(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側の薄板シェル部材（３，２６）と、この内側の薄板シェル部材（３，２６）に対して空隙（５，３２）を介して間隔を空けた外側の薄板シェル部材（２，２７）を有する二重壁式のターボチャージャーハウジング（１，２５）の、カラー部（１７，２９）を有する軸受フランジ（１３，３０）への共通の溶接線（１８）を介しての接続部であって、
軸受フランジ（１３，３０）が、高温の排ガスと反対側の外側面（１６，３１）にカラー部（１７，２９）を備え、内側の薄板シェル部材（３，２６）が外側の端部（９，２８）にカラー部（１２）を有し、このカラー部（１２）によって内側の薄板シェル部材（３，２６）が外側シェル部材（２，２７）を取り囲み、そして両薄板シェル部材（３，２６および２，２７）が一つの共通な溶接線（１８）を介して軸受けフランジ（１３，３０）のカラー部（１７，２９）と接続されており、その際、内側の薄板シェル部材（３，２６）と外側の薄板シェル部材（１３，３０）の間、内側の薄板シェル部材（３，２６）の外側の端部（９，２８）まで、空隙（５，３２）が存在していることを特徴とする接続部。
【請求項２】
ターボチャージャハウジング（１，２５）が、軸受フランジ（１３，３０）を介して、調節可能なタービン形状を有するローター群へと接続可能であることを特徴とする請求項１に記載の二重壁式のターボチャージャーハウジングの接続部。
【請求項３】
空隙（５，３２）が、内側の薄板シェル部材（３，２６）の外側の端部（９，２８）において、１ｍｍの最少幅を有することを特徴とする請求項１または２に記載の二重壁式のターボチャージャーハウジングの接続部。
【請求項４】
内側の薄板シェル部材（３，２６）のカラー部（１２）が、外側の薄板シェル部材（２，２７）とカラー部（１７，２９）の間に挟み込まれていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の二重壁式のターボチャージャーハウジングの接続部。
【請求項５】
内側の薄板シェル部材（３，２６）が、その外側の端部（９）において半径方向外側に向かって起立して形成されており、その際、カラー部（１２）が、略９０度だけ、半径方向（Ｒ）に対して及び軸受フランジ（１３）から遠ざかる方向に向けられて設け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二重壁式のターボチャージャーハウジングの接続部。
【請求項６】
外側の薄板シェル部材（２）が、半径方向に向けられたカラー部（３６）を有し、その際、カラー部（３６）が、内側からカラー部（１２）に当接し、及び、内側の薄板シェル部材（３）のカラー部（１２）を、軸受フランジ（１３）のカラー部（１７）に対して半径方向（Ｒ）にて押圧することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の二重壁式のターボチャージャーハウジングの接続部。
【請求項７】
内側の薄板シェル部材（２６）が、その外側の端部（２８）において、外側に切り返されたカラー部（３７）を備え、その際、切り返されたカラー部（３７）の間に、外側の薄板シェル部材（２７）の端部（３８）が配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の二重壁式のターボチャージャーハウジングの接続部。
【請求項８】
内側の薄板シェル部材（２６）が、外側の薄板シェル部材（２７）の一方の端部（３８）を、半径方向（Ｒ）において、及び／又は、軸方向（Ａ）において少なくとも部分的に覆っ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二重壁式のターボチャージャーの接続部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温の排気ガスを案内する内側の薄板シェル部材と、これに対して間隔を空けて設けられ、比較的低温の外側の薄板シェル部材を有する薄板から成る二重壁式のターボチャージャーハウジングの、周回するカラー部を有するフランジへの、共通の溶接線を介しての接続部であって、請求項１の上位概念に係る特徴に従うものに関する。
