JP7688780B2 - Variable nozzle unit, turbine and turbocharger - Google Patents
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Description
本開示は、可変ノズルユニット、該可変ノズルユニットを備えるタービン及びターボチャージャに関する。 The present disclosure relates to a variable nozzle unit, and a turbine and turbocharger equipped with the variable nozzle unit.
内燃機関(エンジン)の排ガスのエネルギを利用して内燃機関の吸気を過給するターボチャージャ(過給機)として、可変容量タービンを備えるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。可変容量タービンは、該タービンのスクロール流路からタービンホイールに排ガスを送るための排ガス流路に複数のノズルベーンがタービンホイールの周方向に並んで配置されており、これらのノズルベーンの翼角を外部からアクチュエータにより変化させることで、排ガス流路の流路断面積(隣接するノズルベーン間の流路)を調整できるようになっている。可変容量タービンは、排ガス流路の流路断面積を調整することで、タービンホイールに導かれる排ガスの流速や圧力を変化させて過給効果を高めるものである。 Turbochargers that use the energy of exhaust gas from an internal combustion engine to supercharge the intake air of the engine are known to have variable-capacity turbines (see, for example, Patent Document 1). In a variable-capacity turbine, multiple nozzle vanes are arranged in the circumferential direction of the turbine wheel in an exhaust gas flow passage that sends exhaust gas from the scroll flow passage of the turbine to the turbine wheel, and the blade angle of these nozzle vanes can be changed from the outside by an actuator to adjust the flow passage cross-sectional area of the exhaust gas flow passage (the flow passage between adjacent nozzle vanes). A variable-capacity turbine adjusts the flow passage cross-sectional area of the exhaust gas flow passage to change the flow speed and pressure of the exhaust gas led to the turbine wheel, thereby enhancing the supercharging effect.
可変容量タービンの性能向上のためには、ノズルベーンのベーン端面の隙間からの漏れ流れを抑制することが有効である。このため、従来はノズルサポートにより排ガス流路を形成する2つの板状部材(ノズルマウント、ノズルプレート)の距離を調整し、ベーン端面の隙間を最小に保つようにすることがあった。また、可変ノズル機構のハウジングへの組付けを容易にする目的で、ノズルサポートの両端をノズルマウント、ノズルプレートとかしめや溶接により固定することで可変ノズル機構を一体化する工夫がされることがある。 To improve the performance of a variable geometry turbine, it is effective to suppress leakage flow from the gap at the end face of the nozzle vane. For this reason, in the past, the distance between the two plate-like members (nozzle mount, nozzle plate) that form the exhaust gas flow passage was adjusted using the nozzle support to keep the gap at the end face of the vane to a minimum. Also, to make it easier to assemble the variable nozzle mechanism into the housing, a method of integrating the variable nozzle mechanism is sometimes used, whereby both ends of the nozzle support are fixed to the nozzle mount and nozzle plate by crimping or welding.
可変ノズル機構を一体化することで、可変ノズル機構をハウジングへの組付ける際の工程を簡素化できる。しかしながら、現状の構造だと可変ノズル機構を組み立てる際にかしめや溶接の工程が存在し、これらの工程を行うための特殊な組み立て装置が必要となる。このため、可変ノズル機構の組立性の向上が望まれる。 By integrating the variable nozzle mechanism, the process of assembling the variable nozzle mechanism into the housing can be simplified. However, with the current structure, assembling the variable nozzle mechanism requires crimping and welding processes, and special assembly equipment is required to perform these processes. For this reason, it is desirable to improve the assembly ease of the variable nozzle mechanism.
また、可変容量タービンの運転中において、可変容量タービンの排ガス流路に高温の排ガスが流入した際に、可変ノズル機構が熱変形することがある。可変ノズル機構に適用しているノズルサポートは剛性が高いため、ノズルマウントとノズルプレートに熱伸び差が生じると、大きな応力がノズルサポートのサポート部に生じ、ノズルサポートを破損させる虞がある。ノズルサポートの破損を防止するためには、ノズルサポートの径を大きくする必要がある。 In addition, when high-temperature exhaust gas flows into the exhaust gas flow path of the variable geometry turbine during operation, the variable nozzle mechanism can be thermally deformed. Because the nozzle support used in the variable nozzle mechanism has high rigidity, if a thermal expansion difference occurs between the nozzle mount and the nozzle plate, large stress is generated in the support part of the nozzle support, which may damage the nozzle support. To prevent damage to the nozzle support, it is necessary to increase the diameter of the nozzle support.
上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態は、可変ノズルユニットの組立性を向上できるとともに熱変形時における損傷を抑制できる可変ノズルユニット、タービン及びターボチャージャを提供することを目的とする。In view of the above circumstances, at least one embodiment of the present disclosure aims to provide a variable nozzle unit, turbine, and turbocharger that can improve the assembly of the variable nozzle unit and suppress damage during thermal deformation.
本開示の少なくとも一実施形態に係る可変ノズルユニットは、
タービンに搭載されることでタービンホイールに供給されるガスの流路面積を可変可能に構成された可変ノズルユニットであって、
環状の第1板部を含む第1板状部材と、
前記第1板部との間にガス流路を形成する環状の第2板部であって、前記第1板部よりも前記可変ノズルユニットの軸方向における一方側に前記第1板部に対向して配置される第2板部、を含む第2板状部材と、
前記ガス流路に設けられ、前記第1板状部材又は前記第2板状部材に回動可能に支持される少なくとも1つの可変ノズルベーンと、
前記第1板状部材および前記第2板状部材を締結して前記第1板部と前記第2板部との間に第1隙間を形成する少なくとも1つの締結部材と、を備え、
前記少なくとも1つの締結部材は、
前記可変ノズルユニットの径方向における内側に向かって開口する凹部を有して前記第1板部の外周縁部を挟持する第1挟持部と、
前記径方向における内側に向かって開口する凹部を有して前記第2板部の外周縁部を挟持する第2挟持部と、
前記第1挟持部に一端が接続され、他端が前記第2挟持部に接続される板状の接続部と、を含む。
The variable nozzle unit according to at least one embodiment of the present disclosure includes:
A variable nozzle unit that is mounted on a turbine and is configured to be able to vary a flow passage area of gas supplied to a turbine wheel,
A first plate-shaped member including an annular first plate portion;
a second plate member including an annular second plate portion that forms a gas flow path between itself and the first plate portion, the second plate portion being disposed opposite to the first plate portion on one side of the first plate portion in the axial direction of the variable nozzle unit;
at least one variable nozzle vane provided in the gas flow passage and rotatably supported by the first plate-shaped member or the second plate-shaped member;
at least one fastening member fastening the first plate member and the second plate member to form a first gap between the first plate portion and the second plate portion;
The at least one fastening member is
a first clamping portion having a recess that opens toward an inner side in a radial direction of the variable nozzle unit and clamps an outer circumferential edge portion of the first plate portion;
a second clamping portion having a recess that opens toward the inside in the radial direction and clamps an outer peripheral edge portion of the second plate portion;
The plate-shaped connecting portion has one end connected to the first clamping portion and the other end connected to the second clamping portion.
本開示の少なくとも一実施形態に係るタービンは、
前記可変ノズルユニットを備える。
A turbine according to at least one embodiment of the present disclosure includes:
The variable nozzle unit is provided.
本開示の少なくとも一実施形態に係るターボチャージャは、
前記タービンと、
前記タービンにより駆動されるように構成された遠心圧縮機と、を備える。
A turbocharger according to at least one embodiment of the present disclosure includes:
The turbine;
and a centrifugal compressor configured to be driven by the turbine.
本開示の少なくとも一実施形態によれば、可変ノズルユニットの組立性を向上できるとともに熱変形時における損傷を抑制できる可変ノズルユニット、タービン及びターボチャージャが提供される。 At least one embodiment of the present disclosure provides a variable nozzle unit, turbine, and turbocharger that can improve the assembly of the variable nozzle unit and suppress damage during thermal deformation.
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。Hereinafter, several embodiments of the present disclosure will be described with reference to the attached drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present disclosure and are merely illustrative examples.
