JP6651599B2 - 可変ノズル機構及びこれを備えた回転機械 - Google Patents

Description

本発明は、可変ノズル機構及びこれを備えた回転機械に関する。

可変ノズル機構は、流体の動圧を受けて作動するターボチャージャ（可変容量型ターボチャージャ）等の回転機械に設けられ、作動に供する流体の流量を制御するために用いられる。

例えばターボチャージャに用いられる可変ノズル機構は、エンジンの出力変動に応じて過給圧を変化させることが可能である。ターボチャージャの過給圧変化のための機構としては、主としてバルブ又はノズルを用いてタービンで回収する排気ガス流の持つエネルギーを調節するものが知られているが、なかでも可変ノズル機構を用いるものは制御性に優れるという利点を持つ。

上記のようなターボチャージャに用いられる可変ノズル機構は、複数枚のノズル翼を一斉に動かす可動部により構成されるため、摩耗や固着の問題が生じやすい。これらの問題は、耐摩耗性に優れた素材により製造することでも解決しうるが、製造コストの観点からは、構造上の改良による解決が望ましい。このような可変ノズル機構の一例として、例えば、特許文献１のような構成を有するものが知られている。

米国特許出願公開第２０１５／０１３２１１１号明細書

ところで、上記のノズル部品が特に摩耗するのは、ノズルを大きく開いている時間帯である。このような運用がなされるのはエンジンが高回転数で運転を行っている場合であり、エンジンの回転数の大きさに伴う強い加振と高温の排気ガスが主たる摩耗の原因となる。

しかしながら、上記特許文献１に記載された圧縮機の可変ノズル機構では、一定かつ大きな開度で運用される際の機構の摩耗という点では、耐摩耗性が不十分である場合があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、コストを抑えつつ、より耐摩耗性に優れた可変ノズル機構及びこれを備えた回転機械を提供する。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用している。
即ち、本発明の一態様に係る可変ノズル機構は、第一環状部材と、前記第一環状部材に対向して設けられ、タービンロータの外周側に形成されたスクロール流路から前記タービンロータに作動流体を導くための環状の流体流路内に配置されて前記第一環状部材に対して回動可能であり、前記流体流路の流路面積を調節可能に構成された複数のノズルベーンと、前記第一環状部材を貫通する支持穴に挿通され、各々の前記ノズルベーンを一つずつ支持する複数のベーンシャフトと、前記流体流路外に配置されて各々の前記ベーンシャフトから前記第一環状部材の径方向外側に延びる複数のレバーと、前記第一環状部材の中心軸回りに該第一環状部材に対して回転可能に設けられて前記複数のレバーを支持し、前記第一環状部材に対して相対的に前記レバーとともに前記ノズルベーンを回転させる第二環状部材と、を備え、各々の前記レバーは、前記中心軸の方向に前記第一環状部材に対向するレバー側対向面を有し、前記第一環状部材は、前記中心軸の方向に前記レバー側対向面に対向する対向領域に、前記レバー側対向面との間の前記中心軸の方向のクリアランスが最小となる第一面、及び、該第一面に前記第一環状部材の周方向に隣接し、前記レバー側対向面との間の前記中心軸の方向のクリアランスが、前記第一面と前記レバー側対向面との間の前記中心軸の方向のクリアランスよりも大きい第二面を有し、前記ノズルベーンが全開の位置において、前記レバー側対向面が、前記第一面と対向する。

この構成によれば、複数のノズルベーンを流体流路の流路面積を最大にする位置、即ち全開開度の位置に配置した際には、第一面によって、第一環状部材とレバー側対向面とのクリアランスを最小にすることができる。これにより、ノズルベーンが流体の力を受けることで生じ、ベーンシャフトを通じて伝達される振動を、少なくとも全開開度の位置で上記の第一面で押さえこむことができる。結果として、特に摩耗しやすい場合であった最大開度での運用時に、第二環状部材がレバーを支持する部分における滑り量が減ることにより、第二環状部材とレバーとの間の摩耗が抑制される。さらに、第一面に隣接する第二面によって、レバー側対向面と第一環状部材とのクリアランスを大きくできるため、少なくとも全開開度以外の位置で第一環状部材とレバーとの間での凝着のリスクを低減させることができる。

