(57)【要約】  可変容量ターボチャージャが提供される。ターボチャージャは、可動ベーン（２６０）によってロータ（２３０）への流れを制御して効率を改善する。ベーン（２６０）は、ピン（３８０、４８０）および溝（３８５、４８５）システムを使用して回転することができる。ベーン（２６０）は、各ベーン（２６０）の長さを延長するために、互いに対して移動できる複数の構造体（７１０、７３０）とすることができる。ターボチャージャはまた、ベーン（２６０）と調整リング（２４０）との間の領域に良好な封止を形成することで効率を改善する。調整リング（２４０）を各ベーン（２６０）に向けて付勢することで封止を形成することができる。各ベーン（２６０）を拡張させることで封止を形成することができる。圧力源などによって駆動されて、ベーン（２６０）に向かって軸方向に移動する、調整リング（２４０）の可動部分（１１５０）有することで封止を形成することができる。複数のベーン（２６０）は、小弦節比のベーンとすることができる。
2010531957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向のベーンギャップを最小にする手段を含むターボチャージャであって、
コンプレッサハウジング（２１０）と、
前記コンプレッサハウジング（２１０）に回転可能に取り付けられたコンプレッサロータ（２３０）と、
コンプレッサロータ（２３０）から圧縮性流体を受け入れる渦形室（２５０）と、
前記圧縮性流体の流れを制御するために、半径方向にはコンプレッサホイールと渦形室との間にあり、軸方向には第１の壁と第２の壁との間にある環状のベーン空間内に回転できるように取り付けられた複数のベーン（２６０）を備えたベーンリングアセンブリと、
前記ベーンと前記壁の少なくとも一方との間に軸方向の力を加える手段とを含むターボチャージャ。
【請求項２】
前記軸方向の力は、スプリング力、液圧力、気圧力、または電気力である、請求項１に記載のターボチャージャ。
【請求項３】
前記複数のベーン（２６０）は、調整リングに取り付けられて少なくとも一部を形成し、前記軸方向の力を加える手段は、前記調整リング（２４０）およびこれに取り付けられたベーンを前記調整リングに対向する前記壁に向けて付勢する付勢機構（９１０）を含む、請求項２に記載のターボチャージャ。
【請求項４】
前記軸方向の力を加える手段は、前記複数のベーン（２６０）のそれぞれを前記調整リング（２４０）または前記調整リングに対向する前記壁に向けて付勢する付勢機構（１０１０）を含む、請求項２に記載のターボチャージャ。
【請求項５】
前記軸方向の力を加える手段は、前記壁のそれぞれを互いに向けて付勢する付勢機構（１０１０）を含む、請求項２に記載のターボチャージャ。
【請求項６】
前記軸方向の力を加える手段は、少なくもと１つのコイルスプリングである、請求項１に記載のターボチャージャ。
【請求項７】
前記複数のベーン（２６０）はそれぞれ、回転可能なピン（２６５）によってターボチャージャに連結され、前記ベーン（２６０）かまたは前記調整リング（２４０）のいずれかは、これに堅固に結合された調整ピン（３８０、４８０）を有し、前記ベーン（２６０）または前記調整リング（２４０）の残りの一方は、溝（３８５、４８５）を有し、前記調整ピン（３８０、４８０）は、前記溝（３８５、４８５）に部分的に挿入され、前記調整リング（２４０）の回転により、前記ベーン（２６０）が回転する、請求項１に記載のターボチャージャ。
【請求項８】
前記複数のベーンはそれぞれ、互いに対して軸方向に移動可能な第１の部分（１０１５）および第２の部分（１０２０）を有し、前記付勢機構（１０１０）は、前記ベーン部分のそれぞれを軸方向に付勢する、請求項６に記載のターボチャージャ。
【請求項９】
ハウジング（２１０）と、
前記ハウジング（２１０）内に回転可能に取り付けられたロータ（２３０）と、
前記ロータ（２３０）から圧縮性流体を受け入れる供給チャネル（２５０）と、
