JP2010180864A

JP2010180864A - 可変ノズルユニット

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Publication number: JP2010180864A
Application number: JP2009027669A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kisugi; 剛樹杉
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-02-09
Filing date: 2009-02-09
Publication date: 2010-08-19

Abstract

【課題】鍔付ローラ及びユニゾンリングのメインプレートへの組み付けを容易に行う。
【解決手段】ユニゾンリング１２のメインプレート１０への組み付けは、鍔付ローラ１３の同プレート１０への組み付けが全て行われた後に行われる。その際には、ユニゾンリング１２の内周面における複数の切欠部１４，１５，１６ａ，１７がそれぞれメインプレート１０の各鍔付ローラ１３に対応して位置するよう、ユニゾンリング１２のメインプレート１０に対する位置合わせが行われる。その後、ユニゾンリング１２をメインプレート１０に向けて接近させることにより、同ユニゾンリング１２が各鍔付ローラ１３における二つの鍔部２２の間の位置まで移動され、鍔付ローラ１３の外周面にユニゾンリング１２の内周面が接触した状態となる。上記ユニゾンリング１２の移動の際には、上記鍔付ローラ１３の鍔部２２がユニゾンリング１２に形成された切欠部１４〜１７を通過する。
【選択図】図２

Description

本発明は、可変ノズル型ターボチャージャに取り付けられる可変ノズルユニットに関する。

内燃機関の吸排気系に設けられるターボチャージャとしては、タービンホイールに内燃機関の排気を吹き付けるための排気経路に可変ノズルユニットを取り付け、同ユニットにより上記排気経路の排気流通面積を増減させてタービンホイールに吹き付けられる排気の流速を可変とする可変ノズル型のものが知られている。こうした可変ノズル型ターボチャージャの設けられた内燃機関では、タービンホイールに吹き付けられる排気の流速を上述したように可変とすることで、ターボチャージャの回転速度が変更され、内燃機関の過給圧（吸気圧）が調整されるようになる。

上記可変ノズルユニットは、特許文献１に示されるように、円環状のメインプレートに対しその周方向に等間隔をおいた状態で組み付けられる複数の可変ノズルを備えている。これら可変ノズルはそれぞれ、メインプレートの中心線と同一軸線上で同メインプレートに対し厚さ方向に並列となるように且つ上記軸線周りに回動可能に設けられた板状のユニゾンリングと係合されている。そして、ユニゾンリングを上記軸線周りで回動させることにより、そのユニゾンリングに係合された複数の可変ノズルが同期して開閉動作し、ターボチャージャにおける上記排気経路の排気流通面積が可変とされる。

特開２００３−２５４０７５公報

ところで、可変ノズルユニットにおけるユニゾンリングの回動を円滑に行うため、ユニゾンリングの周面における周方向についての複数箇所にそれぞれ接するようメインプレートに複数の鍔付ローラを組み付けることも考えられる。この鍔付ローラに関しては、同ローラの中心線方向両端部の外周面にそれぞれ鍔部が突出形成され、それら鍔部の間にユニゾンリングを保持した状態で、上記外周面における中心線方向の中央部にユニゾンリングの周面が接触するものである。こうした鍔付ローラをメインプレートに組み付けることにより、ユニゾンリングを回動させる際には同リングの周面に接する各鍔付ローラが転動し、そのユニゾンリングの回動を円滑に行うことが可能になる。また、鍔付ローラの外周面には上述したように鍔部が形成されているため、ユニゾンリングが回動する際の同リングの鍔付ローラの外周面からの脱落が上記鍔部によって抑制される。

ただし、上記鍔付ローラをメインプレートに組み付ける際には、それら鍔付ローラの外周面をユニゾンリングの周面に接触させつつ同鍔付ローラの鍔部の間にユニゾンリングを保持した状態で、それら各鍔付ローラとユニゾンリングとを同時にメインプレートに組み付けなければならない。これは、鍔付ローラ及びユニゾンリングはそれらの中心線に沿ってメインプレートに対しその厚さ方向の側面に向けて接近させることで組み付けられるものであり、それら鍔付ローラとユニゾンリングとを別々にメインプレートに組み付けようとすると、鍔付ローラの鍔部とユニゾンリングとの間で干渉が生じて上記組み付けが不可能になるためである。上記のように各鍔付ローラをユニゾンリングと組み合わせた状態でそれぞれを同時にメインプレートに組み付けなければならないため、その組み付け作業が作業者にとって困難になるという問題がある。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、鍔付ローラ及びユニゾンリングのメインプレートへの組み付けを容易に行うことのできる可変ノズルユニットを提供することにある。

以下、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記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、ターボチャージャにおけるタービンホイールに内燃機関の排気を吹き付けるための排気経路に取り付け可能であり、その排気経路の排気流通面積を増減させて前記タービンホイールに吹き付けられる排気の流速を可変とする可変ノズルユニットであって、リング状のメインプレートに対しその周方向に等間隔をおいた状態で組み付けられる複数の可変ノズルと、前記メインプレートの中心線と同一軸線上で同メインプレートに対し厚さ方向に並列に設けられて前記複数の可変ノズルと係合される板状のユニゾンリングと、前記ユニゾンリングを前記軸線周りに回動可能に支持するために前記ユニゾンリングの周面における周方向についての複数箇所にそれぞれ接するよう前記メインプレートの厚さ方向の側面に組み付けられる複数の鍔付ローラと、を備え、前記ユニゾンリングの前記軸線周りでの回動を通じて前記複数の可変ノズルを同期して開閉動作させることにより、前記排気経路の排気流通面積を可変とし、前記ユニゾンリングにおける前記鍔付ローラと接する側の周面には、同ユニゾンリングの回動方向について、前記複数の鍔付ローラの前記回動方向についての互いの位置関係と同様の位置関係を有する複数の切欠部が形成されていることを要旨とした。

