JPH0247204Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、可変容量タービン付のターボチヤー
ジヤ（排気過給機）に関する。

〔従来の技術〕

従来、排気過給機は内燃機関のシリンダ容積当
りの出力を増大させるための一手段として使用さ
れることが多い。

この排気過給機は内燃機関の排気マニホルドか
ら供給される高温、高圧の排気をタービンで受
け、このタービンに直結されるブロワを駆動する
ことにより、吸気マニホルドを介し各シリンダに
過給を行なう。

一般に、内燃機関に取り付けられる排気過給機
は、内燃機関の設定運転域に対応し、所定の過給
効果を発揮するように設計されるが、この場合、
内燃機関がその設定運転域の下限側に近づくと、
排気過給機の過給効果は低下することが多い。

このような低速運転域における過給効果を増大
させ、内燃機関の低速トルクの増大をはかるた
め、可変容量タービン付の排気過給機（以後、単
に排気過給機またはターボチヤージヤと記す）が
使用される。

たとえば、このような機能を有する第５図に示
した排気過給機１では、タービン翼車２の回りの
環状入口３に、複数のノズルベーン４が環状に列
設されている。

環状入口３への排気の流入量が多い時は、各ノ
ズルベーン４は隣接する他のノズルベーンとの間
隔を開いており、排気に対して大きな抵抗となら
ぬよう支持される。

一方、環状入口３への排気の流入量が少ない時
は、各ノズルベーン４は回動操作され、互いの間
隔が狭められる。

これにより、排気はその流入量が少なくてもそ
の速度エネルギーをタービン翼車２に有効に作用
させることができるため、内燃機関は低速トルク
を増大できる。

このような排気過給機１は、ノズルベーン４を
操作するための部材として、ベアリングハウジン
グ５に取り付けられたバツクプレート９に枢着さ
れるノズルベーン軸６と、これに固定されるレバ
ー７と、このレバー７の回動端側と連結されベア
リングハウジング５に回転可能に支持される回動
リング８とを有する。

これら各ノズルベーン操作部材をそなえた排気
過給機１の組立の際には、まず、ベアリングハウ
ジング５に回動リング８を外嵌し、この後、複数
のノズルベーン４を取り付けたバツクプレート９
をベアリングハウジング５に固定する。さらに、
各ノズルベーン側のレバー７を回動リング８側に
それぞれ連結させる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、このような排気過給機１の組立てに
は、ベアリングハウジング５に、まず、回動リン
グ８を外嵌させる必要があり、このため、ベアリ
ングハウジング５とバツクプレート９とを別体と
し、後に両者を連結する作業が必要となる。

また、レバー７と回動リング８側との連結作業
にも手間がかかる不具合がある。

さらに、上記の不具合の解消をはかるために、
回動リング８を分割した場合には、回動リング８
内周とベアリングハウジング５外周との摺接部
に、潤滑油を供給することは好ましくないので加
えて、排気過給機１の摺接部は、高温で乾燥した
大気中という苛酷な条件下にあり、摩擦抵抗を減
少させる的確な手段がなく、摩耗してしまうとい
う不具合がある。

本考案は、これらの問題点の解消をはかろうと
するもので、組立てを容易に行なえるとともに、
タービン排気導入部の開口を調整するために装備
される回動機構の摺動部における摩耗を防止でき
るようにした、排気入口可変型ターボチヤージヤ
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、本考案の排気入口可変型ターボチヤ
ージヤは、エンジンに連結されるターボチヤージ
ヤにおいて、センタシヤフトを支持するベアリン
グハウジングと、同ベアリングハウジングの軸方
向端部に取り付けられたタービンハウジングと、
同タービンハウジング内に配設され上記センタシ
ヤフト端部に取り付けられたタービン翼車と、同
タービン翼車へ上記エンジンの排気を流入させる
べく上記タービンハウジング内において上記ター
ビン翼車の外周に対向するように形成された環状
入口とをそなえ、同環状入口の周方向に沿い複数
個列設されてその回動により上記環状入口の開口
面積を変更しうるノズルベーンと、同ノズルベー
ンに一端を固定されるとともに上記タービンハウ
ジングに枢支され同タービンハウジング外へ延在
する支軸と、同支軸の他端に連結されてその回動
を行なわせる回動機構とが設けられて、同回動機
構が、上記ベアリングハウジングの外周に形成さ
れた環状溝と、同環状溝内に複数個取り付けられ
たリングベアリングと、同リングベアリング外周
の軸受面に内周側円弧端を摺接する一対のリング
サポートと、同一対のリングサポートの外周部で
固定されたリングと、同リングと上記支軸とを連
結し同リングの回動を上記支軸の回動に変換すべ
く形成されたレバーと、上記リングを回動させる
駆動制御機構とで構成されるとともに、上記のリ
ングベアリングとリングサポートとの摩耗を防止
すべく、上記リングベアリングがクロム炭化物を
析出させたマルテンサイト組織をした耐熱鋼で形
成されるとともに、上記リングサポートの弧状端
内周にクロムメツキが施されたことを特徴として
いる。

