特許 7439956 過給機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-19

(45)【発行日】2024-02-28

(54)【発明の名称】過給機

(51)【国際特許分類】

   F02B 39/00 20060101AFI20240220BHJP

   F02B 37/24 20060101ALI20240220BHJP

   F01D 25/24 20060101ALI20240220BHJP

【ＦＩ】

F02B39/00 D

F02B37/24

F01D25/24 E

F01D25/24 L

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022565140

(86)(22)【出願日】2021-10-27

(86)【国際出願番号】 JP2021039683

(87)【国際公開番号】W WO2022113619

(87)【国際公開日】2022-06-02

【審査請求日】2023-05-12

(31)【優先権主張番号】P 2020195046

(32)【優先日】2020-11-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100170818

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 秀輝

(72)【発明者】

【氏名】淺川 貴男

【審査官】櫻田 正紀

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１１／００３８７４２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００９－０６２８４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２００９００７６６３（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２００４－１３２３６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／００１８０５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｂ ３９／００

Ｆ０２Ｂ ３７／２４

Ｆ０１Ｄ ２５／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

タービン翼車を収容するタービンハウジングと、
前記タービン翼車が固定された回転軸を回転可能に支持するベアリングハウジングと、
前記タービンハウジングに収容され、前記タービン翼車を囲むと共に前記タービン翼車に流体を導く可変容量機構と、
前記回転軸に沿う軸方向において、前記可変容量機構と前記ベアリングハウジングとに挟持されるばね部材と、を備え、
前記可変容量機構は、前記タービン翼車を囲むように形成されたクリアランスコントロールプレートと、前記軸方向において前記クリアランスコントロールプレートよりも前記ベアリングハウジング側に配置されたノズルリングと、を有し、
前記クリアランスコントロールプレートと前記ノズルリングの間には、前記タービン翼車に前記流体を導く接続流路が形成され、
前記ノズルリングは、前記タービン翼車又は前記回転軸が配置される貫通穴を囲む内周部と、前記回転軸の軸線からの距離が前記内周部よりも大きい外周部と、を有し、
前記外周部は、前記ばね部材が接触する第１の端面と、前記第１の端面の背面側に配置され前記タービンハウジングが接触する第２の端面と、を含む、過給機。

【請求項2】

前記外周部は、前記第１の端面と前記第２の端面とを接続する外周面部をさらに含み、
前記タービンハウジングは、前記外周面部と対向する内周面部を有し、
前記内周面部の内径は、前記外周面部の外径より大きい、請求項１に記載の過給機。

【請求項3】

前記回転軸に沿う軸方向において、前記可変容量機構と前記ベアリングハウジングとの間に配置された補助ばね部材を備える、請求項１又は請求項２に記載の過給機。

【請求項4】

前記ベアリングハウジングは、前記回転軸に沿う軸方向に向く第１突き当て面を有し、
前記タービンハウジングは、前記ベアリングハウジングの前記第１突き当て面に突き当てられる第２突き当て面を有し、
前記第１突き当て面に第２突き当て面が突き当たる位置は、前記回転軸と交差する径方向において、前記ばね部材よりも外側である、請求項１～３の何れか一項に記載の過給機。

【請求項5】

前記ばね部材は、前記第１の端面と前記第１突き当て面とに挟持される、請求項４に記載の過給機。

【請求項6】

前記可変容量機構は、前記回転軸に沿う軸方向において、前記ベアリングハウジングに面するノズルリングを有し、
前記ノズルリングは、前記内周部及び前記外周部を含む、
請求項１～５の何れか一項に記載の過給機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、過給機に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１、２及び３は、可変容量機構を備えた過給機を開示する。例えば、特許文献１に記載の過給機は、タービンハウジングと、取付部を有する可変容量機構と、可変容量機構の取付部を支持する支持部と、支持部を押圧する付勢部と、を備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－２４３３７４号公報

