(57)【要約】  過給式内燃機関１０は、作動条件に合わせて大気圧以下から以上までの空気量を選択的に供給するスーパーチャージャー１１を有する。スーパーチャージャー１１は、空気バイパス開口部８４に向かい、内燃機関に供給される空気量を調節するスロットルバルブ４６に連結されたシャトル８７を有する。シャトル８７は、大気空気と大気空気に合流したバイパス空気をスーパーチャージャー１１の吸気口５０に送るケーシング４１に連結された空気バイパス開口部８４を開閉するようにシャトル８７を動かすようにレール１４３、１４８に乗って動くローラ１２４、１２６、１３１、１３２、１３３、１３４、１３６、１３７を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気と燃料が入る燃焼室を有する内燃機関と、内燃機関の与えられた動力に必要な空気量に合わせて内燃機関の燃焼室に空気を供給するスーパーチャージャーとを含む過給式内燃機関であって、
前記スーパーチャージャーが、
両側の第１および第２端部、第１チャンバーと第２チャンバーを提供するボア、排気口および空気バイパス通路を含み、前記第２チャンバーと空気バイパス通路が第２チャンバーから空気バイパス通路に向かって空気を流れるようにする空気バイパス開口部を共有するハウジング、
スーパーチャージャーから内燃機関に向かって空気を流れるように排気口に連結された通路を有し、前記ハウジングと内燃機関に連結された部材、
前記第１および第２チャンバーに連結された吸気口を有し、ハウジングの第１端部に連結された第１端部部材、
ハウジングの第２端部に連結された第２端部部材、
前記第１、第２端部部材に回転可能に設けられ、第１チャンバー内に位置する第１ロータ、および前記第１、第２端部部材に回転可能に設けられ、第２チャンバー内に位置する第２ロータとして、これらの第１、第２ロータは互いに協働するヘリカルベインと溝とを有し、ロータが回転すれば、吸気口から排気口と空気バイパス開口部まで第１、第２ロータの長さに沿って第１、第２チャンバーを通して空気を移動させる第１、第２ロータ、
第１端部部材と第２チャンバーの吸気区間に隣接するようにハウジングに結合され、第１端部部材から空気バイパス開口部まで伸びて第２チャンバーの吸気区間の空気が空気バイパス通路に入るのを防止する壁、
第１端部部材に連結され、大気吸気口と、第１、第２チャンバーに連結された空気通路とを有し、大気空気を第１、第２チャンバーに入れる吸気ケーシング、
前記ケーシング内部に位置してケーシングに連結された環状胴体として、ケーシングと胴体との間に環状隙間を提供し、ハウジングの前記空気バイパス通路が環状隙間に連結され、バイパス空気が空気バイパス通路を通してケーシングと胴体との間の隙間に流れ、ケーシングと胴体との間に環状排気口を形成してバイパス空気がケーシングと胴体との間の環状隙間から流れ出て大気空気と合わされてケーシングを通して第１、第２チャンバー内に流れるようにする胴体、
空気バイパス通路内に位置したシャトル、および
空気バイパス通路内に位置し、ハウジングに連結され、一部は空気バイパス通路の長さに沿って伸びるレールを含み、
前記シャトルは空気バイパス開口部を選択的に開閉して内燃機関に入る空気量と、第２チャンバーから空気バイパス通路に入る空気量を調節する可動胴体を有し、
前記胴体に回転可能に設けられ、レールと噛み合って前記シャトルをレールに沿って動くように支持する複数のローラ、
空気バイパス開口部に対して開閉位置の間でレールに沿ってシャトルを動かすようにシャトルの胴体に連結され、内燃機関に供給される空気量と空気バイパス開口部を通過する空気量を調節する駆動メカニズム、
空気バイパス開口部に対するシャトルの位置を調整して内燃機関の動力条件に合わせて内燃機関に入る空気量を調節するように駆動メカニズムを制御するアクチュエータ、
内燃機関をスーパーチャージャーのロータに連結してスーパーチャージャーを作動させるための動力伝達装置、
スーパーチャージャーによって内燃機関の燃焼室に入る空気量の比率に合わせてスーパーチャージャーの燃焼室の空気に燃料を流入させる装置、および
空気バイパス開口部に対する開閉位置の間でシャトルを動かすようにアクチュエータを作動させる命令信号を提供し、内燃機関の燃焼室に流入された燃料の量とタイミングを調節するように前記燃料を流入させる装置を制御するコントローラをさらに含むことを特徴とする過給式内燃機関。
【請求項２】
吸気ケーシングとスーパーチャージャーに入る大気圧以下の空気流れを調節するように吸気ケーシングに連結されたスロットルバルブアセンブリをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の過給式内燃機関。
【請求項３】
吸気ケーシングの吸気口に連結された空気通路を持って吸気ケーシングに連結された管状部材、
吸気ケーシングの吸気口に入る大気圧以下の空気の流れを調節するように開放位置と閉鎖位置の間で動くように管状部材に動けるように設けられ、空気通路内に位置するスロットルバルブ、および
吸気ケーシングの吸気口に入る大気圧以下の空気の流れを調節するように開放位置と閉鎖位置の間におけるスロットルバルブの動きを調節するようにスロットルバルブに連結された制御部さらに含み、
前記コントローラが制御部に連結されてスロットルバルブを開閉位置の間で動かして吸気ケーシングとスーパーチャージャーの第１、第２チャンバーに入る大気圧以下の空気量を調節することを特徴とする、請求項１に記載の過給式内燃機関。
【請求項４】
前記レールの各々が互いに対して角度をなすように配置された線形の第１、第２表面を有し、バイパス通路内でシャトルが動く間、前記複数のローラが前記第１、第２表面に噛み合ってこれらの表面に沿って動くことを特徴とする、請求項１に記載の過給式内燃機関。
【請求項５】
前記レールの各々が互いに対して角度をなすように配置された線形の第１、第２表面を有し、前記複数のローラが複数のローラの第１表面と噛み合う第１ローラと、複数のローラの第２表面と噛み合う第２ローラとを有することを特徴とする、請求項１に記載の過給式内燃機関。
【請求項６】
前記レールがハウジングと一体であることを特徴とする、請求項１に記載の過給式内燃機関。
【請求項７】
前記レールおよびハウジングと協働してレールをハウジングに固定する締結具をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の過給式内燃機関。
【請求項８】
前記レールが空気バイパス通路内に位置してハウジングに連結された線形の第１レールと、空気バイパス通路内に位置して第１レールに平行にハウジングに連結された線形の第２レールとを含み、シャトルの胴体にある前記複数のローラが第１レールおよび第２レールと噛み合って空気バイパス通路に沿って動きつつ空気バイパス開口部を選択的に開放または閉鎖することを特徴とする、請求項１に記載の過給式内燃機関。
【請求項９】
前記第１、第２レールの各々が互いに角度をなすように配置された線形の第１表面と第２表面とを含み、前記複数のローラが各々のレールの第１表面に噛み合う第１ローラと、各々のレールの第２表面に噛み合う第２ローラとを有することを特徴とする、請求項８に記載の過給式内燃機関。
【請求項１０】
前記空気バイパス開口部が第１、第２ロータに平行することを特徴とする、請求項１に記載の過給式内燃機関。
【請求項１１】
前記アクチュエータがシャトルの胴体に固定されるネジを有する部材、前記部材のネジに噛み合う細長いスクリュー、および該スクリューに連結されたモータを含み、前記モータはスクリューを両方向に選択的に回転させて空気バイパス開口部を開閉するように前記シャトルを選択的に動かし、前記コントローラがモータに連結されてモータの動作を制御することを特徴とする、請求項１に記載の過給式内燃機関。
【請求項１２】
前記シャトルの胴体が第１端部、第１端部から離れた第２端部、第１壁、および第１端部から第２端部まで伸び第１壁の反対側に窪んだ曲線状の壁を含み、
前記窪んだ曲線状の壁はシャトルに隣接したロータの周縁部の円周曲率と同心をなすアーチ形状を有し、
前記第１壁が第１、第２および第３ショルダーを有し、
