(57)【要約】本発明は、軸受ハウジングからコンプレッサーハウジングへのトランジションを密封するためのターボチャージャー用密封装置、およびこのような類型の密封装置の製造方法に関する。密封装置は、ターボチャージャーのシャフトと共通の回転のために設計される密封ブッシュ、スライドリング、および第１および第２溝リングを含み、２つの溝リングは、密封ブッシュと共通の回転のために設計され、密封ブッシュ上に配置される。スライドリングは、２つの溝リングの間に軸方向に配置され、半径方向に延びる密封ギャップがスライドリングとそれぞれの溝リングとの間のスライドリングの両側に形成される。【選択図】図２
2019507853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受ハウジングからコンプレッサーハウジングへのトランジションを密封するためのターボチャージャー用密封装置（１０）であって、
前記ターボチャージャーのシャフトと共通の回転のために設計される密封ブッシュ（１００）；
スライドリング（２００）；
第１および第２溝リング（３１０、３２０）を含み、
前記２つの溝リング（３１０、３２０）は、前記密封ブッシュ（１００）と共通の回転のために設計され、前記密封ブッシュ（１００）上に配置され；
前記スライドリング（２００）は、半径方向に延びる空気ギャップ（４１０、４２０）が前記スライドリング（２００）とそれぞれの溝リング（３１０、３２０）の間の前記スライドリング（２００）の両側に形成されるように前記２つの溝リング（３１０、３２０）の間で軸方向に配置されることを特徴とする、密封装置（１０）。
【請求項２】
前記スライドリング（２００）と面する溝リング（３１０、３２０）の半径方向側壁に凹部が提供され、特に前記凹部はガス−輸送方式で作用し、これは前記ターボチャージャーの動作中に前記密封ギャップ（４１０、４２０）にガスクッションが形成されること；および／または前記スライドリング（２００）の半径方向側壁に凹部が提供され、特に、前記凹部はガス−輸送方式で作用し、前記ターボチャージャーの作動中に前記密封ギャップ（４１０、４２０）にガスクッションが形成されることを意味することを特徴とする、請求項１に記載の密封装置。
【請求項３】
前記第１および第２溝リング（３１０、３２０）はそれぞれ別個のコンポーネントであり、特に、前記２つの溝リング（３１０、３２０）は前記密封ブッシュ（１００）上に収縮されるか、または前記密封ブッシュ（１００）に接着または溶接されるように設計されるか；または前記第１溝リング（３１０）は前記密封ブッシュ（１００）と一体型に設計され、前記第２溝リング（３２０）が別個のコンポーネントであり、特に、前記第２溝リング（３２０）は、前記密封ブッシュ（１００）上に収縮されるか、または前記密封ブッシュ（１００）に接着、または溶接されることを特徴とする、請求項１または２に記載の密封装置。
【請求項４】
密封リング（５００）がさらに提供され、前記密封リング（５００）は、前記スライドリング（２００）の半径方向外側に配置されてそれを取り囲み、特に、前記密封リング（５００）は、前記ターボチャージャーの軸受ハウジングのための端壁（６００）と前記密封装置（１０）との間に第２密封部を形成するように設計されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の密封装置。
【請求項５】
少なくとも１つの固定手段（７００）がさらに提供され、前記固定手段（７００）は前記スライドリングが捩れることを防止するように設計され、特に、前記固定手段（７００）は前記スライドリング（２００）の周りに、または前記スライドリング（２００）の周縁に沿って環状に配置されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の密封装置。
【請求項６】
前記密封ギャップ（４１０、４２０）は、０．１ｍｍ〜１５ｍｍ、特に０．５ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは１ｍｍ〜５ｍｍ範囲の半径方向の長さを有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の密封装置。
【請求項７】
前記密封ギャップ（４１０、４２０）は、作動中に１μｍ〜３０μｍ、特に２μｍ〜２０μｍ、好ましくは５μｍ〜１０μｍ範囲のギャップ幅を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の密封装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の密封装置（１０）を含む、内燃機関用ターボチャージャー。
【請求項９】
ターボチャージャー用密封装置（１０）の製造方法であって、
密封ブッシュ（１００）を提供する段階；
第１および第２溝リング（３１０、３２０）を提供する段階；
前記第１溝リング（３１０）を前記密封ブッシュ（１００）上に配置する段階；
前記第１溝リング（３１０）上に接触される前記スライドリング（２００）を配置する段階；
前記スライドリング（２００）と前記溝リング（３１０、３２０）との間の密封ギャップを調整するための間隔治具を配置する段階；
前記第２溝リング（３２０）を配置する段階；
前記間隔治具を除去する段階を含む、ターボチャージャー用密封装置（１０）の製造方法。
【請求項１０】
ターボチャージャー用密封装置（１０）の製造方法であって、
一体型第１溝リング（３１０）を密封ブッシュ（１００）に提供する段階；
第２溝リング（３２０）を提供する段階；
前記第１溝リング（３１０）上に接触される前記スライドリング（２００）を配置する段階；
前記スライドリング（２００）と前記溝リング（３１０、３２０）との間の密封ギャップを調整するための間隔治具を配置する段階；
前記第２溝リング（３２０）を配置する段階；
前記間隔治具を除去する段階を含む、ターボチャージャー用密封装置（１０）の製造方法。
【請求項１１】
前記第１溝リング（３１０）および前記第２溝リング（３２０）、または前記第２溝リング（３２０）のみが前記密封ブッシュ（１００）上に収縮されるか、または前記密封ブッシュ（１００）に接着または溶接される、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
