JP6331423B2 - 可変容量型過給機 - Google Patents

Description

本発明は、タービンインペラ側へ供給される排気ガスの流路面積（スロート面積）を可変とする可変ノズルユニットを装備した可変容量型過給機に関する。

近年、可変容量型過給機におけるベアリングハウジングに隣接したタービンハウジング内におけるタービンスクロール流路とタービンインペラとの間に配設される可変ノズルユニットについて種々の開発がなされており、本願の出願人も既に可変ノズルユニットについて開発して出願している（特許文献１及び特許文献２等参照）。そして、その先行技術に係る可変ノズルユニット及びその周辺の構成は、次のようになる。

タービンハウジング内には、第１ノズルリングが配設されており、この第１ノズルリングに対して軸方向（タービンインペラの軸方向）に離隔した位置には、第２ノズルリングが第１ノズルリングと一体的に設けられている。そして、第１ノズルリングの対向面と第２ノズルリングの対向面との間には、複数の可変ノズルが円周方向（所定の円周方向）に間隔を置いて配設されており、各可変ノズルは、タービンインペラの軸心に平行な軸心周りに正逆方向（開閉方向）へ回動可能である。更に、第１ノズルリングの対向面の反対面側には、複数の可変ノズルを正逆方向へ同期して回動させるためのリンク機構が配設されている。ここで、複数の可変ノズルを正方向（開方向）へ同期して回動させると、タービンインペラ側へ供給される排気ガスの流路面積（スロート面積）が大きくなると共に、複数の可変ノズルを逆方向（閉方向）へ同期して回動させると、タービンインペラ側へ供給される排気ガスの流路面積が小さくなるようになっている。

ベアリングハウジングにおけるタービンインペラの背面に対向する側面の中央部には、環状の突出部がタービンインペラの背面側へ突出して形成されている。また、ベアリングハウジングの突出部の外周面には、タービンインペラの背面側からの熱を遮蔽する環状の遮熱板が嵌合して設けられている。そして、ベアリングハウジングの突出部の外周面における遮熱板に隣接する位置には、遮熱板を第１ノズルリングの内周縁部に圧接させる方向へ付勢する波ワッシャ等の付勢部材が設けられている。ここで、第１ノズルリングと遮熱板との圧接部は、第１ノズルリングの対向面の反対面側からタービンインペラの入口側への排気ガスの漏れを抑えるためのシール部になっている。

特開２０１３−１３０１１６号公報 特開２０１３−１９４５４６号公報

ところで、第１ノズルリングの対向面の反対面側からタービンインペラの入口側への排気ガスの漏れを抑えるには、波ワッシャ等の付勢部材が必要であるものの、付勢部材の付勢力が軸方向の力として可変ノズルユニットに常に働くことになり、可変容量型過給機の運転中における可変ノズルユニットの熱変形が複雑化する傾向にある。すると、エンジン運転状況によっては、可変容量型過給機の運転中における第１ノズルリングの対向面と第２ノズルリングの対向面の平行度が低下する可能性がある。そのため、前記平行度が低下しても、可変ノズルの動作安定性、換言すれば、可変容量型過給機の動作信頼性を十分に確保できるように、通常、ノズルサイドクリアランスを大きめに設定している。

一方、ノズルサイドクリアランスを大きめに設定すると、ノズルサイドクリアランスからの漏れ流れ（クリアランスフロー）が増大して、可変容量型過給機のタービン効率が低下することが懸念され、可変容量型過給機のタービン効率の更なる向上が望まれる。なお、ノズルサイドクリアランスとは、第１ノズルリングの対向面と可変ノズルの軸方向一方側の側面との隙間、又は第２ノズルリングの対向面と可変ノズルの軸方向他方側の側面との隙間のことをいい、前者を第１ノズルリングの対向面側のノズルサイドクリアランス、後者を第２ノズルリングの対向面側のノズルサイドクリアランスという。