上記構成によれば、鍔付ローラがその中心線に沿ってメインプレートに対しその厚さ方向の側面に向けて接近させることで組み付けられ、その鍔付ローラのメインプレートへの組み付け後にユニゾンリングの同メインプレートへの組み付けが行われる。すなわち、ユニゾンリングをメインプレートの上記側面側に配置し、同リングの周面における複数の切欠部がそれぞれメインプレートに組み付けられた各鍔付ローラに対応して位置するよう、ユニゾンリングのメインプレートに対する位置合わせが行われる。その後、ユニゾンリングをメインプレートに対し上記側面に向けて接近させることにより、同ユニゾンリングが各鍔付ローラにおける二つの鍔部の間の位置まで移動される。このユニゾンリングの移動の際には、上記鍔付ローラの鍔部がユニゾンリングに形成された切欠部を通過するため、ユニゾンリングを上記鍔部に干渉させることなく上述した位置まで移動させることが可能となる。そして、上述した位置に移動したユニゾンリングを上記軸線周りに回動させ、ユニゾンリングの切欠部と鍔付ローラとの上記回動方向についての相対位置をずらすことで、鍔付ローラの外周面にユニゾンリングの周面が接触した状態となる。こうしてユニゾンリングが鍔付ローラを介してメインプレートに支持された状態で同プレートに組み付けられることとなる。

以上のように、鍔付ローラとユニゾンリングとをメインプレートに対し組み付ける際、それらの組み付けを別々に行うことができる。言い換えれば、鍔付ローラの外周面をユニゾンリングの周面に接触させつつ同鍔付ローラの鍔部の間にユニゾンリングを保持した状態で、それら各鍔付ローラとユニゾンリングとを同時にメインプレートに組み付けるなど、困難な組み付け作業をもって鍔付ローラとユニゾンリングとをメインプレートに組み付ける必要はない。従って、鍔付ローラ及びユニゾンリングのメインプレートへの組み付けを容易に行うことができるようになる。

請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記可変ノズルは、前記ユニゾンリングの内周面よりも内側に位置して前記メインプレートを厚さ方向に貫通するノズルピンと、そのノズルピンの一端に固定されて前記メインプレートの厚さ方向一方側に位置するノズルベーンと、前記ノズルピンの他端に固定されて前記メインプレートの厚さ方向他方側に位置するとともに、前記ノズルピンから前記メインプレートの厚さ方向他方側に設けられた前記ユニゾンリングの内周面に向けて突出して同内周面に形成された凹部と係合するアームと、を備え、前記複数の鍔付ローラは、前記ユニゾンリングの内周面に接して同ユニゾンリングを回動可能に支持するものとした。

上記構成によれば、ユニゾンリングの内周面に可変ノズルのアームを係合するための凹部を形成する必要性から、ユニゾンリングの内径が小さくされて同リングの内周面がユニゾンリングの中心線寄りに位置することになり、その内周面が上記中心線方向について鍔付ローラの鍔部と重なりやすくなる。しかし、ユニゾンリングの内周面に上記切欠部を形成することで、ユニゾンリングをメインプレートに組み付ける際、鍔付ローラの鍔部が上記切欠部を通過するようになり、同ユニゾンリングが上記鍔部に干渉することを回避できる。

請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の発明において、前記可変ノズルは、前記メインプレートを厚さ方向に貫通するノズルピンと、そのノズルピンの一端に固定されて前記メインプレートの厚さ方向一方側に位置するノズルベーンと、前記ノズルピンの他端に固定されて前記メインプレートの厚さ方向他方側に位置するアームとを備え、前記ユニゾンリングは、前記メインプレートの厚さ方向他方側に設けられて前記可変ノズルの前記アームと係合されるものであり、前記メインプレートは、その厚さ方向一方側に同メインプレートに対し並列に設けられたサイドプレートとの間に前記可変ノズルの前記ノズルベーンを挟み、前記メインプレートの中心線方向に延びて前記メインプレートと前記サイドプレートとにそれぞれかしめ固定される複数のスペーサピンにより、前記サイドプレートとの間に前記ノズルベーンを配設可能な距離を保つものであり、前記ユニゾンリングに形成された複数の切欠部は、同ユニゾンリングの回動を通じて前記複数のスペーサピンに対応した位置に変位可能となっていることを要旨とした。

上記構成によれば、可変ノズルユニットを組み立てる際には、メインプレートに複数のスペーサピンがかしめ固定され、その後にメインプレートに対し鍔付ローラ、ユニゾンリング、及び可変ノズルが組み付けられる。上記ユニゾンリングがメインプレートに組み付けられると、ユニゾンリングの切欠部がスペーサピンに対応して位置するように同ユニゾンリングが回動される。この状態で、スペーサピンが上方に向けて突出するようにメインプレートが配置され、同メインプレートの支持がそのときの各スペーサピンの下端に対応する位置にて行われる。このようにメインプレートの支持を行うことができるのは、各スペーサピンの下端に対応する部分にユニゾンリングの切欠部が対応して位置しており、同切欠部によって各スペーサピンの下端に対応する部分をユニゾンリングに干渉することなく支持できるためである。そして、上記のようにメインプレートの支持を行った状態で、スペーサピンの上端にサイドプレートが配置され、そのサイドプレートに対し各スペーサピンの上端部がかしめ固定される。このようにサイドプレートに対し各スペーサピンをかしめ固定するときには、サイドプレート側からスペーサピン側に大きな力が加わるものの、その大きな力をスペーサピンの下端に対応する位置での支持により受けることができるため、上記大きな力が作用することに起因してメインプレートに歪みが生じることを抑制できる。

