WO2024009433A1 - タービン及びターボチャージャ - Google Patents

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WO2024009433A1
WO2024009433A1 PCT/JP2022/026836 JP2022026836W WO2024009433A1 WO 2024009433 A1 WO2024009433 A1 WO 2024009433A1 JP 2022026836 W JP2022026836 W JP 2022026836W WO 2024009433 A1 WO2024009433 A1 WO 2024009433A1
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WO
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plate
turbine
housing
flow path
plate portion
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Application number
PCT/JP2022/026836
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English (en)
French (fr)
Inventor
大志 中川
隆史 吉本
航介 内海
弘貴 中島
永護 加藤
慎之 林
Original Assignee
三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10Final actuators
    • F01D17/12Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes

Definitions

  • the present disclosure relates to turbines and turbochargers.
  • a turbocharger equipped with a variable capacity turbine is known as a turbocharger that supercharges the intake air of an internal combustion engine using the energy of the exhaust gas of the engine (see, for example, Patent Document 1).
  • a variable capacity turbine a plurality of nozzle vanes are arranged in a line in the circumferential direction of the turbine wheel in the exhaust gas flow path for sending exhaust gas from the scroll flow path of the turbine to the turbine wheel, and the blade angles of these nozzle vanes are controlled from the outside.
  • the cross-sectional area of the exhaust gas flow path (the flow path between adjacent nozzle vanes) can be adjusted.
  • a variable capacity turbine increases the supercharging effect by adjusting the cross-sectional area of the exhaust gas flow path to change the flow velocity and pressure of the exhaust gas guided to the turbine wheel.
  • Patent Document 1 two plate-like members (a nozzle mount and a nozzle plate) forming an exhaust gas flow path are connected via a nozzle support, and the nozzle mount and the bearing housing are inserted into a press-fit hole formed in the nozzle mount. It is disclosed that a press-fit pin (positioning pin) for positioning is press-fitted.
  • the nozzle mount tends to move closer to the bearing housing, causing the press-fit pin to be inserted excessively into the press-fit hole, increasing the frictional resistance between the press-fit pin and the press-fit hole, and causing the press-fit pin to become press-fit. There is a risk of it getting stuck in the hole. If the press-fitting pin is fixed to the press-fitting hole, the holding structure of the variable nozzle mechanism cannot be maintained, and the variable nozzle mechanism may float up, exposing the variable nozzle mechanism to risks such as wear due to vibration.
  • At least one embodiment of the present disclosure aims to provide a turbine and a turbocharger that can stably maintain the holding structure of a variable nozzle unit by suppressing fixation of the positioning pin. .
  • a turbine includes: a first housing having a scroll flow path; a turbine wheel provided on the inner peripheral side of the scroll flow path; a first plate member including an annular first plate portion; a second plate portion, the second plate portion being arranged opposite to the first plate portion and having an annular shape and forming a gas flow path from the scroll flow path toward the turbine wheel between the second plate portion and the first plate portion; parts and at least one variable nozzle vane disposed in the gas flow path; a second housing having an opposing surface that faces with a first space in between and a back surface opposite to a channel wall surface facing the gas channel of the first plate part; an annular member arranged in the first space and configured to rotate relative to the first plate member by an external driving force; at least one link member having one end connected to the annular member and the other end connected to the variable nozzle vane, the wing of the variable nozzle vane being connected to the other end in conjunction with rotation of the annular member; at least one link member that changes the angle;
  • a turbocharger includes: the turbine; and a centrifugal compressor configured to be driven by the turbine.
  • a turbine and a turbocharger are provided that can stably maintain the holding structure of the variable nozzle unit by suppressing fixation of the positioning pin.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an internal combustion engine system including a turbocharger according to one embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view along the axis of a turbine according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a variable nozzle unit included in a turbine according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a cross section taken along an axis on one side of the axis of a turbine according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a cross section taken along an axis on one side of the axis of a turbine according to one embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an internal combustion engine system including a turbocharger according to one embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view along the axis of a turbine according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a variable nozzle unit included in a turbine according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a cross section taken along an axis on one side of the axis of a turbine according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a cross section taken along an axis on one side of the axis of a turbine according to one embodiment. It is an explanatory view for explaining a side near a tongue part and a side far from a tongue part.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a variable nozzle unit included in a turbine according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a cross section taken along an axis on one side of the axis of a turbine according to one embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an internal combustion engine system 10 including a turbocharger 1 according to an embodiment.
  • the turbine 2 according to the present disclosure can be installed, for example, in a turbocharger 1 for automobiles, ships, or industrial use (for example, for land-based power generation).
  • a turbine 2 mounted on a turbocharger 1 will be described as an example, but the turbine 2 according to the present disclosure is not limited to one mounted on the turbocharger 1.
  • the turbine 2 of the present disclosure only needs to be capable of converting working fluid energy into mechanical power (for example, rotational force), and even if it is configured with the turbine 2 alone, it may be configured with a mechanism other than the centrifugal compressor 12 or It may also be configured in combination with a device. Furthermore, there is no need to limit the usage of the turbine 2.
  • the turbocharger 1 is configured to be driven by the energy of exhaust gas discharged from an internal combustion engine (engine) 11 and compress fluid (for example, air). ing.
  • the turbocharger 1 includes a turbine 2 and a centrifugal compressor 12 configured to be driven by the turbine 2.
  • the centrifugal compressor 12 includes an impeller 13 and a compressor housing 14 configured to rotatably accommodate the impeller 13.
  • the turbine 2 includes a turbine wheel 3, a first housing (turbine housing) 4, and a second housing (bearing housing) 5 configured to rotatably accommodate the turbine wheel 3 between the first housing 4. , at least.
  • the turbocharger 1 includes a rotating shaft 15 to which a turbine wheel 3 is connected at one end and an impeller 13 at the other end, and a rotating shaft 15 between the turbine wheel 3 and the impeller 13. It further includes a bearing 16 configured to rotatably support the.
  • the second housing 5 is disposed between the first housing 4 and the compressor housing 14, and is connected to each of the first housing 4 and the compressor housing 14 via fastening members (not shown) such as bolts and nuts. There is.
  • the second housing 5 may be configured to accommodate the bearing 16.
  • the turbine 2 of the turbocharger 1 is configured to rotate a turbine wheel 3 using the energy of exhaust gas discharged from the internal combustion engine 11. Since the impeller 13 is coaxially connected to the turbine wheel 3 via the rotating shaft 15, it is rotated around the axis LA in conjunction with the rotation of the turbine wheel 3.
  • the centrifugal compressor 12 of the turbocharger 1 draws air (supply air, gas) into the compressor housing 14 by driving the impeller 13 to rotate around the axis LA, compresses the air, and converts the compressed air into compressed air. is configured to send the internal combustion engine 11 to the internal combustion engine 11.
  • Compressed air sent from the centrifugal compressor 12 to the internal combustion engine 11 is provided for combustion in the internal combustion engine 11.
  • Exhaust gas generated by combustion in the internal combustion engine 11 is sent from the internal combustion engine 11 to the turbine 2 to rotate the turbine wheel 3.
  • the impeller 13 is connected to the other end of the rotating shaft 15, so that it is rotatable integrally with the rotating shaft 15 about the axis of the impeller 13.
  • the impeller 13 is configured to guide air introduced along the axial direction of the impeller 13 to the outside in the radial direction of the impeller 13.
  • the impeller 13 is an open type impeller that does not include an annular member surrounding the outer periphery of the blades of the impeller 13.
  • compressor housing A gas introduction passage 141 and a scroll passage 142 are formed inside the compressor housing 14 .
  • the compressor housing 14 has a gas introduction channel 141 and a scroll channel 142.
  • the gas introduction channel 141 is a channel for taking in air (gas) from the outside of the compressor housing 14 (centrifugal compressor 12) and guiding the taken in air to the impeller 13.
  • the gas introduction channel 141 is provided on one side of the impeller 13 in the axial direction of the impeller 13 and extends along the axial direction of the impeller 13 .
  • the scroll flow path 142 is provided on the outer peripheral side of the impeller 13 and consists of a spiral flow path extending along the circumferential direction of the impeller 13. Air that passes through the impeller 13 and is compressed by the impeller 13 is guided to the scroll passage 142 . The compressed air that has passed through the scroll passage 142 is guided to the internal combustion engine 11.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the turbine 2 according to one embodiment along the axis LA.
  • the direction in which the axis LA of the turbine wheel 3 extends is referred to as the axial direction of the turbine wheel 3
  • the direction perpendicular to the axis LA is referred to as the radial direction of the turbine wheel 3
  • the circumferential direction around the axis LA is referred to as the circumferential direction of the turbine wheel 3. shall be.
  • the side where the first housing 4 is located relative to the second housing 5 in the axial direction of the turbine wheel 3 (the right side in FIG. 2) is defined as the front side
  • the position where the second housing 5 is located relative to the first housing 4 is defined as the front side.
  • the side on which the camera moves is defined as the rear side.
  • the turbine wheel 3 includes a substantially truncated conical hub 31 and a plurality of turbine blades 32 provided on the outer peripheral surface of the hub 31, as shown in FIG. Each of the plurality of turbine blades 32 is arranged at intervals in the circumferential direction around the axis LA.
  • the hub 31 and the plurality of turbine blades 32 are provided to be rotatable integrally with the rotating shaft 15 about the axis LA.
  • the turbine wheel 3 is configured to guide exhaust gas introduced from the outside in the radial direction of the turbine wheel 3 to the front side of the turbine wheel 3 along the axial direction of the turbine wheel 3.
  • the scroll flow path 41 is provided on the outer peripheral side of the turbine wheel 3 and consists of a spiral flow path extending along the circumferential direction of the turbine wheel 3.
  • the exhaust gas exhaust passage 42 extends from the turbine wheel 3 toward the front side along the axial direction of the turbine wheel 3.
  • an internal space 43 is formed between the first housing 4 and the second housing 5, which connects the scroll passage 41 and the exhaust gas discharge passage 42.
  • the turbine wheel 3 is housed in this internal space 43 so as to be rotatable relative to the first housing 4 and the second housing 5.
  • the turbine wheel 3 is provided on the inner peripheral side of the scroll passage 41 .
  • Exhaust gas discharged from the internal combustion engine 11 is guided to the turbine wheel 3 via the scroll passage 41, and drives the turbine wheel 3 to rotate.
  • the exhaust gas that rotates the turbine wheel 3 is discharged to the outside of the first housing 4 (turbine 2) via the exhaust gas discharge passage 42.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of the variable nozzle unit 6 included in the turbine 2 according to one embodiment.
  • the turbine 2 further includes a variable nozzle unit 6 housed on the outer peripheral side of the turbine wheel 3 in the internal space 43 described above.
  • the variable nozzle unit 6 forms a gas flow path (exhaust gas flow path) 43A for guiding exhaust gas from the scroll flow path 41 to the turbine wheel 3, and is for adjusting the flow of exhaust gas in the gas flow path 43A.
  • the gas flow path 43A is a part of the internal space 43.
  • the gas flow path 43A is formed between the scroll flow path 41 and the turbine wheel 3 so as to surround the periphery (radially outside) of the turbine wheel 3.
  • variable nozzle unit 6 includes a first plate member (nozzle mount) 7, a second plate member (nozzle plate) 8, and at least one (in the illustrated example, plural) variable nozzle vanes. 61, an annular member (drive ring) 62, and at least one (in the illustrated example, plural) link members (lever plates) 63.
  • the first plate member (nozzle mount) 7 includes an annular first plate portion 71 extending along the circumferential direction of the turbine wheel 3 on the outer peripheral side of the turbine wheel 3 .
  • a first channel wall surface 72 facing the gas channel 43A is formed on the front side of the first plate section 71, and a back surface is formed on the rear side of the first plate section 71, that is, on the opposite side to the first channel wall surface 72.
  • 73 is formed.
  • the second plate-like member (nozzle plate) 8 is arranged to face the first plate part 71, and has an annular shape that forms a gas flow path 43A from the scroll flow path 41 toward the turbine wheel 3 between the second plate member 8 and the first plate part 71.
  • the second plate portion 81 includes a second plate portion 81 .
  • the second plate portion 81 is disposed on the front side of the first plate portion 71 and extends along the circumferential direction of the turbine wheel 3 on the outer peripheral side of the turbine wheel 3 .
  • a second flow path wall surface 82 facing the gas flow path 43A is formed on the rear side of the second plate portion 81.
  • the gas flow path 43A is formed between the first flow path wall surface 72 and the second flow path wall surface 82.
  • the first channel wall surface 72 is located on the rear side of the second channel wall surface 82 and faces the second channel wall surface 82 .
  • the exhaust gas introduced into the turbine 2 passes through the scroll passage 41 and then through the gas passage 43A, and is then led to the turbine wheel 3, causing the turbine wheel 3 to rotate.
  • variable nozzle unit 6 includes at least one (for example, a plurality of) support members (nozzle support ) 64 may be further provided.
  • the plurality of support members 64 are arranged at intervals in the circumferential direction of the turbine wheel 3.
  • Each of the plurality of support members 64 has one side fixed to the first plate part 71 and the other side fixed to the second plate part 81.
  • the second plate member 8 is supported by a support member 64 so as to be spaced apart from the first plate member 7 toward the front side.
  • the second housing 5 has a facing surface 51 that faces the back surface 73 of the first plate part 71 with the first space 43B interposed therebetween.
  • the first space 43B is a part of the internal space 43, and is formed on the opposite side of the gas flow path 43A with the first plate portion 71 in between.
  • Each of the plurality of variable nozzle vanes 61 is arranged in the gas flow path 43A, and is supported by the first plate portion 71 (first plate member 7) so as to be rotatable around the respective rotation center RC.
  • the plurality of variable nozzle vanes 61 are arranged at intervals in the circumferential direction of the turbine wheel 3.
  • the annular member (drive ring) 62 is disposed in the first space 43B, and rotates around the axis LB of the annular member 62 (variable nozzle unit 6) with respect to the first plate member 7 by an external driving force. It is composed of
  • the turbine 2 includes a drive mechanism (actuator) 65 configured to transmit driving force to the annular member 62 and rotate the annular member 62 around its axis LB; It further includes a control device (controller) 66 configured to control rotation of the member 62 about the axis LB.
