JPH02218816A - Bearing structure to support compressor of turbo charger and revolution of turbine - Google Patents

Bearing structure to support compressor of turbo charger and revolution of turbine

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JPH02218816A
JPH02218816A JP25080989A JP25080989A JPH02218816A JP H02218816 A JPH02218816 A JP H02218816A JP 25080989 A JP25080989 A JP 25080989A JP 25080989 A JP25080989 A JP 25080989A JP H02218816 A JPH02218816 A JP H02218816A
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compressor
turbine
turbocharger
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rotor
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/23Gas turbine engines
    • F16C2360/24Turbochargers

Landscapes

  • Supercharger (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

PURPOSE: To improve lubricating performance and improve efficiency of a compressor by providing a common shaft of a turbine and a compressor with two inner races, and disposing an outer race corresponding to the inner race in an outer ring which is slidably mounted in an outer housing. CONSTITUTION: In a structure where a shaft 160, which directly couples a turbine rotor 170 and a compressor rotor 172 of a turbocharger, is supported by two ball bearings 162, 164 in a bearing support tube 60. Each of the ball bearings 162, 164 comprises inner races 210, 206 formed integrally with the shaft 160; and outer races 214, 204 engaged with the inner races 210, 206 via a plurality of balls 216, 208 in such a manner that they can roll freely. The outer race 214 is formed in an outer ring 212 which can freely slide in the bearing support tube 60, and the outer ring 212 is biased outward by a spring 218 to leave far away from the outer race 204. Further, due to a centrifugal force added to a peripheral slant portion provided to the shaft 160, a lubricating agent in wicks 222, 224 is absorbed to be supplied to the peripheral slant portion.

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、ターボチャージャの圧縮機とタービンとの回
転全支持する軸受支持構造物に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field The present invention relates to a bearing support structure that supports the entire rotation of a compressor and a turbine of a turbocharger.

関連する応用に関する前後参照 本出願は、本出願人によシ西歴1977年1月14日差
し出しの米国特許出願第759,773号「ターボチャ
ーシャ」■C工Pa1願である。
REFERENCES TO RELATED APPLICATIONS This application is filed in US Pat.

背景技術 ターボチャージングは、内燃機関の動力範囲と黴通性と
を非常に拡大する手段であシ、実際に許容された技術と
なっており、多くの場合に、200馬力又はそn以上の
強力ディーゼル機関に対して必要なものとなっている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Turbocharging is a means of greatly expanding the power range and susceptibility of internal combustion engines, and has become an accepted technology in practice, often in applications with engine speeds of 200 horsepower or more. This is necessary for powerful diesel engines.

又ターボテヤークングは、たとえば航空機機関において
高庇の増加する場合に動力を維持するのに使用さnる。
Turboteering is also used, for example, in aircraft engines to maintain power when eaves are increased.

ターボチャージャの内燃機関への有効な応用は、通常動
力出力e50−100パーセント増加させ、全負荷比燃
費(sfC)を5−10パーセント減少させる。比燃費
の減少は2つの項目に帰因する。
Effective application of turbochargers to internal combustion engines typically increases power output e by 50-100 percent and reduces full load specific fuel consumption (sfC) by 5-10 percent. The decrease in specific fuel consumption is attributable to two items.

第1に所定速度において、内燃機関の摩擦が、動力出力
が相当に増加しても、比較的一定のままである。この結
果機械的効率が有効に改善さ才することになる。第2に
ターボチャージャ構成要素の効率が充分に高く、ターボ
チャーシャの使用さ几る機関の排気温度が光分に高いな
らば、正味サイクル出力に付加さnるボッチイブ・ポン
ピング・ループ(positive punnping
 1oop )が生ずることになる。
First, at a given speed, the friction of the internal combustion engine remains relatively constant even though the power output increases considerably. This results in an effective improvement in mechanical efficiency. Second, if the efficiency of the turbocharger components is high enough, and the exhaust temperature of the engine in which the turbocharger is used is optically high, then the positive pumping loop will add to the net cycle output.
1oop ) will occur.

ターボチャージングは、通常全負荷比燃費を減少させ、
馬力を増大させる手段と考えらnている。
Turbocharging typically reduces full-load specific fuel economy;
It is considered a means of increasing horsepower.

ターボチャージャを現在利用している機関、たとえば大
きい強力ディーゼル機関、航空機機関、競争用自動車温
間及びこ八等の類似機関の発達の際には、前記理解は妥
当であって、限定された応用例においてこ八等の機関は
仕事サイクルの大部分の開会負荷又は全負荷付近で作動
さ扛る。しかし多くの応用例においては、これ等機関が
長時間にわ几って全負荷又は全負荷付近で作動さnる必
要がない。実際上多くの応用例において、一般的にこ扛
等の機関は50%以下の動力で作動され、多くの応用例
においてこt等の機関は、その作動の大部分の間20%
以下の動力で作動さnる。こn等の応用例は、自動車、
軽又は中トラック、発電機上ツト、圧縮機、トラクタ、
建築物設備及びこし等に類似の装置に使用さnる機関で
ある。
With the development of engines that currently utilize turbochargers, such as large powerful diesel engines, aircraft engines, competitive motor vehicles, and similar engines, the foregoing understanding is valid and has limited application. In this example, the engine is operated near opening load or full load for most of the work cycle. However, in many applications, it is not necessary for these engines to operate at or near full load for extended periods of time. In many practical applications, such engines are typically operated at less than 50% power;
It operates with the following power. Application examples include automobiles,
Light or medium trucks, generator tops, compressors, tractors,
This is an engine used for building equipment and equipment similar to strainers.

こ扛等の低い動力環境で作動する機関は、非常に効率が
良くない。ディーゼル機関においては、この非効率は燃
焼温度が減少するときの熱効率の衰退の結果である。な
ぜならば、内燃機関の摩擦は負荷に関係なく比較的一定
のままだからである。
Engines that operate in low power environments, such as those found in these engines, are very inefficient. In diesel engines, this inefficiency is the result of a decline in thermal efficiency as combustion temperature decreases. This is because friction in an internal combustion engine remains relatively constant regardless of load.

がンリン機関においては、この非効率は、負荷の減少に
伴なってポンピング・ループ損失が増大する結果生じる
。なぜならば、内燃機関の摩擦は、負荷に関係なく比紋
的一定のままだからである。
In a pump engine, this inefficiency results from increased pumping loop losses as the load decreases. This is because friction in an internal combustion engine remains relatively constant regardless of load.

したがって、−層小さい効率の良い機関寸法を利用する
ことによって、すなわち−層小さい排気量割合(四サイ
クル機関に対して1/2排気量×機関速度の積)を持つ
機関を利用することによって、排気量の減少、作動速度
の減少又はこ71.等の両刀の組合わせによυ、部分負
荷燃料消費量全改良することができる。ガソリン・1関
においては、この改良は9、機関摩擦の減少及びポンピ
ング・ループ損失の減少の結果として行なわれる。ディ
ーゼル機関においては、この改良は、−層高い燃焼温度
に起因する一層高い熱効率及び機関摩擦の減少の結果で
ある。多くの応用において、ターボチャージングは、−
層小さい有効な機関寸法を持つ機関の使用を許容するよ
うに使用さnるかもしれない。
Therefore, - by using a smaller and more efficient engine size, i.e. by using an engine with a smaller displacement ratio (1/2 displacement times the engine speed for a four-stroke engine), 71. Reduction in displacement, reduction in operating speed, or By the combination of two swords such as υ, part load fuel consumption can be totally improved. In gasoline engines, this improvement occurs as a result of reduced engine friction and reduced pumping loop losses. In diesel engines, this improvement is the result of - higher thermal efficiency due to higher combustion temperatures and reduced engine friction. In many applications, turbocharging is −
layers may be used to allow the use of engines with smaller effective engine sizes.

ターボチャーソングを行なうことによって、排気量の立
方インチ当シ2倍の自然吸気動力、成る場合には6倍の
自然吸気動力を得ることは容易である。しかし−層小さ
い機関全ターボチャーンしようとする試みは、一般に不
成功に終った。この失敗は、ジャーナル軸受及び平板型
(flat discll;7pf3 )スラスト軸受
のまわシにターボチャージャが組立てられるようになっ
ている現在の設計のせいである。この型式の軸受方式は
、摩擦に打ち勝つだけに1ないし6馬力(%定のターボ
チャーシャ及びその応用において要求さnる速度とによ
シ定めらnる)全必要とする。この損失は、ターボ/が
圧縮プロセスの間に60馬力以上を出すことf!:要求
される応用(代表的には200馬力又はそt聰上の機関
〕においては重要ではないが、100馬力以下の機関全
ターボチャーンするときは非常に重要になる。たとえば
、ターボチャージャ・タービン動力が60−80馬力の
場合に、2−3馬力の軸受摩擦損失は重要ではない。し
かしタービン動力が15馬力にすぎない一層小さいター
ボチャーシャにおいては、−層小さいターボチャージャ
が作動さnる一層高いrpmのために、2−3馬力又は
もつと多いかもしれない4−5馬力の軸受摩擦損失は、
発生する全タービン馬力のほとんどl/3に相当し、全
く許容できない損失である。
By performing a turbocharging song, it is easy to obtain naturally aspirated power that is twice the displacement per cubic inch, or in some cases six times as much. However, attempts to fully turbocharge smaller engines have generally been unsuccessful. This failure is due to current designs that allow turbochargers to be assembled around journal bearings and flat disk (7pf3) thrust bearings. This type of bearing system requires a total of 1 to 6 horsepower (depending on the specific turbocharger and the speed required in the application) just to overcome friction. This loss means that the turbo/f! puts out over 60 horsepower during the compression process! : Not important in the required application (typically a 200 hp or so engine), but very important when fully turbocharging an engine of 100 hp or less. For example, turbocharger turbines. For power outputs of 60-80 hp, bearing friction losses of 2-3 hp are not significant.However, in smaller turbochargers where the turbine power is only 15 hp - a smaller turbocharger is operated. For higher rpm, bearing friction losses of 2-3 hp or even 4-5 hp may be
This corresponds to almost 1/3 of the total turbine horsepower generated, a totally unacceptable loss.

又現在使用さ几ている軸受方式は、油の流nとロータの
安定性とを許容するために、かなりの半径方向及び軸線
方向のすきまを必要とする。こ扛等のすきまは、圧縮機
及びタービンのロータのプレーディングに関保する比較
的大きいすきまに宏移させらnることによシ、圧縮機と
タービンとの両方の効率に影響企及ぼす。たとえば現今
のターボチャージャに普通使用さ扛るシャーナル軸受及
び平板型スラスト軸受け、タービンと圧縮機との羽根と
その周囲の構造部材との間に0.015インチのすきま
を必要とする。羽根の高さが1インチである場合に、す
きまと羽根の高さとの比は11/2パーセントにすぎな
い。しかし、たとえば0.2インチの羽根の高さ金持つ
一層小さいターボチャージャが所望さnib場合には、
羽根とその周囲の構造部材との間の0.015インチの
すきまは、羽根の高さの7−172パーセントになる。
Also, the bearing systems currently in use require significant radial and axial clearance to accommodate oil flow and rotor stability. Such clearances can affect the efficiency of both the compressor and turbine by extending the relatively large clearances associated with the plating of the compressor and turbine rotors. For example, Schnall bearings and flat plate thrust bearings commonly used in modern turbochargers require a clearance of 0.015 inch between the turbine and compressor blades and surrounding structural members. If the blade height is 1 inch, the ratio of clearance to blade height is only 11/2 percent. However, if a smaller turbocharger with a blade height of, say, 0.2 inches is desired, then
A 0.015 inch clearance between the vane and its surrounding structural members amounts to 7-172 percent of the vane height.

そnゆえ、よシ大きいターボチャーシャの応用において
0.015インチのすきまが許容できる場合に、−層小
さいターボチャーシャが設計されるときには完全に許容
できなくなる。そ汎ゆえ、−層小さいターボチャーシャ
においては、このすきまは、ターボチャージャの全性能
に対して、結局は機関の性能に対してますます重大にな
る。
Therefore, while a 0.015 inch clearance may be acceptable in larger turbocharger applications, it becomes completely unacceptable when a smaller turbocharger is designed. Therefore, - in smaller turbochargers, this clearance becomes increasingly critical to the overall performance of the turbocharger and ultimately to the performance of the engine.

多くの軸受損傷は、始動の間の機関油圧の不足又は機関
油の汚染の7浩果である。高速シャーナル軸受が従来の
ターボチャージャにおいて便用さnる場合には、軸を安
定させると共に粘性摩擦によシ発生する熱を運び去る友
めに、連続した油の流几が本質的に要求さnる。隣接す
るタービン(1600°F′の高い温度で作動する〕か
ら軸受方式へ伝達さnる熱を運び去る几めにも油の流n
が要求さnる。従来のターボチャーシャにおいて、ジャ
ーナル軸受の代りに減摩玉軸受が使用さnるとしても、
タービンから伝達さnる熱全運び去るためには、連続し
た油の流れが要求さnる。したがって、現今のターボチ
ャージャを適当に作動させるためには潤滑が必要である
が、潤滑が又多くの失敗の原因となっている。さらに連
続した油の流れによる潤滑は、軸受に潤滑材を供給する
ために実質的な鉛管工事及び関連構造を必要とする。
Many bearing failures are the result of insufficient engine oil pressure during startup or contamination of the engine oil. When high-speed Schernal bearings are used in conventional turbochargers, continuous oil flow is inherently required to stabilize the shaft and to carry away the heat generated by viscous friction. nru. The oil flow is also used to carry away heat transferred to the bearing system from the adjacent turbine (which operates at temperatures as high as 1600°F').
is required. Even if anti-friction ball bearings are used instead of journal bearings in conventional turbochargers,
Continuous oil flow is required to carry away all the heat transferred from the turbine. Therefore, although modern turbochargers require lubrication to operate properly, lubrication is also the cause of many failures. Additionally, continuous oil flow lubrication requires substantial plumbing and associated structures to supply lubricant to the bearings.

現今のターボチャーシャは、タービン全通過する推進ガ
スの流i″LLヲ有効t++J御することはできない。
Current turbochargers cannot effectively control the flow of propellant gas i''LL passing through the turbine.

現在基本的には、タービンの電力出力を制御するのに使
用される2つの方法がある。その第1の方法は、最大の
機関作動速度及び負荷において、所望のブースト圧力が
所定の限度全速えないように、タービンとタービン・ノ
ズルとの寸法を注意深く定めることである。この方法の
欠点は、低い機関速度において利用できるブースト圧力
が;ト1]限され、要求に対する応答が遅いことである
。タービンを通過するブースト圧力を制御するのに使用
さ牡る第2の方法は、最大の機関速度及び負荷において
過剰なタービン動力を生じさせるようにり−ビン・ノズ
ルの寸法金定めると共に排気逃し弁(wastegat
e ) f!:使用することである。この方法において
は、所定のブースト圧力に達するときに、排気逃し弁が
開いて排気の一部分全バイパスさせる。この方法は、−
層低い機関速度において利用できるブースト圧力を増加
させ、要求に対する応答を改良するが、バイパスさ扛た
高圧排気が増大した機関背圧全犠牲にして単に浪費され
る点において全く非効率的である。さらに部分的負荷に
おいて、ターボチャーシャが本質的に作動していないと
きに、小さいノズル面積は排気に対する抑制部材として
作用し、ボンピング・ループ損失の増加を引き起す。
There are currently basically two methods used to control the power output of a turbine. The first method is to carefully size the turbine and turbine nozzle so that at maximum engine operating speed and load, the desired boost pressure is below a predetermined limit at full speed. The disadvantage of this method is that the available boost pressure is limited at low engine speeds and the response to demand is slow. The second method used to control boost pressure through the turbine is to create excess turbine power at maximum engine speed and load - dimensioning the bin nozzle and exhaust relief valves. (wastegat
e) f! : To use. In this method, when a predetermined boost pressure is reached, an exhaust relief valve opens to partially and completely bypass the exhaust gas. This method is -
Although it increases the available boost pressure at lower engine speeds and improves demand response, it is completely inefficient in that bypassed high pressure exhaust is simply wasted at the expense of increased engine back pressure. Furthermore, at part load, when the turbocharger is essentially not operating, the small nozzle area acts as a restraint on exhaust, causing increased pumping loop losses.

それゆえ大小の両内燃機関全ターボチャージするように
有効に作動させることができるターボチャージャが要求
さnるようになった。連続した油の流れによI)潤滑さ
几る軸受によって従来経験した問題を取り除き、ターボ
チャーシャ・タービン?駆動する推進ガス全通も有効に
使用する軸受方式を持つターボチャ・−シャが要求さn
るようになつた。さらに圧縮機とタービンとのロータ全
文える軸受アセンブリは、所望の圧縮機及びタービン・
ロータのすきまを容易に減少させるものでなけnばなら
ない。
Therefore, a need has arisen for a turbocharger that can be effectively operated to fully turbocharge both large and small internal combustion engines. Continuous oil flow eliminates the problems previously experienced with lubricated bearings in turbocharger turbines. A turbocharger with a bearing system that effectively uses the entire flow of propellant gas is required.
I started to do that. In addition, the bearing assemblies for the compressor and turbine rotors are fully integrated into the desired compressor and turbine rotors.
It must be possible to easily reduce the rotor clearance.

従来のターボチャージャ用の圧縮機ノ蔦つジングの製法
及び設計は、又相当に色々な問題を提供した。遠心圧縮
機は、ターボチャージャにおいて最も広く使用される動
力学的圧縮機の1つでちる。
The construction and design of conventional compressor fittings for turbochargers also presents a considerable variety of problems. Centrifugal compressors are one of the most widely used dynamic compressors in turbochargers.

この型式の圧縮機においては、空気又は空気−燃料混合
物に圧縮機入口にはいυ、圧縮機ロータへ向けて流れ、
入口流路に直角金なして音速付近まで加速される。空気
圧力の増加に、圧縮ロータ羽根の先端から放出される加
速さ−nたガスの速度全減少させることによって、完成
さ扛る。拡散として知らnているこのプロセスは、乱流
を生じさせることなくガスの速度を減少させることによ
って一層有効に達成さnることにより、速度エネルギー
の大きなパーセンテージ部分が圧力エネルギーに変換さ
れ、静圧全上昇させる。
In this type of compressor, air or an air-fuel mixture enters the compressor inlet and flows toward the compressor rotor.
It is accelerated to near the speed of sound by using a metal plate at a right angle to the inlet channel. This is accomplished by increasing the air pressure and reducing the total velocity of the accelerated gases released from the tips of the compression rotor blades. This process, known as diffusion, is accomplished more effectively by reducing the velocity of the gas without creating turbulence, whereby a large percentage of the velocity energy is converted to pressure energy, reducing the static pressure Raise it completely.

この拡散プロセスを容易にするtめに、遠心圧縮機を使
用しているターボチャージャは、圧縮機ロータ羽根の前
縁から外側先端まで回転子の羽根の輪郭にびったυと追
従する圧縮機ロータ壁を通常備えている。次いでこの圧
縮機ロータ壁はロータ羽根の外側先端を通過して延び、
デイフユーザの2つの壁の一層を形成し、次いで周辺ギ
ャップを形成するように終る。圧縮さf′したガスは、
この周辺ギャップを通過して機関の吸込マニホルVに通
ずる周辺室内へ流部るみ圧縮機ロータ羽根に向かい合い
、圧縮機ロータ羽根に輪郭がぴったりと合い次いで外向
きに延びるこの壁は、圧縮されたガスが圧縮機ロータ羽
根を雌部た後でかつ機関に通ずる周辺室内へはいる前に
、圧縮さルたガスの速度を均等に減少させる。したがっ
てこの壁構造は、圧縮機により発生する静圧を非常に増
大させる。
To facilitate this diffusion process, turbochargers using centrifugal compressors use a compressor rotor blade that follows the profile of the rotor blades from the leading edge to the outer tip. Usually has walls. The compressor rotor wall then extends past the outer tips of the rotor blades;
Form one layer of the two walls of the diffuser and then end to form a peripheral gap. The compressed gas f' is
This wall, which flows through this peripheral gap into the peripheral chamber leading to the engine suction manifold V, faces the compressor rotor blades, contours closely to the compressor rotor blades, and then extends outwardly allows the compressed gas to flow into the peripheral chamber. The velocity of the compressed gas is uniformly reduced after it leaves the compressor rotor blades and before it enters the peripheral chamber leading to the engine. This wall structure therefore greatly increases the static pressure generated by the compressor.

この構造を形成する之めに、多くのターボチャージャ圧
縮機ハウジングは、圧縮機の外側周囲−・ウソングと圧
縮機壁とが1つの鋳物部材になるようにサンド・カスト
(θand−cast )された。通常このことは、機
関の吸込マニホルドに通ずる周辺室全形成するようにサ
ンド・コア(5and core )を使用することに
よって完成された。鋳造後、このサンド・コアは取り除
かnで、圧縮機とは反対側の壁に周辺室が形成され、こ
の周辺室内において圧縮機ロータの先端からガスが流n
去る。
To create this structure, many turbocharger compressor housings are sand cast (θand-cast) so that the outer circumference of the compressor--the outer periphery of the compressor--and the compressor wall are one cast member. . Usually this was accomplished by using a 5 and core to form the entire peripheral chamber leading to the engine's suction manifold. After casting, this sand core is removed to form a peripheral chamber on the wall opposite the compressor, into which gas flows from the tip of the compressor rotor.
leave.

圧縮機ハウジングのダイカストが実質的には高価になら
なくて、サンド・カストより一層正確ではあるけnども
、圧縮されたガスを機関の吸込マニホル「へ流す周辺室
を形成すると同時にデイフユーザ壁全形成するためにダ
イカスト型全使用することができないために、最適の設
計のダイカストを使用することはできなかった。可変面
積の室が入口ギャップより必然的に大きく、この入口ギ
ャップを通過してガスが圧縮機ロータ羽根から噴射さn
るから、最適の設計の圧縮機ハウジングをダイカストす
ることは不可能であった。なぜならば、圧縮機ロータ羽
根に向かい合う壁の背後にこのような通路を形成できる
型全設計することができないからである。
Although die-casting of the compressor housing is substantially less expensive and more precise than sand-casting, it is possible to form a peripheral chamber through which the compressed gas flows into the engine's suction manifold, while at the same time forming the entire diffuser wall. It has not been possible to use die castings of optimal design because the entire die casting mold cannot be used for this purpose.The variable area chamber is necessarily larger than the inlet gap, through which the gas Injected from compressor rotor blades
Because of this, it was not possible to die-cast an optimally designed compressor housing. This is because it is not possible to design a complete mold that can form such a passageway behind the wall facing the compressor rotor blades.

ダイカスト圧縮機ハウジングが使用さnる場合、サンド
・カストされた圧縮機ノ1ウゾングに通常形成さnる壁
は単に増シ除か詐るから、型を合わせて又分割して鋳物
を作ることにできる。しかしこの壁がなければ、圧縮機
ロータによって加速されたガスは、デイフユー゛デから
機関吸込マニホルドに通ずる周辺室内へ早すぎた状態で
送り出さ牡る。
If a die-cast compressor housing is used, the molds must be combined or split to make the casting, since the walls normally formed in the sand-cast compressor housing are simply enlarged or removed. Can be done. However, without this wall, the gases accelerated by the compressor rotor would prematurely pass from the diffuser into the surrounding chamber leading to the engine intake manifold.

この結果、このような構造の圧縮機ハウジングは、圧縮
機の効率、したがって圧縮機の性能を実質的に低下させ
る。
As a result, compressor housings of such construction substantially reduce compressor efficiency and therefore compressor performance.

発明の開示 本発明によれば、減摩玉軸受アセンブリは、圧縮機トタ
ービンの軸全支持するために使用さ扛る。
DISCLOSURE OF THE INVENTION According to the present invention, an anti-friction ball bearing assembly is used for full shaft support of a compressor turbine.

