(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変型タービン幾何学的形態ターボチャージャー（１）におけるベーン（３０）位置調節を容易にするように構成された調節リング（５０）であって、
第１の物質によって形成される第１のリング部（６０）と、
第２の物質によって形成される第２のリング部（６１）と、を含み、
前記第１のリング部（６０）及び前記第２のリング部（６１）は、夫々同じ曲率と半径を共有すると共に、単一の環状要素に共に組み立てられるように構成され、
前記第１の物質は、前記第２の物質とは異なる物質特性を有する、調節リング（５０）。
【請求項２】
前記第１の物質は、前記第２の物質とは異なる物質である、請求項１に記載の調節リング（５０）。
【請求項３】
前記第１の物質は、前記第２の物質とは異なる熱処理が実施される、請求項１に記載の調節リング（５０）。
【請求項４】
前記第１の物質は、前記第２の物質よりも高い耐磨耗性を有する、請求項１に記載の調節リング（５０）。
【請求項５】
前記第１のリング部（６０）は、使用時に最も多く摩耗される単一の環状要素の一部分に対応する、請求項４に記載の調節リング（５０）。
【請求項６】
前記第１のリング部（６０）は、前記第２のリング部（６１）に固定される、請求項１に記載の調節リング（５０）。
【請求項７】
前記第１のリング部（６０）は、不規則的なプロフィールを有する第１のリング嵌合エッジ（６６）を含み、前記第２のリング部（６１）は、不規則的なプロフィールを有する第２のリング嵌合エッジ（６８）を含み、前記第１のリング嵌合エッジ（６６）の前記不規則的なプロフィールは、前記第２のリング嵌合エッジ（６８）の前記不規則的なプロフィールと嵌合して係合するように構成される、請求項６に記載の調節リング（５０）。
【請求項８】
可変型タービン幾何学的形態のターボチャージャー（１）におけるベーン（３０）位置調節を容易にするように構成された環状調節リング（５０）を製造する方法であって、
前記調節リング（５０）のための切断パターンを提供するステップとして、前記切断パターンがセクタパターンと統合され、各セクタパターンが前記調節リング（５０）のリング部（６０、６１）に対応し、前記セクタパターンが前記切断パターン内部に配置されて前記セクタパターンがネストされる、前記切断パターンを提供するステップと、
前記切断パターンに従って原料物質の第１のシートを切断して少なくとも第１のリング部６０を提供するとともに、前記切断パターンに従って原料物質の第２のシートを切断して少なくとも第２のリング部（６１）提供するステップであって、前記原料物質の第２のシートは、前記原料物質の第１のシートとは異なる物質特性を有するステップと、
前記リング部（６０、６１）を共に組み立てて少なくとも一つの環状調節リング（５０）を形成するステップと、を含む、方法。
【請求項９】
前記切断ステップは、ファインブランキングを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記原料物質の第１のシートは、前記原料物質の第２のシートとは異なる耐磨耗性を有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記リング部（６０、６１）を組み立てるステップは、前記原料物質の第１のシートから形成された少なくとも一つのリング部（６０）を原料物質の第２のシートから形成された少なくとも一つのリング部（６１）と組み立てて前記環状調節リング（５０）を形成する、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記原料物質の第２のシートは、前記原料物質の第１のシートよりも耐磨耗性が低く、
前記リング部（６０、６１）が共に組み立てられて前記調節リング（５０）を形成するとき、前記第１のリング部（６０）は、使用時に最も多く摩耗される前記調節リング（５０）の一部分に対応する位置で前記調節リング（５０）内部に配置される、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、“可変型タービン幾何学的形態のターボチャージャー用調節リング組立体”という名称で、２０１４年７月１６日出願された米国仮出願第６２／０２５，２５４号に対する優先権及びそのすべての利益を主張する。
【０００２】
本発明は、一般に、ターボチャージャーに関し、より詳細には、可変型タービン幾何学的形態のターボチャージャー用の改善された調節リングに関する。
【背景技術】
【０００３】
排気ガスターボチャージャーは、エンジン上に設けられ、空気を定常の吸気構成で可能なものよりも大きい密度でエンジン吸気部に供給する。これは、より多くの燃料が燃焼されることが可能であり、エンジン重量の著しい増加なしにエンジンの馬力を増大させることができる。
【０００４】