  • the drive mechanism section 65 includes an electric motor that generates a driving force, an air cylinder that transmits the driving force, and the like.
  • the variable nozzle unit 6 includes the same number of link members (lever plates) 63 as the variable nozzle vanes 61, as shown in FIG.
  • Each of the plurality of link members 63 is arranged in the first space 43B, one end 631 is connected to the annular member 62, the other end 632 is connected to the variable nozzle vane 61, and the link member 63 is linked to the rotation of the annular member 62.
  • the variable nozzle vane 61 connected to the other end 632 is configured to change the blade angle.
  • each link member 63 includes a fitting portion 631A that fits into a fitted portion 621 formed on the annular member 62.
  • the fitted portion 621 includes a groove 621A formed on the outer peripheral edge of the annular member 62, and the fitting portion 631A is accommodated inside the groove 621A and loosely fits into the groove 621A.
  • the first plate portion 71 has a plurality of through holes 74 that penetrate the first channel wall surface 72 and the back surface 73.
  • the plurality of through holes 74 are arranged at intervals in the circumferential direction of the turbine wheel 3 .
  • the first plate portion 71 has the same number of through holes 74 as the variable nozzle vanes 61 and the link members 63.
  • the other end of each link member 63 is inserted through a through hole 74 corresponding to the link member 63 and connected to a variable nozzle vane 61 corresponding to the link member 63 individually.
  • variable nozzle vanes 61 adjacent to each other in the circumferential direction move (rotate) in a direction away from each other, and the flow in the gas flow path 43A between the variable nozzle vanes 61 is reduced.
  • the road cross-sectional area becomes larger.
  • variable nozzle vanes 61 adjacent to each other in the circumferential direction move (rotate) in a direction toward each other, and the gas flow path between the variable nozzle vanes 61
  • the cross-sectional area of the flow path 43A becomes smaller.
  • the variable nozzle unit 6 transmits the driving force from the outside of the variable nozzle unit 6 (drive mechanism section 65) to the plurality of variable nozzle vanes 61 via the annular member 62 and the plurality of link members 63.
  • the cross-sectional area of the gas flow path 43A can be adjusted by rotating the blades 61 around their respective rotation centers RC and changing their blade angles.
  • the turbine 2 can change the flow rate and pressure of the exhaust gas guided to the turbine wheel 3 by increasing/decreasing the cross-sectional area of the gas flow path 43A using the variable nozzle unit 6, and thereby the supercharging pressure of the turbine 2 can be changed. can be controlled.
  • FIG. 4 is a schematic sectional view showing a cross section along the axis LA on one side of the axis LA of the turbine 2 according to one embodiment. As shown in FIG. 4, the turbine 2 is disposed between the second housing 5 and the first plate member 7, and is configured to urge the first plate portion 71 toward the gas flow path 43A side. It further includes a biasing member 21.
  • the biasing member 21 has an end surface 52 formed radially inward from the opposing surface 51 of the second housing 5 and a first It includes a disc spring 21A that comes into contact with an end surface 75A on the opposite side to the channel wall surface 72.
  • the end surface 75A is formed inside the back surface 73 in the radial direction.
  • the disc spring 21A (biasing member 21) seals between the end surface 52 of the second housing 5 and the end surface 75A of the first plate part 71, thereby preventing air from the back side of the turbine wheel 3 to the first space 43B. The inflow of exhaust gas is suppressed.
  • the first housing 4 includes a locked portion 44 that extends along the radial direction of the turbine wheel 3 and to which the outer peripheral edge 76 of the first plate portion 71 is locked.
  • the locked portion 44 is located on the opposite side in the axial direction from the rear scroll passage wall surface 441 that extends radially outward from the rear end P1 of the scroll passage 41, and from the rear scroll passage wall surface 441. , and a locked surface 442 facing the first space 43B.
  • the first plate member 7 is urged forward by the urging member 21, so that the outer peripheral edge 76 of the first plate part 71 is pressed against the locked part 44 of the first housing 4, and the outer peripheral edge A locking surface 76A on the front side of the portion 76 contacts the locked surface 442. Thereby, the space between the front side locking surface 76A and the locked surface 442 is sealed, thereby suppressing the exhaust gas from flowing into the first space 43B from the scroll flow path 41.
  • the locking surface 76A is a stepped surface formed on the outer side and the rear side of the first flow path wall surface 72 in the radial direction. Note that in some other embodiments, the outer peripheral edge 76 of the first plate portion 71 may be sandwiched between the first housing 4 and the second housing 5.
  • the first housing 4 has a front facing surface 45 opposite to the second back surface 83 of the second plate part 81, and a radial direction more than the second plate part 81 and the front facing surface 45.
  • a shroud portion 46 that protrudes further rearward than the front facing surface 45 on the inner side thereof.
  • the shroud portion 46 has a shroud surface 46A that is curved in a convex manner so as to face the tip side ends (tips) of the plurality of turbine blades 32, and a gap (clearance) is formed between the shroud portion 46 and the tip side ends.
  • the turbine 2 includes the above-mentioned turbine wheel 3, first housing 4, second housing 5, first plate member 7, second plate member 8, and attachments. It includes at least a biasing member 21 , at least one variable nozzle vane 61 , an annular member 62 , and at least one link member 63 .
  • the turbine 2 further includes at least one positioning pin 9 and at least one stopper portion 22, as shown in FIG. Note that this embodiment can be implemented independently from other embodiments.
  • At least one positioning pin 9 has one end 91 fitted (for example, press-fitted) into a first hole 77 formed in the back surface 73 of the first plate part 71, and a second positioning pin 9.
  • the other end 92 of the positioning pin 9 is fitted (for example, press-fitted) into the second hole 53 formed in the facing surface 51 of the housing 5 .
  • the positioning pin 9 is formed into a rod shape having a longitudinal direction along the axial direction of the turbine 2.
  • the positioning pin 9 is made of, for example, a metal material.
  • the variable nozzle unit 6 is connected to the second housing 5 via the positioning pin 9, thereby preventing the variable nozzle unit 6 from falling off from the second housing 5. .
  • At least one stopper section 22 is provided on the opposing surface 51 or the first plate section 71. At least one stopper portion 22 may be configured integrally with the first plate portion 71 or may be configured integrally with the opposing surface 51, as shown in FIG. Further, at least one stopper section 22 may be a separate member from the opposing surface 51 and the first plate section 71, and may be attached to the opposing surface 51 or the first plate section 71.
  • a first gap G1 is formed between the stopper part 22 and the opposing surface 51 (illustrated example) or between the stopper part 22 and the first plate part 71.
  • the first gap G1 is configured to be smaller than the second gap G2 between the annular member 62 and the opposing surface 51 and the third gap G3 between the opposing surface 51 and at least one link member 63. .
  • the first plate member 7 tends to approach the second housing 5 side due to thermal deformation during operation of the turbine 2, but the stopper portion 22 is By contacting the portion 71, movement of the first plate member 7 toward the second housing 5 can be restricted.
  • the positioning pin 9 is not inserted into the first hole 77 or the second hole 53 excessively. It can prevent it from sticking.
  • the turbine 2 does not include the stopper part 22, there is a possibility that the first plate member 7 will try to approach the second housing 5 side more than the first gap G1 due to thermal deformation during operation of the turbine 2.
  • the positioning pin 9 is inserted into the first hole 77 or the second hole 53 excessively, and the frictional resistance between the first hole 77 or the second hole 53 and the positioning pin 9 becomes large.
  • the holding structure of the variable nozzle unit 6 cannot be maintained due to the reaction force (force pushing the first plate member 7 back toward the gas flow path 43A side) by the force member 21, and the outer peripheral edge of the first plate member 7 cannot be maintained.
  • a gap is generated between the portion 76 and the locked portion 44 of the first housing 4, and there is a possibility that the variable nozzle unit 6 may float up in the first space 43B. In this case, there is a possibility that the variable nozzle unit 6 may be exposed to the risk of wear due to vibration.
  • the positioning pin 9 is fixed to the first hole 77 and the second hole 53 by restricting the movement of the first plate member 7 toward the second housing 5 by the stopper portion 22 described above. Therefore, it is possible to suppress the reaction force of the biasing member 21 from being inhibited.
  • the holding structure of the variable nozzle unit 6 (first plate member 7) can be stably maintained by the reaction force of the biasing member 21. By stably maintaining the holding structure of the variable nozzle unit 6, risks such as wear of the variable nozzle unit 6 due to vibration can be reduced.
  • the at least one stopper portion 22 described above is configured integrally with the first plate member 7.
  • the stopper portion 22 is a separate member from the first plate member 7 or the second housing 5
  • an increase in the number of parts can be suppressed, and the structure of the turbine 2 can be prevented from becoming complicated.
  • the stopper part 22 is configured integrally with the second housing 5
  • the stopper portion 22 is configured integrally with the first plate member 7, this possibility is relatively small.
  • forming the stopper portion 22 on the first plate member 7 is easier than forming the stopper portion 22 on the second housing 5.
  • the first plate member 7 described above has a cylindrical shape that protrudes from the back surface 73 of the first plate part 71 and passes through the center hole of the annular member 62.
  • Section 78 and It includes at least one claw portion 22A that protrudes from the cylindrical portion 78 toward the outer circumferential side of the annular member 62 than the inner circumferential edge of the annular member 62 and sandwiches the inner circumferential edge of the annular member 62 with the back surface 73 of the first plate portion 71.
  • the at least one stopper section 22 described above includes at least one claw section 22A. That is, the claw portion 22A of the first plate member 7 is used as the stopper portion 22.
  • At least one claw portion 22A includes a plurality of (three in the illustrated example) claw portions 22A arranged at intervals along the circumferential direction of the turbine wheel 3.
  • the same number of recesses 622 as the number of claws 22A are formed on the inner peripheral edge of the annular member 62 to allow the claws 22A to pass therethrough when the first plate member 7 and the annular member 62 are assembled.
  • the second housing 5 described above has a protrusion 54 that protrudes forward from the opposing surface 51 along the axial direction of the turbine wheel 3.
  • the protruding portion 54 may be formed in an arc shape or an annular shape extending along the circumferential direction of the turbine wheel 3.
  • a fourth gap G4 is formed between the front end surface 54A of the protruding portion 54 in the axial direction and the back surface 73 of the first plate portion 71.
  • the protrusion 54 (end surface 54A) is a part of the opposing surface 51, and is more radial than the outer peripheral edge of the opposing surface 51 where the protrusion 54 is not formed.
  • the back surface 73 of the first plate part 71 includes an inner circumferential side back surface 73A that forms a fourth gap G4 between the inner circumferential edge and the end surface 54A.
  • the fourth gap G4 described above is configured to be larger than the second gap G2 and third gap G3 described above.
  • the fourth gap G4 described above is configured to be smaller than the second gap G2 and third gap G3 described above.
  • the protruding portion 54 can be used as the stopper portion 22. That is, in the embodiment shown in FIG. 5, the at least one stopper portion 22 described above is a protrusion portion 54 that is integrally configured with the second housing 5. In the embodiment shown in FIG. The fourth gap G4 becomes the first gap G1 described above.
  • FIG. 5 is a schematic sectional view showing a cross section along the axis LA on one side of the axis LA of the turbine 2 according to one embodiment.
  • the turbine 2 according to some embodiments includes the above-mentioned turbine wheel 3, first housing 4, second housing 5, first plate-like member 7, second plate-like member 8, and attachments. It includes at least a biasing member 21 and at least one variable nozzle vane 61.
  • the turbine 2 further includes at least one positioning pin 9 and an adhesive layer 94, as shown in FIG. Note that this embodiment can be implemented independently from other embodiments. For example, the turbine 2 may not include the stopper portion 22 described above.
  • At least one positioning pin 9 has one end 91 inserted into a first hole 77 formed in the back surface 73 of the first plate part 71, and The other end 92 of the positioning pin 9 is inserted into the second hole 53 formed in the positioning pin 51 . At least one of one end 91 and the other end 92 of the positioning pin 9 is inserted with gaps 93A and 93B provided.
  • the positioning pin 9 is formed into a rod shape having a longitudinal direction along the axial direction of the turbine 2.
  • the positioning pin 9 is made of, for example, a metal material.
  • one end 91 of the positioning pin 9 is loosely inserted into the first hole 77, and a gap 93A is formed between the outer peripheral surface of the one end 91 and the inner peripheral surface of the first hole 77. Further, the other end 92 of the positioning pin 9 is loosely inserted into the second hole 53, and a gap 93B is formed between the outer peripheral surface of the other end 92 and the inner peripheral surface of the second hole 53.
  • the adhesive layer 94 is interposed in at least one of the gap 93A and the gap 93B. In the illustrated embodiment, adhesive layer 94 is interposed in both gap 93A and gap 93B.
  • the adhesive layer 94 is configured such that its adhesive strength decreases due to heat input during operation of the turbine 2.
  • the gap 93A has a greater effect on heat input during operation of the turbine 2 than the gap 93B, so when interposing the adhesive layer 94 in either the gap 93A or the gap 93B, it is preferable to interpose it in the gap 93A.
  • the decrease in adhesive strength of the adhesive layer 94 may be temporary during operation of the turbine 2, or may be permanent.
  • variable nozzle unit 6 When connecting the variable nozzle unit 6 to the second housing 5 via the positioning pin 9 and the adhesive layer 94, the adhesive strength of the adhesive layer 94 is not reduced, so the variable nozzle unit 6 is connected to the second housing 5 through the positioning pin 9 and the adhesive layer 94. This will prevent it from falling off.
  • a gap is generated between at least one of the first hole 77 or the second hole 53 and the positioning pin 9 due to a decrease in the adhesive strength of the adhesive layer 94 due to heat input during operation of the turbine 2.
  • the first plate member 7 approaches the second housing 5 side due to thermal deformation during operation of the turbine 2, it is possible to prevent the positioning pin 9 from sticking to the first hole 77 or the second hole 53.
  • the variable nozzle unit 6 (first plate The holding structure of the shaped member 7) can be stably maintained. By stably maintaining the holding structure of the variable nozzle unit 6, risks such as wear of the variable nozzle unit 6 due to vibration can be reduced.
  • the adhesive layer 94 described above is made of a thermoplastic resin material.
  • the thermoplastic resin material may contain, for example, at least one of phenoxy resin, polyurethane resin, polyester urethane resin, butyral resin, acrylic resin, polyimide resin, and polyamide resin.