また、上記の可変ノズル機構では、前記第一面と前記第二面とが前記周方向に交互にならんで配置され、環状をなしていてもよい。

この構成によれば、レバー側対向面に対向する第一環状部材上の対向領域に、より簡易な工程により、第一環状部材とレバー側対向面との間のクリアランスを小さくするための領域を加工することができる。

また、上記の可変ノズル機構では、前記第一環状部材における前記対向領域には、前記中心軸の方向に窪む凹部が設けられ、前記凹部の内面に前記第二面が設けられていてもよい。

この構成によれば、新たな部材の付加なしに、第一環状部材に溝を設ける加工のみによって第一環状部材に第二面を設けることができる。この結果、凹部の無い位置では第一環状部材に第一面を容易に設けることができ、少なくとも全開開度の位置で第一環状部材とレバー側対向面との間のクリアランスを小さくすることができる。

また、上記の可変ノズル機構では、前記第一環状部材における前記対向領域には、前記中心軸の方向に突出するとともに、前記第一環状部材とは別体又は一体の凸部が設けられ、前記凸部の表面に前記第一面が設けられていてもよい。

この構成によれば、第一面が設けられた凸部を第一環状部材とは別体の部品としても製造することができるため、この場合、凸部の摩耗が進んだ場合でも当該凸部のみを交換することで、性能を回復することができる。

また、上記の可変ノズル機構では、前記レバーは、前記径方向の外側の端部で前記第二環状部材に係合して支持される係合部をさらに有し、前記レバー側対向面は、前記係合部に設けられていてもよい。

この構成によれば、レバーのうち最も振動の振幅が大きくなる箇所である係合部の振動を効果的に抑制することができる。

また、上記の可変ノズル機構では、前記レバーは、前記径方向の外側の端部で前記第二環状部材に係合して支持される係合部と、前記径方向の内側の端部で前記ベーンシャフトを固定する固定部と、をさらに有し、前記レバー側対向面は、前記係合部と前記固定部との間に設けられていてもよい。

この構成によれば、レバー側対向面を係合部に比べてレバーの径方向内方に設けることとなるため、ベーンシャフトを通じて伝達される振動を抑え込むために設ける第一面の加工領域（設置面積）が相対的に小さくなる。そのため、相対的により狭い領域の加工のみにより、耐摩耗効果を得ることができる。

また、上記の可変ノズル機構では、前記第一面は、前記レバー側対向面に沿って設けられ、前記第二面は、前記ノズルベーンの開度が大きくなる方向である前記第二環状部材の回転方向の前方に向かうにつれて、前記レバー側対向面に漸次近接して前記第一面に接続されていてもよい。

この構成によれば、第一面と第二面とを連なるように接続することができるため、レバー側対向面が第一環状部材に引っ掛かることなく、より円滑に機構を作動させることができる。

本発明の一態様に係る回転機械は、上記の可変ノズル機構を備える。

本発明の可変ノズル機構及びこれを備えた回転機械によれば、コストを抑えつつ、より耐摩耗性を向上させることができる。

本発明の第一実施形態に係る可変ノズル機構を有するターボチャージャの縦断面図である。 本発明の第一実施形態に係る可変ノズル機構の平面図である。 本発明の第一実施形態に係る可変ノズル機構の図２のＡ−Ａ断面視図である。 本発明の第一実施形態に係る可変ノズル機構の図２のＢ−Ｂ断面視図である。 本発明の第一実施形態に係るノズルマウントの平面図である。 本発明の第二実施形態に係る可変ノズル機構の図２のＡ−Ａ断面視図に相当する図である。 本発明の第三実施形態に係る可変ノズル機構の図２のＡ−Ａ断面視図に相当する図である。 本発明の第四実施形態に係る可変ノズル機構を有するターボチャージャの縦断面図である。

[第一実施形態]
以下、本発明の第一実施形態に係る可変ノズル機構１１及びこれを備えた回転機械である可変容量型ターボチャージャ１（以下、単にターボチャージャ１とする）について図面を参照して詳細に説明する。
まず、本発明の第一実施形態に係るターボチャージャ１の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る可変ノズル機構１１を有するターボチャージャ１を示す全体構成図である。

