(57)【要約】  本発明の課題は、オイル供給システムの故障の故のモータの緊急停止の際に、ターボチャージャのロータが常に安全に減速することが可能であるように、緊急用オイルタンクを軸受ハウジングに一体化することにある。緊急用オイルタンク（２）を直接にラジアル軸受（５１，５３）の上方に設けることによって、コンプレッサ側のラジアル軸受（５１）及びタービン側のラジアル軸受（５２）には、直接に軸受の上方にある緊急用オイルタンクの各々の開口部（２１，２２）を通って、オイルが供給され、かくして、供給管が大幅に短縮されることが可能である。【選択図】図３
2010501773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト（３）と；このシャフト（３）を支持するためのラジアル軸受（５１，５２）を有する軸受ハウジング（１）と；この軸受ハウジング（１）に一体化された緊急用オイルタンク（２）と；を備えた排ガス・ターボチャージャにおいて、
前記緊急用オイルタンク（２）は、前記ラジアル軸受（５１，５２）の上方に、且つこれらのラジアル軸受（５１，５２）から僅かな径方向の間隔をあけて、設けられていることを特徴とする排ガス・ターボチャージャ。
【請求項２】
前記排ガス・ターボチャージャは、複数のラジアル軸受（５１，５２）を有し；
前記緊急用オイルタンク（２）は、全てのラジアル軸受（５１，５２）の上方に亘って軸方向に延びている；請求項１に記載の排ガス・ターボチャージャ。
【請求項３】
前記ラジアル軸受（５１，５２）は、直接の短い管（２１，２２）によって、前記緊急用オイルタンク（２）に接続されている、請求項１または２に記載の排ガス・ターボチャージャ。
【請求項４】
前記ラジアル軸受（５１，５２）は、ハウジング壁部によってのみ、前記緊急用オイルタンク（２）から分離されている、請求項３に記載の排ガス・ターボチャージャ。
【請求項５】
前記軸受ハウジング（１）は、前記管（２１，２２）が、前記緊急用オイルタンク（２）と前記ラジアル軸受（５１，５２）との間で、各々のラジアル軸受シート（１１，１２）の夫々少なくとも一つの貫通孔によって形成されるように、構成されている、請求項３に記載の排ガス・ターボチャージャ。
【請求項６】
前記管（２１’，２２）の出口は、前記緊急用オイルタンク（２）に、種々の高さで設けられている、請求項５に記載の排ガス・ターボチャージャ。
【請求項７】
前記緊急用オイルタンク（２）は、広い面で、排ガスを導く流路（４）に接触している、請求項１から６の何れか１項に記載の排ガス・ターボチャージャ。
【請求項８】
前記排ガスを導く流路（４）に隣接している前記ハウジングは、二重壁でデザインされている、請求項７に記載の排ガス・ターボチャージャ。
【請求項９】
二つの壁部分の間に、断熱層が設けられている、請求項８に記載の排ガス・ターボチャージャ。
【請求項１０】
前記緊急用オイルタンクを区画する前記ハウジング部分は、少なくとも部分的に、断熱層を有する、請求項１から６の何れか１項に記載の排ガス・ターボチャージャ。
【請求項１１】
前記緊急用オイルタンク（２）は、少なくとも一つの覆い（２３，２４）を有し、この覆いは、前記軸受ハウジング（１）のスプラッシュ・オイル領域に位置しており、空気流または排ガス流との直接的な接続を有していない、請求項１から１０の何れか１項に記載の排ガス・ターボチャージャ。
【請求項１２】
前記複数の覆いのうち少なくとも１（２４）が、断熱層を有する、請求項１１に記載の排ガス・ターボチャージャ。
【請求項１３】
前記緊急用オイルタンク（２）の、前記コンプレッサに向いた側に、少なくとも一つの覆い（２３）が設けられており、この少なくとも一つの覆いには、前記緊急用オイルタンクと前記コンプレッサ・ホイールとの間に設けられた中間壁をスプラッシュ・オイルによって冷却するために、複数の孔が形成されている、請求項１１に記載の排ガス・ターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給内燃機関のための排ガス・ターボチャージャの分野に関する。  
