JPH0260849B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ (イ) 軸と、 (ロ) 内燃機関から駆動排気を受け取るように、前
記軸の一端部に取り付けたタービンと、 (ハ) このタービンと共に回転するように、前記軸
にはめ込まれ、前記内燃機関に空気を供給する
圧縮機と、 (ニ) 軸受手段であつて、前記圧縮機と前記タービ
ンとがこの軸受手段の一側部へ張り出しこの軸
受手段を前記タービンから隔てられるように、
前記軸を支持する軸受手段と、 (ホ) 前記内燃機関からの排気が前記タービンへ受
け入れられるように通過する入口内において、
このタービンのまわりに間隔を隔てて配置され
た複数個のノズル羽根と、 (ヘ) 前記タービンの領域から前記圧縮機の流れに
及び前記タービンの領域から前記軸受手段の領
域に伝えられる熱を絶縁するための熱絶縁用し
やへいとして作用するように、前記圧縮機と前
記タービンとの間に形成された空気間〓ギヤツ
プと、 (ト) これ等のノズル羽根を回転させて前記タービ
ンへの排気の流れを変化させるように、前記圧
縮機と前記タービンとの間の前記空気間〓ギヤ
ツプ内に配置したノズル羽根制御手段と、 を備えた、内燃機関と組み合わせて使用するター
ボチヤージヤ。

２ 前記軸受手段へ制限された潤滑だけを行なう
手段をさらに設けた特許請求の範囲第１項記載の
ターボチヤージヤ。

３ 潤滑材の霧を前記軸受手段に供給してこの軸
受手段への潤滑を行なう潤滑手段をさらに設けた
特許請求の範囲第１項記載のターボチヤージヤ。

４ 前記潤滑手段に、 前記軸上に形成され、前記軸受手段の方に向つ
て角度を付けられた周辺傾斜部と、 前記軸の回転している間に潤滑材が遠心力によ
つて運ばれるように、潤滑材を前記周辺傾斜部に
供給する潤滑材手段と、 を設けた特許請求の範囲第３項記載のターボチヤ
ージヤ。

５ 前記ノズル羽根制御手段に、 前記タービンに相対的に角度的に移動自在な制
御リングと、 この制御リングに連関する一端部を持ち前記各
ノズル羽根と共に回転自在な作動レバーと、 この作動レバーの１つに取り付けられた制御棒
と、 この制御棒を角度的に回転させることにより前
記各作動レバーとそれ等に取り付けられた各ノズ
ル羽根とを回転させるように、前記制御棒を選択
的に移動させる移動手段と、 を設けた特許請求の範囲第１項記載のターボチヤ
ージヤ。

６ 前記制御リングに、 前記各作動レバーの一端部を受け入れるように
内部に穴を持つ外側環と、 ハウジングに対して固定された内側環と、 前記外側環を前記内側環に相対的に角度的に回
転させるようにこれ等外側環と内側環との間に組
み立てられた複数個の玉と、 を設けた特許請求の範囲第５項記載のターボチヤ
ージヤ。

７ 前記軸受手段に、 前記軸内に形成した第１及び第２の内レース
と、 前記ハウジングに固定され、前記複数個の玉を
受け入れるように前記第１の内レースに対応する
ように配置された第１の外側レース環と、 この第１の外側レース環に相対的に滑動自在で
あり、前記複数個の玉を相互間に受け入れるよう
に前記第２の内レースに隣接して配置された第２
の外側レース環と、 前記玉を前記第１の外側レース環と、前記第１
の内レースと、前記第２の外側レース環と前記第
２の内レースとの間に配置することにより、前記
軸を前記ハウジングに対して位置を定めるよう
に、前記第２の外側レース環を前記第１の外側レ
ース環から遠ざかる向きにかたよらせるばね手段
と、 を設けた特許請求の範囲第１項記載のターボチヤ
ージヤ。

８ (イ) 圧縮機空気入口と、圧縮機空気排出口
と、タービン空気入口と、タービン空気排出口
とを持つハウジングと、 (ロ) 前記圧縮機空気入口から空気を受け取り、圧
縮した空気を前記圧縮機空気排出口を経て放出
するように、前記圧縮機のハウジング内にはめ
込まれた半径流圧縮機と、 (ハ) 圧縮機羽根車と共に回転するようにこの圧縮
機羽根車に取り付けられ、前記タービンを駆動
するために、前記タービン空気入口から空気を
受け取り、前記タービン空気排出口を経て空気
を放出するように前記タービンのハウジング内
に配置されたタービン羽根車と、 (ニ) 前記タービンから遠ざかる向きに前記圧縮機
から延び、前記圧縮機と前記タービンとを支持
する軸と、 (ホ) 軸受手段であつて、前記圧縮機と前記タービ
ンとが、前記軸受手段の一側部に配置され、こ
の軸受手段が前記圧縮機によつて前記タービン
から隔離されるように、前記軸を回転自在に支
持するために前記圧縮機に取り付けられた軸受
手段と、 (ヘ) 前記内燃機関からの排気が、前記タービンに
受け入れられるように通過する入口内におい
て、このタービンのまわりに間隔を隔てて周辺
に配置された複数個のノズル羽根と、 (ト) 前記タービンの領域から前記圧縮機の流れに
及び前記タービンの領域から前記軸受手段の領
域に伝えられる熱を絶縁するための熱絶縁用し
やへいとして作用するように、前記圧縮機と前
記タービンとの間に形成された空気間〓ギヤツ
プと、 (チ) これ等のノズル羽根を回転させて前記タービ
ンへの排気の流れを変化させるように、前記圧
縮機と前記タービンとの間の前記空気間〓ギヤ
ツプ内に配置したノズル羽根制御手段 と、 を備えたターボチヤージヤ。

９ 前記軸受手段へ最低の潤滑だけを行なう手段
をさらに設けた特許請求の範囲第８項記載のター
ボチヤージヤ。

１０ 潤滑材の霧を前記軸受手段に供給してこの
軸受手段への潤滑を行なう潤滑手段をさらに設け
た特許請求の範囲第８項記載のターボチヤージ
ヤ。

１１ 前記潤滑手段に、 前記軸上に形成され、前記軸受手段の方に向つ
て角度を付けられた周辺傾斜部と、 前記軸の回転している間に潤滑材が遠心力によ
つて前記軸受手段まで運ばれるように、潤滑材を
前記周辺傾斜部に供給する潤滑材手段と、 を設けた特許請求の範囲第１０項記載のターボチ
ヤージヤ。

１２ 前記ノズル羽根制御手段に、 前記ノズル羽根に相対的に角度的に移動自在な
制御リングと、 この制御リングに連関する一端部を持ち、前記
各ノズル羽根と共に回転自在な作動レバーと、 この作動レバーの１つに取り付けられた制御棒
と、 前記作動レバーを枢動させることにより前記制
御リング及び他の前記作動レバーを回転させて前
記ノズル羽根の角度位置を制御するように前記制
御棒を選択的に移動させる移動手段と、 を設けた特許請求の範囲第８項記載のターボチヤ
ージヤ。

１３ 前記制御リングに、 前記各作動レバーの一端部を受け入れるように
内部に穴を持つ外側環と、 前記ハウジングに対して固定された内側環と、
前記外側環を前記内側環に相対的に角度的に回転
させるように前記外側環と前記内側環との間に組
み立てられた複数個の玉と、 を設けた特許請求の範囲第１２項記載のターボチ
ヤージヤ。

１４ 前記軸受手段に、 前記軸内に形成した第１及び第２の内レース
と、前記ハウジングに固定され、前記複数個の玉
を受け入れるように前記第１の内レースに対応す
るように配置された第１の外側レース環と、 この第１の外側レース環に相対的に滑動自在で
あり、前記複数個の玉を相互間に受け入れるよう
に前記第２の内レースに隣接して配置された第２
の外側レース環と、 前記玉を、前記第１の外側レース環と前記第１
の内レースとの間及び前記第２の外側レース環と
前記第２の内レースとの間に配置することによ
り、前記軸を前記ハウジングに対して位置を定め
るように、前記第２の外側レース環を前記第１の
外側レース環から遠ざかる向きにかたよらせるば
ね手段と、 を設けた特許請求の範囲第８項記載のターボチヤ
ージヤ。

１５ 空気を機関に供給する圧縮機と、前記機関
から受け取つた排気によつて駆動されるタービン
とを備え、前記圧縮機と前記タービンとを、前記
圧縮機と前記タービンとの軸を支持する軸受手段
の一側部に配置した、ターボチヤージヤに使用す
る可変空気タービン・ノズル装置において、 (イ) 前記機関からの排気が前記タービンに受け入
れられるように通過する入口内において、この
タービンのまわりに間隔を隔てて配置された複
数個のノズル羽根と、 (ロ) 前記タービンの領域から前記圧縮機の流れに
及び前記タービンの領域から前記軸受手段の領
域に伝えられる熱を絶縁するための熱絶縁用し
やへいとして作用するように、前記圧縮機と前
記タービンとの間に形成された空気間〓ギヤツ
プと、 (ハ) 前記ノズル羽根を回転させて前記タービンへ
の排気の流れを変化させるように、前記圧縮機
と前記タービンとの間の前記空気間〓ギヤツプ
内に配置したノズル羽根制御手段と、 を備えた可変空気タービン・ノズル装置。

１６ 前記ノズル羽根制御手段に、 前記ノズル羽根に相対的に角度的に移動自在な
制御リングと、 この制御リングに連関する一端部を持ち、前記
各ノズル羽根に取り付けられこれ等ノズル羽根と
共に回転自在な作動レバーと、 前記作動レバーの１つに取り付けられた制御棒
と、 前記作動レバーを枢動させることにより前記制
御リングと前記作動レバーとを回転させてこの作
動レバーに取り付けられた前記ノズル羽根を制御
するように、前記制御棒を選択的に移動させる移
動手段と、を設けた特許請求の範囲第１５項記載
の可変空気タービン・ノズル装置。

１７ 前記制御リングに、 前記各作動レバーの一端部を受け入れるように
内部に穴を持つ外側環と、 前記ノズル羽根に対して固定された内側環と、
前記外側環を前記内側環に相対的に角度的に回転
させるようにこれ等外側環と内側環との間に組み
立てられた複数個の玉と、 を設けた特許請求の範囲第１６項記載の可変空気
タービン・ノズル装置。

１８ 前記ノズル羽根制御手段に、 前記圧縮機と前記タービンとの中間に取り付け
られ前記ノズル羽根に相対的に角度的に移動自在
な制御リングと、 前記各ノズル羽根に取り付けられ、前記各ノズ
ル羽根をまわりに回転するように支持する軸と、
前記制御リングに連関する一端部を持ち、前記各
軸に取り付けられこれ等各軸と共に回転自在な作
動レバーと、 前記作動レバーの１つに取り付けられた制御棒
と、 前記作動レバーを枢動させることにより、前記
制御リングと前記作動レバーとを回転させて前記
ノズル羽根の角度位置を制御するように前記制御
棒を選択的に移動させる移動手段と、 を設けた特許請求の範囲第１５項記載の可変空気
タービン・ノズル装置。

１９ 前記制御リングに、 前記各作動レバーの一端部を受け入れるように
内部に穴を持つ外側環と、 前記ノズル羽根に対して固定され、前記圧縮機
及びタービンのロータの中間に配置された内側環
と、前記外側環を前記内側環に相対的に角度回転
させるように、前記外側環と前記内側環との間に
組み立てられた複数個の玉と、 を設けた特許請求の範囲第１８項記載の可変空気
タービン・ノズル装置。

技術分野 本発明は、内燃機関に使用するターボチヤージ
ヤ及びターボチヤージヤに使用する可変空気ター
ビン・ノズル装置に関する。

関連する出願についてのクロス・リフアレンス 本出願は、本出願人により西歴1977年１月14日
差し出しの米国特許出願第759773号「ターボチヤ
ージヤ」のCIP出願である。

背景技術 ターボチヤージングは、内燃機関の動力範囲と
融通性とを非常に拡大する手段であり、実際に許
容された技術となつており、多くの場合に、200
馬力又はそれ以上の強力デイーゼル機関に対して
必要なものとなつている。又ターボチヤージング
は、たとえば航空機機関において高度の増加する
場合に動力を維持するのに使用される。

ターボチヤージヤの内燃機関への有効な応用
は、通常動力出力を50―100パーセント増加させ、
全負荷比燃費（sfc）を５―10パーセント減少さ
せる。比燃費の減少は２つの項目に帰因する。第
１に所定速度において、内燃機関の摩擦が、動力
出力が相当に増加しても、比較的一定のままであ
る。この結果機械的効率が有効に改善されること
になる。第２にターボチヤージヤ構成要素の効率
が充分に高く、ターボチヤージヤの使用される機
関の排気温度が充分に高いならば、正味サイクル
出力に付加されるポジテイブ・ポンピング・ルー
プ（positive pumping loop）が生ずることにな
る。

ターボチヤージングは、通常全負荷比燃費を減
少させ、馬力を増大させる手段と考えられてい
る。ターボチヤージヤを現在利用している機関、
たとえば大きい強力デイーゼル機関、航空機機
関、競争用自動車機関及びこれ等の類似機関の発
達の際には、前記理解は妥当であつて、限定され
た応用例においてこれ等の機関は仕事サイクルの
大部分の間全負荷又は全負荷付近で作動される。
しかし多くの応用例においては、これ等機関が長
時間にわたつて全負荷又は全負荷付近で作動され
る必要がない。実際上多くの応用例において、一
般的にこれ等の機関は50％以下の動力で作動さ
れ、多くの応用例においてこれ等の機関は、その
作動の大部分の間20％以下の動力で作動される。
これ等の応用例は、自動車、軽又は中トラツク、
発電機セツト、圧縮機、トラクタ、建築物設備及
びこれ等に類似の装置に使用される機関である。

