JP2009019548A - 可変ノズル機構を備えたターボチャージャ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本願発明は、一体成型した可変ノズルベーンを、ノズルリングに装着できるようにした。
【解決手段】ベーン１９はベーン軸１８の中心に対してノズルリング１２の半径方向に変位した配置で一体成型されている。外側リング１４を水平に保持し、ベーン１９が外側リング１４の上方に位置するようにしてベーン軸１８を半円溝１６に嵌合する。ベーン１９はノズルリング１２の一部である外側リング１４の半径方向と直角な方向に向けることにより、外側リング１４の内周面１４ａよりも外方側に配置される。内側リング１５の半円溝１７をベーン軸１８に合わせてベーン１９側から外側リング１４の内周面１４ａに挿入する。ベーン１９はその全体が内周面１４ａよりも外側リング１４の外周側に位置しているので、挿入作業は支障なく行われる。内周面１４ａと外周面１５ａは溶接により結合され、可変ノズルユニット２２が形成される。
【選択図】図２

Description

本願発明は、流体通路の流路面積を調整する可変ノズル機構を備えた内燃機関に用いられるターボチャージャ及びその製造方法に関するものである。

特許文献１に開示されたターボチャージャは、共通のシャフト２０の一端側にコンプレッサー羽根車１８を備えたコンプレッサー部分１６と他端側にタービン羽根車１４を備えたタービン部分１２とから構成されている。タービン部分１２の入口ハウジング２４と出口ハウジング２８の接触部には、入口ハウジング２４側にＵ字状の中ぐり４６が複数形成されている。案内羽根３４は翼状部分３６、シャフト部分３８、アーム部分４０及びピン部分４２を有し、精密鋳造等により一体構造で構成されている。案内羽根３４のシャフト部分３８が中ぐり４６のＵ字状溝内に完全に収容された状態で、出口ハウジング２８の外周面は入口ハウジング２４の内周面に嵌合され、溶接等で固定される。

従って、案内羽根３４は翼状部分３６がタービン羽根車１４に向けて開口する排気ガス通路内に配置されるとともにアーム部分４０が空間４７内に配置された状態で入口ハウジング２４と出口ハウジング２８の間に回転可能に支承される。また、案内羽根３４はアクチュエータリング５０によりピン部分４２を介して翼状部分３６が回転されることにより前記排気ガス通路の流路面積を変更し、タービン羽根車１４に供給する排気ガス量を調整することができる。なお、特許文献１では中ぐり４６を前記したＵ字状溝でなく、入口ハウジング２４及び出口ハウジング２８にそれぞれ半円状の溝を形成しても良い旨が記載されている。

特許文献２に開示されたターボチャージャの排気量調整機構１の構成は前記特許文献１のターボチャージャの構成とほぼ同一である。即ち、可動翼ベーン作動リンク３は一体的に成形された棒状部３ａ、棒状部３ａの一端側に備えた翼部３Ａ、他端側に備えた連結部３ｂ及び突起部３ｃから構成され、マウント基材２Ｂの内周面にはＵ字状の凹部２ｃが複数形成されている。従って、棒状部３ａが凹部２ｃ内に完全に嵌合された状態でマウント基材２Ｂの内周面にノズル基材２Ａの外周面を圧入することにより凹部２ｃの開口側が閉じられ、可動翼ベーン作動リンク３は回転可能に支承される。

特許文献１や特許文献２の構造によれば、翼状部分３６、シャフト部分３８、アーム部分４０及びピン部分４２を一体成型する、あるいは、棒状部３ａ、翼部３Ａ、結合部３ｂ及び突起部３ｃを一体成型して案内羽根３４や可変翼ベーン作動リンク３を形成してから組み付けることができるので、組み付けが容易であるという利点がある。

しかしながら、特許文献１や特許文献２の構造では、一体成型したベーン部材を複数に分割したタービンハウジングで支持する構造となっているため、比較的大きな部材であるタービンハウジングを複数の部材に分けて製造しなくてはならない。そのため、複数の鋳型を準備する等、手間のかかる作業が必要であった。

一方、特許文献３に開示されたターボチャージャは、ノズルリング４３を貫通しているピン２１とピン２１の一端に嵌合したアーム４４と他端に連結されたベーン４２を備えており、アーム４４を回動させることで、ピン２１も回動し、ピン２１に連結されたベーン４２を回動させることができる。特許文献３の構造によれば、ベーン部材がノズルリング４３によって支持されているため、特許文献１や特許文献２のようにタービンハウジングを複数の部材に分けて製造する必要がない。
特開昭６２−１６２７２９号公報 特開昭２００１−７３７８７号公報 特開２００６−１７７３１８号公報