  • the adhesive layer 94 made of a thermoplastic resin material due to heat input during operation of the turbine 2
  • the adhesive strength of the adhesive layer 94 is reduced, and the first hole 77
  • gaps 93A and 93B can be effectively created between at least one of the second holes 53 and the positioning pin 9.
  • FIG. 6 is a schematic sectional view showing a cross section along the axis LA on one side of the axis LA of the turbine 2 according to one embodiment.
  • the turbine 2 according to some embodiments includes the above-mentioned turbine wheel 3, first housing 4, second housing 5, first plate-like member 7, second plate-like member 8, and attachments. It includes at least a biasing member 21 and at least one variable nozzle vane 61.
  • the turbine 2 further includes at least one positioning pin 9 and a sliding layer 95, as shown in FIG. Note that this embodiment can be implemented independently from other embodiments. For example, the turbine 2 may not include the stopper portion 22 described above.
  • the at least one positioning pin 9 has one end 91 inserted into a first hole 77 formed in the back surface 73 of the first plate part 71, and The other end 92 of the positioning pin 9 is inserted into the second hole 53 formed in the positioning pin 51 .
  • the positioning pin 9 is formed into a rod shape having a longitudinal direction along the axial direction of the turbine 2.
  • the positioning pin 9 is made of, for example, a metal material.
  • the sliding layer 95 includes an outer circumferential surface 911 of one end 91 of at least one positioning pin 9 , an outer circumferential surface 921 of the other end 92 of at least one positioning pin 9 , an inner circumferential surface 771 of the first hole 77 , or the second hole 53 includes a solid lubricant covering at least one of the inner circumferential surfaces 531 of.
  • the sliding layer 95 is formed by applying or coating a solid lubricant on objects such as the outer circumferential surfaces 911 and 921 of the positioning pin 9, the inner circumferential surface 771 of the first hole 77, or the inner circumferential surface 531 of the second hole 53. It may be formed of.
  • the solid lubricant may contain at least one of molybdenum disulfide, graphite, and polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • the sliding layer 95 includes a first hole side sliding layer 95A that covers at least one of the outer circumferential surface 911 of the one end 91 of the positioning pin 9 or the inner circumferential surface 771 of the first hole 77; A second hole-side sliding layer 95B that covers at least one of the outer circumferential surface 921 of the other end 92 of the pin 9 or the inner circumferential surface 531 of the second hole 53 is included.
  • the sliding layer 95 may be provided over the entire length of the positioning pin 9.
  • the first hole side sliding layer 95A reduces the frictional resistance between the outer peripheral surface 911 of the one end 91 of the positioning pin 9 and the inner peripheral surface 771 of the first hole 77.
  • the second hole side sliding layer 95B reduces the frictional resistance between the outer peripheral surface 921 of the other end 92 of the positioning pin 9 and the inner peripheral surface 531 of the second hole 53.
  • the frictional resistance between at least one of the first hole 77 or the second hole 53 and the positioning pin 9 is reduced by the sliding layer 95, so that thermal deformation during operation of the turbine 2 causes
  • the first plate member 7 approaches the second housing 5 side it is possible to prevent the positioning pin 9 from sticking to the first hole 77 or the second hole 53.
  • the variable nozzle unit 6 and the first plate are prevented by the reaction force of the urging member 21.
  • the holding structure of the shaped member 7 can be stably maintained. By stably maintaining the holding structure of the variable nozzle unit 6, risks such as wear of the variable nozzle unit 6 due to vibration can be reduced.
  • FIG. 7 is a schematic sectional view showing a cross section along the axis LA on one side of the axis LA of the turbine 2 according to one embodiment.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the tongue near side S1 and the tongue far side S2.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of the variable nozzle unit 6 included in the turbine 2 according to one embodiment.
  • at least one of the first hole 77 and the second hole 53 described above has a longitudinal direction along the radial direction of the turbine wheel 3.
  • the first plate part 71 in which the first hole 77 is formed and the second housing 5 in which the second hole 53 is formed have a difference in the amount of thermal expansion during operation of the turbine 2. A shearing force is applied due to the difference in thermal expansion between the plate portion 71 and the second housing 5.
  • the shape of the first hole 77 or the second hole 53 has a longitudinal direction along the radial direction of the turbine wheel 3, so that the first hole 77 or the second hole 53 is round.
  • the positioning pin 9 does not restrict the thermal expansion between the first plate part 71 and the second housing 5, so the positioning pin 9 and the first hole 77 are Alternatively, generation of an excessive load between the positioning pin 9 and the second hole 53 can be suppressed, thereby effectively preventing the positioning pin 9 from sticking to the first hole 77 or the second hole 53.
  • the second plate member 8 includes the second plate portion 81 described above, a shroud surface 84 formed at the inner circumferential end of the second plate portion 81, and a It may also include a cylindrical portion 85 that protrudes forward from the inner circumferential end along the axial direction of the turbine wheel 3 .
  • the shroud surface 84 is curved in a convex manner so as to face the tip side ends (tips) of the plurality of turbine blades 32, and a gap (clearance) is formed between the shroud surface 84 and the tip side ends.
  • the first housing 4 is continuous with a front side facing surface 45 facing the second back surface 83 of the second plate part 81 and an inner circumferential end of the front side facing surface 45, and is connected to the cylindrical part 85 of the second plate member 8.
  • a stepped portion 47 for accommodating the container may also be provided.
  • the tongue portion 48 of the scroll passage 41 is formed between the start and end of the scroll passage 41.
  • a first reference line which is a straight line passing through the axis LA of the turbine wheel 3 and the tongue portion 48
  • BL1 A first reference line, which is a straight line passing through the axis LA of the turbine wheel 3 and the tongue portion 48, is defined as BL1.
  • a second reference line which is a straight line passing through the axis LA and perpendicular to the first reference line BL1, is defined as BL2.
  • the side on which the tongue 48 is located with respect to the second reference line BL2 is defined as a tongue proximal side S1
  • the side remote from the tongue 48 with respect to the second reference line BL2 is defined as a tongue distal side S2.
  • the at least one positioning pin 9 described above includes a plurality of positioning pins 9 arranged at intervals along the circumferential direction of the turbine wheel 3.
  • a point CP at which the distance from each center position LD (for example, centroid) of the plurality of positioning pins 9 is equal is the axis of the turbine wheel 3. It is arranged to be shifted from LA to the tongue side of the scroll flow path 41 (the side near the tongue S1).
  • the tongue near side S1 of the variable nozzle unit 6 which is closer to the tongue 48 of the scroll passage 41 than the axis LA of the turbine wheel 3 is the tongue which is the opposite side farther from the tongue 48 than the axis LA of the turbine wheel 3.
  • the temperature of the gas flowing through the scroll passage 41 is higher than that on the far side S2. Therefore, there is a large difference in the amount of thermal expansion due to heat input from the gas flowing through the scroll flow path 41 between the side S1 near the tongue and the side S2 far from the tongue. There is a possibility that the amount of misalignment with respect to the axis LA will increase.
  • the point CP (the center point between the pins, the centroid) having the same distance from each center position LD of the plurality of positioning pins 9 is eccentric to the tongue portion side S1 with respect to the axis LA of the turbine wheel 3.
  • the positioning pin 9 can be suppressed, the difference in the amount of thermal expansion between the tongue near side S1 and the tongue far side S2 can be reduced, and the center of the axis LB of the variable nozzle unit 6 with respect to the axis LA of the turbine wheel 3 can be reduced. An increase in the amount of deviation can be suppressed.
  • contact of the variable nozzle unit 6 with the first housing 4, the second housing 5, or the turbine wheel 3 due to misalignment of the axis LB of the variable nozzle unit 6 with respect to the axis LA of the turbine wheel 3 can be suppressed, and this contact Excessive contact load can be suppressed from acting on positioning. By suppressing excessive contact load from acting on positioning, it is possible to effectively suppress the positioning pin 9 from sticking to the first hole 77 or the second hole 53.
  • FIG. 10 is a schematic sectional view showing a cross section along the axis LA on one side of the axis LA of the turbine 2 according to one embodiment.
  • the biasing member 21 (21B) described above is a first biasing member that extends along the radial direction of the turbine wheel 3 and contacts the second housing 5. It includes at least a plate portion 211 and a second biasing plate portion 212 that extends along the radial direction and contacts the first plate member 7 .
  • the first biasing plate portion 211 and the second biasing plate portion 212 are formed in an annular shape extending along the circumferential direction of the turbine wheel 3.
  • the outer peripheral edge of the first biasing plate 211 contacts the end surface 52 of the second housing 5 described above, and the outer peripheral edge of the second biasing plate 212 contacts the end surface 75A of the first plate 71 described above.
  • the urging member 21 (21B) has an opening toward the outside in the radial direction of the turbine wheel 3. In the embodiment shown in FIG. 10, the biasing member 21 (21B) has a V-shaped cross section.
  • the biasing member 21 (21B) including the first biasing plate portion 211 and the second biasing plate portion 212 is a single plate member such as the disc spring 21A that is connected to the second housing 5 and the biasing member 21 (21B).
  • the pressing force (reaction force) against the first plate portion 71 can be increased compared to the case where the first plate member 7 is in contact with the first plate member 7 .
  • the holding structure of the variable nozzle unit 6 (first plate member 7) can be maintained more stably.
  • a turbocharger 1 includes the above-mentioned turbine 2 and the above-mentioned centrifugal compressor 12.
  • the holding structure of the variable nozzle unit 6 (first plate member 7) can be stably maintained, and the risk of wear due to vibration of the variable nozzle unit 6 can be reduced, so the reliability of the turbocharger 1 can be improved. can be improved.
  • expressions expressing shapes such as a square shape or a cylindrical shape do not only mean shapes such as a square shape or a cylindrical shape in a strict geometric sense, but also within the range where the same effect can be obtained. , shall also represent shapes including uneven parts, chamfered parts, etc.
  • the expressions "comprising,””including,” or “having" one component are not exclusive expressions that exclude the presence of other components.
  • the turbine (2) includes: a first housing (4) having a scroll channel (41); a turbine wheel (3) provided on the inner peripheral side of the scroll flow path (41); a first plate member (7) including an annular first plate portion (71); A gas flow path (43A) is disposed opposite to the first plate portion (71), and a gas flow path (43A) from the scroll flow path (41) to the turbine wheel (3) is provided between the first plate portion (71) and the first plate portion (71).
  • a second plate member (8) including an annular second plate portion (81); at least one variable nozzle vane (61) disposed on the gas flow path (43A); opposing surfaces with a first space (43B) in between and a back surface (73) on the opposite side of the flow path wall surface (72) of the first plate part (71) facing the gas flow path (43A); a second housing (5) having a surface (51); an annular member (62) arranged in the first space (43B) and configured to rotate relative to the first plate member (7) by an external driving force; at least one link member (63) having one end connected to the annular member (62) and the other end connected to the variable nozzle vane (61), the link member (63) being linked to rotation of the annular member (62); at least one link member (63) that changes the blade angle of the variable nozzle vane (61) connected to the other end; It is arranged between the second housing (5) and the first plate member (7), and is configured to urge the first plate part (71) toward the gas flow path (43A).
  • One end (91) is fitted into a first hole (77) formed in the back surface (73) of the first plate part (71), and a first hole (91) is formed in the opposing surface (51) of the second housing (5).
  • at least one positioning pin (9) whose other end (92) is fitted into the second hole (53);
  • At least one stopper section (22) provided on the opposing surface (51) or the first plate section (71), between the stopper section (22) and the opposing surface (51), or the stopper section (22) provided on the opposing surface (51) or the first plate section (71).
  • a first gap (G1) is formed between the portion (22) and the first plate portion (71), and the first gap (G1) is formed between the annular member (62) and the opposing surface (51).
  • at least one stopper portion configured to be smaller than a second gap (G2) between the at least one link member (63) and a third gap (G3) between the at least one link member (63) and the opposing surface (51); (22) and.
  • the first plate member (7) tends to approach the second housing (5) side due to thermal deformation during operation of the turbine (2), but the stopper portion (22) By abutting against the facing surface (51) of the housing (5) or the first plate portion (71), movement of the first plate member (7) toward the second housing (5) can be restricted.
  • the positioning pin (9) is prevented from being excessively inserted into the first hole (77) or the second hole (53). It is possible to prevent it from sticking to the first hole (77) or the second hole (53).
  • the holding structure of the variable nozzle unit (6, first plate member 7) can be stably maintained by the force. By stably maintaining the holding structure of the variable nozzle unit (6), it is possible to reduce the risk of wear and the like due to vibration of the variable nozzle unit (6).
  • the stopper part (22) is a separate member from the first plate member (7) or the second housing (5), an increase in the number of parts can be suppressed, and the turbine (2) The complexity of the structure can be suppressed.
  • the stopper part (22) is configured integrally with the second housing (5), the stopper part
  • the stopper section (22) may interfere with the stopper section (22)
  • this possibility is relatively small when the stopper section (22) is integrally configured with the first plate member (7).
  • forming the stopper portion (22) on the first plate member (7) is easier than forming the stopper portion (22) on the second housing (5).
  • the first plate member (7) is a cylindrical part (78) protruding from the back surface (73) of the first plate part (71) and passing through the center hole of the annular member (62);
  • the annular portion of the annular member (62) protrudes from the cylindrical portion (78) to the outer circumferential side than the inner circumferential edge of the annular member (62) and is between the back surface (73) of the first plate portion (71) and the annular member (62).
  • the at least one stopper part (22) includes the at least one claw part (22A).
  • the turbine (2) includes: a first housing (4) having a scroll channel (41); a turbine wheel (3) provided on the inner peripheral side of the scroll flow path (41); a first plate member (7) including an annular first plate portion (71); A gas flow path (43A) is disposed opposite to the first plate portion (71), and a gas flow path (43A) from the scroll flow path (41) to the turbine wheel (3) is provided between the first plate portion (71) and the first plate portion (71).
  • a second plate member (8) including an annular second plate portion (81); at least one variable nozzle vane (61) disposed in the gas flow path (43A); opposing surfaces with a first space (43B) in between and a back surface (73) on the opposite side of the flow path wall surface (72) of the first plate part (71) facing the gas flow path (43A); a second housing (5) having a surface (51); It is arranged between the second housing (5) and the first plate member (7), and is configured to urge the first plate part (71) toward the gas flow path (43A).
