JP4820765B2 - 可変ターボ過給機 - Google Patents

Description

本発明は、可変ターボ過給機に係り、特に可変ターボを駆動するアクチュエータの取付構造に関する。

従来、排気ガスを排気タービンに噴出させるノズル部の開口面積を調整できるようにした可変ターボ過給機が知られている（特許文献１）。この可変ターボ過給機によれば、排気ガス量が少ないエンジンの低速回転域では、ノズル部を形成している排気導入壁間の隙間を狭めて開口面積を小さくすればよく、こうすることで排気タービンに流入する排気ガスの流速が増加するため、タービンホイールの回転エネルギが大きくなり、給気コンプレッサの過給能力を上げることができる。

一方、可変ターボ過給機に限らず、ターボ過給機を用いることにより、排気管や吸気管の取り回しが複雑になることが知られている（特許文献２）。図１１は、特許文献２に示されたターボ過給機付きエンジンの斜視図である。この図では、大小二つのターボ過給機１４０，１４１が用いられているが、ターボ過給機が一つの場合でも複雑になることに違いはない。

特にターボ過給機として可変ターボ過給機を用いた場合には、可変ターボ過給機内部にノズル部の開口面積を調整する調整機構が設けられるとともに、この調整機構を駆動する駆動装置が必要となるが、このような駆動装置は、可変ター過給機を構成するハウジングの外側にボルト等により取り付けられるため、他の部品との配置スペースの取り合いが生じ、部品配置がさらに複雑化する。しかも、図１１に示すように、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置１４２が設けられている場合には、排気ガスの一部を排気管から吸気管に戻すためのＥＧＲ配管１４３や、ＥＧＲバルブ１４４、ＥＧＲクーラ１４５等が設けられるため、さらに複雑になる。

特開平１１−７２００８号公報 特開２００６−７０８７８号公報

ところで、同じ容量の可変ターボ過給機を用いる場合でも、エンジンの仕様や、エンジンが搭載される車両の仕様によっては、エンジン周りの配管の取り回しなど、部品の配置を異ならせることがあり、これに伴ってエンジン本体に対する可変ターボ過給機の取付方向、あるいは取付位置を異ならせることがある。特にエンジンに対する可変ターボ過給機の向きが逆転する場合には、可変ターボ過給機でのハウジングに対する駆動装置の取付位置が一様であると、他部品との干渉あるいは排気マニホールド等からの放熱の影響を受けるという問題がある。従って、可変ターボ過給機としては、ハウジングに対する駆動装置の取付位置等も各仕様に応じて変更する必要が生じる。

しかしながら、ハウジングに対する駆動装置の取付位置が異なる可変ターボ過給機を各仕様に合わせて専用に設計していたのでは、可変ターボ過給機としての種類が増えるうえ、ハウジングなどの部品としても各仕様に応じたものを複数種類用意する必要があり、可変ターボ過給機を製造するうえで部品管理が煩雑になる。

本発明の目的は、異なる取付形態に容易に対応でき、かつ部品管理の煩雑化を防止できる可変ターボ過給機を提供することにある。

本発明の請求項１に係る可変ターボ過給機は、ターボシャフトを支持するセンターハウジングを有するとともに、ノズル開度を調整するノズル開度調整機構と、このノズル開度調整機構の駆動シャフトを駆動する駆動装置とを備え、前記センターハウジングは、前記ターボシャフトを挟んだ対向位置に設けられて、前記駆動装置全体が該ターボシャフトの軸線を中心として線対称となるように取り付けられる一対の取付面と、これらの取付面を貫通しかつ前記駆動シャフトが挿通される挿通孔とを備え、前記駆動装置は、前記一対の取付面のうちのいずれか一方に取り付けられていることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る可変ターボ過給機は、請求項１に記載の可変ターボ過給機において、前記挿通孔の両側には、前記駆動シャフトが挿通されるブッシュがそれぞれ設けられ、前記各取付面からこれと近接する前記ブッシュの外方側端部までの組込寸法が同一であることを特徴とする。

請求項３に記載の可変ターボ過給機は、請求項１または請求項２に記載の可変ターボ過給機において、前記ノズル開度調整機構はリンク機構で構成され、前記駆動装置は油圧サーボ駆動装置であることを特徴とする。

以上において、請求項１の発明によれば、センターハウジングの互いに対向する側に駆動装置の取付面をそれぞれ設けるので、エンジンの仕様等によって可変ターボ過給機の位置や向きが変わっても、エンジン周りの部品との取り合いを考慮して優位な側の取付面を選択でき、駆動装置をターボ本体に容易に取り付けることができる。また、駆動装置をいずれの取付面側に取り付ける場合でも、これによって駆動される駆動シャフト等の部品を共通して用いる構成とすることにより、部品の種類が増加する心配がなく、部品管理の煩雑化を招くおそれがない。