第１のノズルリング（７００）および第２のノズルリング（７２０）を有するベーンリングアセンブリとを含むターボチャージャであって、前記第１のノズルリング（７００）は、前記ターボチャージャに対して固定されて、複数の第１のベーン（７１０）を有し、前記第２のノズルリング（７２０）は、前記ターボチャージャに対して回転可能とされて、複数の第２のベーン（７３０）を有し、前記複数の第１のベーン（７１０）および第２のベーン（７３０）はそれぞれ、環状のベーン空間に分散して配置され、前記複数の第１のベーン（７１０）および第２のベーン（７３０）はそれぞれ、前記第１のノズルリング（７００）および第２のノズルリング（７２０）に対して回転不可能であるターボチャージャにおいて、
前記第２のノズルリング（７２０）は、第１の位置から第２の位置に回転することができ、前記第１の位置において、前記複数の第１のベーン（７１０）は、前記複数の第２のベーン（７２０）と一列に整列し、前記第２の位置において、前記複数の第１のベーン（７１０）は、前記複数の第２のベーン（７２０）と一列に整列しないターボチャージャ。
【請求項１０】
前記複数の第１のベーン（７１０）および第２のベーン（７３０）はそれぞれ、互いに対して移動可能な第１の部分（１０１５）および第２の部分（１０２０）を有し、前記付勢機構（１０１０）は、前記複数の第１のベーン（７１０）および第２のベーン（７３０）のそれぞれを拡張させる、請求項９に記載のターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概略的にはターボチャージャに関し、より詳細には、可変容量ターボチャージャに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャは、内燃機関で広く使用されており、これまで、とりわけハイウェイトラックや船舶用途用の大型ディーゼルエンジンで特に使用されてきた。
【０００３】
より最近では、ターボチャージャは、大型ディーゼルエンジンとの併用に加えて、小型の乗用車用動力装置との併用で普及してきた。乗用車用途でターボチャージャを使用すると、より小型で質量がより小さいエンジンから同量の馬力を発生させる動力装置を選択することが可能になる。小質量エンジンの使用には、車の全体重量が減り、スポーツ性能が高まって、燃料をいっそう節約でき、車両の空力抵抗が減るという望ましい効果がある。さらに、ターボチャージャを使用することで、エンジンに送出された燃料をより完全に燃焼させることができ、それによって、エンジン排出物が全体的に減り、これは、環境をより清浄にするという非常に望ましい目標に寄与する。
【０００４】
ターボチャージャの構造および機能は、先行技術、例えば、米国特許第４，７０５，４６３号明細書、米国特許第５，３９９，０６４号明細書、および米国特許第６，１６４，９３１号明細書に詳細に説明されており、これら特許の開示は、参照により本明細書に援用するものとする。
【０００５】
ターボチャージャユニットは通常、エンジン排気ガスマニホルドに動作可能に接続されたタービンと、エンジン吸気システムに動作可能に接続されたコンプレッサと、タービンホイールの回転により、コンプレッサインペラが回転するようにタービンとコンプレッサを連結するシャフトとを有する。タービンは、排気マニホルドから流れる排気ガスによって駆動されて回転する。コンプレッサインペラは、タービンによって駆動されて回転し、コンプレッサインペラが回転すると、エンジンシリンダに送出される空気の質量流量が増大し、空気流密度、ならびに空気圧力および温度が高くなる。
【０００６】
乗用車用途でターボチャージャを使用することがより広く受け入れられるのに伴って、３つの設計基準が前面に出てきた。第１に、マーケットの求めるところでは、ターボチャージャを含めた、乗用車またはトラックのいずれでも、その動力装置のすべての部品は、過去に要求されたよりもはるかに長期間にわたり、高い信頼性で動作しなければならない。すなわち、これまで乗用車に対しては、８０，０００〜１００，０００マイル走行後に主要エンジンのオーバーホールを要求することが認められてきたが、今や走行が１５０，０００マイルを超えても高い信頼性で動作するようにエンジン部品を設計することが必要である。走行が１，０００，０００マイルを超えても高い信頼性で動作するようにトラックのエンジン部品を設計することがしばらく前から必要であった。これは、適切な設計および製造とすべての補助装置の協同動作とを保証するために、特別な注意を払わなければならないことを意味する。
【０００７】