スライドリング（２００）に面する前記第１および第２溝リング（３１０、３２０）の半径方向側壁に凹部を成形する段階、および／または前記スライドリング（２００）の半径方向側壁に凹部を成形する段階をさらに含む、請求項９〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記スライドリング（２００）が捩れることを防止するために前記スライドリング（２００）の周りに、または前記スライドリング（２００）の周囲に沿って少なくとも１つの固定手段（７００）を配置する段階をさらに含む、請求項９〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記間隔治具はシムを含み、前記シムは前記スライドリング（２００）と前記第２溝リング（３２０）との間に配置され；前記シムは１μｍ〜１００μｍ、特に２μｍ〜５０μｍ、好ましくは５μｍ〜３０μｍの厚さを有する、請求項９〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
特に端壁（６００）の溝に密封リング（５００）を配置する段階、および前記密封リング（５００）が前記スライドリング（２００）と前記端壁（６００）との間に配置され、第２密封部を形成するように、前記溝リング（３１０、３２０）、前記スライドリング（２００）および前記任意の固定手段（７００）を含む前記密封ブッシュ（１００）を前記密封リング（５００）含む前記端壁（６００）と結合する段階をさらに含む、請求項９〜１４のいずれかに記載の方法。
【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用密封装置および対応する密封装置を備えたターボチャージャー、ならびに密封装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
より最近世代の益々多くの車両にターボチャージャーが装着されている。目標の要求事項と法的要件を達成するためには、全体駆動トレインにおける開発を促進し、またこれらの信頼性および効率性に関して全般的にシステムのみならず個々のコンポーネントを最適化することが必須的である。
【０００３】
公知のターボチャージャーは、タービンハウジング、コンプレッサーハウジング、およびタービン側のタービンハウジングとコンプレッサー側のコンプレッサーハウジングに通常的に連結される軸受ハウジングを有する。タービンホイールおよびコンプレッサーホイールを支持するシャフト／ロータが軸受ハウジングに取り付けられる。ラジアル軸受およびアキシャル軸受は、一般に、例えば軸受ハウジングカバーの形態の端壁によってコンプレッサーハウジングの内部から分離される軸受ハウジングの内部に配置される。例えば、軸受ハウジング内の軸受に要求されるオイルの移送を防止するために、またガスの移送を防止するために、軸受ハウジング内部に対してコンプレッサーハウジングの内部を密封するための相異な解決策がある。
【０００４】
密封ブッシュは、１つの公知の解決策を提示し、ピストンリングの形態である１つ以上の密封リングが密封ブッシュと端壁との間に配置され、密封ブッシュの溝内に案内される。このような類型の設計の短所は、シャフトと共に回転する密封ブッシュとピストンリングとの間の半径方向密封ギャップが短く、さらに、シャフトの移動（特に、軸方向、半径方向、および傾斜）を耐えられ得て、焼付き現象（ｓｅｉｚｉｎｇ）を防止するようにギャップ幅を相対的に大きく選択しなければならないことである。さらに、ピストンリングおよび溝に対する製造公差によってギャップ幅に相対的に高い変動が生じ、実際のギャップ幅は広い範囲にあり得る。ピストンリングのスロットまたは開放領域はまた、密封効果がこのような領域で低減されるので、不利な効果（ばね効果を達成することが要求される）を有する。
【０００５】
代替的な解決策はＥＰ２  ０６０  ８０４  Ａ１に記載されており、ここで密封ブッシュは、スラストリングおよびスライドリングと共に半径方向密封領域を形成する。説明された構成において、スライドリングは、ばねによってスラストリングに対して押し付けられ、スライドリングが静止状態でスラストリングと接触し、密封ギャップを有するガス−潤滑式密封配置はシャフトの回転のみによって生じる。ここで短所は、高コスト構造でプリテンション型組立体であるのみならず、操作開始時にスライドリングとスラストリングとの間の摩擦損失によって摩耗が増加する可能性もあることである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の目的は、単純な構造およびコスト効率的な生産性で上述した短所を解消するターボチャージャー用の改良された密封装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、請求項１によるターボチャージャー用密封装置、請求項８によるターボチャージャー、および請求項９、および請求項１０による密封装置の製造方法に関する。
【０００８】
本発明によれば、軸受ハウジングからコンプレッサーハウジングへのトランジションを密封するためのターボチャージャー用密封装置は、密封ブッシュ、スライドリング、および第１および第２溝リングを有する。密封ブッシュは、ターボチャージャーのシャフトと共通の回転のために設計される。２つの溝リングは、密封ブッシュと共通の回転のために設計され、密封ブッシュ上に配置される。スライドリングは、２つの溝リングの間に軸方向に配置され、半径方向に延びる密封ギャップがスライドリングとそれぞれの溝リングとの間のスライドリングの両側に形成される。
【０００９】
ピストンリングを使用する公知の解決策と比較して、本発明による密封装置は、より長い半径方向密封ギャップを提供することを可能にする。さらに、密封ギャップの低い幅は、スライドリングと溝リングとの間のクリアランスとして具現され、これによって密封ギャップは正確に調整することができ、多数の公差、例えばピストンリングおよびピストンリングが配置される溝の製造公差に左右されない。これらの２つの長所はガス／オイル漏れに肯定的な影響を与え、これは軸受ハウジングからコンプレッサーハウジング内へのガス／オイル漏れがより少ないことを意味する。目標とする調整能は、密封ギャップが相互作用する公差によって大きな変動性で伝達され得る公知の解決策とは対照的に、大量生産時に密封ギャップの幅が殆ど変動されないという更なる長所を有する。また、変動のない密封ギャップ幅の目標とする反復性調整能は、低いレベルの漏れの不確実性およびこれによるより良好な予測性を可能にする。