本実施形態に係るターボチャージャ１は、タービンケーシング１４及びタービンケーシング１４内のタービンロータ２４を有するタービン部４、コンプレッサハウジング１５及びコンプレッサハウジング１５内のコンプレッサホイール２５を有するコンプレッサ部５、軸受ハウジング１６及び軸受ハウジング１６内のタービンシャフト２６を有するシャフト部６、及び、タービン部４内の機構を操作する操作部１０を備えている。

タービンシャフト２６は回転軸心（軸線Ｏ１）回りに回転可能に、軸受ハウジング１６に支持されている。タービンシャフト２６の両端にはタービンロータ２４及びコンプレッサホイール２５が固定されて接続されており、タービンロータ２４とコンプレッサホイール２５は連動して同時かつ同方向に回転するようになっている。一例として、タービンロータ２４はラジアル流型である。

タービンケーシング１４はタービンロータ２４の周囲を覆うように設けられており、軸受ハウジング１６と一体に接続されている。

同様に、コンプレッサハウジング１５もコンプレッサホイール２５の周囲を覆うように設けられており、軸受ハウジング１６のうち、タービンケーシング１４と接続されている側と、軸線Ｏ１方向の反対側にて軸受ハウジング１６と一体に接続されている。

タービン部４は、タービンロータ２４の他に、タービンケーシング１４と一体に形成されたスクロール１７と排気ガス出口部８と、さらに、タービンケーシング１４の内部に設けられた可変ノズル機構１１とを有している。

スクロール１７は、タービンロータ２４を外周から取り囲むようにタービンロータ２４の周方向に延びて設けられ、スクロール１７を構成するタービンケーシング１４の壁とタービンロータ２４との間に所定の容積の空間（スクロール流路）Ｓを形成している。スクロール１７は排気ガス（作動流体）の入口（図示せず）を備えており、排気ガス入口から導入した排気ガスをタービンロータ２４の外周の周方向に延びた空間Ｓへと導く。これにより、タービンロータ２４は周方向の全周に渡って軸線Ｏ１回りに旋回しながら送り込まれる排気ガス流Ｆを受けることとなる。

排気ガス出口部８は、タービンケーシング１４に、軸線Ｏ１方向にコンプレッサホイール２５と反対側に設けられている。排気ガス流Ｆは、タービンロータ２４の外周側から流入して中心側に向かい径方向に流れつつタービンロータ２４に対して膨張仕事をなした後、軸線Ｏ１方向に流出して排気ガス出口部８により排気ガス出口１８に案内されて機外に送出される。

以下、図１及び図２を参照して、可変ノズル機構１１の構成について詳述する。
可変ノズル機構１１は、ノズルマウント（第一環状部材）３１、ドライブリング（第二環状部材）４０、及びベーン部９を備えている。

ノズルマウント３１は、略円盤状であり、かつ、中央部に円形の開口部を有する環状をなしている。ノズルマウント３１は、タービンケーシング１４のうちスクロール１７を構成する部材の一部となっているタービンケーシング第一隔壁１４Ａと、排気ガス出口部８を構成するタービンケーシング第二隔壁１４Ｂとの双方と接続されて設けられている。つまり、排気ガス流Ｆの通路（流体流路）は、スクロール１７内壁面、ノズルマウント３１の排気ガス流Ｆの通路側の壁面（第二の盤面１４１）、排気ガス出口部８内壁面がこの順に連なって接続されていることによって構成されている。

また、ノズルマウント３１には、排気ガス出口部８と接続された盤面である第一の盤面１３１から、その裏側の盤面である第二の盤面１４１にかけて、ノズルマウント３１の厚み方向に貫通する複数の支持穴４１が連続して並んで開通している。本実施形態におけるこの支持穴４１は、一例として、９個設けられている。

ドライブリング４０は、第一の盤面１３１上に支持され、排気ガスに曝露されない空間内に設けられている。ドライブリング４０は、環状の部材であり、ノズルマウント３１と中心軸（軸線Ｏ１）を共有している。さらに、ドライブリング４０は、ノズルマウント３１に対して、中心軸回りに相対的に回転可能である。

ベーン部９は、複数のベーンシャフト９１、複数のノズルベーン９２、及び複数のレバー９３を有する。

ベーンシャフト９１は、一つずつ支持穴４１に挿入されていることで、ノズルマウント３１の支持穴４１を通じて、第一の盤面１３１側から第二の盤面１４１側にかけて貫通して設けられている。各々のベーンシャフト９１は、支持穴４１の中心軸を回転軸（シャフト回転軸）としてノズルマウント３１に対して相対的に回転可能に支持穴４１に支持されている。