しかしながら、特許文献３に開示されたターボチャージャにおいて、アーム４４、ピン２１及びベーンを一体成型してからノズルリング４３に組み付けようとした場合、ベーン４２やアーム４４が邪魔になるので、組み付けが不可能である。

本発明の目的は、一体成型した可変ノズルベーンを、ノズルリングに装着することのできる可変ノズル機構を備えたターボチャージャ及びその製造方法の提供に有る。

請求項１に記載の本願発明は、タービンハウジング内に配設したタービンホイールを排気ガス等の流体によって回転させるとともにコンプレッサーハウジング内に配設したコンプレッサーホイールによって吸気等の流体を圧縮する機構及び前記タービンホイールへの排気ガス供給通路又は前記コンプレッサーホイールからの流体排出通路等の流体通路の流路面積を制御する可変ノズル機構を備えたターボチャージャにおいて、前記可変ノズル機構は、前記流体通路内に配置されるベーン、前記ベーンを一端側に保持するベーン軸及び前記ベーン軸を少なくとも有する可変ノズルベーンと、前記ベーン軸を回転可能に支承する大径の外側リング及び小径の内側リングから成るノズルリングと、前記ベーン軸を回転駆動する駆動部とによって構成し、前記ノズルリングには、前記ノズルリングの厚さ方向に貫通し、前記ベーン軸を直接的若しくは間接的に支持する貫通孔が複数形成されており、前記貫通孔は、前記外側リングの内周面及び前記内側リングの外周面の少なくともどちらか一方に形成された厚さ方向に貫通する溝を含み、前記ベーンを回転させた際、前記ベーン全体が前記外側リングの内周面よりも前記外側リングの外周面側に位置する、若しくは前記内側リングの外周面よりも前記内側リングの内周面側に位置することがあるように、前記ベーン軸の中心が前記ベーンの幅方向中央部に対して前記ベーンの幅方向に変位した配置で、前記ベーンと前記ベーン軸が一体成型されていることを特徴とする。
なお、ベーンの幅方向中央部とは、ベーンの長手方向に延びる２辺に交わるとともに前記２辺に対する角度が同じになるような線分の中間点を指す。また、ベーンの幅方向とは、流体が流れる面同士を結ぶ方向を指す。

請求項１記載の本願発明によれば、一体成型した可変ノズルベーンをノズルリングに装着することができる。

請求項２に記載の本願発明は、前記ノズルリングに形成された貫通孔は、前記外側リングの内周面及び前記内側リングの外周面のそれぞれに形成された半円溝よりなり、前記半円溝により前記ベーン軸を直接支持することを特徴とするため、前記ベーン軸と前記半円溝との間の隙間を可及的に小さくすることができ、その隙間に排気ガス中のカーボンが入りにくくなる。

請求項３に記載の本願発明は、前記ベーン軸の中心は、前記ベーンの空力中心から前記ベーンの長手方向の両方向においてそれぞれ最も距離の遠い両最遠部と前記ベーンの空力中心とをそれぞれ結んだ線分上において、それぞれの線分の長さの８割の距離を前記空力中心から前記それぞれの最遠部側に離れた２つの位置の間の範囲における前記ベーンの幅方向に配置されていることを特徴とするため、一体成型した可変ノズルベーンをノズルリングに装着することができる。

請求項４に記載の本願発明は、前記流体通路は前記タービンホイールへの流体供給通路であり、前記流体は排気ガスであることを特徴とするため、タービンホイールへの排気ガス供給量の調整を良好に行うことができる。