玉軸受の使用は、タービン及び圧縮機の半径方向及び軸
瞭方向の移動に関して一層良好な制御を行なうのに特に
重要である。回転する軸受アセンブリの移動に関するこ
の付加的制御は、羽根先端すき゛まの減少全許容するこ
とによシ、圧縮機及びタービンの効率全評価し得るよう
に改良する。さらに減摩玉軸受の使用により、所要のタ
ービン仕事を減少させることにより、機関の比燃費を改
良する。
The use of ball bearings is particularly important to provide better control over the radial and axial movement of the turbine and compressor. This additional control over the movement of the rotating bearing assembly improves overall efficiency of the compressor and turbine by allowing for a reduction in blade tip clearance. Furthermore, the use of anti-friction ball bearings improves the engine's specific fuel efficiency by reducing the required turbine work.

本発明によれば、軸受アセンブリは、圧縮機及びタービ
ンの軸に形成された第1及び第2の内レースを備えてい
る。第1の内レースに相当する固定の外レースをターボ
チャージャ・ハウジングに取υ付け、複数個の玉が、固
定の外レースと第1の内レースとの間に受け人nらnる
。第2の外側レース環を設け、第1の外レースに対して
滑動自在にする。この第2の外側レース環を、ターボチ
ャージャ・ハウジングに対して滑動自在にし、圧縮ばね
がターボチャーシャ・ノ1ウシングと第2の外側レース
環との間で作用してこの外側レース環を第1の外レース
から遠ざかる向きにかたよらせ、この第2の外1ift
レース環と第2の内レースとの間に位置する玉に連関さ
せる。こnと同時に、ターボチャーツヤ・ハウジングに
増υ付けらfl友第1の外レースは、こnと、タービン
及び圧縮機の軸上の第1の内レースとの間の玉に連関さ
せらnる。
In accordance with the present invention, a bearing assembly includes first and second inner races formed on the shaft of a compressor and turbine. A fixed outer race corresponding to the first inner race is mounted to the turbocharger housing, and a plurality of balls are receptacles between the fixed outer race and the first inner race. A second outer race ring is provided and slidable relative to the first outer race. The second outer race ring is slidable relative to the turbocharger housing, and a compression spring acts between the turbocharger nosing and the second outer race ring to move the outer race ring into the second outer race ring. Shift this second outer race away from the first outer race.
It is associated with a ball located between the race ring and the second inner race. At the same time, a first outer race is added to the turbocharger housing and is associated with a ball between this and a first inner race on the shaft of the turbine and compressor. nru.

発明を実施するための最良の形態 第1図は本発明軸受支持構造物金偏えたターボチャーツ
ヤ20の斜視図である。このターボチャージャはタービ
ンハウジング26にV形りラ/ゾバンド28によって連
結した圧縮機用ハウジング24から成る外部構造22を
備えている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a perspective view of a turbocharger 20 having a bearing support structure according to the present invention. The turbocharger has an external structure 22 consisting of a compressor housing 24 connected to a turbine housing 26 by a V-shaped la/zo band 28.

第1、第2図に示すよって、圧縮機用ハウジング24は
円筒形の入口穴40全備え、この穴はその一端部に増付
けらnそこから外方に延びる横壁42金持っている。円
周方向の室44が壁42に増付けである。入口穴40は
圧縮機の空気入口50全形成し、室44は圧縮機の排気
口52を形成する。タービンハウジング26はタービン
空気増人口54及びタービン排気口56を形成する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the compressor housing 24 includes a cylindrical inlet hole 40 having a lateral wall 42 added to one end thereof and extending outwardly therefrom. A circumferential chamber 44 is added to the wall 42. The inlet hole 40 defines the entire compressor air inlet 50, and the chamber 44 defines the compressor outlet 52. Turbine housing 26 defines a turbine air booster 54 and a turbine exhaust 56 .

ターボチャージャの使用に当っては、空気を入口50に
引込み、圧縮さ扛だ空気を排気口52からターボチャー
シャが増付けである内燃機関に排出する。機関からくる
排気空気は、タービン空気増入口54に導か扛ターボテ
ヤーンヤ用のタービン全駆動し、タービン排気口56を
通って排出さnる。
In use, the turbocharger draws air into the inlet 50 and exhausts the compressed air through the exhaust port 52 to the internal combustion engine to which the turbocharger is attached. Exhaust air coming from the engine is introduced into a turbine air inlet 54 to fully drive the turbine for the turbo engine, and is discharged through a turbine exhaust port 56.

入口穴40内には、この穴の内方壁面64から延びる複
数の羽根62によって軸受支持筒60を増付ける。この
軸受支持筒60の端部上にキャップ66を増付ける。タ
ービンノ・ウシング26にはブラケット82によってピ
ストン型のアクチュエータすなわち作動器80を増付け
る。この作動器80は後述のように制御棒86を延ばし
たり引込めたりするように操作さnる制御器84を備え
ている。制御棒86を操作するために、必要に応じ、空
気全制御器84に空気管88.89で送るようにしであ
る。圧縮機−・ウソング24には複数のねじ92によっ
て油溜めカバープレー)9(l増付ける。
A bearing support cylinder 60 is augmented within the inlet hole 40 by a plurality of vanes 62 extending from an inner wall surface 64 of the hole. A cap 66 is added on the end of this bearing support cylinder 60. A piston type actuator or actuator 80 is added to the turbine housing 26 by means of a bracket 82. The actuator 80 includes a controller 84 that is operated to extend and retract a control rod 86 as described below. To operate the control rods 86, air lines 88, 89 are provided to feed the air controller 84 as required. Compressor - Add an oil sump cover plate 9 (1) to the Usuong 24 with a plurality of screws 92.

第2図に示すように、圧縮機の後壁100及びタービン
の後壁102を、圧縮機)・ウゾング24及びタービン
ノ・ウジング26の中間に、こnらの両ハウジングを組
立てた際、位置させる。こnらの4個の構成部材は相互
に案内し合ってV形りランゾバンド28によυ組立てら
nる。第2図を詳細に見nば判るように、全組立構造全
相互に保持し合わせるためにはただ単一のV形りランプ
が必要とさnるに過ぎない。前述のように、圧縮機ハウ
ジング24に筒形の入口穴40’を備え、この穴はその
一端部に増付けらnそこから外方に延びる横壁42を持
っている。円周方向の室44は入口穴40から隔てられ
た方の壁42の端部に取付け、その円周のまわりに変化
する区域を持たせ、圧縮機の排気口52からの吐出しに
向って増大させる。
As shown in FIG. 2, the compressor rear wall 100 and the turbine rear wall 102 are positioned intermediate the compressor housing 24 and the turbine housing 26 when both housings are assembled. . These four components are assembled by a V-shaped Lanzo band 28 with mutual guidance. As can be seen from a closer look at FIG. 2, only a single V-shaped lamp is required to hold the entire assembly together. As previously mentioned, the compressor housing 24 is provided with a cylindrical inlet hole 40' having a lateral wall 42 extending outwardly therefrom at one end thereof. A circumferential chamber 44 is attached to the end of the wall 42 separated from the inlet hole 40 and has a varying area around its circumference and is directed toward discharge from the compressor outlet 52. increase

入口穴40は、壁42の方に向って先細になる直径を備
えた第1の内部壁部110と、段114によって第1の
内部壁部110に連結された第2の内部壁部112とを
持っている。この第2の壁部112は壁42の万に向っ
て広がる直径を持っている。壁42は円周方向に隔てら
nた複数の穴116を持っている。室44は、圧縮機の
排気口52のほかにほぼ壁42の平面に穴118を備え
ている。
The inlet hole 40 has a first interior wall 110 with a diameter that tapers toward the wall 42 and a second interior wall 112 connected to the first interior wall 110 by a step 114. have. This second wall portion 112 has a diameter that widens towards the end of the wall 42 . Wall 42 has a plurality of circumferentially spaced holes 116. In addition to the compressor outlet 52, the chamber 44 is provided with a hole 118 approximately in the plane of the wall 42.

前部圧縮機壁インサー)126fl、筒形ののど部12
8とこののど部128の一端から横向きに取付けた円形
のディスク130とを備えている。
Front compressor wall insert) 126fl, cylindrical throat 12
8 and a circular disk 130 mounted laterally from one end of the throat 128.

のど部128は、ディスク130に向って細まる直径を
持つ内壁面131と、ディスク130の方に向って広が
る直径を持つ外壁面132とを備えている。広がる直径
金持つ面132は、入口穴40の内壁部112の広がる
面に対応してのど部128が入口穴40内に挿入さnこ
牡と組合うようにしである。またのど部128の直径が
小さくなる方の壁面131Jd、入口穴40の第1の内
壁部110の小さくなる直径の延長に相当する。インサ
ート126が入口穴40と組合うと、入口穴400Å口
からターボチャーシャ内に向って連、i先して小さくな
る直径が得られる。
The throat 128 has an inner wall surface 131 with a diameter that tapers toward the disk 130 and an outer wall surface 132 with a diameter that widens toward the disk 130 . The widening diameter retaining surface 132 corresponds to the widening surface of the inner wall 112 of the entrance hole 40 so that the throat 128 mates with the throat inserted into the entrance hole 40. Further, the wall surface 131Jd of the throat portion 128 having a smaller diameter corresponds to an extension of the smaller diameter of the first inner wall portion 110 of the inlet hole 40. When the insert 126 mates with the inlet hole 40, the inlet hole 400A has a diameter that decreases from the mouth into the turbocharger.

ディスク130からリベット状の複数の突出部140が
延び、こnに壁42の穴116に対応する。インサート
126が圧縮機ハウジング24と連関しまたのど部12
8の端部が入口穴40の段114と連関すnば、突出部
140は穴116に工って壁42の対応面と衝合するデ
ィスク130と連関する。第2図に示すように、突出部
140は穴116内に挿入さnlその頭部はインサート
126をハウジング24に取付けるように変形させであ
る。ディス、り130は、壁42を越えて延ばして室4
4の穴118を部分的におおうようにする。ディスク1
30の外端と室44の壁との間に円周方向の隙間146
を作り、ま之デイ7ユーーデー区域148を、遠心流圧
縮機ロータ112及び室44に至るすき間146間の圧
縮機後壁100及びディスク130間に形成する。
A plurality of rivet-like protrusions 140 extend from disk 130 and correspond to holes 116 in wall 42. An insert 126 is associated with the compressor housing 24 and also connects the throat 12.
If the end of 8 is associated with the step 114 of the inlet hole 40, the protrusion 140 is associated with a disc 130 which is drilled into the hole 116 and abuts a corresponding surface of the wall 42. As shown in FIG. 2, protrusion 140 is inserted into hole 116 and its head is modified to attach insert 126 to housing 24. As shown in FIG. The disk 130 extends beyond the wall 42 to form the chamber 4.
4 so as to partially cover the hole 118. disc 1
A circumferential gap 146 between the outer edge of 30 and the wall of chamber 44
, and a seven-day zone 148 is formed between the compressor rear wall 100 and the disk 130 between the centrifugal flow compressor rotor 112 and the gap 146 leading to the chamber 44 .

第2図に示すように、軸受支持筒60は、入口穴40の
壁面64から内方に延びる複数の支柱62によって入口
穴40内に同心状態に支える。
As shown in FIG. 2, the bearing support tube 60 is supported concentrically within the inlet hole 40 by a plurality of struts 62 extending inwardly from the wall 64 of the inlet hole 40. As shown in FIG.

ターボチャージャ20は、2個の球軸受162゜164
によって軸受支持筒60内で回転するように支えた軸1
60を持っている。半径流タービンロータ170は軸1
60の一端に取付け、遠心流圧縮機ロータ172はター
ビンロータ170及び軸受162,164の中間に取付
ける。軸160扛圧縮機後壁100内の穴176及びタ
ービン後壁102内のラビリンスシール17E1貫通し
ている。
The turbocharger 20 has two ball bearings 162° and 164°.
The shaft 1 is supported to rotate within the bearing support cylinder 60 by
I have 60. Radial turbine rotor 170 has shaft 1
60 and a centrifugal compressor rotor 172 is mounted intermediate the turbine rotor 170 and bearings 162,164. The shaft 160 extends through a hole 176 in the compressor rear wall 100 and a labyrinth seal 17E1 in the turbine rear wall 102.

半径流タービンロータ170は溶接などKよって軸16
0に固着し、遠心流圧縮機ロータ172は保持ナツト1
80で軸160上の位置に保持する。遠心流圧縮機ロー
タ172は軸160を受けるために穴あけをし、穴18
2を形成するため端ぐりを行う。穴182は保持ナツト
180の外径より、も大きい直径を持ち、保持ナツト1
80が穴182の底壁184と連関するように押付けら
几圧縮機ロータ全軸160上の位置に1呆持するように
なっている。圧縮機ロータシム186は、遠心流圧縮機
ロータ172及び軸160の段188間に置き、遠心流
圧縮機ロータ172′ffr:軸線方向に精確に位置さ
せるようにする。
The radial turbine rotor 170 is attached to the shaft 16 by welding or the like.
0 and the centrifugal flow compressor rotor 172 is attached to the retaining nut 1.
80 and held in position on axis 160. Centrifugal flow compressor rotor 172 is bored to receive shaft 160 and has hole 18
Counterbore to form 2. The hole 182 has a diameter larger than the outer diameter of the retaining nut 180 and
80 is pressed so as to be associated with the bottom wall 184 of the hole 182 and is held at a position above the entire compressor rotor shaft 160. A compressor rotor shim 186 is placed between the centrifugal compressor rotor 172 and the stage 188 of the shaft 160 to ensure precise axial positioning of the centrifugal compressor rotor 172'ffr:.

本発明軸受支持構造物においては、第2、第6図から明
らかなように、遠心流圧縮機ロータ172に隣接して軸
受支持筒60の端部内にリング200ftn!2付ける
と共にこの軸受支持筒60に取付けた保持リング202
によって軸受支持筒60内に移動しないようにしである
。リング2001’:には軸受装R164の外レース2
04が形成してあり、同レース206は軸160と一体
に形成さnている。内外両レース間にはボールすなわち
玉208があり、これによって軸受装置164を構成し
ている。
In the bearing support structure of the present invention, as is clear from FIGS. 2 and 6, a 200 ftn ring is installed within the end of the bearing support cylinder 60 adjacent to the centrifugal compressor rotor 172! 2 and a retaining ring 202 attached to this bearing support cylinder 60.
This prevents it from moving into the bearing support cylinder 60. Ring 2001': Outer race 2 of bearing R164
04 is formed, and the same race 206 is formed integrally with the shaft 160. Between the inner and outer races are balls 208, which form the bearing assembly 164.

軸受装f162は、軸160と一体に形成した内レース
210と、玉216を受けるために形成され几外レース
214と共に軸受支持筒60内で滑動自在な外リング2
12t−備えている。リング212及び軸受支持筒60
内に固定された保持リング220間に圧縮ばね218を
設け、軸受装置162.164内の玉216.208の
位置をそれぞn固定するためにリング212を外方に向
けて付勢し、このようにして軸160の位置を固定する
The bearing assembly f162 includes an inner race 210 formed integrally with the shaft 160, and an outer ring 2 formed to receive the balls 216 and slidable within the bearing support cylinder 60 together with an outer race 214.
Equipped with 12t. Ring 212 and bearing support tube 60
A compression spring 218 is provided between the retaining rings 220 fixed therein, biasing the rings 212 outwardly to fix the position of the balls 216, 208 in the bearing arrangement 162, 164, respectively. In this manner, the position of the shaft 160 is fixed.

第2、第6図に示すように、外レース204はリング2
00内に玉の半径が一万の側にだけにあるようにして形
成さnている。従って、軸受装置164の組立ては、玉
208の全体をレース206内に置きリング200tそ
のまわフに連関させることによって行なわ几る。同様に
、外レース214はリング212内にボール半径を一万
の側だけにあるようにして形成さnている。軸受装置1
62の玉216は、外リング212をばね218t−圧
縮するように移動させ、玉216全体を軸160のレー
ス214内に挿入することによって組立てる。リング2
12を釈放することによシ、ばね218は自動的にリン
グを玉216と係合させ軸受装置162を形成し同時に
リング200を軸受装置164の玉208に連関させる
。リング212に形成された外レース214と、軸16
0に形成された内レース210との間のすきまは、玉2
16の直径よシ光分に小さくしてあって、玉216が、
第2図及び第3図に示す位置からキャップ66の万へ飛
び出すのを防止している。
As shown in FIGS. 2 and 6, the outer race 204 is connected to the ring 2.
It is formed so that the radius of the ball is only on the 10,000 side. Therefore, assembly of the bearing assembly 164 is accomplished by placing the entire ball 208 within the race 206 and linking the ring 200t to the shaft. Similarly, outer race 214 is formed within ring 212 with a ball radius only on the 10,000-degree side. Bearing device 1
The 62 balls 216 are assembled by moving the outer ring 212 to compress the spring 218t and inserting the entire ball 216 into the race 214 of the shaft 160. ring 2
By releasing 12 , spring 218 automatically engages the ring with ball 216 to form bearing arrangement 162 and simultaneously associates ring 200 with ball 208 of bearing arrangement 164 . An outer race 214 formed on the ring 212 and the shaft 16
The gap between the ball 2 and the inner race 210 formed at
The diameter of ball 216 is made smaller by the amount of light, and ball 216 becomes
This prevents the cap 66 from popping out from the position shown in FIGS. 2 and 3.

或いはまた、適当な保持器を使うことによって、玉20
8.216の全体よシも少ないものを軸受装置162.
164に使うことができる。適用例次第で1、油を浸透
させた保持器又は玉に自己潤滑被膜全補給する犠牲保持
器を使ってもよい。支持筒60内への軸160の取付け
は、圧縮機ロータ172から離れた万の支持筒60の穴
を閉じるキャップ66の軸受支持筒60の端部への連関
によって完成さnる。
Alternatively, by using a suitable retainer, the ball 20
8.216 bearing device 162.
164 can be used. Depending on the application, one may use an oil-impregnated cage or a sacrificial cage that replenishes the balls with a self-lubricating coating. Mounting of the shaft 160 within the support tube 60 is completed by linking a cap 66 to the end of the bearing support tube 60 that closes a hole in the support tube 60 remote from the compressor rotor 172.

一体の内レース全便う球:油受装置をこの軸受システム
に使うことによって、大きな直径の軸の使用が可能とな
り、従って極めて強固な軸が得らnる。さらにこの軸受
装置は、極めて小さな軸方向又は半径方向移動全許すに
過ぎない著しくタイトな軸受システムを提供する。結果
として、このような軸受システムは圧縮機及びタービン
韮びにこfLを取囲むハウジング間に必要とさnる隙間
を大きく減少させることになり、同心性の問題は最小限
にとどめらnることになる。
One-piece inner race full ball: The use of a lubrication device in this bearing system allows the use of large diameter shafts and thus provides an extremely strong shaft. Furthermore, this bearing arrangement provides an extremely tight bearing system that allows only very small total axial or radial movements. As a result, such a bearing system greatly reduces the clearance required between the housing surrounding the compressor and turbine head, and concentricity problems are minimized. become.

本発明の好実施例において(丁、軸受装置162゜16
4はいわゆる油に飢えた状態にある。この軸受装置に与
えられる唯一の潤滑に、油含毛細管現象によって油だめ
(R)から傾斜部又はスリンガ226に移動させるウィ
ック222,224によって行なわれる。スリンガ22
6に供給さnる油は、遠心力によって、軸160の回転
中に軸受装置162.164に投付けらnる形になる。
In a preferred embodiment of the invention (162°16
4 is in a so-called oil-starved state. The only lubrication provided to this bearing arrangement is by wicks 222, 224, which are moved from the oil sump (R) to the ramp or slinger 226 by oil-containing capillary action. Slinger 22
Due to centrifugal force, the oil supplied to the shaft 160 is thrown onto the bearing arrangement 162, 164 during rotation of the shaft 160.

このようにして、ターボチャージャ軸受用潤滑剤として
の機械油の使用及びこnらと関連する管工作並びに密刊
工作が省略さnる。その上、潤滑剤としての汚nた機械
油の使用又は始動中の機械油の不足から生ずる事故が避
けらnる。さらに、オイルシールの必要がなくなり、シ
ールの故障力ら起る軸受の事故もなくなる。
In this way, the use of machine oil as a lubricant for the turbocharger bearings and the associated pipe work and covert work are eliminated. Moreover, accidents resulting from the use of dirty machine oil as a lubricant or from the lack of machine oil during start-up are avoided. Furthermore, there is no need for oil seals, and bearing accidents caused by seal failure forces are also eliminated.

或いはまた、軸受装置は、レース内に及び軸受装置のボ
ールのまわりに詰めらnた高密度の油又はグリースによ
って永久潤滑を行なうようにしてもよい。さらに別の方
法としては、油を浸透させたフェノール保持器を使って
相当長期に亘ってボールに潤滑剤全供給するようにして
もよい。このような場合はいずnc+s合でも、軸受の
寿命は短かくなるが、ウィック222,224及びスリ
ンガ226の必要性はなくなる。
Alternatively, the bearing arrangement may be permanently lubricated by dense oil or grease packed into the race and around the balls of the bearing arrangement. Yet another method is to use an oil-impregnated phenol retainer to provide a full supply of lubricant to the ball over a fairly long period of time. In all such cases, the life of the bearing will be shortened, but the need for the wicks 222, 224 and the slinger 226 will be eliminated.

ジャーナル軸受とかディスク型スラスト軸受を使ってい
る従来のターボチャージャで仲、軸受の連続的潤滑が必
要とさ九ている。さらに、軸受がターボチャージヤター
ビ/に隣接している場合には、タービンは1600°F
までの温度に曝さ扛ているので、過熱による事故を防止
するため連続潤滑を行なって軸受を光分に冷却する必要
がある。
Conventional turbochargers that use journal bearings or disk-type thrust bearings require continuous lubrication of the bearings. Additionally, if the bearing is adjacent to the turbocharger, the turbine
Since the bearings are exposed to temperatures up to

球軸受でさえも冷却のために油の連続流′n′!!−必
要とする。本軸受システムが、軸受の潤滑及び冷却のた
めの従来の多量の潤滑を行なうことなしに、良好な作動
を行なうことができることは、本発明において使わnる
特殊の軸受の配置及び圧縮機及びタービンに対する軸受
の相対位置の結果である。
Even ball bearings require a continuous flow of oil for cooling! ! - Require. The ability of the present bearing system to operate well without the need for conventional large amounts of lubrication for bearing lubrication and cooling is due to the special bearing arrangement and compressor and turbine is the result of the relative position of the bearing to .

後述するように、軸受装置は軸受の潤滑及び冷却用の油
の連続流f′Lヲ必要としないので、軸受支持構造物金
偏え友ターボチャーンヤは任意の向きに増付けることが
できる。こnに対して従来のターボチャーシャはその使
用可能な向きについてにきわめてきびしい制限が課せら
nている。
As will be explained later, since the bearing device does not require a continuous flow of oil f'L for lubricating and cooling the bearing, the bearing support structure and the turbochanger can be added in any direction. On the other hand, conventional turbochargers have extremely strict restrictions on the orientation in which they can be used.

第2図に示すターボチャーシャにおいては、従来のター
ボチャーシャのシャーナル軸受及びディスク軸受にもつ
と精密な圧型の軸受装置によって置き換えらn、軸受用
の連続潤滑流nの必要性が除かnている。その上、第2
図に示すターボチャージャにおける圧縮機及びタービン
は共に軸受装置の一方の側にオーバフ1ングしており、
タービンは圧縮機を軸受装置及びタービン間に置いて軸
受装置から最大限に離しである。この配置はタービン及
び軸受装置間に光分な熱絶縁を与えるので、軸受け従来
の潤滑性全必要とするほど多く加熱さnることはない。
In the turbocharger shown in FIG. 2, the Schernall bearing and disk bearing of a conventional turbocharger are replaced by a precision pressure-type bearing arrangement, eliminating the need for a continuous flow of lubrication for the bearing. ing. Moreover, the second
The compressor and turbine in the turbocharger shown are both overflowing on one side of the bearing arrangement,
The turbine is maximally separated from the bearing arrangement by placing the compressor between the bearing arrangement and the turbine. This arrangement provides good thermal insulation between the turbine and the bearing system so that the bearing does not heat up as much as conventional lubrication would require.