(ターボチャージャ)
図1は、一実施形態に係るターボチャージャ1を備える内燃機関システム10の概略図である。本開示に係るタービン2は、例えば、自動車用、舶用又は産業用(例えば、陸上発電用)のターボチャージャ(過給機)1などに搭載可能である。以下の各実施形態では、ターボチャージャ1に搭載されるタービン2を例に挙げて説明するが、本開示に係るタービン2は、ターボチャージャ1に搭載されるものに限定されない。また、タービン2の作動流体を排ガスに限定する必要はない。すなわち、本開示のタービン2は、作動流体エネルギを機械的動力(例えば、回転力)に変換することが可能であればよく、タービン2単体で構成しても、遠心圧縮機12以外の機構や装置と複合して構成してもよい。また、タービン2の用途等を限定する必要もない。
(Turbocharger)
FIG. 1 is a schematic diagram of an internal
幾つかの実施形態に係るターボチャージャ1は、図1に示されるように、内燃機関(エンジン)11から排出された排ガスのエネルギにより駆動し、流体(例えば、空気)を圧縮するように構成されている。ターボチャージャ1は、タービン2と、タービン2により駆動されるように構成された遠心圧縮機12と、を備える。As shown in Fig. 1, a
遠心圧縮機12は、インペラ13と、インペラ13を回転可能に収容するように構成されたコンプレッサハウジング14と、を備える。タービン2は、タービンホイール3と、第1ハウジング(タービンハウジング)4と、第1ハウジング4との間にタービンホイール3を回転可能に収容するように構成された第2ハウジング(軸受ハウジング)5と、を少なくとも備える。The
ターボチャージャ1は、図1に示されるように、タービンホイール3が一端側に連結され、他端側にインペラ13が連結される回転シャフト15と、タービンホイール3とインペラ13の間において回転シャフト15を回転可能に支持するように構成された軸受16と、をさらに備える。第2ハウジング5は、第1ハウジング4とコンプレッサハウジング14の間に配置され、例えば、ボルトやナットなどの締結部材(不図示)を介して第1ハウジング4及びコンプレッサハウジング14の夫々に連結されている。第2ハウジング5は、軸受16を収容するように構成されていてもよい。1, the
ターボチャージャ1のタービン2は、内燃機関11から排出された排ガスのエネルギによりタービンホイール3を回転させるように構成されている。インペラ13は、回転シャフト15を介してタービンホイール3と同軸上に連結されているため、タービンホイール3の回転に連動して軸線LA回りに回転駆動する。ターボチャージャ1の遠心圧縮機12は、インペラ13を軸線LA回りに回転駆動させることにより、コンプレッサハウジング14の内部に空気(給気、気体)を吸入し、該空気を圧縮し、圧縮された空気を内燃機関11に送るように構成されている。The
遠心圧縮機12から内燃機関11に送られた圧縮空気は、内燃機関11における燃焼に供されるようになっている。内燃機関11における燃焼により生じた排ガスは、内燃機関11からタービン2に送られ、タービンホイール3を回転させるようになっている。The compressed air sent from the
(インペラ)
インペラ13は、図1に示されるように、回転シャフト15の他端側に連結されているため、インペラ13の軸線を中心として回転シャフト15と一体的に回転可能に設けられている。インペラ13は、インペラ13の軸方向に沿って導入される空気をインペラ13の径方向における外側に導くように構成されている。図示される実施形態では、インペラ13は、インペラ13の翼の外周を囲む環状部材を含まないオープンタイプのインペラからなる。
(Impeller)
1, the
(コンプレッサハウジング)
コンプレッサハウジング14の内部には、気体導入流路141とスクロール流路142とが形成されている。換言すると、コンプレッサハウジング14は、気体導入流路141とスクロール流路142とを有する。
(Compressor housing)
A
気体導入流路141は、コンプレッサハウジング14(遠心圧縮機12)の外部から空気(気体)を取り込み、取り込んだ空気をインペラ13に導くための流路である。気体導入流路141は、インペラ13よりもインペラ13の軸方向における一方側に設けられ、インペラ13の軸方向に沿って延在している。インペラ13を回転駆動させることで、気体導入流路141にコンプレッサハウジング14の外部から空気が取り込まれ、取り込まれた空気が気体導入流路141をインペラ13に向かって流れてインペラ13に導かれる。The
スクロール流路142は、インペラ13の外周側に設けられ、インペラ13の周方向に沿って延在する渦巻状の流路からなる。インペラ13を通過してインペラ13により圧縮された空気は、スクロール流路142に導かれる。スクロール流路142を通過した圧縮空気は、内燃機関11に導かれる。The
図2は、一実施形態に係るタービン2の軸線LAに沿った概略断面図である。以下、タービンホイール3の軸線LAが延在する方向をタービンホイール3の軸方向とし、軸線LAに直交する方向をタービンホイール3の径方向とし、軸線LA回りの周方向をタービンホイール3の周方向とする。以下、タービンホイール3の軸方向において第2ハウジング5に対して第1ハウジング4が位置する側(図2中右側)を前方側と定義し、第1ハウジング4に対して第2ハウジング5が位置する側(前方側とは反対側、図2中左側)を後方側と定義する。2 is a schematic cross-sectional view taken along the axis LA of the
(タービンホイール)
タービンホイール3は、図2に示されるように、略円錐台形状のハブ31と、ハブ31の外周面に設けられた複数のタービン翼32と、を含む。複数のタービン翼32の夫々は、軸線LA周りの周方向に互いに間隔を開けて配置されている。ハブ31や複数のタービン翼32は、軸線LAを中心として回転シャフト15と一体的に回転可能に設けられている。タービンホイール3は、タービンホイール3の径方向における外側から導入される排ガスをタービンホイール3の軸方向に沿ってタービンホイール3の前方側に導くように構成されている。
(Turbine wheel)
2, the
(スクロール流路、排ガス排出流路)
第1ハウジング4の内部には、内燃機関11から排出された排ガスをタービンホイール3に導くためのスクロール流路41と、タービンホイール3を通過した排ガスを第1ハウジング4(タービン2)の外部に排出するための排ガス排出流路42が形成されている。換言すると、第1ハウジング4は、スクロール流路41及び排ガス排出流路42を有する。スクロール流路41は、タービンホイール3の外周側に設けられ、タービンホイール3の周方向に沿って延在する渦巻状の流路からなる。排ガス排出流路42は、タービンホイール3の軸方向に沿ってタービンホイール3から前方側に向かって延在している。
(Scroll passage, exhaust gas discharge passage)
Inside the
第1ハウジング4と第2ハウジング5とが締結されることで、第1ハウジング4と第2ハウジング5の間に、スクロール流路41と排ガス排出流路42とを繋ぐ内部空間43が形成される。この内部空間43にタービンホイール3が第1ハウジング4及び第2ハウジング5に対して回転可能に収容されている。タービンホイール3は、スクロール流路41の内周側に設けられる。By fastening the
内燃機関11から排出された排ガスは、スクロール流路41を介してタービンホイール3に導かれ、タービンホイール3を回転駆動させる。タービンホイール3を回転駆動させた排ガスは、排ガス排出流路42を介して第1ハウジング4(タービン2)の外部に排出される。The exhaust gas discharged from the
(可変ノズルユニット)
図3は、一実施形態に係るタービン2が備える可変ノズルユニット6の概略図である。タービン2は、上述した内部空間43におけるタービンホイール3の外周側に収容される可変ノズルユニット6をさらに備える。可変ノズルユニット6は、スクロール流路41からタービンホイール3へ排ガスを導くためのガス流路(排ガス流路)43Aを形成するとともに、ガス流路43Aにおける排ガスの流れを調整するためのものである。ガス流路43Aは、内部空間43の一部である。ガス流路43Aは、タービンホイール3の周囲(径方向における外側)を囲むように、スクロール流路41とタービンホイール3との間に形成されている。
(Variable nozzle unit)
3 is a schematic diagram of the
可変ノズルユニット6は、図2に示されるように、第1板状部材(ノズルマウント)7と、第2板状部材(ノズルプレート)8と、少なくとも1つ(図示例では複数)の可変ノズルベーン61と、環状部材(ドライブリング)62と、少なくとも1つ(図示例では複数)のリンク部材(レバープレート)63と、を備える。可変ノズルユニット6は、タービン2に搭載されることでタービンホイール3に供給されるガスの流路面積を可変可能に構成されている。2, the
(第1板状部材)
第1板状部材(ノズルマウント)7は、タービンホイール3の外周側においてタービンホイール3の周方向に沿って延在する環状の第1板部71を含む。第1板部71の前方側にはガス流路43Aに面する第1流路面72が形成され、第1板部71の後方側、すなわち第1流路面72とは反対側には第1背面73が形成されている。
(First plate-like member)
The first plate member (nozzle mount) 7 includes an annular
(第2板状部材)
第2板状部材(ノズルプレート)8は、第1板部71に対向して配置され、第1板部との間にスクロール流路41からタービンホイール3に向かうガス流路43Aを形成する環状の第2板部81を含む。第2板部81は、第1板部71よりも前方側に配置され、タービンホイール3の外周側においてタービンホイール3の周方向に沿って延在している。第2板部81の後方側にはガス流路43Aに面する第2流路面82が形成され、第2板部81の前方側、すなわち第2流路面82とは反対側には第2背面83が形成されている。
(Second plate-like member)
The second plate-like member (nozzle plate) 8 is disposed opposite the
ガス流路43Aは、第1流路面72と第2流路面82の間に形成される。第1流路面72は、第2流路面82よりも後方側に位置し、第2流路面82に対向している。タービン2の内部に導入された排ガスは、スクロール流路41を通り、その次にガス流路43Aを通った後に、タービンホイール3に導かれて、タービンホイール3を回転させる。The
(第1空間)
第2ハウジング5は、第1板部71の第1背面73との間に第1空間43Bを挟んで対向する対向面51を有する。第1空間43Bは、内部空間43の一部であり、第1板部71を挟んでガス流路43Aとは反対側に形成される。
(first space)
The
(可変ノズルベーン)
複数の可変ノズルベーン61の各々は、ガス流路43Aに配置され、第1板部71(第1板状部材7)又は第2板部81(第2板状部材8)に各々の回転中心RC回りに回動可能に支持されている。複数の可変ノズルベーン61は、タービンホイール3の周方向に夫々が間隔をおいて配置されている。
(Variable nozzle vane)
Each of the
(環状部材)
環状部材(ドライブリング)62は、第1空間43Bに配置され、外部からの駆動力により第1板状部材7に対して環状部材62の軸線LB回りに回動するように構成されている。
(Annular member)
The annular member (drive ring) 62 is disposed in the
(駆動機構部、制御装置)
タービン2は、図2に示されるように、環状部材62に駆動力を伝達して、環状部材62をその軸線LB回りに回動させるように構成された駆動機構部(アクチュエータ)65と、環状部材62の軸線LB回りの回転を制御するように構成された制御装置(コントローラ)66と、をさらに備える。駆動機構部65は、駆動力を発生させる電動モータや駆動力を伝達するエアシリンダなどを含む。
(Drive mechanism, control device)
2, the
(リンク部材)
可変ノズルユニット6は、図3に示されるように、可変ノズルベーン61と同数のリンク部材(レバープレート)63を備える。複数のリンク部材63の各々は、第1空間43Bに配置され、環状部材62に一端631が連結され、可変ノズルベーン61に他端632が連結されており、環状部材62の回動に連動して他端632に連結された可変ノズルベーン61の翼角を変化させるように構成されている。
(Link member)
3, the
図3に示される実施形態では、各リンク部材63の一端631は、環状部材62に形成された被嵌合部621に嵌合する嵌合部631Aを含む。被嵌合部621は、環状部材62の外周縁部に形成される溝部621Aを含み、嵌合部631Aは、溝部621Aの内部に収容され、溝部621Aに緩く嵌合するようになっている。第1板部71には、第1流路面72及び第1背面73を貫通する複数の貫通孔74を有する。複数の貫通孔74は、タービンホイール3の周方向に夫々が間隔をおいて配置されている。第1板部71には、可変ノズルベーン61及びリンク部材63と同数の貫通孔74が形成されている。各リンク部材63の上記他端は、該リンク部材63に個別に対応する貫通孔74を挿通し、該リンク部材63に個別に対応する可変ノズルベーン61に連結されている。In the embodiment shown in FIG. 3, one
