本發(fā)明涉及可變噴嘴機(jī)構(gòu)所使用的臂、該可變噴嘴機(jī)構(gòu)、以及具備該可變噴嘴機(jī)構(gòu)的渦輪增壓器。

背景技術(shù)：

渦輪增壓器向渦輪葉輪噴射渦形通路內(nèi)的廢氣，從而驅(qū)動(dòng)渦輪葉輪旋轉(zhuǎn)。以往，在渦輪增壓器中，為了使渦輪增壓器的特性可變，而采用可變噴嘴機(jī)構(gòu)?？勺儑娮鞕C(jī)構(gòu)通過(guò)多個(gè)噴嘴葉片的移動(dòng)使廢氣的流路截面積增減，從而對(duì)向渦輪葉輪噴射的廢氣的流速進(jìn)行控制。

在日本特開2014－224498號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)中提出了一種可變噴嘴機(jī)構(gòu)，其將可變噴嘴的臂所卡合的臂嵌合槽形成為協(xié)調(diào)環(huán)(unisonring)，將臂嵌合槽的關(guān)閉側(cè)槽壁面形成為凹形圓弧狀，將打開側(cè)槽壁面形成為凸形圓弧狀。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2014－224498號(hào)公報(bào)

在專利文獻(xiàn)1中公開了，將臂嵌合槽的壁面中的、因排氣反作用力的作用而通常與臂相互接觸的關(guān)閉側(cè)槽壁面形成為凹形圓弧狀，由此降低了關(guān)閉側(cè)槽壁面與臂之間的接觸應(yīng)力，從而降低了關(guān)閉側(cè)槽壁面的磨損。然而，為了抑制噴嘴葉片的位置精度變差所引起的過(guò)量供給延遲(增壓延遲)或者排氣不良，對(duì)于可變噴嘴機(jī)構(gòu)要求臂和協(xié)調(diào)環(huán)的磨損的進(jìn)一步降低，現(xiàn)有的可變噴嘴機(jī)構(gòu)談不上是充分的，存在進(jìn)一步改進(jìn)的余地。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供能夠抑制磨損的可變噴嘴機(jī)構(gòu)用臂、能夠抑制臂和協(xié)調(diào)環(huán)的磨損的可變噴嘴機(jī)構(gòu)、以及具備該可變噴嘴機(jī)構(gòu)的渦輪增壓器。

本發(fā)明所涉及的臂被使用于可變噴嘴機(jī)構(gòu)?？勺儑娮鞕C(jī)構(gòu)具備：臂、與臂連結(jié)的噴嘴葉片、以及與臂卡合的協(xié)調(diào)環(huán)?？勺儑娮鞕C(jī)構(gòu)構(gòu)成為，基于噴嘴葉片的移動(dòng)，使向具有板片(blade)的旋轉(zhuǎn)體噴射的氣體的流路截面積可變。臂被設(shè)置為，能夠以支軸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)。臂具有與協(xié)調(diào)環(huán)接觸的一對(duì)接觸面。一對(duì)接觸面中的一個(gè)面的曲率伴隨遠(yuǎn)離支軸而變小。

在上述臂中，優(yōu)選一對(duì)接觸面中的一個(gè)面構(gòu)成臂的使流路截面積減少時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向前側(cè)的關(guān)閉側(cè)接觸面。一對(duì)接觸面中的另一個(gè)面構(gòu)成臂的使流路截面積增大時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向前側(cè)的打開側(cè)接觸面。關(guān)閉側(cè)接觸面的曲率伴隨遠(yuǎn)離支軸而變小。打開側(cè)接觸面的曲率伴隨遠(yuǎn)離支軸而變大。

在上述臂中，優(yōu)選一對(duì)接觸面中的一個(gè)面的曲率伴隨遠(yuǎn)離支軸而連續(xù)變小。

本發(fā)明所涉及的可變噴嘴機(jī)構(gòu)具備：臂、與臂連結(jié)的噴嘴葉片、以及與臂卡合的協(xié)調(diào)環(huán)?？勺儑娮鞕C(jī)構(gòu)基于噴嘴葉片的移動(dòng)，使向具有板片(blade)的旋轉(zhuǎn)體噴射的氣體的流路截面積可變。臂被設(shè)置為能夠以支軸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)。臂具有與協(xié)調(diào)環(huán)接觸的一對(duì)接觸面。一對(duì)接觸面中的一個(gè)面的曲率伴隨遠(yuǎn)離支軸而變小。

本發(fā)明所涉及的渦輪增壓器具備渦輪和可變噴嘴機(jī)構(gòu)，該渦輪具有渦輪葉片?？勺儑娮鞕C(jī)構(gòu)具有：臂、與臂連結(jié)的噴嘴葉片、以及與臂卡合的協(xié)調(diào)環(huán)?？勺儑娮鞕C(jī)構(gòu)伴隨噴嘴葉片的移動(dòng)，使向渦輪噴射的氣體的流路截面積可變。臂被設(shè)置為能夠以支軸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)。臂具有與協(xié)調(diào)環(huán)接觸的一對(duì)接觸面。一對(duì)接觸面中的一個(gè)面的曲率伴隨遠(yuǎn)離支軸而變小。

根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制可變噴嘴機(jī)構(gòu)所使用的臂以及協(xié)調(diào)環(huán)的磨損。

附圖說(shuō)明

圖1是可變噴嘴渦輪增壓器沿旋轉(zhuǎn)軸的剖視圖。

圖2是從圖1的左方觀察時(shí)的可變噴嘴機(jī)構(gòu)的示意側(cè)視圖。

圖3是表示可變噴嘴的臂的結(jié)果的示意圖。

圖4是表示臂的轉(zhuǎn)動(dòng)與噴嘴葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)間的關(guān)系的示意圖。

圖5是表示臂向關(guān)閉方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)關(guān)閉側(cè)接觸面與臂嵌合槽相接觸的接觸部的示意圖。

