(57)【要約】      （修正有）【課題】新規なラジアルタービンの創出。【解決手段】ターボチャージャーのラジアルタービンは流入ハウジング６と、それに隣接するベアリングハウジング７と、可動ブレードを有するローター１１と、媒体流れ方向に見てブレード上流に配置された調整可能なガイドブレード１４を備えたガイド装置１３であってブレード１４はリーフ１５とピン１６を備えるガイド装置１３と、ブレード１４を調整する調整デバイスであって位置変更可能なガイドリング１８を備え、リング１８は第１のコントロールレバー１７を介してブレード１４のピン１６に連結され、調整デバイスはハウジング７を貫通するアクチュエーションシャフト２１を備え、シャフト２１は第１の端部でリング１８に、第２の端部で第２のコントロールレバー２０に連結される調整デバイスを有し、シャフト２１はリング１８に連結される第１の端部にリング１８と係合する偏心体２３を備える。【選択図】図４
2018048633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体を膨張させるためのターボチャージャー（１）のラジアルタービン（２）であって、
タービン流入ハウジング（６）と、前記タービン流入ハウジング（６）に隣接するベアリングハウジング（７）と、
可動ブレード（１２）を備えるタービンローター（１１）と、
膨張させられる媒体の流れ方向に見て前記可動ブレード（１２）の上流側に配置された調整可能なガイドブレード（１４）を備えたガイド装置（１３）であって、各ガイドブレード（１４）はガイドブレードリーフ（１５）およびガイドブレードピン（１６）を備えるガイド装置（１３）と、
前記ガイド装置（１３）の前記ガイドブレード（１４）を調整するための調整デバイスであって、前記調整デバイスは位置変更可能なガイドリング（１８）を備え、前記ガイドリング（１８）は第１のコントロールレバー（１７）を介して前記ガイドブレード（１４）の前記ガイドブレードピン（１６）に連結され、前記調整デバイスは前記ベアリングハウジング（７）を貫通するアクチュエーションシャフト（２１）を備え、前記アクチュエーションシャフト（２１）は、第１の端部において前記ガイドリング（１８）に、そして第２の端部において第２のコントロールレバー（２０）に連結されている調整デバイスと、
を有し、
前記アクチュエーションシャフト（２１）は、このアクチュエーションシャフト（２１）が前記ガイドリング（１８）に連結される前記第１の端部に、前記ガイドリング（１８）と係合状態にある偏心体（２３）を備えることを特徴とするラジアルタービン。
【請求項２】
前記偏心体（２３）は、スライディングブロック（２４）を介して、前記ガイドリング（１８）におけるリセス（２５）と間接的に係合状態であることを特徴とする請求項１に記載のラジアルタービン。
【請求項３】
前記偏心体（２３）は前記スライディングブロック（２４）のリセスに係合し、かつ、前記スライディングブロック（２４）は前記ガイドリング（１８）における前記リセス（２５）に係合することを特徴とする請求項２に記載のラジアルタービン。
【請求項４】
前記スライディングブロック（２４）は固定状態で前記偏心体（２３）に連結され、かつ、前記アクチュエーションシャフト（２１）の捩りを前記ガイドリング（１８）の捩りへと変換することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のラジアルタービン。
【請求項５】
媒体を膨張させるためのターボチャージャー（１）のラジアルタービン（２）であって、
タービン流入ハウジング（６）と、前記タービン流入ハウジング（６）に隣接するベアリングハウジング（７）と、
可動ブレード（１２）を備えたタービンローター（１１）と、
膨張させられる媒体の流れ方向に見て前記可動ブレード（１２）の上流側に配置された調整可能なガイドブレード（１４）を備えたガイド装置（１３）であって、各ガイドブレード（１４）はガイドブレードリーフ（１５）およびガイドブレードピン（１６）を備えるガイド装置（１３）と、
前記ガイド装置（１３）の前記ガイドブレード（１４）を調整するための調整デバイスであって、前記調整デバイスは位置変更可能なガイドリング（１８）を備え、前記ガイドリング（１８）は第１のコントロールレバー（１７）を介して前記ガイドブレード（１４）の前記ガイドブレードピン（１６）に連結され、前記調整デバイスは前記ベアリングハウジング（７）を貫通するアクチュエーションシャフト（２１）を備え、前記アクチュエーションシャフト（２１）は、第１の端部において前記ガイドリング（１８）に、そして第２の端部において第２のコントロールレバー（２０）に連結されている調整デバイスと、
を有し、