前記複数のローラは第１ショルダーに回転可能に設けられた第１ローラ、第１ショルダーと第２ショルダーとの間で胴体に回転可能に設けられた第２ローラ、第２ショルダーに回転可能に設けられた第３ローラ、および第３ショルダーに回転可能に設けられた第４ローラを含み、前記第１、第２ローラはレールのうち一つに係合し、前記第３、第４ローラは前記レールのうち一つから離れたレールに係合することを特徴とする、請求項１に記載の過給式内燃機関。
【請求項１３】
前記胴体の第１端部がシャトルに隣接したロータのねじれ角に余角方向に傾斜していることを特徴とする、請求項１２に記載の過給式内燃機関。
【請求項１４】
前記第１〜第４ローラの各々が１対のローラを含むことを特徴とする、請求項１２に記載の過給式内燃機関。
【請求項１５】
前記胴体の第１端部から第２端部まで伸びる中心孔に駆動メカニズムの線形スクリューが収容されることを特徴とする、請求項１に記載の過給式内燃機関。
【請求項１６】
前記胴体の中心孔に整列したスクリューを収容するネジ穴を有する部材、および前記部材を胴体の第２端部に固定する締結具をさらに含むことを特徴とする、請求項１５に記載の過給式内燃機関。
【請求項１７】
前記シャトルの胴体が第１端部、第１端部から離れた第２端部、第１壁、および第１端部から第２端部まで伸び第１壁の反対側に窪んだ曲線状の壁を含み、
前記窪んだ曲線状の壁はシャトルに隣接したロータの周縁部の円周曲率と同心をなすアーチ形状を有し、
前記第１壁の一部分が第１ショルダーと第２ショルダーとの間に位置し、前記一部分が胴体の第１端部から第２端部まで伸びる溝を有し、
前記溝にフレキシブル部材が配置され、
前記フレキシブル部材が締結具によって胴体の第１壁に連結され、
前記第１ショルダーに第１ローラが回転可能に設けられ、前記フレキシブル部材に第２ローラが回転可能に設けられ、
前記フレキシブル部材が第１ローラと第２ローラを押してレールのうち一つに係合するようにし、
前記第２ショルダーに第３ローラが回転可能に設けられ、第３ショルダーに第４ローラが回転可能に設けられ、
前記第３および第４ローラは前記レールのうち一つから離れたレールに係合することを特徴とする、請求項１に記載の過給式内燃機関。
【請求項１８】
前記胴体の第１端部がシャトルに隣接したロータのねじれ角に余角方向に傾斜していることを特徴とする、請求項１７に記載の過給式内燃機関。
【請求項１９】
前記第１〜第４ローラの各々が１対のローラを含むことを特徴とする、請求項１７に記載の過給式内燃機関。
【請求項２０】
前記胴体の第１端部から第２端部まで伸びる中心孔に駆動メカニズムの線形スクリューが収容されることを特徴とする、請求項１７に記載の過給式内燃機関。
【請求項２１】
前記胴体の中心孔に整列したスクリューを収容するネジ穴を有する部材、および前記部材を胴体の第２端部に固定する締結具をさらに含むことを特徴とする、請求項２０に記載の過給式内燃機関。
【請求項２２】
空気と燃料が入る燃焼室を有する内燃機関と、内燃機関の与えられた動力に必要な空気量に合わせて内燃機関の燃焼室に空気を供給するスーパーチャージャーとを含む過給式内燃機関であって、
前記スーパーチャージャーが、
両側の第１および第２端部、第１チャンバーと第２チャンバーを提供するボア、排気口および空気バイパス通路を含み、前記第２チャンバーと空気バイパス通路が第２チャンバーから空気バイパス通路に向かって空気を流れるようにする空気バイパス開口部を共有するハウジング、
スーパーチャージャーから内燃機関に向かって空気を流れるように排気口に連結された通路を有し、前記ハウジングと内燃機関に連結された部材、
前記第１および第２チャンバーに連結された吸気口を有し、ハウジングの第１端部に連結された第１端部部材、
ハウジングの第２端部に連結された第２端部部材、
前記第１、第２端部部材に回転可能に設けられ、第１チャンバー内に位置する第１ロータ、および前記第１、第２端部部材に回転可能に設けられ、第２チャンバー内に位置する第２ロータとして、これらの第１、第２ロータは互いに協働するヘリカルベインと溝とを有し、ロータが回転すれば、吸気口から排気口と空気バイパス開口部まで第１、第２ロータの長さに沿って第１、第２チャンバーを通して空気を移動させる第１、第２ロータ、
空気バイパス通路内に位置したシャトル、および
空気バイパス通路内に位置し、ハウジングに連結され、一部は空気バイパス通路の長さに沿って伸びるレールを含み、
前記シャトルは空気バイパス開口部を選択的に開閉して内燃機関に入る空気量と、第２チャンバーから空気バイパス通路に入る空気量を調節する可動胴体を有し、
前記胴体に回転可能に設けられ、レールと噛み合って前記シャトルをレールに沿って動くように支持する複数のローラ、
空気バイパス開口部に対して開閉位置の間でレールに沿ってシャトルを動かすようにシャトルの胴体に連結され、内燃機関に供給される空気量と空気バイパス開口部を通過する空気量を調節する駆動メカニズム、
スーパーチャージャーによって内燃機関の燃焼室に入る空気量の比率に合わせてスーパーチャージャーの燃焼室の空気に燃料を流入させる装置、および
空気バイパス開口部に対する開閉位置の間でシャトルを動かすようにアクチュエータを作動させる命令信号を提供し、内燃機関の燃焼室に流入された燃料の量とタイミングを調節するように前記燃料を流入させる装置を制御するコントローラをさらに含むことを特徴とする過給式内燃機関。
【請求項２３】
スーパーチャージャーの第１、第２チャンバーに入る大気圧以下の大気空気流れを調節するように第１端部部材の吸気口に連結されたスロットルバルブアセンブリをさらに含むことを特徴とする、請求項２２に記載の過給式内燃機関。
【請求項２４】
前記レールの各々が互いに対して角度をなすように配置された線形の第１、第２表面を有し、バイパス通路内でシャトルが動く間、前記複数のローラが前記第１、第２表面に噛み合ってこれらの表面に沿って動くことを特徴とする、請求項２２に記載の過給式内燃機関。
【請求項２５】
前記レールの各々が互いに対して角度をなすように配置された線形の第１、第２表面を有し、前記複数のローラが複数のローラの第１表面と噛み合う第１ローラと、複数のローラの第２表面と噛み合う第２ローラとを有することを特徴とする、請求項２２に記載の過給式内燃機関。
【請求項２６】
前記レールがハウジングと一体であることを特徴とする、請求項２２に記載の過給式内燃機関。
【請求項２７】
前記レールおよびハウジングと協働してレールをハウジングに固定する締結具をさらに含むことを特徴とする、請求項２２に記載の過給式内燃機関。
【請求項２８】
前記レールが空気バイパス通路内に位置してハウジングに連結された線形の第１レールと、空気バイパス通路内に位置して第１レールに平行にハウジングに連結された線形の第２レールとを含み、シャトルの胴体にある前記複数のローラが第１レールおよび第２レールと噛み合って空気バイパス通路に沿って動きつつ空気バイパス開口部を選択的に開放または閉鎖することを特徴とする、請求項２２に記載の過給式内燃機関。
【請求項２９】
前記第１、第２レールの各々が互いに角度をなすように配置された線形の第１表面と第２表面とを含み、前記複数のローラが各々のレールの第１表面に噛み合う第１ローラと、各々のレールの第２表面に噛み合う第２ローラとを有することを特徴とする、請求項２８に記載の過給式内燃機関。
【請求項３０】
前記空気バイパス開口部が第１、第２ロータに平行することを特徴とする、請求項２２に記載の過給式内燃機関。
【請求項３１】
前記アクチュエータがシャトルの胴体に固定されるネジを有する部材、前記部材のネジに噛み合う細長いスクリュー、および該スクリューに連結されたモータを含み、前記モータはスクリューを両方向に選択的に回転させて空気バイパス開口部を開閉するように前記シャトルを選択的に動かし、前記コントローラがモータに連結されてモータの動作を制御することを特徴とする、請求項２２に記載の過給式内燃機関。
【請求項３２】
前記シャトルの胴体が第１端部、第１端部から離れた第２端部、第１壁、および第１端部から第２端部まで伸び第１壁の反対側に窪んだ曲線状の壁を含み、
前記窪んだ曲線状の壁はシャトルに隣接したロータの周縁部の円周曲率と同心をなすアーチ形状を有し、
前記第１壁が第１、第２および第３ショルダーを有し、
