(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関との使用のためのターボチャージャであって、前記ターボチャージャは、
差動デバイスであって、前記差動デバイスは、
無段変速トランスミッションと駆動係合しているキャリア部分であって、前記無段変速トランスミッションは、前記内燃機関と駆動係合している、キャリア部分と、
第１の複数の磁石を有する第１のサイドギヤと、
第２の複数の磁石を有する第２のサイドギヤと
を有する、差動デバイスと、
前記差動デバイスの前記第１のサイドギヤと駆動係合しているコンプレッサ部分であって、複数の磁石を有するコンプレッサ部分と、
前記差動デバイスの前記第２のサイドギヤと駆動係合しているタービン部分であって、複数の磁石を有するタービン部分と
を備え、
前記コンプレッサ部分は、前記第１のサイドギヤと磁気駆動係合し、前記タービン部分は、前記第２のサイドギヤと磁気駆動係合している、ターボチャージャ。
【請求項２】
前記コンプレッサ部分と前記第１のサイドギヤとは、第１の磁気駆動比率調節デバイスを形成し、前記タービン部分と前記第２のサイドギヤとは、第２の磁気駆動比率調節デバイスを形成する、請求項１に記載の内燃機関との使用のためのターボチャージャ。
【請求項３】
内燃機関との使用のためのターボチャージャであって、前記ターボチャージャは、
差動デバイスであって、前記差動デバイスは、
無段変速トランスミッションと駆動係合しているキャリア部分であって、前記無段変速トランスミッションは、前記内燃機関と駆動係合している、キャリア部分と、
第１の複数の磁石を有する第１のサイドギヤと、
第２の複数の磁石を有する第２のサイドギヤと
を有する、差動デバイスと、
前記差動デバイスの前記第１のサイドギヤと駆動係合しているコンプレッサ部分と、
前記差動デバイスの前記第２のサイドギヤと駆動係合しているタービン部分と、
複数の磁石を含む複数のスパイダギヤと
を備え、前記複数のスパイダギヤは、前記第１のサイドギヤおよび前記第２のサイドギヤと磁気駆動係合している、ターボチャージャ。
【請求項４】
少なくとも１つの中間鉄部材をさらに備え、前記中間鉄部材は、前記複数のスパイダギヤと前記第１のサイドギヤおよび前記第２のサイドギヤのうちの一方との間に配置されている、請求項３に記載の内燃機関との使用のためのターボチャージャ。
【請求項５】
比率調節デバイスをさらに備え、前記比率調節デバイスは、前記差動デバイスおよび前記無段変速トランスミッションと駆動係合している、請求項１または３に記載の内燃機関との使用のためのターボチャージャ。
【請求項６】
複数のスパイダギヤをさらに備え、前記複数のスパイダギヤは、前記差動デバイスの前記第１のサイドギヤおよび前記第２のサイドギヤと駆動係合している、請求項１に記載の内燃機関との使用のためのターボチャージャ。
【請求項７】
差動筐体をさらに備え、前記差動デバイスの前記第１のサイドギヤおよび前記第２のサイドギヤは、前記差動筐体内に配置され、前記差動筐体は、前記無段変速トランスミッションと駆動係合している、請求項１または３に記載の内燃機関との使用のためのターボチャージャ。
【請求項８】
出力シャフトをさらに備え、前記出力シャフトは、前記差動デバイスおよび前記無段変速トランスミッションと駆動係合している、請求項１または３に記載の内燃機関との使用のためのターボチャージャ。
【請求項９】
前記出力シャフトは、前記コンプレッサ部分および前記タービン部分の一方を通過する、請求項８に記載の内燃機関との使用のためのターボチャージャ。
【請求項１０】
内燃機関との使用のためのターボチャージャであって、前記ターボチャージャは、
キャリア部分を有する差動デバイスと、
前記差動デバイスの第１の部分と駆動係合しているコンプレッサ部分と、
前記差動デバイスの第２の部分と駆動係合しているタービン部分と、
比率調節デバイスと
を備え、
前記差動デバイスの前記キャリア部分は、無段変速トランスミッションと駆動係合し、前記無段変速トランスミッションは、前記内燃機関と駆動係合し、前記比率調節デバイスは、前記コンプレッサ部分および前記差動デバイスの前記第１の部分、および前記タービン部分および前記差動デバイスの前記第２の部分のうちの少なくとも１つと駆動係合している、ターボチャージャ。
【請求項１１】
内燃機関との使用のためのターボチャージャであって、前記ターボチャージャは、
キャリア部分を有する差動デバイスと、
前記差動デバイスの第１の部分と駆動係合しているコンプレッサ部分と、
前記差動デバイスの第２の部分と駆動係合しているタービン部分と、
前記差動デバイスの前記キャリア部分および第１の比率調節デバイスと駆動係合している出力シャフトと、
第２の比率調節デバイスと
を備え、
前記第１の比率調節デバイスは、無段変速トランスミッションとさらに係合し、前記無段変速トランスミッションは、前記内燃機関と駆動係合しており、前記第２の比率調節デバイスは、前記コンプレッサ部分および前記差動デバイスの前記第１の部分、および前記タービン部分および前記差動デバイスの前記第２の部分のうちの少なくとも１つと駆動係合している、ターボチャージャ。
【請求項１２】
前記差動デバイスの前記第１の部分は、複数の磁石を備え、前記差動デバイスの前記第２の部分は、複数の磁石を備えている、請求項１１に記載の内燃機関との使用のためのターボチャージャ。
【請求項１３】
複数のボールをさらに備え、前記差動デバイスの前記第１の部分は、第１の駆動リングであり、前記差動デバイスの前記第２の部分は、第２の駆動リングであり、前記複数のボールは、前記差動デバイスの前記第１の駆動リングおよび前記第２の駆動リングと駆動係合している、請求項１１に記載の内燃機関との使用のためのターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（優先権の主張）
本願は、米国仮出願第６１／７６２，３７９号（２０１３年２月８日出願）に対する優先権の利益を主張し、上記出願は、その全体が参照により本明細書に引用される。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、エネルギー回収システムに関し、より具体的には、内燃機関とともに使用される廃熱回収システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来の往復運動ピストン機関では、周囲空気が、典型的には、ピストンの吸気（または、吸入）ストロークの間、機関シリンダの内側に引き込まれる。シリンダ容積によって除算されるピストンによる機関シリンダの中に吸入される空気の量である、容積効率は、大気圧と空気をシリンダの中に取り込むために必要とされる圧力変化との両方によって制限される。容積効率の増加は、相対的機関損失を減少させ、機関効率を増加させ、また、機関の変位を増加させることなく、機関のパワー出力を増加させる。関連する一般的傾向は、機関のサイズ縮小であり、これは、機関からの略同一量のパワー出力を維持しながら、機関損失を有意に減少させるために、機関のサイズが縮小されることを意味する。
【０００４】
自然吸引型機関の容積効率を改善するために、２つの強制的吸入デバイスが、典型的には、使用され得る。すなわち、ターボチャージャまたはスーパーチャージャである。スーパーチャージャは、典型的には、機関の中への吸気前に追加の空気を圧縮するために、機関クランクシャフトと駆動係合しているコンプレッサを備えている。スーパーチャージャは、排ガス流から運動エネルギーを回収しないので、本明細書では詳細に論じられない。代わりに、スーパーチャージャは、機関の容積効率を増加させることによって、機関のパワーを増加させる。
【０００５】
