JPH04500991A - デユアル機能作動器を備えたターボチヤージヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 デュアル機能作動器を備えたターボチャージャ（技術分野） 本発明は単一の気圧作動器によりウェストゲート弁と旋回可能な羽根とが作動さ れ羽根によりタービン導入路の導入面積が変化せしめられる排気ガス駆動のター ボチャージャに関する。

（背景技術） 排気ガスにより駆動されるターボチャージャは、エンジンからの排気ガスのエネ ルギを変換してコンプレッサを駆動し導入空気を圧縮し、エンジンの吸気システ ムに供給してエンジン出力を増大させるように構成される。自動車に使用される 排気ガス駆動のターボチャージャの問題点の−は自動車がアイドリング状態から ターボチャージャのコンプレッサにより圧力が十分に上昇されエンジン出力を大 きく増加出来るまでの間の遅れ、いわゆる“ターボラグにある。このターボラグ を減少する方法の−は、タービン導入路の導入面積を変化させることにある。こ れにより小流量の排気ガスが導入面積の減じられたタービン導入路を経て加速さ れ、必要なパワーが与えられて迅速にタービンホイールが加速される。排気ガス 量が増加するに応じ、タービン導入路の導入面積が増大され排気ガスの導入旋回 エネルギ量により好適な出力が発生され得、導入空気が必要量圧縮される。

タービン導入路内に当初極めて小さな断面積を与える位置に置かれると共に旋回 可能な羽根を具備してなり、羽根はコンプレッサによる圧力上昇の関数として旋 回されてタービン導入路を最大導入面積にする全開位置に達せしめる方法が既に 提案されている。この場合羽根はコンプレッサ導出路と連結される従来の気圧作 動器によりコンプレッサ内に生じる圧力レベルの関数に従って駆動される。この 種のターボチャージャには、排気ガスが過度になりオーバーブーストになること を防止するため、排気ガス路を分岐するウェストゲート弁が必要になる。ウェス トゲート弁はコンプレッサの放出圧力が比較的高いときにのみ、即ち圧力が羽根 を全開位置へ駆動するに必要なレベルより高いレベルに達したときのみ作動され る。従って、従来のターボチャージャでは旋回羽根とウェストゲート弁を作動す るための別の気圧キャニスタが必要となっていた。このキャニスタはコンプレッ サ導出路に連結される。旋回羽根及びウェストゲート弁の作動に使用される２個 の気圧キャニスタはそれぞれ別個に補正、調整する必要があった。両方のキャニ スタは比較的大で、この種のターボチャージャを現在の自動車の比較的狭い足元 空間に設置することは困難または不可能であった。

（発明の開示） 本発明によれば、従来のターボチャージャにおいて必要としたデュアル気圧作動 器が単一の気圧作動器に置換される。

この単一の気圧作動器によりシーケンス・制御機構が作動されて旋回羽根とウェ ストゲート弁が順次駆動される。従って自動車エンジンに対し容易に設置可能で 、単一の気圧作動器のみを用いるから組立あるいは調整が容易でコンパクトなタ ーボチャージャが提供される。

本発明の他の利点は添付図面を参照し以下の説明が進むに応じ明らかとなろう。

（図面の簡単な説明） 第１図は本発明による排気ガスにより駆動されるターボチャージャの斜視図、第 ２図は第１図に示すターボチャージャの中央ハウジングとタービンハウジングを 断面で示す側面図、第３図は実質的に第２図の線３−３に沿って切断した部分断 面図、第４図は実質的に第３図の線４−４に沿って切断した部分断面図、第５図 は第１図に示すターボチャージャの旋回羽根とウェストゲート弁の作動機構の連 結状態を簡略に示す説明図、第６図は実質的に第１図の線５−５に沿って切断し た断面図、第７図、第８図及び第９図は各動作位置にある切断羽根及びウェスト ゲート弁を制御する作動機構の各部材の相対位置を示す説明図である。

（発明を実施するための最良の形態） 図面を参照するに、排気ガスにより駆動されるターボチャージャ１０にはハウジ ング１２が具備される。ハウジング１２には中央ハウジング部１４とタービンハ ウジング部１６とコンプレッサハウジング部１８とが包有される。タービンハウ ジング部１６の排気ガス導入部２０は自動車エンジンの排気マニホルドに連結さ れ、タービンハウジング部１６の排気ガス導出部２２はエンジンの排ガスシステ ムと連通されている。コンプレッサフル９２フグ部１８には外気導入部２４と圧 縮空気導出部２６とが形成される。圧縮空気導出部２６は自動車の空気誘導シス テムに連結され、外気導入部２４は好適なフィルタ（図示せず）に連結される。