第2図における圧縮機及びタービンの後面同志の配置に
よって、軸受装置に伝えらnる熱が極めて減小するだけ
でなく、熱膨張による効果全最小限にとどめ、これによ
って必要とさnる翼端の隙間を少なくすることができる
。さらにこの配置により従来の軸受ノ・ウゾングが不要
となり、圧縮機及びタービンの中間に支持用軸受金偏え
た現在のストラドル型取付をしたロータよりも、コンパ
クトなパツケージを提供する。
The arrangement of the compressor and turbine aft together in Figure 2 not only greatly reduces the heat transferred to the bearing arrangement, but also minimizes the effects of thermal expansion, thereby reducing the need for airfoils. The gaps at the edges can be reduced. Additionally, this arrangement eliminates the need for conventional bearing bushings and provides a more compact package than current straddle-style mounted rotors with offset support bearings intermediate the compressor and turbine.

さらに、減摩性の球軸受装置162.164の使用は、
圧縮機及びタービンの半径及び軸線方向の移動金よく制
御し、こnからも翌端間隙を小さくすることができる。
Additionally, the use of anti-friction ball bearing devices 162,164
The radial and axial movement of the compressor and turbine can be well controlled and the next end gap can also be reduced.

このことは圧縮機及びタービンの効皐ヲ著しく向上させ
る。シャーナル軸受と比較して減摩性の球軸受装置16
2.164はlだ軸受を駆動するのに必要とさnるター
ビンの仕事を少なくする。このことは機関の背圧を少な
りシ、その結果化燃料消費量の改善及びロータ加速の能
力の強化をも几らす。
This significantly improves the efficiency of the compressor and turbine. Ball bearing device 16 with reduced friction compared to Schernall bearings
2.164 reduces the turbine work required to drive the lubricant bearings. This also reduces engine backpressure, resulting in improved fuel consumption and enhanced rotor acceleration capability.

第2図に示すターボチャージャの速度又は圧力出力を側
御するタービンノズルの選択的変更全行なうためのノズ
ル面積制御構造体228を対象としている。第1、第2
図に見ら几るように、ターボチャーシャを取付けである
内燃機関から出る排気は、タービンの空気増入口54′
T、通ってターボチャーシャに噴射され、タービン後壁
102、こnに平行な磯232及びノズル羽根234に
よって形成されたノズルエリア23(1通してタービン
ロータ170の翼に向って通じている。このノズルエリ
アは、そのまわりに円周上に位置させタービンロータ1
70に至る排気の流速及び角度を変えるために回動自在
にした複数の可動ノズル羽根234を含む構造体228
によって制(財)さ扛る。
The present invention is directed to a nozzle area control structure 228 for selectively modifying a turbine nozzle to control the speed or pressure output of a turbocharger as shown in FIG. 1st, 2nd
As can be seen in the figure, the exhaust gas from the internal combustion engine to which the turbocharger is attached is transferred to the air inlet 54' of the turbine.
T is injected into the turbocharger through a nozzle area 23 formed by the turbine rear wall 102, a rock 232 parallel to this, and a nozzle vane 234 (one through which leads to the blades of the turbine rotor 170). This nozzle area is located circumferentially around the turbine rotor 1.
A structure 228 that includes a plurality of movable nozzle vanes 234 that are rotatable to vary the exhaust flow rate and angle up to 70.
control (wealth) by

第21.第4図に示すように、羽根234はその反対側
から延びるトラニオン236.238’r備えている。
21st. As shown in FIG. 4, vane 234 has a trunnion 236,238'r extending from its opposite side.

トラニオン236は、タービン後壁、102を貫通し操
作レバー240に取付ける。トラニオン238は壁23
2内に延ばしである。
A trunnion 236 passes through the turbine rear wall, 102 and attaches to the operating lever 240. Trunnion 238 is connected to wall 23
It is postponed to within 2 days.

操作レバー240の一端には、ニップル242を形成す
る。こ扛らのニップルは、制御リング246内に形成し
た半径方向のスロット244内に延ばす。制御リング2
46及び操作レバー240fl、圧1mロータ172及
びタービンロータ170の中間にある空気間隙ギャップ
247FF3に在る。
A nipple 242 is formed at one end of the operating lever 240 . These nipples extend into radial slots 244 formed in control ring 246. control ring 2
46 and the operating lever 240fl, located in the air gap gap 247FF3 intermediate the pressure 1 m rotor 172 and the turbine rotor 170.

制御リング246は、°軸160の@線のまわりに同心
状に位置し、圧縮機後壁100から延びる円筒膨面24
8上に受ける。
The control ring 246 is located concentrically about the @ line of the ° axis 160 and extends from the cylindrical bulge 24 from the compressor rear wall 100.
Receive it on 8.

第2図においては、制御リング246は、そ几ぞn内レ
ース及び外レースと共に形成さ扛そtらの間に複数のボ
ール254を受ける内リング250及び外リング252
を備えている。同リング250は圧縮機後壁100から
延びる円筒膨面248に固着して取付け、外リング25
2に内リングに対して角度的に回動する。第4図に示す
ように、外リング252の回動によって各操作レバー2
40はトラニオン236,238の軸線のまわりに回動
し、その結果各ノズル羽根234が同時に回動する。第
4、第5図に示すように、操作レバー240のうちの1
個のレバーが延長部262全備えている。制御棒86は
、軸ピンによって延長部262に取付けたねじ付アイポ
ル)86ak備えている。アイビル)86aの反対端部
は制御棒86内にねじで受けてあり、その中で調整自在
にしてノズル羽根の再調整がその回転軸のまわシで可能
なようにしである。制御棒86の移動によって操作レバ
ー240全枢動させて制御リング246の外リング25
2全回動させ、これに工って他の各操作レバー240及
びこfl K rf付けたノズル羽根234金回動させ
る。
In FIG. 2, the control ring 246 is formed with an inner race and an outer race, and includes an inner ring 250 and an outer ring 252 that receive a plurality of balls 254 between them.
It is equipped with The ring 250 is fixedly attached to the cylindrical expansion surface 248 extending from the rear wall 100 of the compressor, and the outer ring 250
2, it rotates angularly with respect to the inner ring. As shown in FIG. 4, by rotating the outer ring 252, each operating lever 2
40 pivots about the axes of trunnions 236, 238, resulting in each nozzle vane 234 pivoting simultaneously. As shown in FIGS. 4 and 5, one of the operating levers 240
The lever has an extension 262 in its entirety. Control rod 86 includes a threaded eyepole 86ak attached to extension 262 by an axle pin. The opposite end of the control rod 86a is threaded within the control rod 86 and is adjustable therein to permit readjustment of the nozzle vanes by turning its axis of rotation. The movement of the control rod 86 causes the operating lever 240 to fully pivot and the outer ring 25 of the control ring 246 to rotate.
2, rotate all the way, and use this to rotate each of the other operating levers 240 and the attached nozzle blade 234.

第5図に、オツトーサイクル機関に使わ几るアクチュエ
ータすなわち作動器80に示す。このシステムでは、制
御棒86はピストン型の作動器80で制御さ庇る。或い
はまた、こnらのピストンはダイヤフラムで置換えても
よい。作動器80は、管88A、88Bk通って制御器
84に送らnる圧縮機放出圧力によって制御さnる。作
動器80に入る増大圧力のために、制御886の延長及
び圧縮機のノズルエリアの対応開きが行なわ几る。
FIG. 5 shows an actuator 80 for use in an automatic cycle engine. In this system, a control rod 86 is controlled by a piston-type actuator 80. Alternatively, these pistons may be replaced by diaphragms. Actuator 80 is controlled by compressor discharge pressure, which is sent to controller 84 through pipes 88A, 88Bk. The increased pressure entering actuator 80 causes an extension of control 886 and a corresponding opening of the compressor nozzle area.

第5a図に示すように、制御n86は制御器84により
制御さ扛てノズル羽根234の位置の変更をする。制御
器84は大きい円筒体265及び小さい円筒体266を
形成するハウジング264を備えている。前面268a
及び後面268bl備えた大型ピストン268をシリン
ダ265内に入部る。前面270a及び後面2701:
+’を備えた小型ピストン210tシリンダ266内に
入nる。
As shown in FIG. 5a, control n86 is controlled by controller 84 to change the position of nozzle vane 234. As shown in FIG. Controller 84 includes a housing 264 forming a large cylinder 265 and a small cylinder 266. Front 268a
A large piston 268 having a rear surface 268bl and a rear surface 268bl is inserted into the cylinder 265. Front surface 270a and rear surface 2701:
A small piston 210t with +' enters the cylinder 266.

前面板272を適当なボルトで・・ウジング264に取
付け、制御棒86全一・ウゾング内に受ける穴273を
設ける。ピストン270il−r、制御棒86の一端に
固定して取付け、−万ピストン268は制?#4186
に対して滑動自在にしてあり、ピストン268の前面2
68aに隣接する制御棒86に固定して増付けられたリ
ング274だけによって止めである。
Attach the front plate 272 to the housing 264 with appropriate bolts, and provide a hole 273 for receiving the entire control rod 86 inside the housing. The piston 270il-r is fixedly attached to one end of the control rod 86, and the piston 268 is the control rod 86? #4186
The front surface 2 of the piston 268
The only stop is an additional ring 274 fixed to the control rod 86 adjacent to 68a.

制御棒86のまわシにばね2γ6を設け、ピストン26
8及び前面板272間に入几る。こnよシも大きなばね
278を制御棒86ケ取巻いてピストン270及びピス
トン268間に入部る。5窒気管88B、88Aが、ピ
ストン270の後面270bに至るシリンダ266に、
またピストン268の前面268aに至るシリンダ26
5にそれぞn連通している。空気管88A、88Bの一
端部は機関の取入几マニホルドに増付けらn1他端部は
制御器84に増付けらn−Cおυ、マニホルド圧力を、
そnぞnピストン268,270の前面268a及び後
面270bに導く。空気管86は、そ扛ぞnピストン2
68,270の後面268b及び前面270aに大気圧
全供給する。
A spring 2γ6 is provided in the rotation of the control rod 86, and the piston 26
8 and the front plate 272. In this case, a large spring 278 surrounds 86 control rods and is inserted between piston 270 and piston 268. 5 nitrogen trachea pipes 88B and 88A are connected to the cylinder 266 leading to the rear surface 270b of the piston 270,
The cylinder 26 also reaches the front surface 268a of the piston 268.
5, respectively. One end of the air pipes 88A, 88B is attached to the intake manifold of the engine, and the other end is attached to the controller 84, which controls the manifold pressure.
This leads to the front surface 268a and rear surface 270b of the pistons 268, 270. The air pipe 86 is exposed to the piston 2.
Full atmospheric pressure is supplied to the rear surface 268b and front surface 270a of 68,270.

ピストン268の後壁268bから突出た案内シリンダ
284を通る環状グループ280及び穴282によって
ピストン268の全後面に沿う大気圧の伝達を礒実に行
なうようにする。同様に、ピストン268の後面の半径
方向のグループ286は、ピストンの全後面への圧力の
伝達全容易にする。
An annular group 280 and a hole 282 through a guide cylinder 284 projecting from the rear wall 268b of the piston 268 facilitate the transmission of atmospheric pressure along the entire rear surface of the piston 268. Similarly, the radial grouping 286 on the rear surface of the piston 268 facilitates the transmission of pressure to the entire rear surface of the piston.

制御器84は、低及び高の両マニホルド圧におイテター
ビンロータ110に至るノズル羽根234を開くためv
c 6H+J御棒86全延ばすと共に、中間マニホルド
圧においてノズル羽根?閉じるために制御棒86を引込
めるように計画しである。さらに詳述す扛ば、吸込みマ
ニホルドが例えば5ないし3pei絶対圧力などのよう
な真空状態にあるとき閉じた絞υ位置で作動している間
に、制御器はノズル羽根234を開き機関ができるだけ
少ない背圧で働くように制御棒86を延ばすように働く
The controller 84 opens the nozzle vanes 234 to the turbine rotor 110 to both low and high manifold pressures.
c When the 6H+J control rod 86 is fully extended, the nozzle blade at intermediate manifold pressure? The plan is to retract the control rod 86 to close it. In further detail, while operating in the closed throttle position when the suction manifold is at a vacuum, such as 5 to 3 pei absolute pressure, the controller opens the nozzle vanes 234 to reduce the engine pressure as much as possible. The back pressure acts to extend the control rod 86.

このことは、大気圧よシも相当低い管88Aからの圧力
に比べてピストン268の後面268bに働く管89か
らの高い大気圧(約14.7 psi絶対圧力)から生
ずることである。
This results from the high atmospheric pressure (approximately 14.7 psi absolute) from tube 89 acting on the rear face 268b of piston 268 compared to the pressure from tube 88A, which is much lower than atmospheric pressure.

ピストン270を横切る正味の圧力差は制御棒86を引
込めるようにする力を生ずるが、ビストン268,27
0の表面面積は、ぎストン268に働く外向きの力がピ
ストン270にかかる引込み圧力及びばね276のばね
力の両方に打克つのに光分であるように計画さnている
The net pressure difference across piston 270 creates a force that allows control rod 86 to be retracted, but pistons 268, 27
The surface area of 0 is designed such that the outward force acting on piston 268 is light enough to overcome both the retraction pressure on piston 270 and the spring force of spring 276.

ばね276のばねレート及びピストン寸法は、マニホル
ド圧が例えば12psi絶対圧力のような大気圧に近付
いた場合、制御棒86が制御器84内に引入牡らnてノ
ズル羽根を閉じこれによってターボチャージャ20の速
度及びターボチャージャ圧縮機から得らnる圧力比を増
加させるように計画さnている。制御器84は羽根23
4の閉じを大気圧に達する直前に開始するように計画し
であるが、そ几は、この吸込みマニホルド圧力が開いた
キヤプレタスロットルに相当し、従ってターボチャージ
ャ・ブーストの必要性を示すからである。
The spring rate of spring 276 and piston dimensions are such that when manifold pressure approaches atmospheric pressure, such as 12 psi absolute, control rod 86 retracts into controller 84 and closes the nozzle vanes, thereby causing turbocharger 20 It is planned to increase the speed and pressure ratio obtained from the turbocharger compressor. The controller 84 is the vane 23
4 to begin closing just before atmospheric pressure is reached, since this suction manifold pressure corresponds to an open capletor throttle and therefore indicates the need for turbocharger boost. be.

第5a図に示すように、ピストン268の前面268a
に働ぐ管88A内のマニホルド圧が大気圧に近付くにつ
扛、この圧力なばね276の働きと一緒になってピスト
ン286の後面268bK管89からかけら几る大気圧
に打克ち制御棒86を制御器84内に引込む。ピストン
270を横切る圧力差は依然としてピストン27(lそ
のシリンダ内に引込める正味力を働かせ、このようにし
て制御棒86の制御器84内への引込み全助ける。
Front surface 268a of piston 268, as shown in FIG. 5a.
As the manifold pressure in the pipe 88A approaches atmospheric pressure, this pressure, together with the action of the spring 276, overcomes the atmospheric pressure that cools down from the rear surface 268b of the piston 286 and the control rod 86. into the controller 84. The pressure differential across piston 270 still exerts a net force that retracts piston 27 into its cylinder, thus assisting in retraction of control rod 86 into controller 84.

マニホルド圧が例えば20 psi絶対圧力のような大
気圧を越える値まで増大するにつn、管88Bを通して
ぎスI・ン270の後面270bに働いているマニホル
ド圧かばね278のばね力に打克ち、制御棒86を制御
器84から外方に動かし、再び羽根234金開きこ几に
工って過度の加圧全防止する。制御棒86は、このよう
な圧力状態で制御器84から延びているが、ピストン2
68がシリンダ265内に完全に引込まnた位置に保持
さnてはいるのはピストン270がばね218のばね力
に打克ってピストン258の万に移動する場合制御棒8
6がピストン268に対して相対的に自由に移動する能
力がちるからである。。
As the manifold pressure increases to a value in excess of atmospheric pressure, such as 20 psi absolute, the manifold pressure acting on the rear surface 270b of the fitting 270 through the tube 88B overcomes the spring force of the spring 278. Then, the control rod 86 is moved outwardly from the controller 84 and the vane 234 is again fitted with a metal opening to prevent excessive pressure. The control rod 86 extends from the controller 84 in this pressure condition, but the piston 2
68 is held in the fully retracted position within the cylinder 265. When the piston 270 overcomes the spring force of the spring 218 and moves to the position of the piston 258, the control rod 8
6 has the ability to move freely relative to the piston 268. .

従って本制御器は、本制御器及びその中の構成部品の計
画に従って定められるような、大気圧よりも低い所定の
値以下の絶対読みを持つマニホルド圧でノズル羽根23
4を開く友めのシステムを提供するものである。同様に
この制御器は、大気圧よりも低い成る所定値から大気圧
よシも高い成る値に亘るマニホルド圧で羽根234を閉
じ、また大気圧以上の所定値金運えるマニホルド圧で羽
根234を開く。云うまでもなく、羽根が開閉する′特
定の圧力は、ざストン268,270の面積の変更及び
ばね276.278のばねレート及び初期撓みの変更に
よって容易に変えることができる。
Therefore, the present controller is configured to operate the nozzle vane 23 at a manifold pressure having an absolute reading less than or equal to a predetermined value below atmospheric pressure, as determined in accordance with the schedule of the present controller and components therein.
It provides a system for opening 4. Similarly, the controller closes the vanes 234 at manifold pressures ranging from a predetermined value below atmospheric pressure to a value above atmospheric pressure, and closes the vanes 234 at manifold pressures ranging from a predetermined value above atmospheric pressure. open. Of course, the particular pressure at which the vanes open and close can be easily varied by varying the area of the pistons 268, 270 and by varying the spring rate and initial deflection of the springs 276, 278.

ディーゼルサイクル機関に対しては、ピストン268を
制御するためにソレノイドを使うことができ、この場合
ソレノイドによって、機関の軽負荷運転の間は軸86を
延ばした状態に保ち、大きな負荷が必要になった場合に
に@全釈放するようにする。軸を釈放すると、はね27
6は軸86を引込めノズルを閉じてターボチャーシャの
速力を増加させる。光分な圧力が吸込みマニホルドから
ピストン270の面270bに送られると、前述のよう
に軸86が延びてノズル全開きこ孔によってマニホルド
圧全制薗する。
For diesel cycle engines, a solenoid can be used to control the piston 268, where the solenoid keeps the shaft 86 extended during light load operation of the engine and when heavy loads are required. If the situation arises, @all will be released. When the shaft is released, the splash 27
6 retracts the shaft 86 to close the nozzle and increase the speed of the turbocharger. When light pressure is delivered from the suction manifold to the face 270b of the piston 270, the shaft 86 extends to fully control the manifold pressure through the nozzle opening, as described above.

可変面積のタービンノズルの操作に当ってぐ1、たとえ
ば圧縮機の吐出し圧力のような制御信号が作動器80に
伝えら几、この作動器が該作動器に至る信号に従って制
御886を適当に伸ばし又は後退させる。このことによ
って、十611(財)棒86に取付けた作動レバー24
0の回転及び;iil」御リング246の外リング25
2の同時角回転が生ずる。
In operating a variable area turbine nozzle, a control signal, such as compressor discharge pressure, is communicated to actuator 80, which actuator appropriately controls control 886 in accordance with the signal to the actuator. extend or retract. By this, the operating lever 24 attached to the 1611 (Incorporated) bar 86
0 rotation and the outer ring 25 of the control ring 246
Two simultaneous angular rotations occur.

また外リング252の回転は各作動レバ−240全回転
しこれに応じてノズル羽根234の角度全設定する。
Further, the rotation of the outer ring 252 causes each operating lever 240 to rotate fully, and accordingly, the angle of the nozzle blade 234 is fully set.

第4図は破線及び実線でノズル羽根234を閉じた位置
と開いた位置とで示しである。各ノズル羽根は、制御リ
ング246の回転に工って単一の作動レバー240によ
つ−C制御さnる単一の制御棒86の移動金倉して設定
さnることか判る。
FIG. 4 shows the nozzle vanes 234 in the closed and open positions using dashed and solid lines. It will be seen that each nozzle vane is set as a movement lever of a single control rod 86 which is controlled by a single actuating lever 240 by rotation of the control ring 246.

従来の無制御型ターボチャーシャは、通常圧縮機の速度
に直接に関連するブースト圧力を生じ、この圧縮機速度
は通常機関速度に対応している。
Conventional uncontrolled turbochargers typically produce a boost pressure that is directly related to compressor speed, which typically corresponds to engine speed.

従って、従来のこのようなターボチャージャにおけるブ
ースト圧力は、機関速力がおそい場合には速い場合よシ
も低い。従って低機関速力では、従来のターボチャーシ
ャは機関の性能全改善するのに効果的ではない。さらに
、加速の際には、ターボチャージャが充分なブースト圧
力を生ずる速力に達し機関性能全効果的に改善するよう
になるまでに相当の「遅n時間」がある。
Therefore, the boost pressure in such conventional turbochargers is lower when the engine speed is slow than when it is high. Therefore, at low engine speeds, conventional turbochargers are not effective in improving overall engine performance. Additionally, during acceleration, there is a significant "lag time" before the turbocharger reaches speed to produce sufficient boost pressure to effectively improve engine performance.

本発明によるターがチャージャは低機関速度においてブ
ースト圧力を出すように制御することができる。その結
果、低い機関回転数で機関性能を改善し、従来のターボ
チャージャに伴う遅ユ時間すなわちラグタイムをなくし
たり又は少なくLiりすることができる。
A turbocharger according to the present invention can be controlled to provide boost pressure at low engine speeds. As a result, engine performance can be improved at low engine speeds, and the lag time associated with conventional turbochargers can be eliminated or reduced.

本発明は、このような結果を、ターボチャージャタービ
ン及び圧縮機の速度を全機関回転数において所要のブー
ストが得らnるレベルに保つ可変タービンノズルの制御
を通じて得るようにしている。本発明のこの実施例を説
明している第6、第7図に見られるように、作動器8o
の代りに制御二二ツl−400’e便っている。この制
御ユニット400はパルス−電圧変換器404全胚てモ
ニタ403に連結された磁性感知器402に備えている
。軸160の回転は、軸160に取付けたディスク16
0”と協力して感知器402によって監視さnている。
The present invention achieves this result through control of a variable turbine nozzle that maintains the speed of the turbocharger turbine and compressor at a level that provides the required boost at all engine speeds. As seen in FIGS. 6 and 7 illustrating this embodiment of the invention, the actuator 8o
Instead of the control 22L-400'E is used. The control unit 400 comprises a pulse-to-voltage converter 404 and a magnetic sensor 402 coupled to a whole embryo monitor 403. The rotation of the shaft 160 is controlled by the disk 16 attached to the shaft 160.
0'' is monitored by sensor 402.

ディスク160”は複数°の不運、読部を持っている。Disk 160'' has multiple degrees of misfortune and reading.

軸160の速度は、よく知らnている方法でちるが、磁
性感知器402に対するディスクの運動によって生ずる
電気的パルスを変換し次いでこnらのパルス全パルス−
電圧変換器404に入力させる方法によυ決定さ扛る。
The speed of shaft 160 is determined in a well-known manner to convert the electrical pulses produced by the motion of the disk relative to magnetic sensor 402 and then convert these pulses into total pulses.
υ is determined by the method of inputting it to the voltage converter 404.

