(57)【要約】      （修正有）【課題】遠心空気圧縮機の入口に隣接した変形可能空気偏向ベーンを使用した事前旋回発生装置が提供される。【解決手段】変形可能空気偏向ベーン４６は、遠心圧縮機に対する正、中立又は負の事前旋回流を発生させるべく機械的に変形させることができる。最小数の部品を使用して、１つ又は複数の薄い変形可能ベーン４６が、圧縮機の入口１８へ導かれている吸入流路３４内に配置されている。非偏向位置にある場合、変形可能空気偏向ベーン４６は、流入する空気を偏向させることはなく、したがって流れを制限することはほとんどなく、或いは全くない。遠心圧縮機１２〜２２に対する所望の正又は負の事前旋回流を達成するために、変形可能空気偏向ベーン４６の後縁６２が、吸入流路３４内の流れ方向に対して正又は負のいずれかの方向に横方向に偏向する。【選択図】図１
2004162716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠心圧縮機の入口への供給空気に事前旋回を発生させるための装置であって、
前記遠心圧縮機の前記入口に隣接して取り付けられ、供給空気のための、前記圧縮機の入口と連通し、かつ、前記圧縮機の入口に導かれた吸入流路を形成する、前記事前旋回発生装置のためのハウジングであって、前記吸入流路が、好ましくは前記圧縮機の軸線に対して概ね直角をなし、前記流路の壁に沿って変形可能なベーンが取り付けられ、その非偏向位置においては、前記流路を通過する空気を偏向させないハウジングと、
前記吸入流路内に配置された、前縁及び後縁を有する変形可能な空気偏向ベーンであって、前記前縁が前記流路内に固定され、前記後縁が前記流路を通過する空気を偏向させるべく前記流路に対して自由に偏向できるようになっており、また、前記後縁は、好ましくは剛性を持たせるべく補強され、前記補強された後縁が、とりわけ前記後縁に沿った前記ベーンの分厚くなった領域及び／又は前記後縁に沿った折れ曲がり部である変形可能な空気偏向ベーンと、
前記圧縮機の前記入口に、正、中立又は負のいずれかの方向の事前旋回流を発生させるべく、前記ベーンが前記流路を通過する空気を偏向させるよう、前記ベーンの前記後縁を選択的に偏向させるための手段とを備えた装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記ベーンが、
ａ）前記ベーンが、その非偏向位置において、前記流路を通過する正規の流れに整列するようになされ、したがって前記流路を通って流れる空気を偏向させないこと、
ｂ）前記正の事前旋回流を発生させるべく、前記ベーンの前記後縁を第１の方向に偏向させることができ、或いは前記負の事前旋回流を発生させるべく第２の方向に偏向させることができること、
ｃ）前記ベーンを偏向させるための前記手段が、前記流路を通過する前記空気の方向に対して直角をなす平面内を前記流路の周りに回転するようになされた、前記ハウジング内の環状リングであり、前記ベーンを前記流路の周りの前記リングの回転に応じて正又は負のいずれかの事前旋回方向に機械的に偏向させるべく、前記リングが前記ベーンと接触し、更に、前記リングが半径方向を内側に向かって伸びた少なくとも２つのタブを有し、前記ベーンをその間に受け入れ、かつ、前記リングの回転に応じて前記ベーンを偏向させること、
の３つの特徴のうちの少なくとも１つを備えた、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の装置において、
前記ベーンを偏向させるための前記手段が、前記流路を通過する前記空気の方向に対して直角をなす平面内を前記流路の周りに回転するようになされた、前記ハウジング内の環状リングであり、前記ベーンの前記後縁を前記流路の周りの前記リングの回転に応じて正又は負のいずれかの事前旋回方向に機械的に偏向させるべく、前記リングが前記ベーンの前記後縁と接触し、
ａ）前記ベーンが、その自然非偏向位置において、前記流路を通過する正規の流れに整列するようになされ、したがって前記流路を通って流れる空気を偏向させず、特に、前記正の事前旋回流を発生させるべく、前記ベーンの前記後縁を第１の方向に偏向させることができ、或いは前記負の事前旋回流を発生させるべく第２の方向に偏向させることができること、
ｂ）前記リングが、前記ベーンの後縁の半径方向の外側角部に近い接触領域で前記ベーンの前記後縁と接触し、前記接触領域が前記リングの概ね軸線方向に配向されたスロット中に収まり、それにより、前記ベーンが、前記流路の周りの前記リングの第１の正の方向の回転に応じて、流路を通って流れる空気を圧縮機の入口部分における正の事前旋回流に偏向させる位置に偏向し、また、前記ベーンが、前記流路の周りの前記リングの第２の負の方向の回転に応じて、流路を通って流れる空気を圧縮機の入口部分における負の事前旋回流に偏向させる位置に偏向し、
前記接触領域が、前記ベーンの後縁の半径方向の外側角部から伸びたタブであることが好ましく、また、前記タブが、前記ベーンを偏向させるべく前記ベーンの前記後縁を制御することができ、かつ、前記ベーンの偏向に適応するべく、前記スロット内における前記タブのねじれを可能にする方法で前記スロットと接触するための手段を備え、また、
前記スロットが、詳細には前記タブと接触する横方向の壁を有し、前記タブが、必要に応じて、前記壁と接触する少なくとも１つの概ね凸部をなす横方向軸受面を有し、また、たとえば、前記タブが、前記スロットの反対側の横方向の壁と接触する２つの軸受面を前記タブの反対側の面に有し、及び／又は前記後縁がひだ付き部を有し、前記ひだ付き部が前記概ね凸部をなす横方向の軸受面を形成している前記タブを通して伸び、かつ、前記横方向の軸受面が任意選択で概ね半球状であること、
ｃ）前記ベーンを偏向させるための前記手段が、前記リングを第１の回転方向又は第２の回転方向のいずれかの方向に回転させるべく、前記リング上のラックギヤと協働するピニオンギヤを備えていること、
の３つの特徴のうちの少なくとも１つが提供されることが好ましい装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の装置において、
前記ベーンの前記前縁を前記流路内に固定するための固定手段を更に備え、前記固定手段が、
前記各ベーン上の、前記ベーンの後縁の半径方向の外側及び／又は内側角部から伸びたタブ手段と、
少なくとも１つの内側及び／又は外側固定要素であって、内側固定要素はカウリングへの取付けが可能であることが好ましい固定要素とを備え、
前記タブ手段と前記内側固定要素及び外側固定要素のうちの少なくとも一方が、とりわけ、金属薄板製であることが適切であるレーザ切断部分及び／又は押抜き部分として一体形成され、前記タブ手段は、前記タブより小さい少なくとも１つの相互接続部分を介して前記固定手段の少なくとも一方に接続されることが好ましく、
前記外側固定要素が、あらゆる回転を防止するための固定凹所を備え、前記固定凹所が、詳細には前記外側固定リングのタブ中に形成され、前記タブが、前記固定リングから半径方向を内側に向かって適切に伸びていることが好ましい装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の装置において、
前記ベーンの前記前縁が前記流路内の周囲に固定され、かつ、前記後縁が前記流路内の周囲を自由に偏向し、また、前記吸入が概ね螺旋状の溝を有し、更に、前記ベーンの前記前縁が、前記流路内における回転が制限され、かつ、前記流路内を軸方向に自由に偏向することができるベーンキャリアに取り付けられたことを特徴とし、また、前記ベーンの前記後縁が、半径方向外側に向かって伸びた、前記溝に収まったタブを有し、前記ベーンを偏向させるための前記手段が、前記タブを軸方向に前記溝中を移動させるべく、前記ベーンキャリアを軸方向に前記ハウジング内を移動させるように動作し、それにより前記ベーンの前記後縁を円周偏向させ、
ａ）前記ベーンキャリアが、好ましくはラックギヤを備え、前記ベーンを偏向させるための前記手段が、前記ベーンキャリアを軸方向に前記ハウジング内を移動させるべく、前記ベーンキャリア上の前記ラックギヤと協働する、前記ハウジング上に取り付けられたピニオンギヤを備えていること、
ｂ）前記溝が軸方向の端部を有し、前記タブを前記溝中の前記溝の軸方向の端部の中間位置に置くべく前記ベーンキャリアが軸方向の位置にある場合、前記ベーンが前記流路を通過する正規の流れに整列し、したがって前記流路を通って流れる空気を偏向させないこと、
ｃ）前記ベーンキャリアの前記入口に向かう方向への軸方向移動により、前記ベーンが第１の方向に偏向し、また、前記ベーンキャリアの前記入口から遠ざかる方向への軸方向移動により、前記ベーンが第２の方向に偏向すること、
の３つの特徴のうちの少なくとも１つが提供されることが好ましく、
前記第１の方向への偏向により、前記入口に好ましくは正の事前旋回流がもたらされ、また、前記第２の方向への偏向により、前記入口に負の事前旋回流がもたらされ、前記ベーンが前記流路を通って流れる空気を偏向させない前記溝中の前記タブの前記中間位置が、特に前記入口に最も近い方の端部ではなく、入口から遠い方の前記溝の軸方向端部の近くに位置し、前記溝が任意選択で、前記ベーンキャリアが前記入口に向かう方向に移動する場合の前記ベーンの前記後縁の偏向が、前記ベーンキャリアが前記入口から遠ざかる方向に移動する場合の前記ベーンの前記後縁の偏向より大きくなるようになされた装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の装置において、
前記ベーンを偏向させるための前記手段が、前記ベーンの前記後縁に隣接した前記流路の外側に配置されかつ前記ベーンの前記後縁と係合して前記ベーンを前記流路内に偏向させるべく前記流路内への展開が可能な作動アームであり、それにより、前記流路を通って流れる空気を偏向させるべく前記ベーンが位置決めされ、
ａ）前記作動アームが、前記ハウジング内のＣ形凹所に収まりかつ前記流路内に伸びて前記ベーンを前記流路内に偏向させるべく、前記凹所を通して回転可能なＣ形アクチュエータであり、前記Ｃ形アクチュエータ、前記Ｃ形凹所及び前記圧縮機の入口は、概ね円形で、かつ、同心であり、とりわけ、前記ベーンを前記流路内に偏向させるべく前記アクチュエータが前記流路内に伸びた場合に、前記ベーンが前記流路を通って流れる空気を偏向させ、それにより前記入口に事前旋回流が発生されることを更に特徴とし、また、前記Ｃ形アクチュエータが、前記入口に隣接して前記事前旋回流のための概ね円形のチャンバを形成すること、
ｂ）前記装置が、前記流路の対向する面に２つのベーンを備え、かつ、前記ベーンの各々を偏向させるための手段を更に備え、前記手段が、第１の方向の事前旋回流を発生させるべく第１のベーンを偏向させ、また、第２の方向の事前旋回流を発生させるべく第２のベーンを偏向させるように動作し、
前記作動アームは、好ましくは、前記ハウジング内のＣ形凹所に収まったＣ形アクチュエータであり、前記流路内に展開して前記ベーンを前記流路内に偏向させるべく、前記凹所を通して回転させることができ、前記装置は、前記流路の対向する面に２つのベーンを備えることを更に特徴とし、また、前記Ｃ形アクチュエータは、２つのベーンを前記流路内に偏向させるように動作し、
