatably supported by a bearing member 83 attached to the bottom wall 4 a of the cover 4. That is, the input link 7 swings around the shaft member 82.
  • the input link 7 extends from the shaft member 82 to the position overlapping the link ring 65 in the radial direction R, and an opening 71 that opens inward in the radial direction R is formed at the inner end of the input link 7. .
  • the input link 7 has a pair of engagement pieces 72 that define the opening 71.
  • an input roller 69 that is engaged with the opening 71 of the input link 7 is attached to the link ring 65 via a shaft member 68.
  • a screw hole is formed in a thick portion where one operation piece 67 in the link ring 65 is provided, and a screw thread formed at one end of the shaft member 68 is screwed into this screw hole. Yes.
  • the input roller 69 is rotatably supported by the shaft member 68.
  • the roller 62 attached to the arm 61 rolls on the operation piece 67 of the link ring 65, so that wear of the arm 61 and the link ring 65 is suppressed, and high durability is achieved. Sex can be obtained.
  • variable nozzle turbine 1 includes a maximum opening degree defining rod 41 and a minimum opening degree regulating rod 42 that penetrate the peripheral wall 4 b of the cover 4.
  • the input link 7 is provided with a pair of protrusions 73 and 74 that project outward from the engagement piece 72 in a direction orthogonal to the opening direction of the opening 71.
  • the maximum opening defining rod 41 and the minimum opening defining rod 42 are arranged at positions corresponding to the protrusions 73 and 74.
  • the maximum opening regulation rod 41 and the minimum opening regulation rod 42 extend in parallel with the radial direction R passing through the center of the shaft member 82.
  • the input lever 81 When the input lever 81 is operated in a direction to increase the opening degree of the nozzle 50, one of the input links 7 (the right side in FIG. 2) protrudes in a direction approaching the peripheral wall 4b of the cover 4, and the protrusion 73 Comes into contact with the tip of the maximum opening degree defining rod 41, and the swinging of the input link 7 is restricted.
  • the other projection 74 on the other side (left side in FIG. 2) of the input link 7 moves in a direction approaching the peripheral wall 4b of the cover 4, The swing of the input link 7 is restricted by the protrusion 74 coming into contact with the tip of the minimum opening regulating rod 42.
  • the maximum opening regulating rod 41 is fixed to the peripheral wall 4 b of the cover 4 by the first fixing member 43 outside the cover 4.
  • the first fixing member 43 is configured to be able to change the rod fixing position that determines the distance from the peripheral wall 4 b of the cover 4 to the tip of the maximum opening degree defining rod 41.
  • the minimum opening regulating rod 42 is fixed to the peripheral wall 4 b of the cover 4 by the second fixing member 44 outside the cover 4.
  • the second fixing member 44 is configured to be able to change the rod fixing position that determines the distance from the peripheral wall 4 b of the cover 4 to the tip of the minimum opening degree defining rod 42.
  • each of the maximum opening defining rod 41 and the minimum opening defining rod 42 is a bolt that is screwed into the screw hole 45, and each of the first fixing member 43 and the second fixing member 44 is screwed into the bolt. It is a nut.
  • the maximum opening degree defining rod 41 and the minimum opening degree defining rod 42 having the tips that come into contact with the projecting portions 73 and 74 of the input link 7 are the first fixing member 43. Since the rod fixing position is fixed to the cover 4 outside the cover 4 by the second fixing member 44 and the rod fixing position can be changed, both the maximum opening and the minimum opening of the nozzle can be changed from the outside of the cover 4. it can.
  • the maximum opening degree defining rod 41 and the minimum opening degree regulating rod 42 are bolts that are screwed into the screw holes 45 provided in the cover 4.
  • the degree defining rod 42 By the rotation of the degree defining rod 42, the distances from the peripheral wall 4b of the cover 4 to the tips of the maximum opening defining rod 41 and the minimum opening defining rod 42 can be finely adjusted.
  • the tips of the maximum opening defining rod 41 and the minimum opening defining rod 42 do not necessarily have to abut against the protrusions 73 and 74 of the input link 7 when the input lever 81 is operated. You may contact
  • the link ring 65 is provided with a projecting portion projecting outward in the radial direction R, and the maximum opening defining rod 41 and the minimum opening defining member are provided on the projecting portion. The tip of the rod 42 may abut.
