JP5787988B2 - ターボチャージャ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部に記載の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１５６４３８０Ａ１号明細書から公知である。調整リングの弱化を回避するために、前記文献は、調整リングに一体接続され、かつ幅を変更できるウェブから構成されるか又は調整可能なグラブねじ（ｇｒｕｂ ｓｃｒｅｗ）が設けられるストッパを提案している。前記設計は、ある程度まで、調整可能なストッパの可能性を十分に創出するが、このようにして形成されるストッパは、実際にはほとんど実現できなかった。この理由は、第１に、空間条件によりグラブねじの挿入が制限され、このことがさらに単一ピースのストッパ部分の雌ねじの提供を必要とし、さらに、実施された調整を固定できるために、グラブねじ用のロック機構を提供することが必要であるからである。実際に、極めて限定された空間条件であることから、費用がかさみ、したがって望ましくない。

しかし、ストッパが調整リングに一体形成される結果、公知のターボチャージャでは、例えば案内格子の端部位置の補正を実施することが例えば意図されるか又は必要である場合、案内格子の組立後にストッパの突出部を再加工することは、いずれにせよ比較的高い費用をかけてのみ可能である。

したがって、本発明の目的は、案内格子又は案内装置の組立の簡略化を可能にする請求項１の前文に述べたタイプのターボチャージャを提供することであり、案内装置だけで最小通過流の少なくとも簡単かつ精密な調整を行うことができる。

前記目的は、請求項１の特徴によって達成される。

案内ブレードによって形成されたノズル断面を通過する少なくとも最小通過流を設定できるストッパが、案内格子に固定できる変形可能な構成要素として形成され得るという事実によって、案内格子の組立後に、必要な停止位置を正確に設定するために前記ストッパを簡単に再加工することが可能である。なぜなら前記ストッパは案内格子に一体接続されないからである。案内格子の２つの端部位置の一方を再調整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予め形成されたストッパ部品を選択して、簡単に組み立てることができるか、またはすでに取り付けられたストッパ部品に塑性変形工程によって所望の寸法を設けることができる。

このことにより、第１に、ストッパ又は調整部片をシートメタルから費用効果的に製造することができるという利点が得られる。次に、ストッパをブレード軸受リングに取り付け、そのために設けられた工具によってかしめる（ｃａｌｋ）ことができ、調整部片又はストッパの幅の変更は、調整部分の屈曲の結果行われる。この場合、精密な変形の結果、調整リングの規定されたエンドストッパが形成され、したがって、正確に顧客の必要条件に従ってカートリッジの最小処理量の精密な設定が行われる。

ストッパは、従来技術に対して著しく単純化した構造であることができ、これにより、製造及び組立のコストの低減が得られるという利点も達成される。

ブレード軸受リングの少量の機械加工の利点も得られる。

原理的に、ハウジングに固定されるブレード軸受リングに、又は移動可能な調整リングにストッパを固定することが可能である。これに応じて、次に、ストッパの突出部は、調整リングの相手部材のストッパ面又はブレードレバーの締結リングのいずれかと相互作用する。

案内装置全体が、カートリッジとして完全に予め組み立てることができ、前記カートリッジがその後タービンハウジングに挿入される前に、最小通過流を設定することができるという利点も達成される。

したがって、最小通過流は、タービンハウジング及びターボチャージャの他の構成要素、例えば軸受ハウジングとは無関係に設定される。同様に、軸受ハウジングとタービンハウジングとの間の接続部片の位置は、最小通過流の調整にもはや影響を及ぼさない。同様に、調整レバーの及び調整リング上の調整レバーの係合点の摩耗は、最小通過流に対して影響を及ぼさない。

従属請求項は、本発明の有利な改良形態に関する。

特に好ましい実施形態では、ストッパの調整部分は、例えば少なくともほぼ半円の構造であり得るアーチ形中央部を有する。この実施形態では、半径方向に突出する調整フランク（ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｆｌａｎｋ）が前記アーチ形中央部の２つの端部領域に配置され、調整のために、この調整フランクにかしめ力を加えることができる。このようにして、アーチ形中央部のアーチングの寸法は、調整部分の幅の変更、この結果、特に顧客の必要性による最小通過量の変更のために意図的に変更することができる。

ここで、ブレード軸受リングですでにプレスすることによってストッパを固定するか、あるいはブレード軸受リングに固定する前に調整を実施することも可能であることが好ましい。

アーチ形中央部は、ストッパの第１の実施形態では、単一層構造であり、予備形成ステップで予め形成し、また引き続くプレスステップで完成させることが可能である。この場合、ブレード軸受リングにおける組立中に、適切ならば嵌合凹部に挿入できる突出部を設けることが可能な嵌合孔内の確実な着座を保証できるように、ストッパの固定ペグに嵌合凹部を設けることが可能である。

