(57)【要約】ターボチャージャー（２０）は、長手方向軸（Ａ）に沿って軸方向にかつ長手方向軸（Ａ）の周囲において周方向に延びる給気口通路（３３）を有するコンプレッサーホイール（３６）の周囲に配置されたポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング（ｐｏｒｔｅｄ  ｓｈｒｏｕｄ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ  ｈｏｕｓｉｎｇ）（２８）と、動作可能にコンプレッサーホイール（３６）に隣接するボリュートベース部（５０）と、コンプレッサーホイール（３６）を包囲しかつコンプレッサーホイール（３６）に相補的にマッチする輪郭と、リング（６０）および複数の伸長部材（６２）を含むインデューサー（５４）と、ボリュートベース部（５０）から延びる入口部（５６）と、ボリュートベース部（５０）中に形成された還流穴（７０）と、入口部（５６）中への気流の再進入のための還流スロット（８０）および入口再進入スロット（８２）を備えた入口部（５６）とを含む。リング（６０）は、内壁面（６６）を有し、内壁面（６６）は、コンプレッサーホイール（３６）に隣接する長手方向軸（Ａ）に沿って軸方向に延びる第１の部分（８４）と、長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れて第１の部分（８４）から延びる第２の部分（８６）と、長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れかつ長手方向軸（Ａ）からに沿ってコンプレッサーホイール（３６）に対して遠位方向に第２の部分（８６）から延びる第３の部分（８８）とを規定する。入口部（５６）は、第１の直径（Ｄ１）を有し、第３の部分（８８）は、第１の直径（Ｄ１）に等しいかまたは第１の直径（Ｄ１）未満である第２の直径（Ｄ２）を有する。【選択図】図２
2020520430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボチャージャー（２０）であって、
長手方向軸（Ａ）に沿って延びる回転可能なターボチャージャーシャフト（３８）と、
内燃機関へ送達すべき空気を圧縮させるように、前記ターボチャージャーシャフト（３８）へ連結されかつ前記ターボチャージャーシャフト（３８）によって回転可能にされるコンプレッサーホイール（３６）と、
前記コンプレッサーホイール（３６）の周囲に配置されたポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング（ｐｏｒｔｅｄ  ｓｈｒｏｕｄ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ  ｈｏｕｓｉｎｇ）（２８）であって、前記ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング（２８）は、前記長手方向軸（Ａ）に沿って軸方向にかつ前記長手方向軸（Ａ）の周囲において周方向に延びる給気口通路（３３）を有し、前記ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング（２８）は、動作可能に前記コンプレッサーホイール（３６）に隣接するボリュートベース部（５０）と、前記コンプレッサーホイール（３６）を包囲しかつ前記コンプレッサーホイール（３６）と相補的にマッチする輪郭（５２）と、リング（６０）および伸長部材（６２）を含むインデューサー（５４）と、前記ボリュートベース部（５０）から延びる入口部（５６）と、前記ボリュートベース部（５０）中に形成された還流穴（７０）とを含み、前記入口部（５６）は、前記入口部（５６）中への気流の再進入のための還流スロット（８０）および入口再進入スロット（８２）を備える、ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング（２８）と、
を含み、
前記リング（６０）は、内壁面（６６）を有し、前記内壁面（６６）は、前記長手方向軸（Ａ）に沿って軸方向に延びかつ前記コンプレッサーホイール（３６）に近接する第１の部分（８４）と、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れて前記第１の部分（８４）から延びる第２の部分（８６）と、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れかつ前記長手方向軸（Ａ）からに沿って、前記コンプレッサーホイール（３６）に対して遠位方向に前記第２の部分（８６）から延びる第３の部分（８８）とを規定し、
前記入口部（５６）は、第１の直径（Ｄ１）を有し、前記第３の部分（８８）は、前記第１の直径（Ｄ１）に等しいかまたは前記第１の直径（Ｄ１）未満である第２の直径（Ｄ２）を有する、
ターボチャージャー（２０）。
【請求項２】
前記第２の部分（８６）は、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れておよそ０．１ミリメートル〜およそ１０ミリメートルの距離だけ延びる、請求項１に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項３】
前記第２の部分（８６）は、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れておよそ０度〜およそ９０度の角度において延びる、請求項１または２のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項４】
前記第２の部分（８６）は、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れておよそ４５度の角度において延びる、請求項１または２のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項５】
前記第２の部分（８６）は、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れておよそ９０度の角度において延びる、請求項１または２のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項６】
前記第３の部分（８８）は、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れて近位端部から遠位端部へおよそ１ミリメートル〜およそ１０ミリメートル延びる、請求項１または２のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項７】
前記第３の部分（８８）は、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れて前記第２の部分（８６）からおよそ０度〜およそ２０度の角度において延びる、請求項１または２のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項８】