前面に出てきた第２の設計基準とは、最小限に抑えられたＮＯｘおよび微粒子物質の排出において、動力装置が非常に厳しい条件を満たすかまたは上回らなければならないことである。第３に、ターボチャージャを大量生産する場合、上記の基準を満たし、かつ最小限の部品点数で構成されるターボチャージャを設計することがきわめて望ましい。さらに、費用対効果が高く、信頼性のあるターボチャージャを提供するために、これらの部品は、製造が容易であり、組立が容易でなければならない。
【０００８】
タービンホイールへの駆動ガスの流れを調整することができるならば、ターボチャージャの効率が、広範囲の動作状態にわたって向上する。このレベルの制御を達成する１つの方法は、ベーンを回動可能にしてベーン間の流路の構造を変えることである。ベーンが動かなくなるのを防止するには、ベーンを回動させるのに使用する機構の設計が重要である。他の検討事項には、部品の製造コストと、かかるシステムを組み立てるのに必要な労働コストとがある。
【０００９】
さらに、ベーンの設計は、タービンへのガスの供給効率にとっても、さらに可変容量アセンブリの信頼性にとっても重要である。ベーンが動くことでガス供給の制御が可能になるが、可動ベーンを通り抜ける漏れの問題ももたらす。さらに、可動ベーンが置かれた極限環境のために、ベーンの構造、特に、ベーン柱などを介して回動可能に連結された部分は、障害を回避するために堅固でなければならない。
【００１０】
ドーデル（Ｄａｕｄｅｌ）による米国特許出願公開第２００５０２０７８８５号明細書において、当出願は、可動案内ベーンを設けることによって、コンプレッサホイールへの流体供給を制御しようとする。図１に示すように、後部コンプレッサ壁１４上の可変ディフューザ構造体１３は、円周上に均一に分散され、それぞれが案内ベーンシャフト１７を含む、環状に配置された複数の案内ベーン１６を有する。各案内ベーン１６の案内ベーンシャフト１７は、調整リング１９によって囲まれた支持リング１８に回動可能に支持されている。調整リング１９の半径方向内側端部は、支持リング１８の半径方向外側の円周上に回転可能に支持されている。調整リング１９は、調整リング１９の軸方向前側に配置されたピンの形態の複数の調整要素２０を含む。調整リング１９は、調整リング１９を回転させる作動ロッドの形態の調整部材２１によって拘束されている。
【００１１】
ドーデルによる調整部材２１は、アクチュエータ２１’によって作動される。調整部材２１は、調整リング１９を回転させることができるので、調整要素２０が特定の角度だけ円周方向に動き、それによって、支持リング１８上の案内ベーン１６が、それらの案内ベーンシャフト１７のまわりに対応する角度だけ回動する。各案内ベーン１６は、それらの外側端部に配置された、２つの離間したフォーク歯２２、２３を備えたフォーク状形状とされ、フォーク歯間には、半径方向外側に開かれた係合チャネルが形成されていて、調整要素２０は、調整リング１９のいずれかの位置で係合チャネルに延びている。調整リング１９が矢印２５の方向に調整移動するときに、案内ベーン１６を調整リング１９の任意の位置に案内することができる。
【００１２】
ドーデルによるシステムには、部品が多数ある複雑なシステムを必要とするという欠点がある。ドーデルによるシステムには、流体流れを制御するために特定の可動域を可能にするのみであるという欠点がさらにある。
【００１３】
アーノルド（Ａｒｎｏｌｄ）による米国特許第６，６７９，０５７号明細書において、当出願は、可動案内ベーンを設けることによって、渦形室への流れを制御しようとする。図２に示すように、アーノルドによるシステムは、内燃機関から排気ガスを受け取り、タービンハウジング１１２内に回転可能に配置されて、共通シャフト１１６の一方の端部に連結された排気ガスタービンホイールまたはタービン１１４に排気ガスを供給するように構成されたタービンハウジング１１２を備えたターボチャージャ１１０を有する。タービンハウジング１１２は、回動可能に動く複数のベーン１１８が配置された可変容量部材１１７を囲んでいる。タービン調整または調和リング１１９は、タービンハウジング１１２内にベーン１１８に隣接して配置されて、ベーンと係合し、ベーンをタービンに対して半径方向内側および外側に同時に動かす。タービン調和リング１１９には、複数のスロット１２０が配置され、そのスロットは、各タービンベーン１１８から突出した同様の形状のタブ１２２と嵌合された場合に、バックラッシュが最小になり、広い領域で接触するように構成されている。タービン調和リング１１９は、ハウジング内に回転可能に配置され、タービンベーンと係合してこれを同一の角移動で回転させるように構成されている。