圖6是表示比較例的臂向關(guān)閉方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)關(guān)閉側(cè)接觸面與臂嵌合槽相接觸的接觸部的示意圖。

圖7是表示臂旋轉(zhuǎn)角度、與關(guān)閉側(cè)接觸面的接觸部的曲率半徑間的關(guān)系的圖表。

圖8是表示臂旋轉(zhuǎn)角度、與從協(xié)調(diào)環(huán)的旋轉(zhuǎn)中心至接觸部的距離間的關(guān)系的圖表。

圖9是表示臂旋轉(zhuǎn)角度、與接觸部相對(duì)于臂嵌合槽的壁面滑動(dòng)的滑動(dòng)距離間的關(guān)系的圖表。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

10…可變噴嘴渦輪增壓器；12…轉(zhuǎn)子殼體；14…渦輪殼體；15…排氣出口；19…側(cè)壁部；20…轉(zhuǎn)子；22…渦輪葉輪；23渦輪葉片；24…轉(zhuǎn)子軸；26…壓縮機(jī)葉輪；27…葉片；30…渦形通路；31…旋繞通路；36…可變噴嘴機(jī)構(gòu)；38…噴嘴環(huán)；41…環(huán)狀空間部；46…可變噴嘴；47、57…支軸；48…噴嘴葉片；49…臂；50、61…嵌合部；52…協(xié)調(diào)環(huán)；54、54a、54b、54c、63…臂嵌合槽；56…驅(qū)動(dòng)部件；58…驅(qū)動(dòng)桿；60…驅(qū)動(dòng)臂；65…致動(dòng)器；67…控制器；68…工作量檢測(cè)單元；510、510z…關(guān)閉側(cè)接觸面；511、521…近位緣；512、522…遠(yuǎn)位緣；520…打開側(cè)接觸面；530…內(nèi)側(cè)表面；540…外側(cè)表面；c、cz…接觸部；y1、y2…箭頭。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。應(yīng)予說(shuō)明，在圖中對(duì)于相同或者相當(dāng)部分標(biāo)注相同附圖標(biāo)記，而且不重復(fù)其說(shuō)明。

首先，對(duì)可變噴嘴渦輪增壓器10的整體構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明。應(yīng)予說(shuō)明，在本實(shí)施方式中，舉搭載于車輛的內(nèi)燃機(jī)所安裝的可變噴嘴渦輪增壓器10為例進(jìn)行說(shuō)明。圖1是可變噴嘴渦輪增壓器10沿旋轉(zhuǎn)軸的剖視圖。

如圖1所示，可變噴嘴渦輪增壓器10具備轉(zhuǎn)子20。轉(zhuǎn)子20可旋轉(zhuǎn)地收容于轉(zhuǎn)子殼體12內(nèi)。轉(zhuǎn)子殼體12具有：渦輪殼體14、壓縮機(jī)殼體16以及中央殼體18這3個(gè)殼體。中央殼體18連結(jié)渦輪殼體14與壓縮機(jī)殼體16。

轉(zhuǎn)子20具備：渦輪葉輪22、轉(zhuǎn)子軸24以及壓縮機(jī)葉輪26。渦輪葉輪22、轉(zhuǎn)子軸24以及壓縮機(jī)葉輪26形成為一體而且可旋轉(zhuǎn)。

渦輪葉輪22配置于渦輪殼體14內(nèi)。渦輪葉輪22在外周部具有多個(gè)渦輪葉片(turbineblade)23。

轉(zhuǎn)子軸24與渦輪葉輪22形成為一體。轉(zhuǎn)子軸24配置于中央殼體18內(nèi)。轉(zhuǎn)子軸24被多個(gè)軸承支承為能夠相對(duì)于中央殼體18旋轉(zhuǎn)。

壓縮機(jī)葉輪26配置于壓縮機(jī)殼體16內(nèi)。壓縮機(jī)葉輪26安裝于轉(zhuǎn)子軸24的前端部。壓縮機(jī)葉輪26在外周部具有多個(gè)葉片(impeller)27。

在渦輪殼體14形成有漩渦狀渦形通路30。在渦形通路30開有環(huán)狀旋繞通路31。旋繞通路31與渦輪葉輪22的渦輪葉片23相對(duì)。渦形通路30與從未圖示的內(nèi)燃機(jī)的燃燒室排出的廢氣的排氣通路連通。因此，流入渦形通路30內(nèi)的廢氣被從旋繞通路31噴射至渦輪葉輪22的渦輪葉片23，由此使渦輪葉輪22旋轉(zhuǎn)。之后，廢氣從渦輪殼體14的排氣出口15排出。

在壓縮機(jī)殼體16形成有漩渦狀壓縮機(jī)通路33。在壓縮機(jī)通路33開有環(huán)狀送出通路34。送出通路34與壓縮機(jī)葉輪26的葉片27相對(duì)。壓縮機(jī)通路33經(jīng)由未圖示的進(jìn)氣通路與內(nèi)燃機(jī)的燃燒室連通。壓縮機(jī)葉輪26伴隨渦輪葉輪22的旋轉(zhuǎn)而與之一體旋轉(zhuǎn)。壓縮機(jī)葉輪26利用葉片27對(duì)從壓縮機(jī)殼體16的進(jìn)氣入口17導(dǎo)入的進(jìn)氣進(jìn)行壓縮，并通過(guò)離心作用將進(jìn)氣向送出通路34送出。向送出通路34內(nèi)放出的空氣經(jīng)由壓縮機(jī)通路33向內(nèi)燃機(jī)的燃燒室被過(guò)量供給(增壓)。

可變噴嘴渦輪增壓器10具備可變噴嘴機(jī)構(gòu)36?？勺儑娮鞕C(jī)構(gòu)36對(duì)在旋繞通路31內(nèi)朝向渦輪葉輪22流動(dòng)的廢氣的流速進(jìn)行控制?？勺儑娮鞕C(jī)構(gòu)36具有圓環(huán)狀噴嘴環(huán)38。噴嘴環(huán)38構(gòu)成旋繞通路31的靠中央殼體18側(cè)的側(cè)壁。噴嘴環(huán)38由多個(gè)(例如4個(gè))連結(jié)螺栓固定于渦輪殼體14。

