JP2013512386A - ターボチャージャ - Google Patents

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Abstract

本発明は、排気ガスのための供給ダクト(９)を備えたタービンハウジング(２)を有し、タービンハウジング(２)内に回転自在に取付けられるタービンロータ(４)を有し、半径方向外側においてタービンロータ(４)を囲み、ブレード軸受リング(６)を有し、ブレード軸受リング(６)内に取付けられる１つのブレードシャフトをそれぞれ有する多数のガイドブレード(７)を有し、端部の１つにおいて、ブレードシャフト(８)に固定される、対応するブレードレバー(２０)によって、ガイドブレード(７)に作動的に連結される調節リング(５)を有し、各ブレードレバー(２０)は、もう一方の端部に、調節リング(５)の対応する係合凹部(２４)と係合して配置されうるレバーヘッド(２３)を有し、ガイドブレード(７)により形成されるノズル断面を通る最小通過流を少なくとも設定するための停止部(２５)を有し、停止部(２５)は部分的に中空の調節ピンとして形成される、ガイド格子(１８)を有する、可変タービンジオメトリ(ＶＴＧ)を有するターボチャージャ(１)に関する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルによる、ターボチャージャに関する。
前記タイプのターボチャージャは欧州特許出願公開第１ ５６４ ３８０（Ａ１）号明細書から公知である。調節リングの弱化を防止するため、前記文献では、調節リングに一体的に連結され、かつその幅を変えることができる、または調節可能なウォームねじが設けられるウェブからなる、停止部を提案している。前記設計は、ある意味で、調節可能な停止部の可能性を相応にもたらすが、このように組み立てられる停止部は実際にはほぼ実現不可能である。なぜなら、第１に、空間条件のためにウォームねじの挿入が必要となり、これがさらに単一片の停止部品内に内部ねじ山の提供を必要とし、さらに、実施される設定を固定することができるように、ウォームねじのためのロック機能を提供することが必要となるからである。実際には、極めて制限された空間条件のため、これは高水準の費用に結びつき、したがって、望ましくない。
しかしながら、公知のターボチャージャでは、調節リング上における停止部の一体形成のため、ガイド格子の組立後に、例えば、ガイド格子の端部位置の補正を実施しなければならない場合、仮に行う場合には、比較的高い費用でのみ停止部の突起の再加工をすることが可能である。したがって、本発明の目的は、最小通過流の少なくとも簡単かつ精密な設定をガイド装置のみによって可能とする、ガイド格子またはガイド装置の組立の簡略化を可能とする、請求項１のプリアンブルに明記されたタイプのターボチャージャを提供することである。
前記目的は、請求項１の特徴によって達成される。
ガイドブレードにより形成されるノズル断面を通る最小通過流を少なくとも設定することが可能な停止部は、ガイド格子内に固定されうる変形可能な構成要素として設計されるため、前記停止部はガイド格子に一体的に連結されないため、必要とされる停止位置を正確に設定するために、前記停止部を、ガイド格子の組立後に、簡単な仕方で再加工することが可能である。ガイド格子の２つの端部位置のうちの１つを再調節することが必要な場合、したがって、所望の端部位置のために事前変形された停止部品(狭く、円形で、幅広い)が選択されかつ取付けられるか、または塑性変形工程によってすでに取付けられた停止部品に所望の寸法が提供されうるかのいずれかの簡単な仕方で可能である。
換言すると、これは、調節ピンが、製造後、すなわちその製造状態において、まず、その部分的に中空の設計のため、２つの方向に変形することができる、少なくともほぼ円形、理想的には厳密に円形の断面を有し、前記２つの変形方向は、調節ピンの中心点を通過し、かつ互いに垂直であることを意味する。したがって所望の組立寸法をより狭くするために、調節ピンの円形の断面を変形して楕円を形成することがしたがって可能である。この目的のため、プレス工具を利用してもよく、その９０°までの回転によって、調節ピンを押すこともでき、後者がより広くされ、楕円を形成するための変形が再度達成される。すでに非常に大きく圧縮された上述の調節ピンの補正もまた可能である。
