(57)【要約】排気ガスターボチャージャのシャフトを固定するための手段は、リテーニングリングとして設計されておりかつ中央開口部を有するハウジング要素（２）と、シャフト（１）の径方向突出部とを具備する。リテーニングリング（２）は、中央開口部の領域で、内郭（２２，２４）を有する。シャフトの径方向突出部は、外郭（１１，１２）を有する。リテーニングリング（２）の内郭およびシャフトの外郭は、以下のように、すなわち、シャフトおよび該シャフトに接続されたタービンホイール（４）を取り付ける際に、シャフトにおける、径方向外側に突出する突出部は、ハウジングに対するシャフトの少なくとも１つの所定の角度位置で、ハウジング要素（２）の中央開口部を通って軸方向に押し通されるように、他方、径方向外側に突出する突出部は、ハウジングに対するシャフトの少なくとも１つの所定の角度位置とは異なるあらゆる角度位置で、軸方向に、中央開口部を有するハウジング要素（２）に接触しているように、互いに調整されるべく構成されている。本発明に係わる装置の利点は、停止時にシャフト（１）を簡単に取り付けかつ取り外すことにある。シャフトの固定手段は、破裂の場合にのみ作動され、通常の操作では、装置は、ロータの回転挙動に作用しない。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンホイール（４）を有するタービンと、コンプレッサホイール（３２）を有するコンプレッサとを具備する排気ガスターボチャージャ（１）であって、前記タービンホイールおよび前記コンプレッサホイールは、シャフト（１０）によって互いに接続され、かつ軸受ハウジング（８，９）に設けられており、前記シャフトは、前記タービンホイールと前記コンプレッサホイールとの間に設けられた軸受（５，６，７）によって、軸を中心として回転自在に取り付けられており、前記コンプレッサホイールと前記タービンホイールとの間に、前記シャフト（１０）および該シャフトに接続された前記タービンホイール（４）を軸方向に固定するための手段が設けられており、軸方向に固定するための該手段は、前記コンプレッサホイール（３２）の破裂の場合に、前記シャフト（１０）および該シャフトに接続された前記タービンホイール（４）を前記タービンの方向に軸方向に移動させることを阻止する排気ガスターボチャージャにおいて、
前記シャフト（１０）および該シャフトに接続された前記タービンホイール（４）を軸方向に固定するための前記手段は、一方では、中央開口部を有するハウジング要素（２）を具備し、該ハウジング要素は、前記中央開口部の領域で、周方向に内郭（２２，２４）を有すること、
前記シャフト（１０）および該シャフトに接続された前記タービンホイール（４）を軸方向に固定するための前記手段は、他方では、前記シャフト（１０）上に径方向突出部を有し、該径方向突出部は、周方向に外郭（１１，１２）を有すること、
前記ハウジング要素の前記内郭および前記シャフトの前記外郭は、以下のように、すなわち
前記シャフト（１０）および該該シャフトに接続された前記タービンホイール（４）を取り付ける際に、径方向外側に突出する前記突出部は、前記シャフト上で、前記ハウジングに対する前記シャフトの少なくとも１つの所定の角度位置で、前記ハウジング要素（２）の前記中央開口部を通って軸方向に押し通されるように、および、
前記径方向外側に突出する突出部は、前記ハウジングに対する前記シャフトの前記少なくとも１つの所定の角度位置とは異なるあらゆる角度位置で、軸方向における移動の際に、前記ハウジング要素（２）に接触しているように、
互いに調整されるべく構成されていることを特徴とする排気ガスターボチャージャ。
【請求項２】
前記内郭（２２，２４）および前記外郭（１１，１２）は、前記径方向外側に突入する突出部が、繰り返されるセグメントの前記数に対応する数の、前記ハウジングに対する前記シャフトの角度位置で、前記ハウジング要素（２）を通って軸方向に押し通され、および、前記径方向外側に突出する突出部が、前記ハウジングに対する前記シャフトの他のあらゆる角度位置で、軸方向に前記ハウジング要素（２）に接触するように、夫々、繰り返される輪郭セグメント（ａ）の数に分割されている、請求項１に記載の排気ガスターボチャージャ。
