(57)【要約】【課題】ターボチャージャを提供する。【解決手段】ターボチャージャは、タービンハウジング及びタービンロータを有するタービンと、圧縮機ハウジング、及びタービンロータにシャフトを介して連結された圧縮機ロータを有する圧縮機と、タービンハウジングと圧縮機ハウジングとの間に配置された軸受ハウジングであって、シャフトが、タービンに対向する軸受によって、内部に取り付けられている軸受ハウジングと、タービンに対向する軸受の軸受輪又は軸受ブシュのタービンに対向する面において、軸受輪又は軸受ブシュに接続されているエンドプレートと、を有する。エンドプレートには、タービンに対向する軸受の軸受輪又は軸受ブシュに対向する軸方向面において、軸受輪又は軸受ブシュの方向において開放された渦流室が導入されており、渦流室は、軸受の潤滑間隙から流出するオイルを集め、排出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の媒体を膨張させるためのタービン（２）であって、タービンハウジング（４）及びタービンロータ（５）を有するタービン（２）と、
前記タービン（２）における前記第１の媒体の膨張の際に得られたエネルギーを用いて、第２の媒体を圧縮するための圧縮機（３）であって、圧縮機ハウジング（６）、及び前記タービンロータ（５）にシャフト（８）を介して連結された圧縮機ロータ（７）を有する圧縮機（３）と、
前記タービンハウジング（４）と前記圧縮機ハウジング（６）との間に配置された軸受ハウジング（９）であって、前記シャフト（８）が、前記タービン（２）に対向する軸受（１８）によって、内部に取り付けられている軸受ハウジング（９）と、
前記タービン（２）に対向する軸受（１８）の、軸受輪又は軸受ブシュ（１９）の前記タービン（２）に対向する面において、前記軸受輪又は前記軸受ブシュ（１９）に接続されているエンドプレート（２２）と、を有するターボチャージャ（１）において、
前記エンドプレート（２２）には、前記タービン（２）に対向する軸受（１８）の前記軸受輪又は前記軸受ブシュ（１９）に対向する軸方向面（２３）において、前記軸受輪又は前記軸受ブシュ（１９）の方向において開放された渦流室（２４）が導入されており、前記渦流室（２４）は、前記軸受（１８）の潤滑間隙（２０）から流出するオイルを集め、排出することを特徴とするターボチャージャ（１）。
【請求項２】
前記エンドプレート（２２）が、一体型に構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のターボチャージャ。
【請求項３】
前記渦流室（２４）が周方向において一周しており、周方向位置において排油開口部（２６）を有していることを特徴とする、請求項１又は２に記載のターボチャージャ。
【請求項４】
前記排油開口部（２６）が、周方向において５°から９０°の間の開口角度を有していることを特徴とする、請求項３に記載のターボチャージャ。
【請求項５】
前記エンドプレート（２２）の、前記軸受輪又は前記軸受ブシュ（１９）の方向において開放された前記渦流室（２４）が、前記軸受輪又は前記軸受ブシュ（１９）に背向する面において、閉鎖された軸方向壁（２７）によって、及び径方向外側の面において、閉鎖された径方向壁（２８）によって区切られていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のターボチャージャ。
【請求項６】
前記軸受輪又は前記軸受ブシュ（１９）の前記渦流室（２４）に対向する面取り部（２５）の伸長部分が、閉鎖された前記軸方向壁（２７）と交差するように、開放された前記渦流室（２４）の輪郭が形成されていることを特徴とする、請求項５に記載のターボチャージャ。
【請求項７】
前記軸受輪（１９）又は前記軸受ブシュ（１９）の前記渦流室（２４）に対向する面取り部（２５）の伸長部分が、閉鎖された前記径方向壁（２８）への移行領域において、閉鎖された前記軸方向壁（２７）と交差することを特徴とする、請求項６に記載のターボチャージャ。
【請求項８】
