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JP5141335B2 - Variable nozzle unit and variable displacement turbocharger - Google Patents

Variable nozzle unit and variable displacement turbocharger Download PDF

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JP5141335B2 JP2008088363A JP2008088363A JP5141335B2 JP 5141335 B2 JP5141335 B2 JP 5141335B2 JP 2008088363 A JP2008088363 A JP 2008088363A JP 2008088363 A JP2008088363 A JP 2008088363A JP 5141335 B2 JP5141335 B2 JP 5141335B2
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Description

本発明は、可変容量型ターボチャージャにおけるタービンインペラ側へ供給される排気ガスの流量を可変する可変ノズルユニット、及び可変容量型ターボチャージャに関する。   The present invention relates to a variable nozzle unit that varies the flow rate of exhaust gas supplied to a turbine impeller side in a variable displacement turbocharger, and a variable displacement turbocharger.

近年、エンジン回転数の低速域においても高効率を発揮できるように、タービンインペラ側へ供給される排気ガスの流量を可変する可変ノズルユニットを装備した可変容量型ターボチャージャが開発されている(特許文献1参照)。そして、その先行技術に係る可変容量型ターボチャージャにおける可変ノズルユニットの構成等について簡単に説明すると、次のようになる。   In recent years, variable capacity turbochargers equipped with a variable nozzle unit that changes the flow rate of exhaust gas supplied to the turbine impeller side have been developed so that high efficiency can be achieved even in the low engine speed range (patent) Reference 1). The configuration of the variable nozzle unit in the variable capacity turbocharger according to the prior art will be briefly described as follows.

タービンハウジング内には、第1のベースリング部材としてノズルリングが設けられている。また、ノズルリングに対向する位置には、第2のベースリング部材としてのシュラウドリングがタービンインペラを囲むように設けられており、このノズルリングは、シュラウドリングと同心上に位置している。   A nozzle ring is provided as a first base ring member in the turbine housing. Further, a shroud ring as a second base ring member is provided at a position facing the nozzle ring so as to surround the turbine impeller, and the nozzle ring is located concentrically with the shroud ring.

シュラウドリングとシールリングとの間には、複数のノズルベーンが周方向に沿って等間隔に設けられており、各ノズルベーンは、シュラウドリングの軸心(換言すれば、シールリングの軸心)に平行な軸心周りにそれぞれ回動可能になっている。また、各ノズルベーンの一側面には、第1のベーン軸が一体形成されており、各第1のベーン軸は、ノズルリングに回動可能に支持されている。更に、各ノズルベーンの他側面には、第2のベーン軸が第1のベーン軸と同心上に一体形成されており、各第2のベーン軸は、シュラウドリングに回動可能に支持されている。なお、複数のノズルベーンは、適宜のアクチュエータの駆動によって同期機構を作動させつつ同期して回動するようになっている。   A plurality of nozzle vanes are provided at equal intervals along the circumferential direction between the shroud ring and the seal ring, and each nozzle vane is parallel to the axis of the shroud ring (in other words, the axis of the seal ring). Each of them can be rotated around a central axis. Further, a first vane shaft is integrally formed on one side surface of each nozzle vane, and each first vane shaft is rotatably supported by the nozzle ring. Further, a second vane shaft is integrally formed on the other side surface of each nozzle vane concentrically with the first vane shaft, and each second vane shaft is rotatably supported by the shroud ring. . The plurality of nozzle vanes are configured to rotate synchronously while operating a synchronization mechanism by driving an appropriate actuator.

従って、エンジン回転数が高速域にある場合には、適宜のアクチュエータの駆動によって同期機構を作動させつつ、複数のノズルベーンを開く方向へ同期して回動させることにより、タービンインペラ側へ供給される排気ガスの流量を多くして、排気ガスの圧力を低くする。一方、エンジン回転数が低速域にある場合には、適宜のアクチュエータの駆動によって同期機構を作動させつつ、複数のノズルベーンを絞る方向(閉じる方向)へ同期して回動させることにより、タービンインペラ側へ供給される排気ガスの流量を少なくして、排気ガスの圧力を高くする。よって、エンジン回転数の低速域においても、タービンインペラの仕事量を十分に確保して高効率を発揮することができる。
特開2007−231934号公報
Accordingly, when the engine speed is in the high speed range, the synchronizing mechanism is operated by driving an appropriate actuator, and the plurality of nozzle vanes are rotated synchronously in the opening direction to be supplied to the turbine impeller side. Increase the exhaust gas flow rate to lower the exhaust gas pressure. On the other hand, when the engine speed is in a low speed range, the turbine impeller side is operated by rotating the plurality of nozzle vanes in the direction of closing (closing direction) while operating the synchronization mechanism by driving an appropriate actuator. The flow rate of exhaust gas supplied to is reduced, and the pressure of exhaust gas is increased. Therefore, even in a low speed region of the engine speed, it is possible to sufficiently ensure the work amount of the turbine impeller and exhibit high efficiency.
JP 2007-231934 A

