JP2008215083A - 可変容量型排気ターボ過給機における可変ノズル機構部取付構造 - Google Patents
可変容量型排気ターボ過給機における可変ノズル機構部取付構造 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】タービンケーシングの熱変形や該タービンケーシングに加わる外力の影響を受けることなく、ノズルマウント、ノズルベーンを含むノズル組立品を堅固な支持構造とするとともに、スクロール部の形態を解放形態に近くして簡素化することによって、前記ノズル組立品の組立を容易化しタービンケーシング鋳造時のスクロール中子数を減少してタービンケーシングの生産性を向上した可変容量型排気ターボ過給機を提供する。
【解決手段】可変ノズル機構を備えてなる可変容量型排気ターボ過給機において、前記ノズルマウントの外周に、環状に形成されたインサート部材を着脱可能に取付けるとともに、タービンケーシングのスクロールから軸受ハウジング側に開口して形成された取付穴に前記インサート部材の外周を嵌合して、該インサート部材を軸受ハウジングに取り付けたことを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】可変ノズル機構を備えてなる可変容量型排気ターボ過給機において、前記ノズルマウントの外周に、環状に形成されたインサート部材を着脱可能に取付けるとともに、タービンケーシングのスクロールから軸受ハウジング側に開口して形成された取付穴に前記インサート部材の外周を嵌合して、該インサート部材を軸受ハウジングに取り付けたことを特徴とする。
【選択図】図１
Description
本発明は、内燃機関の排気ターボ過給機に用いられ、エンジン（内燃機関）からの排気ガスを、タービンケーシングに形成されたスクロール内及び複数のノズルベーンを通してタービンロータに作用させるとともに、前記複数のノズルベーンの翼角を変化可能に構成された可変ノズル機構を備えた可変容量型排気ターボ過給機における可変ノズル機構部取付構造に関する。
車両用内燃機関等に用いられる比較的小型の排気ターボ過給機においては、たとえば特許文献１（特開２００１−２０７８５８号公報）に提供されているように、エンジンからの排気ガスを、タービンケーシングに形成されたスクロール内に充填し、該スクロールの内周側に設けられた複数のノズルベーンを通して、該ノズルベーンの内周側に設けられたタービンロータに作用させるように構成されるとともに、前記複数のノズルベーンの翼角を変化可能に構成された可変ノズル機構を備えた輻流型可変容量排気ターボ過給機が多く用いられるようになった。
また、かかる可変ノズル機構を備えた輻流型可変容量排気ターボ過給機の他の例として、特許文献２（特開２００４−１３２３６７号公報）の技術が提供されている。
また、かかる可変ノズル機構を備えた輻流型可変容量排気ターボ過給機の他の例として、特許文献２（特開２００４−１３２３６７号公報）の技術が提供されている。
図１２は、前記のような可変ノズル機構付き輻流型可変容量排気ターボ過給機の従来の一例を示す回転軸線に沿う断面図である。
図１２において、１０はタービンケーシング、１１は該タービンケーシング１０の外周部に渦巻状に形成されたスクロールである。１２は輻流型のタービンロータで、コンプレッサ８と同軸に設けられこれのタービンシャフト１２ａが軸受ハウジング１３に軸受１６を介して回転自在に支持されている。７は前記コンプレッサ８が収納されるコンプレッサハウジング、９は該コンプレッサハウジング７の空気入口、７ａは渦巻状の空気通路である。また１００ａは該排気ターボ過給機の回転軸心である。
図１２において、１０はタービンケーシング、１１は該タービンケーシング１０の外周部に渦巻状に形成されたスクロールである。１２は輻流型のタービンロータで、コンプレッサ８と同軸に設けられこれのタービンシャフト１２ａが軸受ハウジング１３に軸受１６を介して回転自在に支持されている。７は前記コンプレッサ８が収納されるコンプレッサハウジング、９は該コンプレッサハウジング７の空気入口、７ａは渦巻状の空気通路である。また１００ａは該排気ターボ過給機の回転軸心である。
２はノズルベーンで、前記スクロール１１の内周側にタービンの円周方向等間隔に複数枚配置されるとともに、これの翼端部に連結されたノズル軸０２が前記タービンケーシング１０に固定されたノズルマウント４に回動可能に支持され、可変ノズル機構１００によりその翼角を変化せしめられるようになっている。
前記可変ノズル機構１００において、前記ノズルベーン２を、前記ノズルマウント４と該ノズルマウント４に複数のノズルサポート５を介して結合された環状のノズルプレート６との間に配置し、該ノズルプレート６を前記タービンケーシング１０の取付部に嵌合している。
前記可変ノズル機構１００において、前記ノズルベーン２を、前記ノズルマウント４と該ノズルマウント４に複数のノズルサポート５を介して結合された環状のノズルプレート６との間に配置し、該ノズルプレート６を前記タービンケーシング１０の取付部に嵌合している。
３は円盤状に形成されたドライブリングで、前記タービンケーシング１０に回転可能に支持されるとともに、円周方向等間隔にドライブピン３２が固着されている。１はレバープレートで、入力側の溝が該ドライブピン３２に係合され、出力側が前記ノズル軸０２に固定されている。
１５は前記ノズルベーン２の駆動源であるアクチュエータ（図示省略）に連結されるリンク、１４は該リンク１５に連結されるピンで、該ピン１４が前記ドライブリング３に係合されて該ドライブリング３を回動駆動している。
１５は前記ノズルベーン２の駆動源であるアクチュエータ（図示省略）に連結されるリンク、１４は該リンク１５に連結されるピンで、該ピン１４が前記ドライブリング３に係合されて該ドライブリング３を回動駆動している。
かかる構成からなる可変ノズル機構付き可変容量型排気ターボ過給機の作動時において、エンジン（図示省略）からの排ガスは前記スクロール１１に入り、該スクロール１１の渦巻きに沿って周回しながらノズルベーン２に流入する。そして、該排ガスは、前記ノズルベーン２の翼間を流過して前記タービンロータ１２にその外周側から流入し、中心側に向かい半径方向に流れて該タービンロータ１２に膨張仕事をなした後、軸方向に流出してガス出口１０ｂに案内されて機外に送出される。
かかる可変容量タービンの容量を制御するにあたっては、前記アクチュエータに対し，前記ノズルベーン２を流れる排ガスの流量が所要の流量になるような該ノズルベーン２の翼角を、翼角制御手段（図示省略）により設定する。かかる翼角に対応するアクチュエータの往復変位はリンク１５、ピン１４を介してドライブリング３に伝達され、該ドライブリング３が回動駆動される。
該ドライブリング３の回動により、該ドライブリング３に円周方向等間隔に固着されているドライブピン３２がレバープレート１を前記ノズル軸０２廻りに回動させ、該ノズル軸０２の回動によりノズルベーン２が回動して、前記アクチュエータにて設定された翼角に変化せしめられる。
また、かかる可変ノズル機構を備えた輻流型可変容量排気ターボ過給機の他の例として、特許文献２（特開２００４−１３２３６７号公報）の技術が提供されている。
該ドライブリング３の回動により、該ドライブリング３に円周方向等間隔に固着されているドライブピン３２がレバープレート１を前記ノズル軸０２廻りに回動させ、該ノズル軸０２の回動によりノズルベーン２が回動して、前記アクチュエータにて設定された翼角に変化せしめられる。
また、かかる可変ノズル機構を備えた輻流型可変容量排気ターボ過給機の他の例として、特許文献２（特開２００４−１３２３６７号公報）の技術が提供されている。
しかしながら、図１２及び前記特許文献１（特開２００１−２０７８５８号公報）、特許文献２（特開２００４−１３２３６７号公報）等で提供されている従来の可変ノズル機構付き輻流型可変容量排気ターボ過給機に、次のような解決すべき課題がある。
図１２において、かかる可変ノズル機構１００をそなえた可変容量排気ターボ過給機においては、前記のように、ダイヤフラムを持つアクチュエータ、あるいは電動モーター式のアクチュエータの駆動力がリンク１５、ピン１４を介してドライブリング３に伝達され、該ドライブリング３が回動駆動され、該ドライブリング３の回動によりドライブピン３２がレバープレート１をノズル軸０２廻りに回動させ、該ノズル軸０２の回動によりノズルベーン２が回動して、前記アクチュエータにて設定された翼角に変化せしめるようになったいる。