前記複数のローラは第１ショルダーに回転可能に設けられた第１ローラ、第１ショルダーと第２ショルダーとの間で胴体に回転可能に設けられた第２ローラ、第２ショルダーに回転可能に設けられた第３ローラ、および第３ショルダーに回転可能に設けられた第４ローラを含み、前記第１、第２ローラはレールのうち一つに係合し、前記第３、第４ローラは前記レールのうち一つから離れたレールに係合することを特徴とする、請求項２２に記載の過給式内燃機関。
【請求項３３】
前記胴体の第１端部がシャトルに隣接したロータのねじれ角に余角方向に傾斜していることを特徴とする、請求項３２に記載の過給式内燃機関。
【請求項３４】
前記第１〜第４ローラの各々が１対のローラを含むことを特徴とする、請求項３２に記載の過給式内燃機関。
【請求項３５】
前記胴体の第１端部から第２端部まで伸びる中心孔に駆動メカニズムの線形スクリューが収容されることを特徴とする、請求項２２に記載の過給式内燃機関。
【請求項３６】
前記胴体の中心孔に整列したスクリューを収容するネジ穴を有する部材、および前記部材を胴体の第２端部に固定する締結具をさらに含むことを特徴とする、請求項３５に記載の過給式内燃機関。
【請求項３７】
前記シャトルの胴体が第１端部、第１端部から離れた第２端部、第１壁、および第１端部から第２端部まで伸び第１壁の反対側に窪んだ曲線状の壁を含み、
前記窪んだ曲線状の壁はシャトルに隣接したロータの周縁部の円周曲率と同心をなすアーチ形状を有し、
前記第１壁の一部分が第１ショルダーと第２ショルダーとの間に位置し、前記一部分が胴体の第１端部から第２端部まで伸びる溝を有し、
前記溝にフレキシブル部材が配置され、
前記フレキシブル部材が締結具によって胴体の第１壁に連結され、
前記第１ショルダーに第１ローラが回転可能に設けられ、前記フレキシブル部材に第２ローラが回転可能に設けられ、
前記フレキシブル部材が第１ローラと第２ローラを押してレールのうち一つに係合するようにし、
前記第２ショルダーに第３ローラが回転可能に設けられ、第３ショルダーに第４ローラが回転可能に設けられ、
前記第３および第４ローラは前記レールのうち一つから離れたレールに係合することを特徴とする、請求項２２に記載の過給式内燃機関。
【請求項３８】
前記胴体の第１端部がシャトルに隣接したロータのねじれ角に余角方向に傾斜していることを特徴とする、請求項３７に記載の過給式内燃機関。
【請求項３９】
前記第１〜第４ローラの各々が１対のローラを含むことを特徴とする、請求項３７に記載の過給式内燃機関。
【請求項４０】
前記胴体の第１端部から第２端部まで伸びる中心孔に駆動メカニズムの線形スクリューが収容されることを特徴とする、請求項３７に記載の過給式内燃機関。
【請求項４１】
前記胴体の中心孔に整列したスクリューを収容するネジ穴を有する部材、および前記部材を胴体の第２端部に固定する締結具をさらに含むことを特徴とする、請求項４０に記載の過給式内燃機関。
【請求項４２】
空気と燃料が入る燃焼室を有する内燃機関と、内燃機関の与えられた動力に必要な空気量に合わせて内燃機関の燃焼室に空気を供給するスーパーチャージャーとを含む過給式内燃機関であって、
前記スーパーチャージャーが、
両側の第１および第２端部、第１チャンバーと第２チャンバーを提供するボア、排気口および空気バイパス通路を含み、前記第２チャンバーと空気バイパス通路が第２チャンバーから空気バイパス通路に向かって空気を流れるようにする空気バイパス開口部を共有するハウジング、
スーパーチャージャーから内燃機関に向かって空気を流れるように排気口に連結された通路を有し、前記ハウジングと内燃機関に連結された部材、
前記第１および第２チャンバーに連結された吸気口を有し、ハウジングの第１端部に連結された第１端部部材、
ハウジングの第２端部に連結された第２端部部材、
前記第１、第２端部部材に回転可能に設けられ、第１チャンバー内に位置する第１ロータ、および前記第１、第２端部部材に回転可能に設けられ、第２チャンバー内に位置する第２ロータとして、これらの第１、第２ロータは互いに協働するヘリカルベインと溝とを有し、ロータが回転すれば、吸気口から排気口と空気バイパス開口部まで第１、第２ロータの長さに沿って第１、第２チャンバーを通して空気を移動させる第１、第２ロータ、
第１端部部材に連結され、大気吸気口と、第１、第２チャンバーに連結された排気口とを有し、大気空気を第１、第２チャンバーに入れる吸気ケーシング、
前記ケーシング内部に位置してケーシングに連結された環状胴体として、ケーシングと胴体との間に環状隙間を提供し、ハウジングの前記空気バイパス通路が環状隙間に連結され、バイパス空気が空気バイパス通路を通してケーシングと胴体との間の隙間に流れ、ケーシングと胴体との間に環状排気口を形成してバイパス空気がケーシングと胴体との間の環状隙間から流れ出て大気空気と合わされてケーシングを通して第１、第２チャンバー内に流れるようにする胴体、
空気バイパス通路内で開閉位置の間を動きつつ空気バイパス開口部を選択的に開閉して内燃機関に向かう空気量と空気バイパス開口部を通して空気バイパス通路とケーシングと胴体との間の環状隙間に入るバイパス空気量を調節するシャトル、
空気バイパス開口部に対して開閉位置の間でシャトルを動かすようにシャトルに連結され、内燃機関に供給される空気量と空気バイパス開口部とケーシングと胴体との間の環状隙間を通過するバイパス空気量を調節する駆動メカニズム、
空気バイパス開口部に対するシャトルの位置を調整して内燃機関の動力条件に合わせて内燃機関に入る空気量を調節するように駆動メカニズムを制御するアクチュエータ、
内燃機関をスーパーチャージャーのロータに連結してスーパーチャージャーを作動させるための動力伝達装置、
スーパーチャージャーによって内燃機関の燃焼室に入る空気量の比率に合わせてスーパーチャージャーの燃焼室の空気に燃料を流入させる装置、および
空気バイパス開口部に対する開閉位置の間でシャトルを動かすようにアクチュエータを作動させる命令信号を提供し、内燃機関の燃焼室に流入された燃料の量とタイミングを調節するように前記燃料を流入させる装置を制御するコントローラを含むことを特徴とする過給式内燃機関。
【請求項４３】
前記ハウジングが第１端部部材と第２チャンバーの吸気区間に隣接して位置した壁を含み、前記壁は第１端部部材から空気バイパス開口部まで伸びて第２チャンバーの吸気区間の空気が空気バイパス通路に入るのを防止することを特徴とする、請求項４２に記載の過給式内燃機関。
【請求項４４】
前記ハウジングに連結され、空気バイパス通路内に位置した第１線形レールと、前記ハウジングに連結され、空気バイパス通路内部で第１線形レールに平行に位置した第２線形レールとをさらに含み、前記シャトルが胴体と複数のローラとを有し、前記ローラは第１、第２レールと係合して回転可能に胴体に設けられ、空気バイパス通路に沿ってシャトルが第１、第２レールにおいて動くように支持して空気バイパス開口部を選択的に開閉することを特徴とする、請求項４２に記載の過給式内燃機関。
【請求項４５】
前記第１、第２レールの各々が互いに角度をなすように配置された第１、第２線形表面を有し、複数のローラは第１、第２レールの前記第１線形表面に係合する第１ローラと、第１、第２レールの前記第２線形表面に係合する第２ローラとを有することを特徴とする、請求項４４に記載の過給式内燃機関。
【請求項４６】
吸気ケーシングとスーパーチャージャーに入る大気空気流れを調節するように吸気ケーシングに連結されたスロットルバルブアセンブリをさらに含むことを特徴とする、請求項４２に記載の過給式内燃機関。
【請求項４７】
ハウジングを備え、空気塊を生成するエアコンプレッサであって、
前記ハウジングが、
１対の平行チャンバーを提供するボア、
前記チャンバーに空気を進入させるための吸気口、
前記チャンバーから空気を排出するための排気口、
バイパス空気を前記チャンバーから低い空気圧部位に排出させるように前記低い空気圧部位に連結された空気バイパス通路、
前記チャンバーのうち一つおよび空気バイパス通路と連結される空気バイパス開口部、
前記チャンバー内に回転軸が並んで位置した１対のスクリューロータ、
前記吸気口から排気口に第１空気量を動かし、空気バイパス通路と低い空気圧部位に第２空気量を動かすようにハウジングにおいて前記ロータを回転可能に設ける部材、
前記空気バイパス開口部を選択的に開放、部分開放および閉鎖して空気バイパス開口部を通して低い空気圧部位に入る第２空気量とハウジングの排気口から排出される第１空気量を調節するように空気バイパス開口部に対してロータの回転軸に並んで動くように空気バイパス通路内に配置されたシャトル、および