ところで、通常、可変容量型ターボチャージャの性能向上を図るために、可変ノズルユニットのサイドノズル間隙(ベースリング部材の壁面とノズルベーンの側面との間隔)を小さく設定している。そのため、可変容量型ターボチャージャの運転中に、可変ノズルユニットの熱変形又はノズル軸の傾動が生じると、ノズルベーンの作動渋りが増大して、可変ノズルユニットの寿命、換言すれば、可変容量型ターボチャージャの寿命を十分に延ばすことが困難になる。一方、ノズルリングの壁面及びシュラウドノズルの壁面に溶射等によって低摩擦コートを形成するとにより、ノズルベーンの作動渋りを低減する対応策も採られているが、可変ノズルユニットの製造工程が増えて、可変ノズルユニットの製造コスト、換言すれば、可変容量型ターボチャージャの製造コストが増大する。   By the way, normally, in order to improve the performance of the variable capacity turbocharger, the side nozzle gap of the variable nozzle unit (the distance between the wall surface of the base ring member and the side surface of the nozzle vane) is set small. Therefore, if thermal deformation of the variable nozzle unit or tilting of the nozzle shaft occurs during operation of the variable displacement turbocharger, the operating agility of the nozzle vane increases, in other words, the life of the variable nozzle unit, in other words, the variable displacement turbocharger. It becomes difficult to extend the life of the charger sufficiently. On the other hand, by forming a low friction coat on the wall surface of the nozzle ring and the wall surface of the shroud nozzle by thermal spraying etc., countermeasures have been taken to reduce the operating agility of the nozzle vane, but the manufacturing process of the variable nozzle unit has increased, making it variable. The manufacturing cost of the nozzle unit, in other words, the manufacturing cost of the variable capacity turbocharger increases.

つまり、可変容量型ターボチャージャの製造コストの増大を抑えつつ、可変容量型ターボチャージャの寿命を十分に延ばすことは困難であるという問題がある。   That is, there is a problem that it is difficult to sufficiently extend the life of the variable capacity turbocharger while suppressing an increase in the manufacturing cost of the variable capacity turbocharger.

そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、新規な構成の可変ノズルユニット及び可変容量型ターボチャージャを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a variable nozzle unit and a variable displacement turbocharger having a novel configuration that can solve the above-described problems.

本発明の第1の特徴は、可変容量型ターボチャージャにおけるタービンインペラ側へ供給される排気ガスの流量を可変する可変ノズルユニットにおいて、対向して設けられた一対のベースリング部材と、一対の前記ベースリング部材の間に周方向に沿って等間隔に設けられ、前記ベースリング部材の軸心に平行な軸心周りにそれぞれ回動可能であって、少なくとも一方の側面に一体形成されかつ前記ベースリング部材に回動可能に支持されたベーン軸をそれぞれ備えた複数のノズルベーンと、を具備し、各ノズルベーンの一側面における前記ベーン軸の両側であって前記ベーン軸の軸心側部分にのみ、一方の前記ベースリング部材の壁面との接触を許容する第1の接触許容凸部がそれぞれ一体形成され、各第1の接触許容凸部の凸面が前記ノズルベーンの一側面に対して平行になっており、各ノズルベーンの他側面における前記ベーン軸の両側であって前記ベーン軸の軸心側部分にのみ、他方の前記ベースリング部材の壁面との接触を許容する第2の接触許容凸部がそれぞれ一体形成され、各第2の接触許容凸部の凸面が前記ノズルベーンの他側面に対して平行になっていることを要旨とする。 A first feature of the present invention is a variable nozzle unit that varies the flow rate of exhaust gas supplied to a turbine impeller side in a variable displacement turbocharger, and a pair of base ring members provided facing each other; Provided at equal intervals along the circumferential direction between the base ring members, each being rotatable about an axis parallel to the axis of the base ring member, and integrally formed on at least one side surface and the base A plurality of nozzle vanes each provided with a vane shaft rotatably supported by a ring member, and on both sides of the vane shaft on one side surface of each nozzle vane and only on the axial center side portion of the vane shaft , is formed integrally a first contact allowable protrusion to permit contact with the wall surface of one of the base ring member, respectively, convex surface of the first contact permissible protrusions the Roh Has become parallel to one side of the vanes, only the axial portion of said vane axis A both sides of the vane axis in the other side of each nozzle vane, the contact with the wall surface of the other of the base ring member The gist is that the second allowable contact protrusions to be allowed are integrally formed, and the convex surface of each second allowable contact protrusion is parallel to the other side surface of the nozzle vane .

なお、本願の特許請求の範囲及び明細書中において、「設けられ」とは、直接的に設けられたことの他に、中間部材を介して間接的に設けられたことを含む意である。   In the claims and specification of the present application, “provided” means not only directly provided but also indirectly provided via an intermediate member.