これは、第１に、停止部を形成する調節ピンが、先行技術に対するその構造の点において大幅に簡略化することができるという利点につながり、製造および組立のコストの削減につながる。
また、ブレード軸受リングの機械加工量の削減、およびすでに言及したように、調節ピンの圧縮が２つの方向に可能であるという利点が生じる。
最後に、調節ピンの度盛を拡張することができ、それが構成要素の削減という利点を生む。
好適な実施形態では、調節ピンの部分的に中空の幾何学的形状は、特に低い変形力につながる。
原則的に、停止部を、ハウジング内において静止したブレード軸受リング、または可動可能な調節リングのいずれかに固定することが可能である。停止部の突起は、次いで、調節リングの相手停止部表面またはブレードレバーの固定リングのいずれかと相互に作用する。
また、ガイド装置全体が完全にカートリッジとして事前に組み立てられうるとともに、前記カートリッジが次いでタービンハウジング内に挿入される前に、最小通過流が設定されうるという利点につながる。
最小通過流の設定は、したがって、タービンハウジング、および例えば軸受ハウジングなどの、ターボチャージャの他の構成要素とは無関係に実施される。また、軸受とタービンハウジングの間の連結片の位置は、最小通過流の設定にもはや影響しない。同様に、調節レバーおよびその調節リングにおける係合部の摩耗は、最小通過流量に影響しない。
従属請求項は、本発明の有利な改良物に関する。
請求項１０および１２では、ガイド格子および停止部各々を、各場合において独立して扱うことができる物体として定義する。
本発明のさらなる詳細、利点および特徴は、図面に基づく以下の例示的な実施形態の説明から明らかになる。
本発明によるターボチャージャの基本設計の断面斜視図を示す。 本発明によるガイド格子の部分図を示す。 本発明による調節ピンの平面図を示す。 図３による調節ピンの断面図を示す。 その製造状態Ｆから異なる組立状態Ｍへのその変形の可能性を説明するための、本発明による調節ピンの平面図を示す。 その製造状態Ｆから異なる組立状態Ｍへのその変形の可能性を説明するための、本発明による調節ピンの平面図を示す。
図１は、タービンハウジング２と、軸受ハウジング１９を介してそれに連結されるコンプレッサハウジング３とを有する、本発明によるターボチャージャ１を示す。ハウジング２，３および１９は、回転軸Ｒに沿って配置される。周縁上に分配され、かつピボットアクスルまたはブレードシャフト８を有する多数のガイドブレード７を有する半径方向外側のガイド格子１８の一部としてのブレード軸受リング６の配置を示すために、タービンハウジング２は、部分的に断面で示される。このようにして、ガイドブレード７の位置によって大きくなるまたは小さくなる、ならびに多かれ少なかれエンジンの排気ガスを有して回転軸線Ｒ上中心に取付けられるタービンロータ４に作用する、ノズルの断面が形成される。排気ガスは、供給ダクト９を介して供給され、かつ中心連結片１０を介して排出され、同じシャフト上に配置されるコンプレッサロータ１７をタービンロータ４を介して駆動する。
ガイドブレード７の動作または位置を制御するために、作動デバイス１１が設けられる。前記作動デバイス１１は、任意の所望の設計のものであってもよいが、好適な実施形態では、それに固定されるプランジャ要素１４の制御運動を制御する制御ハウジング１２を有し、前記プランジャ要素１４の動作を、ブレード軸受リング６の後ろに配置された調節リング５のわずかな回転運動に変換する。ブレード軸受リング６とタービンハウジング２の環状部分１５の間に形成されるのは、ガイドブレード７のための自由空間１３である。前記自由空間１３を確保することができるように、ブレード軸受リング６は、一体形成されるスペーサ１６を有する。例では、３つのスペーサ１６が、各場合において１２０°の角度幅でブレード軸受リング６の周縁上に配置される。原則的に、しかしながら、前記タイプの、より多数またはより少数のスペーサ１６を提供することが可能である。
