可变喷嘴机构及可变容量式涡轮增压器

摘要

第一环状部件的内周缘由多个第一内缘部和多个第二内缘部构成，多个第一内缘部在涡轮转子的周向上属于存在支承孔的角度范围，多个第二内缘部在涡轮转子的周向上属于不存在支承孔的角度范围，多个第二内缘部中的至少一个第二内缘部具有朝着涡轮转子的径向上的外侧凹陷、且从排气侧沿涡轮转子的轴向延伸的凹部。

权利要求

1.一种可变容量式涡轮增压器的可变喷嘴机构，其中，具备：第一环状部件；

第二环状部件，其与所述第一环状部件相向地设置，在与所述第一环状部件之间形成用于将排气从所述涡轮增压器的形成于涡轮转子的外周侧的涡形流路导入所述涡轮转子的环状的排气流路；

多个喷嘴叶片，其被所述第一环状部件可转动地支承，构成为能够调节所述排气流路的流路面积；

所述第一环状部件具有用于可转动地支承所述多个喷嘴叶片、且沿所述涡轮转子的周向隔开间隔地设置的多个支承孔，所述第一环状部件的内周缘由多个第一内缘部和多个第二内缘部构成，所述多个第一内缘部在所述涡轮转子的周向上属于存在所述支承孔的角度范围，所述多个第二内缘部在所述涡轮转子的周向上属于不存在所述支承孔的角度范围，所述多个第二内缘部中的至少一个第二内缘部具有朝着所述涡轮转子的径向上的外侧凹陷、且从所述排气流路侧沿所述涡轮转子的轴向延伸的凹部。

2.如权利要求1所述的可变喷嘴机构，其中，所述凹部在所述涡轮转子的周向上形成于不存在所述支承孔的角度范围的中心位置。

3.如权利要求1或2所述的可变喷嘴机构，其中，从所述涡轮转子的轴向观察，所述凹部形成为圆弧状。

4.如权利要求1或2所述的可变喷嘴机构，其中，从所述涡轮转子的轴向观察，所述凹部形成为直线状。

5.如权利要求1或2所述的可变喷嘴机构，其中，所述内周缘在所述排气流路侧具有朝着所述涡轮转子的径向内侧凸出的环状凸部，所述凹部形成于所述环状凸部。

6.如权利要求5所述的可变喷嘴机构，其中，所述凹部在所述涡轮转子的轴向上遍及所述环状凸部的厚度的60％以上的范围而形成。

7.如权利要求1或2所述的可变喷嘴机构，其中，所述凹部形成为沿所述涡轮转子的轴向贯通所述第一环状部件。

8.如权利要求1或2所述的可变喷嘴机构，其中，所述内周缘中的、连接所述第一环状部件的与所述第二环状部件相向的面和所述第一环状部件的内周面的连接部分，在所述涡轮转子的周向上的不存在所述凹部的角度范围内具有R形状。

9.如权利要求1或2所述的可变喷嘴机构，其中，在所述多个第二内缘部的各个，形成有朝着所述涡轮转子的径向上的外侧凹陷的凹部。

10.如权利要求1或2所述的可变喷嘴机构，其中，在所述内周缘交替地形成有以朝着所述涡轮转子的径向上的外侧凹陷的方式弯曲的凹部、和与弯曲的所述凹部平滑地连接且以朝着所述涡轮转子的径向上的内侧凸出的方式弯曲的凸部，在所述多个第二内缘部的各个，分别形成有一个所述凹部。

11.一种可变容量式涡轮增压器，其中，具备：涡轮转子；

涡轮壳体，其收纳所述涡轮转子，形成供来自发动机的排气流入的涡形流路；

权利要求1～10中任一项所述的可变喷嘴机构；

通过所述涡形流路后的排气经由所述可变喷嘴机构向所述涡轮转子供给。

说明书

可变喷嘴机构及可变容量式涡轮增压器

技术领域

[0001] 本发明涉及可变喷嘴机构及可变容量式涡轮增压器。

背景技术

[0002] 可变容量式涡轮增压器的可变喷嘴机构是如下的机构，即，通过调节涡轮壳体内的排气流路面积，改变流向涡轮叶片的废气的流速或压力来提升增压效果。

[0003] 如图19所示，可变喷嘴机构通常具备：第一环状部件012；第二环状部件14，与第一环状部件相向地设置，在与第一环状部件之间形成用于将排气从涡轮增压器的形成于涡轮转子2的外周侧的涡形流路10导入涡轮转子的环状的排气流路24；多个喷嘴叶片16，以可调节排气流路的流路面积的方式，可转动地设于第一环状部件与第二环状部件之间。