第1の特徴によると、エンジン回転数が高速域にある場合には、複数の前記ノズルベーンを開く方向へ同期して回動させることにより、前記タービンインペラ側へ供給される排気ガスの流量を多くして、排気ガスの圧力を低くする。一方、エンジン回転数が低速域にある場合には、複数の前記ノズルベーンを絞る方向(閉じる方向)へ同期して回動させることにより、前記タービンインペラ側へ供給される排気ガスの流量を少なくして、排気ガスの圧力を高くする。よって、エンジン回転数の低速域においても、前記タービンインペラの仕事量を十分に確保して高効率を発揮することができる(前記可変ノズルユニットの一般的な作用)。   According to the first feature, when the engine speed is in a high speed range, the flow rate of the exhaust gas supplied to the turbine impeller side is increased by rotating the plurality of nozzle vanes synchronously in the opening direction. Then, the pressure of the exhaust gas is lowered. On the other hand, when the engine speed is in the low speed range, the flow rate of the exhaust gas supplied to the turbine impeller side is reduced by rotating the nozzle vanes in synchronization with the direction of closing (closing direction). Increase the exhaust gas pressure. Therefore, even in a low speed region of the engine speed, it is possible to sufficiently secure the work amount of the turbine impeller and exhibit high efficiency (general operation of the variable nozzle unit).

前記可変容量型ターボチャージャの運転中に、前記可変ノズルユニットの熱変形又は前記ベーン軸の傾動が生じると、前記ノズルベーンの一側面の両先端に先立って、前記第1の接触許容凸部が一方の前記ベースリング部材の壁面に接触したり、前記ノズルベーンの他側面の両先端に先立って、前記第2の接触許容凸部が他方の前記ベースリング部材に接触したりすることになる。これにより、前記第1の接触許容凸部及び前記第2の接触許容凸部が前記ノズルベーンの側面の先端よりも前記ベーンの軸心側に近い分だけ、前記ノズルベース部材の壁面に接触した際における前記ノズルベーンの回動負荷(回動抵抗)を低減することができる。つまり、前記ベースリング部材の壁面に溶射等によって低摩耗コートを形成しなくても、前記可変容量型ターボチャージャの運転中における前記ノズルベーンの作動渋りを十分に低減することができる(前記可変ノズルユニットの特有の作用)。   If thermal deformation of the variable nozzle unit or tilting of the vane shaft occurs during the operation of the variable displacement turbocharger, the first contact-permissible convex portion is one before the two tips of one side surface of the nozzle vane. The second contact-permitting convex portion comes into contact with the other base ring member prior to both ends of the other side surface of the nozzle vane. Thereby, when the first contact allowable convex portion and the second contact allowable convex portion are in contact with the wall surface of the nozzle base member by an amount closer to the axial center side of the vane than the tip of the side surface of the nozzle vane. The rotation load (rotation resistance) of the nozzle vane can be reduced. That is, it is possible to sufficiently reduce the operation agitation of the nozzle vane during operation of the variable displacement turbocharger without forming a low wear coat on the wall surface of the base ring member by spraying or the like (the variable nozzle unit). Specific action).

第2の特徴は、エンジンからの排気ガスのエネルギーを利用して、前記エンジンに供給される空気を過給する可変容量型ターボチャージャにおいて、第1の特徴からなる可変ノズルユニットを具備したことを要旨とする。   The second feature is that the variable capacity turbocharger that supercharges the air supplied to the engine using the energy of the exhaust gas from the engine comprises the variable nozzle unit comprising the first feature. The gist.

第2の特徴によると、第1の特徴による作用と同様の作用を奏する。   According to the 2nd characteristic, there exists an effect | action similar to the effect | action by a 1st characteristic.

本発明によれば、前記ベースリング部材の壁面に溶射等によって低摩耗コートを形成しなくても、前記可変容量型ターボチャージャの運転中における前記ノズルベーンの作動渋りを十分に低減できるため、前記可変容量型ターボチャージャの製造コストの増大を抑えつつ、前記可変容量型ターボチャージャの寿命を十分に延ばすことができる。   According to the present invention, the variable operation of the nozzle vane during operation of the variable displacement turbocharger can be sufficiently reduced without forming a low wear coat on the wall surface of the base ring member by spraying or the like. The life of the variable displacement turbocharger can be sufficiently extended while suppressing an increase in the manufacturing cost of the displacement turbocharger.