請求項５に記載の本願発明は、タービンハウジング内に配設したタービンホイールを排気ガス等の流体によって回転させるとともにコンプレッサーハウジング内に配設したコンプレッサーホイールによって吸気等の流体を圧縮する機構及び前記タービンホイールへの排気ガス供給通路又は前記コンプレッサーホイールからの流体排出通路等の流体通路の流路面積を制御する可変ノズル機構を備えたターボチャージャにおいて、前記可変ノズル機構は、前記流体通路内に配置されるベーン、前記ベーンを一端側に保持するベーン軸及び前記ベーン軸を少なくとも有する可変ノズルベーンと、前記ベーン軸を回転可能に支承する大径の外側リング及び小径の内側リングから成るノズルリングと、前記ベーン軸を回転駆動する駆動部とによって構成し、前記ノズルリングには、前記ノズルリングの厚さ方向に貫通し、前記ベーン軸を直接的若しくは間接的に支持する貫通孔が複数形成されており、前記貫通孔は、前記外側リングの内周面及び前記内側リングの外周面の少なくともどちらか一方に形成された厚さ方向に貫通する溝を含み、前記ベーンを回転させた際、前記ベーン全体が前記外側リングの内周面よりも前記外側リングの外周面側に位置する、若しくは前記内側リングの外周面よりも前記内側リングの内周面側に位置することがあるように、前記ベーン軸の中心が前記ベーンの幅方向中央部に対して前記ベーンの幅方向に変位した配置で、前記ベーンと前記ベーン軸が一体成型され、前記ベーンと前記ベーン軸が一体成型された可変ノズルベーンを、前記ベーン全体が前記外側リングの内周面よりも前記外側リングの外周面側に位置する、若しくは前記内側リングの外周面よりも前記内側リングの内周面側に位置した状態で、前記ベーン軸を前記外側リング及び前記内側リングのいずれか一方の溝に合わせ、その後他方を前記ベーン側から挿入し、ノズルリングに形成された貫通孔に前記ベーン軸を嵌合させるようにして両者を嵌合固定し、前記ノズルリング及び前記可変ノズルベーンを前記流体通路に装着することを特徴とする。

請求項５記載の本願発明によれば、一体成型した可変ノズルベーンをノズルリングに装着することができる。

請求項６に記載の本願発明は、前記ノズルリングに形成された貫通孔は、前記外側リングの内周面及び前記内側リングの外周面のそれぞれに形成された半円溝よりなり、前記半円溝により前記ベーン軸を直接支持することを特徴とするため、前記ベーン軸と前記半円溝との間の隙間を可及的に小さくすることができ、その隙間に排気ガス中のカーボンが入りにくくなる。

請求項７に記載の本願発明は、前記ベーン軸の中心は、前記ベーンの空力中心から前記ベーンの長手方向の両方向においてそれぞれ最も距離の遠い両最遠部と前記ベーンの空力中心とをそれぞれ結んだ線分上において、それぞれの線分の長さの８割の距離を前記空力中心から前記それぞれの最遠部側に離れた２つの位置の間の範囲における前記ベーンの幅方向に配置されていることを特徴とするため、一体的に結合した可変ノズルベーンをノズルリングに装着することができる。

請求項８に記載の本願発明は、前記ベーンを回転させた際、前記ベーン全体が前記外側リングの内周面よりも前記外側リングの外周面側に位置することがあるように、前記ベーンが前記ベーン軸の中心に対して変位した配置で、前記ベーンと前記ベーン軸が一体形成され、前記ベーン軸を前記外側リングの半円溝に合わせた後、前記ベーン軸に前記内側リングの半円溝を合わせて前記ベーン側から挿入し、嵌合するとともに前記外側リングに前記内側リングを固定して前記可変ノズルユニットを形成したことを特徴とするため、前記可変ノズルユニットの組み付け時に内周部の空間の存在により内側リングを保持し易く、外側リングに対する内側リングの挿入、嵌合作業が容易である。

本願発明によれば、一体成型した可変ノズルベーンを、ノズルリングに装着することのできる可変ノズル機構を備えたターボチャージャを得ることができる。

以下、本願発明の実施形態を図１〜図４、図９〜図１０に基づいて説明する。
図１に示したターボチャージャは、タービンハウジング１、コンプレッサーハウジング２及び両ハウジング１、２を繋ぐベアリングハウジング３によって構成されている。

タービンハウジング１内には複数の羽根４を備えたタービンホイール５が回転可能に配設され、タービンホイール５と一体のシャフト６は軸受７を介してベアリングハウジング３に回転可能に支持されている。タービンホイール５の周囲には渦巻状に延びるスクロール通路８が形成され、羽根４と対向する位置に環状の排気ガス供給通路９が開口されている。スクロール通路８は図示しない内燃機関の燃焼室から排出される排気ガスの排気通路と連通しているため、スクロール通路８内に流れ込む排気ガスは排気ガス供給通路９から羽根４に吹き付けられ、タービンホイール５を回転する。羽根４に吹き付けられた排気ガスは排気出口１０から排出され、図示しない触媒コンバータへ送られる。