本発明は、排ガス・ターボチャージャのハウジングに一体化された緊急用オイルタンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガス・ターボチャージャは、内燃機関の、特に往復動機関の出力を増大させるために用いられている。この場合、排ガス・ターボチャージャは、通常、ラジアル・コンプレッサ及び半径流タービンまたは軸流タービンを有している。
【０００３】
ターボチャージャの緊急用オイルタンクは、オイル供給システムの故障の故のモータの緊急停止の際に、ターボチャージャのロータを安全に減速させるために用いられる。緊急用オイルタンクは、主に、オイル・ポンプが電気で駆動される２ストローク・モータに使用される。
【０００４】
緊急用オイルタンクは、ターボチャージャの軸受の上方に設けられている。それ故に、オイル供給システムの故障の際に、タンクに入っているオイルは、重力に従って軸受の中を及び軸受を通って流れる。
【０００５】
従来の排ガス・ターボチャージャは、例えば図１に示すように、排ガス・ターボチャージャの上方にある外部ユニットとしてあるいは軸受ハウジングに一体化された状態で、コンプレッサ・ホイールとタービン側のガス流出ハウジングとの間に設けられている緊急用オイルタンクを有している。このような統合された解決策は、例えば、ＡＢＢ  ＴＰＬ８５−Ｂ１４型の排ガス・ターボチャージャで実現されている。
【０００６】
図２に略示されている緊急用オイル供給システムを有する三菱ＭＥＴ排ガス・ターボチャージャは、緊急用オイルタンクからコンプレッサ側の及びタービン側のラジアル軸受へ別々にオイルを供給する手段を有している。その目的は、緊急時の停止の際に、コンプレッサ側の軸受よりも熱いタービン側の軸受に、コンプレッサ側より長い時間オイルを供給することを可能するためである。
【０００７】
かように設けられた緊急用オイルタンクは、ラジアル軸受に延びる比較的長く且つコストの掛かる供給管を必要とする。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の課題は、オイル供給システムの故障の故のモータの緊急停止の際に、ターボチャージャのロータが常に安全に減速することを可能にするように、緊急用オイルタンクを軸受ハウジングに一体化することにある。
【０００９】
緊急用オイルタンクを直接にラジアル軸受の上方に設けることによって、コンプレッサ側のラジアル軸受及びタービン側のラジアル軸受には、直接に軸受の上方にある緊急用オイルタンクの各々の貫通孔を通って、オイルが供給され、かくして、供給管が大幅に短縮されることが可能になる。
【００１０】
緊急用オイルタンクの、排ガス・タービンのガス流出ハウジングへの接近は、排ガスから緊急用オイルタンクへの、より大きな熱移行、従ってまたタンク中のオイルのより強い予熱を引き起こす。このことは、例えば、２ストローク・ターボチャージャでは、通常はせいぜい４５℃程度の低いオイル流入温度の故に、軸受損傷を減じるために望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来の技術に基づく緊急用オイルタンクが装着された、排ガス・ターボチャージャの軸受ハウジングを示す。
【図２】タービン側の軸受及びコンプレッサ側の軸受からオイルを別々に供給する手段を有する排ガス・ターボチャージャの、従来の技術に基づく緊急用オイル供給システムを示す。
【図３】本発明に基づき一体化された緊急用オイルタンクの第一の実施形態を有する軸受ハウジングの、排ガス・ターボチャージャの軸に沿って延びる断面図を示す。