本発明の実施形態について図1から図7を参照して説明する。ここで、図1は、図3における矢視部Iの拡大図、図2は、本発明の実施形態の作用を説明する図、図3は、図4におけるIII-III線に沿った断面図、図4は、本発明の実施形態に係る可変ノズルユニットの正面図、図5は、本発明の実施形態に係る可変ノズルユニットの背面図、図6は、図7における矢視部VIの拡大断面図、図7は、本発明の実施形態に係る可変容量型ターボチャージャの断面図である。なお、図面中、「F」は、前方向を指し、「R」は、後方向を指してある。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is an enlarged view of the arrow I in FIG. 3, FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 4 is a front view of the variable nozzle unit according to the embodiment of the present invention, FIG. 5 is a rear view of the variable nozzle unit according to the embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an enlarged view of the arrow VI in FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view of the variable capacity turbocharger according to the embodiment of the present invention. In the drawings, “F” indicates the forward direction, and “R” indicates the backward direction.

図6及び図7に示すように、本発明の実施形態に係る可変容量型ターボチャージャ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するものである。また、可変容量型ターボチャージャ1は、ベアリングハウジング3を具備しており、このベアリングハウジング3の前側周縁部には、タービンハウジング5が設けられており、ベアリングハウジング3の後側周縁部には、コンプレッサハウジング7が設けられている。   As shown in FIGS. 6 and 7, the variable capacity turbocharger 1 according to the embodiment of the present invention supercharges the air supplied to the engine using the energy of the exhaust gas from the engine (not shown). To do. The variable capacity turbocharger 1 includes a bearing housing 3. A turbine housing 5 is provided at the front peripheral edge of the bearing housing 3. A compressor housing 7 is provided.

ベアリングハウジング3内には、複数のベアリング9が設けられており、複数のベアリング9には、前後方向へ延びたタービン軸11が回転可能に設けられている。また、タービンハウジング5内には、タービンインペラ13が設けられており、このタービンインペラ13は、タービン軸11の前端部に一体的に連結されている。更に、コンプレッサハウジング7内には、コンプレッサインペラ15が設けられており、このコンプレッサインペラ15は、タービン軸11の前端部に一体的に連結されている。   A plurality of bearings 9 are provided in the bearing housing 3, and a turbine shaft 11 extending in the front-rear direction is rotatably provided on the plurality of bearings 9. A turbine impeller 13 is provided in the turbine housing 5, and the turbine impeller 13 is integrally connected to the front end portion of the turbine shaft 11. Further, a compressor impeller 15 is provided in the compressor housing 7, and the compressor impeller 15 is integrally connected to the front end portion of the turbine shaft 11.

タービンハウジング5の適宜位置には、排気ガスを取り入れるガス取入口(図示省略)が形成されており、このガス取入口は、エンジンのシリンダ(図示省略)に接続可能である。また、タービンハウジング5の内部には、タービンスクロール流路17がタービンインペラ13を囲むように形成されており、このタービンスクロール流路17は、ガス取入口に連通してある。更に、タービンハウジング5の前側(換言すれば、タービンインペラ13の出口側)には、排気ガスを排出するガス排出口19が形成されており、このガス排出口19は、タービンスクロール流路17に連通してあって、排気ガス浄化装置(図示省略)に接続可能である。   A gas intake (not shown) for taking in exhaust gas is formed at an appropriate position of the turbine housing 5, and this gas intake can be connected to a cylinder (not shown) of the engine. Further, a turbine scroll passage 17 is formed inside the turbine housing 5 so as to surround the turbine impeller 13, and the turbine scroll passage 17 communicates with a gas intake port. Further, a gas discharge port 19 for discharging exhaust gas is formed on the front side of the turbine housing 5 (in other words, on the outlet side of the turbine impeller 13). This gas discharge port 19 is connected to the turbine scroll flow path 17. It communicates and can be connected to an exhaust gas purification device (not shown).

コンプレッサハウジング7の後側(換言すれば、コンプレッサインペラ15の入口側)には、空気を取り入れる空気取入口21が形成されており、この空気取入口21は、エアクリーナー(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7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23がコンプレッサインペラ15を囲むように形成されており、このディフューザ流路23は、空気取入口21に連通してある。更に、コンプレッサハウジング7の内部には、コンプレッサスクロール流路25がコンプレッサインペラ15を囲むように形成されており、このコンプレッサスクロール流路25は、ディフューザ流路23に連通してある。そして、コンプレッサハウジング7の適宜位置には、圧縮された空気を排出する空気排出口(図示省略)が形成されており、この空気排出口は、コンプレッサスクロール流路25に連通してあって、エンジンのシリンダに接続可能である。   An air intake 21 for taking in air is formed on the rear side of the compressor housing 7 (in other words, on the inlet side of the compressor impeller 15). This air intake 21 can be connected to an air cleaner (not shown). It is. The bearing housing 3 and the compressor housing 7 are each formed with an annular diffuser passage 23 that pressurizes compressed air so as to surround the compressor impeller 15. The diffuser passage 23 is connected to the air intake 21. Communicated. Further, a compressor scroll passage 25 is formed inside the compressor housing 7 so as to surround the compressor impeller 15, and the compressor scroll passage 25 communicates with the diffuser passage 23. An air discharge port (not shown) for discharging compressed air is formed at an appropriate position of the compressor housing 7, and this air discharge port communicates with the compressor scroll flow path 25, and Can be connected to other cylinders.