[0004] 专利文献1中公开了如下的内容，即，在具备可变喷嘴机构的涡轮增压器中，在喷嘴环(相当于上述第一环状部件的部件)的周围具有用于分隔涡形流路和连杆室的环状的分隔壁部件，通过与涡轮壳体不同的部件构成环状的分隔壁部件，由此，防止在分隔壁部件产生的裂纹传到涡轮壳体。

[0005] 现有技术文献

[0006] 专利文献

[0007] 专利文献1：(日本)特开2015－34470号公报

发明内容

[0008] 发明所要解决的课题

[0009] 但是，可变喷嘴机构的第一环状部件012暴露于在排气流路24流动的高温排气中，故而，由于在排气流路24流动的排气的温度或流量随着发动机的输出变动而发生变化，造成第一环状部件012的温度分布及热应力分布发生变化。

[0010] 本发明人分析了从上述第一环状部件012的加热过渡时起、直至冷却过渡时的期间内的第一环状部件012的内周缘026的金属温度和应力的变动。在图20及图21中表示分析结果。

[0011] 图20是表示在第一环状部件012的冷却过渡时的、第一环状部件012的内周缘026的应力分布的一例的图。图21是表示图20中的内周缘026的部位Q的金属温度和应力的变动的一例的图。

[0012] 如图20及图21所示，在第一环状部件012的加热过渡时或冷却过渡时，由于第一环状部件012的温度分布的不均匀性，造成在第一环状部件012的内周缘026产生高的热应力。因此，热疲劳裂纹有时因该热应力反复产生，而从第一环状部件012的内周缘026产生并扩散。另外，在用于可转动地支承多个喷嘴叶片16的多个支承孔30设于第一环状部件012的情况下，如图22所示，有时会产生从第一环状部件012的内周缘026贯通至第一环状部件012的支承孔30的贯通裂纹Cr。当这种贯通裂纹Cr产生时，可能会对喷嘴叶片16的转动动作或排气流路24的气流带来影响。

[0013] 特别地，与针对柴油发动机的涡轮增压器相比，针对汽油发动机的涡轮增压器的排气温度较高，故而，热应力容易变大，热疲劳裂纹容易产生。

[0014] 另外，当为了抑制热疲劳裂纹的产生，而由高温疲劳强度高的镍基合金形成第一环状部件012时，会导致高成本化，产品的价格竞争力降低。

[0015] 针对上述问题，在专利文献1中，对用于抑制上述第一环状部件的内周缘附近的疲劳损伤的产生的结构未作任何公开，甚至未公开在该内周缘附近产生疲劳损伤之类的课题。

[0016] 本发明是鉴于上述那样现有的课题而设立的，其目的在于，提供一种与可变喷嘴机构的形成排气流路的第一环状部件相关、能够抑制从内周缘向支承孔贯通那样的疲劳裂纹的产生的可变喷嘴机构、以及具备该可变喷嘴机构的可变容量式涡轮增压器。

[0017] 用于解决课题的技术方案

[0018] (1)本发明的至少一实施方式提供一种可变容量式涡轮增压器的可变喷嘴机构，其中，具备：第一环状部件；第二环状部件，其与所述第一环状部件相向地设置，在与所述第一环状部件之间形成用于将排气从所述涡轮增压器的形成于涡轮转子的外周侧的涡形流路导入所述涡轮转子的环状的排气流路；多个喷嘴叶片，其被所述第一环状部件可转动地支承，构成为能够调节所述排气流路的流路面积；所述第一环状部件具有用于可转动地支承所述多个喷嘴叶片、且沿所述涡轮转子的周向隔开间隔地设置的多个支承孔，所述第一环状部件的内周缘由多个第一内缘部和多个第二内缘部构成，所述多个第一内缘部在所述涡轮转子的周向上属于存在所述支承孔的角度范围，所述多个第二内缘部在所述涡轮转子的周向上属于不存在所述支承孔的角度范围，所述多个第二内缘部中的至少一个第二内缘部具有朝着所述涡轮转子的径向上的外侧凹陷、且从所述排气流路侧沿所述涡轮转子的轴向延伸的凹部。

