JPH034721Y2 - - 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、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において、
レバー７とリング８との連結部分には、タービン
側の高熱が伝達され、その摺動部が、高温で乾燥
した大気中という苛酷な条件下で作動することに
なる。

このような条件下においては、摺動部が短期間
で摩耗してしまい、排気過給機１の運転を長期に
わたり安定して行なえないという不具合がある。

すなわち、従来は、レバー７として硬質メツキ
したものを使用しており、比較的早くメツキ層が
摩耗して母地があらわれ、その後摩耗が急速に進
行するという問題点があつた。

本考案は、このような問題点の解消をはかろう
とするもので、タービン排気導入部の開口調整を
長期にわたり安定して行なえるようにした、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ベアリングハ
ウジングに枢支され同ベアリングハウジング外へ
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回
動可能に取り付けられたリングと、同リングを回
動させる駆動制御機構と、上記リングと上記支軸
とを連結するレバーとで構成され、上記リングの
回動を上記支軸の回動に変換すべく、上記レバー
が、その一端を上記のリングまたは支軸の一方に
固定され、その他端を上記のリングまたは支軸の
他方に枢着されたスライダを介し上記支軸の位置
から上記スライダの枢着位置へ向かい摺動できる
ように連結されて、上記のスライダとレバーとの
摺動による摩耗を防止すべく、上記レバーがクロ
ム炭化物を析出させたマルテンサイト組織から成
る耐熱鋼で形成されるとともに、上記スライダが
セラミツクスで形成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、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長期間にわたり安定
してスムーズに調整され、良好な過給効果が長期
間にわたり安定して得られる。

〔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図はそのレバーの要部模式図、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−矢視断面図である。

第１〜４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に固定していてもよい
し、ノズルベーン２４とタービンハウジング１３
との軸方向クリアランスの集積公差を少なくする
ために、スリーブ２６と押え板３２の間にはわず
かな〓間を設け、押え板３２とベアリングハウジ
ング１１とが密着するように構成してもよい。

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１，４図参照）が係
合している。

すなわち、スライダ５１はピン３３のそれぞれ
に枢着されるとともに、円柱の周方向両端を切り
欠かれた形状に形成されている。

そして、切り欠かれたスライダ５１の側面が、
レバー２７のＵ字端２７１内周に係合してスライ
ダ５１とＵ字端２７１とが摺動可能になつてお
り、リング３１の回動に伴うレバー２７の変位
を、スライダ５１の回動と、Ｕ字端２７１の支軸
２５からピン３３へ向かう方向への摺動により許
容するようになつている。

さらに、レバー２７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てお
り、スライダ５１はセラミツクスで形成されてい
る。

これにより、スライダ５１の摺動部５１ａおよ
びレバー２７の摺動部２７１ａの摩耗が防止され
るようになつている。

すなわち、本実施例の摺動部５１ａ，２７１ａ
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。

すなわち、従来は、レバー２７を硬質メツキし
て使用しており、比較的早くメツキ層が摩耗し母
地があらわれて、その後摩耗が急速に進行する不
具合があつたが、上述のようにすることにより、
その問題が解決される。

なお、レバー２７は、Feをベースとし、例え
ば重量％で、Ｃが2.3％以下、Crが11〜24％を基
本成分とし、さらにNi、Mo、Si等を添加物を含
む耐熱鋼により形成されている。

そして、上述の成分を含むパウダを素材とし
て、レバー２７の形状に成形した後に、該レバー
形状に成形されたパウダを、重水素またはアンモ
ニア分解ガスを雰囲気とした還元炉中で、温度が
約1150℃、時間が約60分の条件で加熱して焼結
し、その後該焼結材を空気中で冷却して、クロム
炭化物系マルテンサイト組織を有した耐熱鋼が得
られる。

さらに、この耐熱鋼をターボチヤージヤにおけ
る通常の使用温度よりも高い設定温度（例えば、
約500〜650℃）条件で所定時間熱処理を行ない焼
戻し、局所的な応力集中を緩和しかつ十分な硬度
を確保する。

一方、リング３１には、その外周面に連結片３
４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、固体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回動時の摩耗抵抗を減少させ
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を圧入されて取り付けられて
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。

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１〜４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１
６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が嵌め
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。

また、回動部２９の作動に伴い、レバー２７の
摺動部２７１ａとスライダ５１の摺動部５１ａと
が摺動するが、レバー２７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、ス
ライダ５１がセラミツクスで形成されているの
で、高温で乾燥した大気中という苛酷な条件下に
あるにもかかわらず、摺動部５１ａ，２７１ａの
摩耗は防止され、回動部２９の作動は長期にわた
り安定して行なわれる。

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３１とレバー２７との連結は、
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ベアリング
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
ングの外周に回動可能に取り付けられたリング
と、同リングを回動させる駆動制御機構と、上記
リングと上記支軸とを連結するレバーとで構成さ
れ、上記リングの回動を上記支軸の回動に変換す
べく、上記レバーが、その一端を上記のリングま
たは支軸の一方に固定され、その他端を上記のリ
ングまたは支軸の他方に枢着されたスライダを介
し上記支軸の位置から上記スライダの枢着位置へ
向かい摺動できるように連結されて、上記のスラ
イダとレバーとの摺動による摩耗を防止すべく、
上記レバーがクロム炭化物を析出させたマルテン
サイト組織からなる耐熱鋼で形成されるととも
に、上記スライダがセラミツクスで形成されると
いう簡素な構成で、タービン側排気導入部開口の
調整を行なうために装備されるレバーとスライダ
との摺動部における摩耗を、高温で乾燥した大気
中という苛酷な条件下であるにもかかわらず、十
分に防止できるようになり、排気過給機を長期に
わたり安定して運転できる利点がある。

【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
はそのレバーの要部模式図、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
来の可変容量式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）、１１……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、５１ａ……摺動部、１１１……外周
壁、２７１……Ｕ字端、２７１ａ……摺動部、２
８１……円弧端、２８２……外側端、３６１……
軸受面、ｌ……センタシヤフト中心線、Ｓ……固
体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ベアリングハウジング
   に枢支され同ベアリング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回動可能
   に取り付けられたリングと、同リングを回動させ
   る駆動制御機構と、上記リングと上記支軸とを連
   結するレバーとで構成され、上記リングの回動を
   上記支軸の回動に変換すべく、上記レバーが、そ
   の一端を上記のリングまたは支軸の一方に固定さ
   れ、その他端を上記のリングまたは支軸の他方に
   枢着されたスライダを介し上記支軸の位置から上
   記スライダの枢着位置へ向かい摺動できるように
   連結されて、上記のスライダとレバーとの摺動に
   よる摩耗を防止すべく、上記レバーがクロム炭化
   物を析出させたマルテンサイト組織からなる耐熱
   鋼で形成されるとともに、上記スライダがセラミ
   ツクスで形成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。