これ等の低い動力環境で作動する機関は、非常
に効率が良くない。デイーゼル機関においては、
この非効率は燃焼温度が減少するときの熱効率の
衰退の結果である。なぜならば、内燃機関の摩擦
は負荷に関係なく比較的一定のままだからであ
る。ガソリン機関においては、この非効率は、負
荷の減少に伴なつてポンピング・ループ損失が増
大する結果生じる。なぜならば、内燃機関の摩擦
は、負荷に関係なく比較的一定のままだからであ
る。

したがつて、一層小さい効率の良い機関寸法を
利用することによつて、すなわち一層小さい排気
量割合（四サイクル機関に対して1/2排気量×機
関速度の積）を持つ機関を利用することによつ
て、排気量の減少、作動速度の減少又はこれ等の
両方の組合わせにより、部分負荷燃料消費量を改
良することができる。ガソリン機関においては、
この改良は、機関摩擦の減少及びポンピング・ル
ープ損失の減少の結果として行なわれる。デイー
ゼル機関においては、この改良は、一層高い燃焼
温度に起因する一層高い熱効率及び機関摩擦の減
少の結果である。多くの応用において、ターボチ
ヤージングは、一層小さい有効な機関寸法を持つ
機関の使用を許容するように使用されるかもしれ
ない。ターボチヤージングを行なうことによつ
て、排気量の立方インチ当り２倍の自然吸気動
力、或る場合には３倍の自然吸気動力を得ること
は容易である。しかし一層小さい機関をターボチ
ヤージしようとする試みは、一般に不成功に終つ
た。この失敗は、ジヤーナル軸受及び平板型
（flat disc type）スラスト軸受のまわりにターボ
チヤージヤが組立てられるようになつている現在
の設計のせいである。この型式の軸受方式は、摩
擦に打ち勝つだけに１ないし３馬力（特定のター
ボチヤージヤ及びその応用において要求される速
度とにより定められる）を必要とする。この損失
は、タービンが圧縮プロセスの間に30馬力以上を
出すことを要求される応用（代表的には200馬力
又はそれ以上の機関）においては重要ではない
が、100馬力以下の機関をターボチヤージすると
きは非常に重要になる。たとえば、ターボチヤー
ジヤ・タービン動力が60―80馬力の場合に、２―
３馬力の軸受摩擦損失は重要ではない。しかしタ
ービン動力が15馬力にすぎない一層小さいターボ
チヤージヤにおいては、一層小さいターボチヤー
ジヤが作動される一層高いrpmのために、２―３
馬力又はもつと多いかもしれない４―５馬力の軸
受摩擦損失は、発生する全タービン馬力のほとん
ど1/3に相当し、全く許容できない損失である。

又現在使用されている軸受方式は、油の流れと
ロータの安定性とを許容するために、かなりの半
径方向及び軸線方向のすきまを必要とする。これ
等のすきまは、圧縮機及びタービンのロータのブ
レーデイングに関係する比較的大きいすきまに転
移させられることにより、圧縮機とタービンとの
両方の効率に影響を及ぼす。たとえば現今のター
ボチヤージヤに普通使用されるジヤーナル軸受及
び平板型スラスト軸受は、タービンと圧縮機との
羽根とその周囲の構造部材との間に0.015インチ
のすきまを必要とする。羽根の高さが１インチで
ある場合に、すきまと羽根の高さとの比は１―1/
２パーセントにすぎない。しかし、たとえば0.2イ
ンチの羽根の高さを持つ一層小さいターボチヤー
ジヤが所望される場合には、羽根とその周囲の構
造部材との間の0.015インチのすきまは、羽根の
高さの７―1/2パーセントになる。それゆえ、よ
り大きいターボチヤージヤの応用において0.015
インチのすきまが許容できる場合に、一層小さい
ターボチヤージヤが設計されるときには完全に許
容できなくなる。それゆえ、一層小さいターボチ
ヤージヤにおいては、このすきまは、ターボチヤ
ージヤの全性能に対して、結局は機関の性能に対
してますます重大になる。

多くの軸受損傷は、始動の間の機関油圧の不足
又は機関油の汚染の結果である。高速ジヤーナル
軸受が従来のターボチヤージヤにおいて使用され
る場合には、軸を安定させると共に粘性摩擦によ
り発生する熱を運び去るために、連続した油の流
れが本質的に要求される。隣接するタービン
（1600〓の高い温度で作動する）から軸受方式へ
伝達される熱を運び去るためにも油の流れが要求
される。従来のターボチヤージヤにおいて、ジヤ
ーナル軸受の代りに減摩玉軸受が使用されるとし
ても、タービンから伝達される熱を運び去るため
には、連続した油の流れが要求される。したがつ
て、現今のターボチヤージヤを適当に作動させる
ためには潤滑が必要であるが、潤滑が又多くの失
敗の原因となつている。さらに連続した油の流れ
による潤滑は、軸受に潤滑材を供給するために実
質的な鉛管工事及び関連構造を必要とする。

現今のターボチヤージヤは、タービンを通過す
る推進ガスの流れを有効に制御することはできな
い。現在基本的には、タービンの動力出力を制御
するのに使用される２つの方法がある。その第１
の方法は、最大の機関作動速度及び負荷におい
て、所望のブースト圧力が所定の限度を越えない
ように、タービンとタービン・ノズルとの寸法を
注意深く定めることである。この方法の欠点は、
低い機関速度において利用できるブースト圧力が
制限され、要求に対する応答が遅いことである。
タービンを通過するブースト圧力を制御するのに
使用される第２の方法は、最大の機関速度及び負
荷において過剰なタービン動力を生じさせるよう
にタービン・ノズルの寸法を定めると共に排気逃
し弁（wastegate）を使用することである。この
方法においては、所定のブースト圧力に達すると
きに、排気逃し弁が開いて排気の一部分をバイパ
スさせる。この方法は、一層低い機関速度におい
て利用できるブースト圧力を増加させ、要求に対
する応答を改良するが、バイパスされた高圧排気
が増大した機関背圧を犠性にして単に浪費される
点において全く非効率的である。さらに部分的負
荷において、ターボチヤージヤが本質的に作動し
ていないときに、小さいノズル面積は排気に対す
る抑制部材として作用し、ポンピング・ループ損
失の増加を引き起す。

それゆえ大小の両内燃機関をターボチヤージす
るように有効に作動させることができるターボチ
ヤージヤが要求されるようになつた。連続した油
の流れにより潤滑される軸受によつて従来経験し
た問題を取り除き、ターボチヤージヤ・タービン
を駆動する推進ガスを最も有効に使用する軸受方
式を持つターボチヤージヤが要求されるようにな
つた。さらに圧縮機とタービンとのロータを支え
る軸受アセンブリは、所望の圧縮機及びタービ
ン・ロータのすきまを容易に減少させるものでな
ければならない。

従来のターボチヤージヤ用の圧縮機ハウジング
の製法及び設計は、又相当に色々な問題を提供し
た。遠心圧縮機は、ターボチヤージヤにおいて最
も広く使用される動力学的圧縮機の１つである。
この型式の圧縮機においては、空気又は空気―燃
料混合物は圧縮機入口にはいり、圧縮機ロータへ
向けて流れ、入口流路に直角をなして音速付近ま
で加速される。空気圧力の増加は、圧縮ロータ羽
根の先端から放出される加速されたガスの速度を
減少させることによつて、完成される。拡散とし
て知られているこのプロセスは、乱流を生じさせ
ることなくガスの速度を減少させることによつて
一層有効に達成されることにより、速度エネルギ
ーの大きなパーセンテージ部分が圧力エネルギー
に変換され、静圧を上昇させる。

この拡散プロセスを容易にするために、遠心圧
縮機を使用しているターボチヤージヤは、圧縮機
ロータ羽根の前縁から外側先端まで回転子の羽根
の輪郭にぴつたりと追従する圧縮機ロータ壁を通
常備えている。次いでこの圧縮機ロータ壁はロー
タ羽根の外側先端を通過して延び、デイフユーザ
の２つの壁の一方を形成し、次いで周辺ギヤツプ
を形成するように終る。圧縮されたガスは、この
周辺ギヤツプを通過して機関の吸込マニホルドに
通ずる周辺室内へ流れる。圧縮機ロータ羽根に向
かい合い、圧縮機ロータ羽根に輪郭がぴつたりと
合い次いで外向きに延びるこの壁は、圧縮された
ガスが圧縮機ロータ羽根を離れた後でかつ機関に
通ずる周辺室内へはいる前に、圧縮されたガスの
速度を均等に減少させる。したがつてこの壁構造
は、圧縮機により発生する静圧を非常に増大させ
る。

この構造を形成するために、多くのターボチヤ
ージヤ圧縮機ハウジングは、圧縮機の外側周囲ハ
ウジングと圧縮機壁とが１つの鋳物部材になるよ
うにサンド・カスト（sand―cast）された。通常
このことは、機関の吸込マニホルドに通ずる周辺
室を形成するようにサンド・コア（sand core）
を使用することによつて完成された。鋳造後、こ
のサンド・コアは取り除かれて、圧縮機とは反対
側の壁に周辺室が形成され、この周辺室内におい
て圧縮機ロータの先端からガスが流れ去る。

圧縮機ハウジングのダイカストが実質的には高
価にならなくて、サンド・カストより一層正確で
はあるけれども、圧縮されたガスを機関の吸込マ
ニホルドへ流す周辺室を形成すると同時にデイフ
ユーザ壁を形成するためにダイカスト型を使用す
ることができないために、最適の設計のダイカス
トを使用することはできなかつた。可変面積の室
が入口ギヤツプより必然的に大きく、この入口ギ
ヤツプを通過してガスが圧縮機ロータ羽根から噴
射されるから、最適の設計の圧縮機ハウジングを
ダイカストすることは不可能であつた。なぜなら
ば、圧縮機ロータ羽根に向かい合う壁の背後にこ
のような通路を形成できる型を設計することがで
きないからである。

ダイカスト圧縮機ハウジングが使用される場
合、サンド・カストされた圧縮機ハウジングに通
常形成される壁は単に取り除かれるから、型を合
わせて又分割して鋳物を作ることはできる。しか
しこの壁がなければ、圧縮機ロータによつて加速
されたガスは、デイフユーザから機関吸込マニホ
ルドに通ずる周辺室内へ早すぎた状態で送り出さ
れる。この結果、このような構造の圧縮機ハウジ
ングは、圧縮機の効率、したがつて圧縮機の性能
を実質的に低下させる。

発明の開示 特許請求の範囲第１項、第８項及び第１５項に
記載された各発明は、圧縮機空気入口と、圧縮機
空気排出とを持つ圧縮機のハウジングと、タービ
ン空気入口と、タービン空気排出口とを持つター
ビンのハウジングとを備えた内燃機関に使用する
ターボチヤージヤに関する。各発明によれば、圧
縮機とタービンとが軸受手段の一側部に配置さ
れ、この軸受手段が圧縮機によつてタービンから
隔離されるように、軸受手段を、軸を支持するた
めに圧縮ハウジング内に設ける。空気間〓ギヤツ
プを、圧縮機の後壁とタービンの後壁とによつ
て、圧縮機とタービンとの間に設け、タービンの
領域から軸受手段の領域に伝えられる熱を絶縁す
ると共に圧縮機の領域への熱伝達を最小にするた
めの熱絶縁しやへいとして空気間〓ギヤツプが作
用する。複数個のノズル羽根を、タービンのまわ
りに間隔を隔てて周辺に配置すると共に内燃機関
からの排気がタービンに受け入れられるように通
過する入口内に配置する。ノズル羽根制御手段
を、圧縮機とタービンとの間の容易に加圧できる
空気間〓ギヤツプ内に配置して、ノズル羽根を回
転させて、タービンへの排気の流れを変化させ、
タービン出力を、ノズル羽根の移動によつて制御
する。

特公昭31−4705号公報（米国特許第3068638号
に相当する）に記載された従来のターボチヤージ
ヤにおいては、タービンロータと圧縮機ロータと
は、背中合わせに配置され、すなわち背向形であ
り、このように配置されたロータ構造自体が、タ
ービンの流れの領域と、圧縮機の流れの領域とを
隔離する隔壁の一部を形成している。このロータ
構造の周辺の半径方向に外向きの固定のハウジン
グ壁が設けられ、これによつて圧縮機とタービン
との空気の流れの領域が隔離されている。タービ
ンロータと圧縮機ロータとは、前記ロータ構造の
周辺に隣接して位置する固定のハウジング壁に対
して回転するから、固定のハウジング壁と前記ロ
ータ構造の間に環状のギヤツプが形成される。こ
のようなギヤツプによつて、圧縮機からの圧縮さ
れた空気がタービンへ流れてタービンロータの冷
却を行なうことができる。又このようなギヤツプ
によつて、タービンのガスが圧縮機の圧縮された
空気に流入することもできる。さらに、タービン
と圧縮機との空気の流れ領域を隔離するハウジン
グの一部に２つの流路壁によつて形成された空洞
に冷却流体を供給することによつて冷却が行なわ
れる。ノズル羽根を回転させる制御手段は、前記
ロータ構造の半径方向に外方に、固定のハウジン
グ壁内に形成された別に付加された加圧空間内に
配置される。

