(57)【要約】【課題】新しいタイプのターボチャージャー、ターボチャージャーのアセンブリを製造する方法を提供する。【解決手段】第１の媒体を膨張させるためのタービンを有し、第１の媒体の膨張中にタービンで抽出されたエネルギーを利用して第２の媒体を圧縮するための圧縮機を有するターボチャージャーであって、タービンハウジング（４１）および圧縮機ハウジング（３１、６１、  ７１）は、それらの間に配置された軸受ハウジング（２５）にそれぞれ接続され、タービンハウジング（４１）および／または圧縮機ハウジング（３１、６１、７１）および／または軸受ハウジング（２５）は、ステータ側アセンブリを形成し、かつ／または潤滑および／または熱伝導および／または封止に役立つステータ側アセンブリ（１０、２０、５０）を収容する。潤滑および／または熱伝導および／または封止に役立つそれぞれのステータ側アセンブリ（１０、２０、３１、４１、５０、６１、７１）は、生成的製造方法によって製造される。【選択図】図１
2020090956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボチャージャーであって、
第１の媒体を膨張させるタービンと、
前記第１の媒体の膨張中に前記タービンで抽出されたエネルギーを利用して第２の媒体を圧縮する圧縮機と、
を備え、
前記タービンのタービンハウジング（４１）、および前記圧縮機の圧縮機ハウジング（３１，６１，７１）はそれぞれ、前記タービンハウジングおよび前記圧縮機ハウジングの間に配置された軸受ハウジング（２５）に接続され、
前記タービンハウジング（４１）および／または前記圧縮機ハウジング（３１，６１，７１）および／または前記軸受ハウジング（２５）は、ステータ側アセンブリを形成し、かつ／または潤滑および／または熱伝導および／または封止に役立つステータ側アセンブリ（１０，２０，５０）を収容する、ターボチャージャーにおいて、
潤滑および／または熱伝導および／または封止に役立つそれぞれのステータ側アセンブリ（１０，２０，３１，４１，５０，６１，７１）は、生成的製造方法によって製造されることを特徴とする、ターボチャージャー。
【請求項２】
潤滑および／または熱伝導および／または封止に役立つ前記それぞれのステータ側アセンブリ（１０，２０，３１，４１，５０，６１，７１）が３Ｄ印刷によって製造され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ー。
【請求項３】
前記それぞれのステータ側アセンブリ（１０，５０）がオイル伝導通路（１３，５１）を有する軸受本体であることを特徴とする、請求項１または２に記載のターボチャージャー。
【請求項４】
前記それぞれのステータ側アセンブリ（２０）がシール空気をシャフト封止の方向に導くためのシール空気通路（２１）を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載のターボチャージャー。
【請求項５】
前記それぞれのステータ側アセンブリ（３１，４１，６１，７１）が前記前記タービンのタービンインペラ（４０）または前記圧縮機の圧縮機インペラ（３３，６０，７０）の熱伝導のための中空空間を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載のターボチャージャー。
【請求項６】
潤滑および／または熱伝導および／または封止に役立つターボチャージャーのステータ側アセンブリ（１０，２０，３１，４１，５０，６１，７１）を製造する方法であって、前記ステータ側アセンブリ（１０，２０，３１，４１，５０，６１，７１）が生成的製造方法によって製造されることを特徴とする方法。
【請求項７】
前記ステータ側アセンブリ（１０，２０，３１，４１，５０，６１，７１）が３Ｄ印刷によって製造されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
潤滑および／または熱伝導および／または封止に役立つターボチャージャーのステータ側アセンブリ（１０，２０，３１，４１，５０，６１，７１）として、生成的製造方法、特に３Ｄ印刷によって製造されたアセンブリの使用。
【請求項９】