在渦輪殼體14與中央殼體18間的接合部分的外周部形成有環(huán)狀空間部41。環(huán)狀空間部41與旋繞通路31由噴嘴環(huán)38做出劃分。在中央殼體18的外周部形成有凸緣狀側(cè)壁部19。側(cè)壁部19構(gòu)成環(huán)狀空間部41的側(cè)壁。側(cè)壁部19由螺栓42固定于渦輪殼體14。

接下來(lái)，對(duì)可變噴嘴機(jī)構(gòu)36的概略結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖2是從圖1的左方觀察時(shí)的可變噴嘴機(jī)構(gòu)36的示意側(cè)視圖。在圖2中圖示了從臂側(cè)(圖1的左側(cè))觀察可變噴嘴機(jī)構(gòu)36的局部(噴嘴環(huán)38等)的狀態(tài)。

如圖2所示，可變噴嘴機(jī)構(gòu)36具備多個(gè)(例如9個(gè))可變噴嘴46。相對(duì)于噴嘴環(huán)38，多個(gè)可變噴嘴46在周向上以等間隔配置。可變噴嘴46具有：支軸47、噴嘴葉片(nozzlevane)48以及臂49。噴嘴葉片48固定于支軸47的一端。臂49固定于支軸47的另一端。噴嘴葉片48借助支軸47牢固地連結(jié)于臂49。

支軸47被配置為貫通噴嘴環(huán)38。支軸47被支承為能夠相對(duì)于噴嘴環(huán)38自轉(zhuǎn)?？勺儑娮?6被支軸47支承為能夠相對(duì)于噴嘴環(huán)38轉(zhuǎn)動(dòng)。在臂49的前端部形成有嵌合部50。噴嘴葉片48以能夠以支軸47為中心轉(zhuǎn)動(dòng)的方式配置于圖1所示的旋繞通路31內(nèi)。噴嘴葉片48被配置為能夠開閉旋繞通路31。臂49以能夠以支軸47為中心轉(zhuǎn)動(dòng)的方式配置于圖1所示的環(huán)狀空間部41內(nèi)。

可變噴嘴機(jī)構(gòu)36具備圓環(huán)狀協(xié)調(diào)環(huán)(unisonring)52。協(xié)調(diào)環(huán)52配置于圖1所示的環(huán)狀空間部41內(nèi)。協(xié)調(diào)環(huán)52被配置為與噴嘴環(huán)38同心。相對(duì)于噴嘴環(huán)38，協(xié)調(diào)環(huán)52而言配置于圖1所示的中央殼體18的側(cè)壁部19側(cè)。如圖1所示，協(xié)調(diào)環(huán)52配置于噴嘴環(huán)38與可變噴嘴46的臂49之間。

在噴嘴環(huán)38的環(huán)狀空間部41側(cè)配置有保持輥44。保持輥44被保持為能夠相對(duì)于噴嘴環(huán)38旋轉(zhuǎn)。保持輥44將協(xié)調(diào)環(huán)52保持為可旋轉(zhuǎn)。協(xié)調(diào)環(huán)52被保持輥44保持為能夠相對(duì)于渦輪殼體14轉(zhuǎn)動(dòng)。

如圖2所示，在協(xié)調(diào)環(huán)52的一個(gè)側(cè)面(設(shè)置有可變噴嘴46的臂49的一側(cè))，在周向上以等間隔形成有與可變噴嘴46的個(gè)數(shù)數(shù)目相同的臂嵌合槽54。臂嵌合槽54沿協(xié)調(diào)環(huán)52的徑向形成為一直線狀。各可變噴嘴46的臂49的嵌合部50嵌入各臂嵌合槽54?？勺儑娮?6的臂49與協(xié)調(diào)環(huán)52的臂嵌合槽54卡合。

在圖1所示的中央殼體18的側(cè)壁部19，設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)協(xié)調(diào)環(huán)旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)部件56。驅(qū)動(dòng)部件56具有：支軸57、驅(qū)動(dòng)桿58以及驅(qū)動(dòng)臂60。驅(qū)動(dòng)桿58固定于支軸57的一端。驅(qū)動(dòng)臂60固定于支軸57的另一端。

支軸57被配置為貫通中央殼體18的側(cè)壁部19。支軸57被支承為能夠相對(duì)于側(cè)壁部19旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)部件56被支軸57支承為能夠相對(duì)于中央殼體18的側(cè)壁部19轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)桿58配置于環(huán)狀空間部41外。驅(qū)動(dòng)臂60收容于環(huán)狀空間部41內(nèi)。在驅(qū)動(dòng)臂60的前端部形成有圓形嵌合部61。

如圖2所示，在協(xié)調(diào)環(huán)52的一個(gè)側(cè)面(設(shè)置有可變噴嘴46的臂49的一側(cè))形成有1個(gè)驅(qū)動(dòng)臂嵌合槽63。驅(qū)動(dòng)臂嵌合槽63形成于協(xié)調(diào)環(huán)52的在周向上相鄰的1組臂嵌合槽54之間。驅(qū)動(dòng)臂嵌合槽63沿協(xié)調(diào)環(huán)52的徑向形成為一直線狀。驅(qū)動(dòng)臂60的嵌合部61嵌入驅(qū)動(dòng)臂嵌合槽63。驅(qū)動(dòng)臂60與協(xié)調(diào)環(huán)52的驅(qū)動(dòng)臂嵌合槽63卡合。

如圖1所示，驅(qū)動(dòng)桿58與致動(dòng)器65的輸出部(省略圖示)連接。致動(dòng)器65例如為電動(dòng)馬達(dá)、電磁螺線管以及氣缸等。應(yīng)予說(shuō)明，有時(shí)在致動(dòng)器65的輸出部與驅(qū)動(dòng)部件56的驅(qū)動(dòng)臂60之間，夾設(shè)有連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)等動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)。