【請求項３】
前記内郭（２２，２４）および前記外郭（１１，１２）は、夫々、少なくとも１つのカム（２２，１１）および、夫々、少なくとも１つの溝（２４，１２）を有し、前記カムおよび溝は、以下のように、すなわち、前記内郭では、カム（２２）は、溝（２４）と呼ばれる部分よりも小さい内径を有する部分を表わし、前記外郭では、カム（１１）は、溝（１２）と呼ばれる部分よりも大きい外径を有する部分を表わすように、定められている、請求項１または２に記載の排気ガスターボチャージャ。
【請求項４】
全周に亘って見て、前記外郭の前記カム（１１）の体積対前記内郭の前記カム（２２）の体積の比率は、少なくとも２：１である、請求項３に記載の排気ガスターボチャージャ。
【請求項５】
全周に亘って見て、前記外郭の前記カム（１１）の体積対前記内郭の前記カム（２２）の体積の比率は、少なくとも３：１である、請求項４に記載の排気ガスターボチャージャ。
【請求項６】
前記シャフトまで延びている前記ハウジング要素は、前記軸受ハウジング（８，９）へ軸方向に挿入可能なハウジング挿入部分（２）として形成されている、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の排気ガスターボチャージャ。
【請求項７】
前記ハウジング挿入部分（２）は、環状形成されており、かつ、軸方向および径方向に前記軸受ハウジング（８，９）において支持される、請求項６に記載の排気ガスターボチャージャ。
【請求項８】
排気ガスターボチャージャの、輪郭をもった径方向突出部を有するシャフトを、排気ガスターボチャージャのハウジングに軸方向に固定するために挿入可能であるリテーニングリングであって、中央開口部を有し、該開口部は、周方向に内郭をもって形成されており、
該内郭は、以下のように、すなわち、
前記リテーニングリングは、排気ガスターボチャージャの、輪郭をもった径方向突出部を有するシャフトに対する、前記リテーニングリング（１）の少なくとも１つの所定の角度位置で、このような径方向突出部と共にシャフトの面に沿って軸方向に押し込まれるように、および
前記リテーニングリングは、このようなシャフトに対する前記リテーニングリングの前記少なくとも１つの所定の角度位置とは異なるあらゆる角度位置で、軸方向に、このような突出部に接触しているように、
形成されている。
【請求項９】
前記内郭は、少なくとも１つのカム（２２）および少なくとも１つの溝（２４）を有し、該カムおよび溝は、溝（２４）と呼ばれる部分より小さい内径を有する部分を表わすように、定められている、請求項８に記載のリテーニングリング。
【請求項１０】
前記リテーニングリングは、少なくとも１つの軸方向の端面に、軸方向ストッパとして作用しかつ少なくとも部分的に面取りが施される複数の面を有する、請求項８または９に記載のリテーニングリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給された内燃機関のためのターボチャージャの分野に関する。
【０００２】
本発明は、タービンホイールと、シャフトを介して互いに接続されているコンプレッサホイールとを有する排気ガスターボチャージャに関する。コンプレッサホイールとタービンホイールの間には、コンプレッサホイールの破裂の場合にシャフトおよび該シャフトに接続されたタービンホイールを軸方向に固定するための手段が設けられている。
【０００３】
本発明は、更に、排気ガスターボチャージャのシャフトを軸方向に固定するためのリテーニングリングに関する。
【背景技術】
【０００４】