前記第３の部分（８８）は、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れて前記第２の部分（８６）から遠位方向においておよそ０度〜およそ４５度の角度において間隔が空けられた角度において延びる、請求項１または２のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項９】
前記第２の部分（８６）は、弧状、放物線状および楕円形状のうちの１つである、請求項１または２のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項１０】
前記第２の部分（８６）は、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れて少なくとも２つの角度だけ延びる、請求項１または２のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項１１】
前記第２の部分（８６）は、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れて延びる溝である、請求項１または２のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項１２】
前記入口再進入スロット（８２）は、前記長手方向軸（Ａ）に沿っておよそ１ミリメートル〜およそ２０ミリメートル延びる、請求項１または２のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項１３】
前記入口再進入スロット（８２）は、前記長手方向軸（Ａ）に沿っておよそ１ミリメートル〜およそ１２ミリメートル延びる、請求項１または２のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項１４】
前記入口再進入スロット（８２）は、前記長手方向軸（Ａ）に沿っておよそ１ミリメートル〜およそ５ミリメートル延びる、請求項１または２のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項１５】
前記コンプレッサーホイール（３６）に隣接する前記ターボチャージャーシャフト（３８）へ連結されたコンプレッサーナット（４０）を含む、請求項１または２のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項１６】
前記コンプレッサーナット（４０）は、バランス部（４４）を含み、前記バランス部（４４）は、前記ターボチャージャーシャフト（３８）の周囲に配置され、前記コンプレッサーホイール（３６）に隣接する前記ターボチャージャーシャフト（３８）の周囲に配置されかつ前記ターボチャージャーシャフト（３８）へ連結されたファスナー部（４６）を有し、前記ファスナー部（４６）により、前記コンプレッサーホイール（３６）が前記ターボチャージャーシャフト（３８）へ締結される、請求項１５に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項１７】
前記バランス部（４４）は、不均衡補正領域（４８）をアウトボード端部において含む、請求項１６に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項１８】
前記不均衡補正領域（４８）は、前記バランス部（４４）中へ半径方向に延びる、請求項１７に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項１９】
ターボチャージャー（２０）であって、
長手方向軸（Ａ）に沿って延びる回転可能なターボチャージャーシャフト（３８）と、
内燃機関へ送達すべき空気を圧縮させるように、前記ターボチャージャーシャフト（３８）へ連結されかつ前記ターボチャージャーシャフト（３８）によって回転可能にされるコンプレッサーホイール（３６）と、
コンプレッサーナット（４０）であって、前記コンプレッサーナット（４０）は、前記ターボチャージャーシャフト（３８）の周囲に配置されたバランス部（４４）と、前記コンプレッサーホイール（３６）に隣接する前記ターボチャージャーシャフト（３８）の周囲に配置されかつ前記ターボチャージャーシャフト（３８）へ連結されたファスナー部（４６）とを含み、前記ファスナー部（４６）により、前記コンプレッサーホイール（３６）が前記ターボチャージャーシャフト（３８）へ締結され、前記バランス部（４４）は、不均衡補正領域（４８）をアウトボード端部に含む、コンプレッサーナット（４０）と、
前記コンプレッサーホイール（３６）の周囲に配置されたポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング（２８）であって、前記ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング（２８）は、前記長手方向軸（Ａ）に沿って軸方向にかつ前記長手方向軸（Ａ）の周囲において周方向に延びる給気口通路（３３）を有し、前記ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング（２８）は、動作可能に前記コンプレッサーホイール（３６）に隣接するボリュートベース部（５０）と、前記コンプレッサーホイール（３６）を包囲しかつ前記コンプレッサーホイール（３６）と相補的にマッチする輪郭（５２）と、リング（６０）および複数の伸長部材（６２）を含むインデューサー（５４）と、前記ボリュートベース部（５０）から延びる入口部（５６）と、前記ボリュートベース部（５０）中に形成された還流穴（７０）とを含み、前記入口部（５６）は、前記入口部（５６）中への気流の再進入のための還流スロット（８０）および入口再進入スロット（８２）を備える、ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング（２８）と、
を含み、
前記リング（６０）は、内壁面（６６）を有し、前記内壁面（６６）は、前記長手方向軸（Ａ）に沿って軸方向に延びかつ前記コンプレッサーホイール（３６）に近接する第１の部分（８４）と、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れて前記第１の部分（８４）から延びる第２の部分（８６）と、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れかつ前記長手方向軸（Ａ）からに沿って、前記コンプレッサーホイール（３６）に対して遠位方向に前記第２の部分（８６）から延びる第３の部分（８８）とを規定し、
前記入口部（５６）は、第１の直径（Ｄ１）を有し、前記第３の部分（８８）は、前記第１の直径（Ｄ１）に等しいかまたは前記第１の直径（Ｄ１）未満である第２の直径（Ｄ２）を有する、
ターボチャージャー（２０）。
【請求項２０】