【背景技術】
【０００２】
そのような接続部は、特許文献１から公知である。この文献は、特に図５において、薄板からなる羽根車ハウジングを有する二重壁式のターボチャージャーハウジングを開示している。このハウジングは、薄板から成る外側ハウジングによって取り囲まれており、その際、両ハウジングの間には空隙が存在している。この空隙は、断熱作用を及ぼし、熱放射を減少する。外側ハウジングは、一方ではアウトレットパイプに、そして他方では軸受ハウジングへの接続フランジに溶接される。その際、軸受ハウジングの接続フランジは、高温の排気ガスの方の側に、周回するカラー部を有しており、このカラー部が、外側ハウジング及び内側ハウジングに対するストッパーとして又は対向ホルダーとして使用される。正確に記載されてはいないが、内側シェル、外側シェル、およびフランジは一つの共通の溶接線を介して互いに溶接されていることが想像される。ただし溶接線は、あらゆる程度で（ｉｎ  ｖｏｌｌｅｍ  Ｕｍｆａｎｇ）、高温の排気ガスによる負荷にさらされる。というのは、溶接線は少なくとも部分的に羽根車ハウジングの内部に存在するからである。特に羽根車ハウジングは、運転中高い熱負荷にさらされる、つまり８００度よりも高い温度勾配にさらされる。比較的もろい溶接線は、長期運転の間にこれら負荷に耐えられない。そのうえ、羽根車ハウジングにおけるスパッタが、ターボチャージャーを破壊する可能性があり、このことは、極めて入念な羽根車ハウジングの後処理を必要とする。
【０００３】
特許文献２から、内燃機関の排気ガスを案内するための装置が後置である。この装置は、中空構造の端部側に設けられた少なくとも一つのフランジを有し、その際、中空構造は、外側側面と内側側面を有している。内側側面はフランジ側において、外側側面から外へと案内されており、そして外に向かって方向づけされたカール部によって、外側周囲わたって外側側面の端部部分を取り囲んでいる。カール部は、端部部分と共にフランジ内へと差し込まれており、そしてフランジの、中空構造の口部と反対側にこれと材料結合的に接続されている。中空構造の方向において外側側面は、移行部分にて円すい状に細くなっている。移行部分には、外側側面の、直径が細くなっている端部部分が続いており、これは、これが内側側面にその外側周囲において接触するよう、見積もられている。フランジのカラー部内での中空構造の位置決めの後、および特に、カラー部の半径平面ＲＥないでのカール部の正面の方向づけの後、中空構造のフランジへの溶接技術的な確定が行われる。これは、移行部分と端部部分並びにカラー部の半径平面ＲＥの間の移行領域中に、周回する隅肉溶接を外側側面の外側外周に作り上げることによって行われる。その際、カラー部と端部部分の間に囲まれたカール部が材料結合的に固定される。このような構成によって、唯一の作業工程中に、内側側面も外側側面も材料結合的にフランジと接続され、その際、中空構造の口部領域中におけるスパッタ（Ｓｃｈｗｅｉsｓｐｒｉｔｚｅｒ）によって引き起こされる後処理は必要ない。ここで疑問となる二重壁式のターボチャージャーハウジングの接続部は、しかしながら不可能である。というのは内側の高温な排気ガスを案内する薄板シェル部材が、運転中の熱膨張に基づいて外側の比較的低温の薄板シェル部材とくっつき（ｖｅｒｋｌｅｍｍｅｎ）、そしてそれによって引き裂かれる（ａｂｓｃｈｅｒｅｎ）かもしれないからである。
【０００４】
特許文献３は、排気ガスターボチャージャーのタービンハウジングを示す。このタービンハウジングは、軸受フランジと溶接されている外側ハウジングを有している。外側ハウジングは、気密である内方室を有している。外側ハウジングの内部には、羽根車ハウジングが存在する。この羽根車ハウジングは、二つの薄板シェル部材から形成されており、これら薄板シェル部材は、羽根車ハウジングの外側周囲に互いに溶接されている。外側ハウジングもまた二つの薄板シェル部材から成っている。これら薄板シェル部材もまた同様に外側周囲に互いに溶接されている。