〔作用〕

上述のような構成により、排気過給機が容易に
組立てられ、その運転時には、エンジンの運転状
態に応じた容量になるように、排気過給機のター
ビン側開口がスムーズに調整され、この調整のた
めのリングサポートとリングベアリングとの摺動
による摺接部の摩耗が防止されて、安定した運転
が行なわれる。

〔実施例〕

以下、図面により本考案の実施例について説明
すると、第１〜４図は本考案の一実施例としての
排気入口可変型ターボチヤージヤを示すもので、
第１図はそのリングサポート要部模式図、第２図
はその縦断面図、第３図は第２図の−矢視断
面図、第４図は第２図の−矢視断面図であ
る。

第２〜４図に示すように、排気過給機１０は、
中央のベアリングハウジング１１と、このベアリ
ングハウジングの軸方向両端部にそれぞれ取り付
けられるブロワハウジング１２およびタービンハ
ウジング１３とで、その外枠が形成されている。
ベアリングハウジング１１は、そのほぼ中心部に
フローテイングメタル１４を介しセンタシヤフト
１５を枢支している。

このセンタシヤフト１５は、その左右端に、ブ
ロワ扇車１６とタービン翼車１７とを取り付けら
れている。

フローテイングメタル１４を支持するベアリン
グハウジング１１内の軸受支持部１８には、その
フローテイングメタル１４にオイルを供給する油
路１９を形成されている。なお、符号２０はオイ
ル排出口を示している。

ベアリングハウジング１１とタービンハウジン
グ１３とは環状の連結ベルト２１により締付け固
定されている。そして、その両者の間には、ター
ビン翼車１７が収容され、かつ、このタービン翼
車１７の外周部に対向するタービンハウジング１
３には、環状入口２２が形成されている。

この環状入口２２には図示しないエンジンの排
気マニホルド側から高温高圧の排気が供給され、
この排気の速度エネルギを受けてタービン翼車１
７が回転するようになつている。

ベアリングハウジング１１の右端側には、環状
入口２２の位置における壁部２３に、複数個のノ
ズルベーン２４が枢着されている。

第３図に示すように、複数個のノズルベーン２
４は、環状入口２２の周方向に沿い列設され、そ
の軸方向がタービンの軸方向と一致するように配
設されている。

また、ノズルベーン２４は、それぞれ壁部２３
（第２図参照）を貫通して延在し枢支された支軸
２５の一端に固定されている。各ノズルベーン２
４は支軸２５を回動することにより、互いに隣り
合うノズルベーン２４相互の間隔ｔが変更され、
これにより、環状入口２２の開口量を変更しうる
ように構成されている。

各支軸２５は、スリーブ２６を介し壁部に枢着
されるが、その他端にレバー２７が取り付けられ
ている。

なお、スリーブ２６は押え板３２により確実に
ベアリングハウジング１１に固定されている。

レバー２７は、各支軸２５にそれぞれ取り付け
られ、かつ、センタシヤフト１５中心に放射状に
配列可能に取り付けられ、その回動端側をリング
３１にそれぞれ連結されている。

このリング３１には、一対のリングサポート２
８が取り付けられている。

各リングサポート２８は、その内側に、ベアリ
ングハウジング１１の外周壁１１１に形成した環
状溝３０に摺接する円弧端２８１が形成され、そ
の外側端２８２は、ボルト３８によりリング３１
に固定されている。

このような一対のリングサポート２８とリング
３１とを一体的に組立てて回動部２９が形成され
ており、この回動部２９が、環状溝３０に外嵌さ
れ、センタシヤフト１５を中心に回動しうるよう
になつている。

さらに、リング３１には、第２図に示すよう
に、センタシヤフト方向Ａと平行な方向に突出す
るピン３３が取り付けられ、この複数個のピン３
３に、スライダ５１を介し各レバー２７の回動端
に形成したＵ字端２７１（第４図参照）が係合し
ている。