前記エンドプレート（２２）の、前記軸受輪又は前記軸受ブシュ（１９）の方向において開放された前記渦流室（２４）が、径方向内側の、前記シャフト（８）に対向する面において、ウェブ（２９）によって区切られていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のターボチャージャ。
【請求項９】
前記ウェブ（２９）が、開放された前記渦流室（２４）を前記軸受輪又は前記軸受ブシュ（１９）に背向する面において区切っている軸方向壁（２７）を始点として、前記軸受輪又は前記軸受ブシュ（１９）に対向する軸方向面（２３）の方向において延在しており、前記軸方向面（２３）の手前で間隔を置いて終端していることを特徴とする、請求項８に記載のターボチャージャ。
【請求項１０】
前記ウェブ（２９）が、前記シャフト（８）に対する密封間隙（３０）を画定し、前記密封間隙の軸方向長さは、前記エンドプレート（２２）の軸方向厚さの０．１倍から０．７倍の間、及び／又は前記密封間隙の径方向幅は、前記軸受輪（１９）若しくは前記軸受ブシュと前記シャフト（８）との間における径方向の軸受隙間の２倍から２０倍の間であることを特徴とする、請求項８又は９に記載のターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボチャージャに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャの基本的な構造は、関係する当業者には知られている。ターボチャージャは、タービンを有しており、タービン内では第１の媒体が膨張する。さらに、ターボチャージャは、圧縮機を有しており、圧縮機内では、第２の媒体が、タービン内での第１の媒体の膨張の際に得られたエネルギーを用いて圧縮される。ターボチャージャのタービンは、タービンハウジング及びタービンロータを有している。ターボチャージャの圧縮機は、圧縮機ハウジング及び圧縮機ロータを有している。タービンのタービンハウジングと圧縮機の圧縮機ハウジングとの間には、軸受ハウジングが配置されており、軸受ハウジングは、一方ではタービンハウジングと接続され、他方では圧縮機ハウジングと接続されている。軸受ハウジング内には、シャフトが取り付けられており、シャフトを介して、タービンロータは、圧縮機ロータに連結されている。
【０００３】
特許文献１からは、圧縮機、タービン及び軸受ハウジングを有するターボチャージャが知られている。軸受ハウジング内には、タービンロータを圧縮機ロータと連結しているシャフトが、複数の滑り軸受を通じて取り付けられている。軸受ハウジング内でのシャフトの取り付けに用いられる滑り軸受は、タービンに対向している。軸受ハウジング内でのシャフトの取り付けに用いられるさらなる滑り軸受は、圧縮機に対向している。タービンに対向する軸受には、エンドプレートが接続されており、当該エンドプレートは、滑り軸受が浮動軸受輪又は浮動軸受ブシュを有する場合、当該軸受輪又は軸受ブシュのタービンの方向への軸方向の変位を制限し、軸受ブシュ又は軸受輪が固定されている場合は、当該軸受ブシュ又は軸受輪の保持に用いられる。
【０００４】
ターボチャージャの運転の安全性に関する本質的な要求は、特にタービンのタービンホイールに向かう、シャフトの取り付け部分における油密性にある。特に高温のタービン側では、軸受ハウジングから流出するオイルが発火し得る危険が存在する。この理由から、軸受ハウジングにおけるシャフトの取り付け部分のためのシャフトシールは、ターボチャージャの運転の安全性に関して重要な構成要素である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１００３８５２７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