請求項２の発明によれば、センターハウジングの挿通孔内には予め、一対のブッシュを各取付面から同じ組込寸法でそれぞれ配置しておくので、駆動装置の取付位置に合わせて駆動シャフトをいずれの側から挿通させた場合でも、駆動シャフトを各ブッシュで確実に支持できる。

請求項３の発明によれば、リンク機構で構成されたノズル開度調整機構を油圧サーボ駆動装置により油圧駆動するので、より大きな駆動力で、かつ緻密に駆動できる。従って、リンク機構中のレバーとして機能する部品の長さを短くしても、ノズル開度調整機構を確実に駆動でき、部品を短くすることでノズル開度調整機構、ひいては可変ターボ過給機を小型化できる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る可変ターボ過給機１の断面図である。図２および図３は、図１のII−II線断面図およびIII−III線断面図。図４は、図３のIV−IV線断面図である。可変ターボ過給機１が搭載されるエンジンとしては、その図示を省略するが、複雑な部品配置を伴うＥＧＲ装置付のエンジンを想定している。

図１において、可変ターボ過給機１は、図中の右側にタービンを備え、左側にコンプレッサを備えた構成であり、図示略のエンジン本体に設けられている。タービン側のタービンハウジング２内にはタービンホイール３が収容され、コンプレッサ側のコンプレッサハウジング４内にはコンプレッサインペラ５が収容されている。タービンホイール３にはターボシャフト６が一体に設けられ、ターボシャフト６の先端にコンプレッサインペラ５が取り付けられている。このため、排気ガスによって回転するタービンホイール３の回転が、ターボシャフト６を介してコンプレッサインペラ５に伝達され、コンプレッサインペラ５の回転によって吸気が圧縮過給される。

タービンハウジング２には、エンジン本体からの排気ガスを導入するボリュート状の排気導入路１０が設けられている。排気導入路１０には、排気ガスをタービンホイール３側に噴出するためのノズル部１１が周方向に連続して設けられており、ノズル部１１から噴出した排気ガスがタービンホイール３を回転させた後に排気出口１２から排気される。ノズル部１１は、互いに対向する一対の排気導入壁１３，１４によって形成されている。

一方の排気導入壁１３は、断面コ字形で環状とされた可動リング１５の側面１６によって形成されている。可動リング１５は、センターハウジング７に設けられた環状の収容部８内に収容されている。可動リング１５の側面１６には、他方の排気導入壁１４側に向けて突出した複数のノズルベーン１７が等周間隔で取り付けられている。排気導入壁１４には、周方向に連続した凹部１８が設けられ、この凹部１８内に各ノズルベーン１７の先端側が収容される。このような構造においては、可動リング１５を後述するスライド機構２０（図２参照）によって進退させることにより、排気導入壁１３を排気導入壁１４に対して近接離間させ、ノズル部１１の開口面積を変更する。

センターハウジング７の内部には、ターボシャフト６を支持する軸受部１１０が設けられており、この軸受部１１０内にターボシャフト６がジャーナルベアリング１１１を介して挿通支持されている。また、軸受部１１０の図中上方には、エンジン本体側からの油を取り入れる油流入部１１２が設けられている。油流入部１１２に流入した油は、センターハウジング７内の内部流路１１３を通して、その一部がさらに分岐流路１１４から軸受部１１０内に供給され、ターボシャフト６の回転部分が潤滑され、軸受部１１０の流出部１１６からセンターハウジング７内の油戻し室１１７に流れ落ちる。他の一部は、コンプレッサ側のスラストベアリング１１５部分を潤滑した後、そのまま下方の油戻し室１１７に流れ落ちる。そして、油戻し室１１７に流れ落ちた油は、センターハウジング７の底部に設けられた戻し口１１８からエンジン本体にドレインされる。

なお、コンプレッサ側の構成は、通常のターボ過給機と同じであり、公知であるため、ここでの詳細な説明を省略する。以下には、ノズル開度調整機構としてのスライド機構２０について詳説する。

スライド機構２０は、センターハウジング７の下部側に挿通された駆動シャフト２１を回動駆動することで、前述の可動リング１５を進退させる構造である。図２〜図４には、そのようなスライド機構２０の要部が示されている。図２〜図４において、駆動シャフト２１の途中位置には、上方に向かって円弧状に延設されたヨーク２２（図３参照）がボルト２２Ａにて固定されている。ヨーク２２の両端には、水平方向外側に突出したピン２３が取り付けられ、このピン２３にはスライダ２４が嵌め込まれている。スライダ２４は、前述のターボシャフト６と平行な支持ロッド２５の基端側の摺動溝２６に摺動自在に嵌合している。支持ロッド２５の先端は可動リング１５の裏面側に固定されている。