取付ブラケット２８はコンプレッサハウジング部１８に対し固定される。取付ブ ラケット２８には上部アーム３０と下部アーム３２とが包有され、上部アーム３ ０及び下部アーム３２により連結装置３４（以下に詳しく説明する）が装着され る。連結装置３４　・のレバー３６は作動タング部材３８と連結され、作動タン グ部材３８自体によりシャフト４０が枢支され、シャフト４０には旋回するウェ ストゲート弁４２（第３図及び第４図参照）が装着されている。連結装置３４は 第２のレバー４４を介しタング部材４６（第３図参照）と連結され、タング部材 ４６によりシャフト４８が枢支されていて羽根５０が作動される。羽根５０は排 気ガス導入路５２内で旋回可能である。羽根５Ｇの動作については以下に詳述す る。

取付ブラケット２８の横アーム５４により上部アーム３０と下部アーム３２とが 連結される。気圧作動のキャニスタ５６が横アーム５４に装着される。気圧作動 のキャニスタ５６内体の構成は周知であるので詳述しない。キャニスタ５６内に はダイヤフラム（図示せず）が配置され、このダイヤフラムによりキャニスタ５ ６内の空間が、口部５９を介し大気と連通ずる大気チャンバと圧力路６０を介し コンプレッサハウジング部１８の出口部に連通ずる圧力チャンバとに区画される 。圧力路６０はコンプレッサハウジング部１８の口部６３（第２図参照）に連結 される。ダイヤフラムにより、連結装置３４とダイヤフラムとを連結する出力部 材６２が作動される。キャニスタ５６内に設けられた小さな戻りバネ（図示せず ）によりダイヤフラム、延いては出力部材６２が取付ブラケット２８の横アーム ５４から離れる方向へ移動される。従って、出力部材６２はコンプレッサ導出路 内の圧力レベルが増加するとタービンハウジング部１６に向かって移動され得、 一方コンブレツサ導出路内の圧力レベルが減少するとタービンハウジング部１６ から離れる方向へ移動される。

ここで第２図を参照するに、中央ハウジング部１４内に設けられるベアリング６ ４によりシャフト６６が枢支される。潤滑油路６７及びオイル溜め部６８により 潤滑油がベアリング６４へ供給される。タービンホイール７０はタービンハウジ ング部１６内においてシャフト６６の一端部に装着され、一方周知の構成のコン プレッサホイール（図示せず）がコンブレツサハウジング部１８内においてシャ フト６６の反対側端部に装着される。排気ガスは排気ガス導入路５２を通り、タ ービンホイール７０上に装着された羽根７２を経て排気ガス導出部２２から放出 される。

第５図及び第６図を参照するに、連結装置３４のスピンドル７４は取付ブラケッ ト２８の上部アーム３０と下部アーム３２との間に延びる。ベルクランクレバー ７６は軸方向に延びる胴部材７８を介してスピンドル７４に枢着される。枢支部 ８０はキャニスタ５６の出力部材６２と連結可能にベルクランクレバー７６から 突設されている。連結装置３４のシーケンス装置にはベルクランクレバー７６と 、羽根作動オンゾ８２とウェストゲート弁作動トング８４とが包有される。羽根 作動オンゾ８２には第２のレバー４４と羽根作動オンゾ８２とを連結可能に枢支 部８６（第５図参照）が支承されている。ウェストゲート弁作動トング８４には ウェストゲート弁を作動するレバー３６と連結可能な枢支部８８が具備されてい る。羽根作動オンゾ８２は胴部材９０から突設され、胴部材９０自体はスピンド ル７４に枢着されており、胴部材９０の他端部は半径方向に拡大した拡大部９２ として設けられ、取付ブラケット２８の上部アーム３０近傍に延びている。ウェ ストゲート弁作動トング８４は胴部９４から突設され、胴部９４自体は胴部材９ ０と同軸に配置され且つ胴部材９０に枢着される。レノイーアーム９６も胴部９ ４から突設されている。

連結装置３４の制御装置にはコイルバネ９８が包有される。コイルバネ９８の一 端部１００は羽根作動オンゾ８２が設けられた胴たコイルバネ９８の他端部１０ ２はウェストゲート弁作動トング８４の開口部と係入される。従ってコイレノイ ネ９８の予荷重により羽根作動オンゾ８２及びウェストゲート弁作動トング８４ が夫々の所定位置へ相対的に変位される。制御装置には更に軸方向に延びるトン グ１０４．１０６が包有されており、トング１０４．１０６はベルクランクレバ ー７６から突設されている。トング１０４には羽根作動オンゾ８２の縁部と協働 する協働面１０８が形成され、トング】０６にはレバーアーム９６の面と協働す る協動面１１０（第１図参照）が形成される。コイルバネ９８に付与された予荷 重により、羽根作動オンゾ８２は充分に変位されて協働面１０８と係止される。