前記第２の部分（８６）は、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れておよそ０．１ミリメートル〜およそ１０ミリメートルの距離だけ延びる、請求項１９に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項２１】
前記第２の部分（８６）は、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れておよそ０度〜およそ９０度の角度において延びる、請求項１９または２０のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項２２】
前記第２の部分（８６）は、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れておよそ４５度の角度において延びる、請求項１９または２０のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項２３】
前記第２の部分（８６）は、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れておよそ９０度の角度において延びる、請求項１９または２０のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項２４】
前記第３の部分（８８）は、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れて近位端部から遠位端部へおよそ１ミリメートル〜およそ１０ミリメートル延びる、請求項１９または２０のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項２５】
前記第３の部分（８８）は、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れて前記第２の部分（８６）からおよそ０度〜およそ２０度の角度において延びる、請求項１９または２０のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項２６】
前記第３の部分（８８）は、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れて前記第２の部分（８６）から遠位方向においておよそ０度〜およそ４５度の角度において間隔が空けられた角度において延びる、請求項１９または２０のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項２７】
前記第２の部分（８６）は、弧状、放物線状および楕円形状のうちの１つである、請求項１９または２０のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項２８】
前記第２の部分（８６）は、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れて少なくとも２つの角度だけ延びる、請求項１９または２０のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項２９】
前記ターボチャージャーシャフト（３８）へ連結されたタービンホイール（３４）を含む、請求項１９または２０のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項３０】
ターボチャージャー（２０）であって、
長手方向軸（Ａ）に沿って延びる回転可能なターボチャージャーシャフト（３８）と、
内燃機関へ送達すべき空気を圧縮させるように、前記ターボチャージャーシャフト（３８）へ連結されかつ前記ターボチャージャーシャフト（３８）によって回転可能にされるコンプレッサーホイール（３６）と、
コンプレッサーナット（４０）であって、前記コンプレッサーナット（４０）は、前記ターボチャージャーシャフト（３８）の周囲に配置されたバランス部（４４）と、前記コンプレッサーホイール（３６）に隣接する前記ターボチャージャーシャフト（３８）の周囲に配置されかつ前記ターボチャージャーシャフト（３８）へ連結されたファスナー部（４６）とを含み、前記ファスナー部（４６）により、前記コンプレッサーホイール（３６）が前記ターボチャージャーシャフト（３８）へ締結され、前記バランス部（４４）は、不均衡補正領域（４８）をアウトボード端部に含む、コンプレッサーナット（４０）と、
前記コンプレッサーホイール（３６）の周囲に配置されたポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング（２８）であって、前記ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング（２８）は、前記長手方向軸（Ａ）に沿って軸方向にかつ前記長手方向軸（Ａ）の周囲において周方向に延びる給気口通路（３３）を有し、前記ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング（２８）は、動作可能に前記コンプレッサーホイール（３６）に隣接するボリュートベース部（５０）と、前記コンプレッサーホイール（３６）を包囲しかつ前記コンプレッサーホイール（３６）と相補的にマッチする輪郭（５２）と、リング（６０）および複数の伸長部材（６２）を含むインデューサー（５４）と、前記ボリュートベース部（５０）から延びる入口部（５６）と、前記ボリュートベース部（５０）中に形成された還流穴（７０）とを含み、前記入口部（５６）は、前記入口部（５６）中への気流の再進入のための還流スロット（８０）および入口再進入スロット（８２）を備える、ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング（２８）と、
を含み、
前記リング（６０）は、内壁面（６６）を有し、前記内壁面（６６）は、前記長手方向軸（Ａ）に沿って軸方向に延びかつ前記コンプレッサーホイール（３６）に近接する第１の部分（８４）と、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れておよそ４５度の角度において前記第１の部分（８４）から延びる第２の部分（８６）と、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れかつ前記長手方向軸（Ａ）からに沿って、前記コンプレッサーホイール（３６）に対して遠位方向に前記第２の部分（８６）から延びる第３の部分（８８）とを規定し、前記第２の部分（８６）は、前記長手方向軸（Ａ）から離れて半径方向におよそ１ミリメートル延び、
前記入口部（５６）は、第１の直径（Ｄ１）を有し、前記第３の部分（８８）は、前記第１の直径（Ｄ１）に等しいかまたは前記第１の直径（Ｄ１）未満である第２の直径（Ｄ２）を有する、
ターボチャージャー（２０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
１．    発明の分野