そこで、本発明は、前述の課題を解決することができる、新規な構成の可変容量型過給機を提供することを目的とする。

本発明の特徴は、ベアリングハウジング（センターハウジング）に隣接したタービンハウジング内におけるタービンスクロール流路とタービンインペラとの間に配設されかつ前記タービンインペラ側へ供給される排気ガスの流路面積（スロート面積）を可変とする可変ノズルユニットを装備した可変容量型過給機において、前記可変ノズルユニットは、前記タービンハウジング内に配設された第１ノズルリングと、前記第１ノズルリングに対して軸方向に離隔対向した位置に前記第１ノズルリングと一体的に設けられた第２ノズルリングと、前記第１ノズルリングの対向面と前記第２ノズルリングの対向面との間に円周方向（所定の円周方向）に間隔を置いて配設され、前記タービンインペラの軸心に平行な軸心周りに正逆方向（開閉方向）へ回動可能な複数の可変ノズルと、複数の前記可変ノズルを同期して開閉方向へ回動させるためのリンク機構と、を具備し、前記ベアリングハウジングにおける前記タービンインペラの背面（前記タービンインペラにおけるタービンディスクの背面）に対向する側面に、前記タービンインペラの背面側からの熱を遮蔽する環状の遮熱板が取付ボルトによる締結によって一体的に設けられ（固定され）、前記遮熱板の内周縁部に環状の嵌合鍔が軸方向一方側へ突出して形成され、前記嵌合鍔が、前記ベアリングハウジングにおける前記タービンインペラの背面に対向する側面に形成した嵌合周溝に嵌合し、前記ベアリングハウジングと前記遮熱板との締結部が、前記遮熱板の背面側から前記タービンインペラの背面側への排気ガスの漏れを抑える環状のシール部になっており、前記第１ノズルリングの内周面と前記遮熱板の外周面との間にシール部材が設けられていることを要旨とする。

なお、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「配設され」とは、直接的に配設されたことの他に、別部材を介して間接的に配設されたことを含む意であって、「設けられ」とは、直接的に設けられたことの他に、別部材を介して間接的に設けられたことを含む意である。また、「軸方向」とは、タービンインペラの軸方向（換言すれば、第１ノズルリング又は第２ノズルリングの軸方向）のことをいう。更に、「取付ボルト」とは、皿ボルト、ボタンボルト、又は六角穴付きボルト等を含む意である。なお、「半径方向」とは、タービンインペラの半径方向（換言すれば、第１ノズルリング又は第２ノズルリングの半径方向）のことをいう。

本発明の特徴によると、前記可変容量型過給機の運転中、エンジン回転数が高回転域にあって、排気ガスの流量が多い場合には、前記リンク機構を作動させつつ、複数の前記可変ノズルを正方向（開方向）へ同期して回動させる。これにより、前記タービンインペラ側へ供給される排気ガスのガス流路面積（スロート面積）を大きくして、前記タービンインペラ側に多量の排気ガスを供給する。

一方、エンジン回転数が低回転域にあって、排気ガスの流量が少ない場合には、前記リンク機構を作動させつつ、複数の前記可変ノズルを逆方向（閉方向）へ同期して回動させる。これにより、前記タービンインペラ側へ供給される排気ガスのガス流路面積を小さくして、排気ガスの流速を高めて、前記タービンインペラの仕事量を十分に確保する（前記可変容量型過給機の通常の作用）。

前記ベアリングハウジングにおける前記タービンインペラの背面に対向する側面に前記遮熱板が一体的に設けられ、前記第１ノズルリングの内周面と前記遮熱板の外周面との間に前記シール部材が設けられているため、波ワッシャ等の付勢部材を用いることなく、換言すれば、前記可変ノズルユニットに軸方向の力を常に与えることなく、前記第１ノズルリングの対向面の反対面側から前記タービンインペラの入口側への排気ガスの漏れを抑えることができる。これにより、前記可変容量型過給機の運転中における前記可変ノズルユニットの熱変形の複雑化を抑えて、前記第１ノズルリングの対向面と前記第２ノズルリングの対向面の平行度を十分に確保しつつ、ノズルサイドクリアランスを小さく設定することができる（前記可変容量型過給機の特有の作用）。

本発明によれば、前記第１ノズルリングの対向面の反対面側から前記タービンインペラの入口側への排気ガスの漏れを抑えた上で、前記可変容量型過給機の運転中における前記第１ノズルリングの対向面と前記第２ノズルリングの対向面の平行度を十分に確保しつつ、ノズルサイドクリアランスを小さく設定できるため、前記可変容量型過給機の動作信頼性を十分に確保しつつ、ノズルサイドクリアランスからの漏れ流れを低減して、前記可変容量型過給機のタービン効率の更なる向上を図ることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る可変容量型過給機の特徴部分を示す断面図である。 図２は、図３における矢視部IIの拡大図である。 図３は、本発明の実施形態に係る可変容量型過給機の正断面図である。 図４は、本発明の実施形態の変形例１に係る可変容量型過給機の特徴部分を示す断面図である。 図５は、本発明の実施形態の変形例２に係る可変容量型過給機の特徴部分を示す断面図である。