  • a biasing member (21) One end (91) is inserted into a first hole (77) formed in the back surface (73) of the first plate part (71), and a first hole (91) is formed in the opposing surface (51) of the second housing (5).
  • at least one positioning pin (9) whose other end (92) is inserted into the second hole (53), and at least one of the one end (91) or the other end (92) has a gap (93A, 93B).
  • the adhesive strength of the adhesive layer (94) decreases due to heat input during operation of the turbine (2), and the positioning with at least one of the first hole (77) or the second hole (53) occurs. Since a gap is created between the positioning pin (9) and the first plate member (7) due to thermal deformation during operation of the turbine (2), the positioning pin (9) ) can be prevented from sticking to the first hole (77) or the second hole (53). By suppressing the positioning pin (9) from sticking to the first hole (77) and the second hole (53) and obstructing the reaction force of the urging member (21), the reaction force of the urging member (21) is reduced.
  • the holding structure of the variable nozzle unit (6, first plate member 7) can be stably maintained by the force. By stably maintaining the holding structure of the variable nozzle unit (6), it is possible to reduce the risk of wear and the like due to vibration of the variable nozzle unit (6).
  • the adhesive layer (94) is made of thermoplastic resin material.
  • the adhesive layer (94) made of a thermoplastic resin material is softened (for example, liquefied) by heat input during operation of the turbine (2), thereby increasing the adhesive strength of the adhesive layer (94). It is possible to effectively create a gap (93A, 93B) between at least one of the first hole (77) or the second hole (53) and the positioning pin (9).
  • the turbine (2) includes: a first housing (4) having a scroll channel (41); a turbine wheel (3) provided on the inner peripheral side of the scroll flow path (41); a first plate member (7) including an annular first plate portion (71); A gas flow path (43A) is disposed opposite to the first plate portion (71), and a gas flow path (43A) from the scroll flow path (41) to the turbine wheel (3) is provided between the first plate portion (71) and the first plate portion (71).
  • a second plate member (8) including an annular second plate portion (81); at least one variable nozzle vane (61) disposed in the gas flow path (43A); opposing surfaces with a first space (43B) in between and a back surface (73) on the opposite side of the flow path wall surface (72) of the first plate part (71) facing the gas flow path (43A); a second housing (5) having a surface (51); It is arranged between the second housing (5) and the first plate member (7), and is configured to urge the first plate part (71) toward the gas flow path (43A).
  • at least one positioning pin (9) whose other end (92) is inserted into the second hole (53); the outer peripheral surface (911) of the one end (91) of the at least one positioning pin (9), the outer peripheral surface (921) of the other end (92) of the at least one positioning pin (9), the first hole ( a sliding layer (95) containing a solid lubricant covering at least one of the inner circumferential surface (771) of the second hole (77) or the inner circumferential surface (531) of the second hole (53).
  • the sliding layer (95) reduces the frictional resistance between at least one of the first hole (77) or the second hole (53) and the positioning pin (9),
  • the positioning pin (9) is inserted into the first hole (77) or the second hole ( 53) can be prevented from sticking.
  • the holding structure of the variable nozzle unit (6, first plate member 7) can be stably maintained by the force. By stably maintaining the holding structure of the variable nozzle unit (6), it is possible to reduce the risk of wear and the like due to vibration of the variable nozzle unit (6).
  • the turbine (2) according to any one of 1) to 6) above, At least one of the first hole (77) and the second hole (53) has a longitudinal direction along the radial direction of the turbine wheel (3).
  • the first plate part (71) in which the first hole (77) is formed and the second housing (5) in which the second hole (53) is formed differ in the amount of thermal expansion during operation of the turbine (2).
  • a shearing force is applied to the positioning pin (9) due to the difference in thermal expansion between the first plate portion (71) and the second housing (5).
  • configuration 7) above by making the first hole (77) or the second hole (53) have a longitudinal direction along the radial direction of the turbine wheel (3), the first hole (77) or the second hole (53) is a round hole, because the locating pin (9) does not restrict thermal expansion between the first plate part (71) and the second housing (5).
  • the at least one positioning pin (9) includes a plurality of positioning pins (9) arranged at intervals along the circumferential direction of the turbine wheel (3), In a cross section perpendicular to the axis (LA) of the turbine wheel (3), a point (CP) at which the distance from the center position (LD) of each of the plurality of positioning pins (9) is equal is a point (CP) of the turbine wheel (3). It is disposed to be shifted toward the tongue portion side (S1) of the scroll flow path (41) with respect to the axis (LA).
  • the tongue near side (S1) which is closer to the tongue (48) of the scroll flow path (41) than the axis (LA) of the turbine wheel (3) of the variable nozzle unit (6) is the axis of the turbine wheel (3).
  • the temperature of the gas flowing through the scroll flow path (41) is higher than that on the far side of the tongue (S2), which is the opposite side that is further away from the tongue (48) than (LA).
  • a point (CP, center point between pins, centroid) that is equal in distance from each center position (LD) of a plurality of positioning pins (9) is connected to the axis of the turbine wheel (3) (
  • the positioning pin (9) on the side near the tongue (S1) can suppress the thermal elongation on the side near the tongue (S1) compared to the case where the side near the tongue (S1) and the side far away from the tongue (S2 ) can be reduced, and an increase in the amount of misalignment of the axis (LB) of the variable nozzle unit (6) with respect to the axis (LA) of the turbine wheel (3) can be suppressed.
  • the first housing (4) and the second housing (5) of the variable nozzle unit (6) are caused by misalignment of the axis (LB) of the variable nozzle unit (6) with respect to the axis (LA) of the turbine wheel (3). ) or the turbine wheel (3), and it is possible to prevent excessive contact load from acting on positioning due to this contact. By suppressing excessive contact load from acting on positioning, it is possible to effectively suppress the positioning pin (9) from sticking to the first hole (77) or the second hole (53).
  • the biasing member (21 (21B)) is a first biasing plate portion (211) extending along the radial direction of the turbine wheel (3) and abutting the second housing (5); It includes at least a second biasing plate portion (212) extending along the radial direction and abutting the first plate member (7).
  • the biasing member (21 (21B)) including the first biasing plate portion (211) and the second biasing plate portion (212) is a single plate spring (21A).
  • the pressing force (reaction force) on the first plate part (71) can be increased compared to the case where one plate member contacts the second housing (5) and the first plate member (7).