一般に、排気ガスターボチャージャーは、タービンセクション及びコンプレッサーセクションを含み、エンジン排気マニホールドからの排気流れを用いてタービンセクションに位置しているタービンホイールを駆動させる。タービンホイールは、これらのセクションの間に延びるシャフトを介してコンプレッサーセクションに位置しているコンプレッサーホイールを駆動させる。次いで、コンプレッサーセクションによって圧縮された空気が前述したようにエンジン吸気部に提供される。
【０００５】
一部のターボチャージャーにおいて、タービンセクションは、タービンホイールに誘導された排気ガス量の調節を可能にする可変型タービン幾何学的形態（ｖａｒｉａｂｌｅ  ｔｕｒｂｉｎｅ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ：ＶＴＧ）を有することができる。一部の例において、ＶＴＧは、タービンホイールへの流入部でのタービンハウジング内に配置される空気力学的形状のベーンなどのリングを使用して具現される。前記ベーンなどは、一斉に回転してタービンホイールに誘導された排気ガスの流入部面積及び接近角度を可変させる。このようにタービンハウジング幾何学的形態を変更することにより、ターボチャージャーは、より高速で遅れを減少させて効率を増加させる。また、排気ガス背圧及びターボチャージャー速度は、ＶＴＧを介するタービンホイールへの排気ガス流れを変造させることによって制御され得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一部の様態において、調節リングは、可変型タービン幾何学的形態のターボチャージャーにおけるベーン位置調節を容易にするように構成される。前記調節リングは、第１の物質から形成される第１のリング部と、第２の物質から形成される第２のリング部と、を含む。第１のリング部及び第２のリング部は、単一の環状要素内に共に組み立てられるように構成され、第１の物質は、第２の物質とは異なる物質特性を有する。
【０００７】
前記調節リングは、以下の追加的な特徴などのうちの一つ以上を含むことができる。第１の物質は、第２の物質とは異なる物質である。第１の物質は、第２の物質とは異なる熱処理が実施される。第１の物質は、第２の物質よりも高い耐磨耗性を有する。第１のリング部は、使用時に最も多く摩耗される単一の環状要素の一部分に対応する。第１のリング部は、第２のリング部に固定される。第１のリング部は、不規則的なプロフィールを有する第１のリング嵌合エッジを含み、第２のリング部は、不規則的なプロフィールを有する第２のリング嵌合エッジを含み、第１のリング嵌合エッジの不規則的なプロフィールは、第２のリング嵌合エッジの不規則的なプロフィールと嵌合して係合するように構成される。
【０００８】
一部の様態では、環状調節リングを製造する方法が提供される。環状調節リングは、可変型タービン幾何学的形態のターボチャージャーにおけるベーン位置調節を容易にするように構成される。前記方法は、調節リングのための切断パターンを提供するステップを含み、前記切断パターンは、セクタパターンを含み、各セクタパターンは、前記調節リングのリング部に対応する。セクタパターンは、このセクタパターンがネスト（ｎｅｓｔ）されるように切断パターン内部に配置される。前記方法は、切断パターンに従って原料物質の第１のシートを切断してリング部を提供するステップと、リング部を共に組み立てて少なくとも一つの環状調節リングを形成するステップと、を更に含む。
【０００９】
前記方法は、以下のステップ及び／または特徴のうちの一つ以上を含むことができる。前記切断ステップは、ファインブランキング（ｆｉｎｅ  ｂｌａｎｋｉｎｇ）を含む。切断ステップは、原料物質の第２のシートから少なくとも一つの個別リング部を切断するステップを含み、ここで、原料物質の第２のシートは、原料物質の第１のシートとは異なる物質特性を有する。原料物質の第１のシートは、原料物質の第２のシートとは異なる耐磨耗性を有する。リング部を組み立てるステップは、原料物質の第１のシートから形成された少なくとも一つのリング部を原料物質の第２のシートから形成された少なくとも一つのリング部と組み立てて環状調節リングを形成するステップを更に含み、原料物質の第２のシートは、原料物質の第１のシートとは異なる物質特性を有する。前記原料物質の第２のシートは、前記原料物質の第１のシートよりも耐磨耗性が低く、リング部が共に組み立てられて調節リングを形成するとき、第１のリング部は、使用時に最も多く摩耗される調節リングの一部分に対応する位置で調節リング内部に配置される。
【００１０】
可変型タービン幾何学的形態（ＶＴＧ）ターボチャージャーの調節リングは、ベーンを支持するベーンリング組立体とＶＴＧをアクチュエーターに連結する調節シャフトとの間のリンクであるので、全体ＶＴＧの重要な部分である。特に、調節リング組立体は、タービンハウジングに対してベーンの位置を制御するために使用される。このように、調節リング組立体は、ＶＴＧ組立体の構造及び機能において重要な役割を果たし、ターボチャージャー効率に影響を与えることができる。数個の構成要素、例えば、調節リング、ピボット型摺動ブロック及び大型調節ブロックは、調節リング組立体を形成する。
