(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変構造ターボチャージャであって、
軸受アセンブリ（７４）を保持する中心穴を有するセンターハウジング（１８）と、
前記センターハウジング（１８）内に延長しているシャフトに取り付けられ、軸受アセンブリ（７４）によって支持されたタービンホイール（３０）と、
前記シャフトの前記タービンホイールに対して遠位に取り付けられた圧縮機インペラ（８６）と、
内側ノズル壁を含むベース（３８）および該ベース（３８）に取り付けられたインサート（６４）を有するカートリッジ（３４）と、
エアインレットおよび圧縮空気出口を有すると共に、前記カートリッジの反対側で前記センターハウジング（１８）に取り付けられ、前記圧縮機インペラ（８６）を包囲している圧縮機ハウジング（１０）と、
排気ガス用入口および出口を有するエキゾーストハウジング（２４）とを含み、
前記インサート（６４）は、内側ノズル壁と離間しているノズル（７２）の外側壁および、前記タービンホイールにほぼ合致する空力学的輪郭を備える排気出口を有しており、前記カートリッジ（３４）は、前記ベース（３８）と前記インサート（６４）とが前記内側および外側ノズル壁の間に複数のベーン（３６）が入る間隔を置いて保持され、前記複数のベーン（３６）は前記ベース（３８）に取り付けられ、前記ベーンを回転させる手段をさらに備えており、
前記カートリッジ（３４）は、前記インサート（６４）を通じて前記センターハウジング（１８）に保持されており、前記エキゾーストハウジング（２４）は前記センターハウジング（１８）から前記カートリッジ（３４）のインサート（６４）の外側に取り付けられている、可変構造ターボチャージャ。
【請求項２】
前記ベーン（３６）を回転させる手段は、
各前記ベーン（３６）の第１の表面から内側ノズル壁にほぼ垂直に延出して内側ノズル壁の周方向に離間した開口に受け入れられている回転ポスト（４０）と、
前記ポスト（４０）から延出している作動アーム（４４）と、
前記センターハウジング（１８）と前記ベース（３８）との中間にあり、前記ベーン（３６）と数が等しい複数の凹部（４６）を有して、前記凹部（４６）で前記作動アーム（４４）を受けており、さらにスロット（５６）を有するユニゾンリング（４８）と、
前記スロット（５６）と係合するレバーアーム（５２）を有し、第１の位置から第２の位置に連続的に移動可能で前記レバーアーム（５２）に直角の力を生じさせ、前記スロット（５６）に直角の力を与えて前記ユニゾンリング（４８）の回転運動を促し、前記ユニゾンリング（４８）の回転運動は前記作動アーム（４４）を前記凹部（４６）に関し回転させるクランク（５０）と、
前記クランク（５０）を移動させる手段とを含むことを特徴とする、請求項１記載の可変構造ターボチャージャ。
【請求項３】
前記エキゾーストハウジング（２４）はシートメタルで形成されていることを特徴とする、請求項１記載の可変構造ターボチャージャ。
【請求項４】
前記インサート（６４）が、前記カートリッジ（３４）に前記エキゾーストハウジング（２４）を固定する手段（２６）とは異なる手段（６６，６８）によって、前記センターハウジング（１８）に固定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の可変構造ターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、可変タービン入口構造（ジオメトリ）を有するターボチャージャの分野に関する。より詳細には、本発明は、タービンハウジングと独立した可変入口ベーン支持のための構造装置を提供する。
【０００２】
ターボチャージャにおいては、効率または動作範囲を改善するためにタービンへの排気ガスの流れを制御することが多くの場合望ましい。可変ノズルの様々な構成が、排気ガスの流れを制御するために使用されている。タービン入口のまわりに環状に配置され、ベーン間の通路ののど面積を変更するように共通に制御される複数のピボッティングベーンは、従来のターボチャージャにおいて首尾よく使用されてきた方式である。可変ノズルを具体化するこの方法への様々なアプローチは、「可変ノズルタービンのための作動システム（Actuation System for Variable Nozzle Turbine）」と題するスウィハート（Ｓｗｉｈａｒｔ）らの米国特許第４，６７９，９８４号および、本出願と共通の譲受人を有する「可変ノズルターボチャージャのピボッティングベーン作動機構のためのサスペンション（Suspension for the Pivoting Vane Actuation Mechanism of a Variable Nozzle Turbocharger）」と題するフルーリー（Ｆｌｅｕｒｙ）らの米国特許第４，８０４，３１６号に開示されている。
【０００３】
多翼可変ノズルターボチャージャはターボチャージャの全効率および能力を著しく増大させたが、ベーンの支持および作動構造の複雑さは、製造コストを増大させ、時として保守の問題をもたらした。さらに、タービンハウジングとのベーン支持構造の結合は、タービンハウジングの設計および構造上の融通性を制限する。タービンハウジングは、自動車用途における排出システム性能に影響し得る著しい熱負荷である。さらに、排気マニホルドへのタービンハウジングの統合は、自動車ターボチャージャの取付について部品数および複雑さの低減を付与することができる。従って、作動システムを改善して信頼性を増大させ、それらを使用するターボチャージャの製造コストを低減するために、タービンハウジングと独立した可変ノズル構造支持装置を提供することが望ましい。
【０００４】
本発明を使用する可変構造ターボチャージャは、第１の端に取り付けられたタービンホイールおよび第２の端に取り付けられた圧縮機インペラとともにシャフトを支持する軸受アセンブリを保持するために中心穴を有するセンターハウジングを備える。インペラを包囲する圧縮機ハウジングは、センターハウジングに取り付けられ、エアインレットおよび圧縮空気出口を備える。
【０００５】