致動(dòng)器65由控制器67驅(qū)動(dòng)控制。在致動(dòng)器65上，設(shè)置有對(duì)其輸出部的動(dòng)作量進(jìn)行檢測(cè)的角度傳感器等動(dòng)作量檢測(cè)單元68。控制器67基于動(dòng)作量檢測(cè)單元68的輸出對(duì)可變噴嘴46的旋轉(zhuǎn)角(可變噴嘴46的開度)進(jìn)行計(jì)算。

若利用控制器67使致動(dòng)器65工作，則驅(qū)動(dòng)桿58轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)臂60與驅(qū)動(dòng)桿58一起以支軸57為中心轉(zhuǎn)動(dòng)。伴隨驅(qū)動(dòng)臂60的轉(zhuǎn)動(dòng)，協(xié)調(diào)環(huán)52轉(zhuǎn)動(dòng)。伴隨協(xié)調(diào)環(huán)52的轉(zhuǎn)動(dòng)，多個(gè)可變噴嘴46被同步轉(zhuǎn)動(dòng)。

若協(xié)調(diào)環(huán)52沿圖2中的逆時(shí)針方向(參照箭頭y1)轉(zhuǎn)動(dòng)，則全部可變噴嘴46以支軸47的軸線為中心沿圖2中的逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，相鄰的噴嘴葉片48彼此向相互分離的方向移動(dòng)。伴隨噴嘴葉片48的移動(dòng)，相鄰的噴嘴葉片48間的廢氣的流路截面積變大。在本說(shuō)明書中，將此時(shí)的臂49繞支軸47的轉(zhuǎn)動(dòng)方向稱為打開方向。

若協(xié)調(diào)環(huán)52沿圖2中的順時(shí)針方向(參照箭頭y2)轉(zhuǎn)動(dòng)，則全部可變噴嘴46以支軸47的軸線為中心沿圖2中的順時(shí)針方向被轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，相鄰的噴嘴葉片48彼此向相互靠近的方向移動(dòng)。伴隨噴嘴葉片48的移動(dòng)，相鄰的噴嘴葉片48間的廢氣的流路截面積變小。在本說(shuō)明書中，將此時(shí)的臂49繞支軸47的轉(zhuǎn)動(dòng)方向稱為關(guān)閉方向。

這樣，基于協(xié)調(diào)環(huán)52的轉(zhuǎn)動(dòng)，全部可變噴嘴46被同步轉(zhuǎn)動(dòng)，由此對(duì)可變噴嘴46(詳細(xì)是指噴嘴葉片48)的開度進(jìn)行調(diào)整。通過(guò)噴嘴葉片48被開閉，相鄰的噴嘴葉片48的相互間的流路截面積增減，由此對(duì)向渦輪葉輪22噴射的廢氣的流速進(jìn)行控制。

可變噴嘴機(jī)構(gòu)36構(gòu)成為包括：可變噴嘴46、協(xié)調(diào)環(huán)52、驅(qū)動(dòng)部件56以及致動(dòng)器65?？勺儑娮?6的臂49與協(xié)調(diào)環(huán)52、協(xié)調(diào)環(huán)52與驅(qū)動(dòng)部件56的驅(qū)動(dòng)臂60、驅(qū)動(dòng)部件56的驅(qū)動(dòng)桿58與致動(dòng)器65的輸出部是從致動(dòng)器65至臂49之間的動(dòng)力傳遞路徑中的彼此相互連結(jié)的部件。

接下來(lái)，對(duì)可變噴嘴46的臂49的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖3是表示可變噴嘴46的臂49的結(jié)構(gòu)的示意圖。如上所述，臂49固定于支軸47的端部。臂49被設(shè)置為能夠以支軸47為中心轉(zhuǎn)動(dòng)。臂49的基端部與支軸47連結(jié)。在臂49的前端部設(shè)置有嵌合部50，該嵌合部50配置于協(xié)調(diào)環(huán)52的臂嵌合槽54內(nèi)。

嵌合部50的外表面具有：一對(duì)接觸面、內(nèi)側(cè)表面530以及外側(cè)表面540。一對(duì)接觸面包括關(guān)閉側(cè)接觸面510和打開側(cè)接觸面520。關(guān)閉側(cè)接觸面510與打開側(cè)接觸面520在嵌合部50嵌合于協(xié)調(diào)環(huán)52的臂嵌合槽54的狀態(tài)下與臂嵌合槽54的壁面接觸。關(guān)閉側(cè)接觸面510與臂嵌合槽54的關(guān)閉側(cè)槽壁面接觸。打開側(cè)接觸面520與臂嵌合槽54的打開側(cè)槽壁面接觸。如圖2所示，關(guān)閉側(cè)槽壁面與打開側(cè)槽壁面形成為相互平行，并隔開間隔配置。

關(guān)閉側(cè)接觸面510為，嵌合部50的位于在使協(xié)調(diào)環(huán)52沿圖2所示的箭頭y2方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)以支軸47為中心轉(zhuǎn)動(dòng)的臂49的轉(zhuǎn)動(dòng)方向(上述關(guān)閉方向)的前側(cè)的外表面。打開側(cè)接觸面520為，嵌合部50的位于在使協(xié)調(diào)環(huán)52沿圖2所示的箭頭y1方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)以支軸47為中心轉(zhuǎn)動(dòng)的臂49的轉(zhuǎn)動(dòng)方向(上述打開方向)的前側(cè)的外表面。

關(guān)閉側(cè)接觸面510位于臂49的以使相鄰的噴嘴葉片48間的廢氣的流路截面積減少的方式運(yùn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的前側(cè)。關(guān)閉側(cè)接觸面510位于臂49的以使相鄰的噴嘴葉片48間的廢氣的流路截面積增大的方式運(yùn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的后側(cè)。

