CN113853476B - 可变喷嘴装置以及可变容量型排气涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

具备：喷嘴安装部；多个喷嘴叶片；驱动环，其在沿着周向的多个部位具有被嵌合部；多个杆板，多个杆板的每一个包括固定在所述多个喷嘴叶片中的一个上的固定部和与驱动环的多个被嵌合部中的一个嵌合的嵌合部；被嵌合部包括一侧引导面和另一侧引导面，嵌合部包括能够与一侧引导面接触的一侧滚动面和能够与另一侧引导面接触的另一侧滚动面，一侧滚动面包括在与一侧引导面接触的范围的至少一部分中以直线状延伸的杆板侧直线部，一侧引导面包括在与一侧滚动面接触的范围的至少一部分中以凸曲线状延伸的驱动环侧凸曲面部。

Description

可变喷嘴装置以及可变容量型排气涡轮增压器

技术领域

本公开涉及构成为能够改变喷嘴叶片的翼角的可变喷嘴装置、以及具备上述可变喷嘴装置的可变容量型排气涡轮增压器。

背景技术

以往，作为利用发动机的废气的能量对发动机的进气进行增压的排气涡轮增压器，已知有可变容量型排气涡轮增压器(例如参照专利文献1)。可变容量型排气涡轮增压器通过可变喷嘴装置调整将废气从涡轮壳体的涡旋流路输送到涡轮叶轮的喷嘴流路的截面积，从而使向涡轮叶轮输送的废气的流速和压力变化，提高增压效果。

在专利文献1中，公开了具备杆板(臂)的可变喷嘴装置，该杆板(臂)具有通过支轴与喷嘴叶片一体地连结的轴支承端、和嵌合在形成于驱动环(连结环)上的槽中的自由端。上述杆板具有：闭侧凸曲面，其在驱动环向使喷嘴流路的截面积减小的闭方向旋转时，与形成为直线状的闭侧槽壁面接触；开侧凸曲面，其在驱动环向使喷嘴流路的截面积增大的开方向旋转时，与相对于上述闭侧槽壁面平行地设置的开侧槽壁面接触。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2017-180462号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1中，公开了通过使可变喷嘴装置的杆板具有闭侧凸曲面和开侧凸曲面，降低杆板和驱动环的嵌合部分处的应力，降低上述嵌合部分处的磨损。但是，在可变喷嘴装置中，为了使喷嘴叶片的位置精度长期地稳定，要求上述嵌合部分处的磨损的进一步降低。

鉴于上述的情况，本发明的至少一个实施方式的目的在于提供一种能够抑制杆板与驱动环嵌合的嵌合部分处的磨损的可变喷嘴装置。

用于解决课题的方案

(1)本发明的至少一个实施方式的可变喷嘴装置具备：

喷嘴安装部；

多个喷嘴叶片，其可转动地支承在所述喷嘴安装部上；

驱动环，其设置为能够绕所述喷嘴安装部的轴线转动，并在沿着周向的多个部位具有被嵌合部；

多个杆板，所述多个杆板的每一个包括固定在所述多个喷嘴叶片中的一个上的固定部和与所述驱动环的多个被嵌合部中的一个嵌合的嵌合部；

所述被嵌合部包括一侧引导面和另一侧引导面，

所述嵌合部包括能够与所述一侧引导面接触的一侧滚动面和能够与所述另一侧引导面接触的另一侧滚动面，

所述一侧滚动面包括在与所述一侧引导面接触的范围的至少一部分中以直线状延伸的杆板侧直线部，

所述一侧引导面包括在与所述一侧滚动面接触的范围的至少一部分中以凸曲线状延伸的驱动环侧凸曲面部。

根据上述(1)的结构，在杆板上设置有以直线状延伸的杆板侧直线部，在驱动环上设置有以凸曲线状延伸的驱动环侧凸曲面部。在此，驱动环的旋转半径比杆板的旋转半径大，因此驱动环侧凸曲面部与假设在驱动环上设置以直线状延伸的直线部，且在杆板上设置以凸曲面状延伸的凸曲面部的情况相比，能够使凸曲面部的形状为平缓的形状。通过使驱动环侧凸曲面部为平缓的形状，能够降低施加在杆板与驱动环的接触部分上的应力。通过降低施加在上述接触部分上的应力，能够抑制杆板与驱动环的嵌合部分的磨损。

(2)在几个实施方式中，在上述(1)所述的可变喷嘴装置中，所述杆板侧直线部构成为沿着所述杆板的长度方向轴线延伸。

根据上述(2)的结构，杆板侧直线部沿着杆板的长度方向轴线延伸，因此能够降低施加在杆板的与驱动环的接触部分上的应力。因此，能够抑制杆板的磨损。

(3)在几个实施方式中，在上述(2)所述的可变喷嘴装置中，所述驱动环侧凸曲面部构成为，相对于与所述一侧滚动面接触的范围内的径向外侧的极限接触位置处的切线的距离随着朝向径向内侧而逐渐变长。

根据上述(3)的结构，驱动环侧凸曲面部构成为，相对于与一侧滚动面接触的范围内的径向外侧的极限接触位置处的切线的距离随着朝向径向内侧而逐渐变长。在这种情况下，当驱动环向周向的一侧旋转时，驱动环侧凸曲面部的相对于一侧滚动面(包括杆板侧直线部)的接触部分朝向与一侧滚动面的相对于驱动环侧凸曲面部的接触部分相同的径向内侧移动。因此，能够降低驱动环侧凸曲面部与一侧滚动面的接触部分处的摩擦阻力。通过降低上述接触部分处的摩擦阻力，能够抑制杆板与驱动环的嵌合部分的磨损。

(4)在几个实施方式中，在上述(1)～(3)中任一个所述的可变喷嘴装置中，所述另一侧引导面包括在与所述另一侧滚动面接触的范围内以直线状延伸的驱动环侧直线部，所述另一侧滚动面包括在与所述另一侧引导面接触的范围内以凸曲线状延伸的杆板侧凸曲面部。