前記アクチュエーションシャフト（２１）の中心セクション（２２）は、前記ベアリングハウジング（７）を貫通すると共に、少なくとも一つのシーリング要素（２６）を介して前記ベアリングハウジング（７）に対してシールされており、前記ベアリングハウジング（７）内の前記あるいは各シーリング要素（２６）の位置はロッキングデバイス（２７）を介してロックされることを特徴とするラジアルタービン。
【請求項６】
前記中心セクション（２２）は、グラファイトリングとして形成された複数のシーリング要素（２６）を介して、前記ベアリングハウジング（７）に対してシールされることを特徴とする請求項５に記載のラジアルタービン。
【請求項７】
前記ロッキングデバイス（２７）はロックナット（２８）を備え、前記ロックナット（２８）は前記ベアリングハウジング（７）内の前記あるいは各シーリング要素（２６）をクランプすることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のラジアルタービン。
【請求項８】
前記ロッキングデバイス（２７）は、前記ベアリングハウジング（７）内で前記ロックナット（２８）を保持するセットネジ（２９）を備えることを特徴とする請求項７に記載のラジアルタービン。
【請求項９】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に従って形成されたことを特徴とする請求項５ないし請求項８のいずれか１項に記載のラジアルタービン。
【請求項１０】
ターボチャージャー（１）であって、排気ガスを膨張させると共に排気ガスの膨張中にエネルギーを抽出するためのラジアルタービン（２）を有し、かつ、前記軸流タービン（２）において抽出されたエネルギーを利用して充填空気を圧縮するためのコンプレッサーを有し、前記ラジアルタービン（２）は請求項１ないし請求項９のいずれか１項に従って形成されることを特徴とするターボチャージャー（１）。
【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のラジアルタービンおよびターボチャージャーに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１から、調整可能なガイドブレードを備えたガイド装置を有する排気ガスターボチャージャのラジアルタービンが知られている。各ガイドブレードは、ガイドブレードリーフとガイドブレードピンとを備え、ガイドブレードは調整デバイスによって調整することができる。調整デバイスはガイドリングを備え、各調整可能なガイドブレードのガイドブレードピンは第１のコントロールレバーそれぞれを介してガイドリングに連結される。ガイドリングを円周方向に捩じることによって、ガイドブレードを最終調整することができ、第１のコントロールレバーはガイドリングの動きをガイドブレードの動きへと変換する。調整デバイスのガイドリングは、ハウジング内に、すなわちタービン流入ハウジングとベアリングハウジングとの間に配置される。ガイドリングの回転は、アクチュエータを介して外部から引き起こされ、アクチュエータはベアリングハウジングを貫通するアクチュエーションシャフトを介してガイドリングに連結される。アクチュエーションシャフトは第１の端部でガイドリングに、そして第２の端部で第２のコントロールレバーに連結されるが、これはアクチュエータにさらに連結される。従来技術から知られているラジアルタービンの場合、ガイド装置のガイドブレードは、それの調整デバイスを介して既に調整可能である。ガイドブレードの調整をさらに改善する必要がある。特に、調整デバイスを介したガイドブレードの作動は、より確実に行われるべきである。さらに、排気ガスがラジアルタービンの、したがってターボチャージャーの周囲に流れるのが回避されるべきである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許発明第１０３１１２０５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記に鑑みて、本発明はターボチャージャーの新しいタイプのラジアルタービンを創出するという目的に基づく。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、この目的は、請求項１に記載のターボチャージャーのラジアルタービンによって解決される。したがって、アクチュエーションシャフトは、このアクチュエーションシャフトがガイドリングに連結される第１の端部に、ガイドリングと係合状態にある偏心体を備える。好ましくは、偏心体は、スライディングブロックを介してガイドリングのリセスに間接的に係合する。これにより、ガイド装置のガイドブレードの信頼性の高い調整が可能となる。アクチュエーションシャフトの偏心体を介したガイドリングへのアクチュエーションシャフトの連結により、ガイドリングの確実な動作を常に保証することができる。ガイドリングの動作不良は回避される。特に、偏心体がスライディングブロックを介してガイドリングのリセスに係合するときガイドブレードの動作の信頼性をさらに高めることができる。