請求項４記載の発明では、請求項３記載の発明において、前記ユニゾンリングは、その回動時に前記メインプレートに設けられたストッパに当たって同回動が所定範囲に規制されるものであり、前記ユニゾンリングに形成された複数の切欠部に関しては、前記ユニゾンリングが前記ストッパに当たったときに、前記複数のスペーサピンに対応した位置に変位した状態となることを要旨とした。

上記構成によれば、ユニゾンリングの切欠部がスペーサピンに対応して位置するように同ユニゾンリングを回動させる際、その回転をユニゾンリングがストッパに当たるまで行うだけでよいため、同回動による上記切欠部とスペーサピンとの位置合わせを簡単に行うことができる。

請求項５記載の発明では、ターボチャージャにおけるタービンホイールに内燃機関の排気を吹き付けるための排気経路に取り付け可能であり、その排気経路の排気流通面積を増減させて前記タービンホイールに吹き付けられる排気の流速を可変とする可変ノズルユニットであって、リング状のメインプレートに対しその周方向に等間隔をおいた状態で組み付けられる複数の可変ノズルと、前記メインプレートの中心線と同一軸線上で同メインプレートに対し厚さ方向に並列となるように且つ前記軸線周りに回動可能に設けられて前記複数の可変ノズルと係合される板状のユニゾンリングと、を備え、前記ユニゾンリングの前記軸線周りでの回動を通じて前記複数の可変ノズルを同期して開閉動作させることにより、前記排気経路の排気流通面積を可変とする可変ノズルユニットにおいて、前記可変ノズルは、前記メインプレートを厚さ方向に貫通するノズルピンと、そのノズルピンの一端に固定されて前記メインプレートの厚さ方向一方側に位置するノズルベーンと、前記ノズルピンの他端に固定されて前記メインプレートの厚さ方向他方側に位置するアームとを備え、前記ユニゾンリングは、前記メインプレートの厚さ方向他方側に設けられて前記可変ノズルの前記アームと係合されるものであり、前記メインプレートは、その厚さ方向一方側に同メインプレートに対し並列に設けられたサイドプレートとの間に前記可変ノズルの前記ノズルベーンを挟み、前記メインプレートの中心線方向に延びて前記メインプレートと前記サイドプレートとにそれぞれかしめ固定される複数のスペーサピンにより、前記メインプレートとの間に前記ノズルベーンを配設可能な距離を保つものであり、前記ユニゾンリングにおける前記複数のスペーサピンに対応した位置にはそれぞれ切欠部が形成されていることを要旨とした。

可変ノズルユニットを組み立てる際には、メインプレートに複数のスペーサピンがかしめ固定され、その後にメインプレートに対しユニゾンリング及び可変ノズルが組み付けられる。この状態で、スペーサピンが上方に向けて突出するようにメインプレートが配置された状態で同メインプレートの支持が行われ、スペーサピンの上端にサイドプレートが配置された後、そのサイドプレートに対し各スペーサピンの上端部がかしめ固定される。このようにサイドプレートに対し各スペーサピンをかしめ固定するときには、サイドプレート側からスペーサピン側に大きな力が加わるため、メインプレートの上記支持の仕方によっては、上記大きな力が作用することに起因してメインプレートに歪みが生じるおそれがある。

請求項５記載の発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、サイドプレートに対しスペーサピンをかしめ固定する際、メインプレートに歪みが生じることを抑制できる可変ノズルユニットを提供することにある。

請求項５記載の発明によれば、可変ノズルユニットの組み立て過程において、ユニゾンリングがメインプレートに組み付けられると、ユニゾンリングの切欠部がスペーサピンに対応して位置するようにされる。この状態で、スペーサピンが上方に向けて突出するようにメインプレートが配置され、同メインプレートの支持がそのときの各スペーサピンの下端に対応する位置にて行われる。このようにメインプレートの支持を行うことができるのは、各スペーサピンの下端に対応する部分にユニゾンリングの切欠部が対応して位置しており、同切欠部によって各スペーサピンの下端に対応する部分をユニゾンリングに干渉することなく支持できるためである。そして、上記のようにメインプレートの支持を行った状態で、スペーサピンの上端にサイドプレートが配置され、そのサイドプレートに対し各スペーサピンの上端部がかしめ固定される。このようにサイドプレートに対し各スペーサピンをかしめ固定するときには、サイドプレート側からスペーサピン側に大きな力が加わるものの、その大きな力をスペーサピンの下端に対応する位置での支持により受けることができるため、上記大きな力が作用することに起因してメインプレートに歪みが生じることを抑制できる。

本実施形態の可変ノズルユニットが適用されるターボチャージャ及びエンジンを示す略図。同可変ノズルユニットを示す正面図。図２の可変ノズルユニットを矢印Ａ−Ａ方向から見た断面図。メインプレートへのスペーサピンの組み付け状態を示す断面図。メインプレートへの鍔付ローラの組み付け状態、及びユニゾンリングの組み付け途中の状態を示す正面図。メインプレートへのユニゾンリングの組み付け状態を示す正面図。メインプレートへのサイドプレートの組み付け過程を示す略図。メインプレートへのサイドプレートの組み付け過程を示す略図。メインプレートへのサイドプレートの組み付け過程を示す略図。

以下、本発明を自動車用エンジンに設けられる可変ノズル型のターボチャージャに適用した一実施形態について、図１〜図９を参照して説明する。
図１に示されるように、エンジン１における吸気通路２の上流部分、及び排気通路３の下流部分は、それぞれターボチャージャ４に繋がっている。このターボチャージャ４は、吸気通路２の下流側へ空気を送り出すためのコンプレッサホイール５と、排気通路３を通過する排気の吹き付けに基づいて回転するタービンホイール６とを備えている。そして、タービンホイール６が回転すると、それと一体にコンプレッサホイール５が回転し、これによりエンジン１の吸入空気量が増加して同エンジン１の出力を向上させることが可能となる。