空気バイパス通路内に配置され、ロータの回転軸に並んでハウジングに連結された１対のレールを含み、
前記シャトルの胴体はロータのうち一つに隣接して配置されて空気バイパス開口部を選択的に開閉するように動いて、排気口から排出される第１空気量と空気バイパス通路に入る第２空気量を調節し、
前記レールに沿って動きながらレールのシャトルを支持するようにレールと係合するように前記胴体に回転可能に設けられ、空気バイパス開口部を選択的に開閉する排気口に入る第１空気量と空気バイパス通路に入る第２空気量を調節する複数のローラ、および
前記レールに沿ってシャトルを動かすようにシャトルに連結されて空気バイパス開口部を選択的に開閉して、空気バイパス開口部が開放または部分開放された時には、第１空気量が開放された空気バイパス開口部を通して低い空気圧部位に流れ、第２空気量がハウジングの排気口を通過し、空気バイパス開口部が閉鎖された時には、全ての空気がハウジングの排気口を通過するようにするアクチュエータをさらに含むことを特徴とするエアコンプレッサ。
【請求項４８】
前記レールがハウジングと一体であることを特徴とする、請求項４７に記載のエアコンプレッサ。
【請求項４９】
前記レールをハウジングに固定する締結具をさらに含むことを特徴とする、請求項４７に記載のエアコンプレッサ。
【請求項５０】
前記レールの各々が空気バイパス通路内に位置し、互いに対して角度をなすように配置された線形の第１、第２表面を有し、前記複数のローラがレールの第１表面に係合する第１ローラと、レールの第２表面に係合する第２ローラとを有することを特徴とする、請求項４７に記載のエアコンプレッサ。
【請求項５１】
大気とバイパス空気がハウジングの吸気口に向かうようにハウジングに連結され、吸気通路と排気通路とを有し、前記排気通路はハウジングの吸気口と連結されて、大気空気が吸気通路と排気通路を通してハウジングの吸気口に流れるようにするケーシング、および
前記ケーシングに連結され、ケーシング内部に位置し、ケーシングと胴体との間に環状隙間を提供する環状胴体をさらに含み、
前記空気バイパス通路が環状隙間に連結されて空気バイパス通路内のバイパス空気が環状隙間内に入り、
前記環状胴体はケーシングの排気通路に対して内側に位置した環状端部を有し、
前記環状端部がケーシング内側に位置してバイパス空気排出開口部を提供して、ケーシングと胴体との間の環状隙間内のバイパス空気が大気空気と合わされてハウジングの排気口に向かうようにすることを特徴とする、請求項４７に記載のエアコンプレッサ。
【請求項５２】
前記ロータのうち一つと吸気口に隣接するようにハウジングに連結された壁をさらに含み、前記壁は吸気口から空気バイパス開口部まで伸びて空気がバイパス開口部を通して低い空気圧部位に入る前には空気バイパス通路に入らないようにすることを特徴とする、請求項４７に記載のエアコンプレッサ。
【請求項５３】
前記空気バイパス開口部がロータの回転軸に平行することを特徴とする、請求項４７に記載のエアコンプレッサ。
【請求項５４】
前記アクチュエータが、
シャトルの胴体にネジ固定される部材、
前記部材のネジに噛み合うスクリュー、および
前記スクリューを両方向に選択的に回転させるようにスクリューに連結され、空気バイパス開口部を開閉するようにシャトルを選択的に動かすモータを含むことを特徴とする、請求項４７に記載のエアコンプレッサ。
【請求項５５】
ハウジングを備え、空気塊を生成するエアコンプレッサであって、
前記ハウジングが、
１対の平行チャンバーを提供するボア、
前記チャンバーに空気を進入させるための吸気口、
前記チャンバーから空気を排出するための排気口、
バイパス空気を前記チャンバーから低い空気圧部位に排出させるように前記低い空気圧部位に連結された空気バイパス通路、
前記チャンバーのうち一つおよび空気バイパス通路と連結される空気バイパス開口部、
前記チャンバー内に回転軸が並んで位置した１対のスクリューロータ、
前記吸気口から排気口に第１空気量を動かし、空気バイパス通路と低い空気圧部位に第２空気量を動かすようにハウジングにおいて前記ロータを回転可能に設ける部材、
前記空気バイパス開口部を選択的に開放、部分開放および閉鎖して空気バイパス開口部を通して低い空気圧部位に入る第２空気量とハウジングの排気口から排出される第１空気量を調節するように空気バイパス開口部に対してロータの回転軸に並んで動くように空気バイパス通路内に配置されたシャトル、
大気とバイパス空気がハウジングの吸気口に向かうようにハウジングに連結され、吸気通路と排気通路とを有し、前記排気通路はハウジングの吸気口と連結されて、大気空気が吸気通路と排気通路を通してハウジングの吸気口に流れるようにするケーシング、および
前記ケーシングに連結され、ケーシング内部に位置し、ケーシングと胴体との間に環状隙間を提供する環状胴体を含み、
前記空気バイパス開口部は環状隙間に連結され、バイパス空気が環状隙間に入り、
前記ケーシングと環状胴体はバイパス空気排出開口部を有し、ケーシングと胴体との間の環状隙間内のバイパス空気が大気と合わされてハウジングの排気口に流れ、
空気バイパス開口部を選択的に開閉するようにバイパス通路内でシャトルを動かすようにシャトルにアクチュエータが連結され、空気バイパス開口部が開放または部分開放された時には、第１空気量が開放された空気バイパス開口部を通して低い空気圧部位に流れ、第２空気量がハウジングの排気口を通過し、空気バイパス開口部が閉鎖された時には、全ての空気がハウジングの排気口を通過するようにすることを特徴とするエアコンプレッサ。
【請求項５６】
前記ロータのうち一つと吸気口に隣接するようにハウジングに連結された壁をさらに含み、前記壁は吸気口から空気バイパス開口部まで伸びて空気がバイパス開口部を通して低い空気圧部位に入る前には空気バイパス通路に入らないようにすることを特徴とする、請求項５５に記載のエアコンプレッサ。
【請求項５７】
前記空気バイパス開口部がロータの回転軸に平行することを特徴とする、請求項５５に記載のエアコンプレッサ。
【請求項５８】
前記アクチュエータが、
シャトルの胴体にネジ固定される部材、
前記部材のネジに噛み合うスクリュー、および
前記スクリューを両方向に選択的に回転させるようにスクリューに連結され、空気バイパス開口部を開閉するようにシャトルを選択的に動かすモータを含むことを特徴とする、請求項５５に記載のエアコンプレッサ。
【請求項５９】
第１端部、第１端部から離れた第２端部、第１、第２、第３ショルダーを備えた第１壁、および第１端部から第２端部まで伸び第１壁の反対側に窪んだ曲線状の第２壁を有する胴体、
第１ショルダーに回転可能に設けられた第１ローラ、
第１ショルダーと第２ショルダーとの間で胴体に回転可能に設けられた第２ローラ、
第２ショルダーに回転可能に設けられた第３ローラ、および
第３ショルダーに回転可能に設けられた第４ローラを含むことを特徴とするスーパーチャージャー用シャトル。
【請求項６０】
前記胴体の第１端部が第１壁と第２壁との間で傾斜していることを特徴とする、請求項５９に記載のスーパーチャージャー用シャトル。
【請求項６１】
前記第１〜第４ローラの各々が１対のローラを含むことを特徴とする、請求項５９に記載のスーパーチャージャー用シャトル。
【請求項６２】
前記胴体の第１端部から第２端部まで伸びる中心孔に線形スクリューが収容されることを特徴とする、請求項５９に記載のスーパーチャージャー用シャトル。
【請求項６３】
前記胴体の中心孔に整列したネジ穴を有する部材、および前記部材を胴体の第２端部に固定する締結具をさらに含むことを特徴とする、請求項６２に記載のスーパーチャージャー用シャトル。
【請求項６４】
空気を第１場所から第２場所に送るヘリカルスクリューを備えたスーパーチャージャー用シャトルであって、
第１端部、第１端部から離れた第２端部、第１、第２、第３ショルダーを備えた第１壁、および第１端部から第２端部まで伸び第１壁の反対側に窪んだ曲線状の第２壁を有する胴体、
前記第１壁の第１ショルダーと第２ショルダーとの間に位置した第１壁の一部分に形成され、前記胴体の第１端部から第２端部まで伸びる溝に位置するフレキシブル部材、
前記フレキシブル部材を胴体の第１壁に固定する締結具、
第１ショルダーに回転可能に設けられた第１ローラ、
