(57)【要約】  本発明は、ターボ過給機ケーシング（１００）を備えたターボ過給機であって、タービン軸（１２）のための挿入開口を有している形式のものに関する。この場合、前記タービン軸（１２）が軸受装置（１４）によって前記ターボ過給機ケーシング（１００）内に回転可能に支承されており、前記軸受装置（１４）を潤滑するために潤滑油が供給されるようになっており、少なくとも１つの軸受装置（１４）の外側に前記タービン軸（１２）の段部（２８）が設けられており、該段部（２８）が前記ターボ過給機ケーシング（１００）と共に１つのギャップ（３０）を形成しており、該ギャップ（３０）は、前記軸受装置（１４）の両側からの潤滑油の流出を少なくとも減少させるための潤滑油絞り（３２）として構成されている。
2010530491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ過給機ケーシング（１００）を備えたターボ過給機であって、タービン軸（１２）のための挿入開口を有している形式のものにおいて、
前記タービン軸（１２）が軸受装置（１４）によって前記ターボ過給機ケーシング（１００）内に回転可能に支承されており、
前記軸受装置（１４）を潤滑するために潤滑油が供給されるようになっており、
少なくとも１つの軸受装置（１４）の外側に前記タービン軸（１２）の段部（２８）が設けられており、該段部（２８）が前記ターボ過給機ケーシング（１００）と共に１つのギャップ（３０）を形成しており、該ギャップ（３０）は、前記軸受装置（１４）の両側からの潤滑油の流出を少なくとも減少させるための潤滑油絞り（３２）として構成されていることを特徴とする、ターボ過給機。
【請求項２】
前記ギャップ（３０）が、潤滑油の流れを絞るために適したギャップ高さを有している、請求項１記載のターボ過給機。
【請求項３】
前記ギャップ（３０）内に、オイル溢流をほぼ阻止するか又は減少させるための、少なくとも１つのシールエレメント（４２，４４）が配置されている、請求項１又は２記載のターボ過給機。
【請求項４】
タービン軸（１２）の前記段部（２８）に凹部（４６）が設けられており、該凹部（４６）が前記ギャップ（３０）に続いて配置されていて、前記オイル絞り（３２）を通って流出する潤滑油を収容するために用いられるようになっている、請求項１から３までのいずれか１項記載のターボ過給機。
【請求項５】
前記ギャップ（３０）に続いて、ケーシング（１０）に切欠（３４）が配置されており、前記ケーシング（１０）とタービン軸（１２）とが１つの室（３６）を形成している、請求項１から４までのいずれか１項記載のターボ過給機。
【請求項６】
前記ギャップ（３０）が少なくとも部分的に又は完全に環状に構成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のターボ過給機。
【請求項７】
前記ギャップ（３０）が、前記タービン軸（１２）の、タービンホイール（２４）及び／又はコンプレッサホイールが固定されている側に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のターボ過給機。
【請求項８】
前記ケーシング（１０）内に前記軸受装置（１４）の潤滑油のためのオイル流出部（３８）が設けられている、請求項１から７までのいずれか１項記載のターボ過給機。
【請求項９】
前記タービン軸（１２）の前記段部（２８）に向き合う位置にオイル回収室（４０）が配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のターボ過給機。
【請求項１０】
前記タービン軸（１２）の前記段部（２８）の、前記オイル回収室（４０）に向き合う位置に凹部（４６）が設けられている、請求項９記載のターボ過給機。
【請求項１１】
車両において、請求項１から１０までのいずれか１項記載のターボ過給機を備えていることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ過給機ケーシングを備えたターボ過給機であって、前記ターボ過給機ケーシング内に、タービンホイール及び／又はコンプレッサホイール等の羽根車が軸受されている形式のものに関する。
【０００２】
ターボ過給機は、一般的にケーシングを有しており、該ケーシング内において、タービンホイールとコンプレッサホイールとが１つの軸に、ラジアル軸受を介して回転可能に支承されている。この場合、軸は、例えば３０００００回転／分まで回転することができる。発生した軸方向力を吸収するために、例えば少なくとも１つのアキシャル軸受を設けてもよい。アキシャル軸受は潤滑油によって潤滑される。
【０００３】
