JP2002047941A - 可変ノズルベーン付きターボチャージャ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ユニゾンリングのがたつきを抑制しつつ、同リ
ングが回動される際の摺動抵抗の低減を図り、ノズルベ
ーンの開閉に関する制御性の更なる向上を図ることので
きる可変ノズルベーン付きターボチャージャを提供す
る。 【解決手段】可変ノズル機構３０のノズルベーンプレー
ト３１には、その中心軸を中心として同一円周上に等角
度間隔で６個のローラピン３５が圧入される。各ローラ
ピン３５には、断面略Ｔ字形のフランジ付きブッシュ３
５ｂが交互に逆方向に挿入され、それら各ブッシュ３５
ｂのフランジにて、ノズルベーンプレート３１と平行に
配されるユニゾンリング３７のスラスト面及び反スラス
ト面を挟持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タービン容量を可
変とする可変ノズルベーン付きターボチャージャに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、ターボチャージャは、内
燃機関の排気系に設けられたタービンと同機関の吸気系
に設けられたコンプレッサとを有して構成されている。
そして、これらタービン及びコンプレッサにそれぞれ設
けられたホイール、すなわちタービンホイールとコンプ
レッサホイールとは、一体回転可能に、１つのシャフト
によって連結されている。すなわち、内燃機関の排気に
よってタービンホイールが回転駆動されるとき、その回
転は上記シャフトを通じてコンプレッサホイールに伝達
される。こうしてコンプレッサホイールが回転されるこ
とで、内燃機関への吸入空気が圧縮され、この圧縮され
た吸入空気が同機関の燃焼室へと強制的に圧送される。
ターボチャージャでは、こうして排気の持つエネルギを
利用した過給を行って、内燃機関の出力向上を図ってい
る。

【０００３】ところで、このようなターボチャージャに
あっては、例えば特開平１１―２３６８１８号公報にみ
られるように、そのタービンホイールにおける排気の入
口側の周縁近傍に配設されるノズルベーンの開閉により
排気の流路断面積を可変とする可変ノズル機構が設けら
れることがある。この可変ノズル機構の断面構造の一部
を拡大した断面図を図８に示す。

【０００４】同図８に示されるように、同公報に記載の
可変ノズル機構は、図示しないタービンハウジングに取
り付けられる円環状のノズルベーンプレート１００を備
えている。このプレート１００には、複数のノズルベー
ン１０１が同プレート１００の中心軸を中心として同一
円周上に等角度間隔で設けられている。そして、これら
複数のベーン１０１はそれぞれ、プレート１００の厚さ
方向に形成される貫通孔１００ａに挿通されるピン１０
２によって、回動可能に軸支されている。

【０００５】また、プレート１００におけるノズルベー
ン１０１が配設される面の裏面には、ユニゾンリング１
０３が配設されている。このリング１０３の外周側に
は、ノズルベーン１０１と同数の係止部１０４が形成さ
れている。これら係止部１０４は、ノズルベーン１０１
のピン１０２に対応するように等角度間隔に形成されて
いる。また、リング１０３におけるプレート１００に対
向する面の裏面には、ノズルベーン１０１と同数のアー
ム１０５が配設されている。アーム１０５の一端は、ノ
ズルベーン１０１と一体回動可能に、プレート１００の
貫通孔１００ａに挿入されたノズルベーン１０１のピン
１０２の端部に取付けられている。一方、アーム１０５
の他端は、リング１０３に向かって突出する凸部１０５
ａが同リング１０３の係合部１０４に係合されている。

【０００６】また、このような可変ノズル機構は、例え
ば、ターボチャージャのタービン近傍を拡大した断面図
に相当する図９に示される態様で上記タービンハウジン
グに取り付けられることとなる。なお、同図９に示す可
変ノズル機構において、図８と同じ構成要素については
同一の符号を付している。

【０００７】図９に示されるように、このターボチャー
ジャにあって、可変ノズル機構の上記プレート１００
は、スタッドボルト１１０により上記タービンハウジン
グに締め付け固定されている。詳しくは、このスタッド
ボルト１１０は、ユニゾンリング１０３側からプレート
１００の厚さ方向に形成されるねじ孔１００ｂに螺入さ
れ、同ねじ孔１００ｂに螺入されたスタッドボルト１１
０の先端がタービンハウジング１１１に形成されたねじ
孔１１１ａに螺入されている。

【０００８】上述のように可変ノズル機構を構成するこ
とで、図示しないアクチュエータを通じてリング１０３
が回動されると、これに同期して、アーム１０５および
ピン１０２に連結されたノズルベーン１０１も回動す
る。そして、このようにベーン１０１が回動すること
で、排気流路の開閉が行われ、その流路断面積が可変と
なる。このため、内燃機関の運転状態に応じてこの流路
断面積を調整することにより、タービンホイールの回転
速度が調整され、ひいては燃焼室に強制的に送り込まれ
る空気の量（過給量）が調整される。そして、こうして
過給量が調整されることにより、燃焼室への過剰な過給
が抑制されるようになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した可
変ノズル機構を備えるターボチャージャ、すなわち可変
ノズルベーン付きターボチャージャにあっては、ノズル
ベーンの開閉に関する制御精度が極めて重要となってい
る。例えば、上記リングのがたつき等があると、上記制
御精度が低下し、内燃機関のその都度の運転状態に応じ
て要求される過給圧が適正に得られなくなるおそれがあ
る。特に、ノズルベーンの開度を絞って、タービンホイ
ールに吹き付けられる排気ガスの流量を抑える側に同ノ
ズルベーンが制御されるときには、その相対的な流量誤
差も大きくなることから、こうした問題も深刻である。