第１ショルダーと第２ショルダーとの間で胴体に回転可能に設けられた第２ローラ、
第２ショルダーに回転可能に設けられた第３ローラ、および
第３ショルダーに回転可能に設けられた第４ローラを含むことを特徴とするスーパーチャージャー用シャトル。
【請求項６５】
前記胴体の第１端部が第１壁と第２壁との間で傾斜していることを特徴とする、請求項６４に記載のスーパーチャージャー用シャトル。
【請求項６６】
前記第１〜第４ローラの各々が１対のローラを含むことを特徴とする、請求項６４に記載のスーパーチャージャー用シャトル。
【請求項６７】
前記胴体の第１端部から第２端部まで伸びる中心孔に線形スクリューが収容されることを特徴とする、請求項６４に記載のスーパーチャージャー用シャトル。
【請求項６８】
前記胴体の中心孔に整列したネジ穴を有する部材、および前記部材を胴体の第２端部に固定する締結具をさらに含むことを特徴とする、請求項６７に記載のスーパーチャージャー用シャトル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料効率と性能を高めるために動力条件に合わせて大気圧以下から以上までの範囲で選択的に内燃機関に空気を供給することができる内燃機関用スーパーチャージャーに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関への燃料と空気の供給を高めて馬力を高めるのに用いられる空気移動装置の例には米国特許第３０１５７号明細書と米国特許第２２０１０１４号明細書に紹介された「Ｒｏｏｔｓ  ｂｌｏｗｅｒ」があり、この装置はベルト駆動軸が２個の密接なロータを駆動する。ロータが回転しつつ、一定量の空気を内燃機関に送る。ロータの回転速度は内燃機関に送られる空気量を決定する。
【０００３】
米国特許第６２４１４９８号明細書に紹介されたスーパーチャージャーのロータは、内燃機関に連結され、燃焼室に空気／燃料混合物を供給する。これらのロータは、スーパーチャージャーを介して続けて空気を供給する半円筒状ポケットと突出部とを有する。スーパーチャージャーによって供給される空気量は、スーパーチャージャーを駆動する内燃機関の作動速度に左右される。一定の速度と圧力で動作するスーパーチャージャーによって供給される空気量はほぼ変わらない。スーパーチャージャーを出入りする空気を制御する空気量制御手段が全くない。
【０００４】
米国特許第８５３９７６９号明細書に紹介された内燃機関は、可変排気量スーパーチャージャーと結合され、内燃機関に供給される空気量を動力条件に応じて大気圧以下〜以上に変化させる。このスーパーチャージャーの吸気用雄雌ロータは、内燃機関によって回転しつつ、吸気口から内燃機関まで空気を供給する。空気バイパス開口部と空気バイパス通路とを備えたハウジング内部にロータが配置され、バイパス空気をスーパーチャージャーの吸気口に送る。スーパーチャージャーの吸気口に向かって動くようにスーパーチャージャーハウジングにスライドアセンブリを設け、ロータの長さに沿ってスライドアセンブリの位置を変化させ、内燃機関に空気を送り、この空気がスーパーチャージャーの吸気口に戻るようにする。スライドアセンブリは、空気バイパス開口部の位置を変化させて、長いロータ長さが内燃機関に送られる大気圧以上の空気量を増加させるようにする。スーパーチャージャーの吸気口に配置されたスロットルバルブは、大気圧以下にスーパーチャージャーに供給される空気量を調節して、昇圧が必要ない時に内燃機関の動力を調節する。動力条件に合わせてスライドアセンブリとスロットルバルブの位置を調節するのにプロセッサを用いる。
【０００５】
米国特許第４２８１９７５号明細書に紹介されたスクリューコンプレッサにおいては、円筒状ボア（ｂｏｒｅ）内に設けられたスライドバルブと雄雌ロータとがあり、円筒状ボアは、ロータが配置されたボアと交差する。スライドバルブに空気圧が作用すると、スライドバルブと隣接した構造物との間に摩擦と摩耗が生じる。スライドバルブに回転可能に設けられたローラを含む耐摩擦構造体がスライドバルブを収容したボアの側壁の溝に位置する。他の耐摩擦構造としては、円筒状ボアの表面に横方向に伸びるアーチ形の溝とボアの溝とスライドバルブの溝に位置した耐摩擦ボールがある。
【０００６】
米国特許第６２２７８３４号明細書に紹介されたスクリューコンプレッサは雄雌ロータとスライドとを有し、スライドは排気圧と容量を調節する。このスライドの両面には長さ方向の溝がある。スライドを収容するボアの側壁に設けられたローラはスライドの溝に位置して、スライドがロータと係合して押されないようにし、スライドが回転しないように固定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第３０１５７号明細書
【特許文献２】米国特許第２２０１０１４号明細書
【特許文献３】米国特許第６２４１４９８号明細書
【特許文献４】米国特許第８５３９７６９号明細書
【特許文献５】米国特許第４２８１９７５号明細書
【特許文献６】米国特許第６２２７８３４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明のスーパーチャージャーは、内燃機関の作動性能を改善する新たな構造と機能を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、内燃機関の作動条件に合わせて大気圧以下から以上までの範囲の空気を収容する過給式内燃機関を含む。内燃機関はいかなる燃料も使用できる一般の４ストロークエンジンである。過給式内燃機関は、ターボチャージエンジンを含んでおり、既存の内燃機関より燃料効率を高めたものである。過給式内燃機関の燃料効率は燃焼室における圧縮比と関連がある。過給式内燃機関は、燃焼室に閉じ込められた気体の密度が排気ストロークの端において低いため、より高く効率的な圧縮比で動作する。圧縮ストロークの開始点におけるシリンダ温度が低いと、空気／燃料混合物の爆発を防止するのに役に立ち、圧縮比を高めて燃料効率を改善することができる。スーパーチャージャーは、動力条件に合わせて大気圧以下から大気圧以上までの範囲で燃焼室に入る空気量を調節できるスロットルバルブと結合されたシャトル（ｓｈｕｔｔｌｅ）を有する。スーパーチャージャーは、動力条件を充足するのに必要なエアポンプ仕事を最小化して寄生動力損失を最低にする。スーパーチャージャーは、雄雌ヘリカル（ｈｅｌｉｃａｌ）ロータを収容するチャンバーやボアを備えたハウジングを備える。このハウジングは、ボアからハウジングに付着された吸気ケーシングに空気を戻すバイパス空気通路を含む。吸気ケーシングは、雄雌ロータを収容するボアに連結された一つ以上の吸気口と連結された吸気通路を有する。ケーシングの吸気通路は、ロータの吸気端部に入る空気の流れに助力し、ロータに入る空気の乱流を最小化する。スロットルバルブは、吸気ケーシングの吸気通路に入る大気空気を調節する。スロットルバルブは、開閉位置の間で動作しつつ、吸気ケーシングに入る大気圧以下や大気圧付近の空気量を調節する。スロットルバルブが開放位置にあると、吸気ケーシングに空気が自由に入って、スーパーチャージャーによって大気圧以上に排気される空気の圧力を高めることができる。吸気ケーシングの吸気通路は、ケーシング壁から離れた拡散体やバリアで囲まれ、その周辺の隙間はバイパス通路に連結され、周辺の排気口は吸気口に隣接した吸気通路に連結される。バイパス空気と吸気通路に流れる吸気空気は最小の干渉で合わされて吸気ケーシングを通してロータが入っているチャンバーまで円滑に流れる。ロータが入っているボアと吸気ケーシングに隣接したバイパス通路区間とは壁によって分離される。この壁は、吸気ケーシングからロータが入っているボア内に入る空気が半径方向に出て行くのを防ぎ、スーパーチャージャーの入口や吸気区間に空気が入るようにして吸気体積効率を改善する。バイパス通路内にある１対の長さ方向のレールは、ロータが入っているチャンバーとバイパス通路間の開口部を開閉するように動くシャトルを線形にガイドする。シャトルが動きつつ、ロータの作動長さを徐々に増減させて内燃機関に向かう大気圧以上の空気量を調節する。各々のレールは、互いに角度をなす外側の線形の平らな表面を有する。レールは、締結具によってハウジングに固定されるか、またはハウジングと一体である。シャトルの胴体に回転可能に設けられたローラは、レールにおいてシャトルが動く間、レールの線形表面に乗って動く。サーボモータは、シャトルに連結されたヘリカルスクリューを回転させ、レールに沿ってシャトルを動かして、動力条件に合わせて燃焼室に向かう空気量を調節する。オペレータの入力に応答するコントローラは、シャトル作動サーボモータとスロットルバルブを制御して、内燃機関に供給される空気量とバイパス通路に入ってからスーパーチャージャーに戻るバイパス空気を調節する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】空気を供給するためにスーパーチャージャーに連結された過給式内燃機関の概略図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】ローラシャトルが閉鎖位置にある図２の３−３線断面図である。
