(57)【要約】【課題】低い重量及び低い部品複雑性を有し、ターボチャージャーの動作中に振動する傾向がより低いターボチャージャーのケーシングが必要とされている。【解決手段】タービンハウジング及び／又は圧縮機ハウジング及び／又は軸受ハウジングといった、ターボチャージャーにおける包まれるハウジングを少なくとも部分的に囲む、ターボチャージャーのケーシング（１）であって、包まれるハウジングに軸方向で隣接する軸方向ケーシングセグメント（２，３）と、包まれるハウジングに径方向外側で隣接する少なくとも１つの径方向ケーシングセグメント（４，５）と、を有し、少なくとも１つの補強要素（６，７）が、少なくとも１つのケーシングセグメント（２，３，４，５）に形成されるか又は作用するケーシング。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボチャージャーにおける包まれるハウジングを少なくとも部分的に囲む、ターボチャージャーのケーシング（１）であって、
包まれる前記ハウジングに軸方向外側で隣接する軸方向ケーシングセグメント（２，３）と、
包まれる前記ハウジングに径方向外側で隣接する少なくとも１つの径方向ケーシングセグメント（４，５）と、
を有するケーシングにおいて、
少なくとも１つの補強要素（６，７，８）が、少なくとも１つのケーシングセグメント（２，３，４，５）に形成されるか又は作用することを特徴とするケーシング。
【請求項２】
複数の補強要素（６，７，８）が、少なくとも１つの軸方向ケーシングセグメント（２，３）に形成されるか又は作用することを特徴とする請求項１に記載のケーシング。
【請求項３】
第１補強要素（６）が、それぞれの前記軸方向ケーシングセグメント（２，３）の外側（２ａ，３ａ）に形成されるか又は作用することを特徴とする請求項２に記載のケーシング。
【請求項４】
前記第１補強要素（６）が、少なくとも部分的に径方向に延在するリブ又は凹部として実現されることを特徴とする請求項３に記載のケーシング。
【請求項５】
前記第１補強要素（６，８）が、少なくとも部分的に周方向に延在するリブ又は凹部として実現されることを特徴とする請求項３又は４に記載のケーシング。
【請求項６】
第２補強要素（７）が、それぞれの前記軸方向ケーシングセグメント（２，３）の内側（２ｂ，３ｂ）に形成されるか又は作用することを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載のケーシング。
【請求項７】
前記第２補強要素（７）が、楔状に形成され、前記第２補強要素（７）が、それぞれの前記軸方向ケーシングセグメント（２，３）の内側（２ｂ，３ｂ）及び隣接する径方向ケーシングセグメント（４，５）の内側に形成されるか又は作用することを特徴とする請求項６に記載のケーシング。
【請求項８】
前記補強要素が、クランプのように形成され、前記補強要素が、反対側に配置された軸方向ケーシングセグメント（２，３）に沿って径方向にかつ前記軸方向ケーシングセグメント（２，３）の間に配置された径方向ケーシングセグメント（４，５）に沿って軸方向にそれぞれ延在し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ケーシング。
【請求項９】
第１媒体を膨張させるためのタービンと、
前記第１媒体の膨張中に前記タービン内で得られたエネルギーを利用して第２媒体を圧縮するための圧縮機と、
を有するターボチャージャーであって、
前記タービンのタービンハウジング及び前記圧縮機の圧縮機ハウジングが、前記タービンハウジングと前記圧縮機ハウジングとの間に配置された軸受ハウジングにそれぞれ接続され、
前記タービンハウジング及び／又は前記圧縮機ハウジング及び／又は前記軸受ハウジングを少なくとも部分的に径方向外側及び軸方向外側で囲む、請求項１から８のいずれか一項に記載のケーシング（１）を備えることを特徴とするターボチャージャー。
【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ケーシング及びターボチャージャーに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャーの基本構成は、これに関連する当業者には公知である。ターボチャージャーは、第１媒体が膨張させられるタービンを備えている。ターボチャージャーは、圧縮機をさらに備え、圧縮機内で、第２媒体が、第１媒体の膨張中にタービン内で得られたエネルギーを利用して圧縮される。ターボチャージャーのタービンは、タービンハウジング及びタービンロータを備えている。ターボチャージャーの圧縮機は、圧縮機ハウジング及び圧縮機ロータを備えている。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との間には、軸受ハウジングが位置決めされ、軸受ハウジングは、一方ではタービンハウジングに接続され、他方では圧縮機ハウジングに接続されている。軸受ハウジング内には、シャフトが取り付けられ、タービンロータは、シャフトを介して圧縮機ロータに連結される。