従って、駆動シャフト２１を回動させると、ヨーク２２がターボシャフト６の軸方向に沿って揺動し、よって支持ロッド２５が移動して可動リング１５を動かし、一方の排気導入壁１３が他方の排気導入壁１４に対して進退することになる。このようなスライド機構２０においては、ヨーク２２、ピン２３、スライダ２４、および摺動溝２６を有した支持ロッド２５が、駆動シャフト２１の回動運動を排気導入壁１３の進退運動に変換する変換手段を構成している。

スライド機構２０の駆動シャフト２１は、その端部に設けられたレバー２７を介して油圧サーボ駆動装置３０によって回動駆動される。以下には、油圧サーボ駆動装置３０について詳説する。

図３〜図５に示すように、油圧サーボ駆動装置３０は基本的に、サーボピストン３１を上下に進退運動させることで駆動シャフト２１を回動させる構造である。このためにサーボピストン３１の外周には、軸方向に対して直交した摺動溝３２が設けられ、駆動シャフト２１側のレバー２７には、摺動溝３２側に突出したピン２８が設けられ、このピン２８にスライダ２９が嵌め込まれ、スライダ２９が前記摺動溝３２に摺動自在に嵌合している。

つまり、本実施形態では、摺動溝３２、スライダ２９、ピン２８、レバー２７を含んで、サーボピストン３１の進退運動を駆動シャフト２１の回動運動に変換する別の変換手段が構成されている。サーボピストン３１を上下動させると、それに伴ってスライダ２９が上下動するとともに摺動溝３２に沿って摺動し、このスライダ２９の動きとピン２８の回動とによりレバー２７の円弧動を許容し、レバー２７を回動させることが可能である。

そして、この変換手段およびセンターハウジング７内の前述の変換手段は共にリンク機構であり、スライド調整機構２０全体がリンク機構で構成されていることになる。このようなリンク機構は、圧油で作動する油圧サーボ駆動装置３０の大きな駆動力で駆動されることから、リンク機構中のレバー２７の長さや、ヨーク２２の腕部分の長さを短くしても、スライド機構２０を確実に駆動させることができ、スライド機構２０をコンパクトにできて可変ターボ過給機１の小型化を促進できる。

ここで、駆動シャフト２１のレバー２７側は、油圧サーボ駆動装置３０のハウジング３３内に設けられた油溜室３３Ｂ内に収容されている。この油溜室３３Ｂは、サーボピストン３１の動作に使用された圧油が排出されて溜まる部屋であって、サーボピストン３１の外周を所定幅で取り巻くように、ハウジング３３の周方向に連続して形成されている。

この油溜室３３Ｂとセンターハウジング７内の油戻し室１１７とは、センターハウジング７に穿設されたドレイン流路７Ａで連通している。つまり、ドレイン流路７Ａの一端側は油溜室３３Ｂに開口し、他端側は油戻し室１１７に開口している。従って、油溜室３３Ｂに流れ出した圧油は、ドレイン流路７Ａを通してセンターハウジング７内に流出し、戻し口１１８からドレイン回路７５（図９参照）を通過してエンジン本体にドレインされるのである。このドレイン流路７Ａは、油溜室３３Ｂからの圧油をターボ本体を介して戻すために設けられたものであるが、加工が簡単であり、かつ流路径などの設計上の自由度が大きいというメリットがある。

また、油溜室３３Ｂ内には、開口部３３Ａを通して駆動シャフト２１が入り込んでいる。駆動シャフト２１は、センターハウジング７に設けられた挿通孔１１９に挿通されている。挿通孔１１９内の両端（図４には一端側のみを図示）にはブッシュ１２０が配置されており、これらのブッシュ１２０を貫通した状態で駆動シャフト２１の両側が支持されている。ブッシュ１２０は挿通孔１１９内に圧入等されているのに対し、ブッシュ１２０と駆動シャフト２１との間には油膜が形成される程度の隙間が存在している。つまり、この隙間が別のドレイン流路２１Ｂとして機能するようになるため、油溜室３３Ｂの圧油がドレイン流路２１Ｂを通してもセンターハウジング７側に流れることになり、駆動シャフト２１周りを良好に潤滑できる。

図６には、油圧サーボ駆動装置３０全体の縦断面が示されている。図６において、油圧サーボ駆動装置３０は、前記サーボピストン３１と、このサーボピストン３１を摺動自在に収容し、かつ一部に開口部３３Ａを有した前記ハウジング３３と、サーボピストン３１の軸方向に貫通したセンターホール３４内に収容されてパイロット圧によって摺動するパイロットスプール３６とを備え、開口部３３Ａ周りをシールするＯリング１００を介して可変ターボ過給機１のセンターハウジング７に取り付けられている。