図１は、先行技術において公知のターボチャージャ１００の断面スケッチを示す。半径方向流入タービンエキスパンダであるタービン１０２が示され、タービン１０２は、吸気ポート１０４を有し、排ガス流は、吸気ポート１０４においてタービン１０２に半径方向に進入し、出口ポート１０６を通して軸方向に退出する。タービン１０２の複数のブレード１０８が、排ガス流からの運動エネルギーの回収を可能にし、排ガス流は、中心ロータハブ１１０に向けられる。中心ロータハブ１１０はまた、コンプレッサ１１２と駆動係合され、コンプレッサ１１２において、気流は、吸気ポート１１４に軸方向に進入し、コンプレッサ１１２の複数のブレード１１８によって、半径方向に出口ポート１１６に押される。設計における固有の制限のため、ターボチャージャ１００は、複雑な制御方法論を使用して、またはターボチャージャ１００へのコストがかかる技術の追加を通して解決され得る、いくつかの問題にさらされる。
【０００６】
そのようなターボチャージャに関連付けられた問題の１つは、圧力上昇による機関の構成要素への損傷を伴わずに機関が耐えることができる最大ブースト圧である。さらに、機関のノッキングは、ターボチャージャを損傷させ得る。ブースト圧は、コンプレッサが、直接、タービンに連結されているので、排ガスの量に応じて増加する。ある点で、圧力は、機関の吸気マニホールドにおける圧力上昇に関連した機関ノッキングおよび他の潜在的損傷を回避するために制限される必要がある。本問題は、一般に、ウエストゲートの使用を通して補正される。ウエストゲートは、タービンからの排ガスの一部を迂回させ、したがって、圧力およびタービンによって回収され得るエネルギーの量を制限する。ターボチャージャの従来の構成では、過剰な廃排気およびウエストゲートの複雑な制御は、回避されることができない。
【０００７】
そのようなターボチャージャ問題に関連付けられた別の問題は、ターボラグとして知られる動態である。ターボラグは、車両のスロットルにおける調節に応答して、ターボチャージャのパワー出力を調節するために要求される時間である。ターボラグは、排気システムおよびタービンによって要求される圧力ブーストを生成するために必要とされる時間の量によって引き起こされる。ターボラグは、ターボチャージャの構成要素の慣性、ターボチャージャ内の摩擦の量、ターボチャージャの初期速度、およびタービンを通過する排ガスの量に著しく依存する。ターボラグを短縮するためのいくつかの方法が、存在する。例えば、他の改良の中でもとりわけ、回転慣性を減少させ、タービンの縦横比を変更し、可変幾何学形状構成要素を使用することが可能であるが、全ての改良は、ターボチャージャのコストおよび複雑性に著しく影響を及ぼす。
【０００８】
そのようなターボチャージャに関連付けられた別の問題は、ブースト閾値である。ターボチャージャは、十分なエネルギーがタービンによって回収されることができるときだけ、ブーストの産生を開始する。要求される運動エネルギー量がない場合、ターボチャージャは、要求されるブースト量を提供することが不可能であろう。本制限が消失する機関速度は、ブースト閾値速度と呼ばれる。ブースト閾値速度は、機関サイズおよび機関の動作速度、スロットル開放、ならびにターボチャージャの設計に依存する。ブースト閾値の結果、ターボチャージャを含む車両のオペレータは、機関がある速度下で動作されるとき、ターボチャージャの無効性に気付き得る。
【０００９】
そのようなターボチャージャに関連付けられた最終問題は、ターボチャージャのエネルギー回収能力に基づく。ターボチャージャのタービンは、吸気ガスを圧縮するために、エネルギーを排ガス流から回収可能であるに過ぎない。車両のオペレータが、機関から低パワー出力量を要求する場合、吸気ガスの圧縮は、必要なく、排ガス流内の運動エネルギーは全て、ウエストゲートを使用して、タービンの周囲に向けられる。ウエストゲートを使用してタービンの周囲に排ガス流を向けることは、ターボチャージャにとって、非効率的動作様式である。
【００１０】
簡単に制御され、ターボラグを短縮し、ターボチャージャのブースト閾値を低下させ、内燃機関の効率を増加させる、内燃機関のためのターボチャージャを開発することが有利となるであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によってここに提供されるように、簡単に制御され、ターボラグを短縮し、ターボチャージャのブースト閾値を低下させ、内燃機関の効率を増加させる、内燃機関のためのターボチャージャが、驚くことに発見された。
【００１２】
一実施形態では、本発明は、内燃機関のためのターボチャージャを対象とする。ターボチャージャは、キャリア部分を有する差動デバイスと、コンプレッサ部分と、タービン部分とを備えている。コンプレッサ部分は、差動デバイスの第１の部分と駆動係合する。タービン部分は、差動デバイスの第２の部分と駆動係合する。差動デバイスのキャリア部分は、無段変速トランスミッションと駆動係合する。無段変速トランスミッションは、内燃機関と駆動係合する。
【００１３】
別の実施形態では、本発明は、内燃機関のためのターボチャージャを対象とする。ターボチャージャは、キャリア部分を有する差動デバイスと、コンプレッサ部分と、タービン部分と、出力シャフトとを備えている。コンプレッサ部分は、差動デバイスの第１の部分と駆動係合する。タービン部分は、差動デバイスの第２の部分と駆動係合する。出力シャフトは、差動デバイスのキャリア部分および比率調節デバイスと駆動係合する。比率調節デバイスはさらに、無段変速トランスミッションと係合する。無段変速トランスミッションは、内燃機関と駆動係合する。
【００１４】
さらに別の実施形態では、本発明は、内燃機関のためのターボチャージャを対象とする。ターボチャージャは、キャリア部分を有する差動デバイスと、コンプレッサ部分と、タービン部分と、第１の比率調節デバイスと、出力シャフトを備えている。コンプレッサ部分は、差動デバイスの第１の部分と駆動係合する。タービン部分は、差動デバイスの第２の部分と駆動係合する。第１の比率調節デバイスは、コンプレッサ部分および差動デバイスの第１の部分、およびタービン部分および差動デバイスの第２の部分のうちの少なくとも１つと駆動係合する。出力シャフトは、差動デバイスのキャリア部分および第２の比率調節デバイスと駆動係合する。第２の比率調節デバイスはさらに、無段変速トランスミッションと係合する。無段変速トランスミッションは、内燃機関と駆動係合する。
【００１５】
本発明の種々の側面は、付随の図面に照らして熟読されることによって、好ましい実施形態の以下の発明を実施するための形態から当業者に明白となるであろう。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
内燃機関との使用のためのターボチャージャであって、前記ターボチャージャは、
キャリア部分を有する差動デバイスと、
前記差動デバイスの第１の部分と駆動係合しているコンプレッサ部分と、
前記差動デバイスの第２の部分と駆動係合しているタービン部分と
を備え、
前記差動デバイスの前記キャリア部分は、無段変速トランスミッションと駆動係合し、前記無段変速トランスミッションは、前記内燃機関と駆動係合している、ターボチャージャ。
（項目２）
前記差動デバイスの第１の部分は、第１のサイドギヤであり、前記差動デバイスの第２の部分は、第２のサイドギヤである、項目１に記載の内燃機関との使用のためのターボチャージャ。
（項目３）
前記第１のサイドギヤは、複数の磁石を備え、前記第２の駆動ギヤは、複数の磁石を備えている、項目２に記載の内燃機関との使用のためのターボチャージャ。
（項目４）
前記コンプレッサ部分は、複数の磁石を備え、タービン部分は、複数の磁石を備え、前記コンプレッサ部分は、前記第１のサイドギヤと磁気駆動係合し、前記タービン部分は、前記第２のサイドギヤと磁気駆動係合している、項目３に記載の内燃機関との使用のためのターボチャージャ。
（項目５）
前記コンプレッサ部分と前記第１のサイドギヤとは、デバイスを調節する第１の磁気駆動比率を形成し、前記タービン部分と前記第２のサイドギヤとは、デバイスを調節する第２の磁気駆動比率を形成する、項目４に記載の内燃機関との使用のためのターボチャージャ。
（項目６）
複数の磁石を含む複数のスパイダギヤをさらに備え、前記複数のスパイダギヤは、前記第１のサイドギヤおよび前記第２のサイドギヤと磁気駆動係合している、項目３に記載の内燃機関との使用のためのターボチャージャ。
