JPS60153403A

JPS60153403A - 可変容量ラジアルタ−ビン

Info

Publication number: JPS60153403A
Application number: JP59009081A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Komatsu; 宏小松
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-01-20
Filing date: 1984-01-20
Publication date: 1985-08-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】木４　Ｆ！ＦＪはｒｊＴ変容■ラジアルクーどンに関し
、特にターボチャージャ等のタービンにおける論量特性
を、スクロールに設けた揺動自在な舌状部材を＋１ノ作
きせることによって可変とした可変容量ラジアルタービ
ンに関する。

一般のターボチャージャ付内燃機関にあっては、その出
力特性が、タービンロータの径とターすチャージャにお
けるＡ／Ｒ比率、すなわち後述するスクロール人「１部
の流路断面積Ａを、ロータ中心軸からこの入口部断面積
重心位置までの垂直距ＮＩＲで除した値とによってほぼ
決定されてしまい、例えば、Ａ／Ｒ比率が大きいほど高
速向きとなり、高回転領域におけるトルクを増大させる
。

そこで、エンジンの運転条件に応じて」−述したように
舌状部材（可変ノズル）を動作させてスクロール人１１
部の流路断面積Ａを変化させ、以てスクロールに流入す
る排気ガスの流量等を変化させて、低速運転領域から高
速運転領域にいたるまで適切な過給を却持することによ
って適切なトルクの増大が図れるようにした可変容量ラ
ジアルタービンが提案されてきた。

第１図（Ａ）および（Ｂ）は従来のこの種可変容量ラジ
アルタービンの一例を示し、本例は特開昭５４−１４４
１２３号公報等に開示されたものである。ここで、ｌは
図示しない圧縮機インペラに直結されているタービンロ
ータであり、２はタービンロータｌの外周部に設けられ
ているタービンハウジングチする。タービンハウジング
２には一般に鋳造品が使用される。

更に３は、このタービンハウジング２に設けられ、渦巻
型の流路を形成しているタービンスクロールであり、ス
クロール３への波大口３Ａは図示しない４Ｊ１気マニホ
ールドにｍ　！７＋ｉされ、マニホールドからの排気ガ
ンはこの流入１コ３Ａからスクロール３の流路３Ｂに沿
ってロータ１へと導かれる。

しかして、本例では、このスクロール３の巻き初め部分
、すなわち流路３Ｂの外周側壁面がロータｌに最も近接
する舌部４を軸５の回りに揺動自在なようになして（以
下でこのように揺動自在とした占部４を占状部月という
）、ノズル開口部（スクロール人１１部）６における半
径方向の幅を変化させ、以て、このｆＧＲにおける流路
断面積Ａを可変としている。

また、第１図（Ａ）に示す７はハウジング２の外部に配
置された電磁アクチュエータであり、このアクチュエー
タ７は、エンジンの運転条件、例えば機関回転数に応じ
て動作させられるもので、このアクチュエータ７の動作
によりリンク部材８を介して舌状部材４をロータｌの半
径方向に揺動させることができる。

更にまた、第１図（Ｂ）において、８はロータ軸ＩＡを
ベアリング１０を介して軸支させているセンタハウジン
グであり、１１はセンタハウジング９とロータ軸ｌＡと
の間に設けられているリングシール、１２はタービンロ
ータ１の円板状背面を形成しているシュラウド板である
。シュラウド板１２はその周囲の２ラング部がタービン
ハウジング２の環状渦に嵌め込まれた状態に保たれてお
り、センタハウジング９を１−１１定するボルト１３に
よってこの状）ルに固定されている。

このように構成された可変容重−ラシアルタービンにあ
っては、流入口３Ａから入口部６を経てスクロール流路
３Ｂに排気ガスか導かれる際に、運転条件に対応してア
クチュエータ７が動作され舌状部材４を揺動させて人口
部６のｌＩＣ路断面積Ａを変化させる。