  • the link mechanism 6 includes a rod-shaped member that is fixed to the end surface of the shaft member 82 and extends in a direction orthogonal to the radial direction R instead of the projecting portions 73 and 74 of the input link 7.
  • the tips of the opening degree defining rod 41 and the minimum opening degree regulating rod 42 may contact each other.
  • the link mechanism 6 can have a simple structure as long as the tips of the maximum opening degree defining rod 41 and the minimum opening degree regulating rod 42 abut on the input link 7 as in the above embodiment.
  • each of the maximum opening degree defining rod 41 and the minimum opening degree regulating rod 42 is not necessarily a bolt, and may be a simple round bar.
  • the fixing member may be a set screw.
  • the fixing member may be an engaging member that engages with one of a plurality of notches formed on the outer peripheral surface of the round bar.
  • both the maximum opening degree defining rod 41 and the minimum opening degree defining rod 42 are provided. However, only one of the maximum opening degree defining rod 41 and the minimum opening degree defining rod 42 is provided. May be. In this regard, the opening degree of the nozzle 50 becomes zero when the nozzle member 5 is rotated until the adjacent nozzle vanes 51 come into contact with each other, so that at least the maximum opening degree defining rod 41 is preferably provided.
  • the arm 61 does not necessarily extend inward in the radial direction R from the shaft portion 52 of the nozzle member 5, and may extend outward in the radial direction R from the shaft portion 52 of the nozzle member 5. Alternatively, the arm 61 may extend obliquely inward or obliquely outward with respect to the radial direction R from the shaft portion 52.
  • the guide ring 37 is not necessarily arranged inside the link ring 65, and may be arranged outside the link ring 65.
  • the link ring 65 may be configured such that the operation piece 67 protrudes inward in the radial direction R from the main body portion 66.
  • the guide ring 37 may be omitted, and the link ring 65 may be directly fitted to the first housing 34.