各々のノズルベーン９２は、各々のベーンシャフト９１の一端に固定され、ノズルマウント３１の第二の盤面１４１側に設けられている。上述の通り、ノズルマウント３１の第二の盤面１４１は、ノズルマウント３１の排気ガス流Ｆの通路側の壁面をなすため、ノズルベーン９２は排気ガス流Ｆの通路の中途に設けられることとなる。ノズルベーン９２は各ベーンシャフト９１と一対一の関係で固定されているため、本実施形態では９個のノズルベーン９２が備わっている。この９個のノズルベーン９２がタービンロータ２４の外周を取り囲むように設けられており、スクロール１７空間から送られた排気ガス流Ｆは、これらノズルベーン９２の間を抜けてタービンロータ２４へ流れることとなる。ノズルベーン９２は、ノズルマウント３１に対して回動可能に設けられており、排気ガス流Ｆの流路面積を調節可能となっている。

各々のレバー９３は、ノズルマウント３１の径方向に延びた板状の部材であり、一端がドライブリング４０と係合部４３にて係合されつつ他端がベーンシャフト９１の他端に固定されている。このことにより、レバー９３は、ドライブリング４０の相対回転とベーンシャフト９１の相対回転とを連動させる。

係合部４３は、ドライブリング４０に設けられた凹部４４に係合するように、レバー９３の径方向外側の端部に設けられている。凹部４４はドライブリング４０の外周側から径方向内方に向かって形成されており、ドライブリング４０の周方向におおよそ等間隔にレバー９３に対応する数だけ設けられている。より具体的には、係合部４３はレバー９３のうちベーンシャフト９１が設けられていない側の端部に、第一の盤面１３１に向かって突出して設けられている。この係合部４３が上記の凹部４４に収まるように係合されており、互いにドライブリング４０の回転方向（周方向）の動きを拘束している。
係合部４３の第一の盤面１３１に対する構成については、後述する。

以下、ドライブリング４０とレバー９３との連動の機構について図２を参照してより詳しく説明する。ノズルマウント３１の第一の盤面１３１の平面視にて、ドライブリング４０が時計回りに相対回転する場合、レバー９３の係合部４３がドライブリング４０に引っ張られることによりレバー９３もベーンシャフト９１の回転軸回りに時計回りで回転しながら傾斜する。これにより、レバー９３に固定されたベーンシャフト９１及びベーンシャフト９１に固定されたノズルベーン９２も時計回りに回転する。９個のベーン部９はいずれも同様の構成を有しているため、同様の挙動が９個のベーン部９すべてに発生する。

上述のように、本実施形態に係る可変ノズル機構１１は、ドライブリング４０の相対回転運動により、タービンロータ２４の外周に設けられた複数のノズルベーン９２を一斉に回転させるものであり、タービンロータ２４の外周の全周に渡って均等に排気ガス流Ｆの流量（流路の開度）を調整する機能を有する。

操作部１０は、上記の可変ノズル機構１１をタービンケーシング１４の外部から操作するために設けられている。操作部１０は、アクチュエータ１１０、アクチュエータロッド１１１、及び変換機構１１２からなる。

アクチュエータ１１０は、電磁力等によりアクチュエータロッド１１１を軸線Ｏ１方向に往復運動させる駆動装置であり、アクチュエータロッド１１１も同じく軸線Ｏ１方向に延びて設けられている。アクチュエータロッド１１１のアクチュエータ１１０に接続されている側とは反対側の先端には、変換機構１１２が接続されている。

変換機構１１２は、タービンケーシング１４に設けられた隙間に一部が挿入されて設けられており、タービンケーシング１４の内側のドライブリング４０にピンを介して接続されている。変換機構１１２は、アクチュエータ１１０の軸線Ｏ１方向の往復運動を、ピン４２を押し引きする運動に変換し、ピン４２に牽引されるようにしてドライブリング４０はノズルマウント３１に対して相対回転する。結果として、アクチュエータ１１０の往復運動を調整することにより、可変ノズル機構１１は作動し、排気ガス流Ｆ量の調整が行われる。

