JPS63183207A

JPS63183207A - 可変容量式タ−ビン

Info

Publication number: JPS63183207A
Application number: JP62013833A
Authority: JP
Inventors: Shunji Yano; 俊二矢野; Masahito Hayama; 端山　雅人
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1987-01-23
Filing date: 1987-01-23
Publication date: 1988-07-28
Also published as: JPH0372804B2; US4820118A; DE3864268D1; EP0276023A2; EP0276023B1; EP0276023A3

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】（産業上の利用分野）この発明はターボチャージャ等に施用される可変容量式
タービンに係り、詳しくは、可動ベーンに包囲する画壁
と摺接する凸部を形成し、摺動抵抗の低減を図る可変容
量式タービンに関する。

（従来の技術）可変容量型タービンは可変容量型タボチャージャの排気
タービンと用いられ、特公昭３８−７６５３号公報に記
載されているようなものが知られている。この可変容量
型ターボチャージャは、複数の可動ベーンをタービンホ
イール外周部を臨む喉部に配設して排気の可変絞りを構
成し、これら可動ベーンをアクチュエータにより駆動し
てエンジンの低速運転時に可変絞りを絞り、エンジンの
低速運転時の過給効果を増大させるものである。しかし
ながら、このような可変容量式タービンは、可動ベーン
間の間隙で可変絞りが構成されるため、可変絞りの開度
が可動ベーンの傾動角度の僅かな狂いによっても大きく
影響され、可変絞りの低開度域において開度の正確な管
理が困難であった。

そこで、本出願人は、昭和６１年５月３０日付提出の特
願昭６１−１２４９９６号明細書等において、可変絞り
の低開度域をも正確に管理できる可変容量式タービンを
提案している。この可変容量式タービンは、タービンハ
ウジングにベースプレートとトッププレートとを設けて
タービンホイールを包囲し、このタービンホイールの外
周にベースプレートとトッププレートとの平行に対向す
る壁面にそれぞれ可動ベーンと固定ベーンとを隣接して
設置して排気の可変絞りを構成する。

（この発明が解決しようとする問題点）しかしながら、
上述した本出願人の出願にかかる可変容量式タービンに
あっては、可動ベーンは基端がベースプレートを貫通す
る駆動軸と結合されて駆動軸により駆動され、駆動軸と
結合した基端を中心にベースプレートとトッププレート
との平行に対向する壁面に摺接して傾動し、その可変絞
りの開度を変更する。このため、可動ベーンのベースプ
レートとトッププレートとの摺動抵抗（摩擦抵抗）が大
きく、可動ベーンを駆動するアクチュエータ等が大型化
するという問題点があった。

また、このような可変容量式タービンは、駆動軸受、ト
ッププレートあるいはベースプレートに温度差が生じて
熱歪を生じ、この熱歪に原因して可動ベーンがトッププ
レートの壁面等にかじりつき、円滑な作動を阻げられる
という問題点があった。

この発明は、上述した問題点を鑑みてなされたもので、
可動ベーンの摺動抵抗の低減とともに可動ベーンのトッ
ププレートの壁面等へのかじりつきを防止した可変容量
式タービンを提供し、小型化とともに作動の円滑化を図
ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段）この発明は、タービンハウジングにタービンホイールへ
排気を導く排気通路を形成するとともに、該排気通路の
略平行に対向する画壁間に可動ベーンを傾動可能に配置
して排気の可変絞りを構成し、前記画壁を貫通する駆動
軸を前記可動ベーンに結合して該可動ベーンを駆動する
可動容量式タービンにおいて、前記可動ベーンの駆動軸との結合部に前記画壁側に突出
してその端面が画壁と摺接する凸部を形成し、該凸部に
よフて前記可動ベーン側端と前記画壁との間に隙間を設
定したことを特徴とする。