【０００６】
本発明の第２の態様によれば、この目的は、請求項５に記載のターボチャージャーのラジアルタービンによって解決される。したがって、アクチュエーションシャフトの中心セクションはベアリングハウジングを貫通し、少なくとも一つのシーリング要素を介してベアリングハウジングに対してシールされ、ベアリングハウジング内の上記または各シール要素の位置はロッキングデバイスを介してロックされる。好ましくは、上記または各シーリング要素はグラファイトリングとして設計される。これにより、排気ガスがベアリングハウジングを介して周囲へと外部へ流れることが特に有利に回避できる。アクチュエーションシャフトのジャミングも防止される。
【０００７】
本発明の上記二つの態様は単独でラジアルタービンにおいて利用することができ、あるいは優先的に互いに組み合わせることができる。
【０００８】
本発明に係るターボチャージャーは請求項１０において規定されている。
【０００９】
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、これに限定されることなく、図面を用いて、より詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るラジアルタービンを備えたターボチャージャーの斜視図である。
【図２】図１の細部IIを示す図である。
【図３】ラジアルタービンの断面図である。
【図４】ラジアルタービンのさらなる断面図である。
【図５ａ】ガイドブレードがある相対位置にある状態でのラジアルタービンの詳細図である。
【図５ｂ】ガイドブレードが別な相対位置にある状態でのラジアルタービンの詳細図である。
【図６】図５ａおよび図５ｂの一部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１はターボチャージャー１の斜視図であり、これはタービン２およびコンプレッサー３を備える。図１に示すタービン２はラジアルタービンであり、図１に示すコンプレッサー３はラジアルコンプレッサーである。上記タービンにおいては、排気ガスが膨張させられ、コンプレッサー３において充填空気を圧縮するために利用されるプロセスでエネルギーが抽出される。
【００１２】
図１には、タービン２のタービン流入ハウジング６とベアリングハウジング７とが示されており、タービン流入ハウジング６とベアリングハウジング７とは、（クランピング爪としても説明される）締結リング８を介して互いに接合されている。締結リング８は、複数の締結ネジ４および締結ナット９によって、すなわち組み立てられた状態では締結リング８はベアリングハウジング７のセクション１０の周りに接合部分で係合し、したがってベアリングハウジング７をターボ流入ハウジング６に取り付けるように、タービン流入ハウジング６にネジ止めされている。コンプレッサー３のうち、コンプレッサーハウジング５を図１に示す。
【００１３】
タービンハウジング４には複数の回転可動ブレード１２を備えたタービンローター１１が配置されている。
【００１４】
排気ガスの流れ方向に見てタービンローター１１の下流には複数の調整可能なガイドブレード１４を備えたガイド装置１３が配置される。各ガイドブレード１４は、ガイドブレードリーフ１５およびガイドブレードピン１６を備え、各ガイドブレード１４のガイドブレードピン１６は、第１のコントロールレバー１７それぞれを介して、ガイド装置１３の調整デバイスのガイドリング１８に結合されている。
【００１５】
ガイドリング１８を図５ａ，５ｂに示す二重矢印１９の方向に捩じることによって、図５ａ，５ｂから明らかなように、タービンローター１１の上流側でタービン流入ハウジング６内のガイドブレード１４のブレードリーフ１５の向きが変化するように、ガイドブレード１４の位置を変化させることができる。
【００１６】
二重矢印１９によるガイドリング１８の捩じりは、図示していない調整デバイスのアクチュエータを介して外部から引き起こされるが、これは、第２のコントロールレバー２０およびアクチュエーションシャフト２１の中間接続に依存して、ガイドリング１８に作用する。ガイドリング１８は、一方ではタービン流入ハウジング６によって区切られかつ他方ではベアリングハウジング７によって区切られた中空空間内に収容あるいは配置される。アクチュエーションシャフト２１は内部から外部へとベアリングハウジング７を通って中心セクション２２と共に延在し、ベアリングハウジング７の外部の中心セクションにおいて、第２のコントロールレバー２０がアクチュエーションシャフト２１に作用し、ベアリングハウジング７の内部で、アクチュエーションシャフト２１はガイドリング１８に結合されるかあるいはアクチュエーションシャフト２１の偏心体２３を介してガイドリング１８と係合状態となっている。