本発明は、主にターボチャージャーに関し、より詳細には、ＮＶＨ向上のための向上したポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング（ｐｏｒｔｅｄ  ｓｈｒｏｕｄ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ  ｈｏｕｓｉｎｇ）を有するターボチャージャーに関する。
【背景技術】
【０００２】
２．    関連技術の説明
自動車などの車両のエンジン用にターボチャージャーを設けることが、公知である。自動車用ターボチャージャーは典型的には、センターまたはシャフトハウジング内において軸受支持された共通のターボチャージャーシャフト上にコンプレッサーホイールおよびタービンホイールを含む。ターボチャージャーのタービンホイールは、エンジンからの排気ガス中のエネルギーの一部を抽出し、この動力をコンプレッサーホイールへ移送させる。コンプレッサーホイールは、エンジン中への吸入空気密度を増加させ、これによってエンジン出力を増加させる。
【０００３】
ターボチャージャーは、コンプレッサーハウジングまたはカバーを含み得る。１つの種類のコンプレッサーハウジングとして、ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジングがある。ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジングは典型的には、速度線安定性およびマップ幅強調のために用いられる。ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジングを用いると、広帯域流れ騒音の１キロヘルツ〜１１キロヘルツへの改善も可能になる。
【０００４】
いくつかのターボチャージャーの場合、コンプレッサーホイールは、シャフト上にねじ結合される。他のターボチャージャーの場合、コンプレッサーホイールは、コンプレッサーホイールをシャフトへ固定するために、シャフトおよびコンプレッサーナットの周囲に配置される。標準的なコンプレッサーナットの場合、バランスカット部を含むアウトボード円筒領域またはシャフトの不均衡補正目的のための不均衡補正領域を特徴とする。しかし、不均衡補正領域を備えたこの標準的なコンプレッサーナットと、ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジングとの間において相互作用が発生すると、空力騒音（例えば、１次脈動騒音）の原因になり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そのため、空力騒音低減のための新規のポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジングを備えたターボチャージャーを提供することが望まれている。１次脈動騒音感度およびブレード通過（ＢＰＦ）エラー状態の低減のための入口ジオメトリを有するポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジングを備えたターボチャージャーを提供することも望まれている。さらに提供することが望まれるターボチャージャーとして、広帯域流れを向上させるポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジングを備え、かつ、不均衡補正領域を備えた標準的なコンプレッサーナットと、ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジングとの間の相互作用に起因する１次脈動騒音を低減させるターボチャージャーがある。よって、これらの所望のうち少なくとも１つを満たすポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジングを備えたターボチャージャーを提供することが、当該分野において必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、長手方向軸に沿って延びる回転可能なターボチャージャーシャフトと、コンプレッサーホイールとを含むターボチャージャーを提供する。コンプレッサーホイールは、ターボチャージャーシャフトへ連結され、かつ、内燃機関へ送達すべき空気を圧縮させるよう、ターボチャージャーシャフトによって回転可能とされる。ターボチャージャーは、ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジングも含む。ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジングは、コンプレッサーホイール周囲に配置され、給気口通路を有する。給気口通路は、長手方向軸に沿って軸方向に延びかつ長手方向軸周囲において周方向に延びる。ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジングは、コンプレッサーホイールに動作可能に隣接するボリュートベース部と、コンプレッサーホイールを包囲しかつコンプレッサーホイールに相補的にマッチする輪郭と、リングおよび複数の伸長部材を含むインデューサーと、ボリュートベース部から延びる入口部と、ボリュートベース部中に形成された還流穴とを含む。入口部には、入口部内への気流再進入のために、還流スロットおよび入口スロットが設けられる。リングは、内壁面を有する。内壁面は、軸方向に長手方向軸に沿って延びかつコンプレッサーホイールに近接する第１の部分と、第１の部分から半径方向にかつ長手方向軸から離れて延びる第２の部分と、第２の部分から半径方向に離れかつ長手方向軸に沿ってコンプレッサーホイールに対して遠位方向に延びる第３の部分とを規定する。入口部は第１の直径を有し、第３の部分は、第１の直径に等しいかまたは第１の直径未満である第２の直径を有する。
【０００７】
本発明の１つの利点として、ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジングと、ＮＶＨおよびロータ安定性性能の向上のための不均衡補正領域を有するコンプレッサーナットとを有するターボチャージャーが提供される。本発明の別の利点は、ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジングは、脈動騒音または他の空力騒音問題の原因となる１次脈動騒音感度およびブレード通過（ＢＰＦ）エラー状態を低下させる入口ジオメトリを有する点がある。本発明のさらに別の利点として、ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジングにより、不均衡補正領域を備えた標準的なコンプレッサーナットと、１次脈動騒音を低下させるポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジングとの間の広帯域流れおよび相互作用が向上する点がある。本発明のさらに別の利点として、ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジングにおいて、空力騒音の原因になり得るコンプレッサーインデューサーまたはその前方において流れ直径の移行が設けられた点がある。本発明のさらなる利点として、ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジングの入口の直径は、コンプレッサーインデューサーの直径以上であり得る点がある。