[0019] 根据上述(1)所记载的可变喷嘴机构，能够使应力集中于在属于不存在支承孔的角度范围的第二内缘部形成的凹部，故而，能够降低在属于存在支承孔的角度范围的第一内缘部产生的热应力。由此，能够抑制从内周缘向支承孔贯通那样的疲劳裂纹的产生。

[0020] (2)在若干实施方式中，在上述(1)所记载的可变喷嘴机构中，所述凹部在所述涡轮转子的周向上形成于不存在所述支承孔的角度范围的中心位置。

[0021] 根据上述(2)所记载的可变喷嘴机构，应力集中的凹部形成于远离支承孔的位置，故而，能够在属于存在支承孔的角度范围的第一内缘部有效地降低热应力。由此，能够有效地抑制从内周缘向支承孔贯通那样的疲劳裂纹的产生。

[0022] (3)在若干实施方式中，在上述(1)或(2)所记载的的可变喷嘴机构中，从所述涡轮转子的轴向观察，所述凹部形成为圆弧状。

[0023] 根据上述(3)所记载的可变喷嘴机构，在圆弧状的凹部内产生较均匀的应力，故而，能够抑制来自凹部的裂纹的产生。另外，该圆弧状的凹部例如能够通过机械加工、塑性加工、铸造等形成。

[0024] (4)在若干实施方式中，在上述(1)或(2)所记载的可变喷嘴机构中，从所述涡轮转子的轴向观察，所述凹部形成为直线状。

[0025] 上述(4)所记载的凹部例如能够通过机械加工、塑性加工、铸造等形成，但容易形成例如通过机械加工实现的凹部。

[0026] (5)在若干实施方式中，在上述(1)～(4)中任一项所记载的可变喷嘴机构中，所述内周缘在所述排气流路侧具有朝着所述涡轮转子的径向内侧凸出的环状凸部，所述凹部形成于所述环状凸部。

[0027] 根据上述(5)所记载的可变喷嘴机构，在内周缘具有环状凸部(例如，用于保持防止排气泄漏流出的背板的环状凸部)的情况下，虽然环状凸部在涡轮转子的轴向上的厚度容易变薄，但通过在环状凸部设置上述凹部，能够有效地抑制环状凸部的上述疲劳裂纹的产生。

[0028] (6)在若干实施方式中，在上述(5)所记载的可变喷嘴机构中，所述凹部在所述涡轮转子的轴向上遍及所述环状凸部的厚度的60％以上的范围而形成。

[0029] 根据上述(6)所记载的可变喷嘴机构，在属于存在支承孔的角度范围的第一内缘部，能够大幅降低应力范围，延长疲劳寿命。

[0030] (7)在若干实施方式中，在上述(1)～(6)所记载的可变喷嘴机构中，所述凹部形成为沿所述涡轮转子的轴向贯通所述第一环状部件。

[0031] 根据上述(7)的记载，能够以简单的结构抑制从内周缘向支承孔贯通那样的疲劳裂纹的产生。该凹部例如能够通过机械加工、塑性加工、铸造等形成。

[0032] (8)在若干实施方式中，在上述(1)～(7)中任一项所记载的可变喷嘴机构中，所述内周缘中的、连接所述第一环状部件的与所述第二环状部件相向的面和所述第一环状部件的内周面的连接部分，在所述涡轮转子的周向上的不存在所述凹部的角度范围内具有R形状。

[0033] 根据上述(8)所记载的可变喷嘴机构，通过设置R形状，能够降低在内周缘中属于不存在凹部的角度范围的部分产生的应力，故而，能够抑制来自内周缘的疲劳裂纹的产生。

[0034] (9)在若干实施方式中，在上述(1)～(8)中任一项所记载的可变喷嘴机构中，在所述多个第二内缘部的各个，形成有朝着所述涡轮转子的径向上的外侧凹陷的凹部。

