特許 6857678 排気ガスターボチャージャ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6857678

(24)【登録日】2021年3月24日

(45)【発行日】2021年4月14日

(54)【発明の名称】排気ガスターボチャージャ

(51)【国際特許分類】

   F02B 37/24 20060101AFI20210405BHJP

【ＦＩ】

   F02B37/24

【請求項の数】6

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2019-54380(P2019-54380)

(22)【出願日】2019年3月22日

(62)【分割の表示】特願2015-544086(P2015-544086)の分割

【原出願日】2013年11月14日

(65)【公開番号】特開2019-143633(P2019-143633A)

(43)【公開日】2019年8月29日

【審査請求日】2019年4月12日

(31)【優先権主張番号】102012022930.5

(32)【優先日】2012年11月23日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】500124378

【氏名又は名称】ボーグワーナー インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100093861

【弁理士】

【氏名又は名称】大賀 眞司

(74)【代理人】

【識別番号】100129218

【弁理士】

【氏名又は名称】百本 宏之

(72)【発明者】

【氏名】ディートマー・メッツ

【審査官】 種子島 貴裕

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１８０８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０３７７５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０６６１３０（ＷＯ，Ａ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｂ ３７／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

排気ガスターボチャージャ（１）であって、
−タービン（２）を有し、
・前記タービンが、流入ダクト（４）によって取り囲まれたタービンホイール（３）を有し、
−ＶＴＧカートリッジ（５）を有し、
・前記ＶＴＧカートリッジが、前記流入ダクト（４）に配置されかつ回転可能なベーンシャフト（９）によって前記ベーン軸受リング（７）に取り付けられる複数のベーン（８）を有し、前記ベーンシャフトがベーンレバー（１０）に接続され、前記ベーンレバーのレバーヘッド（１１）が、外側で前記ベーン軸受リング（７）を取り囲む調整リング（１３）の関連の溝（１２）内に係合し、これによって前記調整リング（１３）の回転が前記ベーン（８）を回転させ、
−前記調整リング（１３）と前記ベーン軸受リング（７）との間に半径方向軸受を有する排気ガスターボチャージャ（１）において、
−２つの最少流れストッパ（２５、２６）の各々が、可変タービンジオメトリーの内側レバーから最大の距離に配置されることを特徴とする排気ガスターボチャージャ（１）。

【請求項2】

前記最少流れストッパ（２５、２６）がピンの形態であることを特徴とする請求項１に記載の排気ガスターボチャージャ。

【請求項3】

前記排気ガスターボチャージャ（１）において、前記半径方向軸受は、前記ベーンレバー（１０）のレバーヘッド（１１）と、前記調整リングの溝（１２）の対向面（１５）との間に形成される、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の排気ガスターボチャージャ（１）。

【請求項4】

前記最少流れストッパ（２５、２６）と接触する前記調整リング（１３）の凹部（２９、３０）が、平行のストッパ縁部（２７、２８）を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の排気ガスターボチャージャ。

【請求項5】

排気ガスターボチャージャ（１）のＶＴＧカートリッジ（５）であって、
−流入ダクト（４）を境界付けるディスク（６）及びベーン軸受リング（７）を有し、
−前記流入ダクト（４）に配置されかつ回転可能なベーンシャフト（９）によって前記ベーン軸受リング（７）に取り付けられる複数のベーン（８）を有し、前記ベーンシャフトがベーンレバー（１０）に接続され、前記ベーンレバーのレバーヘッド（１１）が、外側で前記ベーン軸受リング（７）を取り囲む調整リング（１３）の関連の溝（１２）内に係合し、これによって前記調整リング（１３）の回転が前記ベーン（８）を回転させ、
−前記調整リング（１３）を前記ベーン軸受リング（７）に半径方向で取り付けるために前記ベーンレバー（１０）が半径方向軸受を形成するＶＴＧカートリッジ（５）において、
−２つの最少流れストッパ（２５、２６）の各々が、可変タービンジオメトリーの内側レバーから最大の距離に配置されることを特徴とするＶＴＧカートリッジ（５）。

【請求項6】

前記最少流れストッパ（２５、２６）がピンの形態を有し、
前記最少流れストッパ（２５、２６）と接触する前記調整リング（１３）の凹部（２９、３０）が、平行のストッパ縁部（２７、２８）を有することを特徴とする請求項５に記載のＶＴＧカートリッジ（５）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１の前文に記載の排気ガスターボチャージャに関する。

【背景技術】

【0002】

このような排気ガスターボチャージャの場合、ガイドベーンが調整リングによって調整される可変タービン形状（ＶＴＧ）が設けられる。可変タービン形状を有する前記タイプの排気ガスターボチャージャが車両に使用されるとき、エンジンの寿命にわたって安定したままである可能な限り最低の排気ガス処理量（「最少流れ処理量」）の精密な較正を達成することが著しく重要である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

