JP2012515287A - 電気制御ターボチャージャーにおける改良 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
そのようなクラッチは、単一または二段タービンおよび/またはコンプレッサを有する単一のシャフトまたは同軸のシャフトのECTで使用するのに適している。この例では、同軸のシャフトを持つ二段コンプレッサECTで採用された状態を示している。低圧コンプレッサブレード7408は内側シャフト7504および低圧タービンブレード(図示せず)に連結されている。高圧コンプレッサブレード7001が外側の同軸シャフト7505および電動機回転子(図示せず)に連結されている。対向するクラッチ面7006および7008はこの例では、クラッチが駆動されていない限り通常は係合または結合をしていない。ブレード7001の面にマグネット7002が担持されており、壁7010にコイルが収容されている。クラッチ7000が非駆動状態である場合、クラッチ面7006および7008は係合しておらずコンプレッサブレード7001および7008は独立して回転する。しかし、コイル7004が外部電力源(図示せず)によって通電された場合、ブレード7001のマグネット7002はコイル7004のほうに引き付けられ、それが高圧ブレード7001を長手方向に少し動かして、クラッチ面7006と7008が係合される。この例は電気制御クラッチとして構成されるが、一方向機械式、油圧駆動式または同じ目的を達成する他のクラッチも代替物と考え得る。この実施形態におけるクラッチの主たる基準は、所定の動作条件に応動して、低エンジン速度時に低圧タービンおよび/またはコンプレッサ負荷を電動機から分離し、次いでエンジンがコンプレッサを作動させるに適切な速度でタービンを駆動するための十分な排気ガスを生成し始めると低圧構成要素を高圧構成要素に結合するということである。
Claims (31)
- 電動機キャビティと、タービンとコンプレッサとの間の前記電動機キャビティ内に取り付けられた電動機と、を含む電動機ハウジングを備え、前記電動機は外部の源から前記キャビティに入る非導電性液との直接接触により冷却される、電気制御ターボチャージャー。
- 前記非導電性液は、前記電動機の固定子上に直接吹き付けられる潤滑油である請求項1記載の電気制御ターボチャージャー。
- 前記ターボチャージャーは、前記タービンを前記コンプレッサに連結するシャフトを含み、前記ハウジングは前記シャフトを支持する軸受と、加圧源からの潤滑油を受けて前記潤滑油を前記軸受に方向付けるための前記ハウジング内の潤滑油路を含み、前記潤滑油の一部は、前記固定子に直接吹き付けられるようにするために前記通路から前記電動機キャビティへと分岐される請求項2記載の電気制御ターボチャージャー。
- 前記潤滑油は、前記ハウジングに形成されて前記通路と前記電動機キャビティとの間に延在する開口を通して分岐される請求項3記載の電気制御ターボチャージャー。
- 前記電動機は、前記シャフトと共に回転するように取り付けられた回転子要素を含み、前記開口は前記液を前記回転子の回転方向に対して接線方向に吹き付けるように配向されている請求項4記載の電気制御ターボチャージャー。
- 前記軸受を潤滑するための前記潤滑油路に少なくとも所定量の油圧を維持するために、
前記潤滑油路と少なくとも1つの開口との間に少なくとも1つの逆止弁が配設された請求項4記載の電気制御ターボチャージャー。 - 前記ターボチャージャーは、前記タービンを前記コンプレッサに連結するシャフトを含み、前記ハウジングは前記シャフトを支持する軸受と、加圧源からの潤滑油を受けて前記潤滑油を前記軸受に方向付けるための前記ハウジング内の潤滑油路と、前記シャフトに取り付けられた回転子を含み、前記潤滑油は、前記軸受を通して前記シャフトに隣接した前記電動機キャビティへと入って前記固定子に直接吹き付けられる、請求項2記載の電気制御ターボチャージャー。
- 前記ターボチャージャーは、第1のタービンブレードを第1のコンプレッサブレードに接続する内側シャフトと、前記内側シャフトから離間した同心の外側シャフトと、を含み、