（作用）この発明にかかる可変容量式タービンによれば、可動ベ
ーンは凸部の端面で画壁と摺接し、その摺接面積が小さ
くなり、摺動抵抗が小さくなるため、アクチュエータの
小型化を図ることができる。そして、可動ベーンは駆動
軸との結合部に凸部が形成され、この凸部によって可動
ベーンは先端側に画壁との間で隙間が形成され、この隙
間が熱影響による画壁の歪あるいは駆動軸の歪による可
動ベーンの傾き等を吸収するため、可動ベーンが画壁に
かじりつくことも無く、円滑な作動が確保される。

（実施例）以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図から第３図はこの発明の一実施例にかかる可変容
量式タービンをターボチャージャに適用して示し、第１
図がターボチャージャの縦断面図、第２図が第１図のＩ
Ｉ　−ＩＩ矢視断面図、第３図が要部拡大断面図である
。

図中、（１１）は後述するコンプレッサインペラを回転
自在に収容したコンプレッサハウジング、（１２）は後
述するタービンホイールを回転自在に収容したタービン
ハウジング、（１３）はコンプレッサインペラとタービ
ンホイールとを連結するシャフトを支持したセンタハウ
ジングであり、コンプレッサケーシング（１１）とター
ビンハウジング（１２）とはセンタハウジング（１３）
を間に一体的に接合されている。コンプレッサハウジン
グ（１１）には、図中左方の開口端に背板（１４）がボ
ルト（１５）と取付板（１６）とによって固定され、内
部に軸方向通路（１）およびスクロール通路（１８）が
画成されている。背板（１４）はボルト（１９）によっ
てセンタハウジング（１３）と結合されている。軸方向
通路（１７）は図中左端部がスクロール通路（１８）の
中心部と連通し、これら通路（１７）　、　（１８）の
連通ずる部分にシャフト（２０）の図中右端に取り付け
られたコンプレッサインペラ（２１）が回転自在に収容
されている。軸方向通路（１７）は図中右端に吸気を導
入する吸気導入口（１７ａ）が開口し、また、スクロー
ル通路（１８）は上方に図外のエンジンの燃焼室に連絡
された吸気導出口　（図示せず）が開口している。

センタハウジング（１３）には内部に２つの軸受部（２
２）　、　（２３）が形成され、これら軸受部（２２）
　、　（２３）に形成された軸受孔（２２ａ）　、　（
２３ａ）にそれぞれフロートベアリング（’２４）　、
　（２５）を介してシャフト（２０）が回転自在に支持
されている。シャフト（２０）は、図中右端が背板（１
４）をブツシュ（２６）を介して回転自在に貫通してコ
ンプレッサインペラ（２１）と結合され、図中左端がタ
ービンホイールに結合されている。なお、（２７）はワ
ッシャ、（２８）はカラー、（２９）はスラストベアリ
ングであり、これらがシャフト（２０）の段部とブツシ
ュ（２６）との間に介装されている。

センタハウジング（１３）には、また、前記軸受部（２
２）　、　（２３）の上方にフロートベアリング（２４
）。

（２５）へ潤滑油を供給する給油通路（３０）が、軸受
部（２２）　、　（２３）の下方に潤滑油を排出する排
油通路（３１）として機能する空孔（３１）　　（排油
通路（３１）と同一符号を付す）が形成されている。給
油通路（３０）は、上端が開口した導入孔（３０ａ）と
、該導入孔（３０ａ）の下端に連通し図中右端がスラス
トベアリング（２９）との摺接面に開口した横孔（３０
ｂ）と、該横孔（３０ｂ）に連通してそれぞれが前記軸
受孔（２２ａ）　、　（２３ａ）の周面に開口した２つ
の分配孔（３０ｃ）　、　（３０ｄ）と、から構成され
ている。導入孔（３０ａ）は上端開口が図外のオイルポ
ンプ等の潤滑油供給源に連絡され、また、空孔（３１）
は下端の開口がオイルパン等に連絡されている。これら
給油通路（３０）および排油通路（３１）は、潤滑油供
給源から供給される潤滑油をベアリング（２４）　、　
（２５）　、　（２９）に導いて潤滑とともに冷却を行
い、この後、この潤滑油をオイルパンへ還流させて回収
する。なお、（３２）は給油通路（３０）および排油通
路（３１）のタービンハウジング（１２）側に形成され
た冷却水のつオータジャケットであり、このウォータジ
ャケット（３２）は下部に注水口が上部に排水口が開口
している。このクォータジャケット（３２）は、タービ
ンハウジング（１２）からの伝熱を阻止し、また、ヒー
トソークパック時に冷却水を蒸発させてその気化熱で軸
受部（２２）　、　（２３）を冷却する。