【００１０】そこで、上記公報に記載のターボチャージ
ャの可変ノズル機構では、先の図８に示されるように、
プレート１００とアーム１０５との間にあって上記各ノ
ズルベーン１０１のピン１０２を軸支する断面略Ｔ字形
のブッシュ１０６を備え、このブッシュ１０６の鍔部
（フランジ）１０６ａとアーム１０５とでリング１０３
を挟持することで、その軸方向へのがたつきを抑えるよ
うにしている。

【００１１】ただし、この可変ノズル機構では、リング
１０３がアーム１０５の一部に当接した状態で回動され
るようになるため、その回動の際の摺動抵抗が無視でき
ず、ノズルベーンの開閉に関する制御性が低下する懸念
があった。

【００１２】本発明は、こうした実情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、ユニゾンリングのがたつきを
抑制しつつ、同リングが回動される際の摺動抵抗の低減
を図り、ノズルベーンの開閉に関する制御性の更なる向
上を図ることのできる可変ノズルベーン付きターボチャ
ージャを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段及びその作用効果について以下に記載する。請求
項１に記載の発明は、円環状のノズルベーンプレート
と、各々突出形成されたピンによって該ノズルベーンプ
レートの一面に回動可能に且つ等間隔に軸支される複数
のノズルベーンと、前記ノズルベーンプレートと平行に
配される同じく円環状のユニゾンリングと、一端が該ユ
ニゾンリングに等間隔に設けられた複数のピンにそれぞ
れ回動可能に支持されるとともに他端が前記各ノズルベ
ーンのピンに固定される複数のアームとを備え、前記ユ
ニゾンリングの回動に伴って前記各ノズルベーンがそれ
ぞれ同一方向に回動することによりタービンホイールに
吹き付けられる排気ガスの流路面積を可変とする可変ノ
ズルベーン付きターボチャージャにおいて、前記ノズル
ベーンプレートには前記ユニゾンリングの周縁に配され
る複数のピンと、それら各ピンに交互に逆方向に挿入さ
れる断面略Ｔ字形のフランジ付きブッシュとが設けら
れ、それら各ブッシュのフランジにて前記ユニゾンリン
グのスラスト面及び反スラスト面を挟持するようにした
ことを要旨とする。

【００１４】上記構成によれば、ユニゾンリングは、複
数のピンにより軸支されるため、これらユニゾンリング
やピンの製造公差に起因するユニゾンリングの回動中心
のずれを抑制することができるようになる。また、ブッ
シュのフランジは、ユニゾンリングのスラスト面および
反スラスト面のいずれか一方の面にのみ当接するため、
ユニゾンリングとブッシュとの接触面積を小さくして同
リングの回動の際の摺動抵抗の低減を図ることができる
ようになる。この結果、ノズルベーンの開閉に関する制
御性の向上を図ることができるようになる。

【００１５】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の可変ノズルベーン付きターボチャージャにおいて、前
記複数のピンが、前記ユニゾンリングの周縁に等間隔に
配される少なくとも６個のピンであることを要旨とす
る。

【００１６】上記構成によれば、ユニゾンリングは、そ
のスラスト面及び反スラスト面がそれぞれ、３箇所以上
の部分でブッシュのフランジにより支持されるため、ユ
ニゾンリングの軸方向へのがたつきが抑制されるように
なる。

【００１７】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の可変ノズルベーン付きターボチャージャにお
いて、前記ユニゾンリングの周縁に配されるピンのう
ち、同ユニゾンリングの反スラスト面にフランジが当接
されるブッシュが挿入されるピンは、それらブッシュの
当該ピンから抜ける方向への移動を規制する頭部を有し
てなることを要旨とする。

【００１８】上記構成によれば、頭部を有するピンに挿
入されたブッシュは、頭部に当接することで、ピンから
抜ける方向への移動が規制される。このため、ユニゾン
リングの同方向への移動も規制されることとなり、同リ
ングとこれに近設されるアームとの接触が回避され、リ
ングの回動時の摺動抵抗の増大を防止することができる
ようになる。

【００１９】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の可変ノズルベーン付きターボチャージャにおいて、前
記頭部の少なくとも１つは、前記アームの側辺が当接さ
れることでその回動角度を規制する角度規制手段を兼ね
ることを要旨とする。

【００２０】上記構成によれば、当該可変ノズルベーン
付きターボチャージャとしての部品点数の増加を抑えつ
つ、同ターボチャージャとしてのノズルベーンの全開時
あるいは全閉時における制御角度を安定に維持すること
ができるようになる。

【００２１】請求項５に記載の発明は、請求項３または
４に記載の可変ノズルベーン付きターボチャージャにお
いて、前記ノズルベーンプレートは当該ターボチャージ
ャのタービンハウジングとベアリングハウジングとの間
に前記ユニゾンリングをベアリングハウジング側にして
配設されるものであり、前記アームと前記ユニゾンリン
グとの対向面間の距離をＬ、前記頭部と前記ベアリング
ハウジングとの対向面間の距離をｍとするとき、それら
距離Ｌ及びｍが、Ｌ＞ｍなる関係に設定されてなること
を要旨とする。