如果杆板与驱动环的嵌合部分处的间隙大，则由于振动使杆板的嵌合部大幅摆动，反复与驱动环的被嵌合部碰撞，因此优选上述嵌合部分的间隙小。根据上述(4)的结构，在杆板的一侧设置有杆板侧直线部，在另一侧设置有杆板侧凸曲面部。在驱动环的一侧设置有驱动环侧凸曲面部，在另一侧设置有驱动环侧直线部。在这种情况下，与在杆板的一侧以及另一侧分别设置直线部，且在驱动环的一侧以及另一侧分别设置凸曲面部的情况相比，能够减小驱动环的转动范围的整个范围的杆板与驱动环的嵌合部分的间隙的最大值。根据上述的结构，能够减小上述嵌合部分的间隙的最大值，因此能够抑制由上述嵌合部分的振动引起的磨损。

(5)在几个实施方式中，在上述(4)所述的可变喷嘴装置中，构成为，所述驱动环侧直线部倾斜成径向外侧相对于所述杆板的长度方向轴线的距离比径向内侧短，所述杆板侧凸曲面部相对于与所述另一侧引导面接触的范围内的径向外侧的极限接触位置处的切线的距离随着朝向径向内侧而逐渐变长。

根据上述(5)的结构，驱动环侧直线部倾斜成径向外侧相对于长度方向轴线的距离比径向内侧短。而且，杆板侧凸曲面部构成为，相对于与另一侧引导面接触的范围内的径向外侧的极限接触位置处的切线的距离随着朝向径向内侧而逐渐变长。在这种情况下，当驱动环向周向的另一侧旋转时，杆板侧凸曲面部的相对于另一侧引导面(包括驱动环侧直线部)的接触部分朝向与另一侧引导面的相对于杆板侧凸曲面部的接触部分相同的径向内侧移动。因此，能够降低杆板侧凸曲面部与一侧滚动面的接触部分处的摩擦阻力。通过降低上述接触部分处的摩擦阻力，能够抑制杆板与驱动环的嵌合部分的磨损。

(6)在几个实施方式中，在上述(1)～(5)中任一个所述的可变喷嘴装置中，所述一侧滚动面还包括内侧凸曲面部，所述内侧凸曲面部与比所述杆板侧直线部更靠径向内侧相连，并在与所述一侧引导面接触的范围内以凸曲线状延伸，所述内侧凸曲面部构成为，相对于所述杆板的长度方向轴线的距离随着朝向径向内侧而逐渐变短。

根据上述(6)的结构，一侧滚动面包括上述的杆板侧直线部和内侧凸曲面部，所述内侧凸曲面部与比杆板侧直线部更靠径向内侧相连，并在与一侧引导面接触的范围内以凸曲线状延伸。上述内侧凸曲面部构成为，相对于杆板的长度方向轴线的距离随着朝向径向内侧而逐渐变短。因此，驱动环侧凸曲面部在驱动环旋转时与杆板侧直线部以及内侧凸曲面部接触。在这种情况下，与一侧滚动面仅包括杆板侧直线部的情况相比，驱动环侧凸曲面部能够为平缓的形状。通过使驱动环侧凸曲面部为平缓的形状，能够降低施加在杆板与驱动环的接触部分上的应力。进而能够抑制杆板和驱动环的嵌合部分的磨损。

(7)在几个实施方式中，在上述(1)～(6)中任一个所述的可变喷嘴装置中，所述一侧引导面以及所述一侧滚动面分别构成为在所述驱动环向闭方向旋转时相互接触。

在使驱动环向闭方向旋转时，通过喷嘴叶片减小喷嘴流路的流路截面积，因此从流过喷嘴流路的废气施加到喷嘴叶片的压力变大。因此，与使驱动环向开方向旋转时相比，施加在杆板和驱动环的接触部分上的应力大。根据上述(7)的结构，一侧引导面以及一侧滚动面分别构成为在驱动环向闭方向旋转时相互接触。在这种情况下，能够使在使驱动环向对上述接触部分施加大的应力的旋转方向即闭方向旋转时的施加在上述接触部分上的应力降低，因此能够有效地抑制上述嵌合部分的磨损。

(8)本发明的至少一个实施方式的可变容量型排气涡轮增压器具备在上述(1)～(7)中任一个所述的可变喷嘴装置。

根据上述(8)的结构，在杆板上设置有以直线状延伸的杆板侧直线部，在驱动环上设置有以凸曲线状延伸的驱动环侧凸曲面部，因此能够抑制杆板和驱动环的嵌合部分的磨损。通过抑制杆板和驱动环的嵌合部分的磨损，能够使喷嘴叶片长期地高精度地动作，因此可变容量型排气涡轮增压器能够长期地高精度地调整供给到发动机的燃烧用气体的增压。

发明效果

根据本发明的至少一个实施方式，提供一种能够抑制供杆板与驱动环嵌合的嵌合部分处的磨损的可变喷嘴装置。

附图说明

图1是概略地示出具备本发明的一个实施方式的可变喷嘴装置的可变容量型排气涡轮增压器的剖视图。

图2是概略地示出具备本发明的一个实施方式的可变容量型排气涡轮增压器的发动机的结构的概略图。

图3是图1所示的A-A线向视的概略剖视图。

图4是可变喷嘴装置的概略剖视图。

图5是本发明的第一实施方式中的杆板的概略图。

图6是用于说明本发明的第一实施方式中的驱动环与杆板的关系的示意图，是用于说明驱动环向闭方向转动时的驱动环与杆板的接触部分的示意图。

图7是用于说明本发明的第一实施方式中的驱动环与杆板的关系的示意图，是用于说明驱动环向开方向转动时的驱动环与杆板的接触部分的示意图。

图8是用于说明比较例中的驱动环与杆板的关系的示意图。

图9是示出与凸曲面部近似的近似圆的半径与应力的变化量的关系的曲线图。

图10是用于说明第二比较例中的驱动环与杆板的关系的示意图。

图11是用于说明杆板侧凸曲面部的形状的示意图。

图12是用于说明本发明的第二实施方式中的驱动环与杆板的关系的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的几个实施方式进行说明。但是，作为实施方式记载的或附图所示的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等并不是将本发明的范围限定于此的意思，只不过是说明例。