ここで、本実施形態では、レバー９３は、ノズルマウント３１における第一の盤面１３１と対向するレバー側対向面９０１を有している。レバー側対向面９０１が対向するノズルマウント３１の第一の盤面１３１の対向領域には、第一面６１及び第二面７１が設けられている。

以下、図３、図４及び図５を参照して、本実施形態に係る可変ノズル機構１１の要部について詳述する。
図３及び図４に示すように、レバー側対向面９０１は、第一の盤面１３１に向かって突出している係合部４３における第一の盤面１３１側で、係合部４３に設けられている。レバー側対向面９０１は、第一の盤面１３１との間には所定のクリアランスが設けられている。

図５に示すように、第一の盤面１３１における上記対向領域には、その平面視にて、レバー側対向面９０１が第一の盤面１３１上で機構の作動（ドライブリング４０の回転）に伴い通過する領域を含むように、周方向に互いに間隔をあけて並ぶとともに第一の盤面１３１から窪む複数の凹部１５１が設けられている。凹部１５１の内面となる底面には第二面７１が設けられている。また第一面６１は、凹部１５１同士の間に設けられた第一の盤面１３１上の面である。よって第一面６１と第二面７１とが周方向に交互にならんで配置され、環状をなしている。

図４に示すように、第一面６１は、第二面７１よりもレバー側対向面９０１に軸線Ｏ１の方向に接近して設けられた面である。第一面６１及び第二面７１は、ベーン部９と同じ数だけ周方向に互いに隣接して並んで設けられている。第一面６１は、ノズルベーン９２によって排気ガス流Ｆの流路面積をより大きくする方向へのドライブリング４０の相対回転運動に伴って、レバー側対向面９０１に接近する位置に設けられている。言い換えると、ノズルベーン９２を少なくとも排ガス流路の流路面積を最大にする全開開度の位置に配置した際に、レバー側対向面９０１との間の軸線Ｏ１の方向のクリアランスが最小となる位置に第一面６１が設けられている。本実施形態では、凹部１５１内の底面でもある第二面７１には、排気ガス流Ｆの流路の開度が大きくなる全開開度の方向に向かってレバー側対向面９０１に漸次近接するように第一面６１に接続されることで、第一の盤面１３１に対して傾斜する坂部１５１Ａが形成されており、機構の作動時にレバー側対向面９０１が通過するノズルマウント３１の対向領域内には第一面６１と第二面７１との間で段差が形成されないようになっている。

上記構成の可変ノズル機構１１及びこれを備えたターボチャージャ１では、排気ガス流Ｆの流路より大きく開口させるように機構を作動させ、全開開度の位置にノズルベーン９２が配置されると、レバー側対向面９０１は、最もクリアランスの小さい第一面６１と対向することとなる。これにより全開開度の位置では、レバー側対向面９０１の第一の盤面１３１による物理的拘束が強まるため、レバー９３全体のがたつきが低減される。このため、ドライブリング４０に対する係合部４３の滑り量が減ることにより、ドライブリング４０と係合部４３との間での摩耗が低減される。

また、上記の可変ノズル機構１１は、ノズルマウント３１とレバー９３との間でクリアランス差が生じるよう、凹部１５１の内部に第二面７１が設けられている。このため、鍛造などにより形成したノズルマウント３１の盤面に対して切削加工するなどの比較的単純な工程により、クリアランスが周方向に異なるような領域を加工することができ、新たな部材の付加も必要ではない。
さらに、第一面６１と第二面７１との間で段差が形成されないように坂部１５１Ａが形成されているため、円滑に機構を作動させることができる。

以上の作用効果により、本発明第一の実施形態に係る可変ノズル機構１１及びこれを備えたターボチャージャ１では、特に全開開度の位置にノズルベーン９２が配置された際に、耐摩耗性を向上させることができる。

[第二実施形態]
次に第二実施形態について図６を参照して説明する。第二実施形態では第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第二実施形態は、第一実施形態と比較し、ノズルマウント３２の構成が異なっている。
第一の盤面１３２上には、周方向に互いに間隔をあけて並ぶ複数の凸部１５２が設けられている。この凸部１５２の天面（表面）には、上記対向領域においてレバー側対向面９０１に最も接近する第一面６２が設けられている。凸部１５２同士の間には、第二面７２が設けられている。