【００２２】上記構成によれば、ターボチャージャの実
働時、ノズルベーンプレートやピンの熱膨張・熱収縮の
繰り返しにより、ピンがノズルベーンプレートの穴から
抜ける方向に変位したとしても、ピンの頭部がベアリン
グハウジングに当接して、この頭部の上記抜ける方向へ
の変位が規制される。この際、ピンの頭部とベアリング
ハウジングとの対向面間の距離ｍがユニゾンリングとア
ームとの対向面間の距離Ｌよりも小さいため、ユニゾン
リングとアームとの接触を回避することができるように
なる。この結果、ユニゾンリングの回動の際の摺動抵抗
の増大を防止することができるようになる。

【００２３】請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の
いずれか一項に記載の可変ノズルベーン付きターボチャ
ージャにおいて、前記ノズルベーンは、前記ノズルベー
ンプレート側の摺動面がその翼部外周にいくに従い同ノ
ズルベーンプレートから離れるテーパ形状を有してなる
ことを要旨とする。

【００２４】上記構成によれば、ノズルベーンとノズル
ベーンプレートとの隙間からの排気ガスの漏れによるタ
ービン効率の低下を最小限としながらも、ノズルベーン
のがたつきに起因して同ノズルベーンの姿勢変化によ
る、その翼部とノズルベーンプレートとの引っかかりが
抑制され、ひいては、ノズルベーンの開閉に関する制御
性の向上を図ることができるようになる。

【００２５】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
の可変ノズルベーン付きターボチャージャにおいて、前
記ノズルベーンは、当該ターボチャージャのタービンハ
ウジング側の摺動面の、同ノズルベーンを軸支するピン
と対称な位置に、当該摺動面と平行な面を有する回転突
子を更に備えることを要旨とする。

【００２６】上記構成によれば、ノズルベーンの回転突
子とこれに対向するタービンハウジングの壁面との接触
面積を小さく維持しつつ、その翼部とタービンハウジン
グとの引っかかりが抑制され、ノズルベーンの開閉に関
する制御性の更なる向上を図ることができるようにな
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の可変ノズルベーン
付きターボチャージャを具体化した一実施の形態につい
て、図１〜図７を参照して説明する。まず、図１を参照
して、本実施の形態の可変ノズルベーン付きターボチャ
ージャの概略構成について説明する。

【００２８】図１に示されるように、ターボチャージャ
１１は、図示しない内燃機関の排気通路に配設されるタ
ービンハウジング１２と、同機関の吸気通路に配設され
るコンプレッサハウジング１３と、これらタービンハウ
ジング１２及びコンプレッサハウジング１３を連結する
ベアリングハウジング１４とを備えて構成されている。
タービンハウジング１２内には、複数の羽根１５ａを備
えるとともに、上記機関の燃焼室から排出される排気に
より回転されるタービンホイール１５が配設され、一
方、コンプレッサハウジング１３内には、同じく複数の
羽根１６ａを備えるとともに、吸気通路内を流通する吸
気を圧縮して燃焼室へと圧送するコンプレッサホイール
１６が配設されている。これら両ホイール１５、１６
は、ベアリングハウジング１４内にて回転可能に支持さ
れるロータシャフト１７により一体回転可能に連結され
ている。

【００２９】タービンハウジング１２は、タービンホイ
ール１５の外周を囲うように、しかも渦巻き状に延びる
かたちでベアリングハウジング１４の一端に取り付けら
れている。タービンハウジング１２内には、同ハウジン
グ１２と同じく渦巻き状に延びるスクロール通路１８が
設けられている。このスクロール通路１８は、上記機関
の排気通路に連通しており、燃焼室からの排気が排気通
路を介してこのスクロール通路１８に送り込まれる。

【００３０】また、タービンハウジング１２内には、ス
クロール通路１８内の排気をタービンホイール１５へ向
けて吹き付けるための排気流路１９が、スクロール通路
１８に沿って設けられている。この排気流路１９からの
タービンホイール１５への排気の吹き付けにより、ター
ビンホイール１５が回転される。また、排気流路１９の
途中には、複数のノズルベーン２０が配設されている。
このノズルベーン２０はそれぞれ、タービンハウジング
１２とベアリングハウジング１４と間に設けられる可変
ノズル機構３０により開閉され、これによりベーン２０
間の流路断面積が可変となっている。なお、可変ノズル
機構３０の詳細については後述する。タービンホイール
１５に吹き付けられた後の排気は、タービンハウジング
１２においてベアリングハウジング１４と反対側に位置
する部分に設けられた排気出口１２ａを介して図示しな
い触媒コンバータへ送り出される。

【００３１】一方、コンプレッサハウジング１３はコン
プレッサホイール１６の外周を囲うように、しかも渦巻
き状に延びるかたちでベアリングハウジング１４の他端
に取り付けられている。コンプレッサハウジング１３に
おけるベアリングハウジング１４の反対側に位置する部
分には、内燃機関の燃焼室に供給される空気が導入され
る吸気入口１３ａが設けられている。また、コンプレッ
サハウジング１３内には、同ハウジング１３と同じく渦
巻き状に延びて上記燃焼室と連通するコンプレッサ通路
２１が設けられている。更に、コンプレッサハウジング
１３には、吸気入口１３ａを通過して同ハウジング１３
内に導入された空気をコンプレッサ通路２１へ送り出す
ための送出通路２２が設けられている。この送出通路２
２は、コンプレッサ通路２１に沿って設けられている。
そして、タービンホイール１５の回転力がロータシャフ
ト１７を介してコンプレッサホイール１６に伝達され
て、同ホイール１６が回転するようになる。このように
コンプレッサホイール１６が回転することで、吸気入口
１３ａを通過した空気が、送出通路２２及びコンプレッ
サ通路２１を介して燃焼室へ強制的に送り込まれるよう
になる。