先ず、ハウジング３３の内部には、上下に貫通する円筒状のシリンダ３５が設けられており、このシリンダ３５内にサーボピストン３１が収容されている。シリンダ３５の上下端側はＯリング１０１，１０２を介して閉塞部材３７，３８によって密閉されている。ハウジング３３の開口部３３Ａに対応した位置には、駆動シャフト２１とサーボピストン３１との連結部３９が設けられている。従って、開口部３３Ａや油溜室３３Ｂの大きさは、サーボピストン３１およびスライダ２９の摺動量、および排出される圧油の流量等を考慮して設定されている。

ハウジング３３において、開口部３３Ａとは反対側の側面には、例えば可変ターボ過給機１から離れた位置にある比例電磁弁９５（図９）からのパイロット圧を供給するパイロットポート４１、昇圧ポンプ９２（図９）からの圧油を供給するポンプポート４２が設けられている。昇圧ポンプ９２および比例電磁弁９５は、本実施形態の可変ターボ過給機１が搭載される図示しない同一のエンジン本体に設置されている。

ハウジング３３のシリンダ３５は、サーボピストン３１が摺動する部分と、その上方の部分とが仕切部材４４によって仕切られている。この仕切部材４４は、シリンダ３５の内周面に設けられた段差部分に当接しており、当接部分の近傍には、仕切部材４４で仕切られた部位をシールするためのＯリング１０３が設けられている。仕切部材４４には下方に垂下した筒部４５が設けられており、この筒部４５がサーボピストン３１のセンターホール３４の上方側に入り込んでいる。そして、仕切部材４４で仕切られた上方の部屋がパイロット油圧室４６とされ、このパイロット油圧室４６とパイロットポート４１とが連通している。

これに対して、仕切部材４４で仕切られた下方の部屋は、当該仕切部材４４とサーボピストン３１の上端面との間に形成される第１油圧室４７となっている。つまり、前記パイロット油圧室４６は、第１油圧室４７に対して軸方向の外側（本実施形態では上側）にずれているのであり、この配置によって油圧サーボ駆動装置３０全体が大径化するのを抑制している。さらに、サーボピストン３１の下端面と下側の閉塞部材３８との間には第２油圧室４８が形成されている。

次に、サーボピストン３１について説明する。サーボピストン３１には、センターホール３４とハウジング３３のポンプポート４２とを連通させて、ポンプからの圧油をセンターホール３４内に流入させるプレッシャポート５１が設けられている。このプレッシャポート５１の外側は、径方向に対向して形成された溝部分に開口しており、溝部分が所定の上下寸法を有することにより、サーボピストン３１のストローク内でプレッシャポート５１とポンプポート４２とが常時連通することになる。

さらに、サーボピストン３１には、センターホール３４とハウジング３３の前記油溜室３３Ｂとを連通させて、センターホール３４内の圧油をターボ本体のセンターハウジング７内に流すリターンポート５２が設けられている。このリターンポート５２の外側は、サーボピストン３１の外周に形成された溝部分に開口しており、サーボピストン３１のストローク内ではやはりリターンポート５２と油溜室３３Ｂとが常時連通する。また、本実施形態では、リターンポート５２がサーボピストン３１を径方向に貫通して設けられており、ドレインされる圧油の一部がそのまま、スライダ２９が嵌め込まれた摺動溝３２側から油溜室３３Ｂに流れ出るようになっている。

サーボピストン３１には加えて、図６中に点線で示すように、センターホール３４と上方の第１油圧室４７とを連通させる第１ピストンポート５３、およびセンターホール３４と下方の第２油圧室４８とを連通させる第２ピストンポート５４が設けられている。この際、第１ピストンポート５３のセンターホール３４側の開口部分は、プレッシャポート５１の開口部分よりも下方に位置し、第２ピストンポート５４のセンターホール３４側の開口部分は、プレッシャポート５１の開口部分よりも上方に位置している。第１、第２ピストンポート５３，５４はそれぞれ、プレッシャポート５１およびリターンポート５２に対して連通しない位置にずれて設けられている。

センターホール３４の下方側は、当接部材５５がサーボピストン３１にＯリング１０４を介して螺設されることで密閉されており、当接部材５５を介してサーボピストン３１が閉塞部材３８に当接し、当接した位置がサーボピストン３１の最下位置となる。第２油圧室４８内において、閉塞部材３８と当接部材５５との間にはコイルばね５６が配置され、サーボピストン３１の上方側への移動をアシストしている。昇圧ポンプ９２の故障等により、油圧サーボ駆動装置３０につながる配管内の圧油がなくなった時でも、コイルばね５６のばね力によって可変ターボ過給機１のノズル開度が開き側（好ましくは全開）で維持されるようになっている。

