JPS60249604A - 可変容量ラジアルタ−ビン - Google Patents

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】 〔技術分野〕 本発明は可変容量ラジアルタービンに関し、特にターボ
チャージャ等のタービンにおける流量特性を、スクロー
ルに設けた揺動自在な舌状部材を動作させることによっ
て可変とした可変容量ラジアルメービンに関する０ 〔従来技術〕 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ボチャージャにお
けるＡ／Ｒ比率、すなわち後述するスクロール入口部の
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離Ｒ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
きとなシ、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上述したように
舌状部材（可変ノズル）を動作させてスクロール入口部
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維持することによっ
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図体）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５４−８４１２
３号公報等に開示されたものである。ここで、１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
であシ、２はタービンロータ１の外周部に設けられてい
るタービンハウジングである。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
をの流路を形成しているタービンスクロールでオ夛、ス
クロール３への流入口３Ａは図示しない排気マニホール
ドに接続され、マニホールドからの排気ガスはこの流入
口３Ａからスクロール３の流路３Ｂに泊ってロータ１へ
と導かれる。

しかして、本例では、このスクロール３０巻き初め部分
、すなわち流路３Ｂの外周側壁面がロータ１に最も近接
する舌部４を軸５の回シ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舌部４を舌状部材という
）、ノズル開口部（スクロール入口部）６における半径
方向の幅を変化させ、以て、との部における流路断面ｆ
ｆ１Ａを可変としている。

また、第１図（ト）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シ、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
によシリンク部材８を介して舌状部材４、をロータ１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、”９はロータａｌＡ
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ＩＡ
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ｌ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７５ンジ部がタービ
ンハウジング２の環状溝に嵌め込まれた状態に保たれて
おシ、センタハウジング９を固定するポルト１３によっ
てとの状態に固定されている。

このように構成された可変容量ラジアルタービンにあっ
ては、流入口３人から入口部６を経てスクロール流路３
Ｂに排気ガスが導かれる際に、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を揺動させて入口部
６の流路断面積λを変化させる。

よって舌状部材４の位置に応じた流量の排気ガスが流路
３Ｂからタービンロータ１へと導かれてロータ１を回転
させ、仕事をしたあとの排気ガスは第１図（Ｊ３）に示
す出口部３０から外部へと排出される０ 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と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２人および２Ｂと接触
し揺動不能の状態となる虞があシ、また舌状部材４を支
持している部材の遊びをも考慮して側面４Ａおよび４Ｂ
と内壁面２人および２Ｂとの間に隙間Ｃが保たれるよう
に構成されてい六〇 このために、特に入口部流路断面積Ａが絞られる小流量
時には、この隙間Ｃを通って第１図（Ａ）で矢印によシ
示したように直接ロータ１側へ漏洩するガス流量が多く
なることで舌状部材４による絞多効果が低下させられる
のみならず、スクロール流路３Ｂ４Ｃ１６って旋回させ
られガがらロータ１に流入ヂ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。

〔目的〕

本発明の目的は、上述したような欠点を除去し、舌状部
材の両側側面とハウジング側の対応する内壁面との間か
らのガスの漏洩が防止できて、舌状部材による十分な絞
夛効来が得られる可変容量ラジアルタービンを提供する
ことにある。

〔構成〕

かかる目的を達成するために、本発明では、舌状部材の
側面に、ハウジング側の壁面と少なくとも線接触すると
とによシ封止状態が得られる弾性体のシール部材を取付
けて、このシール部材を舌状部材によって限界されるノ
ズル開口部側の流路とロータ側の流路との圧力差によジ
ハウジング側の壁面に偏倚させるようにする。

〔実施例〕

以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第２図および第３図は本発明の一実施例を示す。

ここで、２１は舌状部材４の両側側面に取付けた弾性体
のシール部材であり、本例では例えばシール部材２１に
孔２２を形成しておき、これらの孔２２を介してシール
部材２１を舌状部材４の側面４人および４Ｂに栓溶接す
る。

なお、弾性シール部材２１は第２図に示すよう゛に翼形
をなす側面の全コードにわたり設けられるが、シール部
材２１の断面形状を第３図に示すように上下対称の２つ
の円弧を有する形状となして、これらの円弧面と壁面２
人および２Ｂとがそれぞれ線接触を保つようにする。す
なわち、本例では両側の弾性シール部材２１が壁面２Ａ
および２Ｂとそれぞれ２ケ所で線接触している。