タービンハウジング（１２）は、スタッドボルト（３３
）が螺着され、このスタッドボルト（３３）にナツト（
３４）により締結された取付板（３５）によってセンタ
ハウジング（１３）に固定されている。このタービンハ
ウジング（１２）は、図中右方の開口端がタービンハウ
ジング（１２）とセンタハウジング（１３）との間に外
周縁を挟着されたベーン保持部材（ベースプレー）　）
　（３Ｂ）により閉止され、また、ベーン保持部材（３
６）にボルト（３７）によって固定されたトッププレー
ト（３８）が内周部に嵌合している。タービンハウジン
グ（１２）には、内部にスクロール通路（３９）と出口
通路（４０）とが画成され、また、スクロール通路（３
９）に接線方向を指向して開口する排気導入口（３９ａ
）および出口通路（４０）の左端に開口する排気排出口
（４０ａ）が形成されている。スクロール通路（３９）
の中央部と出口通路（４０）の右端部とは連通し、これ
ら通路（３９）　、（４０）が連通ずる部分にシャフト
（２０）の左端部に固設されたタービンホイール（４１
）が回転自在に配置されている。

トッププレート（３８）は、タービンハウジング（１２
）の出口通路（４０）の内端部にシールリング（４２）
を介して嵌入した円筒部（３８ａ）と、該円筒部（３８
ａ）の外周の軸方向中央部から径方向に一体に延出した
円板部（３８ｂ）とから構成されている。円筒部（３８
ａ）内には前述したタービンホイール（４１）が所定の
クリアランスをもって回転自在に配置され、また、円板
部（３８ｂ）はスクロール通路（３９）を外周路（３９
ｂ）と内周路（３９ｃ）とに区画している。

このトッププレート（３８）には、第３図に示すように
、後述する可動ベーンの全閉位置ストッパとなる段差壁
（３８ｈ）が円板部（３８ｂ）の端面に形成されている
。この段差壁（３８ｈ）は、一部が可動ベーンの外周縁
の翼形状に沿って延在している。このトッププレート（
３８）は、タービンハウジング（１２）側から円板部（
３８ｂ）およびベーン保持部材（３６）を貫通して該ベ
ーン保持部材（３６）に螺合した前述のボルト（３７）
によってベーン保持部材（３６）に固定されている。

ベーン保持部材（３６）は、シャフト（２０）が回転自
在に貫通した円板部（３６ａ　）と、該円板部（３６ａ
）の外周部から軸線方向にトッププレート（３８）側に
向かフで一体に延出した４つの固定ベーン（４３）とか
ら構成されている。円板部（３６ａ）は、前述のトップ
プレート（３８）の円板部（３８ｂ）　と平行に位置し
ている。このベーン保持部材（３６）には、センタハウ
ジング（１３）側の端面に遮熱板（４４）が嵌着されて
円板部（３６ａ）との間に断熱層（４４ａ）が形成され
、また固定ベーン（４３）が形成されたトッププレート
（３８）側の面に後述する可動ベーンのストッパとして
機能する段差壁（３６ｇ）　（第２図参照）が可動ベー
ンの翼形状に沿って形成されている。なお、遮熱板（４
４）のセンタハウジング（１３）側の面には前述したボ
ルト（３７）が突出し、このボルト（３７）の突出端と
遮熱板（４４）のセンタハウジング（１３）側の面とが
溶接されてボルト（３７）の緩みが防止される。

固定ベーン（４３）は、第２図に示すように、部分円弧
状を成し、タービンホイール（４１）と同心状に回転方
向等間隔に配設されている。これら固定ベーン（４３）
の間には、それぞれ、部分円弧状の４つの可動ベーン（
４５）が配置され、これら固定ベーン（４３）と可動ベ
ーン（４５）とによってスクロール通路（３９）の外周
路（３９ｂ）と内周路（３９ｃ）との間に可変絞り（４
６）が構成されている。可動ベーン（４５）は、ベーン
保持部材（３６）の円板部（３６ａ）を回転自在に貫通
したビン（４７）　（駆動軸）が基端に固着している。