本発明の実施形態について図１から図３を参照して説明する。なお、図面に示すとおり、「Ｌ」は、左方向、「Ｒ」は、右方向、「Ｄ１」は、軸方向、「Ｄ２」は、半径方向である。

図３に示すように、本発明の実施形態に係る可変容量型過給機１は、エンジン（図示省略）からの排気ガスのエネルギーを利用して、エンジンに供給される空気を過給（圧縮）するものである。そして、可変容量型過給機１の具体的な構成等は、以下のようになる。

可変容量型過給機１は、ベアリングハウジング（センターハウジング）３を具備しており、ベアリングハウジング３内には、ラジアルベアリング５及び一対のスラストベアリング７が設けられている。また、複数のベアリング５，７には、左右方向へ延びたロータ軸（タービン軸）９が回転可能に設けられており、換言すれば、ベアリングハウジング３には、ロータ軸９が複数のベアリング５，７を介して回転可能に設けられている。

ベアリングハウジング３の右側には、コンプレッサハウジング１１が隣接して設けられており、このコンプレッサハウジング１１は、内側に、シュラウド１１ｓを有している。そして、コンプレッサハウジング１１内には、遠心力を利用して空気を圧縮するコンプレッサインペラ１３がその軸心（換言すれば、ロータ軸９の軸心）Ｃ周りに回転可能に設けられている。また、コンプレッサインペラ１３は、ロータ軸９の右端部に一体的に連結されたコンプレッサディスク１５を備えており、このコンプレッサディスク１５のハブ面１５ｈは、左側に向かって半径方向外側（コンプレッサインペラ１３の半径方向外側）へ延びている。更に、コンプレッサディスク１５のハブ面１５ｈには、複数のコンプレッサブレード１７が周方向に間隔を置いて一体的に設けられており、各コンプレッサブレード１７の先端縁（外縁）１７ｔは、コンプレッサハウジング１１のシュラウド１１ｓに沿うように延びている。なお、複数のコンプレッサブレード１７の他に、コンプレッサブレード１７よりも軸長の短い複数の別のコンプレッサブレード（図示省略）を用い、コンプレッサディスク１５のハブ面１５ｈにコンプレッサブレード１７と別のコンプレッサブレードが周方向に交互に一体的に設けられるようにしても構わない。

コンプレッサハウジング１１におけるコンプレッサインペラ１３の入口側（空気の主流の流れ方向から見て上流側）には、空気を取入れるための空気取入口１９が形成されており、この空気取入口１９は、空気を浄化するエアクリーナ（図示省略）に接続可能である。また、ベアリングハウジング３とコンプレッサハウジング１１との間におけるコンプレッサインペラ１３の出口側（空気の流れ方向の下流側）には、圧縮された空気を昇圧する環状のディフューザ流路２１が形成されている。更に、コンプレッサハウジング１１の内部には、渦巻き状のコンプレッサスクロール流路２３が形成されており、このコンプレッサスクロール流路２３は、ディフューザ流路２１に連通してある。そして、コンプレッサハウジング１１の適宜位置には、圧縮された空気（圧縮空気）を排出するための空気排出口２５が形成されており、この空気排出口２５は、コンプレッサスクロール流路２３に連通し、エンジンの吸気マニホールド（図示省略）に接続可能である。

図２及び図３に示すように、ベアリングハウジング３の左側には、タービンハウジング２７が隣接して設けられており、このタービンハウジング２７は、内側に、シュラウド２７ｓを有している。そして、タービンハウジング２７内には、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力（回転トルク）を発生させるタービンインペラ２９が軸心（タービンインペラ２９の軸心、換言すれば、ロータ軸９の軸心）Ｃ周りに回転可能に設けられている。また、このタービンインペラ２９は、ロータ軸９の左端部に一体的に設けられたタービンディスク３１を備えており、このタービンディスク３１のハブ面３１ｈは、右側（タービンインペラ２９の軸方向一方側）に向かって半径方向外側（タービンインペラ２９の半径方向外側）へ延びている。更に、タービンディスク３１のハブ面３１ｈには、複数のタービンブレード３３が周方向に間隔を置いて一体的に設けられており、各タービンブレード３３の先端縁（外縁）３３ｔは、タービンハウジング２７のシュラウド２７ｓに沿うように延びている。