図１２において、かかる可変ノズル機構１００をそなえた可変容量排気ターボ過給機においては、前記のように、ダイヤフラムを持つアクチュエータ、あるいは電動モーター式のアクチュエータの駆動力がリンク１５、ピン１４を介してドライブリング３に伝達され、該ドライブリング３が回動駆動され、該ドライブリング３の回動によりドライブピン３２がレバープレート１をノズル軸０２廻りに回動させ、該ノズル軸０２の回動によりノズルベーン２が回動して、前記アクチュエータにて設定された翼角に変化せしめるようになったいる。
かかる構造の可変ノズル機構１００では、前記ノズルベーン２をスライドさせる摺動面をノズルプレート６とすることで、該ノズルプレート６のみ耐酸化性、変形を回避する強度を持たせれば良く、該可変ノズル機構１００の耐久性はタービンケーシング１０の強度等の影響を受けない。
一方、前記ノズルベーン２、ノズル軸０２、ノズルプレート６、ノズルサポート５、ノズルマウント４等により構成されるノズル組立品は、前記ノズルマウント４の外周鍔をタービンケーシング１０の内径側のフランジで支えられている。
一方、前記ノズルベーン２、ノズル軸０２、ノズルプレート６、ノズルサポート５、ノズルマウント４等により構成されるノズル組立品は、前記ノズルマウント４の外周鍔をタービンケーシング１０の内径側のフランジで支えられている。
このように、前記ノズル組立品の主たる支持部材であるノズルマウント４はタービンケーシング１０に支えられているため、該タービンケーシング１０が熱変形した場合、もしくは大きな外力がタービンケーシング１０に加わった場合、該タービンケーシング１０は大きく変形する可能性がある。
それに伴い該タービンケーシング１０によって前記ノズルマウント４を支える締結力が大幅に減少し、過給機の運転中に、前記ノズルマウント４等からなるノズル組立品の本体部分のタービンケーシング１０側への固定構造が崩れることとなる。
それに伴い該タービンケーシング１０によって前記ノズルマウント４を支える締結力が大幅に減少し、過給機の運転中に、前記ノズルマウント４等からなるノズル組立品の本体部分のタービンケーシング１０側への固定構造が崩れることとなる。
このため、エンジンからの振動によってノズル組立品が加振されて、該ノズル組立品及びこれに連結されるノズルリンク機構が摩耗して可変ノズル機構１００の機能が低下して、 エンジンへのブースト圧（給気圧力）が大幅に低下する。
一方、かかる可変容量排気ターボ過給機は、タービンケーシング１０のスクロール１１の下部にスクロールアンダーカット部１１ｓが存在する。このため、前記スクロール１１の断面積Ａを大きくする場合、該スクロール１１をタービンの径方向、軸方向に拡大して前記断面積Ａを大きくする必要があり、このようにすると、タービンケーシング１０が大型化する。
特に、スクロール１１を径方向に拡大した場合は回転軸心１００ａと断面中心との距離Ｒも大きくなる方向に移動するので、前記断面積Ａと距離Ｒとの比Ａ／Ｒはそれ程大きくならない。
一方、かかる可変容量排気ターボ過給機は、タービンケーシング１０のスクロール１１の下部にスクロールアンダーカット部１１ｓが存在する。このため、前記スクロール１１の断面積Ａを大きくする場合、該スクロール１１をタービンの径方向、軸方向に拡大して前記断面積Ａを大きくする必要があり、このようにすると、タービンケーシング１０が大型化する。
特に、スクロール１１を径方向に拡大した場合は回転軸心１００ａと断面中心との距離Ｒも大きくなる方向に移動するので、前記断面積Ａと距離Ｒとの比Ａ／Ｒはそれ程大きくならない。
一方、前記スクロール１１の断面中心との距離Ｒを小さくする場合には、スクロール１１を内径方向に移動する必要があるが 内径方向にはタービン出口ディフュ−ザー等が配置されている等の制約がありかかる移動は困難である。
また、スクロール１１をタービン径方向につぶして偏平形状とすることで、前記距離Ｒは小さくできるが、このようにするとスクロール１１自体はタービン軸方向に大きくなる。
また、スクロール１１をタービン径方向につぶして偏平形状とすることで、前記距離Ｒは小さくできるが、このようにするとスクロール１１自体はタービン軸方向に大きくなる。
また、前記のように、図１２に示されるスクロール１１は、前記断面積Ａと距離Ｒとの比Ａ／Ｒを大きくとるために、タービン出口側は軸方向内側に大きくふくらみを持たせたアンダーカット部１１ｓが形成されている。かかるアンダーカット部１１ｓは良好な空力性能を確保するには有利だが、実際にタービンケーシング１０のスクロール中子を製作する際、難易度の高いものとなっており生産性も悪い。
この形状では前述のとおり、タービンケーシング１０内径側のフランジ１１ｔが存在し、タービンケーシング１０単品でみた場合、スクロール１１自体が軸方向に解放されていないためスクロール中子数が多くなり、タービンケーシング１０の生産性を阻害している。
また、タービンケーシング１０は通常鋳鉄で製作されるが、前記構造では、スクロール中子を分割型にする必要があり、スクロール内にバリが発生し易くなる。
この形状では前述のとおり、タービンケーシング１０内径側のフランジ１１ｔが存在し、タービンケーシング１０単品でみた場合、スクロール１１自体が軸方向に解放されていないためスクロール中子数が多くなり、タービンケーシング１０の生産性を阻害している。
また、タービンケーシング１０は通常鋳鉄で製作されるが、前記構造では、スクロール中子を分割型にする必要があり、スクロール内にバリが発生し易くなる。
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、タービンケーシングの熱変形や該タービンケーシングに加わる外力の影響を受けることなく、ノズルマウント、ノズルベーンを含むノズル組立品を堅固な支持構造とするとともに、スクロール部の形態を解放形態に近くして簡素化することによって、前記ノズル組立品の組立を容易化しタービンケーシング鋳造時のスクロール中子数を減少してタービンケーシングの生産性を向上した可変容量型排気ターボ過給機を提供することを目的とする。
本発明はかかる目的を達成するもので、エンジンからの排気ガスをタービンケーシングに形成されたスクロール内、及び該スクロールの内周側に配置された複数のノズルベーンを通して該ノズルベーンの内周側に設けられたタービンロータに作用させるとともに、前記複数のノズルベーンを環状のノズルマウントに回動可能に支持して該ノズルベーンの翼角を変化させることにより前記タービンロータへの排気ガス流量を調整する可変ノズル機構を備えてなる可変容量型排気ターボ過給機において、前記ノズルマウントの外周に、環状に形成されたインサート部材を着脱可能に取付けるとともに、前記タービンケーシングのスクロールから軸受ハウジング側に開口して形成された取付穴に前記インサート部材の外周を嵌合して、該インサート部材を前記軸受ハウジングに取り付けたことを特徴とする。
また、本発明は、具体的には次のような形態の構成を含む。
（１）ノズルマウントとインサート部材とを一体化してノズルマウント一体型インサート部材を構成し、前記タービンケーシングのスクロールから軸受ハウジング側に開口して形成された取付穴に前記ノズルマウント一体型インサート部材の外周を嵌合して、該ノズルマウント一体型インサート部材を前記軸受ハウジングに取り付ける。
（２）前記インサート部材に、前記ノズルマウント及びこれに装着される前記ノズルベーンを含む可変ノズル機構部材を取り付けて一体化したノズルマウント・インサート部材組立構造体を形成し、該ノズルマウント・インサート部材組立構造体を前記軸受ハウジングにボルト、取付ねじを含む締着部材により固定する。
（１）ノズルマウントとインサート部材とを一体化してノズルマウント一体型インサート部材を構成し、前記タービンケーシングのスクロールから軸受ハウジング側に開口して形成された取付穴に前記ノズルマウント一体型インサート部材の外周を嵌合して、該ノズルマウント一体型インサート部材を前記軸受ハウジングに取り付ける。
（２）前記インサート部材に、前記ノズルマウント及びこれに装着される前記ノズルベーンを含む可変ノズル機構部材を取り付けて一体化したノズルマウント・インサート部材組立構造体を形成し、該ノズルマウント・インサート部材組立構造体を前記軸受ハウジングにボルト、取付ねじを含む締着部材により固定する。
（３）前記インサート部材の外周部に鍔部を形成し、該鍔部を前記タービンケーシング及び軸受ハウジングに形成された鍔部で挟持し、挟持部の外周をカップリングで流体蜜に接合する。