【０００３】
ターボチャージャーの動作中に、ロータ、例えばターボチャージャーのタービンロータ又は圧縮機ロータが壊れて、ロータの破片が、関連するハウジング、すなわちタービンハウジング又は圧縮機ハウジングを貫通する危険性がある。そして、ターボチャージャーの破片が周囲環境内に入る危険性がある。ターボチャージャーのロータのバーストのこの問題を考慮するために、実施から公知のターボチャージャーでのそれぞれのハウジングは、それぞれのハウジングの破損が想定される必要がないように、また、それぞれのロータが壊れた場合にはロータの破片がそれぞれのハウジングを貫通することができないように構成される。しかしながら、ターボチャージャーの重量は、これに起因して増大する。
【０００４】
ターボチャージャーの重量を不必要に増大させることがないように、さらに、周囲環境内に貫通するロータの破片から、現場ですでに使用されているターボチャージャーを保護するように、実施から、ケーシングを有するターボチャージャーであって、ケーシングが、ターボチャージャーにおけるタービンハウジング及び／又は圧縮機ハウジング及び／又は軸受ハウジングを少なくとも部分的に径方向外側及び軸方向外側で囲んでいる、ターボチャージャーを備えることがすでに公知である。
【０００５】
実施から公知のターボチャージャーのためのケーシングは、軸方向ケーシングセグメントを備え、軸方向ケーシングセグメントは、包まれるハウジングの軸方向側において、包まれるハウジングに軸方向外側で隣接する。さらに、実施から公知のケーシングは、少なくとも１つの径方向ケーシングセグメントを備え、径方向ケーシングセグメントは、包まれるハウジングに径方向外側で隣接し、互いに反対側に配置される軸方向ケーシングセグメントの間で延在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
軸方向ケーシングセグメント及び少なくとも１つの径方向ケーシングセグメントを有する、実施から公知のケーシングは、断面が略Ｕ字状である。このようなＵ字状は、低い製造コスト及び低い部品複雑性に基づいて好ましいが、このようなケーシングの振動励起が欠点である。従って、低い重量及び低い部品複雑性を有し、ターボチャージャーの動作中に振動する傾向がより低いターボチャージャーのケーシングが必要とされている。
【０００７】
ここからスタートして、本発明は、新たなタイプのターボチャージャーのケーシング及び当該ケーシングを有するターボチャージャーを作り出すという課題に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、請求項１に記載のターボチャージャーのケーシングを通じて解決される。
【０００９】
少なくとも１つの補強要素が少なくとも１つのケーシング要素に形成されるか、又は少なくとも１つの補強要素が少なくとも１つのケーシング要素に作用する。従って、ケーシングの構造的剛性は、低い部品複雑性及び低い製造コストで改善され得る。ターボチャージャーの動作中にケーシングが振動する傾向を有する危険性は、低減される。
【００１０】
優先的には、リブのような又は凹部のような複数の補強要素が、少なくとも１つの軸方向ケーシングセグメントに形成されるか、又は複数の補強要素が、少なくとも１つの軸方向ケーシングセグメントに作用する。少なくとも１つの軸方向ケーシングセグメント上での、リブのような又は凹部のような補強要素が、ケーシングの構造的剛性を増大させるためかつケーシングの振動傾向を低減するために、特に好ましい。
【００１１】
優先的には、第１補強要素が、それぞれの軸方向ケーシングセグメントの外側に形成され、かつ／又は第２補強要素が、それぞれの軸方向ケーシングセグメントの内側に形成されている。補強要素が、径方向及び軸方向双方に延在し、従ってクランプのようなリブを形成し、リブが、互いに反対側に配置された２つの軸方向ケーシングセグメントに沿って径方向にかつ２つの軸方向ケーシングセグメントの間に位置決めされた径方向ケーシングセグメントに沿って軸方向に延在する場合の、補強要素の形態が特に好ましい。これにより、構造的剛性は特に有利に増大され、ケーシングの振動傾向が低減され得る。
【００１２】
本発明によるターボチャージャーは、請求項９で規定されている。
【００１３】