代替実施形態では、中央部は２層で開放構造であり、このため、ストッパをシートメタル部片から折り曲げて、次に、脚端部において、ダイによって丸い形状に形成してもよく、この丸い形状をブレード軸受リングの対応する孔に押入することができる。この場合も、２層のアーチ形中央部は調整フランクを有し、この実施形態においても、最小流を設定するために２層の中央部のアーチングを意図的に変更できるように、組み込み状態でこの調整フランクにかしめ力を加えることができる。

最後に、再び２層のアーチ形中央部を有する本発明によるストッパの別の実施形態が可能であり、シートメタルから製造されることが好ましい２つの半部がプレス工程中に広がることを防止するために、前記中央部にはさらに２つのクランプが設けられる。前記クランプは、２層の中央部のアーチ部の調整フランクに隣接し、端側の角度付き保持フィンガで、広がりに対する上述の防止を達成できるように中央部の他方のアーチ形半部の調整フランクの背後に係合する。

請求項１０と１２は、それぞれ、別個に市販できる物として案内格子及びストッパを規定している。

本発明のさらなる詳細、利点及び特徴は、図面に基づき例示的な実施形態の次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的な構造の断面斜視図である。 本発明による案内格子の部分図である。 本発明による案内格子の部分図である。 シートメタル部片の予め変形された状態の本発明によるストッパの第１の実施形態の斜視図である。 完成状態のストッパの図４に対応する図面である。 本発明によるストッパの第２の実施形態の斜視図である。 図６によるストッパの実施形態が取り付けられる案内格子の平面図である。 案内格子内に組み込んだ後にかしめ力によって変形されたストッパを有する案内格子の図７に対応する図面である。 本発明によるストッパの第３の実施形態の斜視図である。

図１は、タービンハウジング２と、軸受ハウジング１９を介してタービンハウジングに接続された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を示している。ハウジング２、３と１９は、回転軸線Ｒに沿って配置される。タービンハウジング２は、半径方向外側の案内格子１８の部分としてのブレード軸受リング６の配置を示すために部分的に断面で示されており、案内格子は、枢支軸又はブレードシャフト８を有する円周にわたって分布された複数の案内ブレード７を有する。このようにして、案内ブレード７の位置に応じてより大きい又はより小さいノズル断面が形成され、このノズルによりエンジンの排気ガスが供給される。排気ガスは供給ダクト９を介して供給され、中央接続部片１０を介して、程度の差はあるが回転軸線Ｒの中心に取り付けられたタービンモーター４へ放出され、タービンロータ４によって同一のシャフトに配置されたコンプレッサロータ１７を駆動する。

案内ブレード７の運動又は位置を制御するために、作動装置１１が設けられる。前記作動装置は任意の所望の構造であってもよいが、好ましい実施形態は、制御ハウジング１２に締結されたプランジャ要素１４の制御運動を制御する制御ハウジング１２を有し、制御ハウジング１２の運動をブレード軸受リング６の背後に位置する調整リング５に伝達し、前記運動を前記調整リングの僅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１５との間に、案内ブレード７用の自由空間１３が形成される。前記自由空間１３を確実に設けることができるよう、ブレード軸受リング６は一体形成されたスペーサ１６を有する。実施例の場合、３つのスペーサ１６は、ブレード軸受リング６の円周を中心に各々の場合に１２０°の角度間隔で配置される。しかし、原理的に、より多くまたはより少ない数のこのようなスペーサ１６を設けることも可能である。

図２と図３は、本発明による案内格子１８の実施形態の拡大縮尺の部分図である。

前記案内格子１８のすべてのブレードレバーの内のブレードレバー２０が代表例として示され、このレバーは、ブレードシャフト８の一方の端部が固定される凹部２２を有する締結リング２１を一方の端部に有する。

ブレードレバー２０のレバーヘッド２３は、調整リング５の係合凹部２４に配置され、したがって調整リング５に係合している。

さらに、図２と図３は、案内格子１８におけるストッパ２５の配置を示している。

図３に詳細に示したように、ストッパ２５は、両側において半径方向に突出する調整フランク２７、２８を有するアーチ形調整セクション２６を有し、例えば最小通過流の調整を実施することが必要な場合、矢印Ｖで示したかしめ力を適切な工具を使用して当該調整フランクに加えることができる。

図４は、本発明によるストッパ２５の第１の実施形態を示しており、前記の図は、シートメタル部片の予め形成された状態のストッパ２５を示している。したがって、ストッパ２５は、中央部３３と半径方向に突出する調整フランク２７と２８とを有する調整セクション２６を有し、同様に、予め形成された状態の固定ペグ３３を有する。