【図４】ローラシャトルが開放位置にある図２の３−３線断面図である。
【図５】図１の５−５線断面図である。
【図６】図５の６−６線断面図である。
【図７】図５の吸気ケーシングの変形例の拡大断面図である。
【図８】図１の８−８線断面図である。
【図９】図１の９−９線断面図である。
【図１０】図１の１０−１０線断面図である。
【図１１】シャトル、ヘリカルスクリューおよびヘリカルスクリューを回転させる動力部の斜視図である。
【図１２】図１１のシャトルの平面図である。
【図１３】図１２の正面図である。
【図１４】図１２の右側端部の正面図である。
【図１５】図１２の１５−１５線断面図である。
【図１６】図１１の１６−１６線断面図である。
【図１７】図１のスーパーチャージャーの排気端部区間の拡大斜視図である。
【図１８】図８のシャトルとシャトルハウジング部分の拡大断面図である。
【図１９】図８のシャトルとシャトルハウジング部分の第１変形例の拡大断面図である。
【図２０】図８のシャトルとシャトルハウジング部分の第２変形例の拡大断面図である。
【図２１】図８のシャトルとシャトルハウジング部分の第３変形例の拡大断面図である。
【図２２】図８のシャトルとシャトルハウジング部分の第４変形例の拡大断面図である。
【図２３】図２２に示されたレールを備えた半円形スリーブの斜視図である。
【図２４】図２１のシャトルの平面図である。
【図２５】図２４の２５−２５線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に示された過給式内燃機関１０は、空気を供給するスーパーチャージャー１１に連結される。内燃機関１０は、駆動軸１６を回転させるピストン（図示せず）を収容する４個のシリンダ１２〜１５を備えた既存の内燃機関である。シリンダを備えた内燃機関は、空気を供給するスーパーチャージャー１１に連結される。内燃機関１０は、シリンダ１２〜１５と通じるマニホールドチャンバーを備えた吸気マニホールド１７を有する。内燃機関１０から生じた排ガスは、排気マニホールド１８を介して排ガス処理器と大気に排出される。ガソリンのような燃料は、燃料ポンプ２３に連結された燃料インジェクタ１９〜２２付きのシリンダ１２〜１５に入る。シリンダ１２〜１５にある点火器２４〜２７は、シリンダ１２〜１５内部の空気／燃料混合物の点火を引き起こす。各々の点火器は電子信号コントローラ２８に有線で連結され、点火器２４〜２７では空気／燃料混合物を順に燃やす電気スパークを引き起こす。内燃機関１０は、大気圧以下や以上で作動する吸気マニホールドを備えた内燃機関を含む。駆動軸１６は、自動車駆動システム、ポンプ、発電機または電気作動マシーンに連結されることができる。
【００１２】
スーパーチャージャー１１の駆動軸２９は動力伝達機３１に連結され、動力伝達機は内燃機関１０をスーパーチャージャー１１に連結する。内燃機関１０の前方駆動軸３２はプーリー３３に連結される。フリー３３に巻かれたエンドレスベルト３４が内燃機関の動力をスーパーチャージャーの駆動軸２９に連結されたフリー３６に伝達する。スーパーチャージャー１１の作動速度は、内燃機関１０の作動速度と直接関連する。ギアドライブやチェーンを含む他の動力伝達装置を用いて駆動軸３２をスーパーチャージャー駆動軸２９に連結することもできる。スーパーチャージャーのロータは電気モータで回転する。
【００１３】
スーパーチャージャー１１は、シリンダ１２〜１５の燃焼室に入る空気量を内燃機関１０の動力条件に合わせて大気圧以下から大気圧以上まで選択的な範囲に調節する。使用中に、スーパーチャージャー１１は、一般的な自動車駆動サイクルを決定する条件のために、既存のスクリュースーパーチャージャーの著しく小さいスーパーチャージャー軸動力で動作する。内燃機関の現在の動力条件を充足するのに必要なエアポンプ仕事を最小化することによって、スーパーチャージャー１１によって寄生動力損失が低くなる。過給式内燃機関１０は、既存の容積式過給エンジンとターボチャージエンジンに比べて燃料効率が高い。この内燃機関１０の燃料効率は、シリンダ１２〜１５の燃焼室における圧縮比と密接な関わりがある。排気ストロークの端においてシリンダ１２〜１５の燃焼室内部に閉じ込められた気体分の密度が排気背圧差によって過給エンジンの密度より低いため、内燃機関１０はより効率的で高い圧縮比で動作する。圧縮ストロークの開始点におけるシリンダ燃焼室内の吸気ガスの温度が低いので爆発の防止に役に立ち、高い圧縮比が可能である。その結果、内燃機関１０の燃料効率が改善される。
【００１４】
スーパーチャージャー１１のハウジング３７の両端部に端部部材３８、３９がある。吸気ハウジングであるケーシング４１が端部部材３９に連結され、端部部材３９を貫通するボルトのような締結具４２がハウジング３７にネジ結合される。端部部材３８、３９と吸気ケーシング４１をハウジング３７に結合するのに他の締結構造を用いることもできる。吸気ケーシング４１は吸気通路４４を備えた管４３を有する（図１〜２参照）。
【００１５】
管４３に連結されたスロットルバルブ装置４６は、スーパーチャージャー１１に入る空気量を調節して、シリンダ１２〜１５の燃焼室の空気量を内燃機関１０の動力条件に合わせて大気圧以下から大気圧付近まで選択的な範囲に調節する。スロットルバルブ装置４６は、通路４４と通じる通路４８を有する管状部材４７を含む。管状部材４７に設けられたディスクスロットルバルブ４９は、開放位置と閉鎖位置との間を動く。スロットルバルブ４９に連結された電気モータ駆動制御部５１は、コントローラ２８の信号に応答してスロットルバルブの完全／部分開閉を制御する。スロットルバルブ装置４６に連結された吸気フィルタ５２において矢印５３方向に外気が洗浄された後、通路４８、４４を通してスーパーチャージャー１１に入る。スーパーチャージャー１１の空気流れを制御するのに他種類の制御バルブを用いることもできる。
【００１６】
図８〜１０に示すように、ハウジング３７は互いに連結された第１、第２円筒状チャンバー５４、５６を有し、これらのチャンバーは開口部５７を共有する。開口部５７の大きさは変わってもよい。ハウジング３７はまた他の通路５８を有し、アーチ形の開口部５９が円筒状チャンバー５４に連結される。この開口部は、ロータ６１を収容する軸６２の回転軸を中心に５０度の円弧を有する。アーチ長さも変わってもよい。雄ロータ６１の外周面には、円周方向に間隔をおいた突出ベーン７５によって５個の螺旋状溝７３が形成される。雌ロータ６３には、雄ロータ６１のベーン７５と噛み合う螺旋状溝７４が円周方向に６個離隔している。各々のベーン７５は凸形状の外壁を有し、これらの外壁は雌ロータ６３の螺旋状溝７４の内壁の形状と相補関係を有する。ベーン７５と溝７４の大きさ、個数、形状、螺旋形態および深さは変わってもよい。図３に示すように、雄ロータ６１は軸６２に設けられる。軸６２の両端部には、端部部材３８、３９に結合されるボール／ローラベアリング６６、６７が設けられる。雌ロータ６３は軸６４に設けられ、ベアリング６８、６９が端部部材３８、３９において軸６２を支持する。軸６４に連結された駆動ギア７１は、軸６２に連結された被動ギア７２と噛み合う。駆動軸２９が駆動ギア７１に連結されるため、図１のように、動力伝達装置３１を備えた軸２９に連結された内燃機関１０がロータ６１、６３を反対方向に回転させてスーパーチャージャー１１を介して空気が動くようにする。図９に示すように、ハウジング３７は、チャンバー５４、５６と管状部材７８の通路７７に連結された排気口７６を有する。管状部材７８は、ボルトのような締結具によってハウジング３７に固定されたベース７９に連結される。管状部材７８の外側端部は、スーパーチャージャー１１からスロットル胴体４７内部の空気量センサ８０に流れる空気の温度を下げる冷却器や熱交換器８２に連結される。コントローラ２８に連結された空気量センサ８０は、ケーシング４１の吸気口に向かう空気量と状態に対する電気信号をコントローラ２８に続けて提供する。吸気マニホールド空気温度、空気圧力、スロットル位置、エンジン速度などに対する入力センサを用いてケーシング４１の吸気口に対する空気流量を決定するのに他の方法と装置を用いてもよい。熱交換器８２と吸気マニホールド１７間に配置された空気圧センサ８５はコントローラ２８に連結されて空気圧信号を送り、コントローラはプログラムによってスーパーチャージャー１１を制御する。