（４）前記タービンケーシングの軸受ハウジング側端部に形成されたリング溝にスナップリングを嵌挿し、該スナップリングの内側に前記軸受ハウジング及びインサート部材の外周部を挟み込み、該スナップリングの側面により前記軸受ハウジング及びインサート部材を前記タービンケーシングに固定する。
（４）前記タービンケーシングの軸受ハウジング側端部に形成されたリング溝にスナップリングを嵌挿し、該スナップリングの内側に前記軸受ハウジング及びインサート部材の外周部を挟み込み、該スナップリングの側面により前記軸受ハウジング及びインサート部材を前記タービンケーシングに固定する。
（５）前記タービンケーシングの取付穴にめねじを形成するとともに、前記インサート部材の外周におねじを形成し、前記めねじにおねじを螺合することにより前記インサート部材の外周部を前記タービンケーシングと軸受ハウジングとの間に固定する。
（６）前記インサート部材の外周部を前記軸受ハウジング及びタービンケーシングに溶接にて固着する。
（７）前記インサート部材の外周と前記タービンケーシングの取付穴の内周との間に流体シール用のピストンリングを嵌挿して、該ピストンリングの外周面を前記タービンケーシングの取付穴の内周面に摺接させる。
（８）前記インサート部材の内周面と該内周面に対向する前記ノズルマウントの外周面との間に流体シール用のピストンリングを嵌挿する。
（６）前記インサート部材の外周部を前記軸受ハウジング及びタービンケーシングに溶接にて固着する。
（７）前記インサート部材の外周と前記タービンケーシングの取付穴の内周との間に流体シール用のピストンリングを嵌挿して、該ピストンリングの外周面を前記タービンケーシングの取付穴の内周面に摺接させる。
（８）前記インサート部材の内周面と該内周面に対向する前記ノズルマウントの外周面との間に流体シール用のピストンリングを嵌挿する。
また本発明は、前記可変ノズル機構を備えてなる可変容量型排気ターボ過給機において、タービンケーシングの前記スクロール内周部を外周側への突出部を有しない軸方向に直状の開口部に形成するとともに、該開口部に外周側への突出部がスクロールの内面の一部を構成するインサートシュラウドを取付け、ノズルマウントにノズルサポートを介して連結される環状のノズルプレートの支持部を前記インサートシュラウドの内部に形成したことを特徴とする。
また本発明は、前記可変ノズル機構を備えてなる可変容量型排気ターボ過給機において、ノズルマウントの外周に、環状に形成されたインサート部材を着脱可能に取付けるとともに、タービンケーシングのスクロールから軸受ハウジング側に開口して形成された取付穴に前記インサート部材の外周を嵌合して、該インサート部材を軸受ハウジングに取り付け、さらに、タービンケーシングのスクロール内周部を外周側への突出部を有しない軸方向に直状の開口部に形成するとともに、該開口部に外周側への突出部が前記スクロールの内面の一部を構成するインサートシュラウドを取付け、ノズルマウントにノズルサポートを介して連結される環状のノズルプレートの支持部を前記インサートシュラウドの内部に形成したことを特徴とする。
本発明によれば、前記ノズルマウントの外周に、環状に形成されたインサート部材を着脱可能に取付けるとともに、前記タービンケーシングのスクロールから軸受ハウジング側に開口して形成された取付穴に前記インサート部材の外周を嵌合して、該インサート部材を前記軸受ハウジングに取り付けたので、次の効果が得られる。
（１）ノズル組立品をインサート部材を介して軸受ハウジング側に締着することで、ノズル組立品がタービンケーシングの熱変形及び該タービンケーシングに加わる外力の影響を受けることがなく、これらによるノズル組立品の変形を回避できる。これにより、前記ノズル組立品をインサート部材を介してタービンケーシング側に締結力を減少することなく堅固に固定することができて、前記従来技術で問題となっていたエンジン側からの振動によってノズル組立品が加振され該ノズル組立品及びこれに連結されるノズルリンク機構が摩耗して可変ノズル機構１００の機能が低下しエンジンへのブースト圧（給気圧力）が大幅に低下するという不具合の発生を防止できる。
（２）ノズル組立品を安定して固定できるタービンケーシング内径側のフランジを不要として、該フランジが設けられていた部位にインサート部材をはめ込む構造とすることが可能となって、タービンケーシング単品ではスクロールが外周部で軸方向において軸受ハウジング側に解放されたレイアウトとなり、タービンケーシング鋳造時の中子の形状が簡単になり中子数の少なくて済み、タービンケーシングの製作を簡素化できる。また、該タービンケーシングは、通常、鋳造品で構成されているため、軸受ハウジング側の解放部からスクロール内におけるバリの発見が容易になる。
（３）アンダーカット付きスクロールをそなえたタービンケーシングでは、前記インサート部材を設けることによって、スクロールの外周部を軸方向に解放した形状とすることで、中子を分割してもその管理が容易になり、前記従来よりも中子の数を大幅に低減できる。
（４）前記従来技術ではスクロールエンド（舌部）がタービンケーシング内で拘束されているため、通常、熱応力が高くなるが、本発明においては、インサート部材でスクロールエンドを分割して拘束を緩和することで、スクロールエンド（舌部）のクラックを回避できる。
また、ノズルマウントとインサート部材とを一体化してノズルマウント一体型インサート部材を構成し、タービンケーシングのスクロールから軸受ハウジング側に開口して形成された取付穴に前記ノズルマウント一体型インサート部材の外周を嵌合して、該ノズルマウント一体型インサート部材を、取付ねじを含む締着部材により軸受ハウジングに取り付けるように構成すれば、ノズルマウントとインサート部材とを一体化してノズルマウント一体型インサート部材とすることにより、ノズルマウント一体型インサート部材の軸受ハウジングへの締着をより確実なすことができるとともに、更に部品点数の低減を図ることができる。
また、前記のような、ノズルマウント外径側フランジとインサート部材のタービン内径側フランジのシール面が無いためガス漏れの懸念がなく、厳密な寸法管理も不要となって、インサート部材の製作も簡素化できる。
また、前記のような、ノズルマウント外径側フランジとインサート部材のタービン内径側フランジのシール面が無いためガス漏れの懸念がなく、厳密な寸法管理も不要となって、インサート部材の製作も簡素化できる。
また、前記インサート部材に外周部に鍔部を形成し、該鍔部を前記タービンケーシング及び軸受ハウジングに形成された鍔部で挟持し、挟持部の外周をカップリングで流体蜜に接合するように構成すれば、前記インサート部材を１つのカップリングのみで流体蜜に連結できるので、部品点数を低減できる。
また、インサート部材、タービンケーシング、及び軸受ハウジングの3点の部品の最外周側つばをカップリングで締結しているので、温度の比較的低い部位で締結でき、比較的安価な材料でカップリングを製作しても締結機能を満足させることができる。
また、インサート部材、タービンケーシング、及び軸受ハウジングの3点の部品の最外周側つばをカップリングで締結しているので、温度の比較的低い部位で締結でき、比較的安価な材料でカップリングを製作しても締結機能を満足させることができる。
また、前記タービンケーシングの軸受ハウジング側端部に形成されたリング溝にスナップリングを嵌挿し、該スナップリングの内側に軸受ハウジング及びインサート部材の外周部を挟み込み、該スナップリングの側面により前記軸受ハウジング及びインサート部材を前記タービンケーシングに固定するように構成すれば、インサート部材とタービンケーシングと軸受ハウジン締結部にスナップリングを採用することで、前記各実施例に比べて締結部の緩みなどの懸念がなく、エンジンからの振動に対する締結強度が大きくなる。
また、スナップリング１点のみで締結部材を構成できるので、部品点数を低減できる。
さらに、前記スナップリングはタービンケーシングの内径側にはめ込むため、締結部の外径方向のサイズ拡大を回避できる。
また、スナップリング１点のみで締結部材を構成できるので、部品点数を低減できる。
さらに、前記スナップリングはタービンケーシングの内径側にはめ込むため、締結部の外径方向のサイズ拡大を回避できる。
また、前記タービンケーシングの取付穴にめねじを形成するとともに、前記インサート部材の外周におねじを形成し、前記めねじにおねじを螺合することにより前記インサート部材の外周部を前記タービンケーシングと軸受ハウジングとの間に固定するように構成すれば、インサート部材とタービンケーシングとの締結部位を広くとることが可能となって該インサート部材の安定した締結が可能となる。また、インサート部材のみでタービンケーシングに締結でき、格別な取付用ねじ部材が不要となって、インサート部材そのものを小型化できる。