（項目７）
少なくとも１つの中間鉄部材をさらに備え、前記中間鉄部材は、前記複数のスパイダギヤと前記第１のサイドギヤおよび前記第２のサイドギヤのうちの一方との間に配置されている、項目６に記載の内燃機関との使用のためのターボチャージャ。
（項目８）
前記差動デバイスの前記第１の部分は、第１の駆動リングであり、前記差動デバイスの前記第２の部分は、第２の駆動リングである、項目１に記載の内燃機関との使用のためのターボチャージャ。
（項目９）
複数のボールをさらに備え、前記複数のボールは、前記差動デバイスの前記第１の駆動リングおよび前記第２の駆動リングと駆動係合している、項目８に記載の内燃機関との使用のためのターボチャージャ。
（項目１０）
比率調節デバイスをさらに備え、前記比率調節デバイスは、前記差動デバイスおよび前記無段変速トランスミッションと駆動係合している、項目１に記載の内燃機関との使用のためのターボチャージャ。
（項目１１）
複数のスパイダギヤをさらに備え、前記複数のスパイダギヤは、前記差動デバイスの前記第１の部分および第２の部分と駆動係合している、項目１に記載の内燃機関との使用のためのターボチャージャ。
（項目１２）
差動筐体をさらに備え、前記差動デバイスの前記第１の部分および第２の部分は、前記差動筐体内に配置され、前記差動筐体は、前記無段変速トランスミッションと駆動係合している、項目１に記載の内燃機関との使用のためのターボチャージャ。
（項目１３）
出力シャフトをさらに備え、前記出力シャフトは、前記差動デバイスおよび前記無段変速トランスミッションと駆動係合している、項目１に記載の内燃機関との使用のためのターボチャージャ。
（項目１４）
前記出力シャフトは、前記コンプレッサ部分および前記タービン部分の一方を通過する、項目１３に記載の内燃機関との使用のためのターボチャージャ。
（項目１５）
比率調節デバイスをさらに備え、前記比率調節デバイスは、前記コンプレッサ部分および前記差動デバイスの前記第１の部分、および前記タービン部分および前記差動デバイスの前記第２の部分のうちの少なくとも１つと駆動係合している、項目１に記載の内燃機関との使用のためのターボチャージャ。
（項目１６）
内燃機関との使用のためのターボチャージャであって、前記ターボチャージャは、
キャリア部分を有する差動デバイスと、
前記差動デバイスの第１の部分と駆動係合しているコンプレッサ部分と、
前記差動デバイスの第２の部分と駆動係合しているタービン部分と、
前記差動デバイスのキャリア部分および比率調節デバイスと駆動係合している出力シャフトと
を備え、
前記比率調節デバイスは、無段変速トランスミッションとさらに係合し、前記無段変速トランスミッションは、前記内燃機関と駆動係合している、ターボチャージャ。
（項目１７）
第２の比率調節デバイスをさらに備え、前記第２の比率調節デバイスは、前記コンプレッサ部分および前記差動デバイスの前記第１の部分、および前記タービン部分および前記差動デバイスの前記第２の部分のうちの少なくとも１つと駆動係合している、項目１６に記載の内燃機関との使用のためのターボチャージャ。
（項目１８）
前記差動デバイスの前記第１の部分は、複数の磁石を備え、前記差動デバイスの前記第２の部分は、複数の磁石を備えている、項目１６に記載の内燃機関との使用のためのターボチャージャ。
（項目１９）
複数のボールをさらに備え、前記差動デバイスの前記第１の部分は、第１の駆動リングであり、前記差動デバイスの前記第２の部分は、第２の駆動リングであり、前記複数のボールは、前記差動デバイスの前記第１の駆動リングおよび前記第２の駆動リングと駆動係合している、項目１６に記載の内燃機関との使用のためのターボチャージャ。
（項目２０）
内燃機関との使用のためのターボチャージャであって、前記ターボチャージャは、
キャリア部分を有する差動デバイスと、
前記差動デバイスの第１の部分と駆動係合しているコンプレッサ部分と、
前記差動デバイスの第２の部分と駆動係合しているタービン部分と、
前記コンプレッサ部分および前記差動デバイスの第１の部分、および前記タービン部分および前記差動デバイスの第２の部分のうちの少なくとも１つと駆動係合している第１の比率調節デバイスと、
前記差動デバイスの前記キャリア部分および第２の比率調節デバイスと駆動係合している出力シャフトと
を備え、
前記第２の比率調節デバイスは、無段変速トランスミッションとさらに係合し、前記無段変速トランスミッションは、前記内燃機関と駆動係合している、ターボチャージャ。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明の前述ならびに他の利点は、付随の図面に照らして検討されることによって、以下の発明を実施するための形態から当業者に容易に明白となるであろう。
【図１】図１は、従来技術において公知のターボチャージャの断面側面図の略図である。
【図２】図２は、本発明によるターボチャージャの実施形態の断面側面図の略図であり、ターボチャージャは、比率調節デバイス、無段変速トランスミッション、および内燃機関と駆動係合する。
【図３】図３は、本発明の別の実施形態によるターボチャージャの実施形態の断面側面図の略図であり、ターボチャージャは、比率調節デバイス、無段変速トランスミッション、および内燃機関と駆動係合する。
【図４】図４は、本発明の別の実施形態によるターボチャージャの実施形態の断面側面図の略図であり、ターボチャージャは、比率調節デバイス、無段変速トランスミッション、および内燃機関と駆動係合する。
【図５】図５は、本発明の別の実施形態によるターボチャージャの実施形態の断面側面図の略図であり、ターボチャージャは、比率調節デバイス、無段変速トランスミッション、および内燃機関と駆動係合する。
【図６】図６は、本発明の別の実施形態によるターボチャージャの実施形態の断面側面図の略図であり、ターボチャージャは、比率調節デバイス、無段変速トランスミッション、および内燃機関と駆動係合する。
【図７】図７は、本発明の別の実施形態によるターボチャージャの実施形態の断面側面図の略図であり、ターボチャージャは、比率調節デバイス、無段変速トランスミッション、および内燃機関と駆動係合する。
【図８】図８は、本発明の実施形態の任意のものによる、ターボチャージャの速度図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、そうではないことが明示的に規定されない限り、種々の代替の向きおよびステップシーケンスを想定し得ることを理解されたい。また、添付の図面に図示され、以下の明細書に説明される具体的デバイスおよびプロセスは、単に、本明細書に定義される本発明の概念の例示的実施形態であることを理解されたい。故に、開示される実施形態に関連する具体的寸法、方向、または他の物理的特性は、別様に明示的に記載されない限り、限定として見なされない。
【００１８】
図２は、内燃機関２０２との使用のためのターボチャージャ２００を図式的に図示する。ターボチャージャ２００は、内燃機関２０２と駆動係合および流体連通する。ターボチャージャ２００は、差動デバイス２０４、比率調節デバイス２０６、および無段変速トランスミッション２０８を通して、内燃機関２０２と駆動係合する。典型的には、内燃機関２０２は、車両（図示せず）のための動力源として使用される。しかしながら、内燃機関２０２は、固定動力発生用途等の他の用途において使用され得ることを理解されたい。
【００１９】