ターボチャージャ４において、タービンホイール６に排気を吹き付けるための排気経路８上には可変ノズルユニット７が取り付けられている。この可変ノズルユニット７は、アクチュエータ９により駆動されて上記排気経路８の排気流通面積を増減させ、それによって上記タービンホイール６に吹き付けられる排気の流速を可変とするものである。このようにタービンホイール６に吹き付けられる排気の流速を可変とすることで、ターボチャージャ４の回転速度が変更され、エンジン１の過給圧（吸気圧）が調整されるようになる。具体的には、上記排気経路８の排気流通面積を小さくすると、タービンホイール６に吹き付けられる排気の流速が大となってターボチャージャ４の回転速度が高くなり、エンジン１の過給圧は上昇する。また、上記排気経路８の排気流通面積を大きくすると、タービンホイール６に吹き付けられる排気の流速が小となってターボチャージャ４の回転速度が低くなり、エンジン１の過給圧は低下する。

次に、可変ノズルユニット７の詳細な構造について図２及び図３を参照して説明する。
図２に示されるように、可変ノズルユニット７は、リング状のメインプレート１０に対しその周方向に等間隔をおいた状態で組み付けられる複数の可変ノズル１１と、メインプレート１０の中心線と同一軸線上に設けられて上記複数の可変ノズル１１と係合される板状のユニゾンリング１２とを備えている。また、上記ユニゾンリング１２は、その内周面における周方向についての複数箇所にそれぞれ接するよう上記メインプレート１０に組み付けられた複数（この例では四つ）の鍔付ローラ１３により、上記軸線周りに回動可能となるように支持されている。そして、ユニゾンリング１２を上記軸線周りで回動させることにより、そのユニゾンリング１２に係合された複数の可変ノズル１１が同期して開閉動作し、ターボチャージャ４における上記排気経路８（図１）の排気流通面積が可変とされる。

ユニゾンリング１２の内周面には、複数の切欠部１４，１５，１６ａ，１６ｂ，１７が形成されている。これら切欠部のうち、切欠部１４，１５，１６ａ，１７は、ユニゾンリング１２の回動方向について、上記複数の鍔付ローラ１３の上記回動方向についての互いの位置関係と同様の位置関係を有している。そして、切欠部１４，１５，１６ａはユニゾンリング１２の内周面に対し鍔付ローラ１３の外形よりも大きい曲率を有する円弧状にへこむ形状となっており、切欠部１７はユニゾンリング１２の組み付け時における鍔付ローラ１３とユニゾンリング１２との干渉を回避可能な大きさに形成されている。

また、切欠部１６ｂはユニゾンリング１２をアクチュエータ９（図１）と係合するために用いられる係合ピン１８が挿入されるものであり、切欠部１７はユニゾンリング１２の回動を所定範囲内に規制すべくメインプレート１０に固定されたストッパ１９が挿入されるものとなっている。従って、上記アクチュエータ９が駆動されると、その駆動による力が係合ピン１８を介してユニゾンリング１２に作用し、同ユニゾンリング１２が上記のように回動することとなる。また、ユニゾンリング１２の回動は、上記切欠部１７の内面がストッパ１９に当たることにより、その切欠部１７の上記回動方向の長さに対応する所定範囲に規制されることとなる。

図３は、図２の可変ノズルユニット７を矢印Ａ−Ａ方向から見た断面図である。同図から分かるように、ユニゾンリング１２は、メインプレート１０に対し厚さ方向に並列に設けられており、その状態で鍔付ローラ１３によりメインプレート１０に支持されている。この鍔付ローラ１３は、同ローラ１３を貫通するヘッドピン２０周りに回転可能となっており、そのヘッドピン２０をメインプレート１０の孔２１に対し同プレート１０の図中左側から圧入することで固定されている。

上記鍔付ローラ１３に関しては、同ローラ１３の中心線方向両端部の外周面にそれぞれ鍔部２２が突出形成され、それら鍔部２２の間にユニゾンリング１２を保持した状態で、上記外周面における中心線方向の中央部にユニゾンリング１２の周面が接触するものである。従って、ユニゾンリング１２を回動させる際には同リング１２の内周面に接する各鍔付ローラ１３が転動し、そのユニゾンリング１２の回動を円滑に行うことが可能になる。また、鍔付ローラ１３の外周面には上述したように鍔部２２が形成されているため、ユニゾンリング１２が回動する際の同リング１２の鍔付ローラ１３の外周面からの脱落が上記鍔部２２によって抑制される。

メインプレート１０に設けられた複数の可変ノズル１１（図３には一つのみ図示）は、メインプレート１０に組み付けられたユニゾンリング１２の内周面よりも内側に位置してメインプレート１０の孔３２を同プレート１０の厚さ方向に貫通するノズルピン２３を備えている。このノズルピン２３において、その一端にはメインプレート１０の厚さ方向一方側（図中右側）に位置するノズルベーン２４が固定され、他端にはメインプレート１０の厚さ方向他方側（図中左側）に位置するアーム２５が固定されている。同アーム２５は、ノズルピン２３からメインプレート１０の厚さ方向他方側に設けられたユニゾンリング１２の内周面に向けて突出し、その内周面に形成された凹部２６に挿入されて同凹部２６と係合している。