【００１１】
一部の様態において、調節リング組立体は、一部の従来の単一ピース（ｓｉｎｇｌｅ−ｐｉｅｃｅ）調節リングに比べて増加された耐磨耗性と、減少された重量及び製造コストを提供するマルチピース（ｍｕｌｔｉ−ｐｉｅｃｅ）調節リングを含む。特に、２つ、３つ、４つまたはその超過の個別ピースで調節リングを製造し、その後、個別ピースを単一の調節リングに組み立てることによって、前記ピースなどのうちの一つ以上は、残りのピースなどとは異なる物質から形成され得る。例えば、一つのピースは、耐磨耗性が高く、これによって比較的高価な物質からなり、高い耐磨耗性を必要とする位置で前記組立体に含まれ得る一方に、残りのピース（複数）は、通常的な物質、これによって、比較的低価な物質からなり得る。このような接近法は、耐磨耗性調節リングを製造するコストを減少させ、物質のシートから単一ピースとしてスタンピングされる一部の従来の調節リングと比較され得る。
【００１２】
この例において、調節リングを形成するために使用された個別ピースは、テンプレート調節リングを戦略的な位置で２つ以上のピースに分割することによって生成される。これは、設計者が厳選して比較的高価な物質をより低価な物質と組み合わせできるようにする利点を提供する。このような技術によって、比較的高価な耐磨耗性ピースが調節リングのより高い摩耗領域で使用するために提供されることができ、ここで、このような高い摩耗領域の位置は、歴史的経験及び摩耗計算見積りに基づいて決定される。このような技術において、耐磨耗性が低く、これによってより低価な物質及びピースが重要でない位置で使用され得る。これは、全体的に高い耐磨耗性物質から形成されたとき、高い耐磨耗性物質が高い摩耗位置でのみ使用されるマルチピース調節リングよりも遥かに高価な従来の調節リングと比較され得る。
【００１３】
また、複数のピースで調節リングを製造することによって、より多くのピースが戦略的切断パターンの使用によって物質の単一の原料シートから切断されることができ、製造コストをさらに減少させることができる。一部の実施形態において、戦略的切断パターンは、切断されるべきピースのネスト状配置を使用する。これは、物質のシートから単一ピースとして切断される一部の従来の調節リングと比較され得る。それらの環状形状のため、このような従来の調節リングの製造は、中央領域に対応する廃棄物及びその円形外部形状と関連した貧弱なパッキング密度によって、マルチピース調節リングの製造に比べて大量の廃棄物をもたらす。
【００１４】
有利には、複数の調節リングは、原料物質の同一のシートからスタンピングされることができ、製造中に、特にファインブランキングに対して物質の無駄使いを著しく減少させることができる。一部の実施形態において、類似の直径を有する３つまたは４つの調節リングは、同一の直径の単一の統合された調節リングをファインブランキングするために要求される板金の同一の領域から複数のピースでファインブランキングされ得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】可変型タービン幾何学的形態のターボチャージャーの断面図である。
【図２】調節リング組立体のコンプレッサー側の図面である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿って見られる調節リング組立体の断面図である。
【図４】２ピース調節リングのリング部の平面図である。
【図５】例示的な連結構成を示す調節リングの一部分の平面図である。
【図６】代替の例示的な連結構成を示す調節リングの一部分の平面図である。
【図７】各リング部が同一の半径を有する２ピース調節リングのリング部を提供するための切断パターンの例示図である。
【図８】単一ピース調節リングを提供するための従来の切断パターンの例示図である。
【図９】リング部が様々な半径を有する２ピース調節リングのリング部を提供するための切断パターンの例示図である。
【図１０】３ピース調節リングのリング部の平面図である。
【図１１】各リング部が同一の半径を有する３ピース調節リングのリング部を提供するための切断パターンの例示図である。
【図１２】３つのリング部及びインサートを含む４ピース調節リングの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１を参照すると、排気ガスターボチャージャー１は、タービンセクション２、コンプレッサーセクション１８、及びコンプレッサーセクション１８とタービンセクション２との間に配置され、これらを連結する中央軸受ハウジング１６を含む。タービンセクション２は、排気ガス流入部（図示せず）を規定するタービンハウジング４、排気ガス流出部８、及び排気ガス流入部と排気ガス流出部８との間の流体経路内に配置されたタービンボリュート１０を含む。タービンホイール１２がタービンボリュート１０と排気ガス流出部８との間のタービンハウジング４内に配置される。シャフト１４がタービンホイール１２に連結され、軸受ハウジング１６内部で回転軸Ｒの周囲の回転のために支持され、コンプレッサーセクション１８に延びる。コンプレッサーセクション１８は、軸方向に延びる空気流入部２２、空気流出部（図示せず）、及びコンプレッサーボリュート２６を規定するコンプレッサーハウジング２０を含む。コンプレッサーホイール２８が空気流入部２２とコンプレッサーボリュート２６との間のコンプレッサーハウジング２０内に配置され、シャフト１４に連結される。
