JP2016525640A

JP2016525640A - 排気ガスターボチャージャ

Info

Publication number: JP2016525640A
Application number: JP2016515954A
Authority: JP
Inventors: トーマス・ラム
Original assignee: ボーグワーナーインコーポレーテッド
Priority date: 2013-08-19
Filing date: 2014-08-15
Publication date: 2016-08-25
Anticipated expiration: 2034-08-15
Also published as: EP3036414A4; KR20160035083A; WO2015026654A1; EP3036414B1; EP3036414A1; JP6178917B2; KR101677145B1

Abstract

【課題】【解決手段】本発明は、排気ガスターボチャージャ（１）であって、流入ダクト（４）に取り囲まれたタービンホイール（３）を有するタービン（２）と、前記流入ダクト（４）を区画する円盤（６）と羽根軸受環（７）とを有するＶＴＧカートリッジ（５）とを備え、前記ＶＴＧカートリッジは、前記流入ダクト（４）内に配置され且つ回転羽根シャフト（９）により前記羽根軸受環に取り付けられる複数の羽根（８）を有し、前記羽根シャフト（９）は羽根レバー（１０）に連結され、前記羽根レバー（１０）はそれぞれの羽根（８）を、前記羽根軸受環（７）に対して同軸配置されている調整環（１３）に連結させ、前記ＶＴＧカートリッジは、前記調整環（１３）に対して調整トルクを伝達する調整レバー（１４）を有し、前記調整レバー（１４）は作動ピン（１７）と係合する溝（１６）を備え、前記作動ピン（１７）は前記調整レバー（１４）の高さに多角形断面を有する、排気ガスターボチャージャに関する。【代表図】図３

Description

本発明は、請求項１に記載の構成による排気ガスターボチャージャ、並びに請求項９に記載の構成によるＶＴＧカートリッジに関するものである。

こうような排気ガスターボチャージャは、誘導羽根が調整環により調整される可変タービン容量（ＶＴＧ）を有する。この場合、作動ピンは調整レバーの溝の中に入り込む。

本発明の目的は、請求項１に記載の構成を有する類の排気ガスターボチャージャ、並びに請求項９に記載の構成を有するＶＴＧカートリッジであって、調整レバーと作動ピン間の接触摩耗を最小に抑えているものを提供することである。

発明の目的は、独立請求項に記載の特徴により成し遂げることができる。

従属請求項は、本発明において有益な効果をもたらす展開を含んでいる。

請求項９および１０は、独立的に市販することができる、本発明のＶＴＧカートリッジを定義している。

本発明において、作動ピンが丸み断面の代わりに多角形断面を有していれば、作動ピンと調整レバー間の摩耗を抑えられるということは、既に周知の事実である。多角形断面により、作動ピンは曲率半径の大きい丸まった側面を持つことになる。該側面の曲率半径は、丸み断面を有する従来のピンの曲率半径よりかなり大きい。曲率半径が大きくなったため、作動ピンと調整レバー間の一点負荷は低減し、よって摩耗量も低減する。

本発明において、多角形の断面は、必ずシャープな縁を有する多角形である必要はない。本発明において、作動ピンの角部が丸まっていても構わない。更に、作動ピンの側面もまた、平面な輪郭を有するよりは、外向きに曲がっている形状、つまり丸まった形である方が好ましい。

調整レバーは、作動ピンが収容される溝を備えるのが好ましい。溝は任意の幅を有する。前述したように、多角形断面の側面は、第１曲率半径を持つように丸まっているのが好ましい。第１曲率半径は、溝の幅の少なくとも１．５倍であるのが望ましい。これによって、多角形断面は調整レバーに対して可能な範囲内で最大の第１曲率半径を持ち、摩耗や材質損失を抑えられるようになる。

具体的には、断面の形状として、「定幅カーブ（ｏｒｂｉｆｏｒｍｃｕｒｖｅ）」と呼ばれるものを用いている。これによって、作動ピンと調整レバーの遊びは最小限に抑えられる。

特に特定用途の車両に用いられるよう、作動ピンを摺動ブロックで構成している。多角形断面は該摺動ブロック上に形成される。

本発明の詳細、特性、利点を、下記の添付図面を参照しながら実施形態を通して更に明確に説明する。

本発明の一実施形態による排気ガスターボチャージャの概略図。本発明の一実施形態によるＶＴＧカートリッジの透視図。図２によるＶＴＧカートリッジの部分拡大図。図２によるＶＴＧカートリッジの側面図。図２に図示されている作動ピンの平面図。従来の作動ピンと本発明による作動ピンとの比較図。