従って、ユニゾンリング１２がその中心線周りに回動すると、同ユニゾンリング１２の各凹部２６に係合されたアーム２５がユニゾンリング１２により上記回動方向に押される。その結果、各アーム２５がノズルピン２３をその軸線周りに回動させることになり、同ノズルピン２３の回動に伴って各ノズルベーン２４が同ノズルピン２３を中心にして各々同時に且つ同方向に回動する。こうした隣合うノズルベーン２４の回動に基づき同ノズルベーン２４が開閉動作することになり、その開閉動作に基づき各ノズルベーン２４間の隙間の大きさ、すなわちタービンホイール６に排気を吹き付けるための排気経路８（図１）の排気流通面積が変化し、同排気の流速が可変とされるようになる。

上記メインプレート１０は、その厚さ方向一方側に同メインプレート１０に対し並列に設けられたサイドプレート２７との間に上記可変ノズル１１のノズルベーン２４を挟むものとなっている。また、メインプレート１０は、その中心線方向に延びてメインプレート１０の孔２８とサイドプレート２７の孔２９とにそれぞれかしめによって固定される複数のスペーサピン３０（図３には一つのみ図示）により、上記サイドプレート２７との間に上記ノズルベーン２４を配設可能な距離を保っている。上記スペーサピン３０は、図２に示されるように、メインプレート１０の周方向についてほぼ等間隔をおいて三つ設けられている。

ここで、上記スペーサピン３０とユニゾンリング１２の切欠部１４〜１７との位置関係について、図２を参照して説明する。
スペーサピン３０は、可変ノズル１１と干渉しないようにすること、及び、メインプレート１０とサイドプレート２７（図３）との間の距離を安定して保持することを考慮に入れて、メインプレート１０における外形と内形との間の中央付近に設けられている。この場合、スペーサピン３０がユニゾンリング１２の内周面付近に位置することになり、その内周面とスペーサピン３０とがメインプレート１０の中心線方向（図中の紙面と直交する方向）について重なる可能性が高い。

一方、ユニゾンリング１２に形成された複数の切欠部のうち、切欠部１４，１５，１６ｂは、同ユニゾンリング１２の回動を通じて上記複数のスペーサピン３０に対応した位置に変位可能となっている。すなわち、切欠部１４，１５，１６ｂが各スペーサピン３０に対応して位置することが可能となるよう、スペーサピン３０におけるメインプレート１０の周方向についての位置が定められている。そして、切欠部１４，１５，１６ｂが上記複数のスペーサピン３０に対応した位置に変位したときに、ユニゾンリング１２の切欠部１７の内面にストッパ１９が当たるようメインプレート１０に対し同ストッパ１９が設けられている。詳しくは、メインプレート１０に形成された孔３１にストッパ１９の端部を圧入して固定することで、同メインプレート１０にストッパ１９が設けられる。

次に、可変ノズルユニット７の組み立て方法について、図４〜図９を参照して詳しく説明する。
可変ノズルユニット７を組み立てる際には、まず、図４に示されるようにメインプレート１０の複数（この例では三つ）の孔２８にそれぞれスペーサピン３０の一端部がかしめ固定される。その後、メインプレート１０に対し鍔付ローラ１３、ユニゾンリング１２、ストッパ１９、及び可変ノズル１１の順でそれらの組み付けが行われる。

具体的には、図５に示されるようにヘッドピン２０が鍔付ローラ１３を貫通した状態とするとともに、そのヘッドピン２０の先端をメインプレート１０の厚さ方向についての側面における孔２１に向けた状態とし、上記鍔付ローラ１３をその中心線に沿ってメインプレート１０の上記側面（孔２１）に向けて接近させる。これにより、鍔付ローラ１３を貫通するヘッドピン２０の先端が上記孔２１に圧入されてメインプレート１０に固定され、それら鍔付ローラ１３及びヘッドピン２０が同メインプレート１０の厚さ方向の側面に組み付けられる。こうした鍔付ローラ１３のメインプレート１０への組み付けが全て行われた後、ユニゾンリング１２のメインプレート１０への組み付けが行われる。

すなわち、ユニゾンリング１２をメインプレート１０の上記側面側であって同プレート１０の中心線と同一軸線上に配置し、同リング１２の内周面における複数の切欠部１４，１５，１６ａ，１７がそれぞれメインプレート１０の各鍔付ローラ１３に対応して位置するよう、ユニゾンリング１２のメインプレート１０に対する位置合わせが行われる。その後、ユニゾンリング１２をメインプレート１０に対し上記側面に向けて接近させることにより、同ユニゾンリング１２が各鍔付ローラ１３における二つの鍔部２２の間の位置（図３参照）まで移動される。このユニゾンリング１２の移動の際には、上記鍔付ローラ１３の鍔部２２がユニゾンリング１２に形成された切欠部１４，１５，１６ａ，１７（図５）を通過するため、ユニゾンリング１２を上記鍔部２２に干渉させることなく上述した位置まで移動させることが可能となる。

そして、上述した位置に移動したユニゾンリング１２を上記軸線周りに回動させ、図６に示されるように切欠部１４，１５，１６ａ，１７と鍔付ローラ１３との上記回動方向についての相対位置をずらすことにより、鍔付ローラ１３の外周面にユニゾンリング１２の内周面が接触した状態となる。こうしてユニゾンリング１２が鍔付ローラ１３を介してメインプレート１０に支持された状態で同プレート１０に組み付けられることとなる。なお、上記ユニゾンリング１２の回動は、同リング１２の内周面に形成された切欠部１７がメインプレート１０の孔３１に対応して位置するように行われる。この状態で、孔３１にストッパ１９の端部を圧入して固定することにより、同ストッパ１９がメインプレート１０に組み付けられる。このようにストッパ１９をメインプレート１０に組み付けることにより、ユニゾンリング１２の回動が上記ストッパ１９により所定範囲に規制される。