タービン過給機においては、軸受がオイルで潤滑されていることによってタービン及び／又はコンプレッサ内にオイル損失が発生する。ターボ過給機においては、ピストンリングを介してダイナミックシールが行われるが、このようなダイナミックシールは、潤滑油がタービン側若しくはコンプレッサ側に向かって溢流するのを阻止するためには適していない。最新の排ガス技術に基づいて、オイルの溢流、特にタービン側へのオイルの溢流をできるだけ避ける必要がある。何故ならば、タービン側へオイルが溢流することによって、煤粒子フィルター若しくは触媒が焼溶して、煤粒子フィルター若しくは触媒の有効性が著しく損なわれるからである。
【０００４】
そこで本発明の課題は、タービン側若しくはコンプレッサ側への潤滑油の溢流を少なくとも減少させるオイル絞りを備えたターボ過給機ケーシングを提供することである。
【０００５】
この課題は、本発明の請求項１に記載した特徴を有するターボ過給機ケーシングによって解決された。
【０００６】
本発明による、ターボ過給機ケーシングを備えたターボ過給機は、
タービン軸のための挿入開口を有しており、
前記タービン軸が軸受装置によって前記ターボ過給機ケーシング内に回転可能に支承されており、
前記軸受装置を潤滑するために潤滑油が供給されるようになっており、
少なくとも１つの軸受装置の外側に前記タービン軸の段部が設けられており、該段部が前記ターボ過給機ケーシングと共に１つのギャップを形成しており、該ギャップは、前記軸受装置の両側からの潤滑油の流出を少なくとも減少させるための潤滑油絞りとして構成されている。
【０００７】
本発明によれば、軸受装置は、潤滑油の流れが潤滑油絞りによって絞られるので、タービンホイール若しくはコンプレッサホイールへの潤滑油の流れが著しく減少されるか、又はほぼ全部阻止されるようになっている。これによって、煤粒子フィルター若しくは触媒の焼溶が阻止され、ひいては、前記のような従来技術のものとは異なり、煤粒子フィルター若しくは触媒の有効性が維持される、という利点を有している。
【０００８】
本発明の有利な実施態様は、従属請求項並びに図示の実施例に記載されている。
【０００９】
本発明の実施態様によれば、ギャップが、潤滑油の流れを絞るために適したギャップ高さを有している。このようなギャップは、オイル絞りを得るために、非常に簡単かつ容易に製造することができる構成を提供する。
【００１０】
本発明の別の実施態様によれば、ギャップ内に、オイル溢流をほぼ阻止するか又は減少させるため、少なくとも１つのシールエレメントが配置されている。このようなシールエレメントもやはり、オイル絞りを形成するために、簡単かつ容易に製造できる構成を提供する。この場合、ギャップは選択的に、付加的なシールを設けることによって、シールなしの変化実施例におけるよりもやや大きく構成してもよい。
【００１１】
本発明の別の実施例によれば、タービン軸の前記段部に凹部が設けられており、該凹部が前記ギャップに続いて配置されていて、前記オイル絞りを通って流出する潤滑油を収容するために用いられるようになっている。この凹部内に潤滑油が収集され、保留される。
【００１２】
本発明の別の実施例によれば、ギャップに続いて、ケーシングに切欠が配置されており、前記ケーシングとタービン軸とが、潤滑油の応力除去容積を収容するための１つの室を形成している。これは、この室内に潤滑油の一部がまず保留される、という利点を有している。
【００１３】
本発明の別の実施例によれば、前記ギャップは、前記タービン軸の、タービンホイール及び／又はコンプレッサホイールが固定されている側に配置されているので、タービンホイール若しくはコンプレッサホイールに向かってオイルが、制御されずに流れるのを阻止するためのお入り絞りが設けられる。これによって、基本的にタービン側にも、またコンプレッサ側にもこのようなオイル絞りを配置することができる、という利点が得られる。
【００１４】
本発明の別の実施例によれば、ケーシング内に前記軸受装置の潤滑油のためのオイル流出部が設けられている。これによって、オイルを非常に簡単に導出することができる。オイル流出部は、応力除去容積が収集される室に接続されているか、又はオイル回収室に向き合う凹部に接続されていてよい。しかしながら、これはオイル流出部が設けられる箇所を示す幾つかの実施例であって、本発明はこれに限定されるものではない。つまり、オイル流出部は、潤滑油を導出し、かつタービンホイール若しくはコンプレッサホイールに向かってオイルが溢流するのを阻止するのに適した箇所に配置することができる。
【００１５】
本発明の別の実施例によれば、オイル回収室は、タービン軸の段部に向き合った位置に配置されている。これによって、タービン軸によって遠心分離される潤滑油はオイル回収室内に収容される、という利点が得られる。
【００１６】
本発明の別の実施例によれば、タービン軸の前記段部の、前記オイル回収室に向き合った位置に凹部が設けられている。これによって、オイル回収室内に収集される潤滑油は、その一部が少なくとも前記凹部内に収集される、という利点が得られる。これによって潤滑油がタービンホイール又はコンプレッサホイールに達する前に、潤滑油を保留することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来技術によるターボ過給機ケーシングの断面図である。