内燃機関（燃焼機関）の出力を上げるために、今日では、通常は、内燃機関の燃焼室に燃焼プロセス用の空気を供給するコンプレッサと、内燃機関の排気管に設けられた排ガスタービンとを有する排気ガスターボチャージャが、使用される。内燃機関の過給によって、燃焼室（シリンダ）内の空気および燃料の量が増大され、このことから、内燃機関のための顕著な出力増大が得られる。この目的のために使用される排気ガスターボチャージャは、通常では、コンプレッサホイール、タービンホイールおよび軸受からなるロータと、空気および排気ガスの流れを案内するハウジング部分（コンプレッサハウジング、タービンハウジング）と、軸受ハウジングとから構成されている。
【０００５】
内燃機関の全負荷運転では、排気ガスターボチャージャでは、タービンホイールおよびコンプレッサホイールの先端径において、非常に高い周速が達成される。排気ガスターボチャージャの最大限許容可能なロータ回転速度は、ホイール寸法の、形状の、および使用された材料の強度値の関数である。一般的には、回転構成要素は、非常に高い遠心力負荷従ってまた高い材料応力に晒されている。材料構造の欠陥は、場合によっては、コンプレッサホイールおよびタービンホイールの破裂をもたらすことがある。このことは、回転構成要素を囲むハウジング部分に関して重大な結果を伴う。排気ガスターボチャージャの封じ込めの概念を、基本的には、すべての断片が外部ハウジングの中で押しとどめられ、かつ、チャージャの環境を危険に晒さないという意味に、解釈しなければならない。
【０００６】
バラバラに壊れるコンプレッサホイールによるコンプレッサホイールの損害の場合に、ターボチャージャのロータにおける制動トルクは除外される。このことによって、今や自由に駆動するタービンは、過剰回転速度に加速され、自然の破裂回転速度に達した際に故障する。ホイールタービンの自然な破裂の際には、破裂の２つのタイプの区別がなされる。
【０００７】
ハブの破裂の場合には、タービンブレードを含めたハブ本体全体は、複数の断片に分解し、タービンの全回転エネルギが、直ちに放出される。大きな運動エネルギで外へ放擲された断片が、回転構成要素を囲むハウジング部分を著しく損傷し、かつ、該ハウジング部分を、最悪の場合で、貫通さえし、このことによって、ターボチャージャの環境を危険に晒すことがある。
【０００８】
他方では、タービンは、該タービンがブレードの破裂によって故障するように設計されてもよい。この場合、タービンブレードは、ハブ本体に向かう根元領域で故障し、他方、タービンホイールのホイールハブは無傷のままであり、回転し続け、かつ、回転構成要素を囲むハウジング部分における摩擦によってはじめて、ブレーキをかけて停止される。ブレードの破裂の際に、最初に、タービンブレードのみがホイールハブから取り外されているので、まず、ブレードの運動エネルギ成分のみが、周囲に放出される。ロータの静止の間に、残りの回転エネルギ、すなわち、ハブにおける成分が、前記摩擦によって、ハウジングに放出される。
【０００９】
ホイールタービンの自然の破裂回転速度での、ホイールタービンのブレードの破裂の際には、一般的に、ブレードの落下（Abwurf）後に、破裂していないハブ本体に残留エネルギが残っているという問題が生じる。破裂の実験は、シャフトが、ブレードの破裂の際に、好ましくは２つのラジアル軸受の間で、アキシアル軸受の領域で故障し、かつ、バラバラに壊れることを示した。これらの場合では、シャフトのタービン側部分は、タービンホイールのハブ本体と共に、破裂箇所のコンプレッサ側に設けられたアキシアル軸受によって、軸方向に最早十分に固定されておらず、かつ、ターボチャージャハウジングから軸方向に出て、ガス出口管に達することができる。この場合、シャフトとタービンハブ本体との間の摩擦溶接接続部は、無傷のままである。これに対し、シャフトのコンプレッサ側部分は、コンプレッサ側の軸受において遮断されたままであり、かつ、タービンホイールのハブ本体および該ハブ本体に固定されたシャフト端に追従しない。
【００１０】
タービンのガス出口管における自由に回転する構成要素は望ましくない。何故ならば、該構成要素は、制御不能であり、かつ、排気ガス管の損傷を引き起こすことがあるからである。
【００１１】