図２は、本発明によるガイド格子１８の実施形態の部分図を拡大尺で示す。
前記ガイド格子１８のガイドブレードのすべてを代表して示されるのは、一端において、中にブレードシャフト８の一端が固定される凹部２２を有する固定リング２１を有する、ブレードレバー２０である。
ブレードレバー２０のレバーヘッド２３は、調節リングの係合凹部２４内に配置され、したがって調節リング５と係合している。
さらに、図２は、変形可能な調節ピンの形態の停止部２５の配置を示す。
図３に詳細に示すように、停止部２５は、製造状態において少なくともほぼ円形の断面を有する調節部２６を有し、調節部２６には周方向に広がる凹部２７が形成される。同様に図３に示されるのは、凹部２７の度合の測度としての角度αである。ここで、凹部２７は、少なくとも１８０°の角度αにわたり、また示される実施形態では、約３００°の角度αにわたる、両方に延在してもよい。最大角度αは、停止部２５の機械的な安定性により決定される。
図４に示されるように、凹部２７は、調節部２６の高さ全体Ｈにわたって延在する。
さらに、調節部２６は、固定ペグ３２を有し、それは図４に見ることができるように、調節部２６上の中心に配置され、かつ端部表面２８から延在する。ブレード軸受リング６の穴内への固定ピン３２の固定は、相対的な運動が不能となるように、例えば、しまりばめにて行われる。
好適な実施形態では、停止部２５は、部分的に中空の段付きピンとして形成される。停止部２５は、金属薄板から製作されてもよい。
図５は、プレス工具(図示せず)により、部分的に中空の停止部２５の断面の側方に印加される圧力の力の影響を示す。ガイド装置１８の周方向に印加される圧力の力のため、停止部２５の断面に破線Ｍにより示される楕円形が設けられる。前記楕円形は、プレス工程後のプレス方向の所望の度合の変形からなる。
さらに、図６は、図５のものに対して９０°回転するとともに、ガイド装置１８の半径方向に広がる第２の変形方向を示す。停止部２５にかかる圧力の力は、再度、図中に破線により示される楕円形Ｍになる。ここに示されるようなプレス工程後の寸法は、ガイド装置１８の周方向の停止部２５の楕円の寸法により同様に決定される。
開示を補完するため、図１から６の本発明の概略図が明示的に参照される。
１ ターボチャージャ
２ タービンハウジング
３ コンプレッサハウジング
４ タービンロータ
５ 調節リング
６ ブレード軸受リング
７ ガイドブレード
８ ブレードシャフト
９ 供給ダクト
１０ 軸方向連結片
１１ 作動デバイス
１２ 制御ハウジング
１３ ガイドブレード７のための自由空間
１４ プランジャ要素
１５ タービンハウジング２の環状部分
１６ スペーサ／スペーサカム
１７ コンプレッサロータ
１８ ガイド格子／ガイド装置
１９ 軸受ハウジング
２０ ブレードレバー
２１ 固定リング
２２ 凹部
２３ レバーヘッド
２４ 係合凹部
２５ 停止部
２６ 調節部
２７ 凹部
２８ 端部表面
２９，３０ 停止部カム
３１ 溝
３２ 固定ペグ

Claims (13)

  1. 可変タービンジオメトリ(ＶＴＧ)を有するターボチャージャ(１)であって、
    排気ガスのための供給ダクト(９)を有するタービンハウジング(２)を有し、
    前記タービンハウジング(２)内に回転自在に取付けられるタービンロータ(４)を有し、
    半径方向外側において前記タービンロータ(４)を囲み、
    ブレード軸受リング(６)を有し、
    前記ブレード軸受リング(６)内に取付けられる１つのブレードシャフト(８)をそれぞれ有する多数のガイドブレード(７)を有し、
    端部の１つにおいて前記ブレードシャフト(８)に固定される対応するブレードレバー(２０)によって、前記ガイドブレード(７)に作動的に連結される調節リング(５)を有し、各ブレードレバー(２０)は、もう一方の端部に、前記調節リング(５)の対応する係合凹部(２４)と係合して配置されうるレバーヘッド(２３)を有し、