パイロットスプール３６は、略中央部分に２つの第１、第２スプールランド６１，６２を備えている。パイロットスプール３６の内部には、下方に開口したリターン流路６３が設けられており、第１スプールランド６１の上側の溝部分とリターン流路６３とが連通し、第２スプールランド６２の下側の溝部分とリターン流路６３とが同様に連通している。さらに、リターン流路６３の下側が開口していることで、このリターン流路６３、リターンポート５２、油溜室３３Ｂが連通している。

また、パイロットスプール３６は、仕切部材４４の筒部４５を通してサーボピストン３１のセンターホール３４内を上下に摺動可能であり、その上端部分がパイロット油圧室４６内に配置された保持部材６４に螺合保持されている。パイロット油圧室４６内において、保持部材６４はコイルばね６５によって上方に付勢されており、コイルばね６５の付勢力に抗するパイロット圧によってパイロットスプール３６が下方に移動し、パイロット圧油の戻り（ドレイン流路については図示しないが、電磁弁９５側でオイルパン８０にドレインされる）によりコイルばね６５の付勢力で上方へ移動する。

このような構成の油圧サーボ駆動装置３０では、パイロットスプール３６がサーボピストン３１に対して上昇すると、それに追従してサーボピストン３１も上昇し、パイロットスプール３６が下降すると、サーボピストン３１も追従して下降する。この際、パイロットスプール３６は、サーボピストン３１内を軸方向に摺動するだけであるから、可動リング１５の進退時の駆動負荷は、スライド機構２０を介してサーボピストン３１に作用するが、パイロットスプール３６には一切作用しない。

このため、本実施形態では、パイロットスプール３６の位置を制御し、よってサーボピストン３１の位置制御を行い、ひいては可動リング１５を進退させてノズル部１１の開口面積を変えるのであるが、この際、パイロットスプール３６の位置制御を駆動負荷に左右されずに行うことができ、負荷ドリフトをなくすことができる。従って、排気ガスによる流体圧が一定していない排気ターボ、つまり本実施形態のような可変ターボ過給機１の場合でも、ノズル部１１の開口面積を容易にコントロールでき、エミッションを正確に制御できる。また、位置制御を正確に行えることで、制御方式を例えばフィードバック制御からフィードフォワード制御にして応答時間を短くすることもでき、トランジェントにも精度よく対応できる。

次に、図６〜図８を参照し、油圧サーボ駆動装置３０の動きについて具体的に説明する。図６では、コイルばね６５の付勢力を越えるパイロット圧が供給されることで、パイロットスプール３６およびサーボピストン３１の両方が共に最下位置にある。従って、この状態においては、パイロットスプール３６の下端が当接部材５５の上端に当接し、また、当接部材５５の下端は閉塞部材３８に当接している。さらに、この位置では、パイロットスプール３６の上側の第１スプールランド６１が第２ピストンポート５４から下方にずれており、第２ピストンポート５４がリターン流路６３を通してリターンポート５２に連通し、第２油圧室４８内の圧油がドレインされている。

一方、下側の第２スプールランド６２も第１ピストンポート５３に対して下方にずれており、プレッシャポート５１と第１ピストンポート５３とが連通している。このため、プレッシャポート５１および第１ピストンポート５３を通して第１油圧室４７に圧油が供給されている。

なお、パイロット油圧室４６に供給された圧油の一部は、仕切部材４４の筒部４５と保持部材６４との間に形成されている僅かな隙間や、筒部４５とパイロットスプール３６の上端側外周部分との間に形成されている僅かな隙間を通して、その下方に区画されている部分、すなわちサーボピストン３１のセンターホール３４内周と、パイロットスプール３６の外周と、筒部４５の下端とで区画される部分に入り込む。

この状態から、図７に示すように、パイロット油圧室４６内の圧油を戻して所定のパイロット圧まで下げると、パイロット圧とコイルばね６５とがつり合う位置までパイロットスプール３６が上昇する。この時、上側の第１スプールランド６１は第２ピストンポート５４の上方にずれるため、第２ピストンポート５４とプレッシャポート５１とが連通し、第２油圧室４８に圧油が供給される。

これと同時に、下側の第２スプールランド６２も第１ピストンポート５３の上方にずれるため、第１ピストンポート５３とリターン流路６３が連通し、第１油圧室４７内にあった圧油の一部がドレインされ、よってサーボピストン３１がパイロットスプール３６に追従するようにして上昇する。このサーボピストン３１の上昇は、第１、第２スプールランド６１，６２によって第１、第２ピストンポート５３，５４が閉じられた時点で終了し、サーボピストン３１はパイロットスプール３６の停止位置に応じた位置で同様に停止する。サーボピストン３１がパイロットスプール３６を追い越して上昇することはない。