前記外側シャフトは前記電動機の回転子を搭載しており、前記ハウジングは、前記シャフトを支持する軸受と、加圧源から潤滑油を受け取って前記潤滑油を前記軸受に方向付け、前記同軸のシャフトを隔てている空間へと方向付ける前記ハウジング内の潤滑路と、を含み、前記回転子は、前記シャフトを隔てている前記空間と前記電動機キャビティとの間で開放状態で連通する油路を含み、前記潤滑油は、前記軸受、前記シャフトを隔てている空間、前記回転子通路を通って通過し、前記シャフトに隣接した前記電動機キャビティへと入って前記固定子に直接吹き付けられる、請求項2記載の電気制御ターボチャージャー。 - 前記ターボチャージャーは、第1のタービンブレードを第1のコンプレッサブレードに接続する中空の内側シャフトと、前記内側シャフトから離間した同心の外側シャフトとを含み、前記外側シャフトは前記電動機の回転子を搭載しており、前記ハウジングは前記シャフトを支持する軸受を含み、前記中空の内側シャフトは、前記軸受と少なくとも開放連通するようにその長さに沿って配置された複数の開口と、加圧源から潤滑油を受け取って前記中空の内側シャフトの長さに沿って前記開口を介して前記同軸のシャフトを分離している空間と前記軸受へと方向付ける第1の端部と、を有し、前記潤滑油は前記軸受を通って、前記シャフトに隣接した前記電動機キャビティへと入って前記固定子に直接吹き付けられる、請求項2記載の電気制御ターボチャージャー。
- 前記中空の内側シャフトは、高速回転時に、前記内側シャフト内に生じた遠心力を用いて、前記第1の端部から前記内側シャフトの長さにわたり油を運ぶように配向したらせん状の溝をその内側に有する請求項9記載の電気制御ターボチャージャー。
- 前記ターボチャージャーはハウジングを含み、前記ハウジングは、前記ハウジングから熱を抽出するための前記非導電性液の流れを受ける冷却ジャケットを収容し、前記固定子は前記冷却ジェットと隣接するように前記ハウジング内に取り付けられ、前記ハウジングは、前記非導電性液の一部が前記冷却ジャケットから通過して前記固定子に直接吹き付けられるようにさせる通路を包含する請求項1記載の電気制御ターボチャージャー。
- 前記ハウジングは前記固定子と前記冷却ジャケットとの間に、前記固定子からの付加的な熱抽出を提供する熱伝導要素を含む請求項11記載の電気制御ターボチャージャー。
- 電動機キャビティを含む電動機ハウジングと、前記タービンを前記コンプレッサに接続するシャフトと、前記ハウジングの前記電動機キャビティに取り付けられた固定子および前記タービンと前記コンプレッサとの間で前記シャフトと共に回転するように取り付けられた回転子を有する電動機と、前記シャフトを、前記電動機キャビティ内で前記回転子と前記シャフトとの間に緊密に包囲して前記シャフトの共鳴振動を抑止するスリーブを備えたシャフトスティフナー要素と、を備えた電気制御ターボチャージャー。
- 前記ハウジングは前記シャフトを支持する軸受を含み、前記シャフトスティフナー要素は前記軸受を係合する軸受レース面を含む請求項13記載の電気制御ターボチャージャー。
- 前記シャフトスティフナー要素は外側に径方向に延びた少なくとも1つのフリンガーを包含する請求項14記載の電気制御ターボチャージャー。
- 前記シャフトスティフナー要素は、前記回転子からシャフトへの熱伝達を遮る熱絶縁特性を有する材料から形成されている請求項13記載の電気制御ターボチャージャー。
- 前記回転子には各端部にバランスリングが形成されていて、前記バランスリングは前記回転子の前記シャフトスティフナー要素の上に嵌まるサイズの中央開口と、前記回転子受けクランプリングから外側に延出して、前記回転子を前記スティフナーおよび前記シャフトスチールバレルリングに固定する縮径ネックを有し、前記縮径ネックは前記回転子に低質量を提供して高速回転時に回転子への求心性応力の影響を低減する請求項13記載の電気制御ターボチャージャー。
- 前記電動機キャビティと連通して前記吹き付けられた液を前記外部の源に戻すドレインを前記ハウジング内にさらに含む請求項1記載の電気制御ターボチャージャー。
- 前記ドレインと前記外部の源との間に、前記液からの空気を除去するエアセパレーターをさらに含む請求項18記載の電気制御ターボチャージャー。