本発明の好ましいさらなる発展は、従属請求項及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、図面に限定されることなく図面を用いてより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明によるターボチャージャーのためのケーシングの斜視図である。
【図２】本発明によるケーシングのさらなる実施形態の細部の内側からの斜視図である。
【図３】本発明によるケーシングのさらなる実施形態の細部の外側からの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、ターボチャージャーのケーシング及びケーシングを有するターボチャージャーに関する。
【００１６】
これに関連する当業者は、ターボチャージャーの基本構成を熟知している。従って、ターボチャージャーは、第１媒体を膨張させるため、特に排ガスを膨張させるためのタービンと、第２媒体を圧縮するため、特に過給空気を圧縮するため、すなわち第１媒体の膨張中にタービン内で得られたエネルギーを利用して第２媒体、特に過給空気を圧縮するための圧縮機と、を備えている。
【００１７】
タービンは、タービンロータ及びタービンハウジングを備えている。圧縮機は、圧縮機ロータ及び圧縮機ハウジングを備えている。タービンロータ及び圧縮機ロータは、ターボチャージャーの軸受ハウジング内に取り付けられたシャフトを介して連結され、軸受ハウジングは、タービンハウジング及び圧縮機ハウジング双方に接続されている。
【００１８】
特に、動作中に、例えばタービンロータ又は圧縮機ロータが壊れた場合、タービンロータ又は圧縮機ロータの破片は、それぞれのハウジング、すなわちタービンハウジング又は圧縮機ハウジングを貫通して周囲環境に入る可能性がある。これは、回避されなければならず、このために、ケーシングを有するターボチャージャーであって、ケーシングが、ターボチャージャーにおけるタービンハウジング及び／又は圧縮機ハウジング及び／又は軸受ハウジングを囲む、ターボチャージャーを備えることが公知である。
【００１９】
優先的には、個別のケーシングが、タービンハウジング及び圧縮機ハウジングの領域にそれぞれ使用され、個別のケーシングは、ターボチャージャーにおける包まれるそれぞれのハウジングを少なくとも部分的に径方向外側及び軸方向外側で囲む。
【００２０】
ケーシングは、バースト保護を提供するためだけに役立つものではない。このようなケーシングは、断熱及び遮音のためにも役立ち得る。
【００２１】
図１は、ターボチャージャーのハウジングのための、例えば図示されないターボチャージャーのタービンハウジング又は圧縮機ハウジングのためのケーシング１の斜視図を示す。
【００２２】
ケーシング１は、互いに反対側に配置された軸方向ケーシングセグメント２及び３を備え、軸方向ケーシングセグメント２，３は、包まれるハウジングの各軸方向側において、ハウジングに隣接して外側に配置されている。
【００２３】
これに加えて、ケーシング１は、少なくとも１つの径方向ケーシングセグメント４，５を備え、径方向ケーシングセグメント４，５は、互いに反対側に配置された軸方向ケーシングセグメント２，３の間で延在し、包まれるそれぞれのハウジングに径方向外側で隣接する。
【００２４】
２つの径方向ケーシングセグメントが存在し、これら２つの径方向ケーシングセグメントが径方向で見るとオーバーラップする実施形態が特に好ましい。この場合、第１径方向ケーシングセグメント４は、軸方向ケーシングセグメント２から第２軸方向ケーシングセグメント３に向かって延在し、第２径方向ケーシングセグメント５は、第２軸方向ケーシングセグメント３から第１軸方向ケーシングセグメント２に向かって延在する。互いにオーバーラップする径方向ケーシングセグメント４，５は、互いに接続され得る。
【００２５】
ケーシングの振動の起こしやすさを低減するために、少なくとも１つの補強要素が少なくとも１つのケーシングセグメントに形成されるか又は作用することが提案される。
【００２６】
図１に示される例示的な実施形態では、複数の補強要素が、軸方向ケーシングセグメント３に、すなわち軸方向ケーシングセグメント３の外側３ａ及び内側３ｂにそれぞれ形成され、すなわち第１補強要素６が外側３ａにかつ第２補強要素７が内側３ｂにそれぞれ形成されている。このような補強要素は、反対側に配置された軸方向ケーシングセグメント２の外側２ａ及び内側２ｂにも形成され得る。
【００２７】