タービンハウジング２７の適宜位置には、排気ガスを取入れるためのガス取入口３５が形成されており、このガス取入口３５は、エンジンの排気マニホールド（図示省略）に接続可能である。また、タービンハウジング２７の内部におけるタービンインペラ２９の入口側（排気ガスの主流の流れ方向から見て上流側）には、渦巻き状のタービンスクロール流路３７が形成されており、このタービンスクロール流路３７は、ガス取入口３５に連通してある。更に、タービンハウジング２７におけるタービンインペラ２９の出口側（排気ガスの主流の流れ方向から見て下流側）には、排気ガスを排出するためのガス排出口３９が形成されており、このガス排出口３９は、排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置（図示省略）に接続可能である。

可変容量型過給機１は、タービンインペラ２９側へ供給される排気ガスの流路面積（スロート面積）を可変する可変ノズルユニット４１を装備しており、この可変ノズルユニット４１は、タービンハウジング２７内におけるタービンスクロール流路３７とタービンインペラ２９との間に配設されている。

続いて、可変ノズルユニット４１の具体的な構成について説明する。

図１及び図２に示すように、タービンハウジング２７内におけるタービンスクロール流路３７とタービンインペラ２９との間には、第１ノズルリング４３がカップ状のサポートリング４５を介してタービンインペラ２９と同心状に配設されている。また、第１ノズルリング４３には、無底（貫通）の複数（１つのみ図示）の第１支持穴４７が円周方向（所定の円周方向）に等間隔に形成されており、第１ノズルリング４３の内周面には、環状の第１段差部４９が半径方向外側へ窪んで形成されている。なお、サポートリング４５の外周縁部は、ベアリングハウジング３の左側部とタービンハウジング２７の右側部によって挟持されている。複数の第１支持穴４７は円周方向に等間隔に並んでいるが、不等間隔に並んでいても構わない。

第１ノズルリング４３に対して軸方向（タービンインペラ２９の軸方向、換言すれば、左右方向）に離隔対向した位置には、第２ノズルリング５１が複数（１つのみ図示）の連結ピン５３を介して第１ノズルリング４３と一体的かつ同心状に設けられている。また、第２ノズルリング５１は、タービンハウジング２７内におけるタービンスクロール流路３７とタービンインペラ２９の間に右方向（軸方向一方側）へ突出して形成した環状の凸部５５を囲んでおり、換言すれば、タービンハウジング２７の環状の凸部５５の半径方向外側に位置している。そして、第２ノズルリング５１には、有底の複数（１つのみ図示）の第２支持穴５７が第１ノズルリング４３の複数の第１支持穴４７に整合するように形成されており、第２ノズルリング５１の内周面には、環状の第２段差部５９が半径方向外側へ窪んで形成されている。なお、複数の連結ピン５３は、第１ノズルリング４３の対向面と第２ノズルリング５１の対向面との間隔を設定する機能を有している。

ここで、第１ノズルリング４３の対向面の反対面（右側面）側は、サポートリング４５に形成した通孔（図示省略）を介してタービンスクロール流路３７に連通してある。また、第１ノズルリング４３の内径と第２ノズルリング５１の内径、及び第１ノズルリング４３の外径と第２ノズルリング５１の外径は、それぞれ同一の寸法に設定されている。なお、「同一の寸法」とは、同一の寸法であることの他に、±５ｍｍの誤差を含む意である。

第１ノズルリング４３の対向面（左側面）と第２ノズルリング５１の対向面（右側面）との間には、複数の可変ノズル６１がタービンインペラ２９の入口側を囲むように円周方向（所定の円周方向）に等間隔に配設されている。また、各可変ノズル６１は、タービンインペラ２９の軸心Ｃに平行な軸心周りに開閉方向（正逆方向）へ回動可能である。そして、各可変ノズル６１の右側面（軸方向一方側の側面）には、第１ノズル軸６３が一体形成されており、各第１ノズル軸６３は、第１ノズルリング４３の対応する第１支持穴４７に回動可能に支持されている。更に、各可変ノズル６１の左側面（軸方向他方側の側面）には、第２ノズル軸６５が第１ノズル軸６３と同心状に一体形成されており、各第２ノズル軸６５は、第２ノズルリング５１の対応する第２支持穴５７に回動可能に支持されている。なお、複数の可変ノズル６１が円周方向に等間隔に並んでいるが、不等間隔に並んでいても構わない。各可変ノズル６１は、第１ノズル軸６３と第２ノズル軸６５を備えた両持ちタイプであるが、第２ノズル軸６５を省略して片持ちタイプにしても構わない。