例如，表示在“某一方向上”、“沿着某一方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或“同轴”等相对或绝对的配置的表达不仅严密地表示这样的配置，还表示带有公差、或者能够获得相同功能的程度的角度或距离而相对地位移的状态。

例如，表示“相同”、“相等”以及“均质”等事物为相等的状态的表达不仅表示严格相等的状态，还表示存在公差、或者能够获得相同功能的程度的差的状态。

例如，表示四边形状或圆筒形状等形状的表达不仅表示几何学上严格意义上的四边形状或圆筒形状等形状，在能够获得相同效果的范围内，还表示包含凹凸部或倒角部等的形状。

另一方面，“具备”、“包括”或“具有”一个构成要素这样的表达并不是排除其他构成要素的存在的排他性的表达。

需要说明的是，对于相同的结构，有时标注相同的附图标记并省略说明。

图1是概略地示出具备本发明的一个实施方式的可变喷嘴装置的可变容量型排气涡轮增压器的剖视图。图2是概略地示出具备本发明的一个实施方式的可变容量型排气涡轮增压器的发动机的结构的概略图。图3是图1所示的A-A线向视的概略剖视图。图4是可变喷嘴装置的概略剖视图。

如图1所示，几个实施方式的可变喷嘴装置1搭载在排气涡轮增压器2的壳体21的内部。在图示的实施方式中，可变喷嘴装置1安装在将涡轮壳体21A和轴承壳体21C组合而成的部件的内部。

如图2所示，几个实施方式的排气涡轮增压器2(可变容量型排气涡轮增压器)具备：旋转轴22；涡轮叶轮23，其与旋转轴22的一端部机械连结；压缩机转子24，其与旋转轴22的另一端部机械连结；轴承25，其可旋转地支承旋转轴22；收容它们的上述壳体21。

在图示的实施方式中，壳体21包括：涡轮壳体21A，其收容涡轮叶轮23；压缩机壳体21B，其收容压缩机转子24；轴承壳体21C，其收容轴承25。轴承壳体21C设置在涡轮壳体21A和压缩机壳体21B之间，通过例如螺栓等紧固部件紧固在涡轮壳体21A以及压缩机壳体21B上。

如图2所示，压缩机转子24设置在将空气(燃烧用气体)供给到发动机主体26(燃烧装置)的供给管路27上。涡轮叶轮23设置在从发动机主体26排出废气的排出管路28上。

如图2所示，排气涡轮增压器2构成为，利用从发动机主体26通过排出管路28导入到涡轮壳体21A的内部的废气，使涡轮叶轮23旋转。压缩机转子24经由旋转轴22与涡轮叶轮23机械连结，因此与涡轮叶轮23的旋转连动地旋转。排气涡轮增压器2构成为，通过压缩机转子24的旋转，对通过供给管路27导入到压缩机壳体21B的内部的空气(燃烧用气体)进行压缩，并输送到发动机主体26。

在涡轮壳体21A上，例如如图1所示，形成有用于将从废气导入口31导入到涡轮壳体21A的内部的废气输送到涡轮叶轮23的涡旋状的废气流路32即涡旋流路32A、和用于将废气从涡轮叶轮23输送到废气排出口33的废气流路32即废气排出流路32B。

以下，例如如图1所示，将可变喷嘴装置1的轴线LA延伸的方向设为轴向X，将与轴线LA正交的方向设为径向Y。将轴向X中的、涡轮壳体21A相对于轴承壳体21C所处的一侧(图1中右侧)设为一侧X1，轴承壳体21C相对于涡轮壳体21A所处的一侧(图1中左侧)设为另一侧X2。在图示的实施方式中，可变喷嘴装置1的轴线LA与涡轮叶轮23的轴线在同一直线上延伸。

如图1所示，可变喷嘴装置1以包围涡轮叶轮23的周围的方式配置在涡轮叶轮23的径向外侧。可变喷嘴装置1构成为在涡旋流路32A和涡轮叶轮23之间划定作为废气流路32的喷嘴流路32C。另外，可变喷嘴装置1构成为，通过使喷嘴叶片5的叶片翼52的翼角变化，能够调整喷嘴流路32C的截面积。通过使喷嘴流路32C的截面积增减，能够使从涡旋流路32A流向涡轮叶轮23的废气的流速和压力变化。

从废气导入口31导入到涡轮壳体21A的内部的废气通过涡旋流路32A，然后通过喷嘴流路32C之后，被输送到涡轮叶轮23，使涡轮叶轮23旋转。使涡轮叶轮23旋转的废气在通过废气排出流路32B之后，从废气排出口33排出到涡轮壳体21A的外部。

如图1所示，可变喷嘴装置1包括喷嘴安装部4。喷嘴安装部4包括沿着与轴线LA交叉(正交)的方向延伸的环状板部41。喷嘴安装部4构成为被支承在壳体21的内部。

在图示的实施方式中，如图1所示，喷嘴安装部4通过环状板部41的外周缘部42被涡轮壳体21A以及轴承壳体21C夹持而被支承在壳体21的内部。可变喷嘴装置1通过将喷嘴安装部4支承在壳体21的内部而支承在壳体21的内部。通过喷嘴安装部4的环状板部41的轴向另一侧的背面413和形成于轴承壳体21C的环状的槽部211，在它们的内部划定内部空间43。