  • the link mechanism 6 does not necessarily have to be disposed on the back side of the plate 35, and is disposed on the opposite side to the introduction path 24 with respect to the flange portion 23 of the shroud 21, as in the configuration shown in FIGS. May be. However, if the link mechanism 6 is disposed on the back side of the plate 35 as in the above embodiment, the space on the back side of the plate 35 can be rationally utilized as the link chamber 36.
  • the link mechanism 6 may be provided with a pin that cannot rotate, instead of the rollers 62 and 69.

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Abstract

　可変ノズルタービンは、ノズルベーンおよび軸部を含む複数のノズル部材と、複数のノズル部材のそれぞれを軸部回りに回転させるためのリンク機構と、内部にリンク機構が配置されるリンク室を形成するカバーと、カバーを貫通する軸部材を介してリンク機構と接続されたインプットレバーと、カバーを貫通するロッドであって、インプットレバーが操作されたときにリンク機構と当接する先端を有するロッドと、カバーの外側でロッドをカバーに固定する固定部材であって、カバーからロッドの先端までの距離を決定するロッド固定位置を変更可能な固定部材と、を備える。

Description

可変ノズルタービン
　本発明は、タービンインペラへ作動流体を噴射するノズルの開度および向きが変更可能な可変ノズルタービンに関する。
　従来から、自動車や船舶には、可変ノズルタービンが搭載されている。可変ノズルタービンは、例えば、エンジンからの排ガスで駆動される。例えば、特許文献１には、図６および図７に示すような可変ノズルタービン１００が開示されている。
　具体的に、可変ノズルタービン１００は、シュラウド１４０と、シュラウド１４０との間にリンク室１６０を形成するカバー１５０を含む。また、可変ノズルタービン１００は、シュラウド１４０を貫通する軸部１１２およびノズルベーン１１１を有する複数（図６，７では１つのみを図示）のノズル部材１１０と、リンク室１６０内に配置された、各ノズル部材１１０を軸部１１２回りに回転させるためのリンク機構１２０を含む。
　リンク機構１２０は、ノズル部材１１０の軸部１１２にそれぞれ回転不能に連結された複数のアーム１２１と、カバー１５０を貫通するレバーと連結されたリング１２３を含む。各アーム１２１には、ノズル部材１１０の軸部１１２と平行に延びるピン１２２が設けられている一方、リング１２３には、ピン１２２と係合する長穴１２４が設けられている。すなわち、長穴１２４の両端部は、ノズルの最大開度および最小開度を規定するストッパーとして機能する。
実開昭６１－１９７２２４号公報
　しかしながら、図６および図７に示すような構造では、ノズルの最大開度および最小開度のどちらかまたは双方を変更するためには、カバー１５０を取り外して、リング１２３を交換するなどの作業が必要になる。
　そこで、本発明は、カバーの外側からノズルの最大開度および最小開度の少なくとも一方を変更することができる可変ノズルタービンを提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明の可変ノズルタービンは、タービンインペラの周囲の導入路に配置されたノズルベーン、および前記ノズルベーンから延びる軸部、を含む複数のノズル部材と、前記複数のノズル部材のそれぞれを前記軸部回りに回転させるためのリンク機構と、内部に前記リンク機構が配置されるリンク室を形成するカバーと、前記カバーを貫通する軸部材を介して前記リンク機構と接続されたインプットレバーと、前記カバーを貫通するロッドであって、前記インプットレバーが操作されたときに前記リンク機構と当接する先端を有するロッドと、前記カバーの外側で前記ロッドを前記カバーに固定する固定部材であって、前記カバーから前記ロッドの先端までの距離を決定するロッド固定位置を変更可能な固定部材と、をさらに備える、ことを特徴とする。
　上記の構成によれば、インプットレバーが操作されたときにリンク機構と当接する先端を有するロッドが固定部材によってカバーの外側でカバーに固定され、そのロッド固定位置が変更可能であるので、カバーの外側からノズルの最大開度および最小開度の少なくとも一方を変更することができる。
