JP6640713B2

JP6640713B2 - 排気ガスターボチャージャ

Info

Publication number: JP6640713B2
Application number: JP2016500503A
Authority: JP
Inventors: ディートマー・メッツ
Original assignee: ボーグワーナーインコーポレーテッド
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2020-02-05
Anticipated expiration: 2034-02-28
Also published as: US9988975B2; US20160010542A1; CN105899780A; KR102102327B1; WO2014163969A1; JP2016510855A; KR20150122714A; CN105899780B; DE112014000758T5; JP2020073795A

Description

本発明は、請求項１の序文に記載の排気ガスターボチャージャに関する。

このような排気ガスターボチャージャの場合、ガイドベーンが調整リングによって調整される可変タービン形状（ＶＴＧ）が設けられる。可変タービン形状を有する前記タイプの排気ガスターボチャージャが車両に使用されるとき、エンジンの寿命にわたって安定したままである可能な限り最低の排気ガス処理量（「最少流れ処理量」）の精密な較正を達成することが非常に重要である。

この点に関して、本発明の目的は、ターボチャージャの寿命にわたって安定したままである可能な限り最低の排気ガス処理量の精密な較正を可能にする、請求項１の序文に示したタイプの排気ガスターボチャージャを提供することである。

この目的は、請求項１の特徴によって達成される。

このように、切断部分がレーザ切断部分の形態であるので、十分にアクセスできない位置においても、ストッパに高精度の切断部分を設け得ることが達成される。したがって、処理量の精密な設定、あるいは本発明による排気ガスターボチャージャのＶＴＧカートリッジの再較正も実行することが可能である。

レーザ切断部分を設けることにより、丸い外側形状を有するストッパ、例えばピン又はストッパボルトの場合に特定の利点が提供され、これらのストッパに、較正工程のために平坦なレーザ切断部分を形成することができる。

従属請求項２〜５は、本発明による排気ガスターボチャージャの有利な発展形態に関する。

本発明の文脈内で実施された試験によれば、可変タービン形状を通した処理量は、ストッパの提供のみでなく、調整リングの取付け、特に前記取付けの半径方向の遊びの大きさにも左右されることが示されている。

したがって、本発明によれば、２つの最少流れストッパが使用され、これらのストッパは、可変タービン形状の内側レバーから可能な限り最大の距離に好ましくは配置され、かつ最少流れストッパの位置における調整リングの角度位置が、小さな半径方向の反りのために正確に規定されるという利点をもたらし、調整リングの軸受のいかなる摩耗も、可能な限り最低の排気ガス処理量（最少流れ処理量）に対してもはや影響を有しない。

本発明に従って提供される２つの最少流れストッパは、最少流れストッパにおいて、調整リングがその運動自由度に関して確定的な収縮を受けるように平行のストッパ縁部を有することが好ましい。

この場合、残留するいかなる他の可能な変位も、処理量の変化をもはやもたらさず、あるいは処理量の大きな変化をもはやもたらさない。

請求項６と７は、独立して市販することができる対象物として、本発明によるＶＴＧカートリッジを規定している。

請求項８と９は、本発明による方法を規定している。

したがって、排気ガスターボチャージャのＶＴＧカートリッジを通した処理量を設定するために、あるいは前記タイプのカートリッジを再較正するために、少なくとも１つの最少流れストッパが適切な位置においてＶＴＧカートリッジに取り付けられる。前記位置は、ベーン軸受リングに又は調整リングに設け得る。

ＶＴＧカートリッジを通した処理量を設定するために、次に、レーザ切断部分がストッパの外側面に形成される。前記レーザ切断部分は非常に精密であり、この結果、処理量の設定、又は再較正も相応して精密である。

前記タイプのレーザ工程によって、平坦な切断部分を丸いストッパに形成することも可能である。

請求項１０は、独立して市販することができる対象物として最少流れストッパを規定している。

本発明のさらなる詳細、特徴及び利点は、図面を参照して例示的な実施形態の以下の説明から明らかになる。

本発明による排気ガスターボチャージャの大幅に単純化した概略図である。ＶＴＧカートリッジの平面斜視図である。図２によるＶＴＧカートリッジの拡大部分図である。図３に対応するＶＴＧカートリッジの部分図（ストッパは見えない）である。本発明によるＶＴＧカートリッジの下からの図面である。ストッパ縁部の平行の構造を説明するために、図５に対応する本発明によるＶＴＧカートリッジの下からの図面である。最少流れストッパの平面図の拡大図である。図７の線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った、図７によるストッパの断面図である。

