(57)【要約】【課題】新規なタイプのターボチャージャーを提供する。【解決手段】ターボチャージャーであって、排気を膨張させるための、羽根付きタービンローター（１９）およびタービンハウジング（１８）を備えたタービン（１１）を備え、かつ、給気を圧縮するための、羽根付きコンプレッサーローター（２０）およびコンプレッサーハウジング（１７）を備えたコンプレッサー（１２）を備え、コンプレッサーローター（２０）はタービンローター（１９）を起動させることで駆動することができ、このためにコンプレッサーローター（２０）は軸方向ベアリング（２５）を備えたシャフト（２１）を介してタービンローター（１９）に連結されており、軸方向ベアリング（２５）は軸方向ベアリングディスク（２７）を備え、この軸方向ベアリングディスクは繊維複合材料から形成されているターボチャージャー。【選択図】図１
2014156859.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、排気を膨張させるための、羽根付きタービンローター（１９）およびタービンハウジング（１８）を備えたタービン（１１）を備え、かつ、給気を圧縮するための、羽根付きコンプレッサーローター（２０）およびコンプレッサーハウジング（１７）を備えたコンプレッサー（１２）を備え、前記コンプレッサーローター（２０）は、前記タービンローター（１９）を起動させることで駆動することができ、このために、前記コンプレッサーローター（２０）は、軸方向ベアリング（２５）を備えたシャフト（２１）を介して、前記タービンローター（１９）に連結されており、前記軸方向ベアリング（２５）は軸方向ベアリングディスク（２７）を備え、前記軸方向ベアリングディスク（２７）は繊維複合材料から形成されていることを特徴とするターボチャージャー。
【請求項２】
前記軸方向ベアリングディスク（２７）は炭素繊維を用いて強化されたセラミック材料から形成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】
前記軸方向ベアリングディスク（２７）は炭素繊維を用いて強化された炭化ケイ素材料から形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のターボチャージャー。
【請求項４】
オイル案内溝（２９）が前記軸方向ベアリングディスク（２７）に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のターボチャージャー。
【請求項５】
ターボチャージャー用の軸方向ベアリングディスクであって、前記軸方向ベアリングディスクが繊維複合材料から形成されたことを特徴とする軸方向ベアリングディスク。
【請求項６】
前記軸方向ベアリングディスクは炭素繊維を用いて強化されたセラミック材料から形成されることを特徴とする請求項５に記載の軸方向ベアリングディスク。
【請求項７】
前記軸方向ベアリングディスクは炭素繊維を用いて強化された炭化ケイ素材料から形成されることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の軸方向ベアリングディスク。
【請求項８】
オイル案内溝（２９）が前記軸方向ベアリングディスクに設けられていることを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載の軸方向ベアリングディスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１のプレアンブルに記載のターボチャージャーに関する。本発明はさらに、ターボチャージャー用の軸方向ベアリングディスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャーの基本構造は全く公知である。すなわち、ターボチャージャーは排気を膨張させるためのタービンと、給気を圧縮するためのコンプレッサーとを備える。ターボチャージャーのタービンは、羽根付きタービンローターと、タービンハウジングとを備える。コンプレッサーは、羽根付きコンプレッサーローターと、コンプレッサーハウジングとを備える。タービンのタービンローターを起動させることでコンプレッサーのコンプレッサーローターを駆動することができ、そして、このために、コンプレッサーのコンプレッサーローターは、軸方向ベアリングを備えたシャフトを介して、タービンローターに連結されている。軸方向ベアリングは軸方向ベアリングディスクを備えるが、これは、従来技術によれば、青銅あるいはその他の金属材料から製造されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記に鑑みて、本発明の目的は、新規なタイプのターボチャージャーおよび新規なタイプのターボチャージャー用の軸方向ベアリングディスクを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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、軸方向ベアリングディスクは繊維複合材料から形成される。本発明に基づくターボチャージャーの場合、軸方向ベアリングディスクは繊維複合材料から形成される。これによって、軸方向ベアリングの軸方向ベアリングディスクの寿命を向上させることができる。ターボチャージャーのメンテナンス間隔を延長することができる。
【０００５】
本発明の有利なさらなる展開によれば、軸方向ベアリングディスクは炭素繊維を用いて強化されたセラミック材料から形成される。好ましくは、軸方向ベアリングディスクは炭素繊維を用いて強化された炭化ケイ素材料から形成される。軸方向ベアリングディスクのためのこうした材料の使用は、それらが特に耐摩耗性に優れるために、特に好ましい。
【０００６】