【文献】特開２０１７－６７０３３号公報

【文献】特開２００９－６２８４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したような過給機の付勢部は、可変容量機構をタービンハウジングに対して押圧している。付勢部が可変容量機構に接する位置は、可変容量機構がタービンハウジングに接する位置に対してずれている。従って、曲げ応力が可変容量機構に発生する。過給機には、高温のガスが供給される。従って、過給機の構成部品は、稼働時に高温にさらされる。その結果、可変容量機構の構成部品にいわゆるクリープ現象による変形が発生する。可変容量機構の構成部品に発生するいわゆるクリープ現象による変形によって、過給機の信頼性が低下するおそれがある。

【0005】

本開示は、信頼性を向上できる過給機を説明する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の過給機は、タービン翼車を収容するタービンハウジングと、タービン翼車が固定された回転軸を回転可能に支持するベアリングハウジングと、タービンハウジングに収容され、タービン翼車を囲むと共にタービン翼車に流体を導く可変容量機構と、回転軸に沿う軸方向において、可変容量機構とベアリングハウジングとに挟持されるばね部材と、を備える。可変容量機構は、タービン翼車又は回転軸が配置される貫通穴を囲む内周部と、回転軸の軸線からの距離が内周部よりも大きい外周部と、を有する。外周部は、ばね部材が接触する第１の端面と、第１の端面の背面側に配置されタービンハウジングが接触する第２の端面と、を含む。

【発明の効果】

【0007】

本開示の過給機は、信頼性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１実施形態の過給機の断面図である。

【図2】図２は、図１に示したばね部材付近の拡大図である。

【図3】図３は、第２実施形態の過給機の主要部を拡大して示す断面図である。

【図4】図４は、第３実施形態の過給機の主要部を拡大して示す断面図である。

【図5】図５は、変形例の過給機の断面図の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示の過給機は、タービン翼車を収容するタービンハウジングと、タービン翼車が固定された回転軸を回転可能に支持するベアリングハウジングと、タービンハウジングに収容され、タービン翼車を囲むと共にタービン翼車に流体を導く可変容量機構と、回転軸に沿う軸方向において、可変容量機構とベアリングハウジングとに挟持されるばね部材と、を備える。可変容量機構は、タービン翼車又は回転軸が配置される貫通穴を囲む内周部と、回転軸の軸線からの距離が内周部よりも大きい外周部と、を有する。外周部は、ばね部材が接触する第１の端面と、第１の端面の背面側に配置されタービンハウジングが接触する第２の端面と、を含む。

【0010】

ばね部材は、可変容量機構の外周部の第１の端面を押し付ける。可変容量機構は、第１の端面の背面に配置される第２の端面が、タービンハウジングに押し付けられる。つまり、第１の端面にばね部材の押し付ける力が加わるので、第１の端面の背面に配置される第２の端面に反力が加えられる。従って、この構成は、可変容量機構の曲げ応力の発生を抑制できる。従って、過給機の信頼性は、向上する。

【0011】

外周部は、第１の端面と第２の端面とを接続する外周面部をさらに含んでもよい。タービンハウジングは、外周面部と対向する内周面部を有してもよい。内周面部の内径は、外周面部の外径より大きくてもよい。可変容量機構に高温による線膨張が発生したとき、外周面部の外径と内周面部の内径との間の隙間は、可変容量機構の回転軸と交差する径方向に沿う線膨張の変形を許容する。従って、過給機の信頼性は、向上する。

【0012】

過給機は、回転軸に沿う軸方向において、可変容量機構とベアリングハウジングとの間に配置された補助ばね部材を備えてもよい。過給機は、可変容量機構に加えられる力を分散できる。従って、過給機の信頼性は向上する。

【0013】

ベアリングハウジングは、回転軸に沿う軸方向に向く第１突き当て面を有してもよい。タービンハウジングは、ベアリングハウジングの第１突き当て面に突き当てられる第２突き当て面を有してもよい。第１突き当て面に第２突き当て面が突き当たる位置は、回転軸と交差する径方向において、ばね部材よりも外側でもよい。ばね部材の潰し代は、回転軸に沿う軸方向に沿う第１突き当て面の位置と、第２突き当て面の位置と、に基づいて定まる。従って、ばね部材は、可変容量機構を適正な荷重で押し付けることができる。従って、過給機の可変容量機構の変形を抑制できる。