図１は、チャージャ回転軸線Ｌを有する本発明による排気ガスターボチャージャ１の大幅に単純化した基本概略図を示している。

排気ガスターボチャージャ１はまた、いわゆるＶＴＧカートリッジ５が設けられる吸気ダクト４によって取り囲まれたタービンホイール３を備えるタービン２を有する。このＶＴＧカートリッジ５について、図２〜図４を参照して以下に詳細に説明する。

当然、排気ガスターボチャージャ１はまた、排気ガスターボチャージャの他のすべての共通部分、例えば、軸受ハウジング２６’に回転可能に取り付けられかつ一方の端部でタービンホイール３を支承し、他方の端部でコンプレッサ２７’のコンプレッサホイール２８’を支承するロータ２５’を有する。これらの部分は、本発明の原理を説明するために重要でないので、同様に、図１に大幅に単純化した概略形態でのみ示されている。

上述したように図２〜図４を参照して以下に詳細に説明するＶＴＧカートリッジは、同様に、大幅に単純化した概略形態で示されている。

ＶＴＧカートリッジは、排気ガスをタービンホイール３に通過させるための吸気ダクト４をベーン軸受リング７とディスク６との間で境界付ける構造ユニットを意味すると理解されている。さらに、このタイプのＶＴＧカートリッジは、流入ダクト４に配置される複数のベーンを有し、これらのベーンについて、図４は、対応する参照番号を有するすべてのベーン軸受の代表例として、１つのベーンを参照番号８で示している。ベーン８は、ベーン軸受リング７において閉位置と開位置との間で回転可能に移動させることができる。このために、ベーン８は、各々が回転軸線を有するベーンシャフト９を有する。次に、ベーンシャフト９はベーンレバー１０に接続され、これらの内、２つのベーンレバーが各々の場合に図２の参照番号１０で示されている。図２が示すように、そこに示された実施形態は、各々の場合に同一構造の好ましくは折り曲げられたこのような１０のベーンレバーを有する。

各々のベーンレバー１０は、調整リング１３の関連の溝１２内に係合するレバーヘッド１１を有する。図２は、この点に関して、調整リング１３が外側で、すなわちベーン軸受リング７の外周に沿ってベーン軸受リングを取り囲むことを示している。

調整リング１３を半径方向に取り付けるために、ベーンレバー１０によって形成される半径方向軸受が設けられ得る。このために、ベーンレバー１０は転がりレバーとして形成され、これらのレバーヘッド１１は調整リング１３の溝１２に支持される。

図２及び図３では、レバーヘッド１１には、各々が丸い形状を有する端面１４が設けられる。これらの丸い端面１４は、それぞれ関連の溝１２の対向面１５と転がり接触し、この転がり接触は図３の矢印ＫＷで示されている。

図２及び図３に示した実施形態では、溝の対向面１５は各々の場合に平坦形状を有する。

図３の２つの別の矢印ＫＳ_１及びＫＳ_２は、レバーヘッド１１と、それぞれ関連の溝１２との間の横方向接触点を示している。これらの接触点ＫＳ_１及びＫＳ_２は、レバーヘッド１１の側壁１６と１７と、溝１２の対応する関連の側壁１８と１９との間に現れ、これらの側壁１８と１９の各々は対向面１５に隣接する。図２に示したように、溝１２の各々は後壁２４によって閉じられ、次に、この後壁２４は側壁１８と１９に隣接し、対抗面１５に対して略平行に延びる。

図４は、好ましくは折り曲げられたベーンレバー１０が次にカムレバーの形態になる実施形態を示している。カムレバーのレバーヘッド１１は溝１２に支持されるが、この支持は、図４から詳細に明らかなように、横方向の転がり軸受支点ＫＷ_１及びＫＷ_２に設けられる。レバーヘッド１１のこれらの転がり軸受支点ＫＷ_１及びＫＷ_２は、図４から同様に明らかなように溝１２の縁部領域２０、２１に支持される。

さらに、この実施形態のレバーヘッド１１の各々は中央凹部２３を有し、この中央凹部２３内に調整リング１３の関連の突起部２２が係合し、この結果、ベーンを調整するために力が伝達される。

両方の実施形態に共通することは、ベーンレバー１０の各々が、好ましくは折り曲げられたレバーの形態であり、打ち抜かれた又は形成された部品の形態で製造できることである。