前記従来のターボチヤージヤには次のとおりの
欠点がある。

(1) 冷却のために、圧縮機で圧縮された空気が圧
縮機からタービンへ供給されるために、ターボ
チヤージヤの効率が低下する。

(2) タービンの領域から圧縮機の領域へ空気が流
れる場合には圧縮空気密度が減少するためにタ
ーボチヤージヤの効率が低下する。

(3) タービンが冷却されるためにターボチヤージ
ヤの効率が低下する。

米国特許第3033519号明細書、特公昭53−35209
号明細書（米国特許第3945762号に相当する）及
び特公昭38−7653号明細書に記載された従来のタ
ーボチヤージヤにおいては、軸受手段は、圧縮機
とタービンとの間に設けられており、一方の軸受
手段はタービンに近接して位置させられているこ
とにより、このような軸受手段は、タービンに関
連する高熱を受けることになり、伝達される熱を
消散させるために、かなりの潤滑材の流れを必要
とする。

本発明の目的は、タービンと圧縮機との間に空
気の流通がなく圧縮機とタービンとの間の熱絶縁
効果及びタービンと軸受手段との間の熱絶縁効果
を向上させ、伝達される熱を消散させるための潤
滑材の流れを必要としないから、軸受手段に対す
る潤滑材の要求を減少させた、簡潔なターボチヤ
ージヤを提供することである。

この目的を達成するために、本発明において
は、タービンの領域から軸受手段の領域に伝えら
れる熱を絶縁するための熱絶縁用しやへいとして
作用するように、圧縮機とタービンとの間に空気
間〓ギヤツプを設け、ノズル羽根制御手段をこの
空気間〓ギヤツプ内に配置したのである。

それゆえ、ノズル羽根制御手段を、圧縮機とタ
ービンとの間に配置するのに空気間〓ギヤツプを
利用し、この空気間〓ギヤツプにより、タービン
から圧縮機及び軸受手段に伝えられる熱を有効に
絶縁できるのである。さらに驚くべきことには、
タービンロータと、圧縮機ロータとの間の距離
が、空気間〓ギヤツプを形成するために増加して
も、軸受手段によつて軸を充分に支えることがで
きることにより、この空気間〓ギヤツプを利用し
て、タービンロータと圧縮機ロータとの間にノズ
ル羽根制御手段を配置するための空間を提供でき
る。このように有効な熱絶縁作用により、軸受手
段に対する潤滑材の要求を減少させることができ
る。

本発明の他の実施例によれば、減摩玉軸受アセ
ンブリは、圧縮機とタービンの軸を支持するため
に使用される。玉軸受の使用は、タービン及び圧
縮機の半径方向及び軸線方向の移動に関して一層
良好な制御を行なうのに特に重要である。回転す
る軸受アセンブリの移動に関するこの付加的制御
は、羽根先端すきまの減少を許容することによ
り、圧縮機及びタービンの効率を評価し得るよう
に改良する。さらに減摩玉軸受の使用により、所
要のタービン仕事を減少させることにより、機関
の比燃費を改良する。

本発明の１実施例によれば、軸受アセンブリ
は、圧縮機及びタービンの軸に形成された第１及
び第２の内レースを備えている。第１の内レース
に相当する固定の外レースをターボチヤージヤ・
ハウジングに取り付け、複数個の玉が、固定の外
レースと第１の内レースとの間に受け入れられ
る。第２の外側レース環を設け、第１の外レース
に対して滑動自在にする。この第２の外側レース
環を、ターボチヤージヤ・ハウジングに対して滑
動自在にし、圧縮ばねがターボチヤージヤ・ハウ
ジングと第２の外側レース環との間で作用してこ
の外側レース環を第１の外レースから遠ざかる向
きにかたよらせ、この第２の外側レース環と第２
の内レースとの間に位置する玉に連関させる。こ
れと同時に、ターボチヤージヤ・ハウジングに取
り付けられた第１の外レースは、これと、タービ
ン及び圧縮機の軸上の第１の内レースとの間の玉
に連関させられる。

本発明によれば、ターボチヤージヤは、タービ
ンのまわりに周辺方向に互いに間隔を隔てて入口
に設けた複数個のノズル羽根を持つ可変面積ター
ビン・ノズルを備え、機関からの排気は、この入
口を通過してタービン内に受け入れられる。制御
リンク仕掛を、圧縮機とタービンとの中間の空気
間〓ギヤツプ内に位置させ、排気のタービン内へ
の流速を変化させるようにノズル羽根の位置を制
御する。本発明の１実施例において、可変面積タ
ービン・ノズル制御リンク仕掛は、内側リングに
相対的に角度的に可動な外側リングを持つ制御リ
ングを備えている。作動レバーは、各ノズル羽根
と共に回転自在であり、制御リングの外側リング
に連関する一端部を備えている。制御棒を作動レ
バーの１つに取り付け、制御棒を選択的に移動さ
せてこれに取り付けた作動レバーを枢動させるた
めの構造を設ける。次いでこの構造によつて制御
リングの外側リングが回転することにより、各作
動レバー及びこれに取り付けた羽根を枢動させ
る。

可変面積タービンノズルを使用することによつ
て、最高ブースト圧力の一層有効な制御ができる
と共に一層低い機関速度において現在達成できる
よりも大きいブーストを許容できる。又可変面積
ノズルは、過渡応答を改良し、部分負荷運転の間
の機関背圧を最小にするようにノズル面積を広げ
ることができる点において一層良好な部分負荷比
燃費を提供することができる。さらに、放出を最
適にするようにノズルを位置させることができ
る。さらに本発明は、タービン入口に周辺に互い
に間隔を隔てて配置した複数個のノズル羽根を都
合のよいように制御するための非常に簡単な配列
を提供する。ノズル羽根の制御手段を、圧縮機と
タービンとの中間の空気間〓ギヤツプ（使用され
ていない空間）内に配置するのが有利であり、こ
のために非常に簡潔なターボチヤージヤ・パツケ
ージを提供できると共に、この空気間〓ギヤツプ
は、タービン領域の熱が、圧縮機とタービンとの
軸を支持する軸受手段へ伝達されるのを防止する
熱絶縁用しやへいとして作用する。したがつて特
別な冷却手段を設けることなく、タービン領域か
ら軸受手段への熱伝達を有効に防止できる。

本発明の１実施例においては、圧縮機ロータハ
ウジング・ユニツトは、圧縮機ハウジングと、こ
れと組み合う圧縮機壁そう入体すなわち壁インサ
ートとを備えている。圧縮機ハウジングは管状の
入口を備え、この管状の入口は、その一端部に取
り付けられこれから外向きに延びる横方向壁を備
えている。周辺室は、この横方向壁に入口とは反
対側において形成され、実質的にこの横方向壁の
平面内に在る周辺開口を備えている。又周辺室
は、ターボチヤージヤが取り付けられた機関の吸
込マニホルドと連通する開口を備えている。

圧縮機そう入体すなわち壁インサートは、管状
のど部を持ち、円板が、この管状のど部を横切つ
てこの管状のど部の一端部に取り付けられる。こ
の円板は、管状のど部により形成される開口に対
応する穴を備えている。リベツト状の突起が一体
に形成され、圧縮機ハウジングの壁に形成された
穴に向かい合いこれに対応する円板から延びてい
る。これ等の突起は、管状のど部のまわりに周辺
方向に互いに間隔を隔てて配置され、圧縮機ハウ
ジングの横方向壁の入口のまわりに形成した穴に
対応するように位置させられている。これ等の突
起は、これ等の穴にはめ込まれて、円板がターボ
チヤージヤの前方デイフユーザ壁を形成するよう
に圧縮機壁そう入体を圧縮機ハウジングに連結す
る。

圧縮機そう入体すなわち壁インサートの管状の
ど部は入口内にはめ込まれて、円板が圧縮機ハウ
ジングの横方向壁に接触して圧縮機ハウジングに
連関できるようにする。円板は、横方向壁を越え
て延び周辺室の壁の平面内の開口を部分的に囲
む。

本発明の１実施例によれば、横方向壁の方へ向
つて先細になる可変直径を持ちこの横方向壁から
遠隔の第１の部分と、この横方向壁の方へ向つて
末広がりになる直径を持ちこの横方向壁に隣接す
る第２の部分とを備えた内側表面によつて入口が
形成される。圧縮機壁そう入体すなわち壁インサ
ーナの管状のど部は、円板の方へ向つて直径が先
細になる内側表面と、圧縮機ハウジングの入口の
末広がりになる内側表面と組み合うように円板の
方へ向つて直径が末広がりになる外側表面とを備
えている。圧縮機壁そう入体の管状のど部の内側
表面は、入口の内側表面と実質的に同じ割合で先
細になり、圧縮機回転子が位置するそう入円板に
隣接する区域まで開口から入口内へ連続して先細
になる表面を形成する。

明らかに理解できるように、圧縮機ハウジン
グ・ユニツトは、各別に鋳造され接合されて完成
されたユニツトを形成する２つの構成部材から成
る。このようにすることによつて、これ等構成部
材をダイカストにより作ることができると共に圧
縮された空気が圧縮機ロータの羽根の先端から流
通する環状のギヤツプを除いて周辺室を閉じる前
方デイフユーザ壁をなお提供できる。

本発明の他の実施例によれば、圧縮機ハウジン
グ・ユニツトはさらに、入口の内壁から延びる複
数個の羽根によつてこの内壁からの位置を定めら
れる軸受支持シリンダを備えている。これ等の羽
根は、入口の中心線から実質的に半径方向に位置
するように整合させられ、その前縁は入口への開
口に向かい合い、その後縁は実質的に前縁の反対
側に在る。前縁及び後縁は、一層厚い中間の羽根
部分によつて隔離される。

本発明のさらに他の実施例によれば、圧縮機壁
そう入体すなわち壁インサートの管状のど部の一
端部に、管状のど部が入口内へそう入されるとき
に、管状のど部がこれ等の羽根をまたぐようにこ
れ等の羽根に対応するような切欠きを設ける。

本発明のさらに他の実施例によれば、圧縮機ロ
ータへの入口を形成するハウジング内に支持され
た軸上に回転するように取り付けられた圧縮機ロ
ータ及びタービンロータを持つターボチヤージヤ
は、圧縮機ロータの上流側の入口内に取り付けら
れた同心に位置する円筒形モジユールを備え、こ
の円筒形モジユールは、入口壁からこの円筒形モ
ジユールまで延びる支柱によつて内壁から支えら
れている。これ等の支柱は、入口を１つ以上の入
口通路に分割する。圧縮機入口は、この入口の口
部から圧縮機ロータまで先細になる内壁を備えて
いる。これ等の支柱は、中間部分より厚い前縁及
び後縁により形成される。入口の直径は、入口の
長さより短かい。本発明の一層特殊な実施例にお
いては、３つの支柱が、円筒形モジユールから入
口の側壁まで実質的に半径方向に延び、入口を３
つの入口通路に分割する。

この入口構造は、低い圧縮機流れにおいて従来
のターボチヤージヤによつて通常遭遇するサージ
領域を実質的に取り除き、低い圧縮機流れ及び対
応する低い機関速度において低い作動速度におい
て不安定な流れを生じさせることなく、ターボチ
ヤージヤが作用を継続できるようにする。

本発明のさらに他の実施例によれば、ターボチ
ヤージヤはさらに、圧縮機ロータ速度を各種の機
関状態において任意所望のレベルに維持するよう
にロータ軸の速度に応答してタービンロータへの
排出空気の速度を変化させるための制御構造を備
えている。複数個のノズル羽根を、入口内におい
てタービンロータのまわりに互いに間隔を隔てて
配置する。機関からの排出空気は、この入口を通
過してタービンロータへ受け入れられる。制御構
造により、ノズル羽根は、タービンロータへの排
出空気の流れを変化させるように回転させられ
る。軸速度監視装置は、軸速度が所定レベル以下
に降下するときはタービンロータへの入口面積を
減少させるが、軸速度が所定レベル以上に増大す
るときはタービンロータへの入口面積を増大させ
るためにノズル羽根が移動させられるように、軸
速度に従つてノズル羽根の位置を制御するように
作動する。この場合、タービン及びこのタービン
によつて駆動される圧縮機の速度は、機関速度に
関係なく所望のように制御される。

本発明のさらに他の実施例によれば、軸流圧縮
機を、半径流圧縮機（radial compressor）の上
流側のタービン圧縮機空気入口内の圧縮機ロータ
及びタービンロータの軸に取り付ける。軸流圧縮
機は、半径流圧縮機へ空気を導入する前に、空気
入口内へ通過する空気を圧縮するように作動す
る。半径流圧縮機及びタービンのロータは、軸受
支持構造の一方の側部へ張り出され、軸流圧縮機
のロータは、半径流圧縮機及びタービンとは反対
側の軸受支持構造の一方の側部において軸に取り
付けられる。

本発明のさらに他の実施例によれば、電機子が
軸と共に回転するように取り付けられ、界磁巻線
内で軸と共に電機子が回転することによつて電流
が発生するように、界磁巻線が電機子に隣接して
ターボチヤージヤ・ハウジング内に取り付けられ
る。本発明の一層特殊な実施例によれば、圧縮機
及びタービンロータハウジングで支持された軸受
ハウジング内で回転できるように軸が支持され、
界磁巻線は軸受ハウジング内に取り付けられる。

本発明の１実施例によれば、前記ターボチヤー
ジヤを、タービン及び圧縮機回転軸線が垂直方向
に向くようにして、内燃機関に取り付ける。Ｖ形
機関に取り付けるときは、ターボチヤージヤは、
シリンダ・バンクの間に入れ子にされ、機関排気
は、タービンロータを駆動するように直接シリン
ダからターボチヤージヤへ向けられる。