[0035] 根据上述(9)所记载的可变喷嘴机构，根据该结构，能够降低所有的第一内缘部的热应力，能够抑制从内周缘向支承孔贯通那样的疲劳裂纹的产生。

[0036] (10)在若干实施方式中，在上述(1)或(2)中任一项所记载的可变喷嘴机构中，在所述内周缘交替地形成有以朝着所述涡轮转子的径向上的外侧凹陷的方式弯曲的凹部、和与弯曲的所述凹部平滑地连接且以朝着所述涡轮转子的径向上的内侧凸出的方式弯曲的凸部，在所述多个第二内缘部的各个，分别形成有一个所述凹部。

[0037] 根据上述(10)所记载的可变喷嘴机构，根据该结构，能够降低所有的第一内缘部的热应力，能够有效地抑制从内周缘向支承孔贯通那样的疲劳裂纹的产生。另外，由于以朝着径向上的外侧凹陷的方式弯曲的凹部、和以朝着径向上的内侧凸出的方式弯曲的凸部平滑地连接，故而，连接凹部和除凹部以外的部分的连接部位不会成为构造上的弱部，耐久性优良。具有这种形状的第一环状部件例如能够通过铸造而容易地制造。

[0038] (11)本发明的至少一实施方式提供一种可变容量式涡轮增压器，其中，具备：涡轮转子；涡轮壳体，其收纳所述涡轮转子，形成供来自发动机的排气流入的涡形流路；上述(1)～(10)中任一项所记载的可变喷嘴机构；通过所述涡形流路后的排气经由所述可变喷嘴机构向所述涡轮转子供给。

[0039] 根据上述(11)所记载的可变容量式涡轮增压器，可抑制从内周缘向支承孔贯通那样的疲劳裂纹的产生，故而，能够削减为了第一环状部件的维修或更换等进行的维护所需的劳力和时间。

[0040] 发明效果

[0041] 根据本发明的至少一个实施方式，可提供与可变喷嘴机构的形成排气流路的第一环状部件相关、能够抑制从内周缘向支承孔贯通那样的疲劳裂纹的产生的可变喷嘴机构、以及具备该可变喷嘴机构的可变容量式涡轮增压器。

附图说明

[0042] 图1是示意性地表示本发明一实施方式的可变容量式涡轮增压器100的沿旋转轴线的剖面的一部分的图；

[0043] 图2是从排气流路24侧沿涡轮转子2的轴向观察一实施方式的第一环状部件12(12A)的图；

[0044] 图3是从排气流路24侧沿涡轮转子2的轴向观察一实施方式的第一环状部件12(12A)的图；

[0045] 图4是第一环状部件12(12A)的局部放大图；

[0046] 图5是表示第一环状部件12(12A)的一部分的立体图；

[0047] 图6是从排气流路24侧沿涡轮转子2的轴向观察一实施方式的第一环状部件12(12B)的图；

[0048] 图7是从排气流路24侧沿涡轮转子2的轴向观察一实施方式的第一环状部件12(12B)的图；

[0049] 图8是第一环状部件12(12B)的局部放大图；

[0050] 图9是表示第一环状部件12(12B)的一部分的立体图；

[0051] 图10是表示在冷却过渡时在第一环状部件12(12A)产生的热应力的一例的应力分布图；

[0052] 图11是对于现有方式(未设有上述凹部28的第一环状部件012)和实施方式(设有上述凹部28的第一环状部件12(12A))，表示在属于角度范围A的第一内缘部26a的同一部位Q(参照图10及图21)产生的应力的时间变化的应力历程图；

[0053] 图12是表示在冷却过渡时(例如，排气流路24的排气温度或排气流量因发动机输出的下降而下降时)在第一环状部件12(12B)上产生的热应力的一例的应力分布图；