特許文献１からは、タービンホイールに接続されたシャフト上に、シャフトおよび該シャフトに接続されたタービンホイールを軸方向に固定するための手段が設けられている排気ガスターボチャージャが公知である。固定手段は、コンプレッサホイールの破裂の場合に、シャフトおよび該シャフトに接続されたタービンホイールをタービンの方向に軸方向に移動させることを阻止する。固定手段は、例えば、シャフトの溝に設けられており、かつ組み込まれた状態では、ハウジング部分と共に、シャフト用の軸方向ストッパを形成するスナップリングである。メンテナンス作業の際の、かように固定されたシャフトの取り付けおよび特に取り外しは、面倒である。
【特許文献１】EP 1353 041 A1
【発明の概要】
【００１２】
従って、本発明の課題は、排気ガスターボチャージャのシャフトに、シャフトの破壊の場合に、タービン側のシャフト端部と、タービンホイールの、該シャフト端部に固定されたハブ本体との外れを回避することができ、かつ、シャフトおよびタービンホイールを簡単な方法で取り付けおよび取り外しするために用いる固定装置を備えることにある。
【００１３】
本発明の基礎になっている排気ガスターボチャージャは、タービンホイールを有するタービンと、コンプレッサホイールを有するコンプレッサとを具備する。タービンホイールおよびコンプレッサホイールは、シャフトによって互いに接続され、かつ軸受ハウジングに設けられている。シャフトは、軸を中心として回転自在に取り付けられており、軸受は、タービンホイールとコンプレッサホイールとの間に設けられていることが好ましい。コンプレッサホイールとタービンホイールとの間に、シャフトおよび該シャフトに接続されたタービンホイールを軸方向に固定するための手段が設けられており、軸方向に固定するためのこの手段は、コンプレッサホイールの破裂の場合に、シャフトおよび該シャフトに接続されたタービンホイールをタービンの方向に軸方向に移動させることを阻止する。
【００１４】
本発明によれば、シャフトおよび該シャフトに接続されたタービンホイールを軸方向に固定するための手段は、一方では、中央開口部を有するハウジング要素と、シャフトに設けられた、径方向外側に突出する突出部（径方向突出部）とを有する。ハウジング要素は、中央開口部の領域で、周方向に内郭を有する。シャフト上に設けられた突出部は、周方向に外郭を有する。ハウジング要素の内郭およびシャフトの外郭は、以下のように、すなわち、シャフトおよび該シャフトに接続された前記タービンホイールを取り付ける際に、径方向外側に突出しかつシャフト上に設けられた突出部は、ハウジングに対するシャフトの少なくとも１つの所定の角度位置で、ハウジング要素の中央開口部の中を軸方向に押して通され、他方、径方向外側に突出する突出部は、ハウジングに対するシャフトの少なくとも１つの所定の角度位置とは異なるあらゆる角度位置で、軸方向における移動の際に、中央開口部を有するハウジング要素に接触しているように、互いに調整されるべく構成されている。
【００１５】
シャフトおよび軸受ハウジングの、本発明によれば輪郭および対向輪郭（Gegenkontur）として構成された部分は、シャフトを非回転状態で簡単に軸受ハウジングに挿入できるか、あるいは、軸受ハウジングから取り外すことができることを可能にする。この場合、シャフトを、径方向突出部と共に、径方向突出部に形成された外郭がハウジング要素に形成された内郭と合致してなる所定の角度位置で、軸方向に移動させる。
【００１６】
これに対し、高い回転速度による運転中に、あるいは、内郭と外郭との間の、極端に短時間にのみ合致する角度位置の故の、破裂の場合に、かなりの材料除去なしには、シャフトを軸方向に移動させることはできない。シャフトの回転する外郭の高い周速度の故に、およびシャフトが軸方向に見てほとんど移動しないことの故に、外郭の、軸方向の固定手段の内郭の中への貫通は、材料の除去なしには不可能である。この場合、シャフトの軸方向の移動速度は、貫通を可能にするためには、シャフトの周速よりもはるかに高くなければならないだろう。かようにして、シャフトおよび該シャフトに接続されたタービンホイールを適切に軸方向に固定することの故に、ロータが、制御された運転停止によって、ターボチャージャのケーシング内で固定される。このことによって、残りの破裂エネルギをゆっくりと低下させることができ、かつガス排出管を負荷しない。