排気ガス供給通路９はスクロール通路８に接続するタービンハウジング１の内壁１１と内壁１１と対向するようにタービンハウジング１内に固定的に装着されたノズルリング１２の側壁とによって形成されている。また、ノズルリング１２は可変ノズルベーン１３を回転可能に支承する支持手段を構成している。具体的には、ノズルリング１２は外側リング１４及び内側リング１５から構成され、図４（ａ）に明示されるように外側リング１４の内周面１４ａにはノズルリング１２の半径方向に延びる１２個の半円溝１６が形成され、図４（ｃ）に明示されるように内側リング１５の外周面１５ａにはノズルリング１２の半径方向に延びる１２個の半円溝１７が形成されている。各半円溝１６、１７は同一間隔で放射状に配置され、かつノズルリング１２の厚さ方向に貫通しているため、内側リング１５を外側リング１４に嵌合した時各半円溝１６と半円溝１７とは対向して一致し、断面が円形である貫通孔を形成する。各半円溝１６、１７の径は下記する可変ノズルベーン１３のベーン軸１８の径に対応しており、可変ノズルベーン１３の円滑な回転を許容する範囲で近似した値に設定されている。即ち、各半円溝１６、１７とベーン軸１８との間の隙間が可能な限り小さくなるように設定されている。

一方、可変ノズルベーン１３は半円溝１６、１７の数に対応して１２個使用され、図４（ｂ）に明示されるように、ベーン軸１８、ベーン軸１８の一端に設けたベーン１９及びベーン軸１８の他端に設けた被動アーム２０を備えるとともに一体成型により構成されている。なお、ベーン軸１８とベーン１９は直結されており、カーボン等がベーン軸１８とノズルリング１２の半円溝１６、１７の間の隙間に入らないようにするための円形板等は介在されていない。ベーン１９は排気ガス供給通路９の通路幅にほぼ一致する程度の幅を有し（図１参照）、また可変ノズルベーン１３が排気ガス供給通路９を閉鎖する方向に回転した時各ベーン１９の長手方向の両端が重なる長さを有する（図２の破線参照）。また、ベーン軸１８の中心がベーン１９の幅方向中央部に対してベーンの幅方向に変位して配置され、その変位状態は、可変ノズルベーン１３をノズルリング１２に装着した際の、可変ノズルベーン１３とノズルリング１２との関係を前提に設定されている。即ち、その変位量は、ベーン１９の向きをノズルリング１２の半径方向と直角の方向に向けた場合（図２において破線で表されたベーン１９）、ベーン１９全体が外側リング１４の内周面１４ａよりも外側リング１４の外周側に位置するように設定されている。また、その際の変位方向は、図４（ｄ）に明示されるように、ベーン１９がノズルリング１２の半径方向で外側リング１４側に有る。なお、ベーン１９の幅方向とは、図９に示したベーン１９の流体が流れる長手方向に延びる面、即ち辺Ｃ及び辺Ｄに交わる方向をいう。弁１９の幅方向中央部とは、図９に示すように、ベーン１９の長手方向に延びる２辺Ｃ及びＤに交わるとともに辺Ｃ及び辺Ｄに対する角度Ｆ１及びＦ２が同じになるような線分Ｅ１の中間点（線分Ｅ１においてはＧ１＝Ｇ２となる点）を指す。さらに、ベーン１９の幅方向中央部は、線分Ｅ１と同様な線分を無数引き、それらの線分の中間点を結んだ線Ａで示している。また、図１０に示すように、ベーン１９の空力中心Ｈとベーン１９の長手方向の両方向における最遠部Ｋ、Ｌとを結んだ線分をそれぞれＳ、Ｒとし、それぞれの線分Ｓ、Ｒの長さＩ、Ｊにおける空力中心Ｈからの８割の距離、即ち４／５Ｉ、４／５Ｊの位置をＭ、Ｐとする。ベーン軸１８の中心Ｂは、両位置Ｍ、Ｐの範囲内においてベーンの幅方向に配置されている。
被動アーム２０はベーン軸１８と接続する一端側がベーン軸１８よりも若干大径に形成され、他端側に円形の被動部２１を有する板状に形成され、ベーン軸１８の軸線に対して直角の方向に延出している。