本発明の他の実施例によれば、ターボチヤージ
ヤの基本的構造を、ターボジエツトとして作動す
るように変更できる。この実施例においては、タ
ーボジエツトは、軸と、この軸に取り付けられた
タービンロータ及び第１の圧縮機ロータとを備え
ている。圧縮機及びタービンのロータが軸受構造
の一方の側部に張り出され、この軸受構造はター
ビンロータとは反対側の圧縮機ロータの側部に在
るように、ハウジング内で軸を回転自在に支持す
るために軸受構造を設ける。空気を圧縮機ロータ
に、次いでタービンロータに差し向けるように、
空気流路をハウジング内に形成する。空気流路内
に燃料を導入してこの空気流路内に空気燃料混合
物を形成するような構造を設ける。空気燃料混合
物を点火してタービンを駆動しターボジエツトか
ら推力を供給するように、圧縮機ロータとタービ
ンロータとの中間において空気流路内に点火器を
設ける。

本発明の一層特殊な実施例によれば、タービン
ロータ及び圧縮機ロータの軸は、その内部に形成
された軸線方向の穴を備えている。軸線方向の穴
と軸との間を口によつて連通し、軸線方向の穴か
らの燃料がこの穴から空気流路へ移動するよう
に、圧縮機ロータを通過して空気流路へ燃料を流
す。燃料は、軸のこの穴へ供給され、圧縮機ロー
タの回転の間に遠心力によつてこの軸の穴から圧
縮機ロータを通過して空気流路へ差し向けられる
ことにより、燃料ポンプが不要になる。

本発明のさらに他の実施例によれば、空気流路
内へ移動する空気を圧縮するように、軸流圧縮機
を第１の圧縮機ロータの上流側において軸に取り
付ける。軸流圧縮機を、第１の圧縮機ロータの反
対側の軸受構造の側部に取り付ける。この構造
は、一層高いサイクル圧力比を提供すると共に遠
心応力を一層低く維持する。この代りに、圧縮機
ロータ応力が重要でない場合には、さらに一層高
いサイクル圧力比を達成することができる。

本発明のさらに他の実施例によれば、第１の圧
縮機ロータと反対側の軸受構造の側部において空
気流路内で電機子を軸に取り付ける。界磁巻線
を、電機子に隣接してハウジング内に取り付ける
ことにより、電機子が界磁巻線に相対的に回転す
るときに、電流が発生する。セレン―コバルトの
ような希土金属を使用することによつて高い回転
速度において電流を発生させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のターボチヤージヤの斜視図、
第２図は第１図の２―２線に沿う竪断面図、第３
図は本発明の圧縮機及びタービン軸を支える軸受
装置の拡大図、第４図は簡単にするため圧縮機の
後壁を取除いて示す第２図の４―４線に沿う拡大
断面図、第５図は第２図の矢印方向に見た５―５
線に沿う一部切開端面図、第５Ａ図は第５図の矢
印方向に見た５Ａ―５Ａ線に沿う切断図、第６図
はタービン入口羽根の別の制御法を採用した本発
明ターボチヤージヤの一部切開端面図、第６Ａ図
は第６図の制御装置を説明するためのブロツク構
成図、第７図は第６図の７―７線に沿う竪断面
図、第８図はタービンロータ・圧縮機―タービン
軸・圧縮機後壁及びタービン後壁・圧縮機ブツシ
ング・圧縮機ロータ及び保持スリーブを示す展開
斜視図、第９図は第２図の９―９線に沿う断面
図、第１０図は本発明の実施例における保持スリ
ーブ及び圧縮機ロータ間のばねの使用を示す図、
第１１図は圧縮機用ハウジングの２個の構成部材
の展開斜視図でこの構成部材を作るために使用さ
れた型からハウジングを分離して示す図、第１２
図は第１図のターボチヤージヤの入口をのぞいて
示す前面図、第１３図は第１２図の１３―１３線
に沿う断面図、第１４図は第１２図の１４―１４
線に沿う断面図、第１５図は第１２図の１５―１
５線に沿う断面図、第１６図は本発明の別の実施
例を示し前部デイフユーザ壁をターボチヤージヤ
の特性を変えるために変型した図、第１７図は従
来のターボチヤージヤ用の圧縮機性能説明図、第
１８図は第１図ないし第１６図に示したターボチ
ヤージヤ用の圧縮機性能説明図、第１９図は第１
ないし第１６図のターボチヤージヤの変型実施例
における竪断面図、第２０図は第１ないし第１６
図のターボチヤージヤをＶ型機関に取付けて示す
竪断面図、第２１図は第２０図の頂部平面図、第
２２図は第１ないし第１６図のターボチヤージヤ
をインライン機関に取付けて示す〓断面図、第２
３図は第２２図の頂部平面図、第２４図は第１な
いし第１６図に示すターボチヤージヤに適用した
発電機の竪断面図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図は本発明を具体化したターボチヤージヤ
２０の斜視図である。このターボチヤージヤはタ
ービンハウジング２６にＶ形にクランプバンド２
８によつて連結した圧縮機用ハウジング２４から
成る外部構造２２を備えている。

第１、第２図に示すように、圧縮機用ハウジン
グ２４は円筒形の入口穴４０を備え、この穴はそ
の一端部に取付けられそこから外方に延びる横壁
４２を持つている。円周方向の室４４が壁４２に
取付けてある。入口穴４０は圧縮機の空気入口５
０を形成し、室４４は圧縮機の排気口５２を形成
する。タービンハウジング２６はタービン空気取
入口５４及びタービン排気口５６を形成する。

ターボチヤージヤの使用に当つては、空気を入
口５０に引込み、圧縮された空気を排気口５２か
らターボチヤージヤが取付けてある内燃機関に排
出する。機関からくる排気空気は、タービン空気
取入口５４に導かれターボチヤージヤ用のタービ
ンを駆動し、タービン排気口５６を通つて排出さ
れる。

入口穴４０内には、この穴の内方壁面６４から
延びる複数の羽根６２によつて軸受支持筒６０を
取付ける。この筒６０の端部上にキヤツプ６６を
取付ける。タービンハウジング２６にはブラケツ
ト８２によつてピストン型のアクチユエータすな
わち作動器８０を取付ける。この作動器８０は後
述のように制御棒８６を延ばしたり引込めたりす
るように操作される制御器８４を備えている。制
御棒８６を操作するために、必要に応じ、空気を
制御器８４に空気管８８，８９で送るようにして
ある。圧縮機ハウジング２４には複数のねじ９２
によつて油溜めカバープレート９０を取付ける。

第２図に示すように、圧縮機の後壁１００及び
タービンの後壁１０２を、圧縮機ハウジング２４
及びタービンハウジング２６の中間に、これらの
両ハウジングを組立てた際、位置させる。これら
の４個の構成部材は相互に案内し合つてＶ形クラ
ンプバンド２８により組立てられる。第２図を詳
細に見れば判るように、全組立構造を相互に保持
し合わせるためにはただ単一のＶ形クランプが必
要とされるに過ぎない。前述のように、圧縮機ハ
ウジング２４は筒形の入口穴４０を備え、この穴
はその一端部に取付けられそこから外方に延びる
横壁４２を持つている。円周方向の室４４は入口
穴４０から隔てられた方の壁４２の端部に取付
け、その円周のまわりに変化する区域を持たせ、
圧縮機の排気口５２からの吐出しに向つて増大さ
せる。

入口穴４０は、壁４２の方に向つて先細になる
直径を備えた第１の内部壁部１１０と、段１１４
によつて第１の内部壁部１１０に連結された第２
の内部壁部１１２とを持つている。この第２の壁
部１１２は壁４２の方に向つて広がる直径を持つ
ている。壁４２は円周方向に隔てられた複数の穴
１１６を持つている。室４４は、圧縮機の排気口
５２のほかにほぼ壁４２の平面に穴１１８を備え
ている。

前部圧縮機壁インサート１２６は、筒形ののど
部１２８とこののど部１２８の一端から横向きに
取付けた円形のデイスク１３０とを備えている。
のど部１２８は、デイスク１３０に向つて細まる
直径を持つ内壁面１３１と、デイスク１３０の方
に向つて広がる直径を持つ外壁面１３２とを備え
ている。広がる直径を持つ面１３２は、入口穴４
０の内壁部１１２の広がる面に対応してのど部１
２８が入口穴４０内に挿入されこれと組合うよう
にしてある。また喉部１２８の直径が小さくなる
方の壁面１３１は、入口穴４０の第１の内壁部１
１０の小さくなる直径の延長に相当する。インサ
ート１２６が入口穴４０と組合うと、入口穴４０
の入口からターボチヤージヤ内に向つて連続して
小さくなる直径が得られる。

デイスク１３０からリベツト状の複数の突出部
１４０が延び、これは壁４２の穴１１６に対応す
る。インサート１２６が圧縮機ハウジング２４と
連関しまたのど部１２８の端部が入口穴４０の段
１１４と連関すれば、突出部１４０は穴１１６に
よつて壁４２の対応面と衝合するデイスク１３０
と連関する。第２図に示すように、突出部１４０
は穴１１６内に挿入され、その頭部はインサート
１２６をハウジング２４に取付けるように変形さ
せてある。デイスク１３０は、壁４２を越えて延
ばして室４４の穴１１８を部分的におおうように
する。デイスク１３０の外端と室４４の壁との間
に円周方向の隙間１４６を作り、またデイフユー
ザー区域１４８を、遠心フロー圧縮機ロータ１７
２及び室４４に至るすき間１４６間の圧縮機後壁
１００及びデイスク１３０間に形成する。

第２図に示すように、軸受支持筒６０は、入口
穴４０の壁面６４から内方に延びる複数の羽根６
２によつて入口穴４０内に同心状態に支える。タ
ーボチヤージヤ２０は、２個の球軸受１６２，１
６４によつて軸受支持筒６０内で回転するように
支えた軸１６０を持つている。半径流タービンロ
ータ１７０は軸１６０の一端に取付け、遠心流圧
縮機ロータ１７２はタービンロータ１７０及び軸
受１６２，１６４の中間に取付ける。軸１６０は
圧縮機後壁１００内の穴１７６及びタービン後壁
１０２内のラビリンスシール１７８を貫通してい
る。

タービンロータ１７０は溶接などによつて軸１
６０に固着し、圧縮ロータ１７２は保持ナツト１
８０で軸１６０上の位置に保持する。圧縮機ロー
タ１７２は軸１６０を受けるために穴あけをし、
穴１８２を形成するため端ぐりを行う。穴１８２
は保持ナツト１８０の外径よりも大きい直径を持
ち、保持ナツト１８０が穴１８２の底壁１８４と
連関するように押付けられ圧縮機ロータを軸１６
０上の位置に保持するようになつている。圧縮機
ロータシム１８６は、圧縮機ロータ１７２及び軸
１６０の段１８８間に置き、ロータ１７２を軸線
方向に精確に位置させるようにする。

第２、第３図から明らかなように、圧縮機ロー
タ１７２に隣接して軸受支持筒６０の端部内にリ
ング２００を取付けると共にこの筒６０に取付け
た保持リング２０２によつて筒６０内に移動しな
いようにしてある。リング２００内には軸受装置
１６４の外レース２０４が形成してあり、内レー
ス２０６は軸１６０と一体に形成されている。内
外両レース間にはボール２０８があり、これによ
つて軸受装置１６４を構成している。

軸受装置１６２は、軸１６０と一体に形成した
内レース２１０と、ボール２１６を受けるため形
成された外レース２１４と共に支持筒６０内で滑
動自在な外リング２１２を備えている。リング２
１２及び支持筒６０内に固定された保持リング２
２０間に圧縮ばね２１８を設け、軸受装置１６
２，１６４内のボール２１６，２０８の位置をそ
れぞれ固定するためにリング２１２を外方に向け
て付勢し、このようにして軸６０の位置を固定す
る。

第２、第３図に示すように、外レース２０４は
リング２００内にボール半径が一方の側にだけに
あるようにして形成されている。従つて、軸受装
置１６４の組立ては、ボール２０８の全体をレー
ス２０６内に置きリング２００をそのまわりに連
関させることによつて行なわれる。同様に、外レ
ース２１４はリング２１２内にボール半径を一方
の側だけにあるようにして形成されている。軸受
装置１６２のボール２１６は、外リング２１２を
ばね２１８を圧縮するように移動させ、ボール２
１６全体を軸１６０のレース２１４内に挿入する
ことによつて組立てる。リング２１２を釈放する
ことにより、ばね２１８は自動的にリングをボー
ル２１６と連関させ軸受装置１６２を形成し同時
にリング２００を軸受装置１６４のボール２０８
に連関させる。

リング２１２に形成された外レース２１４と、
軸１６０に形成された内レース２１０との間のす
きまは、ボール２１６の直径より充分に小さくし
てあつて、ボール２１６が、第２図及び第３図に
示す位置からキヤツプ６６の方へ飛び出すのを防
止している。

或いはまた、適当な保持器を使うことによつ
て、ボール２０８，２１６の全体よりも少ないも
のを軸受装置１６２，１６４に使うことができ
る。適用例次第で、油を浸透させた保持器又はボ
ールに自己潤滑被膜を補給する犠牲保持器を使つ
てもよい。支持筒６０内への軸１６０の取付け
は、圧縮機ロータ１７２から離れた方の支持筒６
０の穴を閉じるキヤツプ６６の支持筒６０の端部
への連関によつて完成される。

一体の内レースを使う球軸受装置をこの軸受シ
ステムに使うことによつて、大きな直径の軸の使
用が可能となり、従つて極めて強固な軸が得られ
る。さらにこの軸受装置は、極めて小さな軸方向
又は半径方向移動を許すに過ぎない著しくタイト
な軸受システムを提供する。結果として、このよ
うな軸受システムは圧縮機及びタービン並びにこ
れを取囲むハウジング間に必要とされる隙間を大
きく減少させることになり、同心性の問題は最小
限にとどめられることになる。