【0014】

ばね部材は、第１の端面と第１突き当て面とに挟持されてもよい。回転軸に沿う軸方向において、第１突き当て面の位置及びばね部材を挟持する面の位置が面一に定められる。従って、過給機のばね部材の潰し代は、適正に管理される。従って、過給機の可変容量機構の変形を抑制できる。

【0015】

可変容量機構は、回転軸に沿う軸方向において、ベアリングハウジングに面するノズルリングを有してもよい。ノズルリングは、内周部及び外周部を含んでもよい。

【0016】

以下、添付図面を参照しながら本開示の過給機を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0017】

＜過給機＞
図１に示す過給機１は、第１実施形態の可変容量型の過給機である。過給機１は、例えば、船舶又は車両の内燃機関に適用される。過給機１は、タービン１０と、コンプレッサ２０と、を有する。タービン１０は、タービンハウジング１１と、タービン翼車１２と、可変容量機構３０と、を有する。タービンハウジング１１は、スクロール流路１３を有する。スクロール流路１３は、タービン翼車１２の周囲に配置されている。スクロール流路１３は、回転軸線ＡＸを中心とした周方向に延びる。以下の説明では、回転軸線ＡＸを中心とした周方向を単に「周方向」と呼ぶ。コンプレッサ２０は、コンプレッサハウジング２１と、コンプレッサ翼車２２と、を有する。コンプレッサ翼車２２は、コンプレッサハウジング２１に収納される。コンプレッサハウジング２１は、スクロール流路２３を有する。スクロール流路２３は、コンプレッサ翼車２２の周囲に配置されている。スクロール流路２３は、周方向に延びる。

【0018】

タービン翼車１２は、回転軸２の第１端に固定されている。タービンハウジング１１は、タービン翼車１２を収容する。コンプレッサ翼車２２は、回転軸２の第２端に固定されている。タービンハウジング１１とコンプレッサハウジング２１との間には、ベアリングハウジング３が設けられている。回転軸２は、ベアリング４を介してベアリングハウジング３に回転可能に支持される。回転軸２、タービン翼車１２及びコンプレッサ翼車２２は、一体の回転体を構成する。回転体は、回転軸２の回転軸線ＡＸを回転中心にして回転する。

【0019】

タービンハウジング１１は、流入口と、流出口１４と、を有する。内燃機関から排出された排気ガスは、流入口を通過した後にタービンハウジング１１に流入する。流入した排気ガスは、スクロール流路１３を通過した後にタービン翼車１２に流入する。タービン翼車１２に流入した排気ガスは、タービン翼車１２を回転させる。タービン翼車１２を回転させた後、排気ガスは、流出口１４を通過した後にタービンハウジング１１の外部に流出する。

【0020】

コンプレッサハウジング２１は、吸入口２４と、吐出口と、を有する。タービン翼車１２の回転に伴って、回転軸２を介してコンプレッサ翼車２２が回転する。回転するコンプレッサ翼車２２は、吸入口２４を通過した外部の空気を吸入する。吸入された空気は、コンプレッサ翼車２２及びスクロール流路２３を通過する間に圧縮される。圧縮された空気は、吐出口から吐出される。圧縮空気は、内燃機関に供給される。

【0021】

＜可変容量機構＞
タービン１０は、接続流路Ｓを有する。接続流路Ｓは、スクロール流路１３からタービン翼車１２へ排気ガスを導く。タービン１０は、可変容量機構３０を有する。可変容量機構３０は、接続流路Ｓの断面積を調整する。可変容量機構３０は、接続流路Ｓの断面積を調整する。スクロール流路１３からタービン翼車１２に供給される排気ガスの流速は、接続流路Ｓの断面積の調整によって制御される。従って、可変容量機構３０は、タービン翼車１２の回転数を所望の値に制御できる。