　前記リンク機構は、前記軸部材に連結された、前記軸部材回りに揺動するインプットリンクを含み、前記ロッドの先端は、前記インプットレバーが操作されたときに前記インプットリンクと当接してもよい。この構成によれば、リンク機構をシンプルな構造とすることができる。
　上記の可変ノズルタービンは、前記導入路に沿うとともに前記タービンインペラの裏側に広がるプレートをさらに備え、前記複数のノズル部材の前記軸部は、前記プレートを貫通しており、前記カバーは、前記プレートの裏側に前記リンク室を形成してもよい。この構成によれば、プレートの裏側の空間をリンク室として合理的に活用することができる。
　前記ロッドは、ノズルの開度を大きくする方向に前記インプットレバーが操作されたときに前記リンク機構と当接する最大開度規定ロッドであってもよい。この構成によれば、カバーの外側からノズルの最大開度を変更することができる。
　前記ロッドは、ノズルの開度を大きくする方向に前記インプットレバーが操作されたときに前記リンク機構と当接する最大開度規定ロッドと、ノズルの開度を小さくする方向に前記インプットレバーが操作されたときに前記リンク機構と当接する最小開度規定ロッドの双方であってもよい。この構成によれば、カバーの外側からノズルの最大開度および最小開度の双方を変更することができる。
　前記リンク機構は、前記複数のノズル部材の軸部にそれぞれ連結された、前記軸部から側方に延びる複数のアームと、前記複数のアームにおける前記ノズル部材と反対側の端部にそれぞれ取り付けられた複数のローラと、前記複数のローラの間に介在し、かつ、前記タービンインペラの軸心を中心とする径方向における前記ローラの移動をガイドする複数の操作片を有するリンクリングと、を含んでもよい。この構成によれば、アームに取り付けられたローラがリンクリングの操作片上を転動するので、アームおよびリンクリングの摩耗が抑制され、高い耐久性を得ることができる。
　前記ロッドは、前記カバーに設けられたネジ穴に螺合するボルトであり、前記固定部材は、前記ボルトに螺合するナットであってもよい。この構成によれば、ロッドの回転によって、カバーからロッドの先端までの距離を微調整することができる。
　本発明によれば、カバーの外側からノズルの最大開度および最小開度の少なくとも一方を変更することができる。
本発明の一実施形態に係る可変ノズルタービンの断面図である。 ノズル部材およびリンク機構の一部の正面図であり、インプットレバーが基準位置にある状態を示す。 ノズル部材およびリンク機構の一部の正面図であり、インプットレバーが基準位置からノズルの開度を大きくする方向に倒された状態を示す。 図２のIV－IV線に沿った断面図である。 図２のV－V線に沿った断面図である。 従来の可変ノズルタービンの一部の断面図である。 図６に示す可変ノズルタービンのリンク機構の一部の背面図である。
　図１に、本発明の一実施形態に係る可変ノズルタービン１を示す。この可変ノズルタービン１は、例えば、自動車や船舶に搭載されて、エンジンからの排ガスで駆動される。ただし、可変ノズルタービン１は、蒸気などのその他の作動流体で駆動されてもよい。
　可変ノズルタービン１は、タービンインペラ３２と、タービンインペラ３２が取り付けられた回転軸３１と、回転軸３１をブッシュ３９を介して回転自在に支持する第１ハウジング３４を含む。また、可変ノズルタービン１は、タービンインペラ３２の周囲に導入路２４を形成するプレート３５およびシュラウド２１と、導入路２４と連通する渦巻き室２５を形成する第２ハウジング２６を含む。以下、説明の便宜上、タービンインペラ３２の軸心３３を中心とする径方向を、単に「径方向Ｒ」といい、軸心３３が延びる方向を、単に「軸方向Ｘ」という。
　導入路２４は、径方向Ｒと平行な、環状の流路である。渦巻き室２５には、作動流体（例えば、エンジンからの排ガス）が供給される。渦巻き室２５に供給された作動流体は、導入路２４を通じてタービンインペラ３２に吹き付けられる。
　プレート３５は、導入路２４に沿うとともに、タービンインペラ３２の裏側に広がっている。プレート３５は、単一のプレートであってもよいし、複数のプレートに分割されていてもよい。プレート３５は、第１ハウジング３４に固定されている。
　シュラウド２１は、導入路２４を挟んでプレート３５と対向するフランジ部２３と、フランジ部２３の内側端部からプレート３５と反対側に延びる管状部２２を有する。すなわち、管状部２２は、可変ノズルタービン１における作動流体の排出口を構成する。
　さらに、可変ノズルタービン１は、タービンインペラ３２の周囲に等角度間隔で配置された複数のノズル部材５と、プレート３５の裏側に配置されたリンク機構６を含む。プレート３５の裏側には、カバー４によって環状のリンク室３６が形成されており、リンク機構６はそのリンク室３６内に配置されている。リンク機構６は、カバー４を貫通する軸部材８２を介してインプットレバー８１と接続されている。