潤滑および／または熱伝導および／または封止に役立つターボチャージャーのステータ側アセンブリを製造するための生成的製造方法、特に３Ｄ印刷の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボチャージャーに関する。さらに、本発明は、ターボチャージャーのアセンブリを製造する方法、ならびにアセンブリおよび方法の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャーの基本的な構造は、当業者に知られている。ターボチャージャーは、第１の媒体が膨張するタービンを備える。さらに、ターボチャージャーは、第２の媒体が圧縮される、つまり、第１の媒体の膨張中にタービンで抽出されたエネルギーを利用する圧縮機を備える。ターボチャージャーのタービンは、タービンハウジングとタービンローターを備える。ターボチャージャーの圧縮機は、圧縮機ハウジングと圧縮機ローターを備える。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に、他方では圧縮機ハウジングに接続されている。軸受ハウジングには、タービンローターを圧縮機ローターに連結するシャフトが取り付けられている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ターボチャージャーのステータ側アセンブリは、これまで鋳造部品として具体化されてきた。特に、潤滑および／または熱伝導および／または封止に役立つ構造をそのような構成要素に導入する場合、構造は、鋳造により製造されたブランクに機械的に加工するか、ブランク内の適切なコアにより鋳造中に導入する必要がある。これにより、導入される構造物は、製造可能性に関して厳しい制限を受ける。
【０００４】
これらのことから、本発明は、新しいタイプのターボチャージャー、ターボチャージャーのアセンブリを製造する方法、およびアセンブリおよび方法の適切な使用という目的に基づくものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、請求項１に記載のターボチャージャーによって解決される。本発明によれば、潤滑および／または熱伝導および／または封止に役立つそれぞれのステータ側アセンブリは、好ましくは３Ｄ印刷による生成的製造方法によって製造される。本発明により、潤滑および／または熱伝導および／または封止に役立つターボチャージャーのステータ側アセンブリを、好ましくは３Ｄ印刷による生成的製造方法によって初めて製造することが提案される。これにより、鋳造中に通常製造されていた構成要素の製造方法に関連する幾何学的制限は適用されなくなった。ターボチャージャーのステータ側アセンブリを生成するための生成的製造方法を使用することにより、特に潤滑および／または熱伝導および／または封止に適した多孔性またはハニカム構造を備えた媒体通路、特定の支持構造および／または中空スペースを製造することができる。
【０００６】
ターボチャージャーのステータ側アセンブリの製造方法は、請求項６に定義される。生成的製造方法によって製造されたアセンブリの使用は、請求項８で定義され、生成的製造方法のアセンブリを製造するための使用は、請求項９で定義される。
【０００７】
本発明の好ましいさらなる発展形は、従属請求項および以下の説明から得られる。本発明の例示的な実施形態は、図面によって限定されることなく、図面により詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ターボチャージャーの第１のステータ側アセンブリの概略断面図である。
【図２】ターボチャージャーの第２のステータ側アセンブリの概略断面図である。
【図３】ターボチャージャーの第３のステータ側アセンブリの概略断面図である。
【図４】ターボチャージャーの第４のステータ側アセンブリの概略断面図である。
【図５】ターボチャージャーの第５のステータ側アセンブリの概略断面図である。
【図６】ターボチャージャーの第６のステータ側アセンブリの概略断面図である。
【図７】ターボチャージャーのさらなるステータ側アセンブリの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ターボチャージャーの基本的な構造は、当業者に知られている。したがって、ターボチャージャーは、第１の媒体を膨張させるためのタービンと、第１の媒体の膨張中にタービンで抽出されたエネルギーを利用して第２の媒体を圧縮するための圧縮機を備える。タービンで膨張させる第１の媒体は、排気ガスであり、圧縮機で圧縮する第２の媒体は内燃機関の給気である。
【００１０】
タービンは、タービンステータとタービンローターを備える。タービンステータには、タービンの他のステータ側アセンブリを収容できるタービンハウジングが含まれる。圧縮機は、圧縮機ステータおよび圧縮機ローターを備える。圧縮機ステータには、圧縮機の他のステータ側アセンブリを収容できる圧縮機ハウジングが含まれる。
【００１１】