【００１７】
図４によれば、チャンバー５４の吸気区間５０がアーチ形の壁８３で通路５８と分離している。壁８３は、端部部材３９から、チャンバー５４と通路５８間の空気バイパス開口部８４まで伸びる。壁８３の窪んだ内面８６は、チャンバー５４を囲むハウジング３７の壁５５の内面と一致する。壁８３は、ロータ６１から空気が放射状に抜け出るのを防止して、スーパーチャージャー１１に空気を吸入する間に乱流を最小化する。チャンバー５４の吸気区間５０で空気を完全に吸入して空気体積効率が改善される。
【００１８】
通路５８内部のシャトル８７が通路長さに沿って動きつつバイパス開口部８４の長さや大きさを調節し、具体的には、図３に示されたバイパス開口部を塞ぐ第１空気遮断位置から、図４に示されたバイパス開口部を最大に開く第２空気流動位置まで動く一方、閉鎖位置と最大開放位置間の種々の中間位置まで動いてスーパーチャージャー１１によって移動する空気量をロータの溝内に閉じ込め、内燃機関１０の作動条件に合わせて調節することができる。シャトル８７は、ロータを露出させるバイパス開口部８４の大きさを調節して、内燃機関に向かう大気圧以上の空気量を効果的に調節する。図１１のように、電気サーボモータ８９で回転するヘリカルスクリュー８８のような作動装置がシャトル８７に連結され、シャトルを閉鎖、ほぼ閉鎖および最大開放位置の間で動かして、バイパス開口部８４は勿論、ロータの有効空気トラップ（ｔｒａｐ）長さを調節することができる。図１のように、電気サーボモータ８９はコントローラ２８に連結され、サーボモータ８９に連結されたアングルエンコーダ（ａｎｇｌｅ  ｅｎｃｏｄｅｒ）９１がスクリュー８８の回転を検知して、バイパス開口部８４に対するシャトル８７の位置に関するデータをコントローラ２８に提供する。コントローラ２８は、バイパス開口部８４に対してシャトル８７の位置を変更するようにスクリュー８８を回転させるサーボモータ８９を作動させる信号を出して通路５８に入るバイパス空気量を調節する。シャトル８７は、バイパス開口部８４に対して空気開放位置と部分開放位置と空気遮断閉鎖位置の間でレール１４３、１４８に沿って線形に動くことができ、この時の作動装置は、リニアモータ、ソレノイド、空圧シリンダ、油圧シリンダ、ダイアフラム、ベローズなどを含む。
【００１９】
足踏みペダル９３に連結されたオペレータ制御センサ９２は、内燃機関１０のオペレータが足踏みペダル９３の動きに応答したオペレータ要求電気信号をコントローラ２８に供給する。内燃機関１０が低いパワーレベルで動作して、より大きいパワーが求められる時、コントローラ２８は、スロットルバルブ４９をさらに開くようにモータ制御部５１に命令して、スーパーチャージャー１１と内燃機関１０により多い空気を送る。スロットルバルブ４９が大きく開かれ、オペレータが足踏みペダル９３を押してより大きい動力を要求すると、コントローラ２８はサーボモータ８９に信号を送ってシャトル８７を動かしてロータの有効空気トラップ長さを増やして出力を高める。オペレータがパワーをさらに要求しシャトル８７がまだ最大伝達位置にないのであれば、コントローラ２８は、シャトルをさらに前進させて、内燃機関１０に伝達される空気量を最大エンジン速度やノック限界（ｋｎｏｃｋ−ｌｉｍｉｔｅｄ）エンジン吸気マニホールド空気圧やシャトル位置や空気量のような制限状態まで高める。コントローラ２８は、ノック限界（ｋｎｏｃｋ−ｌｉｍｉｔｅｄ）エンジン吸気マニホールド空気圧、シャトル位置または各々のエンジン速度に対する空気量の公知の限界値にプログラムされることができる。オペレータがパワーをさらに要求し、このような限界値に既に達したのであれば、コントローラは、駆動輪に対するギア比を下げてより大きい出力を出すより大きいエンジン速度で動作するようにする。コントローラ２８は、ノック限界（ｋｎｏｃｋ−ｌｉｍｉｔｅｄ）吸気マニホールド圧力を越えず、全てのエンジン速度に必要なパワーを充足するのに必要な空気量を供給する位置にスロットルバルブ４９および／またはシャトル８７を続けて動かす。
【００２０】
図４〜７によれば、吸気ケーシング４１内の通路９６に連結されたバイパス空気通路５８は、矢印方向にバイパス空気９４を受ける。壁５５、８３により、空気は、吸気ケーシング４１とバリアである空気引き込みガイド部材９９間の円周隙間９８と通路９６に入る。部材９９のネック（ｎｅｃｋ）部１０１が管４３に連結され、ネック（ｎｅｃｋ）部１０１は吸気ケーシング４１の内端部１０４から離れている開放端部１０３を有する拡散体１０２に連結される。複数のボス１０６によって拡散体１０２がケーシング４１に固定され、ケーシングと拡散体間の円周隙間９８が保持される。バイパス空気９４は、通路５８から、通路９６と拡散体１０２周囲の円周隙間９８に流れる。矢印１０７で表示されたバイパス空気の円周型の柱は、矢印４５で表示されたように周辺空気と合わされた後にロータ６１、６３が入っているチャンバー５４、５６の吸気区間５０に入る。バイパス空気と周辺空気は合わされて同じ方向に流れる。矢印１０７で表示されたバイパス空気は、矢印４５で表示された周辺空気の流れとスーパーチャージャー１１内で最小限に干渉する。図３のように、シャトル８７がバイパス開口部８４を塞ぐ位置にあると、通路５８、９６と円周隙間９８とスーパーチャージャー１１の吸気区間に空気が流れない。矢印４５で表示された周辺空気の全体は、吸気ケーシング４１を介してスーパーチャージャー１１のチャンバー５４、５６内に邪魔されずに流れる。
【００２１】
吸気ケーシング４１と拡散体１０２の変形例が図７に示されており、このケーシングの構成は図６のものと同様であるが、接尾語Ａを付けて表示する。拡散体１０２Ａが管４３Ａに連結されて、ケーシング４１Ａと拡散体が一体となる。
【００２２】
図１１〜１５のシャトル８７は、ボルトのような締結具１１１によってネジ部材１０９に結合される支持体１０８を有する。ヘリカルスクリュー８８がネジ部材１０９にネジ結合され、ヘリカルスクリュー８８を矢印１１２のように時計／反時計方向に回すと、通路５８内でシャトル８７が直線に動きつつ、バイパス開口部８４が大きさを調節してロータの有効空気トラップ長さを調節する（図３〜４参照）。支持体１０８の中心縦孔１１３にヘリカルスクリュー８８が挿入される。孔１１３は支持体１０８の長さ方向に伸び、支持体１０８がヘリカルスクリュー８８の長さに対して線形に動くようにする。支持体は、ロータ６１のベーン７３の周縁部の円周曲率と同心をなすアーチ形の凹壁１１４を有する。壁１１４の正面端部１１６は、縦軸線に対して３０度程度の角度で傾斜しているが、他の角度で傾斜していてもよい。傾斜端部１１６は、ロータ６１のベーンのねじれ角に余角に傾斜して、ロータ６１からバイパス通路５８へのバイパス空気の流れを円滑にする。支持体１０８の上面１１７に沿って長さ方向の溝１１８が形成される。スプリングビーム１１９の中間区間１２０がボルトのような締結具１２１によって支持体１０８に結合される。ビーム１１９の中間区間１２０の両側縁部は溝１１８の両側縁部に接して支持体１０８におけるビーム１１９の回転を妨害する。ビーム１１９は、中間区間１２０に結合されるスプリングアーム１２２、１２３を有する。これらのアーム１２２、１２３は、長さが同じであり、中間区間１２０から両長さ方向に伸びる。アーム１２２、１２３の外側端部には、上方に伸びる円筒状ローラ１２４、１２６が付着される。図１４〜１５に示すように、支持体１０８はショルダー１２７〜１２９を有する。ショルダー１２７に円筒状ローラ１３１、１３２が回転可能に設けられる。これらのローラ１３１、１３２の回転軸はローラ１２４、１２６の回転軸と９０度である。両回転軸の角度関係は変わってもよい。ショルダー１２８に円筒状ローラ１３３、１３４が回転可能に設けられ、ショルダー１２９に円筒状ローラ１３６、１３７が回転可能に設けられ、ローラ１３３、１３４の回転軸とローラ１３６、１３７の回転軸は９０度離れているが、他の角度関係をなしていてもよい。