【００１４】
タービン調和リング１１９は、調和リングをハウジング内で動かすためのアクチュエータピン１２４の配置を調整するように構成された楕円形スロット１２３を含む。ピン１２４は、アクチュエータレバアーム１２６の一方の端部に取り付けられ、アクチュエータレバアームは、反対側にあるそれのもう一方の端部でアクチュエータクランク１２８に取り付けられている。タービン駆動ピン１２４およびレバアーム１２６はそれぞれ、タービンハウジングに隣接するターボチャージャ中央ハウジング１３０の一部内に配置されている。アクチュエータクランク１２８は、ターボチャージャ中央ハウジング１３０を軸方向に貫通して回転可能に配置されていて、レバアーム１２６をアクチュエータクランクの長手軸のまわりに前後に動かすように構成され、レバアームのその動きは、駆動ピン１２４を回転させ、タービンハウジング内で調和リング１１９を回転させるように作用する。次に、調和リング１１９の回転により、複数のタービンベーンがタービン１１４に対して半径方向内側または外側に同時に回転する。
【００１５】
ターボチャージャ１１０はまた、コンプレッサハウジング１３１を含み、そのコンプレッサハウジングは吸気口１３２から空気を受け入れ、コンプレッサハウジング１３１内に回転可能に配置されて、共通シャフト１１６の反対側の端部に連結されたコンプレッサインペラ１３４に空気を供給するように構成されている。コンプレッサハウジングはまた、コンプレッサインペラと排気口との間に置かれた可変容量部材１３６を囲んでいる。可変容量部材は半径方向ディフューザの形態をとり、複数の回動ベーン１３８を含む。コンプレッサ調整または調和リング１４０は、コンプレッサハウジング１３１内に回転可能に配置され、すべてのコンプレッサベーン１３８と係合して、これらを回転自在に同時に動かすように構成されている。コンプレッサ調和リング１４０には、複数のスロット１４２が配置され、それらのスロットは、それぞれのコンプレッサベーンから突出した同様の形状のタブ１４４と嵌合された場合に、バックラッシュが最小になり、広い領域で接触するようにそれぞれ構成されている。コンプレッサ調和リング１４０は、複数のコンプレッサベーン１３８を同一の角移動で回転させる。
【００１６】
コンプレッサ調整リング１４０は、スロットと、スロット内に回転可能に配置された駆動ピン１４６とを含む。駆動レバアーム１４８は、その一方の端部で駆動ピン１４６に取り付けられ、そのもう１つの端部で、アクチュエータクランク１２８の、タービン調和リング用のレバアーム１２６とは反対側の端部に取り付けられている。コンプレッサ調和リング用の駆動ピン１４６およびレバアーム１４８は、ターボチャージャコンプレッサハウジング１３１と中央ハウジング１３０との間に置かれた裏当てプレート１５０を貫通して配置されている。アクチュエータクランク１２８は、中央ハウジング１３０を貫通して回転可能に配置されている。アクチュエータクランク１２８の回転により、コンプレッサ調和駆動レバアーム１４８がアクチュエータクランクの長手軸を中心として動き、これにより、次にコンプレッサ調和リング用の駆動ピン１４６が回転する。駆動ピン１４６の回転により、コンプレッサ調和リング１４０が裏当てプレート１５０に沿って回転し、これにより、次に各コンプレッサベーン１３８が、コンプレッサインペラ１３４に対して半径方向内側または外側に回動する。
【００１７】
アーノルドによるシステムには、部品が多数ある複雑なシステムを必要とするという欠点がある。アーノルドによるシステムには、流体流れを制御するために特定の可動域を可能にするのみであるという欠点がさらにある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