また、前記インサート部材の外周部を前記軸受ハウジング及びタービンケーシングに溶接にて固着するように構成すれば、インサート部材を軸受ハウジングあるいはタービンケーシングに締結するための格別な取付用ねじ部材等が不要となり、部品点数を低減できる。また、溶接による締結であるので、シール面付近を溶接可能となって、ガス漏れを最小限とすることが可能である。
また、前記インサート部材の外周と前記タービンケーシングの取付穴の内周との間に流体シール用のピストンリングを嵌挿して、該ピストンリングの外周面を前記タービンケーシングの取付穴の内周面に摺接させるように構成すれば、インサート部材とタービンケーシングとの嵌合部のガス漏れを、この嵌合部に嵌挿したピストンリングによって防止できる。
また、前記インサート部材の内周面と該内周面に対向する前記ノズルマウントの外周面との間に流体シール用のピストンリングを嵌挿するように構成すれば、前記ピストンリングによって、インサート部材の内周とノズルマウントの外周との嵌合部におけるガス漏れを防止できる。また、ピストンリングは相手部品にそれ程大きな力を発生させないため、ピストンリングの嵌挿によるノズルマウントの変形等を懸念する必要がない。
また、従来技術では、鋳造製のタービンケーシングのスクロールを鋳物のみで形成しているため、図１２のようにスクロールにアンダーカット部１１ｓを設けた場合には、スクロール中子を分割構造にする必要がある。
然るに本発明において、タービンケーシングのスクロール内周部を外周側への突出部を有しない軸方向に直状の開口部に形成するとともに、該開口部に外周側への突出部がスクロールの内面の一部を構成するインサートシュラウドを取付け、ノズルマウントにノズルサポートを介して連結される環状のノズルプレートの支持部を前記インサートシュラウドの内部に形成する構成とすれば、スクロールを一部分割として、スクロール内周部を外周側への突出部を有しない軸方向に直状の開口部に形成し、該開口部に外周側への突出部がスクロールの内面の一部を構成するインサートシュラウドを取付けことで、スクロールが軸方向によりオープンになる。
こうすることで、インサートシュラウドによって従来のようなアンダーカット部を形成して良好な空力性能を維持しつつ、スクロール中子を分割構造としない安価な鋳物形状でタービンケーシングを製作できる。
然るに本発明において、タービンケーシングのスクロール内周部を外周側への突出部を有しない軸方向に直状の開口部に形成するとともに、該開口部に外周側への突出部がスクロールの内面の一部を構成するインサートシュラウドを取付け、ノズルマウントにノズルサポートを介して連結される環状のノズルプレートの支持部を前記インサートシュラウドの内部に形成する構成とすれば、スクロールを一部分割として、スクロール内周部を外周側への突出部を有しない軸方向に直状の開口部に形成し、該開口部に外周側への突出部がスクロールの内面の一部を構成するインサートシュラウドを取付けことで、スクロールが軸方向によりオープンになる。
こうすることで、インサートシュラウドによって従来のようなアンダーカット部を形成して良好な空力性能を維持しつつ、スクロール中子を分割構造としない安価な鋳物形状でタービンケーシングを製作できる。
また、前記インサートシュラウドは複数のねじ部材（スクリューキャップ等）によってタービンケーシングに締着しているが、締着用の穴加工もタービンケーシングの他のボルト穴等と同一方向であることから、穴加工の方向を変更する段取りは不要であり前記穴加工の加工工数の増加を最小限にできる。
また、前記インサートシュラウドの締結部はノズルプレートに相対しているため、ねじ部材（スクリューキャップ等）はガス流路内には露出されず、該ねじ部材はガスに直接晒されない。従って、前記ねじ部材（スクリューキャップ等）自体を安価な材料で製作できる。さらに、仮に前記ねじ部材が緩んでも、該ねじ部材はこれに隣接して配置されたノズルプレートに押さえられるため、その締結を維持できる。
また、前記インサートシュラウドの締結部はノズルプレートに相対しているため、ねじ部材（スクリューキャップ等）はガス流路内には露出されず、該ねじ部材はガスに直接晒されない。従って、前記ねじ部材（スクリューキャップ等）自体を安価な材料で製作できる。さらに、仮に前記ねじ部材が緩んでも、該ねじ部材はこれに隣接して配置されたノズルプレートに押さえられるため、その締結を維持できる。
尚、前記インサートシュラウドを、前記のような複数のねじ部材（スクリューキャップ等）を用いることなく、直接タービンケーシングに焼き嵌めなどによって固定しても良い。このように構成すれば、インサートシュラウド及びタービンケーシング双方のインロー部を長く取ることで、安定した締結が確保できる。
また、本発明は、前記請求項１の構成と前記請求項１０の構成とを組み合わせた構成も含む。かかる構成によれば、前記のような請求項１の構成及び請求項１０の構成との相乗効果が得られ、より実用性に秀でた可変容量型排気ターボ過給機における可変ノズル機構部取付構造が得られる。
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図１は、本発明の第１実施例に係る可変ノズル機構を備えた可変容量型排気ターボ過給機におけるタービン側の要部縦断面図、図２は前記第１実施例における図１のZ部拡大図である。
図１〜２において、１０はタービンケーシング、１１は該タービンケーシング１０の外周部に渦巻状に形成されたスクロールである。１２は輻流型のタービンロータで、コンプレッサ８（図１２参照）と同軸に設けられ、これのタービンシャフト１２ａが軸受ハウジング１３に軸受１６を介して回転自在に支持されている。また１００ａは該排気ターボ過給機の回転軸心である。
図１〜２において、１０はタービンケーシング、１１は該タービンケーシング１０の外周部に渦巻状に形成されたスクロールである。１２は輻流型のタービンロータで、コンプレッサ８（図１２参照）と同軸に設けられ、これのタービンシャフト１２ａが軸受ハウジング１３に軸受１６を介して回転自在に支持されている。また１００ａは該排気ターボ過給機の回転軸心である。
２はノズルベーンで、前記スクロール１１の内周側にタービンの円周方向等間隔に複数枚配置されるとともに、これの翼端部に連結されたノズル軸０２が前記タービンケーシング１０に固定されたノズルマウント４に回動可能に支持され、可変ノズル機構１００によりその翼角を変化せしめられるようになっている。
前記可変ノズル機構１００において、前記ノズルベーン２を、前記ノズルマウント４と該ノズルマウント４に複数のノズルサポート５を介して結合された環状のノズルプレート６との間に配置し、該ノズルプレート６を前記タービンケーシング１０の取付部に嵌合している。
前記可変ノズル機構１００において、前記ノズルベーン２を、前記ノズルマウント４と該ノズルマウント４に複数のノズルサポート５を介して結合された環状のノズルプレート６との間に配置し、該ノズルプレート６を前記タービンケーシング１０の取付部に嵌合している。
３は円盤状に形成されたドライブリングで、前記タービンケーシング１０に回転可能に支持されるとともに、円周方向等間隔にドライブピン３２が固着されている。１はレバープレートで、入力側の溝が該ドライブピン３２に係合され、出力側が前記ノズル軸０２に固定されている。
１５は前記ノズルベーン２の駆動源であるアクチュエータ（図示省略）に連結されるリンク、１４は該リンク１５に連結されるピンで、該ピン１４が前記ドライブリング３に係合されて該ドライブリング３を回動駆動している。
１５は前記ノズルベーン２の駆動源であるアクチュエータ（図示省略）に連結されるリンク、１４は該リンク１５に連結されるピンで、該ピン１４が前記ドライブリング３に係合されて該ドライブリング３を回動駆動している。
かかる構成からなる可変ノズル機構付き可変容量型排気ターボ過給機の作動時において、エンジン（図示省略）からの排ガスは前記スクロール１１に入り、該スクロール１１の渦巻きに沿って周回しながらノズルベーン２に流入する。そして、該排ガスは、前記ノズルベーン２の翼間を流過して前記タービンロータ１２にその外周側から流入し、中心側に向かい半径方向に流れて該タービンロータ１２に膨張仕事をなした後、軸方向に流出してガス出口１０ｂに案内されて機外に送出される。