在图示的实施方式中，例如如图1所示，可变喷嘴装置1具备上述的喷嘴安装部4、至少一个喷嘴叶片5、驱动环6、至少一个杆板7、喷嘴板8和至少一个喷嘴支撑件9。如图1所示，驱动环6以及杆板7配置在内部空间43的内部。

如图4所示，喷嘴板8包括：板侧环状板部81，其沿着与轴线LA交叉(正交)的方向延伸；突出部83，其从板侧环状板部81的内周缘部82向轴向的一侧突出。

如图4所示，至少一个喷嘴支撑件9构成为将喷嘴板8支承为与喷嘴安装部4间隔开。在图示的实施方式中，喷嘴支撑件9具有长度方向，长度方向的一端部91与环状板部41(喷嘴安装部4)机械连结，长度方向的另一端部92与板侧环状板部81(喷嘴板8)机械连结。

在一个实施方式中，至少一个喷嘴支撑件9由多个喷嘴支撑件9构成，所述多个喷嘴支撑件9围绕轴线LA沿着周向相互隔开间隔。在这种情况下，多个喷嘴支撑件9的每一个与喷嘴安装部4以及喷嘴板8的每一个机械连结。

如图4所示，上述的喷嘴流路32C由喷嘴安装部4和喷嘴板8划定。在图示的实施方式中，上述的喷嘴流路32C由位于环状板部41的轴向的一侧的安装部侧流路壁面411和位于板侧环状板部81的轴向的另一侧的板侧流路壁面811划定。板侧流路壁面811与安装部侧流路壁面411对置。

如图4所示，至少一个喷嘴叶片5可转动地支承在喷嘴安装部4上。至少一个喷嘴叶片5包括具有长度方向的叶片轴51和设置在叶片轴51的长度方向的一端部的叶片翼52。叶片翼52配置在喷嘴流路32C、即喷嘴安装部4和喷嘴板8之间。在图示的实施方式中，喷嘴叶片5通过叶片轴51在形成于环状板部41的***贯通孔412可旋转地支承叶片轴51，能够以叶片轴51的轴线LB为喷嘴叶片5的旋转中心旋转。

在图示的实施方式中，如图3所示，至少一个喷嘴叶片5由多个喷嘴叶片5构成。上述的***贯通孔412形成为与喷嘴叶片5相同数量。多个***贯通孔412分别形成在沿着围绕轴线LA的周向相互隔开间隔的位置。多个喷嘴叶片5各自的叶片轴51***贯通于多个***贯通孔412中的一个。

如图4所示，驱动环6设置为能够围绕喷嘴安装部4的轴线LC转动。驱动环6具有至少一个被嵌合部61，该被嵌合部61构成为使杆板7的嵌合部71能够滚动地松散地嵌合。喷嘴安装部4的轴线LC沿着可变喷嘴装置1的轴线LA延伸。在图示的实施方式中，轴线LC与轴线LA在同一直线上延伸。

在图示的实施方式中，如图4所示，喷嘴安装部4的环状板部41包括形成有上述的***贯通孔412的内周侧部分44和位于比内周侧部分44更靠径向外侧的外周侧部分45。内周侧部分44形成为比外周侧部分45更厚。驱动环6包括沿着与轴线LA交叉(正交)的方向延伸的环侧环状板部62。环侧环状板部62的内周面621以与形成于喷嘴安装部4的内周侧部分44与外周侧部分45的边界的台阶面431对置的方式配置。驱动环6的环侧环状板部62的内周端部63相对于喷嘴安装部4的内周侧部分44的外周端部46可旋转地被支承。

图5是本发明的第一实施方式中的杆板的概略图。

如图4所示，至少一个杆板7包括嵌合于驱动环6的被嵌合部61的上述的嵌合部71和固定于喷嘴叶片5的固定部72。在图示的实施方式中，如图5所示，至少一个杆板7具有沿着杆板7的长度方向轴线LL的长度方向。杆板7在长度方向的一端部73设置有上述的嵌合部71，在长度方向的另一端部74设置有上述的固定部72。杆板7在一端部73与另一端部74之间设置有宽度比一端部73以及另一端部74窄的窄幅部75。

长度方向轴线LL是沿着杆板7的长度方向的轴线。长度方向轴线LL既可以是将长度方向的另一端部74左右对称地一分为二的设计线，也可以是将杆板7的面积二等分的面积二等分线等。

如图4所示，杆板7的固定部72与喷嘴叶片5的叶片轴51机械连结。因此，喷嘴叶片5的叶片翼52以及杆板7能够以叶片轴51的轴线LB为旋转中心一体地旋转。

在图示的实施方式中，喷嘴叶片5的叶片轴51***贯通喷嘴安装部4的***贯通孔412，包括比内周侧部分44更向轴向的另一侧突出的一端部53。杆板7的固定部72包括贯通孔721，该贯通孔721通过供叶片轴51的一端部53嵌入而与一端部53机械连结。

在图示的实施方式中，驱动环6的被嵌合部61包括形成于环侧环状板部62的外周缘部64的槽部65。杆板7的嵌合部71收容在槽部65的内部，构成为松散地嵌合在槽部65中。

在图示的实施方式中，如图3所示，至少一个杆板7设置为与喷嘴叶片5相同数量。另外，驱动环6的至少一个被嵌合部61形成为与杆板7相同数量。多个被嵌合部61分别形成在沿着围绕轴线LA的周向相互隔开间隔的位置。多个杆板7的各自的固定部72固定于多个喷嘴叶片5中的一个，并且嵌合部71与多个被嵌合部61中的一个嵌合。多个杆板7的各自的嵌合部71配置为位于比固定部72更靠径向外侧。

在图示的实施方式中，如图1所示，排气涡轮增压器2具备：致动器29，其构成为使驱动环6围绕轴线LC转动；控制器30(控制装置)，其构成为控制致动器29的驱动轴291的驱动(沿着围绕轴线LC的周向的移动量)。致动器29包括电动马达和气缸等。致动器29的驱动轴291与驱动环6机械连结。