關(guān)閉側(cè)接觸面510具有關(guān)閉側(cè)接觸面510的靠近支軸47側(cè)的周緣(近位緣511)、和關(guān)閉側(cè)接觸面510的遠(yuǎn)離支軸47側(cè)的周緣(遠(yuǎn)位緣512)。近位緣511形成關(guān)閉側(cè)接觸面510與內(nèi)側(cè)表面530的邊界。遠(yuǎn)位緣512形成關(guān)閉側(cè)接觸面510與外側(cè)表面540的邊界。

打開側(cè)接觸面520位于臂49的以使相鄰的噴嘴葉片48間的廢氣的流路截面積增大的方式運(yùn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的前側(cè)。打開側(cè)接觸面520位于臂49的以使相鄰的噴嘴葉片48間的廢氣的流路截面積減少的方式運(yùn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的后側(cè)。

打開側(cè)接觸面520具有打開側(cè)接觸面520的靠近支軸47側(cè)的周緣(近位緣521)、和打開側(cè)接觸面520的遠(yuǎn)離支軸47側(cè)的周緣(遠(yuǎn)位緣522)。近位緣521形成打開側(cè)接觸面520與內(nèi)側(cè)表面530的邊界。遠(yuǎn)位緣522形成打開側(cè)接觸面520與外側(cè)表面540的邊界。

內(nèi)側(cè)表面530為嵌合部50的在圖2所示的可變噴嘴機(jī)構(gòu)36組裝完成的狀態(tài)下處于噴嘴環(huán)38或者協(xié)調(diào)環(huán)52的徑向內(nèi)側(cè)的外表面。外側(cè)表面540為嵌合部50的在圖2所示的可變噴嘴機(jī)構(gòu)36組裝完成的狀態(tài)下處于噴嘴環(huán)38或者協(xié)調(diào)環(huán)52的徑向外側(cè)的外表面。內(nèi)側(cè)表面530與外側(cè)表面540具有平面形狀。內(nèi)側(cè)表面530與外側(cè)表面540被設(shè)置為相互平行。

嵌合部50的關(guān)閉側(cè)接觸面510與打開側(cè)接觸面520具有曲面形狀。關(guān)閉側(cè)接觸面510與打開側(cè)接觸面520均為非圓弧形狀，曲率不恒定。關(guān)閉側(cè)接觸面510的曲率在近位緣511處最大，伴隨從近位緣511的曲率隨著趨向遠(yuǎn)位緣512而逐漸變小，曲率在遠(yuǎn)位緣512處最小。打開側(cè)接觸面520的曲率在遠(yuǎn)位緣522最大，伴隨從遠(yuǎn)位緣522趨向近位緣521而曲率逐漸變小，曲率在近位緣521處最小。

關(guān)閉側(cè)接觸面510伴隨從近位緣511趨向遠(yuǎn)位緣512，曲率半徑緩緩變大。打開側(cè)接觸面520伴隨從遠(yuǎn)位緣522趨向近位緣521，曲率半徑緩緩變大。關(guān)閉側(cè)接觸面510伴隨離開支軸47，曲率連續(xù)變小。關(guān)閉側(cè)接觸面510伴隨離開支軸47，曲率逐漸漸減少。打開側(cè)接觸面520伴隨離開支軸47，曲率連續(xù)變大。打開側(cè)接觸面520伴隨離開支軸47，曲率漸漸增大。

關(guān)閉側(cè)接觸面510具有平滑相連的連續(xù)曲面形狀。打開側(cè)接觸面520具有平滑相連的連續(xù)曲面形狀。關(guān)閉側(cè)接觸面510與打開側(cè)接觸面520例如也可以具有從由擺線、雙曲螺旋、對(duì)數(shù)螺旋、漸開線以及回旋線構(gòu)成的組合中選取的一個(gè)曲面形狀。關(guān)閉側(cè)接觸面510與打開側(cè)接觸面520可以具有相同形狀，也可以具有不同形狀。

圖4是表示臂49的轉(zhuǎn)動(dòng)與噴嘴葉片48的轉(zhuǎn)動(dòng)間的關(guān)系的示意圖。臂49基于協(xié)調(diào)環(huán)52的轉(zhuǎn)動(dòng)，以支軸47為中心向兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。圖4所示的臂嵌合槽54a表示的是，臂嵌合槽54的對(duì)以中心線沿噴嘴環(huán)38或者協(xié)調(diào)環(huán)52的徑向延伸的方式配置的臂49的嵌合部50進(jìn)行收容情況下的配置。應(yīng)予說(shuō)明，在本說(shuō)明書中，將中心線沿徑向延伸且嵌合部50嵌入臂嵌合槽54a時(shí)的臂49的配置，稱為基準(zhǔn)配置。

圖4所示的臂嵌合槽54b表示的是，臂嵌合槽54的對(duì)與基準(zhǔn)配置相比較以支軸47為中心沿圖4中的逆時(shí)針方向發(fā)生了轉(zhuǎn)動(dòng)的臂49的嵌合部50進(jìn)行收容情況下的配置。臂嵌合槽54c表示的是，臂嵌合槽54的對(duì)與基準(zhǔn)配置相比較以支軸47為中心沿圖4中的順時(shí)針方向發(fā)生了轉(zhuǎn)動(dòng)的臂49的嵌合部50進(jìn)行收容情況下的配置。

噴嘴葉片48夾設(shè)支軸47，并與臂49連結(jié)。噴嘴葉片48被設(shè)置為能夠以支軸47為中心與臂49一體轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖4中實(shí)線所示的臂49和噴嘴葉片48表示的是，臂49處于基準(zhǔn)配置時(shí)的臂49和噴嘴葉片48的配置。圖4中單點(diǎn)劃線所示的臂49和噴嘴葉片48表示的是，臂49與基準(zhǔn)配置相比較沿逆時(shí)針方向發(fā)生了轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的臂49和噴嘴葉片48的配置。圖4中雙點(diǎn)劃線所示的臂49和噴嘴葉片48表示的是，臂49與基準(zhǔn)配置相比較沿順時(shí)針方向發(fā)生了轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的臂49和噴嘴葉片48的配置。