すなわち、容易な手段で安全かつ確実に、特にタービンに隣接した、軸受ハウジングにおけるシャフトの取り付け部分に関する油密性が供給され得るターボチャージャの需要が存在する。この需要に基づいて、本発明の課題は、新式のターボチャージャを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本課題は、請求項１に記載のターボチャージャによって解決される。本発明によると、エンドプレートには、タービンに対向する軸受の軸受輪又は軸受ブシュに対向する軸方向面において、軸受輪又は軸受ブシュの方向において開放された渦流室が導入されており、当該渦流室は、軸受の潤滑間隙から流出するオイルを集め、排出する。本発明が提案するところによると、タービンに隣接した、シャフトのタービンに対向する軸受の軸受輪又は軸受ブシュに接続しているエンドプレートは、渦流室を有しており、当該渦流室は、軸受輪又は軸受ブシュの方向において開放されている。軸受の潤滑間隙から流出するオイルは、軸受輪又は軸受ブシュの方向において開放された渦流室に流入し、渦流室に集められ、沈静化され得る。渦流室は、集められ、沈静化されたオイルを、軸受ハウジングの領域における排油の方向に排出する。それによって、特にタービンに接した、軸受ハウジングにおけるシャフトの取り付け部分に関する油密性が保証され得る。ターボチャージャの運転の安全性は、容易な手段で高められ得る。
【０００８】
本発明のさらなる発展形態によると、軸受輪又は軸受ブシュの方向において開放されたエンドプレートの渦流室は、軸受輪又は軸受ブシュに背向する面では、閉鎖された軸方向壁によって、径方向外側の面では、閉鎖された径方向壁によって区切られている。軸受輪又は軸受ブシュの方向において開放されたエンドプレートの渦流室は、径方向内側の、シャフトに対向する面において、ウェブによって区切られており、当該ウェブは、開放された渦流室を軸受輪又は軸受ブシュに背向する面において区切っている軸方向壁を始点として、軸方向に、軸受輪又は軸受ブシュに対向する軸方向面の方向において延在しており、当該軸方向面の手前で間隔を置いて終端している。軸受輪又は軸受ブシュの方向において開放されたエンドプレートの渦流室の輪郭をこのように形成することは、軸受の潤滑間隙から流出するオイルを確実に集め、沈静化するために特に好ましい。
【０００９】
好ましくは、開放された渦流室の輪郭は、軸受輪又は軸受ブシュの渦流室に対向する面取り部の伸長部分が、閉鎖された軸方向壁と交差するように形成されている。これらの細部も、軸受の潤滑間隙から流出するオイルを確実に集め、沈静化するために用いられる。
【００１０】
渦流室を径方向内側に向かって区切っているウェブは、シャフトに対する密封間隙を画定しており、当該密封間隙の軸方向長さは、好ましくはエンドプレートの軸方向厚さの０．１倍から０．７倍の間、及び／又は当該密封間隙の径方向幅は、好ましくは軸受輪若しくは軸受ブシュとシャフトとの間における径方向の軸受隙間の２倍から２０倍の間である。エンドプレートのこれらの細部、すなわち渦流室を径方向内側に部分的に区切っているウェブの細部は、潤滑間隙から流出するオイルを確実に集めるために利点を有している。
【００１１】
本発明の好ましいさらなる発展形態は、従属請求項及び以下の説明から明らかになる。本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明するが、これに限定されるものではない。その際、示されているのは以下の図である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ターボチャージャの横断面を示す図である。
【図２】本発明に係るターボチャージャの細部を示す図である。
【図３】図２の細部を示す図である。
【図４】本発明に係るターボチャージャのさらなる細部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、ターボチャージャ１の基本的な構造を示している。ターボチャージャ１は、第１の媒体を膨張させるための、特に内燃機関の排ガスを膨張させるためのタービン２を有している。さらに、ターボチャージャ１は、第２の媒体、特に給気を、タービン２内で第１の媒体が膨張する際に得られるエネルギーを用いて圧縮するための圧縮機３を有している。
【００１４】
その際、タービン２は、タービンハウジング４とタービンロータ５とを有している。圧縮機３は、圧縮機ハウジング６と圧縮機ロータ７とを有している。圧縮機ロータ７は、軸受ハウジング９内に取り付けられたシャフト８を介して、タービンロータ５と連結されており、軸受ハウジング９は、タービンハウジング４と圧縮機ハウジング５との間に位置しており、タービンハウジング４とも圧縮機ハウジング５とも接続されている。