本発明の好実施例においては、軸受装置１６
２，１６４はいわゆる油に飢えた状態にある。こ
の軸受装置に与えられる唯一の潤滑は、油を毛細
管現象によつて油だめＲから傾斜部又はスリンガ
２２６に移動させるウイツク２２２，２２４によ
つて行なわれる。スリンガ２２６に供給される油
は、遠心力によつて、軸１６０の回転中に軸受装
置１６２，１６４に投付けられる形になる。

このようにして、ターボチヤージヤ軸受用潤滑
剤としての機械油の使用及びこれらと関連する管
工作並びに密封工作が省略される。その上、潤滑
剤としての汚れた機械油の使用又は始動中の機械
油の不足から生ずる事故が避けられる。さらに、
オイルシールの必要がなくなり、シールの故障か
ら起る軸受の事故もなくなる。

或いはまた、軸受装置は、レース内に及び軸受
装置のボールのまわりに詰められた高密度の油又
はグリースによつて永久潤滑を行なうようにして
もよい。さらに別の方法としては、油を浸透させ
たフエノール保持器を使つて相当長期に亘つてボ
ールに潤滑剤を供給するようにしてもよい。この
ような場合はいずれの場合でも、軸受の寿命は短
かくなるが、ウイツク２２２，２２４及びスリン
ガ２２６の必要性はなくなる。

ジヤーナル軸受とかデイスク型スラスト軸受を
使つている従来のターボチヤージヤでは、軸受の
連続的潤滑が必要とされている。さらに、軸受が
ターボチヤージヤタービンに隣接している場合に
は、タービンは1600〓までの温度に曝されている
ので、過熱による事故を防止するため連続潤滑を
行なつて軸受を充分に冷却する必要がある。球軸
受でさえも冷却のために油の連続流れを必要とす
る。本軸受システムが、軸受の潤滑及び冷却のた
めの従来の多量の潤滑を行なうことなしに、良好
な作動を行なうことができることは、本発明にお
いて使われる特殊の軸受の配置及び圧縮機及びタ
ービンに対する軸受の相対位置の結果である。

後述するように、本発明は軸受の潤滑及び冷却
用の油の連続流れを必要としないので、本発明に
よるターボチヤージヤは任意の向きに取付けるこ
とができる。これに対して従来のターボチヤージ
ヤはその使用可能な向きについてはきわめてきび
しい制限が課せられている。

本発明では、従来のターボチヤージヤのジヤー
ナル軸受及びデイス軸受はもつと精密なボール型
の軸受装置によつて置き換えられ、軸受用の連続
潤滑流れの必要性が除かれている。その上、本発
明ターボチヤージヤにおける圧縮機及びタービン
は共に軸受装置の一方の側にオーバハングしてお
り、タービンは圧縮機を軸受装置及びタービン間
に置いて軸受装置から最大限に離してある。この
配置はタービン及び軸受装置間に充分な熱絶縁を
与えるので、軸受は従来の潤滑法を必要とするほ
ど多く加熱されることはない。

本発明における圧縮機及びタービンの後面同志
の配置によつて、軸受装置に伝えられる熱が極め
て減小するだけでなく、熱膨脹による効果を最小
限にとどめ、これによつて必要とされる翼端の隙
間を少なくすることができる。さらにこの配置に
より従来の軸受ハウジングが不要となり、圧縮機
及びタービンの中間に支持用軸受を備えた現在の
ストラドル型取付をしたロータよりも、コンパク
トなパツケージを提供する。

さらに、減摩性の球軸受装置１６２，１６４の
使用は、圧縮機及びタービンの半径及び軸線方向
の移動をよく制御し、これからも翼端間隙を小さ
くすることができる。このことは圧縮機及びター
ビンの効率を著しく向上させる。ジヤーナル軸受
と比較して減摩性の球軸受装置１６２，１６４は
また軸受を駆動するのに必要とされるタービンの
仕事を少なくする。このことは機関の背圧を少な
くし、その結果比燃料消費量の改善及びロータ加
速の能力の強化をもたらす。

本発明はまた、ターボチヤージヤの速度又は圧
力出力を制御するタービンノズルの選択的変更を
行なうためのノズル面積制御構造体２２８を対象
としている。第１、第２図に見られるように、タ
ーボチヤージヤを取付けてある内燃機関から出る
排気は、タービンの空気取入口５４を通つてター
ボチヤージヤに噴射され、タービン後壁１０２、
これに平行な壁２３２及びノズル羽根２３４によ
つて形成されたノズルエリア２３０を通してター
ビンロータ１７０の翼に向つて通じている。この
ノズルエリアは、そのまわりに円周上に位置させ
タービンロータ１７０に至る排気の流速及び角度
を変えるために回動自在にした複数の可動ノズル
羽根２３４を含む構造体２２８によつて制御され
る。第２、第４図に示すように、羽根２３４はそ
の反対側から延びるトラニオン２３６，２３８を
備えている。トラニオン２３６は、タービン後壁
１０２を貫通し操作レバー２４０に取付ける。ト
ラニオン２３８は壁２３２内に延ばしてある。

操作レバー２４０の一端には、ニツプル２４２
を形成する。これらのニツプルは、制御リング２
４６内に形成した半径方向のスロツト２４４内に
延ばす。制御リング２４６及び操作レバー２４０
は、圧縮機ロータ１７２及びタービンロータ１７
０の中間にある空気間〓ギヤツプ２４７内に在
る。制御リング２４６は、軸１６０の軸線のまわ
りに同心状に位置し、圧縮機後壁１００から延び
る円筒形面２４８上に受ける。

本発明の好実施例では、制御リング２４６は、
それぞれ内レース及び外レースと共に形成されそ
れらの間に複数のボール２５４を受ける内リング
２５０及び外リング２５２を備えている。内リン
グ２５０は圧縮機後壁１００から延びる円筒形面
２４８に固着して取付け、外リング２５２は内リ
ングに対して角度的に回動する。第４図に示すよ
うに、外リング２５２の回動によつて各操作レバ
ー２４０はトラニオン２３６，２３８の軸線のま
わりに回動し、その結果各ノズル羽根２３４が同
時に回動する。第４、第５図に示すように、操作
レバー２４０のうちの１個のレバーが延長部２６
２を備えている。制御棒８６は、軸ピンによつて
延長部２６２に取付けたねじ付アイボルト８３ａ
を備えている。アイボルト８６ａの反対端部は制
御棒８６内にねじで受けてあり、その中で調整自
在にしてノズル羽根の再調整がその回転軸のまわ
りで可能なようにしてある。制御棒８６の移動に
よつて操作レバー２４０を枢動させて制御リング
２４６の外リング２５２を回動させ、これによつ
て他の各操作レバー２４０及びこれに取付けたノ
ズル羽根２３４を回動させる。

第５図に、オツトーサイクル機関に使われるア
クチユエータすなわち作動器８０を示す。このシ
ステムでは、制御棒８６はピストン型の作動器８
０で制御される。或いはまた、これらのピストン
はダイヤフラムで置換えてもよい。作動器８０
は、管８８Ａ，８８Ｂを通つて制御器８４に送ら
れる圧縮機放出圧力によつて制御される。作動器
８０に入る増大圧力のために、制御棒８６の延長
及び圧縮機のノズルエリアの対応開きが行なわれ
る。

第５ａ図に示すように、制御棒８６は制御器８
４により制御されてノズル羽根２３４の位置の変
更をする。制御器８４は大きい円筒体２６５及び
小さい円筒体２６６を形成するハウジング２６４
を備えている。前面２６８ａ及び後面２６８ｂを
備えた大型ピストン２６８をシリンダ２６５内に
入れる。前面２７０ａ及び後面２７０ｂを備えた
小型ピストン２７０をシリンダ２６６内に入れ
る。前面板２７２を適当なボルトでハウジング２
６４に取付け、制御棒８６をハウジング内に受け
る穴２７３を設ける。ピストン２７０は制御棒８
６の一端に固定して取付け、一方ピストン２６８
は制御棒８６に対して滑動自在にしてあり、ピス
トン２６８の前面２６８ａに隣接する制御棒８６
に固定して取付けられたリング２７４だけによつ
て止めてある。

制御棒８６のまわりにばね２７６を設け、ピス
トン２６８及び前面板２７２間に入れる。これよ
りも大きなばね２７８を制御棒８６を取巻いてピ
ストン２７０及びピストン２６８間に入れる。空
気管８８Ａ，８８Ｂが、ピストン２６８の前面２
６８ａに至るシリンダ２６５に、又ピストン２７
０の後面２７０ｂに至るシリンダ２６６に、それ
ぞれ連通している。空気管８８Ａ，８８Ｂの一端
部には、機関の吸込マニホルドに取付けられ、他
端部は制御器８４に取付けられており、フニホル
ド圧力を、それぞれピストン２６８，２７０の前
面２６８ａ及び後面２７０ｂに導く。空気管８９
は、大気圧を、それぞれピストン２６８，２７０
の後面２６８ｂ及び前面２７０ａに供給する。

ピストン２６８の後壁２６８ｂから突出た案内
シリンダ２８４を通る環状グルーブ２８０及び穴
２８２によつてピストン２６８の全後面に沿う大
気圧の伝達を確実に行なうようにする。同様に、
ピストン２６８の後面の半径方向のグルーブ２８
６は、ピストンの全後面への圧力の伝達を容易に
する。

制御器８４は、低及び高の両マニホルド圧にお
いてタービンロータ１７０に至るノズル羽根２３
４を開くために制御棒８６を延ばすと共に、中間
マニホルド圧においてノズル羽根を閉じるために
制御棒８６を引込めるように計画してある。さら
に詳述すれば、吸込みマニホルドが例えば５ない
し8psi絶対圧力などのような真空状態にあるとき
閉じたり絞り位置で作動している間は、制御器は
ノズル羽根２３４を開き機関ができるだけ少ない
背圧で働くように制御棒８６を延ばすように働
く。このことは、大気圧よりも相当低い管８８Ａ
からの圧力に比べてピストン２６８の後面２６８
ｂに働く管８９からの高い大気圧（約14.7psi絶
対圧力）から生ずることである。

ピストン２７０を横切る正味の圧力差は制御棒
８６を引込めるようにする力を生ずるが、ピスト
ン２６８，２７０の表面面積は、ピストン２６８
に働く外向きの力がピストン２７０にかかる引込
み圧力及びばね２７６のばね力の両方に打克つの
に充分であるように計画されている。

ばね２７６のばねレート及びピストン寸法は、
マニホルド圧が例えば12psi絶対圧力のような大
気圧に近付いた場合、制御棒８６が制御器８４内
に引入れられてノズル羽根を閉じこれによつてタ
ーボチヤージヤ２０の速度及びターボチヤージヤ
圧縮機から得られる圧力比を増加させるように計
画されている。制御器８４は羽根２３４の閉じを
大気圧に達する直前に開始するように計画してあ
るが、それは、この吸込みマニホルド圧力が開い
たキヤブレタスロツトルに相当し、従つてターボ
チヤージヤ・ブーストの必要性を示すからであ
る。

第５ａ図に示すように、ピストン２６８の前面
２６８ａに働く管８８Ａ内のマニホルド圧が大気
圧に近付くにつれ、この圧力はばね２７６の働き
と一緒になつてピストン２８６の後面２６８ｂに
管８９からかけられる大気圧に打克ち制御棒８６
を制御器８４内に引込む。ピストン２７０を横切
る圧力差は依然としてピストン２７０をそのシリ
ンダ内に引込める正味力を働かせ、このようにし
て制御棒８６の制御器８４内への引込みを助け
る。

マニホルド圧が例えば20psi絶対圧力のような
大気圧を越える値まで増大するにつれ、管８８Ｂ
を通してピストン２７０の後面２７０ｂに働いて
いるマニホルド圧がばね２７８のばね力に打克
ち、制御棒８６を制御器８４から外方に動かし、
再び羽根２３４を開きこれによつて過度の加圧を
防止する。制御棒８６は、このような圧力状態で
制御器８４から延びているが、ピストン２６８が
シリンダ２６５内に完全に引込まれた位置に保持
されてはいるのはピストン２７０がばね２７８の
ばね力に打克つてピストン２６８の方に移動する
場合制御棒８６がピストン２６８に対して相対的
に自由に移動する能力があるからである。

従つて本制御器は、本制御器及びその中の構成
部品の計画に従つて定められるような、大気圧よ
りも低い所定の値以下の絶対読みを持つマニホル
ド圧でノズル羽根２３４を開くためのシステムを
提供するものである。同様にこの制御器は、大気
圧よりも低い或る所定値からの大気圧よりも高い
或る値に亘るマニホルド圧で羽根２３４を閉じ、
また大気圧以上の所定値を越えるマニホルド圧で
羽根２３４を開く。云うまでもなく、羽根が開閉
する特定の圧力は、ピストン２６８，２７０の面
積の変更及びばね２７６，２７８のばねレート及
び初期撓みの変更によつて容易に変えることがで
きる。

デイーゼルサイクル機関に対しては、ピストン
２６８を制御するためにソレノイドを使うことが
でき、この場合ソレノイドによつて、機関の軽負
荷運転の間は軸８６を延ばした状態に保ち、大き
な負荷が必要になつた場合には軸を釈放するよう
にする。軸を釈放すると、ばね２７６は軸８６を
引込めノズルを閉じてターボチヤージヤの速力を
増加させる。充分な圧力が吸込みマニホルドから
ピストン２７０の面２７０ｂに送られると、前述
のように軸８６が延びてノズルを開きこれによつ
てマニホルド圧を制御する。