環状部材62をタービンホイール3の周方向における一方側に回転させると、上記周方向において隣接する可変ノズルベーン61同士が互いに離れる方向に移動(回転)し、可変ノズルベーン61間のガス流路43Aの流路断面積が大きくなる。また、環状部材62をタービンホイール3の周方向における他方側に回転させると、上記周方向において隣接する可変ノズルベーン61同士が互いに近づく方向に移動(回動)し、可変ノズルベーン61間のガス流路43Aの流路断面積が小さくなる。When the
可変ノズルユニット6は、環状部材62及び複数のリンク部材63を介して可変ノズルユニット6の外部(駆動機構部65)からの駆動力を複数の可変ノズルベーン61に伝達させることで、複数の可変ノズルベーン61を各々の回転中心RC回りに回動させ、各々の翼角を変化させることで、ガス流路43Aの流路断面積を調整できる。タービン2は、可変ノズルユニット6によりガス流路43Aの流路断面積を増減させることで、タービンホイール3に導かれる排ガスの流速や圧力を変化させることができ、これによりタービン2の過給圧を制御できる。The
(付勢部材)
図4は、一実施形態に係るタービン2の軸線LAよりも一方側の軸線に沿った断面を示す概略断面図である。タービン2は、図4に示されるように、第2ハウジング5と第1板状部材7の間に配置され、第1板部71をガス流路43A側に向かって付勢するように構成された付勢部材21をさらに備える。
(Using member)
4 is a schematic cross-sectional view showing a cross section along an axis on one side of the axis LA of the
図4に示される実施形態では、付勢部材21は、第2ハウジング5の対向面51よりも径方向における内側に形成される端面52、および第1板部71の内周縁部75の第1流路面72とは反対側の端面75Aに当接する皿バネ21Aを含む。端面75Aは、第1背面73よりも径方向における内側に形成される。皿バネ21A(付勢部材21)により、第2ハウジング5の端面52と第1板部71の端面75Aとの間がシールされることで、タービンホイール3の背面側から第1空間43Bへの排ガスの流入が抑制される。4, the biasing
第1ハウジング4は、タービンホイール3の径方向に沿って延在して第1板部71の外周縁部76が係止される被係止部44を含む。被係止部44は、スクロール流路41の後方端P1から径方向の外側に延在する後方側スクロール流路面441と、後方側スクロール流路面441とは軸方向における反対側に位置し、第1空間43Bに面する被係止面442と、を有する。The
第1板状部材7は、付勢部材21により前方側に付勢されることで、第1板部71の外周縁部76が第1ハウジング4の被係止部44に押し付けられ、外周縁部76の前方側の係止面76Aが被係止面442に当接する。これにより、前方側の係止面76Aと被係止面442との間がシールされることで、スクロール流路41から第1空間43Bへの排ガスの流入が抑制される。図示される実施形態では、係止面76Aは、第1流路面72よりも径方向における外側、且つ後方側に形成される段差面からなる。なお、他の幾つかの実施形態では、第1ハウジング4と第2ハウジング5との間に第1板部71の外周縁部76が挟持されるようになっていてもよい。The
図4に示される実施形態では、第1ハウジング4は、第2板部81の第2背面83に対向する前方側対向面45と、第2板部81及び前方側対向面45よりも径方向における内側において、前方側対向面45よりも後方側に突出するシュラウド部46と、を含む。シュラウド部46は、複数のタービン翼32のチップ側端(先端)に対向するように凸状に湾曲し、チップ側端との間に隙間(クリアランス)が形成されるシュラウド面46Aを有する。4, the
(締結部材)
図5、7~9、13の各々は、一実施形態に係る可変ノズルユニット6の軸線LCよりも一方側の軸線LCに沿った断面を示す概略断面図である。幾つかの実施形態では、上述した可変ノズルユニット6は、図5に示されるように、第1板状部材7および第2板状部材8を締結して第1板部71と第2板部81との間に第1隙間Gを形成する少なくとも1つの締結部材9をさらに備える。図5、7~9、13に示されるように、上述した少なくとも1つの締結部材9は、第1挟持部91と、第2挟持部92と、接続部93と、を含む。
なお、可変ノズルユニット6は、第1板部71及び第2板部81に固定され、第1板状部材7と第2板状部材8とを互いに離間した状態で支持する従来のノズルサポートを備えていない。
(Fastening member)
Each of Figures 5, 7 to 9, and 13 is a schematic cross-sectional view showing a cross-section along the axis LC on one side of the axis LC of the
It should be noted that the
第1挟持部91は、可変ノズルユニット6の径方向における内側に向かって開口する凹部91Aを有して第1板部71の外周縁部76(77)を挟持するようになっている。第2挟持部92は、可変ノズルユニット6の径方向における内側に向かって開口する凹部92Aを有して第2板部81の外周縁部84を挟持するようになっている。接続部93は、板状に形成され、その一端が第1挟持部91に接続されており、その他端が第2挟持部92に接続されている。接続部93は、可変ノズルユニット6に搭載された際に、ガス流路43Aに設けられ、可変ノズルベーン61よりも可変ノズルユニット6の径方向における外側に位置するようになっている。The
締結部材9は、第1挟持部91に形成される凹部91Aに第1板部71の外周縁部76(77)を嵌め込むことで、第1挟持部91に第1板部71の外周縁部76(77)を挟持させることができる。締結部材9は、第2挟持部92に形成される凹部92Aに第2板部81の外周縁部84を嵌め込むことで、第2挟持部92に第2板部81の外周縁部84を挟持させることができる。これにより、第1板状部材7と第2板状部材8の間に第1隙間Gを形成するように第1板状部材7および第2板状部材8を締結できる。この場合には、第1板状部材7および第2板状部材8を締結する際にかしめや溶接などの労力を要する工程を必要としないため、第1板状部材7および第2板状部材8の締結に従来のノズルサポートを用いる場合に比べて、可変ノズルユニット6の組立性を向上できる。The
タービン2の運転中において、タービン2のガス流路43Aに高温の排ガスが流入した際に、可変ノズルユニット6が熱変形することがあり、第1板状部材7と第2板状部材8の熱伸び差により接続部93に応力が発生することがある。上記の構成によれば、締結部材9の接続部93は、板状であるため、従来のノズルサポートに比べて、その剛性を下げることができる。接続部93の剛性を低いものとすることで、可変ノズルユニット6の熱変形時に第1板状部材7と第2板状部材8の熱伸び差により接続部93に発生する応力を低減でき、可変ノズルユニット6の熱変形時における接続部93の損傷を抑制できる。When high-temperature exhaust gas flows into the
(第1挟持部、第2挟持部)
幾つかの実施形態では、図5、7~9、13に示されるように、上述した第1挟持部91は、一対の第1挟持片94、95と、一対の第1挟持片94、95の外周端部(径方向外側の端部)同士を接続する第1接続片96と、を含む。上述した第2挟持部92は、一対の第2挟持片97、98と、一対の第2挟持片97、98の外周端部(径方向外側の端部)同士を接続する第2接続片99と、を含む。
(First clamping part, second clamping part)
5, 7 to 9, and 13, the
上述した凹部91Aは、一対の第1挟持片94、95の互いに対向する内側面、及び第1接続片96の内側面(一対の第1挟持片94、95の各々の内側面に連なる径方向における内側の面)により形成されている。一対の第1挟持片94、95は、第1板部71の第1流路面72及び第1背面73を挟持するようになっている。一対の第1挟持片94、95は、第1背面73に対向する第1外側挟持片94と、第1流路面72に対向する第1内側挟持片95と、を含む。第1外側挟持片94、第1内側挟持片95及び第1接続片96は、板状に形成される。The
第1接続片96は、可変ノズルユニット6の軸方向に沿って延存している。第1外側挟持片94は、第1挟持片94の後方端(他方端)から可変ノズルユニット6の径方向に沿って径方向における内側に向かって延在し、少なくとも一部が第1背面73に当接するようになっている。第1内側挟持片95は、第1挟持片94の前方端(一方端)から可変ノズルユニット6の径方向に沿って径方向における内側に向かって延在し、少なくとも一部が第1流路面72に当接するようになっている。The first connecting
上述した凹部92Aは、一対の第2挟持片97、98の互いに対向する内側面、及び第2接続片99の内側面(一対の第2挟持片97、98の各々の内側面に連なる径方向における内側の面)により形成されている。一対の第2挟持片97、98は、第2板部81の第2流路面82及び第2背面83を挟持するようになっている。一対の第2挟持片97、98は、第2背面83に対向する第2外側挟持片97と、第2流路面82に対向する第2内側挟持片98と、を含む。第2外側挟持片97、第2内側挟持片98及び第2接続片99は、板状に形成される。The
第2接続片99は、可変ノズルユニット6の軸方向に沿って延存している。第2外側挟持片97は、第2接続片99の前方端(一方端)から可変ノズルユニット6の径方向に沿って径方向における内側に向かって延在し、少なくとも一部が第2背面83に当接するようになっている。第2内側挟持片98は、第2接続片99の後方端(他方端)から可変ノズルユニット6の径方向に沿って径方向における内側に向かって延在し、少なくとも一部が第2流路面82に当接するようになっている。The second connecting
上記の構成によれば、第1接続片96が一対の第1挟持片94、95に対して挟持方向に弾性力を加えることで、第1挟持部91により第1板部71を強固に挟持できる。第2接続片99が一対の第2挟持片97、98に対して挟持方向に弾性力を加えることで、第2挟持部92により第2板部81を強固に挟持できる。このため、締結部材9は、第1板状部材7および第2板状部材8を強固に締結できる。第1挟持部91は、第1板状部材7の径方向に熱変形した際に第1板状部材7の熱伸びに合わせて径方向に移動でき、第2挟持部92は、第2板状部材8の径方向に熱変形した際に第2板状部材8の熱伸びに合わせて径方向に移動できる。これにより、可変ノズルユニット6の熱変形時に接続部93に発生する上記応力を低減できる。According to the above configuration, the first connecting
図6は、一実施形態に係る可変ノズルユニット6の軸線LCに直交する断面を示す概略断面図である。幾つかの実施形態では、図6に示されるように、上述した少なくとも1つの締結部材9は、可変ノズルユニット6の周方向に夫々が間隔をおいて配置される複数の締結部材9を含む。図6に示される実施形態では、第1板部71の外周縁部76には、可変ノズルユニット6の径方向における内側に向かって凹む複数の凹溝77であって、可変ノズルユニット6の周方向に夫々が間隔をおいて形成される複数の凹溝77を有する。複数の締結部材9の各々の第1挟持部91は、第1接続片96が凹溝77の底面77Aに対向するように、凹溝77に取り付けてもよい。締結部材9を可変ノズルユニット6の周方向に複数取り付けることで、第1板状部材7と第2板状部材8の相対的な位置ずれを抑制できる。なお、複数の締結部材9の各々の第1挟持部91は、第1板部71の外周縁部76の凹溝77以外の部分に取り付けてもよいし、凹溝77を有さない第1板部71の外周縁部76に取り付けてもよい。6 is a schematic cross-sectional view showing a cross section perpendicular to the axis LC of the
幾つかの実施形態では、図5、7~9、13に示されるように、上述した接続部93は、第1内側挟持片95の径方向における内側の端部に一端(後方端)が接続され、第2内側挟持片98の径方向における内側の端部に他端(前方端)が接続されている。In some embodiments, as shown in Figures 5, 7 to 9 and 13, the above-mentioned
上記の構成によれば、締結部材9の構造を簡単なものとすることで、単一の板状部材(例えば、金属板)に曲げ加工等を施すことで、第1挟持部91、第2挟持部92及び接続部93を有する締結部材9を形成できる。この場合には、締結部材9は、比較的軽量であり、製造が容易であるため、締結部材9の材料コストや製造コストを低いものとすることができる。また、この締結部材9は、第1挟持部91や第2挟持部92の接続部93との接続部、又は接続部93自体を撓ませることで、第1挟持部91の第1板部71への取り付けや第2挟持部92の第2板部81への取り付けを容易に行うことが可能となる。これにより、可変ノズルユニット6の組立性を向上できる。According to the above configuration, the structure of the
(第1傾斜面)
幾つかの実施形態では、図7~9に示されるように、上述した第1外側挟持片94は、第1接続片96から径方向における内側に向かうにつれて前方側(軸方向の一方側、ガス流路43A側)に傾斜している。上述した第1板部71の第1背面73は、径方向における内側に向かうにつれて前方側(軸方向の一方側)に傾斜し、第1外側挟持片94が係止される第1傾斜面731を含む。図7に示される実施形態では、第1傾斜面731の外周端732が凹溝77の底面77Aに連なる。
