JPS6065205A - 可変容量ラジアルタ−ビン - Google Patents

可変容量ラジアルタ−ビン

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JPS6065205A
JPS6065205A JP58172995A JP17299583A JPS6065205A JP S6065205 A JPS6065205 A JP S6065205A JP 58172995 A JP58172995 A JP 58172995A JP 17299583 A JP17299583 A JP 17299583A JP S6065205 A JPS6065205 A JP S6065205A
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JP
Japan
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turbine
tongue
scroll
housing
flow
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JP58172995A
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JPH0120282B2 (ja
Inventor
Hiroshi Komatsu
宏 小松
Fumio Nishiguchi
西口 文雄
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Priority to DE3421792A priority patent/DE3421792C2/de
Priority to GB08415132A priority patent/GB2143591B/en
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Publication of JPH0120282B2 publication Critical patent/JPH0120282B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10Final actuators
    • F01D17/12Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/146Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by throttling the volute inlet of radial machines or engines

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

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】 本発明は可変容置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φ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、以てスフロー★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(2)および(B)は従来のとの種可変容景ラジ
アルタービンの一例を示し、本例は特開昭!クー111
123号公報等に開示されたものである。ここで、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コに設けられ、渦巻
型の流路を形成しているタービンスクロールでアリ、ス
クロール3への流入口3Aは図示し々い排気マニホール
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に沿ってロータ/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/に最も近接
する位置で舌部tを軸!の回りに揺動自在なように外し
て(以下でこのように揺動自在とした舌部グを舌状部材
という)、ノズル開口部(スクロール入口部)乙におけ
る半径方向の幅を変化させ、以て、この部における流路
断面積Aを可変としている。
また、第1図(4)に示す7はハウジングλ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
によりリンク部材ざを介して舌状部材ゲをロータ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、ワはロータ軸/A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、//はセンタハウジング9とロータ軸/Aと
の間に設けられているリングシール、/2はタービンロ
ータ/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/2はその周囲のフランジ部がタービン
ハウジング−〇環状溝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を固定するポルト13によって
こ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3A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グを揺動させて入口部
lの流路断面積Aを変化させる。
よって舌状部材グ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/へと導かれてロータ/を回転
させ、仕事をしたあとの排気ガスは第1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l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lの側面llAおよび44 ’Bがスクロール
入口部乙における両側のハウジング内壁面2人および2
Bと接触し揺動不能の状態となる虞があるので、側面I
IAおよび4’B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た。
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(蜀で矢印により示
したように直接ロータ/側へ漏洩するガス流量が多くな
ることで舌状部材lIKよる絞流路3Bに沿って旋回さ
れなからロータ/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、上述したような欠点を除失し、最小流