図５は、上述の部分２６、２７、２８、３３と３２がそれらの最後の形状をとっていると思われる完成状態を示している。特に前記図面から、中央部３３がアーチ形構造であることが明らかであり、この場合、ほとんど半円の形状が達成される。

前記中央部３３の２つの端部領域には前述の調整フランク２７と２８が設けられ、これらの調整フランクは、長手方向中心線Ｌの視点から見て半径方向外側に延在し、図３から理解できるように、かしめ力Ｖが中央部３３の湾曲を変更するために前記調整フランク２７と２８に作用できるようにする。

図５はまた、固定ペグ３２の全長Ｌにわたって延在する嵌合凹部３４が当該固定ペグ３２に設けられることを示している。前記嵌合凹部３４は、組立状態で調整リングの相手部材に係合してもよいが、確実な締まりばめがこのような相手部材なしに達成することも可能である。

図６は、本発明によるストッパ２５の第２の実施形態の斜視図を示している。前記実施形態では、ストッパ２５はシートメタル部片から折り曲げられ、次に、脚端部において、ダイ（図６に図示せず）によって固定ペグ３２の丸い形状に形成され、この丸い形状をブレード軸受リング６の対応する孔に押入することができる。

同様に図６に示されているように、この場合、関連する調整フランク２７と２８又は２７’と２８’を有する２つの中央部３３と３３’を有する２層の実施形態が設けられる。

図６〜図８の並置から理解できるように、前記中央部３３と３３’は、それらの調整フランクが互いに反対側にあるように位置しており、図８は、ストッパ２５をブレード軸受リング６に固定した後に最小通過流の事後の調整を実施できるように、かしめ力Ｖを加えることによって中央部３３と３３’のアーチングが図７の状態に対して変更された組立状態を示している。アーチングの変化、したがって調整部片２６の幅の変化は、中央部３３と３３’の間の自由空間の拡大からも明白である。

最後に、図９は、基本的な構造という点で図６の構造に対応する本発明によるストッパ２５の第３の実施形態を示している。この点に関し、第２の実施形態の上記の説明の全体を参照することができる。

図９による第３の実施形態は、実施例の場合は中央部３３又は調整フランク２７と２８に、２つのクランプ４０と４１を設けることによって特徴づけられる。

このため、クランプ４０と４１は、各々１つの伸びウェブ３８と３６を有する。ここで、伸びウェブ３６は、少なくとも実質的に直角に調整フランク２７に隣接し、その自由端に、角度付き又はクランク付き保持フィンガ３９を有する。相応して、クランプ４１は、第２の中央部３３の方向に調整フランク２８から実質的に直角に同様に延在する伸びウェブ３６を有する。伸びウェブ３６の自由端には、角度付き又はクランク付き保持フィンガ３７が設けられる。

図９に示したように、この実施形態で、プレス工程中にストッパ２５の２つのシートメタル半部が広がるのを防止することが可能であるように、伸びウェブ３６と３８は保持フィンガ３７と３９と、調整フランク２８’と２７’の周りで係合する。

本開示を補完するために、図１〜図９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 調整リング
６ ブレード軸受リング
７ 案内ブレード
８ ブレードシャフト
９ 供給ダクト
１０ 軸方向接続部片
１１ 作動装置
１２ 制御ハウジング
１３ 案内ブレード７用の自由空間
１４ プランジャ要素
１５ タービンハウジング２の環状部
１６ スペーサ／スペーサカム
１７ コンプレッサロータ
１８ 案内格子／案内装置
１９ 軸受ハウジング
２０ ブレードレバー
２１ 締結リング
２２ 凹部
２３ レバーヘッド
２４ 係合凹部
２５ ストッパ
２６ 調整セクション
２７、２７’ 半径方向に突出する調整フランク
２８、２８’ 半径方向に突出する調整フランク
２９、３０ ストッパカム
３１ 溝
３２ 固定ペグ
３３、３３’ アーチ形中央部
３４ 嵌合孔
３５ 移行セクション
３６、３８ 伸びウェブ
３７、３９ 保持フィンガ
４０、４１ クランプ
Ｌ 長手方向中心線
Ｈ 高さ

Claims (13)