可変面積のタービンノズルの操作に当つては、
たとえば圧縮機の吐出し圧力のような制御信号が
作動器８０に伝えられ、この作動器が該作動器に
至る信号に従つて制御棒８６を適当に伸ばし又は
後退させる。このことによつて、制御棒８６に取
付けた作動レバー２４０の回転及び制御リング２
４６の外リング２５２の同時角回転が生ずる。ま
た外リング２５２の回転は各作動レバー２４０を
回転しこれに応じてノズル羽根２３４の角度を設
定する。

第４図は破線及び実線でノズル羽根２３４を閉
じた位置と開いた位置とで示してある。各ノズル
羽根は、制御リング２４６の回転によつて単一の
作動レバー２４０によつて制御される単一の制御
棒８６の移動を介して設定されることが判る。

従来の無制御型ターボチヤージヤは、通常圧縮
機の速度に直接に関連するブースト圧力を生じ、
この圧縮機速度は通常機関速度に対応している。
従つて、従来のこのようなターボチヤージヤにお
けるブースト圧力は、機関速力がおそい場合には
速い場合よりも低い。従つて低機関速力では、従
来のターボチヤージヤは機関の性能を改善するの
に効果的ではない。さらに、加速の際には、ター
ボチヤージヤが充分なブースト圧力を生ずる速力
に達し機関性能を効果的に改善するようになるま
でに相当の「遅れ時間」がある。

本発明によるターボチヤージヤは低機関速度に
おいてブースト圧力を出すように制御することが
できる。その結果、低い機関回転数で機関性能を
改善し、従来のターボチヤージヤに伴う遅れ時間
すなわちラグタイムをなくしたり又は少なくした
りすることができる。

本発明は、このような結果を、ターボチヤージ
ヤタービン及び圧縮機の速度を全機関回転数にお
いて所要のブーストが得られるレベルに保つ可変
タービンノズルの制御を通じて得るようにしてい
る。本発明のこの実施例を説明している第６、第
７図に見られるように、作動器８０の代りに制御
ユニツト４００を使つている。この制御ユニツト
４００はパルス―電圧変換器４０４を経てモニタ
４０３に連結された磁性感知器４０２を備えてい
る。軸１６０の回転は、軸１６０に取付けたデイ
スク１６０″と協力して感知器４０２によつて監
視されている。デイスク１６０″は複数の不連続
部を持つている。軸１６０の速度は、よく知られ
ている方法であるが、磁性感知器４０２に対する
デイスクの運動によつて生ずる電気的パルスを変
換し次いでこれらのパルスをパルス―電圧変換器
４０４に入力させる方法により決定される。デイ
スク１６０″及び軸１６０の回転速度に比例する
この電圧は、モニタ４０３によつて軸速度に変換
される。モニタ４０３は、適当な導線によつて比
例制御器４１４に連結する。この制御器４１４は
電源４１６及びノズル面積制御ユニツト４１５に
連結する。このユニツト４１５は、制御棒８６の
移動を制御し、レバー延長部２６２を回転しター
ビンロータ１７０の入口区域における羽根２３４
の方向を変える。

本発明の１つの実施例においては、制御器４１
４はマイクロプロセツサであつて、これは感知器
４１７からアナログ入力を受ける変換システム及
びこのマイクロプロセツサによつて使用すること
のできるデイジタルフオーマツトへの変換用の速
度モニタ４０３を備えている。このマイクロプロ
セツサは現在自動車の点火装置に使われている一
般通常型のものでよい。或いはまたこのシステム
に採入れることのできるマイクロプロセツサは、
インテル（Intel）が作つているマイクロプロセ
ツサ・モデル8080でよい。比例制御器４１４は、
制御ユニツト４１５を制御するためのマイクロプ
ロセツサから供給される信号を増幅する増幅シス
テムを備えている。

このマイクロプロセツサは、タービン速度従つ
てターボチヤージヤ圧縮機によつて作られるブー
スト圧力を、いくつかのパラメータ、例えば機関
速度、絞り位置、マニホルド吸込圧力、機関トル
ク、周囲温度又は伝動ギヤリングなどの関数とし
て、制御するようそのプログラミングを組むこと
ができる。第６図に示すように、感知器４１７は
これらの各機関パラメータを計測し、これに相当
するアナログ読みを比例制御器４１４に送り、こ
こでパラメータはマイクロプロセツサによつて使
用するためにデイジタルフオームに変換される。
マイクロプロセツサは、云うまでもなく、パラメ
ータの任意の直接又は可変の関係に従つて圧縮機
速度を制御するために、タービンの入口ノズルの
位置決めをするようにそのプログラミングを組む
ことができる。

第６Ａ図により第６図に示した比例制御器４１
４を詳細に説明する。複数の感知器４１７ａ―ｇ
は自動車機関の運転に関連するパラメータを計測
する。感知器４１７の各々はタービン速度モニタ
４０３と共にアナログ信号を発生し、これがそれ
ぞれのアナログ―デイジタル変換器４２４ａ―ｈ
に伝えられる。これらの各感知器によつて発生し
た信号は、対応するアナログ―デイジタル変換器
内において、計測しつつあるパラメータの数字的
値を代表する一連のデイジタル語に変えられる。

アナログ―デイジタル変換器４２４によつてで
きたデイジタル信号は、比例制御器４１４内に含
まれているマイクロプロセツサに運ばれる。マイ
クロプロセツサ４２６は感知器４１７によつて計
測しつつあるパラメータを代表するデイジタル化
信号を受ける。このマイクロプロセツサは受けた
信号の組合わせを評価し、それからノズル羽根２
３４に対する最良の制御位置に相当する信号を発
生させる。マイクロプロセツサ４２６から生じた
出力信号は、デイジタル―アナログ変換器４２８
に送られ、この変換器４２８が対応するノズル制
御信号を発生させる。デイジタル―アナログ変換
器４２８の出力は、ノズル制御信号を増幅する駆
動機回路４２９に接続される。増幅された信号
は、ノズル羽根２３４を選択的に位置決めするノ
ズル面積制御ユニツト４１５に伝えられる。駆動
機回路４２９は、ノズル制御信号に対する増幅を
行なうだけでなく、比例制御器４１４を、制御ユ
ニツト４１５及び比例制御器４１４の領域におい
て生じた偽信号から隔離する。

本発明による比例制御器４１４及び感知器４１
７は、スパーク・タイミング及び燃料計測に対す
る自動車機関制御のために従来開発されてきた技
術を利用している。この種の現存するシステム
は、ジエラルド・エム・ウオーカ（Gerald M.
Walker）著の「Automotive Electronics Gets
The Green Light」ELECTRONICS，
Volume50，No.20（1977年９月29日）第83−92頁
に記載されている。このように、本発明を以つて
すれば、機関設計者はこれらのパラメータ又はそ
の他のパラメータの１つ又は１つ以上に相対する
所要のブースト圧力を得ることができる。云うま
でもなく、上に掲げたパラメータは、機関及びタ
ーボチヤージヤの全運動範囲を通じて最良のター
ボチヤージヤ圧縮機速度を選択するために設計者
が使用したいと思うパラメータのいくつかを示し
ているだけに過ぎない。

最も簡単な配置は、単にタービン速度従つて圧
縮機速度を機関の全運転を通して一定のレベルに
保つことによつて代表される。この状態では制御
器４１４に対してセツトポイント速度が選択され
る。制御器４１４は、セツトポイント速度のモニ
タ４０３から指示される速度に対する比較に応動
して、作動器４１８に信号を送る。モニタ４０３
がモニタをした軸速度が制御器４１４のセツトポ
イント値以下であれば、制御器４１４は作動器４
１８に棒８６を後退させるように信号を送り、羽
根２３４の回転及びタービンノズルの閉鎖が行な
われる結果となる。タービンノズルが閉鎖される
と、タービン速度は増し、軸１６０の回転速度が
増す。モニタ４０３が示す軸の速度がセツトポイ
ント値よりも速い場合は、作動器４１８に至る制
御器４１４からの信号が棒８６の延長及びこれに
相当するタービンノズルの開きを起させて、ター
ビン及びこれに取付けた軸１６０の速度を低減さ
せることになる。このような操作を続けることに
より、タービン及び圧縮器の速度を、制御器４１
４にプログラミングを行なつて入れた所定のセツ
トポイント値に従つて制御することができる。従
つて、機関速度及び絞り位置には無関係に、羽根
２３４の位置を変えることにより一定の圧縮機及
びタービン速度が保たれ、排気のタービンロータ
１７０にあたる流速を制御することができる。

本発明の装置を使用すれば、機関速度に関係な
く比較的高い圧縮機速度を保つことができる。こ
れは、本発明がタービンノズルの面積を変更する
ことの可能なために行ない得ることである。従つ
て、機関を加速する際ブースト圧力の遅れ時間は
見られないが、これは圧縮機速度を比較的低速か
ら本発明ターボチヤージヤによつて連続的に保た
れる高い値に増大させる必要性がないためであ
る。さらに、比較的低機関速度において高いブー
スト圧力を保つことによつて、本発明ターボチヤ
ージヤは、低機関速度においてもまた高機関速度
においても共に改善された機関性能を発揮する。

今述べたターボチヤージヤの運転操作は、ター
ボチヤージヤ圧縮機が本発明におけるような広い
流れ範囲に亘つて使用することができるというこ
とを仮定している。後述するように、従来のター
ボチヤージヤに対していくらかの利点を与えるで
あろうが、本発明による可変面積タービンノズル
によつて得られる利点は、広に流れ範囲に亘つて
運転することのできる本発明圧縮機に対して使用
をすることによつて、著しく拡大される。すなわ
ち、広い流れ範囲に亘る圧縮機の運転を禁止する
ストール・ラインに悩まされてきた従来のターボ
チヤージヤは、可変面積のタービンノズルの使用
によつては本発明における程の利益は蒙らないで
あろう。

従つて、本発明は、制御リングのまわりに周囲
方向に隔てられた複数の作動器アームを回動させ
る単一の制御リングの運動によつて制御されるタ
ービンノズル面積を持つターボチヤージヤを提供
するものである。さらに、制御リング及び作動レ
バーは、ターボチヤージヤ・タービンと圧縮機と
の間に在つて極めてコンパクトなユニツトをなし
ている未使用のエヤギヤツプスペース内に位置さ
せてある。さらに、リンク仕掛けが特別の位置に
あるので、軸受装置がタービン及びその周囲区域
が受ける熱から絶縁される。このようにして、軸
受装置は、油無しにするか又は制限された潤滑方
式にすることができる。このことはまた、機械油
の使用及びこのような潤滑法のために要する関連
管工作による従来の潤滑の必要性を不要なものに
する。云うまでもなく、このことは本発明による
ターボチヤージヤを経済的に安価に製造し得るも
のにし且つ信頼性のあるものにする。

さらに本発明においては、球軸受支えの使用及
びこれに相当するスラスト軸受及びデイスク型軸
受の不使用によつて、さらにコントロールされた
又はステイフなタービン圧縮機回転装置が得ら
れ、これによりタービン及び圧縮機の両者とこれ
らの周囲の構造物との間には狭い隙間が許される
にすぎない。例えば、本発明では、比較的小型の
内燃機関に使うターボチヤージヤ用の圧縮機の羽
根の高さは、0.2インチの程度である。上述の球
軸受装置を使用すれば、圧縮機の構造は僅か
0.005インチの隙間すなわち羽根の全高さの僅か
2.5％に当る隙間でよい。これに対して、もしジ
ヤーナル軸受又はデイスク型軸受を使つたとすれ
ば、著しく大きい隙間（普通約0.015インチ）が
必要となろう。結果としては、本発明は、低い羽
根高さのために羽根及び周囲構造間に狭い隙間が
要求されるような小型の内燃機関用のターボチヤ
ージヤ構造に特に適応している。

球軸受の使用及びこれに伴うジヤーナル又はデ
イスク型軸受と比較した場合の摩擦損の少ないこ
とは、タービン馬力の相当な部分を軸受損及び摩
擦に失うことなく、少ないタービン馬力を発生す
るターボチヤージヤの効果的使用を始めて可能に
する。ジヤーナル軸受及びデイスク型軸受が摩擦
に４ないし５馬力の損失を占める場合を考える
と、本発明配置による摩擦損失は0.1ないし0.4馬
力の程度であろう。

第８図は、圧縮機ロータ１７２と、タービンロ
ータ１７０から離した保持ナツト１８０及び圧縮
機―タービン軸１６０を示す。タービンロータ１
７０は、溶接その他適宜の永久取付手段によつて
軸１６０の一端に取付ける。軸１６０には、ロー
タ１７０に取付ける前に、拡大した軸受面１６０
ａと、小軸径部１６０ｂに至る段付部１８８とを
形成しておく。前述のように、軸１６０にはレー
ス２０６，２１０を直接に形成しておく。

組立の際には、軸１６０を圧縮機後壁１００及
びタービン後壁１０２の穴を通して挿入する。シ
ム１８６を軸１６０の段付部１８８と連関するよ
うにして軸１６０上に位置ぎめする。圧縮機ロー
タ１７２は軸１６０と連関し軸部分１６０ｂ上に
置かれる。次いで保持ナツト１８０は、軸部分１
６０ｂ上をロータ１７２の穴１８２内に押込むと
共に穴１８２の底壁１８４と連関させる。ナツト
１８０は、なめらかな内方式１８０ａを備えたス
リーブから成つている。ナツト１８０を貫通して
いる穴は軸１６０の部分１６０ｂと締りばめを形
成している。この締りばめは、本発明の１実施例
では、0.001インチ程度である。