【００１５】
タービン２のタービンハウジング４は、流入ハウジング１１と流出ハウジング１２とを含んでいる。流入ハウジング１１を通じて、タービン２の領域において膨張する第１の媒体は、タービンロータ５に供給され得る。流出ハウジング１２を通じて、タービンロータ５の領域で膨張した第１の媒体はタービン２から流出する。
【００１６】
タービンハウジング４は、流入ハウジング１１及び流出ハウジング１２の他に、インサート１３を含んでおり、インサート１３は、特に流入ハウジング１１の領域において、タービンロータ５に隣接して、径方向外側でタービンロータ５のロータブレード１４に接して延在している。
【００１７】
タービンハウジング４は、さらにノズルリング１５を含んでいる。ノズルリング１５は、タービン案内装置とも呼ばれる。
【００１８】
さらに、図１は、流入ハウジング１１と軸受ハウジング９との接続領域において、シールカバー１６を示している。シールカバー１６は、軸受ハウジングカバー又は熱シールドとも呼ばれる。
【００１９】
タービン２の流入ハウジング１１は、軸受ハウジング９と、好ましくはクランプジョーとして構成された固定装置１７を通じて接続されている。軸受ハウジング９とタービンの流入ハウジング１１との間の当該接続領域には、シールカバー１５の径方向外側部分がクランプされる。好ましくは、当該接続領域には、ノズルリングも部分でクランプされる。
【００２０】
すでに記載したように、タービンロータ５と圧縮機ロータ７とは、軸受ハウジング９内に取り付けられたシャフト８を介して連結されている。軸受ハウジング９内におけるシャフト８の取り付けには軸受が、つまりタービン２に対向する軸受と、圧縮機３に対向する軸受と、が用いられ、それによって、シャフト８は、その軸方向延在部分に沿って、当該軸受によって、少なくとも２つの軸方向の位置において支持される。図２は、軸受１８の領域におけるターボチャージャの一部を示しており、軸受１８は、シャフト８又は軸受ハウジング９のタービン２又はタービン２のタービンホイール５に対向する面における、軸受ハウジング９内でのシャフト８の取り付けに用いられる。
【００２１】
タービン又はタービンホイール５に対向する当該軸受１８は、軸受輪又は軸受ブシュ１９を含む径方向滑り軸受である。軸受輪又は軸受ブシュ１９とシャフト８との間には、潤滑間隙２０が構成されており、潤滑間隙２０には、軸受ハウジング９内のボア２１を通じて、オイルが供給され得る。
【００２２】
軸受１８の軸受輪又は軸受ブシュ１９には、タービン２又はタービンホイール５に対向する面において、エンドプレート２２が接続されている。軸受１８の軸受輪１９又は軸受ブシュが、軸受ハウジング９内で浮動式に受容されている場合、エンドプレート２２は、軸受輪又は軸受ブシュ１９の軸方向における可動性を制限する。軸受輪又は軸受ブシュ１９が固定されている場合、エンドプレート２２は、軸受輪又は軸受ブシュ１９を軸方向において保持している。
【００２３】
軸受輪１９又は軸受ブシュとシャフト８との間の潤滑間隙２０からは、動作中に、オイルが、タービンホイール５の方向にも流出し得る。特にタービン２に隣接した、軸受ハウジング９内でのシャフト８の取り付け部分に関する油密性を保証するために、本発明によると、一体型に又は１つの部分として構成されたエンドプレート２２には、軸受輪又は軸受ブシュ１９に対向する軸方向面２３において、軸受輪又は軸受ブシュ１９の方向において開放された渦流室２４が構成されている。当該渦流室２４内では、軸受輪又は軸受ブシュ１９の渦流室２４に対向する面取り部２５の領域において潤滑間隙２０から流出したオイルが集められ、渦流室２４内で沈静化される。
【００２４】
渦流室２４は、周方向において一周しており、周方向位置において排油開口部２６を有しており、排油開口部２６を通じて、渦流室２４内に集められ、沈静化されたオイルが、軸受ハウジング９の排油の方向において排出され得る。当該排油開口部２６は、周方向において、５°から９０°の間の開口角度βを有している。
【００２５】