続いて、図８に示すように、パイロット圧を完全に抜いた状態では、保持部材６４の上端がパイロット油圧室４６の天面に当接した状態となるまでパイロットスプール３６が上方に移動し、この移動に追従したサーボピストン３１は、上端が仕切部材４４に当接するまで上昇する。そして、この状態では、パイロットスプール３６およびサーボピストン３１は共に最上位置にあり、第２圧油室４８内に圧油が充満した状態で第１、第２ピストンポート５３，５４はそれぞれ、第１、第２スプールランド６１，６２で閉じられる。第１圧油室４７にあった圧油は、リターンポート５２から油溜室３３Ｂに排出され、センターハウジング７に設けられたドレイン流路７Ａ、および駆動シャフト２１周りの隙間で形成されるドレイン流路２１Ｂを介してセンターハウジング７の油戻し室１１７に流出し、ここからエンジン本体のオイルパン８０にドレインされる。

この際、サーボピストン３１のセンターホール３４内周と、パイロットスプール３６の外周と、筒部４５の下端とで区画される部分に入り込んでいた圧油は、前述の隙間を通してパイロット油圧室４６に戻ることになる。

サーボピストン３１を下方の所定位置に移動させる場合には、パイロット圧を供給してパイロットスプール３６を所定位置まで下降させる。こうすることで再度、第２ピストンポート５４がリターン流路６３と連通し、第２油圧室４８内の圧油の一部がドレインされ、サーボピストン３１が下降する。この下降はやはり、第１、第２スプールランド６１，６２によって第１、第２ピストンポート５３，５４が閉じられた時点で終了し、サーボピストン３１はパイロットスプール３６の停止位置に応じた位置で同様に停止する。勿論、サーボピストン３１がパイロットスプール３６を追い越して下降することもない。そして、第２圧油室４８内の圧油はやはり、リターンポート５２から油溜室３３Ｂに流出した後、ドレイン流路７Ａ，２１Ｂを通って油戻し室１１７に流れ、ここからエンジン本体にドレインされる。

以上の動作をする油圧サーボ駆動装置３０によれば、サーボピストン３１の動作に伴ってドレインされる圧油は、駆動シャフト２１周りを潤滑しながらターボ本体を介してドレインされるので、駆動シャフト２１の焼付や摩耗を良好に防止できるうえ、ブッシュ１２０の耐久性を向上させることができる。また、油圧サーボ駆動装置３０とオイルパン８０との間には、互いを直接的に連通させるドレイン回路が不要であるから、建設機械のような狭いエンジンルーム内での油圧回路用配管の取り回しを容易にできる。

図９には、本実施形態の可変ターボ過給機１が搭載されるエンジンの潤滑回路７０が模式的に示されている。潤滑回路７０は、オイルパン８０内の潤滑油を油圧ポンプ８１で汲み上げて、オイルクーラ８２およびオイルフィルタ８３を介してメインギャラリ８４に供給するように形成されている。このメインギャラリ８４からの潤滑油では主に、クランクシャフト８５およびカムシャフト８６が潤滑される。

また、潤滑回路７０には、メインギャラリ８４からそれぞれ分岐して燃料噴射装置８７内のカム駆動部等を潤滑する噴射装置側回路７１と、タイミングギアを含む動力伝達機構８８を潤滑する伝達機構側回路７２と、ロッカアーム８９を潤滑するロッカアーム側回路７３と、可変ターボ過給機１のターボシャフト６を支持する軸受部１１０を潤滑する過給機側回路７４と、可変ターボ過給機１および燃料噴射装置８７から潤滑油をオイルパン８０に戻すためのドレイン回路７５とが設けられている。さらに、本実施形態では、潤滑回路７０とは別に、潤滑油の一部を駆動圧油として油圧サーボ駆動装置３０に供給する圧油供給回路９０が設けられ、また、油圧サーボ駆動装置３０の油溜室３３Ｂから圧油をターボ本体に流すためのドレイン流路７Ａ，２１Ｂが設けられているのは前述の通りである。そして、このドレイン流路７Ａ，２１Ｂはドレイン回路７５に合流している。

すなわち、本実施形態では、油圧サーボ駆動装置３０を駆動するための圧油をエンジン潤滑油の一部で賄っているが、その圧油を供給するための回路がメインギャラリ８４手前から分岐された圧油供給回路９０である。そして、圧油供給回路９０の基端側には昇圧ポンプ９２が設けられ、昇圧された圧油が先端側の駆動圧回路９３を通して油圧サーボ駆動装置３０のポンプポート４２に供給される。油圧ポンプ８１での吐出圧は約１９６〜２９４kN/m2（２〜３kg/cm2）で、昇圧ポンプ９２による昇圧後の 吐出圧は約１４７０kN/m2（１５kg/cm2）である。