【００３２】次に、ノズルベーン２０を開閉する上記可
変ノズル機構３０について、図２〜図７を参照して説明
する。図２及び同図２の３―３線部に沿った断面図に相
当する図３に示されるように、可変ノズル機構３０は、
上記タービンハウジング１２に固定されるノズルベーン
プレート３１と、ノズルベーン２０と、ローラピン３５
により回動可能に支持され図１に示したアクチュエータ
４１の駆動に基づいて回動されるユニゾンリング３７
と、このユニゾンリング３７の回動をノズルベーンの開
閉に変換するアーム３９と、を備えている。

【００３３】ここで、ノズルベーンプレート３１は、円
環状をなし、例えば、ステンレス鋼であるＳＵＳ４４７
Ｊ１の２０Ｃｒ（クロム）材相当の焼結材から形成され
ている。このため、焼結材を用いることで同プレート３
１の高温時の強度を、そして、ＳＵＳ４４７Ｊ１の２０
Ｃｒ材相当の材料を用いることで同じくプレート３１の
高温時の耐酸化性を向上させることができるようにな
る。

【００３４】また、このノズルベーンプレート３１の一
面には、複数（本実施の形態においては１２枚）のノズ
ルベーン２０が同プレート３１の中心軸を中心として同
一円周上に等角度間隔で設けられている。このノズルベ
ーン２０は、例えば、ＳＵＳ３１０系のステンレス鋼材
からなり、射出成形の１つであるメタルインジェクショ
ンモールド（ＭＩＭ：METAL INJECTION MOLD）により成
形されている。そして、各ノズルベーン２０は、図４に
示されるように、上記プレート３１に対向する面から突
出するピン３４を有し、同ピン３４がプレート３１の厚
さ方向に形成される貫通孔３３（図３）に挿通されるこ
とで、プレート３１に回動可能に軸支されている。ま
た、図４中のａ部の拡大図として図５に示されるよう
に、各ノズルベーン２０は、上記ノズルベーンプレート
３１側の摺動面がその翼部外周にいくに従い角度θをも
って同ノズルベーンプレート３１から離れるテーパ部２
０ａを有している。また、同じく図５に示されるよう
に、同ノズルベーン２０は、上記タービンハウジング１
２側の摺動面には、上記ピン３４と対称な位置に、当該
摺動面と平行な面を有して僅かに突出する回転突子２０
ｂを有している。同ノズルベーン２０のこれらの形状に
より、ベーン隙間からの排気ガス漏れによる効率低下を
最小限としながら、ノズルベーン２０のピン３４とノズ
ルベーンプレート３１の貫通孔３３とのガタによるノズ
ルベーン２０の姿勢変化からなる翼部先端のノズルベー
ンプレート３１やタービンハウジング１２の排気流路１
９への引っ掛かりを防止し、制御レスポンスを確保でき
るようになる。なお、回転突子２０ｂは、図５にその部
分断面図が示されるように、その中央部がえぐられた構
造となっているために、上記摺動面と平行な面によるノ
ズルベーン２０のがたつきの安定した抑制を図りながら
も、そのタービンハウジング１２との接触抵抗は極めて
小さいものとなっている。

【００３５】また、図２及び図６に示されるように、ノ
ズルベーンプレート３１における上記ノズルベーン２０
が配設される面の裏面には、複数（本実施の形態におい
ては６個）のローラピン３５が、プレート３１の上記貫
通孔３３間のほぼ中央に位置するように、且つプレート
３１の中心軸を中心として同一円周上に等角度間隔で設
けられている。

【００３６】本実施の形態において、このローラピン３
５は、図６にその断面構造が示されるように、ピン３５
ａと同ピン３５ａに対して相対回転可能に挿入される例
えば耐熱鋼（ＳＵＥ５０）からなる断面略Ｔ字形のフラ
ンジ付きブッシュ３５ｂとを備えて構成される。これら
ブッシュ３５ｂは、上記ピン３５ａに対して交互に逆方
向に挿入されている。そして、本実施の形態では、これ
ら互いに逆方向に挿入されたブッシュ３５ｂの各フラン
ジによって、上記ユニゾンリング３７のスラスト面及び
反スラスト面が挟持される構造となっている。このよう
に、６個のローラピン３５によりユニゾンリング３７を
軸支するため、同リング３７やローラピン３５等の製造
公差によるリング３７の回動中心のずれを抑制すること
ができるようになる。また、ユニゾンリング３７は、そ
のプレート３１側の側面及びその裏面がそれぞれ、３個
のブッシュ３５ｂのフランジに当接した状態でローラピ
ン３５に軸支されるため、これらリング３７とローラピ
ン３５との接触面積を最大限小さくして、リング３７の
軸方向へのがたつきを抑制することができるようにな
る。この結果、ノズルベーン２０の開閉に関する制御性
の向上を図ることができるようになる。