【００１０】
外径構成において、密封ブッシュとスライドリングとの間にギャップが形成されるように、密封ブッシュの外径はスライドリングの領域でスライドリングの内径よりも小さくすることができる。半径方向の密封ギャップおよびスライドリングと密封ブッシュとの間の軸方向のギャップによって、スライドリングはシャフト（密封ブッシュがその上に回転式に固定配置された状態で）の移動を補償することができる。
【００１１】
上述の全ての構成と組合わせることができる構成において、スライドリングに面する溝リングの半径方向側壁に凹部（ｒｅｃｅｓｓ）を提供することができる。凹部は、ガス−輸送方式で作用することができ、これはターボチャージャーの作動中に密封ギャップにガスクッションが形成されることを意味する。付加的にまたは代替的に、スライドリングの半径方向側壁に凹部が提供され得て、凹部は同様に、ガス−輸送方式で作用し、ターボチャージャーの作動中に密封ギャップにガスクッションが形成される。ガスクッションの形成は、動作中に溝リングとスライドリングとの間に常に空気膜が存在するという長所を有する。空気膜は、コンポーネント間の潜在的な摩擦を減少させ、スライドリングおよび溝リングに対する摩耗を減少させる。凹部は、現在のオイルを軸受ハウジングの方向に再び伝達するポンプ効果をさらに生成する。このような効果は、結果的にオイル漏れを減少させる。
【００１２】
上述した全ての構成と組合わせることができる構成において、第１および第２溝リングはそれぞれ別個のコンポーネントとして提供され得る。特に、２つの溝リングは、密封ブッシュ上に収縮されるか、または密封ブッシュに接着、または溶接されるように設計され得る。本発明による密封装置の設計は、密封装置の組立前にコンポーネントの表面を容易に加工できるようにするために、スライドリングと、第１および第２溝リングの個々のコンポーネントによって最適化される。したがって、特に、スライドリングおよび／または２つの溝リングの半径方向表面のラッピング、平面ホーニング、または精巧な表面研削のような表面の高精密な加工が提供され得る。このような手段によって、極めて正確な寸法が製造され、非常に滑らかな表面が産出され得る。これは密封装置とリードの効果に影響を与え、結果的にガス／オイル漏れを低減させる。２つの別個の溝リングに代替的に、第１溝リングは密封ブッシュと一体型に設計され、第２溝リングが別個のコンポーネントで提供され得る。それによって、第２溝リングは、密封ブッシュ上に収縮されるか、または密封ブッシュに接着、または溶接されるように設計され得る。
【００１３】
上述の全ての構成と組合わせることができる構成において、密封リングがさらに提供され得て、密封リングは、スライドリングの半径方向外側に配置され、それを取り囲む。密封リングは、ターボチャージャーの軸受ハウジングのための端壁と密封装置との間に第２密封部を形成するように設計され得る。既に上述したように、比較的に自由に移動するスライドリングは、シャフト／密封ブッシュの軸方向および半径方向の移動を補償することができる。密封リングは、特定の可撓性を有するため、密封リングを有する密封装置はシャフトの傾斜（ｔｉｌｔｉｎｇ）をより良好に補償することができる。シャフトが傾斜されると、その上に配置された溝リングのみならず密封ブッシュも傾斜される。これは同様にスライドリングの傾斜を誘導し、究極的に、密封リングの可撓性が傾動を補償する（密封リングは一側で圧縮され、他側で弛緩される）。したがって、密封ギャップの減少または焼付き現象が相殺される。密封リングと結合される溝リング間にスライドリングのフローティング配置によって、ばねエレメントを介したプリテンショニングの必要性が省かれ、これはコンポーネントが節約され、また組立が円滑になることを意味する。密封リングは、特に、Ｘ−形状断面を有することができる。例えば、Ｘ−リング（例、Ｑｕａｄｉｏｎ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＱｕａｄｒｉｎｇ（登録商標））が提供され得る。Ｘ−形状断面を有する密封リングは、従来のＯ−リングと比較して半径方向でのより低い剛性によって、より良好な圧縮性を提供する。
【００１４】
上述の全ての構成と組合わせることができる構成において、少なくとも１つの固定手段をさらに提供することができ、固定手段は、スライドリングの捩れることを防止するように設計される。固定手段は、例えば、スライドリングの周りに、またはスライドリングの周囲に沿って環状に配置され得る。固定手段は、スライドリングの一体型コンポーネントとして、または別個のコンポーネントとして構成することができる。固定手段によって、動作中に溝リングと密封ブッシュのみがシャフト／ロータと共に回転するのに対し、スライドリングは静止した状態で維持されることが保障される。固定手段は、例えば、半径方向内側にスライドリングにポジティブ連結されるか、非ポジティブ連結されるか、一体型連結され得て、半径方向外側に（軸受ハウジングの）端壁にポジティブ連結されるか、非ポジティブ連結されるか、一体型連結されるように設計され得る。特に、固定手段は、スライドリングの溝内に半径方向に内向きに係合し得て、回転式に固定された方式で端壁に対して半径方向に外向きに連結されるように設計され得る。固定手段は、Ｌ−形状断面で構成され、固定手段の軸方向に延びる脚部がスライドリングと密封リングとの間に配置されるように提供し得る。特に、捩れを防止するためにスライドリングを固定手段に接着されるように提供し得る。このような目的のために、半径方向に外周上のスライドリングに溝を提供することができ、この溝は、スライドリングを固定手段に接着するための接着剤を収容するように機能する。
【００１５】
上述した全ての構成と組合わせることができる構成において、スライドリングの半径方向側壁がラッピング、平面ホーニング、または精巧な表面研削、および／またはスライドリングに面する溝リングの半径方向側壁がラッピング、平面ホーニング、または精巧に表面研削され得る。さらに、溝リングは、組立を円滑にするように機能する半径方向外側端部上の面取り部（ｃｈａｍｆｅｒ）を有するように提供され得る。
【００１６】
上述した全ての構成と組合わせることができる構成において、密封ギャップは、０．１ｍｍ〜１５ｍｍ、特に０．５ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは１ｍｍ〜５ｍｍ範囲の半径方向の長さを有することができる。動作中に、密封ギャップは、１μｍ〜３０μｍ、特に２μｍ〜２０μｍ、好ましくは５μｍ〜１０μｍ範囲のギャップ幅を有することができる。