軸方向ケーシングセグメント３の外側３ａに形成された第１補強要素６は、径方向に延在する第１セクション６ａと、周方向に延在する第２セクション６ｂと、を有するＴ字状の輪郭を有する。従って、これら補強要素６は、Ｔ字状のリブを形成する。優先的には楔状の輪郭とされた第２補強要素７が、軸方向ケーシングセグメント３の内側３ｂに形成されている。これら楔状の補強要素７は、軸方向ケーシングセグメント３の内側３ｂと、隣接する径方向ケーシング４，５の内側４ｂ，５ｂと、に作用する。
【００２８】
軸方向ケーシングセグメント３の外側３ａに形成された第１補強要素６は、包まれるハウジングから離れる方向に面する。軸方向ケーシングセグメント３の内側３ｂに形成された第２補強要素７は、包まれるハウジングに向かって面する。
【００２９】
図２は、ケーシングにおける軸方向ケーシングセグメント２及び隣接する径方向ケーシングセグメント４の内側からの図を示し、図２では、軸方向ケーシングセグメント２の内側２ｂに形成された楔状の第２補強要素７が、見ることができる。これら楔状の第２補強要素７は、実質的に径方向及び軸方向に延在している。これら楔状の第２補強要素７は、一方では軸方向ケーシングセグメント２の内側２ｂに作用し、他方では径方向ケーシングセグメント４の内側４ｂに作用する。
【００３０】
図３は、軸方向ケーシングセグメント２の外側２ａ及び隣接する径方向ケーシングセグメント４の外側４ａの外側からの図を示す。この図では、複数の第１補強要素６が、軸方向ケーシングセグメント２の外側２ａに再び形成され、第１補強要素６は、径方向に延在し、それらの径方向内側端部が、周方向において閉じた周方向補強要素８に隣接する。
【００３１】
示された例示的な実施形態では、すべての補強要素６，７及び８が、リブのような構造によって形成されている。凹部を通じて対応する補強要素を形成することも可能である。
【００３２】
凹部として形成された補強要素は、それぞれのケーシングセグメント上に一体的に形成される。
【００３３】
リブとして形成された補強要素６，７及び８は、それぞれのケーシングセグメント上で一体的に形成されているか、又は個別の組立体として実現されて、優先的には溶接又はリベット打ちもしくはネジ留めによってそれぞれのケーシングセグメントに接続され得る。
【００３４】
示されていない本発明の型では、ケーシング１の外側に形成された補強要素が、ケーシングセグメント周りで、すなわち互いに反対側に配置された２つの軸方向ケーシングセグメント２，３周りでかつこれら軸方向ケーシングセグメントの間で延在する径方向ケーシングセグメント４，５を介してクランプのように延在することが規定される。この場合、クランプのような補強要素は、軸方向ケーシングセグメント２及び３の外側２ａ及び３ａ上での軸方向ケーシングセグメント２及び３の領域において径方向に、かつ径方向ケーシングセグメント４又は５の外側４ａ又は５ａ上での径方向外側に位置決めされた径方向ケーシングセグメント４又は５の領域において軸方向に延在する。ケーシング１の外側の領域における、従ってケーシングセグメント２，３，４，５の外側の領域における上記クランプのような補強要素により、ケーシング１の構造的剛性は、特に有利に増大され得る。
【００３５】
上記クランプ補強要素は、軸方向ケーシングセグメント２及び３並びに径方向ケーシングセグメント４又は５の内側にも形成され得る。この場合、クランプのような補強要素は、軸方向ケーシングセグメント２及び３の内側２ｂ及び３ｂ上での軸方向ケーシングセグメント２及び３の領域において径方向に、かつ径方向ケーシングセグメント４又は５の内側４ｂ又は５ｂ上での径方向内側に位置決めされた径方向ケーシングセグメント４又は５の領域において軸方向に延在する。
【００３６】
補強要素は、それぞれのケーシングセグメントにわたって一定間隔で分配されるか、又はケーシングセグメントの選択された領域のみに設けることもできる。
【００３７】
本発明は、優先的にはターボチャージャーのタービンのタービンハウジングのタービン流入ハウジング周りに配置されたケーシングを有するターボチャージャーにさらに関する。しかしながら、ケーシングは、ターボチャージャーの圧縮機ハウジングの領域において使用することもできる。
【符号の説明】
【００３８】
１  ケーシング、２  軸方向ケーシングセグメント、２ａ  外側、２ｂ  内側、３  軸方向ケーシングセグメント、３ａ  外側、３ｂ  内側、４  径方向ケーシングセグメント、４ａ  外側、４ｂ  内側、５  径方向ケーシングセグメント、６  補強要素、６ａ  セクション、６ｂ  セクション、７  補強要素、８  補強要素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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