この可動ベーン（４５）は、第３図に詳示するように、
基端のベーン保持部材（３６）側にピン（４７）と同軸
状にボス部（４５ａ）が突設され、また、トッププレー
ト（３８）側の縁部に基端から先端に向けてベーン保持
部材（３６）側へ傾斜する先細りのテーパ部（４５ｂ）
が形成されている。ボス部（４５ａ）は、可動ベーン（
４５）の先端が熱間時および冷間時に段差壁（３６ｇ）
に当接するように段差壁（３８ｇ）より小さな高さ寸法
に設定され、先端がベーン保持部材（３６）と摺接可能
に当接している。テーパ部（４５ｂ）は、トッププレー
ト（３８）との間に可動ベーン（４５）の先端に向かう
にしたがい大きくなる隙間を形成し、トッププレート（
３８）の熱歪等を吸収して熱歪の発生時等に可動ベーン
（４５）がトッププレート（３８）にかじりつくことを
防止する。このテーパ部（４５ｂ）も、可動ベーン（４
５）の先端が熱間時および冷間時の双方に段差壁（３８
ｈ）　と当接するような傾きに形成されるが、さらに、
最大熱変形時においても可動ベーン（４５ｂ）が全長に
わたって段差壁（３８ｈ）と当接できるように形成する
ことが望ましい。この可動ベーン　（４５）は、ビン（
４７）の回動にともない凸部（４５ａ）先端をベーン保
持部材（３６）に摺接させつつ傾動して可変絞り（４６
）の流路面積（開度）を変更し、ベーン保持部材（３６
）の段差壁（３６ｇ）に当接する位置で可変絞　（４６
）を最小開度とし、また、この位置から内向きに傾動し
て可変絞り（４６）の開度を増大する。ピン（４７）は
、図示しないが、センタハウジング（１３）側に突出し
た端部がセンタハウジング（１３）とベーン保持部材（
３６）との間に配置されたリンク機構を介してアクチュ
エータに接続されている。

なお、（４８）は外周縁が遮熱板（４４）の内周端とセ
ンタハウジング（１３）との外周壁との間に挟着された
円板状のシールド板、（４９）はタービンハウジング（
１２）に螺着した取付用のスタッドボルトであり、シー
ルド板（４８）は前述した遮熱板（４４）とともに排気
ガスの熱のセンタハウジング（１３）への伝熱を阻止す
る。

次に、本実施例の作用を説明する。

このターボチャージャは、エンジンの回転速度が比較的
小さく排気の流量も少ない場合、可動ベーン（４５）が
第２図に示すように段差壁（３６ｇ）。

（３８ｉ）に当接して位置し、可変絞り（４６）を最小
開度とする。このため、排気導入口（３９ａ）から導入
された排気は、スクロール通路（３９）の外周路（３９
ｂ）から可変絞り（４６）を経て加速されて内周路（３
９ｃ）内に流入し、内周路（３９ｃ）内で旋回流を生じ
てタービンホイール（４１）を駆動する。したがって、
コンプレッサインペラ（２１）が高速で回転されて吸入
空気を加圧し、エンジンの低速運転時の過給効果が確保
される。なお、この時、可動ベーン（４５）のボス部（
４５ａ）およびテーバ部（４５ｂ）はベーン先端がそれ
ぞれ段差壁（３６ｇ）　、　（３５１ｈ）に当接するよ
うに形成されているため、各段差壁（３６ｇ）　、　（
：＋ａｈ）との間からの排気の漏出が防止され、高い効
率が得られる。