図４（ａ）〜図４（ｄ）を参照し、可変ノズルユニット２２の形成について説明する。
図４（ａ）に示した外側リング１４を水平に保持して、 図４（ｂ）に示した可変ノズルベーン１３のベーン１９が外側リング１４の上方（図４（ａ）において紙面手前側）に位置するようにしてベーン軸１８を各半円溝１６に嵌合する。この時、ベーン１９の向きはノズルリング１２の一部である外側リング１４の半径方向と直角な方向に向けることにより、図４（ｄ）あるいは図２において破線で表されたベーン１９に見られるように、外側リング１４の内周面１４ａよりも外方側に配置される。次に図４（ｃ）に示した内側リング１５の中心側空洞部１５ｂを把持して半円溝１７をベーン軸１８に合わせながら外周面１５ａをベーン１９側から外側リング１４の内周面１４ａに挿入し、嵌合する。内側リング１５を外側リング１４に挿入する工程では、ベーン１９全体が内周面１４ａよりも外側リング１４の外周側に位置しているため、挿入作業は支障なく行うことができる。外側リング１４と内側リング１５の嵌合が終了すると、内周面１４ａと外周面１５ａの間を溶接により結合し、図４（ｄ）に示した可変ノズルユニット２２が形成される。

可変ノズルユニット２２は被動アーム２０が図１の左側に位置するようにしてベアリングハウジング３に装着し、３箇所に穿設したボルト孔２３にボルト２４を通して固定する（図２及び図４（ａ）参照）。この状態でタービンハウジング１を図１の右側からベアリングハウジング３に装着し、ボルト２５によって固定する。従って、ベーン１９は排気ガス供給通路９内に配置され、被動アーム２０はベアリングハウジング３の側面に形成されている環状空間２６内に配置される。

環状空間２６内には、駆動リング２７が配置され、ベアリングハウジング３の一部に回転可能に支持されている。図３に示すように、駆動リング２７はその外周面２７ａに可変ノズルベーン１３の数と同数のＵ字状溝２８を有しており、被動アーム２０の被動部２１が嵌合する。また、駆動リング２７にはＵ字状溝２８の間の適宜位置に被動用Ｕ字状溝２９が１箇所形成され、リンク３０と一体の駆動ピン３１が嵌合している。リンク３０はベアリングハウジング３の側壁の一部に回転可能に支持された軸３２の一端に固定されている。軸３２の他端はベアリングハウジング３の側壁外方に突出し、その突出部にアクチュエータ３３に連結したリンク３４が固定されている。従って、アクチュエータ３３が適宜指令に基づき作動すると、リンク３４の一方向又は他方向への回転により軸３２、リンク３０、駆動ピン３１及び駆動リング２７を介して被動アーム２０が回転され、ベーン１９は図２に示した実線位置と破線位置との間の適宜位置に回動される。ベーン１９の回動は周知のように、ベーン１９間の通路面積を変更し、排気ガスの供給量を調整することができる。なお、被動アーム２０、駆動リング２７、リンク３０、駆動ピン３１、軸３２及びアクチュエータ３３は本願発明で説明する可変ノズル機構の駆動部を構成するものである。

タービンホイール５と一体のシャフト６はコンプレッサーハウジング２内に突出し、その先端部に羽根３５を備えたコンプレッサーホイール３６がナット３７により固定されている。コンプレッサーホイール３６はタービンホイール５の回転によって回転され、吸気通路３８から導入される空気等の吸気を羽根３５によって圧縮し、外周側に配設された流体排出通路３９に送り出す。流体排出通路３９はコンプレッサーハウジング２内に形成される渦巻状のコンプレッサー通路４０に連通し、コンプレッサー通路４０内でさらに圧縮された流体は図示しない内燃機関の燃焼室へ送られる。

以上のように構成された本願発明の実施形態の作用を以下に説明する。
図４（ａ）〜図４（ｄ）において説明したように、可変ノズルベーン１３はベーン１９がノズルリング１２の半径方向で見てベーン軸１８の中心軸に対して外側リング１４側にずらした配置で構成されている。このため、外側リング１４及び内側リング１５にベーン軸１８の径に限りなく近づけて半円溝１６及び１７を形成することができる。即ち、ベーン軸１８を外側リング１４の半円溝１６に装着した時、ベーン１９をノズルリング１２の半径方向と直角な方向に向けることでベーン１９全体を外側リング１４の内周面１４ａよりも外側リング１４の外周側に位置させることができるので内側リング１５を外側リング１４に支障なく容易に嵌合することができ、外側リング１４及び内側リング１５を固定すれば可変ノズルユニット２２が形成される。このようにして形成された可変ノズルユニット２２は、半円溝１６及び１７とベーン軸１８との間にベーン軸１８の回転に必要な最小限の隙間を形成することができる。