したがって、コンプレッサホイールからの流体流れを効果的にかつ効率的に制御する可変容量システムが必要である。信頼性があり、費用対効果の高いかかるシステムがさらに必要である。その上に、ターボチャージャの組立を容易にするかかるシステムがさらに必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本開示は、ターボチャージャのコンプレッサインペラからの流体を制御する、効率的で費用対効果の高いシステムを提供する。このシステムは、精密面合わせ（ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  ｆｉｔ）に対する必要条件を減らすことでターボチャージャの組立を容易にする。システムはさらに、ベーンと、ベーンが対接して空気流を制御する合わせ面との間に良好な封止を形成することで効率を改善する。
【００２０】
本発明の一態様では、コンプレッサハウジングと、コンプレッサハウジング内に回転可能に取り付けられたコンプレッサロータと、コンプレッサロータからの圧縮性流体を供給する供給チャネルと、調整リングおよび複数のベーンを有するベーンリングアセンブリとを含むターボチャージャが提供される。複数のベーンは、環状のベーン空間に分散配置されていて、圧縮性流体の流れを制御するために動かすことができる。ベーンの迎え角は様々な方法を使用して変えることができる。複数のベーン（２６０）は、小弦節比のベーンとすることができる。
【００２１】
別の態様では、ハウジングと、ハウジング内に回転可能に取り付けられたロータと、流体をロータに供給する供給チャネルと、第１および第２のノズルリングを有するベーンリングアセンブリとを含むターボチャージャが提供される。第１のノズルリングは、ターボチャージャに対して固定され、複数の第１のベーンを有する。第２のノズルリングは、ターボチャージャに対して回転可能であり、複数の第２のベーンを有する。複数の第１および第２のベーンはそれぞれ、環状のベーン空間に分散配置される。複数の第１および第２のベーンはそれぞれ、第１および第２のノズルリングに対して回転することができない。第２のノズルリングは、第１の位置から第２の位置に回転することができる。第１の位置では、複数の第１のベーンは、複数の第２のベーンと一列に整列する。第２の位置では、複数の第１のベーンは、複数の第２のベーンと一列に整列しない。
【００２２】
別の態様では、ハウジングと、ハウジング内に回転可能に取り付けられたロータと、流体をロータに供給する供給チャネルと、調整リングおよび複数のベーンを有するベーンリングアセンブリとを含むターボチャージャが提供される。複数のベーンは、環状のベーン空間に分散配置され、流体の流れを制御するために動かすことができる。複数のベーンはそれぞれ、回転可能なピンによってターボチャージャに連結される。調整リングは、複数のベーンに向かって軸方向に移動可能な封止部分を有する。封止部分はアクチュエータと連通する。アクチュエータは、封止部分を複数のベーンに向かって移動させて、その間のギャップを縮める。
【００２３】
ターボチャージャは、調整リングを複数のベーンに向けて付勢する付勢機構をさらに含むことができる。付勢機構はスプリングとすることができる。付勢機構は、複数のスプリングであってもよい。ターボチャージャは、複数のベーンのそれぞれを調整リングに向けて付勢する付勢機構をさらに含むことができる。複数のベーンはそれぞれ、互いに対して移動できる第１および第２の部分とすることができ、付勢機構は、複数のベーンをそれぞれ拡張させることができる。
【００２４】
付勢機構は、第１の部分と第２の部分との間に配置された少なくとも１つのスプリングとすることができる。付勢機構は、圧縮性材料とすることができる。ターボチャージャは、第１および第２のノズルリングを複数の第１および第２のベーンに向けて付勢する付勢機構をさらに含むことができる。アクチュエータは、チャネルを介して封止部分と連通する圧力源とすることができる。圧力源は、気圧式または液圧式とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】米国特許出願公開第２００５０２０７８８５号明細書によるターボチャージャの可変容量コンプレッサの平面図である。
【図２】米国特許第６，６７９，０５７号明細書によるターボチャージャの別の可変容量コンプレッサの断面図である。