【0022】

可変容量機構３０は、タービンハウジング１１に収容される。可変容量機構３０は、タービン翼車１２を囲む。可変容量機構３０は、タービン翼車１２に排気ガス（流体）を導く。可変容量機構３０の形状は、回転軸線ＡＸを中心としたリング状である。可変容量機構３０は、貫通穴３０ｈを有する。可変容量機構３０は、貫通穴３０ｈに配置されたタービン翼車１２を周方向に囲む。可変容量機構３０は、スクロール流路１３と流出口１４との間に配置される。

【0023】

図２に示すように、可変容量機構３０は、ＣＣプレート３１（Clearance Control Plate）と、ノズルリング３２と、複数のノズルベーン３３と、駆動機構３４と、を有する。ＣＣプレート３１及びノズルリング３２の形状は、可変容量機構３０と同様に回転軸線ＡＸを中心としたリング状である。ＣＣプレート３１及びノズルリング３２は、可変容量機構３０の外形の一部を構成する。回転軸線ＡＸに沿った軸方向において、ＣＣプレート３１は、ノズルリング３２に対して平行に配置される。以下の説明では、回転軸線ＡＸに沿った軸方向を、単に「軸方向」という。ＣＣプレート３１とノズルリング３２との間隔は、ＣＣピンによって維持される。ＣＣプレート３１は、ノズルリング３２に対面する。軸方向において、ノズルリング３２は、ＣＣプレート３１よりもベアリングハウジング３側に配置される。ＣＣプレート３１とノズルリング３２との間には、接続流路Ｓが形成される。

【0024】

ノズルリング３２は、内周部３５と、外周部３６と、を有する。内周部３５は、ノズルリング３２において、貫通穴３２ｈを囲んでいる。貫通穴３２ｈには、タービン翼車１２及び回転軸２が配置される。内周部３５は、ノズルリング３２の内周側の部分である。例えば、ノズルベーン３３の軸は、貫通穴に配置されている。例えば、内周部３５は、貫通穴が配置される基準円の内側と規定されてもよい。外周部３６は、回転軸線ＡＸからの距離が内周部３５よりも大きい。外周部３６は、ノズルリング３２の外周側の部分である。例えば、ノズルベーン３３の軸は、貫通穴に配置されている。外周部３６は、例えば、貫通穴が配置される基準円の外側と規定してもよい。ノズルリング３２の外径は、外周部３６の外径によって規定される。

【0025】

複数のノズルベーン３３は、ＣＣプレート３１とノズルリング３２との間に配置される。複数のノズルベーン３３は、回転軸線ＡＸを中心とした基準円上に等間隔に配置される。互いに隣接するノズルベーン３３は、ノズルを構成する。ノズルベーン３３は、回転軸線ＡＸに平行な軸線の周りに回転する。複数のノズルベーン３３の回転は、同期する。複数のノズルベーン３３が回転することで、互いに隣接するノズルベーン３３の間隔が変化する。互いに隣接するノズルベーン３３の間隔は、接続流路Ｓの断面積に対応する。つまり、互いに隣接するノズルベーン３３の間隔の変化によって、接続流路Ｓの断面積は調整される。

【0026】

駆動機構３４は、ノズルリング３２とベアリングハウジング３との間に配置される。駆動機構３４は、駆動リング３４ａと、ノズルリンク板３４ｂと、を有する。駆動リング３４ａの形状は、回転軸線ＡＸを中心としたリング状である。軸方向において、ノズルリンク板３４ｂは、駆動リング３４ａよりもベアリングハウジング３側に配置される。駆動リング３４ａは、ノズルリング３２の一部を周方向に囲む。駆動リング３４ａは、回転軸線ＡＸを中心として、ノズルリング３２に対して回転可能である。ノズルリンク板３４ｂの形状は、バー状である。ノズルリンク板３４ｂの第１端は、ノズルベーン３３の軸端部に接続される。ノズルリンク板３４ｂの第２端は、駆動リング３４ａに接続される。ノズルリンク板３４ｂの第２端は、駆動リング３４ａの回転に伴って周方向に沿って移動する。ノズルリンク板３４ｂの第２端の移動によって、ノズルリンク板３４ｂの第１端に接続された複数のノズルベーン３３が回転する。