かかる可変容量タービンの容量を制御するにあたっては、前記アクチュエータに対し，前記ノズルベーン２を流れる排ガスの流量が所要の流量になるような該ノズルベーン２の翼角を、翼角制御手段（図示省略）により設定する。かかる翼角に対応するアクチュエータの往復変位はリンク１５、ピン１４を介してドライブリング３に伝達され、該ドライブリング３が回動駆動される。
該ドライブリング３の回動により、該ドライブリング３に円周方向等間隔に固着されているドライブピン３２がレバープレート１を前記ノズル軸０２廻りに回動させ、該ノズル軸０２の回動によりノズルベーン２が回動して、前記アクチュエータにて設定された翼角に変化せしめられる。
該ドライブリング３の回動により、該ドライブリング３に円周方向等間隔に固着されているドライブピン３２がレバープレート１を前記ノズル軸０２廻りに回動させ、該ノズル軸０２の回動によりノズルベーン２が回動して、前記アクチュエータにて設定された翼角に変化せしめられる。
本発明は、以上のように構成された可変ノズル機構１００を備えた可変容量型排気ターボ過給機における可変ノズル機構部１００の取付構造に係るものである。
図１〜２において、前記ノズルマウント４の外周には、環状に形成されたインサート部材２０が、円周方向に沿って配置された複数の固定用ねじ（スクリューキャップ）２１によって、前記軸受ハウジング１３の側面に着脱可能に取付けられている。このように、前記インサート部材２０を低温の軸受ハウジング１３に締結することにより、高温のタービンケーシング１０からの伝熱量を低減している。また、前記固定用ねじ２１を前記ノズルマウント４に至近な位置に設けることによって、ノズル組立品の変形や移動を極力抑制している。
前記タービンケーシング１０の、前記スクロール１１から軸受ハウジング１３側に、該スクロール１１の外周径とほぼ同一径に開口して形成された取付穴１０ａが形成され、該取付穴１０ａの内周に、インロー形態にて前記インサート部材２０の外周面が嵌合されている。そして、該インサート部材２０は、段付き部１０ｃによって軸方向の位置決めがなされ、ボルト２５によって、前記軸受ハウジング１３外周の鍔部と共締めにてタービンケーシング１０に固定されている。また、前記インサート部材２０の内周面はインロー形態にて前記ノズルマウント４の外周面が嵌合され、段付き部４ｃによって軸方向の位置決めがなされている。
２２は、前記ノズルマウント４の廻り止め用のネイルピンで、前記ノズルマウント４の嵌合部から、前記レバーププレート１を円周方向複数個所を切欠いて形成された切欠きを通して、前記軸受ハウジング１３に圧入されて、該ノズルマウント４の廻り止めをなしている。
２２は、前記ノズルマウント４の廻り止め用のネイルピンで、前記ノズルマウント４の嵌合部から、前記レバーププレート１を円周方向複数個所を切欠いて形成された切欠きを通して、前記軸受ハウジング１３に圧入されて、該ノズルマウント４の廻り止めをなしている。
かかる第１実施例によれば、ノズルベーン２、ノズル軸０２、ノズルプレート６、ノズルサポート５、ノズルマウント４等により構成されるノズル組立品をインサート部材２０を介して軸受ハウジング１３側に締着することで、該ノズル組立品がタービンケーシング１０の熱変形及び該タービンケーシング１０に加わる外力の影響を受けることがなく、これらによるノズル組立品の変形を回避できる。
これにより、前記ノズル組立品をインサート部材２０を介してタービンケーシング１０側に締結力を減少することなく堅固に固定することができて、前記従来技術で問題となっていたエンジン側からの振動によってノズル組立品が加振され該ノズル組立品及びこれに連結されるノズルリンク機構が摩耗して可変ノズル機構１００の機能が低下しエンジンへのブースト圧（給気圧力）が大幅に低下するという不具合の発生を防止できる。
これにより、前記ノズル組立品をインサート部材２０を介してタービンケーシング１０側に締結力を減少することなく堅固に固定することができて、前記従来技術で問題となっていたエンジン側からの振動によってノズル組立品が加振され該ノズル組立品及びこれに連結されるノズルリンク機構が摩耗して可変ノズル機構１００の機能が低下しエンジンへのブースト圧（給気圧力）が大幅に低下するという不具合の発生を防止できる。
また、前記ノズル組立品を安定して固定できるタービンケーシング１０内径側のフランジを不要として、該フランジが設けられていた部位にインサート部材２０をはめ込む構造とすることが可能となって、タービンケーシング１０単品ではスクロール１１が外周部で軸方向において軸受ハウジング１３側に解放されたレイアウトとなる。
これにより、タービンケーシング１０鋳造時の中子の形状が簡単になり中子数が少なくて済み、タービンケーシング１０の製作を簡素化できる。また、該タービンケーシング１０は、通常、前記のように鋳造品で構成されているため、軸受ハウジング１３側の解放部からスクロール１１内におけるバリの発見が容易になる。
これにより、タービンケーシング１０鋳造時の中子の形状が簡単になり中子数が少なくて済み、タービンケーシング１０の製作を簡素化できる。また、該タービンケーシング１０は、通常、前記のように鋳造品で構成されているため、軸受ハウジング１３側の解放部からスクロール１１内におけるバリの発見が容易になる。
また、アンダーカット部１１ｓが形成されたスクロール１１をそなえたタービンケーシング１０では、前記インサート部材２０を設けることによってスクロール１１の外周部を軸方向に解放した形状とすることで、中子を分割してもその管理が容易になり、前記従来よりも中子の数を大幅に低減できる。
また、前記従来技術ではスクロールエンド（舌部）がタービンケーシング１０内で拘束されているため、通常、熱応力が高くなるが、本発明のかかる実施例においては、インサート部材２０でスクロールエンドを分割して拘束を緩和することで、スクロールエンド（舌部）のクラックを回避できる。
また、前記従来技術ではスクロールエンド（舌部）がタービンケーシング１０内で拘束されているため、通常、熱応力が高くなるが、本発明のかかる実施例においては、インサート部材２０でスクロールエンドを分割して拘束を緩和することで、スクロールエンド（舌部）のクラックを回避できる。
図３は、本発明の第２実施例を示すタービン側の上半分の要部縦断面図である。
この第２実施例においては、前記第１実施例に対して、前記ノズルマウント４とインサート部材２０とを一体化してノズルマウント一体型インサート部材２６を構成し、前記タービンケーシング１０のスクロー１１ルから軸受ハウジング１３側に開口して形成された取付穴１０ａに、前記ノズルマウント一体型インサート部材２６の外周を嵌合して、該ノズルマウント一体型インサート部材２６を前記第１実施例と同様に複数の固定用ねじ（スクリューキャップ）２１で軸受ハウジング１３に取り付けるように構成している。
前記ノズルマウント一体型インサート部材２６は、ボルト２５によってリングロック２７を介して、前記軸受ハウジング１３の外周の鍔部と共締めにてタービンケーシング１０に固定されている。
その他の構成は図１〜２に示す第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
この第２実施例においては、前記第１実施例に対して、前記ノズルマウント４とインサート部材２０とを一体化してノズルマウント一体型インサート部材２６を構成し、前記タービンケーシング１０のスクロー１１ルから軸受ハウジング１３側に開口して形成された取付穴１０ａに、前記ノズルマウント一体型インサート部材２６の外周を嵌合して、該ノズルマウント一体型インサート部材２６を前記第１実施例と同様に複数の固定用ねじ（スクリューキャップ）２１で軸受ハウジング１３に取り付けるように構成している。
前記ノズルマウント一体型インサート部材２６は、ボルト２５によってリングロック２７を介して、前記軸受ハウジング１３の外周の鍔部と共締めにてタービンケーシング１０に固定されている。
その他の構成は図１〜２に示す第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
かかる第２実施例によれば、ノズルマウント４とインサート部材２０とを一体化してノズルマウント一体型インサート部材２６とすることにより、該ノズルマウント一体型インサート部材２６の軸受ハウジング１３への締着を、前記第１実施例よりもさらに確実になすことができるとともに、部品点数の低減を図ることができる。
また、前記従来技術のような、ノズルマウント４外径側フランジとインサート部材２０のタービン内径側フランジのシール面が無いためガス漏れの懸念がなく、厳密な寸法管理も不要となって、インサート部材２０の製作も簡素化できる。