その後、可変ノズル１１のメインプレート１０への組み付けが行われる。詳しくは、可変ノズル１１のノズルピン２３がメインプレート１０の孔３２にそれぞれ挿入され（図３参照）、そのノズルピン２３の一端部（図中右端部）にノズルベーン２４が溶接等により固定されるとともに、同ノズルピン２３の他端部（図中左端部）にアーム２５が溶接等により固定される。そして、ノズルピン２３に固定されたアーム２５に関しては、ユニゾンリング１２の内周面に突出するようにされ、同アーム２５の先端がユニゾンリング１２の内周面に形成された凹部２６に挿入されて同凹部２６に係合される。こうして各可変ノズル１１が図２に示されるようにメインプレート１０及びユニゾンリング１２に組み付けられることとなる。可変ノズル１１のメインプレート１０及びユニゾンリング１２への組み付け後、メインプレート１０（スペーサピン３０）へのサイドプレート２７の組み付けが行われる。

サイドプレート２７をメインプレート１０に組み付ける際には、まずユニゾンリング１２の切欠部１４，１５，１６ｂがメインプレート１０のスペーサピン３０に対応して位置するように同ユニゾンリング１２が回動される。具体的には、切欠部１７の内面がストッパ１９に当たるまでユニゾンリング１２の回動が行われる。なお、図２の例では、図中の左回転方向にユニゾンリング１２を回動させることにより、切欠部１７の内面がストッパ１９に突き当てられる。このようにユニゾンリング１２（切欠部１７の内面）がストッパ１９に当てられた状態とすることにより、切欠部１４，１５，１６ｂがスペーサピン３０に対応して位置するようになる。

この状態で、図７に示されるように、スペーサピン３０が上方に向けて突出するようにメインプレート１０が配置され、同メインプレート１０の支持がそのときの各スペーサピン３０の下端に対応する位置にて行われる。詳しくは、各スペーサピン３０の下端に対応する位置にそれぞれ棒状の支持台３３が設置され、それら支持台３３によりメインプレート１０におけるスペーサピン３０の下端に対応する部分が支持される。こうした支持を行うことができるのは、各スペーサピン３０の下端に対応する部分にユニゾンリング１２の切欠部１４，１５，１６ｂ（図２）が対応して位置しており、同切欠部１４，１５，１６ｂによって各スペーサピン３０の下端に対応する部分をユニゾンリング１２に干渉することなく上記支持台３３により支持できるためである。

上記のようにメインプレート１０の支持を行った状態で、各スペーサピン３０の上端にサイドプレート２７が配置され、図８に示されるようにサイドプレート２７の各孔２９がそれぞれスペーサピン３０の上端に対応して位置するよう同サイドプレート２７の位置合わせが行われる。その後、図９に示されるように、サイドプレート２７の各孔２９に対し各スペーサピン３０の上端部がかしめ固定される。このようにサイドプレート２７の各孔２９に対し各スペーサピン３０をかしめ固定するときには、サイドプレート２７側からスペーサピン３０側に大きな力が加わるものの、その大きな力をスペーサピン３０の下端に対応する位置での支持台３３による支持で受けることができる。このため、上記大きな力が作用することに起因してメインプレート１０に歪みが生じることを抑制できる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）ユニゾンリング１２のメインプレート１０への組み付けは、鍔付ローラ１３のメインプレート１０への組み付けが全て行われた後に行われる。ユニゾンリング１２のメインプレート１０への組み付けを行う際には、ユニゾンリング１２の内周面における複数の切欠部１４，１５，１６ａ，１７がそれぞれメインプレート１０の各鍔付ローラ１３に対応して位置するよう、ユニゾンリング１２のメインプレート１０に対する位置合わせが行われる。その後、ユニゾンリング１２をメインプレート１０に向けて接近させることにより、同ユニゾンリング１２が各鍔付ローラ１３における二つの鍔部２２の間の位置まで移動される。このユニゾンリング１２の移動の際には、上記鍔付ローラ１３の鍔部２２がユニゾンリング１２に形成された切欠部１４，１５，１６ａ，１７を通過するため、ユニゾンリング１２を上記鍔部２２に干渉させることなく上述した位置まで移動させることが可能となる。そして、上述した位置に移動したユニゾンリング１２を回動させ、ユニゾンリング１２の切欠部１４，１５，１６ａ，１７と鍔付ローラ１３との上記回動方向についての相対位置をずらすことにより、鍔付ローラ１３の外周面にユニゾンリング１２の内周面が接触した状態となる。こうしてユニゾンリング１２が鍔付ローラ１３を介してメインプレート１０に支持された状態で同プレート１０に組み付けられることとなる。

以上により、鍔付ローラ１３とユニゾンリング１２とをメインプレート１０に対し組み付ける際には、それらの組み付けを別々に行うことができる。言い換えれば、各鍔付ローラ１３の外周面をユニゾンリング１２の内周面に接触させつつ鍔部２２の間に同リング１２を保持した状態で、各鍔付ローラ１３とユニゾンリング１２とを同時にメインプレート１０に組み付けるなど、困難な組み付け作業をもって各鍔付ローラ１３とユニゾンリング１２とを同時にメインプレート１０に組み付ける必要はない。従って、鍔付ローラ１３及びユニゾンリング１２のメインプレート１０への組み付けを容易に行うことができる。