【００１７】
実施の形態では、内郭および外郭は、夫々、繰り返される輪郭セグメントの数に分割されており、その結果、径方向外側に突出する突出部は、繰り返されるセグメントの数に対応する数の、ハウジングに対するシャフトの角度位置で、径方向にシャフトまで延びるハウジング要素の中を軸方向に押し通され、および、径方向外側に突出する突出部は、ハウジングに対するシャフトの他のあらゆる角度位置で、径方向にシャフトまで延びるハウジング要素によって軸方向に遮断されている。
【００１８】
この対称的な実施の形態は、容易な取り付けおよび取り外しを可能にする。何故ならば、シャフトが、ハウジングに対する複数の角度位置で、軸方向に取り付けかつ取り外されるからである。
【００１９】
内郭および外郭は、夫々、少なくとも１つのカムおよび、夫々、少なくとも１つの溝を有し、カムおよび溝は、以下のように、すなわち、ハウジング要素の内郭では、カムは、溝と呼ばれる部分よりも小さい内径を有する部分を表わし、シャフトの径方向突出部に形成された外郭では、カムは、溝と呼ばれる部分よりも大きい外径を有する部分を表わすように、定められている。この実施の形態は、例えば、互いに噛み合う歯の適合する数を有する外歯歯車および内歯歯車としての固定手段の実施の形態を含む。２つの歯の間には、夫々、隙間（溝）が形成されている。
【００２０】
シャフトの径方向突出部に設けられた複数のカムを、ハウジング部分に設けられたカムよりも幾らか大きく設計することは有利である。何故ならば、破裂の場合に、かなり材料を除去することがあるからである。軸方向の固定手段の早期故障のリスクを、シャフトのカムの体積対ハウジング要素のカムの体積を２：１のまたは３：１さえの比率に設定することによって、任意に減少させることができる。
【００２１】
ハウジング要素は、任意に、少なくとも１つの軸方向端面に、軸方向ストッパとして用いられる複数の面を有する。これらの面は、少なくとも部分的に面取りが施される。該面取りは、当接斜面として使用され、かつ、破裂の場合に、互いにぶつかる内郭と外郭の縁部において、材料への負荷を軽減する。
【００２２】
シャフトおよび該シャフトに接続されたタービンホイールを軸方向に固定するための手段の一部であるハウジング要素は、任意に、軸方向に軸受ハウジングに挿入可能な別個のハウジング挿入部分として形成されていてもよい。ハウジング挿入部分は、例えばリテーニングリングとして環状に形成されていてもよい。該リテーニングリングは、軸受ハウジングにおいて軸方向および径方向に支持され、従ってまた正確に位置決めされており、かつ軸に対してセンタリングされている。
【００２３】
この構想によって、追加の、軸方向のシャフト固定手段（例えば安全リング）を回避することができる。このことは、シャフトの取り外しおよび取り付けを著しく簡素化する。
【００２４】
更なる利点は、従属請求項から生じる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
以下、図面を参照して、排気ガスターボチャージャのための本発明に係わる破裂構想の、２つの実施の形態を説明する。同じ働きの要素は、種々の図面で同一の参照符号を有する。ここでは、
【図１】ハウジングに回転自在に取り付けられているシャフトと、該シャフトに接続されたタービンホイールと、シャフトに取り付けられたコンプレッサホイールとを具備する、従来の技術に係わる排気ガスターボチャージャの、縦断面略図を示す。
【図２】シャフトおよび該シャフトに接続されたタービンホイールを軸方向に固定するための、本発明に係わる手段であって、ハウジングに設けられたリテーニングリングを有する手段の第１の実施の形態の側面図を示す。
【図３】シャフトおよび該シャフトに接続されたタービンホイールを軸方向に固定するための図２に示す手段の軸方向図を示す。