【００１７】
使用時に、タービンハウジング４内のタービンホイール１２は、エンジンの排気マニホールド（図示せず）から供給された排気ガスの流入によって回転可能に駆動される。シャフト１４がタービンホイール１２をコンプレッサーハウジング２０内のコンプレッサーホイール２８に連結させるので、タービンホイール１２の回転は、コンプレッサーホイール２８の回転をもたらす。コンプレッサーホイール２８が回転することに応じて、エンジンの吸気マニホールドに連結されるコンプレッサー空気流出部からの流出を介してエンジンのシリンダに供給される空気質量流量、気流密度及び気圧を増加させる。
【００１８】
ターボチャージャー１は、可変型タービン幾何学的形態（ＶＴＧ）ターボチャージャーである。特に、タービンセクション２は、タービンホイール１２上に衝突する排気ガスの流れを制御し、タービンセクション２の動力を制御するための複数のピボット可能なベーン３０を含む。従って、ベーン３０は、コンプレッサーセクション１８によって生成された圧力比も制御する。高圧排気ガス再循環（Ｈｉｇｈ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：ＨＰ  ＥＧＲ）技術の利用によって、ＮＯｘの生成を制御するエンジンにおいて、ベーン３０は、排気背圧を制御して生成するための手段をさらに提供する。
【００１９】
また、図２及び図３を参照すると、ベーン３０は、タービンホイール１２周囲の円形アレイ内に配置され、タービンボリュート１０とタービンホイール１２の間に位置する。ベーン３０は、一般的に環状の上部ベーンリング４０と一般的に環状の下部ベーンリング４２との間でこのような構成でピボット可能に支持され、ここで、“上部”は、中央軸受ハウジング１６により近いことを指称し、“下部”は、タービンハウジング４により近いことを指称する。各ベーン３０は、ベーン３０の対向側面から突出するポスト３２上で回転し、ポスト３２は、ピボット軸３５を規定する。ポスト３２の自由端部は、上部ベーンリング４０及び下部ベーンリング４２内のそれぞれの開口内に収容される。下部ベーンリング４２に対する上部ベーンリング４０の角度配向は、ベーンリング４０、４２内の対応する開口がポスト３２の軸３５と同心円であり、ベーン３０が軸３５周囲を自由に回転するように設定される。ベーン３０の上部ベーンリング側上で、ポスト３２は、上部ベーンリング４０の対応する開口を介して突出し、ベーンリング４０、４２に対してベーン３０の回転位置を制御するベーンアーム３６に付着される。調節リング組立体４５は、上部ベーンリング４０に隣接し、それと平行に配置され、すべてのベーンアーム３６の位置を一斉に制御する。
【００２０】
調節リング組立体４５は、調節リング５０、この調節リング５０のタービン対向側面上に回転可能に配置された小型摺動ブロック４７、及び調節リング５０のコンプレッサー対向側面上に回転可能に配置され、調節リング５０をアクチュエーターに連結するために使用される大型ブロック４６を含む。使用時に、調節リング組立体４５は、この調節リング組立体４５を個別ベーン３０に連結するベーンアーム３６を介してベーン３０を回転可能に駆動する。多くの構成において、ベーンアーム３６の端部上に形成されたフォーク３７が独立的に回転可能な摺動ブロック４７を駆動して、システムでの摩擦を最小化し、タービンハウジング、及びこれによって連結装置内の歪み及び腐食を調整する。調節リング５０は、最小摩擦で円周方向に回転できるようになり、上部及び下部ベーンリング４０、４２と同心円を維持するように放射状に整列され、摺動ブロック４７がベーンアーム３６と接触した状態を維持するように軸方向に整列される。
【００２１】
一部の実施形態において、調節リング５０は、塁壁（ｒａｍｐａｒｔ）３８によってベーンアーム３６上に支持される。大型ブロック４６は、シャフトによって調節リング５０に連結される。ターボチャージャー回転軸Ｒの周囲の大型ブロック４６の円周方向動きは、調節リング５０がターボチャージャー回転軸Ｒの周囲を回転するようにする。ターボチャージャー回転軸Ｒの周囲の調節リング５０の回転は、複数の小型摺動ブロック４７がターボチャージャー回転軸Ｒの周囲を回転するようにする一方、それぞれの摺動ブロック４７もベーンポスト３２の回転軸３５の周囲を回転するようにする。摺動ブロック４７のこのような動きは、ベーンアーム３６がベーンポスト３２の回転軸３５の周囲を回転するようにし、排気流れに対するベーン３０の迎角を変化させる。摺動ブロック４７は、各摺動ブロック４７と対応するフォーク３７との間の境界面が主に回転ブロックの一つのチーク（ｃｈｅｅｋ）の全領域にわたって摺動摩擦されるように設計される。このような設計は、均一な荷重分布を提供し、線接触よりも摩耗を減少させてより長い寿命を提供するが、逆に線接触設計以上に摩擦を増加させる。