第１ノズルリング４３の対向面の反対面側に形成した環状のリンク室６７内には、複数の可変ノズル６１を開閉方向へ同期して回動させるためのリンク機構６９が配設されており、このリンク機構６９は、複数の可変ノズル６１の第１ノズル軸６３に連動連結してある。また、リンク機構６９は、例えば２００９−２４３３００号公報及び特開２００９−２４３４３２号公報等に示す公知の構成からなるものであって、複数の可変ノズル６１を開閉方向へ回動させる回動モータ又は回動シリンダ等の回動アクチュエータ（図示省略）に動力伝達機構７１を介して接続されている。なお、リンク機構６９が第１ノズルリング４３の対向面の反対面側（リンク室６７内）に配設される代わりに、第２ノズルリング５１の対向面の反対面側に配設されるようにしても構わない。

続いて、可変ノズルユニット４１の周辺の構成について説明する。

図１に示すように、ベアリングハウジング３におけるタービンディスク３１の背面３１ｂに対向する側面の中央部には、タービンインペラ２９側からの熱を遮蔽する環状の遮熱板７３が複数（１つのみ図示）の皿ボルト７５による締結によって一体的に設けられている。また、遮熱板７３は、タービンインペラ２９と同心状に配置されており、遮熱板７３の外周面は、第１ノズルリング４３の内周面に嵌合してある。そして、遮熱板７３の内周縁部には、環状の嵌合鍔７７が右方向へ突出して形成されており、この遮熱板７３の嵌合鍔７７は、ベアリングハウジング３におけるタービンディスク３１の背面３１ｂに対向する側面の中央部にタービンインペラ２９と同心状に形成した嵌合周溝７９に嵌合してある。更に、遮熱板７３におけるタービンディスク３１の背面３１に対向する側面には、タービンディスク３１の外縁部分（タービンインペラ２９の一部分）を収容する環状の収容凹部（収容段差部）８０が右方向（軸方向一方側）へ窪んで形成されており、遮熱板７３の外周面には、嵌入周溝８１が形成されている。ここで、ベアリングハウジング３と遮熱板７３との締結部Ｆは、遮熱板７３の背面７３ｂ側からタービンディスク３１の背面３１ｂ側への排気ガスの漏れを抑える環状のシール部になっている。

第１ノズルリング４３の第１段差部４９の底面４９ｕ（第１ノズルリング４３の内周面の一部）には、第１ノズルリング４３の対向面の反対面側からタービンインペラ２９の入口側への排気ガスの漏れを抑えるための２つの第１シールリング８３（シール部材の一例）が自己の弾性力（第１シールリング８３の弾性力）によって圧接して設けられている。また、各第１シールリング８３の内周縁部は、遮熱板７３の嵌入周溝８１に嵌入してある。換言すれば、第１ノズルリング４３の内周面と遮熱板７３の外周面との間には、複数の第１シールリング８３が自己の弾性力によって設けられている。

タービンハウジング２７の凸部５５の外周面には、嵌入周溝８５が形成されている。そして、第２ノズルリング５１の第２段差部５９の底面５９ｕ（第２ノズルリング５１の内周面の一部）には、第２ノズルリング５１の対向面の反対面側からタービンインペラ２９の入口側への排気ガスの漏れを抑えるための２つの第２シールリング８７（別のシール部材の一例）が自己の弾性力（第２シールリング８７の弾性力）によって圧接して設けられている。また、各第２シールリング８７の内周縁部は、タービンハウジング２７の凸部５５の嵌入周溝８５に嵌入してある。換言すれば、第２ノズルリング５１の内周面とタービンハウジング２７の凸部５５の外周面との間には、複数の第２シールリング８７が自己の弾性力によって設けられている。

続いて、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。

ガス取入口３５から取入れた排気ガスをタービンスクロール流路３７を経由してタービンインペラ２９の入口側から出口側へ流通させることにより、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力（回転トルク）を発生させて、ロータ軸９及びコンプレッサインペラ１３をタービンインペラ２９と一体的に回転させることができる。これにより、空気取入口１９から取入れた空気を圧縮して、ディフューザ流路２１及びコンプレッサスクロール流路２３を経由して空気排出口２５から排出することができ、エンジンに供給される空気を過給（圧縮）することができる。

