JP5325786B2 - ターボチャージャ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前段によるターボチャージャに関する。

一般的なターボチャージャを使用し得るターボ過給火花点火機関においては、エンジンの負荷を予め設定する役割を果たすスロットルフラップが、エアコレクタ内のターボチャージャのコンプレッサの下流側に装着される。スロットルペダルが解放されると、スロットルフラップが閉じ、ターボチャージャのコンプレッサは、その質量慣性のために、空気を事実上閉じられた容積に対して送り込む。この結果、コンプレッサが連続的に空気供給できなくなり、逆流が形成される。コンプレッサはポンプのように動作をする。従って、ターボチャージャの回転速度が突然低下する。

これを避けるため、ターボチャージャには、ある下限圧力を超えると、スプリング付勢された弁要素によって圧力制御しながら連結流路を開く空気再循環弁（オーバラン空気再循環弁とも呼称される）を設けることができる。この連結流路が空気をコンプレッサのインレットに再循環するのである。これによって、ターボチャージャの回転速度を高いレベルに維持することが可能になり、引き続く加速過程において給気圧力を再度すぐに利用できる。

このタイプの空気再循環弁を有する公知のターボチャージャにおいては、空気再循環弁用の弁フランジを有するコンプレッサハウジングは、主として重力ダイカスト法または砂型鋳造法によって製造される。このような弁ハウジングを圧力ダイカスト法によって製造することも知られているが、この場合は、複数の鋳造成形部分を一緒に接合する必要がある。それは、個々の鋳造成形部分の形状を、この鋳造成形部分が圧力ダイカスト法において離型可能となるように選択しなければならないからである。しかし、これは、構造費用を増大させ、従って製造コストを高める。

このため、本発明の目的は、請求項１の前段に規定されるタイプのターボチャージャであって、そのコンプレッサハウジングを、圧力ダイカスト法によって、コスト面で効率的に一体品として製造できるターボチャージャを創出することにある。

この目的は、請求項１の特徴によって実現される。

従属請求項２〜４は本発明の有利な改良形態に関する。

コンプレッサのらせん体からコンプレッサのインレットに至るコンプレッサハウジングの連結流路と、空気再循環弁用の弁フランジのフランジ面とが、コンプレッサハウジングの基準側面に対して０°より大きい角度で配置されている結果として、圧力ダイカスト法においていわゆるスライド中子を利用することが可能になる。このスライド中子は、前記の角度が０°より大きい値に設定されているために、鋳造工程後に、コンプレッサハウジングから引き抜くことができる。これによって、本発明によるターボチャージャのコンプレッサハウジングを、圧力ダイカスト法によって、コスト面で効率的に一体品として製造することが可能になる。

請求項５は、本発明によるコンプレッサハウジングを、独立に市販し得る物品として規定する。

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によって理解できる。

本発明によるターボチャージャの基本的な構成を説明するための、ターボチャージャの斜視図を示す。 図１のターボチャージャ用の本発明によるコンプレッサハウジングの断面図を示す。

図１は、本発明によるターボチャージャ１の基本的な構成要素を表現している。このターボチャージャ１は、従来品と同様に、タービン２と、軸受ハウジング４を介してタービン２に連結されるコンプレッサ３とを含む。ロータ軸、コンプレッサホイールおよびタービンホイールのような他の従来型の構成要素も当然すべて設けられるが、これらの構成要素は、本発明の原理の説明には必要でないので、以下においては詳細には説明しない。

図２は、コンプレッサ３のコンプレッサハウジング５の断面図を示す。

コンプレッサハウジング５は基準面ＢＦを有する。この基準面ＢＦは、ターボチャージャ軸ＡＬに垂直に配置され、軸受ハウジングの側面に向かって、らせん体の軸方向の境界を形成している。

コンプレッサハウジング５は、さらに、空気再循環弁を固定装着し得る弁フランジ６を有する。この空気再循環弁は、冒頭で説明したものであり、図２には詳しくは表現されていない。弁フランジ６は、その目的のため、フランジ面８を有しており、このフランジ面８に流入開口１０が設けられる。この流入開口１０には、コンプレッサインレット７への連結流路９が隣接している。弁フランジ６は、空気再循環弁の閉止要素（図示なし）のための弁座１１をも備えている。

図２に示すように、流路軸ＡＫは弁座に対して角度βで配置される。

さらに、フランジ面８は、基準面ＢＦに対して角度αで配置される。この角度αは、角度βと同様に、０°より大きく、図示の実施形態においては好ましくは鋭角として設計される。線ＢＦ’は、角度αの位置を簡単に表示できるようにするため基準面ＢＦを平行に変位して表現したものである。

角度αおよびβを、０°より大きい角度寸法を有するように選択することによって、弁ハウジング５を、圧力ダイカスト法によって一体品として製造することが可能になる。それは、０°より大きい角度αおよびβを対応して選択することによって、連結流路９が形成されるべき被鋳造コンプレッサハウジングの領域内に、スライド中子を配置することが可能になるからである。このスライド中子は、鋳造工程後に、鋳造された弁ハウジング５から取り外すことができる。