【図４】図２に示すリテーニングリングの等角図を示す。
【図５】ハウジングに設けられたリテーニングリングを有し、シャフトおよび該シャフトに接続されたタービンホイールを軸方向に固定するための本発明に係わる手段の、第２の実施の形態の側面図を示す。
【図６】シャフトおよび該シャフトに接続されたタービンホイールを軸方向に固定するための図５に示す手段の軸方向図を示す。
【図７】図５に示すリテーニングリングの等角図を示す。
【図８】シャフトおよび該シャフトに接続されたタービンホイールを軸方向に固定するための図５に示す手段の縦断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、遠心コンプレッサおよびラジアルタービンを有する、従来の技術に係わる排気ガスターボチャージャを示す。ラジアルタービンは、ハブ本体４と、該ハブ本体に取り付けられた回転ブレード３とを有するタービンホイールを具備する。タービンホイールは、シャフト１に取り付けられており、あるいは、該シャフトと一体的に設計されている。タービンハウジング９は、タービンホイールを囲み、かつ、複数の流路を区画する。これらの流路は、高温排気ガスを、内燃機関からタービンホイールを介して排気系に導く。遠心コンプレッサは、同様にシャフトに取り付けられているコンプレッサホイール３２を有する。コンプレッサハウジング３１は、コンプレッサ側の複数の流路を区画し、かつ、通常は、複数のハウジング部分から構成されている。
【００２７】
タービンブレード３の破裂の際に、シャフト１が、ラジアル軸受５と６の間の、軸方向軸受７の領域で故障する場合に、シャフト端のタービン側部分、およびシャフト端に結合されたハブ本体４を、適切な装置によって、軸方向に固定し、かつ、破裂したタービンブレードの部分の、ガス出口への突入（Austreten）を防止することが意図される。
【００２８】
シャフトの破裂の際に排気ガスターボチャージャのタービン側での破裂に関する構想のための、シャフトおよび該シャフトに結合されたタービンホイールを軸方向に固定するための本発明に係わる手段の第１の実施の形態は、図２ないし４に示しかつ該図に基づいて説明される装置を有する。
【００２９】
本発明に係わる装置は、リテーニングリング２と、シャフトに設けられた径方向外側に突出する突出部（径方向突出部）とから構成される。径方向突出部は、周囲に沿って、外郭を有し、従って、周囲に沿って、異なった径方向の外側寸法の領域を、具体的には、カム１１および溝１２を有する。ハウジング挿入部分として軸受ハウジング８のフランジ８０と形状により（formschluessig）または力により（kraftschluessig）結合されているリテーニングリング２は、図３に示すように、中央開口部を有する。該中央開口部を通って、シャフト１を、軸方向に押し込むことができる。この開口部の領域で、リテーニングリング２は、周囲に沿って、内郭を有し、従って、周囲に沿って、異なった径方向の内法寸法の領域、具体的には、同様にカム２２および溝２４を有する。
【００３０】
リテーニングリング２に形成された内郭は、シャフト１の径方向突出部に形成された外郭に適合されている。それ故に、シャフト１の径方向突出部は、リテーニングリングに対し所定の角度位置（周方向における方向）で、リテーニングリングに形成された開口部を通って押し込まれ、他方、他のあらゆる角度位置において、リテーニングリングに形成された内郭の、径方向内側に位置している突出部、および、シャフトに形成された外郭の、径方向外側に位置している突出部は、シャフトおよびリテーニングリングの軸方向の移動を阻止する。
【００３１】
この場合のように、２つの輪郭は、複数の反復される輪郭セグメントａからなる対称を有するとき、複数の所定の角度位置が生じる。該角度位置では、２つの部分は、軸方向に相対移動される。図３から明らかなように、リテーニングリング２のカム２２は、この第１の実施の形態では、リテーニングリングに対するシャフトのまさしく６つの角度位置で、シャフト１の径方向突出部に形成された溝１２に適合する。