ベースおよびインサートを有するカートリッジが、圧縮機ハウジングに対抗してセンターハウジングに取り付けられている。カートリッジは、ベースおよびインサートを備える。排気入口ノズルおよびノズルを相互に形成しているベースおよびインサートは、タービンホイールと合致している空力学的輪郭を有する排気出口を備える。
【０００６】
内側ノズル壁とほぼ垂直に第１の表面から延出する回転ポストを有する複数のベーンは、可変ノズルを付与する。ポストは、内側ノズル壁のベースの周方向に離間した開口に受け入れられている。ポストは、センターハウジングとベースとの間に係合しているユニゾンリングの凹部に係合するために延在する作動アームを有する。
【０００７】
ユニゾンリングの作動は、ユニゾンリングのスロットと係合する作動アームを有するクランクによって行われる。クランクは、第１の位置から第２の位置に連続的に移動可能であり、レバーアームに径方向スロットに直角の力を生じさせ、径方向スロットに直角の力を与えてユニゾンリングの回転運動を促す。ユニゾンリングの回転運動はベーンアームにベーンを回転させる。
【０００８】
シートメタルエキゾーストハウジングが、センターハウジングのカートリッジに取り付けられており、ノズルへの排気ガスの入口を与える。
【０００９】
本発明の詳細および特徴は、詳細な説明および図面によってより明白に理解されるであろう。
【００１０】
図面について説明すれば、図１に示された本発明の実施形態は、ボルト１６によって固定された２個以上のクランプ１４を用いてバックプレート１２に結合されている圧縮機ハウジング１０を含む。バックプレートは、複数のボルト２０およびシールリング２２によりセンターハウジング１８に取り付けられている。図示した実施形態の場合、シートメタルエキゾーストハウジング２４は、ボルト２８により固定されたバンド２６を用いてセンターハウジングに結合されている。ターボチャージャに供給する排気ガスまたは他の高エネルギーガスは、入口３２を通じてエキゾーストハウジングに入る。
【００１１】
図２ａ、２ｂ、３および４において最善に示すように、全体として３４で指示されたカートリッジが、センターハウジングに取り付けられている。タービンホイール／シャフトアセンブリ３０が軸受によって保持され、タービンホイールはカートリッジ内で自在に取り付けられている。複数のベーン３６がカートリッジベース３８に取り付けられている。ベーンは、内側入口ノズル壁を形成するベースの表面４３の穴４２にベーンから延長しているポスト４０を支軸に回転する。作動アーム４４は、ベーンポストから拡張し、ユニゾンリング４８の凹部４６と係合する。アクチュエータクランク５０は、ピン５４を保持するレバーアーム５２の第１の端で終端して、リングの回転のためにユニゾンリングのスロット５６と係合する。クランクは、アクチュエータによる係合のために外部アーム６２で終端するブッシュ６０を通ってセンターハウジングのボス５８から延出する。
【００１２】
図２ａ、２ｂおよび３において最善に示されたインサート６４は、穴６８で受けられたボルト６６によってセンターハウジングに取り付けられている。支柱７０はベースを保持し、センターハウジングで受けられているスペーサピン３９（図１に最善に示す）にベースを押し付けている。インサートの円周まわりに拡張するリム７１もまた、Ｖバンドクランプによって係合する。インサートは、ベーンにごく接近してノズル７２の外壁と一体となっている。さらに、インサートは、タービンの排気ガス出口７３に、タービンホイールのブレードに合致している空力学的輪郭を付与する。インサートおよびベースは、取り付けられたベーンおよび作動要素とともに、カートリッジを形成し、カートリッジはセンターハウジングおよびエキゾーストハウジングの両方から分離されており、それらの２つの構成要素間に取り付けられている。本発明のカートリッジの使用により、図面の実施形態に図示されたように、シートメタルエキゾーストハウジングのような改良を助成する従来技術の設計に優り、エキゾーストハウジングが簡素化され得る。
【００１３】
図１に戻って、２つの軸受７４および軸受スペーサ７６を有する軸受システムまたは、代替実施形態における単体軸受は、センターハウジング７８の中心穴でシャフト／ホイールアセンブリを支持する。シャフトはさらに、センターハウジングと圧縮機バックプレートとの間に保持された支持軸受８２と係合する支持カラー８０内に延長している。ピストンリング８４が、バックプレートのシャフト穴とともに支持カラーを封止している。圧縮機インペラ８６はシャフト／ホイールアセンブリに取り付けられている。
【００１４】
以上、特許法が要求するところに従って本発明を十分に説明したが、当業者は、ここに開示した特定の実施形態の修正および変更を確認することができるであろう。そのような修正および変更は、請求の範囲に規定される本発明の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を使用しているターボチャージャの実施形態の立面図である。
【図２ａ】  軸受システムによって支持されたタービンシャフトホイールアセンブリとともに、エキゾーストハウジング、センターハウジングおよびカートリッジアセンブリの細部を示す中心線に関する半部の側断面立面図である。
【図２ｂ】  カートリッジの付加的な細部を示すために図２ａから軸転した平面における半部の側断面立面図である。
【図３】  エキゾーストハウジングを部分的に取り去った本発明に従った実施形態を示すセンターハウジングおよびカートリッジアセンブリの絵画図である。
【図４】  可変ジオメトリノズルベーンを明らかにするためにインサートを断面にしたセンターハウジングおよびカートリッジアセンブリの第２の図である。
【図５】  ユニゾンリングおよびベーンクランクアセンブリが部分的に示された可変ジオメトリベーンアームの底面絵画図である。
【図１】
0004846961.tif 000002
【図２ａ】
0004846961.tif 000003
【図２ｂ】
0004846961.tif 000004
【図３】
0004846961.tif 000005
【図４】
0004846961.tif 000006
【図５】
0004846961.tif 000007