ターボチャージャ２００は、タービン部分２１０と、コンプレッサ部分２１２と、差動デバイス２０４と、出力シャフト２１４とを含む。タービン部分２１０、コンプレッサ部分２１２、差動デバイス２０４、および出力シャフト２１４は、複数の軸受（図示せず）を使用して、筐体２１６内に回転可能に搭載される。タービン部分２１０およびコンプレッサ部分２１２は、差動デバイス２０４を通して、出力シャフト２１４と駆動係合される。当技術分野において公知であるように、タービン部分２１０は、内燃機関２０２の排気ポート２１８を介して排ガスによって駆動される。タービン部分２１０は、差動デバイス２０４を通して、コンプレッサ部分２１２と駆動係合され、圧縮された空気を内燃機関２０２の吸気ポート２２０に提供する。出力シャフト２１４はまた、比率調節デバイス２０６および無段変速トランスミッション２０８を通して、内燃機関２０２と駆動係合される。しかしながら、タービン部分２１０およびコンプレッサ部分２１２は、その間の無段変速駆動係合を促進する別の様式において、内燃機関２０２と駆動係合され得ることを理解されたい。図２に示されるように、出力シャフト２１４は、コンプレッサ部分２１２を通して形成される中心穿孔２２１を通過する。しかしながら、出力シャフト２１４は、タービン部分２１０を通過し得、または出力シャフト２１４は、別の様式において、内燃機関２０２と駆動係合され得ることを理解されたい。
【００２０】
差動デバイス２０４は、第１のサイドギヤ２２２と、第２のサイドギヤ２２４と、差動キャリア２２６と、複数のスパイダギヤ２２８とを備えている。第１のサイドギヤ２２２、第２のサイドギヤ２２４、差動キャリア２２６、および複数のスパイダギヤ２２８は、タービン部分２１０とコンプレッサ部分２１２との間で筐体２１６内に配置される。第１のサイドギヤ２２２および第２のサイドギヤ２２４は、それぞれ、コンプレッサ部分２１２およびタービン部分２１０上に配置され、それらとスプライン係合される、べベルギヤである。代替として、第１のサイドギヤ２２２および第２のサイドギヤ２２４は、それぞれ、コンプレッサ部分２１２およびタービン部分２１０と一体的に形成され得ることを理解されたい。差動キャリア２２６は、その上に複数のスパイダギヤ２２８が回転可能に配置される、出力シャフト２１４と駆動係合する部材である。複数のスパイダギヤ２２８は、各々、第１のサイドギヤ２２２および第２のサイドギヤ２２４と駆動係合する、べベルギヤであり、それらの間の差動作用を促進する。図２は、２つのスパイダギヤ２２８を有する、差動デバイス２０４を図示する。しかしながら、差動デバイス２０４は、３つ以上のスパイダギヤ２２８を含み得ることを理解されたい。また、図２に示されるべベルギヤ式差動の代わりに、遊星式差動を含むように適合されるターボチャージャ２００も本発明の範囲内であることを理解されたい。
【００２１】
内燃機関２０２は、少なくとも、機関ブロック（図示せず）と、機関出力２３２とを備えている。しかしながら、内燃機関２０２は、典型的には、複数の弁、複数のピストン、少なくとも１つのクランクシャフト、複数の接続ロッド、クラッチデバイス、燃料送達システム、点火システム、および冷却システム等の他の構成要素を含むであろうことを理解されたい。内燃機関２０２は、吸気ポート２２０および排気ポート２１８を通して、ターボチャージャ２００と流体連通する。内燃機関２０２は、無段変速トランスミッション２０８および比率調節デバイス２０６を通して、出力シャフト２１４と駆動係合する。内燃機関２０２は、ターボチャージャに取り付けられ得る任意のタイプの内燃機関であり得る。
【００２２】
比率調節デバイス２０６は、出力シャフト２１４および無段変速トランスミッション２０８と駆動係合する、駆動比率調節デバイスである。比率調節デバイス２０６は、出力シャフト２１４と無段変速トランスミッション２０８との間の駆動比率を調節する、固定比率デバイスである。非限定的実施例として、比率調節デバイス２０６は、互に駆動係合される、複数のギヤを備え得る。図２は、出力シャフト２１４の一部の周りに配置される、比率調節デバイス２０６を図示する。しかしながら、比率調節デバイス２０６は、例えば、ギヤ、ベルト、またはパワー・テイク・オフ等を通して、別の様式において、配列され得ることを理解されたい。
【００２３】
無段変速トランスミッション２０８は、比率調節デバイス２０６および内燃機関２０２と駆動係合する、駆動比率調節デバイスである。無段変速トランスミッション２０８は、無限数の駆動比率で設置され、比率調節デバイス２０６と内燃機関２０２との間の駆動係合を促進し得る。無段変速トランスミッション２０８は、正駆動比率、負駆動比率、およびゼロ駆動比率で設置され得ることを理解されたい。無段変速トランスミッション２０８は、内燃機関２０２をターボチャージャ２００から駆動係合解除するためのクラッチデバイス（図示せず）を含み得る。非限定的実施例として、無段変速トランスミッション２０８は、傾斜ボール式無段変速トランスミッションまたは別のタイプの無段変速トランスミッションであり得る。図２は、出力シャフト２１４の一部の周りに配置される、無段変速トランスミッション２０８を図示する。しかしながら、無段変速トランスミッション２０８は、例えば、ギヤ、ベルト、またはパワー・テイク・オフ等を通して、別の様式において、配列され得ることを理解されたい。電気モータ（図示せず）と置換され、電気モータが、ターボチャージャ２００を組み込む車両の制御システム（図示せず）と電気通信する、無段変速トランスミッション２０８も本発明の範囲内であることも理解されたい。
【００２４】
図３は、本発明の別の実施形態による、内燃機関３０２との使用のためのターボチャージャ３００を図式的に図示する。図３に示される実施形態は、図２に図示される内燃機関２０２との使用のためのターボチャージャ２００と類似構成要素を含む。図３に示される実施形態の類似特徴は、以下に説明される特徴を除き、類似系列で番号が付与される。
【００２５】
図３は、内燃機関３０２との使用のためのターボチャージャ３００を図式的に図示する。ターボチャージャ３００は、内燃機関３０２と駆動係合および流体連通する。ターボチャージャ３００は、差動デバイス３４０、比率調節デバイス３０６、および無段変速トランスミッション３０８を通して、内燃機関３０２と駆動係合する。典型的には、内燃機関３０２は、車両（図示せず）のための動力源として使用される。しかしながら、内燃機関３０２は、固定動力発生用途等の他の用途において使用され得ることを理解されたい。
【００２６】
差動デバイス３４０は、第１のサイドギヤ３４２と、第２のサイドギヤ３４４、差動キャリア３４６と、複数のスパイダギヤ３４８とを備えている。第１のサイドギヤ３４２、第２のサイドギヤ３４４、差動キャリア３４６、および複数のスパイダギヤ３４８は、タービン部分３１０とコンプレッサ部分３１２との間で筐体３１６内に配置される。
【００２７】
第１のサイドギヤ３４２および第２のサイドギヤ３４４は、それぞれ、コンプレッサ部分３１２およびタービン部分３１０上に配置され、それらとスプライン係合される、磁気べベルギヤである。サイドギヤ３４２、３４４の各々は、サイドギヤ３４２、３４４の面に円形パターンで配列される、複数の磁石を備えている。交互磁石の極性は、複数のスパイダギヤ３４８の各々を磁気係合するために逆転され得る。代替として、第１のサイドギヤ３４２および第２のサイドギヤ３４４は、それぞれ、コンプレッサ部分３１２およびタービン部分３１０と一体的に形成され得ることを理解されたい。
【００２８】
差動キャリア３４６は、その上に複数のスパイダギヤ３４８が回転可能に配置される、出力シャフト３１４と駆動係合する部材である。
【００２９】
複数のスパイダギヤ３４８は、それぞれ、第１のサイドギヤ３４２および第２のサイドギヤ３４４と磁気係合する、磁気べベルギヤであり、その間の差動作用を促進する。スパイダギヤ３４８の各々は、ギヤ３４８の面に円形パターンで配列される、複数の磁石を備えている。交互磁石の極性は、サイドギヤ３４２、３４４の各々を磁気係合するために逆転され得る。図３は、２つのスパイダギヤ３２８を有する差動デバイス３４０を図示する。しかしながら、差動デバイス３４０は、３つ以上のスパイダギヤ３４８を含み得ることを理解されたい。
【００３０】
図４は、本発明の別の実施形態による、内燃機関４０２との使用のためのターボチャージャ４００を図式的に図示する。図４に示される実施形態は、図２に図示される内燃機関２０２との使用のためのターボチャージャ２００と類似構成要素を含む。図４に示される実施形態の類似特徴は、以下に説明される特徴を除き、類似系列で番号が付与される。