【００１７】
上述した全ての構成と組合わせることができる構成において、密封ギャップは、組立工程中に調整することが可能である（例えば、スライドリングに対する溝リング間のクリアランス）。
【００１８】
本発明は、上記構成中いずれかによる密封装置を備えた内燃機関用ターボチャージャーをさらに含む。
【００１９】
本発明は、ターボチャージャー用密封装置を製造する２つの方法をさらに含む。第１方法は、密封ブッシュを提供する段階；１つの第１および第２溝リングを提供する段階；第１溝リングを密封ブッシュ上に配置する段階；第１溝リング上に接触するスライドリングを配置する段階；スライドリングと溝リングとの間の密封ギャップを調整するために間隔治具（ｊｉｇ）を配置する段階；第２溝リングを配置する段階；間隔治具を除去する段階を含む。
【００２０】
第２方法は、一体型の第１溝リングを有する密封ブッシュを提供する段階；第２溝リングを提供する段階；第１溝リング上に接触するスライドリングを配置する段階；スライドリングと溝リングとの間の密封ギャップを調整するために間隔治具を配置する段階；第２溝リングを配置する段階；間隔治具を除去する段階を含む。
【００２１】
本発明による方法は、動作中にスライドリングと２つの溝リングとの間に存在する半径方向密封ギャップの幅を間隔治具を介して目標とした方式で調整することができるという長所を有する。さらに、この方法によって極めて正確な反復性の製造が可能である。精密な組立の再現性および密封ギャップの幅の調整は、特に、例えばピストンリングおよびピストンリングのための溝のように、多数の製造公差の相互作用に左右されない。これは製造時に誘発される幅の変動は殆どないことを意味する。密封ギャップの幅は、必要に応じて、別の間隔治具が使用される点で目標とされる方式で変更され得る。
【００２２】
２つの方法の構成において、第１および第２溝リングまたは第２溝リングのみが密封ブッシュに収縮されるか、または密封ブッシュに接着、または溶接することができる。さらに、その方法は、スライドリングの半径方向側壁のラッピング、平面ホーニング、または精巧な表面研削を含むことができる。スライドリングに面する第１および／または第２溝リングの半径方向側壁は、ラッピング、平面ホーニング、または精巧に表面研削され得る。
【００２３】
上述の全ての構成と組合わせることができる２つの方法の構成において、その方法は、スライドリングに面する第１および第２溝リングの半径方向側壁内に凹部を成形する段階、および／またはスライドリングの半径方向側壁内に凹部を形成する段階をさらに含むことができる。
【００２４】
上述の全ての構成と組合わせることができる２つの方法の構成において、その方法は、スライドリングの捩れることを防止するためにスライドリングの周りに、またはスライドリングの周囲に沿って少なくとも１つの固定手段を配置する段階をさらに含むことができる。固定手段は、（例えば、機械加工によって）これらがスライドリング内に直接加工され、一体型コンポーネントとして存在するように提供され得る。代替的に、固定手段は別個のコンポーネントとして提供することができる。固定手段は、スライドリングにポジティブ連結されるか、非ポジティブ連結されるか、一体型連結され得て、特に、固定手段の一部がスライドリングの溝内に係合することができる。固定手段は、例えば、スライドリングに接着することができる。
【００２５】
上述の全ての構成と組合わせることができる２つの方法の構成において、間隔治具はシム（ｓｈｉｍ）を含むことができる。シムは、密封ギャップの幅を決定するために、スライドリングと第２溝リングとの間に配置され得る。シムは、１μｍ〜１００μｍ、特に２μｍ〜５０μｍ、好ましくは５μｍ〜３０μｍの厚さを有することができる。したがって、既に上述したように、密封ギャップの厚さは、目標とする方式で決定および調整され得る。
【００２６】
上述の全ての構成と組合わせることができる構成において、その方法は、密封リングを端壁、特に溝に配置する段階、および密封リングがスライドリングと端壁との間に配置され、第２密封部を形成するように、溝リング、スライドリング２００および任意の固定手段を含む密封ブッシュと密封リングを含む端壁と結合する段階をさらに含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、設置状態の本発明による密封装置の第１実施形態の断面図を示す。
【図２】図２は、図１の本発明による密封装置の拡大図を示す。
【図３】図３は、第２実施形態による本発明による密封装置の拡大図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下では、軸受ハウジングからコンプレッサーハウジングへのトランジションを密封するためのターボチャージャー用の本発明による密封装置の実施形態を図面を用いて説明する。さらに、密封装置を製造するための本発明による方法をより詳細に説明する。
【００２９】
図１は、設置状態の本発明による密封装置１０の第１実施形態を示し、ターボチャージャーのコンプレッサーハウジングおよびタービンハウジングは示さない。図２は、図１の密封装置１０の実施形態の拡大図を示す。図３は、密封装置１０の第２実施形態の拡大図を示す。密封装置１０は、密封ブッシュ１００、スライドリング２００、および第１および第２溝リング３１０、３２０を含む。スライドリング２００は、例えば、炭素を含むことができる。密封ブッシュ１００は、共通の回転のためにターボチャージャーのシャフト８００上に設置された状態で配置される（図１参照）。２つの溝リング３１０、３２０は、これを介する共通回転のために密封ブッシュ１００上に配置される。図１、図２、および図３から明らかなように、スライドリング２００は、２つの溝リング３１０、３２０の間で軸方向に配置されて、半径方向に延びる空気ギャップ４１０、４２０がスライドリング２００とそれぞれの溝リング３１０、３２０との間のスライドリング２００の両側に形成される。
【００３０】