【0027】

＜ばね部材＞
過給機１は、ばね部材５を更に備える。ばね部材５は、可変容量機構３０とベアリングハウジング３とに挟持されている。ばね部材５は、軸方向に沿って、圧縮変形している。ノズルリング３２の外周部３６は、ばね部材５と接触する第１の端面３６ａを含む。第１の端面３６ａとベアリングハウジング３の端面３ａとの間の軸方向の距離は、ばね部材５の自然長より短い。従って、ばね部材５は、軸方向に沿って圧縮変形する。ばね部材５の変形は、弾性変形である。従って、圧縮されたばね部材５は、弾性力を発揮する。

【0028】

一例として、ばね部材５は、皿ばねである。皿ばねの形状は、中心に貫通穴を有する円板であり、かつ、円錐状に湾曲している。皿ばねは、厚さ方向に沿って圧縮変形するように用いられる。ベアリングハウジング３の端面３ａは、ばね部材５の底面と接触する。ベアリングハウジング３の端面３ａは、皿ばねの外径部分と接触する。ノズルリング３２の第１の端面３６ａは、ばね部材５の上面と接触する。ノズルリング３２の第１の端面３６ａは、皿ばねの内径部分と接触する。ノズルリング３２の第１の端面３６ａは、回転軸線ＡＸと交差する径方向に延在する平面である。以下の説明では、回転軸線ＡＸと交差する径方向を、単に「径方向」という。ベアリングハウジング３の端面３ａも、径方向に延在する平面である。ノズルリング３２の第１の端面３６ａの形状は、周方向に延在するリング状の面である。ベアリングハウジング３の端面３ａの形状も、周方向に延在するリング状の面である。

【0029】

ばね部材５は、ウェーブワッシャであってもよい。

【0030】

ノズルリング３２は、第２の端面３６ｂを含む。第２の端面３６ｂは、第１の端面３６ａの背面側に配置される。第２の端面３６ｂは、タービンハウジング１１の端面１１ａと接触する。第２の端面３６ｂは、第１の端面３６ａに対して平行である。第２の端面３６ｂの形状は、周方向に延在するリング状である。

【0031】

タービンハウジング１１は、ノズルリング３２の第２の端面３６ｂと接触する。具体的には、タービンハウジング１１の端面１１ａがノズルリング３２の第２の端面３６ｂに接触した領域は、周方向に延在するリング状である。軸方向からみたとき、ノズルリング３２の第１の端面３６ａがばね部材５と接触する径方向の位置は、ノズルリング３２の第２の端面３６ｂがタービンハウジング１１の端面１１ａと接触する面の径方向の位置と、重なる。この構成によれば、ばね部材５が発揮する弾性力は、ノズルリング３２の第１の端面３６ａがばね部材５と接触する位置に作用する。軸方向からみたとき、弾性力が作用する位置は、ノズルリング３２の第２の端面３６ｂとタービンハウジング１１の端面１１ａとが接触する面と重複する。

【0032】

ノズルリング３２の外周部３６は、第１の外周面部３６ｃと、第２の外周面部３６ｄと、を含む。円周面である第１の外周面部３６ｃは、第１の端面３６ａを第２の端面３６ｂに接続する。円周面である第２の外周面部３６ｄは、第２の端面３６ｂからタービンハウジング１１側に向かって延在する。第１の外周面部３６ｃ及び第２の外周面部３６ｄは、回転軸線ＡＸを中心とした円筒の外面である。第１の外周面部３６ｃは、可変容量機構３０の径方向における外径を規定する。第２の外周面部３６ｄの外径は、第１の外周面部３６ｃの外径より小さい。例えば、第２の外周面部３６ｄの外径は、ＣＣプレート３１の外径と等しくてもよい。