前記Ｃ形アクチュエータ、前記Ｃ形凹所及び前記圧縮機の入口は、概ね円形で、かつ、同心であることが好ましく、
また、とりわけ、前記ベーンを前記流路内に偏向させるべく前記アクチュエータが前記流路内に展開した場合に、前記ベーンが前記流路を通って流れる空気を偏向させ、それにより前記入口に事前旋回流が発生されることを更に特徴とし、また、前記Ｃ形アクチュエータが、前記入口に隣接して前記事前旋回流のための概ね円形のチャンバを形成すること、
ｃ）前記作動アームが、前記アクチュエータを前記流路内に伸びて前記ベーンを前記流路内に偏向させるべく、回動軸の周りを揺動するように取り付けられた揺動アームに取り付けられた円弧状偏向アクチュエータであること、
ｄ）前記ベーンが可撓性膜であり、また、前記作動アームが、前記可撓性膜と接触する接点を有し、かつ、前記流路内に回動して前記可撓性膜と接触し、それにより前記可撓性膜を前記流路内に偏向させるようになされたピボット可能アクチュエータであり、
前記装置は、前記回動可能アクチュエータが前記流路内で回動した場合に、前記接点がそのほぼ中間点で前記可撓性膜に接触することを更に特徴とすることが好ましく、また、前記接点の一方の側の前記可撓性膜の一部が前記空気偏向ベーンを形成し、かつ、前記接点のもう一方の側の前記可撓性膜部分が、前記入口に隣接する事前旋回チャンバを形成すること、
ｅ）前記ベーンの前記後縁が、下側プレートの前縁が取り付けられた取り付け手段を有し、前記作動アームが、前記取り付け手段に隣接する前記ベーンの前記後縁に接触し、前記下側プレートの後縁が、前記流路の壁とすべり係合するようになされ、それにより、前記ベーンを前記流路内に偏向させるべく前記作動アームが前記流路内に移動した場合に、前記下側プレートの前記前縁が前記ベーンの前記後縁に続いて前記流路内に移動し、前記下側プレートの前記後縁が前記流路の前記壁に沿ってスライドし、
前記装置は、前記下側プレートの前記前縁が前記ベーンの前記後縁に続いて前記流路内に移動し、かつ、前記下側プレートの前記後縁が前記流路の前記壁に沿ってスライドした場合に、前記下側プレートが前記入口に隣接する事前旋回チャンバを形成することを更に特徴とすることが好ましいこと、
ｆ）前記装置が、前記ベーンの上流側の前記流路内にディバイダ壁が設けられていること、
の６つの特徴のうちの少なくとも１つが提供されることが好ましい記載の装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の装置において、
前記入口が概ね円形であり、また、前記吸入流路が前記入口に対して偏心し、
ａ）前記ベーンが、前記流路内の前記入口の前記中心から最も離れた壁に取り付けられ、前記ベーンが非偏向位置にある場合、前記流路を通って流れる空気は偏向されず、かつ、前記入口に事前旋回流が発生され、前記ベーンが非偏向位置にある場合に発生される事前旋回流が負の事前旋回流であることが好ましいこと、
ｂ）前記ベーンが、前記流路内の前記入口の前記中心から最も離れた壁に取り付けられ、前記ベーンが中間位置に偏向した場合に、前記入口の事前旋回流が消滅すること、
ｃ）前記ベーンが、前記流路内の前記入口の前記中心から最も離れた壁に取り付けられ、前記ベーンが前記流路内に完全に偏向した場合に、前記入口に正の事前旋回流が発生すること
の３つの特徴のうちの少なくとも１つが提供される装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の装置において、
前記ベーンを偏向させるための前記手段が、前記ベーンの前記後縁に隣接して前記流路の外側に配置されれかつ前記ベーンの前記後縁と係合して前記ベーンを前記流路内に偏向させるべく前記流路内へ伸長可能な作動アームであり、それにより、前記流路を通って流れる空気を偏向させるべく前記ベーンを位置決し、前記作動アームが前記ハウジング内のＣ形凹所に収まったＣ形アクチュエータであり、前記流路内に伸びて前記ベーンを前記流路内に偏向させるべく、前記凹所を通して回転させることができることを更に特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置において、
前記Ｃ形アクチュエータ、前記Ｃ形凹所及び前記圧縮機の入口が概ね円形であり、かつ、同心である請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置において、
前記ベーンを前記流路内に偏向させるべく前記アクチュエータが前記流路内に伸びた場合に、前記ベーンが前記流路を通って流れる空気を偏向させ、それにより前記入口に事前旋回流が発生され、かつ、前記Ｃ形アクチュエータが、前記入口に隣接して前記事前旋回流のための概ね円形のチャンバを形成することを更に特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関のためのターボチャージャに関し、より詳細には、ターボチャージャの一部を形成している遠心圧縮機の入口に流入する供給空気を予め旋回させるための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャは内燃機関に広く使用されており、以前から、特に、大型ディーゼル機関、とりわけ高速道路トラック用及び船舶の用途用ディーゼル機関と共に使用されている。動力をエンジンのクランク軸から直接受けているスーパチャージャとの相異は、ターボチャージャの場合、エンジンの排気ガスによって駆動されていることである。排気ガスがタービンに導かれ、タービンを駆動している。また、タービン軸は圧縮機に接続され、タービン軸が圧縮機を駆動している。圧縮機によって周囲の空気が圧縮され、エンジンの吸入マニホルドに供給されている。
【０００３】
最近では、ターボチャージャは、大型ディーゼル機関との使用以外に、より小型の乗用車の動力装置と関連して使用されることが一般的になっている。乗用車アプリケーションにターボチャージャを使用することにより、より小型で、かつ、より質量の小さいエンジンから同一の馬力を発生させる動力装置を選択することができる。より質量の小さいエンジンを使用することにより、自動車の総重量が軽減され、スポーティな性能が向上し、かつ、燃料の経済性が向上するという望ましい効果が発揮される。更に、ターボチャージャを使用することにより、エンジンに供給される燃料をより完全に燃焼させることができるため、エンジンが放出する炭化水素が減少し、よりクリーンな環境という極めて望ましい目標に貢献することができる。
【０００４】
ターボチャージャは、通常、特定のエンジン速度及び負荷時に効率の最高点で動作させるべく、幾何学形状を固定して設計されている。より小型の乗用車のエンジンは、通常、広範囲のエンジン速度及び負荷に渡って動作している。ターボチャージャを広範囲のエンジン速度及び負荷に亘って動作させる場合、ターボチャージャの構成部品は最適設計範囲を外れて機能し、したがってエンジンの性能に悪影響を及ぼす効率の損失の問題を抱えることになる。遠心圧縮機を使用したターボチャージャの動作に関しては、圧縮機への供給空気を予め旋回させることが、圧縮機の有効動作範囲を広げる点においても、また、圧縮機の効率を向上させる点においても有利であることが知られており、正及び負の事前旋回を両方使用することにより、これらの望ましい効果が達成されている。
【０００５】
Ｂａｒｔｈｏｌｏｍｅｗに対する米国特許第３，７２３，０２１号に、圧縮機に流入する空気の流れを絞る初期の試行が示されている。この特許には、たとえば軸流ガスタービンエンジンと共に使用される軸流一次圧縮機の吸入のための流れ絞り構造が示されている。可撓性ベーンが前縁に固定され、円筒状吸入流路の円周に沿って斜めに偏向している。可撓性ベーンの後縁の半径方向の外側角部は、流路の外壁の円筒状リングにピン止めされた回転円板に固定されている。リングが円周方向に移動すると、回転円板が可撓性ベーンをひねり、リングの内側でピンが回転する。回転円板は、短くなった可撓性ベーンの軸方向の長さに偏向位置で調和するべく回転している。可撓性ベーンの半径方向外縁は、ベーンが偏向された際の円筒状流路の壁との干渉を回避するために切り除かれている。ベーンの後縁の偏向を制限しているこの複雑な構造は、妨害の原因になり、動作させるためには過度の摩擦が必要であり、また、回転ピンに対する可撓性ベーンのオフセット取り付けのため、可撓性ベーンを偏向させることができる方向は、一方向のみである。このシステムは極めて複雑であり、多くの可動部品を有している。また、ユーティリティが極めて限定されている。この構造は、正及び負の方向の事前旋回がいずれも考慮されていない大型の高価なタービンエンジンへの使用が意図された複雑かつ高価な構造のように思われる。
【０００６】
遠心圧縮機への供給空気を正及び負の両方の方向に予め旋回させる利点については、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ、Ｖｏｌ．１８９  ４３／７５（１９７５年３月）に掲載されている、Ｗａｌｌａｃｅ、Ｗｈｉｔｆｉｅｌｄ及びＡｔｋｅｙの「入口事前旋回を有する遠心流れターボチャージャーの実験的及び理論的性能（Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  ａｎｄ  Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  ａ  Ｒａｄｉａｌ  Ｆｌｏｗ  Ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ  ｗｉｔｈ  Ｉｎｌｅｔ  Ｐｒｅｗｈｉｒｌ）」という名称の論文の中でより詳細に考察されている。この論文の中で、Ｗａｌｌａｃｅらは、正の事前旋回、つまり、インペラの回転方向と同じ方向に接線速度成分を有する吸込み空気の事前旋回を発生させることによって、圧縮機マップのサージラインがより小さい質量流量へ移動し、それによりターボチャージャの動作範囲を広げることができることを提唱している。圧縮機マップのサージラインは、安定した状態で圧縮機が動作可能な最小質量流量を画定している。サージライン未満の流量では、圧縮機は激しく振動し、有用な動作を停止する。圧縮機のサージラインをより小さい質量流量へ移動させることにより、より小さい流量及びエンジン速度で安定して動作させることができ、それにより、ターボチャージャをたとえばエンジン「ラギング（ｌｕｇｇｉｎｇ）」速度で効率的かつ安定して動作させることができる。また、Ｗａｌｌａｃｅらは、負の事前旋回を高動作速度で強制することにより、より高い圧縮機効率を達成することができることを提唱している。
【０００７】
Ｂｅｎｉｓｅｋに対する米国特許第３，９２２，１０８号に、圧縮機の入口に隣接して固定ベーンを設けることにより、正の事前旋回を発生させる装置が開示されている。Ｂｅｎｉｓｅｋの装置は、ベーンの付いていない中央通路をバタフライバルブを使用して絞ることにより、固定ベーンを通過する供給空気の体積を変化させ、それにより圧縮機に供給する事前旋回の量を変化させている。