従って、ガス取入口から取り入れた排気ガスがタービンスクロール流路17を経由してタービンインペラ13側へ供給されると、排気ガスのエネルギーによってタービンインペラ13を回転駆動させることができ、コンプレッサインペラ15をタービン軸11を介して連動して回転駆動させることができる。これにより、空気取入口21から取り入れた空気をコンプレッサインペラ15によって圧縮して、ディフューザ流路23及びコンプレッサスクロール流路25を経由して空気排出口から排出することができ、エンジンのシリンダへ供給される空気を過給することができる。   Therefore, when the exhaust gas taken in from the gas intake is supplied to the turbine impeller 13 side via the turbine scroll passage 17, the turbine impeller 13 can be rotationally driven by the energy of the exhaust gas, and the compressor impeller 15 can be driven. It can be driven to rotate in conjunction with each other via the turbine shaft 11. Thereby, the air taken in from the air intake 21 can be compressed by the compressor impeller 15 and discharged from the air discharge port via the diffuser flow path 23 and the compressor scroll flow path 25 and supplied to the engine cylinder. The air can be supercharged.

タービンハウジング5内には、タービンインペラ13側へ供給される排気ガスの流量を可変する可変ノズルユニット27が設けられており、この可変ノズルユニット27の具体的な構成は、次のようになる。   A variable nozzle unit 27 that varies the flow rate of exhaust gas supplied to the turbine impeller 13 side is provided in the turbine housing 5, and the specific configuration of the variable nozzle unit 27 is as follows.

図1、図3、及び図4に示すように、タービンハウジング5内には、第1のベースリング部材としてノズルリング29がタービンインペラ13と同心上に設けられており、このノズルリング29に前後に対向する位置には、第2のベースリング部材としてのシュラウドリング31が複数の連結ピン33を介してタービンインペラ13を囲むように一体的かつノズルリング29と同心上に設けられている。   As shown in FIGS. 1, 3, and 4, a nozzle ring 29 is provided as a first base ring member concentrically with the turbine impeller 13 in the turbine housing 5. A shroud ring 31 as a second base ring member is provided integrally and concentrically with the nozzle ring 29 so as to surround the turbine impeller 13 via a plurality of connecting pins 33.

ノズルリング29の後側には、取付リング35が複数の連結ピン33を介して一体的に設けられており、この取付リング35の外側周縁部は、タービンハウジング5とベアリングハウジング3に狭持されるようになっている。換言すれば、ノズルリング29は、取付リング35を介してタービンハウジング5内に設けられるようになっている。   A mounting ring 35 is integrally provided on the rear side of the nozzle ring 29 via a plurality of connecting pins 33, and an outer peripheral edge portion of the mounting ring 35 is sandwiched between the turbine housing 5 and the bearing housing 3. It has become so. In other words, the nozzle ring 29 is provided in the turbine housing 5 via the mounting ring 35.

ノズルリング29とシュラウドリング31の間には、複数のノズルベーン37が周方向に沿って等間隔に設けられており、各ノズルベーン37は、ノズルリング29の軸心(シュラウドリング31の軸心)に平行な軸心周りにそれぞれ回動可能である。また、各ノズルベーン37の一側面(後側面)には、第1のベーン軸39がそれぞれ一体形成されており、各第1のベーン軸39は、ノズルリング29に回動可能にそれぞれ支持されている。更に、各ノズルベーン37の他側面(前側面)には、第2のベーン軸41が第1のベーン軸39と同心上にそれぞれ一体形成されており、各第2のベーン軸41は、シュラウドリング31に回動可能にそれぞれ支持されている。なお、ノズルベーン37は、両端支持タイプであるが、例えば第2のベーン軸41を省略することによりノズルベーン37を片端支持タイプにしても構わない。   A plurality of nozzle vanes 37 are provided at equal intervals along the circumferential direction between the nozzle ring 29 and the shroud ring 31, and each nozzle vane 37 is provided at the axis of the nozzle ring 29 (the axis of the shroud ring 31). Each of them can be rotated around a parallel axis. In addition, a first vane shaft 39 is integrally formed on one side surface (rear side surface) of each nozzle vane 37, and each first vane shaft 39 is rotatably supported by the nozzle ring 29. Yes. Further, a second vane shaft 41 is integrally formed on the other side surface (front side surface) of each nozzle vane 37 concentrically with the first vane shaft 39, and each second vane shaft 41 is formed by a shroud ring. 31 is supported so as to be rotatable. The nozzle vane 37 is a both-end support type, but the nozzle vane 37 may be a one-end support type by omitting the second vane shaft 41, for example.