この点に関して、本発明の目的は、ターボチャージャの寿命にわたって安定したままである可能な限り最低の排気ガス処理量の精密な較正を可能にする、請求項１の前文に示したタイプの排気ガスターボチャージャを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0004】

この目的は、請求項１の特徴によって達成される。

【0005】

しかし、本発明の文脈内で実施された試験によれば、可変タービン形状を通した処理量は、ストッパの用意のみでなく、調整リングの取付け、特に前記取付けの半径方向の遊びの大きさにも左右されることが示されている。

【0006】

したがって、本発明によれば、２つの最少流れストッパが使用され、これらのストッパは、可変タービン形状の内側レバーから可能な限り最大の距離に好ましくは配置され、かつ最少流れストッパの位置における調整リングの角度位置が、小さなラジアル振れのために正確に規定されるという利点をもたらし、調整リングの軸受のいかなる摩耗も、可能な限り最低の排気ガス処理量（最少流れ処理量）に対してもはや影響を有しない。

【0007】

従属請求項は、本発明の有利な発展形態を含む。

【0008】

本発明に従って提供される２つの最少流れストッパは、最少流れストッパにおいて、調整リングがその運動自由度に関して確定的な収縮を受けるように平行のストッパ縁部を有することが好ましい。

【0009】

この場合、残留するいかなる他の可能な変位も、処理量の変化をもはやもたらさず、あるいは処理量の大きな変化をもはやもたらさない。

【0010】

請求項４及び５は、独立して市販することができる対象物として、本発明によるＶＴＧカートリッジを規定している。

【0011】

本発明のさらなる詳細、特徴及び利点は、図面を参照して例示的な実施形態の以下の説明から明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明による排気ガスターボチャージャの大幅に単純化した概略図である。

【図2】ＶＴＧカートリッジの平面斜視図である。

【図3】図２によるＶＴＧカートリッジの拡大部分図である。

【図4】図３に対応するＶＴＧカートリッジの部分図（ストッパは見えない）である。

【図5】本発明によるＶＴＧカートリッジの下からの図面である。

【図6】ストッパ縁部の平行の構造を説明するために、図５に対応する本発明によるＶＴＧカートリッジの下からの図面である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１は、チャージャ回転軸線Ｌを有する本発明による排気ガスターボチャージャ１の大幅に単純化した基本概略図を示している。

【0014】

排気ガスターボチャージャ１はまた、いわゆるＶＴＧカートリッジ５が設けられる流入ダクト４によって取り囲まれたタービンホイール３を備えるタービン２を有する。このＶＴＧカートリッジ５について、図２〜図４を参照して以下に詳細に説明する。

【0015】

当然、排気ガスターボチャージャ１はまた、排気ガスターボチャージャの他のすべての共通部分、例えば、軸受ハウジング２６に回転可能に取り付けられかつ一方の端部でタービンホイール３を支承し、他方の端部でコンプレッサ２７のコンプレッサホイール２８を支承するロータ２５を有する。これらの部分は、本発明の原理を説明するために重要でないので、同様に、図１に大幅に単純化した概略形態でのみ示されている。

【0016】

上述したように図２〜図４を参照して以下に詳細に説明するＶＴＧカートリッジは、同様に、大幅に単純化した概略形態で示されている。

【0017】

ＶＴＧカートリッジは、排気ガスをタービンホイール３に通過させるための流入ダクト４をベーン軸受リング７とディスク６との間で境界付ける構造ユニットを意味すると理解される。さらに、このタイプのＶＴＧカートリッジは、流入ダクト４に配置される複数のベーンを有し、これらのベーンについて、図４は、対応する参照番号を有するすべてのベーン軸受の代表例として、１つのベーンを参照番号８で示している。ベーン８は、ベーン軸受リング７において閉位置と開位置との間で回転可能に移動させることができる。このために、ベーン８は、各々が回転軸線を有するベーンシャフト９を有する。次に、ベーンシャフト９はベーンレバー１０に接続され、これらの内、２つのベーンレバーが各々の場合に図２の参照番号１０で示されている。図２が示すように、そこに示された実施形態は、好ましくは折り曲げられた各々の場合に同一構造のこのような１０のベーンレバーを有する。

【0018】

各々のベーンレバー１０は、調整リング１３の関連の溝１２内に係合するレバーヘッド１１を有する。図２は、この点に関して、調整リング１３が外側で、すなわちベーン軸受リング７の外周に沿ってベーン軸受リングを取り囲むことを示している。

【0019】

調整リング１３を半径方向に取り付けるために、ベーンレバー１０によって形成される半径方向軸受が設けられる。このために、ベーンレバー１０は転がりレバーとして形成され、これらのレバーヘッド１１は調整リング１３の溝１２に支持される。