【０００８】
Ｚｌｏｃｈ等に対する米国特許第４，７８０，０５５号では、圧縮機吸入流路内に、流路内の流れを制限するための複数の円形部分が回動可能に配置されている。これらの部分は、事前旋回の発生を意図したものではない。事実、Ｚｌｏｃｈ等は、一様な入口流れを圧縮機ロータディスクに提供するために、円形の制限器部分からの後流外乱を抑制する加速ジェット流を発生させるべく、流れ流路を制限器部分の後段で狭くすることに言及している。
【０００９】
冷凍装置の遠心圧縮機へのガスの流入量を修正するための絞りベーン構造を示した他の特許には、Ｅｎｄｒｅｓｓ等に対する米国特許第３，６６７，８６０号、及びＳｔｏｎｅｒらに対する米国特許第６，０３９，５３４号がある。Ｓｔｏｎｅｒは、少量のガス状冷媒流を偏向させる固定ベーンと、より多くのガス状冷媒流を偏向させる固定ベーンの２組の固定ベーンを示している。また、Ｓａｋａｉらに対する米国特許第５，０９６，３７４号に、吸入流路内に伸びた駆動軸に連結された極めて複雑な外側円周リングを有するターボ−圧縮機のための絞り機構が示されている。これらの特許にはいずれも、圧縮機の入口に対する正及び／又は負の事前旋回の発生を意図したものであるのかどうか、或いは発生させることができるのかどうかについて言及されていない。
【００１０】
最後に、Ｈａｌｉｍｉ等に対する米国特許第５，５６０，２０８号には、上に挙げたＷａｌｌａｃｅらの論文が参照されており、正の事前旋回から負の事前旋回に切り換えるための手段を圧縮機の入口に設けるべきであることを提唱しているが、この望ましい目的を達成するための構造については開示又は提案されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の第１の目的は、エンジンの動作モードを変更する際の必要に応じて、ターボチャージャの遠心圧縮機への供給空気に正又は負のいずれかの事前旋回を選択的に発生させることによってターボチャージャの性能を向上させるための単純かつ有効な手段を提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、軽量で、容易に製造することができ、かつ、動作に耐久性のあるターボチャージャ性能強化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、上記の及びその他の目的は、ラジアルエア圧縮機の入口に隣接しれ変形可能な空気偏向ベーンを設けることによって達成される。この変形可能な空気偏向ベーンは、圧縮機への正又は負の事前旋回流を発生させるべく、或いは圧縮機へのあらゆる事前旋回のない流れを発生させるべく、機械的に変形させることができる。本発明の第１の実施形態では、最小数の部品を使用して、１つ又は複数の薄い変形可能ベーンが遠心圧縮機の入口へ導かれている吸入流路内に配置されている。この変形可能ベーンは、非偏向位置では、流入する空気を偏向させることはなく、したがって流れを制限することはほとんどなく、或いは全くない。圧縮機への所望の正又は負の事前旋回空気流を達成するために、流れ流路ハウジングに１つ又は複数の変形可能ベーンの前縁が固定され、その後縁は、流路内の流れ方向に対して、正又は負のいずれかの方向を横切って偏向している。これは、変形可能ベーンの後縁の半径方向の外側角部から突出しているタブによって達成されている。このタブは、内壁が流れ流路の一部を形成している環状リングのスロットに受け入れられている。代替的に、一対のタブをリング上に形成し、そのタブとタブの間に変形可能ベーンの後縁を受け入れることもできる。いずれの構造においても、リングがいずれかの方向に少しでも回転すると、１つ又は複数の変形可能ベーンが変形し、正又は負のいずれかの事前旋回が圧縮機に流入する。リングは、吸入流路の、高速空気流を圧縮機に提供するべく流路の直径が減少している切頭体球面部分に配置されることが好ましい。吸入流路のこの幾何学形状により、変形可能ベーンの形状を、広範囲の全偏向に渡って流路の壁に密着する形状にすることができる。この構造の場合、本発明の目的は、事前旋回発生装置ハウジング、環状回転リング、リングの回転を制御するためのピニオンギヤ、及び圧縮機の吸入流路内に配置された中央ベーンキャリアの４つの基本部品のみを有する機構によって達成される。
【００１４】
上記実施形態の代替形態では、ベーンキャリア及びハウジングが、軸方向に互いに向かう方向及び互いに遠ざかる方向に入れ子式に配置されている。ベーンキャリアは、事前旋回発生装置ハウジングに取り付けられたピニオンギヤと協働するベーンキャリアの外側シェルに形成されたラックギヤによってハウジングに向かう方向及びハウジングから遠ざかる方向に移動させることができる。代替的に、ベーンキャリアをハウジングに対して固定することができ、また、同様の手段によってハウジング内のスリーブをベーンキャリアに向かう方向及びベーンキャリアから遠ざかる方向に移動させることができる。前者の構造の場合、本発明による事前旋回発生装置は、ハウジング及びピニオンギヤによって駆動されるベーンキャリアの３つの基本的な部品のみで形成することができる。
【００１５】
ベーンの前縁はベーンキャリアの外側シェルに固定され、ベーンの後縁は、ハウジング内に形成された溝に収まっている。この溝は、吸入流路の軸線に対して一定の角度で形成されており、したがってハウジング内では螺旋形になっている。ベーンキャリアを軸方向にハウジングから遠ざかる方向に移動させることによってベーンが変形し、第１の事前旋回方向、たとえば負の方向の事前旋回流が形成される。ベーンキャリアをハウジングに向けて移動させると、全入れ子式ストロークの中間点でベーンが中立位置を取るまでベーンの第１の事前旋回方向の偏向が減少し、事前旋回は発生されない。ベーンキャリアをハウジングに向けて更に移動させると、反対側の方向にベーンが偏向し、逆方向、たとえば正の方向に第２の事前旋回流が発生される。
【００１６】
本発明によるこの実施形態の好ましい形態は、ベーンキャリアがハウジングに向かう方向及びハウジングから遠ざかる方向に移動する形態である。その理由は、それにより、流入する空気を最大偏向させる必要がある場合に、ベーンキャリア（及びベーン）をコンプレッッサの吸入の最も近くに置くことができることによるものである。つまり、ベーンキャリアがハウジングから離れる方向に移動する際に、比較的微弱な負の事前旋回が発生され、また、ベーンがハウジングに向かって移動する際に、極めて強力な正の事前旋回が発生されるように、ハウジング内の溝の幾何学形状を配置することができる。この方法によれば、微弱な負の事前旋回のみを必要とする場合に、高流量動作状態の間、吸入通路の妨害が極めて小さい負の事前旋回が発生され、また、強力な事前旋回が望ましい場合は、低流量状態の間、ベーンを圧縮機の吸入に近づけることにより、極めて強力な正の事前旋回を発生させることができる。
【００１７】
本発明による、吸入流路が圧縮機の軸線に対して概ね直角をなしている他の代替実施形態では、遠心圧縮機への吸入流路の内壁に沿って、一対の変形可能ベーンが設けられている。変形可能ベーンが非偏向位置にある場合、圧縮機の入口には、ベーンに妨害されない流れが流入する。第１のベーンの後縁を吸入流れ流路中に機械的に偏向させることにより、事前旋回流を第１の事前旋回方向に発生させることができる。第１のベーンの偏向を解除することにより、ベーンは非偏向位置に復帰し、第２のベーンの後縁を吸入流れ流路中に機械的に偏向させることにより、第２の事前旋回方向の事前旋回流が、圧縮機に流入する空気に付与される。この装置により、２つのベーンのいずれか一方を選択的に駆動することによって、所望する任意の正又は負の事前旋回を発生させることができる。一方の方向のみの事前旋回を発生させることが望ましい特定の情況においては、単一ベーンを使用することができる。
【００１８】
本発明による事前旋回発生組立体が典型的に取り付けられる形式のターボチャージャが使用されている分野は、一般的に自動車の分野である。この実施形態に共通の問題は、エンジンコンパートメント中の空間が限定されていることである。また、この実施形態では、通常、ターボチャージャ圧縮機に供給する空気は、すべて、ターボチャージャ及び／又は該ターボチャージャと関連したエンジンを損傷する恐れのあるあらゆる微粒物質を除去するべく、最初にエアフィルタを通さなければならない。空間が限られているため、これらの構成部品をエンジンルーム（ｅｎｇｉｎｅ  ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔ）内にまとめて設置することができないことがしばしばであり、その結果、ターボチャージャ圧縮機の入口から離れた位置にエアフィルタを設置する必要が生じている。この共通の情況の下に、エアフィルタから圧縮機まで配管すなわち導管が引き回され、そのために、通路内の空気に不用意かつ不要な未知の方向の事前旋回運動をもたらしている。この問題を補償するために、事前旋回発生装置の上流側の吸入流路内に、中央安定化分割壁を備えていることが好ましい。この分割壁の目的は、圧縮機に実際に供給される事前旋回の信頼性及び効率をより向上させるべく、圧縮機に接続されている空気導管の形状或いは折り曲げによって発生される可能性のある不用意な、或いは望ましくないあらゆる事前旋回を無効にすることである。
【００１９】
本発明の更に他の代替実施形態では、圧縮機の入口に導いている概ね直角の吸入流路が、圧縮機の入口に対して偏心して配置され、圧縮機羽根車の中心から最も離れた吸入流路の壁に沿って単一の変形可能ベーンが設けられている。ベーンが非偏向位置にある場合、供給空気は、所定の方向の渦巻きすなわち事前旋回、たとえば負の事前旋回を形成する。ベーンがある程度偏向すると、渦状の事前旋回が実質的に抑制され、圧縮機へのあらゆる事前旋回が除去される。ベーンが更に偏向すると、流入する空気に対する、その前の非偏向位置における渦の方向とは逆方向の事前旋回運動、すなわちこの例では正の事前旋回が発生する。上で言及したように、この構造は、比較的微弱な自然渦を負の事前旋回にし、それにより微弱な負の事前旋回が開き流路（ｏｐｅｎ  ｃｈａｎｎｅｌ）と関連して最大流れを可能にし、かつ、ベーンが完全に偏向した場合に、比較的低流量で正の最大事前旋回が発生されるように構成することができる。
【００２０】
上に挙げたすべての実施形態では、本発明を実践するべく使用された装置は、製造が比較的容易であり、また、可動部品が非常に少なくなっている。したがって、本発明は、軽量で、車両エンジンの総質量の増加がほとんどなく、かつ、動作に耐久性のある性能向上装置を提供している。
【００２１】
本発明のこれら及びその他の態様については、本発明の好ましい実施形態についての以下の説明を、添付の図面及び特許請求の範囲の各請求項と共に考察することにより、より明らかになるであろう。
【００２２】