　本実施形態では、カバー４が第１ハウジング３４に一体的に形成されている。具体的に、カバー４は、図２～図５に示すように、第１ハウジング３４から径方向Ｒに広がる底壁４ａと、底壁４ａの外周縁部からプレート３５に向かって軸方向Ｘに延びる周壁４ｂを含む。
　図２～図５に示すように、各ノズル部材５は、導入路２４に配置されたノズルベーン５１と、ノズルベーン５１からプレート３５を貫通してリンク室３６内まで軸方向Ｘに延びる軸部５２を含む。軸部５２は、ブッシュ５３を介してプレート３５に回転自在に支持されている。ただし、ブッシュ５３は省略可能である。
　隣り合うノズルベーン５１の間には、タービンインペラ３２へ作動流体を噴射するノズル５０が形成されている。図２は、上述したインプットレバー８１が基準位置にある状態を示し、図３は、インプットレバー８１が基準位置からノズル５０の開度を大きくする方向に倒された状態を示す（当然、インプットレバー８１が基準位置からノズル５０の開度を小さくする方向に倒されることもある）。インプットレバー８１を操作することによって、ノズル５０の開度および向きが変更される。
　リンク機構６は、各ノズル部材５を軸部５２回りに回転させるためのものである。具体的に、リンク機構６は、複数のアーム６１と、アーム６１に対してプレート３５と反対側に配置されたリンクリング６５と、リンクリング６５に対してプレート３５と反対側に配置されたインプットリンク７を含む。
　各アーム６１は、ノズル部材５の軸部５２から側方に（本実施形態では、径方向Ｒにおいて内向きに）延びている。各アーム６１の外側端部は、ノズル部材５の軸部５２に回転不能に連結されている。各アーム６１の内側端部（すなわち、ノズル部材５と反対側の端部）には、ローラ６２が取り付けられている。
　本実施形態では、各ローラ６２が、円盤状のホイール部６３と、ホイール部６３の中心から軸方向Ｘに延びる軸部６４を有する。そして、軸部６４が、アーム６１の内側端部に回転自在に支持されている。ただし、ローラ６２が中心に貫通穴を有するリング状であり、ローラ６２が当該ローラ６２を回転自在に支持する軸部材（図示せず）を介してアーム６１に取り付けられていてもよい。
　リンクリング６５は、周方向に連続する本体部６６と、本体部６６から突出する複数の操作片６７を有する。本実施形態では、本体部６６が軸方向Ｘに薄い板状をなしており、操作片６７が、本体部６６のプレート３５側の主面から軸方向Ｘに突出している。ただし、リンクリング６５は、アーム６１の内側に配置されていて、操作片６７が本体部６６から径方向Ｒにおいて外向きに突出するように構成されていてもよい。
　操作片６７は、複数のローラ６２の間に介在し、かつ、径方向Ｒにおけるローラ６２の移動をガイドするように構成されている。具体的には、各操作片６７は、径方向Ｒにおいて内向きに先細りとなる台形状をなしており、隣り合う操作片６７の互いに対向する側面同士が平行となっている。
　リンクリング６５の内側には、リンクリング６５と摺動可能に嵌合するガイドリング３７が配置されている。ガイドリング３７は、第１ハウジング３４に固定されている。ガイドリング３７には、リンクリング６５の本体部６６の内側端部と係合する窪み３７ａが形成されている。また、ガイドリング３７には、リンクリング６５の本体部６６の内側端部を窪み３７ａ内に保持するための押えリング３８が取り付けられている。
　インプットリンク７は、上述した軸部材８２に回転不能に連結されている。軸部材８２は、カバー４の底壁４ａを貫通して軸方向Ｘに延びており、インプットレバー８１に固定されている。また、軸部材８２は、カバー４の底壁４ａに取り付けられた軸受部材８３によって回転自在に支持されている。すなわち、インプットリンク７は、軸部材８２回りに揺動する。
　インプットリンク７は、径方向Ｒにおいて軸部材８２からリンクリング６５と重なり合う位置まで延びており、インプットリンク７の内側端部には、径方向Ｒにおいて内向きに開口する開口７１が形成されている。換言すれば、インプットリンク７は、開口７１を規定する一対の係合片７２を有する。
　一方、リンクリング６５には、インプットリンク７の開口７１と係合するインプットローラ６９が軸部材６８を介して取り付けられている。本実施形態では、リンクリング６５における１つの操作片６７がある肉厚部分にネジ穴が形成されており、このネジ穴に、軸部材６８の一端部に形成されたネジ山が螺合している。インプットローラ６９は、軸部材６８に、回転自在に支持されている。
　このような構成により、インプットレバー８１を操作すれば、図３に示すように、インプットリンク７が揺動し、インプットローラ６９が一方の係合片７２上を転動しながらリンクリング６５が回転する。これに伴い、各アーム６１に取り付けられたローラ６２がリンクリング６５の操作片６７の一方の側面上を転動しながら径方向Ｒに移動する。ローラ６２が径方向に移動すると、各アーム６１がノズル部材５の軸部５２回りに揺動し、ノズル部材５のノズルベーン５１の角度が変更される。これにより、ノズル５０の開度および向きが変更される。このように、本実施形態の可変ノズルタービン１ではアーム６１に取り付けられたローラ６２がリンクリング６５の操作片６７上を転動するので、アーム６１およびリンクリング６５の摩耗が抑制され、高い耐久性を得ることができる。