【００３２】
取り付けの際には、シャフトの径方向突出部が、リテーニングリングのタービン側端面に当接するまで、シャフト１を、タービン側から（図２の右から）コンプレッサ側へ（左へ）、リテーニングリング２を通って押す。今や、リテーニングリングに対するシャフトの所定の角度位置を調節することが必要である。その目的は、シャフト１を、径方向突出部に設けられたカム１１とともに、リテーニングリング２に形成された溝２４を通って押し込むためである。カム１１が、軸方向に、リテーニングリング２に形成された溝２４を通って完全に押し込まれたとき、カムは、環状の溝を有するシャフトの領域に達する。該溝は、カムおよび溝を有する径方向突出部に対するアンダーカット１４として形成されている。それ故に、アンダーカットの領域における最大の径方向延在は、中央開口部に形成された内郭の領域におけるリテーニングリングの最小の内径よりも小さい。
【００３３】
コンプレッサ側の端面には、リテーニングリング２のカム２２が、軸に垂直に延びている停止面を有することは有利である。該停止面は、シャフト１のカム１１との当接の場合に、大面積の軸方向ストッパとして作用する。
【００３４】
図５ないし８に示す第２の変形例では、本発明に係わる装置は、同様に、輪郭をもった中央開口部を有するリテーニングリング２ならびに輪郭をもった径方向突出部を具備する。
【００３５】
シャフト１は、径方向突起とタービンホイールとの間の領域で、同様に、アンダーカット１４を有する。該アンダーカットへは、リテーニングリング２のカム２２が係合し、このことによって、シャフト１を軸方向に固定する。この実施の形態では、リテーニングリング２は、３つの周設されたカム２２ならびに１つの環状の支持リング２３を有する。支持リングは、破裂の場合にリテーニングリングを保持し、ハウジングで支持し、かつ安定化する中実のリングとして形成されている。
【００３６】
同様に、シャフトの外郭およびリテーニングリングの内郭は、２つの形状が、適切な角度位置で、取り付けおよび取り外しのために、シャフトの軸方向の移動によって、通り抜けるように、互いに調整されるべく設計されている。シャフト１を、この場合、丁度３つの所定の角度位置で、リテーニングリング２の中に軸方向に挿入することができる。
【００３７】
本発明によれば、排気ガスターボチャージャの運転状態では、回転するシャフト１を、材料除去なしには、リテーニングリング２から引き抜くことができない。このことにより、運転中に、シャフトの軸方向に固定が生じる。特に高速の場合でも、リテーニングリング２からのシャフト１の抜けは、起こりそうにない。リテーニングリング２のカム２２は、シャフトの回転する溝１２を、適切な時点でおよび非常に高い軸方向速度で通り抜けなければならないだろう。その目的は、材料除去なしに、カムの、溝の中への軸方向の貫通（Austreten）を可能にするためである。この挙動は、従来の破裂試験では、観察されなかった。
【００３８】
これに対し、静止の場合に、上記の説明のように、シャフトの取り付けおよび取り外しが可能であるのは、シャフトおよびリテーニングリングを、互いに所定の角度位置にもたらすことによってである。図８は、リテーニングリングに対するシャフトのこの角度位置における本発明に係わる装置の断面図を示している。この角度位置では、相互の軸方向移動が可能である。
【００３９】
任意に、リテーニングリング２のカム２２は、コンプレッサ側の停止面の領域に、すなわち、破裂の場合に２つの部分の間の接触が起こる領域に、１０°ないし１５°の面取りを当接斜面として有する。該面取りは、シャフトのカム端面がリテーニングリングのカム端面と当接する際の衝撃を軽減する。タービンの破裂直後に、シャフト１のカム側面が、リテーニングリングに設けられたカム２２のカム側面にぶつかるが、しかし、このとき、リテーニングリング２に設けられたカムの面取り２５に沿って摺動し、このことによって、シャフトとリテーニングリングとの間の相互作用の段階で材料への負荷を減少させる。