よって舌状部材４の位置に応じた液部の排気ガスが流路
３Ｂからタービンロータ１へと導かれてロータｌを回転
ぎせ、仕事をしたあとの排気ガスは〜゛５１図（Ｂ）に
示す出口部３Ｃから外部へと排出される。

しかしながら、このような従来の可変容量ラジアルター
ビンにおいては、揺動動作をなす舌状部材４とタービン
ハウジング２どの間に存在する熱膨張率の差のために、
舌状部材４の側面４Ａおよび４Ｂがスクロール入口部６
における両側のハウジング内壁面２Ａおよび２Ｂと接触
し揺動不能の状態となる虞があるので、側面４Ａおよび
４Ｂと内壁面２Ａおよび２Ｂとの間に隙間Ｃが保たれる
ように構成されていた。

このために、特に入口部流路断面積Ａが絞られる小がｒ
、　？Ｊ時には、この隙間Ｃを通って第１図（Ａ）で矢
印により示したように直接ロータ１側へ漏洩するカス流
量が多くなることで舌状部材４による絞り効果が低下さ
せられるのみならず、スクロール９Ｉｉ路３Ｂに沿って
旋回させられながらロータ１に流入する主流にこの洩れ
たガス流が混入することで流れの乱れによる流体損失が
大きく、タービン効率を低下させる。

本発明の目的は、」二連したような欠点を除去し、最小
流１ｉ１時における舌状部材側面からの洩れを防ｌｈす
ることによってタービンの小液量化を図ることができ、
タービン効率を向」二させると共に、特にエンジンの低
回転時におけるトルクの大幅−にｙが得られる可変容部
ラジアルタービンを提供することにある。

かかる１」的を達成するために、本発明では、スクロー
ルに流入するガスの流量が最小流量となる状１ハ；にお
いて、舌状部材の両側から突出させて形成した端縁突出
部の当接面がスクロールの両側壁１弼に同時成形した保
合面に当接するようになして、舌状部材側面からの洩れ
を防１１−する。

以下に、図面に基ついて本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明の第１実施例を示す。本例ではスクロー
ル３の流路３Ｂ断面形状をほぼ方形型の形状とする。こ
こで、タービンハウジング２ｏはハウジングカバ２１を
イｊし、ハウジング２ｏおよびハウジングカバ２１には
、共にロータ輔ＩＡに直角な流路壁面２０Ａおよび２１
Ａが形成されていて、これらの壁面２ＯＡおよび２１Ａ
と、更にタービンハウジング２゜側に形成したスクロー
ル外周壁面２０Ｂ　、　スクロール側壁面２０Ｇおよび
２００とによってスクロール流路３Ｂが形成される。

なお、ここで、ハウジングカバ２１はその周囲に環状に
形成した嵌合溝２１Ｇを有し、この嵌合溝２ＩＣにバッ
キング２２を介してハウジング２ｏの嵌合フランジ部２
０Ｅを嵌め合わせた一１ニボルト２３によって固定する
。更にハウジングカバ２１にはロータｌのうμ端に沿っ
たシュラウド部２１０および出口部３Ｇが形成されてい
る。

しかして、このように構成したタービンハウジング２０
のスクロール側壁面２００とタービンハウジング２１の
同壁面２１Ａとの間には段付面３０Ａが得られるように
なし、この段付面３０Ａを、第３図に示すようにタービ
ンロータ１と同心に形成する。

また、タービンハウジング２０のスクロール側壁面２０
Ｇには段付面３０Ａの対向位置にこれと同心の段付面３
０Ｂを形成するが、これらの段付面３０Ａおよび３０Ｂ
の形成にあたっては、舌状部材４０の回動軸４１を軸支
するブツシュ４２をハウジング２０に圧入後に同時却下
して成形仕上げする。すなわち、このように段付面３０
Ａおよび３０Ｂを成形仕上げすることによって、後述す
るように、舌状部材４０との間に密接な当接状態が得ら
れ、以てガスのすき間洩れの防止か図られる。