【０００５】
外側ハウジングと羽根車ハウジングの、軸受フランジの方を向いた薄板シェル部材は、軸受フランジと接続されている。外側ハウジングの薄板シェル部材は、半径方向において軸受フランジのベースボディに対して突出した一つのウェブと、一つの溶接線を介して溶接されている。羽根車ハウジングの方向においてウェブには一つの溝が前設置されており、この溝に再びカラー部が続いている。このカラー部には、最後に、羽根車ハウジングの薄板シェル部材が正面に、つまり、軸方向で続く。羽根車ハウジングの薄板シェル部材は、軸方向に突出する突出部に半径方向外側に当接する。羽根車ハウジングは、外側ハウジングから間隔を空けて、軸受フランジに固定されている。間隔は最大に選択される。その上、羽根車ハウジングのベースボディとの接触領域は、比較的大きい。これによって熱的にはるかに強い負荷をうける羽根車ハウジングが、相応して大きな熱量をベースボディに伝達する。羽根車ハウジングのベースボディへの固定は、材料結合的にか、形状結合的（ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）にか、又は摩擦結合的（ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）に行われる。ここで、外側ハウジングと内側ハウジングは、しかしながら、互いに別々にフランジと接続される。
【０００６】
特許文献４は、一つの別の接続バリエーションを示す。タービンハウジングは、外側ハウジングを有し、この外側ハウジングは、ハウジングフランジからアウトレットフランジへと延びている。外側ハウジングは、ハウジングフランジとも、アウトレットフランジとも溶接されており、そして一つの気密な内方室を境界づけている。この外側ハウジングの内部には、羽根車ハウジングが存在する。この羽根車ハウジングは、二つの薄板シェル部材から形成されており、これら薄板シェル部材は、羽根車ハウジングの外側周囲に互いに溶接されている。この場合、外側ハウジングのみがハウジングフランジと溶接されている。羽根車ハウジングは、外側ハウジング上に載置されており、そしてこの載置箇所上をスライドすることができる。結果として、しかし、羽根車ハウジングは気密で無い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願第１００  ２２  ０５２  Ａ１号明細書
【特許文献２】独国特許出願第１０２  ２３  ８３８  Ｃ１号明細書
【特許文献３】独国特許出願第１０  ２００９  ０４２  ２６０  Ａ１号明細書
【特許文献４】独国特許出願第１０  ２００８  ０５２  ５５２  Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
よって本発明の課題は、上述した先行技術より出発して、上述した形式の、二重壁式のターボチャージャーハウジングの接続部を、特に溶接線の熱負荷に関してより改善された耐久性が与えられるよう改良することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、請求項１に記載の特徴に従う接続部を有する本発明により解決される。有利な実施バリエーションは、従属請求項のテーマである。
【００１０】
内側の薄板シェル部材と、これに対して空隙を介して間隔を空けた外側の薄板シェル部材を有する二重壁式のターボチャージャーハウジングの、カラー部を有する軸受フランジへの共通の溶接線を介しての接続部は、発明に従い、軸受フランジが、高温の排ガスと反対側の外側面にカラー部を備え、内側の薄板シェル部材が外側の端部にカラー部を有し、これによってこれらが外側シェル部材を取り囲み、そして両薄板シェル部材が一つの共通な溶接線を介して軸受けフランジのカラー部と接続されており、その際、内側の薄板シェル部材と外側の薄板シェル部材の間、内側の薄板シェル部材の外側の端部まで、空隙が存在しているよう形成される。