添付の図面は、本発明の実施例を示したものであり、本発明を何ら制限するものではない。図中の同一参照番号は、類似の部品を表している。
【発明の実施の形態】
【００２３】
図１は、圧縮機本体１２を備えるターボチャージャ圧縮機組立体全体を１０で示したもので、圧縮機本体１２には、圧縮機本体内側の中央回転軸１６に回転可能に取り付けられた圧縮機羽根車１４が収納されている。ターボチャージャにおいて、中央回転軸１６は、通常、内燃機関（図示せず）からの排気ガスによって、従来の良く知られている方法で動力が供給されるタービン（同じく図示せず）によって駆動されている。内燃機関は、圧縮機組立体１０からの圧縮空気を受ける。
【００２４】
圧縮機１０は、入口１８で空気を受け取り、かつ、受け取った空気を、圧縮機羽根車１４に形成されたインペラ２０を通して、圧縮機本体１２内に形成された、圧縮機出口２４に導かれている円周出口流路２２中に半径方向に流すラジアル遠心圧縮機として示されている。圧縮機出口２４は、ターボチャージャ圧縮機組立体１０が取り付けられている内燃機関の空気吸入部と直接連絡している。
【００２５】
圧縮機の入口１８への供給空気に事前旋回を発生させるために、図１に全体を２６で示される事前旋回発生組立体が設けられている。事前旋回発生組立体２６は、圧縮機の入口１８に隣接して圧縮機本体１２に取り付けられている。事前旋回発生組立体２６は、全体を２８で示す事前旋回組立体ハウジング、回転可能の環状リング３０及びベーンキャリア組立体３２を備えている。事前旋回組立体ハウジング２８の内側表面、回転可能な環状リング３０及びベーンキャリア組立体３２が相俟って吸入流路３４を形成し、圧縮機の入口１８に空気を導いている。図１に示す本発明の実施形態では、事前旋回組立体ハウジング２８は、それ自体、外側ハウジング部分３６と、圧縮機の入口１８部分で圧縮機本体１２に接続された内側部分３８の２つの個別部片からなっている。これらの個別部片は、従来の手段によって１つに接続されている。たとえば、外側ハウジング部分３６は、ねじが切られた一連の留め具４０によって内側部分３８に取り付けられ、同じく、一連の留め具４２によって圧縮機本体１２に接続されている。同様に、ベーンキャリア組立体３２も、一連の留め具４４によって外側ハウジング部分３６に固着されている。自動車両のフードの下側の空間は極めて制限されているため、図１に示すようなボルト止めハウジングではなく、空間を節約するべく、事前旋回ハウジング組立体２８の少なくとも一部を圧縮機本体１２と一体形成することが可能であることを理解されたい。
【００２６】
ベーンキャリア組立体３２は事前旋回発生ベーン（ｐｒｅ−ｗｈｉｒｌ  ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  ｖａｎｅｓ）４６の配置を備え、その配置は、事前旋回発生組立体２６内に軸方向に取り付けられ、かつ中心に配置されていて圧縮機羽根車１４の中央回転軸１６と整合した中央軸カウリング４８の周りで軸方向に配置されている。ベーン４６は、構造的に薄く造られ、圧縮機の入口１８に流入する空気を偏向させないよう、或いは重大な抵抗にならないよう薄く構成され、また、その自然非偏向位置も、吸入流路３４内で軸方向に整合されている。カウリング（ｃｏｗｌｉｎｇ）４８は、吸入流路３４を通過して移動する空気を加速し、圧縮機羽根車軸１６の端部への空気流の衝突を不可能にする役割を果たし、それにより圧縮機の入口１８への空気の流れを一様にしている。ベーン４６は、薄い金属薄板で形成され、ベーンキャリア組立体３２の中央カウリング４８及び外側シェル５０中に一体成形されていることが好ましい。ベーン４６は、各ベーン４６の前縁の半径方向の外側角部にタブ５２を備え、そのタブは、ベーンキャリア組立体３２の外側シェル５０中に成形されている。このように、外側シェル５０、ベーン４６及びカウリング４８が、例えば、事前旋回発生組立体２６を組み立てるべく、単一のベーンキャリア組立体３２中に形成される。
【００２７】
ベーン４６の半径方向外側縁５４は、形状が切頭球面である環状リング３０の内側表面５６の形状と一致する円の一部として形成され、かつ、該内側表面５６から極わずかな間隔で隔てられている。内側表面５６の切頭体球面形状は、以下でより詳細に説明するが、ベーン４６が偏向する際に、ベーン４６の外側縁５４を吸入流路３４に緊密に密着させる役割を果たしている。また、内側表面５６の切頭球面形状は、吸入流路３４の直径を減少させ、それにより圧縮機の入口１８中への空気の流れを加速する役割を果たしている。ベーン４６の後縁に最も近い半径方向の内側縁５８のかなりの部分は、中央カウリング４８からわずかな間隔で隔てられており、ベーン４６の偏向を可能にしている。
【００２８】
図には、中央カウリング４８から前方へ、吸入流路３４の内壁へ向かって直線的に後退しているベーン４６の前縁６０が示されている。同様に、図には、中央カウリング４８から後方へ、環状回転リング３０の内側表面５６に向かって直線的に前進しているベーン４６の後縁６２が示されている。ベーン４６の前縁６０及び後縁６２には、他の任意の幾何学形状を使用することができることについては理解されよう。たとえば、前縁６０及び後縁６２を、中央カウリング４８の軸線に対して直角をなす直線状にすることができ、或いはいずれか一方を直角にし、もう一方を前方又は後方へ向けて後退させることができる。更に、前縁６０及び後縁６２のいずれか一方又は両方を前方に進み又は後方のいずれかに向けて湾曲させることもできる。前縁６０及び後縁６２の形状には、直線、後退或いは湾曲の任意の組合せを使用することができるが、図１に示す実施形態の形状であることが好ましい。
【００２９】
吸入流路３４を流れる空気を偏向させ、それにより圧縮機の入口１８に所望の正又は負の事前旋回を発生させるべく、ベーン４６の横方向の偏向を可能にするために、ベーン４６の後縁６２に隣接する外縁５４から伸びたタブ６４が形成されている。タブ６４は、環状リング３０の内壁に形成された、概ね軸方向のスロット６６に収まっている。所望する任意の形態に偏向されたベーン４６を達成するべく、概ね軸方向のスロット６６が完全に軸方向に向かないよう、必要に応じて、該概ね軸方向のスロット６６を湾曲させることもできる。ベーン４６を均一に偏向させ、かつ、スロット６６内におけるタブ６４の固着を防止するためには、ベーン４６のタブ６４及び後縁６２は、ベーン４６の後縁６２に沿って分厚くなった部分６８で補強されていることが好ましく、また、タブ６４には、スロット６６の壁と接触するようになされた、スロット６６内におけるタブ６４のねじれを可能にする２つの半球形支持部７０が含まれている。また、環状リング３０を事前旋回組立体ハウジング２８内に配置し、かつ、事前旋回組立体ハウジングに対する回転を可能にするために、環状リング３０は３つの支持面を有している。環状リング３０の前縁は、ベーンキャリア組立体３２の外側シェル５０と接触している。また、環状回転リング３０の外側の周囲は、外側ハウジング部分３６と接触し、環状リング３０の後縁は、事前旋回組立体ハウジング２８の内側部分３８と接触している。
【００３０】
この装置において、正又は負のいずれかの事前旋回を発生させるためのベーン４６の実際の偏向は、環状リング３０を時計方向又は反時計方向（図１の左側から見て）のいずれかの方向に回転させることによって達成される。環状リング３０の回転は、環状リング３０の周囲のベベルギヤ部分７４と協働するベベルピニオンギヤ７２によって達成される。ベベルピニオンギヤ７２は、アーム７８によって回転させることができる軸７６に取り付けられている。アーム７８は、環状リング３０を時計方向又は反時計方向のいずれかの所望の方向に回転させるべく、任意の適切な手段（図示せず）を使用して動かすことができる。たとえば、アーム７８は、電気機械アクチュエータ又は圧縮空気アクチュエータによって駆動される機械リンク装置に取り付けることができ、或いは該機械リンク装置の一部にすることができる。また、サーボモータなどの適切な駆動装置を軸７６に直接取り付けることも可能である。この単純なベーン調整機構は、従来技術によるシステムと比較すると、複雑性がはるかに緩和されており、また、最小の抵抗すなわち摩擦で速やかに、かつ、容易にいずれの方向にも駆動することができる。
【００３１】
ベーン４６を偏向させるべく環状リング３０を回転させると、タブ６４がスロット６６中に捕捉されているために環状リング３０の回転に追従し、環状リング３０が回転する方向にベーン４６が湾曲する。ベーン４６が環状リング３０の回転方向に湾曲している間、タブ６４は、スロット６６に沿ってベーン４６の前縁に向かって（図１の左側へ）移動する。この装置により、ベーン４６を、正又は負のいずれかの事前旋回方向へ所望する任意の量だけ偏向させることができる。
【００３２】
圧縮機に対する空気の所望の正又は負の事前旋回を達成するべく、任意の数の事前旋回発生ベーン４６を使用することができることに留意されたい。単一のベーン４６を使用して所望の効果を達成することもできるが、図１に示す本発明の実施形態においては、単一ベーン構造は好ましい構造ではない。複数のベーン４６を使用することが好ましく、図１〜３に示す実施形態では、７つのベーン４６が示されている。
【００３３】
また、本発明による事前旋回発生装置の構築に必要な部品は、より複雑で、かつ、高価な従来技術による構造が必要とする部品よりはるかに少ないことに留意されたい。事実、本発明によるこの実施形態には、事前旋回組立体ハウジング２８、回転可能な環状リング３０、ベベルピニオンギヤ７２及び一体のベーンキャリア組立体３２の４つの基本的な動作部品のみしか含まれていない。また、本発明による固定ハウジング２８は、圧縮機の回転部品、たとえば圧縮機羽根車１４などへのあらゆる直接接続を必要とすることなく、静止圧縮機本体１２に直接ボルト止めされている。したがって、高速回転境界面に耐えるべく設計された高価なシール材を使用して密封する必要のある部品が少なくなっている。このようなシール材はすぐに摩耗するため、本発明による事前旋回発生装置は、製造が比較的安価であるばかりでなく、動作上の信頼性及び耐久性がはるかに高く、また、保全にかかる費用が少なく、かつ、従来技術による装置と比較すると、ガス漏れがはるかに少なくなっている。
【００３４】
図２は、図１に示す事前旋回発生組立体２６を左側から見た図を示したもので、非偏向位置にあるベーン４６を示している。この図から、ベーン４６が極めて薄く、圧縮機の入口１８への空気の流れに対する抵抗がほとんどないか、或いは全くないことが分かる。また、タブ６４及び半球形支持部７０が、環状リング３０のスロット６６に収まっていることが分かる。
【００３５】
図３では、環状リング３０が時計方向に回転し、ベーン４６が偏向して、吸入流路３４を通って流れる空気に時計方向の事前旋回を圧縮機の入口１８に流入する際にもたらしている。図２及び３から分かるように、圧縮機羽根車１４は時計方向に回転し、圧縮機出口２４は、圧縮機の左側に位置している。したがって、図３に示すベーン４６の偏向により、圧縮機の入口１８に供給される空気に正の事前旋回を発生させる。
【００３６】