【０００８】
本発明の他の目的、特徴および利点は、後続の記載を添付図面と関連して読めばより深く理解されるため、容易に理解される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態によるターボチャージャーの断面図である。
【図２】図２は、図１のターボチャージャーのコンプレッサー部の一実施形態の拡大図である。
【図３】図３は、本発明による、図１のターボチャージャーのコンプレッサー部の別の実施形態の拡大図である。
【図４】図４は、本発明による、図１のターボチャージャーのコンプレッサー部のさらに別の実施形態の拡大図である。
【図５】図５は、本発明による、図１のターボチャージャーのコンプレッサー部のさらに別の実施形態の拡大図である。
【図６】図６は、本発明による、図１のターボチャージャーのコンプレッサー部のさらなる実施形態の拡大図である。
【図７】図７は、図２のターボチャージャー用のコンプレッサー部のコンプレッサー出口の１次脈動のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ここで図面を参照して、他に明記無き限り、類似の参照符号は、類似の構造を指す。本発明の一実施形態によるターボチャージャー２０を図１に示す。図１に示すように、ターボチャージャー２０は、ハウジング（主に２２により示す）を含む。ハウジング２２は、タービンハウジング２４、シャフトハウジング２６およびコンプレッサーハウジング２８を有する。タービンハウジング２６は、内燃機関（図示せず）およびタービン排気出口３２から排気ガスを受容するタービン排気ガス入口３０を有する。コンプレッサーハウジング２８はポーテッド型であり、実質的にポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング２８と呼称する。ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング２８は、矢印に示すように周囲気流を受容するコンプレッサー雰囲気給気口３３と、圧縮空気を内燃機関へ送達させるためのコンプレッサー空気放出出口（図示せず）とを有する。ターボチャージャー２０は、タービンハウジング２６内に配置された回転可能なタービンホイール（主に３４によって示す）を含み得る。ターボチャージャー２０は、ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング２８内に配置された、回転可能なコンプレッサーインペラまたはホイール（主に３６によって示す）を含む。ターボチャージャー２０は、回転可能なターボチャージャーシャフト３８をさらに含む。回転可能なターボチャージャーシャフト３８は、タービンホイール３４およびコンプレッサーホイール３６へ連結され、シャフトハウジング２６中の軸受によって回転可能に支持される。ターボチャージャーシャフト３８は、長手方向軸Ａに沿って延びる。タービンホイール３４は、ターボチャージャーシャフト３８の一端へ確実に固定され、シャフトおよびホイールアセンブリとなる。コンプレッサーホイール３６は、ターボチャージャーシャフト３８の他端へ連結され、「スタブシャフト（ｓｔｕｂ  ｓｈａｆｔ）」３９と呼ばれる。別の実施形態において、ターボチャージャー２０は、コンプレッサーホイール３６の駆動のための電気モータ（図示せず）を含み得る。電気モータは、高速型である。米国特許出願公開第２０１５／０２１９１２１号（Ｋｉｎｇへ付与）中に開示されたターボチャージャーの例について、本明細書中、その開示内容を参考のため明示的に援用することが理解されるべきである。
【００１１】
別の実施形態において、ターボチャージャー２０は、コンプレッサーホイール３６に対して給電および駆動を行う電気モータ（図示せず）を含み得る。電気モータは、高速型であり、磁気装荷型複合（ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ  ｌｏａｄｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅ，ＭＬＣ）ロータ技術を用いて構築され得る。電気モータは、ターボチャージャーシャフト３８へ連結されたロータと、ハウジングへ接続されたステータ（ｓｔａｔｏｒ）とを含む。ハウジングは、ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング２８へ接続され得る。コンプレッサーホイール３６は、ターボチャージャーシャフト３８の一端上に設けられる。電気モータへの給電は、バッテリ、発電機または燃料電池によって行われ得る。給電されるコンプレッサーを備えたターボチャージャーの例について、国際特許出願公開第ＷＯ０３／０４０５６７（Ｐｆｌｕｅｇｅｒらへ付与）中に開示があり、本明細書中、その開示内容を参考のため明示的に援用することが理解されるべきである。
【００１２】
図２を参照して、ターボチャージャー２０の一実施形態において、コンプレッサーホイール３６は、スタブシャフト３９の周囲に配置され、コンプレッサーナット（主に４０によって示す）は、複数のねじ４２によりスタブシャフト３９とねじ係合する。コンプレッサーホイール３６は、コンプレッサーナット４０からのクランプ負荷によって所定位置に保持される。図示の実施形態において、コンプレッサーナット４０は、バランス部４４を含む。バランス部４４は、コンプレッサーホイール３６のアウトボード端部に隣接するスタブシャフト３９の周囲に配置される。コンプレッサーナット４０は、ファスナー部４６も含む。ファスナー部４６は、スタブシャフト３９の周囲において配置され、かつバランス部４４に隣接するねじ４２によってスタブシャフト３９へ連結される。一実施形態において、ファスナー部４６は、六角形状であるが、任意の適切な対称な形状であってもよい。バランス部４４は、概して円筒形状である。コンプレッサーナット４０は、不均衡補正領域４８も含む。不均衡補正領域４８は、ターボチャージャーシャフト３８のバランス不均衡を補正するように、バランス部４４中へ半径方向に延びる。不均衡補正領域４８は、平面形状または弓形として規定され得、バランス部４４にわたって長手方向かつ横方向に延びる。一実施形態において、不均衡補正領域４８は、幅が２．０ミリメートルであり、深さが１．５５ミリメートルであり得る。コンプレッサーナット４０は、金属などの硬質材料製である。コンプレッサーナット４０は、一体型であり、単一型であり、かつワンピース型である。
【００１３】