- 前記キャビティからの液の除去による前記電動機キャビティ内の圧力を均等化するために、前記ハウジング内に前記電動機キャビティと連通した通気孔をさらに含む請求項18記載の電気制御ターボチャージャー。
- 前記非導電性液は前記電動機の前記固定子に直接吹き付けられる油であり、前記油は外部の源からの圧力下で供給され、前記源は水が溜まるのを防止し、他の導電性液体が前記油を汚染するのを防止する水セパレータを含む請求項1記載の電気制御ターボチャージャー。
- 関連する内燃エンジンの吸気部に圧縮空気を供給する電気制御ターボチャージャーであって、電動機キャビティと、タービンとコンプレッサとの間の前記電動機キャビティに取り付けられた電動機を含む電動機ハウジングと、前記タービンを前記コンプレッサに接続するシャフトと、を備え、前記ハウジングは、前記シャフトを支持する軸受と、前記始動に関連するエンジンが始動すると直ちに圧力がかかった潤滑油を前記軸受システムに供給する電気オイルポンプから潤滑油を受け取る前記ハウジング内の潤滑油路と、を備えた電気制御ターボチャージャー。
- 前記電気オイルポンプは、ターボチャージャーの過熱および油のコーキングを防止するためにホットエンジンシャットダウンの後で油の供給を続ける請求項22記載の電気制御ターボチャージャー。
- 関連する内燃エンジンの吸気部に圧縮空気を供給する電気制御ターボチャージャーであって、電動機キャビティと、タービンとコンプレッサとの間の前記電動機キャビティに取り付けられた電動機を含む電動機ハウジングと、前記電動機を前記コンプレッサに接続するシャフトと、前記タービンが所定速度を下回って回転した場合、前記電動機と前記タービンとの間に前記タービンを前記電動機とコンプレッサから分離するクラッチと、を備えた電気制御ターボチャージャー。
- 前記クラッチは前記電動機と前記タービンとの間に取り付けられた一方向クラッチである請求項24記載の電気制御ターボチャージャー。
- 前記クラッチは所定のパラメータに従って結合と分離とがなされる電気制御式クラッチである請求項24記載の電気制御ターボチャージャー。
- 前記クラッチは、所定のパラメータに従って結合と分離とがなされる空気圧駆動クラッチである請求項24記載の電気制御ターボチャージャー。
- 前記ターボチャージャーは、第1のタービンブレードを二段コンプレッサの低圧コンプレッサブレードに接続する内側シャフトと、前記内側シャフトから離間した同心の外側シャフトと、を含み、前記外側シャフトは、前記電動機によって直接駆動されるように高圧コンプレッサブレードに連結されて取り付けられた前記電動機の回転子を有する請求項2記載の電気制御ターボチャージャー。
- 前記ターボチャージャーは、冷却剤ジャケットを含む前記コンプレッサハウジングを含み、前記コンプレッサハウジング内の圧縮空気から熱を抽出するためにその冷却材ジャケットへと冷却液が運ばれる請求項28記載の電気制御ターボチャージャー。
- 前記冷却剤ジャケットに隣接した、前記低圧コンプレッサブレードからの低圧圧縮空気に曝される前記ハウジングの内側部分は前記コンプレッサハウジング内の前記低圧圧縮空気に曝される熱放散フィンを含む請求項29記載の電気制御ターボチャージャー。
- タービン部と、コンプレッサ部と、電動機と、それぞれが円形の断面を有しており相対的な長手方向への移動を抑止されながら互いから独立して回転する内側シャフトおよび中空の外側シャフトを備えた同心の2軸組立体と、を備えた電気制御ターボチャージャーであって、前記内側シャフトは少なくとも1つの円形溝を含み、前記外側シャフトは、前記外側シャフトの直径の画定された弦に沿って整列した複数の開口を含み、前記内側シャフトの前記少なくとも1つの溝は前記外側シャフト内の複数の整列した開口の下に整列し、
前記シャフト組立体はさらに前記外側シャフト内の整列した開口にそれぞれ圧縮嵌合して前記少なくとも1つの溝の一部を貫通する複数のピンを含み、前記少なくとも1つの溝の断面寸法は前記ピンの直径よりも大きい、電気制御ターボチャージャー。
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