次いで第７図、第８図及び第９図を参照して本発明の詳細な説明する。第７図の 構成部材の位置はエンジンのアイドリング状態にあり、この場合羽根５０は第３ 図に実線で示す位置にあって排気ガスをタービンホイール７０内に加速しつ＼導 入するため排気ガス導入路５２のガスの通る断面積が最小にされる。この位置で は、気圧作動キャニスタ５６の出力部材６２は気圧作動キャニスタ５６内に収納 された戻しバネ（図示せず）により図示の如く完全に後退した位置に変位される 。このとき、コイルバネ９８により羽根作動オンゾ８２がベルクランクレバー７ ６の軸方向に延びるトング１０４の協働面１０８と協働され保持される。コイル バネ９８は羽根作動オンゾ８２と、ウェストゲート弁４２を作動すべく連結され るウェストゲート弁作動トング８４との両方と連結されているので、コイルバネ ９８によりウェストゲート弁４２が閉位置にされる。

コンプレッサにより生じる圧力が増加するに応じ、気圧作動キャニスタ５６によ り出力部材６２が第１図の左方向へ移動されてベルクランクレバー７６が第５図 、第７図、第８図及び第９図の矢印Ａにより示される方向に旋回される。ベルク ランクレバー７６が旋回されると、コイルバネ９８に付与された予荷重により羽 根作動オンゾ８２が協働面１０８と対面して保持される。これによりベルクラン クレバー７６が旋回されると、コイルバネ９８により羽根作動オンゾ８２が回転 されて、羽根５０が第３図の実線で示される位置から第３図に仮想線で示される 全開位置へ作動される。コイルバネ９８に付与された予荷重はベルクランクレバ ー７６が旋回されるに応じ次第に減少されるが、コイルバネ９８に付与された予 荷重により常にウェストゲート弁作動トング８４が十分に変位されて維持され、 ウェストゲート弁が閉位置に保持され羽根作動オンゾ８２が十分に変位されて協 働面１０８と協働した状態で保持される。

第８図の位置にベルクランクレバー７６が位置せしめられるとき、羽根５０は完 全に開放した状態、即ち羽根５０は第３図の仮想線で示される位置にある。図示 のトング１０６はウェストゲート弁作動トング８４と協働状態にあるが、必要な らば羽根５０が完全に作動されるときとウェストゲート弁の作動時との間に“デ ス時間”をとる。しかして羽根５０が完全に駆動されるときのトング１０６とウ ェストゲート弁作動トング８４との間に間隙を与えることも本発明の技術的範囲 に含まれる。このようなデス時間を設けるか否かに関係無く、ベルクランクレバ ー７６を更に旋回するとトング１０６がウェストゲート弁作動トング８４に係合 される。このとき気圧作動キャニスタ５６内の圧力が更に増加すると、出力部材 ６２が完全に駆動された状態を示す第８図の中間位置から羽根５０が移動される 。これにより出力部材６２が更に移動され、ベルクランクレバー７６によりウェ ストゲート弁作動トング８４が回転される。ウェストゲート弁作動トング８４の 回転はレバー３６を経て作動タング部材３８へ伝達される。第９図に示すように ベルクランクレバー７６が更に回転されると、ウェストゲート弁作動トング８４ によりウェストゲート弁４２が開放される。同時に、羽根作動オンゾ８２はすで に羽根５０を完全に開放する状態に維持されているので、協働面１０８は羽根作 動オンゾ８２から離れる方向に移動される。

ベルクランクレバー７６上の協働面１０８は羽根作動オンゾ８２の縁部から離れ る方向に移動されるが、コイルバネ９８に付与された予荷重により羽根作動オン ゾ８２は第８図及び第９図の示す位置に保持される。コイルバネ９８に付与する 予荷重はベルクランクレバー７６が第７図の位置から第８図の位置へ旋回される に応じ次第に減少され、コイルバネ９８の予荷重が第８図の位置では最小になる 。