ディスク16σ′及び軸160の回転速度に比例するこ
の電圧は、モニタ403によって軸速度に変換さ扛る。
This voltage, which is proportional to the rotational speed of disk 16σ' and shaft 160, is converted to shaft speed by monitor 403.

モニタ403は、適当な導線によって比例制御器414
に連結する。この制御器414は電源416及びノズル
面積制御ユニット415に連結する。
The monitor 403 is connected to the proportional controller 414 by suitable conductors.
Connect to. This controller 414 is coupled to a power source 416 and a nozzle area control unit 415.

このユニット415は、制御棒86の移動を制御し、レ
バー延長部262を回転しタービンロータ110の入口
区域における羽根234の方向を変える。
This unit 415 controls the movement of the control rod 86 and rotates the lever extension 262 to change the direction of the vanes 234 in the inlet area of the turbine rotor 110.

本発明の1つの実施例においては、制御器414にマイ
クロプロセッサであって、こnは感知器417からアナ
ログ入力を受ける変換システム及びこのマイクロプロセ
ッサによって使用することのできるデイシタルアオーマ
ツトへの変換用の速度モニタ403を備えている。この
マイクロプロセッサは現在自動車の点火装置に便わ扛で
いる一般通常型のものでよい。或いはまたこのシステム
に採入nることのできるマイクロプロセッサは、インテ
ル(Intel)が作っているマイクロプロセッサ・モ
デル8080でよい。比例III ral器414は、
制御ユニット415を制御するだめのマイクロプロセッ
サから供給さnる信号を増幅する増幅7ステム全備えて
いる。
In one embodiment of the invention, controller 414 includes a microprocessor that receives analog input from sensor 417 and converts it to a digital analog input that can be used by the microprocessor. A speed monitor 403 is provided. This microprocessor may be of the conventional type currently found in automobile ignition systems. Alternatively, the microprocessor that may be incorporated into this system may be the microprocessor model 8080 manufactured by Intel. The proportional III ral device 414 is
The control unit 415 is equipped with a total of seven amplification systems for amplifying the signals supplied from the microprocessor that controls it.

このマイクロプロセッサは、タービン速度従ってターボ
チャージャ圧縮限によって作らnるブースト圧力を、い
くつかのパラメータ、例えば機関速度、絞シ位置、マニ
ホルド吸込圧力、機関トルク、周囲温度又は伝動ギヤリ
ングなどの関数どして、制御するようそのプログラミン
グを組むことができる。第6図に示すように、感知器4
17はこノLらの各機関パラメータを計測し、こnに相
当するアナログ読みを比例制御器414に送り、ここで
パラメータはマイクロプロセッサによって使用するため
にデイシタルアオームに変換さnる。
This microprocessor determines the boost pressure created by the turbine speed and therefore the turbocharger compression limit as a function of several parameters such as engine speed, throttle position, manifold suction pressure, engine torque, ambient temperature or transmission gearing. You can program it to control it. As shown in FIG.
17 measures each of the engine parameters and sends corresponding analog readings to a proportional controller 414 where the parameters are converted to digital ohms for use by the microprocessor.

マイクロプロセッサは、云うまでもなく、パラメータの
任意の直接又は可変の関係に従って圧縮機速度を制御す
るために、タービンの入口ノズルの位置決めをするよう
にそのプログラミングを組むことができる。
The microprocessor can, of course, be programmed to position the turbine inlet nozzle to control compressor speed according to any direct or variable relationship of parameters.

第6A図により第6図に示した比例制御器414を詳細
に説明する。複数の感知器417a−gは自動車機関の
運転に関連するパラメータ全計測する。感知器417の
各々はタービン速度モニタ403と共にアナログ信号を
発生し、これがそ几ぞ扛のアナログーデイソタル変換器
424a−hに伝えらnる。こnらの各感知器によって
発生した信号に、対応するアナログ−デイフタル変換器
内において、計測しつつあるパラメータの数字的値を代
表する一連のディジタル語に変えら扛る。
The proportional controller 414 shown in FIG. 6 will be explained in detail with reference to FIG. 6A. A plurality of sensors 417a-g measure all parameters related to the operation of the motor vehicle engine. Each of the sensors 417, along with the turbine speed monitor 403, generates an analog signal that is transmitted to a respective analog-to-digital converter 424a-h. The signals generated by each of these sensors are converted in a corresponding analog-to-differential converter into a series of digital words representative of the numerical value of the parameter being measured.

アナログーデイソタル変換器424によってできたディ
ノタル信号は、比例制御器414内に含ま1ているマイ
クロプロセッサに運ばれる。マイクロプロセッサ426
は感知器417によって計測しつつあるパラメータを代
表するディジタル比信号を受ける。このマイクロプロセ
ッサは受けた信号の組合わせを評価し、それからノズル
羽根234に対する最良の制御位置に相当する信号を発
生させる。マイクロプロセッサ426から生じ几出力信
号は、デイツタルーアナログ変換器428に送ら扛、こ
の変換器428が対応するノズル制御信号を発生させる
。デイツタルーアナログ変換器428の出力は、ノズル
制御信号を増幅する駆動機回路429に接続さ扛る。増
幅さ扛た信号は、ノズル羽根234を選択的に位置決め
するノズル面積制御ユニット415に伝えらnる。、駆
動機回路429は、ノズル制御信号に対する増幅を行な
うだけでなく、比例制御器414を、制御ユニット41
5及び比例制御器414の領域において生じた偽信号か
ら隔離する。
The dinotal signal produced by analog-to-disotal converter 424 is conveyed to a microprocessor contained within proportional controller 414. microprocessor 426
receives a digital ratio signal representative of the parameter being measured by sensor 417. The microprocessor evaluates the combination of signals received and then generates a signal corresponding to the best control position for the nozzle vane 234. The output signal generated by microprocessor 426 is sent to digital-to-analog converter 428, which generates a corresponding nozzle control signal. The output of the digital-to-analog converter 428 is connected to a driver circuit 429 that amplifies the nozzle control signal. The amplified signal is communicated to a nozzle area control unit 415 that selectively positions the nozzle vanes 234. , driver circuit 429 not only provides amplification for the nozzle control signal, but also connects proportional controller 414 to control unit 41.
5 and proportional controller 414.

本発明による比例制御器414及び感知器417は、ス
パーク・タイミング及び燃料計測に対する自動車機関制
御のために従来開発さ江てき之技術金利用している。こ
の1重の現存するシステムは、ゾエラルド・エム・ウォ
ーカ(Gerald M、Walker)著の「Aut
omotive Electronics Gets 
The GreenLight J EIJCTRON
IO8,Volume 50 、 m 20(1977
年9月29日)第83−92頁にδ己栽さ牡ている。こ
のように、本発明金以ってすnば、機関設計者はこれら
のパラメータ又はその他のパラメータの1つ又は1つ以
上に相対する所要のブースト圧力を得ることができる。
Proportional controller 414 and sensor 417 in accordance with the present invention utilize technology previously developed for automotive engine control for spark timing and fuel metering. This single existing system is described in Gerald M. Walker's ``Aut
automotive electronics gets
The GreenLight J EIJCTRON
IO8, Volume 50, m20 (1977
(September 29, 2016) Pages 83-92 contain δ self-published. Thus, with the aid of the present invention, an engine designer can obtain the required boost pressure relative to one or more of these or other parameters.

云うまでもなく、上に掲げたパラメータは、機関及びタ
ーボチャージャの全運動範囲を通じて最良のターボチャ
ーシャ圧縮機速度’!−、S択するために設計者が使用
したいと思うパラメータのいくつかを示しているだけに
過ぎない。
Needless to say, the parameters listed above provide the best turbocharger compressor speed over the entire range of engine and turbocharger motion! -, S is merely an indication of some of the parameters a designer may wish to use to select.

最も匍単な配置に、単にタービン速度従って圧縮機速度
全機関の全運転全通して一定のレベル(・で保つことに
工って代表さnる。この状態では制御器414に対して
セットポイント速度が選択さnる。制御器414は、セ
ットポイント速度のモニタ403から指示さnる速度に
対する比較に応動して、作動器418に信号を送る。モ
ニタ403がモニタをした軸速度が制御器414のセッ
トポイント直以下であnば、制御器414は作動器41
8に棒86を後退させるように信号全速り、羽根234
の回転及びタービンノズルの閉鎖が行なわ扛る結果とな
る。タービンノズルが閉鎖さnると、タービン速度は増
し、軸160Lv回転速度が増す。モニタ403が示す
軸の速度がセットポイント値よりも速い場合は、作動器
418に至る制御器414からの信号が棒86の延長及
びこnに相当するタービンノズルの開きを起させて、タ
ービン及びこnに取付けた軸160の速度を低減させる
ことになる。このような操作を続けることにより、ター
ビン及び圧縮器の速度を、制御器414にプログラミン
グを行なって入nた所定のセットポイント値に従って制
御することができる。
The simplest arrangement is simply to maintain the turbine speed and therefore the compressor speed at a constant level throughout all engine operation. A speed is selected. Controller 414 sends a signal to actuator 418 in response to the comparison of the setpoint speed to the speed indicated by monitor 403. The shaft speed monitored by monitor 403 is selected by controller 414. 414 , the controller 414 controls the actuator 41 .
Signal full speed, vane 234 to retract rod 86 at 8.
Rotation of the turbine and closure of the turbine nozzle result in a breakout. As the turbine nozzle closes, the turbine speed increases and the shaft 160Lv rotational speed increases. If the shaft speed indicated by monitor 403 is greater than the setpoint value, a signal from controller 414 to actuator 418 causes extension of rod 86 and corresponding opening of the turbine nozzle to This will reduce the speed of the shaft 160 attached. By continuing such operations, the turbine and compressor speeds can be controlled according to predetermined setpoint values programmed into the controller 414.

従って、機関速度及び絞り位置には無関係に、羽根23
4の位置を変えることによシ一定の圧縮機及びタービン
速度が保たn7、排気のタービンロータ170にあたる
流速全制御することができる。
Therefore, regardless of engine speed and throttle position, the blades 23
By changing the position of n7, a constant compressor and turbine speed can be maintained, and the flow rate of the exhaust gas hitting the turbine rotor 170 can be completely controlled.

第2図に示すターボチャージャを使用す几ば、機関速度
に関グなぐ比較的高い圧縮機速度を保つことができる。
By using the turbocharger shown in FIG. 2, a relatively high compressor speed can be maintained with respect to engine speed.

こnは、タービンノズルの面遣全変更することの可能な
ために行ない得ることである。従って、機関全加速する
!祭ブースト圧力の遅扛時間は見らnないが、こnは圧
縮機速度を比軟的低速から前記ターボチャーシャヤによ
って運)売約に保だ詐る高い値に増大させる必要性がな
いためである。さらに、比較的低機関速度において高い
ブースト圧力を保つどとによって、前記ターボチャーシ
ャは、低機関速度においてもまた高機関速度においても
共に改善された機関性能に発揮する。
This is possible because of the ability to completely change the surface profile of the turbine nozzle. Therefore, the engine fully accelerates! There is no ramp-up time for the boost pressure, since there is no need to increase the compressor speed from a relatively low speed to a high value that would otherwise be kept by the turbocharger. It is. Furthermore, by maintaining high boost pressure at relatively low engine speeds, the turbocharger provides improved engine performance at both low and high engine speeds.

今述べたターボチャージャの運転操作は、ターボチャー
シャ圧縮機が広い流′n−兄囲範囲って使用することが
できるということ全仮定している。後述するように、従
来のターボチャージャに対していくらかの利点を与える
であろうが、第2図に示すターボチャーシャによる可変
面積タービンノズルによって得らnる利点は、広い流f
′L範囲に亘って運転することのできる圧縮機に対して
使用音することによって、著しく拡大さnる。すなわち
、広い流n範囲に亘る圧縮機の運転全禁止するストール
・ラインに悩まさnてきた従来のターボチャーツヤは、
可変面積のタービンノズルの使用によっては第2図に示
すターボチャージャにおける程の利益は蒙らないであろ
う。
The turbocharger operation just described assumes that the turbocharger compressor can be used over a wide flow range. The advantage gained by the variable area turbine nozzle with the turbocharger shown in FIG.
The use of a compressor that can be operated over the L range is significantly amplified. In other words, conventional turbocharts have been plagued by stall lines that completely prohibit compressor operation over a wide flow range.
The use of variable area turbine nozzles would not provide the same benefits as in the turbocharger shown in FIG.

従って、第2図に示すターボテヤ−ツヤは、制御リング
の°まわりに周囲方向に隔てらnた複数の作動器アーム
を回動させる単一の:hlJ御リンクリングによって1
lilJ Nさnるタービンノズル面積金持つターボチ
ャージャである。さらに、制御リング及び作動レバーは
、ターボチャージャータービンと圧縮機との間に在って
極めてコンパクトなユニットをなしている未使用のエヤ
イヤツゾスペース内に位置させである。さらに、リンク
仕掛けが特別の位置にあるので、軸受装置がタービン及
びその周囲区域が受ける熱からP2縁さnる。このよう
にして、軸受装置は、油無しにするか又は制限された潤
滑方式にすることができる。このことはまた、機械油の
使用及びこのような潤滑法のために要する関連管工作に
よる従来の潤滑の必要性を不要なものにする。云うまで
もなく、このことはターボチャーシャ全経済的に安価に
製造し操作し得るものにし且つ信頼性のあるものにする
Accordingly, the turbo gear shown in FIG.
It is a turbocharger with a large turbine nozzle area. Additionally, the control ring and actuating lever are located in unused air ear space between the turbocharger turbine and compressor forming a very compact unit. Furthermore, the special location of the linkage isolates the bearing arrangement from the heat experienced by the turbine and its surrounding area. In this way, the bearing arrangement can be made oil-free or with limited lubrication. This also obviates the need for conventional lubrication through the use of machine oil and the associated tubing required for such lubrication methods. Needless to say, this makes the turbocharger economically cheap to manufacture and operate, and reliable.

さらに、球軸受支えの使用及びこnに相当するスラスト
軸受及びディスク型軸受の不使用によって、さらにコン
トロールされた又はスティンなタービン圧縮機回転装置
が得らnlこれによりタービン及び圧縮機の両者とこn
らの周囲の構造物との間には狭い隙間が許さnるにすぎ
ない。例えば、比較的小型の内燃機関に使うターボチャ
ージャ用の圧縮機の羽根の高さは、0.2インチの程度
である。上述の球軸受装置を使用す扛ば、圧縮機の構造
は僅か0.005インチの隙間すなわち羽根の全高さの
代か2.5%に当る隙間でよい。こnに対して、もしツ
ヤ−ナル軸受又はディスク型軸受を使ったとすnば、著
しく大きい隙間(普通約0.015インチ)が必要とな
ろう。結果としては、第2図に示すターボチャーシャは
、低い羽根高さのために羽根及び周囲溝造間に狭い隙間
が要求さ扛るような小型の内燃機関用のターボチャージ
ャ構造に特に適応している。
Furthermore, the use of ball bearing supports and the elimination of corresponding thrust bearings and disc-type bearings provides a more controlled or stable turbine-compressor rotating system, which allows both the turbine and the compressor to be connected.
Only a narrow gap is allowed between them and surrounding structures. For example, the height of compressor blades for turbochargers used in relatively small internal combustion engines is on the order of 0.2 inches. Using the ball bearing arrangement described above, the compressor construction requires only a 0.005 inch clearance, or 2.5% of the total blade height. On the other hand, if a straight or disc type bearing were used, a significantly larger clearance (typically about 0.015 inch) would be required. As a result, the turbocharger shown in FIG. 2 is particularly suited to turbocharger construction for small internal combustion engines where low blade heights require narrow gaps between the blades and the surrounding grooves. ing.

球軸受の使用及びこnに伴うシャーナル又(惺ディスク
望翔受と比軟した場合の摩擦損の少ないことンよ、ター
ビン馬力の相当な部分全1油受j′1及び摩擦に失うこ
となく、少ないタービン馬力奮発°生ずるターボチャー
シャヤの効果的使用を始めて可能にする。ジャーナル軸
受及びディスク型軸受が摩擦に4ないし5馬力の損失全
占める場合を考えると、本発明配置による摩擦損失は0
.1ないし0.4馬力の程度であろう。
Due to the use of ball bearings and the resulting reduction in friction loss in the case of soft disk bearings, a considerable portion of the turbine horsepower is not lost due to friction. For the first time, it is possible to effectively use a turbocharging shaft that generates less turbine horsepower.Considering that journal bearings and disk type bearings account for 4 to 5 horsepower losses due to friction, the friction losses due to the arrangement of the present invention are 0
.. It would be on the order of 1 to 0.4 horsepower.

第8図は、圧縮機ロータ172と、タービンロータ11
0から離した保持ナツト180及び圧縮機−タービン軸
160を示す。タービンロータ170は、溶接その他適
宜の永久取付手段によって軸160の一端に取付ける。
FIG. 8 shows the compressor rotor 172 and the turbine rotor 11.
The retaining nut 180 and the compressor-turbine shaft 160 are shown off the ground. Turbine rotor 170 is attached to one end of shaft 160 by welding or other suitable permanent attachment means.

軸160には、ロータ170に増付ける前に、拡大した
軸受面160aと、小軸径部160bに至る段付部18
8とを形成しておく。前述のように、@160にはレー
ス206.210を直接に形成しておく。
The shaft 160 has an enlarged bearing surface 160a and a stepped portion 18 reaching the small shaft diameter portion 160b before being added to the rotor 170.
8. As mentioned above, the races 206 and 210 are directly formed on @160.

組立の際には、軸160を圧縮機後壁100及びタービ
ン後壁102の穴を通して挿入する。シム186を軸1
60の段付部188と連関するようにして@160上に
位置ぎめする。圧縮機ロータ172は軸160と連関し
細部分160b上に置かnる。次いで保持ナツト180
は、軸部分160b上全ロータ172の穴182内に押
込むと共に穴182の底壁184と連関させる。ナツト
180は、なめらかな内方穴180at備え念スリーブ
から成っている。ナラ)180に貫通している穴は軸1
60の部分160bと締りばめ全形成している。この締
りばめは、本発明の1実施例では、0.001インチ程
度である。
During assembly, shaft 160 is inserted through holes in compressor back wall 100 and turbine back wall 102. Shim 186 to axis 1
It is positioned on @160 so as to be associated with the stepped portion 188 of 60. Compressor rotor 172 is associated with shaft 160 and rests on detail 160b. Then the retaining nut 180
is pushed into the hole 182 of the entire rotor 172 on the shaft portion 160b and associated with the bottom wall 184 of the hole 182. Nut 180 consists of a smooth inner bore 180at a provision sleeve. The hole that goes through 180 (oak) is shaft 1
The part 160b of 60 is fully formed with an interference fit. This interference fit is on the order of 0.001 inch in one embodiment of the invention.

内レースは直接に圧縮機−タービン軸に形成さnるので
、軸は熱処理を行なって極めて高い硬度にしておかなけ
nばならない。その結果、この保持スリーブは圧縮機ロ
ータ172を軸160に固着するが、この場合硬化さ扛
た軸にねじt研削したり切削したりする必要はない1、
このように、熱処理を施した軸上にねじを形成すること
に伴うコスト及び問題点はなくなる、さらに、軸は相当
に硬化さ扛るので、保持リング180に軸に対して押込
まnまた軸面に損傷を与えるようなことなく引抜くこと
ができる。
Since the inner race is formed directly on the compressor-turbine shaft, the shaft must be heat treated to extremely high hardness. As a result, this retaining sleeve secures the compressor rotor 172 to the shaft 160 without the need for grinding or cutting threads into the hardened shaft.
In this way, the cost and problems associated with forming threads on heat-treated shafts are eliminated; furthermore, since the shaft is considerably hardened, the retaining ring 180 can be pressed against the shaft or It can be pulled out without damaging the surface.

第8図に示すように、ナツト180はその外面のまわり
にねじを形成しである。穴182はナツト180の外面
のねじとの間に隙間420(第9図)をとるのに光分な
直径にしである。この隙間420Ta、、圧縮機ロータ
の取外しのために軸からナラトラ引出すための適宜の内
ねじ付工具の挿入を可能にしている。
As shown in FIG. 8, nut 180 is threaded about its outer surface. Hole 182 is of a diameter just wide enough to provide clearance 420 (FIG. 9) between the nut 180 and the threads on the outer surface thereof. This gap 420Ta makes it possible to insert a suitable internally threaded tool for pulling out the compressor rotor from the shaft in order to remove it.

ターボチャージャの構成部品が膨脹又は収縮する際圧縮
機ロータ上に軸線方向の力を保持するために、保持ナツ
ト及び圧縮機ロータ間にばね装置が必要とさnる。ねじ
付き軸に連関する内ねじ付ナツトの場合とは異なり、本
発明の保持ナツトは、圧縮機ロータ内に高い圧縮荷重を
又は圧縮機−タービン軸内に張力金、定位置に増付けら
れた際に生じさせる能力を備えてはいない。従って第1
0図においては、保持ナラ!−180及び圧縮機ロータ
172間には円錐状又はベルヴイーユばね422t−挿
入しである。
A spring system is required between the retaining nut and the compressor rotor to maintain an axial force on the compressor rotor as the turbocharger components expand or contract. Unlike the case of internally threaded nuts associated with threaded shafts, the retaining nuts of the present invention can be mounted in place with high compressive loads within the compressor rotor or tension fittings within the compressor-turbine shaft. It does not have the ability to actually occur. Therefore, the first
In figure 0, hold Nara! -180 and the compressor rotor 172 is a conical or Bellevueille spring 422t- inserted.

第10図における構成部品は第2図及び第8、第9図の
実施例における部品と同じ又は相当するものであるので
、(′)印を付けた同一番号を使って後者の各図に示す
実施例のものに相当する又は類似の部品を示すこととす
る。第10図において、軸160′は圧縮機ロータ1T
2′を貫通している。保持ナツト180’は、軸160
′の端部で軸160′に収付けたベルヴイユばね422
と、ナラ) 180’及びロータ172′の穴182′
の壁184′間で、連関している。ベルヴイユばね42
2は、保持ナラ)180’に軸160′に取付ける際、
もともと圧迫された状態にある。軸160′に対するナ
ラ) 180’の連関は、ナラ) 180’及びロータ
1γ2′間にベルヴイユばね422によって生ずるどの
ような膨張力にも打克つだけの光分な連関でるる。その
代りに、ロータ172′及びナラ)180’間のばね4
22の圧縮力がロータ172′内に軸方向の句lを誘発
させる。従って、ばね422を正常位置に置くと、軸1
60′又はロータ112′内の収縮又は膨脹は、ナラ)
 180’及びロータ172′間の連関力Vよ零となっ
てほこない。
The components in Figure 10 are the same as or equivalent to the parts in the embodiments of Figures 2 and 8 and 9 and are therefore designated by the same numbers marked (') in the latter figures. Parts corresponding to or similar to those in the examples are shown. In FIG. 10, the shaft 160' is the compressor rotor 1T.
It passes through 2'. The retaining nut 180' is attached to the shaft 160
Bellevue spring 422 mounted on shaft 160' at the end of
and oak) 180' and hole 182' of rotor 172'
The walls 184' are associated with each other. Bellevue spring 42
2 is when attaching the holding nut (180') to the shaft 160'.
Originally, it was in a state of pressure. The connection of the oak 180' to the shaft 160' is such that the connection between the oak 180' and the rotor 1γ2' is sufficient to overcome any expansion force created by the Bellevue spring 422. Instead, the spring 4 between the rotor 172' and the oak 180'
The compressive force of 22 induces an axial curve l in rotor 172'. Therefore, when spring 422 is in its normal position, shaft 1
60' or rotor 112' (Nara)
The coupling force V between rotor 180' and rotor 172' becomes zero.