與基準(zhǔn)配置的噴嘴葉片48相比較，圖4中單點(diǎn)劃線所示的噴嘴葉片48與相鄰的噴嘴葉片48之間的間隔變大。因此，相鄰的噴嘴葉片48間的廢氣的流路截面積增大。與基準(zhǔn)配置的噴嘴葉片48相比較，圖4中雙點(diǎn)劃線所示的噴嘴葉片48與相鄰的噴嘴葉片48之間的間隔變小。因此，相鄰的噴嘴葉片48間的廢氣的流路截面積減少。

臂49和噴嘴葉片48能夠從圖4中單點(diǎn)劃線所示的配置向關(guān)閉廢氣的流路的方向轉(zhuǎn)動(dòng)至雙點(diǎn)劃線所示的配置。臂49和噴嘴葉片48能夠從圖4中雙點(diǎn)劃線所示的配置向打開廢氣的流路的方向轉(zhuǎn)動(dòng)至單點(diǎn)劃線所示的配置。

圖5是表示臂49向關(guān)閉方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的關(guān)閉側(cè)接觸面510與臂嵌合槽54的接觸部c的示意圖。在圖5中，為了進(jìn)行簡(jiǎn)化，圖示了臂49的嵌合部50中的關(guān)閉側(cè)接觸面510、和臂嵌合槽54的輪廓。圖5中所示的黑點(diǎn)表示向關(guān)閉方向轉(zhuǎn)動(dòng)的臂49的關(guān)閉側(cè)接觸面510與臂嵌合槽54的壁面(關(guān)閉側(cè)槽壁面)接觸的接觸部c。在圖5中圖示了臂49從圖4中單點(diǎn)劃線所示的配置經(jīng)由基準(zhǔn)配置轉(zhuǎn)動(dòng)至雙點(diǎn)劃線所示的配置時(shí)的接觸部c的運(yùn)動(dòng)。

如圖5所示，在臂49的嵌合部50處于臂嵌合槽54b內(nèi)時(shí)，接觸部c存在于近位緣511的附近。伴隨臂49向關(guān)閉方向轉(zhuǎn)動(dòng)，接觸部c的位置遠(yuǎn)離近位緣511，向遠(yuǎn)位緣512靠近。而且，在臂49的嵌合部50處于臂嵌合槽54c內(nèi)時(shí)，接觸部c存在于遠(yuǎn)位緣512的附近。

在臂49向關(guān)閉方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，關(guān)閉側(cè)接觸面510與臂嵌合槽54的壁面接觸的接觸部c，在關(guān)閉側(cè)接觸面510上從關(guān)閉側(cè)接觸面510的近位緣511側(cè)朝向遠(yuǎn)位緣512側(cè)單方向移動(dòng)。在將相鄰的噴嘴葉片48間的廢氣的流路截面積形成為最小時(shí)，接觸部c存在于關(guān)閉側(cè)接觸面510中的曲率較小的遠(yuǎn)位緣512的附近。

在臂49向關(guān)閉方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，接觸部c在臂嵌合槽54的壁面上從協(xié)調(diào)環(huán)52的徑向內(nèi)側(cè)朝向外側(cè)移動(dòng)。

伴隨臂49向關(guān)閉方向轉(zhuǎn)動(dòng)，即，伴隨廢氣的流路截面積減少，作用于噴嘴葉片48的廢氣的壓力(所謂的排氣反作用力)增大，因此對(duì)臂49轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力增大。與對(duì)臂49轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力的增大相對(duì)應(yīng)，關(guān)閉側(cè)接觸面510的曲率變小。伴隨對(duì)臂49轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力增大，關(guān)閉側(cè)接觸面510與臂嵌合槽54的壁面接觸的接觸面積增大。由此，抑制了作用于關(guān)閉側(cè)接觸面510與臂嵌合槽54的壁面之間的壓力的增大。

圖6是表示比較例的臂向關(guān)閉方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的關(guān)閉側(cè)接觸面510z與臂嵌合槽54相接觸的接觸部cz的示意圖。圖6所示的比較例的臂與上述實(shí)施例的臂49不同，具有圓弧面狀關(guān)閉側(cè)接觸面510z。圖6中所示的黑點(diǎn)表示關(guān)閉側(cè)接觸面510z與臂嵌合槽54的壁面接觸的接觸部cz。在圖6中圖示了臂49從圖4中單點(diǎn)劃線所示的配置位置經(jīng)由基準(zhǔn)配置轉(zhuǎn)動(dòng)至雙點(diǎn)劃線所示的配置位置時(shí)的接觸部cz的運(yùn)動(dòng)。

在圖6所示的比較例的臂向關(guān)閉方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與實(shí)施例的接觸部c移動(dòng)的距離相比較，接觸部cz在關(guān)閉側(cè)接觸面510z上移動(dòng)的距離相對(duì)變小。

在比較例的臂向關(guān)閉方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，接觸部cz在臂嵌合槽54的壁面上沿協(xié)調(diào)環(huán)52的徑向往復(fù)移動(dòng)。更具體而言，在比較例的臂的嵌合部從處于臂嵌合槽54b內(nèi)的狀態(tài)向關(guān)閉方向轉(zhuǎn)動(dòng)至基準(zhǔn)配置時(shí)，接觸部cz在臂嵌合槽54的壁面上從協(xié)調(diào)環(huán)52的徑向內(nèi)側(cè)朝向外側(cè)移動(dòng)。之后，在比較例的臂的嵌合部從基準(zhǔn)配置向關(guān)閉方向轉(zhuǎn)動(dòng)至處于臂嵌合槽54c內(nèi)的狀態(tài)時(shí)，接觸部cz在臂嵌合槽54的壁面從協(xié)調(diào)環(huán)52的徑向外側(cè)朝向內(nèi)側(cè)移動(dòng)。