【００１１】
よって、空隙自体によって熱的な分離が行われるので、時として８００度より高い値を有しうる、ターボチャージャーハウジングの内部領域中を支配している排気ガスは、空隙によって以下のように、つまり熱伝導においてそうであるように、これらが外側のシェルに高い程度で伝達されないよう隔絶される。よって、内側の薄板シェル部材は、外側の薄板シェル部材から空隙によって熱的に隔離される。空隙が内側の薄板シェル部材の外側の端部まで形成されていることによって、およびこれによって内側の薄板シェル部材が、外側の薄板シェル部材によって同様にそこまで分離されていることによって、しかしながら内側の薄板シェル部材から外側の薄板シェル部材への熱伝導が行われる。この熱伝導は、内側の薄板シェル部材の外側の薄板シェル部材の端部による覆いの、発明に従う構成によって、内側の薄板シェル部材が、外側の薄板シェル部材に対して相対的に異なって熱膨張を行い得る又はゆがみ得、しかしその際、共通の溶接線に対してネガティブに作用しないよう保証又は相殺される（ｋｏｍｐｅｎｓｉｅｒｔ）。
【００１２】
その際有利には、内側の薄板シェル部材の端部は、従って内側の薄板シェル部材のカラー部は、外側の薄板シェル部材と軸受フランジのカラー部の間に挟み込まれており、特に各中間ばめによってこれが行われている。その際、内側の薄板シェル部材のカラー部は、中間ばめによって軸受フランジのカラー部内に挟み込まれていることが可能であり、およびここでもまた内側の薄板シェル部材のカラー部は、外側の薄板シェル部材のカラー部を介して同様に中間ばめによって軸受フランジのカラー部内へと挿入されていることが可能である。
【００１３】
特に有利な実施バリエーションでは、内側の薄板シェル部材のカラー部は、外側の薄板シェル部材のカラー部を覆っている。本発明の枠内で覆うというのは、内側の薄板シェル部材が、外側の薄板シェル部材の端部、従ってカラー部と半径方向外側に向かってオーバーラップし（ｕｅｂｅｒｇｒｅｉｆｔ）、そしてその後軸方向へと続くので、外側の薄板シェル部材のフランジが取り囲まれるということを意味する。特に、この構成によって第一に可能であるのは、空隙、したがって熱分離または熱隔離が外側の端部まで行われるということであり、しかし他方、内側の薄板シェル部材が外側の薄板シェル部材に依存せず、熱応力によって膨張することが可能であり、その際、共通のシェル接続部と溶接線がその耐久性においてネガティブな影響を及ぼされない。これによって、均質な応力分布が実現され、これは良好な応力分布に通ずる。
【００１４】
以下に本発明を図面に基づきより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】発明に従う二重壁式のターボチャージャーハウジングの断面図
【図２】発明に従う二重壁式のターボチャージャーハウジングと、軸受フランジ及び他の部材の断面図
【図３】発明に従う別のターボチャージャーハウジングの断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、発明に従う二重壁式のターボチャージャーハウジング１の断面図を開示する。ここでは、外側の薄板シェル部材２と内側の薄板シェル部材３のみが示されている。内側の薄板シェル部材３は、ガス経路４を形成しており、この内部を運転中に高温の排気ガスが流れる。外側の薄板シェル部材２は、内側の薄板シェル部材３から空隙５により間隔を空けて設けられている。内側の薄板シェル部材３の中央の開口部６内には、図示されていないアウトレットパイプが挿入される。内側の薄板シェル部材３は、中央の開口部６において二つの略直角７，８によって切り返されている。その外側の端部９においては、内側の薄板シェル部材３が同様に二つの略直角１０，１１によって全体として略１８０度切り返され、このようにして一つのカラー部１２を形成し、このカラー部に対して外側の薄板シェル部材２が支持されている。空隙５は、内側の薄板シェル部材３の外側の端部９にまで及んでいるので、ガス経路４内の高温の排気ガスを案内する内側の薄板シェル部材３は、ガス経路４全体にわたって外側の薄板シェル部材２に対して空隙５により間隔を空けて設けられている。