量時における舌状部材側面からの洩れを防止することに
よってタービンの小流量化を図ることができ、タービン
効率を向上させると共に、特にエンジンの低回転時にお
けるトルクの大幅上昇が得られる可変容量ラジアルター
ビンを提供するととにある。
かかる目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態において、
舌状部材の両側端縁部がスクロール側壁部から突設した
係合面に当接するようになして、舌状部材側面からの洩
れを防止する。
以下に、図面に基づ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。本例では形状と
する。ここで、タービンハウジング〃はハウジングカバ
Iを有し、ハウジング〃およびノ為つジングカバ〃には
、共にロータ軸/Aに直角な流路壁面〃Aおよび2/ 
Aが形成されていて、とれらの壁面20Aおよび2/ 
Aと、タービンハウジング〃側に形成したスクロール外
周壁ffBおよびノーウジングカバu側に形成したスク
ロール内周壁2/Bとによってスクロール流路3Bが形
成されている。
なおここで、ハウジングカバlはその周囲に環状に形成
した嵌合溝2/ Oを有し、この嵌合溝2/ 0にバッ
キングnを介してハウジング〃の嵌合部jf79を嵌め
合わせた上、ボルト27によって固定する。
更にハウジングカバ21にはロータlの翼端に沿ったシ
ュラウド部2/ Dおよび出口部3Cが形成されている
2Ilは翼型形状の断面を有する舌状部材であり、Bは
舌状部材24Iと一体にしだ回動軸である。回動軸Bは
ハウジングカバ2/に圧入して設けたブツシュIに回動
自在に軸支されており、軸Bの外側には第3図に示すよ
うな短冊型のアーム板1が固定おき、一方、軸Bのねじ
部断面をこの形状に合わせて形成することによシ孔27
Aにねじ部を嵌め合わせ、ナツト1によりアーム板lを
軸Bに固着する。
3はアーム板1に取付けた連結ビンであシ、この連結ビ
ン〃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2グに揺動動作を
行わせることができる。
ここで、舌状部材2Ilの側面J Aおよび2’l B
は対応する壁面〃Aおよび2/Aと互に平行になるよう
機械加工によって精密に仕上げられ、一方の壁面2DA
および2/Aの方も同様にして滑らかな面に仕上けられ
る。更に30および31はこれらの壁面27Aおよび2
/ Aから突設した凸出部であり、凸出部3θおよび3
1の舌状部材2グが配置される側にはそれぞれ部材2I
lに当接する係合面30 Aおよび31 Aが形成しで
ある。
しかして、舌状部材21が第4図で一点道線で示される
ような最小流量位置に揺動されたときに、部材2グのス
クロール外周壁〃Bと対峙する側の面290の両端部が
凸出部係合面3θAおよび3/ Aと密接に当接するよ
うにする。すなわち、係合面3θAおよび3/ Aの流
路方向の面形状を舌状部材24tの面2110に合わせ
て反シのある弓形となして、舌状部材21の面2410
の両端部がこれらの係合面3θAおよび3/ Aの形状
に合わせた状態で当接することによシ、この部からの漏
洩を防止する。
このようにして舌状部材2グによシ最小流量時における
この部の隙間からの漏洩を防止すると、タービン効率が
良くなシ、一定過給圧を得るためのエンジン回転数、す
なわちインタセプトエンジン回転数も下がシ、トルクも
高められる。これに反して若しタービン効率が良好に保
たれないと、インタセプトエンジン回転数を下げたとし
ても排圧の上昇によシトルクを高めることができない。
すなわち、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、最小流量位置おいて可変容量用の舌状部
材2グからの漏洩を防止することが〒蚤スので一々−ビ
ン宛畳のl【\焙畳什ふ矛の本−ビン効率の向上を図る
ことが可能となり、インタセプトエンジン回転数を下げ
た状態でトルクを高めることができる。なお、第3図は
本例のハウジングカバ21側に設けた凸出部31の状態
を示す。
次に、第6図によって本発明の第2の実施例を説明する
。本例ではタービンハウジング〃側の壁面ffAおよび
ハウジングカバI側の壁面2/ Aに突出させた段付き
部%およびグ/を形成する。しかして、最小流量時に舌
状部材21Iの面211 Cの両端部が第7図および第
を図に示すようにこれらの段付き部ψおよびl/の段付
けした面4t0Aおよび4I/ Aに当接するようにす
る。
力お、本例では機械加工を簡単にするために、壁面ff
Aと段付き部pとを限界する段付は面f17A。
および壁面2/ Aと段付き部f’/とを限界する段付
は面41/ Aを、舌状部材面2F Qと当接させる部
分を含め全周にわたって形成する。
その他の構成および作用については第1実施例の場合と
同様であシ、その説明を省略する。ただし、本例ではそ
の段付き部僧およびF/が壁面27Aおよび2/ Aに
連続した状態で形成されるために、熱歪みによる割れ等
が防止でき、耐久性が得られる。
第り図は本発明の第3の実施例を示す。本例は舌状部材
2りにおいて、その回動中心を有する基部2IIDの周
囲からの漏洩をも併せて防止するように図ったものであ
る。したがって、本例では舌状部材2グの基部2’l 
l)近傍におけるハウジング〃側から固定舌部グツを段
付は面%Aに沿わせるようにして突出させ、舌部グ2に
よって形成される面グツAに、最小流量時における舌状
部材2グの面2りCの基部2グD近傍を当接させるよう
にする。
その他の構成については第6図〜第g図の例と同様であ
シ、本例は上述したように基部211 D周辺からの漏
洩をも防止できるものである。
第1θ図は本発明の第1の実施例を示す。本例は舌状部
材側にも段付き部を設け、その段付は面をハウジング側
に形成した段付は面に当接させるようにしたものである
。更に本例では舌状部材の駆動装置をハウジング側に設
けた。
ここで、SIIは舌状部材であシ、舌状部材、nはその
タービン軸lA側の面iDに沿って両側に突出させた段
付き部、tjおよび!乙を有する。しかして、一方のタ
ービンハウジング〃の側にも第1/図に示すような段付
は面mAおよび第1θ図に示す段付は面QBを形成して
、最小流量時に舌状部材、11Iの段付き部SSおよび
!乙に設けた段付は面sjAおよびj4Aがそれぞれハ
ウジング〃側の段付は面IAおよび%Bに当接するよう
にする。
なお、本例ではブツシュnの一部が段付は面uAにかか
わるので(第1θ図参照)、工作上はプツシユバをハウ
ジング〃に圧入したあとで段付は面4t0Aの切削加工
を行うようにする。
このように構成した場合にあっては、ハウジング〃側に
形成する段付は面ψAおよびψBと舌状部材Saに形成