【００２２】
調節リング５０は、連結装置４８（図１）を介して大型ブロック４６に動作的に連結されるアクチュエーター（図示せず）によって制御され、調節リング５０は、回転軸Ｒの周囲を回転できるようになる。アクチュエーターは、エンジン電子制御ユニット（ＥＣＵ）からのコマンドを受信する。
【００２３】
図４を参照すると、調節リング５０は、その形状が環状であり、外部エッジ５１、内部エッジ５２、及び外部エッジ５１と内部エッジ５２との間に延びる対向側面５３、５４（側面５３に対向するが、図示せず）を含んでいる。調節リング５０は、対向側面５３、５４（側面５３に対向するが、図示せず）の間に延びる３セットの貫通開口部など５５、５６、５７を有して形成される。第１セットの貫通開口部は、それぞれがベーンアームなど３６のうちの一つを収容するように構成される円形アーム開口部５５から構成される。示された実施形態では、調節リング５０の円周の周囲にほぼ等間隔で離隔され、外部エッジ５１よりも内部エッジ５２により近く放射状に位置する１３個のアーム開口部５５が存在する。第２セットの貫通開口部は、それぞれが調節リング５０と上部ベーンリング４０との間の軸方向間隔を制御するために使用されるスペーサ（図示せず）を支持するボルト５９を収容するように構成される円形ボルト開口部５６から構成される。３つのボルト開口部５６が調節リング５０の円周の周囲に等間隔で離隔され、外部エッジ５１よりも内部エッジ５２により近く放射状に位置している。第３セットの貫通開口部は、隣接するアーム開口部５５のセットなどの間に配置される重量減少開口部５７から構成される。重量減少開口部５７は、円周方向に沿って延伸され、内部エッジ５２と外部エッジ５１との間の中間に放射状で位置している。３セットの貫通開口部５５、５６、５７の以外に、調節リング５０は、対向側面５３、５４の間に延びる円形固定開口部５８を含み、大型ブロック４６を調節リング５０に固定するシャフトを収容するように構成され、調節リング５０がアクチュエーターに連結される。
【００２４】
調節リング５０は、第１のリング部６０及び第２のリング部６１を含む２ピースの組立体である。第１のリング部６０及び第２のリング部６１は、それぞれ環状セクタである周辺形状を有する。また、第１のリング部６０及び第２のリング部６１は、それぞれ同一の曲率半径Ｒ１、及び約１８０度であるセクタの角度尺度に一般的に対応する円弧長さを有するので、第１のリング部６０及び第２のリング部６１は、共に組み立てられたときに単一の完全な環状要素を形成する。第１のリング部６０のそれぞれの嵌合エッジ６６は、従来技術、例えば、熔接、リベット締め（すなわち、オービタルリベット締め）などによって第２のリング部６１の対応する嵌合エッジ６８に固定される。
【００２５】
図５及び図６を参照すると、一部の実施形態では、それぞれのリング部６０′、６１′、６０"、６１"の間の精密で信頼性できる連結を提供するために、嵌合エッジ６６′、６８′、６６"、６８"が不規則的なインターロッキングプロフィールを有する。例えば、第１のリング部６０′、６０"は、スロット、ノッチ、溝または穴を含んだ不規則的なプロフィールを有する第１のリング嵌合エッジ６６′、６６"を含むことができる。また、第２のリング部６１′、６１"は、第１のリング嵌合エッジ６６′、６６"のプロフィールと嵌合するように形成化されて寸法化される突出部を含んだ不規則的なプロフィールを有する第２のリング嵌合エッジ６８′、６８"を含むことができる。圧入ダブテールジョイント（ｐｒｅｓｓ−ｆｉｔ  ｄｏｖｅｔａｉｌ  ｊｏｉｎｔ）または他のほぞとほぞ穴連結部（ｍｏｒｔｉｓｅ−ａｎｄ−ｔｅｎｏｎ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）がリング部６０′、６１′、６０"、６１"の確実な組立体を形成するために使用され得るこのような不規則的なインターロッキングプロフィールの一例である。
【００２６】
図７及び図８を参照すると、複数のピースで、この場合には、２つのリング部６０、６１で調節リング５０を形成し、その後、リング部６０、６１を共に組み立てて単一の環状要素を形成することによって、材料コストが減少される。これは、リング部６０、６１が、例えば、ファインスタンピング（ｆｉｎｅ  ｓｔａｍｐｉｎｇ）によって原料物質の単一シートＳから切断されるためである。原料物質は、例えば、高温適用で使用するために適した板金、例えば、３２１ステンレス鋼であり得る。それらの曲線形状及び半球状の円弧長さによって、環状セクタ形状の第１及び第２のリング部６０、６１に対応する切断パターンがネストされ得る（図７）。すなわち、一つのリング部６０の凸状の外部エッジ５１ａが切断工程の間に他のリング部６１の凹状部エッジ５２ｂ内部に配置され得る。一例において、Ｘｍｍの長さ及びＹｍｍの高さを有する原料物質のシートＳの場合、原料物質のシートＳから複数の第１及び第２のリング部６０、６１のスタンピング切断の間にネスト状配置を使用することによって、（図４に示したように）半径Ｒ１の４つの調節リング５０が最小の廃棄物Ｗ１で得られることができる。これは、２つの調節リング５００のみが得られることができ、最終生成されるシートＳ（図８）の廃棄物Ｗ２の量が廃棄物Ｗ１よりも遥かに多い、原料物質の同一のシートＳから単一ピースの環状調節リング５００をスタンピングすることと比較され得る。