可変容量型過給機１の運転中に、エンジン回転数が高回転域にあって、排気ガスの流量が多い場合には、回動アクチュエータの駆動によりリンク機構６９を作動させつつ、複数の可変ノズル６１を正方向（開方向）へ同期して回動させる。これにより、タービンインペラ２９側に供給される排気ガスの流路面積（スロート面積）を大きくして、タービンインペラ２９側に多量の排気ガスを供給することができる。

エンジン回転数が低回転域にあって、排気ガスの流量が少ない場合には、回動アクチュエータの駆動によりリンク機構６９を作動させつつ、複数の可変ノズル６１を逆方向（閉方向）へ同期して回動させる。これにより、タービンインペラ２９側に供給される排気ガスの流路面積を小さくして、排気ガスの流速を高くして、タービンインペラ２９の仕事量を十分に確保することができる（可変容量型過給機１の通常の作用）。

ベアリングハウジング３におけるタービンディスク３１の背面３１ｂに対向する側面に遮熱板７３が皿ボルト７５による締結によって一体的に設けられ、第１ノズルリング４３の内周面と遮熱板７３の外周面との間に２つの第１シールリング８３が設けられているため、波ワッシャ等の付勢部材を用いることなく、換言すれば、可変ノズルユニット４１に軸方向の力を常に与えることなく、第１ノズルリング４３の対向面の反対面側からタービンインペラ２９の入口側への排気ガスの漏れを抑えることができる。これにより、可変容量型過給機１の運転中における可変ノズルユニット４１の熱変形の複雑化を抑えて、第１ノズルリング４３の対向面と第２ノズルリング５１の対向面の平行度を十分に確保しつつ、ノズルサイドクリアランスを小さく設定することができる。

特に、第１ノズルリング４３の内径と第２ノズルリング５１の内径、及び第１ノズルリング４３の外径と第２ノズルリング５１の外径がそれぞれ同一の寸法に設定されているため、可変容量型過給機１の運転中における第１ノズルリング４３と第２ノズルリング５１の半径方向の熱膨張差を低減して、第１ノズルリング４３の各第１支持穴４７と第２ノズルリング５１の各第２支持穴５７とのミスアライメントを抑えることができる。また、第２ノズルリング５１の内周面とタービンハウジング２７の凸部５５の外周面との間に２つの第２シールリング８７が設けられているため、第２ノズルリング５１の対向面の反対面側からタービンインペラ２９の入口側への排気ガスの漏れを抑えることができる。

タービンディスク３１の外縁部分が遮熱板７３の環状の収容凹部８０に収容されているため、可変ノズル６１側からタービンディスク３１の背面３１ｂ側への排気ガスの漏れを抑えることができる。また、ベアリングハウジング３と遮熱板７３との締結部Ｆが環状のシール部になっているため、遮熱板７３の背面７３ｂ側からタービンディスク３１の背面３１ｂ側への排気ガスの漏れを抑えることができる。

第１ノズルリング４３の各第１支持穴４７が無底（貫通穴）であって、第１ノズルリング４３の対向面の反対面側がタービンスクロール流路３７に連通し、第２ノズルリング５１の各第２支持穴５７が有底であるため、可変容量型過給機１の運転中、各可変ノズル６１における第１ノズル軸６３の端面に働く圧力を第２ノズル軸６５の端面に働く圧力よりも十分に大きくすることができる。これにより、可変容量型過給機１の運転中に、各可変ノズル６１をその圧力差によって第２ノズルリング５１の対向面側に寄せて、第２ノズルリング５１の対向面側のノズルサイドクリアランスからの漏れ流れを低減することができる。

以上の如き、本発明の実施形態によれば、第１ノズルリング４３の対向面の反対面側等からタービンインペラ２９の入口側への排気ガスの漏れを抑えた上で、可変容量型過給機１の運転中における第１ノズルリング４３の対向面と第２ノズルリング５１の対向面の平行度を十分に確保しつつ、ノズルサイドクリアランスを小さく設定できるため、可変容量型過給機１の動作信頼性を十分に確保しつつ、ノズルサイドクリアランスからの漏れ流れを低減して、可変容量型過給機１のタービン効率の更なる向上を図ることができる。