また、前記従来技術のような、ノズルマウント４外径側フランジとインサート部材２０のタービン内径側フランジのシール面が無いためガス漏れの懸念がなく、厳密な寸法管理も不要となって、インサート部材２０の製作も簡素化できる。
図４は本発明の第３実施例を示す図２対応図である。
この第３実施例においては、前記インサート部材２０の外周部に鍔部２０ｓを形成し、該鍔部２０ｓを前記タービンケーシング１０及び軸受ハウジング１３の外周に形成された鍔部で挟持し、該挟持部の外周を環状のカップリング２８で流体蜜に接合している。
その他の構成は図１に示す第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
この第３実施例においては、前記インサート部材２０の外周部に鍔部２０ｓを形成し、該鍔部２０ｓを前記タービンケーシング１０及び軸受ハウジング１３の外周に形成された鍔部で挟持し、該挟持部の外周を環状のカップリング２８で流体蜜に接合している。
その他の構成は図１に示す第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
かかる第３実施例によれば、前記インサート部材２０を１つのカップリング２８のみで流体蜜に連結できるので、部品点数を低減できる。 また、インサート部材２０、タービンケーシング１０、及び軸受ハウジング１３の3点の部品の最外周側つばをカップリング２８で締結しているので、温度の比較的低い部位で締結でき、比較的安価な材料でカップリング２８を製作しても締結機能を満足させることができる。
図５は本発明の第４実施例を示す図２対応図である。
この第４実施例においては、前記タービンケーシング１０の軸受ハウジング１３側端部に形成されたリング溝３０にスナップリング２９を嵌挿し、該スナップリング２９の内側に前記軸受ハウジング１３及びインサート部材２０の外周部を挟み込み、該スナップリング２９の傾斜した側面２９ａにより前記軸受ハウジング１３及びインサート部材２０を前記タービンケーシング１０に押し付け固定している。この場合、前記スナップリング２９が傾斜した側面２９ａを形成しているので、該スナップリング２９をリング溝３０に押し込むことにより、軸方向の力が発生し、この軸方向力によって前記インサート部材２０の外周部を軸受ハウジング１３とタービンケーシング１０との間に堅固に保持できる。
その他の構成は図１に示す第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
この第４実施例においては、前記タービンケーシング１０の軸受ハウジング１３側端部に形成されたリング溝３０にスナップリング２９を嵌挿し、該スナップリング２９の内側に前記軸受ハウジング１３及びインサート部材２０の外周部を挟み込み、該スナップリング２９の傾斜した側面２９ａにより前記軸受ハウジング１３及びインサート部材２０を前記タービンケーシング１０に押し付け固定している。この場合、前記スナップリング２９が傾斜した側面２９ａを形成しているので、該スナップリング２９をリング溝３０に押し込むことにより、軸方向の力が発生し、この軸方向力によって前記インサート部材２０の外周部を軸受ハウジング１３とタービンケーシング１０との間に堅固に保持できる。
その他の構成は図１に示す第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
かかる第４実施例によれば、インサート部材２０とタービンケーシング１０と軸受ハウジング１３の締結部にスナップリング２９を採用することで、前記各実施例に比べて締結部の緩みなどの懸念が少なく、エンジンからの振動に対する締結強度が大きくなる。 また、スナップリング２９１点のみで締結部材を構成できるので、部品点数を低減できる。
さらに、前記スナップリング２９はタービンケーシング１０の取付穴１０ｂの内径側にはめ込むため、インサート部材２０締結部の外径方向のサイズ拡大を回避できる。
さらに、前記スナップリング２９はタービンケーシング１０の取付穴１０ｂの内径側にはめ込むため、インサート部材２０締結部の外径方向のサイズ拡大を回避できる。
図６は本発明の第５実施例を示す図２対応図である。
この第５実施例においては、前記タービンケーシング１０の取付穴１０ｂ（図１参照）にめねじを形成するとともに、前記インサート部材２０の外周におねじを形成し、前記めねじにおねじを螺合するねじ部３０ｓによって、前記インサート部材２０の外周部を前記タービンケーシング１０と軸受ハウジング１３との間に固定している。
その他の構成は図１に示す第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
この第５実施例においては、前記タービンケーシング１０の取付穴１０ｂ（図１参照）にめねじを形成するとともに、前記インサート部材２０の外周におねじを形成し、前記めねじにおねじを螺合するねじ部３０ｓによって、前記インサート部材２０の外周部を前記タービンケーシング１０と軸受ハウジング１３との間に固定している。
その他の構成は図１に示す第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
かかる第５実施例によれば、インサート部材２０とタービンケーシング１０との締結部位を広くとることが可能となって、該インサート部材２０の安定した締結が可能となる。また、該インサート部材２０のおねじをタービンケーシング１０のねじ穴にねじ込むのみでタービンケーシング１０に締結でき、格別な取付用ねじ部材が不要となって、インサート部材２０そのものを小型化できる。
図７は本発明の第６実施例を示す図２対応図である。
この第６実施例においては、前記インサート部材２０の外周部を前記軸受ハウジング１３の外周部及びタービンケーシング１０の外周部に溶接にて固着している。３３は溶接部である。
その他の構成は図１に示す第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
かかる第６実施例によれば、インサート部材２０を軸受ハウジング１３あるいはタービンケーシング１０に締結するための格別な取付用のねじ部材等が不要となり、部品点数を低減できる。また、溶接３３による締結であるので、シール面付近を溶接可能となって、ガス漏れを最小限とすることが可能である。
この第６実施例においては、前記インサート部材２０の外周部を前記軸受ハウジング１３の外周部及びタービンケーシング１０の外周部に溶接にて固着している。３３は溶接部である。
その他の構成は図１に示す第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
かかる第６実施例によれば、インサート部材２０を軸受ハウジング１３あるいはタービンケーシング１０に締結するための格別な取付用のねじ部材等が不要となり、部品点数を低減できる。また、溶接３３による締結であるので、シール面付近を溶接可能となって、ガス漏れを最小限とすることが可能である。
図８は本発明の第７実施例を示す図２対応図である。
この第７実施例においては、前記インサート部材２０の外周に形成した溝内に流体シール用のピストンリング３４を嵌挿し、該ピストンリング３４の外周面を前記タービンケーシング１０の取付穴１０ｂの内周面に摺接させている。あるいは前記タービンケーシング１０の取付穴１０ｂの内周面に形成した溝内にピストンリング３４を嵌挿し、該ピストンリング３４の内周面を前記インサート部材２０の外周面に摺接させてもよい。
その他の構成は図１に示す第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
かかる第７実施例によれば、インサート部材２０とタービンケーシング１０との嵌合部のガス漏れを、この嵌合部に嵌挿したピストンリング３４によって確実に防止できる。
この第７実施例においては、前記インサート部材２０の外周に形成した溝内に流体シール用のピストンリング３４を嵌挿し、該ピストンリング３４の外周面を前記タービンケーシング１０の取付穴１０ｂの内周面に摺接させている。あるいは前記タービンケーシング１０の取付穴１０ｂの内周面に形成した溝内にピストンリング３４を嵌挿し、該ピストンリング３４の内周面を前記インサート部材２０の外周面に摺接させてもよい。
その他の構成は図１に示す第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
かかる第７実施例によれば、インサート部材２０とタービンケーシング１０との嵌合部のガス漏れを、この嵌合部に嵌挿したピストンリング３４によって確実に防止できる。