上記構成の可変ノズル機構１２及びこれを備えたターボチャージャ２では、クリアランスを小さくするための第一面６２を設けるために必要な凸部１５２を、ノズルマウント３２と一体として設ける場合だけではなく、ノズルマウント３２と別体の部品として設計・製造することも可能となる。このため、凸部１５２の摩耗が進んだ場合でも凸部１５２のみを交換することで、性能を回復することができる。

[第三実施形態]
次に第三実施形態について図７を参照して説明する。第三実施形態では第一実施形態及び第二実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第三実施形態は、第一実施形態と比較し、レバー９３及びノズルマウント３３の構成が異なっている。
本実施形態におけるレバー９３は、係合部４３と、径方向の内側の端部でベーンシャフト９１を固定する固定部４５との間に、レバー側対向面９０３を有している。このレバー側対向面９０３に向かって、第一の盤面１３３よりも径方向の内側でノズルマウント３３から凸部１５２と同様の構成を有する凸部１５３が突出して設けられている。つまり、第二実施形態と比較して、ノズルマウント３３におけるより径方向内方に複数の凸部１５３が設けられている。凸部１５３の天面には第一面６３が設けられ、凸部１５３同士の間に第二面７３が設けられている。

上記構成の可変ノズル機構１３及びこれを備えたターボチャージャ３では、レバー側対向面９０３をノズルマウント３３の径方向内方に設けることとなるため、ベーンシャフト９１を通じて伝達される振動を抑え込むために設ける第一面６３の面積を減らすことができる。即ち第一面６３の加工領域（凸部１５３の設置面積）が相対的に小さくなる。そのため、第一実施形態及び第二実施形態に比べて相対的により狭い領域でのノズルマウント３１の加工のみにより、係合部４３での耐摩耗効果を得ることができる。

［第四実施形態］
次に第四実施形態について図８を参照して説明する。第四実施形態では第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第四実施形態のターボチャージャ１Ｘは、第一実施形態と比較し、可変ノズル機構の配置が異なっている。ターボチャージャ１Ｘは、タービンケーシング１４Ｘ及びタービンケーシング１４Ｘ内のタービンロータ２４Ｘを有するタービン部４Ｘ、コンプレッサ部５（図８において不図示）、軸受ハウジング１６Ｘ及び軸受ハウジング１６Ｘ内のタービンシャフト２６Ｘを有するシャフト部６Ｘ、及び、操作部１０（図８において不図示）を備えている。

タービンシャフト２６Ｘは回転軸心（軸線Ｏ１）回りに回転可能に、軸受ハウジング１６Ｘに支持されている。タービンケーシング１４Ｘは、タービンロータ２４Ｘの周囲を覆うように設けられている。タービンケーシング１４Ｘは、軸受ハウジング１６Ｘと一体に接続されている。

タービン部４Ｘは、タービンロータ２４Ｘの他に、タービンケーシング１４Ｘと一体に形成されたスクロール１７Ｘと、排気ガス出口１８Ｘが形成された排気ガス出口部８Ｘと、タービンケーシング１４Ｘの内部に設けられた可変ノズル機構１１Ｘとを有している。

可変ノズル機構１１Ｘは、ノズルマウント（第一環状部材）３１Ｘ、ドライブリング（第二環状部材）４０Ｘ、及びベーン部９Ｘを備えている。

ノズルマウント３１Ｘは、略円盤状であり、かつ、中央部に円形の開口部を有する環状をなしている。ノズルマウント３１Ｘは、タービンケーシング１４Ｘにおいて、スクロール１７Ｘに対して軸線Ｏ１方向における軸受ハウジング１６Ｘに近い位置に設けられている。つまり、ノズルマウント３１Ｘは、第一実施形態のノズルマウント３１とは排気ガス流Ｆの通路（流体流路）を挟んで軸線Ｏ１方向の反対側に配置されている。また、ノズルマウント３１Ｘには、ノズルマウント３１Ｘの厚み方向に貫通する複数の支持穴４１Ｘが連続して並んで開通している。

ドライブリング４０Ｘは、ノズルマウント３１Ｘに支持され、排気ガスに曝露されない空間内に設けられている。具体的には、ドライブリング４０Ｘは、ノズルマウント３１Ｘと、タービンケーシング１４Ｘと、軸受ハウジング１６Ｘとで囲まれた空間に配置されている。