そして、リング３１には、その外周面に連結片
３４が突設されており、この連結片３４にはアク
チユエータ３５が連結されている。

このアクチユエータ３５に対し、図示しない駆
動制御機構からの出力信号が加わることにより、
回動部２９のリング３１が所定量回動される。

このように、リング３１、リングサポート２
８、ピン３３、レバー２７、スライダ５１、支軸
２５、連結片３４およびアクチユエータ３５によ
り、ノズルベーン２４の回動機構が構成されてい
る。

ところで、符号３６は、環状溝３０内に配設さ
れ、環状溝３０底部に圧入されるとともに、リン
グサポートの円弧端２８１に摺接する軸受面３６
１を形成された、片状軸受としてのリングベアリ
ングを示しており、このリングベアリング３６を
環状溝３０に４個取り付けることにより、回動部
２９におけるリングサポート２８の軸受を構成し
ている。

環状溝３０とリングサポート２８の円弧端２８
１内周との間には、固定潤滑剤としての二硫化モ
リブデンＳが封入されており、リングベアリング
３６外周と円弧端２８１内周との摺動部における
リングサポート２８回動時の摩擦抵抗を減少させ
るようになつている。

また円弧端２８１には、一対のリングベアリン
グ３６，３６間ごとにそれぞれ１個、ガイド５０
が、その基部５０ａを圧入され取り付けられてい
る。

これにより、リングサポート２８の回動に伴い
ガイド５０が駆動され、ガイド５０の平板部分に
より、円弧端２８１内周とリングベアリング３６
外周との間に、二硫化モリブデンＳを案内供給で
きるようになつている。

そして、リングベアリング３６とリングサポー
ト２８の円弧端２８１内周とは、相互間の摩耗を
防止すべく、リングベアリング３６がクロム炭化
物を析出させたマルテンサイト組織の材料で形成
されるとともに、第１図に示すように、リングサ
ポート２８の円弧端２８１内周にクロムメツキが
施されてクロムメツキ層２８１ａが形成されてい
る。

すなわち、本実施例の摺動部３６１，２８１ａ
のごとき、高温で乾燥した大気中という苛酷な条
件下において有効な耐摩耗部材は提供されておら
ず、航空宇宙技術において高温で乾燥した真空中
におけるデータが提供されているにすぎない。

上記の材料の組み合わせは、種々の実験の結果
上記条件下での耐摩耗性が確認されたものであ
り、回動部２９の作動が長期にわたり安定して行
なわれるようになつている。

そしてリングベアリング３６は、例えば重量％
でＣが2.3％以下、Crが11〜24％を基本成分とし
残部がFeおよびNi、Mo、Si等の添付物からなる
パウダを素材として、リングベアリング３６の形
状に形成した後、該リングベアリング形状に形成
されたパウダを重水素またはアンモニア分解ガス
中の還元炉で温度約1150℃、60分間加熱して焼結
し、その後該焼結材を空気中で冷却して、クロム
炭化物系マンテンサイト組織をした耐熱鋼で製造
される。

本考案の一実施例としての排気入口可変型ター
ボチヤージヤは、上述のごとく構成されているの
で、第２図に示した排気過給機１０の組立作業
は、以下のように行なわれる。

まず、ベアリングハウジング１１を図示しない
受台上に載置する。

このとき、ベアリングハウジング１１はその壁
部２３を上側に向け、かつ、この壁部２３にはノ
ズルベーン２４を全て枢着する。

つづいて、ノズルベーン２４側の全てのレバー
２７をセンタシヤフト中心線ｌに対し放射状とな
るよう並べる。

ついで、リングサポート２８を環状溝３０に挿
入し、円弧端２８１内周をリングベアリング３６
に当接させる。

そして、リングサポート２８の外側端２８２
を、ボルト３８によりリング３１に組付け一体に
する。このとき、リング３１に枢支されたスライ
ダ５１をレバー２７のＵ字端２７１に係合させる
ようにする。

これにより環状溝３０にリングサポート２８お
よびリング３１が外嵌され、かつ、回動部２９と
複数個のノズルベーン２４とが連結される。

つぎに、タービン翼車１７を取り付けられたセ
ンタシヤフト１５を軸受支持部１８に嵌挿し、さ
らにタービンハウジング１３をベアリングハウジ
ング１１に重ね、連結ベルト２１で両者を固定す
る。