図９は本発明の第８実施例を示す図２対応図である。
この第８実施例においては、前記インサート部材２０の内周面に形成した溝内にピストンリング３５を嵌挿し、該ピストンリング３５の内周面を前記ノズルマウント４の外周面に摺接させている。あるいは、前記ノズルマウント４の外周面に形成した溝内にピストンリング３５を嵌挿し、該ピストンリング３５の外周面を前記インサート部材２０の内周面に摺接させてもよい。
その他の構成は図１に示す第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
かかる第８実施例によれば、前記ピストンリング３５によって、インサート部材２０の内周とノズルマウント４の外周との嵌合部におけるガス漏れを確実に防止できる。また、ピストンリング３５は相手部品にそれ程大きな力を発生させないため、該ピストンリング３５の嵌挿によるノズルマウント４の変形等を懸念する必要がない。
この第８実施例においては、前記インサート部材２０の内周面に形成した溝内にピストンリング３５を嵌挿し、該ピストンリング３５の内周面を前記ノズルマウント４の外周面に摺接させている。あるいは、前記ノズルマウント４の外周面に形成した溝内にピストンリング３５を嵌挿し、該ピストンリング３５の外周面を前記インサート部材２０の内周面に摺接させてもよい。
その他の構成は図１に示す第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
かかる第８実施例によれば、前記ピストンリング３５によって、インサート部材２０の内周とノズルマウント４の外周との嵌合部におけるガス漏れを確実に防止できる。また、ピストンリング３５は相手部品にそれ程大きな力を発生させないため、該ピストンリング３５の嵌挿によるノズルマウント４の変形等を懸念する必要がない。
図１０は本発明の第９実施例を示すタービンケーシング部の要部縦断面図である。
この第９実施例においては、タービンケーシング１０の前記スクロール１１内周部を、従来のタービンケーシングのように外周側への突出部を有しない軸方向に直状の開口部に形成するとともに、該開口部に外周側への突出部３６ｙがスクロール１１の内面の一部を構成するインサートシュラウド３６を取付け、ノズルマウント４にノズルサポート５を介して連結される環状のノズルプレート６の支持部３６ｚを前記インサートシュラウド３６の内部に形成している。該インサートシュラウド３６は、内周のインロー部３６ａにて前記タービンケーシング１０と位置決めされている。
そして、該インサートシュラウド３６は、前記ノズルプレート６の内側に配置され、円周方向に沿って複数個設けられたスクリューキャップ３７によってタービンケーシング１０の開口部端面に固定されている。
この第９実施例においては、タービンケーシング１０の前記スクロール１１内周部を、従来のタービンケーシングのように外周側への突出部を有しない軸方向に直状の開口部に形成するとともに、該開口部に外周側への突出部３６ｙがスクロール１１の内面の一部を構成するインサートシュラウド３６を取付け、ノズルマウント４にノズルサポート５を介して連結される環状のノズルプレート６の支持部３６ｚを前記インサートシュラウド３６の内部に形成している。該インサートシュラウド３６は、内周のインロー部３６ａにて前記タービンケーシング１０と位置決めされている。
そして、該インサートシュラウド３６は、前記ノズルプレート６の内側に配置され、円周方向に沿って複数個設けられたスクリューキャップ３７によってタービンケーシング１０の開口部端面に固定されている。
かかる第９実施例によれば、従来技術では、鋳造製のタービンケーシングのスクロールを鋳物のみで形成しているため、図１２のようにスクロールにアンダーカット部１１ｓを設けた場合には、スクロール中子を分割構造にする必要があるのに対し、スクロール１１を一部分割として、該スクロール１１内周部を外周側への突出部を有しない軸方向に直状の開口部に形成し、該開口部に外周側への突出部３６ｙがスクロール１１の内面の一部を構成するインサートシュラウド３６を取付けたことで、スクロール１１が軸方向に、よりオープンになる。
このように構成することで、インサートシュラウド３６によって、従来のようなアンダーカット部１１ｓを形成して良好な空力性能を維持しつつ、スクロール１１の中子を分割構造としない安価な鋳物形状でタービンケーシング１０を製作できる。
このように構成することで、インサートシュラウド３６によって、従来のようなアンダーカット部１１ｓを形成して良好な空力性能を維持しつつ、スクロール１１の中子を分割構造としない安価な鋳物形状でタービンケーシング１０を製作できる。
また、前記インサートシュラウド３６は複数のスクリューキャップ３７によってタービンケーシング１０に締着しているが、締着用の穴加工もタービンケーシング１０の他のボルト穴等と同一方向であることから、穴加工の方向を変更する段取りは不要であり、前記穴加工の加工工数の増加を最小限にできる。
また、前記インサートシュラウド３６の締結部はノズルプレート６の内側に相対しているため、スクリューキャップ３７はガス流路内には露出されず、該スクリューキャップ３７はガスに直接晒されない。従って、前記スクリューキャップ３７自体を安価な材料で製作できる。さらに、仮に前記スクリューキャップ３７が緩んでも、該スクリューキャップ３７はこれに隣接して配置されたノズルプレート６に押さえられるため、その締結を維持できる。
また、前記インサートシュラウド３６の締結部はノズルプレート６の内側に相対しているため、スクリューキャップ３７はガス流路内には露出されず、該スクリューキャップ３７はガスに直接晒されない。従って、前記スクリューキャップ３７自体を安価な材料で製作できる。さらに、仮に前記スクリューキャップ３７が緩んでも、該スクリューキャップ３７はこれに隣接して配置されたノズルプレート６に押さえられるため、その締結を維持できる。
尚、前記インサートシュラウド３６を、前記のような複数のスクリューキャップ３７を用いることなく、直接タービンケーシング１０に焼き嵌めなどによって固定しても良い。このように構成すれば、インサートシュラウド３６及びタービンケーシング１０双方のインロー部を長く取ることで、安定した締結が確保できる。
図１１は本発明の第１０実施例を示す図１対応図である。
この第１０実施例は、図１〜２に示す第１実施例と図１０に示す第９実施例とを組合せたもので、ノズルマウント４の外周に、環状に形成されたインサート部材２０を複数の固定用ねじ２１によって着脱可能に取付けるとともに、タービンケーシング１０のスクロール１１から軸受ハウジング１３側に開口して形成された取付穴１０ａに前記インサート部材２０の外周を嵌合して、該インサート部材２０を軸受ハウジング１３に取り付けた前記第１実施例の構成、及び、タービンケーシング１０のスクロール１１内周部を外周側への突出部を有しない軸方向に直状の開口部に形成するとともに、該開口部に外周側への突出部３６ｙが前記スクロール１１の内面の一部を構成するインサートシュラウド３６を取付け、ノズルマウント４にノズルサポート５を介して連結される環状のノズルプレート６の支持部３６ｚを前記インサートシュラウド３６の内部に形成した第９実施例の構成を組み合わせている。
かかる第１０実施例によれば、前記のような第１実施例の構成及び第９実施例の構成との相乗効果が得られ、より実用性に秀でた可変容量型排気ターボ過給機における可変ノズル機構部取付構造が得られる。
この第１０実施例は、図１〜２に示す第１実施例と図１０に示す第９実施例とを組合せたもので、ノズルマウント４の外周に、環状に形成されたインサート部材２０を複数の固定用ねじ２１によって着脱可能に取付けるとともに、タービンケーシング１０のスクロール１１から軸受ハウジング１３側に開口して形成された取付穴１０ａに前記インサート部材２０の外周を嵌合して、該インサート部材２０を軸受ハウジング１３に取り付けた前記第１実施例の構成、及び、タービンケーシング１０のスクロール１１内周部を外周側への突出部を有しない軸方向に直状の開口部に形成するとともに、該開口部に外周側への突出部３６ｙが前記スクロール１１の内面の一部を構成するインサートシュラウド３６を取付け、ノズルマウント４にノズルサポート５を介して連結される環状のノズルプレート６の支持部３６ｚを前記インサートシュラウド３６の内部に形成した第９実施例の構成を組み合わせている。
かかる第１０実施例によれば、前記のような第１実施例の構成及び第９実施例の構成との相乗効果が得られ、より実用性に秀でた可変容量型排気ターボ過給機における可変ノズル機構部取付構造が得られる。