内レースは直接に圧縮機―タービン軸に形成さ
れるので、軸は熱処理を行なつて極めて高い硬度
にしておかなければならない。その結果、この保
持スリーブは圧縮機ロータ１７２を軸１６０に固
着するが、この場合硬化された軸にねじを研削し
たり切削したりする必要はない。このように、熱
処理を施した軸上にねじを形成することに伴うコ
スト及び問題点はなくなる。さらに、軸は相当に
硬化されるので、保持リング１８０は軸に対して
押込まれまた軸面に損傷を与えるようなことなく
引抜くことができる。

第８図に示すように、ナツト１８０はその外面
のまわりにねじを形成してある。穴１８２はナツ
ト１８０の外面のねじとの間に隙間４２０（第９
図）をとるのに充分な直径にしてある。この隙間
４２０は、圧縮機ロータの取外しのために軸から
ナツトを引出すための適宜の内ねじ付工具の挿入
を可能にしている。

本発明の若干の実施例においては、ターボチヤ
ージヤの構成部品が膨脹又は収縮する際圧縮機ロ
ータ上に軸線方向の力を保持するために、保持ナ
ツト及び圧縮機ロータ間にばね装置が必要とされ
る。ねじ付き軸に連関する内ねじ付ナツトの場合
とは異なり、本発明の保持ナツトは、圧縮機ロー
タ内に高い圧縮荷重を又は圧縮機―タービン軸内
に張力を、定位置に取付けられた際に生じさせる
能力を備えてはいない。従つて第１０図に示す別
の実施例では、保持ナツト１８０及び圧縮機ロー
タ１７２間には円錐状又はベルヴイーユばね４２
２を挿入してある。

第１０図の実施例における構成部品は第２図及
び第８、第９図の実施例における部品と同じ又は
相当するものであるので、（′）印を付けた同一番
号を使つて後者の各図に示す実施例のものに相当
する又は類似の部品を示すこととする。第１０図
において、軸１６０′は圧縮機ロータ１７２′を貫
通している。保持ナツト１８０′は、軸１６０′の
端部で軸１６０′に取付けたベルヴイユばね４２
２と、ナツト１８０′及びロータ１７２′の穴１８
２′の壁１８４′間で、連関している。ベルヴイユ
ばね４２２は、保持ナツト１８０′を軸１６０′に
取付ける際、もともと圧迫された状態にある。軸
１６０′に対するナツト１８０′連関は、ナツト１
８０′及びロータ１７２′間にベルヴイユばね４２
２によつて生ずるどのような膨脹力にも打克つだ
けの充分な連関である。その代りに、ロータ１７
２′及びナツト１８０′間のばね４２２の圧縮力が
ロータ１７２′内に軸方向の荷重を誘発させる。
従つて、ばね４２２を正常位置に置くと、軸１６
０′又はロータ１７２′内の収縮又は膨脹は、ナツ
ト１８０′及びロータ１７２′間の連関力は零とな
つてはこない。

第１１図は、圧縮機のハウジング２４、圧縮機
前壁インサート１２６及びこれらの２個の各ピー
スのダイカストに使うそれぞれの型を示す。従来
は多くのターボチヤージヤの圧縮機ハウジングは
砂型鋳造で作ることによつて、該ターボチヤージ
ヤが一緒に使われている機関の吸込マニホルドに
通ずるように圧縮空気が向けられている円周方向
の室が、圧縮空気を受ける狭い円周方向の隙間を
備えたほぼ囲まれた形状に形成されて、デイフユ
ーザの形成を可能にするようにすることができる
ようにしてある。圧縮機ハウジングを砂型鋳造に
よつてワンピースに作ることは、ダイカストで作
つた場合よりも経費がかさみ、且つ円周方向室内
にラフな壁構造を持つ精度の低い構造を作り出す
ことに通ずる。しかし、過去においてターボチヤ
ージヤの圧縮機ハウジングをダイカストで作つた
場合には、前部デイフユーザ壁を砂型鋳造におい
て可能であるように作ることは不可能であつた。
その理由はダイカスト型に適宜な入口及び出口を
を備えなければならなかつたからである。

本発明は、組立ての際従来砂型鋳造だけによつ
て得られた利点を持つ２個の構成成分から成るダ
イカスト製圧縮機ハウジングを提供する。第１１
図に示すように、圧縮機ハウジング２４は、外型
２９０、内型２９２、中子型２９４及びキヤツプ
型２９６を使つて形成する。内型２９２には円周
方向の室４４を形成するために持上げられた外形
を与えてある。またこの内型２９２は突き出た部
分３００を備え、対応する外形２９０からの突出
た部分と組合つて入口穴４０、羽根６２及び軸受
支持シリンダ６０を形成するようにしてある。中
子型２９４及びキヤツプ型２９６は、圧縮機の排
気口５２を形成するために使われる。

第１１図から判るように、型２９０，２９２，
２９４，２９６は圧縮機ハウジング２４のダイカ
ストを可能にするために相互に協力している。型
２９０，２９２には衝合面を設け、ハウジング２
４に分離線３１０を形成する。型３２０，３２２
は協力して圧縮機前壁インサート１２６を作り出
す。型３２０，３２２は衝合面を持ち、これらの
面は互に連関して分離線３２４をデイスク１３０
の外縁に持つインサート１２６を作り出す。第１
１図に明示してあるように、喉部１２８にはノツ
チ３２６を設け、これによつてインサート１２６
がハウジング２４内に取付けられたとき羽根６２
を受けるようにする。

第１２図及び切断図第１３，１４，１５図は、
羽根６２の位置決め及び形状を示している。第１
３ないし第１５図において、各羽根６２は、より
厚い中間中央切断部３３４を備えた前縁３３０及
び後縁３３２を持つている。各々の場合、最も厚
い中央切断部は線３３６で示した通りであつて、
ハウジング２４の形成に使われる型２９０，２９
２間の分離線を形成している。すなわち、羽根６
２は型２９０，２９２を使つてダイカストによつ
て形成し、前縁及び後縁の所要のエーロフオイル
形をそれらの間の厚い方の中央切断部によつて分
離して作り出すようにする。この形状は第１３，
１４，１５図に示すように、空気の圧縮機入口区
域への流入を著しく容易にし、本発明の形状にす
れば周知のダイカスト技術を使つて鋳造すること
ができる。

支柱６２のエーロフオイル形を、羽根が厚い方
の中央切断部から薄い方の前縁及び後縁に向つて
テーパするようにするためには、ダイカストの型
は前端及び後端の両端から入口穴４０内に挿入し
なければならない。すなわち第１１図に示すよう
に、第２の内壁部１１２（第２図）は型２９２の
突出し部３００によつて形成されるが、第１の内
壁部１１０（第２図）は型２９０によつて形成さ
れる。両内壁部１１０，１１２は、それぞれ、外
方に向つて拡大して、ダイカスト型をピースの形
成後取除くことができるようにしてある。

このように、支柱６２の所要の図形の形成は、
ダイカスト型を取除くための入口穴４０内の末広
がりの直径を持つ壁部１１２を必要とする。しか
し、入口穴４０の入口から圧縮機ロータ１７２に
向い連続して小さくなる直径を持つことが大切で
ある。このことは、壁インサート１２６を使うこ
とによつて行なわれる。壁インサート１２６もダ
イカストで形成され、入口穴４０の内壁部１１２
の末広がりの面に対応する末広がりの直径を持ち
互に組合う外面１３２（第２図）を備えている。
喉部１２８の内壁面１３１は、入口穴４０の第１
の内壁部１１０の先細りの直径の延長に対応して
デイスク１３０の方に向つて細まる直径を持つよ
うに形成される。すなわち、インサート１２６が
入口穴４０と組合わされると、穴４０の入口から
圧縮機ロータ１７２（第２図）の方に向つて内方
に連続して細まる直径が得られる。

このように本発明によれば、ターボチヤージヤ
用の圧縮機ハウジングを形成するツーピース構造
が得られ、共にダイカストで作ることができる。
これらの２個の構成成分は、組立ての際軸受支持
シリンダ６０を支える複数の支柱６２を備えた圧
縮機ハウジングを形成し、薄い方の前縁及び薄い
方の後縁に向つて小さくなる厚い中間切断部を持
つ羽根を備えている。さらにこのハウジングは、
入口穴の入口から圧縮機ロータに向い連続的に小
さくなる入口ノズルを形成する。さらにこの圧縮
機ハウジングは、圧縮されたガスが圧縮機の排気
に通ずるようにした円周方向室を完成する前部デ
イフユーザ壁を形成する。

第１６図は第２図による本発明の改良を示すも
ので、ここでは壁インサート１２６のそれぞれ異
なる形状を対応する圧縮機ロータと共に使用する
ために相互に代替することができるようにしてあ
る。壁インサート１２６ａはターボチヤージヤ内
にさらに制限をした空気流れを送るが、壁インサ
ート１２６ｂはさらに大きな圧縮機ロータを形成
しさらに大きな空気流れをターボチヤージヤに送
る。本発明の構造の変更が、それぞれ異る壁イン
サート１２６を標準の圧縮機ハウジング２４に取
付けるだけで行なわれることが判るであろう。す
なわち、それぞれ異る流れ性能を持つ各種の異な
るターボチヤージヤが、本発明により、標準の圧
縮機ハウジング２４を使い、それぞれ対応する圧
縮機ホイールを備えた壁インサート１２６用のい
くつかの可能な形状のうちから１つの形状を選択
することによつて、作られる。この特徴は、壁イ
ンサート１２６が圧縮機ハウジングのうちの簡単
な構成部品であるという点において重要な意味を
持つている。

従来のターボチヤージヤにおいては、ダイカス
トの場合でも砂型鋳造の場合でも、改造には新し
い構造物に対して全く新しい鋳物を作ることが含
まれている。本発明では、それぞれ異なる空気流
れ対空気圧力比を持つ圧縮機の計画は、それぞれ
異る計画の壁インサートを新らしいすなわち改造
された圧縮機ホイールと協力状態に置いて単に代
替するだけで達成することができる。

従つて、本発明はダイカストすることのできる
ターボチヤージヤ圧縮機ハウジングを提供するも
のである。圧縮機ロータハウジングは圧縮機ハウ
ジングとこのハウジングと連関する前部壁インサ
ートとを含んでいる。このような２部品から成る
構造は、標準的ダイカスト技術を使つてこれらの
２つの部品の各々をダイカストすることを可能に
する。圧縮機ハウジングは、これらの部品を組合
わせた形で、圧縮されたガスを圧縮機ロータから
受けるための円周方向の隙間を除いてすべての側
面の閉じられた円周方向室を備えたものとして作
られる。円周方向の通路がこの室に至る隙間に通
ずるように形成され、この室で加速されたガスが
拡散され静圧を増す。

そのうえ、圧縮機の軸受支持筒は入口穴と同心
状に鋳造され、その中に入口穴の壁から延びる複
数の羽根によつて支えられる。羽根は、前縁及び
後縁が厚い方の中央切断部によつて分離された状
態で形成される。これは、圧縮機ハウジングのダ
イカストを可能にするためにほぼ厚い方の横切断
区域に分離線を備えた型の使用によつて行なわれ
る。

圧縮機ハウジングを２個の構成部品でダイカス
トする本発明を、圧縮機ロータ及びタービンロー
タが玉軸受装置を回転する軸の一方の側に突出さ
れこの軸から支えられた状態になつているターボ
チヤージヤに適用して説明したが、本発明が圧縮
機ロータ及びタービンロータを軸受支持装置の対
向両端部に支えた従来の構造のターボチヤージヤ
に容易に適用し得ることは、関係者にとつては明
白なことであろう。この特殊な用途に対しては、
上述のような圧縮機ハウジングを軸受支持筒の改
造をするだけですぐそのまま使用することができ
る。

支柱６２と軸受支持筒６０との形状を選択する
ことにより得られる空気入口５０の特定の設計構
造を備えた改良型のターボチヤージヤの重要な特
徴は、圧縮機速度及び流れの極めて広い範囲に亘
る、従来のターボチヤージヤに通常現われるサー
ジング線を経験することのない作動能力である。
この極めて意義のある重要な特徴を、第１７，１
８図に示すコンプレツサ・マツプとして知られて
いる性能グラフを使つて説明する。第１７図は従
来のターボチヤージヤに対する典形的コンプレツ
サ・マツプであり、第１８図は前記改良型のター
ボチヤージヤのコンプレツサ・マツプである。こ
れらのマツプは、空気流れの１分間当り立方呎量
対ターボチヤージヤ圧縮機に対する吐出圧力と入
口圧力との比の関係を示す。

第１７図には、圧縮機の一定速度ライン４３０
及び等エントロピ効率ライン４３２を示してあ
る。サージング線４３４は作動点を明示し、この
点の左ではターボチヤージヤ圧縮機は一様な空気
出力を生ずるように作動することはできない。タ
ーボチヤージヤの構成部品は、サージング線が垂
直軸の方に移動してもつと低いターボチヤージヤ
速度ですなわちもつと低い機関速度で安定した運
転ができるように改造することができるが、ター
ボチヤージヤの運転特性のこのような移動は、ユ
ニツトの高速度能力を減じさせる。従つてターボ
チヤージヤは従来ただ高い機関速度においてだけ
増大した性能を発揮するように格下げされてきて
いる。

本発明は、極めて低いターボチヤージヤ空気流
において一様な出力を出すことのできるターボチ
ヤージヤを提供すると共に、従来のターボチヤー
ジヤが遭遇するサージング線の制限を取除くもの
である。第１８図から明らかなように、前記改良
型のターボチヤージヤに対する圧縮機の性能マツ
プは、圧縮機の一定速度ライン４４０及び効率ラ
イン４４２を持つている。