また、ドライブリング４０Ｘは、ピン等を介して、変換機構１１２Ｘに接続されている。変換機構１１２Ｘは、可変ノズル機構１１Ｘをタービンケーシング１４Ｘの外部から操作する操作部１０の一部である。

ベーン部９Ｘは、複数のベーンシャフト９１Ｘ、複数のノズルベーン９２Ｘ、及び複数のレバー９３Ｘを有する。

ベーンシャフト９１Ｘは、一つずつ支持穴４１Ｘに挿入されている。各々のベーンシャフト９１Ｘは、支持穴４１Ｘの中心軸を回転軸（シャフト回転軸）としてノズルマウント３１Ｘに対して相対的に回転可能に支持穴４１Ｘに支持されている。

各々のノズルベーン９２Ｘは、各々のベーンシャフト９１Ｘの一端に固定されている。ノズルベーン９２Ｘは、排気ガス流Ｆの通路（流体流路）に途中に配置されている。つまり、ノズルベーン９２Ｘの配置されている位置は、第一実施形態のノズルベーン９２と同様に、排気ガス流Ｆに面する領域である。ノズルベーン９２Ｘは、各ベーンシャフト９１Ｘと一対一の関係で固定されている。スクロール１７Ｘの空間Ｓから送られた排気ガス流Ｆは、これらノズルベーン９２Ｘの間を抜けてタービンロータ２４Ｘへ流れる。ノズルベーン９２Ｘは、ノズルマウント３１Ｘに対して回動可能に設けられており、排気ガス流Ｆの流路面積を調節可能となっている。

各々のレバー９３Ｘは、ノズルマウント３１Ｘの径方向に延びた板状の部材である。レバー９３Ｘの一端は、ドライブリング４０Ｘと係合されている。レバー９３Ｘの他端は、ベーンシャフト９１Ｘの他端に固定されている。

上記構成の第四実施形態の可変ノズル機構１１Ｘ及びこれを備えたターボチャージャ１Ｘにおいても、第一実施形態と同様に、コストを抑えつつ、より耐摩耗性を向上させることができる。

以上、本発明の第一実施形態から第四実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、各実施形態における坂部１５１Ａと第一面６１、６２、６３とは滑らかな曲面によって接続され、複数の第一面６１、６２、６３と複数の第二面７１、７２、７３とがそれぞれ連なるようにして設けられてもよい。また坂部１５１Ａは必ずしも設けられなくともよい。この場合、第一の盤面１３１（１３２、１３３）に沿う平面上の第一面と第二面とが周方向に交互に並んで凸凹状に設けられることになる。

また、第一実施形態における凹部１５１、第二実施形態における凸部１５２、及び第三実施形態における凸部１５３はノズルマウント３１に直接形成して、ノズルマウント３１と一体に設けてもよし、ノズルマウント３１とは別体の部品として設けてもよい。第二実施形態における凸部１５２の表面に第一面６２だけでなく第二面７２を設けてもよい。第三実施形態における凸部１５３も同様である。

さらに上述の実施形態では、回転機械の一例として、可変容量型ターボチャージャ１（２、３）に可変ノズル機構１１（１２、１３）を適用した場合について説明を行った。しかし、可変ノズル機構１１（１２、１３）は、コンプレッサのインレットガイドベーン等、他の回転機械にも適用可能である。

また、可変ノズル機構１１、１２、１３、１１Ｘは、タービンケーシング１４の内部に配置されていてれば、その位置は上述した実施形態の位置に限定されるものではない。例えば、可変ノズル機構１１、１２、１３は、タービンケーシング１４内でノズルマウント９１に対して着脱可能に固定された独立した別部材と、ノズルマウント３１とに、ベーン９２が挟まれるように配置されていてもよい。