在从致动器29到喷嘴叶片5的动力传递路径中，致动器29的驱动轴291和驱动环6、驱动环6的被嵌合部61和杆板7的嵌合部71、杆板7的固定部72和喷嘴叶片5的叶片轴51分别构成为相互连结。

当通过控制器30驱动致动器29时，伴随着致动器29的驱动轴291的移动，驱动环6以轴线LC为旋转中心转动，伴随着驱动环6的转动，多个杆板7同步地转动。

如图3所示的那样的、当驱动环6向周向的一侧(图3中顺时针方向、闭方向)旋转时，全部的杆板7以叶片轴51的轴线LB为中心向上述周向的一侧旋转。此时，在周向上邻接的叶片翼52彼此向相互分离的方向移动。伴随着上述叶片翼52的移动，在周向上邻接的叶片翼52间的废气的流路、即喷嘴流路32C的截面积变大。将增大喷嘴流路32C的截面积的旋转方向设为闭方向。

如图3所示的那样的、当驱动环6向周向的另一侧(图3中顺时针方向、开方向)旋转时，全部的杆板7以叶片轴51的轴线LB为中心向上述周向的另一侧旋转。此时，在周向上邻接的叶片翼52彼此向相互接近的方向移动。伴随着上述叶片翼52的移动，在周向上邻接的叶片翼52间的废气的流路、即喷嘴流路32C的截面积变小。将减小喷嘴流路32C的截面积的旋转方向设为闭方向。

需要说明的是，在其他几个实施方式中，当驱动环6向周向的一侧旋转时，喷嘴流路32C的截面积变小，当驱动环6向周向的另一侧旋转时，喷嘴流路32C的截面积变大。

图6是用于说明本发明的第一实施方式中的驱动环与杆板的关系的示意图，是用于说明驱动环向闭方向转动时的驱动环与杆板的接触部分的示意图。图7是用于说明本发明的第一实施方式中的驱动环与杆板的关系的示意图，是用于说明驱动环向开方向转动时的驱动环与杆板的接触部分的示意图。

如图6、图7所示，驱动环6的被嵌合部61包括一侧引导面66和与一侧引导面对置的另一侧引导面67。在图示的实施方式中，一侧引导面66包括上述的槽部65的周向另一侧的壁面651，另一侧引导面67包括上述的槽部65的周向一侧的壁面652。

如图6、图7所示，当驱动环6转动时，杆板7的嵌合部71相对于驱动环6的被嵌合部61转动。即，随着驱动环6旋转，驱动环6与杆板7的接触部分CA逐渐移动。

如图6、图7所示，杆板7的嵌合部71包括能够与一侧引导面66接触的一侧滚动面76和能够与另一侧引导面67接触的另一侧滚动面77。如图6所示，在驱动环6向闭方向(周向的一侧)旋转时，一侧滚动面76与一侧引导面66接触。如图7所示，在驱动环6向开方向(周向的另一侧)旋转时，另一侧滚动面77与另一侧引导面67接触。在图示的实施方式中，一侧滚动面76包括上述的嵌合部71的一面711(周向另一侧的面)，另一侧滚动面77包括上述的嵌合部71的、与一面711夹着长度方向轴线LL而设置在相反侧的另一面712(周向一侧的面)。

如图6所示，驱动环6的一侧引导面66在从径向外侧的极限接触位置PR1到径向内侧的极限接触位置PR2的范围内与杆板7的一侧滚动面76接触。将一侧引导面66的与一侧滚动面76接触的范围设为AR1。杆板7的一侧滚动面76在从径向外侧的极限接触位置PL1到径向内侧的极限接触位置PL2的范围内与驱动环6的一侧引导面66接触。将一侧滚动面76的与一侧引导面66接触的范围设为AL1。

如图6所示，在驱动环6向闭方向(周向的一侧)旋转时，驱动环6与杆板7的接触部分CA从径向外侧朝向径向内侧移动。此时，驱动环6相对于杆板7的接触部分从极限接触位置PR1朝向径向内侧移动到极限接触位置PR2。另外，杆板7相对于驱动环6的接触部分从极限接触位置PL1朝向径向内侧移动到极限接触位置PL2。即，驱动环6以及杆板7各自的接触部分CAR、CAL朝向相同的径向内侧移动。

如图7所示，驱动环6的另一侧引导面67在从径向外侧的极限接触位置PR3到径向内侧的极限接触位置PR4的范围内与杆板7的另一侧滚动面77接触。将另一侧引导面67的与另一侧滚动面77接触的范围设为AR2。杆板7的另一侧滚动面77在从径向外侧的极限接触位置PL3到径向内侧的极限接触位置PL4的范围内与驱动环6的另一侧引导面67接触。将另一侧滚动面77的与另一侧引导面67接触的范围设为AL2。

如图7所示，在驱动环6向开方向(周向的另一侧)旋转时，驱动环6与杆板7的接触部分CA从径向内侧朝向径向外侧移动。此时，驱动环6相对于杆板7的接触部分从极限接触位置PR4朝向径向外侧移动到极限接触位置PR3。另外，杆板7相对于驱动环6的接触部分从极限接触位置PL4朝向径向外侧移动到极限接触位置PL3。即，驱动环6以及杆板7各自的接触部分CAR、CAL朝向相同的径向外侧移动。

如图6所示，几个实施方式的可变喷嘴装置1具备：驱动环6，其包括上述的被嵌合部61；杆板7，其包括上述的嵌合部71。被嵌合部61包括上述的一侧引导面66和上述的另一侧引导面67，嵌合部71包括上述的一侧滚动面76和上述的另一侧滚动面77。一侧滚动面76包括在与一侧引导面66接触的范围AL1的至少一部分中以直线状延伸的杆板侧直线部78，一侧引导面66包括在与一侧滚动面76接触的范围AR1的至少一部分中以凸曲线状延伸的驱动环侧凸曲面部68。