【００３１】
図４は、内燃機関４０２との使用のためのターボチャージャ４００を図式的に図示する。ターボチャージャ４００は、内燃機関４０２と駆動係合および流体連通する。ターボチャージャ４００は、差動デバイス４５０、比率調節デバイス４０６、および無段変速トランスミッション４０８を通して、内燃機関４０２と駆動係合する。典型的には、内燃機関４０２は、車両（図示せず）のための動力源として使用される。しかしながら、内燃機関４０２は、固定動力発生用途等の他の用途において使用され得ることを理解されたい。
【００３２】
差動デバイス４５０は、第１のサイドギヤ４５２と、第２のサイドギヤ４５４と、第１の中間フェライト部材４５５と、第２の中間フェライト部材４５６と、差動キャリア４５７と、複数のスパイダギヤ４５８とを備えている。第１のサイドギヤ４５２、第２のサイドギヤ４５４、第１の中間フェライト部材４５５、第２の中間フェライト部材４５６、差動キャリア４５７、および複数のスパイダギヤ４５８は、タービン部分４１０とコンプレッサ部分４１２との間で筐体４１６内に配置される。
【００３３】
第１のサイドギヤ４５２および第２のサイドギヤ４５４は、それぞれ、コンプレッサ部分４１２およびタービン部分４１０上に配置され、それらとスプライン係合される、磁気べベルギヤである。サイドギヤ４５２、４５４の各々は、サイドギヤ４５２、４５４の面に円形パターンで配列される、複数の磁石を備えている。交互磁石の極性は、中間フェライト部材４５５、４５６を通して、複数のスパイダギヤ４５８の各々を磁気係合するために逆転され得る。代替として、第１のサイドギヤ４５２および第２のサイドギヤ４５４は、それぞれ、コンプレッサ部分４１２およびタービン部分４１０と一体的に形成され得ることを理解されたい。
【００３４】
第１の中間フェライト部材４５５は、第１のサイドギヤ４５２と複数のスパイダギヤ４５８との間に配置される部材である。第１の中間フェライト部材４５５は、鉄材料から形成され、第１のサイドギヤ４５２と複数のスパイダギヤ４５８との間の磁場の伝達を促進する。
【００３５】
第２の中間フェライト部材４５６は、第２のサイドギヤ４５４と複数のスパイダギヤ４５８との間に配置される部材である。第２の中間フェライト部材４５６は、鉄材料から形成され、第２のサイドギヤ４５４と複数のスパイダギヤ４５８との間の磁場の伝達を促進する。
【００３６】
差動キャリア４５７は、その上に複数のスパイダギヤ４５８が回転可能に配置される、出力シャフト４１４と駆動係合する部材である。
【００３７】
複数のスパイダギヤ４５８は、各々、中間フェライト部材４５５、４５６を通して、第１のサイドギヤ４５２および第２のサイドギヤ４５４と磁気係合する、磁気べベルギヤであり、第１のサイドギヤ４５２と第２のサイドギヤ４５４との間の差動作用を促進する。スパイダギヤ４５８の各々は、ギヤ４５８の面に円形パターンで配列される、複数の磁石を備えている。交互磁石の極性は、中間フェライト部材４５５、４５６を通して、サイドギヤ４５２、４５４の各々を磁気係合するために逆転され得る。図４は、２つのスパイダギヤ４５８を有する差動デバイス４５０を図示する。しかしながら、差動デバイス４５０は、３つ以上のスパイダギヤ４５８を含み得ることを理解されたい。
【００３８】
図５は、本発明の別の実施形態による、内燃機関５０２との使用のためのターボチャージャ５００を図式的に図示する。図５に示される実施形態は、図２に図示される内燃機関２０２との使用のためのターボチャージャ２００と類似構成要素を含む。図５に示される実施形態の類似特徴は、以下に説明される特徴を除き、類似系列で番号が付与される。
【００３９】
図５は、内燃機関５０２との使用のためのターボチャージャ５００を図式的に図示する。ターボチャージャ５００は、内燃機関５０２と駆動係合および流体連通する。ターボチャージャ５００は、差動デバイス５６０、比率調節デバイス５０６、および無段変速トランスミッション５０８を通して、内燃機関５０２と駆動係合する。典型的には、内燃機関５０２は、車両（図示せず）のための動力源として使用される。しかしながら、内燃機関５０２は、固定動力発生用途等の他の用途において使用され得ることを理解されたい。
【００４０】
差動デバイス５６０は、第１の駆動リング５６２と、第２の駆動リング５６４と、ボールキャリア５６６と、複数のボール５６８とを備えている。第１の駆動リング５６２、第２の駆動リング５６４、ボールキャリア５６６、および複数のボール５６８は、タービン部分５１０とコンプレッサ部分５１２との間で筐体５１６内に配置される。
【００４１】
第１の駆動リング５６２は、金属から形成される環状部材である。第１の駆動リング５６２は、コンプレッサ部分５１２上に配置され、それらとスプライン係合される。第１の駆動リング５６２の外側表面の一部は、複数のボール５６８の各々の一部に接触するように構成される。複数のボール５６８の各々の一部は、境界層式摩擦および弾性流体力学的膜のうちの１つを通して、第１の駆動リング５６２と駆動係合する。そのような駆動係合は、滑動を伴わずに、トルクの伝達をもたらす。筐体５１６の少なくとも一部は、剪断濃密化流体（ｓｈｅａｒ  ｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇ  ｆｌｕｉｄ）で充填され、第１の駆動リング５６２および複数のボール５６８との駆動係合を促進する。
【００４２】
第２の駆動リング５６４は、金属から形成される環状部材である。第２の駆動リング５６４は、タービン部分５１０上に配置され、それらとスプライン係合される。第２の駆動リング５６４の外側表面の一部は、複数のボール５６８の各々の一部に接触するように構成される。複数のボール５６８の各々の一部は、境界層式摩擦および弾性流体力学的膜のうちの１つを通して、第２の駆動リング５６４と駆動係合する。前述のように、筐体５１６の少なくとも一部は、剪断濃密化流体で充填され、第２の駆動リング５６４および複数のボール５６８との駆動係合を促進する。
【００４３】
ボールキャリア５６６は、出力シャフト５１４と駆動係合する部材である。ボールキャリアは、その上に複数のボール５６８が回転可能に配置される、複数の軸５６９を半径方向配列に含む。
【００４４】
複数のボール５６８は、剪断濃密化流体を通して、第１の駆動リング５６２および第２の駆動リング５６４と駆動係合する、金属球体である。複数のボール５６８は、ボール５６８が、複数の軸５６９の周りに回転するとき、第１の駆動リング５６２および第２の駆動リング５６４との間の差動作用を促進する。差動デバイス５６０は、３つ以上のボール５６８を含み得る。
【００４５】
図６は、本発明の別の実施形態による、内燃機関６０２との使用のためのターボチャージャ６００を図式的に図示する。図６に示される実施形態は、図２に図示される内燃機関２０２との使用のためのターボチャージャ２００と類似構成要素を含む。図６に示される実施形態の類似特徴は、以下に説明される特徴を除き、類似系列で番号が付与される。
【００４６】
図６は、内燃機関６０２との使用のためのターボチャージャ６００を図式的に図示する。ターボチャージャ６００は、内燃機関６０２と駆動係合および流体連通する。ターボチャージャ６００は、差動デバイス６７０、比率調節デバイス６０６、および無段変速トランスミッション６０８を通して、内燃機関６０２と駆動係合する。典型的には、内燃機関６０２は、車両（図示せず）のための動力源として使用される。しかしながら、内燃機関６０２は、固定動力発生用途等の他の用途において使用され得ることを理解されたい。
【００４７】