【００１７】
更に図１には、外側の薄板シェル部材２のカラー部３６が表されている。その際、カラー部３６は、半径方向Ｒに向けられて外側の薄板シェル部材２に対して突出して形成されている。その際カラー部３６は、形状結合的に薄板シェル部材３のカラー部１２により取り囲まれているので、カラー部３６は半径方向Ｒにおいて内側の薄板シェル部材３のカラー部１２に当接している。特に、本発明の枠内においてカラー部３６とカラー部１２の間に中間ばめが形成される。特に有利には、カラー部３６は、カラー部１２を図２に表されるように押圧しており、これは軸受フランジ１３のカラー部１７の下で行われる。
【００１８】
図２には、ターボチャージャーハウジング１が軸受フランジ１３と関連して表されている。内側の薄板シェル部材３の外側の端部９は、軸受フランジ１３に載置されている。軸受フランジ１３のターボチャージャーハウジング１と反対の側では、軸受フランジ１３の中央の開口部１４内に、図示されていないコアアッセンブリー（Ｒｕｍｐｆｇｒｕｐｐｅ）が挿入されている。これは、軸受フランジ１３に対して図示されていないシール部によりシールされている。コアアッセンブリーは、同様に図しされていないローター群を担持している。よって、軸受フランジ１３は、その内側面１５を高温の排気ガスにさらされる。発明に従い、軸受フランジ１３の、高温の排気ガスと反対の側の外側面１６には、周回するカラー部１７が形成されている。このカラー部１７に対して、ターボチャージャーハウジング１の内側および外側の薄板シェル部材２，３が支持されている。内側の薄板シェル部材３のカラー部１２、外側の薄板シェル部材２および軸受フランジ１３のカラー部１７は、周回する一つの溶接線１８により互いに接続されている。本発明に従う構成の意味および目的は、溶接線１８及びシェル接続部を負荷開放することである。内側の薄板シェル部材３は、外側の端部９において膨張作用を果たすことができ、その際、応力は溶接線１８にもたらされない。システムの耐久性は向上する。三つ全ての図において、ターボチャージャーハウジング１，２５は、調節可能なタービン形状を有するターボチャージャーの為のものである。他の方法ではほとんど守ることができない公差に基づき、ローター群は、直接コアアッセンブリー上に存在し、そしてガス経路４は、コアアッセンブリーとそのシール部によってシールされる。薄板シェル部材３の中央の開口部６内には、および、外側の薄板シェル部材２の開口部１９内にはアウトレットパイプ２０が挿入される。このアウトレットパイプは、内側の薄板シェル部材３の内側の切り返し部２１に対して支持されており、この内側の切り返し部２１と溶接によって堅固に接続されている。外側の薄板シェル部材２の中央の開口部１９には、カラー部２２が形成されている。このカラー部には、アウトレットパイプ２０が支持されている。カラー部２２とアウトレットパイプ２０は、横フランジ（Ｓｃｈｕｓｓｆｌａｎｓｃｈ）２４の中央の開口部２３内に挿入されている。少なくともカラー部２２と横フランジ２４は、溶接によって互いに接続されている。アウトレットパイプ２０は、カラー部２２及び横フランジ２４とも堅固に接続されているか、又は代替として、スライド式シートが堅固な接続なしに形成され、ターボチャージャーハウジング１に発生する応力を減少させる。
【００１９】