[0054] 图13A是表示第一环状部件12(12B)的示例1的凹部28的形成范围的剖面图；

[0055] 图13B是表示第一环状部件12(12B)的示例2的凹部28的形成范围的剖面图；

[0056] 图13C是表示第一环状部件12(12B)的示例3的凹部28的形成范围的剖面图；

[0057] 图13D是表示第一环状部件12(12B)的示例4的凹部28的形成范围的剖面图；

[0058] 图14是表示第一环状部件12(12A、12B)的剖面结构的一例的图；

[0059] 图15是用于说明涡轮转子2的周向上的角度范围D的图；

[0060] 图16是从排气流路24侧沿涡轮转子2的轴向观察一实施方式的第一环状部件12(12C)的图；

[0061] 图17A是从排气流路24侧沿涡轮转子2的轴向观察一实施方式的第一环状部件12(12Da)的一部分的图；

[0062] 图17B是从排气流路24侧沿涡轮转子2的轴向观察一实施方式的第一环状部件12(12Db)的一部分的图；

[0063] 图18是从排气流路24侧沿涡轮转子2的轴向观察一实施方式的第一环状部件12(12E)的图；

[0064] 图19是示意性地表示现有的可变容量式涡轮增压器的沿旋转轴线的剖面的一部分的图；

[0065] 图20是表示在第一环状部件012的冷却过渡时的、第一环状部件012的内周缘026的应力分布的一例的图；

[0066] 图21是表示图20中的内周缘026的部位Q处的金属温度和应力的变动的一例的图；

[0067] 图22是表示从第一环状部件012的内周缘026贯通至第一环状部件012的支承孔30的贯通裂纹Cr的图。

具体实施方式

[0068] 以下，参照附图对本发明的数个实施方式进行说明。其中，作为实施方式所记载或图示的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等并非表示将本发明的范围限定于此，只不过是单纯的说明例。

[0069] 例如，“在某一方向上”、“沿着某一方向”、“平行”、“正交”“中心”、“同心”或“同轴”等表示相对的或绝对的配置的表述不仅严格地表示这种配置，还表示具有公差、或可得到相同功能的程度的角度或距离而进行相对位移的状态。

[0070] 例如，“相同”、“相等”及“均质”等表示事物相等的状态的表述不仅严格地表示相等的状态，还表示存在公差、或可得到相同功能的程度的差的状态。

[0071] 例如，四边形状或圆筒形状等表示形状的表述不仅表示几何学的严格意义上的四边形状或圆筒形状等形状，还表示在可得到相同效果的范围内包含凹凸部或倒角部等的形状。

[0072] 另一方面，“包括”、“具有”、“具备”、“包含”或“含有”某一构成要件之类的表述并非将其它结构要素的存在除外的排他性的表现。

[0073] 图1是示意性地表示本发明一实施方式的可变容量式涡轮增压器100的沿旋转轴线O的剖面的一部分的图。

[0074] 可变容量式涡轮增压器100具备：与未图示的压缩机同轴地设置的涡轮转子2、收纳涡轮转子2的涡轮壳体4、收纳可旋转地对涡轮转子2进行支承的未图示轴承的轴承壳体6、设于涡轮壳体4与轴承壳体6之间的可变喷嘴机构8。

[0075] 在涡轮壳体4，在涡轮转子2的外周侧形成有涡形流路10，来自未图示的发动机的排气在通过涡形流路10后，经由可变喷嘴机构8供给至涡轮转子2。

[0076] 可变喷嘴机构8具备：第一环状部件12(喷嘴装配部)、第二环状部件14(喷嘴板)、多个喷嘴叶片16、多个杆板18、驱动环20及多个喷嘴支承件20、背板23。

[0077] 第一环状部件12是设于涡轮转子2的外周侧的环状板，构成为可转动地支承多个喷嘴叶片16。在第一环状部件12上设有多个支承孔30(通孔)，多个支承孔30用于分别可转动地支承多个喷嘴叶片16的轴部16a。多个支承孔30沿涡轮转子2的周向隔开间隔设置。

[0078] 第二环状部件14是与第一环状部件12相向地设置的环状板，构成为在与第一环状部件12之间形成用于将排气从涡形流路10导入涡轮转子2的环状的排气流路24。

[0079] 第一环状部件12构成排气流路24的轮毂侧壁32，第二环状部件14构成排气流路24的护罩侧壁34。喷嘴支承件22的一端侧插入在第一环状部件12上形成的通孔36，喷嘴支承件22的另一端侧插入在第二环状部件14上形成的通孔38，第一环状部件12和第二环状部件14通过多个喷嘴支承件22连结。

[0080] 第一环状部件12的内周缘26在排气流路24侧具有朝着涡轮转子2的径向内侧凸出的环状凸部42。在涡轮转子2的背面与轴承壳体6之间设有背板23，以使从排气流路24流向涡轮转子2的排气不会通过第一环状部件12的内周侧向第一环状部件12的背侧(排气流路24的相反侧)漏出。以在轴向上的一端侧与环状凸部42抵接，在轴向上的另一端侧与轴承壳体6抵接的方式，设置背板23。