そして、圧油供給回路９０の先端側は、ポンプポート４２側へ供給される前記駆動圧回路９３と、油圧サーボ駆動装置３０のパイロットポート４１にパイロット圧を供給するパイロット圧回路９４とに分岐されており、このため、パイロット圧回路９４には、パイロット圧を生じさせる比例電磁弁９５が設けられている。電磁弁９５に所定の電流を通電させることで、電流に応じた０〜１４７０kN/m2（０〜１５kg/cm2）のパイロット圧を生じさせ、パイロットスプール３６をパイロット圧に応じた位置に移動させることが可能である。

なお、図示を省略するが、ターボ本体には水冷却回路も接続されており、この水冷却回路を流れる冷却水によって冷却されている。また、図９では、ドレイン回路７５の戻し側の端部がオイルパン８０に繋がっているように図示されているが、実際には、エンジン本体に繋がっており、このエンジン本体を経由して油がオイルパン８０に戻る。

ところで、本実施形態での可変ターボ過給機１のセンターハウジング７には、図３および図４に示すように、油圧サーボ駆動装置３０を取り付けるための取付面１３０がターボシャフト６を挟むように左右にそれぞれ設けられている。エンジン等の仕様によってエンジン本体に対する可変ターボ過給機１の取付方向や取付位置が異なる場合など、その取付形態での配管の取り回し、あるいは他の部品の配置位置を考慮し、それに見合った側の取付面１３０（１３０Ａ，１３０Ｂ）に油圧サーボ駆動装置３０が取り付けられる（図中の２点鎖線参照）。

図３において、油圧サーボ駆動装置３０は駆動シャフト２１を回動するように構成されているが、この駆動シャフト２１を挿通させるための挿通孔１１９は、両側の取付面１３０Ａ，１３０Ｂを貫通するように設けられている。センターハウジング７の油戻し室１１７をも貫通している挿通孔１１９は、その両側部分が軸受部１３１となっており、それぞれの軸受部１３１内に前述したブッシュ１２０が圧入されている。この際、図４に片側のみを図示するが、両側での軸受部１３１の長さ寸法Ｌ１は同じである。また、各軸受部１３１内のブッシュ１２０としても同じ長さ寸法Ｌ２のものが用いられているとともに、各取付面１３０Ａ，１３０Ｂからこれと近接するブッシュ１２０の外方側端部までの組込寸法Ｆも同じとされ、ブッシュ１２０が左右対称位置に配置されている。

各取付面１３０Ａ，１３０Ｂの左右対称位置には、前述したドレイン流路７Ａ（図３参照）もそれぞれ設けられている。油圧サーボ駆動装置３０が一方の取付面１３０Ａ（１３０Ｂ）に取り付けられている場合、他方の取付面１３０Ｂ（１３０Ａ）に開口したドレイン流路７Ａおよび挿通孔１１９の端部はプラグ１３２や適宜な封止部材１３３で塞がれ、油が漏れ出さないようになっている。

さらに、センターハウジング７内には、水冷用の冷却水が流入するウォータジャケット１３４（図１，２参照）が形成されている。センターハウジング７の下部には当該冷却水用の図示しない流入口が設けられ、センターハウジング７の上部には流出口１３６が開口している。

図１０に示すセンターハウジング７の側面図おいて、符号１３７は油圧サーボ駆動装置３０を取り付ける際のボルト孔であり、符号１３８は油圧サーボ駆動装置３０１をセンターハウジング７に対して位置決めするためのノックピンである。取付面１３０Ｂの正面視での図示を省略するが、取付面１３０Ｂにおいても、取付面１３０Ａに対して左右対称位置にボルト孔１３７およびノックピン１３８が設けられている。すなわち、取付面１３０Ａ，１３０Ｂの形状そのものが、ターボシャフト６の軸線を中心として左右対称（線対称）に設けられているのである。

ここで、油圧サーボ駆動装置３０が取付面１３０Ａ，１３０Ｂのいずれに取り付けられる場合でも、油圧サーボ駆動装置３０そのものおよび駆動シャフト２１としては、同一のものが使用される。つまり、油圧サーボ駆動装置３０が例えば取付面１３０Ａに取り付けられる場合では、駆動シャフト２１は、図１０に示すように、取付面１３０Ａ側から挿入されるとともに、レバー２７の先端側（ピン２８が設けられている側）がタービン側に向く。一方、油圧サーボ駆動装置３０が取付面１３０Ｂに取り付けられる場合では、図示を省略するが、駆動シャフト２１は取付面１３０Ｂ側から挿入されるが、レバー２７の先端側はやはりタービン側に向くことになる。