【図４】本発明に基づき一体化された緊急用オイルタンクの第二の実施形態を有する軸受ハウジングの、排ガス・ターボチャージャの軸線に対し直角に延びる断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明に係る装置を略示し且つ詳述する。全ての図面では、同一の機能を有する要素に、同一の参照符号が付されている。
【００１３】
明細書の最初の部分に記載のように、図１及び図２は、排ガス・ターボチャージャの従来の緊急用オイル供給システムを示す。この場合、図１は、外部に装着された緊急用オイルタンク２を示す。緊急用オイルタンクは、保持装置によって、軸受ハウジング１の外側に取り付けられている。排ガス・ターボチャージャのオイル供給管２５から分岐される供給管２１は、オイルを緊急用オイルタンクに導く。稼動中に、緊急用オイルタンク２にはオイルが充填されており、緊急用オイルタンクは、ターボチャージャのシャフトの軸受にオイルを供給するための通常のオイル循環への作用を有していない。オイル供給システムが故障したとき、緊急用オイルタンク２に貯蔵されたオイルが、管２１を通って軸受に流れる。
【００１４】
図２は、シャフト３の上方に装着された緊急用オイルタンク２を有する、配列において類似のシステムを示す。緊急用オイルタンクは、二つの別個の管２１及び２２を有している。これらの管は、夫々、コンプレッサ側のラジアル軸受及びタービン側のラジアル軸受にオイルを供給する。異なった高さにおける、オイルの別々の取り出しは、供給管２５を介してのオイルタンクの補充が、オイル供給システムの故障の故に中断するとき、オイルの、タービン側の軸受への、コンプレッサ側よりも長い時間の供給を可能にする。この軸受は、タービン領域における高い排ガス温度の故に、停止の際には、コンプレッサの側における軸受よりも著しく熱くなる。
【００１５】
図３は、排ガス・ターボチャージャのシャフト３に沿った断面を示す。軸受ハウジング１にはシャフト３が回転自在に取り付けられている。シャフトは、一端にタービン・ホイールを、他端にコンプレッサ・ホイールを有している。軸受ハウジングの両端には、各々のラジアル軸受、即ち、コンプレッサ側のラジアル軸受５１及びタービン側のラジアル軸受５２が設けられている。二つのラジアル軸受は、夫々、オイル供給溝６１及び６２によって囲まれている。これらのオイル供給溝は、排ガス・ターボチャージャの稼動中に、オイルを、ラジアル軸受の周面に沿って分配する。オイルは、図示しない供給管を通って、本発明に基づいて軸受ハウジングに一体化された緊急用オイルタンク２に導かれる。
【００１６】
緊急用オイルタンクは、軸方向に、二つのラジアル軸受を越えて延びている。緊急用オイルタンクは、重力に関連して、ラジアル軸受５１及び５２の上方に即ちシャフト３の上方に設けられている。このことによって、緊急用オイルタンクに貯蔵されたオイルが、必要な場合に、外部のポンプまたは加圧手段無しに、重力に従ってシャフトの軸受へ流れ込むことが保証される。重力に基づくこのオイル供給が保証されているためには、緊急用オイルタンクからの流出が、少なくとも、シャフトの最低点と同一の高さにあらねばならない。場合によっては、緊急用オイルタンクは、複数の所定の個所で、より低い位置に延びていることが可能である。それ故に、例えば、汚染粒子が、このような領域に沈殿することがある。しかし、これらの低い所から来るオイルは、緊急用オイルタンクが完全に空になるとき、軸受には達しない。
【００１７】
緊急用オイルタンク２から各々のラジアル軸受へ延びる管２１及び２２の長さは、本発明では、最小限に減じられている。オイルが進むべき距離は、ハウジングの肉厚に過ぎない。管２１及び２２は、ラジアル軸受シート１１及び１２に、即ち、ラジアル軸受５１及び５２を囲む、軸受ハウジングのハウジング部分に形成された、細くて、穿孔されまたはフライス切削されまたは打ち抜かれた貫通孔として実現されている。緊急用オイルタンクを軸受ハウジングの径方向内側の領域に本発明に基づいて設置することにより、二つのラジアル軸受のための、供給管の長さを短くすることが可能となる。