各ノズルベーン37の一側面における第1のベーン軸39の軸心側部分には、ノズルリング29の壁面との接触を許容する一対の第1の接触許容凸部43がそれぞれ一体形成されており、一対の第1の接触許容凸部43は、第1のベーン軸39の両側に位置している。また、各第1の接触許容凸部43の凸面(後側面)は、それぞれノズルベーン37の一側面に対して平行である。   A pair of first contact-permitting convex portions 43 that allow contact with the wall surface of the nozzle ring 29 are integrally formed on the axial center side portion of the first vane shaft 39 on one side surface of each nozzle vane 37, respectively. The pair of first contact allowable protrusions 43 are located on both sides of the first vane shaft 39. Further, the convex surface (rear side surface) of each first contact allowable convex portion 43 is parallel to one side surface of the nozzle vane 37.

各ノズルベーン37の他側面における第2のベーン軸41の軸心側部分には、シュラウドリング31の壁面との接触を許容する一対の第2の接触許容凸部45がそれぞれ一体形成されており、一対の第2の接触許容凸部45は、第2のベーン軸41の両側に位置している。また、各第2の接触許容凸部45の凸面(前側面)は、それぞれノズルベーン37の他側面に対して平行である。   A pair of second contact-permitting convex portions 45 that allow contact with the wall surface of the shroud ring 31 are integrally formed on the axial side portion of the second vane shaft 41 on the other side surface of each nozzle vane 37, respectively. The pair of second contact allowable protrusions 45 are located on both sides of the second vane shaft 41. Further, the convex surface (front side surface) of each second contact allowable convex portion 45 is parallel to the other side surface of the nozzle vane 37.

図3、図4、及び図5に示すように、ノズルリング29の後側には、複数のノズルベーン37の回動動作を同期させる同期機構47が設けられている。   As shown in FIGS. 3, 4, and 5, a synchronization mechanism 47 that synchronizes the rotational operations of the plurality of nozzle vanes 37 is provided on the rear side of the nozzle ring 29.

具体的には、ノズルリング29の後側には、ガイドリング49が複数の連結ピン33を介して設けられており、このガイドリング49には、可動リング51が回動可能に設けられている。また、可動リング51は、ノズルリング29と同心上に位置してあって、可動リング51の内側には、ノズルベーン37と同数の同期用係合凹部53が周方向に沿って等間隔に形成されている。そして、各ベーン軸39には、同期用伝達リンク55の基端部が一体的にそれぞれ連結されており、各同期用伝達リンク55の先端部は、対応する同期用係合凹部53にそれぞれ係合してある。   Specifically, a guide ring 49 is provided on the rear side of the nozzle ring 29 via a plurality of connecting pins 33, and a movable ring 51 is rotatably provided on the guide ring 49. . The movable ring 51 is located concentrically with the nozzle ring 29, and the same number of synchronizing engaging recesses 53 as the nozzle vanes 37 are formed at equal intervals along the circumferential direction inside the movable ring 51. ing. The base end portions of the synchronization transmission links 55 are integrally connected to the vane shafts 39, and the distal ends of the synchronization transmission links 55 are respectively engaged with the corresponding synchronization engagement recesses 53. Yes.

可動リング51の内側には、複数の同期用係合凹部53の他に、駆動用係合凹部57が形成されている。また、ベアリングハウジング3の前側下部には、ノズルリング29の軸心に平行な軸心周りに回動可能な駆動軸59が設けられており、この駆動軸59の一端部(後端部)には、駆動レバー61の基端部が一体的に連結されてあって、この駆動レバー61には、シリンダ等のアクチュエータ(図示省略)が連動連結されている。そして、駆動軸59の他端部(前端部)には、駆動用伝達リンク63の基端部が一体的に連結され、駆動用伝達リンク63の先端部は、駆動用係合凹部57に係合してある。   In addition to the plurality of synchronization engagement recesses 53, a drive engagement recess 57 is formed inside the movable ring 51. Further, a drive shaft 59 that is rotatable around an axis parallel to the axis of the nozzle ring 29 is provided at the lower front side of the bearing housing 3, and one end (rear end) of the drive shaft 59 is provided. The base end portion of the drive lever 61 is integrally connected, and an actuator (not shown) such as a cylinder is interlocked and connected to the drive lever 61. The other end portion (front end portion) of the drive shaft 59 is integrally connected to the base end portion of the drive transmission link 63, and the distal end portion of the drive transmission link 63 is engaged with the drive engagement recess 57. Yes.

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。   Then, the effect | action and effect of embodiment of this invention are demonstrated.