【0033】

タービンハウジング１１は、第１の内周面部１１ｂと、第２の内周面部１１ｃと、を有する。第１の内周面部１１ｂは、回転軸線ＡＸを中心とした円筒の内面である。第２の内周面部１１ｃも、回転軸線ＡＸを中心とした円筒の内面である。内周面である第１の内周面部１１ｂは、タービンハウジング１１の端面１１ａから、ベアリングハウジング３側に向かって延在する。内周面である第２の内周面部１１ｃは、タービンハウジング１１の端面１１ａから、第１の内周面部１１ｂの反対側に向かって延在する。タービンハウジングの端面１１ａは、第１の内周面部１１ｂを第２の内周面部１１ｃに接続する。第１の内周面部１１ｂは、回転軸線ＡＸ側に向かって、ノズルリング３２の第１の外周面部３６ｃと径方向に沿って互いに向き合う。第２の内周面部１１ｃは、回転軸線ＡＸ側に向かって、ノズルリング３２の第２の外周面部３６ｄと径方向に沿って対向する。

【0034】

タービンハウジング１１の第１の内周面部１１ｂの内径は、ノズルリング３２の第１の外周面部３６ｃの外径よりも大きい。径方向において、第１の内周面部１１ｂと第１の外周面部３６ｃとの間には、隙間が存在する。タービンハウジング１１の第２の内周面部１１ｃの内径は、ノズルリング３２の第２の外周面部３６ｄの外径より大きい。径方向において、第２の内周面部１１ｃと第２の外周面部３６ｄとの間にも、隙間が存在する。

【0035】

過給機１は、シール部材３７を有する。シール部材３７は、内周部３５に配置されている。シール部材３７の形状は、回転軸線ＡＸを中心としたリング状の板状部材である。シール部材３７の形状は、例えば、円錐状に湾曲する形状であってもよい。シール部材３７は、ノズルリング３２と、ベアリングハウジング３との間に配置されている。シール部材３７は、ノズルリング３２とベアリングハウジング３とに挟持される。シール部材３７は、タービンハウジング１１側の排気ガスがベアリングハウジング３側へ流入することを防止する。

【0036】

ベアリングハウジング３は、軸方向に向く第１突き当て面３ｂを有する。すなわち、第１突き当て面３ｂは、軸方向に垂直である。第１突き当て面３ｂの形状は、周方向に延在するリング状である。第１突き当て面３ｂの位置は、タービンハウジング１１の端面３ａよりも径方向の外側である。第１突き当て面３ｂは、軸方向において、ベアリングハウジング３の端面３ａからタービンハウジング１１側に突出している。タービンハウジング１１は、第２突き当て面１１ｄを有する。第２突き当て面１１ｄは、第１突き当て面３ｂに突き当てられる。第２突き当て面１１ｄは、第１突き当て面３ｂに対して平行である。第２突き当て面１１ｄの形状は、周方向に延在するリング状である。第２突き当て面１１ｄは、第１の内周面部１１ｂから径方向の外側に向かって垂直に延在する端面である。第１突き当て面３ｂに第２突き当て面１１ｄが突き当たる位置は、ばね部材５よりも径方向の外側である。

【0037】

第１実施形態の過給機１によれば、ばね部材５は、可変容量機構３０をタービンハウジング１１に向かって押し付ける。可変容量機構３０は、ノズルリング３２を有する。ばね部材５は、ノズルリング３２の外周部３６に含まれる第１の端面３６ａを押し付ける。ばね部材５に発生する力は、第１の端面３６ａに作用する。ノズルリング３２の第２の端面３６ｂは、タービンハウジング１１に押し付けられる。第２の端面３６ｂは、第１の端面３６ａの背面に配置される。この力に対する反力は、第１の端面３６ａの背面に配置される第２の端面３６ｂに作用する。ばね部材５の力と反力とは、偶力の関係である。力の大きさは同じであるが、力の向きが逆である。従って、ばね部材５の力と反力との距離が大きくなるほど、部材を曲げる力が大きくなる。しかし、第１実施形態の過給機１では、ばね部材５が押し付けられる位置から、押し付けられた力の反力が作用する位置までの距離が短い。従って、可変容量機構３０は、発生する曲げ応力の大きさを低減できる。可変容量機構３０に発生する曲げ応力の大きさが低減されることによって、可変容量機構３０の軸方向に沿う変形量が減少する。高温時に可変容量機構３０に発生する、いわゆるクリープ現象に起因する変形も抑制される。可変容量機構３０に供給される高温のガスによって、可変容量機構３０を構成する部品の温度が上昇する。温度の上昇によって、可変容量機構３０を構成する部品のヤング率は、低下する。従って、可変容量機構３０を構成する部品は、変形しやすい。しかし、可変容量機構３０に発生する曲げ応力が小さくなることで、可変容量機構３０を構成する部品の変形が抑制される。