(first slope)
7 to 9, the first
上記の構成によれば、第1外側挟持片94を第1板部71の第1傾斜面731に係止させることで、第1外側挟持片94が第1板部71から外し難くなるため、第1外側挟持片94の第1板部71からの脱落を抑制できる。
According to the above configuration, by engaging the first
(第1対向面)
幾つかの実施形態では、図8、9に示されるように、上述した第1板部71の第1背面73は、上述した第1傾斜面731と、第1傾斜面731よりも径方向における外側に第1外側挟持片94に隙間G1を介して対向する第1対向面733と、を含む。図示される実施形態では、第1傾斜面731の外周端732が第1対向面733に連なり、第1対向面733の外周端734が凹溝77の底面77Aに連なる。
(First opposing surface)
8 and 9 , the
上記の構成によれば、第1外側挟持片94に隙間G1を介して対向する第1対向面733を設けることで、第1対向面733を設けない場合に比べて、第1外側挟持片94を第1傾斜面731に係止させ易いので、第1挟持部91の第1板部71への取り付けが容易となる。これにより、可変ノズルユニット6の組立性をさらに向上できる。
According to the above configuration, by providing the first opposing
幾つかの実施形態では、図9に示されるように、上述した第1対向面733は、第1傾斜面731の外周端732から径方向における外側に向かうにつれて前方側(軸方向の一方側、ガス流路43A側)に傾斜している。In some embodiments, as shown in FIG. 9, the first opposing
上記の構成によれば、第1挟持部91の第1板部71に取り付ける際に、第1対向面733に接触して第1外側挟持片94の先端(径方向における内側の端部)が第1接続片96に対して開かれるので、第1挟持部91の第1板部71への取り付けが容易となる。これにより、可変ノズルユニット6の組立性をさらに向上できる。なお、第1対向面733は、第1外側挟持片94との間に隙間G1が形成されていればよい。すなわち、他の幾つかの実施形態では、第1対向面733は、第1傾斜面731の外周端732から径方向に沿って径方向における外側に向かって延在してもよいし、外周端732から径方向における外側に向かうにつれて後方側(軸方向の他方側)に傾斜していてもよい。According to the above configuration, when the
(第2傾斜面)
幾つかの実施形態では、図7~9に示されるように、上述した第2外側挟持片97は、第2接続片99から径方向における内側に向かうにつれて後方側(軸方向の他方側、ガス流路43A側)に傾斜している。上述した第2板部81の第2背面83は、径方向における内側に向かうにつれて後方側(軸方向の他方側)に傾斜し、第2外側挟持片97が係止される第2傾斜面831を含む。図7に示される実施形態では、第2傾斜面831の外周端832が外周縁部84の外周面に連なる。
(Second slope)
7 to 9, the second
上記の構成によれば、第2外側挟持片97を第2板部81の第2傾斜面831に係止させることで、第2外側挟持片97が第2板部81から外し難くなるため、第2外側挟持片97の第2板部81からの脱落を抑制できる。
According to the above configuration, by engaging the second
(第2対向面)
幾つかの実施形態では、図8、9に示されるように、上述した第2板部81の第2背面83は、上述した第2傾斜面831と、第2傾斜面831よりも径方向における外側に第2外側挟持片97に隙間G2を介して対向する第2対向面833と、を含む。図示される実施形態では、第2傾斜面831の外周端832が第2対向面833に連なり、第2対向面833の外周端834が外周縁部84の外周面に連なる。
(Second opposing surface)
8 and 9 , the
上記の構成によれば、第2外側挟持片97に隙間G2を介して対向する第2対向面833を設けることで、第2対向面833を設けない場合に比べて、第2外側挟持片97を第2傾斜面831に係止させ易いので、第2挟持部92の第2板部81への取り付けが容易となる。これにより、可変ノズルユニット6の組立性をさらに向上できる。According to the above configuration, by providing the second
幾つかの実施形態では、図9に示されるように、上述した第2対向面833は、第2傾斜面831の外周端832から径方向における外側に向かうにつれて後方側(軸方向の他方側、ガス流路43A側)に傾斜している。In some embodiments, as shown in FIG. 9, the second opposing
上記の構成によれば、第2挟持部92の第2板部81に取り付ける際に、第2対向面833に接触して第2外側挟持片97の先端(径方向における内側の端部)が第2接続片99に対して開かれるので、第2挟持部92の第2板部81への取り付けが容易となる。これにより、可変ノズルユニット6の組立性をさらに向上できる。なお、第2対向面833は、第2外側挟持片97との間に隙間G2が形成されていればよい。すなわち、他の幾つかの実施形態では、第2対向面833は、第2傾斜面831の外周端832から径方向に沿って径方向における外側に向かって延在してもよいし、外周端832から径方向における外側に向かうにつれて前方側(軸方向の一方側)に傾斜していてもよい。According to the above configuration, when the
なお、上述した可変ノズルユニット6は、第1外側挟持片94に隙間G1を介して対向する第1対向面733、又は第2外側挟持片97に隙間G2を介して対向する第2対向面833の何れか一方を有する構成になっていてもよいし、第1対向面733及び第2対向面833の両方を有する構成になっていてもよい。可変ノズルユニット6は、第1対向面733及び第2対向面833の両方を有する場合には、第1対向面733又は第2対向面833の何れか一方を有する場合に比べて、締結部材9の第1板部71や第2板部81への取り付けが容易となるため、可変ノズルユニット6の組立性を向上できる。The
(第1外側挟持片の返し)
幾つかの実施形態では、図9に示されるように、上述した第1外側挟持片94の径方向における内側の端部には、径方向における内側に向かうにつれて後方側(軸方向の他方側)に傾斜する返し941が設けられている。返し941は、板状であり、第1外側挟持片94に曲げ加工等を施すことで形成できる。
(Return of the first outer clamping piece)
9, a
上記の構成によれば、第1外側挟持片94の先端(径方向における内側の端部)に返し941を設けることで、第1外側挟持片94と第1板部71との間の摩擦抵抗を低減できるため、第1挟持部91の第1板部71への取り付けが容易となる。これにより、可変ノズルユニット6の組立性をさらに向上できる。
According to the above configuration, by providing the
(第2外側挟持片の返し)
幾つかの実施形態では、図9に示されるように、上述した第2外側挟持片97の径方向における内側の端部には、径方向における内側に向かうにつれて前方側(軸方向の一方側)に傾斜する返し971が設けられている。返し971は、板状であり、第2外側挟持片97に曲げ加工等を施すことで形成できる。
(Return of the second outer clamping piece)
9, a
上記の構成によれば、第2外側挟持片97の先端(径方向における内側の端部)に返し971を設けることで、第2外側挟持片97と第2板部81との間の摩擦抵抗を低減できるため、第2挟持部92の第2板部81への取り付けが容易となる。これにより、可変ノズルユニット6の組立性をさらに向上できる。According to the above configuration, by providing a
なお、上述した可変ノズルユニット6は、第1外側挟持片94の返し941、又は第2外側挟持片97の返し971の何れか一方を有する構成になっていてもよいし、返し941及び返し971可変ノズルユニット6は、返し941及び返し971の両方を有する場合には、返し941又は返し971の何れか一方を有する場合に比べて、締結部材9の第1板部71や第2板部81への取り付けが容易となるため、可変ノズルユニット6の組立性を向上できる。
The above-mentioned
(接続部の曲げ部)
図10は、一実施形態における締結部材9の接続部93の図9に示されるA-B断面の一例を示す概略断面図である。図11は、図10に示される締結部材9を径方向における外側から視た状態を示す概略図である。幾つかの実施形態では、上述した接続部93(93A)は、可変ノズルユニット6の軸方向に直交する断面(図10参照)の少なくとも一部において、径方向における外側(図示例)又は内側に向かって凸となる曲げ部931が軸方向に沿って延在している(図11参照)。図11に示される実施形態では、曲げ部931は、接続部93の一端(後方端)から他端(前方端)までに亘り形成されているが、軸方向において接続部93の一部に連続的又は断続的に形成されていてもよい。
(Bent part of connection)
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing an example of the A-B cross section shown in FIG. 9 of the
上記の構成によれば、接続部93に軸方向に沿って延在する曲げ部931を設けることで、接続部93に可変ノズルユニット6の軸方向に沿って荷重が作用した際の接続部93の座屈の発生を抑制できる。接続部93の座屈の発生を抑制することで、第1隙間Gを所定間隔に維持できるため、第1隙間Gの減少による可変ノズルベーン61の作動不良を抑制できる。According to the above configuration, by providing the
(接続部の曲げ形状)
図12は、一実施形態における締結部材9の接続部93の図9に示されるA-B断面の一例を示す概略断面図である。幾つかの実施形態では、上述した接続部93(93B)は、可変ノズルユニット6の軸方向に直交する断面(図12参照)において、径方向における外側(図示例)又は内側の何れか一方に向かって湾曲している。
(Bending shape of connection part)
Fig. 12 is a schematic cross-sectional view showing an example of the A-B cross section of the
上記の構成によれば、接続部93を軸方向に直交する断面において、径方向における外側又は内側の何れか一方に向かって湾曲させることで、接続部93に可変ノズルユニット6の軸方向に沿って荷重が作用した際の接続部93の座屈の発生を抑制できる。接続部93の座屈の発生を抑制することで、第1隙間Gを所定間隔に維持できるため、第1隙間Gの減少による可変ノズルベーン61の作動不良を抑制できる。
According to the above configuration, by curving the
(接続部によるガスの流れの整流化)
図14は、図13に示される締結部材9の斜視図である。図15は、図13に示される可変ノズルユニット6の軸線LCに直交する断面を示す概略断面図である。幾つかの実施形態では、図15に示されるように、可変ノズルユニット6の周方向において可変ノズルベーン61の後縁612に対して前縁611が位置する側を上流側とし、前縁611に対して後縁612が位置する側を下流側とした場合において、上述した接続部93は、軸方向に直交する断面において、下流側の端部932が上流側の端部933よりも径方向における内側に位置するように傾斜している。なお、接続部93の傾斜方向は、可変ノズルベーン61の流入角に沿った方向であることが好ましい。
(Gas flow straightening through connection parts)
Fig. 14 is a perspective view of the
図示される実施形態では、図14に示されるように、上述した接続部93は、上流側の端部933の一端(後方端)が第1内側挟持片95の径方向における内側の端部に接続され、上流側の端部933の他端(前方端)が第2内側挟持片98の径方向における内側の端部に接続されている。下流側の端部932は、第1内側挟持片95及び第2内側挟持片98よりも径方向における内側に位置し、第1内側挟持片95及び第2内側挟持片98に接続されていない。接続部93は、切断加工や曲げ加工等を施すことで形成できる。14, in the illustrated embodiment, the above-mentioned
上記の構成によれば、接続部93は、その下流側の端部932がその上流側の端部933よりも径方向における内側に位置するように傾斜しているので、可変ノズルベーン61へ向かうガスの流れを整流することができ、可変ノズルベーン61へのガスの流入を滑らかにすることができ、これにより可変ノズルユニット6を備えるタービン2の性能向上が図れる。
According to the above configuration, the