【００２７】
図９を参照すると、原料物質の同一シートＳから異なる直径の調節リング５０、１５０をスタンピングすることによって廃棄物のさらなる減少が得られることができる。例えば、半径Ｒ１を有する第１の調節リング５０に対応する環状セクタ形状の第１及び第２のリング部６０、６１に対応するスタンプは、ネストされ得る。また、半径Ｒ２を有する第２の調節リング１５０に対応する環状セクタ形状の第３及び第４のリング部１６０、１６１に対応する他のスタンプは、第１及び第２のリング部６０、６１のためのスタンプ内部にまたネストされ得る。この例において、原料物質のシートＳから第１〜第４のリング部６０、６１、１６０、１６１のスタンピング切断の間にネスト状配置を使用することによって、半径Ｒ１の２つの調節リング５０及び半径Ｒ２の２つの調節リング１５０が最小の廃棄物Ｗ３で得られることができる。
【００２８】
図１０を参照すると、代替的な実施形態の調節リング２５０は、その形状が環状であり、外部エッジ２５１、内部エッジ２５２、及び外部と内部エッジ２５１、２５２の間に延びる対向側面２５３、２５４（側面２５３と対向し、側面２５４は図示せず）を含み、対向側面２５３、２５４の間に延びる３セットの貫通開口部５５、５６、５７を有して形成されるという点から図３に対して前記で例示した調節リング５０と同様である。しかし、この実施形態において、調節リング２５０は、第１のリング部２６０、第２のリング部２６１、及び第３のリング部２６２を含む３ピースの組立体である。第１のリング部２６０、第２のリング部２６１、及び第３のリング部２６２は、それぞれ環状セクタである周辺形状を有する。また、第１のリング部２６０、第２のリング部２６１、及び第３のリング部２６２が、それぞれ同一の曲率半径Ｒ１、及び約１２０度であるセクタの角度尺度にほぼ対応する円弧長さを有するので、第１のリング部２６０、第２のリング部２６１、及び第３のリング部２６２は、共に組み立てられたときに単一の完全な環状要素を形成する。
【００２９】
第１のリング部２６０、第２のリング部２６１、及び第３のリング部２６２のそれぞれの嵌合エッジ２６６、２６８、２７０は、熔接、リベット締め（すなわち、オービタルリベット締め）などのような従来技術によって共に固定され、また不規則的なインターロッキングプロフィールを含むことができる。
【００３０】
図１１を参照すると、複数のピースで、この場合には、３つのリング部２６０、２６１、２６２で調節リング２５０を形成し、その後、３つのリング部２６０、２６１、２６２を共に組み立てて単一の環状要素を形成することによって、材料コストが減少される。以前の実施形態のように、それらの曲線形状及びより短い半球型円弧長さによって、環状セクタ形状の第１、第２、及び第３のリング部２６０、２６１、２６２に対応するスタンプがネストされ得る。一例において、原料物質のシートＳから複数の第１、第２、第３のリング部２６０、２６１、２６２のスタンピング切断の間にネスト状配置を使用することによって、半径Ｒ１の４つの調節リング２５０が最小の廃棄物Ｗ４で得られることができる。これは、２つの調節リング５００のみが得られることができ、最終生成されるシートＳの廃棄物Ｗ２の量(図８)が廃棄物Ｗ４よりも遥かに多い、原料物質の同一のシートＳから単一ピースの環状調節リング５００をスタンピングすることと比較され得る。
【００３１】
本明細書に例示された調節リング５０、１５０、２５０は、原料物質の単一シートＳから形成された複数のリング部６０、６１、１６０、１６１、２６０、２６１、２６２を有することによって、最終生成されたリング部のそれぞれが同一の物質から形成され、これにより同一の物質特性を有するものとして説明されている。しかし、調節リング５０、１５０、２５０及び対応するリング部６０、６１、１６０、１６１、２６０、２６１、２６２は、このような構成に限定されない。例えば、調節リング２５０のリング部２６０、２６１、２６２は、少なくとも一つのリング部（すなわち、第３のリング部２６２）が異なるリング部（すなわち、第１及び第２のリング部２６０、２６１）の物質特性とは異なる物質特性を有するように形成され得る。一部の実施形態において、第３のリング部２６２は、第１及び第２のリング部２６０、２６１を形成するために使用される物質と同一の物質から形成されるが、第３のリング部２６２は、例えば、耐磨耗性または他の所望の物質特性を改善するように熱処理される一方に、第１及び第２のリング部２６０、２６１は、他の熱処理が実施される。