環状リング３０を図３に示す方向とは逆の反時計方向に容易に回転させてベーン４６を図３に示す方向とは逆の方向に偏向させ、それにより、圧縮機の入口１８に流入する空気に対する反時計方向すなわち負の事前旋回を発生させることができることについては理解されよう。偏向の量は、図３に示す量に限定されていない。そうではなく、偏向の量は、環状リング３０のスロット６６の長さによってのみ制限され、また、所望する任意の偏向量を得るべく設計することができる。また、アーム７８をいずれかの方向へ単純に回すことにより、エンジン性能要求に応じて、ベーン４６を迅速かつ容易に正の極限事前旋回から負の極限事前旋回へ、或いはその間の任意の位置へ変化させることができる。
【００３７】
図４には、事前旋回発生ベーン４６と類似であるが補強部分８２のみを有し、半球形支持部７０を備えていない代替の事前旋回発生ベーン８０が示されている。図には、中央カウリング４８とは別個に形成されたベーン８０が示されているが、ベーン８０は、ベーン４６の場合と同様、ベーンキャリア組立体３２の中央カウリング４８及び外側シェル５０と一体形成することができる。これは、以下で示す図６〜１３の代替ベーンについても同様である。図５から分かるように、ベーン８０の補強部分８２は、スロット６６の幅より若干薄くなっており、したがって、事前旋回を発生させるべくベーン８０を偏向させると、補強部分８２がねじれ、スロット６６内を軸方向に移動する。必要に応じて、補強部分８２の外端部の断面（図５の頂部から見て）を楕円形にすることにより、この運動に対処することができる。
【００３８】
図６、７及び８には、他の代替の事前旋回発生ベーン８４が示されており、そのベーン８４は、個別ベーンとして示されている点でベーン８０と類似しているが、必要に応じて、中央カウリング４８及び外側シェル５０と一体成形することができる。この代替のベーン８４は、その後縁に補強部分を有していない点で異なっているが、その代わりに、ベーン８４の後縁に剛性を持たせる役割を果たし、かつ、スロット６６によるタブ９０の制御を可能にし、また、スロット６６内におけるタブ９０のねじれ及び軸方向の移動を可能にしているタブ９０上の支持部８８（図８）を提供する役割を果たしている二重曲げ部分すなわちひだ付き（ｃｒｉｍｐ）部分８６を有している。
【００３９】
図９及び１０には、更に他の代替事前旋回発生ベーン９２が示されている。代替のベーン９２は、環状リング３０のスロット６６に収まるタブ９４を有しており、タブ９４は、対向して導かれた一対の概ね半球形状の円弧状くぼみ９６を備えている。円弧状くぼみ９６は、環状リング３０が移動してベーン９２を偏向させ、事前旋回流を発生させる際に、スロット６６の内壁に接する湾曲した外側表面９８を形成している。所望する機能を単一のこのような円弧状くぼみ９６に実行させることもできるが、スロット６６内におけるいずれの方向にもタブ９４をより良好に誘導することができるため、図９及び１０に示す、対向して導かれた円弧状くぼみ９６の対であることが好ましいことについては理解されよう。
【００４０】
代替え的に、図１１、１２及び１３に最も良好に示すように、ベーン４６から環状リング３０のスロット６６中に伸びるタブ６４を有する代わりに、スロット６６を省略し、かつ、環状リング３０から吸入流路３４内に伸びた各ベーン１０２の両側に位置するように配置された一対のタブ１００を環状リング３０に設けることができる。ベーン１０２は、ベーン１０２の半径方向の外側縁１０４から伸びたタブを有していない。その代わりに、ベーン１０２の外側縁１０４は、そのほぼ中央部分がタブ１００間に収まっている。タブ１００の内側に面した表面１０６は、環状回転リング３０が時計方向又は反時計方向のいずれかの方向に回転すると、タブ１００がベーン１０２を保持して偏向させ、かつ、ベーン１０２の外側縁１０４がタブ１００間で軸方向に移動することができるよう、凸面になっている（図１０）ことが好ましい。
【００４１】
上述のように、本発明の主な利点の１つは、単純な構成及び動作を特徴とする軽量装置であることである。既に言及したように、図１から図１３に示した装置には、事前旋回組立体ハウジング２８、環状の回転可能リング３０、ベーンキャリア組立体３２及びベベルピニオンギヤ７２の４つの基本的な動作部品しか含まれていない。図１４から図１９は、本発明によるこの実施形態の代替形態を示したものである。図１４に示すように、全体を１０８で示す事前旋回組立体のこの形態は、事前旋回ハウジング１１０、全体を１１２で示す、前述の実施形態のベーンキャリア組立体３２と類似のベーンキャリア、及びベーンキャリア１１２上のラックギヤ１１５との協働によって、ベーンキャリア１１２をハウジング１１０に向かう方向及びハウジング１１０から遠ざかる方向に軸方向に入れ子式に移動させるためのピニオンギヤ１１４のわずかに３つの基本動作部品からなっている。この極めて単純かつ安価な構造では、環状可能リング３０の必要性が除去され、その代わりに、ハウジング１１０の内側表面１１８に、概ね螺旋状の多数の溝１１６が形成されている。この溝１１６は、以下でより詳細に説明するように、ベーンキャリア１１２がハウジング１１０に向かう方向及びハウジング１１０から遠ざかる方向に軸方向に移動する際に、ベーン１２０の後縁を正又は負のいずれかの方向に案内する役割を果たしている。
【００４２】
より詳細には、図１４に示すように、事前旋回ハウジング１１０は、ターボチャージャ圧縮機の入口（図示せず）への取付けのための取り付け部分１２２、外側ハウジング部分１２４及び内側部分１２６の３片からなっている。必要に応じて、複数のこれらの部分を鋳造することができ、或いは互いに一体に製造することができる。また、ターボチャージャ本体一部として形成することもできる。内側部分の内側表面及び取り付け部分は、相俟って、空気を圧縮機の入口に導くための吸入流路を形成している。
【００４３】
図１〜１３に示した実施形態の場合と同様、ベーンキャリア１１２は、外側シェル１２８、多数のベーン１２０及び中央カウリング１３０を備えている。ベーン１２０は、薄い金属薄板材で形成され、耐久性のあるプラスチック材で形成することができる外側シェル１２８及び中央カウリング１３０の両方と一体成形されていることが好ましい。この構造の場合、ベーン１２０の前縁は、外側シェル１２８の内壁に固着され、ベーン１２０の後縁は、事前旋回ハウジング１１０の内側部分１２６の内側表面１１８に形成された螺旋状の溝１１６に収まったタブ１３２を備えている。環状リング３０の軸方向スロット６６とは異なり、この内側部分１２６の溝１１６は、事前旋回組立体１０８の軸線に対して角度が付けられており、したがって、ベーンキャリアがハウジング１１０に向かう方向、或いは事前旋回ハウジング１１０から遠ざかる方向に軸方向に移動する際に、ベーン１２０の後縁が偏向する。
【００４４】
ベーンキャリア１１２をハウジング１１０に向かう方向及びハウジング１１０から遠ざかる方向に軸方向に移動させるために、モータ１３４（図１５）が取付けブラケット１３６によってハウジング１１０に取り付けられている。このモータは、ピニオンギヤ１１４に接続されている駆動軸１３８を介してピニオンギヤ１１４を駆動するようになされている。ピニオンギヤ１１４がモータ１３４によって反時計方向（図１４から見て）に回転すると、ピニオンギヤ１１４とラックギヤ１１５が協働して、ベーンキャリアをハウジング１１０に向けて、すなわち図１４の右側に向けて強制する。逆に、ピニオンギヤが時計方向に回転すると、ベーンキャリアは、左側すなわちハウジング１１０から遠ざかる方向に移動する。
【００４５】
事前旋回組立体１０８が図１４及び１５に示す位置にある場合、タブ１３２は溝１１６の中間位置にあり、溝１１６のいずれの極限端にも位置していないため、ハウジング１１０に向かう方向或いはハウジング１１０から遠ざかる方向のいずれかへの少なくとも若干の移動が依然として可能である。図１５に最も良好に示すように、この位置では、ベーン１２０はハウジング１１０の軸線と整列しており、したがって事前旋回組立体１０８を通過する空気は偏向されない。
【００４６】
図１６では、ピニオンギヤ１１４が反時計方向に回転し、ベーンキャリア１１２が右側（矢印で示す方向）に移動している。この位置では、タブ１３２は、圧縮機の入口に最も近い溝１１６の端部に向かって移動し、その方向における最大偏向が達成されている。溝１１６は、所望する任意の偏向量を正又は負のいずれかの方向に提供するべく配置することができることを理解されたい。また、溝が両方の方向に同一の偏向量を提供する不要はない。その代わりに、好ましい実施形態では、溝１１６は、負の方向より正の事前旋回方向により多く偏向するように配置されている。
【００４７】
図１７は、ベーンキャリア１１２が図１６に示す位置にある場合のベーン１２０の偏向を示したものである。例えば、図１７の事前旋回組立体１０８が時計方向に回転する（図２に示すように）圧縮機に取り付けられていると仮定すると、図１６及び１７のベーン１２０は、時計方向すなわち正の事前旋回を発生させるべく偏向されている。ベーンキャリアを事前旋回ハウジングつまりは圧縮機の入口から遠ざかる方向に移動させることによってではなく、圧縮機の入口に向かう方向に移動させることによって強力な正の事前旋回を発生させることが望ましく、そのために、溝１１６は正の方向にベーン１２０の最大偏向を発生させるべく配置されており、ベーン１２０が正の最大事前旋回位置に置かれるときは、ベーンキャリア１１２は、圧縮機の入口に最も近い位置に移動している。強力な正の事前旋回により、比較的低流量における圧縮機の性能が向上することが分かっているため、これは望ましいことである。
【００４８】
ピニオンギヤ１１４が図１６及び１７に示す位置から時計方向に回転すると、ベーンキャリアは、左へ、すなわちハウジング１１０及び圧縮機の入口から遠ざかる方向に移動する。タブ１３２が溝１１６に沿って前進すると、ベーンキャリア１１２がベーン１２０の中立位置である図１４及び１５に示す位置に到達するまで、ベーン１２０の正の方向の偏向が減少する。ピニオンギヤ１１４が更に時計方向に回転すると、ベーンキャリア１１２は、図１８及び１９に示すように更に左へ移動し、また、タブ１３２も溝１１６中を更に左へ移動し、それによりベーン１２０が負の方向に偏向する。上で言及したように、溝１１６は、必要に応じて正又は負のいずれかの方向に任意の偏向量を発生させるべく設計することができるが、図示のように、負の方向に発生される偏向は、正の方向における最大偏向未満になるように設計されることが好ましい。その理由は、たとえ微弱な負の事前旋回であっても、比較的高流量における圧縮機の効率が向上することが分かっていることによるものである。したがって、この実施形態で示す溝１１６は一様な螺旋形ではなく、どちらかといえば、ベーンキャリア１１２が事前旋回ハウジング１１０に向かう方向に移動した場合に、正の方向に大きな偏向が提供され、また、ベーンキャリア１１２が事前旋回ハウジング１１０から遠ざかる方向に移動した場合に、より小さい偏向が提供されるような形状になっている。
【００４９】