【0038】

内周部３５に発生するタービンハウジング１１側に湾曲する変形は、抑制される。従って、ＣＣプレート３１とノズルリング３２の間隔を所定の状態に維持できる。その結果、ノズルベーン３３が正常に回転可能な状態を、維持することができる。具体的には、ノズルベーン３３とＣＣプレート３１との接触が抑制される。また、ノズルベーン３３とノズルリング３２との接触が抑制される。従って、ノズルベーン３３の正常な回転動作が維持される。ノズルベーン３３の回転動作は、可変容量機構３０の動作に影響を与える。ノズルベーン３３の回転動作を維持することによって、可変容量機構３０は、確実に動作する。従って、過給機１の信頼性が向上する。

【0039】

過給機１では、軸方向における、第１突き当て面３ｂの位置に基づいて、ベアリングハウジング３の端面３ａとノズルリング３２の第１の端面３６ａとの間の距離が定まる。ばね部材５の潰し代は、軸方向における第１突き当て面３ｂ及び第２突き当て面１１ｄの位置に基づいて決まる。その結果、ばね部材５は、可変容量機構３０を適正な荷重で押し付ける。従って、過給機１の可変容量機構３０に生じる変形が抑制される。

【0040】

過給機１が高温になった場合、可変容量機構３０は、第１の外周面部３６ｃの外径と第１の内周面部１１ｂの内径との間の隙間を許容範囲として、径方向に線膨張できる。この膨張による変形は、可変容量機構３０の動作に影響を与えない。可変容量機構３０が径方向に線膨張できないことを原因とする、可変容量機構３０の動作を妨げるような変形の発生を抑制できる。よって、過給機１は、信頼性をより向上することができる。

【0041】

可変容量機構３０は、ばね部材５によってタービンハウジング１１に押し付けられている。ばね部材５が発生する軸方向の押し付ける力は、ボルト等の締結による軸力よりも小さい。従って、可変容量機構３０は、径方向に容易に線膨張できる。

【0042】

＜第２実施形態＞
図３に示す過給機１Ａは、第２実施形態の可変容量型の過給機である。第２実施形態に係る過給機１Ａは、第１実施形態の過給機１と比べて、補助ばね部材６及び遮熱板３８を備える点で相違する。

【0043】

過給機１Ａは、補助ばね部材６を備える。補助ばね部材６は、軸方向において、遮熱板３８を介して可変容量機構３０Ａとベアリングハウジング３との間に配置されている。

【0044】

過給機１Ａは、シール部材３７に代えて、遮熱板３８を含む。遮熱板３８は、内周部３５の内側に配置されている。遮熱板３８の形状は、回転軸線ＡＸを中心としたリング状である。遮熱板３８は、タービンハウジング１１からベアリングハウジング３への熱の移動を阻害する。その結果、ベアリングハウジング３側に配置されている部品の温度の上昇が抑制される。補助ばね部材６は、遮熱板３８とベアリングハウジング３との間に挟まれることによって、軸方向に圧縮変形する。補助ばね部材６は、圧縮変形に対抗する弾性力を発揮する。補助ばね部材６は、遮熱板３８をノズルリング３２に押し付ける。

【0045】

第２実施形態の過給機１Ａによれば、可変容量機構３０Ａに加えられる力を、ばね部材５及び補助ばね部材６に分散できる。可変容量機構３０Ａに加えられる力を分散することで、第２実施形態の過給機１Ａは、可変容量機構３０Ａに発生する変形を抑制できる。第２実施形態の過給機１Ａの遮熱板３８は、適切な力でノズルリングを押し付けることができる。