[0081] 多个喷嘴叶片16配置于第一环状部件12与第二环状部件14之间，可转动地被第一环状部件12的支承孔30支承。可变喷嘴机构8构成为，通过改变多个喷嘴叶片16的叶片角，调节排气流路24的流路面积。

[0082] 在该可变喷嘴机构8中，通过从未图示的执行机构传来的驱动力来驱动驱动环20使其旋转。当驱动环20转动时，与驱动环20卡合的杆板18使喷嘴叶片16的轴部16a转动，其结果，喷嘴叶片16转动而该喷嘴叶片16的叶片角发生变化。

[0083] 图2是从排气流路24侧沿涡轮转子2的轴向观察一实施方式的第一环状部件12(12A)的图。图3是从排气流路24侧沿涡轮转子2的轴向观察一实施方式的第一环状部件12(12A)的图。图4是第一环状部件12(12A)的局部放大图。图5是表示第一环状部件12(12A)的一部分的立体图。图6是从排气流路24侧沿涡轮转子2的轴向观察一实施方式的第一环状部件12(12B)的图。图7是从排气流路24侧沿涡轮转子2的轴向观察一实施方式的第一环状部件12(12B)的图。图8是第一环状部件12(12B)的局部放大图。图9是表示第一环状部件12(12B)的一部分的立体图。需要说明的是，在图2、图3、图6及图7中，为了便于说明而省略上述通孔36、38。

[0084] 在若干实施方式中，例如，如图3及图7所示，第一环状部件12(12A、12B)的内周缘26由多个第一内缘部26a和多个第二内缘部26b构成，多个第一内缘部26a在涡轮转子2的周向上属于存在支承孔30的角度范围A，多个第二内缘部26b在涡轮转子2的周向上属于不存在支承孔30的角度范围B。

[0085] 另外，例如，如图3及图7所示，多个第二内缘部26b中的至少一个第二内缘部26b(图中所例示的方式中为多个第二内缘部26b的每一个)具有朝着涡轮转子2的径向上的外侧凹陷的凹部28。凹部28与排气流路24相邻地设置，从排气流路24侧沿涡轮转子2的轴向延伸。

[0086] 根据该结构，能够使应力集中于在属于不存在支承孔30的角度范围B的第二内缘部26b形成的凹部28，故而，与在内周缘26不具有凹部28的现有结构相比，能够降低在属于存在支承孔30的角度范围A的第一内缘部26a产生的热应力。由此，能够抑制从内周缘26向支承孔30贯通那样的疲劳裂纹的产生。因此，在涡轮增压器100是用于汽油发动机的涡轮增压器的情况下，即使第一环状部件12由不锈钢而非Ni基合金形成，也能够抑制从内周缘26向支承孔30贯通那样的疲劳裂纹的产生。

[0087] 在一实施方式中，例如，如图2～图5所示，从涡轮转子2的轴向观察，凹部28各自形成为圆弧状。根据该结构，在圆弧状的凹部28内产生较均匀的应力，故而，能够抑制来自凹部28的裂纹的产生。

[0088] 在一实施方式中，例如，如图6～图9所示，从涡轮转子2的轴向观察，凹部28各自形成为直线状(方形状)。根据该结构，容易形成例如由机械加工实现的凹部28。

[0089] 在若干实施方式中，例如，如图4及图8所示，在涡轮转子2的周向上，凹部28各自形成于不存在支承孔30的角度范围B的中心位置P。也就是说，在涡轮转子2的周向上的存在凹部28的角度范围C中，凹部28各自形成于如下的位置，即，包含涡轮转子2的周向上的上述角度范围B的中心位置P在内的位置。

[0090] 根据该结构，应力集中的凹部28形成于远离支承孔30的位置，故而，在属于存在支承孔30的角度范围A的第一内缘部26a，能够有效地降低热应力。

[0091] 在若干实施方式中，例如，如图1、图5及图9所示，凹部28各自形成于环状凸部42。

[0092] 在内周缘26具有用于设置背板23(参照图1)的环状凸部42的情况下，环状凸部42在涡轮转子2的轴向上的厚度容易变薄。即使在这种情况下，通过上述那样地在环状凸部42设置凹部28，也能够抑制从内周缘26的环状凸部42向支承孔30贯通那样的疲劳裂纹的产生。