【００３７】また、これら６個のローラピン３５のう
ち、１つおきの３個のローラピンの端部には、上記ブッ
シュ３５ｂの外径と略同寸の外径を有する頭部３５ｃが
更に備えられている。このため、頭部３５ｃを備えるピ
ン３５ａに挿入されたブッシュ３５ｂは、頭部３５ｃに
よりピン３５ａから抜ける方向への移動が規制される。
またこの結果、ユニゾンリング３７の同方向（反スラス
ト方向）への移動も規制されることとなり、同リング３
７と、これに近設される上記アーム３９との接触も防止
されるようになる。

【００３８】また、これら６個のローラピン３５のピン
３５ａはそれぞれ、プレート３１に形成された穴３１ａ
に圧入されている。このため、組付けされた可変ノズル
機構３０の搬送中における同ピン３５ａの圧入寸法の変
化等も抑制されるようになる。

【００３９】また、図２に示されるように、上記ユニゾ
ンリング３７におけるノズルベーンプレート３１と対向
する面の裏面（反スラスト面）には、同面から突出する
とともに、当該リング３７の中心軸を中心として同一円
周上に等角度間隔で設けられる複数（本実施の形態にお
いては１２個）のピン３８が設けられている。なお、こ
のユニゾンリング３７には、上記ピン３８以外にも１箇
所だけピン３８ａが設けられているが、このピン３８ａ
は、図１に示したユニゾンリング駆動用アーム４０及び
アクチュエータ４１に連結されて、ユニゾンリング３７
を回動させるために設けられている。

【００４０】また、ノズルベーンプレート３１の貫通孔
３３（図３）に挿通されたノズルベーン２０のピン３４
とローラピン３５に挟持されたユニゾンリング３７のピ
ン３８との間にはそれぞれ、略Ｙ字形の複数（本実施の
形態においては１２個）のアーム３９が配設されてい
る。各アーム３９の二股形状を有する一端は、上記ピン
３８を挟み込むことで回動可能に支持される。一方、同
アーム３９の他端は、同他端近傍に形成される貫通孔３
９ａに上記ノズルベーン２０のピン３４の端部が挿通さ
れた状態でアーム３９の貫通孔３９ａ近傍が溶接される
ことで、これらアーム３９とノズルベーン２０とが一体
回動可能に固定されている。

【００４１】このように構成される可変ノズル機構３０
では、次のようにしてノズルベーン２０の開閉が行われ
る。すなわち、アクチュエータ４１及びユニゾンリング
駆動用アーム４０を介してユニゾンリング３７がプレー
ト３１の中心軸を中心として回動される。このユニゾン
リング３７の回動に基づいて、全てのアーム３９がノズ
ルベーン２０のピン３４を中心として一斉にリング３７
と同方向に回動するとともに、全てのノズルベーン２０
も同ピン３４を中心として一斉にリング３７と同方向に
回動する。こうして、ノズルベーン２０が回動されるこ
とで、これらベーン２０間の隙間、つまり排気の流路断
面積が可変とされる。なお、図２に示したように、この
可変ノズル機構３０では、ユニゾンリング３７が同図２
の矢印Ａ１の方向に回動されると、ノズルベーン２０は
閉じる方向に回動され、一方、リング３７が同矢印Ａ１
とは逆の方向に回動されると、ノズルベーン２０は開く
方向に回動される。

【００４２】また、この可変ノズル機構３０では、上記
ローラピン３５は、ユニゾンリング３７を回動可能に支
持するのみでなく、アーム３９の回動角度を規制する役
割も担う構成となっている。すなわち、ユニゾンリング
３７の回動に基づいてアーム３９が矢印Ａ１の方向（図
２参照）に回動され、同アーム３９の一側辺がローラピ
ン３５の頭部３５ｃに当接すると、アーム３９はそれ以
上同矢印Ａ１の方向へ回動しなくなるとともに、ノズル
ベーン２０もそれ以上閉じる方向に回動しなくなる。こ
の際、ノズルベーン２０は、そのベーン間に隙間が形成
されない状態、つまり全閉となるように設定されてい
る。

【００４３】一方、ユニゾンリング３７の回動に基づい
てアーム３９が矢印Ａ１とは逆の方向に回動され、同ア
ーム３９の他側辺がローラピン３５の頭部３５ｃに当接
すると、アーム３９はそれ以上同方向へ回動しなくなる
とともに、ノズルベーン２０もそれ以上開く方向に回動
しなくなる。この際、ノズルベーン２０は全開となる。
このため、可変ノズルベーン付きターボチャージャとし
ての部品点数の増加を抑えつつ、同ターボチャージャと
してのノズルベーンの全開時あるいは全閉時における制
御角度を安定に維持することができるようになる。

【００４４】このように構成される可変ノズル機構３０
は、上述のようにタービンハウジング１２とベアリング
ハウジング１４との間に配置され、そのノズルベーンプ
レート３１は、本実施の形態では、図７にその具体構造
を示すかたちで、スタッドボルト４２によりタービンハ
ウジング１２に固定される。

【００４５】すなわち、スタッドボルト４２の一端は、
ノズルベーンプレート３１に形成されたねじ孔３１ｂに
螺合され、他端は、タービンハウジング１２に形成され
た貫通孔１２ｂに挿通されて同貫通孔１２ｂからタービ
ンハウジング１２の外部に突出する部分でナット４３に
螺合される。そして、ナット４３を締め付けることでプ
レート３１がタービンハウジング１２に固定される。

【００４６】ちなみに従来は、図９に示したように、可
変ノズル機構をタービンハウジング１１１に固定する
際、ノズルベーンプレート１００のユニゾンリング１０
３が配される側の面からスタッドボルト１１０を締め付
ける構造となっていたが、このような構成にした場合に
は、次のような不具合が生じていた。