エンジン回転数が高速域にある場合には、アクチュエータの駆動によって駆動レバー61を介して駆動用伝達リンク63を一方向へ回動させることにより、同期機構47を作動させつつ、複数のノズルベーン37を開く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13側へ供給される排気ガスの流量を多くして、排気ガスの圧力を低くすることができる。   When the engine speed is in a high speed range, the drive transmission link 63 is rotated in one direction via the drive lever 61 by driving the actuator, thereby operating the synchronization mechanism 47 and moving the plurality of nozzle vanes 37. Rotate synchronously in the opening direction. Thereby, the flow volume of the exhaust gas supplied to the turbine impeller 13 side can be increased, and the pressure of the exhaust gas can be lowered.

一方、エンジン回転数が低速域にある場合には、アクチュエータの駆動によって駆動レバー61を介して駆動用伝達リンク63を他方向へ回動させることにより、同期機構47を作動させつつ、複数のノズルベーン37を絞る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13側へ供給される排気ガスの流量を少なくして、排気ガスの圧力を高くすることができる。よって、エンジン回転数の低速域においても、タービンインペラ13の仕事量を十分に確保して高効率を発揮することができる(可変ノズルユニット27の一般的な作用)。   On the other hand, when the engine speed is in the low speed range, the drive transmission link 63 is rotated in the other direction via the drive lever 61 by driving the actuator, thereby operating the synchronization mechanism 47 and the plurality of nozzle vanes. 37 is rotated synchronously in the direction of squeezing. Thereby, the flow rate of the exhaust gas supplied to the turbine impeller 13 side can be reduced, and the pressure of the exhaust gas can be increased. Therefore, even in a low speed range of the engine speed, a sufficient amount of work of the turbine impeller 13 can be ensured to exhibit high efficiency (general action of the variable nozzle unit 27).

可変容量型ターボチャージャ1の運転中に、可変ノズルユニット27の熱変形又はベーン軸39,41の傾動が生じると、図2に示すように、ノズルベーン37の一側面の両先端E1a,E1bに先立って、第1の接触許容凸部43がノズルリング29の壁面に接触したり、ノズルベーン37の他側面の両先端E2a,E2bに先立って、第2の接触許容凸部45がシュラウドリング31に接触したりすることになる。これにより、第1の接触許容凸部43及び第2の接触許容凸部45がノズルベーン37の側面の両先端E1a,E1b(E2a,E2b)よりもベーン軸39,41の軸心C側に近い分だけ、ノズルリング29及び/又はシュラウドリング31の壁面に接触した際におけるノズルベーン37の回動負荷(回動抵抗)を十分に低減することができる。つまり、ノズルリング29及びシュラウドリング31の壁面に溶射等によって低摩耗コートを形成しなくても、可変容量型ターボチャージャ1の運転中におけるノズルベーン37の作動渋りを十分に低減することができる(可変ノズルユニット27の特有の作用)。   If thermal deformation of the variable nozzle unit 27 or tilting of the vane shafts 39 and 41 occurs during the operation of the variable displacement turbocharger 1, as shown in FIG. 2, prior to both ends E 1 a and E 1 b on one side of the nozzle vane 37. Thus, the first contact allowable convex portion 43 contacts the wall surface of the nozzle ring 29, or the second contact allowable convex portion 45 contacts the shroud ring 31 prior to both ends E2a and E2b of the other side surface of the nozzle vane 37. Will do. Thereby, the 1st contact allowable convex part 43 and the 2nd contact allowable convex part 45 are closer to the axial center C side of the vane shafts 39 and 41 rather than both front-end | tips E1a and E1b (E2a and E2b) of the side surface of the nozzle vane 37. Accordingly, the rotation load (rotation resistance) of the nozzle vane 37 when the nozzle ring 29 and / or the shroud ring 31 are in contact with the wall surface can be sufficiently reduced. In other words, even if the low wear coat is not formed on the wall surfaces of the nozzle ring 29 and the shroud ring 31 by thermal spraying or the like, it is possible to sufficiently reduce the operational astringency of the nozzle vane 37 during the operation of the variable displacement turbocharger 1 (variable). Unique action of the nozzle unit 27).

従って、本発明の実施形態によれば、可変容量型ターボチャージャ1の製造コストの増大を抑えつつ、可変容量型ターボチャージャ1の寿命を十分に延ばすことができる。   Therefore, according to the embodiment of the present invention, it is possible to sufficiently extend the life of the variable capacity turbocharger 1 while suppressing an increase in the manufacturing cost of the variable capacity turbocharger 1.

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、その他、種々の態様で実施可能である。また、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。   In addition, this invention is not restricted to description of the above-mentioned embodiment, In addition, it can implement in a various aspect. Further, the scope of rights encompassed by the present invention is not limited to these embodiments.