（２）可変ノズル１１において、ノズルピン２３はユニゾンリング１２の内周面よりも内側に位置し、アーム２５はノズルピン２３からユニゾンリング１２の内周面に向けて突出して同内周面に形成された凹部２６と係合する。こうした構成では、ユニゾンリング１２の内周面に可変ノズル１１のアーム２５を係合するための凹部２６を形成する必要性から、ユニゾンリング１２の内径が小さくされて同リング１２の内周面がユニゾンリング１２の中心線寄りに位置することになり、その内周面が上記中心線方向について鍔付ローラ１３の鍔部２２と重なりやすくなる。しかし、ユニゾンリング１２の内周面に上記切欠部１４，１５，１６ａ，１７を形成することで、上記のような構成であっても、ユニゾンリング１２をメインプレート１０に組み付ける際、鍔付ローラ１３の鍔部２２が上記切欠部１４，１５，１６ａ，１７を通過するようになり、同ユニゾンリング１２が上記鍔部２２に干渉することを回避できる。

（３）可変ノズルユニット７を組み立てる際には、メインプレート１０に複数のスペーサピン３０がかしめ固定され、その後にメインプレート１０に対しユニゾンリング１２及び可変ノズル１１が組み付けられる。この状態で、スペーサピン３０が上方に向けて突出するようにメインプレート１０が配置された状態で同メインプレート１０の支持が行われ、スペーサピン３０の上端にサイドプレート２７が配置された後、そのサイドプレート２７に対し各スペーサピン３０の上端部がかしめ固定される。このようにサイドプレート２７に対し各スペーサピン３０をかしめ固定するときには、サイドプレート２７側からスペーサピン３０側に大きな力が加わるため、メインプレート１０の上記支持の仕方によっては、上記大きな力が作用することに起因してメインプレート１０に歪みが生じるおそれがある。

こうしたことに対処すべく、ユニゾンリング１２の内周面には切欠部１４，１５，１６ｂが形成され、可変ノズルユニット７の組み立て過程でユニゾンリング１２がメインプレート１０に組み付けられると、上記切欠部１４，１５，１６ｂがスペーサピン３０に対応して位置するようにされる。この状態で、スペーサピン３０が上方に向けて突出するようにメインプレート１０が配置され、同メインプレート１０の支持がそのときの各スペーサピン３０の下端に対応する位置にて棒状の支持台３３により行われる。このようにメインプレート１０の支持を行うことができるのは、各スペーサピン３０の下端に対応する部分にユニゾンリング１２の切欠部１４，１５，１６ｂが対応して位置しており、同切欠部１４，１５，１６ｂによって各スペーサピン３０の下端に対応する部分をユニゾンリング１２に干渉することなく支持台３３により支持できるためである。そして、上記のようにメインプレート１０の支持を行った状態で、スペーサピン３０の上端にサイドプレート２７が配置され、そのサイドプレート２７に対し各スペーサピン３０の上端部がかしめ固定される。このようにサイドプレート２７に対し各スペーサピン３０をかしめ固定するときには、サイドプレート２７側からスペーサピン３０側に大きな力が加わるものの、その大きな力をスペーサピン３０の下端に対応する位置での支持により受けることができるため、上記大きな力が作用することに起因してメインプレート１０に歪みが生じることを抑制できる。

（４）切欠部１４，１５は、上記（１）の効果を得るための機能と上記（３）の効果を得るための機能とを併せ持つものであるため、それら二つの効果を可能な限り少ない構成で実現することができる。

（５）可変ノズルユニット７の組み立て過程において、ユニゾンリング１２の切欠部１４，１５，１６ｂにおけるスペーサピン３０に対応した位置への位置合わせは、ユニゾンリング１２を回動させることにより実現される。そして、切欠部１４，１５，１６ｂがスペーサピン３０に対応して位置するように同ユニゾンリング１２を回動させる際には、その回転をユニゾンリング１２（切欠部１７の内面）がストッパ１９に当たるまで行うだけでよいため、同回動による上記切欠部１４，１５，１６ｂとスペーサピン３０との位置合わせを簡単に行うことができる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・ユニゾンリング１２の切欠部１４，１５において、ユニゾンリング１２をメインプレート１０に組み付ける際に鍔付ローラ１３を通過させるという機能は必須ではない。すなわち、切欠部１４，１５に関しては、こうした機能を持たず、メインプレート１０を支持台３３により支持する際に同支持台３３とユニゾンリング１２との干渉を回避するという機能のみを有するものであってもよい。

・また、ユニゾンリング１２の切欠部１４，１５に関しては、ユニゾンリング１２をメインプレート１０に組み付ける際に鍔付ローラ１３を通過させるという機能のみを有するものであってもよい。この場合、それら切欠部１４，１５とは別に、メインプレート１０を支持台３３により支持する際に同支持台３３とユニゾンリング１２との干渉を回避するという機能を有する切欠部がユニゾンリング１２に形成されることとなる。

・ユニゾンリング１２を回動させる際、ストッパ１９にユニゾンリング１２（切欠部１７の内面）が当たったとき、切欠部１４，１５，１６ｂがスペーサピン３０に対応して位置するようにすることは必須ではない。すなわち、ストッパ１９により定められるユニゾンリング１２の回動範囲の端以外の位置で、切欠部１４，１５，１６ｂがスペーサピン３０に対応して位置するようにしてもよい。

・メインプレート１０に設けられる鍔付ローラ１３の数を四つ以上にしてもよい。この場合、鍔付ローラ１３の数に合わせた数の切欠部がユニゾンリング１２に形成されることとなる。

・鍔付ローラ１３に関しては、ユニゾンリング１２の外周面に接触するものであってもよい。この場合、ユニゾンリング１２の外周面に切欠部が形成されることとなる。

１…エンジン、２…吸気通路、３…排気通路、４…ターボチャージャ、５…コンプレッサホイール、６…タービンホイール、７…可変ノズルユニット、８…排気経路、９…アクチュエータ、１０…メインプレート、１１…可変ノズル、１２…ユニゾンリング、１３…鍔付ローラ、１４…切欠部、１５…切欠部、１６ａ…切欠部，１６ｂ…切欠部、１７…切欠部、１８…係合ピン、１９…ストッパ、２０…ヘッドピン、２１…孔、２２…鍔部、２３…ノズルピン、２４…ノズルベーン、２５…アーム、２６…凹部、２７…サイドプレート、２８…孔、２９…孔、３０…スペーサピン、３１…孔、３２…孔、３３…支持台。