在图示的实施方式中，如图6所示，杆板侧直线部78在上述范围AL1的整个范围内以直线状延伸，驱动环侧凸曲面部68在上述范围AR1的整个范围内以凸曲线状延伸。如图6所示，将驱动环侧凸曲面部68的与上述范围AR1近似的近似圆的半径(曲率半径)设为R1。

图8是用于说明比较例中的驱动环与杆板的关系的示意图。

比较例中的驱动环6A的一侧引导面66A以及另一侧引导面67A各自以直线状延伸。比较例中的杆板7A的一侧滚动面76A以及另一侧滚动面77A各自以凸曲线状延伸。将与一侧滚动面76A近似的近似圆的半径(曲率半径)设为R2。一侧滚动面76A的上述半径R2比上述的驱动环侧凸曲面部68的上述半径R1小。如图3所示，驱动环6的旋转半径TR1比杆板7的旋转半径TR2大，因此在驱动环6以轴线LA为中心旋转了规定角度时，杆板7以轴线LB为中心旋转比上述规定角度大的角度。因此，如果将一侧滚动面76A设为平缓的形状，则一侧滚动面76A的与一侧引导面66A的接触的范围变得比上述的范围AR1大，有可能导致动作效率的降低。因此，将一侧滚动面76A设为平缓的形状在设计上困难。

图9是示出与凸曲面部近似的近似圆的半径与应力的变化量的关系的曲线图。在图9中，将与凸曲面部(驱动环侧凸曲面部68或一侧滚动面76A)近似的近似圆的半径设为横轴，将施加在杆板7与驱动环6的接触部分CA上的应力的、相对于上述的半径R2处的应力的变化量设为纵轴。驱动环侧凸曲面部68的上述半径R1比一侧滚动面76A的上述半径R2大，因此驱动环侧凸曲面部68能够使施加在杆板7与驱动环6的接触部分CA上的应力比上述半径R2中施加在接触部分CA上的应力降低20％左右。

根据上述的结构，在杆板7上设置有以直线状延伸的杆板侧直线部78，在驱动环6上设置有以凸曲线状延伸的驱动环侧凸曲面部68。如上所述，驱动环6的旋转半径TR1比杆板7的旋转半径TR2大，因此驱动环侧凸曲面部68与假设上述比较例那样的、在驱动环6上设置以直线状延伸的直线部(一侧引导面66A)，且在杆板7上设置以凸曲面状延伸的凸曲面部(一侧滚动面76A)的情况相比，能够使凸曲面部的形状为平缓的形状。通过使驱动环侧凸曲面部68为平缓的形状，能够降低施加在杆板7与驱动环6的接触部分CA上的应力。通过降低施加在上述接触部分CA上的应力，能够抑制杆板7与驱动环6的嵌合部分60(嵌合部71以及被嵌合部61)的磨损。

在几个实施方式中，上述的可变喷嘴装置1的杆板侧直线部78例如如图5所示，构成为沿着杆板7的长度方向轴线LL延伸。在这种情况下，杆板侧直线部78沿着杆板7的长度方向轴线LL延伸，因此能够降低施加在杆板7的与驱动环6的接触部分CA上的应力。因此，能够抑制杆板7的磨损。

在几个实施方式中，如图6所示，上述的可变喷嘴装置1的驱动环侧凸曲面部68构成为，相对于与一侧滚动面76接触的范围AR1内的径向外侧的极限接触位置PR1处的切线T1的距离随着朝向径向内侧而逐渐变长。在这种情况下，当驱动环6向周向的一侧旋转时，驱动环侧凸曲面部68的相对于一侧滚动面76(包括杆板侧直线部78)的接触部分CAR朝向与一侧滚动面76的相对于驱动环侧凸曲面部68的接触部分CA相同的径向内侧移动。假设对比于专利文献1的图6所示那样的、上述接触部分CAR朝向径向内侧移动，构成为上述接触部分CAL朝向径向外侧移动，则驱动环侧凸曲面部68与一侧滚动面76的接触部分CA处的摩擦阻力增大。因此，能够降低驱动环侧凸曲面部68与一侧滚动面76的接触部分CA处的摩擦阻力。因此，通过降低上述接触部分CA处的摩擦阻力，能够抑制杆板与驱动环的嵌合部分60的磨损。

在几个实施方式中，如图6所示，上述的驱动环侧凸曲面部68构成为随着朝向径向内侧，曲率逐渐减小。在图6所示的实施方式中，构成为，在径向外侧的极限接触位置PR1处曲率为最大，在径向内侧的极限接触位置PR2处曲率为最小。在这种情况下，能够有效地降低驱动环侧凸曲面部68与一侧滚动面76的接触部分CA处的摩擦阻力。通过有效地降低上述接触部分CA处的摩擦阻力，能够抑制杆板7与驱动环6的嵌合部分60的磨损。

在几个实施方式中，如图7所示，上述可变喷嘴装置1的另一侧引导面67包括驱动环侧直线部69，该驱动环侧直线部69在与上述的另一侧滚动面77接触的范围AR2内以直线状延伸。上述的另一侧滚动面包括驱动环侧凸曲面部，该驱动环侧凸曲面部在与上述的另一侧引导面接触的范围AL2中以凸曲线状延伸。

图10是用于说明第二比较例中的驱动环与杆板的关系的示意图。

第二比较例中的杆板7B的一侧滚动面76B以及另一侧滚动面77B各自以直线状延伸。第二比较例中的驱动环6B的一侧引导面66B以及另一侧引导面67B各自以凸曲面状延伸。在这种情况下，如图10所示那样的、杆板7B和驱动环6B的嵌合部分60B的间隙C比如图6所示那样的、上述的杆板7和驱动环6的嵌合部分60的间隙C3大。在此，上述间隙C是一侧引导面66B与一侧滚动面76B的间隙C1、和另一侧滚动面77B与另一侧引导面67B的间隙C2的合计。另外，上述间隙C3是一侧引导面66与一侧滚动面76的间隙、和另一侧滚动面77与另一侧引导面67的间隙的合计。