【００４７】すなわち、ノズルベーンプレート１００に
おける上記スタッドボルト１１０か挿入される側面に
は、ユニゾンリング１０３やアーム１０５等が配設され
るため、これらリング１０３やアーム１０５の回動を妨
げないように同スタッドボルト１１０の配置や寸法等を
設定しなければならないなどの制約があった。

【００４８】この点、本実施の形態では、ユニゾンリン
グ３７側の構造や形状にとらわれることなく、スタッド
ボルト４２による可変ノズル機構３０の締結を行うこと
ができるようになるとともに、同可変ノズル機構３０の
タービンハウジング１２に対する着脱も容易に行うこと
ができるようになる。

【００４９】また、同図７に示されるように、本実施の
形態にあって、その可変ノズル機構３０は、ユニゾンリ
ング３７とアーム３９との対向面間の距離Ｌに対して、
ローラピン３５の頭部３５ｃとベアリングハウジング１
４におけるタービンハウジング１２が取り付けられる側
の端面との対向面間の距離ｍが小さくなるようにそれら
の距離関係が設定されている。このため、ターボチャー
ジャの実働時、ノズルベーンプレート３１やローラピン
３５のピン３５ａの熱膨張・熱収縮の繰り返しにより、
このピン３５ａがプレート３１に対して、その穴３１ａ
から抜ける方向に変位したとしても、ローラピン３５の
頭部３５ｃがベアリングハウジング１４の上記端面に当
接して、頭部３５ｃの同方向への変位が規制される。そ
してこの際、ローラピン３５の頭部３５ｃとベアリング
ハウジング１４の上記端面との対向面間の距離ｍがユニ
ゾンリング３７とアーム３９との対向面間の距離Ｌより
も小さいため、このようにピン３５ａが変位したとして
も、ユニゾンリング３７とアーム３９との接触は防止さ
れるようになる。これによっても、ユニゾンリング３７
の回動の際の摺動抵抗の増大が防止されるようになる。

【００５０】以上詳述したように、この実施の形態にか
かる可変ノズルベーン付きターボチャージャによれば、
以下に示すような多くの優れた効果が得られるようにな
る。 （１）複数のローラピン３５によりユニゾンリング３７
が軸支されるため、同リング３７やローラピン３５等の
製造公差によるリング３７の回動中心のずれを抑制する
ことができるようになる。また、ローラピン３５のブッ
シュ３５ｂのフランジは、リング３７のプレート３１に
対向する面およびその裏面に交互に当接するように設け
られるため、リング３７とローラピン３５との接触面積
を小さくしてリング３７の回動時の摺動抵抗を低減させ
つつ、リング３７の軸方向へのがたつきを抑制すること
ができるようになる。この結果、ノズルベーン２０の開
閉に関する制御性の向上を図ることができるようにな
る。

【００５１】（２）ユニゾンリング３７は、そのノズル
ベーンプレート３１に対向する面およびその裏面がそれ
ぞれ、３個のブッシュ３５ｂのフランジに当接した状態
でローラピン３５に軸支されるため、これらリング３７
とローラピン３５との接触面積を最大限小さくして、リ
ング３７の軸方向へのがたつきを抑制することができる
ようになる。

【００５２】（３）ローラピン３５のピン３５ａは、ノ
ズルベーンプレート３１の穴３１ａに圧入されるため、
組付けされた可変ノズル機構３０の搬送中、ローラピン
３５のピン３５ａの圧入寸法が変化するのを抑制するこ
とができるようになり、ひいては、ユニゾンリング３７
とアーム３９との接触による摺動抵抗の増大を抑制し
て、良好な制御性を確保することができるようになる。

【００５３】（４）フランジがユニゾンリング３７のノ
ズルベーンプレート３１に対向する面の裏面に当接する
ブッシュ３５ｂを備えるローラピン３５は、頭部３５ｃ
を有するため、同頭部３５ｃを備えるピン３５ａに嵌装
されたブッシュ３５ｂは、頭部３５ｃによりピン３５ａ
から抜ける方向への移動が規制される。この結果、ユニ
ゾンリング３７の同方向への移動も規制されることとな
り、同リング３７と、これに近設される上記アーム３９
との接触を防止し、リング３７の回動時の摺動抵抗の増
大を防止することができるようになる。

【００５４】（５）ローラピン３５の頭部３５ｃは、ブ
ッシュ３５ｂのピン３５ａから抜ける方向への移動を規
制するだけでなく、同頭部３５ｃにアーム３９の側辺が
当接されることでその回動角度を規制する角度規制手段
を兼ねるため、可変ノズルベーン付きターボチャージャ
としての部品点数の増加を抑えつつ、同ターボチャージ
ャとしてのノズルベーンの全開時あるいは全閉時におけ
る制御角度を安定に維持することができるようになる。

【００５５】（６）ユニゾンリング３７とアーム３９と
の対向面間の距離Ｌと、ローラピン３５の頭部３５ｃと
ベアリングハウジング１４の端面との対向面間の距離ｍ
との関係を、Ｌ＞ｍとしたため、ユニゾンリング３７と
アーム３９との接触を防止することができるようにな
る。この結果、ユニゾンリング３７の回動の際の摺動抵
抗の増大を防止することができるようになる。