従って、可変ノズルユニット２２を装着したターボチャージャでは、排気ガス供給通路９を流れる排気ガスがベーン軸１８と半円溝１６、１７との間の隙間に入り込みにくくなり、従来のように排気ガス中に含まれるカーボン等の不純物の堆積が無く、ベーン１９の回動による正確な排気ガスの流量調整を持続させることができる。

本願発明は、前記した実施形態の構成に限定されるものではなく本願発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、次のように実施することができる。

（１）ベーン軸１８に取り付けたベーン１９の変位方向は、ノズルリング１２の半径方向であれば内側リング１５側であっても良く、その場合には、ベーン１９を回動させた場合に、ベーン１９全体が内側リング１５の外周面１５ａよりも内側リング１５の内周側に位置することがあるようにベーン１９をベーン軸１８に対して取り付ける必要がある。この場合の可変ノズルユニット２２の形成順序は次の通りである。まず、内側リング１５を水平に配置する。次に、可変ノズルベーン１３のベーン１９が内側リング１５の上方に位置するようにしてベーン軸１８を内側リング１５の半円溝１７に装着する。この時、ベーン１９はノズルリング１２の半径方向と直角な方向に向けておく。次に、外側リング１４を把持し、半円溝１６をベーン軸１８に合わせてベーン１９側から内側リング１５に装着し、嵌合する。その後、外側リング１４と内側リング１５とを溶接等により固定することによって可変ノズルユニット２２が形成される。このような構成であっても前記実施形態と同等の作用効果が得られる。
（２）本願発明の駆動部は前記実施形態に示した構成に限らず、例えばアクチュエータ３３に連結したリンクが駆動リング２７に直接接続して駆動するなど、種々の形態で構成することができる。
（３）前記実施形態は可変ノズルユニット２２をタービンハウジング１の排気ガス供給通路９に実施した例を説明したが、可変ノズルユニット２２をコンプレッサーハウジング２の流体排出通路３９において実施することが可能である。この場合は、コンプレッサーホイール３６の羽根３５によって圧縮された流体がベーン軸１８の周囲の隙間から漏洩することを抑制することができる。
（４）前記実施形態は、ベーンがノズルリングの半径方向に対して直角になった時に、ベーン全体が外側リングの内周面よりも外側ノズルリングの外周側に位置する、若しくは内側リングの外周面よりも内側リングの内周側に位置するようになっていたが、直角となった時だけでなくてもよく、直角に対して少し角度が小さかったり大きかったりする時であっても良い。
（５）前記実施形態は駆動リング２７により可変ノズルベーン１３の被動アーム２０を動かすことで、被動アーム２０に対してベーン軸１８とともに一体成型されたベーン１９を回転させるようにしていたが、ベーン１９を回転させる構造はその構造に限定されない。例えば、可変ノズルベーンをベーン軸とベーンのみを一体成型することで形成するとともに、ベーン軸の外周面と駆動リングの外周面に相互に嵌合可能なギアの歯を形成し、駆動リングを回転させることでベーン軸とともにベーンを回転させるようにしてもよい。
（６）前記実施形態は外側リング１４と内側リング１５の両方に半円溝１６，１７を形成することで断面が円形である貫通孔を形成していたが、例えば図５（ａ）に示すように、外側リング４１にＵ字状溝４２を形成し、図５（ｂ）に示すように、内側リング４３に半円溝４４を形成した突起４５を形成し、両者を嵌合することで、図５（ｃ）に示すように、断面が円形である貫通孔４６を形成するようにしても良い。また、その場合、内側リング４３に形成された突起４５を省略してもよい。また他にも、図６に示すように、外形が四角柱からなるすべり軸受４７に形成された断面円形の貫通孔４８にベーン軸１８を挿入し、そのすべり軸受４７を外側リング４９に形成された断面四角形の溝部５０及び内側リング５１に形成された断面四角形の溝部５２に嵌合させるようにしてもよい。
（７）前記実施形態では、ベーン軸１８の中心からベーン１９をずらした配置でベーン１９とベーン軸１８を一体成型していたが、それに限定されず、例えば、図６に示した構造等においては、図７に示すように、ベーン５３の幅方向中央部Ａに対してベーン軸５４の中心をノズルリングの径方向外側にずらした配置になるようにベーン５３とベーン軸５４を一体成型してもよい。そうすることで、内側リング５１と外側リング４９が嵌合可能となる。
（８）図８（ａ）に示すように、外側リング５５の内周面の下端部から内側に突出する突起５６を全周に渡って形成するとともに、内側リング５７の外周面の下端部にその突起５６に対応する形状の溝５８を全集に渡って形成し、外側リング５５の上側から内側リング５７を嵌合させて、図８（ｂ）に示すように組みつけるような構造にしてもよい。このような構造にすることで、内側リング５７が外側リング５５から抜け落ちることが防止できる。また逆に、内側リングの外周面下端部から外周側に突出するように突起を形成するとともに、外側リングの内周面の下端部に溝を形成してもよい。