タービンインペラとも呼ばれるタービンローターは、シャフトによって圧縮機インペラとも呼ばれる圧縮機ローターに接続され、シャフトは、ターボチャージャーのさらなるステータ側の構成要素、すなわち  軸受ハウジングに取り付けられる。軸受ハウジングは、タービンハウジングと圧縮機ハウジングの間に配置され、タービンハウジングと圧縮機ハウジングの両方に接続されている。
【００１２】
熱伝導および／または潤滑および／または封止のために、ターボチャージャーは、ステータ側アセンブリを備える。潤滑および／または熱伝導および／または封止に役立つこのようなステータ側アセンブリは、タービンハウジングおよび／または圧縮機ハウジングおよび／または軸受ハウジングの一体部品であるか、または別のアセンブリとしてタービンハウジングまたは圧縮機ハウジングまたは軸受ハウジングに収容される。このようなステータ側アセンブリには、例えば、軸受本体、軸受ブッシュ、空気伝導封止用のアセンブリなどが含まれる。
【００１３】
本発明によれば、潤滑および／または熱伝導および／または封止に役立つそれぞれのステータ側アセンブリは、生成的製造方法、特に３Ｄ印刷によって製造されることが提案される。
【００１４】
したがって、本発明では、潤滑および／または熱伝導および／または封止に役立つ少なくとも１つのステータ側アセンブリを有するターボチャージャーが提案され、これはターボチャージャーのタービンハウジングおよび／または圧縮機ハウジングおよび／または軸受ハウジングの一体部品であるか、またはタービンハウジングおよび／または圧縮機ハウジングおよび／または軸受ハウジングに収容される別のアセンブリとして形成される。このステータ側アセンブリは、生成的製造方法、好ましくは３Ｄ印刷によって製造される。
【００１５】
さらに、本発明は、生成的製造方法、特に３Ｄ印刷による潤滑および／または熱伝導および／または封止に役立つターボチャージャーのステータ側アセンブリを製造する方法を提案する。
【００１６】
さらに、本発明は、生成的製造方法、特に、３Ｄ印刷によって製造される、潤滑および／または熱伝導および／または封止に役立つターボチャージャーのステータ側アセンブリとしてのアセンブリを提案する。
【００１７】
最後に、潤滑および／または熱伝導および／または封止に役立つターボチャージャーのステータ側アセンブリを製造するための生成的製造方法、特に３Ｄ印刷を使用することが提案される。
【００１８】
図１は、アセンブリ１０が軸受本体である場合の、本発明によるターボチャージャーのアセンブリ１０の概略断面図を示している。この軸受本体１０は、ターボチャージャーの軸受ハウジングに好ましくは収容される。
【００１９】
図１に示される軸受本体１０は、ターボチャージャーの軸受ハウジングによって収容される別個のアセンブリとして好ましくは形成され、示される例示的な実施形態では、一方でターボチャージャーのシャフトを取り付けるためのラジアル軸受１１および他方でアキシャル軸受１２を支持する。生成的製造方法によって製造された軸受本体１０には、オイル通路１３およびオイル貯蔵空間１４が導入され、潤滑および必要に応じて図示しないシャフトの冷却に役立つ媒体を導くのに役立つ。このような軸受本体１０は、３Ｄ印刷により特に有利に製造することができる。
【００２０】
図２は、ターボチャージャーのさらなるステータ側構成要素２０を通る２つの断面を示し、この構成要素２０は、シール空気通路２１が導入されるアセンブリである。シール空気通路２１は、軸方向および円周方向の両方で互いに対してオフセットされており、ステータ側アセンブリ２０のシール空気通路２１により、シール空気は、シャフト２３のシャフト封止２２の方向に向けられる。このシャフト２３は、タービンインペラ２４に接続されている。このような構成要素２０は、圧縮機の領域での空気の封止にも利用できる。構成要素２０は、好ましくは軸受ハウジングに収容されるか、または、軸受ハウジング２５の一体部品とすることができる。
【００２１】
図３は、圧縮機インペラ３０と、圧縮機ハウジングの一体部分である圧縮機インペラ３０に隣接するステータ側アセンブリ３１の領域におけるターボチャージャーからの抜粋を示す。アセンブリ３１には、中空構造、すなわち中空空間３２が導入されており、これは、特に圧縮機ローター３０を冷却するために中空空間３２を通り冷却媒体を導くための媒体伝導に役立つ。ここでは、空気またはオイルを中空空間３２に通すことができる。ここで、中空空間３２は、周囲への接続孔なしで、または周囲への接続孔を有して具体化することができる。
【００２２】