さらに、両方の実施形態では、調整リング１３はベーン軸受リング７を介して軸方向に取り付けられる。このために、ベーン軸受リング７は、調整リング１３に位置する軸受セグメント２４（図２参照）を有する。

図５は、本発明によるＶＴＧカートリッジ５の下からの斜視図を示している。前記図面は、カートリッジ５を通して可能な限り最低の処理量を設定するための２つのストッパ２５、２６の配置を示しており、前記ストッパ２５と２６は、通常「最少流れストッパ」と称される。

図５に示したように、最少流れストッパ２５と２６は、本実施形態のベーン軸受リング７に配置される。ベーン軸受リング７の中心点Ｍ_７から最少流れストッパの中心点Ｍ_２５とＭ_２６に観測されるように、前記最少流れストッパストッパ２５と２６は互いに角度αを囲む。この角度は、構造的な条件又は他の要求に従って設計の側面から自由に選択することが可能である。しかし、原理的に、いくつかの他の適切な位置においてＶＴＧカートリッジに取り付けることが可能なストッパ２５、２６も考えられる。図７及び図８によれば、前記タイプのストッパ２５、２６は、ストッパボルトの形態であり得、このストッパボルトは、実施例では丸い外側面３１を有する円筒状のピン部分３５を有する。レーザ機械加工工程によって、レーザ切断部分３２が、前記外側面３１に形成され、このレーザ切断部分は図７の図面によれば長方形の形状を有する。

図８に示したように、レーザ切断部分３２は、丸い外側面３１と対照的に平坦形状である。

ストッパ２５、２６はまた、ストッパ部分３５よりも大きな直径であり、かつ挿入ピン３４を有する締結プレート３３を有する。

図６に示した別の実施形態では、調整リング１３のストッパ縁部２７、２８は、それらが最少流れストッパ２５、２６と接触するとき、調整リング１３の大きな半径方向の反りが発生されず、したがって、ベーン軸受リング７に対する同軸の位置が維持されるように平行であるように形成される。この場合、ストッパ縁部２７と２８は、図６から詳細に見ることできるように、最少流れストッパ２５と２６それぞれと接触する調整リング凹部２９と３０のストッパ縁部である。前記ストッパ縁部２７と２８の平行の構造は、図６の平行線Ｐ_２７とＰ_２８によって示されている。

上述の開示に加えて、この場合、本発明の開示を補完するために図１〜図８の本発明の例示的な図面が明示的に参照される。

１排気ガスターボチャージャ
２タービン
３タービンホイール
４流入ダクト
５ＶＴＧカートリッジ
６ディスク
７ベーン軸受リング
８ベーン
９ベーンシャフト
１０ベーンレバー
１１レバーヘッド
１２溝
１３調整リング
１４丸い端面
１５対向面
１６、１７側壁
１８、１９側壁
２０、２１縁部領域
２２突起部
２３凹部
２４軸受セグメント
２５、２６最少流れストッパ
２５’ シャフト
２６’ 軸受ハウジング
２７、２８ストッパ縁部
２７’ コンプレッサ
２８’ コンプレッサハウジング
２９、３０調整リング凹部
３１外側面
３２レーザ切断部分
３３締結プレート
３４締結ピン
ＫＳ_１及びＫＳ_２ベーンを調整するための横方向接触点
ＫＷ転がり軸受用の接触点
ＫＷ_１及びＫＷ_２転がり軸受用の接触点
Ｌチャージャの長手方向軸線
Ｍ_７ベーン軸受リングの中心点
Ｍ_２５、_２６最少流れストッパの中心点
Ｐ_２７、Ｐ_２８平行線