幾つかの実施形態では、図15に示されるように、上述した少なくとも1つの可変ノズルベーン61は、可変ノズルユニット6の周方向に間隔をあけて互いに異なる周方向位置に配置された複数の可変ノズルベーン61を含む。可変ノズルユニット6の周方向において可変ノズルベーン61の後縁612に対して前縁611が位置する側を上流側とし、前縁611に対して後縁612が位置する側を下流側とした場合において、上述した複数の締結部材9の各々は、接続部93の下流側の端部932を延長した直線SLが、複数の可変ノズルベーン61の各々の回動軸線RCを通過する仮想円VCにおける、締結部材9に周方向において隣接する二つの可変ノズルベーン61の回動軸線RCの中間位置CPよりも上流側を通過するように構成されている。直線SLは、接続部93の傾斜方向に沿って延在しており、接続部93により案内されたガスは、直線SLの延在方向(接続部93の傾斜方向)に沿って流れる。In some embodiments, as shown in FIG. 15, the at least one
上記の構成によれば、接続部93により整流された可変ノズルベーン61へ向かうガスの流れが、締結部材9に対して周方向において隣接する二つの可変ノズルベーン61の中間位置CPよりも上流側を通過するようになっている。この場合には、複数の可変ノズルベーン61へのガスの流入を滑らかにすることができ、これにより可変ノズルユニット6を備えるタービン2の性能向上が図れる。According to the above configuration, the gas flow toward the
幾つかの実施形態に係るタービン2は、図2に示されるように、上述した締結部材9を備える可変ノズルユニット6を備える。幾つかの実施形態に係るターボチャージャ1は、図1に示されるように、上述したタービン2と、タービン2により駆動されるように構成された上述した遠心圧縮機12と、を備える。これらの場合には、可変ノズルユニット6の熱変形時における損傷を抑制できるので、可変ノズルユニット6を備えるタービン2の信頼性を向上できる。As shown in Figure 2, the
本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
In this specification, expressions expressing relative or absolute configuration, such as "in a certain direction,""along a certain direction,""parallel,""orthogonal,""center,""concentric," or "coaxial," do not only strictly represent such a configuration, but also represent a state in which there is a relative displacement with a tolerance or an angle or distance to the extent that the same function is obtained.
For example, expressions indicating that things are in an equal state, such as "identical,""equal," and "homogeneous," not only indicate a state of strict equality, but also indicate a state in which there is a tolerance or a difference to the extent that the same function is obtained.
Furthermore, in this specification, expressions describing shapes such as a rectangular shape or a cylindrical shape do not only refer to shapes such as a rectangular shape or a cylindrical shape in the strict geometric sense, but also refer to shapes that include uneven portions, chamfered portions, etc., to the extent that the same effect can be obtained.
In addition, in this specification, the expressions "comprise,""include," or "have" a certain element are not exclusive expressions that exclude the presence of other elements.
本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。The present disclosure is not limited to the above-described embodiments, but also includes variations on the above-described embodiments and suitable combinations of these embodiments.
上述した幾つかの実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握されるものである。The contents described in the above-mentioned embodiments can be understood, for example, as follows:
1)本開示の少なくとも一実施形態に係る可変ノズルユニット(6)は、
タービン(2)に搭載されることでタービンホイール(3)に供給されるガスの流路面積を可変可能に構成された可変ノズルユニット(6)であって、
環状の第1板部(71)を含む第1板状部材(7)と、
前記第1板部(71)との間にガス流路(43A)を形成する環状の第2板部(81)であって、前記第1板部(71)よりも前記可変ノズルユニット(6)の軸方向における一方側に前記第1板部(71)に対向して配置される第2板部(81)、を含む第2板状部材(8)と、
前記ガス流路(43A)に設けられ、前記第1板状部材(7)又は前記第2板状部材(8)に回動可能に支持される少なくとも1つの可変ノズルベーン(61)と、
前記第1板状部材(7)および前記第2板状部材(8)を締結して前記第1板部(71)と前記第2板部(81)との間に第1隙間(G)を形成する少なくとも1つの締結部材(9)と、を備え、
前記少なくとも1つの締結部材(9)は、
前記可変ノズルユニット(6)の径方向における内側に向かって開口する凹部(91A)を有して前記第1板部(71)の外周縁部(76、77)を挟持する第1挟持部(91)と、
前記径方向における内側に向かって開口する凹部(92)を有して前記第2板部(81)の外周縁部(84)を挟持する第2挟持部(92)と、
前記第1挟持部(91)に一端が接続され、他端が前記第2挟持部(92)に接続される板状の接続部(93)と、を含む。
1) The variable nozzle unit (6) according to at least one embodiment of the present disclosure comprises:
A variable nozzle unit (6) configured to be mounted on a turbine (2) so as to be capable of varying a flow passage area of gas supplied to a turbine wheel (3),
A first plate-shaped member (7) including an annular first plate portion (71);
a second plate-shaped member (8) including an annular second plate portion (81) that forms a gas flow path (43A) between itself and the first plate portion (71), the second plate portion (81) being disposed opposite the first plate portion (71) on one side of the first plate portion (71) in the axial direction of the variable nozzle unit (6);
at least one variable nozzle vane (61) provided in the gas flow passage (43A) and rotatably supported by the first plate-shaped member (7) or the second plate-shaped member (8);
and at least one fastening member (9) that fastens the first plate member (7) and the second plate member (8) to form a first gap (G) between the first plate portion (71) and the second plate portion (81),
The at least one fastening member (9)
a first clamping portion (91) having a recess (91A) that opens toward the inside in the radial direction of the variable nozzle unit (6) and clamps an outer peripheral edge portion (76, 77) of the first plate portion (71);
a second clamping portion (92) having a recess (92) opening toward the inside in the radial direction and clamping an outer peripheral edge portion (84) of the second plate portion (81);
The clamping portion includes a plate-shaped connecting portion (93) having one end connected to the first clamping portion (91) and the other end connected to the second clamping portion (92).
上記1)の構成によれば、締結部材(9)は、第1挟持部(91)に第1板部(71)の外周縁部(76、77)を挟持させ、第2挟持部(92)に第2板部(81)の外周縁部(84)を挟持させることで、第1隙間(G)を形成するように第1板状部材(7)および第2板状部材(8)を締結できる。この場合には、第1板状部材(7)および第2板状部材(8)を締結する際にかしめや溶接などの労力を要する工程を必要としないため、第1板状部材(7)および第2板状部材(8)の締結に従来のノズルサポートを用いる場合に比べて、可変ノズルユニット(6)の組立性を向上できる。According to the configuration of 1) above, the fastening member (9) can fasten the first plate-shaped member (7) and the second plate-shaped member (8) so as to form the first gap (G) by clamping the outer peripheral edge portion (76, 77) of the first plate portion (71) with the first clamping portion (91) and clamping the outer peripheral edge portion (84) of the second plate portion (81) with the second clamping portion (92). In this case, since no laborious process such as crimping or welding is required when fastening the first plate-shaped member (7) and the second plate-shaped member (8), the assembly of the variable nozzle unit (6) can be improved compared to the case where a conventional nozzle support is used to fasten the first plate-shaped member (7) and the second plate-shaped member (8).