【００１８】
管２１及び２２の出口を緊急用オイルタンクで種々の高さに設けることによって、選択的に、二つのラジアル軸受の何れか一方にオイルを優先することが可能である。例えば、緊急用オイルタンクの底部が、コンプレッサ側のラジアル軸受５１へ延びる管２１’の領域で、径方向外側に持ち上げられるとき、オイルは、緊急用オイルタンクが空になるとき、タービン側のラジアル軸受へ、コンプレッサ側よりも長い時間流れる。同一の効果が得られるのは、図４に略示するように、緊急用オイルタンクが、自らの下方領域で、側方へシャフトに沿って延びており、二つの貫通孔は、孔の異なった方向を有し、例えば、コンプレッサ側の管２１’が垂直に延びており、タービン側の管２２が水平方向に延びている場合である。片面で示された緊急用オイルタンは、シャフトの両側で、シャフトを覆うまでに下方へ延びていてもよい。この場合、一つのまたは二つの軸受のために、他側からの第二の供給管が設けられていることが可能である。双方の軸受の内の一つのためにのみ、第二の供給管が設けられているとき、同様に、この軸受にオイルを他方の軸受より長い時間供給することが引き起こされる。
【００１９】
通常の稼動では、オイルの供給が、同様に、緊急用オイルタンク２及び管２１及び２２によってなされる。それ故に、緊急用オイルタンクは、常時、洗浄される。この代わりに、オイルを緊急用オイルタンクのそばを通って直接的に二つのオイル供給溝に導く別個のオイル供給管が設けられていてもよい。
【００２０】
緊急用オイルタンクの、排ガス・タービンのガス流出ハウジングへの接近は、熱い排ガスから緊急用オイルタンク中のオイルへの、より大きな熱移行を引き起こす。緊急用オイルタンク中のオイルのこのような予熱は、軸受損傷を減じるために望ましく、例えば、２ストローク・ターボチャージャでは、せいぜい４５℃程度の低いオイル流入温度である。
【００２１】
図示した実施形態では、緊急用オイルタンク２は、ガス流出ハウジングの追加の壁部によって、排ガス・タービンの熱い排ガスを有する流路４から分離されている。緊急用オイルタンク中のオイルの、二重壁による分離よりも強い加熱が望ましいときは、流路からの分離手段が選択的に単一壁で形成されていてもよい。この場合、ガス流出ハウジングの追加の壁部が、少なくとも、緊急用オイルタンクの領域で省略される。
【００２２】
二つのハウジング壁部の間には、選択的に、熱的絶縁をするための絶縁層が設けられていてもよい。このことによって、緊急用オイルタンクでオイルの加熱を減じることが可能である。絶縁層は、タンク側であるいはタービン側の覆い２４に取り付けられていてもよい。
【００２３】
一体化された緊急用オイルタンク２の位置は、軸受ハウジングの可鋳性を可能にするために、特別な構造的な措置を必要とする。コアを固定するために、図３に示されるように、コンプレッサ側におよび／またはタービン側に、覆い２３及び２４が取り付けられている。覆いによって密閉される個所は、これらの個所が、空気流または排ガス流との直接的な接続を有していないように、選択的に設けられている。
【００２４】
コンプレッサ側の覆い２３に形成された選択的な孔によって、コンプレッサ・ホイールと軸受ハウジングとの間に延びている中間壁を、コンプレッサ・ホイールの外径の領域で、緊急用オイルタンクからのスプラッシュ・オイルによって冷却することが可能になる。
【符号の説明】
【００２５】
１…軸受ハウジング、１１…コンプレッサ側のラジアル軸受シート、１２…タービン側のラジアル軸受シート、２…緊急用オイルタンク、２１（２１’）…緊急用オイルタンクからコンプレッサ側のラジアル軸受に延びる管、２２…緊急用オイルタンクからタービン側のラジアル軸受に延びる管、２３…コンプレッサ側の覆い、２４…タービン側の覆い、２５…オイル供給管、３…シャフト、４…タービンのガス流出ハウジングの流路、５１…コンプレッサ側のラジアル軸受、５２…タービン側のラジアル軸受、６１…コンプレッサ側のラジアル軸受のためのオイル供給溝、６２…タービン側のラジアル軸受のためのオイル供給溝。