1. 可変タービン形状（ＶＴＧ）を有するターボチャージャ（１）であって、
   −排気ガス用の供給ダクト（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）に回転可能に取り付けられるタービンロータ（４）を有し、
   −案内格子（１８）であって、
   ・外側で半径方向に前記タービンロータ（４）を取り囲み、
   ・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）に取り付けられた１つのブレードシャフト（８）を各々有する複数の案内ブレード（７）を有し、
   ・関連のブレードレバー（２０）の端部の一方において前記ブレードシャフト（８）に締結された前記関連のブレードレバー（２０）を介して前記案内ブレード（７）に作動的に接続される調整リング（５）であって、各ブレードレバー（２０）が、他方の端部において、前記調整リング（５）の関連の係合凹部（２４）と係合して配置されることができるレバーヘッド（２３）を有する調整リング（５）を有し、
   ・前記案内ブレード（７）によって形成されたノズル断面を通して最小通過流を少なくとも調整するためのストッパ（２５）を有する案内格子（１８）
   を有する、ターボチャージャ（１）において、
   ・前記ストッパ（２５）が、変形可能なアーチ形調整セクション（２６）が配置される固定ペグ（３２）を有することを特徴とするターボチャージャ（１）。
2. 前記調整セクション（２６）がアーチ形中央部（３３）を有し、前記中央部に、両側で半径方向に突出する調整フランク（２７、２８）が配置されることを特徴とする、請求項１に記載のターボチャージャ。
3. 前記固定ペグ（３２）が、前記固定ペグの全長（Ｌ）にわたって延びる嵌合凹部（３４）を有することを特徴とする、請求項２に記載のターボチャージャ。
4. 前記調整セクション（２６）が、関連の調整フランク（２７、２８と２７’、２８’）を有する互いに反対側に１対で配置された中央部（３３、３３’）を有することを特徴とする、請求項２又は３に記載のターボチャージャ。
5. 移行セクション（３５）が、前記固定ペグ（３２）と前記調整セクション（２６）との間に設けられることを特徴とする、請求項４に記載のターボチャージャ。
6. 前記調整セクション（２６）に、その前記中央部（３３、３３’）の一方（３３）にクランプ（４０、４１）が設けられることを特徴とする、請求項４又は５に記載のターボチャージャ。
7. 前記クランプ（４０、４１）が、一方の中央部（３３）の前記調整フランク（２７、２８）から他方の中央部（３３’）に延在する伸びウェブ（３６、３８）を有し、前記伸びウェブの自由端に角度付き保持フィンガ（３７、３９）が設けられることを特徴とする、請求項６に記載のターボチャージャ。
8. 前記ストッパ（２５）がシートメタルから製造されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のターボチャージャ。
9. 前記ストッパ（２５）がシートメタルから折り曲げられることを特徴とする、請求項８に記載のターボチャージャ。
10. 可変タービン形状（ＶＴＧ）を有するターボチャージャ（１）用の案内格子（１８）であって、前記案内格子（１８）が外側で半径方向に前記ターボチャージャ（１）のタービンロータ（４）を取り囲み、かつ次の部分、すなわち、
    ・ブレード軸受リング（６）と、
    ・前記ブレード軸受リング（６）に取り付けられた１つのブレードシャフト（８）を各々有する複数の案内ブレード（７）と、
    ・関連のブレードレバー（２０）の端部の一方において前記ブレードシャフト（８）に締結された前記関連のブレードレバー（２０）を介して前記案内ブレード（７）に作動的に接続される調整リング（５）であって、各ブレードレバー（２０）が、他方の端部において、前記調整リング（５）の関連の係合凹部（２４）と係合して配置されることができるレバーヘッド（２３）を有する調整リング（５）と、
    ・前記案内ブレード（７）によって形成されたノズル断面を通して最小通過流を少なくとも調整するためのストッパ（２５）と、を有する案内格子（１８）において、
    ・前記ストッパ（２５）が、変形可能なアーチ形調整セクション（２６）が配置される固定ペグ（３２）を有することを特徴とする案内格子（１８）。
11. 請求項２〜９の特徴の少なくとも１つを特徴とする、請求項１０に記載の案内格子。
12. 可変タービン形状（ＶＴＧ）を有するターボチャージャ（１）用の案内格子（１８）のストッパ（２５）であって、前記案内格子（１８）が外側で半径方向に前記ターボチャージャ（１）のタービンロータ（４）を取り囲み、かつ次の部分、すなわち、
    ・ブレード軸受リング（６）と、
    ・前記ブレード軸受リング（６）に取り付けられた１つのブレードシャフト（８）を各々有する複数の案内ブレード（７）と、
    ・関連のブレードレバー（２０）の端部の一方において前記ブレードシャフト（８）に締結された前記関連のブレードレバー（２０）を介して前記案内ブレード（７）に作動的に接続される調整リング（５）であって、各ブレードレバー（２０）が、他方の端部において、前記調整リング（５）の関連の係合凹部（２４）と係合して配置されることができるレバーヘッド（２３）を有する調整リング（５）と、を有するストッパ（２５）において、
    ・前記ストッパ（２５）が、変形可能なアーチ形調整セクション（２６）が配置される固定ペグ（３２）を有することを特徴とするストッパ（２５）。
13. 請求項２〜９の特徴の少なくとも１つを特徴とする、請求項１２に記載のストッパ。

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