【００５６】（７）ノズルベーン２０は、ノズルベーン
プレート３１側の摺動面がその翼部外周にいくに従い同
ノズルベーンプレート３１から離れるテーパ部２０ａを
有するため、ノズルベーン２０とノズルベーンプレート
３１との隙間からの排気ガスの漏れによるタービン効率
の低下を最小限としながらも、ノズルベーン２０のがた
つきに起因して同ノズルベーン２０の姿勢変化による、
その翼部とノズルベーンプレート３１との引っかかりが
抑制され、ひいては、ノズルベーン２０の開閉に関する
制御性の向上を図ることができるようになる。

【００５７】（８）ノズルベーン２０は、タービンハウ
ジング１２側の摺動面の、ピン３４と対称な位置に、同
摺動面と平行な面を有して僅かに突出する回転突子２０
ｂを有するため、ノズルベーン２０の回転突子２０ｂと
これに対向するタービンハウジング１２の排気流路１９
の壁面との接触面積を小さく維持しつつ、その翼部とタ
ービンハウジング１２との引っかかりが抑制され、ノズ
ルベーン２０の開閉に関する制御性の更なる向上を図る
ことができるようになる。

【００５８】なお、上記実施の形態は例えば、以下のよ
うにその構成を適宜変更することもできる。 ・上記実施の形態では、ノズルベーンプレート３１の材
質をステンレス鋼であるＳＵＳ４４７Ｊ１としたが、こ
の材質を例えば、同じくステンレス鋼であるＳＵＳ３１
０系のものとするようにしてもよい。

【００５９】・上記実施の形態では、１２個のノズルベ
ーン２０を有する可変ノズル機構３０を備えるターボチ
ャージャの例を示したが、本発明は複数のノズルベーン
を有するターボチャージャであれば適用することができ
る。

【００６０】・上記実施の形態では、ローラピン３５の
頭部３５ｃは、ブッシュ３５ｂの抜け方向への移動を規
制する以外に、アーム３９の回動角度を規制する役割も
担う構成としたが、このアーム３９の回動角度を規制す
る部材を別に備える構成としてもよい。

【００６１】・上記実施の形態では、ローラピン３５の
ピン３５ａは、ノズルベーンプレート３１の穴３１ａに
圧入される構成としたが、これを、ノズルベーンプレー
トに形成されるねじ孔に螺合させる構成としてもよい。

【００６２】・上記実施の形態では、６個のローラピン
３５を有する可変ノズル機構３０を備えるターボチャー
ジャの例を示したが、このローラピンは、複数個備えら
れる構成であればその数は任意である。

【００６３】その他、前記実施の形態、並びに以上の記
載から把握できる技術的思想についてその効果とともに
以下に記載する。 （イ）円環状のノズルベーンプレートと、各々突出形成
されたピンによって該ノズルベーンプレートの一面に回
動可能に且つ等間隔に軸支される複数のノズルベーン
と、前記ノズルベーンプレートと平行に配される同じく
円環状のユニゾンリングと、一端が該ユニゾンリングに
等間隔に設けられた複数のピンにそれぞれ回動可能に支
持されるとともに他端が前記各ノズルベーンのピンに固
定される複数のアームとを備え、前記ユニゾンリングの
回動に伴って前記各ノズルベーンがそれぞれ同一方向に
回動することによりタービンホイールに吹き付けられる
排気ガスの流路面積を可変とする可変ノズルベーン付き
ターボチャージャにおいて、前記ノズルベーンプレート
は、焼結材にて形成されてなることを特徴とする可変ノ
ズルベーン付きターボチャージャ。

【００６４】上記構成によれば、ノズルベーンプレート
の高温時の強度を向上させることができるようになる。 （ロ）前記焼結材が、ＳＵＳ４４７Ｊ１の２０Ｃｒ（ク
ロム）材相当のステンレス鋼である前記（イ）記載の可
変ノズルベーン付きターボチャージャ。

【００６５】上記構成によれば、ノズルベーンプレート
３１の高温時の耐酸化性を向上させることができるよう
になる。 （ハ）円環状のノズルベーンプレートと、各々突出形成
されたピンによって該ノズルベーンプレートの一面に回
動可能に且つ等間隔に軸支される複数のノズルベーン
と、前記ノズルベーンプレートと平行に配される同じく
円環状のユニゾンリングと、一端が該ユニゾンリングに
等間隔に設けられた複数のピンにそれぞれ回動可能に支
持されるとともに他端が前記各ノズルベーンのピンに固
定される複数のアームとを備え、前記ユニゾンリングの
回動に伴って前記各ノズルベーンがそれぞれ同一方向に
回動することによりタービンホイールに吹き付けられる
排気ガスの流路面積を可変とする可変ノズルベーン付き
ターボチャージャにおいて、前記ノズルベーンプレート
は当該ターボチャージャのタービンハウジングとベアリ
ングハウジングとの間に前記ユニゾンリングをベアリン
グハウジング側にして配設されるものであり、同ノズル
ベーンプレートには固定用のねじ穴が設けられて、該ね
じ穴にスタッドボルトの一方端が螺合されるとともに、
このスタッドボルトの他方端は前記タービンハウジング
の外側に突出し、この突出したスタッドボルトの他方端
が同タービンハウジングにナットで締め付け固定される
ことを特徴とする可変ノズルベーン付きターボチャージ
ャ。