βを１５〜６０°の範囲とし、αを０〜６０°の範囲とするのが特に有利であることが判明している。

以上、本発明を、図２による特に好ましい実施形態に基づいて説明したが、角度αおよびβは、図２に示した変数を参照した一般式において計算することが可能である。この変数は次のように定義される。
α：弁フランジまたは管６の傾き、
β：連結流路または横方向流路９の傾き、
Ａ：弁開口１０の内径、
Ｂ：空気再循環弁調整流路１２の内径、
Ｃ：弁座１１からフランジ面８までの間隔、
Ｄ：連結流路９の内径、
Ｅ：基準面ＢＦから、軸ＡＫおよびＡＬの交差点でコンプレッサホイール（図示なし）のブレードの前縁の平面によって予め規定される点までの間隔、
Ｆ：らせん体の断面の中心からターボチャージャ軸ＡＬまでの間隔、
Ｇ：弁開口１０の中心点からターボチャージャ軸ＡＬまでの間隔、
Ｉ：基準側面または基準面ＢＦと弁開口１０の中心点との間の間隔、
Ｖ：弁フランジ軸ＡＶＦとらせん体の断面の中心との交差点から基準面ＢＦまでの間隔、
Ｒ：インレット管７の内壁からターボチャージャ軸ＡＬまでの間隔。

上記の変数に基づいて、角度αおよびβを、次式、すなわち、
α＝ａｒｃｔａｎ（（Ｇ−Ｆ）／（Ｉ−Ｖ））

から計算できる。

１ ターボチャージャ
２ タービン
３ コンプレッサ
４ 軸受ハウジング
５ コンプレッサハウジング
６ 弁フランジ
７ コンプレッサインレット
８ フランジ面
９ 連結流路
１０ 弁開口
１１ 弁座
１２ 調整流路
１３ 吸気管
１４ 離型端
ＢＦ 基準面
ＢＦ’ 基準面ＢＦの平行変位面
ＡＬ ターボチャージャ軸
ＡＫ 流路軸
ＡＶＦ 弁フランジ軸
α、β 角度、好ましくはそれぞれ１２°および２５°

Claims (5)

1. タービン（２）と、
   軸受ハウジング（４）を介して前記タービン（２）に連結されかつコンプレッサハウジング（５）を含むコンプレッサ（３）であって、前記コンプレッサハウジング（５）は、ターボチャージャ軸（Ａ_Ｌ）に垂直な基準面（ＢＦ）と、弁座（１１）を備えた、オーバラン空気再循環弁用の弁フランジ（６）と、さらにコンプレッサインレット（７）への連結流路（９）とを有するコンプレッサ（３）と、
   を有するターボチャージャ（１）において、
   前記弁フランジ（６）が、前記基準面（ＢＦ）に対してある角度（α）だけ傾斜するように配置されるフランジ面（８）を有し、前記角度（α）は、次式、すなわち、
   α＝ａｒｃｔａｎ（（Ｇ−Ｆ）／（Ｉ−Ｖ））
   ここで、
   Ｆ：らせん体の断面の中心からターボチャージャ軸（Ａ_Ｌ）までの間隔、
   Ｇ：弁開口１０の中心点からターボチャージャ軸Ａ_Ｌまでの間隔、
   Ｉ：基準側面または基準面ＢＦと弁開口１０の中心点との間のフランジ面（８）の間隔、
   Ｖ：弁フランジ軸Ａ_ＶＦとらせん体の断面の中心との交差点から基準面ＢＦまでの間隔、
   に従って規定されること、および、
   前記連結流路（９）が、弁座（１１）に対しある角度（β）だけ傾斜するように配置される流路軸（Ａ_Ｋ）を有し、前記角度（β）は、次式、すなわち、
   ここで、
   Ａ：弁フランジ（６）の内径、
   Ｅ：基準面ＢＦから、コンプレッサホイールのブレードの前縁の平面までの間隔によって形成される輪郭高さ、
   Ｒ：インレット管７の内壁からターボチャージャ軸Ａ_Ｌまでの間隔、
   に従って規定され、
   前記角度（α、β）が０°より大きく、
   前記コンプレッサハウジング（５）が圧力ダイカスト鋳造されたハウジングであることを特徴とするターボチャージャ。
2. 前記角度（α、β）が鋭角であることを特徴とする請求項１記載のターボチャージャ。
3. 前記角度（α）が０°〜６０°の範囲内にあり、前記角度（β）が１５°〜６０°の範囲内にあることを特徴とする請求項１または２に記載のターボチャージャ。
4. 前記角度（α）が約１２°であり、前記角度（β）が約２５°であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のターボチャージャ。
5. ターボチャージャ軸（Ａ _Ｌ ）に垂直な基準面（ＢＦ）と、
   オーバラン空気再循環弁用の弁フランジ（６）と、
   コンプレッサインレット（７）への連結流路（９）と、
   を有する、ターボチャージャ（１）のコンプレッサハウジング（５）において、請求項１〜４に記載の特徴の少なくとも１つを有することを特徴とするコンプレッサハウジング。