特に、可変容量型過給機１の運転中における第１ノズルリング４３の各第１支持穴４７と第２ノズルリング５１の各第２支持穴５７とのミスアライメントを抑えることができるため、可変容量型過給機１の動作信頼性をより十分に確保することができる。また、可変ノズル６１側等からタービンディスク３１の背面３１ｂ側への排気ガスの漏れを抑えつつ、第２ノズルリング５１の対向面側のノズルサイドクリアランスからの漏れ流れを低減できるため、タービンインペラ２９内におけるタービンハウジング２７のシュラウド２７ｓ側の排気ガスの流れを安定させて、可変容量型過給機１のタービン効率のより一層の向上を図ることができる（可変容量型過給機１の特有の作用）。

（変形例１）
本発明の実施形態の変形例１について図４を参照して説明する。なお、図面に示すとおり、「Ｌ」は、左方向、「Ｒ」は、右方向、「Ｄ１」は、軸方向、「Ｄ２」は、半径方向である。

図４に示すように、ベアリングハウジング３におけるタービンディスク３１の背面３１ｂに対向する側面の中央部に、環状の遮熱板７３が複数の皿ボルト７５（図１参照）に代えて複数（１つのみ図示）のボタンボルト８９による締結によって一体的に設けられるようにしても構わない。この場合には、遮熱板７３がボタンボルト８９等に対して半径方向へ僅かに変位が許容されることになる。なお、図示は省略するが、ボタンボルト８９に代えて、例えば、六角ボルト、六角穴付ボルト、又は星型穴付ボルト等を用いても構わない。

そして、本発明の実施形態の変形例１においても、前述の本発明の実施形態と同様の作用及び効果を奏するものである。

（変形例２）
本発明の実施形態の変形例２について図５を参照して説明する。なお、図面に示すとおり、「Ｌ」は、左方向、「Ｒ」は、右方向、「Ｄ１」は、軸方向、「Ｄ２」は、半径方向である。

図５に示すように、ベアリングハウジング３におけるタービンディスク３１の背面３１ｂに対向する側面の中央部に、環状の遮熱板７３（図１参照）が複数の皿ボルト７５（図１参照）等の取付ボルトによる締結によって一体的に設けられる代わりに、タービンインペラ２９側からの熱を遮蔽する別の環状の遮熱板９１がレーザ溶接によって一体的に設けられている。また、遮熱板９１は、タービンインペラ２９と同心状に配置されており、遮熱板９１の外周面は、第１ノズルリング４３の内周面に嵌合してある。ここで、ベアリングハウジング３と遮熱板９１との溶接部Ｗは、遮熱板９１の背面９１ｂ側からタービンディスク３１の背面３１ｂ側への排気ガスの漏れを抑える環状のシール部になっている。なお、レーザ溶接に代えて、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接、電子ビーム溶接、又は摩擦溶接等の別の溶接手法を用いても構わない。

遮熱板９１の内周縁部には、環状の嵌合鍔９３が半径方向内側へ突出して形成されており、この遮熱板９１の嵌合鍔９３は、ベアリングハウジング３におけるタービンディスク３１の背面３１ｂに対向する側面の中央部にタービンディスク３１側へ突出して形成した嵌合凸部９５の外周面に嵌合してある。また、遮熱板９１の外周面には、嵌入周溝９７が形成されており、各第１シールリング８３の内周縁部は、遮熱板９１の嵌入周溝９７に嵌入してある。

そして、本発明の実施形態の変形例２においても、前述の本発明の実施形態と同様の作用及び効果を奏するものである。

なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、例えば、次のように、種々の態様で実施可能である。

即ち、ベアリングハウジング３におけるタービンディスク３１の背面３１ｂに対向する側面の中央部に遮熱板７３が取付ボルトによる締結又は溶接によって一体的に設けられる代わりに、ベアリングハウジング３又は遮熱板７３の一方に形成された圧入用の凹部と、ベアリングハウジング３又は遮熱板７３の他方に形成された圧入用の凸部とによる圧入作用によって一体的に設けられるようにしても構わない。また、第１シールリング８３又は第２シールリング８７の個数を１つ又は３つ以上に変更しても構わなく、第１シールリング８３又は第２シールリング８７の合口形状はストレートカット、ステップカット、又はアングルカット等のいずれであっても構わない。更に、シール部材又は別のシール部材として、第１シールリング８３又は第２シールリング８７の代わりに、メタルＯリング又はメタルガスケット（断面Ｕ字形状のメタルガスケット、断面Ｖ字形状のメタルガスケット、断面Ｃ字形状のメタルガスケット等）を用いても構わない。