他の実施形態において、第３のリング部２６２は、例えば、ＧＭＲ２３５、高合金、ニッケル系合金鋼のような高い耐磨耗性物質のような比較的高価な物質から形成され得る一方に、第１及び第２のリング部２６０、２６１は、他の物質、例えば、３２１ステンレス鋼のような、第３のリング部２６２を形成するために使用される物質よりも安価な従来の物質から形成される。これらの実施形態において、例えば、改善された耐磨耗性のような他の物質特性を有する第３のリング部２６２が調節リング２５０に組み立てられることができ、結局には、第３のリング部２６２が比較的多く摩耗されるものとして知られた位置に位置するようにターボチャージャー１内に配置される。このような配置は、摩耗特性が高い一つのリング部を使用できるようにする一方、残りのリング部は、よりコスト効果的な物質から形成され、重要でない位置で使用される。従って、このような配置は、設計者が可変的なコスト及び物質特性を有する物質から厳選してそれらを特定の適用例の要求する単一要素に組み合わせ可能にすることができる。このようにすることによって、調節リングが全体的に高い耐磨耗性物質から形成される構成に比べて、材料コストが減少され得る。
【００３２】
図１２を参照すると、他の代替的な実施形態の調節リング３５０は、その形状が環状であり、外部エッジ３５１、内部エッジ３５２、及び外部と内部エッジ３５１、３５２の間に延びる対向側面３５３、３５４（側面３５３に対向し、側面３５４は図示せず）を含み、対向側面３５３、３５４の間に延びる２セットの貫通開口部５５、５６を有して形成される。調節リング３５０は、円形の固定開口部５８をさらに含み、一部の例においでは、重量減少開口部５７（図示せず）をさらに含むことができる。また、調節リング３５０は、４ピースの組立体である。特に、調節リング３５０は、第１のリング部３６０、第２のリング部３６１、及び第３のリング部３６２を含み、これらのすべては同一の物質、例えば、３２１ステンレス鋼から形成される。第１のリング部３６０、第２のリング部３６１、及び第３のリング部３６２は、共に組み立てられたときに単一の環状要素を形成する。調節リング３５０は、特定の適用の要件に対処する物質特性を有する他の物質から形成された第４ピース、例えば、インサート３６３をさらに含む。例えば、インサート３６３は、ＧＭＲ２３５高合金剛から形成されることができ、第１、第２及び第３のリング部３６０、３６１、３６２のうちの一つ以上の上に横たわるために調節リング３５０の側面３５３に付着される。インサート３６３は、特定の物質特性、例えば、改善された耐磨耗性を必要とする位置に戦略的に配置され得る。
【００３３】
図示の例示的な実施形態において、インサート３６３は、環状セクタである周辺形状を有する。また、インサート３６３は、調節リング３５０の高い摩耗領域の円周方向の長さにほぼ対応する円弧長さを有する。例えば、インサート３６３は、（示されたように）これが上に横たわるリング部３６２の円弧長さよりも短いか、またはこれが上に横たわるリング部３６２の円弧長さとどういつであるかそれよりも長い円弧長さを有することができる。また、インサート３６３は、これが上に横たわるリング部３６２の半径方向寸法よりも小さい半径方向寸法を有する。インサート３６３は、熔接、ファスナー、接着剤、またはこれらの組み合わせを介してリング部３６２に対して所望の位置に固定される。３つのスタンピングされたリング部３６０、３６１、３６２の組立体として調節リング３５０を提供することによって、前記したように製造コストが減少され得る。また、調節リング３５０内にインサート３６３を含ませて耐磨耗性要件に対処することによって、調節リング３５０内に含まれる比較的高価な高磨耗性物質の量を最小化して、具体的に、このような特徴を必要とする該当の領域に局限させることによって製造コストがさらに減少され得る。
【００３４】
可変型タービン幾何学的形態のターボチャージャー１におけるベーン位置調節を容易にするように構成される環状調節リング５０、１５０、２５０、３５０を製造する方法は、適切な切断パターンを提供することを含む。切断パターンは、一つ以上の環状パターン、または環状パターンの一部分を含み、ここで、各環状パターンは、単一の調節リングに対応する。切断パターンにおいて、各環状パターンは、リング部６０、６１に対応する少なくとも２つの個別セクタに分離される。セクタは、最終生成される装置の任意の要求される特徴、例えば、貫通開口部５５、５６、５７、５８、不規則的な嵌合プロフィールを有する嵌合エッジなどを提供する特徴を含むことができる。
【００３５】
切断パターンは、セクタがネスト状配置内に提供されるようにする方式から構成される。例えば、一つのリング部に対応するセクタの凸状外部エッジは、他のリング部の対応するセクタの凹状内部エッジの内部に配置され得る。ネスト状セクタは、同一のリング部６０、６０または６１、６１に対応することができるか異なるリング部６０、６１に対応することができる。
【００３６】