Claims

ターボチャージャにおけるタービンホイールに内燃機関の排気を吹き付けるための排気経路に取り付け可能であり、その排気経路の排気流通面積を増減させて前記タービンホイールに吹き付けられる排気の流速を可変とする可変ノズルユニットであって、
リング状のメインプレートに対しその周方向に等間隔をおいた状態で組み付けられる複数の可変ノズルと、
前記メインプレートの中心線と同一軸線上で同メインプレートに対し厚さ方向に並列に設けられて前記複数の可変ノズルと係合される板状のユニゾンリングと、
前記ユニゾンリングを前記軸線周りに回動可能に支持するために前記ユニゾンリングの周面における周方向についての複数箇所にそれぞれ接するよう前記メインプレートの厚さ方向の側面に組み付けられる複数の鍔付ローラと、
を備え、
前記ユニゾンリングの前記軸線周りでの回動を通じて前記複数の可変ノズルを同期して開閉動作させることにより、前記排気経路の排気流通面積を可変とし、
前記ユニゾンリングにおける前記鍔付ローラと接する側の周面には、同ユニゾンリングの回動方向について、前記複数の鍔付ローラの前記回動方向についての互いの位置関係と同様の位置関係を有する複数の切欠部が形成されている
ことを特徴とする可変ノズルユニット。
前記可変ノズルは、
前記ユニゾンリングの内周面よりも内側に位置して前記メインプレートを厚さ方向に貫通するノズルピンと、
そのノズルピンの一端に固定されて前記メインプレートの厚さ方向一方側に位置するノズルベーンと、
前記ノズルピンの他端に固定されて前記メインプレートの厚さ方向他方側に位置するとともに、前記ノズルピンから前記メインプレートの厚さ方向他方側に設けられた前記ユニゾンリングの内周面に向けて突出して同内周面に形成された凹部と係合するアームと、
を備え、
前記複数の鍔付ローラは、前記ユニゾンリングの内周面に接して同ユニゾンリングを回動可能に支持するものである
請求項１記載の可変ノズルユニット。
前記可変ノズルは、前記メインプレートを厚さ方向に貫通するノズルピンと、そのノズルピンの一端に固定されて前記メインプレートの厚さ方向一方側に位置するノズルベーンと、前記ノズルピンの他端に固定されて前記メインプレートの厚さ方向他方側に位置するアームとを備え、
前記ユニゾンリングは、前記メインプレートの厚さ方向他方側に設けられて前記可変ノズルの前記アームと係合されるものであり、
前記メインプレートは、その厚さ方向一方側に同メインプレートに対し並列に設けられたサイドプレートとの間に前記可変ノズルの前記ノズルベーンを挟み、前記メインプレートの中心線方向に延びて前記メインプレートと前記サイドプレートとにそれぞれかしめ固定される複数のスペーサピンにより、前記サイドプレートとの間に前記ノズルベーンを配設可能な距離を保つものであり、
前記ユニゾンリングに形成された複数の切欠部は、同ユニゾンリングの回動を通じて前記複数のスペーサピンに対応した位置に変位可能となっている
請求項１又は２記載の可変ノズルユニット。
前記ユニゾンリングは、その回動時に前記メインプレートに設けられたストッパに当たって同回動が所定範囲に規制されるものであり、
前記ユニゾンリングに形成された複数の切欠部に関しては、前記ユニゾンリングが前記ストッパに当たったときに、前記複数のスペーサピンに対応した位置に変位した状態となる
請求項３記載の可変ノズルユニット。
ターボチャージャにおけるタービンホイールに内燃機関の排気を吹き付けるための排気経路に取り付け可能であり、その排気経路の排気流通面積を増減させて前記タービンホイールに吹き付けられる排気の流速を可変とする可変ノズルユニットであって、
リング状のメインプレートに対しその周方向に等間隔をおいた状態で組み付けられる複数の可変ノズルと、
前記メインプレートの中心線と同一軸線上で同メインプレートに対し厚さ方向に並列となるように且つ前記軸線周りに回動可能に設けられて前記複数の可変ノズルと係合される板状のユニゾンリングと、
を備え、
前記ユニゾンリングの前記軸線周りでの回動を通じて前記複数の可変ノズルを同期して開閉動作させることにより、前記排気経路の排気流通面積を可変とする可変ノズルユニットにおいて、
前記可変ノズルは、前記メインプレートを厚さ方向に貫通するノズルピンと、そのノズルピンの一端に固定されて前記メインプレートの厚さ方向一方側に位置するノズルベーンと、前記ノズルピンの他端に固定されて前記メインプレートの厚さ方向他方側に位置するアームとを備え、
前記ユニゾンリングは、前記メインプレートの厚さ方向他方側に設けられて前記可変ノズルの前記アームと係合されるものであり、
前記メインプレートは、その厚さ方向一方側に同メインプレートに対し並列に設けられたサイドプレートとの間に前記可変ノズルの前記ノズルベーンを挟み、前記メインプレートの中心線方向に延びて前記メインプレートと前記サイドプレートとにそれぞれかしめ固定される複数のスペーサピンにより、前記メインプレートとの間に前記ノズルベーンを配設可能な距離を保つものであり、
前記ユニゾンリングにおける前記複数のスペーサピンに対応した位置にはそれぞれ切欠部が形成されている
ことを特徴とする可変ノズルユニット。