１、２、３ ターボチャージャ（回転機械）
４、４Ｘ タービン部
５ コンプレッサ部
６、６Ｘ シャフト部
８、８Ｘ 排気ガス出口部
９、９Ｘ ベーン部
１０ 操作部
１１、１２、１３、１１Ｘ 可変ノズル機構
１４、１４Ｘ タービンケーシング
１４Ａ タービンケーシング第一隔壁
１４Ｂ タービンケーシング第二隔壁
１５ コンプレッサハウジング
１６、１６Ｘ 軸受ハウジング
１７、１７Ｘ スクロール
１８、１８Ｘ 排気ガス出口
２４、２４Ｘ タービンロータ
２５ コンプレッサホイール
２６、２６Ｘ タービンシャフト
３１、３２、３３、３１Ｘ ノズルマウント（第一環状部材）
４０、４０Ｘ ドライブリング（第二環状部材）
４１、４１Ｘ 支持穴
４２ ピン
４３ 係合部
４４ 凹部
４５ 固定部
６１、６２、６３ 第一面
７１、７２、７３ 第二面
９１ ベーンシャフト
９２ ノズルベーン
９３ レバー
１１０ アクチュエータ
１１１ アクチュエータロッド
１１２、１１２Ｘ 変換機構
１３１、１３２、１３３ 第一の盤面
１４１ 第二の盤面
１５１ 凹部
１５１Ａ 坂部
１５２、１５３ 凸部
９０１、９０３ レバー側対向面
Ｆ 排気ガス流
Ｏ１ 軸線
Ｓ 空間

Claims (8)

1. 第一環状部材と、
   前記第一環状部材に対向して設けられ、タービンロータの外周側に形成されたスクロール流路から前記タービンロータに作動流体を導くための環状の流体流路内に配置されて前記第一環状部材に対して回動可能であり、前記流体流路の流路面積を調節可能に構成された複数のノズルベーンと、
   前記第一環状部材を貫通する支持穴に挿通され、各々の前記ノズルベーンを一つずつ支持する複数のベーンシャフトと、
   前記流体流路外に配置されて各々の前記ベーンシャフトから前記第一環状部材の径方向外側に延びる複数のレバーと、
   前記第一環状部材の中心軸回りに該第一環状部材に対して回転可能に設けられて前記複数のレバーを支持し、前記第一環状部材に対して相対的に前記レバーとともに前記ノズルベーンを回転させる第二環状部材と、
   を備え、
   各々の前記レバーは、前記中心軸の方向に前記第一環状部材に対向するレバー側対向面を有し、
   前記第一環状部材は、前記中心軸の方向に前記レバー側対向面に対向する対向領域に、前記レバー側対向面との間の前記中心軸の方向のクリアランスが最小となる第一面、及び、該第一面に前記第一環状部材の周方向に隣接し、前記レバー側対向面との間の前記中心軸の方向のクリアランスが、前記第一面と前記レバー側対向面との間の前記中心軸の方向のクリアランスよりも大きい第二面を有し、
   前記ノズルベーンが全開の位置において、前記レバー側対向面が、前記第一面と対向する可変ノズル機構。
2. 前記第一面と前記第二面とが前記周方向に交互にならんで配置され、環状をなしている請求項１に記載の可変ノズル機構。
3. 前記第一環状部材における前記対向領域には、前記中心軸の方向に窪む凹部が設けられ、
   前記凹部の内面に前記第二面が設けられている請求項１又は２に記載の可変ノズル機構。
4. 前記第一環状部材における前記対向領域には、前記中心軸の方向に突出するとともに、前記第一環状部材とは別体又は一体の凸部が設けられ、
   前記凸部の表面に前記第一面が設けられている請求項１又は２に記載の可変ノズル機構。
5. 前記レバーは、前記径方向の外側の端部で前記第二環状部材に係合して支持される係合部をさらに有し、
   前記レバー側対向面は、前記係合部に設けられている請求項１から４のいずれか一項に記載の可変ノズル機構。
6. 前記レバーは、前記径方向の外側の端部で前記第二環状部材に係合して支持される係合部と、前記径方向の内側の端部で前記ベーンシャフトを固定する固定部と、
   をさらに有し、
   前記レバー側対向面は、前記係合部と前記固定部との間に設けられている請求項１から４のいずれか一項に記載の可変ノズル機構。
7. 前記第一面は、前記レバー側対向面に沿って設けられ、
   前記第二面は、前記ノズルベーンの開度が大きくなる方向である前記第二環状部材の回転方向の前方に向かうにつれて、前記レバー側対向面に漸次近接して前記第一面に接続されている請求項１から６のいずれか一項に記載の可変ノズル機構。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の可変ノズル機構を備えた回転機械。

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