このように構成したタービンハウジング２０のスクロー
ル巻き始め部に舌状部材４０を、例えばブ・ンシュ４２
の圧入、段付面３０Ａおよび３０Ｂの機械加工の手順の
あとで配置するが、舌状１°テ１３材４０は流路３Ｂに
沿った翼形断面形状をなし、更に、その両側には、第３
図にも示すようにその端縁部からハウジング２０の段伺
面３０Ａおよび３０Ｂに沿って′ツ？出させた端縁突出
部（以下で突出部という）４０Ａおよび４０Ｂが形成さ
れていて、突出部４０Ａおよび４０Ｂは対応する段付面
３０Ａおよび３０Ｂ側にそれぞれ当接面４１Ａおよび４
１Ｂをイラしている。

しかして、舌状部材４０が第３図に一点’ＫＩｋＱで示
される最小流量位置にあるときに、これらの当接面４１
Ａおよび４１Ｂが段付面３０Ａおよび３０Ｂとそれぞれ
当接するようにする。なお、舌状部材４０にこれらの突
出部４０Ａおよび４０Ｂを形成するにあたっては、舌状
部材４０を例えば精密鋳造によってその翼形本体と共に
一体成形すれはよく、あとでの機械加工の必要はない。

また、舌状部材４０の回動軸４１は舌状部材４０とは別
体に形成し、段伺面３０Ａおよび３０Ｂの仕上加工後に
回動軸４１を舌状部材４０の軸孔に圧入して舌状部材４
０を所定の位置に配設する。

４３は回動軸４１の外側突出部に固定した短冊形のアー
ム板、４４は固定ナツト、４５はアーム板４３に取りつ
けた連結ピンであり、この連結ビン４５を図示しないア
クチュエータと連結させることにより、アクチュエータ
によって舌状部材４０に揺動動作を行わせることができ
る。

このように構成した可変容量ラジアルタービンにあって
は、すき間洩れによってタービン効率の低下を来しやす
い最小流量時に、舌状部材４０が第３図で矢印のように
回動させられると、その当接面４１Ａおよび４１Ｂがハ
ウジング２０側の段付面３０Ａおよび３０Ｂにそれぞれ
密接に当接する。特に本例では、これらの段付面３０Ａ
および３０Ｂが同心同一面」二にくるように同時成形加
工されているので、当接面４１Ａおよび４１Ｂのそれぞ
れとのずれの虞がな？、その封１に性を十分に高めるこ
とができる。

このようにして、最小流量時における舌状部材４０の側
面に沿ったすき間洩れが防止されることによって、ター
ビン効率を高めることができるのみならず、ターボチャ
ージャの場合は一定過給圧を保持するためのエンジンの
いわんるインタセプト回転数の低下を図ることができて
、トルクをも向−１ニさせることかできる。なお、従来
のようにタービン効・Ｖの低下を来す場合は、４Ｗにエ
ンジンのインタセプト回転数を下げたとしても、排圧の
−１−）１のためにエンジントルクを高めることができ
ないことはいうまでもない。

第４図は、本発明の第２実施例を示す。本例１＝タービ
ンハウジング２０における嵌合フランジ部２０Ｅのブツ
シュ４２と対向する部６ｆに、舌状部材４゜の回動軸４
１を有する根元部４０Ｃを＠方向に遊嵌可能な溝５０を
設けたもので、このようにハウジング２０を形成してお
くことにより、舌状部材４０と回動軸４１と一体構成し
たものを嵌合フランジ部２０Ｅの側からブツシュ４２に
嵌入させることができ、それだけ組立が容易となる。