【００１７】
したがってそれを介してガイドリング１８を捩じることが可能なアクチュエーションシャフト２１は、ベアリングハウジング７を貫通すると共にコントロールレバー２０によって作動させられる中心セクション２２と、それを介してアクチュエーションシャフト２１がガイドリング８１に接続される偏心体２３とを備える。これによりガイドリング１８の特に確実な位置変更が可能となる。
【００１８】
好ましくは、アクチュエーションシャフト２１の偏心体２３は、スライディングブロック２４を介して、間接的にガイドリング１８に係合する。このため、偏心体２３をガイドリング１８に特に有利に取り付けることが可能である。図６から最もよく分かるように、スライディングブロック２４を受けるためのリセス２５がガイドリング１８に形成されており、偏心体２３はスライディングブロック２４のリセス内で延びている。スライディングブロック２４は偏心体２３に固定状態で接合されており、アクチュエーションシャフト２１の捩じりをガイドリング１８の捩じりに変換する。したがって、コントロールレバー２０およびアクチュエーションシャフト２１を介してガイドリング１８に作用する図示していないアクチュエータを介した起動時、ガイドリング１８の特に確実な位置変更が可能である。
【００１９】
図６の二重矢印３０に係る第２のコントロールレバー２０の傾動動作は、図示していないアクチュエータによって引き起こされる。第２のコントロールレバー２０のこの傾動運動の結果として、図６の二重矢印３１に係るアクチュエーションシャフト２１の捩じりがもたらされる。このアクチュエーションシャフト２１の捩じりは、二重矢印３２に係るスライディングブロック２４の位置変更を、したがって二重矢印１９に係るガイドリング１８の捩じりを引き起こす。第１のコントロールレバー１７はガイドリング１８の捩じりをガイドブレード１４の捩じりに変換する。
【００２０】
既に説明したように、アクチュエーションシャフト２１の中心セクション２２はベアリングハウジング７を貫通している。ここで、アクチュエーションシャフト２１のこの中心セクション２２は、少なくとも一つのシーリング要素２６を介して、ベアリングハウジング７に対してシールされている。図４には、二つのシーリング要素２６が示されている。
【００２１】
ベアリングハウジング７内の上記あるいは各シール要素２６の位置はロッキングデバイス２７を介してロックされる。
【００２２】
ロッキングデバイス２７はロックナット２８を備え、ロックナット２８はベアリングハウジング７内の上記あるいは各シール要素２６をクランプする。さらに、ロッキングデバイス２７は、ロックナット２８をベアリングハウジング７内で保持するセットネジ２９を備える。したがって、ロックナット２８が規定の様式でベアリングハウジング７内でシーリング要素２６を常にクランプするように、セットネジ２９によってロックネット２８が緩むのが防止される。
【００２３】
シール要素２６は優先的にグラファイトリングである。
【００２４】
上述したベアリングハウジング７内のアクチュエーションピン２１の案内によって、排気ガスが周囲に流れ出すのを確実に防止することができる。アクチュエーションシャフト２２のジャミングも防止される。
【符号の説明】
【００２５】
１  ターボチャージャー
２  ラジアルタービン
３  コンプレッサー
４  締結ネジ
５  コンプレッサーハウジング
６  タービン流入ハウジング
７  ベアリングハウジング
８  締結リング
９  締結ナット
１０  セクション
１１  タービンローター
１２  可動ブレード
１３  ガイド装置
１４  ガイドブレード
１５  ガイドブレードリーフ
１６  ガイドブレードピン
１７  コントロールレバー
１８  ガイドリング
１９  二重矢印
２０  コントロールレバー
２１  アクチュエーションシャフト
２２  セクション
２３  偏心体
２４  スライディングブロック
２５  リセス
２６  シーリング要素
２７  ロッキングデバイス
２８  ロッキングナット
２９  セットネジ
３０  二重矢印
３１  二重矢印
３２  二重矢印
【図１】
2018048633.tif 000003
【図２】
2018048633.tif 000004
【図３】
2018048633.tif 000005
【図４】
2018048633.tif 000006
【図５ａ】
2018048633.tif 000007
【図５ｂ】
2018048633.tif 000008
【図６】
2018048633.tif 000009
【外国語明細書】
2018048633000001.pdf