そして、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。

１：可変容量型過給機、３：ベアリングハウジング、９：ロータ軸、１１：コンプレッサハウジング、１３：コンプレッサインペラ、２７：タービンハウジング、２７ｓ：シュラウド、２９：タービンインペラ、３１：タービンディスク、３１ｂ：背面、３１ｈ：ハブ面、３３：タービンブレード、３５：ガス取入口、３７：タービンスクロール流路、３９：ガス排出口、４１：可変ノズルユニット、４３：第１ノズルリング、４５：サポートリング、４７：第１支持穴、４９：第１段差部、４９ｕ：底面、５１：第２ノズルリング、５３：連結ピン、５５：凸部、５７：第２支持穴、５９：第２段差部、５９ｕ：底面、６１：可変ノズル、６３：第１ノズル軸、６５：第２ノズル軸、６７：リンク室、６９：リンク機構、７１：動力伝達機構、７３：遮熱板、７３ｂ：背面、７５：皿ボルト（取付ボルト）、７７：嵌合鍔、７９：嵌合周溝、８０：収容凹部、８１：嵌入周溝、８３：第１シールリング（シール部材）、８５：嵌入周溝、８７：第２シールリング（別のシール部材）、８９：ボタンボルト（取付ボルト）、９１：遮熱板、９１ｂ：背面、９３：嵌合鍔、９５：嵌合凸部、９７：嵌入周溝

Claims (6)

1. ベアリングハウジングに隣接したタービンハウジング内におけるタービンスクロール流路とタービンインペラとの間に配設されかつ前記タービンインペラ側へ供給される排気ガスの流路面積を可変とする可変ノズルユニットを装備した可変容量型過給機において、
   前記可変ノズルユニットは、
   前記タービンハウジング内に配設された第１ノズルリングと、
   前記第１ノズルリングに対して軸方向に離隔対向した位置に前記第１ノズルリングと一体的に設けられた第２ノズルリングと、
   前記第１ノズルリングの対向面と前記第２ノズルリングの対向面との間に円周方向に間隔を置いて配設され、前記タービンインペラの軸心に平行な軸心周りに正逆方向へ回動可能な複数の可変ノズルと、
   複数の前記可変ノズルを同期して開閉方向へ回動させるためのリンク機構と、を具備し、
   前記ベアリングハウジングにおける前記タービンインペラの背面に対向する側面に、前記タービンインペラ側からの熱を遮蔽する環状の遮熱板が取付ボルトによる締結によって一体的に設けられ、前記遮熱板の内周縁部に環状の嵌合鍔が軸方向一方側へ突出して形成され、前記嵌合鍔が、前記ベアリングハウジングにおける前記タービンインペラの背面に対向する側面に形成した嵌合周溝に嵌合し、前記ベアリングハウジングと前記遮熱板との締結部が、前記遮熱板の背面側から前記タービンインペラの背面側への排気ガスの漏れを抑える環状のシール部になっており、前記第１ノズルリングの内周面と前記遮熱板の外周面との間にシール部材が設けられていることを特徴とする可変容量型過給機。
2. 前記第２ノズルリングが、前記タービンハウジング内における前記タービンスクロール流路と前記タービンインペラの間に軸方向一方側へ突出して形成した環状の凸部を囲んでおり、前記第２ノズルリングの内周面と前記タービンハウジングの前記凸部の外周面との間に別のシール部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型過給機。
3. 前記シール部材がシールリングであって、前記別のシール部材が別のシールリングであることを特徴とする請求項２に記載の可変容量型過給機。
4. 前記第１ノズルリングに無底の複数の第１支持穴が円周方向に間隔を置いて形成され、前記第１ノズルリングの対向面の反対面側が前記タービンスクロール流路に連通し、前記第２ノズルリングに有底の複数の第２支持穴が複数の前記第１支持穴に整合するように形成され、各可変ノズルの軸方向一方側の側面に、前記第１ノズルリングの対応する前記第１支持穴に回動可能に支持される第１ノズル軸が一体形成され、各可変ノズルの軸方向他方側の側面に、前記第２ノズルリングの対応する前記第２支持穴に回動可能に支持される第２ノズル軸が一体形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の可変容量型過給機。
5. 前記遮熱板における前記タービンインペラの背面に対向する側面に、前記タービンインペラの一部分を収容する環状の収容凹部が軸方向一方側へ窪んで形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の可変容量型過給機。
6. 前記第１ノズルリングの内径と前記第２ノズルリングの内径、及び前記第１ノズルリングの外径と前記第２ノズルリングの外径がそれぞれ同一の寸法に設定されていることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載の可変容量型過給機。

Images