【0046】

＜第３実施形態＞
図４に示す過給機１Ｂは、第３実施形態の可変容量型の過給機である。第３実施形態の過給機１Ｂは、第１実施形態の過給機１と比べて、ベアリングハウジング３Ｂ及びタービンハウジング１１Ｂの形状等が相違する。

【0047】

ベアリングハウジング３Ｂの第１突き当て面３ｂは、ベアリングハウジング３Ｂの端面３ａから突出していない。ベアリングハウジング３Ｂの端面３ａは、第１突き当て面３ｂと同一面である。第１実施形態よりもばね部材５の潰し代が小さくなるように、タービンハウジング１１Ｂの第２突き当て面１１ｄの位置は、軸方向に沿って調整される。

【0048】

第３実施形態の過給機１Ｂによれば、軸方向における第１突き当て面３ｂの位置と、ばね部材５を挟持する端面３ａの位置とが同一面に定められる。従って、過給機１Ｂのばね部材５の潰し代を適正に管理できる。第３実施形態の過給機１Ｂも、第１実施形態の過給機１と同様に信頼性を向上できる。

【0049】

＜変形例＞
図５に示す過給機１Ｃは、第１実施形態の可変容量型の過給機１の変形例である。変形例の過給機１Ｃは、第１実施形態の過給機１と比べて、ベアリングハウジング３Ｃ及び可変容量機構３０Ｃの形状等が相違する。

【0050】

ベアリングハウジング３Ｃは、径方向に向く第３の内周面３ｃを有する。第３の内周面３ｃは、回転軸線ＡＸを中心とした円筒の内面である。ベアリングハウジング３Ｃにおいて、第３の内周面３ｃは、ばね部材５を挟持するベアリングハウジング３Ｃの端面３ａから、タービンハウジング１１Ｃ側に向かって垂直に延在する。第３の内周面３ｃは、径方向の内側に向かって、ばね部材５と接触する。

【0051】

ノズルリング３２Ｃは、径方向の外側を向く第３の外周面３６ｅを有する。第３の外周面３６ｅは、回転軸線ＡＸを中心とした円筒の外面である。ノズルリング３２Ｃにおいて、第３の外周面３６ｅは、ばね部材５を挟持する第１の端面３６ａから、ベアリングハウジング３Ｃ側に向かって垂直に延在する。第３の外周面３６ｅの外径は、第１の外周面部３６ｃの外径より小さい。第３の外周面３６ｅは、径方向の外側に向かって、ばね部材５と接触する。

【0052】

変形例の過給機１Ｃのばね部材５は、軸方向において、ノズルリング３２Ｃの第１の端面３６ａとベアリングハウジング３Ｃの端面３ａとの間に配置される。そして、ばね部材５は、ノズルリング３２Ｃとベアリングハウジング３Ｃとに挟持される。ばね部材５は、さらに、径方向において、ノズルリング３２Ｃの第３の外周面３６ｅと、ベアリングハウジング３Ｃの第３の内周面３ｃとの間に配置される。ばね部材５は、ノズルリング３２Ｃとベアリングハウジング３Ｃとに挟持される。この構成によっても、第１実施形態の過給機１と同様に、信頼性を向上し得る。

【0053】

なお、変形例の構成は、第１実施形態の過給機１Ａ、第２実施形態の過給機１Ｂ及び第３実施形態の過給機１Ｃに適用してもよい。

【符号の説明】

【0054】

１ 過給機
２ 回転軸
３ ベアリングハウジング
３ｂ 第１突き当て面
５ ばね部材
６ 補助ばね部材
１１ タービンハウジング
１１ｂ 第１の内周面部
１１ｄ 第２突き当て面
１２ タービン翼車
３０ 可変容量機構
３２ ノズルリング
３５ 内周部
３６ 外周部
３６ａ 第１の端面
３６ｂ 第２の端面
３６ｃ 第１の外周面部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】