図２０は、本発明の代替実施形態を示したもので、圧縮機羽根車１４２及び吸入流路１４４を有するターボチャージャのための遠心圧縮機１４０が示されている。吸入流路１４４は、遠心圧縮機１４０及び圧縮機羽根車１４２の軸線に対して概ね直角に配置されている。吸入流路１４４の一部１４６の断面は概ね長方形であり、圧縮機の入口１４８の直ぐ隣に配置されている。吸入流路１４４の長方形部分１４６の側壁には、平らな薄い変形可能プレート１５０の上流側の端部が、非変形位置において吸入流路１４４の壁に沿って固着され、吸入流路１４４を通る空気の流れから完全に外れるよう、留め具１５２によって固着されている。本発明による事前旋回発生装置に接続されているコンジットによってもたらされる可能性のある不用意な、或いは望ましくないあらゆる事前旋回を無効にするために、分割壁１５４が、プレート１５０の直ぐ上流側の吸入流路１４４中に挿入されている。分割壁１５４は、留め具１５６によって所定の位置に固着することができ、或いは吸入流路１４４の一体部分として鋳造又は成形することができる。
【００５０】
図２１に最も良好に示すように、遠心圧縮機羽根車１４２は、図２１から見て時計方向に回転し、圧縮機出口１５８に圧縮空気を提供している。プレート１５０は、吸入流路１４４の側壁に沿って固着されており、したがって非変形位置では、吸入流路１４４はまったく妨害されていない。また、第２の変形可能プレート１６０が吸入流路１４４の反対側の壁に固着され、図２１に示すように、非変形位置では、やはり吸入流路１４４を通る空気の流れの外にある。プレート１５０及び１６０の背面には、Ｃ形アクチュエータ１６２が圧縮機羽根車１４２と同心のＣ形案内凹所１６４中に配置されている。プレート１５０及び１６０は、それぞれＣ形アクチュエータ１６２の端部の直ぐ隣に配置された後縁１６６及び１６８を有している。分割壁１５４の断面が、吸入流路１４４の中央に示されている。
【００５１】
圧縮機の入口に対して事前旋回を発生させるべく、吸入流路１４４を通って流れる空気を偏向させるためには、図２２に最も良好に示すように、Ｃ形アクチュエータ１６２を、Ｃ形案内凹所１６４を通して、図２２から見て時計方向にかつ吸入流路１４４内に回転させ、変形可能プレート１５０に湾曲した偏向板を形成させるべく、プレート１５０の後縁端１６６を吸入流路１４４内に吸入流路１４４を遮る方向に移動させ、それにより、吸入流路１４４を縦断している空気の進路が変わり、遠心圧縮機１４０の入口に正の事前旋回が発生される。負の事前旋回を発生させるべく、吸入流路１４４を通って流れる空気を偏向させるためには、図２３に最も良好に示すように、Ｃ形アクチュエータ１６２を、Ｃ形案内凹所１６４を通して、反時計方向に吸入流路１４４内に回転させ、変形可能プレート１６０の後縁端１６８を吸入流路１４４内に押し込みかつ変形可能プレート１６０を湾曲した偏向装置に形成し、空気を、吸入流路１４４を横切っているプレート１５０の場合とは逆の方向に偏向し、遠心圧縮機１４０の入口に負の事前旋回が発生される。
【００５２】
Ｃ形アクチュエータ１６２と変形可能プレート１５０及び１６０の組合せは、所望の事前旋回流を発生させるための本発明のこの実施形態における好ましい構造を示しているが、Ｃ形アクチュエータ１６２のみ、或いは何らかの他のアクチュエータを使用した変形可能プレート１５０又は１６０のみを使用して、所望の事前旋回流を発生させることができることについては理解されよう。図２２及び２３をもう一度参照すると、Ｃ形アクチュエータが吸入流路１４４に移動すると、Ｃ形アクチュエータ１６２の内側表面１７０が、圧縮機の入口１４８の直ぐ隣に円形チャンバ１７２を形成する助けをする。この円形チャンバ１７２は、遠心圧縮機１４０に対する滑らかな事前旋回流を容易にしている。変形可能プレート１５０又は１６０のいずれかが存在しない場合であっても、Ｃ形アクチュエータ１６２は、依然として吸入流路１４４を通って流れる空気を偏向させ、圧縮機の入口１４８に正又は負の事前旋回を形成することができる。しかしながら、吸入流路１４４の壁、Ｃ形アクチュエータ１６２の外側、及びもし存在する場合には偏向した変形可能プレート１５０又は１６０のいずれかが存在する部分によって画定される概ね三角形の領域１７４又は１７６に、渦が巻いた空気流すなわち失速した空気流の領域すなわち「不動域（ｄｅａｄ  ｚｏｎｅ）」が発生される。この装置は、遠心圧縮機１４０に対する所望の事前旋回流を発生させるべく機能しているが、不動域１７４及び１７６が吸入流路１４４内における滑らかな流れを崩壊しており、事前旋回発生装置の最適動作を得ることはできない。
【００５３】
図２４には、Ｃ形アクチュエータ１６２がより詳細に示されている。Ｃ形アクチュエータ１６２は、アクチュエータを回転させるための軸１７８、ベースプレート１８０、及び流路１６４内を移動するべく形成され、かつ、変形可能プレート１５０及び１６０とそれぞれ接触し、それらを吸入流路１４４内に変形させる２つの幅広の駆動縁部１８４及び１８６を有するアクチュエータブレード１８２からなっている。
【００５４】
特定の情況においては、一方の方向にのみ事前旋回流を発生させることができることが望ましい。たとえば、圧縮機によっては、負の事前旋回を高速で発生させることによる利点をほとんど享受しない圧縮機もある。また、多くの自動車の用途における重要な関心事は、低コストであることであり、低速における性能強化による利点には価値がある一方で、高速における些細な改善は、追加コストに見合うだけの価値はない。自動車の用途においては、一方の方向、一般的には正の方向にのみ事前旋回を発生させることができる、低コストの事前旋回発生装置が提供されることが望ましい。
【００５５】
図２５及び２６には、そのための事前旋回発生装置１８８が示され、その事前旋回発生装置は、図２１から２３に示す実施形態と類似しているが、変形可能プレート１９０を１つしか有していない。この実施例では、事前旋回発生装置１８８は変形したＣ形アクチュエータ１９２を備えており、変形したＣ形アクチュエータ１９２は、その一方の側にのみブレードを有し、圧縮機羽根車１４２の周囲に半分だけ伸びた案内凹所１９４内を移動している。図２６から分かるように、Ｃ形アクチュエータ１９２が時計方向に回転すると、プレート１９０を吸入流路１４４を横方向に遮って偏向させ、それにより、圧縮機の入口１４８に対し正の事前旋回を発生させる。
【００５６】
この場合も、前述のように、何らかの他のアクチュエータを使用した変形可能プレート１９０を使用して、遠心圧縮機１４０に流入する空気に所望の事前旋回運動を発生させることができる。図２７及び２８に示す代替アクチュエータ形態では、単一変形可能プレート１９６が一方の側に固着された吸入流路１４４の断片部分が示されている。Ｃ形アクチュエータによりプレート１９６を偏向させる代わりに、円弧状偏向アクチュエータ１９８が、プレート１９６の後縁２０２に隣接する吸入流路１４４の壁の開口２００を貫通するべく配置されている。アクチュエータ１９８は、揺動アーム２０４の一端に支えられている。揺動アーム２０４のもう一方の端部は、軸２０６に堅固に固着され、軸２０６の回転に応じて回動する。揺動アーム２０４及びアクチュエータ１９８が図２７に示す位置にある場合、プレート１９６は、吸入流路１４４の壁に沿って位置し、吸入流路を通過する空気を偏向させることはない。軸２０６が反時計方向にわずかに回転すると、図２８に示すように、円弧状アクチュエータ１９８が吸入流路１４４内に移動し、プレート１９６を吸入流路１４４を通過する空気流中に偏向させる。この構造には、極めて単純かつ軽量であるという利点があり、また、アクチュエータのこの作用は、圧縮機（図示せず）に対する所望の事前旋回流を発生させる効果を有しているが、この装置は、失速した空気の不動域２０８がプレート１９６の背面に形成され易いという欠点がある。
【００５７】
この問題は、他の代替アクチュエータを使用することによって解決することができる。図２９及び３０は、吸入流路１４４に使用するためのアクチュエータ及び偏向板の代替形態を示したものである。この実施例では、吸入流路１４４の壁の一部にするべく、可撓性膜２１０が取り付けられている。第２の可撓性膜２１２は、吸入流路１４４の反対側の壁に、第１の可撓性膜２１０と対向して取り付けられることが好ましい。可撓性膜２１０及び２１２は、ゴム又はネオプレンなどの人工ゴムなど、適切な任意の可撓性材料を使用して構築することができる。回動可能なアクチュエータ２１４が吸入流路１４４の外側に配置され、そのアクチュエータは、膜２１０を吸入流路１４４内に押し込み、圧縮機へ向かって通過する空気を偏向させるべく、膜２１０に向けて回転され得る。回動可能なアクチュエータ２１４は、吸入流路１４４内に完全に回転した場合に、膜２１０とそのほぼ中間点と接触し、それにより膜２１０の中間点を吸入流路１４４内に押し込む頂点２１６を有していることが好ましい。図３０に示すように、アクチュエータ２１４が膜２１０から遠ざかる方向に回転すると、膜２１０が保有している弾性により、吸入流路１４４の壁と同じ形状に復帰し、吸入流路１４４を通過する空気を偏向させることはない。アクチュエータが図２９に示す膜偏向位置に移動すると、膜２１０は、上で指摘したように、吸入流路１４４内に偏向する。
【００５８】
同様に、必要に応じて、頂点２２０を有する類似アクチュエータ２１８を取り付け、第２の可撓性膜２１２を駆動することができる。回動可能なアクチュエータ２１４及び２１８のいずれか一方を選択的に回転させる（又は両方とも回転させない）ことにより、圧縮機の入口に対する事前旋回流を、正、中立又は負のいずれかの方向に発生させることができる。また、図２９及び３０から分かるように、膜２１０又は２１２のいずれかが吸入流路１４４内に偏向すると、膜２１０及び２１２の下流側部分２２２及び２２４は、遠心圧縮機１４０の入口１４８に隣接して事前旋回流を導く事前旋回チャンバ２２６部分を形成する助けを行う。つまり、膜２１０及び２１２の下流側部分２２２及び２２４は、膜２１０及び２１２によって形成される偏向板の背面の不動域になることになる空間を遮断している。
【００５９】
図３１、３２及び３３には、吸入流路１４４に使用されるアクチュエータ及び偏向板の更に他の形態が示されている。アクチュエータ及び偏向装置のこの形態では、上側の変形可能プレート２２８が吸入流路１４４の内壁に固着され、その非偏向位置では、吸入流路内の空気の流れの中には伸びていない。下側プレート２３０は、ヒンジ２３２によって上側の変形可能プレート２２８に接続されている。下側プレート２３０の下端は、吸入流路１４４の壁のスロット２３６に収まっているピン２３４によって吸入流路１４４の壁に滑り可能に支持されている。図２７及び２８に示す円弧状偏向アクチュエータ１９８と類似した円弧状偏向アクチュエータ２３８が吸入流路１４４の外側に配置されており、ヒンジ２３２と接触するべく、吸入流路１４４の壁を貫通して伸びることができる。アクチュエータ１９８に使用されている機構と類似の機構を使用して、アクチュエータを吸入流路１４４内に回転させると、プレート２２８が吸入流路１４４内に偏向し、それにより吸入流路を通過する空気が偏向される。図３２に最も良く示されるように、上側プレート２２８が吸入流路１４４内に偏向すると、下側プレート２３０の上端がヒンジ２３２の周りに回転し、また、スロット２３６中のピン２３４の係合によってスロット２３６に沿って案内されている下側プレート２３０の下端が、吸入流路１４４の壁に沿って上方へ移動する。この構造によれば、上側プレート２２８が吸入流路１４４内の空気偏向位置にある場合、下側プレート２３０が、遠心圧縮機１４０の圧縮機の入口１４８に隣接して事前旋回チャンバ２４０が形成されるのを補助している。つまり、下側プレート２３０は、偏向したプレート２２８の背面で不動域になりかつ事前旋回チャンバ２４０内の滑らかな事前旋回流を崩壊させることになる空間を遮断することによって、事前旋回チャンバ２４０内における滑らかな事前旋回循環の発生を補助している。