第11図は、圧縮機のハウジング24、圧縮機前壁イン
サート126及びこれらの2個の各ピースのダイカスト
に使うそれぞれの型τ示す。従来は多くのターボチャー
ジャの圧縮機ハウジングは砂型鋳造で作ることによって
、鈑ターボチャージャが一緒に使われている機関の吸込
マニホルドに通ずるように圧縮望気が向けられている円
周方向の室が、圧縮空気を受ける狭い円周方向の隙間を
備えたほぼ囲まれた形状に形成されて、デイフユーザの
形成を可能にするようにすることができるようにしてる
る。圧縮機ハウジングを砂型νJ造によ′つてワンピー
スに作ることは、ダイカストで作った場合よりも柱費が
かさみ、且つ円周方向至内にラフな壁構造を待つ鞘度の
低い構造を作り出すことに通ずる。しかし、過去におい
てターボチャージャの圧縮機ハウジングをダイカストで
作った場合には、前部デイフユーデ壁を砂型鋳造におい
て可能であるように作ることは不可能でめった。
FIG. 11 shows the compressor housing 24, the compressor front wall insert 126, and the respective molds τ used to die cast each of these two pieces. Traditionally, many turbocharger compressor housings are sand cast to provide a circumferential chamber through which the compressed air is directed into the intake manifold of the engine with which the sheet turbocharger is used. , which may be formed in a generally enclosed configuration with a narrow circumferential gap for receiving compressed air to allow for the formation of a diffuser. Making the compressor housing in one piece using sand mold νJ construction requires higher column costs than making it by die casting, and creates a structure with a low sheathing degree that requires a rough wall structure within the circumferential direction. It leads to However, in the past when turbocharger compressor housings were made by die casting, it was rarely possible to make the front diffuser wall as was possible with sand casting.

その理由はダイカスト型に適宜な入口及び出口を備えな
げればならなかったからである。
The reason for this is that the die casting mold had to be equipped with appropriate inlets and outlets.

第11図に示すように、組立ての際従来砂型鋳造だけに
よって得られた利点を持つ2個の構成成分から成るダイ
カスト製圧縮機ハウジングを提供できる。圧縮機ハウジ
ング24は、外型29o1内型292、中子型294及
びキャップ型296を使って形成する。内型292には
円周方向の室44を形成するために持上げられた外形を
与えである。またこの内型292は欠き出た部分300
を備え、対応する外型290がらの突出た部分と組合っ
て人口穴40、羽根62及び軸受支持シリンダ60を形
成するようにしである。中子型294及びキャップ型2
96は、圧m磯の排気口52を形成するために使われる
As shown in FIG. 11, it is possible to provide a two-component die-cast compressor housing that has advantages in assembly that are conventionally available only by sand casting. The compressor housing 24 is formed using an outer mold 29o1, an inner mold 292, a core mold 294, and a cap mold 296. Inner mold 292 is given a raised profile to form circumferential chamber 44 . In addition, this inner mold 292 has a chipped portion 300.
The artificial hole 40, the blade 62, and the bearing support cylinder 60 are formed by combining with the protruding portion of the corresponding outer mold 290. Core mold 294 and cap mold 2
96 is used to form the exhaust port 52 of the pressure m iso.

第11図から明らかなように、型290 、292゜2
94.296は圧縮機ハウジング24のダイカストを可
能にするため相互に協力している。型290.292に
は衝合面を設け、ハウジング24に分離線310を形成
する。型320.322は協力して圧縮機前壁インサー
ト126を作ヤ出す。型320,322は衝合面を持ち
、これらの面は互に連関して分離線324をディスク1
30の外縁に持つインサート126を作り出す。第11
図に明示しであるように、のど部128にはノツチ32
6を設け、これによってインサート126がハウジング
24内に取付げられたとき支柱62を受けるようにする
As is clear from FIG. 11, the molds 290, 292°2
94.296 cooperate with each other to enable die casting of the compressor housing 24. The molds 290, 292 are provided with abutment surfaces to form a separation line 310 in the housing 24. The molds 320, 322 work together to produce the compressor front wall insert 126. The molds 320, 322 have abutting surfaces that interlock to define the separation line 324 between the discs 1 and 32.
Create an insert 126 with 30 outer edges. 11th
Throat 128 includes a notch 32, as clearly shown.
6 is provided so that the insert 126 receives the post 62 when installed within the housing 24.

第12図及び切断図画13.14.15図は、羽根62
の位置決め及び形状を示している。第16ないし第15
図において、各支柱62は、より厚い中間中央切断部3
34を備えた前縁330及び後#332を持っている。
Figure 12 and cutting drawings 13, 14 and 15 show the blade 62.
It shows the positioning and shape of. 16th to 15th
In the figure, each strut 62 has a thicker intermediate center cut 3
It has a leading edge 330 with #34 and a trailing edge #332.

各々の場合、最も厚い中央切断部は線336で示した通
りで6って、ハウジング24の形成に使われる型290
 、292間の分離線を形成している。すなわち、支柱
62は型290.292を便ってダイカストによって形
成し、前縁及び後縁の所要のエーロフオイル形をそれら
の間の厚い方の中央切断部によって分離して作り出すよ
うにする。この形状は第13゜14.15図に示すよう
に、空気の圧縮機入口区域への流入を著しく容易にし、
本発明の形状にすれば周知のダイカスト技術を使って鋳
造することができる。
In each case, the thickest center cut is as indicated by line 336 and 6 is connected to mold 290 used to form housing 24.
, 292. That is, the struts 62 are formed by die casting using molds 290, 292 to create the desired air-oil shape of the leading and trailing edges separated by a thicker center cut therebetween. This shape significantly facilitates the flow of air into the compressor inlet area, as shown in Figures 13-14.15.
The shape of the present invention can be cast using a well-known die casting technique.

支柱62のエーロフオイル形を、羽根が厚い方の中央切
断部から薄い方の前縁及び後縁に向ってテーバするよう
にするためには、ダイカストの型4・よ前端及び後端の
両端から入口穴40内に挿入しなければならない。すな
わち第11図に示すように、第2の内壁部112(第2
図)は型292の突出し部300によって形成されるが
、第1の内壁部110(第2図)は型290によって形
成される。筒内壁部110,112は、それぞれ、外方
に向って拡大して、ダイカスト型をピースの形成後取除
くことができるようにしである。
In order to make the airfoil shape of the strut 62 taper from the thicker center cut to the thinner leading and trailing edges, the die-casting mold 4 has inlets from both the leading and trailing ends. It must be inserted into hole 40. That is, as shown in FIG.
The first inner wall 110 (FIG. 2) is formed by the mold 290, whereas the first inner wall 110 (FIG. 2) is formed by the protrusion 300 of the mold 292. The inner cylinder walls 110, 112 each expand outwardly to allow the die casting mold to be removed after the piece is formed.

このように、支柱62の所要の図形の形成は、ダイカス
ト型を取除くだめの入口穴40内の末広がりの直径を持
つ壁部112を必要とする。しかし、入口穴40の入口
から圧縮機ロータ112に向い連続して小さくなる直径
を持つことが大切でるる。このことは、壁インサート1
26を使うことによって行なわれる。壁インサート12
6もダイカストで形成され、入口穴40の内壁部112
の末広がりの面に対応する末広がシの直径を待ち互に組
合う外面132(i2図)を備えている。
Thus, the formation of the required geometry of the struts 62 requires a wall 112 with a diverging diameter within the entrance hole 40 of the die casting die receptacle. However, it is important that the inlet hole 40 has a diameter that decreases continuously from the inlet toward the compressor rotor 112. This means that wall insert 1
This is done by using 26. wall insert 12
6 is also formed by die casting, and the inner wall portion 112 of the inlet hole 40
It has an outer surface 132 (FIG. i2) that interlocks with the diameter of the flared surface corresponding to the diameter of the flared surface.

のど部128の内壁面131は、入口穴40の第1の内
壁部110の先細りの直径の延長に対応してディスク1
30の方尾向って細まる直径を持つように形成される。
The inner wall surface 131 of the throat portion 128 corresponds to the tapered diameter extension of the first inner wall portion 110 of the inlet hole 40 .
It is formed to have a diameter that tapers in the direction of 30.

すなわち、壁インサート126が入口穴40と組合わさ
れると、穴40の入口から圧縮機ロータ112(第2図
)の方に向って内方に連続して細まる直径が得られる。
That is, when wall insert 126 is combined with inlet hole 40, it provides a diameter that tapers continuously inwardly from the inlet of hole 40 toward compressor rotor 112 (FIG. 2).

このように、ターボチャージャ用の圧縮機ハウジングを
形成するツニビース構造が得られ、共にダイカストで作
ることができる。これらの2個の構成成分は、組立ての
際軸受支持シリンダ60を支える複数の支柱62を備え
た圧縮機ハウジングを形成し、薄い方の前縁及び薄い方
の後縁に向って小さくなる厚い中間切断部を持つ羽根を
備えている。さらにこのハウジングは、入口穴の入口か
ら圧縮機ロータに向い連続的に小さくなる人口ノズルを
形成する。さらにこの圧縮機ハウジングは、圧縮された
ガスが圧縮機の排気に通ずるようにした円周方向室を完
成する前部デイフユーデ壁を形成する。
In this way, a tunibead structure forming a compressor housing for a turbocharger is obtained, both of which can be made by die-casting. These two components form a compressor housing with a plurality of struts 62 that support a bearing support cylinder 60 during assembly, with a thicker middle that decreases toward a thinner leading edge and a thinner trailing edge. It has blades with cutting parts. Furthermore, the housing forms an artificial nozzle that is successively smaller from the entrance of the inlet hole toward the compressor rotor. Additionally, the compressor housing defines a front diffuser wall that completes a circumferential chamber through which the compressed gas is communicated to the compressor exhaust.

第16図においては、壁インサート126のそれぞれ異
なる形状を対応する圧縮機ロータと共に使用するために
相互に代替することができるようにしである。壁インサ
ー)126aはターボチャージャ内にさらに制限をした
空気流れを送るが、壁インサート126bはさらに大き
な圧縮機ロータを形成しさらに大きな空気流れをターボ
チャージャに送る。このような構造の変更が、それぞれ
異る壁インサート126を標準の圧縮機/・ウジング2
4に取付けるだけで行なわれることが判るであろう。す
なわち、それぞれ異る流れ性能を持つ各種の異なるター
ボチャージ層z1標準の圧縮機ノ)ウゾング24を使い
、それぞれ対応する圧縮機ホイールを備えた壁インサー
ト126用のいくつかの可能な形状のうちから1つの形
状を選択することによって、作ら扛る。この特徴は、壁
インサート126が圧縮機/・ウジングのうちの間単な
構成部品であるという点において重要な意味を持ってい
る。
In FIG. 16, different shapes of wall inserts 126 are shown to be interchangeable for use with corresponding compressor rotors. Wall insert 126a provides a more restricted airflow into the turbocharger, while wall insert 126b forms an even larger compressor rotor and provides even more airflow into the turbocharger. These structural changes allow different wall inserts 126 to be used with standard compressor housings 2.
It will be seen that this can be done simply by attaching it to 4. That is, among several possible shapes for the wall insert 126, each with a corresponding compressor wheel, using a variety of different turbocharging layers z1 standard compressor 24, each with different flow performance. Create by selecting one shape. This feature is significant in that the wall insert 126 is a simple component of the compressor housing.

従来のターボチャージャにおいては、ダイカストの場合
でも砂型鋳造の場合でも、改造には新しい構造物に対し
て全く新しい鋳物を作ることが含まれている。しかし前
述したように、それぞれ異なる空気流れ対空気圧力比を
持つ圧縮機の計画は、それぞれ異る計画の壁インサート
を新らしいすなわち改造された圧縮機ホイールと協力状
態に置いて単に代替するだけで達成することができる。
In conventional turbochargers, whether die-cast or sand-cast, retrofitting involves making an entirely new casting for the new structure. However, as previously mentioned, compressor designs with different air flow to air pressure ratios can be simply substituted by placing the wall inserts of the different designs in cooperation with a new or modified compressor wheel. can be achieved.

従って、前述したようにダイカストすることのできるタ
ーボチャージャ圧縮機ノ・ウジング金提供することがで
きる。圧縮機ロータハウジングは圧縮機ハウジングとこ
の7・ウゾングと連関する前部壁インサートとを含んで
いる。このような2部品から成る構造は、標準的ダイカ
スト技術を便ってこれらの2つの部品の谷々をダイカス
トすることを可能にする。圧縮機ノ・ウジングは、これ
らの部品を組合わせた形で、圧縮されたガスを圧縮機ロ
ータから受けるための円周方向の隙間を除いてすべての
側面の閉じられた円周方向室を備えたものとして作られ
る。円周方向の通路がこの室に至る隙間に通ずるように
形成され、この室で加速されたガスが拡散され静圧を増
す。
Accordingly, it is possible to provide a turbocharger compressor housing that can be die cast as described above. The compressor rotor housing includes a compressor housing and a front wall insert associated with the compressor housing. Such a two-part construction allows the valleys of these two parts to be die-cast using standard die-casting techniques. The compressor housing is the combination of these parts with a circumferential chamber closed on all sides except for a circumferential gap for receiving compressed gas from the compressor rotor. made as a gift. A circumferential passage is formed in the gap leading to this chamber, in which the gas accelerated is diffused and increases the static pressure.

そのうえ、圧縮機の軸受支持筒は入口穴と同心状に鋳造
され、その中に人口穴の壁から延びる複数の羽根によっ
て支えられる。羽根は、前縁及び後縁が厚い方の中央切
断部によって分離された状態で形成される。これは、圧
縮機l・ウジングのダイカストラ可能にするためにほぼ
厚い方の横切断区域に分離線を備えた型の使用によって
行なわれる。
Additionally, the compressor bearing support tube is cast concentrically with the inlet hole and supported therein by a plurality of vanes extending from the wall of the artificial hole. The vanes are formed with leading and trailing edges separated by a thicker center cut. This is done by using a mold which is provided with a separation line in the approximately thicker transverse section to enable die casting of the compressor housing.

圧縮機ハウジングを2個の構成部品でダイカストするこ
とを、圧縮機ロータ及びタービンロータが玉軸受装置上
を回転する軸の一方の側に突出されこの軸から支えられ
た状態になっているターボチャージャに適用して説明し
たが、圧縮機ロータ及びタービンロータを軸受支持装置
の対向両端部に支えた従来の構造のターボチャージャに
容易に適用し得ることは、関係者にとっては明白なこと
でろろう。この特殊な用途に対しては、上述のような圧
縮1幾ハウジングを軸受支持筒の改造をするだけですぐ
そのまま使用することができる。
Die-casting the compressor housing in two components is used in a turbocharger in which the compressor rotor and turbine rotor project to and are supported on one side of a shaft that rotates on a ball bearing arrangement. However, it will be obvious to those skilled in the art that the present invention can be easily applied to a turbocharger having a conventional structure in which a compressor rotor and a turbine rotor are supported at opposite ends of a bearing support device. For this special purpose, the compression housing as described above can be used as is by simply modifying the bearing support cylinder.

支柱62と軸受支持筒60との形状を選択することによ
り得られる空気入口50の特定の設計構造を備えた改良
型のターボチャージャの重要な特徴は、圧縮機速度及び
流れの函めて広い、飽囲に亘る、従来のターボチャージ
ャに通常現われるサージング線を経験することのない作
動能力である。
An important feature of the improved turbocharger with the particular design configuration of the air inlet 50 obtained by selecting the shapes of the struts 62 and the bearing support tube 60 is that the compressor speed and flow are wide, The ability to operate without experiencing the surging lines normally found in conventional turbochargers.

この極めて意義のある重要な特徴を、第17.18図に
示すコンプレッサ・マツプとして知られている性能グラ
フを便って説明する。第17図は従来のターボチャージ
ャに対する典形的コンプレッサ・マツプであり、第18
図は前記改良型のターボチャージャに対するコンプレッ
サ・マツプである。これらのコンプレッサ・マツプは、
空気流れの1分間当りの立方沢量対ターボチャージャ圧
縮1幾に対する吐出圧力と入口圧力との比の関係を示す
This extremely significant and important feature will be explained with reference to a performance graph known as the compressor map shown in Figure 17.18. Figure 17 is a typical compressor map for a conventional turbocharger;
The figure is a compressor map for the improved turbocharger. These compressor maps are
Figure 2 shows the relationship between the cubic volume of air flow per minute and the ratio of discharge pressure to inlet pressure for turbocharger compression.

第17図には、圧縮機の一定速度ライン430及び等エ
ントロピ効率ライン432を示しである。
FIG. 17 shows a constant speed line 430 and an isentropic efficiency line 432 for the compressor.

サージング線434は作動点を明示し、この点の左では
ターボチャージャ圧縮機は−様な空気出力を生ずるよう
に作動することはできない。ターボチャージャの構成部
品は、サージング線が垂直軸の方に移動してもつと低い
ターボチャージャ速度ですなわちもつと低い機関速度で
安定した運転ができるように改造することができるが、
ターボチャージャの運転特性のこのような移動は、ユニ
ットの高速度能力を減じさせる。従ってターボチャージ
ャは従来ただ高い機関速度においてだけ増大した性能を
発揮するように格下げされてきている。
Surging line 434 defines the operating point, to the left of which the turbocharger compressor cannot operate to produce -like air output. Turbocharger components can be modified to allow stable operation at lower turbocharger speeds, i.e., lower engine speeds, if the surging line is moved toward the vertical axis.
This shift in the operating characteristics of the turbocharger reduces the high speed capability of the unit. Accordingly, turbochargers have traditionally been downgraded to provide increased performance only at higher engine speeds.

したがって、極めて低いターボチャージャ空気流におい
て−様な出力を出すことのできるターボチャージャを提
供できると共に、従来のターボチャージャが遭遇するサ
ージング線の制限を取除くものである。第18図から明
らかなように、前記改良型のターボチャージャに対する
圧縮機の性能マツプは、圧縮機の一定速度ライン440
及び効率ライン442を持っている。
Thus, it is possible to provide a turbocharger that is capable of producing similar power at extremely low turbocharger airflows, while eliminating the surging line limitations encountered with conventional turbochargers. As is clear from FIG. 18, the compressor performance map for the improved turbocharger has a constant speed line 440 of the compressor.
and an efficiency line 442.

第18図のコンプレッサ・マツプを見れば判るように、
前記改良型のターボチャージャの圧縮機は極めて低い空
気流れ値まで圧縮機出力に不整がなく作動を続ける。実
際上、前記改良型のターボチャージャは、第17図のコ
ンプレッサφマツプに示されたようなサージング線に相
当するようなサージング線を経験することはない。
As you can see from the compressor map in Figure 18,
The improved turbocharger compressor continues to operate without irregularities in compressor output down to extremely low airflow values. In fact, the improved turbocharger does not experience surging lines comparable to those shown in the compressor φ map of FIG.

i17,18図を見れば、従来のターボチャージャの作
動範囲の幅を前記改良型のターボチャージャと比較する
ことができる。第17図によれば、1.9の圧縮機圧力
比において空気流れの範囲は、効率60%における65
0立方吸の高さからサージング線における毎分200立
方吸の低さまで変動する。従って高流量対低流量の比(
350÷200)は1.75になる。第18図によれば
、1.9の圧力比において、前記改良型のターボチャー
ジャは、効率60%における275立方吸の流量から毎
分60立方訳までサージング線には遭遇せずに作動する
。この高低両流量の比(275÷60)は4.58にな
り、これは従来のターボチャージャの増加の2.5倍以
上の増加である。
By looking at Figures 17 and 18, the width of the operating range of the conventional turbocharger can be compared with the improved turbocharger. According to Figure 17, at a compressor pressure ratio of 1.9, the air flow range is 65 at an efficiency of 60%.
It varies from a high of 0 cubic vacuum to as low as 200 cubic vacuum per minute at the surging line. Therefore the ratio of high flow to low flow (
350÷200) becomes 1.75. According to FIG. 18, at a pressure ratio of 1.9, the improved turbocharger operates from a flow rate of 275 cubic meters at 60% efficiency to 60 cubic meters per minute without encountering a surge line. The ratio of the high and low flow rates (275÷60) is 4.58, which is an increase of more than 2.5 times the increase in conventional turbochargers.

このような成果は、ターボチャージャが低機関速度にお
いてもまた高機関速度においても共にその性能を改善す
るために効果的に使い得るという点において、極めて大
きな意味を持っている。このような進歩発展は、変動す
る機関速度に対する一定の圧縮機速度又は変動する機関
速度における一定デーストを提供する本発明の特徴と組
合わせをした場合、さらに高い所望の圧力比が、低い機
関回転数において、従来のターボチャージャにおけるよ
り低い圧縮機流れで通常経験されるサージング又は乱流
の問題なしに、得られるという点においてまたさらに高
い意味を持つことになる。
These achievements are of great significance in that turbochargers can be effectively used to improve their performance at both low and high engine speeds. Such advancements, when combined with the features of the present invention that provide constant compressor speed for varying engine speeds or constant dest at varying engine speeds, can provide even higher desired pressure ratios at lower engine speeds. It is also significant in that it is obtained without the surging or turbulence problems typically experienced with lower compressor flows in conventional turbochargers.

前記改良型のターボチャージャによって得られるこのよ
うな有意義な進歩は、主として、進歩した半径α1f、
型圧縮機技術、例えば後方に曲った翼配列などと一力し
て圧S(気入口形状に帰せしめらIれるべきものである
。既に述べたように、軸受支持面60は、円筒形の入口
穴4υ内にこの穴の内壁から軸受支持筒60まで延びる
複数の支柱62によって支えられている。1実施例では
入口穴の内壁から軸受支持筒まで61111の支柱が延
び、この支持筒を圧縮機の空気入口内に同心状態に位置
させている。その結果入口は1個以上の入口チャネルに
分割される。さらにこれらのチャネルは、幅の寸法に比
較して流れ方向に比例的に長い。また各支柱は、この支
柱の中間区域よりも狭い前縁及び後縁を持つ輪郭を備え
ている。第2図にも示しであるように、入口穴40の内
壁部は入口端から圧縮機ロータ172まで先細になる直
径を備えている。
Such significant advances provided by the improved turbocharger are primarily due to the improved radius α1f,
In combination with type compressor technology, such as an aft-curved blade arrangement, the pressure S (I) should be attributable to the air inlet shape. As already mentioned, the bearing support surface 60 It is supported in the hole 4υ by a plurality of struts 62 extending from the inner wall of the hole to the bearing support tube 60. In one embodiment, struts 61111 extend from the inner wall of the inlet hole to the bearing support tube 60, and this support tube is connected to the compressor. located concentrically within the air inlet of the inlet, so that the inlet is divided into one or more inlet channels, which channels are also proportionally long in the flow direction compared to the width dimension; Each strut has a profile with leading and trailing edges that are narrower than the intermediate section of the strut.As also shown in FIG. It has a diameter that tapers to .

この構造は、通常低圧縮機流れで遭遇するバック流れの
状態を安定させる。バック流れ状態を安定させることに
より、圧縮機を、従来のターボチャージャで従来可能で
あったよりもずっと低い圧縮機流れで、定常の空気流を
生じさせるように作動し続けさせることができる。
This structure stabilizes the backflow conditions normally encountered at low compressor flows. By stabilizing backflow conditions, the compressor can continue to operate to produce steady airflow at much lower compressor flows than previously possible with conventional turbochargers.

第19図は第1図ないし第16図に例示したターボチャ
ージャの変型の竪断面図を示す。第19図のターボチャ
ージャは、軸流膜圧縮機ロータ450を圧縮機入口内に
取付けたことを除いて第1図ないし第16図に例示じた
ターボチャージャと同じである。第19図に示した変型
と第1図ないし第16図に例示したターボチャージャと
の多くの部品が実質的に同じなので同様な又は対応する
部品には同じ参照数字を使っである。
FIG. 19 shows a vertical sectional view of a modification of the turbocharger illustrated in FIGS. 1 to 16. The turbocharger of FIG. 19 is the same as the turbocharger illustrated in FIGS. 1-16 except that an axial membrane compressor rotor 450 is mounted within the compressor inlet. Since many parts of the variant shown in FIG. 19 and the turbocharger illustrated in FIGS. 1-16 are substantially the same, the same reference numerals have been used for similar or corresponding parts.

