JP2014522937A

JP2014522937A - 排気ガスターボチャージャ

Info

Publication number: JP2014522937A
Application number: JP2014518641A
Authority: JP
Inventors: シルヴィオ・コッホ
Original assignee: ボーグワーナーインコーポレーテッド
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2014-09-08
Anticipated expiration: 2032-06-20
Also published as: US9562469B2; WO2013003134A1; JP5966002B2; DE112012002083T5; KR20140040806A; KR101894871B1; US20140119896A1; CN103534456B; CN103534456A

Abstract

本発明は、コンプレッサ（２）を有し、タービンケーシング（４）を有するタービン（３）を有する排気ガスターボチャージャ（１）であって、タービンケーシング（４）にウェイストゲート開口部（５）が配置され、タービンケーシング（４）が、閉位置と開位置との間で移動されることができるフラッププレート（７）を有する給気圧力制御フラップ装置（６）を有する排気ガスターボチャージャ（１）において、フラッププレート（７）に案内レバー（８）が設けられ、案内レバー（８）の第１の端部（９）がフラッププレート（７）の後側（１０）に接続され、案内レバー（８）の第２の自由端（１１）が湾曲したトラック（１２）で案内されることを特徴とする排気ガスターボチャージャ（１）に関する。

Description

本発明は、請求項１の前提部に記載の排気ガスターボチャージャに関する。

上記のような排気ガスターボチャージャは、独国特許出願公開第１０２００８０１１４１６Ａ１号明細書から公知である。この排気ガスターボチャージャは、給気圧力制御フラップ装置を有し、ここで、このような装置では、フラップ孔に必要な直径、得られる力／トルク、制御フラップ装置のアクチュエータの可能な調整、及びシステムの流れ抵抗の間に相反する目的がある。

特に、力の分解（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｆｏｒｃｅｓ）と称されるものによって必要なアクチュエータ力を低減する上述の独国特許出願公開第１０２００８０１１４１６Ａ１号明細書から公知であるようなシステムでは、フラッププレートとフラップ座部との間の相対運動が著しく拡大される。

遊び、許容公差及び熱膨張の程度と共に、このことは、フラッププレートがフラップ孔に挟まって動かなくなり、摩耗の増大又はさらには故障をもたらす可能性がある。

したがって、本発明の目的は、上に説明した不都合を小さくするかあるいは完全に排除する、請求項１の前提部に示され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。

この目的を達成する手段は請求項１の特徴によって提供される。

その結果、フラップレバーにおける有効なレバーアームの短縮にもかかわらず、アクチュエータにおける必要な力消費（ｆｏｒｃｅｅｘｐｅｎｄｉｔｕｒｅ）の劇的な低減が達成されることが確実にされ、この場合、湾曲したトラック又はカムトラックで案内される案内レバー又は追加の継手がフラッププレートに設けられるので、同時に一般型の従来技術の不都合が克服される。この湾曲したトラック又はカムトラック（したがってフラップ装置）は、排気ガスターボチャージャのタービンケーシングに又は排気マニホールドのいずれかに一体化することができる。さらに、湾曲したトラックを、タービンケーシング又は排気マニホールドに接続できる別個のインサートに配置することが可能である。

別個のインサートの場合、フラップ座部（シール面）は、タービンケーシング又は排気マニホールドに一体化することも別個のインサートの一部とすることもできる。別個のインサートは、例えば、タービンケーシング又は排気マニホールドにねじ込んでもよい。

これにより、次の利点が得られる。
・フラッププレートは、長い距離にわたってフラップ座部に対して平行に移動し、したがって、挟まって動かなくなることがなく、したがって、フラップ座部を損傷することもできない。
・特別な案内形状によって、フラッププレートを排気ガスの流れから完全に外らせて旋回させることが可能である。これにより、流動損失が著しく低減される。
・同時に、案内形状のため、短いアクチュエータ経路のみが必要となる。
・さらに、制御性の改良がもたらされ、完全な開放状態で、フラッププレートは、制御フラップ装置のレバーを支承することができ、もはや固体伝搬音はなく、したがって雑音がそれ以上ないという利点を提供する。

従属請求項は、本発明の有利な発展形態を含む。

本発明のさらなる詳細、特徴及び利点は、図面を参照した、例示的な実施形態の以下の説明から分かる。

本発明による給気圧力制御フラップ装置を使用できる排気ガスターボチャージャの断面斜視図である。本発明による制御フラップ装置の僅かに単純化した概略断面図である。図２による制御フラップ装置の僅かに単純化した概略斜視図である。異なる開状態の図２に対応する制御フラップ装置の図面である。制御フラップ装置の代替実施形態の僅かに単純化した概略斜視図である。別個のインサートとして具体化された制御フラップ装置の斜視図である。本発明による排気ガスターボチャージャの別の実施形態の断面斜視図である。本発明による排気ガスターボチャージャのタービンケーシング及びタービンケーシングに接続されかつ一体化された制御フラップ装置を有する排気マニホールドの断面図である。