また、上記1)の構成によれば、締結部材(9)の接続部(93)は、板状であるため、従来のノズルサポートに比べて、その剛性を下げることができる。接続部(93)の剛性を低いものとすることで、可変ノズルユニット(6)の熱変形時に第1板状部材(7)と第2板状部材(8)の熱伸び差により接続部(93)に発生する応力を低減でき、可変ノズルユニット(6)の熱変形時における接続部(93)の損傷を抑制できる。 In addition, according to the configuration of 1) above, since the connection portion (93) of the fastening member (9) is plate-shaped, its rigidity can be reduced compared to that of conventional nozzle supports. By reducing the rigidity of the connection portion (93), it is possible to reduce the stress generated in the connection portion (93) due to the thermal expansion difference between the first plate-shaped member (7) and the second plate-shaped member (8) when the variable nozzle unit (6) is thermally deformed, and it is possible to suppress damage to the connection portion (93) when the variable nozzle unit (6) is thermally deformed.
2)幾つかの実施形態では、上記1)に記載の可変ノズルユニット(6)であって、
前記第1挟持部(91)は、
前記第1板部(71)の前記ガス流路(43A)を形成する第1流路面(72)及び前記第1流路面(72)とは反対側の第1背面(73)を挟持する一対の第1挟持片(94、95)と、
前記一対の第1挟持片(94、95)の外周端部同士を接続する第1接続片(96)と、を含み、
前記第2挟持部(92)は、
前記第2板部(81)の前記ガス流路(43A)を形成する第2流路面(82)及び前記第2流路面(82)とは反対側の第2背面(83)を挟持する一対の第2挟持片(97、98)と、
前記一対の第2挟持片(97、98)の外周端部同士を接続する第2接続片(99)と、を含む。
2) In some embodiments, the variable nozzle unit (6) according to 1) above,
The first clamping portion (91) is
a pair of first clamping pieces (94, 95) that clamp a first flow path surface (72) that forms the gas flow path (43A) of the first plate portion (71) and a first back surface (73) opposite to the first flow path surface (72);
a first connecting piece (96) that connects the outer circumferential ends of the pair of first clamping pieces (94, 95),
The second clamping portion (92) is
a pair of second clamping pieces (97, 98) that clamp a second flow path surface (82) that forms the gas flow path (43A) of the second plate portion (81) and a second back surface (83) opposite to the second flow path surface (82);
and a second connecting piece (99) that connects the outer circumferential ends of the pair of second clamping pieces (97, 98) to each other.
上記2)の構成によれば、第1接続片(96)が一対の第1挟持片(94、95)に対して挟持方向に弾性力を加えることで、第1挟持部(91)により第1板部(71)を強固に挟持できる。第2接続片(99)が一対の第2挟持片(97、98)に対して挟持方向に弾性力を加えることで、第2挟持部(92)により第2板部(81)を強固に挟持できる。このため、締結部材(9)は、第1板状部材(7)および第2板状部材(8)を強固に締結できる。第1挟持部(91)は、第1板状部材(7)の径方向に熱変形した際に第1板状部材(7)の熱伸びに合わせて径方向に移動でき、第2挟持部(92)は、第2板状部材(8)の径方向に熱変形した際に第2板状部材(8)の熱伸びに合わせて径方向に移動できる。これにより、可変ノズルユニット(6)の熱変形時に接続部(93)に発生する上記応力を低減できる。According to the above configuration 2), the first connecting piece (96) applies an elastic force to the pair of first clamping pieces (94, 95) in the clamping direction, so that the first clamping portion (91) can firmly clamp the first plate portion (71). The second connecting piece (99) applies an elastic force to the pair of second clamping pieces (97, 98) in the clamping direction, so that the second clamping portion (92) can firmly clamp the second plate portion (81). Therefore, the fastening member (9) can firmly fasten the first plate member (7) and the second plate member (8). The first clamping portion (91) can move in the radial direction in accordance with the thermal expansion of the first plate member (7) when the first plate member (7) is thermally deformed in the radial direction, and the second clamping portion (92) can move in the radial direction in accordance with the thermal expansion of the second plate member (8) when the second plate member (8) is thermally deformed in the radial direction. This can reduce the stress generated in the connection portion (93) when the variable nozzle unit (6) is thermally deformed.
3)幾つかの実施形態では、上記2)に記載の可変ノズルユニット(6)であって、
前記一対の第1挟持片(94、95)のうち、前記第1背面(73)に対向する第1外側挟持片(94)は、前記第1接続片(96)から前記径方向における内側に向かうにつれて前記軸方向の前記一方側に傾斜し、
前記第1外側挟持片(94)に対向する前記第1背面(73)は、前記径方向における内側に向かうにつれて前記軸方向の前記一方側に傾斜し、前記第1外側挟持片(94)が係止される第1傾斜面(731)を含む。
3) In some embodiments, the variable nozzle unit (6) according to 2) above,
Of the pair of first clamping pieces (94, 95), the first outer clamping piece (94) facing the first back surface (73) is inclined toward the one side in the axial direction as it moves inward in the radial direction from the first connecting piece (96),
The first back surface (73) facing the first outer clamping piece (94) includes a first inclined surface (731) that inclines toward the one side in the axial direction as it moves inward in the radial direction and engages the first outer clamping piece (94).
上記3)の構成によれば、第1外側挟持片(94)を第1板部(71)の第1傾斜面(731)に係止させることで、第1外側挟持片(94)が第1板部(71)から外し難くなるため、第1外側挟持片(94)の第1板部(71)からの脱落を抑制できる。 According to the configuration of 3) above, by engaging the first outer clamping piece (94) with the first inclined surface (731) of the first plate portion (71), the first outer clamping piece (94) becomes difficult to remove from the first plate portion (71), and therefore, the first outer clamping piece (94) can be prevented from falling off the first plate portion (71).
4)幾つかの実施形態では、上記2)又は3)に記載の可変ノズルユニット(6)であって、
前記一対の第2挟持片(97、98)のうち、前記第2背面(83)に対向する第2外側挟持片(97)は、前記第2接続片(99)から前記径方向における内側に向かうにつれて前記軸方向の他方側に傾斜し、
前記第2外側挟持片(97)に対向する前記第2背面(83)は、前記径方向における内側に向かうにつれて前記軸方向の前記他方側に傾斜し、前記第2外側挟持片(97)が係止される第2傾斜面(831)を含む。
4) In some embodiments, the variable nozzle unit (6) according to 2) or 3) above,
Of the pair of second clamping pieces (97, 98), the second outer clamping piece (97) facing the second back surface (83) is inclined toward the other side in the axial direction as it moves inward in the radial direction from the second connecting piece (99),
The second back surface (83) facing the second outer clamping piece (97) includes a second inclined surface (831) that inclines toward the other side in the axial direction as it moves inward in the radial direction, and against which the second outer clamping piece (97) is engaged.
上記4)の構成によれば、第2外側挟持片(97)を第2板部(81)の第2傾斜面(831)に係止させることで、第2外側挟持片(97)が第2板部(81)から外し難くなるため、第2外側挟持片(97)の第2板部(81)からの脱落を抑制できる。 According to the configuration of 4) above, by engaging the second outer clamping piece (97) with the second inclined surface (831) of the second plate portion (81), the second outer clamping piece (97) becomes difficult to remove from the second plate portion (81), and therefore, the second outer clamping piece (97) can be prevented from falling off the second plate portion (81).
5)幾つかの実施形態では、上記2)から4)までの何れかに記載の可変ノズルユニット(6)であって、
前記第1外側挟持片(94)に対向する前記第1背面(73)は、前記第1傾斜面(731)よりも前記径方向における外側に前記第1外側挟持片(94)に隙間(G1)を介して対向する第1対向面(733)をさらに含む。
5) In some embodiments, the variable nozzle unit (6) according to any one of 2) to 4) above,
The first back surface (73) facing the first outer clamping piece (94) further includes a first opposing surface (733) facing the first outer clamping piece (94) via a gap (G1) on the outer side of the first inclined surface (731) in the radial direction.
上記5)の構成によれば、第1外側挟持片(94)に隙間(G1)を介して対向する第1対向面(733)を設けることで、第1対向面(733)を設けない場合に比べて、第1外側挟持片(94)を第1傾斜面(731)に係止させ易いので、第1挟持部(91)の第1板部(71)への取り付けが容易となる。これにより、可変ノズルユニット(6)の組立性をさらに向上できる。According to the configuration of 5) above, by providing the first opposing surface (733) facing the first outer clamping piece (94) via the gap (G1), it is easier to engage the first outer clamping piece (94) with the first inclined surface (731) than when the first opposing surface (733) is not provided, and therefore it is easier to attach the first clamping portion (91) to the first plate portion (71). This further improves the ease of assembly of the variable nozzle unit (6).
6)幾つかの実施形態では、上記5)に記載の可変ノズルユニット(6)であって、
前記第1対向面(733)は、前記第1傾斜面(731)の外周端(732)から前記径方向における外側に向かうにつれて前記軸方向の前記一方側に傾斜している。
6) In some embodiments, the variable nozzle unit (6) described in 5) above,
The first opposing surface (733) is inclined toward the one side in the axial direction from the outer circumferential end (732) of the first inclined surface (731) toward the outside in the radial direction.
上記6)の構成によれば、第1挟持部(91)の第1板部(71)に取り付ける際に、第1対向面(733)に接触して第1外側挟持片(94)の先端(径方向における内側の端部)が第1接続片(96)に対して開かれるので、第1挟持部(91)の第1板部(71)への取り付けが容易となる。これにより、可変ノズルユニット(6)の組立性をさらに向上できる。According to the configuration of 6) above, when the first clamping part (91) is attached to the first plate part (71), the tip (the inner end in the radial direction) of the first outer clamping piece (94) comes into contact with the first opposing surface (733) and opens toward the first connecting piece (96), making it easier to attach the first clamping part (91) to the first plate part (71). This further improves the ease of assembly of the variable nozzle unit (6).
7)幾つかの実施形態では、上記3)から6)までの何れかに記載の可変ノズルユニット(6)であって、
前記第1外側挟持片(94)の前記径方向における内側の端部には、前記径方向における内側に向かうにつれて前記軸方向の他方側に傾斜する返し(941)が設けられた。
7) In some embodiments, the variable nozzle unit (6) according to any one of 3) to 6) above,
The first outer clamping piece (94) has a barb (941) at an inner end in the radial direction, the barb being inclined toward the other side in the axial direction as it moves inward in the radial direction.