する段伺は而jjAおよびj4Aとの相対位置が加工上
合わせ易く、組立や加工が容易であるのみならず、外形
寸法の小型化を図ることができる。
第72図は第1/図に示したセンタハウジング〃に対し
て舌状部材軸を軸支するプツシユバの周辺を段付は面l
10Aに合わせて喰い込ませ、この部を壁面〃と同一面
となるように形成した例であシ、このように形成してお
くことにより、ブツシュの嵌込みが容易となるのみなら
ず、あとのブツシュに対する切削加工の必要が彦くなシ
、舌状部材jQの組込みも容易となる。
以上説明してきたように、本発明によれば、ロータに流
入するガス流量が最小流量となる状態において、スクロ
ールの巻き始め部分に設けた流量可変用舌状部材の流路
に沿っだ端縁部が、スクロール側壁部に形成した保合面
と面接触を保つようにしたので、ガスの最小流量時にお
いて舌状部材の側面とスクロール側壁との間の隙間から
ガスが直接ロータ側の流路に洩れるのを防止することが
でき、タービンの小流量化と共にタービン効率向上を図
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。
【図面の簡単な説明】
第1図(4)は従来の可変容量ラジアルタービンノ構成
の一例を示す模型図、 第1図(B)は第11](A)のA−A線断面で示す構
成図へ 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図はその舌状部材作動用アーム板の平面図、第り図
はそのタービンハウジングの正面図、第3図はそのハウ
ジングカバの正面図、第6図は本発明の第2実施例の構
成を示す断面図、 即ニア図はそのタービンハウジングの正面図、第g図は
そのハウジングカバの正面図、第9図は本発明の第3実
施例によるタービンハウジングの正面図、 第7θ図は本発明の第グ実施例の構成を示す断面図、 第1/図はそのタービンハウジングの正面図、第12図
はそのタービンハウジングとして一部の加工形態を変更
したものの正面図である。 l・・・タービンロータ、 /A・・・ロータ軸、 コ・・・タービン/1ウジング、 コA 、 2B・・・内壁面、 3・・・タービンスクロール、 3A・・・流入口、 3B・・・流路、 グ・・・舌部(舌状部材)、 弘A、ψB・・・側面、 S・・・軸、 6・・・入口部、 7・・・アクチュエータ、 l・・・リンク部材、 9・・・センタハウジング、 lθ・・・ベアリング、 //・・・リングシール、 12・・・シュラウド板、 /3・・・ボルト、 〃・・・タービン/1ウジング、 〃A・・・壁面、 〃B・・・外周壁、 〃C・・・嵌合部、 〃・・・ハウジングカバ、 2/ A・・・壁面、 2/B・・・内周壁、 2/ O・・・嵌合溝、 2/D・・・シュラウド部、 n・・・バッキング、 B・・・ボルト、 2グ・・・舌状部材、 2グA、21IB・・・側面、 2グC・・・面、 2グD・・・基部、 B・・・回動軸、 I・・・ブツシュ、 l・・・アーム板、 np、・・・接続孔、 X・・・ナツト、 〃・・・連結ピン、 30 、3/・・・凸出部、 30k 、 nA・・・係合面、 僧、グ/・・・段付き部、 Fll 、 41/A・・・段付は面、q2・・・固定
舌部、 slI・・・舌状部材、 iD・・・面、 sr 、 st・・・段付き部、 ssh 、 sth・・・段付は面。 特許出願人 日産自動車株式会社 第1図(B) 4 第2図 3A ?9 第4図 23 第5図 1 第6図 3A ?9 第7図 第8図 第9図 第10図 0 第11図 釜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. タービンスクロールの流路に沿って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して、ガス流量
    を変化させるようにした可変容量ラジアルタービンにお
    いて、前記舌状部材が前記ガス流量の最小となる位置ま
    で揺動された状態で、該舌状部材の前記流路に沿った端
    縁部を前記タービンスクロールの側壁から突設した保合
    面と面接触させ、前記舌状部材の側面と前記タービンス
    クロールの側壁との間に隙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。
JP58172995A 1983-06-15 1983-09-21 可変容量ラジアルタ−ビン Granted JPS6065205A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58172995A JPS6065205A (ja) 1983-09-21 1983-09-21 可変容量ラジアルタ−ビン
US06/619,481 US4678397A (en) 1983-06-15 1984-06-11 Variable-capacitance radial turbine having swingable tongue member
DE3421792A DE3421792C2 (de) 1983-06-15 1984-06-12 Radialturbine mit variabler Kapazität
GB08415132A GB2143591B (en) 1983-06-15 1984-06-14 Variable capacity radial turbine having swingable tongue member

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58172995A JPS6065205A (ja) 1983-09-21 1983-09-21 可変容量ラジアルタ−ビン

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JPS6065205A true JPS6065205A (ja) 1985-04-15
JPH0120282B2 JPH0120282B2 (ja) 1989-04-14

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JP58172995A Granted JPS6065205A (ja) 1983-06-15 1983-09-21 可変容量ラジアルタ−ビン

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Cited By (3)

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JPH0120282B2 (ja) 1989-04-14

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