第19図では圧縮機流入口を、遠心流圧縮機ローター1
72への流入路456−を仕切る内壁454を持つ一層
大きい直径の流入口452を備えるように変えである。
In Fig. 19, the compressor inlet is connected to the centrifugal compressor rotor 1.
72 is modified to include a larger diameter inlet 452 with an inner wall 454 defining an inlet passage 456- to 72.

複数の固定子458は流入口452の内壁454から延
び軸受支持体460を支える。軸流膜圧縮機ロータ45
0は、各軸受アセンプ!7162.164の遠心流圧縮
機ロータ172の反対の側で軸160の端部に取付けら
れ適当なナツト462により保持しである。圧縮機ロー
タ450は、ボス464とボス464及び支柱468間
に取付けた複数本の支柱466とを備えている。ボス4
64fC1軸160の段470に連関し段470及びナ
ツト462の間に位置させである。
A plurality of stators 458 extend from the inner wall 454 of the inlet 452 and support a bearing support 460. Axial membrane compressor rotor 45
0 is each bearing assembly! 7162.164 is attached to the end of the shaft 160 on the opposite side of the centrifugal flow compressor rotor 172 and is retained by a suitable nut 462. Compressor rotor 450 includes a boss 464 and a plurality of struts 466 attached between boss 464 and struts 468. boss 4
64fC1 is associated with step 470 of shaft 160 and located between step 470 and nut 462.

第19図に明らかなように流入口452に入る空気は、
軸流膜圧縮機により圧縮され流路456を経て遠心流圧
縮機ロータ112に運ばれる。2段圧縮機の使用は、単
段圧縮機から得られる作動範囲に比べて2段圧縮礪の使
用により一層広い作動範囲が得られる点で重要でるる。
As is clear from FIG. 19, the air entering the inlet 452 is
It is compressed by the axial membrane compressor and conveyed to the centrifugal compressor rotor 112 via the flow path 456. The use of a two-stage compressor is important in that the use of a two-stage compression chamber provides a wider operating range than that available from a single-stage compressor.

たとえば2段圧縮機の使用の場合に第1段は1.5ない
し1.6の流入圧力対放出圧力の圧力比を得るのに使う
が、第2段は6.0ないし6.5の圧力比を得るのに使
う。
For example, when using a two-stage compressor, the first stage is used to obtain a pressure ratio of inlet pressure to discharge pressure of 1.5 to 1.6, while the second stage is used to obtain a pressure ratio of 6.0 to 6.5. Used to obtain ratios.

これ等の複合の圧力比によシ4.5ないし5.6の程度
の圧力比が有効に得られる。このような圧力比は単段で
も得られるが、このような圧力比を生ずるのに必要な圧
縮機速度が一層高くなるので、層高い品質の一層高価な
圧縮機及びタービンの部品を使わなければならなくて又
流量範囲に著しい制限を受ける。本発明の構造では2段
単位はこの付加的な費用又は欠点を伴わないで一層旨い
圧力比が得られる。さらに本発明では軸流膜圧縮機を軸
受支持体の遠心圧縮機及びタービンの谷ロータとは反対
側に取付げることにょシ装置をつり合わせ特定の悪影響
が生じない。
These combined pressure ratios effectively provide pressure ratios on the order of 4.5 to 5.6. Such pressure ratios can be obtained with a single stage, but the higher compressor speeds required to produce such pressure ratios necessitate the use of higher quality and more expensive compressor and turbine components. Moreover, the flow range is severely restricted. With the construction of the present invention, a two-stage unit provides better pressure ratios without this additional cost or disadvantage. Furthermore, the present invention provides that mounting the axial membrane compressor on the opposite side of the bearing support from the centrifugal compressor and the valley rotor of the turbine does not result in any particular adverse effects of balancing the system.

第20図、第21図、第22図及び第26図は第1図な
いし第16図に例示したターボチャージャを内燃機関に
取付ける新規な方式を示す。第20図及び第21図はv
 −66関444に取付けたターボチャージャ2oのそ
れぞれ堅断面図及び平面図を示す。この同じ応用例が任
意の個数のシリンダを持つV形機関に適用できるのはも
ちろんでるる。機関444は、右側シリンダ群445及
び左側シリンダ群446を持つ普通のV形機関金表わす
。第20図に示した断面は、右側シリンダ#445の排
気弁448と左側シリンダ群446の吸気弁449とを
通る断面を示す。ターボチャージャ20はタービン及び
圧縮機の回転軸線を堅方向位置にして普通のターボチャ
ージャでは従来できない配向で取付けてめる。ターボチ
ャージャ20では燈心材と軸受への@滑剤の連続流れを
必要としない対応する構造とにょシ軸受に油を送るよう
にしであるので、圧縮機及びタービンの回転軸線を垂直
方向に又は垂直及び水平間の任意の角度にターボチャー
ジャの向きを定めることができる。これに反して軸受へ
の又軸受からの潤滑剤の流れを通常必要とする普通のタ
ーボチャージャは第20図及び第21図の配置で例示し
たように垂直方向にして運転することには成功していな
い。
FIGS. 20, 21, 22 and 26 show a new method of attaching the turbocharger illustrated in FIGS. 1 to 16 to an internal combustion engine. Figures 20 and 21 are v
- A hard sectional view and a plan view of the turbocharger 2o attached to the 66 gate 444 are shown, respectively. Of course, this same application can be applied to V-type engines having any number of cylinders. Engine 444 represents a conventional V-shaped engine having a right cylinder group 445 and a left cylinder group 446. The cross section shown in FIG. 20 is a cross section passing through the exhaust valve 448 of the right cylinder #445 and the intake valve 449 of the left cylinder group 446. The turbocharger 20 is mounted in an orientation that is not conventionally possible in conventional turbochargers, with the rotational axes of the turbine and compressor in a rigid position. The turbocharger 20 has a corresponding structure that does not require a continuous flow of lubricant to the core material and the bearings, and is designed to deliver oil to the bearings, so that the axes of rotation of the compressor and turbine are aligned vertically or vertically. The turbocharger can be oriented at any angle between horizontal lines. On the other hand, conventional turbochargers, which normally require a flow of lubricant to and from the bearings, have been successfully operated in a vertical orientation, as exemplified by the configurations of Figures 20 and 21. Not yet.

なお第20図及び第21図に示すように機関排気はター
ボチャージャ2oにマニホルド451により導く。この
場合排気は何個の各排気弁448からターボチャージャ
2oのタービンロータ170に直接通ずる。ターボチャ
ージャ圧縮機排気は機関444の各シリンダ内にわたり
管453によりマニホルI’447を経て吸気弁449
に送られる。
As shown in FIGS. 20 and 21, the engine exhaust gas is guided to the turbocharger 2o by a manifold 451. In this case, the exhaust gas passes directly from each exhaust valve 448 to the turbine rotor 170 of the turbocharger 2o. The exhaust gas from the turbocharger compressor passes through each cylinder of the engine 444 via a pipe 453 to the intake valve 449 via a manifold I'447.
sent to.

運転時には空気は、ターボチャージャ20内に入口50
で吸込まれ、圧縮機ロータ112によシ圧縮しわたり管
453を経てマニホルド441にそして機関444の左
右両側の群の各シリンダ内に放出される。機関444か
らの排気は、マニホルド451によりタービンロータ1
70にそのまわりの互に間隔を隔てた位置で送出され、
次で排気管455を経て放出される。この間隔によシ、
排気弁448が先ず開くときに生ずる高い脈動エネルギ
ーをタービンに利用することができる。
During operation, air enters the turbocharger 20 through the inlet 50.
The air is sucked in by the compressor rotor 112, passes through the compression wrinkle pipe 453, enters the manifold 441, and is discharged into each cylinder of the left and right groups of the engine 444. Exhaust from the engine 444 is directed to the turbine rotor 1 by a manifold 451.
70 at mutually spaced positions around it,
It is then discharged through the exhaust pipe 455. According to this interval,
The high pulsating energy created when exhaust valve 448 first opens can be utilized by the turbine.

第20図及び第21図から明らかなようにタービンロー
タ170は、このロータの回転軸線に直交する平面に実
質的に整合する可変のノズルを内部に設けた円周方向の
室を持つタービンハウジング内に取付けである。さらに
各機関排気口は水平に向いた共通の平面に整合している
。図示のように一般に使われる普通のタービンハウジン
グの代りに排気マニホルドとしてもタービン/・ウジン
グとしても作用するマニホルド451を使っである。
As is apparent from FIGS. 20 and 21, the turbine rotor 170 is comprised within a turbine housing having a circumferential chamber having variable nozzles therein substantially aligned with a plane orthogonal to the axis of rotation of the rotor. It is installed on. Furthermore, each engine exhaust is aligned with a common horizontally oriented plane. As shown, in place of the conventional turbine housing commonly used, a manifold 451 is used which acts both as an exhaust manifold and as a turbine housing.

前述したようにターボチャージャを竪方向の向きにして
使用できることにより、タービン軸軸線を各排気口の平
面にほぼ直交して位置させることによってタービンハウ
ジングの円周方向の室の平面に各排気口の平面をほぼ平
行に整合させることができる。このようにして排気口か
らの排気は、タービンハウジングに一層直接にかつ有効
に噴射しタービンロータを駆動する。
As mentioned above, since the turbocharger can be used in a vertical orientation, each exhaust port can be aligned with the plane of the circumferential chamber of the turbine housing by locating the turbine shaft axis approximately perpendicular to the plane of each exhaust port. The planes can be aligned substantially parallel. In this way, the exhaust air from the exhaust port is more directly and effectively injected into the turbine housing to drive the turbine rotor.

これに反して従来のターボチャージャは、排気口からタ
ービンロータに排気を差向けるように極めて複雑な構造
を持つマニホルドを使わなければならなかった。さらに
ターボチャージャ20は排気マニホルrは排気を機関か
らの各排気口からタービンロータのまわりで互にほぼ等
しい間隔を隔てた位置に差向けて、タービンロータの周
辺のまわりの互に異る位置に排気を送る。ターボチャー
ジャ20が竪方向に向きを定めることができるので又タ
ーボチャージャ20を各シリンダ群の間で機関に近接し
て設けることができる。さらに排気は排気マニホルドに
より、タービンを駆動するように排気を加える前にエネ
ルギーの損失を極めて少くして各シリンダからターボチ
ャージャタービンに直接差向ける。
Conventional turbochargers, on the other hand, require the use of highly complex manifolds to direct exhaust gas from the exhaust port to the turbine rotor. The turbocharger 20 further includes an exhaust manifold r that directs exhaust gas from each exhaust port from the engine to approximately equally spaced locations around the turbine rotor and to different locations around the periphery of the turbine rotor. Send exhaust. Because the turbocharger 20 can be vertically oriented, the turbocharger 20 can also be located close to the engine between each group of cylinders. Additionally, the exhaust manifold directs the exhaust air directly from each cylinder to the turbocharger turbine with very little loss of energy before applying the exhaust to drive the turbine.

気化器はターボチャージャの直上に取付けられ燃料空気
混合気を入口50内に送給するのはもちろんである。同
様に本ターボチャージャは、各機関シリンダに燃料を直
接送る燃料噴射機関又はディーゼル機関に使うことがで
きる。
The carburetor is of course mounted directly above the turbocharger and delivers a fuel-air mixture into the inlet 50. Similarly, the turbocharger can be used in fuel injection engines or diesel engines that deliver fuel directly to each engine cylinder.

第22図及び第26図には、竪方向位置に取付けたター
ボチャージャ20を並列4シリンダ機関に使った場合を
示しである。ターボチャージャ20は又、4シリンダよ
り多い又は少いシリンダを持つ並列機関にも使えるのは
もちろんである。
22 and 26 show the case where the turbocharger 20 installed in a vertical position is used in a parallel four-cylinder engine. Of course, the turbocharger 20 can also be used in parallel engines with more or less than four cylinders.

第22図及び第26図においてはターボチャージャ20
は、各機関シリンダの排気弁間でターボチャージャター
ビンに連通ずる排気マニホルド482により機関480
に連結しである。空気は、ターボチャージャ20内に入
口50で吸入され、ターボチャージャ圧縮機ロータ17
2により圧縮しマニホル1484を経て各機関シリンダ
の吸気弁内に放出される。第26図に明らかなように排
気マニホルド482は、ターボチャージャタービンを駆
動するガスをタービンにその周辺のまわシの互に間隔を
隔てた位置で送るように形成しである。
In FIGS. 22 and 26, the turbocharger 20
The engine 480 is operated by an exhaust manifold 482 that communicates with the turbocharger turbine between the exhaust valves of each engine cylinder.
It is connected to. Air is drawn into the turbocharger 20 at an inlet 50 and the turbocharger compressor rotor 17
2, and is released into the intake valve of each engine cylinder through the manifold 1484. As seen in FIG. 26, the exhaust manifold 482 is configured to direct the gases that drive the turbocharger turbine to the turbine at spaced locations around the turbine.

さらにマニホルド482は第23図の時計回りにタービ
ンが回転しやすいように向きを定めである。
Additionally, manifold 482 is oriented to facilitate rotation of the turbine clockwise in FIG. 23.

同様に第21図に明らかなように、本ターボチャージャ
をV形機関の2組のシリンダ群の中間に取付けたときに
同様なマニホルドを設けてるる。
Similarly, as can be seen in FIG. 21, a similar manifold is provided when the present turbocharger is mounted between two cylinder groups of a V-type engine.

従ってタービン及び圧縮機の回転軸線を竪方向にして又
は水平及び垂直の中間の任意の位置にして向きを定める
ことのできるターボチャージャが得られる。このことは
主として、ターボチャージャ20において圧縮機及びタ
ービンの軸が回転する他愛を潤滑するようにしであるの
でできる。ターボチャージャ20はこのように向きを定
めることができるから、このターボチャージャは全部の
形式及び構造の普通の機関に収付けて使うのに理想的に
適している。
Therefore, a turbocharger is obtained that can be oriented with the rotation axes of the turbine and compressor vertically or at any position intermediate between horizontal and vertical. This is primarily possible because the compressor and turbine shafts in the turbocharger 20 are designed to lubricate the rotating shafts. Because turbocharger 20 can be oriented in this manner, it is ideally suited for use in conventional engines of all types and constructions.

第1図ないし第16図について述べたターボチャージャ
は、第24鴎、第25図、第26図、第27図及び第2
8図に示した有効なターボジェット機関又はターボ送風
機機関に容易に変換することができる。これ等の実施例
はその上半部だけの竪断面を例示しであるが、この図示
の上半部に下半部がほぼ同じであるのはもちろんである
The turbochargers described in FIGS. 1 to 16 are shown in FIGS. 24, 25, 26, 27, and 2.
It can be easily converted into an effective turbojet engine or turboblower engine as shown in FIG. Although these embodiments illustrate the vertical cross section of only the upper half, it goes without saying that the lower half is almost the same as the upper half shown.

ターボジェット500は第24図に例示しである。ター
ボジェット500は、管状の流入ノズル504と主ハウ
ジング506と燃焼室後壁板508とから成る外部ハウ
ジング502を備えている。
The turbojet 500 is illustrated in FIG. Turbojet 500 includes an outer housing 502 consisting of a tubular inlet nozzle 504, a main housing 506, and a combustion chamber rear wall plate 508.

後壁板508は、一体の補強材510を備えボルト51
2によ、シ主ハウジング506に取付けである。タービ
ン排気ノズル514は主・・つ゛ソング506の反対側
の後壁板508の端部にボルト515により取付けるこ
とによって主ハウジング506内に支えである。
The rear wall plate 508 includes integral reinforcing members 510 and bolts 51.
2, it is attached to the main housing 506. The turbine exhaust nozzle 514 is supported within the main housing 506 by attaching it to the end of the rear wall plate 508 opposite the main thread 506 by bolts 515 .

軸受支持円筒体516は、管状流入ノズル504の内側
壁面520から延びる複数個の支柱518により流入ノ
ズル504内に取付けである。この構造は、軸受支持回
]帝体60とそのターボチャージャ20の流入口40内
の取付けとに関しては第1図ないし第16図に例示した
のと同様である。
The bearing support cylinder 516 is mounted within the inlet nozzle 504 by a plurality of struts 518 extending from the inner wall 520 of the tubular inlet nozzle 504 . This structure is similar to that illustrated in FIGS. 1 to 16 with respect to the bearing support body 60 and its attachment within the inlet 40 of the turbocharger 20.

キャップ522は軸受支持円筒体516の端部に取付げ
である。なお第24図に示すように圧縮機後壁524及
びタービン後壁526は、主ハウジング506内に位置
し適当なねじ部片527によシ相互に取付けである。第
24図に例示した実施例では固定の静止羽根528は主
ハウジング506及び圧縮1幾後壁524の間に適当な
ねじ部片529により取付けである。燃焼ライナ530
はタービン後壁526とタービン排出ノズル514の横
方向に延びる部分との間に取付けである。燃焼°ライナ
530は、複数個の口を形成した円周方向の室を持つ普
通の構造のものである。ライナ530は、公知の実用例
に従って1次空気燃焼用の口532と希釈空気用の口5
34とを備えている。燃料は、燃焼室後壁板508と燃
焼ライナ530の上流壁538とを貫いて延びる燃料噴
射ノズル536により燃焼室に供給する。点火器540
は燃焼ライナ530内に上流壁538及び燃焼室後壁板
508を貝いて納めである。゛燃焼ライナ530は、タ
ービン後壁526とタービン排出ノズル514の横方向
に延びる部分との間に形成したタービン流入区域544
に通ずる口542を備えている。
Cap 522 is attached to the end of bearing support cylinder 516. As shown in FIG. 24, the compressor rear wall 524 and the turbine rear wall 526 are located within the main housing 506 and are attached to each other by suitable threaded pieces 527. In the embodiment illustrated in FIG. 24, a fixed stationary vane 528 is mounted between the main housing 506 and the compressor back wall 524 by a suitable threaded piece 529. combustion liner 530
is attached between the turbine rear wall 526 and a laterally extending portion of the turbine exhaust nozzle 514. Combustion liner 530 is of conventional construction with a circumferential chamber defining a plurality of ports. The liner 530 has a port 532 for primary air combustion and a port 5 for dilution air according to known practices.
It is equipped with 34. Fuel is supplied to the combustion chamber by fuel injection nozzles 536 that extend through the combustion chamber rear wall plate 508 and the upstream wall 538 of the combustion liner 530. igniter 540
The upstream wall 538 and the combustion chamber rear wall plate 508 are housed within the combustion liner 530. ``The combustion liner 530 includes a turbine inlet area 544 formed between the turbine rear wall 526 and a laterally extending portion of the turbine exhaust nozzle 514.
It is provided with an opening 542 that leads to.

タービン流入区域制御装置546は第24図に例示した
ターボジェット500に使われ、第1図ないし第16図
のターボチャージャについて例示し述べたタービン流入
区域制御装置228と同じである。とくにタービン流入
区域制御装置546は、ノズル区域のまわりに周辺方向
に位置しノズル流入区域544を通る燃焼ガスの流れの
速度及び角度を変えるように回動自在にした可動ノズル
羽根548を備えている。可動ノズル羽根548はその
互に対向する側から延びるトラニオン550゜552を
備えている。トラニオン550はタービン排出ノズル5
14の横方向に延びる部分を貫いて延び、そしてトラニ
オン552はタービン後壁526を貫いて延び駆動レバ
ー554に取付けである。駆動レバー554の端部は、
第1図ないし第16図に例示したターボチャージャ20
について述べたように玉軸受アセンブリ556の外レー
スに連関し玉軸受アセンブリ556の内レースは圧縮機
後壁524に固定しである。又駆動レバー554の作用
は第1図ないし第16図のターボチャージャ20につい
て述べたのと同じであシ可動ノズル羽根548の角度の
向きを所望に応じ制御する。
Turbine inlet zone controller 546 is used in turbojet 500 illustrated in FIG. 24 and is the same as turbine inlet zone controller 228 illustrated and described for the turbocharger of FIGS. 1-16. In particular, the turbine inlet zone controller 546 includes movable nozzle vanes 548 located circumferentially about the nozzle zone and pivotable to vary the velocity and angle of the flow of combustion gases through the nozzle inlet zone 544. . The movable nozzle vane 548 includes trunnions 550 and 552 extending from opposite sides thereof. The trunnion 550 is the turbine exhaust nozzle 5
14 and a trunnion 552 extends through the turbine rear wall 526 and is attached to the drive lever 554. The end of the drive lever 554 is
Turbocharger 20 illustrated in FIGS. 1 to 16
As discussed above, the inner race of the ball bearing assembly 556 is secured to the compressor rear wall 524 in conjunction with the outer race of the ball bearing assembly 556. The action of the drive lever 554 is also the same as that described for the turbocharger 20 of FIGS. 1-16 to control the angular orientation of the movable nozzle vanes 548 as desired.

軸受支持円筒体516は前記したように支柱518によ
り流入ノズル504内に同心に支えである。圧縮機ロー
タ570及びタービンロータ572は、2個の玉軸受5
76.578により軸受支持円筒体516内で回転する
ように取付けた軸574に支えである。タービンロータ
572は軸574の一端部に取付けられ、そして遠心圧
縮鋼ロータ570はタービンロータ572と各玉軸受ア
センブリ576.578との間に取付けである。軸57
4はタービン後壁526及び圧縮I幾後壁524を貫通
する。この場合軸514のまわりに形成したラビリンス
密封部片580により圧縮1o−p570及びタービン
ロータ572間’t=密封する。
A bearing support cylinder 516 is supported concentrically within the inlet nozzle 504 by struts 518 as described above. The compressor rotor 570 and the turbine rotor 572 are mounted on two ball bearings 5.
76.578 is supported on a shaft 574 mounted for rotation within bearing support cylinder 516. A turbine rotor 572 is attached to one end of the shaft 574, and a centrifugal compressed steel rotor 570 is attached between the turbine rotor 572 and each ball bearing assembly 576,578. axis 57
4 passes through the turbine aft wall 526 and the compression I aft wall 524. In this case, a labyrinth seal 580 formed around the shaft 514 provides a seal between the compressor 1o-p 570 and the turbine rotor 572.

タービンロータ572は溶接等によυ軸574に固定し
である。又圧縮機ロータ570は保持ナツト582によ
シ軸574に保持しである。ナツト582は第1図ない
し第16図に例示した実施例について述べたナツト18
0と同じ構造である。
The turbine rotor 572 is fixed to the υ shaft 574 by welding or the like. The compressor rotor 570 is also held on the shaft 574 by a holding nut 582. Nut 582 is the nut 18 described for the embodiment illustrated in FIGS. 1-16.
It has the same structure as 0.

圧縮機ロータ570はナツト582と軸574の段58
6との間に位置させである。
Compressor rotor 570 is connected to stage 58 of nut 582 and shaft 574.
It is located between 6 and 6.

なお第24図に示すように支持環590は、圧縮機ロー
タ570に隣接する円筒体516の端部内に取付けられ
、円筒体516に取付けた保持環592によシ円筒体5
16内で動かないようにしである。玉軸受アセンブリ5
7Bの外レース594は支持環590円に形成しである
。内レース596は軸574に一体に形成しである。玉
598は内レース596及び外レース594間に納めら
れ玉軸受アセンブリ578を形成する。
As shown in FIG. 24, the support ring 590 is attached within the end of the cylindrical body 516 adjacent to the compressor rotor 570, and the cylindrical body 5 is supported by the retaining ring 592 attached to the cylindrical body 516.
It should not move within 16. Ball bearing assembly 5
The outer race 594 of 7B is formed into a support ring of 590 yen. Inner race 596 is integrally formed with shaft 574. Balls 598 are housed between inner race 596 and outer race 594 to form ball bearing assembly 578.