Claims

タービン（２）を有し、
前記タービンが、流入ダクト（４）によって取り囲まれたタービンホイール（３）を有し、
ＶＴＧカートリッジ（５）を有し、
前記ＶＴＧカートリッジが、前記流入ダクト（４）に配置されかつ回転可能なベーンシャフト（９）によってベーン軸受リング（７）に取り付けられる複数のベーン（８）を有し、前記ベーンシャフトがベーンレバー（１０）に接続され、前記ベーンレバーのレバーヘッド（１１）が、外側で前記ベーン軸受リング（７）を取り囲む調整リング（１３）の関連の溝（１２）内に係合する、
排気ガスターボチャージャ（１）であって、
前記ＶＴＧカートリッジに取り付けられた後、丸い外側面（３１）に対して、レーザ切断部分（３２）が部分的に形成された、少なくとも１つの最少流れストッパ（２５、２６）を備え、当該レーザ切断部分（３２）が平坦面領域であり、前記調整リング（１３）のカットアウト（２９、３０）のストッパ縁部（２７、２８）が前記平坦面領域に接触するようにした
排気ガスターボチャージャ。
前記最少流れストッパ（２５、２６）と接触する前記調整リング（１３）のカットアウト（２９、３０）が、平行のストッパ縁部（２７、２８）を有する請求項１又は２に記載の排気ガスターボチャージャ。
前記調整リング（１３）と前記ベーン軸受リング（７）との間の半径方向の軸受装置を備える請求項１又は２に記載の排気ガスターボチャージャ。
互いに選択可能な角度間隔（α）で前記ベーン軸受リング（７）に配置される２つの最少流れストッパ（２５、２６）が設けられる請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気ガスターボチャージャ。
排気ガスターボチャージャ（１）のＶＴＧカートリッジ（５）であり、
流入ダクト（４）を境界付けるディスク（６）及びベーン軸受リング（７）を有し、
前記流入ダクト（４）に配置されかつ回転可能なベーンシャフト（９）によって前記ベーン軸受リング（７）に取り付けられる複数のベーン（８）を有し、前記ベーンシャフトがベーンレバー（１０）に接続され、前記ベーンレバーのレバーヘッド（１１）が、外側で前記ベーン軸受リング（７）を取り囲む調整リング（１３）の関連の溝（１２）内に係合する、前記ＶＴＧカートリッジ（５）であって、
前記ＶＴＧカートリッジに取り付けられた後、丸い外側面（３１）に対して、レーザ切断部分（３２）が部分的に形成された、少なくとも１つの最少流れストッパ（２５、２６）を備え、当該レーザ切断部分（３２）が平坦面領域であり、前記調整リング（１３）のカットアウト（２９、３０）のストッパ縁部（２７、２８）が前記平坦面領域に接触するようにした
ＶＴＧカートリッジ（５）。
前記最少流れストッパ（２５、２６）と接触する前記調整リング（１３）のカットアウト（２９、３０）が、平行のストッパ縁部（２７、２８）を有する請求項５に記載のＶＴＧカートリッジ（５）。
前記調整リング（１３）と前記ベーン軸受リング（７）との間の半径方向の軸受装置を
備える請求項５又は６に記載のＶＴＧカートリッジ（５）。
互いに選択可能な角度間隔（α）で前記ベーン軸受リング（７）に配置される２つの最
少流れストッパ（２５、２６）が設けられる請求項５〜７のいずれか一項に記載のＶＴＧ
カートリッジ（５）。
排気ガスターボチャージャ（１）のＶＴＧカートリッジ（５）を通した処理量を調整するための方法であって、
少なくとも１つの最少流れストッパ（２５、２６）を前記ＶＴＧカートリッジ（５）に取り付けるステップと、
レーザ加工によって前記最少流れストッパ（２５、２６）の丸い外側面（３１）に対して部分的にレーザ切断部分（３２）を生成するステップであって、当該レーザ切断部分（３２）は平坦面領域であり、調整リング（１３）のカットアウト（２９、３０）のストッパ縁部（２７、２８）が前記平坦面領域に接触できるように生成されたステップと、
を備える、前記方法。
タービン（２）を有し、
前記タービンが、流入ダクト（４）によって取り囲まれたタービンホイール（３）を有し、
ＶＴＧカートリッジ（５）を有し、
前記ＶＴＧカートリッジが、前記流入ダクト（４）に配置されかつ回転可能なベーンシャフト（９）によってベーン軸受リング（７）に取り付けられる複数のベーン（８）を有し、前記ベーンシャフトがベーンレバー（１０）に接続され、前記ベーンレバーのレバーヘッド（１１）が、外側で前記ベーン軸受リング（７）を取り囲む調整リング（１３）の関連の溝（１２）内に係合する、
排気ガスターボチャージャ（１）に使用された、少なくとも１つの最小流れストッパ（２５、２６）であって、
前記ＶＴＧカートリッジに取り付けられた後、丸い外側面（３１）に対して、レーザ切断部分（３２）が部分的に形成され、
前記調整リング（１３）のカットアウト（２９、３０）のストッパ縁部（２７、２８）が前記レーザ切断部分（３２）からなる平坦面領域に接触するようにした、
前記最少流れストッパ（２５、２６）。