図3における矢視部Iの拡大図である。It is an enlarged view of the arrow I part in FIG. 本発明の実施形態の作用を説明する図である。It is a figure explaining the effect | action of embodiment of this invention. 図4におけるIII-III線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the III-III line in FIG. 本発明の実施形態に係る可変ノズルユニットの正面図である。It is a front view of the variable nozzle unit which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る可変ノズルユニットの背面図である。It is a rear view of the variable nozzle unit which concerns on embodiment of this invention. 図7における矢視部VIの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the arrow view part VI in FIG. 本発明の実施形態に係る可変容量型ターボチャージャの断面図である。1 is a cross-sectional view of a variable capacity turbocharger according to an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 可変容量型ターボチャージャ
13 タービンインペラ
27 可変ノズルユニット
29 ノズルリング(第1のベースリング部材)
31 シュラウドリング(第2のベースリング部材)
39 第1のベーン軸
41 第2のベーン軸
43 第1の接触許容凸部
45 第2の接触許容凸部
47 同期機構
1 Variable displacement turbocharger 13 Turbine impeller 27 Variable nozzle unit 29 Nozzle ring (first base ring member)
31 Shroud ring (second base ring member)
39 First vane shaft 41 Second vane shaft 43 First contact allowable convex portion 45 Second contact allowable convex portion 47 Synchronization mechanism

Claims (4)

可変容量型ターボチャージャにおけるタービンインペラ側へ供給される排気ガスの流量を可変する可変ノズルユニットにおいて、
対向して設けられた一対のベースリング部材と、
一対の前記ベースリング部材の間に周方向に沿って等間隔に設けられ、前記ベースリング部材の軸心に平行な軸心周りにそれぞれ回動可能であって、少なくとも一方の側面に一体形成されかつ前記ベースリング部材に回動可能に支持されたベーン軸をそれぞれ備えた複数のノズルベーンと、を具備し、
各ノズルベーンの一側面における前記ベーン軸の両側であって前記ベーン軸の軸心側部分にのみ、一方の前記ベースリング部材の壁面との接触を許容する第1の接触許容凸部がそれぞれ一体形成され、各第1の接触許容凸部の凸面が前記ノズルベーンの一側面に対して平行になっており、各ノズルベーンの他側面における前記ベーン軸の両側であって前記ベーン軸の軸心側部分にのみ、他方の前記ベースリング部材の壁面との接触を許容する第2の接触許容凸部がそれぞれ一体形成され、各第2の接触許容凸部の凸面が前記ノズルベーンの他側面に対して平行になっていることを特徴とする可変ノズルユニット。
In a variable nozzle unit that varies the flow rate of exhaust gas supplied to the turbine impeller side in a variable displacement turbocharger,
A pair of base ring members provided facing each other;
Provided at equal intervals along the circumferential direction between the pair of base ring members, each rotatable about an axis parallel to the axis of the base ring member, and integrally formed on at least one side surface. And a plurality of nozzle vanes each having a vane shaft rotatably supported by the base ring member,
First contact-permitting convex portions that allow contact with the wall surface of one of the base ring members are integrally formed on both sides of the vane shaft on one side surface of each nozzle vane and only on the axial center side portion of the vane shaft. The convex surface of each first contact allowable convex portion is parallel to one side surface of the nozzle vane, and is on both sides of the vane shaft on the other side surface of each nozzle vane and on the axial center side portion of the vane shaft. Only, the second contact-permissible convex portions that allow contact with the wall surface of the other base ring member are integrally formed, and the convex surface of each second contact-permissible convex portion is parallel to the other side surface of the nozzle vane. variable nozzle unit, characterized in that it it.
前記ベーン軸は、前記ノズルベーンの一側面に一体形成されかつ一方の前記ベースリング部材に回動可能に支持された第1のベーン軸と、前記ノズルベーンの他側面に前記第1のベーン軸と同心上に一体形成されかつ他方の前記ベースリング部材に回動可能に支持された第2のベーン軸であることを特徴とする請求項1に記載の可変ノズルユニット。   The vane shaft is formed integrally with one side surface of the nozzle vane and is rotatably supported by one of the base ring members, and the other side surface of the nozzle vane is concentric with the first vane shaft. 2. The variable nozzle unit according to claim 1, wherein the variable nozzle unit is a second vane shaft that is integrally formed on the base ring member and is rotatably supported by the other base ring member. 複数の前記ノズルベーンの回動動作を同期させる同期機構を具備したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の可変ノズルユニット。   3. The variable nozzle unit according to claim 1, further comprising a synchronization mechanism that synchronizes the rotation operations of the plurality of nozzle vanes. エンジンからの排気ガスのエネルギーを利用して、前記エンジンに供給される空気を過給する可変容量型ターボチャージャにおいて、
請求項1から請求項3のうちのいずれかの請求項に記載の発明特定事項からなる可変ノズルユニットを具備したことを特徴とする可変容量型ターボチャージャ。
In a variable capacity turbocharger that uses the energy of exhaust gas from the engine to supercharge the air supplied to the engine,
A variable displacement turbocharger comprising a variable nozzle unit comprising the invention-specifying matters according to any one of claims 1 to 3.
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