この後、ベアリングハウジング１１側を反転し
上向きのセンタシヤフト１５にブロワ扇車１６を
嵌め込みナツト止めする。

つづいて、ブロワハウジング１２をベアリング
ハウジング１１に重ね合わせ、連結ベルト３７で
両者を固定し排気過給機１０の組立てをほぼ完了
する。なお、センタシヤフト１５は、ノズルベー
ン２４組付けの前に取り付けるようにしてもよ
い。

このような排気過給機１０は図示しないエンジ
ンに取り付けられ、排気を受け駆動されるが、こ
のとき、タービン翼車１７には環状入口２２側の
各ノズルベーン間の間隙ｔを通つて排気が流入す
る。

ここで、排気の流入量が設定量を超えていれ
ば、ブロワ扇車１６側が適正過給作動する。

これに対し、排気の流入量が設定量を下回る
と、図示しない駆動制御機構により回動部２９が
働き、回動部２９はアクチユエータ３５によりセ
ンタシヤフト１５を中心に回動し、これと連動す
る各ノズルベーン２４を回動する。

これにより、各ノズルベーン間の間隔ｔが狭め
られ、環状入口２２の開口量が減少するから、こ
の環状入口２２へ流入する排気の量が低減してい
ても、排気の速度エネルギを所定のレベルに保持
できる。

すなわち、低速運転時において排気量がある程
度低減しても、環状入口２２の開口量をしぼるこ
とにより、過給効果を得るだけの速度エネルギを
排気からタービン翼車１７が受けるようになり、
これにより、内燃機関の低速トルクを増大でき
る。

ところで、回動部２９の回動に際し、リングサ
ポート２８の円弧端２８１は、円弧端２８１内周
とリングベアリング３６外周との間に供給される
二硫化モリブデンＳにより、スムーズに摺動し、
回動部２９の回動がスムーズに行なわれる。

すなわち、回動部２９が回動すると、リングサ
ポート２８の回動によりガイド５０が駆動され
て、ガイド５０が二硫化モリブデンＳを円弧端２
８１内周とリングベアリング３６外周との間の摺
動部隙間に案内供給し、摺動部隙間には、常時十
分な二硫化モリブデンＳが供給される。

なお、リングベアリング３６表面には、あらか
じめ二硫化モリブデンＳが塗布される。

そして、リングベアリング３６はクロム炭化物
を析出させたマルテンサイト組織の材料で形成さ
れ、リングサポート２８の円弧端２８１内周にク
ロムメツキが施されクロムメツキ層２８ａが形成
されているので、リングベアリング３６とリング
サポート２８の円弧端２８１内周との摺動が部材
の摩耗を伴わないで行なわれ、回動部２９が長期
にわたり安定して作動する。

このように、第１〜４図に示した本考案の一実
施例としての排気過給機１０によれば、ノズルベ
ーン２４を操作する各部材の組立てが従来より簡
略化される。すなわち、ノズルベーン２４を枢着
する壁部２３は、ベアリングハウジング１１とし
て形成され、従来のような、壁部２３に相当する
部分とベアリングハウジング１１との組立作業を
必要としない。

このような効果を得ることのできるよう、回動
部２９を、リング３１と一対のリングサポート２
８との組立てにより形成しているが、これらの組
立作業も、単に、ボルト止め作業で完了する。

さらに、リング３１とレバー２７との連結も、
単に、リング３１側のスライダ５１とレバー２７
のＵ字端２７１との嵌め込みにより係合させる作
業であり、これら組立作業は容易に行なうことが
できる。