ターボチャージャー２０のコンプレッサー部は、ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング２８を広義に意味する。ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング２８は、コンプレッサーホイール３６を収容し、コンプレッサーカバー（図示せず）を含み得る。図２に示すように、本発明によるポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング２８の一実施形態は、ボリュートベース部５０と、輪郭５２と、インデューサー５４と、入口部５６とを含む。これらのコンポーネントは、別個に機械加工してもよいし、あるいは成型部品であってもよく、これにより、特定のターボチャージャー用途のために製造、試験、アセンブリまたは調整部分が容易になり得ることが理解されるべきである。これらの部分のいずれかまたは全ては、一体型コンポーネントまたは組み合わされたコンポーネントとして形成され得ることも理解されるべきである。
【００１４】
ボリュートベース部５０は、空気通路５８を含む。空気通路５８は、より静圧にするために、放出部に近づくにつれて増加する。ボリュートベース部５０は、気流還流のための穴を形成するために、インデューサー５４および入口部５６と協働するように成型または機械加工され得る。ボリュートベース部５０は、同様にエンジンへ通常の気流を提供するように、コンプレッサーホイール３６へ隣接して動作可能に接続されることが理解されるべきである。
【００１５】
輪郭５２は、ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング２８中に切り込み形成してもよいし、あるいは、コンプレッサーホイール３６に相補的にマッチするようにボリュートベース部５０へ締結された別個のピースであってもよい。コンプレッサーホイール３６の回転時におけるコンプレッサーホイール３６との接触を回避するために、輪郭５２は、コンプレッサーホイール３６上のブレードの一部を精密公差を以て取り囲むかまたは包囲する。
【００１６】
インデューサー５４は、コンプレッサーホイール３６の遠位端部の周囲にリング６０を形成し得、複数の伸長部材６２は、リング６０から半径方向に延び得る。伸長部材６２は、リング６０に対して垂直方向であってもよいし、あるいは、コンプレッサーホイール３６の移動に相対した回転または逆回転により入口部５６中へ還流気流を方向付けるように、リング６０またはシャフト３９に相対して（いずれかの軸上において）角度付けされてもよい。
【００１７】
入口部５６は、ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング２８の最外側部にあり、気流が給気口３３中へ進入する。図２に示すように、入口部５６は、直線状または線形の壁６４を有する。気流の平滑化のために、入口部５６の線形壁６４は、インデューサー５４のリング６０の壁の内壁面６６と整列され得る。内壁面６６の上部は、好適には弧状である。
【００１８】
ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング２８は、還流穴７０を含み得る。還流穴７０は、インデューサー５４のリング６０の周囲にリング６０に隣接して形成される。還流穴７０は、中空部７２および７４によって形成され得る。中空部７２および７４は、ボリュート中間壁７６および入口部中空部壁７８によって形成される。図２に示すように、インデューサー５４の伸長部材６２は、入口部５６の入口部中空部壁７８と係合するように延び得る。伸長部材７２は、ボリュート中間壁７６および入口部中空部壁７８の一方または双方と一体形成され得ることが理解されるべきである。
【００１９】
還流穴７０は、角度付き還流スロット８０および入口再進入スロット８２を含み得る。角度付き還流スロット８０は、コンプレッサーホイール３６の前縁を包囲する。角度付き還流スロット８０の角度は、インデューサー５４のリング６０の下部および輪郭５２の一部によって形成され得る。入口再進入スロット８２は好適には、気流還流のために、リング６０の内壁面６６と線形壁６４との間に開口される。一実施形態において、入口再進入スロット８２は、およそ１ミリメートル〜およそ２０ミリメートルの長手方向軸Ａに沿って延びる。別の実施形態において、入口再進入スロット８２は、およそ１ミリメートル〜およそ１２ミリメートルの長手方向軸Ａに沿って延びる。さらに別の実施形態において、入口再進入スロット８２は、およそ１ミリメートル〜およそ５ミリメートルの長手方向軸Ａに沿って延びる。所望の気流を達成するように、角度付き還流スロット８０および入口再進入スロット８２の幅を変更することが可能であることが、理解されるべきである。
【００２０】
角度付き還流スロット８０により、コンプレッサーホイール３６の低速先端上の空気のための逃し経路が得られる。サージ制御のため、空気は、還流穴７０を通じて還流された後、入口再進入スロット８２から退出して、入口部５６中へ進入する。プロセスにおいて、マップの左側において動作する場合、サージマージンを強調および伸長させる。マップの右側において、動作範囲も伸長させることが可能である。
【００２１】
還流コンポーネントの特定のジオメトリによっても、気流の安定性が増す。間欠的な空気騒音のスムーズアウトおよび安定化が可能になる。入口部５６への還流により、特にコンプレッサーホイール３６がサージ点近隣において動作する際に、ターボチャージャー２０のコンプレッサー段全体の安定化が可能になる。ターボチャージャー用のコンプレッサーハウジングの例について、米国特許出願公開第２０１５／０１５９６６４（Ｏｌｉｎらへ付与）中に開示があり、本明細書中、その開示内容を参考のため明示的に援用することが理解されるべきである。
【００２２】
図２のインデューサー５４の断面図に示すように、入口部５６は第１の直径Ｄ１を有し、リング６０は第２の直径Ｄ２を有する。直径Ｄ１は、直径Ｄ２以上である。直径Ｄ２は、直径Ｄ１に等しいかまたは直径Ｄ１未満であることが理解されるべきである。
【００２３】
リング６０の最内側面または内壁面６６により規定されるものとして、長手方向軸Ａに沿って軸方向に延びかつコンプレッサーホイール３６に近接する第１の部分８４と、長手方向軸Ａから半径方向に離れて第１の部分から延びる第２の部分８６と、長手方向軸Ａに沿ってコンプレッサーホイール３６に対して遠位方向に延びる第２の部分８６から第３の部分８８とがある。一実施形態において、第２の部分８６は、およそ０．１ミリメートル〜およそ１０ミリメートル延び得、長手方向軸Ａに対しておよそ０度〜およそ９０度の角度をとり得る。別の実施形態において、第２の部分８６は、長手方向軸Ａに対しておよそ４５度〜およそ９０度の角度をとり得る。一実施形態において、第３の部分８８は、長手方向軸Ａから半径方向に離れておよそ０度〜およそ２０度の角度において第２の部分８６から延び得る。別の実施形態において、第３の部分８８は、第２の部分８６から間隔が空けられた角度（およそ０度〜およそ４５度）において、長手方向軸Ａから離れて半径方向に延び得る。さらに別の実施形態において、第３の部分８８は、長手方向軸Ａに対して８８Ａおよび８８Ｂに相対して１つよりも多くの角度またはテーパーを有し得る。本実施形態において、第１の角度８８Ａは、およそ０度〜およそ２０度の範囲内であり得、第２の角度８８Ｂは、およそ０度〜およそ４５度の範囲内であり得る。第１の角度８８Ａまたは第２の角度８８Ｂは、長手方向軸Ａから半径方向に離れて、近位端部から遠位端部へおよそ１ミリメートル〜およそ１０ミリメートルだけ、かつ／またはインデューサー５４の直径のおよそ１パーセント〜およそ２５パーセントだけ延び得る。第３の部分８８は、第１の角度８８Ａ、第２の角度８８Ｂのいずれかまたは双方を含み得ることが理解されるべきである。