  • the holding structure of the variable nozzle unit (6, first plate member 7) is made more stable. and maintain it.
  • a turbocharger (1) according to at least one embodiment of the present disclosure, The turbine (2) according to any one of 1) to 9) above, a centrifugal compressor (12) configured to be driven by the turbine (2).
  • the holding structure of the variable nozzle unit (6, first plate member 7) can be stably maintained, and the risk of wear etc. due to vibration of the variable nozzle unit (6) can be reduced.
  • the reliability of the turbocharger (1) can be improved.

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Abstract

タービンは、スクロール流路を有する第1ハウジングと、環状の第1板部を含む第1板状部材と、第1板部との間にガス流路を形成する環状の第2板部を含む第2板状部材と、第1板部のガス流路とは反対側の背面との間に第1空間を挟んで対向する対向面を有する第2ハウジングと、第1空間に配置され、第1板状部材に対して回動する環状部材と、環状部材に一端が連結され、可変ノズルベーンに他端が連結されたリンク部材と、第1板部の背面に形成された第1孔に一端が嵌入され、第2ハウジングの対向面に形成された第2孔に他端が嵌入される位置決めピンと、対向面との間又は第1板部との間に第1隙間が形成され、第1隙間は、環状部材と対向面との間の第2隙間およびリンク部材と対向面との間の第3隙間よりも小さくなるように構成されたストッパ部と、を備える。

Description

タービン及びターボチャージャ
 本開示は、タービン及びターボチャージャに関する。
 内燃機関(エンジン)の排ガスのエネルギを利用して内燃機関の吸気を過給するターボチャージャ(過給機)として、可変容量タービンを備えるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。可変容量タービンは、該タービンのスクロール流路からタービンホイールに排ガスを送るための排ガス流路に複数のノズルベーンがタービンホイールの周方向に並んで配置されており、これらのノズルベーンの翼角を外部からアクチュエータにより変化させることで、排ガス流路の流路断面積(隣接するノズルベーン間の流路)を調整できるようになっている。可変容量タービンは、排ガス流路の流路断面積を調整することで、タービンホイールに導かれる排ガスの流速や圧力を変化させて過給効果を高めるものである。
 特許文献1には、排ガス流路を形成する2つの板状部材(ノズルマウント、ノズルプレート)がノズルサポートを介して連結されており、ノズルマウントに形成された圧入孔にノズルマウントと軸受ハウジングとの位置決めを行うための圧入ピン(位置決めピン)を圧入することが開示されている。
特開2013-072401号公報
 可変容量タービンの運転時における熱変形によりノズルマウントが軸受ハウジング側に近づこうとして、圧入ピンが圧入孔に過剰に挿入され、圧入ピンと圧入孔との間の摩擦抵抗が大きくなり、圧入ピンが圧入孔に固着される虞がある。圧入ピンが圧入孔に固着されると、可変ノズル機構の保持構造を維持することができずに、可変ノズル機構が浮き上がり、振動による摩耗などのリスクにさらされる虞がある。
 上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態は、位置決めピンの固着を抑制することで、可変ノズルユニットの保持構造を安定して維持できるタービン及びターボチャージャを提供することを目的とする。
 本開示の少なくとも一実施形態に係るタービンは、
 スクロール流路を有する第1ハウジングと、
 前記スクロール流路の内周側に設けられるタービンホイールと、
 環状の第1板部を含む第1板状部材と、
 前記第1板部に対向して配置され、前記第1板部との間に前記スクロール流路から前記タービンホイールに向かうガス流路を形成する環状の第2板部、を含む第2板状部材と、
 前記ガス流路に配置される少なくとも1つの可変ノズルベーンと、
 前記第1板部の前記ガス流路に面する流路壁面とは反対側の背面との間に第1空間を挟んで対向する対向面を有する第2ハウジングと、
 前記第1空間に配置され、外部からの駆動力により前記第1板状部材に対して回動するように構成された環状部材と、
 前記環状部材に一端が連結され、前記可変ノズルベーンに他端が連結された少なくとも1つのリンク部材であって、前記環状部材の回動に連動して前記他端に連結された前記可変ノズルベーンの翼角を変化させる少なくとも1つのリンク部材と、
 前記第2ハウジングと前記第1板状部材の間に配置され、前記第1板部を前記ガス流路側に向かって付勢するように構成された付勢部材と、
 前記第1板部の前記背面に形成された第1孔に一端が嵌入され、前記第2ハウジングの前記対向面に形成された第2孔に他端が嵌入される少なくとも1つの位置決めピンと、
 前記対向面又は前記第1板部に設けられる少なくとも1つのストッパ部であって、前記ストッパ部と前記対向面との間、又は前記ストッパ部と前記第1板部との間に第1隙間が形成され、前記第1隙間は、前記環状部材と前記対向面との間の第2隙間および前記少なくとも1つのリンク部材と前記対向面との間の第3隙間よりも小さくなるように構成された少なくとも1つのストッパ部と、を備える。
 本開示の少なくとも一実施形態に係るターボチャージャは、
 前記タービンと、
 前記タービンにより駆動されるように構成された遠心圧縮機と、を備える。
 本開示の少なくとも一実施形態によれば、位置決めピンの固着を抑制することで、可変ノズルユニットの保持構造を安定して維持できるタービン及びターボチャージャが提供される。
一実施形態に係るターボチャージャを備える内燃機関システムの概略図である。 一実施形態に係るタービンの軸線に沿った概略断面図である。 一実施形態に係るタービンが備える可変ノズルユニットの概略図である。 一実施形態に係るタービンの軸線よりも一方側の軸線に沿った断面を示す概略断面図である。 一実施形態に係るタービンの軸線よりも一方側の軸線に沿った断面を示す概略断面図である。 一実施形態に係るタービンの軸線よりも一方側の軸線に沿った断面を示す概略断面図である。 一実施形態に係るタービンの軸線よりも一方側の軸線に沿った断面を示す概略断面図である。 舌部近傍側及び舌部遠方側を説明するための説明図である。 一実施形態に係るタービンが備える可変ノズルユニットの概略図である。 一実施形態に係るタービンの軸線よりも一方側の軸線に沿った断面を示す概略断面図である。
 以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
(ターボチャージャ)
 図1は、一実施形態に係るターボチャージャ1を備える内燃機関システム10の概略図である。本開示に係るタービン2は、例えば、自動車用、舶用又は産業用(例えば、陸上発電用)のターボチャージャ(過給機)1などに搭載可能である。以下の各実施形態では、ターボチャージャ1に搭載されるタービン2を例に挙げて説明するが、本開示に係るタービン2は、ターボチャージャ1に搭載されるものに限定されない。また、タービン2の作動流体を排ガスに限定する必要はない。すなわち、本開示のタービン2は、作動流体エネルギを機械的動力(例えば、回転力)に変換することが可能であればよく、タービン2単体で構成しても、遠心圧縮機12以外の機構や装置と複合して構成してもよい。また、タービン2の用途等を限定する必要もない。
 幾つかの実施形態に係るターボチャージャ1は、図1に示されるように、内燃機関(エンジン)11から排出された排ガスのエネルギにより駆動し、流体(例えば、空気)を圧縮するように構成されている。ターボチャージャ1は、タービン2と、タービン2により駆動されるように構成された遠心圧縮機12と、を備える。
 遠心圧縮機12は、インペラ13と、インペラ13を回転可能に収容するように構成されたコンプレッサハウジング14と、を備える。タービン2は、タービンホイール3と、第1ハウジング(タービンハウジング)4と、第1ハウジング4との間にタービンホイール3を回転可能に収容するように構成された第2ハウジング(軸受ハウジング)5と、を少なくとも備える。
 ターボチャージャ1は、図1に示されるように、タービンホイール3が一端側に連結され、他端側にインペラ13が連結される回転シャフト15と、タービンホイール3とインペラ13の間において回転シャフト15を回転可能に支持するように構成された軸受16と、をさらに備える。第2ハウジング5は、第1ハウジング4とコンプレッサハウジング14の間に配置され、例えば、ボルトやナットなどの締結部材(不図示)を介して第1ハウジング4及びコンプレッサハウジング14の夫々に連結されている。第2ハウジング5は、軸受16を収容するように構成されていてもよい。
 ターボチャージャ1のタービン2は、内燃機関11から排出された排ガスのエネルギによりタービンホイール3を回転させるように構成されている。インペラ13は、回転シャフト15を介してタービンホイール3と同軸上に連結されているため、タービンホイール3の回転に連動して軸線LA回りに回転駆動する。ターボチャージャ1の遠心圧縮機12は、インペラ13を軸線LA回りに回転駆動させることにより、コンプレッサハウジング14の内部に空気(給気、気体)を吸入し、該空気を圧縮し、圧縮された空気を内燃機関11に送るように構成されている。
 遠心圧縮機12から内燃機関11に送られた圧縮空気は、内燃機関11における燃焼に供されるようになっている。内燃機関11における燃焼により生じた排ガスは、内燃機関11からタービン2に送られ、タービンホイール3を回転させるようになっている。
(インペラ)
 インペラ13は、図1に示されるように、回転シャフト15の他端側に連結されているため、インペラ13の軸線を中心として回転シャフト15と一体的に回転可能に設けられている。インペラ13は、インペラ13の軸方向に沿って導入される空気をインペラ13の径方向における外側に導くように構成されている。図示される実施形態では、インペラ13は、インペラ13の翼の外周を囲む環状部材を含まないオープンタイプのインペラからなる。
(コンプレッサハウジング)
 コンプレッサハウジング14の内部には、気体導入流路141とスクロール流路142とが形成されている。換言すると、コンプレッサハウジング14は、気体導入流路141とスクロール流路142とを有する。
 気体導入流路141は、コンプレッサハウジング14(遠心圧縮機12)の外部から空気(気体)を取り込み、取り込んだ空気をインペラ13に導くための流路である。気体導入流路141は、インペラ13よりもインペラ13の軸方向における一方側に設けられ、インペラ13の軸方向に沿って延在している。インペラ13を回転駆動させることで、気体導入流路141にコンプレッサハウジング14の外部から空気が取り込まれ、取り込まれた空気が気体導入流路141をインペラ13に向かって流れてインペラ13に導かれる。
 スクロール流路142は、インペラ13の外周側に設けられ、インペラ13の周方向に沿って延在する渦巻状の流路からなる。インペラ13を通過してインペラ13により圧縮された空気は、スクロール流路142に導かれる。スクロール流路142を通過した圧縮空気は、内燃機関11に導かれる。
 図2は、一実施形態に係るタービン2の軸線LAに沿った概略断面図である。以下、タービンホイール3の軸線LAが延在する方向をタービンホイール3の軸方向とし、軸線LAに直交する方向をタービンホイール3の径方向とし、軸線LA回りの周方向をタービンホイール3の周方向とする。以下、タービンホイール3の軸方向において第2ハウジング5に対して第1ハウジング4が位置する側(図2中右側)を前方側と定義し、第1ハウジング4に対して第2ハウジング5が位置する側(前方側とは反対側、図2中左側)を後方側と定義する。
(タービンホイール)
 タービンホイール3は、図2に示されるように、略円錐台形状のハブ31と、ハブ31の外周面に設けられた複数のタービン翼32と、を含む。複数のタービン翼32の夫々は、軸線LA周りの周方向に互いに間隔を開けて配置されている。ハブ31や複数のタービン翼32は、軸線LAを中心として回転シャフト15と一体的に回転可能に設けられている。タービンホイール3は、タービンホイール3の径方向における外側から導入される排ガスをタービンホイール3の軸方向に沿ってタービンホイール3の前方側に導くように構成されている。
(スクロール流路、排ガス排出流路)
 第1ハウジング4の内部には、内燃機関11から排出された排ガスをタービンホイール3に導くためのスクロール流路41と、タービンホイール3を通過した排ガスを第1ハウジング4(タービン2)の外部に排出するための排ガス排出流路42が形成されている。換言すると、第1ハウジング4は、スクロール流路41及び排ガス排出流路42を有する。スクロール流路41は、タービンホイール3の外周側に設けられ、タービンホイール3の周方向に沿って延在する渦巻状の流路からなる。排ガス排出流路42は、タービンホイール3の軸方向に沿ってタービンホイール3から前方側に向かって延在している。
 第1ハウジング4と第2ハウジング5とが締結されることで、第1ハウジング4と第2ハウジング5の間に、スクロール流路41と排ガス排出流路42とを繋ぐ内部空間43が形成される。この内部空間43にタービンホイール3が第1ハウジング4及び第2ハウジング5に対して回転可能に収容されている。タービンホイール3は、スクロール流路41の内周側に設けられる。
 内燃機関11から排出された排ガスは、スクロール流路41を介してタービンホイール3に導かれ、タービンホイール3を回転駆動させる。タービンホイール3を回転駆動させた排ガスは、排ガス排出流路42を介して第1ハウジング4(タービン2)の外部に排出される。
(可変ノズルユニット)
 図3は、一実施形態に係るタービン2が備える可変ノズルユニット6の概略図である。タービン2は、図2に示されるように、上述した内部空間43におけるタービンホイール3の外周側に収容される可変ノズルユニット6をさらに備える。可変ノズルユニット6は、スクロール流路41からタービンホイール3へ排ガスを導くためのガス流路(排ガス流路)43Aを形成するとともに、ガス流路43Aにおける排ガスの流れを調整するためのものである。ガス流路43Aは、内部空間43の一部である。ガス流路43Aは、タービンホイール3の周囲(径方向における外側)を囲むように、スクロール流路41とタービンホイール3との間に形成されている。
 可変ノズルユニット6は、図2に示されるように、第1板状部材(ノズルマウント)7と、第2板状部材(ノズルプレート)8と、少なくとも1つ(図示例では複数)の可変ノズルベーン61と、環状部材(ドライブリング)62と、少なくとも1つ(図示例では複数)のリンク部材(レバープレート)63と、を備える。
(第1板状部材)
 第1板状部材(ノズルマウント)7は、タービンホイール3の外周側においてタービンホイール3の周方向に沿って延在する環状の第1板部71を含む。第1板部71の前方側にはガス流路43Aに面する第1流路壁面72が形成され、第1板部71の後方側、すなわち第1流路壁面72とは反対側には背面73が形成されている。
(第2板状部材)
 第2板状部材(ノズルプレート)8は、第1板部71に対向して配置され、第1板部との間にスクロール流路41からタービンホイール3に向かうガス流路43Aを形成する環状の第2板部81を含む。第2板部81は、第1板部71よりも前方側に配置され、タービンホイール3の外周側においてタービンホイール3の周方向に沿って延在している。第2板部81の後方側にはガス流路43Aに面する第2流路壁面82が形成されている。
 ガス流路43Aは、第1流路壁面72と第2流路壁面82の間に形成される。第1流路壁面72は、第2流路壁面82よりも後方側に位置し、第2流路壁面82に対向している。タービン2の内部に導入された排ガスは、スクロール流路41を通り、その次にガス流路43Aを通った後に、タービンホイール3に導かれて、タービンホイール3を回転させる。
(支持部材)
 図2に示されるように、可変ノズルユニット6は、第1板状部材7と第2板状部材8とを互いに離間した状態で支持する少なくとも1つ(例えば、複数)の支持部材(ノズルサポート)64をさらに備えていてもよい。複数の支持部材64は、タービンホイール3の周方向に夫々が間隔をおいて配置されている。複数の支持部材64の各々は、その一方側が第1板部71に固定され、その他方側が第2板部81に固定されている。第2板状部材8は、支持部材64により第1板状部材7から前方側に離間して支持されている。