比較例的臂的關(guān)閉側(cè)接觸面510z具有圓弧形狀，因此具有相同曲率。即便比較例的臂繞支軸轉(zhuǎn)動(dòng)，關(guān)閉側(cè)接觸面510與臂嵌合槽54的壁面接觸的接觸面積也是恒定的。因此，伴隨比較例的對(duì)臂轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力增大，作用于關(guān)閉側(cè)接觸面510z與臂嵌合槽54的壁面之間的壓力增大。

圖7是表示臂的旋轉(zhuǎn)角度與關(guān)閉側(cè)接觸面的接觸部的曲率半徑間的關(guān)系的圖表。圖7中的橫軸表示實(shí)施例和比較例的臂繞支軸的旋轉(zhuǎn)角度。將臂處于基準(zhǔn)配置時(shí)的旋轉(zhuǎn)角度設(shè)為0。將臂相對(duì)于基準(zhǔn)配置向關(guān)閉方向旋轉(zhuǎn)時(shí)的旋轉(zhuǎn)角度設(shè)為正旋轉(zhuǎn)角度。將臂相對(duì)于基準(zhǔn)配置向打開方向旋轉(zhuǎn)時(shí)的旋轉(zhuǎn)角度設(shè)為負(fù)旋轉(zhuǎn)角度。圖7中的縱軸表示臂的嵌合部的關(guān)閉側(cè)接觸面與臂嵌合槽的壁面接觸的接觸部處的關(guān)閉側(cè)接觸面的曲率半徑。

在圖7以及后述圖8、圖9中，用實(shí)線表示與實(shí)施例的臂49相關(guān)的圖表，用虛線表示與圖6所示的比較例的臂相關(guān)的圖表。

如上所述，伴隨實(shí)施例的臂49向關(guān)閉方向轉(zhuǎn)動(dòng)，關(guān)閉側(cè)接觸面510的曲率變小。曲率半徑為曲率的倒數(shù)，因此，如圖7所示，伴隨實(shí)施例的臂49的旋轉(zhuǎn)角度增大，關(guān)閉側(cè)接觸面510的曲率半徑變大。與此相對(duì)，比較例的臂的關(guān)閉側(cè)接觸面510z為圓弧形狀，因此即便臂轉(zhuǎn)動(dòng)，曲率半徑也不發(fā)生變化，形成為恒定的值。

其結(jié)果是，在圖7所示的臂的旋轉(zhuǎn)角度變得最大時(shí)，實(shí)施例的關(guān)閉側(cè)接觸面510的曲率半徑變?yōu)楸容^例的關(guān)閉側(cè)接觸面510z的曲率半徑的2倍以上。如上所述，伴隨臂向關(guān)閉方向的旋轉(zhuǎn)角度增大，對(duì)臂轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力增大。在實(shí)施例的臂49中，伴隨對(duì)臂49轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力增大，關(guān)閉側(cè)接觸面510變?yōu)楦咏矫娴男螤?。在?shí)施例的臂49中，臂49向關(guān)閉方向的旋轉(zhuǎn)角度越大，與臂嵌合槽54的壁面接觸的關(guān)閉側(cè)接觸面510的面積越大。因此，在實(shí)施例的臂49中，抑制作用于關(guān)閉側(cè)接觸面510與臂嵌合槽54的壁面之間的壓力的增大。

圖8是表示臂旋轉(zhuǎn)角度、與從協(xié)調(diào)環(huán)52的旋轉(zhuǎn)中心至接觸部的距離的關(guān)系的圖表。圖8中的橫軸表示與圖7相同的臂繞支軸的旋轉(zhuǎn)角度。圖8中的縱軸表示圓環(huán)狀協(xié)調(diào)環(huán)52的中心、與臂的嵌合部的關(guān)閉側(cè)接觸面與臂嵌合槽的壁面相接觸的接觸部之間的距離。

伴隨實(shí)施例的臂49向關(guān)閉方向轉(zhuǎn)動(dòng)，接觸部c在臂嵌合槽54的壁面上從協(xié)調(diào)環(huán)52的徑向內(nèi)側(cè)朝向外側(cè)單方向移動(dòng)。另一方面，在比較例的臂向關(guān)閉方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，接觸部cz在臂嵌合槽54的壁面上沿協(xié)調(diào)環(huán)52的徑向往復(fù)移動(dòng)。

臂的嵌合部的關(guān)閉側(cè)接觸面與臂嵌合槽的壁面伴隨臂的轉(zhuǎn)動(dòng)而滑動(dòng)。在實(shí)施例的臂49中，臂嵌合槽54的壁面中的伴隨臂49向關(guān)閉方向的轉(zhuǎn)動(dòng)而相對(duì)于關(guān)閉側(cè)接觸面510滑動(dòng)的范圍更大。如比較例那樣，若接觸部cz在臂嵌合槽54的壁面上往復(fù)移動(dòng)，則在臂嵌合槽54的壁面的更小的范圍內(nèi)，臂嵌合槽54的壁面相對(duì)于關(guān)閉側(cè)接觸面滑動(dòng)。因此，在實(shí)施例中，相對(duì)于比較例而言，避免了在臂嵌合槽54的壁面上的局部滑動(dòng)的產(chǎn)生。

圖9是表示臂旋轉(zhuǎn)角度、與接觸部相對(duì)于臂嵌合槽的壁面的滑動(dòng)距離的關(guān)系的圖表。圖9中的橫軸表示與圖7相同的臂繞支軸的旋轉(zhuǎn)角度。圖9中的縱軸表示在臂繞支軸旋轉(zhuǎn)5°的期間關(guān)閉側(cè)接觸面相對(duì)于臂嵌合槽的壁面滑動(dòng)的距離。