上記7)の構成によれば、第1外側挟持片(94)の先端(径方向における内側の端部)に返し(941)を設けることで、第1外側挟持片(94)と第1板部(71)との間の摩擦抵抗を低減できるため、第1挟持部(91)の第1板部(71)への取り付けが容易となる。これにより、可変ノズルユニット(6)の組立性をさらに向上できる。According to the configuration of 7) above, by providing a barb (941) at the tip (the inner end in the radial direction) of the first outer clamping piece (94), the frictional resistance between the first outer clamping piece (94) and the first plate portion (71) can be reduced, making it easier to attach the first clamping portion (91) to the first plate portion (71). This further improves the ease of assembly of the variable nozzle unit (6).
8)幾つかの実施形態では、上記2)から7)までの何れかに記載の可変ノズルユニット(6)であって、
前記接続部(93)は、
前記一対の第1挟持片(94、95)のうち前記第1流路面(72)に対向する第1内側挟持片(95)の前記径方向における内側の端部に前記一端が接続され、
前記一対の第2挟持片(97、98)のうち前記第2流路面(82)に対向する第2内側挟持片(98)の前記径方向における内側の端部に前記他端が接続された。
8) In some embodiments, the variable nozzle unit (6) according to any one of 2) to 7) above,
The connection portion (93) is
The one end is connected to an inner end in the radial direction of a first inner clamping piece (95) that faces the first flow path surface (72) of the pair of first clamping pieces (94, 95),
The other end is connected to an inner end in the radial direction of a second inner clamping piece (98) that faces the second flow path surface (82) out of the pair of second clamping pieces (97, 98).
上記8)の構成によれば、締結部材(9)の構造を簡単なものとすることで、単一の板状部材に曲げ加工等を施すことで、第1挟持部(91)、第2挟持部(92)及び接続部(93)を有する締結部材(9)を形成できる。この場合には、締結部材(9)は、比較的軽量であり、製造が容易であるため、締結部材(9)のコスト(材料コストや製造コスト)を低いものとすることができる。According to the configuration of 8) above, the structure of the fastening member (9) is simplified, and by performing bending processing or the like on a single plate-like member, the fastening member (9) having the first clamping portion (91), the second clamping portion (92), and the connecting portion (93) can be formed. In this case, the fastening member (9) is relatively lightweight and easy to manufacture, and therefore the cost (material cost and manufacturing cost) of the fastening member (9) can be kept low.
9)幾つかの実施形態では、上記1)から8)までの何れかに記載の可変ノズルユニット(6)であって、
前記接続部(93)は、前記軸方向に直交する断面の少なくとも一部において、前記径方向における外側又は内側に向かって凸となる曲げ部(931)が前記軸方向に沿って延在している。
9) In some embodiments, the variable nozzle unit (6) according to any one of 1) to 8) above,
The connecting portion (93) has, in at least a portion of a cross section perpendicular to the axial direction, a bent portion (931) that is convex toward the outside or inside in the radial direction and extends along the axial direction.
上記9)の構成によれば、接続部(93)に軸方向に沿って延在する曲げ部(931)を設けることで、接続部(93)に可変ノズルユニット(6)の軸方向に沿って荷重が作用した際の接続部(93)の座屈の発生を抑制できる。接続部(93)の座屈の発生を抑制することで、第1隙間(G)を所定間隔に維持できるため、第1隙間(G)の減少による可変ノズルベーン(61)の作動不良を抑制できる。According to the configuration of 9) above, by providing the connection portion (93) with a bent portion (931) extending along the axial direction, it is possible to suppress the occurrence of buckling of the connection portion (93) when a load acts on the connection portion (93) along the axial direction of the variable nozzle unit (6). By suppressing the occurrence of buckling of the connection portion (93), it is possible to maintain the first gap (G) at a predetermined interval, and therefore it is possible to suppress malfunction of the variable nozzle vane (61) due to a reduction in the first gap (G).
10)幾つかの実施形態では、上記1)から8)までの何れかに記載の可変ノズルユニット(6)であって、
前記接続部(93)は、前記軸方向に直交する断面において、前記径方向における外側又は内側の何れか一方に向かって湾曲している。
10) In some embodiments, the variable nozzle unit (6) according to any one of 1) to 8) above,
The connection portion (93) is curved toward either the outside or the inside in the radial direction in a cross section perpendicular to the axial direction.
上記10)の構成によれば、接続部(93)を軸方向に直交する断面において、径方向における外側又は内側の何れか一方に向かって湾曲させることで、接続部(93)に可変ノズルユニット(6)の軸方向に沿って荷重が作用した際の接続部(93)の座屈の発生を抑制できる。接続部(93)の座屈の発生を抑制することで、第1隙間(G)を所定間隔に維持できるため、第1隙間(G)の減少による可変ノズルベーン(61)の作動不良を抑制できる。According to the configuration of 10) above, by curving the connection portion (93) toward either the outside or inside in the radial direction in a cross section perpendicular to the axial direction, it is possible to suppress the occurrence of buckling of the connection portion (93) when a load acts on the connection portion (93) along the axial direction of the variable nozzle unit (6). By suppressing the occurrence of buckling of the connection portion (93), the first gap (G) can be maintained at a predetermined distance, and therefore malfunction of the variable nozzle vane (61) due to a reduction in the first gap (G) can be suppressed.
11)幾つかの実施形態では、上記1)から10)までの何れかに記載の可変ノズルユニット(6)であって、
前記可変ノズルユニット(6)の周方向において前記可変ノズルベーン(61)の後縁(612)に対して前縁(611)が位置する側を上流側とし、前記前縁(611)に対して前記後縁(612)が位置する側を下流側とした場合において、
前記接続部(93)は、前記軸方向に直交する断面において、前記下流側の端部(932)が前記上流側の端部(933)よりも前記径方向における内側に位置するように傾斜している。
11) In some embodiments, the variable nozzle unit (6) according to any one of 1) to 10) above,
In the circumferential direction of the variable nozzle unit (6), the side where the leading edge (611) is located relative to the trailing edge (612) of the variable nozzle vane (61) is defined as the upstream side, and the side where the trailing edge (612) is located relative to the leading edge (611) is defined as the downstream side.
The connection portion (93) is inclined so that, in a cross section perpendicular to the axial direction, the downstream end portion (932) is positioned radially inward relative to the upstream end portion (933).
上記11)の構成によれば、接続部(93)は、その下流側の端部(932)がその上流側の端部(933)よりも径方向における内側に位置するように傾斜しているので、可変ノズルベーン(61)へ向かうガスの流れを整流することができ、可変ノズルベーン(61)へのガスの流入を滑らかにすることができ、これにより可変ノズルユニット(6)を備えるタービン(2)の性能向上が図れる。According to the configuration of 11) above, the connection portion (93) is inclined so that its downstream end portion (932) is positioned radially inward relative to its upstream end portion (933), thereby straightening the flow of gas toward the variable nozzle vane (61) and smoothing the flow of gas into the variable nozzle vane (61), thereby improving the performance of the turbine (2) equipped with the variable nozzle unit (6).
12)幾つかの実施形態では、上記11)に記載の可変ノズルユニット(6)であって、
前記少なくとも1つの可変ノズルベーン(61)は、前記周方向に間隔をあけて互いに異なる周方向位置に配置された複数の可変ノズルベーン(61)を含み、
前記少なくとも1つの締結部材(9)は、前記接続部(93)の前記下流側の端部(932)を延長した直線(SL)が、前記複数の可変ノズルベーン(61)の各々の回動軸線(RC)を通過する仮想円(VC)における、前記締結部材(9)に前記周方向において隣接する二つの可変ノズルベーン(61)の前記回動軸線(RC)の中間位置(CP)よりも前記上流側を通過するように構成された。
12) In some embodiments, the variable nozzle unit (6) according to 11) above,
The at least one variable nozzle vane (61) includes a plurality of variable nozzle vanes (61) arranged at different circumferential positions spaced apart from each other in the circumferential direction,
The at least one fastening member (9) is configured such that a straight line (SL) extending from the downstream end (932) of the connection portion (93) passes upstream of the midpoint (CP) of the rotation axes (RC) of two variable nozzle vanes (61) adjacent to the fastening member (9) in the circumferential direction on a virtual circle (VC) passing through the rotation axes (RC) of each of the plurality of variable nozzle vanes (61).
上記12)の構成によれば、接続部(93)により整流された可変ノズルベーン(61)へ向かうガスの流れが、締結部材(9)に対して周方向において隣接する二つの可変ノズルベーン(61)の中間位置(CP)よりも上流側を通過するようになっている。この場合には、複数の可変ノズルベーン(61)へのガスの流入を滑らかにすることができ、これにより可変ノズルユニット(6)を備えるタービン(2)の性能向上が図れる。According to the configuration of 12) above, the gas flow toward the variable nozzle vane (61) straightened by the connection portion (93) passes upstream of the intermediate position (CP) between two adjacent variable nozzle vanes (61) in the circumferential direction relative to the fastening member (9). In this case, the gas can flow smoothly into the multiple variable nozzle vanes (61), thereby improving the performance of the turbine (2) equipped with the variable nozzle unit (6).
13)本開示の少なくとも一実施形態に係るタービン(2)は、
上記1)から12)までの何れかに記載の可変ノズルユニット(6)を備える。
13) The turbine (2) according to at least one embodiment of the present disclosure comprises:
The variable nozzle unit (6) is provided as described in any one of 1) to 12) above.
上記13)の構成によれば、可変ノズルユニット(6)の熱変形時における損傷を抑制できるので、可変ノズルユニット(6)を備えるタービン(2)の信頼性を向上できる。 According to the configuration of 13) above, damage to the variable nozzle unit (6) during thermal deformation can be suppressed, thereby improving the reliability of the turbine (2) equipped with the variable nozzle unit (6).
14)本開示の少なくとも一実施形態に係るターボチャージャ(1)は、
上記13)に記載のタービン(2)と、
前記タービン(2)により駆動されるように構成された遠心圧縮機(12)と、を備える。
14) A turbocharger (1) according to at least one embodiment of the present disclosure,
A turbine (2) according to the above 13),
and a centrifugal compressor (12) configured to be driven by the turbine (2).