以上説明したように、本発明によれば、ターボチャージ
ャのタービンスクロールにおける巻、キ始め部分の舌状
部材をタービンロータの半径方向に揺動自在となした可
変容量ラジアルタービンにおいて、スクロールの両側の
壁面を互いに平行に形成して、その壁面途中の同一半径
位置にタービンロータと同心の段付面を同時に成形する
ようになし、舌状部材にはその内側の流路に沿った両側
の端縁部から外方に向けて突出させた突出部を設けて、
舌状部材が流路の最小流量状態となる位置にまで回動さ
れたときに、舌状部材の両側の突出部に設けた当接面が
スクロールの段付面にそれぞれ同時に当接するようにし
たので、舌状部材の側面とスクロールの両側の壁面との
間のすき間を通って最小流量時にロータ側へとガスが洩
れるのを防止することができ、タービンの小流量化が得
られると共に、タービン効率の向上を図ることができて
、エンジンの低回転時におけるトルクを従来より大幅に
増大させることができる。

更にまた、ハウジングのスクロール部における舌状部材
揺動範囲の側壁面が機械加工によって仕上げられる可変
容量ラジアルタービンのはめ合部内径は、舌状部材４０
のノズル形成面４００よりも大きく（第３図中のＲ２参
照）とらなくてはならないのに比べて、本例のように構
成したタービンハウジングでは、タービンハウジング（
２０）のはめ合部内径は当接面４０Ａの内径（第３図中
のＲ７参照）となるので、ハウジングカバが小型化でき
、ハウジングカバとタービンハウジングとを接続するボ
ルト孔の設置位置がロータ軸に近づけられるので、ター
ビンハウジングの外周寸法も小型化できて、ボルト孔の
ついたフランジの径が小さくなり、従って、軽量化され
、且つ小型化されることにより熱容量が小さくなること
でエンジン急停止にの際の軸受への熱の流入が減少でき
て軸受の耐久性をも向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は従来の可変容量ラジアルタービンの構成
の一例を示す模型図、第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）のＡ−Ａ線断面で示す構成
図、第２図は本発明可変容量ラジアルタービンの構成の一例
を示す断面図、第３図はそのタービンハウジングの正面図、第４図は本
発明の第２実施例のタービンハウジングの正面図である
。１・・・タービンロータ、ＩＡ・・・ロータ軸、２・・・タービンハウジング、２Ａ、２Ｂ・・・内壁面、３・・・タービンスクロール、３Ａ・・・流入１コ、３Ｂ・・・流路、３Ｃ・・・出口部、４・・・舌部、４Ａ　、４Ｂ・・・側面、５・・・軸、６・・・ノズル開口部、７・・・アクチュエータ、 θ・・・センタハウジング、ｌＯ・・・ベアリング、１１・・・リングシール、１２・・・シュラウド板・１３・・・ボルト、２０・・・タービンハウジング、２１）Ａ、２０８，２００，２００・・・壁面、２０Ｅ
・・・フランジ部、２１・・・ハウジングカバ、２１Ａ・・・壁面、２１Ｃ・・・嵌合溝、２１０・・・シュラウド部、２２・・・バッキング・２３・・・ボルト、３０Ａ、３０Ｂ・・・段イ１面、４０・・・舌状部材、４０Ａ、４０Ｂ・・・突出部、４０Ｇ・・・根元部、４１・・・回動軸、４１Ａ、４１Ｂ・・・当接面、４２・・・ブツシュ、４３・・・アーム板、４４・・・固定ナツト、４５・・・連結ピン、５０・・・溝。特許出願人　日産自動車株式会ン＋−

Claims

【特許請求の範囲】タービンスクロールにおける巻き始め部分の舌状部材を
タービンロータの半径方向に揺動目在となすことにより
前記タービンロータに液入するガス流４′を最小流量に
まで変化可能となした可変容量ラジアルタービンにおい
て、前記半径方向の前記タービンスクロールにおける両
側の壁面の同−半伜の位置に、前記タービンロータと同
心の段付面を形成し、前記舌状部材には、該舌状部材の
内側液路に治った両側の端縁部に当接面を有する突出部
を前記壁面側に突設して、前記舌状部材を前記最小流量
の状態となる位置に回動したときに。ｉｎ記舌状部材の前記当接面が前記タービンスクロール
に設けた前記段付面に当接することにより前記壁面と前
記舌状部材との間にすき間が生じないようにしたことを
特徴とする可変容量ラジアルタービン。（以下、余白）