(第1空間)
 第2ハウジング5は、第1板部71の背面73との間に第1空間43Bを挟んで対向する対向面51を有する。第1空間43Bは、内部空間43の一部であり、第1板部71を挟んでガス流路43Aとは反対側に形成される。
(可変ノズルベーン)
 複数の可変ノズルベーン61の各々は、ガス流路43Aに配置され、第1板部71(第1板状部材7)に各々の回転中心RC回りに回動可能に支持されている。複数の可変ノズルベーン61は、タービンホイール3の周方向に夫々が間隔をおいて配置されている。
(環状部材)
 環状部材(ドライブリング)62は、第1空間43Bに配置され、外部からの駆動力により第1板状部材7に対して環状部材62(可変ノズルユニット6)の軸線LB回りに回動するように構成されている。
(駆動機構部、制御装置)
 タービン2は、図2に示されるように、環状部材62に駆動力を伝達して、環状部材62をその軸線LB回りに回動させるように構成された駆動機構部(アクチュエータ)65と、環状部材62の軸線LB回りの回転を制御するように構成された制御装置(コントローラ)66と、をさらに備える。駆動機構部65は、駆動力を発生させる電動モータや駆動力を伝達するエアシリンダなどを含む。
(リンク部材)
 可変ノズルユニット6は、図3に示されるように、可変ノズルベーン61と同数のリンク部材(レバープレート)63を備える。複数のリンク部材63の各々は、第1空間43Bに配置され、環状部材62に一端631が連結され、可変ノズルベーン61に他端632が連結されており、環状部材62の回動に連動して他端632に連結された可変ノズルベーン61の翼角を変化させるように構成されている。
 図3に示される実施形態では、各リンク部材63の一端631は、環状部材62に形成された被嵌合部621に嵌合する嵌合部631Aを含む。被嵌合部621は、環状部材62の外周縁部に形成される溝部621Aを含み、嵌合部631Aは、溝部621Aの内部に収容され、溝部621Aに緩く嵌合するようになっている。第1板部71には、第1流路壁面72及び背面73を貫通する複数の貫通孔74を有する。複数の貫通孔74は、タービンホイール3の周方向に夫々が間隔をおいて配置されている。第1板部71には、可変ノズルベーン61及びリンク部材63と同数の貫通孔74が形成されている。各リンク部材63の上記他端は、該リンク部材63に個別に対応する貫通孔74を挿通し、該リンク部材63に個別に対応する可変ノズルベーン61に連結されている。
 環状部材62をタービンホイール3の周方向における一方側に回転させると、上記周方向において隣接する可変ノズルベーン61同士が互いに離れる方向に移動(回転)し、可変ノズルベーン61間のガス流路43Aの流路断面積が大きくなる。また、環状部材62をタービンホイール3の周方向における他方側に回転させると、上記周方向において隣接する可変ノズルベーン61同士が互いに近づく方向に移動(回動)し、可変ノズルベーン61間のガス流路43Aの流路断面積が小さくなる。
 可変ノズルユニット6は、環状部材62及び複数のリンク部材63を介して可変ノズルユニット6の外部(駆動機構部65)からの駆動力を複数の可変ノズルベーン61に伝達させることで、複数の可変ノズルベーン61を各々の回転中心RC回りに回動させ、各々の翼角を変化させることで、ガス流路43Aの流路断面積を調整できる。タービン2は、可変ノズルユニット6によりガス流路43Aの流路断面積を増減させることで、タービンホイール3に導かれる排ガスの流速や圧力を変化させることができ、これによりタービン2の過給圧を制御できる。
(付勢部材)
 図4は、一実施形態に係るタービン2の軸線LAよりも一方側の軸線LAに沿った断面を示す概略断面図である。タービン2は、図4に示されるように、第2ハウジング5と第1板状部材7の間に配置され、第1板部71をガス流路43A側に向かって付勢するように構成された付勢部材21をさらに備える。
 図4に示される実施形態では、付勢部材21は、第2ハウジング5の対向面51よりも径方向における内側に形成される端面52、および第1板部71の内周縁部75の第1流路壁面72とは反対側の端面75Aに当接する皿バネ21Aを含む。端面75Aは、背面73よりも径方向における内側に形成される。皿バネ21A(付勢部材21)により、第2ハウジング5の端面52と第1板部71の端面75Aとの間がシールされることで、タービンホイール3の背面側から第1空間43Bへの排ガスの流入が抑制される。
 第1ハウジング4は、タービンホイール3の径方向に沿って延在して第1板部71の外周縁部76が係止される被係止部44を含む。被係止部44は、スクロール流路41の後方端P1から径方向の外側に延在する後方側スクロール流路壁面441と、後方側スクロール流路壁面441とは軸方向における反対側に位置し、第1空間43Bに面する被係止面442と、を有する。
 第1板状部材7は、付勢部材21により前方側に付勢されることで、第1板部71の外周縁部76が第1ハウジング4の被係止部44に押し付けられ、外周縁部76の前方側の係止面76Aが被係止面442に当接する。これにより、前方側の係止面76Aと被係止面442との間がシールされることで、スクロール流路41から第1空間43Bへの排ガスの流入が抑制される。図示される実施形態では、係止面76Aは、第1流路壁面72よりも径方向における外側、且つ後方側に形成される段差面からなる。なお、他の幾つかの実施形態では、第1ハウジング4と第2ハウジング5との間に第1板部71の外周縁部76が挟持されるようになっていてもよい。
 図4に示される実施形態では、第1ハウジング4は、第2板部81の第2背面83に対向する前方側対向面45と、第2板部81及び前方側対向面45よりも径方向における内側において、前方側対向面45よりも後方側に突出するシュラウド部46と、を含む。シュラウド部46は、複数のタービン翼32のチップ側端(先端)に対向するように凸状に湾曲し、チップ側端との間に隙間(クリアランス)が形成されるシュラウド面46Aを有する。 
(第1の実施形態)
 幾つかの実施形態に係るタービン2は、図4に示されるように、上述したタービンホイール3、第1ハウジング4、第2ハウジング5、第1板状部材7、第2板状部材8、付勢部材21、少なくとも1つの可変ノズルベーン61、環状部材62、及び少なくとも1つのリンク部材63を少なくとも備える。タービン2は、図4に示されるように、少なくとも1つの位置決めピン9と、少なくとも1つのストッパ部22と、をさらに備える。なお、本実施形態は、他の実施形態から独立して実施可能である。
(位置決めピン)
 少なくとも1つの位置決めピン9は、図4に示されるように、第1板部71の背面73に形成された第1孔77に位置決めピン9の一端91が嵌入(例えば、圧入)され、第2ハウジング5の対向面51に形成された第2孔53に位置決めピン9の他端92が嵌入(例えば、圧入)される。位置決めピン9は、タービン2の軸方向に沿って長手方向を有する棒状に形成されている。位置決めピン9は、例えば、金属材料により構成される。タービン2の組立性を向上させることを目的として、第2ハウジング5に位置決めピン9を介して可変ノズルユニット6を連結することで、第2ハウジング5からの可変ノズルユニット6の脱落防止が図られる。
(ストッパ部)
 少なくとも1つのストッパ部22は、対向面51又は第1板部71に設けられる。少なくとも1つのストッパ部22は、図4に示されるように、第1板部71と一体的に構成されていてもよいし、対向面51と一体的に構成されていてもよい。また、少なくとも1つのストッパ部22は、対向面51や第1板部71とは別部材であり、対向面51又は第1板部71に取り付けられるようになっていてもよい。
 タービン2は、図4に示されるように、ストッパ部22と対向面51との間(図示例)、又はストッパ部22と第1板部71との間に第1隙間G1が形成されている。第1隙間G1は、環状部材62と対向面51との間の第2隙間G2、および対向面51と少なくとも1つのリンク部材63の間の第3隙間G3よりも小さくなるように構成されている。
 上記の構成によれば、タービン2の運転時における熱変形により第1板状部材7が第2ハウジング5側に近づこうとするが、ストッパ部22を第2ハウジング5の対向面51又は第1板部71に当接させることで、第1板状部材7の第2ハウジング5側への移動を制限できる。第1板状部材7の第2ハウジング5側への移動を制限することで、位置決めピン9が第1孔77又は第2孔53に過剰に挿入されて第1孔77や第2孔53に固着するのを抑制できる。
 ここで、仮にタービン2がストッパ部22を備えない場合には、タービン2の運転時における熱変形により第1板状部材7が第2ハウジング5側に第1隙間G1よりも大きく近づこうとする虞がある。この場合には、位置決めピン9が第1孔77又は第2孔53に過剰に挿入され、第1孔77又は第2孔53と、位置決めピン9との間の摩擦抵抗が大きくなるため、付勢部材21による反力(第1板状部材7をガス流路43A側に押し戻す力)によっては可変ノズルユニット6の保持構造を維持することができずに、第1板状部材7の外周縁部76と第1ハウジング4の被係止部44との間に隙間が生じ、可変ノズルユニット6が第1空間43Bにおいて浮き上がる虞がある。この場合には、可変ノズルユニット6の振動による摩耗などのリスクにさらされる虞がある。
 上記の構成によれば、上述したストッパ部22により、第1板状部材7の第2ハウジング5側への移動を制限することで、位置決めピン9が第1孔77や第2孔53に固着して付勢部材21の反力を阻害することを抑制できる。この場合には、9付勢部材21の反力により可変ノズルユニット6(第1板状部材7)の保持構造を安定して維持できる。可変ノズルユニット6の保持構造を安定して維持することで、可変ノズルユニット6の振動による摩耗などのリスクを低減できる。
 幾つかの実施形態では、上述した少なくとも1つのストッパ部22は、第1板状部材7と一体的に構成されている。この場合には、ストッパ部22が第1板状部材7又は第2ハウジング5とは別部材である場合に比べて、部品点数の増加を抑制でき、タービン2の構造の複雑化を抑制できる。また、ストッパ部22を第2ハウジング5と一体的に構成する場合には、可変ノズルユニット6を第2ハウジング5に組付ける際に可変ノズルユニット6にストッパ部22が干渉する虞があるが、ストッパ部22を第1板状部材7と一体的に構成する場合にはこの虞が比較的少ない。また、第1板状部材7にストッパ部22を形成することは、第2ハウジング5にストッパ部22を形成することよりも容易である。
 幾つかの実施形態では、図3及び図4に示されるように、上述した第1板状部材7は、第1板部71の背面73から突出して環状部材62の中心孔を挿通する筒状部78と、
 筒状部78から環状部材62の内周縁よりも外周側に突出して第1板部71の背面73との間に環状部材62の内周縁を挟む少なくとも1つの爪部22Aと、を含む。上述した少なくとも1つのストッパ部22は、少なくとも1つの爪部22Aを含む。すなわち、第1板状部材7の爪部22Aをストッパ部22として利用するようになっている。
 図3に示される実施形態では、少なくとも1つの爪部22Aは、タービンホイール3の周方向に沿って間隔をあけて配置された複数(図示例では、3つ)の爪部22Aを含む。環状部材62の内周縁には、第1板状部材7と環状部材62を組み付ける際に爪部22Aを通すために凹部622が、爪部22Aと同じ数だけ形成されている。
 上記の構成によれば、環状部材62の内周縁を挟む少なくとも1つの爪部22Aをストッパ部22として利用することで、第1板状部材7に新たにストッパ部突起を設けなくてもよいので、第1板状部材7の既存形状からの変更箇所を少なくすることができ、第1板状部材7の構造の複雑化を抑制できる。
 図4、図5に示される実施形態では、上述した第2ハウジング5は、対向面51からタービンホイール3の軸方向に沿って前方側に突出する突出部54を有する。突出部54は、タービンホイール3の周方向に沿って延在する円弧状又は環状に形成されていてもよい。タービン2は、突出部54の上記軸方向における前方側の端面54Aと第1板部71の背面73との間に第4隙間G4が形成されている。図4、図5に示される実施形態では、突出部54(端面54A)は、対向面51の一部であり、対向面51の突出部54が形成されていない外周縁部よりも径方向における内側に形成され、上述した端面52よりも径方向における外側に形成されている。第1板部71の背面73は、その内周縁部に端面54Aとの間に第4隙間G4を形成する内周側背面73Aを含む。
 図4に示される実施形態では、上述した第4隙間G4は、上述した第2隙間G2及び第3隙間G3よりも大きくなるように構成されている。
 幾つかの実施形態では、図5に示されるように、上述した第4隙間G4は、上述した第2隙間G2及び第3隙間G3よりも小さくなるように構成されている。この場合には、突出部54を、ストッパ部22として利用することができる。すなわち、図5に示される実施形態では、上述した少なくとも1つのストッパ部22は、第2ハウジング5と一体的に構成された突出部54である。第4隙間G4が上述した第1隙間G1となる。
 上記の構成によれば、突出部54をストッパ部22として利用することで、第2ハウジング5に新たにストッパ部突起を設けなくてもよいので、第2ハウジング5の既存形状からの変更箇所を少なくすることができ、第2ハウジング5の構造の複雑化を抑制できる。 
(第2の実施形態)
 図5は、一実施形態に係るタービン2の軸線LAよりも一方側の軸線LAに沿った断面を示す概略断面図である。幾つかの実施形態に係るタービン2は、図5に示されるように、上述したタービンホイール3、第1ハウジング4、第2ハウジング5、第1板状部材7、第2板状部材8、付勢部材21及び少なくとも1つの可変ノズルベーン61を少なくとも備える。タービン2は、図5に示されるように、少なくとも1つの位置決めピン9と、接着層94と、をさらに備える。なお、本実施形態は、他の実施形態から独立して実施可能である。タービン2は、例えば、上述したストッパ部22を備えていなくてもよい。
(位置決めピン)
 少なくとも1つの位置決めピン9は、図5に示されるように、第1板部71の背面73に形成された第1孔77に位置決めピン9の一端91が挿入され、第2ハウジング5の対向面51に形成された第2孔53に位置決めピン9の他端92が挿入される。位置決めピン9の一端91又は他端92の少なくとも一方は隙間93A、93Bを有した状態で挿入される。位置決めピン9は、タービン2の軸方向に沿って長手方向を有する棒状に形成されている。位置決めピン9は、例えば、金属材料により構成される。図示される実施形態では、位置決めピン9の一端91は、第1孔77に緩く挿入され、一端91の外周面と第1孔77の内周面との間に隙間93Aが形成されている。また、位置決めピン9の他端92は、第2孔53に緩く挿入され、他端92の外周面と第2孔53の内周面との間に隙間93Bが形成されている。
(接着層)
 接着層94は、隙間93A又は隙間93Bの少なくとも一方に介在している。図示される実施形態では、接着層94は、隙間93A及び隙間93Bの両方に介在している。接着層94は、タービン2の運転時における入熱により接着強度が低下するように構成されている。隙間93Aは、隙間93Bよりもタービン2の運転時における入熱の影響が大きいため、接着層94を隙間93A又は隙間93Bの何れか一方に介在させる場合には、隙間93Aに介在させることが好ましい。なお、接着層94の接着強度の低下は、タービン2の運転時における一時的なものであってもよいし、恒久的なものであってもよい。第2ハウジング5に位置決めピン9及び接着層94を介して可変ノズルユニット6を連結する際には、接着層94の接着強度は低下していないので、第2ハウジング5からの可変ノズルユニット6の脱落防止が図られる。
 上記の構成によれば、タービン2の運転時における入熱により接着層94の接着強度の低下により、第1孔77又は第2孔53の少なくとも一方と位置決めピン9との間に隙間が生じるので、タービン2の運転時における熱変形により第1板状部材7が第2ハウジング5側に近づいた際に、位置決めピン9が第1孔77や第2孔53に固着するのを抑制できる。位置決めピン9が第1孔77や第2孔53に固着して付勢部材21の反力を阻害することを抑制することで、付勢部材21の反力により可変ノズルユニット6(第1板状部材7)の保持構造を安定して維持できる。可変ノズルユニット6の保持構造を安定して維持することで、可変ノズルユニット6の振動による摩耗などのリスクを低減できる。
 幾つかの実施形態では、上述した接着層94は、熱可塑性樹脂材料からなる。熱可塑性樹脂材料は、例えば、フェノキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステルウレタン樹脂、ブチラール樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂及びポリアミド樹脂のうち、少なくとも1種を含んでいてもよい。