【００６０】
最後に説明した上記アクチュエータ及び偏向装置の好ましい形態では、第２のセットの上側プレート２４２及び下側プレート２４４が、吸入流路１４４の反対側に配置されている。上側プレート２４２及び下側プレート２４４は、ヒンジ２４６によって接続され、下側プレートの下端は、スロット２５０に収まっているピン２４８によって吸入流路１４４の壁に滑り可能に支持されている。第２の上側プレート２４２を吸入流路１４４内に偏向させるために、円弧状アクチュエータ２５２がヒンジ２４６を支えるべく配置されている。この第２のセットの上側及び下側プレート２４２、２４４及びそれらの円弧状アクチュエータ２５２は、変形可能プレート２２８及び下側プレート２３０に関連して上で説明した方式と同じ方式で機能している。つまり、図３３に示すように、アクチュエータ２３８が吸入流路１４４から後退し、第２のアクチュエータ２５２が吸入流路１４４内に回転すると、図３２に示すように第１のアクチュエータ２３８のみが移動した場合に形成される方向とは逆の方向に事前旋回を形成するべく空気が偏向される。
【００６１】
図３４、３５及び３６に示す本発明の更に他の実施形態では、圧縮機の入口２５６に導かれている吸入流路２５４は、ディバイダ壁２５８を備えており、圧縮機の入口２５６に偏心して配置されている。図３４に示す事例では、偏心した入口流路２５４は、進路を変更させるいかなるベーンにも妨害されていない入口流路２５４を通して空気が受け取られた場合に、その空気が反時計方向の渦を形成するように配置されている。図に示す実施例では、圧縮機羽根車２６０が図３４から見て時計方向に回転するため、この渦は負の事前旋回渦である。流入する空気は十分に管理されていないため、この反時計方向の渦により、比較的微弱な負の事前旋回が発生されるが、この事前旋回は、妨害されることなく入口流路２５４を通って流れるという利点を有しており、また、上で考察したように、比較的微弱な事前旋回は、高速、高流量状態における受入れが可能である。
【００６２】
図２５及び２６に示す実施形態の場合と同様、本発明によるこの実施形態も、圧縮機羽根車２６０の中心から最も離れた吸入流路２５４の壁に沿った単一の変形可能ベーン２６２を備えている。図３４に示すように、単一の変形可能ベーン２６２が非偏向位置にある場合、供給空気は、上で説明したように、渦すなわち負の事前旋回を形成する。同じく図２５及び２６に示す実施形態に示すように、この実施形態も、圧縮機羽根車２６０と同心のＣ形案内凹所２６６を通して移動するＣ形アクチュエータ２６４を有している。図３５に示すように、単一の変形可能ベーン２６２がある程度偏向すると、渦巻事前旋回が実施的に抑制され、圧縮機の入口２５６に対するあらゆる事前旋回が除去される。図３６に示すように、単一の変形可能ベーン２６２が更に偏向すると、流入する空気に対する強力な事前旋回運動、この実施例では正の事前旋回が、その前の非偏向渦巻の方向とは逆方向に発生する。
【００６３】
図１に示すように、タブ５２は、吸入流路３４の外側シェル５０の凹所すなわち溝に挿入されている。また、事前旋回発生組立体２６を容易に、かつ、経済的に組み立てるべく、この外側シェル５０、事前旋回発生ベーン４６及び中央軸カウリング４８を単一のベーンキャリア組立体３２として形成することができることについても説明した通りである。図３７は、この概念の好ましい実現化を示したものである。
【００６４】
この目的を達成するために、同じく前縁のタブ５２が挿入される上述の溝に挿入するべき外側固定リング２６５（及び、必要に応じて付加タブ５２）を設けることができる。ベーンの半径方向内側の面には、内側タブ２６７を介してベーン４６に接続された内側固定リング２６６が存在している（図３９に示す拡大スケールでは、その外周が一点鎖線で示されている）。同様のタブが図１に示され、中央軸カウリング４８の凹所すなわち溝と係合している。図３７に示す実施形態によれば、中央軸カウリング４８のこの溝は、少なくとも内側固定リング２６６を受け入れ、必要に応じて取り付けた内側タブ２６７を受け入れている。相互接続部分２６９は、曲げを容易にするべく、内側タブ２６７と内側固定リング２６６を相互接続していることが適切である。
【００６５】
外側固定リング２６５を保持し、かつ、心出し溝に挿入する方法以外の他の方法で外側固定リング２６５を心出しすることが望ましい場合は、外側固定リングの孔２７０を貫通するねじ又はボルトによって、外側シェル５０、たとえば外側シェル５０の半径方向のスロット内に外側固定リング２６５を固定することができる。代わりに、好ましくはないが、孔２７０の代わりにボルトを設け、外側シェル５０の対応する孔に挿入することも可能である。また、図３７に示すように、孔２７０は、外側固定リング２６５の内向き拡張タブ２７１中に形成されているが、原理的には、このような内向き拡張タブ２７１を設けることなく、これらの孔を外側固定リング２６５に直接形成することが可能である。しかしながら、後者の場合、固定リング２６５の強度が減少するため、内向き拡張タブ２７１を設けることが好ましい。また、本発明は、内向き拡張タブ２７１に限らず、固定リング２６５の外側に突出したタブを使用することも可能であるが、スクラップが減少し、また、１ユニット３２’に必要な材料の量が減少するため、内向き拡張タブを使用することが好ましい。原理的には、孔２７０は、外側シェル５０の対応する軸方向突出部と協働するくぼみ或いは他の凹所に置き換えることができる。いずれの場合においても、このような軸方向の凹所及び突出部が、回転しようとするあらゆる傾向に対して固定リング２６５を固定している。
【００６６】
既に言及したように、孔２７０を使用して、ベーンを固着するためのボルトを受けることができる。これには、固定リング２６５を固着するためのねじ付き中ぐりを設け、かつ、それらにボルトをねじ込むための若干の労力が必要である。固定リング２６５を、たとえばシェル５０に挿入した後、プラスチック材をその周囲に注入することによって簡単に成形することができる場合、このねじ付き中ぐりの提供及びボルトのねじ込みは、少ない労力で達成することができる。その場合、プラスチック材を確実に注入し、それにより、より良好で、かつ、確実な相互接続を得ることができるため、孔２７０ばかりでなく、タブ５２中の孔５２’が適している。同様に、タブ２６７も孔２７２を備えている（図３９）。
【００６７】
図３７ないし図３９による構造の利点は、ベーン４６、それらの内側及び外側タブ５２、２６７、及び外側及び内側固定リング２６５、２６６（少なくともそのうちの１つ）を単一組立体３２’として一体形成することができることである。レーザ切断（好ましくは）及び／又は費用対効果の高い製造方法が保証される押抜きのいずれかによって製造することができる。図３７に示すように、半径方向外側タブ５２は、外側固定リング２６５に対するベーン４６の可撓性性を確実に強化する、概ねＬ形の相互接続部分２６８を介して外側固定リング２６５に取り付けられていることが好ましい。様々な材料を使用して、たとえば組立体３２’を製造することができるが、金属薄板製であることが好ましい。しかし、外側固定リング２６５及び内側固定リング２６６のうちの少なくとも一方をプラスチック材で形成することも可能であり、また、タブを鋳造し、或いはこのプラスチック材中に相互接続させることも可能である。しかし、好ましい実施形態では、図３７に示す部品はすべて金属薄板製である。
【００６８】
図３７に示す平らな組立体３２’が製造されると、容易にベーンの後縁を曲げることができる。ベーンの後縁は、図３７の平面外で、かつ、図３８に示すように後方に位置する後端タブ６４を備えている。この図から、曲げを容易にしているＬ形相互接続部分２６８の機能を明確に理解することができる。したがって、一般的には必要ではないが、内側タブ２６７と内側固定リング２６６を接続するべく、同様の相互接続部分を設けることができることについても理解されよう。図３７に示すように、相互接続部分すなわちウェブ２６８及び２６９は、タブ５２及び２６７より小さくなっている。別法として、固定要素を単に半径方向に伸びている相互接続部分２６８又は２６９で構成し、外側固定リング２６５及び／又は内側固定リング２６６を必要とすることなく、外側シェル５０及び／又はカウリング４８に直接接続する（たとえば、これらの部分を対応する孔に挿入する）ことができる。しかし、固定リングを使用することにより、構造をより安定させることができることは、当分野の技術者には明らかであろう。
【００６９】
以上の説明から、本発明が、薄板材、好ましくは金属薄板からのレーザ切断及び／又は打抜きによって、少なくとも１つの相互接続リング２６５及び／又は２６６と共に事前旋回発生ベーン４６の輪郭を切断するステップと、好ましくは上で言及した方法及び詳細を使用して、切断したシート材の平面外にベーン４６を実質的に曲げるステップとを含んだ、事前旋回構造を製造するための方法にも関していることは明らかである。
【００７０】
本発明による装置を使用することにより、エンジンの動作要求に応じて、正又は負の事前旋回或いは非事前旋回を発生させるための、遠心圧縮機への供給空気の流れを完全に制御することができる極めて単純かつ軽量の機構が提供される。この機構は、最小数の可動部品を使用して達成されており、本発明による事前旋回発生装置を、製造が安価で、信頼性が高く、かつ、動作上の耐久性に優れたものにしている。また、本発明が、上述のレーザ切断及び／又は押抜きによる事前旋回構造の成形方法を包含していることも明らかである。
【００７１】
当分野の技術者には、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、様々な改変及び変更を加えることが可能である。したがって、図示した本発明の実施形態が単に説明用の例示に過ぎないことを理解すべきであり、また、それらが特許請求の範囲の各請求項の中で定義されている本発明を制限するものとして解釈してはならない。
【００７２】