ターボチャージャの概観を示す断面図である。 図１のＡ矢視方向で見たノズルリングの側面図である。 図１のＢ矢視方向で見たノズルリングの側面図である。 可変ノズルユニット形成の説明図で、（ａ）は外側リングを示す側面図である。（ｂ）は可変ノズルベーンを示す斜視図である。（ｃ）は内側リングを示す側面図である。（ｄ）は形成された可変ノズルユニットの一部を示す一部断面図である。 ノズルリングに関する変形例の説明図で、（ａ）は外側リングを示す側面図である。（ｂ）は内側リングを示す側面図である。（ｃ）は外側リングと内側リングを組み付けた状態を示す側面図である。 ノズルリングに関する他の変形例の説明図である。 可変ノズルユニットに関する変形例の説明図である。 ノズルリングに関する更に他の変形例の説明図で、（ａ）は外側リングと内側リングの組み付け前の状態を示す断面図である。（ｂ）は外側リングと内側リングの組み付け後の状態を示す断面図である。 ベーンとベーン軸の配置関係を説明する説明図である。 ベーンとベーン軸の配置関係を説明する説明図である。

符号の説明

１ タービンハウジング
２ コンプレッサーハウジング
３ ベアリングハウジング
５ タービンホイール
９ 排気ガス供給通路
１２ ノズルリング
１３ 可変ノズルベーン
１４，４１，５５ 外側リング
１５，４３，５７ 内側リング
１６、１７ 半円溝
１８，５４ ベーン軸
１９，５３ ベーン
２０ 被動アーム
２２ 可変ノズルユニット
２７ 駆動リング
２９ 被動用Ｕ字状溝
３３ アクチュエータ
３６ コンプレッサーホイール
３９ 流体排出通路
Ａ ベーンの幅方向中央部
Ｈ ベーンの空力中心
Ｋ，Ｌ 最遠部

Claims (8)