図１は、本発明による排気ガスターボチャージャ１の概略図である。該ターボチャージャは回転軸Ｌを有する。

排気ガスターボチャージャ１は、いわゆるＶＴＧカートリッジ５を備える流入ダクト４に取り囲まれたタービンホイール３からなるタービン２を更に有する。ＶＴＧカートリッジ５について、図２〜６を参照とし、下記に詳細に説明する。

排気ガスターボチャージャ１は、もちろん、排気ガスターボチャージャの一般的な部品、例えば軸受ハウジング２１に回転可能に取り付けられ、一端ではタービンホイール３を、他端ではコンプレッサ１８のコンプレッサホイール１９を支えるローター２０なども備えている。これらの部品は、本発明の原理において重要性が低いため、図１に簡略にだけ図示してある。

ＶＴＧカートリッジ５は、羽根軸受環７と円盤６の間で、流入ダクト４においてタービンホイール３に通じる排気ガスの通路を区画する構造ユニットに当たる。更に、この類のＶＴＧカートリッジ５は、流入ダクト４の内部に配置されている複数の羽根８を有する。図２および図４は、参照番号８を与えられている全ての羽根の代表例として羽根８一つを図示している。羽根８は、羽根軸受環７において、閉鎖位置と開放位置との間で回転可能に動く。このため、羽根８は、それぞれ回転軸を有する羽根シャフト９を備える。羽根シャフト９は順番に羽根レバー１０に連結されている。図２は、羽根レバー二つに対してそれぞれ参照番号１０を与えられている。図２に図示されている実施形態によるＶＴＧカートリッジは、好ましくはクランク状の羽根レバー１０を十個有し（デザインは同一）、これに対応して羽根８も十個有する。

各羽根レバー１０は、調整環１３において対応の調整環溝１２と係合するレバーヘッド１１を有する。図２は、調整環１３が外側で、つまり外周に沿って、羽根軸受環７を取り囲んである様子を図示している。

調整環１３を半径方向に取り付けるために、ラジアル軸受を備えている。該ラジアル軸受は、羽根レバー１０により形成されるのが好ましい。このため、羽根レバー１０は揺動レバーとして形成されており、レバーヘッド１１は調整環１３の調整環溝１２にて支持されている。図２および図４は、調整環溝１２が羽根軸受環７上の羽根レバー１０の軸受面に対面する平面に配置されている様子を図示しているが、これにより、本実施形態の羽根レバーがクランク状の構造を有することになる。

図２〜４を組み合わせて見れば、本発明による排気ガスターボチャージャ１、或いは本発明によるＶＴＧカートリッジ５は、調整シャフト１５に操作可能に連結され（図３を参照）、調整環１３へ調整トルクを伝達する調整レバー１４を更に有する。調整シャフト１５は適合な周知のアクチュエータにより作動される。該アクチュエータは、本発明の原理を説明するという目的とは関係のない部品であるため、図２〜４には簡略化されている。

調整レバー１４は、組立て状態で調整環１３に隣接し、更に作動ピン１７と係合する溝１６を有する、第１端領域１４Ａを有する。作動ピン１７は調整環１３に固定されるが、この場合、調整環１３に溶接されるのが好ましい。

図２〜４に図示されているように、溝１６は一側が開かれているため、特に図３に示されているみたいに、第１端領域１４Ａのフォーク状の構造が出来上がる。調整レバー１４の溝１６は、幅Ｗを有する。

調整レバー１４は、羽根軸受環７に隣接して、具体的には羽根軸受環７の上方に配置され、調整シャフト１５が固定される凹所１８を備える第２端領域１４Ｂを更に有する。図２では凹所１８のみ図示されているが、図３は凹所１８に調整シャフト１５が入っている配置を概略的に示している。調整シャフト１５は、例えば凹所１８に溶接されていても良い。

具体的に、図３および図５は、多角形断面を持つ作動ピン１７の正確な構造を図示している。多角形断面は、三つの側面１９、そしてそれによる三つの縁２０により区画される。側面１９と縁２０は、両方とも丸みを帯びている。側面１９において、作動ピン１７は第１曲率半径Ｒ１を有する。縁２０において、作動ピン１７は第２曲率半径Ｒ２を有する。図５に図示されているように、作動ピン１７の断面は、定幅カーブの形状である。

図３は、図２とは逆に、閉鎖くぼみ状の調整環溝１２を示している。ただし、この詳細構造は本発明には影響を及ぼさない。

例えば図３に図示されているように、調整レバー１４は作動ピン１７の多角形断面の側面１９に対抗している。第１曲率半径Ｒ１により、側面１９は、例えば従来の丸み断面よりも更に大きい曲率半径を持つようになる。

図６は、従来の丸み断面と本発明による多角形断面を詳細に比較している。図６を構成する二つの図面は、両方とも材質損失、或いは摩耗２１を図示している。多角形断面が、従来の丸み断面の曲率半径よりも大きい第１曲率半径Ｒ１を採択しているため、材質損失２１は抑えられる。