以下に説明するように、第７図と第８図の各位置間を旋回中、コイルバネ９８に より羽根作動オンゾ８２がウェストゲート弁作動トング８４と係合状態に維持さ れるが、ベルクランクレバー７６が第８図と第９図との位置間を旋回するに応じ 、コイルバネ９８に付与された予荷重は再び増加する（第６図に示すようにコイ ルバネ９８が羽根作動オンゾ８２及びウェストゲート弁作動トング８４との両方 に連結されているので）。ベルクランクレバー７６が第８図の位置と第９図の位 置との間を旋回されるに伴い、羽根５０が全開位置にあり、ウェストゲート弁作 動トング８４が羽根作動オンゾ８２に対し回転せしめられ且つ羽根作動オンゾ８ ２が静止状態にあるので、フィルバネ９８に付与された予荷重は再び増加される 。従って気圧作動キャニスタ５６内の圧力が減少すると、気圧作動キャニスタ５ ６内の戻しバネ（図示せず）及び予荷重をかけられたコイルバネ９８により各構 成部材の各々が当初の位置に戻され、ベルクランクレバー７６が方向Ａと反対方 向に旋回されるときコイルバネ９８によりウェストゲート弁作動トング８４がベ ルクランクレバー７６のトング１０６と協働状態に保持され、次にトング１０４ により羽根作動オンゾ８２が協働され回転されて再び元の位置に戻されることに なる。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）タービン導入路、コンプレッサ導入路、タービン導出路及びコンプレッサ 導出路を形成するハウジングと、ハウジング内において枢支されるシヤフトと、 ハウジング内で共に回転可能にシヤフトに装着されるタービンホイール及びコン プレッサホイールと、タービン導入路を開閉するウエストゲート弁と、タービン 導入路の導入面積を変え最小導入面積位置から最大導入面積位置へ作動可能な導 入面積制御装置と、コンプレッサ導出路内の圧力レベルに応じて導入面積制御装 置並びにウエストゲート弁の両方を順次作動する単一の気圧作動器とを備え、ハ ウジングのタービン導入路及びコンプレッサ導入路を介し排気ガスがタービンホ イールに、外気がコンプレッサ車にそれぞれ与えられ、タービン導出路及びコン プレッサ導出路を介し排気ガス及び圧縮空気がそれぞれハウジングから放出され てなる、排気ガスにより駆動されるターボチャージャ。
2. （２）気圧作動器には、コンプレッサ導出路内の連続的に増加する圧力レベルに 応動して後退位置から延伸位置へ次第に作動される出力部材と、出力部材を導入 面積制御装置及びウエストゲート弁との両方を連結する連結装置とが包有されて なる特許請求の範囲第１項記載の排気ガスにより駆動されるターボチャージャ。
3. （３）連結装置には、出力部材が後退位置から中間位置へ移動されるときウエス トゲート弁が閉じられいる間導入面積制御装置を最小導入面積位置から最大導入 面積位置へ駆動し、その後出力部材が中間位置から延伸位置へ変位され導入面積 制御装置を最大導入面積位置に維持する間ウエストゲート弁を開放するシーケン ス装置が包有されてなる特許請求の範囲第２項記載の排気ガスにより駆動される ターボチャージャ。
4. （４）シーケンス装置には、出力部材が後退位置と延伸位置の中間位置から移動 されるときウエストゲート弁を開放する制御装置が包有されてなる特許請求の範 囲第２項記載の排気ガスにより駆動されるターボチャージャ。
5. （５）シーケンス装置には軸を中心に回転可能にハウジングに枢着され且つ出力 部材が後退位置から延伸位置へ移動されるとき回転可能に出力部材に連結される ペルクランクレバーが包有され、連結装置には導入面積制御装置を作動する第１ のレバー装置とウエストゲート弁を作動する第２のレバー装置とが包有され、制 御装置には第１及び第２のレバー装置のそれぞれとベルクランクレバーを連結す る装置が包有されてなる特許請求の範囲第４項記載の排気ガスにより駆動される ターボチャージャ。
6. （６）制御装置にはバネ装置が包有され、第１及び第２のレバー装置にはバネ装 置により制御される協働部が具備されてなる特許請求の範囲第５項記載の排気ガ スにより駆動されるターボチャージャ。
7. （７）制御装置には第１及び第２のレバー装置の間において動作しレバー装置を 互いに且つベルクランクレバーに対しそれぞれの所定位置へ移動させる予荷重が 付与されたバネ装置が包有され、ベルクランクレバーには第１及び第２のレバー 装置のそれぞれと協働する協働装置が包有されてなる特許請求の範囲第５項記載 の排気ガスにより駆動されるターボチヤージヤ。
8. （８）第１のレバー装置には軸を中心に回転可能に装着される第１のタングが包 有され、第２のレバー装置には軸を中心に回転可能に装着される第２のタングが 包有され、予荷重バネ装置により第１及び第２のタングが所定の旋回位置に相対 移動され、協働装置により第１及び第２のタングをベルクランクレバーと回転可 能に且つ着脱可能に連結してなる特許請求の範囲第７項記載の排気ガスにより駆 動されるターボチャージャ。
9. （９）協働装置には第１のタングと協働する第１の協働装置が包有され、出力部 材が後退位置から第１の中間位置へ移動されるときバネ装置により第１の部材が ベルクランクレバーと協働保持されるように設けられてなる特許請求の範囲第８ 項記載の排気ガスにより駆動されるターボチャージャ。