【００２４】
図２に示す実施形態において、リング６０の第２の部分８６は、長手方向軸Ａから半径方向に離れておよそ４５度の角度においておよそ１ミリメートル延びる。リング６０の第３の部分８８は、長手方向軸Ａから半径方向に離れて近位端部から遠位端部へテーパー付けされる。図２のリング６０の別の実施形態において、リング６０の第３の部分８８は、長手方向軸Ａに対して平行な側部と共に線形または直線状をとる。図３に示す実施形態において、リング６０の第２の部分８６は、９０度において角度付けられ、矩形溝として形成される。リング６０の第３の部分８８は、長手方向軸Ａから半径方向に離れて近位端部から遠位端部へ線形にされるかまたはテーパー付けされ得る。図４に示す実施形態において、リング６０の第２の部分８６は、長手方向軸Ａから半径方向に離れておよそ９０度の角度においておよそ１ミリメートル延びる。リング６０の第３の部分８８は、長手方向軸Ａから半径方向に離れて近位端部から遠位端部へテーパー付けされる。図４のリング６０別の実施形態において、リング６０の第３の部分８８は、長手方向軸Ａに対して平行な側部と共に線形または直線状をとる。図５に示す実施形態において、リング６０の第２の部分８６は、長手方向軸Ａから半径方向に離れて少なくとも２つの角度だけ延びる。リング６０の第３の部分８８は、長手方向軸Ａから半径方向に離れて近位端部から遠位端部へ線形にされるかまたはテーパー付けされ得る。図６に示す実施形態において、リング６０の第２の部分８６は、弧状、放物線状または楕円形状の形状である。リング６０の第３の部分８８は、長手方向軸Ａから半径方向に離れて近位端部から遠位端部へ線形にされるかまたはテーパー付けされ得る。図２〜図６の実施形態において、直径Ｄ２は、直径Ｄ１に等しいかまたは直径Ｄ１未満であることが理解されるべきである。
【００２５】
図７を参照して、コンプレッサー出口１次脈動のグラフ１００は、ターボチャージャー２０のコンプレッサーナット４０に対する半径方向深さの不均衡補正を１ミリメートル行う様子を示す。グラフ１００において、縦軸１０２は、目盛り付き騒音レベル（単位：デシベル（ｄｂ）（脈動））であり、横軸１０４は、空気流量（単位：キログラム／秒（ｋｇ／ｓ））である。グラフ１００は、リング６０の特定のジオメトリに対応するプロット１０６、１０８および１１０も示す。プロット１０６は基準線であり、第１の部分８４、第２の部分８６および第３の部分８８は、線形および直線状であり、Ｄ１はＤ２に等しい。プロット１０８において、第２の部分８６は、長手方向軸Ａから半径方向に離れておよそ４５度の角度においてかつおよそ１ミリメートルにわたって延びる。第３の部分８８Ａは、長手方向軸Ａに対して平行に線形または直線状に近位端部から遠位端部へ延びる。Ｄ１は、Ｄ２よりも大きい。プロット１１０において、第２の部分８６は、長手方向軸Ａから半径方向に離れておよそ４５度の角度においてかつおよそ１ミリメートルにわたって延びる。第３の部分８８Ａは、長手方向軸Ａから半径方向に離れて近位端部から遠位端部へ延びるテーパー付き壁である。Ｄ１は、Ｄ２よりも大きい。プロット１０８および１１０は、空力騒音が５〜６ｄｂだけ低下していることを示す（例えば、脈動騒音がプロット１０６の基準線レベルを下回ること）ことが理解されるべきである。
【００２６】
よって、本発明のターボチャージャー２０によれば、ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング２８と、ＮＶＨおよびロータ安定性性能の向上のための不均衡補正領域４８を有するコンプレッサーナット４０とが提供される。本発明のターボチャージャー２０は、ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング２８を有し、ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング２８は、脈動騒音または他の空気音響問題の原因になる１次脈動騒音感度およびブレード通過（ＢＰＦ）エラー状態を低下させる入口ジオメトリを備える。本発明のターボチャージャー２０によれば、不均衡補正領域４８を含む標準的なコンプレッサーナット４０と、ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング２８との間の広帯域流れおよび相互作用が向上するため、１次脈動騒音が低下する。
【００２７】
本発明について、例示的に説明してきた。用いられた用語は、制限的なものとしてではなく、用語の特性を説明するためのものとして意図されることが理解されるべきである。
【００２８】
上記教示を鑑みれば、本発明の多数の改変および変更が可能になる。よって、添付の特許請求の範囲内において、本発明は、特定の記載以外の様態において実行され得る。
【図１】
2020520430.tif 000003
【図２】
2020520430.tif 000004
【図３】
2020520430.tif 000005
【図４】
2020520430.tif 000006
【図５】
2020520430.tif 000007
【図６】
2020520430.tif 000008
【図７】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年12月4日(2019.12.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボチャージャー（２０）であって、
長手方向軸（Ａ）に沿って延びる回転可能なターボチャージャーシャフト（３８）と、
内燃機関へ送達すべき空気を圧縮させるように、前記ターボチャージャーシャフト（３８）へ連結されかつ前記ターボチャージャーシャフト（３８）によって回転可能にされるコンプレッサーホイール（３６）と、
前記コンプレッサーホイール（３６）に隣接する前記ターボチャージャーシャフト（３８）へ連結されたコンプレッサーナット（４０）であって、前記コンプレッサーナット（４０）は、バランス部（４４）を含み、前記バランス部（４４）は、前記ターボチャージャーシャフト（３８）の周囲に配置され、前記コンプレッサーホイール（３６）に隣接する前記ターボチャージャーシャフト（３８）の周囲に配置されかつ前記ターボチャージャーシャフト（３８）へ連結されたファスナー部（４６）を有し、前記ファスナー部（４６）により、前記コンプレッサーホイール（３６）が前記ターボチャージャーシャフト（３８）へ締結される、コンプレッサーナット（４０）と、