ターボチャージャ６００は、タービン部分６１０と、コンプレッサ部分６１２と、差動デバイス６７０と、出力ギヤ６１３と、出力シャフト６１５とを含む。タービン部分６１０、コンプレッサ部分６１２、差動デバイス６７０、出力ギヤ６１３、および出力シャフト６１５は、複数の軸受（図示せず）を使用して、筐体６１６内に回転可能に搭載される。タービン部分６１０およびコンプレッサ部分６１２は、差動デバイス６７０および出力ギヤ６１３を通して、出力シャフト６１５と駆動係合される。当技術分野において公知であるように、タービン部分６１０は、内燃機関６０２の排気ポート６１８を介して排ガスによって駆動される。タービン部分６１０は、差動デバイス６７０を通して、コンプレッサ部分６１２と駆動と係合され、圧縮された空気を内燃機関６０２の吸気ポート６２０に提供する。出力シャフト６１５はまた、比率調節デバイス６０６および無段変速トランスミッション６０８を通して、内燃機関６０２と駆動係合される。しかしながら、タービン部分６１０およびコンプレッサ部分６１２は、その間の無段変速駆動係合を促進する別の様式において、内燃機関６０２と駆動係合され得ることを理解されたい。
【００４８】
差動デバイス６７０は、第１のサイドギヤ６７２と、第２のサイドギヤ６７４と、差動キャリア６７６と、複数のスパイダギヤ６７７と、差動筐体６７８とを備えている。第１のサイドギヤ６７２、第２のサイドギヤ６７４、差動キャリア６７６、および複数のスパイダギヤ６７７は、タービン部分６１０とコンプレッサ部分６１２との間に回転可能に配置され、差動筐体６７８内に配置される。第１のサイドギヤ６７２および第２のサイドギヤ６７４は、それぞれ、コンプレッサ部分６１２およびタービン部分６１０上に配置され、それらとスプライン係合される、べベルギヤである。代替として、第１のサイドギヤ６７２および第２のサイドギヤ６７４は、それぞれ、コンプレッサ部分６１２およびタービン部分６１０と一体的に形成され得ることを理解されたい。差動キャリア６７６は、差動筐体６７８と駆動係合する部材である。複数のスパイダギヤ６７７は、差動キャリア６７６上に回転可能に配置される。複数のスパイダギヤ６７７は、各々、第１のサイドギヤ６７２および第２のサイドギヤ６７４と駆動係合する、べベルギヤであり、その間の差動作用を促進する。図６は、２つのスパイダギヤ６７７を有する差動デバイス６７０を図示する。しかしながら、差動デバイス６７０は、３つ以上のスパイダギヤ６７７を含み得ることを理解されたい。
【００４９】
差動筐体６７８は、その中に第１のサイドギヤ６７２、第２のサイドギヤ６７４、差動キャリア６７６、および複数のスパイダギヤ６７７が配置される、中空部材である。差動筐体６７８の外側表面は、そこに結合されたリングギヤ６７９を含む。代替として、リングギヤ６７９は、差動筐体６７８と一体的に形成され得ることを理解されたい。リングギヤ６７９は、出力ギヤ６１３と駆動係合する。
【００５０】
出力ギヤ６１３は、リングギヤ６７９および出力シャフト６１５と駆動係合される。出力ギヤ６１３は、筐体６１６内に回転可能に配置され、軸受（図示せず）によって支持される。
【００５１】
出力シャフト６１５は、内燃機関６０２および出力ギヤ６１３と駆動係合される部材である。出力シャフト６１５は、比率調節デバイス６０６および無段変速トランスミッション６０８を通して、内燃機関６０２と駆動係合される。
【００５２】
図７は、本発明の別の実施形態による、内燃機関７０２との使用のためのターボチャージャ７００を図式的に図示する。図７に示される実施形態は、図２に図示される内燃機関２０２との使用のためのターボチャージャ２００と類似構成要素を含む。図７に示される実施形態の類似特徴は、以下に説明される特徴を除き、類似系列で番号が付与される。
【００５３】
図７は、内燃機関７０２との使用のためのターボチャージャ７００を図式的に図示する。ターボチャージャ７００は、内燃機関７０２と駆動係合および流体連通する。ターボチャージャ７００は、差動デバイス７８０、比率調節デバイス７０６、および無段変速トランスミッション７０８を通して、内燃機関７０２と駆動係合する。典型的には、内燃機関７０２は、車両（図示せず）のための動力源として使用される。しかしながら、内燃機関７０２は、固定動力発生用途等の他の用途において使用され得ることを理解されたい。
【００５４】
ターボチャージャ７００は、タービン部分７８２と、コンプレッサ部分７８４と、差動デバイス７８０と、出力ギヤ７１３と、出力シャフト７１５とを含む。タービン部分７８２、コンプレッサ部分７８４、差動デバイス７８０、出力ギヤ７１３、および出力シャフト７１５は、複数の軸受（図示せず）を使用して、筐体７１６内に回転可能に搭載される。出力シャフト７１５はまた、比率調節デバイス７０６および無段変速トランスミッション７０８を通して、内燃機関７０２と駆動係合される。しかしながら、タービン部分７８２およびコンプレッサ部分７８４は、その間の無段変速駆動係合を促進する別の様式において、内燃機関７０２に駆動係合され得ることを理解されたい。
【００５５】
タービン部分７８２およびコンプレッサ部分７８４は、差動デバイス７８０および出力ギヤ７１３を通して、出力シャフト７１５と駆動係合される。当技術分野において公知であるように、タービン部分７８２は、内燃機関７０２の排気ポート７１８を介して排ガスによって駆動される。タービン部分７８２は、差動デバイス７８０を通して、コンプレッサ部分７８４と駆動係合され、圧縮された空気を内燃機関７０２の吸気ポート７２０に提供する。タービン部分７８２は、差動デバイス７８０との駆動係合を促進する第１の磁気アレイ７８５を含む。図７に示されるように、第１の磁気アレイ７８５は、円筒形形状であり、差動デバイス７８０の一部内に配置される。コンプレッサ部分７８４は、差動デバイス７８０との駆動係合を促進する第２の磁気アレイ７８６を含む。図７に示されるように、第２の磁気アレイ７８６は、円筒形形状であり、差動デバイス７８０の一部内に配置される。
【００５６】
差動デバイス７８０は、第１のサイドギヤ７８７と、第２のサイドギヤ７８８と、差動キャリア７８９と、複数のスパイダギヤ７９０と、一対の中間鉄部材７９１と、差動筐体７９２とを備えている。第１のサイドギヤ７８７、第２のサイドギヤ７８８、差動キャリア７８９、および複数のスパイダギヤ７９０は、タービン部分７８２とコンプレッサ部分７８４との間に回転可能に配置される差動筐体７９２内に配置される。中間鉄部材７９１の各々は、筐体７１６に対して固定され、各々は、第１のサイドギヤ７８７とコンプレッサ部分７８４との間、および第２のサイドギヤ７８８とタービン部分７８２との間にそれぞれ配置される。第１のサイドギヤ７８７および第２のサイドギヤ７８８は、それぞれ、コンプレッサ部分７８４およびタービン部分７８２に隣接して配置され、それらと磁気駆動係合する、べベルギヤである。第１のサイドギヤ７８７は、第３の磁気アレイ７９３を含み、コンプレッサ部分７８４との駆動係合を促進する。図７に示されるように、第３の磁気アレイ７９３は、円筒形形状であり、コンプレッサ部分７８４の第２の磁気アレイ７８６の周りに配置される。第２のサイドギヤ７８８は、タービン部分７８２との駆動係合を促進する第４の磁気アレイ７９４を含む。図７に示されるように、第４の磁気アレイ７９４は、円筒形形状であり、タービン部分７８２の第１の磁気アレイ７８５の周りに配置される。
【００５７】
第３の磁気アレイ７９３と、中間鉄部材７９１のうちの１つと、第２の磁気アレイ７８６とは、コンプレッサ部分７８４と第１のサイドギヤ７８７との間の駆動比率を調節するために使用される、磁気駆動比率調節デバイスを形成する。磁気駆動比率調節デバイスは、コンプレッサ部分７８４と第１のサイドギヤ７８７との間の減速を生じさせるために使用される。他の磁気配列が、コンプレッサ部分７８４と第１のサイドギヤ７８７との間の減速を生じさせるために使用され得ることを理解されたい。
【００５８】
第４の磁気アレイ７９４と、中間鉄部材７９１のうちの１つと、第１の磁気アレイ７８５とは、タービン部分７８２と第２のサイドギヤ７８８との間の駆動比率を調節するために使用される、磁気駆動比率調節デバイスを形成する。磁気駆動比率調節デバイスは、タービン部分７８２と第２のサイドギヤ７８８との間の減速を生じさせるために使用される。他の磁気配列が、タービン部分７８２と第２のサイドギヤ７８８との間の減速を生じさせるために使用され得ることを理解されたい。さらに、磁気駆動比率調節デバイスの原理は、本明細書に前述の本発明の実施形態のいずれに適用され得ることを理解されたい。