【図１】
2010501773.tif 000003
【図２】
2010501773.tif 000004
【図３】
2010501773.tif 000005
【図４】
2010501773.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月28日(2009.4.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト（３）と；このシャフト（３）を支持するための複数のラジアル軸受（５１，５２）を有する軸受ハウジング（１）と；この軸受ハウジング（１）に一体化された緊急用オイルタンク（２）と；を備えた排ガス・ターボチャージャにおいて、
前記緊急用オイルタンク（２）は、全てのラジアル軸受（５１，５２）の上方に亘って軸方向に延びていること、及び前記緊急用オイルタンク（２）は、前記ラジアル軸受（５１，５２）の上方に、且つこれらのラジアル軸受（５１，５２）から僅かな径方向の間隔をあけて設けられていることを特徴とする排ガス・ターボチャージャ。
【請求項２】
前記ラジアル軸受（５１，５２）は、直接の短い管（２１，２２）によって、前記緊急用オイルタンク（２）に接続されている、請求項１に記載の排ガス・ターボチャージャ。
【請求項３】
前記ラジアル軸受（５１，５２）は、ハウジング壁部によってのみ、前記緊急用オイルタンク（２）から分離されている、請求項２に記載の排ガス・ターボチャージャ。
【請求項４】
前記軸受ハウジング（１）は、前記管（２１，２２）が、前記緊急用オイルタンク（２）と前記ラジアル軸受（５１，５２）との間で、各々のラジアル軸受シート（１１，１２）の夫々少なくとも一つの貫通孔によって形成されるように、構成されている、請求項２に記載の排ガス・ターボチャージャ。
【請求項５】
前記管(２１’，２２)の出口は、前記緊急用オイルタンク（２）に、種々の高さで設けられている、請求項４に記載の排ガス・ターボチャージャ。
【請求項６】
前記緊急用オイルタンク（２）は、広い面で、排ガスを導く流路（４）に接触している、請求項１に記載の排ガス・ターボチャージャ。
【請求項７】
前記排ガスを導く流路（４）に隣接している前記ハウジングは、二重壁でデザインされている、請求項６に記載の排ガス・ターボチャージャ。
【請求項８】
２つの壁部分の間に、断熱層が設けられている、請求項７に記載の排ガス・ターボチャージャ。
【請求項９】
前記緊急用オイルタンクを区画する前記ハウジング部分は、少なくとも部分的に、断熱層を有する、請求項１から５の何れか１項に記載の排ガス・ターボチャージャ。
【請求項１０】
前記緊急用オイルタンク（２）は、少なくとも一つの覆い（２３，２４）を有し、この覆いは、前記軸受ハウジング（１）のスプラッシュ・オイル領域に位置しており、空気流または排ガス流との直接的な接続を有していない、請求項１から８の何れか１項に記載の排ガス・ターボチャージャ。
【請求項１１】
前記複数の覆いのうち少なくとも１（２４）が、断熱層を有する、請求項１０に記載の排ガス・ターボチャージャ。
【請求項１２】
前記緊急用オイルタンク（２）の、前記コンプレッサに向いた側に、少なくとも一つの覆い（２３）が設けられており、この少なくとも一つの覆いには、前記緊急用オイルタンクと前記コンプレッサ・ホイールとの間に設けられた中間壁をスプラッシュ・オイルによって冷却するために、複数の孔が形成されている、請求項１０に記載の排ガス・ターボチャージャ。
【国際調査報告】
2010501773.tif 000007
2010501773.tif 000008
2010501773.tif 000009
2010501773.tif 000010