    前記ガイドブレード(７)により形成される前記ノズル断面を通る前記最小通過流を少なくとも設定するための停止部(２５)を有し、
    前記停止部(２５)は部分的に中空の調節ピンとして形成される、ガイド格子(１８)を有する、ターボチャージャ(１)。
  2. 前記調節ピン(２５)は、製造状態(Ｆ)において少なくともほぼ円形であり、かつ周方向に広がる凹部(２７)が配置される、調節部(２６)を有する、請求項１に記載のターボチャージャ。
  3. 前記凹部(２７)は、前記調節部(２６)の高さ全体(Ｈ)にわたって延在する、請求項２に記載のターボチャージャ。
  4. 前記凹部(２７)は、少なくとも１８０°の角度(α)にわたって延在する、請求項２または３に記載のターボチャージャ。
  5. 前記凹部(２７)は、約３００°の角度(α)にわたって延在する、請求項４に記載のターボチャージャ。
  6. 前記調節部(２６)は、固定ペグ(３２)を有することを特徴とする、請求項２から５のいずれか１項に記載のターボチャージャ。
  7. 前記固定ペグ(３２)は、前記ガイド格子１８に固定された連結部を有する、請求項２から６のいずれか１項に記載のターボチャージャ。
  8. 前記固定ペグ(３２)は、前記調節部(２６)上の中心に配置され、前記調節部(２６)の端部表面(２８)から延在する、請求項７に記載のターボチャージャ。
  9. 前記調節ピン(２５)は金属薄板から製作される、請求項１から８のいずれか１項に記載のターボチャージャ。
  10. 可変タービンジオメトリ(ＶＴＧ)を有するターボチャージャ(１)のためのガイド格子(１８)であって、ガイド格子(１８)は、半径方向外側において前記ターボチャージャ(１)のタービンロータ(４)を囲み、
    ブレード軸受リング(６)と、
    前記ブレード軸受リング(６)内に取付けられる１つのブレードシャフト(８)をそれぞれ有する多数のガイドブレード(７)と、
    端部の１つにおいて前記ブレードシャフト(８)に固定される対応するブレードレバー(２０)によって、前記ガイドブレード(７)に作動的に連結される調節リング(５)であって、各ブレードレバー(２０)は、もう一方の端部に、前記調節リング(５)の対応する係合凹部(２４)と係合して配置されうるレバーヘッド(２３)を有する、調節リング(５)と、
    前記ガイドブレード(７)により形成される前記ノズル断面を通る前記最小通過流を少なくとも設定するための停止部(２５)と、を有し、
    前記停止部(２５)は少なくとも部分的に中空の調節ピンとして形成される、ガイド格子(１８)。
  11. 請求項２から９の前記特徴の少なくとも１つを特徴とする、請求項１０に記載のガイド格子。
  12. 可変タービンジオメトリ(ＶＴＧ)を有するターボチャージャ(１)のためのガイド格子(１８)の停止部であって、ガイド格子(１８)は半径方向外側において前記ターボチャージャ(１)のタービンロータ(４)を囲み、
    ブレード軸受リング(６)と、
    前記ブレード軸受リング(６)内に取付けられる１つのブレードシャフト(８)をそれぞれ有する多数のガイドブレード(７)と、
    端部の１つにおいて前記ブレードシャフト(８)に固定される対応するブレードレバー(２０)によって、前記ガイドブレード(７)に作動的に連結される調節リング(５)であって、各ブレードレバー(２０)は、もう一方の端部に、前記調節リング(５)の対応する係合凹部(２４)と係合して配置されうるレバーヘッド(２３)を有する、調節リング(５)と、を有し、
    前記停止部(２５)は少なくとも部分的に中空の調節ピンとして形成される、停止部。
  13. 請求項２から９の前記特徴の少なくとも１つを特徴とする、請求項１２に記載の停止部。
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