【図３】本発明の例示的な実施形態による可変容量コンプレッサの部分断面図である。
【図４ａ】本発明の別の例示的な実施形態による可変容量コンプレッサの部分断面図である。
【図４ｂ】図４ａの可変容量コンプレッサで使用するベーンの平面図である。
【図５ａ】本発明の別の例示的な実施形態による可変容量コンプレッサの部分断面図である。
【図５ｂ】図５ａの可変容量コンプレッサで使用するベーンの平面図である。
【図６ａ】本発明の別の例示的な実施形態による可変容量コンプレッサの部分断面図である。
【図６ｂ】図６ａの可変容量コンプレッサで使用するベーンの平面図である。
【図７】本発明の別の例示的な実施形態による可変容量コンプレッサの部分断面図である。
【図８】本発明の別の例示的な実施形態による可変容量コンプレッサの部分平面図である。
【図９】本発明の別の例示的な実施形態による可変容量コンプレッサの部分平面図である。
【図１０】第２の位置にある図９の可変容量コンプレッサの部分平面図である。
【図１１ａ】本発明の別の例示的な実施形態による可変容量コンプレッサの部分断面図である。
【図１１ｂ】付勢された状態にある図１１ａの可変容量コンプレッサの断面図である。
【図１２ａ】本発明の別の例示的な実施形態による可変容量コンプレッサのベーンの斜視図である。
【図１２ｂ】付勢されていない状態にある図１２ａのベーンの斜視図である。
【図１３】本発明の別の例示的な実施形態による可変容量コンプレッサの部分断面図である。
【図１４】本発明の別の例示的な実施形態による可変容量コンプレッサの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本明細書で説明する例示的な実施形態は、ターボチャージャ用の可変容量コンプレッサに関する。態様がシステムの幾つかの可能な実施形態に関連して説明されるが、詳細な説明は、単なる例示を目的としている。本明細書で説明するベーンおよびベーンアセンブリの例示的な実施形態を利用する、特定のタイプのターボチャージャは異なるタイプとすることもできる。幾つかの実施形態が、コンプレッサホイール用のベーンに関連して説明される。例示的な実施形態が図３〜１４に示されるが、本開示は、図示した構造または応用例に限定されるものではない。一実施形態では、可動案内ベーンは弦節比が小さい（すなわち、ギャップと翼弦の比が小さい）とされる。例えば、小弦節比は１未満とすることができる。
【００２７】
図３に示すターボチャージャシステムの一部は、コンプレッサハウジング２１０、ベアリングハウジング２２０、コンプレッサホイール２３０、調整リング２４０、および流動チャネル２５０の形態のターボ機械を含む。流動チャネルまたはベーン空間２５０は一連の案内ベーン２６０を有し、この案内ベーンは、これを通る流れの制御を可能にし、ひいてはコンプレッサホイール２３０への流れの調整を可能にする。ベーン２６０に対する調整力は領域２７０に加えられ、回転軸は、ピンまたは他の回転機構２６５に沿っている。各ベーン２６０の特定の寸法および形状は、流動効率を含めた幾つかの要因に基づいて選択することができる。図３の実施形態は、ピン２６５とした単一のベアリングを使用している。しかし、本開示は、ベーン２６０の両側でベアリングを使用することを意図する。
【００２８】
図４ａおよび図４ｂは、コンプレッサハウジング２１０、調整リング２４０、および流動チャネル２５０を有する可変容量コンプレッサシステムを示している。ベーン３６０に対する調整力は、領域２７０に加えられ、回転軸は、ピンまたは他の回転機構２６５に沿っている。調整ピン３８０は、調整リング２４０に連結され、ベーン３６０の溝３８５に収納されている。調整リング２４０、ひいては調整ピン３８０の環状運動により、ピンが溝３８５内を選択的にスライドし、ベーン３６０が回転する。
【００２９】
図５ａおよび図５ｂは、コンプレッサハウジング２１０、調整リング２４０、および流動チャネル２５０を有する可変容量コンプレッサシステムを示している。ベーン４６０の調整力は、領域２７０に加えられ、回転軸は、ピンまたは他の回転機構２６５に沿っている。調整ピン４８０はベーン４６０に連結され、調整リング２４０の溝４８５に収納されている。調整リング２４０、ひいては溝４８５の環状運動により、ピンが溝４８５内を選択的にスライドし、ベーン４６０が回転する。