【図２】本発明の１実施例によるターボ過給機ケーシングの断面図である。
【図３】本発明の第２実施例によるターボ過給機ケーシングの断面図である。
【００１８】
すべての図面において、同一の若しくは同じ機能を有する構成部材及び装置は、特に指摘がなければ、同じ符号を有している。
【００１９】
図１には、従来技術によるターボ過給機ケーシング１０の断面図が示されている。ケーシング１０内にはタービン軸１２が配置されており、このタービン軸１２は、各側においてそれぞれ１つのラジアル軸受１４を介して回転可能に支承されている。軸受１４を潤滑するために、例えば潤滑油を軸受１４に供給ガイドする孔として構成された潤滑融供給部１６が設けられている。図１に示したラジアル軸受１４の外側に、オイル遠心分離エッジ２０を備えた隆起した段部１８が設けられている。この場合、オイル遠心分離エッジ２０は、ターボ過給機ケーシング１０内のオイル回収室２２に対面している。オイル遠心分離エッジ２０に続いて、段部１８（この段部の端部にタービンホイール２４が固定されている）は、シールのための２つのピストンリング若しくはピストンリングシール２６を備えている。
【００２０】
運転中に、潤滑油は次のように供給ガイドされる。潤滑油はオイル供給部１６を介してラジアル軸受１４に供給され、次いで、矢印で示されているように、ラジアル軸受１４から軸方向に退出する。この場合、図１に矢印で示されているように、潤滑油のほぼ５０％がそれぞれの軸受１４の両方向から退出する。
【００２１】
退出した潤滑油は、タービン軸１２のオイル遠心分離エッジ２０によって遠心分離され、このオイル遠心分離エッジ２０に向き合う、ターボ過給機ケーシング１０のオイル回収室２２内に回収され、次いで、タービン軸１２の段部１８に向かって下方に導出される。この場合、ピストンリング２６が設けられているにも拘わらず、不都合な圧力比に基づいて、オイルがタービン若しくはタービンホイール２４に向かって簡単に溢流し、それによって、煤粒子フィルター及び触媒が汚染されることになる。
【００２２】
このような潤滑油溢流を阻止するために又は少なくとも制限するために、図２に示した本発明の第１実施例によるターボ過給機ケーシング１００が提供されている。
【００２３】
この場合、ターボ過給機ケーシング１００は、まず前記図１に示したものと同様にタービン軸１２の各側に例えば２つのラジアル軸受１４を有している。そして、潤滑油供給部１６を介して、各軸受１４に潤滑油が供給されるようになっている。この場合、一方のラジアル軸受１４の外側に隆起した段部２８が設けられている（図２に示されているように）。この段部２８は、他方のラジアル軸受（図示せず）における他方側も設けられている。これは本発明によるすべての実施例に当てはまる。
【００２４】
隆起した段部２８はその前端部において、ターボ過給機ケーシング１０と共に狭いギャップ３０を形成している。このギャップ３０は、少なくとも部分的に又は完全に環状に延在していて、オイル絞り３２を形成している。これによって、潤滑油の大部分（例えば７０％）はタービンホイールに向かって退出するのでなく、図２に矢印で示されているように、タービンホイールとは逆方向に退出するようになっている。潤滑油の３０％だけがギャップ３０に向かって若しくはギャップ３０を通って流れる。この場合、７０％及び３０％は例として挙げた数字である。
【００２５】
このギャップ３０に続いて、図２に示されているように、潤滑油の応力除去容積を回収する回収室３６を形成するために、タービン過給機ケーシング１００に切欠３４が設けられている。この場合、付加的に相応の凹部（図示せず）も段部２８内に設けられる。選択的に、潤滑油の応力除去容積を回収する回収室を形成するために、切欠３４の変わりに凹部（図示せず）だけを段部に設けてもよい。
【００２６】
付加的に、潤滑油供給部若しくはオイル流出部３８がターボ過給機ケーシング１００内に設けられており、このターボ過給機ケーシング１００から、例えば切欠３４内に収集された潤滑油が適当に流出され、この際にタービン若しくはタービンホイール２４に向かって溢流することはない。
【００２７】
前記切欠３４に続いてオイル回収室４０が設けられており、段部２８の切欠３４とオイル回収室４０との接続部まで達してタービン軸１２によって遠心分離される潤滑油が、前記オイル回収室４０内に回収される。前記段部２８の、オイル回収室４０に向き合う位置に凹部４６が形成されており、この凹部４６内に、オイル回収室４０内に回収された潤滑油が収容され、それによってタービンホイール２４に向かってそれ以上直接ガイドされないようになっている。オイル回収室４０に続いて、前記段部にピストンシール装置が設けられており、このピストンシール装置に例えば２つのピストンリングシール４２が設けられている。