第１８図のコンプレツサ・マツプを見れば判る
ように、前記改良型のターボチヤージヤの圧縮機
は極めて低い空気流れ値まで圧縮機出力に不整が
なく作動を続ける。実際上、前記改良型のターボ
チヤージヤは、第１７図のコンプレツサ・マツプ
に示されたようなサージング線に相当するような
サージング線を経験することはない。

第１７，１８図を見れば、従来のターボチヤー
ジヤの作動範囲の幅を前記改良型のターボチヤー
ジヤと比較することができる。第１７図によれ
ば、1.9の圧縮機圧力比において空気流れの範囲
は、効率60％における350立方呎の高さからサー
ジング線における毎分200立方呎の低さまで変動
する。従つて高流量対低流量の比（350÷200）は
1.75になる。第１８図によれば、1.9の圧力比に
おいて、前記改良型のターボチヤージヤは、効率
60％における275立方呎の流量から毎分60立方呎
までサージング線には遭遇せずに作動する。この
高低両流量の比（275÷60）は4.58になり、これ
は従来のターボチヤージヤの増加の2.5倍以上の
増加である。

このような成果は、ターボチヤージヤが低機関
速度においてもまた高機関速度においても共にそ
の性能を改善するために効果的に得るという点に
おいて、極めて大きな意味を持つている。このよ
うな進歩発展は、変動する機関速度に対する一定
の圧縮機速度又は変動する機関速度における一定
ブーストを提供する本発明の特徴と組合わせをし
た場合、さらに高い所望の圧力比が、低い機関回
転数において、従来のターボチヤージヤにおける
より低い圧縮機流れで通常経験されるサージング
又は乱流の問題なしに、得られるという点におい
てまたさらに高い意味を持つことになる。

前記改良型のターボチヤージヤによつて得られ
ることような有意義な進歩は、主として、進歩し
た半径流型圧縮機技術、例えば後方に曲つた翼配
列などと協力して圧縮機空気入口形状に帰せしめ
られるべきものである。既に述べたように、軸受
支持筒６０は、円筒形の入口穴４０内にこの穴の
内壁から軸受支持筒６０まで延びる複数の支柱６
２によつて支えられている。１実施例では、入口
穴の内壁から軸受支持筒まで３個の支柱が延び、
この支持筒を圧縮機の空気入口内に同心状態に位
置させている。その結果入口は１個以上の入口チ
ヤネルに分割される。さらにこれらのチヤネル
は、幅の寸法に比較して流れ方向に比例的に長
い。また各支柱は、この支柱の中間区域よりも狭
い前縁及び後縁を持つ輪郭を備えている。第２図
にも示してあるように、入口穴４０の内壁部は入
口端から圧縮機ロータ１７２まで先細になる直径
を備えている。

この構造は、通常低圧縮機流れで遭遇するバツ
ク流れの状態を安定させる。バツク流れ状態を安
定させることにより、圧縮機を、従来のターボチ
ヤージヤで従来可能であつたよりもずつと低い圧
縮機流れで、定常の空気流を生じさせるように作
動し続けさせることができる。

第１９図は第１図ないし第１６図に例示したタ
ーボチヤージヤの変型の竪断面図を示す。第１９
図のターボチヤージヤは、軸流段圧縮機ロータ４
５０を圧縮機流入口内に取付けたことを除いて第
１図ないし第１６図に例示したターボチヤージヤ
と同じである。第１９図に示した変型と第１図な
いし第１６図に例示したターボチヤージヤとの多
くの部品が実質的に同じなので同様な又は対応す
る部品には同じ参照数字を使つてある。

第１９図では圧縮機流入口を、遠心圧縮機ロー
タ１７２への流入路４５６を仕切る内壁４５４を
持つ一層大きい直径の流入口４５２を備えるよう
に変えてある。複数の固定子４５８は流入口４５
２の内壁４５４から延び軸受支持体４６０を支え
る。軸流段圧縮機ロータ４５０は、各軸受アセン
ブリ１６２，１６４の圧縮機ロータ１７２の反対
の側で軸１６０の端部に取付けられ適当なナツト
４６２により保持してある。圧縮機ロータ４５０
は、ボス４６４とボス４６４及び支柱４６８間に
取付けた複数本の支柱４６６とを備えている。ボ
ス４６４は、軸１６０の段４７０に連関し段４７
０及びナツト４６２の間に位置させてある。

第１９図に明らかなように流入口４５２に入る
空気は、軸流段圧縮機により圧縮され流路４５６
を経て遠心圧縮機ロータ１７２に運ばれる。２段
圧縮機の使用は、車段圧縮機から得られる作動範
囲に比べて２段圧縮機の使用により一層広い作動
範囲が得られる点で重要である。たとえば２段圧
縮機の使用の場合に第１段は1.5ないし1.6の流入
圧力対放出圧力の圧力比を得るのに使うが、第２
段は3.0ないし3.5の圧力比を得るのに使う。これ
等の複合の圧力比により4.5ないし5.6の程度の圧
力比が有効に得られる。このような圧力比は単段
でも得られるが、このような圧力比を生ずるのに
必要な圧縮機速度が一層高くなるので、一層高い
品質の一層高価な圧縮機及びタービンの部品を使
わなければならなくて又流量範囲に著しい制限を
受ける。本発明の構造では２段単位はこの付加的
な費用又は欠点を伴わないで一層高い圧力比が得
られる。さらに本発明では軸流段圧縮機を軸受支
持体の遠心圧縮機及びタービンの各ロータとは反
対側に取付けることにより装置をつり合わせ特定
の悪影響が生じない。

第２０図、第２１図、第２２図及び第２３図は
第１図ないし第１６図に例示したターボチヤージ
ヤを内燃機関に取付ける新規な方式を示す。第２
０図及び第２１図はＶ―６機関４４４に取付けた
ターボチヤージヤ２０のそれぞれ竪断面図及び平
面図を示す。この同じ応用例が任意の個数のシリ
ンダを持つＶ形機関に適用できるのはもちろんで
ある。機関４４４は、右側シリンダ群４４５及び
左側シリンダ群４４６を持つ普通のＶ形機関を表
わす。第２０図に示した断面は、右側シリンダ群
４４５の排気弁４４８と左側シリンダ群４４６の
吸気弁４４９とを通る断面を示す。ターボチヤー
ジヤ２０はタービン及び圧縮機の回転軸線を竪方
向位置にして普通のターボチヤージヤでは従来で
きない配向で取付けてある。本発明ターボチヤー
ジヤでは燈心材と軸受への潤滑剤の連続流れを必
要としない対応する構造とにより軸受に油を送る
ようにしてあるので、本発明は圧縮機及びタービ
ンの回転軸線を垂直方向に又は垂直及び水平間の
任意の角度に向きを定めることができる。これに
反して軸受への又軸受からの潤滑剤の流れを通常
必要とする普通のターボチヤージヤは第２０図及
び第２１図の配置で例示したように垂直方向にし
て運転することには成功していない。

なお第２０図及び第２１図に示すように機関排
気はターボチヤージヤ２０にマニホルド４５１に
より導く。この場合排気は個個の各排気弁４４８
からターボチヤージヤ２０のタービンロータ１７
０に直接通ずる。ターボチヤージヤ圧縮機排気は
機関４４４の各シリンダ内にわたり管４５３によ
りマニホルド４４７を経て吸気弁４４９に送られ
る。

運転時には空気は、ターボチヤージヤ２０内に
入口５０で吸込まれ、圧縮機ロータ１７２により
圧縮しわたり管４５３を経てマニホルド４４７に
そして機関４４４の左右両側の群の各シリンダ内
に放出される。機関４４４からの排気は、マニホ
ルド４５１によりタービンロータ１７０にそのま
わりの互に間隔を隔てた位置で送出され、次で排
気管４４５を経て放出される。この間隔により、
排気弁４４８が先ず開くときに生ずる高い脈動エ
ネルギーをタービンに利用することができる。

第２０図及び第２１図から明らかなようにター
ビンロータ１７０は、このロータの回転軸線に直
交する平面に実質的に整合する可変のノズルを内
部に設けた円周方向の室を持つタービンハウジン
グ内に取付けてある。さらに各機関排気口は水平
に向いた共通の平面に整合している。図示のよう
に一般に使われる普通のタービンハウジングの代
りに、排気マニホルドとしてもタービンハウジン
グとしても作用するマニホルド４５１を使つてあ
る。本発明ターボチヤージヤを竪方向の向きにし
て使用できることにより、タービン軸軸線を各排
気口の平面にほぼ直交して位置させることによつ
てタービンハウジングの円周方向の室の平面に各
排気口の平面をほぼ平行に整合させることができ
る。このようにして排気口からの排気は、タービ
ンハウジングに一層直接にかつ有効に噴射しター
ビンロータを駆動する。

これに反して従来のターボチヤージヤは、排気
口からタービンロータに排気を差向けるように極
めて複雑な構造を持つマニホルドを使わなければ
ならなかつた。さらに本発明では排気マニホルド
は排気を機関からの各排気口からタービンロータ
のまわりで互にほぼ等しい間隔を隔てた位置に差
向けて、タービンロータの周辺のまわりの互に異
る位置に排気を送る。本発明ターボチヤージヤが
竪方向に向きを定めることができるので又本ター
ボチヤージヤを各シリンダ群の間で機関に近接し
て設けることができる。さらに排気は排気マニホ
ルドにより、タービンを駆動するように排気を加
える前にエネルギーの損失を極めて少くして各シ
リンダからターボチヤージヤタービンに直接差向
ける。

気化器はターボチヤージヤの直上に取付けられ
燃料空気混合気を入口５０内に送給するのはもち
ろんである。同様に本ターボチヤージヤは、各機
関シリンダに燃料を直接送る燃料噴射機関又はデ
イーゼル機関に使うことができる。

第２２図及び第２３図には、竪方向位置に取付
けた本発明ターボチヤージヤを並列４シリンダ機
関に使つた場合を示してある。本発明ターボチヤ
ージヤは又、４シリンダより多い又は少いシリン
ダを持つ並列機関にも使えるのはもちろんであ
る。第２２図及び第２３図に例示した実施例では
ターボチヤージヤ２０は、各機関シリンダの排気
弁間でターボチヤージヤタービンに連通する排気
マニホルド４８２により機関４８０に連結してあ
る。空気は、ターボチヤージヤ２０内に入口５０
で吸入され、ターボチヤージヤ圧縮機ロータ１７
２により圧縮しマニホルド４８４を経て各機関シ
リンダの吸気弁内に放出される。第２３図に明ら
かなように排気マニホルド４８２は、ターボチヤ
ージヤタービンを駆動するガスをタービンにその
周辺のまわりの互に間隔を隔てた位置で送るよう
に形成してある。さらにマニホルド４８２は第２
３図の時計回りにタービンが回転しやすいように
向きを定めてある。同様に第２１図に明らかなよ
うに、本ターボチヤージヤをＶ形機関の２組のシ
リンダ群の中間に取付けたときに同様なマニホル
ドを設けてある。

従つて本発明により、タービン及び圧縮機の回
転軸線を竪方向にして又は水平及び垂直の中間の
任意の位置にして向きを定めることのできるター
ボチヤージヤが得られる。このことは主として、
本発明で圧縮機及びタービンの軸が回転する軸受
を潤滑するようにしてあるのでできる。本発明タ
ーボチヤージヤはこのように向きを定めることが
できるから、本ターボチヤージヤは全部の形式及
び構造の普通の機関に取付けて使うのに理想的に
適している。

第２４図は前記の各図面に例示した装置の別の
実施例を示す。この実施例では発電機９７０を圧
縮機流入ノズル内に取付けてある。第２４図に示
すように発電機９７０は圧縮機及びタービン９７
４の端部に取付けた電機子９７２を備えている。
第２４図に示すように軸９７４は、第１図ないし
第１６図のターボチヤージヤについて示した軸受
と同じ軸受９７６及び第２の軸受（図示してな
い）により支えてある。界磁巻線９７８は軸受支
持ハウジング９８０内に取付けてある。ハウジン
グ９８０はターボチヤージヤとターボジエツト及
びターボ送風機との各実施例について前記したの
と同じようにして翼９８４により圧縮機流入ノズ
ル９８２内に同心に取付けてある。キヤツプ９８
６は軸受支持ハウジング９８０の端部に取付けて
ある。

発電機９７０の作動時には、電機子９７２は界
磁巻線９７８内で軸９７４と共に回転しよく知ら
れているようにして電流を生ずる。このようにし
て生ずる電流は、導線（図示してない）により界
磁巻線９７８から装置内の電力を必要とする任意
の位置に差向けられる。すなわちターボチヤージ
ヤに本発明を使う場合には、発電機は自動車の任
意の部品又は電力を必要とするその他の装置に電
流を供給するのに使う。

すなわち第２４図に述べた本発明により圧縮機
及びタービンの軸の回転により直接駆動する極め
て簡単な発電機が得られる。さらにこの発電機の
場所により極めて密実な装置が得られ重量が軽く
電力を誘導する装置の作動の妨げにならない。

又本発明では又圧縮機及びタービンの軸の端部
に各軸受の圧縮機及びタービンの反対側で取付け
た電機子を備え界磁巻線を軸受支持体内に取付け
た発電機を設ける。この構造により、装置全体に
電力を送る極めて簡単な発電機が得られる。

本発明の好適とする各実施例を前記の詳細な説
明で述べ添付図面で例示したが、本発明が前記し
た各実施例に限らなくて本発明の精神から逸脱し
ないで多くの変化変型を行い各部品及び各要素を
変えることができるのはもちろんである。従つて
本発明は添付の各特許請求の範囲内でこのような
変化変型を行い各部品及び各要素を交換すること
ができる。