【００６６】上記構成によれば、ノズルベーンプレート
をタービンハウジングに組付ける際、従来構成の可変ノ
ズルベーン付きターボチャージャのように、ユニゾンリ
ング側からのボルトの締付けが不要になり、ユニゾンリ
ング側の構造や形状にとらわれることなくスタッドボル
トによるノズルベーンプレートの装着を行うことができ
るようになる。また、ノズルベーンプレートのタービン
ハウジング１２からの着脱を容易に行うことができるよ
うにもなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の可変ノズルベーン付きターボチャージ
ャの一実施の形態についてその概ねの断面構造を示す断
面図。

【図２】同実施の形態のターボチャージャの可変ノズル
機構の正面図。

【図３】図２の３―３線部に沿った断面図。

【図４】ターボチャージャのノズルベーンの側面図。

【図５】図４のａ部を拡大して示す一部拡大側面図。

【図６】図２の６―６線部に沿った断面図。

【図７】同実施の形態のターボチャージャのタービン部
の具体構造を示す断面図。

【図８】従来のターボチャージャに採用されている可変
ノズル機構の一例についてその一部を拡大して示す断面
図。

【図９】従来のターボチャージャに採用されている可変
ノズル機構の組付け例を示す断面図。

【符号の説明】

１２…タービンハウジング、１２ａ…排気出口、１３…
コンプレッサハウジング、１３ａ…吸気入口、１４…ベ
アリングハウジング、１５…タービンホイール、１５ａ
…羽根、１６…コンプレッサホイール、１６ａ…羽根、
１７…ロータシャフト、１８…スクロール通路、１９…
排気流路、２０…ノズルベーン、２０ａ…テーパ部、２
０ｂ…回転突子、２１…コンプレッサ通路、２２…送出
通路、３０…可変ノズル機構、３１…ノズルベーンプレ
ート、３１ａ…穴、３３…貫通孔、３４…ピン、３５…
ローラピン、３５ａ…ピン、３５ｂ…フランジ付きブッ
シュ、３５ｃ…頭部、３７…ユニゾンリング、３８、３
８ａ…ピン、３９…アーム、３９ａ…貫通孔、４０…ユ
ニゾンリング駆動用アーム、４１…アクチュエータ、４
２…スタッドボルト、４３…ナット。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円環状のノズルベーンプレートと、各々突
   出形成されたピンによって該ノズルベーンプレートの一
   面に回動可能に且つ等間隔に軸支される複数のノズルベ
   ーンと、前記ノズルベーンプレートと平行に配される同
   じく円環状のユニゾンリングと、一端が該ユニゾンリン
   グに等間隔に設けられた複数のピンにそれぞれ回動可能
   に支持されるとともに他端が前記各ノズルベーンのピン
   に固定される複数のアームとを備え、前記ユニゾンリン
   グの回動に伴って前記各ノズルベーンがそれぞれ同一方
   向に回動することによりタービンホイールに吹き付けら
   れる排気ガスの流路面積を可変とする可変ノズルベーン
   付きターボチャージャにおいて、 前記ノズルベーンプレートには前記ユニゾンリングの周
   縁に配される複数のピンと、それら各ピンに交互に逆方
   向に挿入される断面略Ｔ字形のフランジ付きブッシュと
   が設けられ、それら各ブッシュのフランジにて前記ユニ
   ゾンリングのスラスト面及び反スラスト面を挟持するよ
   うにしたことを特徴とする可変ノズルベーン付きターボ
   チャージャ。
2. 【請求項２】前記複数のピンが、前記ユニゾンリングの
   周縁に等間隔に配される少なくとも６個のピンである請
   求項１記載の可変ノズルベーン付きターボチャージャ。
3. 【請求項３】前記ユニゾンリングの周縁に配されるピン
   のうち、同ユニゾンリングの反スラスト面にフランジが
   当接されるブッシュが挿入されるピンは、それらブッシ
   ュの当該ピンから抜ける方向への移動を規制する頭部を
   有してなる請求項１または２記載の可変ノズルベーン付
   きターボチャージャ。
4. 【請求項４】前記頭部の少なくとも１つは、前記アーム
   の側辺が当接されることでその回動角度を規制する角度
   規制手段を兼ねる請求項３記載の可変ノズルベーン付き
   ターボチャージャ。
5. 【請求項５】前記ノズルベーンプレートは当該ターボチ
   ャージャのタービンハウジングとベアリングハウジング
   との間に前記ユニゾンリングをベアリングハウジング側
   にして配設されるものであり、前記アームと前記ユニゾ
   ンリングとの対向面間の距離をＬ、前記頭部と前記ベア
   リングハウジングとの対向面間の距離をｍとするとき、
   それら距離Ｌ及びｍが、Ｌ＞ｍなる関係に設定されてな
   る請求項３または４記載の可変ノズルベーン付きターボ
   チャージャ。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の可変ノズ
   ルベーン付きターボチャージャにおいて、 前記ノズルベーンは、前記ノズルベーンプレート側の摺
   動面がその翼部外周にいくに従い同ノズルベーンプレー
   トから離れるテーパ形状を有してなることを特徴とする
   可変ノズルベーン付きターボチャージャ。
7. 【請求項７】請求項６記載の可変ノズルベーン付きター
   ボチャージャにおいて、 前記ノズルベーンは、当該ターボチャージャのタービン
   ハウジング側の摺動面の、同ノズルベーンを軸支するピ
   ンと対称な位置に、当該摺動面と平行な面を有する回転
   突子を更に備えることを特徴とする可変ノズルベーン付
   きターボチャージャ。