【0020】

図２及び図３では、レバーヘッド１１には、各々が丸い形状を有する端面１４が設けられる。これらの丸い端面１４は、それぞれ関連の溝１２の対向面１５と転がり接触し、この転がり接触は、図３の矢印ＫＷで示されている。

【0021】

図２及び図３に示した実施形態では、溝の対向面１５は、各々の場合に平坦形状を有する。

【0022】

図３の２つの別の矢印ＫＳ_１及びＫＳ_２は、レバーヘッド１１と、それぞれ関連の溝１２との間の横方向接触点を示している。これらの接触点ＫＳ_１及びＫＳ_２は、レバーヘッド１１の側壁１６及び１７と、溝１２の対応する関連の側壁１８及び１９との間に現れ、これらの側壁１８及び１９の各々は対向面１５に隣接する。図２に示したように、溝１２の各々は後壁２４によって閉じられ、次に、この後壁２４は側壁１８及び１９に隣接し、対抗面１５に対して略平行に延びる。

【0023】

図４は、好ましくは折り曲げられたベーンレバー１０が次に転がりレバーの形態である実施形態を示しており、転がりレバーのレバーヘッド１１は溝１２に支持されるが、この支持は、図４から詳細に明らかなように、横方向の転がり軸受支点ＫＷ_１及びＫＷ_２に設けられる。レバーヘッド１１のこれらの転がり軸受支点ＫＷ_１及びＫＷ_２は、図４から同様に明らかなように溝１２の縁部領域２０、２１に支持される。

【0024】

さらに、この実施形態のレバーヘッド１１の各々は中央凹部２３を有し、この中央凹部２３内に調整リング１３の関連の突起部２２が係合し、この結果、ベーンを調整するために力が伝達される。

【0025】

両方の実施形態に共通することは、ベーンレバー１０の各々が、好ましくは折り曲げられたレバーの形態であり、打ち抜かれた又は形成された部品の形態で製造できることである。

【0026】

さらに、両方の実施形態では、調整リング１３はベーン軸受リング７を介して軸方向に取り付けられる。このために、ベーン軸受リング７は、調整リング１３に位置する軸受セグメント２４（図２参照）を有する。

【0027】

図５は、本発明によるＶＴＧカートリッジ５の下からの斜視図を示しており、前記図面は、カートリッジ５を通して可能な限り最低の処理量を設定するための２つのストッパ２５、２６の配置を示しており、前記ストッパ２５及び２６は、通常「最少流れストッパ」と称される。

【0028】

図５に示したように、最少流れストッパ２５及び２６はベーン軸受リング７に配置される。ベーン軸受リング７の中心点Ｍ_７から最少流れストッパの中心点Ｍ_２５及びＭ_２６に観測されるように、前記ストッパ２５及び２６は互いに角度αを囲み、この角度は、構造的な条件又は他の要求に従って設計の観点から自由に選択することが可能である。

【0029】

図６に示した別の実施形態では、調整リングのストッパ縁部２７、２８は、それらが最少流れストッパ２５、２６と接触するとき、調整リング１３の大きなラジアル振れが発生されず、したがって、ベーン軸受リング７に対する同軸の位置が維持されるように平行であるように形成される。この場合、ストッパ縁部２７及び２８は、図６から詳細に見ることできるように、最少流れストッパ２５及び２６それぞれと接触する調整リング凹部２９及び３０のそれらのストッパ縁部である。前記ストッパ縁部２７及び２８の平行の構造は、図６の平行線Ｐ_２７及びＰ_２８によって示されている。

【0030】

上述の開示に加えて、この場合、本発明の開示を補完するために図１〜図５の本発明の例示的な図面が明示的に参照される。

【符号の説明】

【0031】

１ 排気ガスターボチャージャ
２ タービン
３ タービンホイール
４ 流入ダクト
５ ＶＴＧカートリッジ
６ ディスク
７ ベーン軸受リング
８ ベーン
９ ベーンシャフト
１０ ベーンレバー
１１ レバーヘッド
１２ 溝
１３ 調整リング
１４ 丸い端面
１５ 対向面
１６、１７ 側壁
１８、１９ 側壁
２０、２１ 縁部領域
２２ 突起部
２３ 凹部
２４ 軸受セグメント
２５、２６ 最少流れストッパ
２７、２８ ストッパ縁部
２９、３０ 調整リング凹部
ＫＳ_１及びＫＳ_２ ベーンを調整するための横方向接触点
ＫＷ 転がり軸受用の接触点
ＫＷ_１及びＫＷ_２ 転がり軸受用の接触点
Ｌ チャージャの長手方向軸線
Ｍ_７ ベーン軸受リングの中心点
Ｍ_２５、_２６ 最少流れストッパの中心点
Ｐ_２７、Ｐ_２８ 平行線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】