このように２ケ所で線接触させておくことにより２重的
な封止がなされる訳で、前述したようにノズル開口部６
が絞られる小流量時には、開口部６の側からロータ１の
側にガスが痺れる傾向がある。このような漏洩は、ガス
の流速が半径に反比例して速くなることから流速の速い
ところほど動圧が増すだけ静圧が小さくなるのでノズル
開口部６側の静圧がロータ１側の静圧よシ高くなること
からおこる。

しかるに、本例のように弾性シール部材２１を設けると
、その静圧が高いノズル開口部６側でシール部材２１が
壁面２人および２Ｂ側に偏倚させられる上、シール部材
２１の線接触部分の近傍ではその速度差からベルヌーイ
の定理によって圧力差が生じ、この圧力差によってもシ
ール部材２１が壁面２人および２Ｂ側に引寄せられる力
が働き、十分な線接触状態を保持してシール効果をあげ
ることができる。

特に、本例ではシール部材２１の断面が自由端を有する
円弧形状に形成されているため、高温雰囲気ですき間Ｃ
が狭められるよう々傾向を生じ九〕圧力差が大きくなっ
てシール部材２１の壁面２１１２Ｂへの押付は力が大き
くなると、シール部材２１０円弧部が第３図に示すよう
に内側にたわむ傾向を生じ、押付は力が過大となるのを
防止することができる。

更にまた、最大流量時には反対にロータ１側の流路から
舌状部材４の側面を介してノズル開口部６側に漏洩する
傾向が生じるが、上述したと同様に、その圧力差によっ
て漏洩を防止することができる。

なお、以上の説明ではシール部材の断面形状を２つの円
弧の連続量となして、舌状部材の片側の側面で内壁面と
の間に上下２つの線接触が得られるようにしたが、洩れ
が問題となるのは、舌状部材を閉じ側で使用する場合が
大であるため、１つの円弧の上側のみ設けてもよく、こ
の断面形状も完全々半円弧とせず壁面との滑らかな接触
が確保できる形状で奉ればよい。また、接触の状態も線
接触に限らず面接触であって吃よいことはいうまでもな
く、要杜シール部材の有する弾性と、このシール部材に
よって限界される流路間の圧力差とによシ舌状部材に取
付けたシール部材が内壁面と少なくとも線接触を保つよ
うな形状であればよい。

〔効果〕

以上説明したように、本発明によれば、舌状部材の両側
の側面に、舌状部材の揺動位置の如何にかかわらずハウ
ジング内壁面と少なくとも線接触を保つことによりノズ
ル開口部側の流路とロータ側の流路との間の封止が可能
な弾性体のシール部材を設け、このシール部材を上記の
流路間に発生する圧力差によシハウジング内壁面に接触
させた状態に保持可能としたので、舌状部材の両側の側
面を介してノズル開口部側とロータ側との間に洩れが生
じるのを防止することができて、舌状部拐による十分な
絞シ効来が得られ、タービン効率の向上とエンジントル
クの増大を図ることができん

【図面の簡単な説明】

第１図体）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−五線断面で示す構成
図、 第２図は本発明可変容量ラジアルタービンにかかわる舌
状部材の構成の一例を示す斜視図、第３図はその舌状部
材の断面図である。 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・・・流入口、 ３Ｂ・・・流路、 ３Ｇ・・・出口部、 ４・・・舌状部材、 ４Ａ、４Ｂ・・・側面、 ５・・・軸、 ６・・・ノズル開口部、 ７・・・アクチュエータ、 ９・・・センタハウジング、 １０・・・ベアリング、 １１・・・リングシール、 １２・−・シュラウド板、 １３・・・ボルト、 ２１・・・シール部材、 ２２・・・孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 タービンハウジングのノズル開口部における半径方向の
   内壁面の間に設けた舌状部材をタービンロータの半径方
   向に揺動自在となすことによシ前記タービンロータに流
   入するガス流量を変化可能となした可変容量ラジアルタ
   ービンにおいて、前記舌状部材の前記内壁面と対向する
   側面に前記内壁面と少なくとも線接触が可能な弾性体の
   シール部材を設け、該シール部材を前記舌状部材によっ
   て限界される前記ノズル開口部側と前記タービンロータ
   側との圧力差によって前記内壁面に接触させるようＫ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）