軸受支持円筒体516は、流入ノズル504の内側壁面
520から延びる複数の支柱518により流入ノズル5
04内に取付けである。この構造は、軸受支持円筒体6
0及びそのターボチャージャ20の流入口内の収付けと
について第1図ないし第16図に例示した構造と同様で
るる。キャップ522は軸受支持円筒体516の端部に
取付けである。
The bearing support cylinder 516 supports the inflow nozzle 504 by a plurality of struts 518 extending from the inner wall surface 520 of the inflow nozzle 504.
It is installed in 04. This structure is based on the bearing support cylindrical body 6
0 and its accommodation in the inlet of the turbocharger 20 are similar to the structures illustrated in FIGS. 1 to 16. Cap 522 is attached to the end of bearing support cylinder 516.

なお第24図に示すように圧縮機後壁524及及タービ
ン後壁526は圧縮機バーナI・ウジフグ506内に位
置しねじ部片521により相互に取付けである。
As shown in FIG. 24, the compressor rear wall 524 and the turbine rear wall 526 are located within the compressor burner I/Ujifugu 506 and are attached to each other by threaded pieces 521.

玉軸受アセン°プリ516は、軸574に一体に形成し
た同レース600と円筒体516内で滑動自在で玉60
6を受入れるように内部に外レース604を形成した外
側環602とを備えている。
The ball bearing assembly 516 is slidable within the cylindrical body 516 and the same race 600 integrally formed on the shaft 574, and the ball 60 is slidable within the cylindrical body 516.
6, and an outer ring 602 having an outer race 604 formed therein to receive the outer ring 602.

圧縮ばね610は、外側環602と円筒体516内に固
定した保持環612との間に連関し外側環602を外方
に付勢しそれぞれ各玉軸受アセンブリ576.578内
の玉606,598の位置を固定することによシ軸57
4の位置を固定する。
A compression spring 610 is associated between the outer ring 602 and a retaining ring 612 secured within the cylindrical body 516 to urge the outer ring 602 outwardly to force the balls 606, 598 in each ball bearing assembly 576, 578, respectively. By fixing the position, the shaft 57
Fix position 4.

ターボジェット500用の軸受の構造は第1図ないし第
16図に例示したターボチャージャ20に使った構造と
同じである。従って各玉軸受アセンブリの構造及び作用
はターボチャージャ20について前記したのと同じであ
る。又各玉輔受を潤滑する部片として傾斜路614に接
触する燈心材は第1図ないし第16図に例示し述べたタ
ーボチャージャ20について例示したのと同じでめる。
The structure of the bearing for turbojet 500 is the same as that used for turbocharger 20 illustrated in FIGS. 1-16. Therefore, the structure and operation of each ball bearing assembly is the same as described above for turbocharger 20. Further, the wick material that contacts the ramp 614 as a part for lubricating each bead holder is the same as that illustrated for the turbocharger 20 illustrated and described in FIGS. 1 through 16.

第24図に例示したターボジェット500の運転に当た
っては空気が管状の空気流入口にその人口620から入
り矢印622により示した空気径路に追従する。この空
気は、圧縮機ロータ5γ0により圧縮されこれから矢印
624により示した空気径路に沿い半径方向に放出する
。この圧縮空気は燃焼室区域626内及び燃・虎ライナ
530内に各日532,534を経て送込む。空気は、
ノズル536を経て燃焼ライナ530内に噴出した燃料
と混合する。このようにして化学量論理混合気が帰られ
る。この混合気は燃焼ライナ530内で点火器540に
より点火する。燃焼ライナ530内には口534を経て
冷却空気を送込み燃焼による排出がスをそのタービ/流
入区域544に入る前に冷却する。これ等のがスはター
ビンロータ572に連関しロータ572とこれに軸57
4により取付けた圧縮機ロータ570とを駆動する。
In operation of the turbojet 500 illustrated in FIG. 24, air enters the tubular air inlet at its port 620 and follows the air path indicated by arrow 622. This air is compressed by the compressor rotor 5γ0 and is then discharged radially along the air path indicated by arrow 624. This compressed air is pumped into the combustion chamber section 626 and into the combustion liner 530 via channels 532,534 each day. The air is
It mixes with the fuel injected into combustion liner 530 through nozzle 536 . In this way, the stoichiometric mixture is returned. This mixture is ignited within combustion liner 530 by igniter 540 . Cooling air is directed into the combustion liner 530 through a port 534 to cool the combustion exhaust gas before it enters its turbine/inlet area 544. These gases are associated with the turbine rotor 572 and the shaft 57 is connected to the rotor 572.
4 and the attached compressor rotor 570.

次で燃a、fスはノズル514を経て外気に放出しター
ボッエツト500による推力を生ずる。
Next, the fuel a and f gas are discharged to the outside air through the nozzle 514 to generate thrust by the turbojet 500.

第24図に例示したターボジェット500から明らかな
ようにこの装置は寸法が密実で部品数が極めて少い。さ
らにタービン及び圧縮機のロータ軸が回転する軸受けタ
ービンロータ572から又燃焼ライナ530からロータ
572に送出す極めて熱い燃焼ガスから雌れて位置させ
である。
As is clear from the turbojet 500 illustrated in FIG. 24, this device is compact in size and has an extremely small number of parts. Additionally, the turbine and compressor rotor shafts are located away from the rotating bearing turbine rotor 572 and from the extremely hot combustion gases that are delivered from the combustion liner 530 to the rotor 572.

さらにこのような軸受構造が通常受ける極めて高い温度
により生ずる情実な問題は通常前述した独得の軸受配置
により全くなくなる。軸受がタービンの駆動に使う燃・
焼ガスに伴う極めて高い温度から免れこれ等の高い温度
から圧縮機ロータと圧縮機後壁及びタービン後壁により
実際上絶縁もしであるのでターボチャージャの有効な運
転に対し限定した潤滑で十分である。この。嚇合軸受に
対する一定の潤滑流れの必要と共に回転軸により駆動し
なければならないこのような潤滑を生ずるのに必要な多
くの部品とがなくなる。
Furthermore, the practical problems caused by the extremely high temperatures normally experienced by such bearing structures are usually completely eliminated by the unique bearing arrangement described above. The bearing uses the fuel used to drive the turbine.
Limited lubrication is sufficient for effective operation of the turbocharger since the compressor rotor and compressor rear wall and turbine rear wall are virtually insulated from the extremely high temperatures associated with the burning gases. . this. The need for a constant flow of lubrication to the mating bearings, as well as the many parts necessary to provide such lubrication that must be driven by the rotating shaft, are eliminated.

第25図はターボ送風機650を示す。ターボ送風機6
50の構造は、1次空気随路のほかにバイパス空気流路
を設は遠心圧縮機の上流側に軸九段圧縮機を設げたこと
を除いて第24図に例示したターボジェット500の構
造とほぼ同じである。
FIG. 25 shows a turbo blower 650. turbo blower 6
The structure of the turbojet 500 is the same as that of the turbojet 500 illustrated in FIG. 24, except that a bypass air passage is provided in addition to the primary air passage, and a nine-stage shaft compressor is provided upstream of the centrifugal compressor. Almost the same.

第25図に示すようにターボ送風機650は、流入ノズ
ル652、主ハウジング654及び燃焼室後壁656を
備えている。燃焼室後壁656は適当なボルト658に
より主ハウジング654に取付けである。タービン排出
ノズル660はボルト662により燃焼室後壁656に
収付けである。
As shown in FIG. 25, turbo blower 650 includes an inlet nozzle 652, a main housing 654, and a combustion chamber rear wall 656. The combustion chamber rear wall 656 is attached to the main housing 654 by suitable bolts 658. A turbine exhaust nozzle 660 is secured to the combustion chamber rear wall 656 by bolts 662.

圧縮機後壁664及びタービン後壁666は主・・ウジ
フグ654内に位置させである。そして燃焼ライチロ6
8は燃焼室670内に取付けられ口612がタービン後
壁666とタービン排出ノズル660の部方向に延びる
部分674との間に開口している。燃焼ライナ668に
は複数fliilの口676を形成しである。燃料噴射
単位618は燃g8室後壁656を貫いてライチロ68
内に納めである。点火器680も又ライナ668内に納
められターボ送風機650の運転時に燃料空気混合気に
点火する。
The compressor back wall 664 and the turbine back wall 666 are located within the main shaft 654 . And burning litiro 6
8 is installed in the combustion chamber 670, and the opening 612 opens between the turbine rear wall 666 and a portion 674 extending in the direction of the turbine exhaust nozzle 660. Combustion liner 668 has a plurality of fliil ports 676 formed therein. The fuel injection unit 618 penetrates the rear wall 656 of the fuel g8 chamber and
It is stored inside. An igniter 680 is also contained within liner 668 and ignites the fuel-air mixture during operation of turbo blower 650.

固定の静止羽根682は主ハウジング654及び圧縮機
後壁664の間に適当なねじ部片によシ取付けである。
A fixed stationary vane 682 is mounted between the main housing 654 and the compressor rear wall 664 by suitable threaded fittings.

軸受支持円筒体684は流入ノズル652内に複数の支
柱686により取付けて必る。又複数の静止羽根688
は、なお詳しく後述するように軸流膜圧縮機と協働する
ように流入ノズル652に取付けである。
A bearing support cylinder 684 is mounted within the inlet nozzle 652 by a plurality of struts 686. Also, a plurality of stationary blades 688
is attached to the inlet nozzle 652 for cooperation with an axial membrane compressor, as will be described in more detail below.

軸690は軸受支持円筒体684内に軸受アセンブリ6
92,694により支えである。各軸受アセンブリ69
2 、694は第24図のターホゾエラ)500と第1
図ないし第16図に例示したターボチャージャとについ
て述べたのと同じである。流入ノズル652の内壁69
8と軸受支持円筒体684との間に油室696を形成し
である。
Shaft 690 is mounted within bearing assembly 6 within bearing support cylinder 684.
It is supported by 92,694. Each bearing assembly 69
2, 694 is Tahozoera in Figure 24) 500 and 1st
This is the same as described with respect to the turbocharger illustrated in FIGS. Inner wall 69 of inflow nozzle 652
An oil chamber 696 is formed between the bearing support cylinder 684 and the bearing support cylinder 684.

0字環702,704を持つ適当な環100は室696
の口内に位置し環706により保持しである。各燈心材
708,710は油室696を経て連通しそれぞれ傾斜
路712,714に油を送ることによシ第1図ないし第
16図と第24図との各実施例について述べたように軸
受692 、694をml滑する。
A suitable ring 100 with 0-shaped rings 702 and 704 is chamber 696.
It is located in the mouth of the patient and is held by a ring 706. Each of the lamp cores 708, 710 communicates through an oil chamber 696 to send oil to ramps 712, 714, respectively. Slip ml of 692 and 694.

中径流圧縮機ロータ116及びタービンロータ718は
軸690に取付けである。第1図ないし第16図と第2
4図との各実施例について述べたのと同じタービン流入
区域制御装置720を協働させタービンロータ718へ
の燃焼ガスの速度及び角度を制御する。
Medium flow compressor rotor 116 and turbine rotor 718 are attached to shaft 690 . Figures 1 to 16 and 2
The same turbine inlet zone controller 720 as described for each embodiment in FIG. 4 cooperates to control the velocity and angle of the combustion gases to the turbine rotor 718.

バイパス流路722はバイパス内壁724及びバイパス
外壁726の間に形成しである。バイパス外壁726は
バイパス内壁724にこれ等両壁間に位置させた複数枚
の固定の静止羽根728により取付けであるらバイパス
外壁726は、主ハウジング654のまわりで円周方向
に主に間隔を隔てた複数の支柱730によシ主ノ・ウジ
ング654から位置決めしである。
Bypass flow path 722 is formed between bypass inner wall 724 and bypass outer wall 726. Bypass outer wall 726 is attached to bypass inner wall 724 by a plurality of fixed stationary vanes 728 positioned between the two walls. The main housing 654 is positioned by a plurality of columns 730.

軸流膜圧縮機ロータ732は、保持環736にロータ1
32を衝合させる適当なナツト734によシ軸690に
取付けである。ロータ732は、ボス138とこれから
半径方向に延びる複数枚の羽根740とを備えている。
The axial flow membrane compressor rotor 732 has the rotor 1 attached to the retaining ring 736.
32 is attached to the shaft 690 by a suitable nut 734 that abuts the shaft 690. The rotor 732 includes a boss 138 and a plurality of blades 740 extending radially from the boss 138.

複数個の円筒形電機子142は、ロータ132のボス1
38内に埋込まれこれに隣接してバイパス壁726から
支柱746によシ取付けた固定の界磁巻線744と協働
し電流を生ずる。
The plurality of cylindrical armatures 142 are connected to the boss 1 of the rotor 132.
A fixed field winding 744 embedded in and mounted adjacent to the bypass wall 726 to a post 746 cooperates with it to produce the current.

第25図に例示したターボ送風機6500作用は、ター
ボ送風機650の入口に軸流段圧縮磯ロータ732で入
る空気が矢印747で示すバイパス流れと矢印748で
示す1次流れとに分れることを除いて第24図に例示し
たターボジェット500の作用とほぼ同じである。バイ
パス空気は圧縮されバイパスノズル749を経て放出さ
れターボ送風機650から推力を生ずる。1次空気は矢
印148により示した径路に沿って差向けろれ、燃焼ラ
イナ668内の燃料と混合しライナ668内で点火する
前に軸流段圧縮栽ロータ732及び遠心圧縮機ロータ7
16により圧縮する。点火したがスはタービン流入区域
制御装置720を過ぎタービンロータ718に向って流
れタービンロータ718と共に軸流膜圧縮機ロータ73
2及び遠心流圧縮機ロータ716とを駆動する。タービ
ンロータ118からの排ガスはタービン排出ノズル66
0を経て放出されターボ送風機650に対し付加的な推
力を生ずる。
The operation of the turbo blower 6500 illustrated in FIG. 25 is similar to the operation of the turbo blower 6500 except that the air entering the inlet of the turbo blower 650 by the axial stage compression rotor 732 is divided into a bypass flow shown by arrow 747 and a primary flow shown by arrow 748. The operation is almost the same as that of the turbojet 500 illustrated in FIG. Bypass air is compressed and discharged through bypass nozzle 749 to generate thrust from turbo blower 650. The primary air is directed along the path indicated by arrow 148 and passes through the axial stage compressor rotor 732 and the centrifugal compressor rotor 7 before mixing with the fuel in the combustion liner 668 and igniting within the liner 668.
16. The ignited gas flows past the turbine inlet zone controller 720 toward the turbine rotor 718 and along with the axial film compressor rotor 73 .
2 and centrifugal flow compressor rotor 716. Exhaust gas from the turbine rotor 118 is passed through the turbine exhaust nozzle 66
0 and provides additional thrust to the turbo blower 650.

タービン流入区域制御装置720は第1図ないし第16
図建例示したターボチャージャ2oと第24図のターボ
ジェッ)500について例示し述べたのと同じである。
The turbine inlet area control system 720 is shown in FIGS. 1-16.
This is the same as described with reference to the illustrated turbocharger 2o and the turbojet 500 shown in FIG.

制御装置720は燃焼ライナ668からタービンロータ
718に向い差向ける燃焼ガスの速度及び角度の両方を
制御する゛よりに作用する。ターボチャージャ2oに関
し第6図及び第7図について述べた監視装置がそれぞれ
第24図及び第25図のターボジェッ)500及びター
ボ送風機650に直接当てはまるのはもちろんである。
Controller 720 operates to control both the velocity and angle of the combustion gases directed from combustion liner 668 to turbine rotor 718 . Of course, the monitoring devices described in connection with FIGS. 6 and 7 with respect to the turbocharger 2o apply directly to the turbojet 500 and the turbo blower 650 of FIGS. 24 and 25, respectively.

すなわちタービン及び協働する圧縮機の速度を監視し、
タービンノズル流入区域をこの速度に従って又は所望に
応じ他の機関パラメータに従って変える。
i.e. monitoring the speed of the turbine and cooperating compressor;
The turbine nozzle inlet area is varied according to this speed or other engine parameters as desired.

軸戎段圧縮機ロータ732の回転中に電機子γ42は巻
線744に対して回転し電気を生ずる。
During rotation of the rotor 732 of the rotor 732, the armature γ42 rotates relative to the winding 744 and generates electricity.

この電気は所望に応じ褌種の機関装置又は航空機装置を
作動しこの装置に対し極めて経済的及び密災なエネルギ
ーパッケージになる。
This electricity powers loincloth engine or aircraft equipment as desired, resulting in an extremely economical and safe energy package for this equipment.

第26図及び第27図には第24図に例示したp−gジ
ェット500の変型としてのターボシェツト150を示
しである。ターボジェット750は、主ハウジング75
4に接合した流入円筒体752を備え主ハウジング15
4に複数本のボルト758により後板756を取付けて
るる。タービン排出ノズル760は適当なボルト162
によシ主ハウジング754の反対側の後板756の端部
に取付けである。タービン排出ノズル760は、排出円
節体164と主ハウジングγ54を接合するように形成
した横方向に延びる部分166とを備えている。
26 and 27 show a turbochet 150 as a modification of the p-g jet 500 illustrated in FIG. 24. The turbojet 750 has a main housing 75
The main housing 15 includes an inlet cylinder 752 joined to the main housing 15.
4, a rear plate 756 is attached with multiple bolts 758. Turbine exhaust nozzle 760 is secured to a suitable bolt 162.
It is attached to the end of the rear plate 756 on the opposite side of the main housing 754. Turbine exhaust nozzle 760 includes a laterally extending portion 166 formed to join exhaust segment 164 and main housing γ54.

軸受支持円節体768は複数の固定の静止羽根110に
よシ流入円筒体152がら支えである。
Bearing support segment 768 supports inlet cylinder 152 by a plurality of fixed stationary vanes 110.

軸772は軸受アセシブリフ74,776により円筒体
768内に支えである。各軸受アセンブリ774.77
6は第24図の実施例について例示した軸受576.5
78に構造及び作用が同じである。タービンロータ7T
8は軸772に一体に形成してるる。そして圧縮機ロー
タ780はタービンロータ1γ8と各軸受γ14.Tγ
6との間で軸7T2に取付けである。
Shaft 772 is supported within cylinder 768 by bearing recesses 74, 776. Each bearing assembly 774.77
6 is a bearing 576.5 illustrated in the embodiment of FIG.
It has the same structure and function as 78. Turbine rotor 7T
8 is formed integrally with the shaft 772. The compressor rotor 780 includes a turbine rotor 1γ8 and each bearing γ14. Tγ
6 and is attached to the shaft 7T2.

圧縮機後壁782及びタービン後壁784は主ハウジン
グ154内に取付けである。複数の静止羽根786は主
ハウジング754及び圧縮機後壁782の間にねじ部片
788により取付けである。
Compressor back wall 782 and turbine back wall 784 are mounted within main housing 154 . A plurality of stationary vanes 786 are attached between the main housing 754 and the compressor rear wall 782 by threaded pieces 788 .

適当な点火器γ89はタービンノズルγ60め横方向に
延びる部分766内で部分子66及びタービン後壁78
4間に形成した室内に取付けである。
A suitable igniter γ 89 is located within a laterally extending portion 766 of the turbine nozzle γ 60 between the segment 66 and the turbine rear wall 78.
It is installed in the room formed between 4 parts.

それぞれ横方向に延びる部分766及びタービン後壁γ
84内で各トラニオン794,796で回動するように
支えた可動羽根792を備えたタービンノズル流入区域
制御装置790を設けである。タービンノズル流入区域
制御装置790は第1図ないし第16図のターボチャー
ジャ20と第24図のターボジェット500との構造に
ついて述べ例示したのと同じである。タービン後壁18
4内にラビリンス密封部片800を形成しタービン区域
及び圧縮機区域間を有効に密封する。圧縮機ロータ18
0は、軸772の段804に対しロータ780を衝合さ
せるナツト802により軸7γ2に取付けである。
Laterally extending portion 766 and turbine rear wall γ, respectively
A turbine nozzle inlet zone control system 790 is provided with a movable vane 792 rotatably supported within each trunnion 794, 796. Turbine nozzle inlet zone control system 790 is the same as described and illustrated with respect to the construction of turbocharger 20 of FIGS. 1-16 and turbojet 500 of FIG. 24. Turbine rear wall 18
A labyrinth seal 800 is formed within 4 to effectively seal between the turbine section and the compressor section. Compressor rotor 18
0 is attached to shaft 7γ2 by a nut 802 that abuts rotor 780 against step 804 of shaft 772.

軸流圧縮機806は軸772と一緒に回転し静止羽根7
γ0と協働して流入円筒体152によυ形成した圧縮機
入口808内に差向ける空気を圧縮する。第26図及び
第27図に例示した実施例では軸772に軸線方向の穴
812を形成しである。燃料供給管814は穴812に
連結され4111線方向の穴812内に燃料供給を行う
。燃料供給管814と穴812の表面との間に適当な密
封部片816を位置させ供給菅814及び軸772の連
結部における燃料の損失を防ぐようにしてるる。
The axial compressor 806 rotates with the shaft 772 and the stationary blades 7
In cooperation with γ0, the inflow cylinder 152 compresses the air directed into the compressor inlet 808 formed by υ. In the embodiment illustrated in FIGS. 26 and 27, an axial hole 812 is formed in the shaft 772. A fuel supply pipe 814 is connected to the hole 812 and supplies fuel into the hole 812 in the 4111 line direction. A suitable seal 816 is positioned between the fuel supply tube 814 and the surface of the bore 812 to prevent loss of fuel at the connection between the supply tube 814 and the shaft 772.

軸772を貫いて複数個の半径方向の口818を形成し
穴812と圧縮機ロータ780に形成した環状みぞ82
0との間を連通させる。複数個の半径方向の口822は
みぞ820から圧縮機ロータ780を経て連通する。0
半環826,828のような適当な密封部片はロータ7
80内の環状みぞ内に取付けられロータ780及び軸7
72の間の連結部における燃料の漏れを防ぐ。
An annular groove 82 extending through shaft 772 and forming a plurality of radial ports 818 in bore 812 and compressor rotor 780 .
0 and communicate with each other. A plurality of radial ports 822 communicate from groove 820 through compressor rotor 780. 0
Suitable sealing members, such as half rings 826, 828,
rotor 780 and shaft 7 mounted in an annular groove in 80;
72 to prevent fuel leakage at the connection between the two.

第26図及び第27図に例示したターボジェットT50
の運転時には燃料を軸7120穴812に燃料供給管8
14を経て供給する。穴812と矢印810(第26図
)により示した空気流路との間に、口818、みぞ82
0及び口822を経て燃料供給路を形成しである。この
燃料流路は矢印838により示しである。半径流圧縮機
ロータ780を回転すると、燃料は遠心力によシ穴81
2からこの燃料流路を経て矢印810により示した空気
径路内に運ばれる。これと同時に空気は、軸流膜圧縮機
806により流入口808内に吸込まれ圧縮状態で空気
径路に浴って送出される。この空気は半径流圧縮機ロー
タ780によシさらに圧縮されロータ780の下流側で
燃料と混合する。
Turbojet T50 illustrated in FIGS. 26 and 27
During operation, the fuel is supplied to the shaft 7120 and the fuel supply pipe 8 to the hole 812.
14. Between the hole 812 and the air flow path indicated by arrow 810 (FIG. 26) is a port 818 and a groove 82.
0 and the port 822 to form a fuel supply path. This fuel flow path is indicated by arrow 838. When the radial compressor rotor 780 rotates, the fuel flows through the holes 81 due to centrifugal force.
2 through this fuel flow path into the air path indicated by arrow 810. At the same time, air is drawn into the inlet 808 by the axial membrane compressor 806 and is sent out in a compressed state through the air path. This air is further compressed by radial compressor rotor 780 and mixed with fuel downstream of rotor 780.