本発明による密封装置は、多数の長所を有する。ピストンリングを使用する公知の解決策と比較して、密封装置１０は、より長い半径方向密封ギャップを提供することを可能にする。さらに、密封ギャップの低い幅は、スライドリング２００と溝リング３１０、３２０との間のクリアランスとして具現され得て、したがって、密封ギャップ４１０、４２０の幅は正確に調整することができ、多数の公差、例えばピストンリングおよびピストンリングが配置される溝の製造公差に左右されない。このような２つの長所は、結果的にガス／オイルの漏れに肯定的な影響を与え、これは軸受ハウジングからコンプレッサーハウジングへのガス／オイル漏れがより少ないことを意味する。クリアランスまたは密封ギャップの幅の目標とする調整能は、密封ギャップおよびその幅が相互作用する公差によって大きな変動性で伝達され得る公知の解決策とは対照的に、密封ギャップの幅が大量生産時に殆ど変動されないという更なる長所を有する。また、変動のない密封ギャップ幅の目標とする反復性調整能は、低いレベルの漏れの不確実性およびこれによるより良好な予測性を可能にする。
【００３１】
図２および図３から明らかなように、密封ブッシュ１００の外径ＤＡは、スライドリング２００の領域でスライドリング２００の内径ＤＩよりも小さいため、密封ブッシュ１００とスライドリング２００との間にギャップが形成される。半径方向の密封ギャップ４１０、４２０、およびスライドリング２００と密封ブッシュ１００との間の軸方向ギャップによってスライドリング２００はシャフト８００（密封ブッシュ１００が回転式に固定された方式でその上に配置された状態で）の移動を補償することができる。
【００３２】
スライドリング２００に面する溝リング３１０、３２０の半径方向側壁に提供される凹部は、図には示さない。これによって半径方向側壁または半径方向表面（全体適用例の全てのコンポーネントに適用される）は、密封装置の設置状態において、シャフト８００の回転軸に垂直に延びる対応平面にある側壁または表面である。特に、このような凹部はガス−輸送方式で作用することができ、これはターボチャージャーの動作中に密封ギャップ４１０、４２０にガスクッションが形成されることを意味する。溝リング３１０、３２０の側壁の凹部に付加的に、または代替的に、同じ効果を有する凹部がスライドリング２００の半径方向側壁に提供され得る。ガスクッションの形成は、動作中に溝リング３１０、３２０とスライドリング２００との間に空気膜が常に存在するという長所を有する。空気膜は、コンポーネント間の潜在的な摩擦を減少させ、スライドリング２００および溝リング３１０、３２０に対する摩耗も減少させる。側壁の凹部は、現在のオイルを軸受ハウジングの方向に再び伝達するポンプ効果をさらに生成する。このような効果は、結果的にオイル漏れを減少させる。
【００３３】
図１〜図３は、本発明による密封装置の実施形態を示しており、第１および第２溝リング３１０、３２０がそれぞれ別個のコンポーネントとして提供される。このような類型の実施形態において、２つの溝リング３１０、３２０は、例えば、密封ブッシュ１００上に収縮されるか、または密封ブッシュ１００に接着、または溶接（例えば、レーザ溶接によって）されるように設計され得る。本発明による密封装置の設計は、密封装置の組立前にコンポーネントの表面を容易に加工することができるように、スライドリング２００および第１および第２溝リング３１０、３２０の個々のコンポーネントで最適化される。したがって、特に、例えば２つの溝リング３１０、３２０および／またはスライドリング２００の半径方向表面のラッピング、平面ホーニング、または精巧な表面研削のような表面の高精密な加工が提供され得る。このような手段によって、極めて正確な寸法が製造され、非常に滑らかな表面が産出され得る。これは密封装置１０およびリードの有効性に肯定的な影響を与え、結果的にガス／オイル漏れを低減させる。図に示す２つの別個の溝リングに代替的に、第１溝リング３１０は密封ブッシュ１００と一体型に設計され、第２溝リング３２０のみが別個のコンポーネントで提供され得る。この場合、第２溝リング３２０のみが密封ブッシュ１００上に収縮されるか、または密封ブッシュ１００に接着、または溶接されるように設計され得る。
【００３４】
図１〜図３の密封装置は、密封リング５００をさらに含む。密封リング５００は、スライドリング２００の半径方向外側に配置され、それを取り囲む。これによって、密封リング５００は、ターボチャージャーの軸受ハウジングの端壁６００と密封装置１０との間に第２密封部を形成する。既に上述したように、比較的自由に移動するスライドリング２００は、シャフト８００または密封ブッシュ１００の軸方向および半径方向移動を補償することができる。密封リング５００は特定の可撓性を有するため、本発明による密封装置１０は、シャフト８００の傾斜を補償することもできる。シャフト８００が傾斜される場合、その上に配置された密封ブッシュ１００および溝リング３１０、３２０の両方も傾斜される。これは、同様に形成された空気クッションによるスライドリング２００の傾斜を誘発し、究極的に、密封リング５００の可撓性が傾動を補償する（密封リング５００は一側で圧縮され、他側で弛緩される）。したがって、密封ギャップの減少または焼付き現象さえも相殺される。密封リング５００と結合される溝リング３１０、３２０の間でスライドリング２００のフローティング配置はまた、ばねエレメントを介するプリテンショニングの必要性を不要とする。したがって、追加のコンポーネントが節約されるのみならず、組立も簡素化される。密封リングは、特に、Ｘ−形状断面を有することができる。例えば、Ｘ−リング（例、Ｑｕａｄｉｏｎ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＱｕａｄｒｉｎｇ（登録商標））が提供され得る。Ｘ−形状断面を有する密封リングは、従来のＯ−リングと比較して半径方向でのより低い剛性によって、より良好な圧縮性を提供する。
【００３５】