本発明による給気圧力制御フラップ装置６を有する排気ガスターボチャージャ１の好ましい実施形態について、以下に説明する。

図１に示したターボチャージャ１は、コンプレッサ２、タービンケーシング４を有するタービン３、及びアクチュエータＡによって作動することができる給気圧力制御フラップ装置６を有する。

給気圧力制御フラップ装置６は、図２から明白であるように、ウェイストゲート開口部５の閉位置と開位置との間で移動されることができるフラッププレート７を有し、図２は閉位置を示している。フラッププレート７には案内レバー８が設けられ、案内レバーの第１の端部９はフラッププレート７の後側１０に接続される。フラッププレート７の第２の自由端１１には摺動ブッシュ１５が設けられるか、あるいはローラボディを設けることができ、フラッププレートは、タービンケーシングに又は排気マニホールドに形成される湾曲したトラック１２で案内される。

図２及び図３の組み合わせから明白であるように、案内レバー８は、案内レバーの自由端１１から、作動シャフト１４の長手方向軸線Ｌに対して少なくともほぼ平行に直線的に延びるレバーセクション８Ａを有する。案内レバー８のレバーセクション８Ａは、ある角度で配置されかつ案内レバー８に対して本質的に垂直に延びるレバーセクション８Ｂによって接合される。この後、レバーセクション８Ｂに対して鈍角βに配置されたレバーセクション８Ｃは、案内レバー８の第１の端部９に至る。

図２から同様に明白であるように、案内レバー８の第１の端部９もピボットレバー１３に接続され、このピボットレバーは、給気圧力制御フラップ装置６のアクチュエータＡの作動シャフト１４に作動的に接続される。ピボットレバー１３は、作動シャフト１４に接続された第１のレバーアーム１３Ｂと、フラッププレート７に接続される第２のレバーアーム１３Ａとを有する。第１及び第２のレバーアーム１３Ａ、１３Ｂは、互いに対して直角αに好ましくは配置される。ピボットレバー１３も曲がった構造であり、この場合、第１のレバーアーム１３Ｂは、図７の斜視図に詳細に示されているように第２のレバーアーム１３Ａの平面Ｅから外に立ち上がる。

図２に示されているように、湾曲したトラック１２は、線形構造である２つのトラックセクション１２Ａと１２Ｂと、これらの２つのセクションの間に配置され、曲がった構造であるトラックセクション１２Ｃとを有する。湾曲したトラック１２全体の成形は、この場合、閉位置から始まって、フラッププレート７が、タービンケーシング４の上のフラッププレート７の座部に対して略平行にトラックセクション１２Ａへ最初に案内されるように選択される。図４は、フラッププレート７が僅かに開いている給気圧力制御フラップ装置６を示している。

図５に示したさらなる開運動の経過において、フラッププレート７は、曲がった湾曲したトラック１２Ｃで案内される案内レバー８の自由端１１によって封止座部から離れて旋回される。フラッププレート７が完全に開いた位置にあるとき、自由端１１は、図６に示されているように、線形の経路セクション１２Ｂに位置決めされ、フラッププレート７がピボットレバー１３の第２のレバーアーム１３Ａを支承する。

図７は、案内レバー８の第１の端部９に、第２のレバーアーム１３Ａのフォーク受容部１７に収容される玉継手１６がさらに設けられる給気圧力制御フラップ装置６の代替実施形態を示している。この継手は、ボール／コーン構造である。しかし、ボール／ボール接続を使用することもピンによって２つの部分を接続することも可能である。これにより、フラッププレート７とタービンケーシング４の上のフラッププレート７の座部との間に許容公差の違い又は熱変形がある場合にも、フラッププレート７の操作的に確実な作動が保証される。

本発明による給気圧力制御フラップ装置６によって、従来技術と較べて相当短縮されるピボットレバー１３のレバーアームにより、フラッププレート７の相対運動の最小化及び力の必要性の著しい低減ならびにアクチュエータＡにおける比較的小さな作動行程を達成することが可能である。さらに、フラッププレート７が操作中に挟まって動かなくなることを有効に防止することができ、このことは、摩耗の著しい及び操作上の信頼性の著しい向上に寄与する。

図８は、本実施形態では別個のインサートとして又は別個の取付け部１８として構成される制御フラップ装置を示している。このインサート１８は基部１９を有し、その構造及び寸法は、それぞれの使用目的に、すなわち、排気マニホールド又は排気ガスターボチャージャのタービンケーシングへの取付け部としての使用目的に適合される。基部１９は、制御フラップ装置が案内される湾曲したトラック１２を有し、制御フラップ装置は上に説明した図に対応し、その結果、すべての対応する部分には同一の参照符号が付与される。したがって、この点に関して、構造及び操作方法に関する上記の説明を参照することが可能である。