前記コンプレッサーホイール（３６）の周囲に配置されたポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング（ｐｏｒｔｅｄ  ｓｈｒｏｕｄ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ  ｈｏｕｓｉｎｇ）（２８）であって、前記ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング（２８）は、前記長手方向軸（Ａ）に沿って軸方向にかつ前記長手方向軸（Ａ）の周囲において周方向に延びる給気口通路（３３）を有し、前記ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング（２８）は、動作可能に前記コンプレッサーホイール（３６）に隣接するボリュートベース部（５０）と、前記コンプレッサーホイール（３６）を包囲しかつ前記コンプレッサーホイール（３６）と相補的にマッチする輪郭（５２）と、リング（６０）および伸長部材（６２）を含むインデューサー（５４）と、前記ボリュートベース部（５０）から延びる入口部（５６）と、前記ボリュートベース部（５０）中に形成された還流穴（７０）とを含み、前記入口部（５６）は、前記入口部（５６）中への気流の再進入のための還流スロット（８０）および入口再進入スロット（８２）を備える、ポーテッドシュラウドコンプレッサーハウジング（２８）と、
を含み、
前記リング（６０）は、内壁面（６６）を有し、前記内壁面（６６）は、前記長手方向軸（Ａ）に沿って軸方向に延びかつ前記コンプレッサーホイール（３６）に近接する第１の部分（８４）と、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れて前記第１の部分（８４）から延びる第２の部分（８６）と、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れかつ前記長手方向軸（Ａ）からに沿って、前記コンプレッサーホイール（３６）に対して遠位方向に前記第２の部分（８６）から延びる第３の部分（８８）とを規定し、
前記入口部（５６）は、第１の直径（Ｄ１）を有し、前記第３の部分（８８）は、前記第１の直径（Ｄ１）に等しいかまたは前記第１の直径（Ｄ１）未満である第２の直径（Ｄ２）を有する、
ターボチャージャー（２０）。
【請求項２】
前記第２の部分（８６）は、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れておよそ０．１ミリメートル〜およそ１０ミリメートルの距離だけ延びる、請求項１に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項３】
前記第２の部分（８６）は、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れておよそ０度〜およそ９０度の角度において延びる、請求項１または２のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項４】
前記第２の部分（８６）は、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れておよそ４５度の角度において延びる、請求項１または２のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項５】
前記第２の部分（８６）は、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れておよそ９０度の角度において延びる、請求項１または２のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項６】
前記第３の部分（８８）は、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れて近位端部から遠位端部へおよそ１ミリメートル〜およそ１０ミリメートル延びる、請求項１または２のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項７】
前記第３の部分（８８）は、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れて前記第２の部分（８６）からおよそ０度〜およそ２０度の角度において延びる、請求項１または２のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項８】
前記第３の部分（８８）は、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れて前記第２の部分（８６）から遠位方向においておよそ０度〜およそ４５度の角度において間隔が空けられた角度において延びる、請求項１または２のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項９】
前記第２の部分（８６）は、弧状、放物線状および楕円形状のうちの１つである、請求項１または２のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項１０】
前記第２の部分（８６）は、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れて少なくとも２つの角度だけ延びる、請求項１または２のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項１１】
前記第２の部分（８６）は、前記長手方向軸（Ａ）から半径方向に離れて延びる溝である、請求項１または２のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項１２】
前記入口再進入スロット（８２）は、前記長手方向軸（Ａ）に沿っておよそ１ミリメートル〜およそ２０ミリメートル延びる、請求項１または２のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項１３】
前記入口再進入スロット（８２）は、前記長手方向軸（Ａ）に沿っておよそ１ミリメートル〜およそ５ミリメートル延びる、請求項１または２のうちいずれか一項に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項１４】
前記バランス部（４４）は、不均衡補正領域（４８）をアウトボード端部において含む、請求項１に記載のターボチャージャー（２０）。
【請求項１５】
前記不均衡補正領域（４８）は、前記バランス部（４４）中へ半径方向に延びる、請求項１４に記載のターボチャージャー（２０）。
【国際調査報告】
2020520430.tif 000010
2020520430.tif 000011