また、エンジンの回転速度が増大して排気の流量も多く
なった場合には、エンジンの回転速度に応じ可動ベーン
（４５）が中心方向へ駆動され可変絞り（４６）の開度
が増大する。このため、運転状態に応じた適切な過給効
果を確保できると共に排気の流動抵抗も小さくなり、開
口面積を大きくとれる為に特別なウェストゲート及び制
御弁を設けなくともエンジンの排気背圧を小さくするこ
とができる。そして、前述のように、タービンホイール
（４１）が排気により駆動され、コンプレッサインペラ
（２１）が吸気を加圧して過給を行う。

一方、このターボチャージャにあっては、可動ベーン（
４５）は基端のベーン保持部材（３６）側に該ベーン保
持部材（３６）と当接する凸部（４５ａ）が形成され、
可動ベーン（４５）は凸部（４５ａ）の先端をベーン保
持部材（３６）と摺動させつつ傾動する。このため、可
動ベーン（４５）のベーン保持部材（３６）に対する摺
動抵抗すなわち摩擦抵抗は小さく、可動ベーン（４５）
の駆動に要する力も小さく、アクチュエータ等の小型化
が図れる。

そして、このターボチャージャは、可動ベーン（４５）
の先端部に凸部（４５ａ）によってベーン保持部材（３
６）との間に隙間が形成される。このため、ビン（４７
）あるいはベーン保持部材（３６）に部分的な温度差に
起因して熱歪が発生したような場合あるいは、ベーン保
持部材（３６）と遮熱板（４４）とのビン（４７）の軸
受部分の温度偏差に起因したビン（４７）の歪で可動ベ
ーン（４５）が外方へ変位したような場合等でも、可動
ベーン（４５）が傾動時にベーン保持部材（３６）にか
じりつくことは無く、円滑な作動が確保される。

また、このターボチャージャは、テーバ部（４５ｂ）に
よってトッププレート（３８）との間にも隙間が形成さ
れ、この隙間によってトッププレート（３８）の歪およ
び上述のビン（４７）の軸受部分の温度偏差に起因する
可動ベーン（４５）の外方への拡開変位等も吸収する。

したがって、可動ベーン（４５）はトッププレート（３
８）にかじりつくことも無く、円滑な作動をより確実に
維持できる。

（発明の効果）以上説明したように、この発明にかかる可変容量式ター
ビンによれば、可動ベーンを基端に形成した凸部によっ
て画壁と摺接可能に当接させて先端側に＋！１Ｍを形成
したため、可動ベーンの傾動時の摩擦抵抗を低減させて
アクチェエータの小型化が図れ、また、画壁の歪あるい
は駆動軸の歪に起因する可動ベーンのかじりつきが防止
されて円滑な作動が確保される。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図はこの発明の一実施例にかかる可変容
量式タービンを示し、第１図がターボチャージャの縦断
面図、第２図が第１図のＩＩ　−〇矢視断面図、第３図
が要部拡大断面図である。１２・・・タービンハウジング３６・・・ベーン保持部材３８・・・トッププレート　３８ｈ・・・段差壁３９・
・・スクロール通路（排気導入通路）４１・・・タービ
ンホイール４３・・・固定ベーン　　　４５・・・可動ベーン４５
ａ・・・ボス部　　　　４５ｂ・・・テーバ部４６・・
・可変絞り　　　　４７・・・ビン（駆動軸）特　許　
出　願　人　　　　本田技研工業株式会社代理人　　弁
理士　　　　　下　　１）　容−即問　　　　弁理士　
　　　　　　大　　橋　　邦　　度量　　　弁理士　　
　　　小　　山　　　　有量　　　弁理士　　　　　野
　　１）　　　茂第２図

Claims

【特許請求の範囲】　タービンハウジングにタービンホイールへ排気を導く
排気通路を形成するとともに、該排気通路の略平行に対
向する画壁間に可動ベーンを傾動可能に配置して排気の
可変絞りを構成し、前記画壁を貫通する駆動軸を前記可
動ベーンに結合して該可動ベーンを駆動する可変容量式
タービンにおいて、前記可動ベーンの駆動軸との結合部に前記画壁側に突出
してその端面が画壁と摺接する凸部を形成し、該凸部に
よって前記可動ベーン側壁と前記画壁との間に隙間を設
定したことを特徴とする可変容量式タービン。