図９〜図１１は、本発明による排気ガスターボチャージャ１の別の実施形態の斜視断面図を示しており、この図では、上記の実施形態に対応するすべての部分が同一の参照番号によって特徴づけられている。

図９〜図１１は、排気マニホールド１９の案内トラック１２の配置を明確にしており、ここで、この案内トラック１２は、カバー又は取付け部２２の一部である。カバー２２は、このために、プレート状の構造でありかつ案内トラック１２が配置されるインサート２３を有する。この配置は、図１０及び図１１の描写から特に明白である。

したがって、制御フラップ装置６は、タービンケーシング４に接続される排気マニホールド１９の領域に配置され、ウェイストゲート開口部５は排気マニホールド１９の一部である。

案内トラック１２を配置するために、取付け部及び／又はカバー２２は排気マニホールド１９にねじ留めされ、ここで、カバー２２のインサート分２３は、カバー２２が排気マニホールド１９に固定された後、案内トラック１２が排気マニホールド１９の適切な位置に配置されるように寸法決めされ、これにより、この点に関し明示的に参照される図９〜図１１の形象的な図から特に明白であるように、自由端１１を案内トラック１２に挿入することが可能になる。

図９は、さらに、作動シャフト１４に接続されるアクチュエータロッド２１を有するアクチュエータ２０を示しており、この場合、アクチュエータ２０は、例えば制御アクチュエータのような慣習的な作動装置として具体化することができる。

図１２は、本発明による排気ガスターボチャージャ又は本発明による制御フラップ装置６のさらに考慮可能な実施形態を示している。この場合、図１２は、制御フラップ装置６全体が、ウェイストゲート開口部５、フラッププレート７及び案内トラック１２ならびに案内レバー８及びピボットレバー１３と共に、排気マニホールド１９内に一体化されることを明らかにしている。次に、一体化された制御フラップ装置６を有する排気マニホールド１９は、図１２の形象的な図から明白であるように、タービンケーシング４に接続され、特にねじ留めされる。他の点では、図１２の実施形態による制御フラップ装置６の構造に関して上記の説明を参照することができる。

本発明の開示を補足するために、図１〜図１１の本発明の形象的な図が本明細書において明示的に参照される。

１排気ガスターボチャージャ
２コンプレッサ
３タービン
４タービンケーシング
５ウェイストゲート開口部
６給気圧力制御フラップ装置
７フラッププレート
８案内レバー
８Ａ、８Ｂ、８Ｃレバーセクション
９第１の端部
１０後側
１１第２の自由端
１２湾曲したトラック
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃトラックセクション
１３ピボットレバー
１３Ａ、１３Ｂ第１、第２のレバーアーム
１４作動シャフト
１５摺動ブッシュ
１６玉継手
１７フォーク受容部
１８インサート／取付け部
１９排気マニホールド
２０アクチュエータ
２１作動ロッド
２２カバー／取付け部
２３インサート部
α、β 角度
Ｅ平面
Ｌ長手方向軸線
Ｈ結果として得られるレバーアーム

Claims

排気ガスターボチャージャ（１）であって、
コンプレッサ（２）を有し、
タービン（３）であって、
タービンケーシング（４）を有し、
ウェイストゲート開口部（５）の上の閉位置と開位置との間で移動されることができるフラッププレート（７）を有する給気圧力制御フラップ装置（６）を有するタービン（３）を有する排気ガスターボチャージャ（１）において、
前記フラッププレート（７）に案内レバー（８）が設けられ、前記案内レバーの第１の端部（９）が前記フラッププレート（７）の後側（１０）に接続され、前記案内レバーの第２の自由端（１１）が湾曲したトラック（１２）で案内されることを特徴とする排気ガスターボチャージャ（１）。
前記フラッププレート（７）が、前記制御フラップ装置（６）のアクチュエータの作動シャフト（１４）に作動的に接続される曲がったピボットレバー（１３）に接続されることを特徴とする、請求項１に記載の排気ガスターボチャージャ。
前記案内レバー（８）が、前記作動シャフト（１４）の長手方向軸線（Ｌ）と少なくともほぼ平行に、前記案内レバー（８）の自由端（１１）から線形に延びるレバーセクション（８Ａ）を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の排気ガスターボチャージャ。
前記第２の自由な端部（１１）に摺動ブッシュ又はローラボディ（１５）が設けられることを特徴とする、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。
前記第１の端部（９）に玉継手又はピン継手（１６）が設けられることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の排気ガスターボチャージャ。
前記湾曲したトラック（１２）が前記タービンケーシング（４）内に一体化されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の排気ガスターボチャージャ。
前記湾曲したトラック（１２）が排気マニホールド（１９）内に一体化されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の排気ガスターボチャージャ。
前記給気圧力制御フラップ装置（６）が、別個のインサート（１８）として具体化されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の排気ガスターボチャージャ。