複数の調節リング５０は、原料物質のシートから切断される。効果的に、各セクタごとに、原料物質のシートがリング部６０、６１を形成するために使用される各セクタの周辺に沿って切断される。リング部６０、６１が原料物質のシートから切断されると、一つ以上の調節リング５０は、それぞれの嵌合エッジ６６、６８を結合して共にリング部６０、６１を組み立てることによって形成される。
【００３７】
一部の実施形態において、原料物質のシートからリング部６０、６１を切断するステップは、ファインブランキング（例えば、ファインスタンピング）を含む。代替的に、他の切断技術がリング部６０、６１を形成するために使用され得る。複数のリング部が原料物質の単一シートから同時に切断され得るか、個々のリング部が順次に切断され得るか、切断は、両方の組み合わせて行われることができる。
【００３８】
一部の実施形態において、調節リング５０を形成するために使用されるすべてのリング部６０、６１は、同一の物質から形成される。この場合に、リング部を組み立てるステップは、リング部６０、６１をそれらの対応する嵌合エッジ６６、６８に沿って組み立て連結して、均質な環状調節リング５０を形成することを含む。
【００３９】
他の実施形態では、少なくとも一つの個別リング部６０が原料物質の第１のシートから切断され、少なくとも一つの他の個別リング部６１が原料物質の第２のシートから切断され、ここで、原料物質の第２のシートは、原料物質の第１のシートとは異なる物質特性を有する。他の物質特性は、第２のシートを形成するために使用される物質に固有したものであり得るか、熱処理、コーティング、または他の工程によって物質に提供され得る。一部の実施形態において、原料物質の第１のシートは、原料物質の第２のシートと同一の物質から形成されるが、原料物質の第２のシートとは異なりに熱処理される。
【００４０】
異なる物質のリング部６０、６１が使用される場合、リング部６０、６１を組み立てるステップは、原料物質の第１のシートに形成された少なくとも一つのリング部（例えば、第１のリング部６０）を原料物質の第２のシートに形成された少なくとも一つのリング部（例えば、第２のリング部６１）と組み立てて単一の環状調節リング５０を形成することを含む。一部の実施形態において、原料物質の第２のシートは、第１のシートよりも耐磨耗性の低い物質から形成され得る。この場合、環状調節リング５０は、その後に、第１のリング部６０が使用時に最も多く摩耗される調節リング５０の一部分に対応する位置でターボチャージャー内部に配置されるようにターボチャージャー１内部に組み立てられる。
【００４１】
本明細書では、調節リング５０、１５０、２５０、３５０が２つまたは３つのリング部を有するものとして説明されているが、調節リングは、２つまたは３つのリング部を有することに限定されない。例えば、一部の実施形態において、調節リング５０、１５０、２５０、３５０は、４つ以上のリング部を有することができる。
【００４２】
本明細書では、調節リング５０、１５０、２５０、３５０が複数のリング部６０、６１、６２を有し、各リング部６０、６１、６２がほぼ同一の円周方向寸法を有するものとして説明されているが、調節リング５０、１５０、２５０、３５０は、このような構成に限定されない。例えば、一部の実施形態において、リング部などのうちの一つ（例えば、第１のリング部６０）は、調節リング５０、１５０、２５０、３５０を形成するために使用される他のリング部よりも大きいか小さいことができる。一部の実施形態において、各リング部６０、６１、６２は、唯一の円周寸法を有することができる。
【００４３】
本明細書では、調節リング５０、１５０、２５０、３５０が３２１ステンレス鋼、ＧＭＲ２３５合金鋼、またはこれらの組み合わせから形成されるものとして説明されているが、これらの物質は、例示的なものであって、調節リング５０、１５０、２５０、３５０は、これらの物質またはこれらの組み合わせに限定されない。調節リング５０、１５０、２５０、３５０を形成するために選択される物質は、特定の適用の要件によって決定されるだろう。
【００４４】
本明細書では、調節リング５０がベーンアーム３６の塁壁３８上に製造される軸方向及び放射状の形状によって拘束され、支持されるものとして説明されているが、調節リングは、このような構成に限定されない。例えば、一部の実施形態において、調節リング５０は、タービンハウジングまたは上部ベーンリング４０によって自ら拘束される１セットのローラ（図示せず）によって放射状に支持され、拘束され得る。このような構成において、ベーンアーム３６は、平坦であり、示された実施形態の塁壁を含まない。
【００４５】
本明細書に記載された様態などは、その精神または本質的な特性から逸脱せず、他の形態及び組み合わせで具現され得る。従って、実施形態などは、単純な例として与えられる本明細書に記載された特定の詳細に限定されず、以下の請求項の範囲内で様々な改変及び変形が可能であるということは、もちろん理解されるだろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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