燃料は、口822から半径流圧縮機ロータ780を経て
放出される際にこの燃料に対する圧縮機ロータ羽根の作
用によって高度に錫化する。この霧化した燃料は、ター
ボジェット750内に送込まれる圧縮空気と混合すると
空気径路に沿って差向けられタービンロータγT8の上
流側で点火器836により点火する。燃焼から生ずる排
気はタービンロータ118の羽根を過ぎロータを普通の
方式で駆動する。これ等の排気は次でノズルγ60を経
て放出されターボジェット750から推力を生ずる。燃
焼温度はこの燃焼方式では著しく高くなりこの一層高い
温度に耐えることのできる材料が必要であるのはもちろ
んである。
The fuel becomes highly tinned by the action of the compressor rotor blades on the fuel as it exits the port 822 through the radial compressor rotor 780 . This atomized fuel mixes with the compressed air fed into the turbojet 750, is directed along the air path, and is ignited by the igniter 836 upstream of the turbine rotor γT8. The exhaust resulting from combustion passes the blades of turbine rotor 118 and drives the rotor in a conventional manner. These exhaust gases are then discharged through nozzle γ60 to generate thrust from turbojet 750. Of course, combustion temperatures are significantly higher with this combustion method and materials that can withstand these higher temperatures are required.

第25図及び第26図の装置では普通のターボジェット
に従来必要であった部品の多くが不要になる。第25図
及び第26図に例示した独得の燃料供給方式により燃料
ポンプと協働する全部の・・−ドウエアとが不要になる
。普通の燃料ポンプの代シに1圧縮機ロータ軸の穴と圧
縮機ロータ自体の各日とを経てこのロータにより圧縮し
た空気流中に燃料を噴射するどとによj)霧化状態で燃
料を自動的に放出する燃料装置を使ってるる。第25図
及び第26図の装置は、軸流膜圧縮機を半径流圧縮機す
なわち遠心圧縮機の上流側に加えた2段圧縮構造を持つ
。この構造により、遠心圧縮機の側とは反対の軸受の側
に軸流段圧縮1機を設げることにより装置に付加的なつ
bsいが得られる。
The apparatus of FIGS. 25 and 26 eliminates many of the components previously required in a conventional turbojet. The unique fuel supply system illustrated in FIGS. 25 and 26 eliminates the need for all hardware associated with a fuel pump. Instead of an ordinary fuel pump, the fuel is injected into the air stream compressed by this rotor through a hole in the compressor rotor shaft and through the compressor rotor itself. It uses a fuel system that automatically releases . The apparatus shown in FIGS. 25 and 26 has a two-stage compression structure in which an axial membrane compressor is added upstream of a radial compressor, that is, a centrifugal compressor. This construction provides additional strength to the system by providing an axial stage compressor on the side of the bearing opposite to the centrifugal compressor.

さらにこの構造では軸受を、タービンロータのすぐ上流
側でタービンロータ及び燃焼室から離れて軸受を位置さ
せる。この構造により軸受をこの装置のこの区域の受け
る極めて高い温度を絶縁する。従って油装置の必要がな
い。さらに本装置は極めて小さいターボジェット又はタ
ーボ送風機に適している。
Additionally, this design positions the bearing immediately upstream of the turbine rotor and away from the turbine rotor and combustion chamber. This construction insulates the bearing from the extremely high temperatures experienced by this area of the device. Therefore there is no need for oil equipment. Furthermore, the device is suitable for very small turbojet or turbo blowers.

第28図は第27図に例示したターボシェツト750の
変型によるタルボ送風機900を示す。
FIG. 28 shows a turbo blower 900 that is a modification of the turbochet 750 illustrated in FIG.

ターボ送風a900の構造は、バイパス望気流路を1次
空気流路の雌かに設けたことを除いて第27図に例示し
たターボジェット750とほぼ同じである。ターボ送風
機900は、本体904に接合した流入同時体902と
ポルト908により主ハウジング904に取付けた後壁
906とを備えている。タービン排出ノズル910はボ
ルト912によシ後壁906から支えられノズル910
の横方向に延びる部分913が主ノ・ウジング904に
連関している。軸受支持円筒体914は複数の支柱91
6により流入円筒体902から支えである。圧縮機後壁
918及びタービン後壁920は主ハウジング904内
に支えておる。第26図のターボジェット750の制御
装置190について述べたのと同じタービン流入区域制
御装置921を設けである。軸922は各軸受アセンブ
リ923゜924により軸受支持円筒体914内に回転
するように支えである。各軸受アセンブリ923,92
4は第26図に例示し述べたターボジェット750につ
いて述べた軸受と同じでるる。タービンロータ926は
軸922の一端部に取付けである。又圧縮機ロータ92
8はタービンロータ926と各軸受アセンブリ923.
924との間に取付けである。
The structure of the turbo air blower a900 is almost the same as the turbojet 750 illustrated in FIG. 27, except that a bypass desired air flow path is provided on the female side of the primary air flow path. Turbo blower 900 includes an inlet body 902 joined to a body 904 and a rear wall 906 attached to main housing 904 by ports 908 . A turbine exhaust nozzle 910 is supported from the rear wall 906 by bolts 912 and the nozzle 910
A laterally extending portion 913 of is associated with the main housing 904 . The bearing support cylindrical body 914 has a plurality of support columns 91
6 is supported from the inflow cylinder 902. A compressor back wall 918 and a turbine back wall 920 are supported within the main housing 904 . The same turbine inlet zone control 921 as described for the control 190 of the turbojet 750 of FIG. 26 is provided. Shaft 922 is supported for rotation within bearing support cylinder 914 by respective bearing assemblies 923, 924. Each bearing assembly 923, 92
4 is the same as the bearing described for the turbojet 750 illustrated in FIG. A turbine rotor 926 is attached to one end of shaft 922. Also, compressor rotor 92
8 is a turbine rotor 926 and each bearing assembly 923 .
It is installed between 924 and 924.

第28図においては軸流圧縮機ロータ930は、軸92
2の端部に取付けられ、流入円筒体902内の1次流路
と2次流れ外壁932及び2次流れ内壁934間に形成
した2次流路とに浴って空気を差向ける。2次流れ外壁
932は内壁934から複数の静止羽根936により支
えである。2次流路を経て矢印938により示すように
差向ける空気は、圧縮機ロータ928及び静止羽根93
6の作用により圧縮され排出ノズル940を社て排出す
レターボジェットからの推力を生ずる。1次流路に沿い
矢印942に示すように差向ける空気は、圧縮機ロータ
928により圧縮され、第26図の実施例について述べ
たのと同じようにして空気流中に供給する燃料と混合し
点火器946により点火する。燃焼ガスはタービン流入
区域制御装置921を経て差向けられタービンロータ9
26及び圧縮機ロータ930,928を駆動する。ター
ビンロータ926を過ぎタービン排出ノズル910を経
て排出する空気はこのターボファンからさらに推力を生
ずる。
In FIG. 28, the axial compressor rotor 930 has a shaft 92
2 and directs air into the primary flow path within the inflow cylinder 902 and the secondary flow path formed between the secondary flow outer wall 932 and the secondary flow inner wall 934. Secondary flow outer wall 932 is supported by a plurality of stationary vanes 936 from inner wall 934 . Air directed through the secondary flow path as shown by arrow 938 is directed to compressor rotor 928 and stationary vanes 93.
6 produces a thrust from the letterbo jet which is compressed and discharged by the discharge nozzle 940. Air directed along the primary flow path as indicated by arrow 942 is compressed by compressor rotor 928 and mixed with the fuel provided in the air stream in the same manner as described for the embodiment of FIG. The igniter 946 ignites the light. The combustion gases are directed to the turbine rotor 9 via a turbine inlet zone controller 921.
26 and compressor rotors 930, 928. Air exiting past turbine rotor 926 and through turbine exhaust nozzle 910 produces additional thrust from this turbofan.

第29図においては発電機910を圧縮機流入ノズル内
に収付けである。第29図に示すように発電機970は
圧縮機及びタービン974の端部に取付けた電機子97
2を備えている。第29図に示すように軸974は、第
1図ないし第16図のターボチャージャと第24図ない
し第28図のターボッエツト及びターボ送風機とについ
て示した軸受と同じ軸受916及び第2の軸受(図示し
てない)によシ支えである。界磁巻線918は軸受支持
ハウジング980内に取付けである。ノ・ウジング98
0はターボチャージャとターボッエツト及びターボ送風
機との各実施例について前記したのと同じようにして翼
984により圧縮機流入ノズル982内に同心に取付け
である。キャッジ986は軸受支持ハウジング980の
端部に取付けてるる。
In FIG. 29, a generator 910 is housed within the compressor inlet nozzle. As shown in FIG. 29, a generator 970 includes an armature 97 attached to the end of a compressor and turbine 974
2. As shown in FIG. 29, shaft 974 has a bearing 916 and a second bearing (see FIG. (not shown) is a good support. Field winding 918 is mounted within bearing support housing 980. No Ujing 98
0 is mounted concentrically within the compressor inlet nozzle 982 by vanes 984 in the same manner as described above for the turbocharger, turbojet, and turboblower embodiments. A cage 986 is attached to the end of the bearing support housing 980.

発電機910の作動時には、電機子972は界磁巻線9
18内で軸914と共に回転しよく知られているように
して電流を生ずる。このようにして生ずる電流は、導!
(図示してない)により界磁巻線978から装置内の電
力全必要とする任意の位置に差向けられる。すなわちタ
ーボチャージャに、第29図に示す装置を使う場合には
、発電機は自動車の任意の部品又は′電力を必要とする
その他の装置に電流を供給するのに使う。第29自に述
べた構造を第24図ないし第28図のターボジェットに
応用する場合には電力を必要とする誘導装置又はその他
の部品に電気エネルヤーを反うことができる。
When the generator 910 is in operation, the armature 972 is connected to the field winding 9
18 with shaft 914 to produce an electrical current in a well known manner. The current thus produced is conductive!
(not shown) directs all of the power within the device from field winding 978 to any location where it is needed. That is, when the turbocharger uses the device shown in FIG. 29, the generator is used to supply current to any part of the vehicle or other device that requires electrical power. When the structure described in Section 29 is applied to the turbojet of FIGS. 24 to 28, electrical energy can be directed to the induction device or other components requiring electrical power.

すなわち第29図に示すように圧縮機及びタービンの軸
の回転により直接駆動する極めて簡単な発電機が得られ
る。さらにこの発電機の場所により極めて藺潔な装置が
得られ重量が軽く電力を誘導する装置の作動の妨げにな
らない。
That is, as shown in FIG. 29, an extremely simple generator can be obtained that is directly driven by the rotation of the shafts of the compressor and turbine. Furthermore, this location of the generator results in a very clean device, which is light in weight and does not interfere with the operation of the power-inducing device.

従って圧縮機及びタービンの軸を支えるのに使う軸受か
ら燃焼室を離したターボジェット及びターボ送風機の構
造が得られる。又軸受の遠心圧縮機から反対側に軸流圧
縮機を設けである。さらに、圧縮機ロータ軸から圧縮機
ロータを柱で燃料を直接供給することによりターボジェ
ット装置内に燃料を導入するようにできる。この場合に
は燃料は遠心力により放出し、燃料ポンプ及び付属の7
・−ドウエアを設けてない。
This results in a turbojet and turboblower structure that separates the combustion chamber from the bearings used to support the compressor and turbine shafts. An axial compressor is also provided on the opposite side of the bearing from the centrifugal compressor. Furthermore, fuel can be introduced into the turbojet device by directly supplying fuel from the compressor rotor shaft to the compressor rotor in the column. In this case, the fuel is released by centrifugal force, and the fuel pump and attached 7
・-Doware is not provided.

ターボ送風機を形成するターボチャージャにおいてはバ
イパス流れ及び1次流れを生じさせる。
A bypass flow and a primary flow are created in the turbocharger forming the turbo blower.

この場合細流段圧縮愼を上流側にも軸受の遠心圧縮機の
反対側に設けである。
In this case, a trickle stage compression chamber is also provided upstream on the opposite side of the bearing from the centrifugal compressor.

又圧[4及びタービンの軸の端部にq!rmll受の圧
縮機及びタービンの反対側で取付けた電機子金偏え、界
磁巻線を軸受支持体内に取付けた発電機を設ける。この
構造により、装置全体に電力を送る極めて簡単な発電機
が得られる。
Also the pressure [4 and q! at the end of the shaft of the turbine! A generator is provided with an armature bias mounted on the opposite side of the rmll bearing compressor and turbine, and a field winding mounted within the bearing support. This construction provides a very simple generator to power the entire device.

本発明の好適とする各実施例を前記の詳細な説明で述べ
添付図面で例示したが、本発明が前記した各実施例に限
らなくて本発明の精神から逸脱しないで多くの変化変型
を行い各部品及び各要素を変えることができるのはもち
ろんである。従って本発明は添付の各特許請求の範囲内
でこのような変化変型を行い各部品及び各要素を交換す
ることができる。
Although preferred embodiments of the invention have been described in the foregoing detailed description and illustrated in the accompanying drawings, the invention is not limited to the embodiments described above and may be modified in many ways without departing from the spirit of the invention. Of course, each part and each element can be changed. Accordingly, the invention is susceptible to such changes and modifications and replacement of parts and elements within the scope of the appended claims.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明軸受支持構造物を備えたターボチャージ
ャの斜視図、第2図は第1図の2−2線に清う竪断面図
、第6図は本発明軸受支持構造物の1実施例の拡大竪断
面図、第4図は簡単にするため圧縮機の後壁を取除いて
示す第2図の4−4線に浴う拡犬所面図、第5図は第2
図の矢印方向に見たら一5#に浴う一部切開端面図、第
5A図は第5図の矢印方向に見た5 A −5A#il
に浴う切断図、第6図はタービン入口羽根の別の制御法
を採用した第1図に示すターボチャージャの一部切開端
面図、第6A図は第6図の制御装置を説明するためのブ
ロック構成図、第7図は第6図の7−7線に清う竪断面
図、第8図はタービン口・−タ・圧縮機−タービン軸・
圧縮機後壁及びタービン後壁・圧縮機ブッシング・圧縮
機ロータ及び保持スリーブを示す展開斜視図、第9図は
第2図の9−9線に清う断面図、第10図は保持スリー
ブ及び圧縮機ロータ間のばねの使用を示す図、第11図
は圧縮機用・・ウジングの2個の構成部材の展開斜視図
でこの構成部材を作るために使用された型からハウジン
グを分離して示す図、第12図は第1図に示すターボチ
ャージャの入口をのぞいて示す前面図、第16図は第1
2図の13−13線に浴う断面図、第14図は第12図
の14−14線に清う断面図、第15図は第12図の1
5−15線に清う断面図、第16図は前部デイフユーデ
壁を、ターボチャージャの特性を変えるために変型した
図、第17図は従来のターボチャージャ用の圧縮機性能
説明図、第18図は第1図ないし第16図に示したター
ボチャージャ用の圧縮機性能説明図、第19図は第1な
いし第16図に示すターボチャージャの変型の竪断面図
、第20図は第1ないし第16図に示すターボチャージ
ャをV型機間に取付けて示す竪断面図、第21図は第2
0図の頂部平面図、第22図は第1ないし第16図に示
すターボチャージャをインライン機関に取付けて示す竪
断面図、第26図は第22図の頂部平面図、第24図は
本発明軸受支持構造物を備えたターボジェットの上半分
の竪断面図、第25図は本発明軸受支持構造物を備えた
ターボファンの竪断面図、第26図は第24図に示すタ
ーボジェットの変型実施例の上半分の竪断面図、第27
図は第26図の27−27+ll1lに沿う断面図、第
28図は本発明軸受支持構造物を備えたターボファンの
上半分を示す竪断面図、第29図は第1ないし第16図
に示すターボチャージャに適用した発電機で第24ない
し第29図に示すターボジェット及びターボファンにも
適用することのできる発電機の竪断面図である。 206.210・・・第1及び第2の内レース、204
・・・固定レース、20口・・・外側ノ・ウジング、2
12・・・外側レース環、218・・・ばね手段、22
2224・・・ウイック FIG、9 PT2 / PTl 5,4ノ FIG、23 手続補正帯(放) 特 許 庁 長 官 殿 1、事件の表示 平成1年特許願第250809号 3、補正をする者 事件との関係 暇d午出臥 アスポーン。 ノーバト、エル 以外は内容に変更ありません)」 FIG、 29
FIG. 1 is a perspective view of a turbocharger equipped with a bearing support structure of the present invention, FIG. 2 is a vertical sectional view taken along line 2-2 in FIG. 1, and FIG. 6 is a perspective view of a turbocharger equipped with a bearing support structure of the present invention. FIG. 4 is an enlarged vertical sectional view of the embodiment, and FIG. 4 is an enlarged plan view taken along line 4-4 of FIG.
5A is a partially cutaway end view of 5A-5A when viewed in the direction of the arrow in the figure.
FIG. 6 is a partially cutaway end view of the turbocharger shown in FIG. 1 employing another control method for the turbine inlet vanes, and FIG. 6A is a diagram for explaining the control device of FIG. 6. Block configuration diagram, Fig. 7 is a vertical sectional view taken along line 7-7 in Fig. 6, Fig. 8 is a block diagram showing the turbine inlet,
An exploded perspective view showing the compressor rear wall, turbine rear wall, compressor bushing, compressor rotor, and retaining sleeve; FIG. 9 is a sectional view taken along line 9-9 in FIG. 2; FIG. 10 is a cross-sectional view showing the retaining sleeve and Figure 11 is an exploded perspective view of the two components of the housing for the compressor, with the housing separated from the mold used to make the components. Figure 12 is a front view of the turbocharger shown in Figure 1, excluding the inlet, and Figure 16 is a front view of the turbocharger shown in Figure 1.
14 is a sectional view taken along line 13-13 in Fig. 2, Fig. 15 is a sectional view taken along line 14-14 in Fig. 12, and Fig. 15 is a sectional view taken along line 13-13 in Fig. 12.
16 is a diagram showing the front diffuser wall modified to change the characteristics of the turbocharger, FIG. 17 is an explanatory diagram of compressor performance for a conventional turbocharger, and FIG. The figure is a compressor performance explanatory diagram for the turbocharger shown in Figs. 1 to 16, Fig. 19 is a vertical cross-sectional view of a modified version of the turbocharger shown in Figs. 1 to 16, and Fig. 20 is a Fig. 16 is a vertical sectional view showing the turbocharger installed between the V-type machines, and Fig. 21 is a vertical sectional view showing the turbocharger installed between the V-type machines.
0 is a top plan view, FIG. 22 is a vertical sectional view showing the turbocharger shown in FIGS. 1 to 16 attached to an in-line engine, FIG. 26 is a top plan view of FIG. 22, and FIG. FIG. 25 is a vertical sectional view of the upper half of a turbojet equipped with a bearing support structure, FIG. 25 is a vertical sectional view of a turbofan equipped with the bearing support structure of the present invention, and FIG. 26 is a modification of the turbojet shown in FIG. 24. Vertical sectional view of the upper half of the example, No. 27
The figure is a sectional view taken along line 27-27+ll1l in Fig. 26, Fig. 28 is a vertical sectional view showing the upper half of the turbofan equipped with the bearing support structure of the present invention, and Fig. 29 is shown in Figs. 1 to 16. 30 is a vertical sectional view of a generator applied to a turbocharger, which can also be applied to the turbojet and turbofan shown in FIGS. 24 to 29. FIG. 206.210...First and second inner races, 204
・・・Fixed lace, 20 mouths ・・・Outer nozzle, 2
12... Outer race ring, 218... Spring means, 22
2224...Wick FIG, 9 PT2 / PTl 5, 4 FIG, 23 Procedural amendment band (discharge) Mr. Commissioner of the Patent Office 1, Indication of the case 1999 Patent Application No. 250809 3, Person making the amendment Related free time d morning sleep aspawn. There are no changes to the contents except for Norbat and Elle)” FIG, 29

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ターボチャージャの圧縮機とタービンとの回転を
支持する軸受支持構造物において、 (イ)前記圧縮機と前記タービンとから延び、第1及び
第2の内レースをまわりに形成した軸と、(ロ)複数個
の玉を、前記第1の内レースとの間に受け入れるように
、この内レースに対応する固定レースを持つ外側ハウジ
ングと、 (ハ)この外側ハウジングの前記固定レースに相対的に
滑動自在であり、複数個の玉を相互間に受け入れるよう
に前記第2の内レースに隣接して配置された第2の外側
レース環と、 (ニ)前記玉を、前記外側ハウジングの固定レースと、
前記第1の内レースと、前記第2の外側レース環と、前
記第2の内レースとの間に配置することにより、前記軸
を前記外側ハウジングに対して位置を定めるように、前
記第2の外側レース環を前記外側ハウジングの固定レー
スから遠ざかる向きに付勢するばね手段と、 (ホ)前記軸上に形成され、前記外側ハウジングの固定
レースと前記第1の内レースとの間に配置された前記玉
の方に向つて角度を付けた周辺傾斜部と、 (ヘ)前記軸の回転している間に、潤滑材が前記周辺傾
斜部に加えられ遠心力によつて前記玉まで運ばれるよう
に、前記潤滑材に接触する一端部と、前記周辺傾斜部に
接触する反対側端部とを持つウイツクを経て潤滑材を前
記周辺傾斜部に供給する潤滑材手段と、 を備えた軸受支持構造物。
(1) In a bearing support structure that supports rotation of a compressor and a turbine of a turbocharger, (a) a shaft extending from the compressor and the turbine and having first and second inner races formed therearound; (b) an outer housing having a fixed race corresponding to the inner race so as to receive a plurality of balls between it and the first inner race; (c) an outer housing relative to the fixed race of the outer housing; (d) a second outer race ring that is slidably slidable and positioned adjacent the second inner race to receive a plurality of balls therebetween; fixed lace,
the second inner race being disposed between the first inner race, the second outer race ring, and the second inner race to position the shaft relative to the outer housing; (e) spring means for biasing the outer race ring of the outer housing away from the fixed race of the outer housing; (e) formed on the shaft and disposed between the fixed race of the outer housing and the first inner race; (f) during rotation of said shaft, lubricant is applied to said peripheral slope and is carried by centrifugal force to said ball; lubricant means for supplying a lubricant to the peripheral slope through a wick having one end that contacts the lubricant and an opposite end that contacts the peripheral slope so that the lubricant is supplied to the peripheral slope. Support structure.
(2)潤滑材の霧を、前記外側ハウジングの固定レース
と、前記第1の内レースとの間の前記玉に供給してこれ
等の潤滑を行なう潤滑手段をさらに設けた特許請求の範
囲第(1)項記載の軸受支持構造物。
(2) A lubricating means for supplying a mist of lubricant to the balls between the fixed race of the outer housing and the first inner race to lubricate them. The bearing support structure described in (1).
(3)前記軸上に形成され、前記第2の外側レース環と
前記第2の内レースとの間に配置された前記玉の方に向
つて角度を付けられた第2の周辺傾斜部と、 前記軸の回転している間に潤滑材が前記第2の周辺傾斜
部に加えられ遠心力によつて前記玉まで運ばれるように
、潤滑材と接触する一端部と、前記第2の周辺傾斜部と
接触する反対側端部とを持つウイツクを経て潤滑材を前
記第2の周辺傾斜部に供給する潤滑材手段と、をさらに
備えた特許請求の範囲第(1)項記載の軸受支持構造物
(3) a second peripheral ramp formed on the shaft and angled toward the ball disposed between the second outer race ring and the second inner race; , one end in contact with lubricant, and the second periphery such that during rotation of the shaft, lubricant is applied to the second periphery ramp and carried by centrifugal force to the ball. A bearing support according to claim 1, further comprising lubricant means for supplying lubricant to the second peripheral slope via a wick having an opposite end in contact with the slope. Structure.
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