図４は、タービンの領域、すなわち、タービンインペラ４０および隣接するタービンハウジング４１の領域における、本発明によるターボチャージャーからの抜粋を示す。ステータ側のタービンハウジング４１には、タービンローター４０を冷却するための冷却に役立つ中空空間４２が導入される。図３の例示的な実施形態と同様に、この中空空間４２は、媒体の伝導、特にタービンローター４０を冷却するための空気またはオイルを導くのに役立つ。ここで、中空空間４２は、接続孔を有して、または周辺への接続穴なしで再び具体化することができる。
【００２３】
図５は、ターボチャージャーのさらなるステータ側構成要素５０の概略断面図を示し、構成要素５０は、軸受ブッシュである。この軸受ブッシュ５０には、特に、取り付けられるシャフトの走行面の方向にオイルを導くための媒体導通通路５１が導入されている。したがって、構成要素５０は、ターボチャージャーのシャフトの取り付けと潤滑、および必要に応じて冷却に役立ち、構成要素５０自体は、ステータ側アセンブリである。軸受ブッシュは、ターボチャージャーの軸受ハウジングに好ましくは収容される。
【００２４】
本発明によるターボチャージャーからのさらなる抜粋が図６に示されており、すなわち図３と同様に、再び圧縮機ハウジング６１と組み合わされた圧縮機インペラ６０からの抜粋が示されている。圧縮機ハウジング６１には、中空空間６２、つまり特定の多孔度６３を有する中空空間６２が再び導入される。通路６４を介して、この中空空間６２には、圧縮機インペラ６０を冷却するための、例えば冷却剤を供給することができる。
【００２５】
図７は、圧縮機インペラ７０および圧縮機ハウジング７１の領域における本発明によるターボチャージャーからのさらなる抜粋を示している。圧縮機ハウジング７１は、ステータ側アセンブリである。図７では、このステータ側アセンブリに、断熱効果を提供するために、圧縮機インペラ７０を冷却するための冷却剤通路７２と、例えばハニカム構造７４を有する中空空間７３の２つの定義された構造が導入されている。ハニカム構造７４は、ガスまたは断熱材で満たされている。
【００２６】
冷却および断熱材は、両方とも熱伝導に役立つ。つまり、冷却対象の部品から放出された熱の冷却と、熱入力から構成要素をシールドするための断熱である。
【００２７】
本発明は、付加製造方法、好ましくは３Ｄ印刷によって、潤滑および／または熱伝導および／または封止に役立つターボチャージャーのステータ側構成要素を製造することを提案する。
【００２８】
この構成要素はターボチャージャーの圧縮機ハウジングまたはタービンハウジングまたは軸受ハウジングとは別個の構成要素として、または一体部品として実施することができる。
【００２９】
鋳造中に導入する場合のような幾何学的な制限なしに、例えば媒体伝導構造および／または支持構造などのような構造を構成要素に導入することができる。これにより、最適な潤滑および／または冷却および／または封止を確保するために、複雑な幾何学的構造を介して冷却および／または潤滑および／または封止のための媒体を導くことが可能である。
【００３０】
本発明に関連するアセンブリは、金属アセンブリであり、そのような金属アセンブリの印刷のために、金属粉末が提供され、構成要素を製造するために３Ｄ印刷によって、互いの上に適用されるか、または層状に互いの上に溶融される。
【符号の説明】
【００３１】
１０  アセンブリ／軸受本体
１１  ラジアル軸受
１２  アキシャル軸受
１３  オイル通路
１４  オイル貯蔵空間
２０  アセンブリ
２１  シール空気通路
２２  シャフト封止
２３  シャフト
２４  インペラ
２５  軸受ハウジング
３０  圧縮機インペラ
３１  アセンブリ／圧縮機ハウジング
３２  中空空間
４０  タービンインペラ
４１  アセンブリ／タービンハウジング
４２  中空空間
５０  アセンブリ／軸受ブッシュ
５１  オイル通路
６０  圧縮機インペラ
６１  アセンブリ／圧縮機ハウジング
６２  中空空間
６３  多孔度
６４  通路
７０  圧縮機インペラ
７１  アセンブリ／圧縮機ハウジング
７２  冷却通路
７３  中空空間
７４  ハニカム構造
【図１】
2020090956.tif 000003
【図２】
2020090956.tif 000004
【図３】
2020090956.tif 000005
【図４】
2020090956.tif 000006
【図５】
2020090956.tif 000007
【図６】
2020090956.tif 000008
【図７】
2020090956.tif 000009
【外国語明細書】
2020090956000001.pdf