本発明のさらに有利なさらなる展開によれば、オイル案内溝が軸方向ベアリングディスクに設けられる。このオイル案内溝によって、冷却オイルおよび／または潤滑オイルは、軸方向ベアリングの領域内で、簡単かつ確実に案内できる。
【０００７】
本発明に基づくターボチャージャー用の軸方向ベアリングディスクは請求項５において規定される。
【０００８】
本発明の好ましい、さらなる展開は、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について、それに限定されることなく、図面を用いて、さらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ターボチャージャーの破断斜視図である。
【図２】図１のターボチャージャーを構成要素を分解状態で示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、内燃エンジンのターボチャージャー、特に船舶用ディーゼルエンジンのターボチャージャーに関する。
【００１１】
図１はターボチャージャー１０の構成を示しているが、ここで、ターボチャージャー１０は、排気を膨張させるためのタービン１１と、給気を圧縮するためのコンプレッサー１２とを備える。
【００１２】
膨張させられる排気は、排気インレット１３を経て、タービン１１に供給できる。膨張させられた排気は、排気アウトレット１４を経て、タービン１１から放出することができる。
【００１３】
圧縮される給気は、空気インレットを経て、コンプレッサー１２に供給できる。圧縮された給気は、給気アウトレット１６を経て、コンプレッサー１２から放出することができる。
【００１４】
空気インレット１５および給気アウトレット１６は、コンプレッサー１２のステータ側コンプレッサーハウジング１７によって提供されている。
【００１５】
排気インレット１３および排気アウトレット１４は、タービン１１のステータ側タービンハウジング１８によって提供されている。
【００１６】
ステータ側タービンハウジング１８に加えて、タービン１１は羽根付きタービンローター１９を備える。タービンローター１９はタービンハウジング１８内に回転可能に設けられる。
【００１７】
ステータ側コンプレッサーハウジング１７に加えて、コンプレッサー１２は羽根付きコンプレッサーローター２０を備え、これはコンプレッサーハウジング１７内に回転可能に設けられる。
【００１８】
タービンローター１９を起動させることで、コンプレッサー２０を駆動することができ、ここで、タービンローター１９およびコンプレッサーローター２０は、タービンローター１９を起動させることでコンプレッサーローター２０を駆動するために、シャフト２１を介して連結される。シャフト２１をマウントするために、コンプレッサー側ベアリングブッシュ２２およびタービン側ベアリングブッシュ２３が存在し、これらはベアリングハウジング２４内に収容される。
【００１９】
シャフト２１のためのマウント（これは、コンプレッサーローター２０に対してタービンローター１９を結合する）は軸方向ベアリング２５を備える。軸方向ベアリング２５はスラストベアリング２６と相互作用するが、ここで、軸方向ベアリング２５とスラストベアリング２６との間には、一方では軸方向ベアリングディスク２７が、そして他方ではサポートリング２８が配置されている。
【００２０】
本発明に関する軸方向ベアリングディスク２７は繊維複合材料から形成される。特に、軸方向ベアリングディスク２７は、炭素繊維を用いて強化されたセラミック材料から、特に好ましくは、炭素繊維を用いて強化された炭化ケイ素から形成される。
【００２１】
炭素繊維を用いて強化された、そうした炭化ケイ素材料は高い耐摩耗性を有し、そして、好ましいことに、軸方向ベアリングディスク２７を形成するために特に適している。
【００２２】
好ましくは、以下の特性を有する炭素繊維強化炭化ケイ素材料が使用される。
比重：１．８〜２．８ｇ/ｃｍ３；
破断伸び：０．０５〜０．８％；
１３５０℃までの高温耐性；
熱膨張率：１．５〜３．８×１０−６/Ｋ；
熱衝撃抵抗係数：４６〜８３ｋＷ/ｍ；
比熱：０．６〜１．７Ｊ/ｇ・Ｋ；
熱伝導率：２０〜１２５Ｗ/ｍ・Ｋ）
【００２３】
本発明の有利なさらなる展開によれば、オイル案内溝２９が、炭素繊維強化炭化ケイ素材料の軸方向ベアリングディスク２７に設けられる。このオイル案内溝２９によって、軸方向ベアリングには、規定されかつ目標とされた方式で、潤滑および／または冷却用のオイルを供給することができる。
【００２４】
図２によれば、これらのオイル案内溝２９は軸方向ベアリングディスク２７の半径方向に延在しており、ここで、オイル案内溝２９は軸方向ベアリングディスク２７の周囲にわたって均等に分布した状態で配置されている。
【００２５】
図２において、全部で１０本のオイル案内溝が軸方向ベアリングディスク２７の周囲にわたって均等に分布した状態で配置されている。だが、これは、オイル案内溝２９の例示的な数である。６あるいは８本のオイル案内溝を軸方向ベアリングディスク２７の周囲にわたって均等に分布した状態で配置することができる。
【符号の説明】
【００２６】
１０  ターボチャージャー
１１  タービン
１２  コンプレッサー
１３  排気インレット
１４  排気アウトレット
１５  空気インレット
１６  給気アウトレット
１７  コンプレッサーハウジング
１８  タービンハウジング
１９  タービンローター
２０  コンプレッサーローター
２１  シャフト
２２  ベアリングブッシュ
２３  ベアリングブッシュ
２４  ベアリングハウジング
２５  軸方向ベアリング
２６  スラストベアリング
２７  軸方向ベアリングディスク
２８  軸方向ベアリングリング
２９  オイル案内溝
【図１】
2014156859.tif 000003
【図２】
2014156859.tif 000004
【外国語明細書】
2014156859000001.pdf