[0093] 在一实施方式中，例如，如图5所示，凹部28各自以如下的方式形成，即，沿涡轮转子2的轴向贯通第一环状部件12的环状凸部42。根据该结构，能够以简单的结构抑制从内周缘26向支承孔30贯通那样的疲劳裂纹的产生。

[0094] 这里，说明在涡轮增压器100运转时，在第一环状部件12(12A)上产生的热应力的分析结果。图10是表示在第一环状部件12(12A)的冷却过渡时(例如，排气流路24的排气温度或排气流量因发动机输出的下降而下降时)，在第一环状部件12(12A)产生的热应力的一例的应力分布图。

[0095] 如图10所示，在第一环状部件12(12A)，应力集中于上述凹部28，故而，与图21等所示的现有方式(未设有上述凹部28的第一环状部件012)相比，在属于存在支承孔30的角度范围A(参照图3)的第一内缘部26a，能够降低热应力。由此，能够抑制从内周缘26向支承孔30贯通那样的疲劳裂纹的产生。

[0096] 图11是对于图21等所示的现有方式和上述实施方式(设有上述凹部28的第一环状部件12(12A))，表示在第一内缘部26a的同一部位Q(参照图10及图21)产生的应力的时间变化的应力历程图。在图11中，表示从第一环状部件的加热过渡时(例如，排气流路的排气温度或排气流量因发动机输出的上升而上升时)直至冷却过渡时(例如，排气流路的排气温度或排气流量因发动机输出的下降而下降时)的期间内的上述应力的时间变化。

[0097] 如图11所示，在第一环状部件的加热过渡时，在内周缘26产生负的应力(即在上述第一内缘部26a产生压缩应力)，在冷却过渡时产生正的应力(即在上述第一内缘部26a产生拉伸应力)。如图11所示，根据实施方式，与现有方式相比，能够减小属于第一内缘部26a的同一部位Q处的应力的最大值与最小值之差即应力范围S。因此，能够延长上述第一内缘部26a的疲劳寿命，能够有效地抑制从内周缘26向支承孔30贯通那样的疲劳裂纹的产生。

[0098] 需要说明的是，根据本申请发明人的分析结果，在对第一环状部件12(12A)的上述部位Q(参照图10)进行应力范围S及疲劳寿命X的分析时，从其结果确认到如下事项，即，与上述现有方式相比，能够将上述应力范围S减小10％左右，并且能够将疲劳寿命X延长至1.4倍。

[0099] 接着，说明在涡轮增压器100运转时，在第一环状部件12(12B)产生的热应力的分析结果。

[0100] 图12是表示在第一环状部件12(12B)的冷却过渡时(例如，排气流路24的排气温度或排气流量因发动机输出的下降而下降时)在第一环状部件12(12B)产生的热应力的一例的应力分布图。

[0101] 如图12所示，在第一环状部件12(12B)中，应力集中于上述凹部28，故而，与图21所示的现有结构相比，在属于存在支承孔30的角度范围A的第一内缘部26a，能够降低热应力。由此，能够有效地抑制从内周缘26向支承孔30贯通那样的疲劳裂纹的产生。

[0102] 需要说明的是，就第一环状部件12(12B)，如图13A～图13D所示，本申请发明人针对如下的四个示例，即，凹部28在涡轮转子2的径向上的长度L和凹部在涡轮转子2的轴向上的深度D不同的四个示例，算出了属于第一内缘部26a的同一部位Q处的应力的最大值与最小值之差即应力范围S、和疲劳寿命X。表1中表示就示例1～4所算出的应力范围S和疲劳寿命X。

[0103] 【表1】

[0104]  应力范围S 疲劳寿命X
现有方式 1.0 1.0
示例1 0.9 1.3
示例2 0.8 2.0
示例3 0.9 1.4
示例4 0.7 3.2

[0105] 如表1所示，在任一示例中，与现有方式(参照图21)相比，应力范围S变小，并能够延长疲劳寿命X。另外，在示例2及示例4的情况下(凹部28各自在涡轮转子2的轴向上遍及环状凸部42的厚度t的60％以上的范围D而形成的情况)，能够特别提升降低应力范围S、延长疲劳寿命X的效果。