 上記の構成によれば、タービン2の運転時における入熱により熱可塑性樹脂材料からなる接着層94を軟化(例えば、液化)させることで、接着層94の接着強度を低下させ、第1孔77又は第2孔53の少なくとも一方と位置決めピン9との間に隙間93A、93Bを効果的に生じさせることができる。 
(第3の実施形態)
 図6は、一実施形態に係るタービン2の軸線LAよりも一方側の軸線LAに沿った断面を示す概略断面図である。幾つかの実施形態に係るタービン2は、図6に示されるように、上述したタービンホイール3、第1ハウジング4、第2ハウジング5、第1板状部材7、第2板状部材8、付勢部材21及び少なくとも1つの可変ノズルベーン61を少なくとも備える。タービン2は、図6に示されるように、少なくとも1つの位置決めピン9と、摺動層95と、をさらに備える。なお、本実施形態は、他の実施形態から独立して実施可能である。タービン2は、例えば、上述したストッパ部22を備えていなくてもよい。
(位置決めピン)
 少なくとも1つの位置決めピン9は、図6に示されるように、第1板部71の背面73に形成された第1孔77に位置決めピン9の一端91が挿入され、第2ハウジング5の対向面51に形成された第2孔53に位置決めピン9の他端92が挿入される。位置決めピン9は、タービン2の軸方向に沿って長手方向を有する棒状に形成されている。位置決めピン9は、例えば、金属材料により構成される。
(摺動層)
 摺動層95は、少なくとも1つの位置決めピン9の一端91の外周面911、少なくとも1つの位置決めピン9の他端92の外周面921、第1孔77の内周面771、又は第2孔53の内周面531の少なくとも1つを覆う固体潤滑剤を含む。摺動層95は、位置決めピン9の外周面911、921、第1孔77の内周面771、又は第2孔53の内周面531などの対象物に固体潤滑剤を塗布又はコーティングすることで形成されていてもよい。固体潤滑剤は、二硫化モリブデン、グラファイト、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)のうち、少なくとも1種を含んでいてもよい。
 図示される実施形態では、摺動層95は、位置決めピン9の一端91の外周面911、又は第1孔77の内周面771の少なくとも一方を覆う第1孔側摺動層95Aと、位置決めピン9の他端92の外周面921、又は第2孔53の内周面531の少なくとも一方を覆う第2孔側摺動層95Bと、を含む。なお、摺動層95は、位置決めピン9の全長に亘り設けられてもよい。第1孔側摺動層95Aにより、位置決めピン9の一端91の外周面911と第1孔77の内周面771との間の摩擦抵抗が低減される。第2孔側摺動層95Bにより、位置決めピン9の他端92の外周面921と第2孔53の内周面531との間の摩擦抵抗が低減される。
 上記の構成によれば、摺動層95により第1孔77又は第2孔53の少なくとも一方と位置決めピン9との間の摩擦抵抗が低減させることで、タービン2の運転時における熱変形により第1板状部材7が第2ハウジング5側に近づいた際に、位置決めピン9が第1孔77や第2孔53に固着するのを抑制できる。位置決めピン9が第1孔77や第2孔53に固着して付勢部材21の反力を阻害することを抑制することで、付勢部材21の反力により可変ノズルユニット6、第1板状部材7の保持構造を安定して維持できる。可変ノズルユニット6の保持構造を安定して維持することで、可変ノズルユニット6の振動による摩耗などのリスクを低減できる。
 図7は、一実施形態に係るタービン2の軸線LAよりも一方側の軸線LAに沿った断面を示す概略断面図である。図8は、舌部近傍側S1及び舌部遠方側S2を説明するための説明図である。図9は、一実施形態に係るタービン2が備える可変ノズルユニット6の概略図である。幾つかの実施形態では、図9に示されるように、上述した第1孔77又は第2孔53の少なくとも一方は、タービンホイール3の径方向に沿って長手方向を有する。
 第1孔77が形成された第1板部71と、第2孔53が形成された第2ハウジング5は、タービン2の運転時における熱伸び量に差があり、位置決めピン9には第1板部71と第2ハウジング5との間の熱伸び量の差に伴うせん断力が作用する。
 上記の構成によれば、第1孔77又は第2孔53の孔形状をタービンホイール3の径方向に沿って長手方向を有するものとすることで、第1孔77又は第2孔53が丸孔である場合(図3参照)に比べて、位置決めピン9が第1板部71と第2ハウジング5との間の熱伸びを拘束しないため、位置決めピン9と第1孔77との間、又は位置決めピン9と第2孔53との間に過大な荷重が生じることを抑制でき、これにより位置決めピン9が第1孔77や第2孔53に固着するのを効果的に抑制できる。また、上記の構成によれば、位置決めピン9に作用する第1板部71と第2ハウジング5との間の熱伸び量の差に伴うせん断力を低減できるため、これによっても位置決めピン9が第1孔77や第2孔53に固着するのを効果的に抑制できる。 
 図7に示されるように、第2板状部材8は、上述した第2板部81と、第2板部81の内周端部に形成されたシュラウド面84と、第2板部81の内周端部からタービンホイール3の軸方向に沿って前方側に突出する筒状部85と、を備えていてもよい。シュラウド面84は、複数のタービン翼32のチップ側端(先端)に対向するように凸状に湾曲し、チップ側端との間に隙間(クリアランス)が形成されるようになっている。第1ハウジング4は、第2板部81の第2背面83に対向する前方側対向面45と、前方側対向面45の内周端に連なり、第2板状部材8の筒状部85を収容する段差部47と、を備えていてもよい。
 図8に示されるように、スクロール流路41の舌部48は、スクロール流路41の巻き始めと巻き終わりの間に形成されている。図8に示されるように、タービンホイール3の軸方向に直交する断面において、タービンホイール3の軸線LA及び舌部48を通過する直線である第1基準線をBL1と定義し、タービンホイール3の軸線LAを通り第1基準線BL1に直交する直線である第2基準線をBL2と定義する。第2基準線BL2に対して舌部48が位置する側を舌部近傍側S1と定義し、第2基準線BL2に対して舌部48から離隔した側を舌部遠方側S2と定義する。
 幾つかの実施形態では、図9に示されるように、上述した少なくとも1つの位置決めピン9は、タービンホイール3の周方向に沿って間隔をあけて配置された複数の位置決めピン9を含む。図9に示されるように、タービンホイール3の軸線LAに直交する断面において、複数の位置決めピン9の各中心位置LD(例えば、図心)からの距離が等しい点CPは、タービンホイール3の軸線LAよりもスクロール流路41の舌部側(舌部近傍側S1)にずれて配置されている。
 可変ノズルユニット6のタービンホイール3の軸線LAよりもスクロール流路41の舌部48側である舌部近傍側S1は、タービンホイール3の軸線LAよりも舌部48から離れた反対側である舌部遠方側S2に比べて、スクロール流路41を流れるガスの温度が高い。このため、舌部近傍側S1と舌部遠方側S2との間でスクロール流路41を流れるガスからの入熱による熱伸び量の差が大きく、可変ノズルユニット6の軸線LBのタービンホイール3の軸線LAに対する芯ずれ量が増大する虞がある。
 図4及び図7に示される実施形態では、可変ノズルユニット6の軸線LBがタービンホイール3の軸線LAに対してずれると、第1板状部材7の内周端部が第2ハウジング5に接触する虞がある。また、図7に示される実施形態では、第2板状部材8の内周端部がタービンホイール3に接触する虞がある。
 上記の構成によれば、複数の位置決めピン9の各中心位置LDからの距離が等しい点CP(ピン間の中心点、図心)をタービンホイール3の軸線LAよりも舌部近傍側S1に偏心させることで、ピン間の中心点CPがタービンホイール3の軸線LAと同じ、又は舌部遠方側S2に偏心させた場合に比べて、舌部近傍側S1の上記熱伸びを舌部近傍側S1の位置決めピン9が抑制できるため、舌部近傍側S1と舌部遠方側S2との間の上記熱伸び量の差を低減でき、可変ノズルユニット6の軸線LBのタービンホイール3の軸線LAに対する芯ずれ量の増大を抑制できる。この場合には、可変ノズルユニット6の軸線LBのタービンホイール3の軸線LAに対する芯ずれによる可変ノズルユニット6の第1ハウジング4、第2ハウジング5又はタービンホイール3への接触を抑制でき、この接触による位置決めに過剰な接触荷重が作用することを抑制できる。位置決めに過剰な接触荷重が作用することを抑制することで、位置決めピン9が第1孔77や第2孔53に固着するのを効果的に抑制できる。 
 図10は、一実施形態に係るタービン2の軸線LAよりも一方側の軸線LAに沿った断面を示す概略断面図である。幾つかの実施形態では、図10に示されるように、上述した付勢部材21(21B)は、タービンホイール3の径方向に沿って延在して第2ハウジング5に当接する第1付勢板部211と、径方向に沿って延在して第1板状部材7に当接する第2付勢板部212と、を少なくとも含む。
 図示される実施形態では、第1付勢板部211および第2付勢板部212は、タービンホイール3の周方向に沿って延在する環状に形成されている。上述した第2ハウジング5の端面52に第1付勢板部211の外周縁部が当接し、上述した第1板部71の端面75Aに第2付勢板部212の外周縁部が当接している。付勢部材21(21B)は、タービンホイール3の径方向における外側に向かって開口を有するようになっている。図10に示される実施形態では、付勢部材21(21B)は、その断面形状がV字状に形成されている。
 上記の構成によれば、第1付勢板部211及び第2付勢板部212を含む付勢部材21(21B)は、皿バネ21Aのような単一の板部材が第2ハウジング5及び第1板状部材7に当接する場合に比べて、第1板部71への押付力(反力)を増大させることができる。付勢部材21(21B)による第1板部71への押付力(反力)を増大させることで、可変ノズルユニット6(第1板状部材7)の保持構造をより安定して維持できる。
 幾つかの実施形態に係るターボチャージャ1は、図1に示されるように、上述したタービン2と、上述した遠心圧縮機12と、を備える。この場合には、可変ノズルユニット6(第1板状部材7)の保持構造を安定して維持でき、可変ノズルユニット6の振動による摩耗などのリスクを低減できるため、ターボチャージャ1の信頼性を向上させることができる。
 本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
 例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
 また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
 また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
 本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
 上述した幾つかの実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握されるものである。
1)本開示の少なくとも一実施形態に係るタービン(2)は、
 スクロール流路(41)を有する第1ハウジング(4)と、
 前記スクロール流路(41)の内周側に設けられるタービンホイール(3)と、
 環状の第1板部(71)を含む第1板状部材(7)と、
 前記第1板部(71)に対向して配置され、前記第1板部(71)との間に前記スクロール流路(41)から前記タービンホイール(3)に向かうガス流路(43A)を形成する環状の第2板部(81)、を含む第2板状部材(8)と、
 前記ガス流路(43A)上に配置される少なくとも1つの可変ノズルベーン(61)と、
 前記第1板部(71)の前記ガス流路(43A)に面する流路壁面(72)とは反対側の背面(73)との間に第1空間(43B)を挟んで対向する対向面(51)を有する第2ハウジング(5)と、
 前記第1空間(43B)に配置され、外部からの駆動力により前記第1板状部材(7)に対して回動するように構成された環状部材(62)と、
 前記環状部材(62)に一端が連結され、前記可変ノズルベーン(61)に他端が連結された少なくとも1つのリンク部材(63)であって、前記環状部材(62)の回動に連動して前記他端に連結された前記可変ノズルベーン(61)の翼角を変化させる少なくとも1つのリンク部材(63)と、
 前記第2ハウジング(5)と前記第1板状部材(7)の間に配置され、前記第1板部(71)を前記ガス流路(43A)側に向かって付勢するように構成された付勢部材(21)と、
 前記第1板部(71)の前記背面(73)に形成された第1孔(77)に一端(91)が嵌入され、前記第2ハウジング(5)の前記対向面(51)に形成された第2孔(53)に他端(92)が嵌入される少なくとも1つの位置決めピン(9)と、
 前記対向面(51)又は前記第1板部(71)に設けられる少なくとも1つのストッパ部(22)であって、前記ストッパ部(22)と前記対向面(51)との間、又は前記ストッパ部(22)と前記第1板部(71)との間に第1隙間(G1)が形成され、前記第1隙間(G1)は、前記環状部材(62)と前記対向面(51)との間の第2隙間(G2)および前記少なくとも1つのリンク部材(63)と前記対向面(51)との間の第3隙間(G3)よりも小さくなるように構成された少なくとも1つのストッパ部(22)と、を備える。
 上記1)の構成によれば、タービン(2)の運転時における熱変形により第1板状部材(7)が第2ハウジング(5)側に近づこうとするが、ストッパ部(22)を第2ハウジング(5)の対向面(51)又は第1板部(71)に当接させることで、第1板状部材(7)の第2ハウジング(5)側への移動を制限できる。第1板状部材(7)の第2ハウジング(5)側への移動を制限することで、位置決めピン(9)が第1孔(77)又は第2孔(53)に過剰に挿入されて第1孔(77)や第2孔(53)に固着するのを抑制できる。位置決めピン(9)が第1孔(77)や第2孔(53)に固着して付勢部材(21)の反力を阻害することを抑制することで、付勢部材(21)の反力により可変ノズルユニット(6、第1板状部材7)の保持構造を安定して維持できる。可変ノズルユニット(6)の保持構造を安定して維持することで、可変ノズルユニット(6)の振動による摩耗などのリスクを低減できる。
2)幾つかの実施形態では、上記1)に記載のタービン(2)であって、
 前記少なくとも1つのストッパ部(22)は、前記第1板状部材(7)と一体的に構成された。
 上記2)の構成によれば、ストッパ部(22)が第1板状部材(7)又は第2ハウジング(5)とは別部材である場合に比べて、部品点数の増加を抑制でき、タービン(2)の構造の複雑化を抑制できる。また、ストッパ部(22)を第2ハウジング(5)と一体的に構成する場合には、可変ノズルユニット(6)を第2ハウジング(5)に組付ける際に可変ノズルユニット(6)にストッパ部(22)が干渉する虞があるが、ストッパ部(22)を第1板状部材(7)と一体的に構成する場合にはこの虞が比較的少ない。また、第1板状部材(7)にストッパ部(22)を形成することは、第2ハウジング(5)にストッパ部(22)を形成することよりも容易である。
3)幾つかの実施形態では、上記1)又は2)に記載のタービン(2)であって、
 前記第1板状部材(7)は、
 前記第1板部(71)の前記背面(73)から突出して前記環状部材(62)の中心孔を挿通する筒状部(78)と、
 前記筒状部(78)から前記環状部材(62)の内周縁よりも外周側に突出して前記第1板部(71)の前記背面(73)との間に前記環状部材(62)の前記内周縁を挟む少なくとも1つの爪部(22A)と、を含み、
 前記少なくとも1つのストッパ部(22)は、前記少なくとも1つの爪部(22A)を含む。
 上記3)の構成によれば、環状部材(62)の内周縁を挟む少なくとも1つの爪部(22A)をストッパ部(22)として利用することで、第1板状部材(7)に新たにストッパ部(突起)を設けなくてもよいので、第1板状部材(7)の既存形状からの変更箇所を少なくすることができ、第1板状部材(7)の構造の複雑化を抑制できる。
4)本開示の少なくとも一実施形態に係るタービン(2)は、
 スクロール流路(41)を有する第1ハウジング(4)と、
 前記スクロール流路(41)の内周側に設けられるタービンホイール(3)と、
 環状の第1板部(71)を含む第1板状部材(7)と、
 前記第1板部(71)に対向して配置され、前記第1板部(71)との間に前記スクロール流路(41)から前記タービンホイール(3)に向かうガス流路(43A)を形成する環状の第2板部(81)、を含む第2板状部材(8)と、
 前記ガス流路(43A)に配置される少なくとも1つの可変ノズルベーン(61)と、
 前記第1板部(71)の前記ガス流路(43A)に面する流路壁面(72)とは反対側の背面(73)との間に第1空間(43B)を挟んで対向する対向面(51)を有する第2ハウジング(5)と、
 前記第2ハウジング(5)と前記第1板状部材(7)の間に配置され、前記第1板部(71)を前記ガス流路(43A)側に向かって付勢するように構成された付勢部材(21)と、
 前記第1板部(71)の前記背面(73)に形成された第1孔(77)に一端(91)が挿入され、前記第2ハウジング(5)の前記対向面(51)に形成された第2孔(53)に他端(92)が挿入される少なくとも1つの位置決めピン(9)であって、前記一端(91)又は前記他端(92)の少なくとも一方は隙間(93A、93B)を有した状態で挿入される少なくとも1つの位置決めピン(9)と、