若杆板7与驱动环6的嵌合部分60处的间隙大，则由于振动使杆板7的嵌合部71大幅摆动，反复与驱动环6的被嵌合部61碰撞，因此优选上述嵌合部分60的间隙C3小。根据上述的结构，在杆板7的一侧设置有杆板侧直线部78，在另一侧设置有杆板侧凸曲面部79。在驱动环6的一侧设置有驱动环侧凸曲面部68，在另一侧设置有驱动环侧直线部69。在这种情况下，与如图10所示那样的、在杆板7B的一侧以及另一侧分别设置直线部(一侧滚动面76B、另一侧滚动面77B)，且在驱动环6B的一侧以及另一侧分别设置凸曲面部(一侧引导面66B、另一侧引导面67B)的情况相比，能够减小杆板7与驱动环6的嵌合部分60的间隙C3的最大值。根据上述的结构，能够减小上述嵌合部分60的间隙C3的最大值，因此能够抑制由上述嵌合部分60的振动引起的磨损。

图11是用于说明杆板侧凸曲面部的形状的示意图。

在几个实施方式中，上述的杆板侧凸曲面部79具有通过以下的方法而确定的形状。首先，利用任意的直线SL描绘驱动环侧直线部69的形状。描绘从任意的直线SL朝向长度方向轴线LL偏移间隙C4的直线OL。在此，间隙C4是驱动环6转动时所需的间隙。设置将从全开到全闭的各动作状态下的直线OL汇总并重合的直线组OD。相对于在直线组OD中重合的直线OL，描绘从长度方向轴线LL所在的一侧内接于上述重合的直线OL的内切圆IC。上述内切圆IC的圆弧形状为杆板侧凸曲面部79的形状。在这种情况下，通过使杆板侧凸曲面部79的形状为上述内切圆IC的圆弧形状，能够使杆板7与驱动环6的嵌合部分60的间隙为上述间隙C4(驱动环6转动时所需的间隙)。根据上述的结构，能够将上述嵌合部分60的间隙C3(参照图6)的最大值作为间隙C4，因此能够抑制由上述嵌合部分60的振动引起的磨损。

在几个实施方式中，如图7所示，上述的驱动环侧直线部69倾斜成径向外侧相对于杆板7的长度方向轴线LL的距离比径向内侧短。上述的杆板侧凸曲面部79构成为，相对于与上述的另一侧引导面67接触的范围AL2内的径向外侧的极限接触位置PL3处的切线T2的距离随着朝向径向内侧而逐渐变长。

根据上述的结构，驱动环侧直线部69倾斜成径向外侧相对于长度方向轴线LL的距离比径向内侧短。而且，杆板侧凸曲面部79构成为，相对于与另一侧引导面67接触的范围AL2内的径向外侧的极限接触位置PL3处的切线T2的距离随着朝向径向内侧而逐渐变长。在这种情况下，当驱动环6向周向的另一侧旋转时，杆板侧凸曲面部79的相对于另一侧引导面67(包括驱动环侧直线部69)的接触部分CAL朝向与另一侧引导面67的相对于杆板侧凸曲面部79的接触部分CAR相同的径向内侧移动。因此，能够降低杆板侧凸曲面部79与另一侧引导面67的接触部分CA处的摩擦阻力。通过降低上述接触部分CA处的摩擦阻力，能够抑制杆板7与驱动环6的嵌合部分60的磨损。

图12是用于说明本发明的第二实施方式中的驱动环与杆板的关系的示意图。

在几个实施方式中，上述的一侧滚动面76还包括内侧凸曲面部70，该内侧凸曲面部70与上述的杆板侧直线部78的径向内侧相连，并在与一侧引导面66接触的范围AR1内以凸曲线状延伸。即，一侧滚动面76包括杆板侧直线部78和内侧凸曲面部70。上述的内侧凸曲面部70构成为，相对于杆板7的长度方向轴线LL的距离随着朝向径向内侧而逐渐变短。在这种情况下，能够使一侧引导面66为更平缓的形状。

在图示的实施方式中，上述的一侧引导面66包括驱动环侧凸曲面部68A，该驱动环侧凸曲面部68A在上述范围AR1的整个范围内以凸曲线状延伸。如图12所示，将驱动环侧凸曲面部68A的与上述范围AR1近似的近似圆的半径(曲率半径)设为R3。驱动环侧凸曲面部68A的上述半径R3比驱动环侧凸曲面部68的上述半径R1大，因此驱动环侧凸曲面部68A能够使施加在杆板7与驱动环6的接触部分CA上的应力比上述半径R2中施加在接触部分CA上的应力降低。

根据上述的结构，一侧滚动面76包括上述的杆板侧直线部78和内侧凸曲面部70，该内侧凸曲面部70与杆板侧直线部78的径向内侧相连，并在与一侧引导面66接触的范围AR1内以凸曲线状延伸。上述内侧凸曲面部70构成为，相对于杆板7的长度方向轴线LL的距离随着朝向径向内侧而逐渐变短。因此，驱动环侧凸曲面部68A在驱动环6旋转时与杆板侧直线部78以及内侧凸曲面部70接触。在这种情况下，与一侧滚动面76仅包括杆板侧直线部78的情况相比，驱动环侧凸曲面部68A能够为平缓的形状。通过使驱动环侧凸曲面部68A为平缓的形状，能够降低施加在杆板7与驱动环6的接触部分CA上的应力。进而能够抑制杆板7和驱动环6的嵌合部分60的磨损。