【００５９】
差動キャリア７８９は、差動筐体７９２と駆動係合する部材である。複数のスパイダギヤ７９０は、差動キャリア７８９上に回転可能に配置される。複数のスパイダギヤ７９０は、それぞれ、第１のサイドギヤ７８７および第２のサイドギヤ７８８と駆動係合する、べベルギヤであり、それらの間の差動作用を促進する。図７は、２つのスパイダギヤ７９０を有する差動デバイス７８０を図示する。しかしながら、差動デバイス７８０は、３つ以上のスパイダギヤ７９０を含み得ることを理解されたい。
【００６０】
差動筐体７９２は、その中に第１のサイドギヤ７８７、第２のサイドギヤ７８８、差動キャリア７８９、および複数のスパイダギヤ７９０が配置される、中空部材である。差動筐体７９２の外側表面は、そこに結合されたリングギヤ７９５を含む。代替として、リングギヤ７９５は、差動筐体７９２と一体的に形成され得ることを理解されたい。リングギヤ７９５は、出力ギヤ７１３と駆動係合する。
【００６１】
出力ギヤ７１３は、リングギヤ７９５および出力シャフト７１５と駆動係合される。出力ギヤ７１３は、筐体７１６内に回転可能に配置され、軸受（図示せず）によって支持される。
【００６２】
出力シャフト７１５は、内燃機関７０２および出力ギヤ７１３と駆動係合される部材である。出力シャフト７１５は、比率調節デバイス７０６および無段変速トランスミッション７０８を通して、内燃機関７０２と駆動係合される。
【００６３】
前述ならびに図６および７に示されるような内燃機関６０２、７０２と差動デバイス６７０、７８０との間に駆動係合を提供する様式（差動筐体６７８、７９２、リングギヤ６７９、７９５、および出力ギヤ６１３、７１３の使用を通して）は、内燃機関２０２、３０２、４０２、５０２と差動デバイス２０４、３４０、４５０、５６０との間の駆動係合を提供するように適合され得ることを理解されたい。
【００６４】
使用時、ターボチャージャ２００、３００、４００、５００、６００、７００は、少なくとも２つの目的のために、無段変速トランスミッション２０８、３０８、４０８、５０８、６０８、７０８を通して、内燃機関２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２と駆動係合される。第１の目的は、コンプレッサ部分２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７８４が、少なくとも部分的に、内燃機関２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２によって駆動されることを可能にすることである。第２の目的は、タービン部分２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７８２が、無段変速トランスミッション２０８、３０８、４０８、５０８、６０８、７０８を通して、内燃機関２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２、またはその出力（図示せず）と駆動係合されることを可能にすることである。さらに、差動デバイス２０４、３４０、４５０、５６０、６７０、７８０は、タービン部分２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７８２およびコンプレッサ部分２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７８４が、異なる速度で回転することを可能にし、ターボチャージャ２００、３００、４００、５００、６００、７００の性能を増加させる。
【００６５】
図８は、ターボチャージャ２００、３００、４００、５００、６００、７００の３つの異なる動作モードの間の差動デバイス２０４、３４０、４５０、５６０、６７０、７８０のコンプレッサ部分２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７８４、キャリア２２６、３４６、４５７、５６６、６７６、７８９、およびタービン部分２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７８２の例示的速度図を図示する。無段変速トランスミッション２０８、３０８、４０８、５０８、６０８、７０８と通信する制御システム（図示せず）が、キャリア２２６、３４６、４５７、５６６、６７６、７８９の回転速度（したがって、コンプレッサ部分２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７８４の回転速度）を制御するために使用される。制御システムは、ドライバのアクション、ターボチャージャ２００、３００、４００、５００、６００、７００がその中に組み込まれる車両の速度、コンプレッサ部分２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７８４の回転速度、およびタービン部分２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７８２の回転速度のうちの少なくとも１つに基づいて、無段変速トランスミッション２０８、３０８、４０８、５０８、６０８、７０８を調節し得る。非限定的実施例として、ドライバのアクションは、スロットル調節であり得る。
【００６６】
図８の３つの水平軸は、それぞれ、上から下に、コンプレッサ部分２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７８４（および、サイドギヤ２２２、３４２、４５２、６７２、７８７または駆動リング５６２）の回転速度、キャリア２２６、３４６、４５７、５６６、６７６、７８９の回転速度、タービン部分２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７８２（および、サイドギヤ２２４、３４４、４５４、６７４、７８８または駆動リング５６４）の回転速度を表す。ＷＥとして速度図上に表される、タービン部分２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７８２の回転速度は、タービン部分２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７８２を通して流動する排ガスによって決定される。差動デバイス２０４、３４０、４５０、５６０、６７０、７８０を通して、コンプレッサ部分２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７８４の回転速度は、タービン部分２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７８２の回転速度を実質的に一定に保ちながら、変動させられ得る。
【００６７】
ターボチャージャ２００、３００、４００、５００、６００、７００の第１の動作モードは、速度図上の点Ａに表される。第１の動作モードでは、キャリア２２６、３４６、４５７、５６６、６７６、７８９の回転速度は、実質的に、ゼロに等しく、無段変速トランスミッション２０８、３０８、４０８、５０８、６０８、７０８の比率が、実質的に、ゼロに等しいことを示す。第１の動作モードでは、コンプレッサ部分２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７８４は、タービン部分２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７８２と同一の速度であるが、反対方向において回転する。第１の動作モードでは、タービン部分２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７８２から生じるエネルギーは、全体的に、反対回転方向のみを伴って、コンプレッサ部分２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７８４に適用される。
【００６８】