すでに記載したように、渦流室２４は、軸受１８の軸受輪又は軸受ブシュ１９の方向において開放されている。この、軸受輪又は軸受ブシュ１９の方向において開放された渦流室２４は、軸受輪又は軸受ブシュ１９に背向する面において、閉鎖された軸方向壁２７によって、及び径方向外側において、閉鎖された径方向壁２８によって区切られている。渦流室２４を、軸受１８の軸受輪又は軸受ブシュ１９に背向する面において区切っている軸方向壁２７を始点として、軸受輪又は軸受ブシュ１９の方向には、ウェブ２９が延在しており、ウェブ２９は、渦流室２４を、径方向内側においてシャフト８に接して部分的に区切っており、エンドプレート２２の軸受輪又は軸受ブシュ１９に対向する軸方向面２３の手前で、間隔を有して終端している。従って、ウェブ２９は、軸方向長さを有しており、当該軸方向長さは、エンドプレート２２の軸方向厚さ又は幅よりも小さい。
【００２６】
密封間隙３０をシャフト８に向かって画定するウェブ２９は、エンドプレート２２の軸方向厚さ又は軸方向幅の０．１倍から０．７倍の間の軸方向長さを有している。
【００２７】
エンドプレート２２のウェブ２９とシャフト８との間の、密封間隙３０の径方向幅は、軸受１８の軸受輪１９とシャフト８との間における径方向軸受隙間の２倍から２０倍の間である。
【００２８】
軸受１８の潤滑間隙２０から流出するオイルを、軸受輪又は軸受ブシュ１９の方向において開放された構成を有する渦流室２４の領域において最適に集めるために、渦流室２４は特に、軸受輪又は軸受ブシュ１９の、渦流室２４の方向に分岐する面取り部２５の伸長部分が、渦流室２４を軸受輪又は軸受ブシュ１９に背向する面において区切っている、閉鎖された軸方向壁２７と交差するように、その輪郭を形成されている。図３には、この面取り部２５の伸長部分が、破線で示されている。その際、面取り部２５の伸長部分は、特に渦流室２４を径方向外側において区切っている閉鎖された径方向壁２８への移行領域において、閉鎖された軸方向壁２７と交差している。
【００２９】
つまり、本発明が提案するところによると、タービンホイール５と、シャフト８を軸受ハウジング９内でタービン２に対向する面において支持する軸受１８との間に配置されたエンドプレート２２には、軸受１８の軸受輪又は軸受ブシュ１９の方向において開放された渦流室２４が導入されている。軸受１８の軸受輪又は軸受ブシュ１９とシャフト８との間の潤滑間隙２０から流出するオイルは、渦流室２４の領域に到達し、渦流室２４内に集められ、沈静化され、周方向において一周している渦流室２４を通じて、エンドプレート２２の排油開口部２６の方向に誘導される。こうして、集められたオイルが、決められた方法で排出され得る。
【００３０】
渦流室２４は、径方向内側ではウェブ２９によって、径方向外側では径方向壁２８によって、及び、軸受輪又は軸受ブシュ１９に背向する面においては、軸方向壁２７によって区切られている。好ましくは、軸受輪又は軸受ブシュ１９の面取り部２５の伸長部分は、当該軸方向壁２７と交差している。軸受輪又は軸受ブシュ１９と隣接して、渦流室２４は開放されている。
【００３１】
シャフト８を、圧縮機３に対向する面において支持する軸受の領域には、上述したように、エンドプレートが配置されていてよい。
【符号の説明】
【００３２】
１  ターボチャージャ
２  タービン
３  圧縮機
４  タービンハウジング
５  タービンロータ
６  圧縮機ハウジング
７  圧縮機ロータ
８  シャフト
９  軸受ハウジング
１０  消音器
１１  流入ハウジング
１２  流出ハウジング
１３  インサート
１４  ロータブレード
１５  ノズルリング
１６  シールカバー
１７  固定装置
１８  軸受
１９  軸受輪／軸受ブシュ
２０  潤滑間隙
２１  ボア
２２  エンドプレート
２３  軸方向面
２４  渦流室
２５  面取り部
２６  排油開口部
２７  軸方向壁
２８  径方向壁
２９  ウェブ
３０  径方向間隙
【図１】
2020118163.tif 000003
【図２】
2020118163.tif 000004
【図３】
2020118163.tif 000005
【図４】
2020118163.tif 000006
【外国語明細書】
2020118163000001.pdf