こうすることにより、サーボピストン３１を上昇させることで常に、駆動シャフト２１を図１０中の矢印Ａ方向に回すことができ、ヨーク２２をコンプレッサ側に倒してノズル開度を大きくできる。反対に、サーボピストン３１を下降させることで常に、駆動シャフト２１を矢印Ｂ方向に回すことができ、ヨーク２２をタービン側に倒してノズル開度を小さくできる。すなわち、ノズル開度を調整する際の油圧サーボ駆動装置３０の制御を、取付面１３０Ａ，１３０Ｂのいずれに取り付けた場合でも同じにできるのである。また、駆動シャフト２１の種類としても１種類でよく、部品の種類を低減できて管理を簡便に行える。そして、駆動シャフト２１をいずれの取付面１３０Ａ，１３０Ｂから挿入した場合でも、ブッシュ１２０の配置位置が左右対称であるから、ブッシュ１２０との関係で不都合が生じるおそれはない。

なお、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

例えば、前記実施形態では、本発明に係るノズル開度調整機構として、可動リング１５を進退させるスライド機構２０が採用されていたが、個々のノズルベーンを連結リングの回動によりスイングさせ、よってノズル開度を調整するようなスイングベーンタイプの場合では、前記連結リングを回動させる回動機構を採用してもよく、このような場合でも、回動機構を駆動する駆動装置用の取付面が前記請求項１の構成を満たせば、本発明に含まれる。

前記実施形態では、本発明に係る駆動装置として、油圧サーボ駆動装置３０が採用されていたが、これに限定されるものではなく、サーボ制御が伴わない油圧式の駆動装置や、サーボ制御の有無に関わらず、空圧式の駆動装置などであってもかまわない。また、油圧式や空圧式の他、電動アクチュエータであってもよい。

前記実施形態では、駆動シャフト２１が一対のブッシュ１２０に跨がる長さを有していたが、長さの短い駆動シャフトを用い、この駆動シャフトの端部にヨーク２２を固定する構造であってもよい。また、このような場合には、駆動シャフトが挿通される側にのみブッシュ２０を挿通させておき、駆動シャフトが挿通されない側のブッシュを省略してもよい。

本発明の可変ターボ過給機は、特にＥＧＲ装置付のエンジンのように、複雑な部品配置を伴うエンジンに好適に採用できる。

本発明の一実施形態に係る可変ターボ過給機１の断面図。 図１のII−II線断面図。 図１のIII−III線断面図。 図３のIV−IV線断面図。 駆動シャフトと油圧サーボ駆動装置との連結部を示す斜視図。 油圧サーボ駆動装置を示す断面図。 油圧サーボ駆動装置の動きを説明するための断面図。 油圧サーボ駆動装置の動きを説明するための別の断面図。 エンジンの潤滑回路を示す模式図。 センターハウジングを示す図。 背景技術を示す斜視図。

符号の説明

１…可変ターボ過給機、６…ターボシャフト、７…センターハウジング、２０…ノズル開度調整機構であるスライド機構、２１…駆動シャフト、３０…駆動装置である油圧サーボ駆動装置、１１９…挿通孔、１２０…ブッシュ、１３０，１３０Ａ，１３０Ｂ…取付面、Ｆ…組込寸法、Ｌ２…長さ寸法。

Claims (3)

1. 可変ターボ過給機において、
   ターボシャフトを支持するセンターハウジングを有するとともに、
   ノズル開度を調整するノズル開度調整機構と、
   このノズル開度調整機構の駆動シャフトを駆動する駆動装置とを備え、
   前記センターハウジングは、前記ターボシャフトを挟んだ対向位置に設けられて、前記駆動装置全体が該ターボシャフトの軸線を中心として線対称となるように取り付けられる一対の取付面と、これらの取付面を貫通しかつ前記駆動シャフトが挿通される挿通孔とを備え、
   前記駆動装置は、前記一対の取付面のうちのいずれか一方に取り付けられている
   ことを特徴とする可変ターボ過給機。
2. 請求項１に記載の可変ターボ過給機において、
   前記挿通孔の両側には、前記駆動シャフトが挿通されるブッシュがそれぞれ設けられ、
   前記各取付面からこれと近接する前記ブッシュの外方側端部までの組込寸法が同一である
   ことを特徴とする可変ターボ過給機。
3. 請求項１または請求項２に記載の可変ターボ過給機において、
   前記ノズル開度調整機構はリンク機構で構成され、前記駆動装置は油圧サーボ駆動装置である
   ことを特徴とする可変ターボ過給機。

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