【００３０】
図６ａおよび図６ｂは、コンプレッサハウジング２１０、調整リング２４０、および流動チャネル２５０を有する可変容量コンプレッサシステムを示している。ベーン５６０に対する調整力は、領域２７０に加えられ、回転軸は、ピンまたは他の回転機構に沿っている。一対の対向する調整ピンまたはフォーク５８０はベーン５６０に当接し、調整リング２４０に連結されている。調整リング２４０、ひいてはフォーク５８０の環状運動により、ベーン５６０が、ピン２６５による軸のまわりに回転する。
【００３１】
上記の実施形態については、ギヤの組み合わせ、レバー機構、および／またはチェーン駆動を含めた様々な構造および技術を使用して、調整リング２４０を回転させることができる。溝、ピン、およびフォークを含めた上記の部品に対して、流動効率と、ベーン５６０の選択された動きをもたらすこととを含めた種々の要因に基づいて、様々な寸法および形状を使用することができる。
【００３２】
図７は、ハウジング２１０、調整リング２４０、および流動チャネル２５０を有する可変容量コンプレッサシステムを示している。ベーン６６０に対する調整力は、ピンまたは他の回転機構６６５伝いに加えられる。例えば、駆動装置６８０に動作可能に連結されたギヤ６７０を介して、ピン６６５に調整モーメントを加えることができる。ギヤ６７０は駆動装置６８０に連結されているので、調整リング２４０の回転により、ギヤ６７０が回転する。
【００３３】
図８は、ベーンセットの迎え角またはプロファイルの変更を可能にする可変容量コンプレッサシステムを示している。そのシステムは、一連の固定案内ベーン７１０が取り付けられた第１の固定ノズルリング７００と、一連の固定案内ベーン７３０が取り付けられた、回転可能な第２のノズルリング７２０とを有する。リング７２０の回転により、ベーン７３０の位置を変えることができ、ひいてはベーン構造全体の迎え角を変えることができる。ベーン７３０の一列に整列しない位置を破線７３５で示している。図８の実施形態は、可動部品の数量を削減するとともに動作点の調整を可能にする。図８のシステムは２つのノズルリングを有するが、本開示は、ベーン７１０、７３０のそれぞれの位置を互いに対して調整するために、可動および非可動リングを様々に組み合わせることができる、３つ以上のリングの使用を意図する。
【００３４】
図９および図１０は、ベーンの有効翼弦長を調整できる可変容量コンプレッサシステムを示している。そのシステムは、第１の部分８００、第２の部分８１０、および第３の部分８２０を備えたベーンを有する。部分８００、８１０、８２０は、経路８３０に沿ったベーン部分８００、８１０、８２０の移動を可能にする、調整リング８５０などの駆動装置に連結されている。延長したベーン構造が図１０に示されている。図９および図１０の実施形態は、コンプレッサホイールに対して流れ制御を行うために、同期した態様での有効翼弦長の調整を可能にする。図９および図１０のシステムは、互いに対して移動可能な３つの部分８００、８１０、８２０を有しているが、本開示は、２つ以上の移動可能なベーン部分の使用を意図する。
【００３５】
図１１ａおよび図１１ｂの実施形態では、ベーンの前縁部に隣接するベーンの前端部で生じるギャップ損失を低減することで、流れ制御の効率を高めている。ベーン９００は、ピン２６５を使用することで、調整リング２４０に対して調整可能に配置されている。調整リングをベーン９００に向けて付勢して、リングとベーンとの間のギャップ９０５を縮めるかまたはなくすために、スプリング９１０などの付勢機構が利用されている。ギャップを最小にするとともにベーンの移動を保証するように、例えば、スプリングなどの特定のタイプの付勢機構９１０と、加える力の大きさとを選択することができる。ギャップ９０５を効率的に小さくするかまたはなくし、それでもなお、ベーン９００の移動を可能にするように、例えば、調整リング２４０に対する付勢力を分散させる、等間隔に離間した複数のスプリング９１０など、付勢機構の数量および構成を選択することができる。調整機構は、ベーンのベアリングハウジング側か、またはベーンのコンプレッサハウジング側のいずれかに設けることができる。
【００３６】