本発明によれば、タービンケーシングの熱変形や該タービンケーシングに加わる外力の影響を受けることなく、ノズルマウント、ノズルベーンを含むノズル組立品を堅固な支持構造とするとともに、スクロール部の形態を解放形態に近くして簡素化することによって、前記ノズル組立品の組立を容易化しタービンケーシング鋳造時のスクロール中子数を減少してタービンケーシングの生産性を向上した可変容量型排気ターボ過給機を提供できる。
１ レバープレート
２ ノズルベーン
０２ ノズル軸
３ ドライブリング
４ ノズルマウント
５ ノズルサポート
６ ノズルプレート
１０ タービンケーシング
１０ａ 取付穴
１１ スクロール
１２ タービンロータ
１３ 軸受ハウジング
２０ インサート部材
２１ 固定用ねじ
２２ ネイルピン
２６ ノズルマウント一体型インサート部材
２８ カップリング
２９ スナップリング
３０ｓ ねじ部
３２ ドライブピン
３３ 溶接部
３４，３５ ピストンリング
３６ インサートシュラウド
３７ スクリューキャップ
１００ 可変ノズル機構
２ ノズルベーン
０２ ノズル軸
３ ドライブリング
４ ノズルマウント
５ ノズルサポート
６ ノズルプレート
１０ タービンケーシング
１０ａ 取付穴
１１ スクロール
１２ タービンロータ
１３ 軸受ハウジング
２０ インサート部材
２１ 固定用ねじ
２２ ネイルピン
２６ ノズルマウント一体型インサート部材
２８ カップリング
２９ スナップリング
３０ｓ ねじ部
３２ ドライブピン
３３ 溶接部
３４，３５ ピストンリング
３６ インサートシュラウド
３７ スクリューキャップ
１００ 可変ノズル機構
Claims (11)
- エンジンからの排気ガスをタービンケーシングに形成されたスクロール内、及び該スクロールの内周側に配置された複数のノズルベーンを通して該ノズルベーンの内周側に設けられたタービンロータに作用させるとともに、前記複数のノズルベーンを環状のノズルマウントに回動可能に支持して該ノズルベーンの翼角を変化させることにより前記タービンロータへの排気ガス流量を調整する可変ノズル機構を備えてなる可変容量型排気ターボ過給機において、前記ノズルマウントの外周に、環状に形成されたインサート部材を着脱可能に取付けるとともに、前記タービンケーシングのスクロールから軸受ハウジング側に開口して形成された取付穴に前記インサート部材の外周を嵌合して、該インサート部材を前記軸受ハウジングに取り付けたことを特徴とする可変容量型排気ターボ過給機における可変ノズル機構部取付構造。
- エンジンからの排気ガスをタービンケーシングに形成されたスクロール内、及び該スクロールの内周側に配置された複数のノズルベーンを通して該ノズルベーンの内周側に設けられたタービンロータに作用させるとともに、前記複数のノズルベーンを環状のノズルマウントに回動可能に支持して該ノズルベーンの翼角を変化させることにより前記タービンロータへの排気ガス流量を調整する可変ノズル機構を備えてなる可変容量型排気ターボ過給機において、前記ノズルマウントとインサート部材とを一体化してノズルマウント一体型インサート部材を構成し、前記タービンケーシングのスクロールから軸受ハウジング側に開口して形成された取付穴に前記ノズルマウント一体型インサート部材の外周を嵌合して、該ノズルマウント一体型インサート部材を前記軸受ハウジングに取り付けたことを特徴とする可変容量型排気ターボ過給機における可変ノズル機構部取付構造。
- 前記インサート部材に、前記ノズルマウント及びこれに装着される前記ノズルベーンを含む可変ノズル機構部材を取り付けて一体化したノズルマウント・インサート部材組立構造体を形成し、該ノズルマウント・インサート部材組立構造体を前記軸受ハウジングにボルト、取付ねじを含む締着部材により固定したことを特徴とする請求項２に記載の可変容量型排気ターボ過給機における可変ノズル機構部取付構造。
- 前記インサート部材の外周部に鍔部を形成し、該鍔部を前記タービンケーシング及び軸受ハウジングに形成された鍔部で挟持し、挟持部の外周をカップリングで流体蜜に接合したことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の可変容量型排気ターボ過給機における可変ノズル機構部取付構造。
- 前記タービンケーシングの軸受ハウジング側端部に形成されたリング溝にスナップリングを嵌挿し、該スナップリングの内側に前記軸受ハウジング及びインサート部材の外周部を挟み込み、該スナップリングの側面により前記軸受ハウジング及びインサート部材を前記タービンケーシングに固定したことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の可変容量型排気ターボ過給機における可変ノズル機構部取付構造。
- 前記タービンケーシングの取付穴にめねじを形成するとともに、前記インサート部材の外周におねじを形成し、前記めねじにおねじを螺合することにより前記インサート部材の外周部を前記タービンケーシングと軸受ハウジングとの間に固定したことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の可変容量型排気ターボ過給機における可変ノズル機構部取付構造。
- 前記インサート部材の外周部を前記軸受ハウジング及びタービンケーシングに溶接にて固着したことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の可変容量型排気ターボ過給機における可変ノズル機構部取付構造。
- 前記インサート部材の外周と前記タービンケーシングの取付穴の内周との間に流体シール用のピストンリングを嵌挿して、該ピストンリングの外周面を前記タービンケーシングの取付穴の内周面に摺接させたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の可変容量型排気ターボ過給機における可変ノズル機構部取付構造。
- 前記インサート部材の内周面と該内周面に対向する前記ノズルマウントの外周面との
間に流体シール用のピストンリングを嵌挿したことを特徴とする請求項１に記載の可変容量型排気ターボ過給機における可変ノズル機構部取付構造。 - エンジンからの排気ガスをタービンケーシングに形成されたスクロール内、及び該スクロールの内周側に配置された複数のノズルベーンを通して該ノズルベーンの内周側に設けられたタービンロータに作用させるとともに、前記複数のノズルベーンを環状のノズルマウントに回動可能に支持して該ノズルベーンの翼角を変化させることにより前記タービンロータへの排気ガス流量を調整する可変ノズル機構を備えてなる可変容量型排気ターボ過給機において、前記タービンケーシングの前記スクロール内周部を外周側への突出部を有しない軸方向に直状の開口部に形成するとともに、該開口部に外周側への突出部が前記スクロールの内面の一部を構成するインサートシュラウドを取付け、前記ノズルマウントにノズルサポートを介して連結される環状のノズルプレートの支持部を前記インサートシュラウドの内部に形成したことを特徴とする可変容量型排気ターボ過給機における可変ノズル機構部取付構造。
- エンジンからの排気ガスをタービンケーシングに形成されたスクロール内、及び該スクロールの内周側に配置された複数のノズルベーンを通して該ノズルベーンの内周側に設けられたタービンロータに作用させるとともに、前記複数のノズルベーンを環状のノズルマウントに回動可能に支持して該ノズルベーンの翼角を変化させることにより前記タービンロータへの排気ガス流量を調整する可変ノズル機構を備えてなる可変容量型排気ターボ過給機において、前記ノズルマウントの外周に、環状に形成されたインサート部材を着脱可能に取付けるとともに、前記タービンケーシングのスクロールから軸受ハウジング側に開口して形成された取付穴に前記インサート部材の外周を嵌合して、該インサート部材を前記軸受ハウジングに取り付け、さらに、前記タービンケーシングの前記スクロール内周部を外周側への突出部を有しない軸方向に直状の開口部に形成するとともに、該開口部に外周側への突出部が前記スクロールの内面の一部を構成するインサートシュラウドを取付け、前記ノズルマウントにノズルサポートを介して連結される環状のノズルプレートの支持部を前記インサートシュラウドの内部に形成したことを特徴とする可変容量型排気ターボ過給機における可変ノズル機構部取付構造。
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