在几个实施方式中，如图6所示，上述的可变喷嘴装置1的一侧引导面66以及一侧滚动面76分别构成为在驱动环6向闭方向旋转时相互接触。在使驱动环6向闭方向旋转时，通过喷嘴叶片5减小喷嘴流路32C的流路截面积，因此从流过喷嘴流路32C的废气施加到喷嘴叶片5的压力变大。因此，与使驱动环6向开方向旋转时相比，施加在杆板7和驱动环6的接触部分CA上的应力大。根据上述的结构，一侧引导面66以及一侧滚动面76分别构成为在驱动环6向闭方向旋转时相互接触。在这种情况下，能够使在使驱动环6向对上述接触部分CA施加大的应力的旋转方向即闭方向旋转时的施加在上述接触部分CA上的应力降低，因此能够有效地抑制上述嵌合部分60的磨损。

如图1所示，几个实施方式的排气涡轮增压器2(可变容量型排气涡轮增压器)具备上述的可变喷嘴装置1。在这种情况下，在杆板7上设置有以直线状延伸的杆板侧直线部78，在驱动环6上设置有以凸曲线状延伸的驱动环侧凸曲面部68。因此，能够抑制杆板7和驱动环6的嵌合部分60的磨损。通过抑制上述嵌合部分60的磨损，能够使喷嘴叶片5长期地高精度地动作，因此可变容量型排气涡轮增压器2能够长期地高精度地调整供给到发动机(发动机主体26)的燃烧用气体的增压。

本发明不限定于上述的实施方式，还包括对上述实施方式施加了变形的方式、和将这些方式适当组合的方式。

附图标记说明

1可变喷嘴装置

2排气涡轮增压器

4喷嘴安装部

5喷嘴叶片

6驱动环

6A、6B比较例的驱动环

7杆板

7A、7B比较例的杆板

8喷嘴板

9喷嘴支撑件

21壳体

21A涡轮壳体

21B压缩机壳体

21C轴承壳体

22旋转轴

23涡轮叶轮

24压缩机转子

25轴承

26发动机主体

27供给管路

28排出管路

29致动器

30控制器

31废气导入口

32废气流路

32A涡旋流路

32B废气排出流路

32C喷嘴流路

33废气排出口

41环状板部

42外周缘部

43内部空间

44内周侧部分

45外周侧部分

46外周端部

51叶片轴

52叶片翼

53一端部

60嵌合部分

61被嵌合部

62环侧环状板部

63内周端部

64外周缘部

65槽部

66一侧引导面

67另一侧引导面

68驱动环侧凸曲面部

69驱动环侧直线部

70内侧凸曲面部

71嵌合部

72固定部

73一端部

74另一端部

75窄幅部

76一侧滚动面

77另一侧滚动面

78杆板侧直线部

79杆板侧凸曲面部

81板侧环状板部

82内周缘部

83突出部

AL1、AL2、AR1、AR2范围

C、C1、C2、C3、C4间隙

CA、CAL、CAR接触部分

IC内切圆

OD直线组

OL、SL直线

PL1、PL2、PL3、PL4、PR1、PR2、PR3、PR4极限接触位置

R1、R2、R3半径

T1、T2切线

TR1、TR2旋转半径

X轴向

X1一侧

X2另一侧

Y径向

Claims (8)

1.一种可变喷嘴装置，具备：

喷嘴安装部；

多个喷嘴叶片，其可转动地支承在所述喷嘴安装部上；

驱动环，其设置为能够绕所述喷嘴安装部的轴线转动，并在沿着周向的多个部位具有被嵌合部；

多个杆板，所述多个杆板的每一个包括固定在所述多个喷嘴叶片中的一个上的固定部和与所述驱动环的多个被嵌合部中的一个嵌合的嵌合部；

所述被嵌合部包括一侧引导面和另一侧引导面，

所述嵌合部包括能够与所述一侧引导面接触的一侧滚动面和能够与所述另一侧引导面接触的另一侧滚动面，

所述一侧滚动面包括在与所述一侧引导面接触的范围的至少一部分中以直线状延伸的杆板侧直线部，

所述一侧引导面包括在与所述一侧滚动面接触的范围的至少一部分中以凸曲线状延伸的驱动环侧凸曲面部。

2.如权利要求1所述的可变喷嘴装置，其中，

所述杆板侧直线部构成为沿着所述杆板的长度方向轴线延伸。

3.如权利要求2所述的可变喷嘴装置，其中，

所述驱动环侧凸曲面部构成为，相对于与所述一侧滚动面接触的范围内的径向外侧的极限接触位置处的切线的距离随着朝向径向内侧而逐渐变长。

4.如权利要求1至3中任一项所述的可变喷嘴装置，其中，

所述另一侧引导面包括在与所述另一侧滚动面接触的范围内以直线状延伸的驱动环侧直线部，

所述另一侧滚动面包括在与所述另一侧引导面接触的范围内以凸曲线状延伸的杆板侧凸曲面部。

5.如权利要求4所述的可变喷嘴装置，其中，

所述驱动环侧直线部倾斜成径向外侧相对于所述杆板的长度方向轴线的距离比径向内侧短，

所述杆板侧凸曲面部相对于与所述另一侧引导面接触的范围内的径向外侧的极限接触位置处的切线的距离随着朝向径向内侧而逐渐变长。

6.如权利要求1至3中任一项所述的可变喷嘴装置，其中，

所述一侧滚动面还包括内侧凸曲面部，所述内侧凸曲面部与比所述杆板侧直线部更靠径向内侧相连，并在与所述一侧引导面接触的范围内以凸曲线状延伸，

所述内侧凸曲面部构成为，相对于所述杆板的长度方向轴线的距离随着朝向径向内侧而逐渐变短。

7.如权利要求1至3中任一项所述的可变喷嘴装置，其中，

所述一侧引导面以及所述一侧滚动面分别构成为在所述驱动环向闭方向旋转时相互接触。

8.一种可变容量型排气涡轮增压器，其中，

具备如权利要求1至7中任一项所述的可变喷嘴装置。