図１２ａおよび図１２ｂの実施形態では、ベーンの前縁部に隣接する領域のギャップ損失を低減することで、流れ制御の効率を高めている。ベーン１０００は、ピン２６５などを使用することで、調整リングに対して調整可能に配置されている。調整リングおよび／またはコンプレッサハウジングに向けてベーンを付勢して、それらの間のギャップを縮めるかまたはなくすために、スプリング１０１０などの付勢機構が利用されている。ギャップを最小にするとともにベーンの移動を保証するように、特定のタイプの付勢機構１０１０と、加える力の大きさとを選択することができる。付勢スプリング１０１０は、要求通りにベーンの幅を広げるために、分離したハウジング、すなわちベーンの部分１０１５、１０２０内に配置された１つまたは複数のスプリングとすることができる。付勢機構１０１０はまた、分離したハウジング、すなわち部分１０１５、１０２０の間に加えられた圧縮性もしくは膨張性の発泡体または他の材料とすることもできる。
【００３７】
図１３の実施形態では、ベーンの前縁部に隣接する領域のギャップ損失を低減することで、流れ制御の効率を高めている。ベーン１１００は、ピン２６５などを使用することで、調整リング２４０に対して調整可能に配置されている。可動リングセグメント１１５０は、ベーンと調整リングとの間のギャップを縮めるかまたはなくすために利用される。リングセグメント１１５０は、ベアリング１１６０などによって調整リング２４０に移動可能に連結され、供給チャネル１１７５を通じてセグメントと連通する、気圧源や液圧源を含めた各種圧力源を使用して、軸方向に移動することができる。ベーン１１００に対接または近接するセグメント１１５０が移動することで、ベーンとコンプレッサハウジング２１０との間のギャップを縮めることもできる。チャネル１１７５を通じて供給される圧力を変えることにより、必要に応じて、ベーンギャップを動的に調整することができる。本開示はまた、電気コントローラ、スプリング、または機械式アクチュエータなどの他の手段によるセグメント１１５０の移動を意図する。
【００３８】
図１４は、回転可能なピン２６５などによってターボチャージャに連結された可撓性ベーン１２００を有する可変容量コンプレッサシステムを示している。ピン２６５は、ベーン１２００に堅固に結合され、コンプレッサハウジングおよび／または調整リングに連結することができる。ピンまたはフォーク１２２０がベーン１２００の終端となる。ピン２６５に加えられた回転力１２１０により、ベーンが破線１２５０で示した形状に曲がる。当然のことながら、種々の例示的な実施形態の特徴は、互いに置き換えることができる。ターボチャージャ用のベーンおよびベーンアセンブリの例示的な実施形態との関連で上記の説明がなされた。したがって、本発明は、単なる例として挙げた、本明細書で説明した特定の細部に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲内で様々な修正および変更が可能であるのは、いうまでもなく当然のことである。
【図３】
2010531957.tif 000003
【図４Ａ】
2010531957.tif 000004
【図４Ｂ】
2010531957.tif 000005
【図５Ａ】
2010531957.tif 000006
【図５Ｂ】
2010531957.tif 000007
【図６Ａ】
2010531957.tif 000008
【図６Ｂ】
2010531957.tif 000009
【図７】
2010531957.tif 000010
【図８】
2010531957.tif 000011
【図９】
2010531957.tif 000012
【図１０】
2010531957.tif 000013
【図１１Ａ】
2010531957.tif 000014
【図１１Ｂ】
2010531957.tif 000015
【図１２Ａ】
2010531957.tif 000016
【図１２Ｂ】
2010531957.tif 000017
【図１３】
2010531957.tif 000018
【図１４】
2010531957.tif 000019
【図１】
2010531957.tif 000020
【図２】
2010531957.tif 000021
【国際調査報告】
2010531957.tif 000022
2010531957.tif 000023