ターボチャージャ２００、３００、４００、５００、６００、７００の第２の動作モードは、速度図上のＢにおける速度範囲によって表される。第２の動作モードでは、キャリア２２６、３４６、４５７、５６６、６７６、７８９の回転速度は、負値である（タービン部分２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７８２に対して）。第２の動作モードでは、エネルギーは、内燃機関２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２から印加され、コンプレッサ部分２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７８４を加速し、追加のブーストを提供する。内燃機関２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２から印加されるエネルギーは、ターボチャージャ２００、３００、４００、５００、６００、７００のターボラグを短縮させる。内燃機関２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２から印加されるエネルギーは、タービン部分２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７８２によって印加されるエネルギーに加えられる。キャリア２２６、３４６、４５７、５６６、６７６、７８９の回転速度は、内燃機関２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２の速度、無段変速トランスミッション２０８、３０８、４０８、５０８、６０８、７０８によって採用される比率、および比率調節デバイス２０６、３０６、４０６、５０６、６０６、７０６によって採用される比率の積である。前述の比率の各々は、ターボチャージャ２００、３００、４００、５００、６００、７００の有効性を増加させるために決定され得ることを理解されたい。
【００６９】
ターボチャージャ２００、３００、４００、５００、６００、７００の第３の動作モードは、速度図上のＣの速度範囲によって表される。第３の動作モードでは、キャリア２２６、３４６、４５７、５６６、６７６、７８９の回転速度は、正値である（タービン部分２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７８２に対して）。第３の動作モードでは、エネルギーは、タービン部分２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７８２から内燃機関２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２に印加される。タービン部分２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７８２から印加されるエネルギーの量は、コンプレッサ部分２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７８４によって要求されない、余剰量のエネルギーである。一実施例では、第３の動作モードの間、タービン部分２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７８２からの実質的に全てまたは非常に大きな割合のエネルギーが、キャリア２２６、３４６、４５７、５６６、６７６、７８９、比率調節デバイス２０６、３０６、４０６、５０６、６０６、７０６、無段変速トランスミッション２０８、３０８、４０８、５０８、６０８、７０８、および内燃機関２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２に印加される。第３の動作モードは、エネルギーが、回収され、内燃機関２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２、またはその出力２３２、３３２、４３２、５３２、６３２、７３２に印加されることを可能にする。キャリア２２６、３４６、４５７、５６６、６７６、７８９の回転速度は、内燃機関２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２の速度、無段変速トランスミッション２０８、３０８、４０８、５０８、６０８、７０８によって採用される比率、および比率調節デバイス２０６、３０６、４０６、５０６、６０６、７０６によって採用される比率の積である。前述の比率の各々は、ターボチャージャ２００、３００、４００、５００、６００、７００の有効性を増加させるために決定され得ることを理解されたい。
【００７０】
内燃機関２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２との使用のためのターボチャージャ２００、３００、４００、５００、６００、７００は、従来のターボチャージャに優る多くの利点をもたらす。ターボチャージャ２００、３００、４００、５００、６００、７００の利点の１つは、運動エネルギーをタービン部分２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７８２から内燃機関２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２および関連付けられた駆動系（図示せず）に向けることが可能であることである。エネルギーを回収可能である結果、内燃機関２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２は、改良された燃料経済性を有する。ターボチャージャ２００、３００、４００、５００、６００、７００はまた、エネルギーを内燃機関２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２からコンプレッサ部分２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７８４に印加可能であることによって、ターボラグを最小限にする。ターボチャージャ２００、３００、４００、５００、６００、７００はまた、エネルギーを内燃機関２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２からコンプレッサ部分２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７８４に提供可能であることによって、ブースト閾値を低下させる。ターボチャージャ２００、３００、４００、５００、６００、７００はまた、タービン部分２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７８２内で回収されたエネルギーの少なくとも一部を内燃機関２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２に向けることが可能であることによって、最大ブースト圧が超過することを防止する。さらに、ターボチャージャ２００、３００、４００、５００、６００、７００は、無段変速トランスミッション２０８、３０８、４０８、５０８、６０８、７０８の比率を調節することによって、要求される圧縮を達成するようにコンプレッサ部分２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７８４の速度を適合させることが可能である。
【００７１】
特許法の規定に従って、本発明は、その好ましい実施形態を表すと見なされるものにおいて説明される。しかしながら、本発明は、その精神または範囲から逸脱することなく、具体的に図示および説明されるものと別様に実践されることができることに留意されたい。
【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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