本発明を説明するべく本明細書で使用されている用語には、それらの用語によって一般的に定義される意味のみならず、一般的に定義されている意味の範囲を超えた専用の定義、構造、材料或いは作用が包含されているものとして理解すべきである。したがって、特許請求の範囲の各請求項の用語或いは構成要素の定義は、本明細書においては、示されている文字通りの構成要素の組合せのみならず、実質的に同じ結果を得るべく実質的に同じ機能を実質的に同じ方法で実行するためのすべての等価構造、材料或いは作用を包含するべく定義されている。
【００７３】
例えば、固定事前旋回構造の代わりに、回転事前旋回構造などの可動事前旋回構造を使用することができる。このような可動事前旋回構造は、互いにねじ止めされた２つに分かれた個別のカウリングを備えており、一方のカウリング部品にはベーンの後端部が取り付けられている。したがって、カウリング４８と共にベーン４６を回転させることができる（たとえば、空気流の影響下において）が、２つの部品のうちのいずれか一方にブレーキがかかると、２つの部品が互いにねじ込まれ、或いは互いのねじが緩むことになり、このようにベーンの位置を調整する。可動表面がウォータジェットを間欠的に妨害する芝生灌漑機と類似した方法で代替可動構造を形成することができる。
【００７４】
特許請求の範囲に記載された構成要素の等価物以外に、当分野の技術者に現在分かっている明確な代用物、或いは追って分かることになる代用物についても、定義済みエレメントの範疇に帰するものとして定義されている。たとえば、一般的には好ましい方法ではないが、ベーンの後縁を固定する一方で、前縁を変位させかつ回動させることが意図されている。
【００７５】
したがって、特許請求の範囲の各請求項は、とりわけ図に示し、かつ、上で説明した内容、概念的等価物、明確な代用物、及び本発明の基本的な着想が組み込まれたものが包含されているものとして理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】ターボチャージャの遠心圧縮機と共に示す、断面で取った本発明による事前旋回発生装置の正面図である。
【図２】非偏向位置にある事前旋回発生ベーンを示す、図１の事前旋回発生装置の左側面図である。
【図３】偏向位置にある事前旋回発生ベーンを示す、図２と同様の左側面図である。
【図４】本発明に使用される代替ベーンの正面図である。
【図５】環状駆動リングのスロットとの関係を示す、一部断面で取った図４の代替ベーンの左側面図である。
【図６】本発明に使用される更に他の代替ベーンの正面図である。
【図７】環状駆動リングのスロットとの関係を示す、一部断面で取った図６の代替ベーンの左側面図である。
【図８】図６のベーンのフィーチャを示す、図６の線８−８に沿って取った図である。
【図９】本発明に使用される更に他の代替ベーンの正面図である。
【図１０】図９のベーンのフィーチャを示す、図９の線１０−１０に沿って取った断面図である。
【図１１】本発明に使用される更に他の代替ベーンの正面図である。
【図１２】環状駆動リングから伸びたフォークとの関係を示す、図１１の線１２−１２に沿って取った図１１の代替ベーンを示す図である。
【図１３】図１１及び１２のベーン及び駆動手段のフィーチャを示す、図１２の線１３−１３に沿って取った図である。
【図１４】断面で取った本発明による事前旋回発生装置の代替実施形態の正面図である。
【図１５】非偏向位置にある事前旋回発生ベーンを示す、図１４の事前旋回発生装置の左側面図である。
【図１６】第１の方向に偏向した事前旋回発生ベーンを示す、断面で取った図１４の事前旋回発生装置の正面図である。
【図１７】第１の方向に偏向した事前旋回発生ベーンを示す、図１６の事前旋回発生装置の左側面図である。
【図１８】逆方向の第２の方向に偏向した事前旋回発生ベーンを示す、断面で取った図１４の事前旋回発生装置の正面図である。
【図１９】第２の方向に偏向した事前旋回発生ベーンを示す、図１８の事前旋回発生装置の左側面図である。
【図２０】ターボチャージャ圧縮機と共に示す、断面で取った本発明による他の代替実施形態の正面図である。
【図２１】非偏向位置にある事前旋回発生ベーンを示す、断面で取った図２０の事前旋回発生装置の左側面図である。
【図２２】偏向位置にある第１のベーンを示す、図２１の事前旋回発生装置の左側面図である。
【図２３】偏向位置にある第２のベーンを示す、図２１の事前旋回発生装置の左側面図である。
【図２４】図２１、２２及び２３の実施形態に示す偏向アクチュエータの斜視図である。
【図２５】非偏向位置にある事前旋回発生ベーンを示す、断面で取った、単一事前旋回発生ベーンのみを有する図２１の事前旋回発生装置の左側面図である。
【図２６】偏向位置にある事前旋回発生ベーンを示す、断面で取った図２５の左側面図である。
【図２７】非偏向位置にある代替偏向ベーン及びアクチュエータを示す、図２１及び２５の事前旋回発生装置の吸入流路の部分断面図である。
【図２８】偏向位置にある偏向ベーンを示す図２７の部分断面図である。
【図２９】第１のベーンが偏向位置にあり、第２のベーンが非偏向位置にある一対の代替偏向ベーン及びアクチュエータを示す、図２７の吸入流路の部分断面図である。
【図３０】非偏向位置にある第１のベーン及び偏向位置にある第２のベーンを示す図２９の部分断面図である。
【図３１】両方のベーンが非偏向位置にある他の対の代替偏向ベーン及びアクチュエータを示す、図２７の吸入流路の部分断面図である。
【図３２】偏向位置にある第１のベーン及び非偏向位置にある第２のベーンを示す図３１の部分断面図である。
【図３３】非偏向位置にある第１のベーン及び偏向位置にある第２のベーンを示す図３１の部分断面図である。
【図３４】単一変形可能偏向板が非偏向位置にある、断面で取った、圧縮機への吸入流路が圧縮機の入口の中心を外れた本発明による他の実施形態の左側面図である。
【図３５】偏向板がある程度偏向した位置にある、断面で取った図３４の左側面図である。
【図３６】偏向板が完全に偏向した位置にある、断面で取った図３４の左側面図である。
【図３７】レーザ切断及び／又は押抜きによる製造後に周囲の内側及び外側固定リングと共に一体形成されたベーンを示す図である。
【図３８】図３７の平面に対して約９０°曲げた後のベーンを、図３７の矢印ＸＸＸＶＩＩＩの方向から見た平面図である。
【図３９】図３７のＸＸＸＩＸ部分の詳細を示す極端に拡大した図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０  ターボチャージャ圧縮機組立体      １２  圧縮機ボディ
１４、１４２、２６０  圧縮機羽根車      １６  中央回転軸
１８、１４８、２５６  圧縮機の入口        ２０  インペラ
２２  円周出口流路                        ２４、１５８  圧縮機出口
２６  事前旋回発生組立体                  ２８  事前旋回組立体ハウジング
３０  環状回転（可能）リング              ３２  ベーンキャリア組立体
３２’  ユニット（組立体）
３４、１４４、２５４  吸入流路（入口流路）
３６  外側ハウジング部分                  ３８  内側部分
４０、４２、４４、１５２、１５６  留め具
４６、８０、８４、９２  事前旋回発生ベーン
４８、１３０  中央軸カウリング（中央カウリング）
５０、１２８  外側シェル
５２、６４、９０、９４、１００、１３２  タブ
５２’、２７２  孔                        ５４  事前旋回発生ベーンの外側縁
５６  環状回転リングの内側表面            ５８  内側縁
６０  事前旋回発生ベーンの前縁            ６２  事前旋回発生ベーンの後縁
６６、２３６、２５０  スロット
６８  事前旋回発生ベーンの分厚くなった部分
７０  半球形ベアリング                    ７２  ベベルピニオンギヤ
７４  ベベルギヤ部分                      ７６、２０６  軸
７８  アーム                              ８２  補強部分
８６  ひだ付き部分                        ８８  支持部分
９６  円弧状くぼみ                        １０２、１２０  ベーン
１０４  ベーンの外側縁                    １０６  タブの内側に面した表面
１０８  事前旋回組立体                    １１０  事前旋回ハウジング
１１２  ベーンキャリア                    １１４  ピニオンギヤ
１１５  ラックギヤ                        １１６  溝
１１８  事前旋回ハウジングの内側表面      １２２  取り付け部分
１２４  外側ハウジング部分                １２６  内側部分
１３４  モータ                            １３６  モータ取付けブラケット
１３８  駆動軸                          １４０  遠心圧縮機
１４６  吸入流路の一部
１５０、１６０、１９０、１９６、２２８  変形可能プレート
１５４、２５８  分割ダ壁                １６２、２６４  Ｃ形アクチュエータ
１６４、２６６  Ｃ形案内凹所（流路）    １６６、１６８  変形可能プレートの後縁
１７０  Ｃ形アクチュエータの内側表面    １７２  円形チャンバ
１７４、１７６、２０８  三角形領域（不動帯）
１７８  アクチュエータを回転させるための軸
１８０  ベースプレート                  １８２  アクチュエータブレード
１８４、１８６  幅広駆動縁              １８８  事前旋回発生装置
１９２  修正Ｃ形アクチュエータ          １９４  案内凹所
１９８、２３８  円弧状偏向アクチュエータ
２００  開口                            ２０２  変形可能プレートの後縁
２０４  揺動アーム                      ２１０、２１２  可撓性膜
２１４、２１８  ピボット可能アクチュエータ
２１６、２２０  頂点                    ２２２、２２４  可撓性膜の下流側部分
２２６、２４０  事前旋回チャンバ        ２３０、２４４  下側プレート
２３２、２４６  ヒンジ                  ２３４、２４８  ピン
２４２  上側プレート                    ２５２  円弧状アクチュエータ
２６２  単一変形可能ベーン
２６５  外側固定リング（相互接続リング）
２６６  内側固定リング（相互接続リング）
２６７  内側タブ                        ２６８、２６９  相互接続部分（ウェブ）
２７０  外側固定リングの孔              ２７１  内向き拡張タブ
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【外国語明細書】
2004162716000001.pdf