図１〜図３は、固定手段７００をさらに示す。固定手段７００は、スライドリング２００の捩れまたは回転を防止するように設計される。固定手段７００は、スライドリング２００の周囲上の地点に配置されるか、またはスライドリング２００の周りに環状に配置され得て、スライドリング２００の周囲に沿った多数の位置に多数の固定手段として提供され得る：図１および図２に示す実施形態において、これはスライドリング２００の一体型コンポーネントである。これは、スライドリング２００および固定手段７００が単一コンポーネントを示し、固定手段７００がスライドリング２００から半径方向外側に延びることを意味する。代替的に、固定手段７００は、別個のコンポーネントとして構成され得る。このような類型の実施形態は図３に示す。固定手段７００によって、ターボチャージャーの動作中に溝リング３２０および密封ブッシュ１００のみがシャフト８００と共に回転する半面に、スライドリングは静止した状態で維持されることが保障される。固定手段７００が別個のコンポーネントとして設計される場合、それは、例えば、半径方向内側にスライドリング２００に対してポジティブ連結されるか、非ポジティブ連結されるか、一体型連結され得る。固定手段７００は、半径方向外側に（軸受ハウジングの）端壁６００にポジティブ連結されるか、非ポジティブ連結されるか、一体型連結されるようにさらに設計される。ポジティブ連結において、固定手段７００は、例えば、スライドリング２００の溝内に半径方向に内向きに係合することができる。固定手段７００は、回転式に固定された方式で端壁６００に半径方向に外向きに連結される。図３に示す好ましい実施形態において、固定手段７００はＬ−形状断面を有するように構成され得て、固定手段７００の軸方向に延びる脚がスライドリング２００と密封リング５００との間に配置される。スライドリング２００に固定手段７００を回転式に固定連結するために、またスライドリング２００が固定手段７００に接着するように提供され得る。このような目的のために、半径方向に外周上のスライドリング２００に溝が提供され得て、この溝はスライドリング２００を固定手段７００に接着するための接着剤を収容するように機能する。
【００３６】
既に上述したように、本発明による密封装置１０の設計は、個々のコンポーネントの特定処理のために最適化される。したがって、スライドリング２００の半径方向側壁は、ラッピング、平面ホーニング、または精巧な表面研削が可能である。代替的に、または付加的に、スライドリング２００に面する溝リング３１０、３２０の側壁は、ラッピング、平面ホーニング、または精巧に表面研削するように提供され得る。図１〜図３に示す密封装置の実施形態は、より簡単な組立のために機能する半径方向外側端部上の面取り部を有する溝リング３１０、３２０をさらに示す。
【００３７】
溝リング３１０、３２０とスライドリング２００との間の密封ギャップ４１０、４２０は、０．１ｍｍ〜１５ｍｍ、特に０．５ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは１ｍｍ〜５ｍｍ範囲の半径方向の長さを有することができる。作動中に、密封ギャップ４１０、４２０は、１μｍ〜３０μｍ、特に２μｍ〜２０μｍ、好ましくは５μｍ〜１０μｍ範囲のギャップ幅を有することができる。
【００３８】
特に、本発明による密封装置は、溝リング３１０、３２０間のスライドリング２００に対するクリアランスまたは密封ギャップ４１０、４２０が組立工程中に調整できるように設計される。密封装置を製造するための本発明による方法と関連し、以下でさらに詳細を述べる。
【００３９】
本発明は以降に、より詳細に説明される本明細書に記載された実施形態の密封装置１０を製造するための２つの方法をさらに含む。第１代案方法は、図１〜図３に示すように、別個のコンポーネントとして２つの溝リング３１０、３２０を有する密封装置１０を製造するように機能する。最初に、密封ブッシュ１００および第１および第２溝リング３１０、３２０が提供される。次いで、密封ブッシュ１００上に第１溝リング３１０を配置する。第１溝リングを配置した後、第１溝リング３１０と接触されるスライドリング２００を配置する。次いで、スライドリング２００と溝リング３１０、３２０との間の半径方向ギャップ４１０、４２０の密封ギャップ幅を調整するための間隔治具が配置される。続いて、スライドリング２００から離隔した密封ブッシュ１００上に第２溝リング３２０が配置され、その距離は間隔治具によって限定される。最後に、間隔治具が除去される。
【００４０】
代替的に、密封ブッシュを製造する方法は、また溝リングの１つが密封ブッシュに一体型に提供される場合に、以下の段階を含むことができる：一体型第１溝リング３１０を有する密封ブッシュ１００および別個の第２溝リング３２０を提供する段階。続いて、第１溝リング３１０上に接触されるスライドリング２００が配置され、スライドリング２００と溝リング３１０、３２０との間の密封ギャップを調整するために間隔治具が配置される。続いて、スライドリング２００から間隔されるように、密封ブッシュ１００上に第２溝リング３２０の配置が行われ、その距離は間隔治具によって限定される。最後に、間隔治具が除去される。
【００４１】
本発明による方法は、動作中にスライドリング２００と２つの溝リング３１０、３２０との間に存在する半径方向密封ギャップ４１０、４２０の幅が間隔治具を使用して目標の方式で調整することができるという長所を有する。さらに、この方法によって極めて正確な反復性の製造が可能である。精密な組立の再現性および密封ギャップの幅の調整は、特に、例えばピストンリングおよびピストンリングのための溝のように、多数の製造公差の相互作用に左右されない。これは製造時に誘発されるギャップ幅の変動は殆どないことを意味する。密封ギャップの幅は、必要に応じて、別の間隔治具が使用される点で目標とされる方式で変更され得る。
【００４２】
２つの溝リング３１０、３２０または第２溝リング３２０のみが２つの方法の異なる方式で密封ブッシュ１００に固定され得る。したがって、溝リング３１０、３２０は密封ブッシュ１００に接着または溶接されるように提供し得る。特に、代替的に溝リング３１０、３２０が密封ブッシュ上に収縮されるように提供し得る。このような目的のために、溝リング３１０、３２０が加熱、および／または密封ブッシュ１００が冷却される。このような手段によって、密封ブッシュの寸法が僅かに収縮し、溝リング３１０、３２０の寸法が僅かに拡大される。加熱および冷却のための温度範囲は、一般的に知られており、例えば、加熱のために約１４０℃および冷却のために−４０℃の範囲であり得る。溝リング３１０、３２０が収縮されると、特に、密封装置１０の温度が正常化された後に、間隔治具が最初に除去されるように提供し得る。
【００４３】
両方法は、全て付加的に以下の特徴および方法段階を有することができる。例えば、スライドリング２００の半径方向側壁のラッピング、平面ホーニング、または精巧な表面研削を提供することができる。スライドリング２００に面する第１および／または第２溝リング３１０、３２０の半径方向側壁は、ラッピング、平面ホーニング、または精巧に表面研削され得る。
【００４４】