1. タービンハウジング内に配設したタービンホイールを排気ガス等の流体によって回転させるとともにコンプレッサーハウジング内に配設したコンプレッサーホイールによって吸気等の流体を圧縮する機構及び前記タービンホイールへの排気ガス供給通路又は前記コンプレッサーホイールからの流体排出通路等の流体通路の流路面積を制御する可変ノズル機構を備えたターボチャージャにおいて、
   前記可変ノズル機構は、前記流体通路内に配置されるベーン、前記ベーンを一端側に保持するベーン軸及び前記ベーン軸を少なくとも有する可変ノズルベーンと、前記ベーン軸を回転可能に支承する大径の外側リング及び小径の内側リングから成るノズルリングと、前記ベーン軸を回転駆動する駆動部とによって構成し、
   前記ノズルリングには、前記ノズルリングの厚さ方向に貫通し、前記ベーン軸を直接的若しくは間接的に支持する貫通孔が複数形成されており、
   前記貫通孔は、前記外側リングの内周面及び前記内側リングの外周面の少なくともどちらか一方に形成された厚さ方向に貫通する溝を含み、前記ベーンを回転させた際、前記ベーン全体が前記外側リングの内周面よりも前記外側リングの外周面側に位置する、若しくは前記内側リングの外周面よりも前記内側リングの内周面側に位置することがあるように、前記ベーン軸の中心が前記ベーンの幅方向中央部に対して前記ベーンの幅方向に変位した配置で、前記ベーンと前記ベーン軸が一体成型されていることを特徴とする可変ノズル機構を備えたターボチャージャ。
2. 前記ノズルリングに形成された貫通孔は、前記外側リングの内周面及び前記内側リングの外周面のそれぞれに形成された半円溝よりなり、前記半円溝により前記ベーン軸を直接支持することを特徴とする請求項１に記載の可変ノズル機構を備えたターボチャージャ。
3. 前記ベーン軸の中心は、前記ベーンの空力中心から前記ベーンの長手方向の両方向においてそれぞれ最も距離の遠い両最遠部と前記ベーンの空力中心とをそれぞれ結んだ線分上において、それぞれの線分の長さの８割の距離を前記空力中心から前記それぞれの最遠部側に離れた２つの位置の間の範囲における前記ベーンの幅方向に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の可変ノズル機構を備えたターボチャージャ。
4. 前記流体通路は前記タービンホイールへの流体供給通路であり、前記流体は排気ガスであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の可変ノズル機構を備えたターボチャージャ。
5. タービンハウジング内に配設したタービンホイールを排気ガス等の流体によって回転させるとともにコンプレッサーハウジング内に配設したコンプレッサーホイールによって吸気等の流体を圧縮する機構及び前記タービンホイールへの排気ガス供給通路又は前記コンプレッサーホイールからの流体排出通路等の流体通路の流路面積を制御する可変ノズル機構を備えたターボチャージャにおいて、
   前記可変ノズル機構は、前記流体通路内に配置されるベーン、前記ベーンを一端側に保持するベーン軸及び前記ベーン軸を少なくとも有する可変ノズルベーンと、前記ベーン軸を回転可能に支承する大径の外側リング及び小径の内側リングから成るノズルリングと、前記ベーン軸を回転駆動する駆動部とによって構成し、
   前記ノズルリングには、前記ノズルリングの厚さ方向に貫通し、前記ベーン軸を直接的若しくは間接的に支持する貫通孔が複数形成されており、
   前記貫通孔は、前記外側リングの内周面及び前記内側リングの外周面の少なくともどちらか一方に形成された厚さ方向に貫通する溝を含み、
   前記ベーンを回転させた際、前記ベーン全体が前記外側リングの内周面よりも前記外側リングの外周面側に位置する、若しくは前記内側リングの外周面よりも前記内側リングの内周面側に位置することがあるように、前記ベーン軸の中心が前記ベーンの幅方向中央部に対して前記ベーンの幅方向に変位した配置で、前記ベーンと前記ベーン軸が一体成型され、
   前記ベーンと前記ベーン軸が一体成型された可変ノズルベーンを、前記ベーン全体が前記外側リングの内周面よりも前記外側リングの外周面側に位置する、若しくは前記内側リングの外周面よりも前記内側リングの内周面側に位置した状態で、前記ベーン軸を前記外側リング及び前記内側リングのいずれか一方の溝に合わせ、その後他方を前記ベーン側から挿入し、ノズルリングに形成された貫通孔に前記ベーン軸を嵌合させるようにして両者を嵌合固定し、
   前記ノズルリング及び前記可変ノズルベーンを前記流体通路に装着することを特徴とする可変ノズル機構を備えたターボチャージャの製造方法。
6. 前記ノズルリングに形成された貫通孔は、前記外側リングの内周面及び前記内側リングの外周面のそれぞれに形成された半円溝よりなり、前記半円溝により前記ベーン軸を直接支持することを特徴とする請求項５に記載の可変ノズル機構を備えたターボチャージャの製造方法。
7. 前記ベーン軸の中心は、前記ベーンの空力中心から前記ベーンの長手方向の両方向においてそれぞれ最も距離の遠い両最遠部と前記ベーンの空力中心とをそれぞれ結んだ線分上において、それぞれの線分の長さの８割の距離を前記空力中心から前記それぞれの最遠部側に離れた２つの位置の間の範囲における前記ベーンの幅方向に配置されていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の可変ノズル機構を備えたターボチャージャの製造方法。
8. 前記ベーンを回転させた際、前記ベーン全体が前記外側リングの内周面よりも前記外側リングの外周面側に位置することがあるように、前記ベーンが前記ベーン軸の中心に対して変位した配置で、前記ベーンと前記ベーン軸が一体成型され、
   前記ベーン軸を前記外側リングの半円溝に合わせた後、前記ベーン軸に前記内側リングの半円溝を合わせて前記ベーン側から挿入し、嵌合するとともに前記外側リングに前記内側リングを固定して前記可変ノズルユニットを形成したことを特徴とする請求項７に記載の可変ノズル機構を備えたターボチャージャの製造方法。

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