如上所述，在實(shí)施例中，在臂49向關(guān)閉方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，接觸部c向一個(gè)方向移動(dòng)。在比較例中，在臂向關(guān)閉方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，接觸部cz往復(fù)移動(dòng)。在實(shí)施例中，在臂旋轉(zhuǎn)角度為正的范圍內(nèi)，接觸部c在關(guān)閉側(cè)接觸面510上從近位緣511側(cè)朝向遠(yuǎn)位緣512側(cè)移動(dòng)，在臂嵌合槽54的壁面上從徑向內(nèi)側(cè)朝向外側(cè)移動(dòng)。在比較例中，在臂旋轉(zhuǎn)角度為正的范圍內(nèi)，接觸部cz在關(guān)閉側(cè)接觸面510z上從近位緣側(cè)朝向遠(yuǎn)位緣側(cè)移動(dòng)，在臂嵌合槽54的壁面上從徑向外側(cè)朝向內(nèi)側(cè)移動(dòng)。

在實(shí)施例中，在臂旋轉(zhuǎn)角度為正的范圍內(nèi)，接觸部c在關(guān)閉側(cè)接觸面510上移動(dòng)的方向、與接觸部c在臂嵌合槽54的壁面上移動(dòng)的方向一致。因此，在實(shí)施例中，關(guān)閉側(cè)接觸面510相對(duì)于臂嵌合槽54的壁面形成的相對(duì)移動(dòng)成為接近純滾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)。另一方面，在比較例中，在臂旋轉(zhuǎn)角度為正的范圍內(nèi)，接觸部cz在關(guān)閉側(cè)接觸面510z上移動(dòng)的方向、與接觸部cz在臂嵌合槽54的壁面上移動(dòng)的方向不同。其結(jié)果是，在實(shí)施例中，相對(duì)于比較例而言，關(guān)閉側(cè)接觸面510相對(duì)于臂嵌合槽54的壁面形成的滑動(dòng)大幅度減少。

雖還存在與上述說(shuō)明局部重復(fù)的部分，但以下列舉本實(shí)施方式的特征結(jié)構(gòu)。如圖2所示，本實(shí)施方式的臂49被設(shè)置為能夠以支軸47為中心轉(zhuǎn)動(dòng)。在協(xié)調(diào)環(huán)52形成有臂嵌合槽54。如圖3所示，臂49具有關(guān)閉側(cè)接觸面510和打開側(cè)接觸面520。關(guān)閉側(cè)接觸面510和打開側(cè)接觸面520與臂嵌合槽54的壁面接觸。關(guān)閉側(cè)接觸面510伴隨遠(yuǎn)離支軸47，而曲率變小。

在本實(shí)施方式中，在臂49向關(guān)閉方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，伴隨對(duì)臂49轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力增大，關(guān)閉側(cè)接觸面510與臂嵌合槽54的壁面接觸的面積增大。由此，抑制作用于關(guān)閉側(cè)接觸面510與臂嵌合槽54的壁面之間的壓力的增大。另外，在臂49向關(guān)閉方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)臂嵌合槽54的壁面相對(duì)于關(guān)閉側(cè)接觸面510形成的滑動(dòng)、和關(guān)閉側(cè)接觸面510相對(duì)于臂嵌合槽54的壁面形成的滑動(dòng)減少。因此，在本實(shí)施方式中，能夠同時(shí)降低臂49的關(guān)閉側(cè)接觸面510、與該關(guān)閉側(cè)接觸面510接觸的臂嵌合槽54的壁面之間的磨損。

通過(guò)優(yōu)化臂49的關(guān)閉側(cè)接觸面510的形狀，能夠降低臂49和協(xié)調(diào)環(huán)52的磨損，因此無(wú)需在臂49和協(xié)調(diào)環(huán)52進(jìn)行滑動(dòng)的表面形成硬質(zhì)皮膜等的表面處理。由此，能夠避免伴隨表面處理而產(chǎn)生的成本的增加，另外，能夠避免在產(chǎn)生了超過(guò)皮膜的厚度的磨損時(shí)磨損急劇進(jìn)展的情況。

另外，如圖3所示，打開側(cè)接觸面520伴隨離開支軸47，而曲率變大。臂嵌合槽54的供關(guān)閉側(cè)接觸面510接觸的關(guān)閉側(cè)槽壁面、與臂嵌合槽54的供打開側(cè)接觸面520接觸的打開側(cè)槽壁面形成為平行，能夠迎合與平行的臂嵌合槽54的壁面的方式，選擇適當(dāng)?shù)拇蜷_側(cè)接觸面520的形狀。

另外，如圖3所示，關(guān)閉側(cè)接觸面510伴隨離開支軸47而曲率連續(xù)變小。通過(guò)將關(guān)閉側(cè)接觸面510形成為光滑的曲面形狀，能夠避免關(guān)閉側(cè)接觸面510與臂嵌合槽54的壁面間的接觸面積局部驟增，因此能夠可靠地降低臂49和臂嵌合槽54的磨損。

應(yīng)予說(shuō)明，在參照?qǐng)D3說(shuō)明的臂49中，關(guān)閉側(cè)接觸面510與打開側(cè)接觸面520經(jīng)由平面狀內(nèi)側(cè)表面530和外側(cè)表面540連結(jié)。在臂的嵌合部，可以不形成平面狀內(nèi)側(cè)表面和外側(cè)表面，也可以連續(xù)形成關(guān)閉側(cè)接觸面和打開側(cè)接觸面。

在實(shí)施方式中，雖優(yōu)化了關(guān)閉側(cè)接觸面510的形狀，但也可以將打開側(cè)接觸面520形成為相同的形狀。在該情況下，與上述關(guān)閉側(cè)接觸面510相同，發(fā)揮能夠降低與臂嵌合槽54的壁面的磨損的作用效果。

雖如以上那樣對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，此次公開的實(shí)施方式在全部方面均為例示，其應(yīng)被考慮為并非是限制性的描述。本發(fā)明的保護(hù)范圍并非是上述說(shuō)明而是如權(quán)利要求書所示，意圖包括與權(quán)利要求書等同的技術(shù)思想和范圍內(nèi)的全部變更。