〔考案の効果〕

以上詳述したように、本考案の排気入口可変型
ターボチヤージヤによれば、エンジンに連結され
るターボチヤージヤにおいて、センタシヤフトを
支持するベアリングハウジングと、同ベアリング
ハウジングの軸方向端部に取り付けられたタービ
ンハウジングと、同タービンハウジング内に配設
され上記センタシヤフト端部に取り付けられたタ
ービン翼車と、同タービン翼車へ上記エンジンの
排気を流入させるべく上記タービンハウジング内
において上記タービン翼車の外周に対向するよう
に形成された環状入口とをそなえ、同環状入口の
周方向に沿い複数個列設されてその回動により上
記環状入口の開口面積を変更しうるノズルベーン
と、同ノズルベーンに一端を固定されるとともに
上記タービンハウジングに枢支され同タービンハ
ウジング外へ延在する支軸と、同支軸の他端に連
結されてその回動を行なわせる回動機構とが設け
られて、同回動機構が、上記ベアリングハウジン
グの外周に形成された環状溝と、同環状溝内に複
数個取り付けられたリングベアリングと、同リン
グベアリング外周の軸受面に内周側円弧端を摺接
する一対のリングサポートと、同一対のリングサ
ポートの外周部で固定されたリングと、同リング
と上記支軸とを連結し同リングの回動を上記支軸
の回動に変換すべく形成されたレバーと、同上記
リングを回動させる駆動制御機構とで構成される
とともに、上記のリングベアリングとリングサポ
ートとの摩耗を防止すべく、上記リングベアリン
グがクロム炭化物を析出させたマンテンサイト組
織の材料で形成されるとともに、上記リングサポ
ートの弧状端内周にクロムメツキが施されるとい
う簡素な構成で、その組立てを容易に行なえるよ
うになるとともに、高温で乾燥した大気中という
苛酷な条件下にあつても、そのタービン側排気導
入部開口の調整のための摺動部における摩耗が防
止されるようになり、良好な安定した運転状態が
長期にわたり保持されるようになる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は本考案の一実施例としての排気入
口可変型ターボチヤージヤを示すもので、第１図
はそのリングサポートの要部模式図、第２図はそ
の縦断面図、第３図は第２図の−矢視断面
図、第４図は第２図の−矢視断面図であり、
第５図は従来の排気過給機を示す要部破断側面図
である。 １０……排気過給機（ターボチヤージヤ）、１
１……ベアリングハウジング、１２……ブロワハ
ウジング、１３……タービンハウジング、１４…
…フローテイングメタル、１５……センタシヤフ
ト、１６……ブロワ扇車、１７……タービン翼
車、１８……軸受支持部、１９……油路、２０…
…オイル排出口、２１……連結ベルト、２２……
環状入口、２３……壁部、２４……ノズルベー
ン、２５……支軸、２６……スリーブ、２７……
レバー、２８……リングサポート、２９……回動
部、３０……環状溝、３１……リング、３２……
押え板、３３……ピン、３４……連結片、３５…
…アクチユエータ、３６……リングベアリング、
３７……連結ベルト、３８……ボルト、５０……
ガイド、５０ａ……基部、５１……スライダ、１
１１……外周壁、２７１……Ｕ字端、２８１……
円弧端、２８１ａ……クロムメツキ層、２８２…
…外側端、３６１……軸受面、ｌ……センタシヤ
フト中心線、Ｓ……固定潤滑剤としての二硫化モ
リブデン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エンジンに連結されるターボチヤージヤにおい
   て、センタシヤフトを支持するベアリングハウジ
   ングと、同ベアリングハウジングの軸方向端部に
   取り付けられたタービンハウジングと、同タービ
   ンハウジング内に配設され上記センタシヤフト端
   部に取り付けられたタービン翼車と、同タービン
   翼車へ上記エンジンの排気を流入させるべく上記
   タービンハウジング内において上記タービン翼車
   の外周に対向するように形成された環状入口とを
   そなえ、同環状入口の周方向に沿い複数個列設さ
   れてその回動により上記環状入口の開口面積を変
   更しうるノズルベーンと、同ノズルベーンに一端
   を固定されるとともに上記タービンハウジングに
   枢支され同タービンハウジング外へ延在する支軸
   と、同支軸の他端に連結されてその回動を行なわ
   せる回動機構とが設けられて、同回動機構が、上
   記ベアリングハウジングの外周に形成された環状
   溝と、同環状溝内に複数個取り付けられたリング
   ベアリングと、同リングベアリング外周の軸受面
   に内周側円弧端を摺接する一対のリングサポート
   と、同一対のリングサポートの外周部で固定され
   たリングと、同リングと上記支軸とを連結し同リ
   ングの回動を上記支軸の回動に変換すべく形成さ
   れたレバーと、同上記リングを回動させる駆動制
   御機構とで構成されるとともに、上記のリングベ
   アリングとリングサポートとの摩耗を防止すべ
   く、上記リングベアリングがクロム炭化物を析出
   させたマンテンサイト組織をした耐熱鋼で形成さ
   れるとともに、上記リングサポートの孤状端内周
   にクロムメツキが施されたことを特徴とする、排
   気入口可変型ターボチヤージヤ。