さらに、スライドリング２００に面する第１および第２溝リング３１０、３２０の半径方向側壁に凹部の成形、および／またはスライドリング２００の半径方向側壁に凹部の成形が提供され得る。
【００４５】
この方法は、スライドリング２００が捩れることを防止するために、スライドリング２００の周囲に少なくとも１つの固定手段７００を配置する段階をさらに含むことができる。固定手段は、スライドリング（図１および図２参照）に直接加工され（例えば機械加工によって）、一体型コンポーネントとして存在するように提供され得る。代替的に、固定手段７００は、別個のコンポーネントとして提供され得る（図３参照）。固定手段７００は、スライドリング２００にポジティブ連結されるか、非ポジティブ連結されるか、一体型連結され得て、特に、固定手段７００の一部がスライドリング２００の溝内に係合し得る。固定手段７００は、例えば、スライドリング２００に接着され得る。
【００４６】
間隔治具は、例えば、シムを含むことができる。シムは、密封ギャップ４１０、４２０の幅を決定するために、シムの配置中にスライドリング２００と第２溝リング３２０との間に配置される。シムは、例えば、１μｍ〜１００μｍ、特に２μｍ〜５０μｍ、好ましくは５μｍ〜３０μｍの厚さを有することができる。したがって、既に上述したように、密封ギャップの厚さは、目標とする方式で決定および調整され得る。
【００４７】
これらの方法は、特に、図１〜図３に示すように、端壁６００の溝に密封リング５００を配置する段階、および続いて、密封リング５００がスライドリング２００と端壁６００との間に配置され、第２密封部を形成するように、密封ブッシュ１００（溝リング３１０，３２０、スライドリング２００および任意の固定手段７００を含む）と端壁６００（密封リング５００を含む）を結合する段階をさらに含むことができる。
【００４８】
本発明は、上述の構成中いずれかによる密封装置１０を備えた内燃機関用ターボチャージャーをさらに含む。
【００４９】
本発明は上記で説明されて添付の特許請求の範囲に定義されるが、本発明は、以下の実施形態によって代替的に定義され得ることを理解すべきであろう。
【００５０】
１．軸受ハウジングからコンプレッサーハウジングへのトランジションを密封するためのターボチャージャー用密封装置（１０）であって、
上記ターボチャージャーのシャフトと共通の回転のために設計される密封ブッシュ（１００）；
スライドリング（２００）；
第１および第２溝リング（３１０、３２０）を含み、
上記２つの溝リング（３１０、３２０）は、上記密封ブッシュ（１００）と共通の回転のために設計され、上記密封ブッシュ（１００）上に配置され；
上記スライドリング（２００）は、半径方向に延びる空気ギャップ（４１０、４２０）が上記スライドリング（２００）とそれぞれの溝リング（３１０、３２０）の間の上記スライドリング（２００）の両側に形成されるように上記２つの溝リング（３１０、３２０）の間で軸方向に配置されることを特徴とする、密封装置（１０）。
【００５１】
２．実施形態１において、上記密封ブッシュ（１００）と上記スライドリング（２００）との間にギャップが形成されるように、スライドリング（２００）の領域で上記密封ブッシュ（１００）の外径（ＤＡ）は、上記スライドリング（２００）の内径（ＤＩ）よりも小さいことを特徴とする、密封装置。
【００５２】
３．実施形態１または実施形態２において、上記スライドリング（２００）と面する上記溝リング（３１０、３２０）の半径方向側壁に凹部が提供され、特に上記凹部がガス−輸送方式で作用し、これは上記ターボチャージャーの動作中に上記密封ギャップ（４１０、４２０）にガスクッションが形成されることを特徴とする、密封装置。
【００５３】
４．実施形態１〜３のいずれかにおいて、上記スライドリング（２００）の半径方向側壁に凹部が提供され、特に、凹部がガス−輸送方式で作用し、これは上記ターボチャージャーの作動中に上記密封ギャップ（４１０、４２０）にガスクッションが形成されることを特徴とする、密封装置。
【００５４】
５．実施形態１〜４のいずれかにおいて、上記第１および第２溝リング（３１０、３２０）がそれぞれ別個のコンポーネントであり、特に、上記２つの溝リング（３１０、３２０）が上記密封ブッシュ（１００）上に収縮されるか、または上記密封ブッシュ（１００）に接着または溶接されることを特徴とする、密封装置。
【００５５】
６．実施形態１〜４のいずれかにおいて、上記第１溝リング（３１０）が上記密封ブッシュ（１００）と一体型に設計され、上記第２溝リング（３２０）は別個のコンポーネントであり、特に、上記第２溝リング（３２０）は、上記密封ブッシュ（１００）上に収縮されるか、または上記密封ブッシュ（１００）に接着、または溶接されることを特徴とする、密封装置。
【００５６】
７．実施形態１〜６のいずれかにおいて、密封リング（５００）がさらに提供され、上記密封リング（５００）は上記スライドリング（２００）の半径方向外側に配置されてそれを取り囲み、特に、上記密封リング（５００）は上記ターボチャージャーの軸受ハウジングのための端壁（６００）と上記密封装置１０との間に第２密封部を形成するように設計されることを特徴とする、密封装置。
【００５７】
８．実施形態７において、上記密封リングはＸ−形状断面を有することを特徴とする、密封装置。
【００５８】
９．実施形態１〜８のいずれかにおいて、少なくとも１つの固定手段（７００）がさらに提供され、上記固定手段（７００）は上記スライドリングが捩れることを防止するように設計され、特に、上記固定手段（７００）は上記スライドリング（２００）の周りに、または上記スライドリング（２００）の周縁に沿って環状に配置されることを特徴とする、密封装置。
【００５９】
１０．実施形態９において、上記固定手段（７００）は、上記半径方向内側に上記スライドリング（２００）にポジティブ連結されるか、非ポジティブ連結されるか、一体型連結され、上記半径方向外側の端壁（６００）にポジティブ連結されるか、非ポジティブ連結されるか、一体型連結されるように設計されることを特徴とする、密封装置。
【００６０】
１１．実施形態９または実施形態（１０）において、上記固定手段（７００）は、上記スライドリング（２００）の溝内に半径方向に内向きに係合し、回転式に固定された方式で端壁（６００）に半径方向に外向きに連結するように設計されることを特徴とする、密封装置。
【００６１】