【００２８】
軸受１４から流出する潤滑油を所望にガイドすることによって、例えば図２において、ギャップ３０、切欠３４及びオイル流出部３８を介してガイドすることによって、大量のオイルがピストンリングシール４２に達し、この際に、不都合な圧力比に基づいてタービン若しくはタービンホイール２４まで溢流することは、効果的に阻止される。
【００２９】
本発明によるターボ過給機ケーシング１００の第２実施例は、図３に概略的に、かつ簡単に図示されている。
【００３０】
この場合、ターボ過給機ケーシング１００内に、同様にタービン軸１２がラジアル軸受１４によって回転可能に支承されている。この場合、潤滑油を軸受１４に供給するための潤滑油供給部、図面を見やすくするために省かれている。第１実施例のものと同様に、軸受１４の外側に高められた段部２８が設けられている。この場合、段部２８は、その前端部にギャップ３０を形成しており、このギャップ３０は少なくとも部分的に又は完全に環状に構成されていて、オイル絞りを形成するために、ギャップ３０内に少なくとも１つのシールエレメント４４が設けられている。この場合、シールエレメント４４はピストンリングシールであってよい。
【００３１】
ギャップ３０に続いてオイル回収室４０が設けられており、この場合、段部２８の、オイル回収室４０に向き合う位置に凹部４６が設けられている。この場合、凹部４６は同様に部分的に又は完全に環状に形成されている。オイル絞り３２が設けられているにも拘わらず、潤滑油の一部が段部２８のオイル絞り３２の領域に達すると、潤滑油は段部２８によって遠心分離され、オイル回収室４０内に回収される。しかしながら潤滑油は戻り案内されて、オイル回収室４０に少なくとも部分的に又は完全に向き合う、段部２８に設けられた凹部４６内に達する。タービン軸１２の段部２８に形成された凹部４６によって、潤滑油は側方への流出が著しく困難となり、続いて設けられたピストンリングシール４２を超えてタービン内部若しくはタービンホイール２４に侵入するのが著しく困難となる。潤滑油供給部１６並びに潤滑油導出部若しくはオイル流出部３８は、例えば第１実施例に示されているように、図面を見やすくするために省かれている。
【００３２】
本発明は図示の有利な実施例を用いて説明されている通りであるが、図示の実施例のだけではなく、多くの変化実施例が可能である。この場合、前記実施例は、特にその個別の特徴を互いに組合せることができる。
【００３３】
特に本発明によるタービン過給機ケーシング１０の図示の実施例は、互いに組み合わせてもよい。特に２つの実施例の個別の特徴は、請求項の保護枠を逸脱することなしに、互いに組み合わせることができる。
【００３４】
従って例えば第２実施例によれば、凹部４６の代わりに、又は凹部４６に追加して、第１の実施例による回収室３６若しくは切欠３４を設けてもよい。しかしながら基本的に、例えば第２の実施例の構成に追加して、回収室３６を設けてもよい。この場合、選択的に回収室３６の前及び／又は後に少なくとも１つ又は複数のシールを設けてもよい。
【００３５】
さらに、第１実施例による、ギャップ３０として構成されたオイル絞り３２を、追加的なシール４４を設けずに、第２の実施例においても設けてもよい。この場合、ギャップ３０として構成された第１実施例のオイル絞り３２の形状を、第２実施例のオイル絞り３２に対して追加的に又は選択的に設けてもよい。それとは逆に、第２実施例のシール４４を用いたオイル絞り３２を、第１実施例においても、選択的に又は追加的に設けることができる。
【００３６】
さらに、本発明の前記２つの実施例において、図２及び図３に示されているように、２つのピストンリングシール４２に並んで、それぞれの羽根車の前の端部に、１つのピストンリングシール４２又は２つ以上のピストンリングシール４２を設けてもよい。しかしながら基本的に、潤滑油の漏出をほぼ阻止するか又は少なくとも抑制するために適した別のシールを配置してもよい。
【００３７】
また、本発明及び２つの実施例は、タービン内への潤滑油の溢流を減少するか又はほぼ阻止することだけに限定されるものではない。基本的に、ターボ過給機ケーシング１０は、タービン及び／又はコンプレッサの側に１つのオイル絞り３２を備えている。図２及び図３に示した本発明による２つの実施例は、同様にコンプレッサ若しくはコンプレッサ側に転用することができる。これは、第１実施例と第２実施例との前記のような組合せにも当てはまる。
【図１】
2010530491.tif 000003
【図２】
2010530491.tif 000004
【図３】
2010530491.tif 000005
【国際調査報告】
2010530491.tif 000006
2010530491.tif 000007
2010530491.tif 000008
2010530491.tif 000009
2010530491.tif 000010
2010530491.tif 000011