　さらに、本実施形態では、ノズル５０の開度を制限するための構成が採用されている。具体的に、可変ノズルタービン１は、カバー４の周壁４ｂを貫通する最大開度規定ロッド４１および最小開度規定ロッド４２を含む。
　図２に示すように、インプットリンク７には、開口７１の開口方向と直交する方向において、係合片７２よりも外側に張り出す一対の突出部７３，７４が設けられている。最大開度規定ロッド４１および最小開度規定ロッド４２は、突出部７３，７４に対応する位置に配置されている。
　本実施形態では、最大開度規定ロッド４１および最小開度規定ロッド４２が、軸部材８２の中心を通る径方向Ｒと平行に延びている。ノズル５０の開度を大きくする方向にインプットレバー８１が操作されたときには、インプットリンク７の一方（図２では右側）の突出部７３がカバー４の周壁４ｂに近づく方向に移動し、突出部７３が最大開度規定ロッド４１の先端に当接することによってインプットリンク７の揺動が規制される。逆に、ノズル５０の開度を小さくする方向にインプットレバー８１が操作されたときには、インプットリンク７の他方（図２では左側）の突出部７４がカバー４の周壁４ｂに近づく方向に移動し、突出部７４が最小開度規定ロッド４２の先端に当接することによってインプットリンク７の揺動が規制される。
　最大開度規定ロッド４１は、カバー４の外側で第１固定部材４３によってカバー４の周壁４ｂに固定されている。第１固定部材４３は、カバー４の周壁４ｂから最大開度規定ロッド４１の先端までの距離を決定するロッド固定位置を変更可能に構成されている。
　最小開度規定ロッド４２は、カバー４の外側で第２固定部材４４によってカバー４の周壁４ｂに固定されている。第２固定部材４４は、カバー４の周壁４ｂから最小開度規定ロッド４２の先端までの距離を決定するロッド固定位置を変更可能に構成されている。
　本実施形態では、カバー４の周壁４ｂに２つのネジ穴４５が設けられている。そして、最大開度規定ロッド４１および最小開度規定ロッド４２のそれぞれは、ネジ穴４５に螺合するボルトであり、第１固定部材４３および第２固定部材４４のそれぞれは、前記ボルトに螺合するナットである。
　以上説明したように、本実施形態の可変ノズルタービン１では、インプットリンク７の突出部７３，７４と当接する先端を有する最大開度規定ロッド４１および最小開度規定ロッド４２が第１固定部材４３および第２固定部材４４によってカバー４の外側でカバー４に固定され、そのロッド固定位置が変更可能であるので、カバー４の外側からノズルの最大開度および最小開度の双方を変更することができる。
　また、本実施形態では、最大開度規定ロッド４１および最小開度規定ロッド４２のそれぞれがカバー４に設けられたネジ穴４５に螺合するボルトであるので、最大開度規定ロッド４１および最小開度規定ロッド４２の回転によって、カバー４の周壁４ｂから最大開度規定ロッド４１および最小開度規定ロッド４２の先端までの距離を微調整することができる。
　（変形例）
　本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
　例えば、最大開度規定ロッド４１および最小開度規定ロッド４２の先端は、インプットレバー８１が操作されたときに、必ずしもインプットリンク７の突出部７３，７４に当接する必要はなく、リンク機構６のその他の要素に当接してもよい。例えば、インプットリンク７の突出部７３，７４の代わりに、リンクリング６５に径方向Ｒにおいて外向きに張り出す張り出し部が設けられ、この張り出し部に、最大開度規定ロッド４１および最小開度規定ロッド４２の先端が当接してもよい。あるいは、リンク機構６は、インプットリンク７の突出部７３，７４の代わりに、軸部材８２の端面に固定された、径方向Ｒと直交する方向に延びる棒状部材を含み、この棒状部材に、最大開度規定ロッド４１および最小開度規定ロッド４２の先端が当接してもよい。ただし、前記実施形態のように、最大開度規定ロッド４１および最小開度規定ロッド４２の先端がインプットリンク７に当接すれば、リンク機構６をシンプルな構造とすることができる。
　また、最大開度規定ロッド４１および最小開度規定ロッド４２のそれぞれは、必ずしもボルトである必要はなく、単なる丸棒であってもよい。この場合、固定部材は、セットスクリューであってもよい。あるいは、固定部材は、丸棒の外周面に形成された複数のノッチの１つに係合する係合部材であってもよい。
　また、前記実施形態では最大開度規定ロッド４１および最小開度規定ロッド４２の双方が設けられていたが、最大開度規定ロッド４１および最小開度規定ロッド４２のどちらか一方のみが設けられていてもよい。この点、ノズル５０の開度は、隣り合うノズルベーン５１が接触するまでノズル部材５が回転されるとゼロになるので、少なくとも最大開度規定ロッド４１が設けられていることが望ましい。