[0106] 本发明不限于上述的实施方式，也包含对上述的实施方式增加变形的方式、或是将这些方式适当组合的方式。

[0107] 例如，如图14所示，内周缘26中的、连接第一环状部件12(12A、12B)的与第二环状部件14相向的面40和第一环状部件12的内周面46的连接部分48，也可以在涡轮转子2的周向上的不存在凹部28的角度范围D(参照图15)具有R形状。

[0108] 根据该结构，通过设置R形状，能够降低在内周缘26中属于上述角度范围D的部分产生的应力，能够抑制来自内周缘26的疲劳裂纹的产生。

[0109] 另外，在上述的第一环状部件12(12A、12B)，例示了在各第二内缘部26b形成有凹部28的方式。但是，本发明不限于该方式，也可以仅在多个第二内缘部26b中特定的第二内缘部26b形成有凹部28。例如，如图16所示，内周缘26所具有的凹部28的数量也可以是一个。

[0110] 另外，在上述的第一环状部件12(12A、12B)，例示了在各第二内缘部26b所形成的凹部28的数量为一个的方式。也就是说，例示了第二内缘部的数量(支承孔30的数量)和凹部28的数量相等的方式。但是，本发明不限于该方式，例如，如图17A及图17B所示，在各第二内缘部26b所形成的凹部28的数量也可以为两个、或是三个以上。

[0111] 另外，在上述的第一环状部件12(12A)，圆弧状的凹部28各自以沿涡轮转子2的轴向贯通第一环状部件12(12A)的方式形成，但圆弧状的凹部28各自也可以沿涡轮转子2的轴向不贯通第一环状部件12。该情况下，如对第一环状部件12(12B)所说明的，凹部28各自也可以在涡轮转子2的轴向上遍及环状凸部42的厚度的60％以上的范围而形成。

[0112] 另外，在第一环状部件12(12B)，直线状的凹部28各自以沿涡轮转子2的轴向不贯通第一环状部件12(12B)的方式形成，但直线状的凹部28各自也可以沿涡轮转子2的轴向贯通第一环状部件12(12B)的方式形成。

[0113] 另外，第一环状部件12也可以像例如如图18所示的第一环状部件12(12E)那样地构成。在图18所示的第一环状部件12(12E)，在内周缘26交替地形成有凹部28和凸部44，凹部28以朝着涡轮转子2的径向上的外侧凹陷的方式弯曲，凸部44与凹部28平滑地连接，并且以朝着涡轮转子2的径向上的内侧凸出的方式弯曲。另外，在多个第二内缘部26b的各个，分别形成有一个凹部28。

[0114] 根据该结构，能够降低多个第一内缘部26a各自的热应力，能够有效地抑制从内周缘26向支承孔30贯通那样的疲劳裂纹的产生。另外，由于以朝着径向上的外侧凹陷的方式弯曲的凹部28、和以朝着径向上的内侧凸出的方式弯曲的凸部44平滑地连接，故而，连接凹部28和除凹部28以外的部分的连接部位不会成为构造上的弱部，耐久性良好。具有这种形状的第一环状部件12(12E)例如能够通过铸造而容易地制造。

[0115] 标记说明

[0116] 2：涡轮转子

[0117] 4：涡轮壳体

[0118] 6：轴承壳体

[0119] 8：可变喷嘴机构

[0120] 10：涡形流路

[0121] 12：第一环状部件

[0122] 14：第二环状部件

[0123] 16：喷嘴叶片

[0124] 16a：轴部

[0125] 18：杆板

[0126] 20：驱动环

[0127] 22：喷嘴支承件

[0128] 23：背板

[0129] 24：排气流路

[0130] 26：内周缘

[0131] 26a：第一内缘部

[0132] 26b：第二内缘部

[0133] 28：凹部

[0134] 30：支承孔

[0135] 32：轮毂侧壁

[0136] 34：护罩侧壁

[0137] 36、38：通孔

[0138] 40：面

[0139] 42：环状凸部

[0140] 44：凸部

[0141] 46：内周面

[0142] 48：连接部分

[0143] 100：可变容量式涡轮增压器

[0144] A、B、C、D：角度范围

[0145] Cr：裂纹

[0146] O：旋转轴线

[0147] P：中心位置

[0148] Q：部位

[0149] S：应力范围

[0150] X：疲劳寿命