上記14)の構成によれば、可変ノズルユニット(6)の熱変形時における損傷を抑制できるので、可変ノズルユニット(6)を搭載したターボチャージャ(1)の信頼性を向上できる。 According to the configuration of 14) above, damage to the variable nozzle unit (6) during thermal deformation can be suppressed, thereby improving the reliability of the turbocharger (1) equipped with the variable nozzle unit (6).
1 ターボチャージャ
2 タービン
3 タービンホイール
4 第1ハウジング
5 第2ハウジング
6 可変ノズルユニット
7 第1板状部材
8 第2板状部材
9 締結部材
10 内燃機関システム
11 内燃機関
12 遠心圧縮機
13 インペラ
14 コンプレッサハウジング
15 回転シャフト
16 軸受
21 付勢部材
21A 皿バネ
31 ハブ
32 タービン翼
41 スクロール流路
42 排ガス排出流路
43 内部空間
43A ガス流路
43B 第1空間
61 可変ノズルベーン
62 環状部材
63 リンク部材
65 駆動機構部
71 第1板部
72 第1流路面
73 第1背面
74 貫通孔
75 内周縁部
76 外周縁部
77 凹溝
81 第2板部
82 第2流路面
83 第2背面
91 第1挟持部
92 第2挟持部
93 接続部
94 第1外側挟持片
95 第1内側挟持片
96 第1接続片
97 第2外側挟持片
98 第2内側挟持片
99 第2接続片
CP 中間位置
G 第1隙間
G1,G2 隙間
LA,LC 軸線
P1 後方端
RC 回動軸線
SL 直線
VC 仮想円
1
Claims (14)
環状の第1板部を含む第1板状部材と、
前記第1板部との間にガス流路を形成する環状の第2板部であって、前記第1板部よりも前記可変ノズルユニットの軸方向における一方側に前記第1板部に対向して配置される第2板部、を含む第2板状部材と、
前記ガス流路に設けられ、前記第1板状部材又は前記第2板状部材に回動可能に支持される少なくとも1つの可変ノズルベーンと、
前記第1板状部材および前記第2板状部材を締結して前記第1板部と前記第2板部との間に第1隙間を形成する少なくとも1つの締結部材と、を備え、
前記少なくとも1つの締結部材は、
前記可変ノズルユニットの径方向における内側に向かって開口する凹部を有して前記第1板部の外周縁部を挟持する第1挟持部と、
前記径方向における内側に向かって開口する凹部を有して前記第2板部の外周縁部を挟持する第2挟持部と、
前記第1挟持部に一端が接続され、他端が前記第2挟持部に接続される板状の接続部と、を含む、可変ノズルユニット。 A variable nozzle unit that is mounted on a turbine and is configured to be able to vary a flow passage area of gas supplied to a turbine wheel,
A first plate-shaped member including an annular first plate portion;
a second plate member including an annular second plate portion that forms a gas flow path between itself and the first plate portion, the second plate portion being disposed opposite to the first plate portion on one side of the first plate portion in the axial direction of the variable nozzle unit;
at least one variable nozzle vane provided in the gas flow passage and rotatably supported by the first plate-shaped member or the second plate-shaped member;
at least one fastening member fastening the first plate member and the second plate member to form a first gap between the first plate portion and the second plate portion;
The at least one fastening member is
a first clamping portion having a recess that opens toward an inner side in a radial direction of the variable nozzle unit and clamps an outer circumferential edge portion of the first plate portion;
a second clamping portion having a recess that opens toward the inside in the radial direction and clamps an outer peripheral edge portion of the second plate portion;
a plate-shaped connecting portion having one end connected to the first clamping portion and the other end connected to the second clamping portion.
前記第1板部の前記ガス流路を形成する第1流路面及び前記第1流路面とは反対側の第1背面を挟持する一対の第1挟持片と、
前記一対の第1挟持片の外周端部同士を接続する第1接続片と、を含み、
前記第2挟持部は、
前記第2板部の前記ガス流路を形成する第2流路面及び前記第2流路面とは反対側の第2背面を挟持する一対の第2挟持片と、
前記一対の第2挟持片の外周端部同士を接続する第2接続片と、を含む、
請求項1に記載の可変ノズルユニット。 The first clamping unit is
a pair of first clamping pieces that clamp a first flow path surface that forms the gas flow path of the first plate portion and a first back surface that is opposite to the first flow path surface;
a first connecting piece that connects outer peripheral ends of the pair of first clamping pieces,
The second clamping unit is
a pair of second clamping pieces that clamp a second flow path surface that forms the gas flow path of the second plate portion and a second back surface that is opposite to the second flow path surface;
A second connecting piece that connects the outer circumferential ends of the pair of second clamping pieces together.
The variable nozzle unit according to claim 1 .
前記第1外側挟持片に対向する前記第1背面は、前記径方向における内側に向かうにつれて前記軸方向の前記一方側に傾斜し、前記第1外側挟持片が係止される第1傾斜面を含む、
請求項2に記載の可変ノズルユニット。 Of the pair of first clamping pieces, a first outer clamping piece facing the first back surface is inclined toward the one side in the axial direction as it moves inward in the radial direction from the first connecting piece,
The first back surface facing the first outer clamping piece includes a first inclined surface that is inclined toward the one side in the axial direction as it moves toward the inside in the radial direction and is engaged with the first outer clamping piece.
The variable nozzle unit according to claim 2 .
前記第2外側挟持片に対向する前記第2背面は、前記径方向における内側に向かうにつれて前記軸方向の前記他方側に傾斜し、前記第2外側挟持片が係止される第2傾斜面を含む、
請求項3に記載の可変ノズルユニット。 Of the pair of second clamping pieces, a second outer clamping piece facing the second back surface is inclined toward the other side in the axial direction as it moves inward in the radial direction from the second connecting piece,
The second back surface facing the second outer clamping piece includes a second inclined surface that is inclined toward the other side in the axial direction as it moves toward the inside in the radial direction and is engaged with the second outer clamping piece.
The variable nozzle unit according to claim 3 .
請求項3に記載の可変ノズルユニット。 The first back surface facing the first outer clamping piece further includes a first opposing surface facing the first outer clamping piece via a gap, the first opposing surface being located outside the first inclined surface in the radial direction.
The variable nozzle unit according to claim 3 .
請求項5に記載の可変ノズルユニット。 The first opposing surface is inclined toward the one side in the axial direction from an outer circumferential end of the first inclined surface toward an outer side in the radial direction.
The variable nozzle unit according to claim 5.
請求項3乃至6の何れか1項に記載の可変ノズルユニット。 A barb is provided at an inner end portion in the radial direction of the first outer clamping piece, the barb being inclined toward the other side in the axial direction as it moves toward the inside in the radial direction.
The variable nozzle unit according to any one of claims 3 to 6.
前記一対の第1挟持片のうち前記第1流路面に対向する第1内側挟持片の前記径方向における内側の端部に前記一端が接続され、
前記一対の第2挟持片のうち前記第2流路面に対向する第2内側挟持片の前記径方向における内側の端部に前記他端が接続された、
請求項2乃至6の何れか1項に記載の可変ノズルユニット。 The connection portion is
The one end is connected to an inner end in the radial direction of a first inner clamping piece of the pair of first clamping pieces that faces the first flow path surface,
The other end is connected to an inner end in the radial direction of a second inner clamping piece that faces the second flow path surface of the pair of second clamping pieces.
The variable nozzle unit according to any one of claims 2 to 6.
請求項1乃至6の何れか1項に記載の可変ノズルユニット。 The connection portion has a bent portion that is convex toward the outside or inside in the radial direction in at least a part of a cross section perpendicular to the axial direction and extends along the axial direction.
The variable nozzle unit according to any one of claims 1 to 6.
請求項1乃至6の何れか1項に記載の可変ノズルユニット。 The connection portion is curved toward either the outside or the inside in the radial direction in a cross section perpendicular to the axial direction.
The variable nozzle unit according to any one of claims 1 to 6.
前記接続部は、前記軸方向に直交する断面において、前記下流側の端部が前記上流側の端部よりも前記径方向における内側に位置するように傾斜している、
請求項1乃至6の何れか1項に記載の可変ノズルユニット。 In the circumferential direction of the variable nozzle unit, a side where a leading edge is located relative to a trailing edge of the variable nozzle vane is defined as an upstream side, and a side where the trailing edge is located relative to the leading edge is defined as a downstream side,
the connection portion is inclined such that the downstream end portion is located radially inward relative to the upstream end portion in a cross section perpendicular to the axial direction.
The variable nozzle unit according to any one of claims 1 to 6.
前記少なくとも1つの締結部材は、前記接続部の前記下流側の端部を延長した直線が、前記複数の可変ノズルベーンの各々の回動軸線を通過する仮想円における、前記締結部材に前記周方向において隣接する二つの可変ノズルベーンの前記回動軸線の中間位置よりも前記上流側を通過するように構成された、
請求項11に記載の可変ノズルユニット。 the at least one variable nozzle vane includes a plurality of variable nozzle vanes arranged at different circumferential positions spaced apart from one another in the circumferential direction,
the at least one fastening member is configured such that a straight line extending from an end portion on the downstream side of the connection portion passes upstream of a middle position of the rotation axes of two variable nozzle vanes adjacent to the fastening member in the circumferential direction in a virtual circle passing through the rotation axes of each of the plurality of variable nozzle vanes.
The variable nozzle unit according to claim 11.
前記タービンにより駆動されるように構成された遠心圧縮機と、
を備えるターボチャージャ。 A turbine according to claim 13;
a centrifugal compressor configured to be driven by the turbine;
A turbocharger comprising:
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|---|---|---|---|
| PCT/JP2022/026827 WO2024009430A1 (en) | 2022-07-06 | 2022-07-06 | Variable nozzle unit, turbine, and turbocharger |
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Citations (4)
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| JP2012002146A (en) | 2010-06-17 | 2012-01-05 | Ihi Corp | Variable capacity turbine |
| JP2014062533A (en) | 2012-09-24 | 2014-04-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Variable geometry exhaust turbosupercharger |
| US20160195006A1 (en) | 2015-01-07 | 2016-07-07 | Borgwarner Inc. | Variable turbine geometry turbocharger vane ring assembly retention device |
| JP2016188631A (en) | 2015-03-30 | 2016-11-04 | 株式会社豊田自動織機 | Turbocharger |
-
2022
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| JP2016188631A (en) | 2015-03-30 | 2016-11-04 | 株式会社豊田自動織機 | Turbocharger |
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