【００２３】
ローラ１２４、１２６、１３１〜１３４、１３６、１３７は、大きさが同じであり、連続外周面を有する。図１６のローラ１３６のキャップ型ケーシング１３８内にニードルベアリング１３９がワッシャ１４１によって支持されている。ニードルベアリング１３９を貫通したボルト１４２は、支持体１０８のショルダー１２７にネジ結合される。空気バイパス通路５８内部にシャトル８７を回転可能に支持する支持体１０８に他種類のローラを用いることもできる。
【００２４】
図１７〜１８のように、通路５８の内部にある１対のレール１４３、１４８においてシャトル８７が低い摩擦で線形にガイドされつつ、空気開閉位置の間を速かに移動することができる。締結具１４４、１４９によってハウジング３７の通路５８を囲む内壁にレール１４３、１４８が固定される。これらのレール１４３、１４８は、１３５度の角度で離隔している。レール間の円周間隔が変わってもよい。レール１４３は線形の平らな第１側面１４６と線形の平らな第２側面１４７とを有し、これらの側面はレール１４３の長さに沿って伸び、互いに９０度の角度をなすが、他の角度をなしてもよい。第２レール１４８も線形の平らな第１、第２側面１５１、１５２を有し、これらの側面も互いに９０度の角度をなすが、他の角度をなしてもよい。ローラ１２４、１３１、１２６、１３２はレール１４３において動き、ローラ１３３、１３６、１３４、１３７はレール１４８において動く。これらのローラはレール１４３、１４８の側面１４６、１４７；１５１、１５２に係合して、ハウジング３７の円筒状の内壁４０と壁１１４が同心をなす。ローラ１２４、１３１の回転軸はレール１４３の側面１４６、１４７に平行し、ローラ１３３、１３６の回転軸はレール１４８の側面１５１、１５２に平行する（図１８の破断線を参照）。このようなローラがレール１４３、１４８に低い摩擦接触をして、シャトル８７がサーボモータ８９の最小の力で速く動くことができる。
【００２５】
図１２、１３、１８によれば、ロータ６１、６３の回転によってチャンバー５４内部に図１８の矢印１５３方向に空気圧が発生する。シャトル８７の壁１１４に作用する空気圧によってローラ１３１、１３２がレール１４３の側面１４７に接触し、ローラ１３６、１３７がレール１４８の側面１５２に接触する。レール１４３のローラ１３１、１３２とレール１４８のローラ１３６、１３７は、ハウジング３７とロータ６１に対するシャトル８７の放射状の外側移動を妨害し、通路５８におけるシャトル８７の回転も妨害する。ローラ１２４、１２６は、レール１４３の側面１４６と接触するように力を受ける。アーム１２２、１２３によってローラ１２４、１２６はレール１４３の側面１４６と接触する。スプリングビーム１１９がローラ１２４、１２６に偏向力を加え、この力はハウジング３７とシャトル８７の過渡圧力逆転（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｒｅｖｅｒｓａｌ）、製造誤差および熱膨張差を補う。
【００２６】
図１９に示された第２実施例２００のシャトル２８７はハウジング２３７のバイパス通路２５８内に位置し、締結具２４４、２４９によってハウジング２３７にレール２４３、２４８が固定される。レール２４３は内側に集まる線形の平らな側面２４６、２４７を有し、胴体２０８に回転可能に設けられたローラ２２４、２３１がこれらの側面に乗って動く。レール２４８も内側に集まる平らな線形の側面２５１、２５２を有し、胴体２０８に回転可能に設けられたローラ２３３、２３６がこれらの側面に乗って動く。サーボモータで動くヘリカルスクリュー２８８によってシャトル２８７がレール２４３、２４８に沿って動く。スクリュー２８８は、胴体２０８の軸孔２１３を通して伸びる。シャトル２８７の駆動メカニズムは、ヘリカルスクリュー、ナットおよびサーボモータを含む（図１１参照）。胴体２０８の凹面２１４は、チャンバー２５４とバイパス通路２５８間の空気バイパス開口部２８４を閉鎖する。両線形側面部２０９、２１０に形成された線形の縦方向溝に線形シール（ｓｅａｌ）２１１、２１２が設けられる。これらのシール２１１、２１２は、細長いプラスチック部材が一般的であるが、金属や複合材を含む他の材料を用いることもできる。ハウジング２３７の内面２３８と滑り接触するように位置したシール２１１、２１２の外面によってシャトル２８７周囲のチャンバー２５４からバイパス通路２５８内に空気が流れるのが妨害される。
【００２７】
図２０の第３実施例３００においては、レール３４３、３４８がハウジング３３７と一体である。レール３４３は内側に集まる線形の平らな側面３４６、３４７を有し、レール３４８も内側に集まる線形の平らな側面３５１、３５２を有し、空気バイパス通路３５８においてシャトル３８７が動く間、シャトル３８７の胴体３０８に回転可能に設けられたローラ３２４、３３１がレール３４３の側面３４６、３４７に乗って動き、ローラ３３３、３３６はレール３４８の側面３５１、３５２に乗って動く。サーボモータで動く細長いスクリュー３８８が空気バイパス開閉位置の間で通路３５８に沿ってシャトル３８７を動かして動力条件に合わせて内燃機関に向かう空気量を調節する。
【００２８】
図２１の第４実施例４００においては、バイパス通路４５８に位置したシャトル４８７の胴体４０８にある軸孔４１３に嵌められた細長いヘリカルスクリュー４８８がサーボモータに連結され、バイパス通路４５８に沿ってシャトル４８７を動かす。シャトル胴体４０８の線形ショルダー４２５〜４２８がローラ４２４、４３１、４３３、４３６を回転可能に支持する。空気バイパス開閉位置の間で通路４５８に沿ってシャトル４８７が動く間、ローラ４２４、４３１はレール４４３に支持され、ローラ４３３、４３６はレール４４８に支持され、内燃機関の動力条件に合わせて内燃機関に入る空気量を調節する。図２４〜２５に示すように、シャトル４８７の他のローラ４３２、４３４はレール４４３に支持され、ローラ４３５、４４０はレール４４８に支持される。
【００２９】
図２２〜２３の第５実施例５００においては、半円筒状スリーブ５６０内の細長い空気通路５５８にシャトル５８７が配置される。この通路５５８は、ロータのチャンバーと吸気ケーシングに連結された空気バイパス通路である。スリーブ５６０は、半円筒状の内面５６１を有する。内面５６１において通路５５８内に突出したレール５６２、５６３は互いに１３５度の角度で離れている。スリーブ５６０にシャトル５８７を支持するために、レール５６２、５６３の間に他の円周スペーサを用いることもできる。レール５６２はスリーブ５６０の長さに沿って伸び、内側に集まる線形の平らな側面５６５、５６６を有し、レール５６３もスリーブの長さに沿って伸び、内側に集まる線形の平らな側面５６７、５６８を有する。スリーブ５６０はハウジング５３７の内部に位置し、スリーブ５６０の外壁はハウジングの内壁５７３と面接触する。孔５６９、５７１にネジ結合されたボルトのような締結具５７２によってスリーブ５６０がハウジング５３７に固定される。シャトル５８７が通路５５８に沿って動く間、シャトル胴体５０８に回転可能に設けられたローラ５２４、５３１はレールの側面５６７、５６８に乗って動き、ローラ５３３、５３６はレールの側面５６５、５６６に乗って動く。胴体５０８の軸孔５１３にヘリカルスクリュー５８８が収容される。スクリュー５８８はサーボモータに連結され、スクリュー５８８が回転すると、シャトル５８７が通路５５８に沿って動く。シャトル５８７の駆動メカニズムは、ヘリカルスクリュー、ナットおよびサーボモータを含む（図１１参照）。
【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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【国際調査報告】
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