【００４０】
カムおよび溝は、タービンの破裂後には著しい材料除去を有するだろう。それ故に、カムの形状を余り小さく設計しないほうがよい。シャフト部分のカムの体積は、最適には、例えば、リテーニングリングのカムの２ないし３倍の大きさであろう。カムの体積は、全周に亘っての寸法であり、かつ、カムの軸方向の長さ、径方向の高さおよび周方向における幅に依存している。
【００４１】
リテーニングリング２は、２つの図示した実施の形態では、軸受ハウジング８のタービン側軸受フランジ８０に押し込まれている。リテーニングリングを、軸方向ストッパによって、軸方向に正確に位置決めし、かつ、センタリングリング２１によってシャフトに対しセンタリングする。任意に、リテーニングリングは、ハウジング構成要素として、軸受フランジ８０または全体の軸受ハウジング８と一体的に形成されていてもよい。
【００４２】
シャフトおよびリテーニングリングのための材料としては、破損のとき高い伸び率（＞１０％）および高強度を有する合金鋼が適切である。破裂の際に脆弱破壊によって機能を停止しないように、諸部分が硬化されていないことが意図される。
【００４３】
リテーニングリング２２の、径方向に突出するカムと、アンダーカット１４の領域におけるシャフト上の対向輪郭（Gegenkontur）との間の径方向の遊びを、シャフトにおいて追加の平軸受作用が生じないように、設計しなければならない。リテーニングリングのカムと、シャフトの径方向突出部に設けられたカムとの間の軸方向の遊びを、排気ガスターボチャージャの通常の運転中におよびその際に発生する可能な軸方向の回転運動中に相互接触が起こらないように、設計しなければならない。更に、リテーニング装置への潤滑油の浸透は、小さな機械的な軸受損失のためには、最小限度にしなければならない。
【００４４】
矩形の輪郭を有する、向かい合う複数のカムおよび溝を用いた、詳述しかつ図示した解決策の代わりに、互いに調整された他の内郭および外郭も考えられる。
【００４５】
本発明に係わる装置の利点は、ロータの停止時でも取り外しおよび取り付けを困難にする追加の固定要素なしの、停止時の簡単な取り付けおよび取り外しである。本発明に係わるこの構想により、シャフトの軸方向の固定が、破裂の場合にのみ、かつ回転中に存在する。通常の操作では、この装置は、ロータの回転挙動に影響を及ぼさない。
【符号の説明】
【００４６】
１  ターボチャージャのシャフト
２  リテーニングリング／ハウジングの挿入部分（径方向にシャフトに達するハウジング要素）
３  タービンホイールの回転ブレード
４  タービンホイールのハブ本体
５  タービン側のラジアル軸受
６  コンプレッサ側のラジアル軸受
７  アキシアル軸受
８  軸受ハウジングのフランジ
９  軸受ハウジング
１１  シャフトのカム（シャフトの径方向突出部に形成された外郭の部分）
１２  シャフトの溝（シャフトの径方向突出部に形成された外郭の部分）
１３  アキシアル軸受のためのストッパ
１４  環状溝、アンダーカット
１５  予定破壊点
２１  リテーニングリングに設けられたセンタリングリング
２２  リテーニングリング／ハウジング挿入部分のカム（リテーニングリング／ハウジング挿入部分に形成された内郭の部分）
２３  リテーニングリング／ハウジング挿入部分に設けられた支持リング
２４  リテーニングリング／ハウジング挿入部分に形成された溝（リテーニングリング／ハウジング挿入部分に形成された内郭の部分）
２５  リテーニングリング／ハウジング挿入部分に設けられたカムの接触面に形成された面取り（当接斜面）
３０  タービンハウジング
３１  コンプレッサハウジング
３２  コンプレッサホイール
８０、８１  軸受ハウジングのフランジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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