 前記隙間(93A、93B)に介在する接着層(94)であって、タービン(2)の運転時における入熱により接着強度が低下する接着層(94)と、を備える。
 上記4)の構成によれば、タービン(2)の運転時における入熱により接着層(94)の接着強度の低下により、第1孔(77)又は第2孔(53)の少なくとも一方と位置決めピン(9)との間に隙間が生じるので、タービン(2)の運転時における熱変形により第1板状部材(7)が第2ハウジング(5)側に近づいた際に、位置決めピン(9)が第1孔(77)や第2孔(53)に固着するのを抑制できる。位置決めピン(9)が第1孔(77)や第2孔(53)に固着して付勢部材(21)の反力を阻害することを抑制することで、付勢部材(21)の反力により可変ノズルユニット(6、第1板状部材7)の保持構造を安定して維持できる。可変ノズルユニット(6)の保持構造を安定して維持することで、可変ノズルユニット(6)の振動による摩耗などのリスクを低減できる。
5)幾つかの実施形態では、上記4)に記載のタービン(2)であって、
 前記接着層(94)は、熱可塑性樹脂材料からなる。
 上記5)の構成によれば、タービン(2)の運転時における入熱により熱可塑性樹脂材料からなる接着層(94)を軟化(例えば、液化)させることで、接着層(94)の接着強度を低下させ、第1孔(77)又は第2孔(53)の少なくとも一方と位置決めピン(9)との間に隙間(93A、93B)を効果的に生じさせることができる。
6)本開示の少なくとも一実施形態に係るタービン(2)は、
 スクロール流路(41)を有する第1ハウジング(4)と、
 前記スクロール流路(41)の内周側に設けられるタービンホイール(3)と、
 環状の第1板部(71)を含む第1板状部材(7)と、
 前記第1板部(71)に対向して配置され、前記第1板部(71)との間に前記スクロール流路(41)から前記タービンホイール(3)に向かうガス流路(43A)を形成する環状の第2板部(81)、を含む第2板状部材(8)と、
 前記ガス流路(43A)に配置される少なくとも1つの可変ノズルベーン(61)と、
 前記第1板部(71)の前記ガス流路(43A)に面する流路壁面(72)とは反対側の背面(73)との間に第1空間(43B)を挟んで対向する対向面(51)を有する第2ハウジング(5)と、
 前記第2ハウジング(5)と前記第1板状部材(7)の間に配置され、前記第1板部(71)を前記ガス流路(43A)側に向かって付勢するように構成された付勢部材(21)と、
 前記第1板部(71)の前記背面(73)に形成された第1孔(77)に一端(91)が挿入され、前記第2ハウジング(5)の前記対向面(51)に形成された第2孔(53)に他端(92)が挿入される少なくとも1つの位置決めピン(9)と、
 前記少なくとも1つの位置決めピン(9)の前記一端(91)の外周面(911)、前記少なくとも1つの位置決めピン(9)の前記他端(92)の外周面(921)、前記第1孔(77)の内周面(771)、又は前記第2孔(53)の内周面(531)の少なくとも1つを覆う固体潤滑剤を含む摺動層(95)と、を備える。
 上記6)の構成によれば、摺動層(95)により第1孔(77)又は第2孔(53)の少なくとも一方と位置決めピン(9)との間の摩擦抵抗が低減させることで、タービン(2)の運転時における熱変形により第1板状部材(7)が第2ハウジング(5)側に近づいた際に、位置決めピン(9)が第1孔(77)や第2孔(53)に固着するのを抑制できる。位置決めピン(9)が第1孔(77)や第2孔(53)に固着して付勢部材(21)の反力を阻害することを抑制することで、付勢部材(21)の反力により可変ノズルユニット(6、第1板状部材7)の保持構造を安定して維持できる。可変ノズルユニット(6)の保持構造を安定して維持することで、可変ノズルユニット(6)の振動による摩耗などのリスクを低減できる。
7)幾つかの実施形態では、上記1)から6)までの何れかに記載のタービン(2)であって、
 前記第1孔(77)又は前記第2孔(53)の少なくとも一方は、前記タービンホイール(3)の径方向に沿って長手方向を有する。
 第1孔(77)が形成された第1板部(71)と、第2孔(53)が形成された第2ハウジング(5)は、タービン(2)の運転時における熱伸び量に差があり、位置決めピン(9)には第1板部(71)と第2ハウジング(5)との間の熱伸び量の差に伴うせん断力が作用する。上記7)の構成によれば、第1孔(77)又は第2孔(53)の孔形状をタービンホイール(3)の径方向に沿って長手方向を有するものとすることで、第1孔(77)又は第2孔(53)が丸孔である場合に比べて、位置決めピン(9)が第1板部(71)と第2ハウジング(5)との間の熱伸びを拘束しないため、位置決めピン(9)と第1孔(77)との間、又は位置決めピン(9)と第2孔(53)との間に過大な荷重が生じることを抑制でき、これにより位置決めピン(9)が第1孔(77)や第2孔(53)に固着するのを効果的に抑制できる。また、上記7)の構成によれば、位置決めピン(9)に作用する第1板部(71)と第2ハウジング(5)との間の熱伸び量の差に伴うせん断力を低減できるため、これによっても位置決めピン(9)が第1孔(77)や第2孔(53)に固着するのを効果的に抑制できる。
8)幾つかの実施形態では、上記1)から7)までの何れかに記載のタービン(2)であって、
 前記少なくとも1つの位置決めピン(9)は、前記タービンホイール(3)の周方向に沿って間隔をあけて配置された複数の位置決めピン(9)を含み、
 前記タービンホイール(3)の軸線(LA)に直交する断面において、前記複数の位置決めピン(9)の各中心位置(LD)からの距離が等しい点(CP)は、前記タービンホイール(3)の軸線(LA)よりも前記スクロール流路(41)の舌部側(S1)にずれて配置されている。
 可変ノズルユニット(6)のタービンホイール(3)の軸線(LA)よりもスクロール流路(41)の舌部(48)側である舌部近傍側(S1)は、タービンホイール(3)の軸線(LA)よりも舌部(48)から離れた反対側である舌部遠方側(S2)に比べて、スクロール流路(41)を流れるガスの温度が高い。このため、舌部近傍側(S1)と舌部遠方側(S2)との間でスクロール流路(41)を流れるガスからの入熱による熱伸び量の差が大きく、可変ノズルユニット(6)の軸線(LB)のタービンホイール(3)の軸線(LA)に対する芯ずれ量が増大する虞がある。
 上記8)の構成によれば、複数の位置決めピン(9)の各中心位置(LD)からの距離が等しい点(CP、ピン間の中心点、図心)をタービンホイール(3)の軸線(LA)よりも舌部近傍側(S1)に偏心させることで、ピン間の中心点(CP)がタービンホイール(3)の軸線(LA)と同じ、又は舌部遠方側(S2)に偏心させた場合に比べて、舌部近傍側(S1)の上記熱伸びを舌部近傍側(S1)の位置決めピン(9)が抑制できるため、舌部近傍側(S1)と舌部遠方側(S2)との間の上記熱伸び量の差を低減でき、可変ノズルユニット(6)の軸線(LB)のタービンホイール(3)の軸線(LA)に対する芯ずれ量の増大を抑制できる。この場合には、可変ノズルユニット(6)の軸線(LB)のタービンホイール(3)の軸線(LA)に対する芯ずれによる可変ノズルユニット(6)の第1ハウジング(4)、第2ハウジング(5)又はタービンホイール(3)への接触を抑制でき、この接触による位置決めに過剰な接触荷重が作用することを抑制できる。位置決めに過剰な接触荷重が作用することを抑制することで、位置決めピン(9)が第1孔(77)や第2孔(53)に固着するのを効果的に抑制できる。
9)幾つかの実施形態では、上記1)から8)までの何れかに記載のタービン(2)であって、
 前記付勢部材(21(21B))は、
 前記タービンホイール(3)の径方向に沿って延在して前記第2ハウジング(5)に当接する第1付勢板部(211)と、
 前記径方向に沿って延在して前記第1板状部材(7)に当接する第2付勢板部(212)と、を少なくとも含む。
 上記9)の構成によれば、第1付勢板部(211)及び第2付勢板部(212)を含む付勢部材(21(21B))は、皿バネ(21A)のような単一の板部材が第2ハウジング(5)及び第1板状部材(7)に当接する場合に比べて、第1板部(71)への押付力(反力)を増大させることができる。付勢部材(21(21B))による第1板部(71)への押付力(反力)を増大させることで、可変ノズルユニット(6、第1板状部材7)の保持構造をより安定して維持できる。
10)本開示の少なくとも一実施形態に係るターボチャージャ(1)は、
 上記1)から9)までの何れかに記載のタービン(2)と、
 前記タービン(2)により駆動されるように構成された遠心圧縮機(12)と、を備える。
 上記10)の構成によれば、可変ノズルユニット(6、第1板状部材7)の保持構造を安定して維持でき、可変ノズルユニット(6)の振動による摩耗などのリスクを低減できるため、ターボチャージャ(1)の信頼性を向上させることができる。
1     ターボチャージャ
2     タービン
3     タービンホイール
4     第1ハウジング
5     第2ハウジング
6     可変ノズルユニット
7     第1板状部材
8     第2板状部材
9     位置決めピン
10    内燃機関システム
11    内燃機関
12    遠心圧縮機
13    インペラ
14    コンプレッサハウジング
15    回転シャフト
16    軸受
21    付勢部材
21A   皿バネ
22    ストッパ部
22A   爪部
31    ハブ
32    タービン翼
41    スクロール流路
42    排ガス排出流路
43    内部空間
43A   ガス流路
43B   第1空間
44    被係止部
45,51 対向面
46    シュラウド部
46A,84 シュラウド面
47    段差部
48    舌部
52,75A 端面
53    第2孔
54    突出部
61    可変ノズルベーン
62    環状部材
63    リンク部材
64    支持部材
65    駆動機構部
71    第1板部
72    第1流路壁面
73    背面
74    貫通孔
75    内周縁部
76    外周縁部
76A   係止面
77    第1孔
78,85 筒状部
81    第2板部
82    第2流路壁面
83    第2背面
93A,93B 隙間
94    接着層
95    摺動層
95A   第1孔側摺動層
95B   第2孔側摺動層
BL1   第1基準線
BL2   第2基準線
CP    中心点
G1    第1隙間
G2    第2隙間
G3    第3隙間
G4    第4隙間
LA    軸線
LD    中心位置
P1    後方端
S1    舌部近傍側
S2    舌部遠方側

Claims (10)

  1.  スクロール流路を有する第1ハウジングと、
     前記スクロール流路の内周側に設けられるタービンホイールと、
     環状の第1板部を含む第1板状部材と、
     前記第1板部に対向して配置され、前記第1板部との間に前記スクロール流路から前記タービンホイールに向かうガス流路を形成する環状の第2板部、を含む第2板状部材と、
     前記ガス流路に配置される少なくとも1つの可変ノズルベーンと、
     前記第1板部の前記ガス流路に面する流路壁面とは反対側の背面との間に第1空間を挟んで対向する対向面を有する第2ハウジングと、
     前記第1空間に配置され、外部からの駆動力により前記第1板状部材に対して回動するように構成された環状部材と、
     前記環状部材に一端が連結され、前記可変ノズルベーンに他端が連結された少なくとも1つのリンク部材であって、前記環状部材の回動に連動して前記他端に連結された前記可変ノズルベーンの翼角を変化させる少なくとも1つのリンク部材と、
     前記第2ハウジングと前記第1板状部材の間に配置され、前記第1板部を前記ガス流路側に向かって付勢するように構成された付勢部材と、
     前記第1板部の前記背面に形成された第1孔に一端が嵌入され、前記第2ハウジングの前記対向面に形成された第2孔に他端が嵌入される少なくとも1つの位置決めピンと、
     前記対向面又は前記第1板部に設けられる少なくとも1つのストッパ部であって、前記ストッパ部と前記対向面との間、又は前記ストッパ部と前記第1板部との間に第1隙間が形成され、前記第1隙間は、前記環状部材と前記対向面との間の第2隙間および前記少なくとも1つのリンク部材と前記対向面との間の第3隙間よりも小さくなるように構成された少なくとも1つのストッパ部と、を備える、
    タービン。
  2.  前記少なくとも1つのストッパ部は、前記第1板状部材と一体的に構成された、
    請求項1に記載のタービン。
  3.  前記第1板状部材は、
     前記第1板部の前記背面から突出して前記環状部材の中心孔を挿通する筒状部と、
     前記筒状部から前記環状部材の内周縁よりも外周側に突出して前記第1板部の前記背面との間に前記環状部材の前記内周縁を挟む少なくとも1つの爪部と、を含み、
     前記少なくとも1つのストッパ部は、前記少なくとも1つの爪部を含む、
    請求項2に記載のタービン。
  4.  スクロール流路を有する第1ハウジングと、
     前記スクロール流路の内周側に設けられるタービンホイールと、
     環状の第1板部を含む第1板状部材と、
     前記第1板部に対向して配置され、前記第1板部との間に前記スクロール流路から前記タービンホイールに向かうガス流路を形成する環状の第2板部、を含む第2板状部材と、
     前記ガス流路に配置される少なくとも1つの可変ノズルベーンと、
     前記第1板部の前記ガス流路に面する流路壁面とは反対側の背面との間に第1空間を挟んで対向する対向面を有する第2ハウジングと、
     前記第2ハウジングと前記第1板状部材の間に配置され、前記第1板部を前記ガス流路側に向かって付勢するように構成された付勢部材と、
     前記第1板部の前記背面に形成された第1孔に一端が挿入され、前記第2ハウジングの前記対向面に形成された第2孔に他端が挿入される少なくとも1つの位置決めピンであって、前記一端又は前記他端の少なくとも一方は隙間を有した状態で挿入される少なくとも1つの位置決めピンと、
     前記隙間に介在する接着層であって、タービンの運転時における入熱により接着強度が低下する接着層と、を備える、
    タービン。
  5.  前記接着層は、熱可塑性樹脂材料からなる、
    請求項4に記載のタービン。
  6.  スクロール流路を有する第1ハウジングと、
     前記スクロール流路の内周側に設けられるタービンホイールと、
     環状の第1板部を含む第1板状部材と、
     前記第1板部に対向して配置され、前記第1板部との間に前記スクロール流路から前記タービンホイールに向かうガス流路を形成する環状の第2板部、を含む第2板状部材と、
     前記ガス流路に配置される少なくとも1つの可変ノズルベーンと、
     前記第1板部の前記ガス流路に面する流路壁面とは反対側の背面との間に第1空間を挟んで対向する対向面を有する第2ハウジングと、
     前記第2ハウジングと前記第1板状部材の間に配置され、前記第1板部を前記ガス流路側に向かって付勢するように構成された付勢部材と、
     前記第1板部の前記背面に形成された第1孔に一端が挿入され、前記第2ハウジングの前記対向面に形成された第2孔に他端が挿入される少なくとも1つの位置決めピンと、
     前記少なくとも1つの位置決めピンの前記一端の外周面、前記少なくとも1つの位置決めピンの前記他端の外周面、前記第1孔の内周面、又は前記第2孔の内周面の少なくとも1つを覆う固体潤滑剤を含む摺動層と、を備える、
    タービン。
  7.  前記第1孔又は前記第2孔の少なくとも一方は、前記タービンホイールの径方向に沿って長手方向を有する、
    請求項1乃至6の何れか1項に記載のタービン。
  8.  前記少なくとも1つの位置決めピンは、前記タービンホイールの周方向に沿って間隔をあけて配置された複数の位置決めピンを含み、
     前記タービンホイールの軸線に直交する断面において、前記複数の位置決めピンの各中心位置からの距離が等しい点は、前記タービンホイールの軸線よりも前記スクロール流路の舌部側にずれて配置されている、
    請求項1乃至6の何れか1項に記載のタービン。
  9.  前記付勢部材は、
     前記タービンホイールの径方向に沿って延在して前記第2ハウジングに当接する第1付勢板部と、
     前記径方向に沿って延在して前記第1板状部材に当接する第2付勢板部と、を少なくとも含む、
    請求項1乃至6の何れか1項に記載のタービン。
  10. 請求項1乃至6の何れか1項に記載のタービンと、
     前記タービンにより駆動されるように構成された遠心圧縮機と、を備える、
    ターボチャージャ。
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