図３は、代替のターボチャージャーハウジング２５を示す。内側の薄板シェル部材２６が、その外側の端部２８でもって外側の薄板シェル部材２７を取り囲んでいる。両方の薄板シェル部材２６，２７は、軸受フランジ３０の周回するカラー部２９に支持されており、このカラー部が、高温の排気ガスと反対の方をむいた軸受フランジ３０の外側面３１に形成されている。両方の薄板シェル部材２６，２７の間には、空隙３２が存在し、この空隙は、内側の薄板シェル部材２６の外側の端部２８まで延びている。このターボチャージャーハウジング２５において、内側の薄板シェル部材２６と外側の薄板シェル部材２７の間の間隔は明らかにより小さく、つまり空隙３２は、ターボチャージャーハウジング１の図１および２に従うバリエーションにおけるものよりも小さい。それにもかかわらず、この比較的小さな空隙３２が、外側の薄板シェル部材２７の明らかに少ない熱負荷に通じ、そして軸受フランジ３０のカラー部２９、外側の薄板シェル部材２７及び内側の薄板シェル部材２６を互いに接続する溶接線及びシェル接続部における応力を防止する。発生する負荷を明らかに減少するのに、最少の間隔１ｍｍがすでに十分である。ところで、アウトレットパイプ３３は、ベローズ３４を介して外側の薄板シェル部材２７及び横フランジ３５とつながれている。ベローズは、高温の内側の薄板シェル部材２６と比較的低温の外側システムの間の膨張を相殺するという作用を施す。
【００２０】
更に、外側の薄板シェル部材２７の外側の端部３８が、内側の薄板シェル部材２６の切り返されたカラー部３７によって取り囲まれているのが表されている。取り囲むとは、本発明の枠内では、覆うということでもあると理解される。外側の薄板シェル部材２７の端部３８は、従って内側の薄板シェル部材２６の切り返されたカラー部３７によって半径方向Ｒでも軸方向Ａでも取り囲まれている。図３の右側には、溶接線３９が表されている。この溶接線によって、再び端部３８及び切り返されたカラー部３７が軸受フランジ３０のカラー部２９と連結される。特に、これら実施形は有利である。というのは、空隙３２が外側の空隙端部４０に至るまで形成されており、したがって外側の薄板シェル部材２７、特に外側の薄板シェル部材２７の端部３８が完全に内方室から熱的に分離されているからである。切り返されたカラー部３７と端部３８の間の覆い又は切り返されたカラー部によって、内側の薄板シェル部材２６が図３の図平面上で上に向かって、及び内方室Ｉに関して半径方向Ｒの外側又は内側に向かって膨張し、その際溶接線３９に対して不利に作用するということが無い。本発明の枠内において、代替として端部３８は、切り返されたカラー部３７の外側の端部が、軸受フランジ３０のカラー部２９に半径方向において押圧される又は押さえつけられるよう、中間ばめを有して形成されることが可能である。
【符号の説明】
【００２１】
１  −  ターボチャージャーハウジング
２  −  外側の薄板シェル部材
３  −  内側の薄板シェル部材
４  −  ガス経路
５  −  空隙
６  −  部材３の中央の開口部
７  −  直角
８  −  直角
９  −  部材３の外側の端部
１０  −  直角
１１  −  直角
１２  −  カラー部
１３  −  軸受フランジ
１４  −  部材１３の中央の開口部
１５  −  部材１３の内側面
１６  −  部材１３の外側面
１７  −  部材１３のカラー部
１８  −  溶接線
１９  −  部材２の中央の開口部
２０  −  アウトレットパイプ
２１  −  部材３の内側の切り返し部
２２  −  部材２のカラー部
２３  −  部材２４の中央の開口部
２４  −  横フランジ（Ｓｃｈｕｓｓｆｌａｎｓｃｈ）
２５  −  ターボチャージャーハウジング
２６  −  内側の薄板シェル部材
２７  −  外側の薄板シェル部材
２８  −  部材２６の外側の端部
２９  −  部材３０のカラー部
３０  −  軸受フランジ
３１  −  部材３０の外側面
３２  −  空隙
３３  −  アウトレットパイプ
３４  −  ベローズ
３５  −  横フランジ
３６  −  部材２に対するカラー部
３７  −  部材３に対する切り返されたカラー部
３８  −  ２に対する端部
３９  −  溶接線
４０  −  外側の空隙
Ｒ  −  半径方向
Ａ  −  軸方向
Ｉ  −  内方室
【図１】
0005630882.tif 000002
【図２】
0005630882.tif 000003
【図３】
0005630882.tif 000004