本発明の本明細書は、明細書に明記されている開示の他にも、図１〜６の図示全てを明確に引用している。

１：排気ガスターボチャージャ
２：タービン
３：タービンホイール
４：流入ダクト
５：ＶＴＧカートリッジ
６：円盤
７：羽根軸受環
８：羽根
９：羽根シャフト
１０：羽根レバー
１１：レバーヘッド
１２：調整環溝
１３：調整環
１４：調整レバー
１４Ａ、１４Ｂ：調整環の端領域
１５：調整シャフト
１６：溝
１７：作動ピン
１８：凹所
１９：側面
２０：縁
２１：材質損失
Ｌ：チャージャの縦軸
Ｒ１：第１曲率半径
Ｒ２：第２曲率半径
Ｗ：幅

Claims

排気ガスターボチャージャ（１）であって、
流入ダクト（４）に取り囲まれたタービンホイール（３）を有するタービン（２）と、
前記流入ダクト（４）を区画する円盤（６）と羽根軸受環（７）とを有するＶＴＧカートリッジ（５）とを備え、
前記ＶＴＧカートリッジは、前記流入ダクト（４）内に配置され且つ回転羽根シャフト（９）により前記羽根軸受環（７）に取り付けられる複数の羽根（８）を有し、前記羽根シャフト（９）は羽根レバー（１０）に連結され、前記羽根レバー（１０）はそれぞれの羽根（８）を、前記羽根軸受環（７）に対して同軸配置されている調整環（１３）に連結させ、
前記ＶＴＧカートリッジは、前記調整環（１３）に対して調整トルクを伝達する調整レバー（１４）を有し、前記調整レバー（１４）は作動ピン（１７）と係合する溝（１６）を備え、
前記作動ピン（１７）は前記調整レバー（１４）の高さに多角形断面を有することを特徴とする、排気ガスターボチャージャ。
前記多角形断面は丸み側面（１９）を有することを特徴とする、請求項１に記載の排気ガスターボチャージャ。
前記多角形断面は、ルーローの三角形（ＲｅｕｌｅａｕｘＴｒｉａｎｇｌｅ）の形状を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の排気ガスターボチャージャ。
前記調整レバー（１４）の前記溝（１６）は、前記作動ピン（１７）の前記多角形断面が入り込めるくらいの幅（Ｗ）を有し、前記多角形断面の前記側面（１９）は第１曲率半径（Ｒ１）を持つように丸まっており、前記第１曲率半径（Ｒ１）は前記幅（Ｗ）の少なくとも１．５倍、好ましくは少なくとも１．８倍であることを特徴とする、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の排気ガスターボチャージャ。
前記調整レバー（１４）の前記溝（１６）は、前記作動ピン（１７）の前記多角形断面が入り込めるくらいの幅（Ｗ）を有し、前記多角形断面の縁（２０）は第２曲率半径（Ｒ２）を持つように丸まっており、前記第２曲率半径（Ｒ２）は前記幅（Ｗ）の最大０．７倍、好ましくは最大０．５倍であることを特徴とする、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の排気ガスターボチャージャ。
前記調整レバー（１４）が前記羽根軸受環（７）上に回転できないように取り付けられ、前記作動ピン（１７）が前記調整環（１３）上に取り付けられており、或いは、
逆に前記調整レバー（１４）が前記調整環（１３）上に回転できないように取り付けられ、前記作動ピン（１７）が前記羽根軸受環（７）上に取り付けられていることを特徴とする、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の排気ガスターボチャージャ。
前記作動ピン（１７）は摺動ブロックからなり、前記多角形断面は前記摺動ブロック上に形成されている、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の排気ガスターボチャージャ。
排気ガスターボチャージャ（１）のＶＴＧカートリッジ（５）であって、
流入ダクト（４）を区画する円盤（６）と羽根軸受環（７）を有し、
前記流入ダクト（４）内に配置され且つ回転羽根シャフト（９）により前記羽根軸受環（７）に取り付けられる複数の羽根（８）を有し、前記羽根シャフト（９）は羽根レバー（１０）に連結され、前記羽根レバー（１０）はそれぞれの羽根（８）を、前記羽根軸受環（７）に対して同軸配置されている調整環（１３）に連結させ、
前記調整環（１３）に対して調整トルクを伝達する調整レバー（１４）を有し、前記調整レバー（１４）は作動ピン（１７）と係合する溝（１６）を備え、
前記作動ピン（１７）は前記調整レバー（１４）の高さに多角形断面を有することを特徴とする、ＶＴＧカートリッジ。
請求項２〜７のうちいずれか一項に記載のＶＴＧカートリッジであることを特徴とする、請求項８に記載のＶＴＧカートリッジ。