　また、アーム６１は、必ずしもノズル部材５の軸部５２から径方向Ｒにおいて内向きに延びている必要はなく、ノズル部材５の軸部５２から径方向Ｒにおいて外向きに延びていてもよい。あるいは、アーム６１は、軸部５２から、径方向Ｒに対して斜め内向きまたは斜め外向きに延びていてもよい。
　また、ガイドリング３７は、必ずしもリンクリング６５の内側に配置されている必要はなく、リンクリング６５の外側に配置されていてもよい。この場合、リンクリング６５は、操作片６７が本体部６６から径方向Ｒにおいて内向きに突出するように構成されていてもよい。あるいは、ガイドリング３７が省略されて、リンクリング６５が第１ハウジング３４と直接的に嵌合していてもよい。
　また、リンク機構６は、必ずしもプレート３５の裏側に配置されている必要はなく、図６および図７に示す構成のように、シュラウド２１のフランジ部２３に対して導入路２４と反対側に配置されていてもよい。ただし、前記実施形態のように、リンク機構６がプレート３５の裏側に配置されていれば、プレート３５の裏側の空間をリンク室３６として合理的に活用することができる。
　さらに、リンク機構６の構成としては、上述した以外にも様々な構成が採用可能である。例えば、リンク機構６には、ローラ６２，６９に代えて、自転不能なピンが設けられていてもよい。
　１　　可変ノズルタービン
　２４　導入路
　３２　タービンインペラ
　３３　軸心
　３５　プレート
　３６　リンク室
　４　　カバー
　４１　最大開度規定ロッド
　４２　最小開度規定ロッド
　４３，４４　固定部材
　４５　ネジ穴
　５　　ノズル部材
　５１　ノズルベーン
　５２　軸部
　６　　リンク機構
　６１　アーム
　６２　ローラ
　６５　リンクリング
　６７　操作片
　７　　インプットリンク
　８１　インプットレバー
　８２　軸部材

Claims (7)

  1. 　タービンインペラの周囲の導入路に配置されたノズルベーン、および前記ノズルベーンから延びる軸部、を含む複数のノズル部材と、
    　前記複数のノズル部材のそれぞれを前記軸部回りに回転させるためのリンク機構と、
    　内部に前記リンク機構が配置されるリンク室を形成するカバーと、
    　前記カバーを貫通する軸部材を介して前記リンク機構と接続されたインプットレバーと、
    　前記カバーを貫通するロッドであって、前記インプットレバーが操作されたときに前記リンク機構と当接する先端を有するロッドと、
    　前記カバーの外側で前記ロッドを前記カバーに固定する固定部材であって、前記カバーから前記ロッドの先端までの距離を決定するロッド固定位置を変更可能な固定部材と、
    を備える、可変ノズルタービン。
  2. 　前記リンク機構は、前記軸部材に連結された、前記軸部材回りに揺動するインプットリンクを含み、
    　前記ロッドの先端は、前記インプットレバーが操作されたときに前記インプットリンクと当接する、請求項１に記載の可変ノズルタービン。
  3. 　前記導入路に沿うとともに前記タービンインペラの裏側に広がるプレートをさらに備え、
    　前記複数のノズル部材の前記軸部は、前記プレートを貫通しており、前記カバーは、前記プレートの裏側に前記リンク室を形成する、請求項１または２に記載の可変ノズルタービン。
  4. 　前記ロッドは、ノズルの開度を大きくする方向に前記インプットレバーが操作されたときに前記リンク機構と当接する最大開度規定ロッドである、請求項１～３のいずれか一項に記載の可変ノズルタービン。
  5. 　前記ロッドは、ノズルの開度を大きくする方向に前記インプットレバーが操作されたときに前記リンク機構と当接する最大開度規定ロッドと、ノズルの開度を小さくする方向に前記インプットレバーが操作されたときに前記リンク機構と当接する最小開度規定ロッドの双方である、請求項１～３のいずれか一項に記載の可変ノズルタービン。
  6. 　前記リンク機構は、
    　前記複数のノズル部材の軸部にそれぞれ連結された、前記軸部から側方に延びる複数のアームと、
    　前記複数のアームにおける前記ノズル部材と反対側の端部にそれぞれ取り付けられた複数のローラと、
    　前記複数のローラの間に介在し、かつ、前記タービンインペラの軸心を中心とする径方向における前記ローラの移動をガイドする複数の操作片を有するリンクリングと、
    を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の可変ノズルタービン。
  7. 　前記ロッドは、前記カバーに設けられたネジ穴に螺合するボルトであり、
    　前記固定部材は、前記ボルトに螺合するナットである、請求項１～６のいずれか一項に記載の可変ノズルタービン。
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