１２．実施形態９または実施形態１０において、上記固定手段（７００）は、Ｌ−形状断面で構成され、軸方向に延びる脚部が上記スライドリング（２００）と上記密封リング（５００）との間に配置されることを特徴とする、密封装置。
【００６２】
１３．実施形態１２において、上記スライドリング（２００）は、捩れることを防止するために上記固定手段（７００）に接着されることを特徴とする、密封装置。
【００６３】
１４．実施形態１３において、上記半径方向に外周上の上記スライドリング（２００）に溝が提供され、特に、上記溝は上記スライドリング（２００）を上記固定手段（７００）に接着するための接着剤に収容するように機能することを特徴とする、密封装置。
【００６４】
１５．実施形態１〜１４のいずれかにおいて、上記スライドリング（２００）の半径方向側壁はラッピング、平面ホーニング、または精巧な表面研削、および／または上記スライドリング（２００）と面する上記溝リング（３１０、３２０）はラッピング、平面ホーニング、または精巧に表面研削されることを特徴とする、密封装置。
【００６５】
１６．実施形態１〜１５のいずれかにおいて、上記溝リング（３１０、３２０）は、組立を円滑にするように機能する上記半径方向外側端部上の面取り部を有することを特徴とする、密封装置。
【００６６】
１７．実施形態１〜１６のいずれかにおいて、上記密封ギャップ（４１０、４２０）は、０．１ｍｍ〜１５ｍｍ、特に０．５ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは１ｍｍ〜５ｍｍ範囲の半径方向の長さを有することを特徴とする、密封装置。
【００６７】
１８．実施形態１〜１７のいずれかにおいて、上記密封ギャップ（４１０、４２０）は、作動中に１μｍ〜３０μｍ、特に２μｍ〜２０μｍ、好ましくは５μｍ〜１０μｍ範囲のギャップ幅を有することを特徴とする、密封装置。
【００６８】
１９．実施形態１〜１８のいずれかにおいて、上記溝リング（３１０、３２０）の間の上記スライドリング（２００）に対するクリアランス、または上記密封ギャップ（４１０、４２０）は、組立工程中に調整可能であることを特徴とする、密封装置。
【００６９】
２０．実施形態１〜１９のいずれかによる密封装置１０を含む内燃機関用ターボチャージャー。
【００７０】
２１．ターボチャージャー用密封装置（１０）を製造する方法であって、
密封ブッシュ（１００）を提供する段階；
第１および第２溝リング（３１０、３２０）を提供する段階；
上記第１溝リング（３１０）を上記密封ブッシュ（１００）上に配置する段階；
上記第１溝リング（３１０）上に接触される上記スライドリング（２００）を配置する段階；
上記スライドリング（２００）と上記溝リング（３１０、３２０）との間の密封ギャップを調整するための間隔治具を配置する段階；
上記第２溝リング（３２０）を配置する段階；
上記間隔治具を除去する段階を含む、ターボチャージャー用密封装置（１０）を製造する方法。
【００７１】
２２．ターボチャージャー用密封装置（１０）を製造する方法であって、
一体型第１溝リング（３１０）を密封ブッシュ（１００）に提供する段階；
第２溝リング（３２０）を提供する段階；
上記第１溝リング（３１０）上に接触される上記スライドリング（２００）を配置する段階；
上記スライドリング（２００）と上記溝リング（３１０、３２０）との間の密封ギャップを調整するための間隔治具を配置する段階；
上記第２溝リング（３２０）を配置する段階；
上記間隔治具を除去する段階を含む、ターボチャージャー用密封装置（１０）を製造する方法。
【００７２】
２３．実施形態２１または実施形態２２において、上記第１溝リング（３１０）および上記第２溝リング（３２０）、または上記第２溝リング（３２０）のみを上記密封ブッシュ（１００）に収縮されるか、または上記密封ブッシュ（１００）に接着または溶接される、方法。
【００７３】
２４．実施形態２１〜２３のいずれかにおいて、上記スライドリング（２００）の半径方向側壁のラッピング、平面ホーニングまたは精巧な表面研削段階をさらに含む、方法。
【００７４】
２５．実施形態２１〜２４のいずれかにおいて、上記スライドリング（２００）に面する上記第１および／または第２溝リング（３１０、３２０）の半径方向側壁のラッピング、平面ホーニング、または精巧な表面研削をさらに含む、方法。
【００７５】
２６．実施形態２１〜２５のいずれかにおいて、スライドリング（２００）に面する上記第１および第２溝リング（３１０、３２０）の半径方向側壁に凹部を成形する段階、および／またはスライドリング（２００）の半径方向側壁に凹部を成形する段階をさらに含む、方法。
【００７６】
２７．実施形態２１〜２６のいずれかにおいて、上記スライドリング（２００）が捩れることを防止するために上記スライドリング（２００）の周囲に少なくとも１つの固定手段（７００）を配置する段階をさらに含む、方法。
【００７７】
２８．実施形態２７において、上記固定手段（７００）は上記スライドリング（２００）にポジティブ連結されるか、非ポジティブ連結されるか、一体型連結され、特に上記固定手段（７００）の一部が上記スライドリング（２００）の溝内に係合する、方法。
【００７８】
２９．実施形態２７または実施形態２８において、上記スライドリング（２００）に上記固定手段（７００）を接着する段階をさらに含む、方法。
【００７９】
３０．実施形態２１〜２９のいずれかにおいて、上記間隔治具はシムを含み、上記シムは上記スライドリング（２００）と上記第２溝リング（３２０）との間に配置される、方法。
【００８０】
３１．実施形態３０において、上記シムは１μｍ〜１００μｍ、特に２μｍ〜５０μｍ、好ましくは５μｍ〜３０μｍの厚さを有する、方法。
【００８１】
３２．実施形態２１〜３１のいずれかにおいて、特に端壁（６００）の溝に密封リング（５００）を配置する段階、および上記密封リング（５００）が上記スライドリング（２００）と上記端壁（６００）との間に配置され、第２密封部を形成するように、上記溝リング（３１０、３２０）、上記スライドリング（２００）および上記任意の固定手段（７００）を含む上記密封ブッシュ（１００）を上記密封リング（５００）含む上記端壁（６００）と結合する段階をさらに含む、方法。
【図１】
2019507853.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
2019507853.tif 000006
2019507853.tif 000007
2019507853.tif 000008