JP2013541676A - 排気ガスターボチャージャ - Google Patents

Abstract

本発明は、コンプレッサハウジング（４）内のコンプレッサホイール（３）を有するコンプレッサ（２）を有し、タービンハウジング（７）内のタービンホイール（６）を有するタービン（５）を有し、ロータシャフト（１０）用の静的軸受ブッシュ（９）を受け入れかつコンプレッサ側に軸受ハウジングカバー（１１）を有する軸受ハウジング（８）を有し、そして軸受ハウジング（８）に支持された少なくとも１つの突出部（１３、１４、１５）を有しかつ軸受ブッシュ（９）の２つの溝（１６、１７）の少なくとも一方に係合する軸受ブッシュの回転防止手段（１２）を有し、溝（１６、１７）が軸受ブッシュ（９）の外側の円周領域（１８）に直径方向に対向して配置される、排気ガスターボチャージャ（１）に関する。

Description

本発明は、請求項１の前提部に記載の排気ガスターボチャージャに関する。

汎用排気ガスターボチャージャが、欧州特許出願公開第０４４０９１７Ａ１号明細書から公知である。前記排気ガスターボチャージャは静的軸受ブッシュを有する。軸受ブッシュは、その端面に、ロックリングとして設計された回転防止手段のビードと相互作用する２つの溝を有する。前記ロックリングは、ビードのみならず軸受ハウジングの凹部に係合する舌部も有する。

前記装置により回転防止作用が十分に得られるが、同時に、軸方向及び半径方向の軸受ブッシュの移動の自由も制限される。

したがって、本発明の目的は、排気ガスターボチャージャの回転防止手段により軸受ブッシュの回転を防止することができるが、軸方向及び半径方向の軸受ブッシュの移動の自由の制限が回避される、請求項１の前提部に規定されたタイプの排気ガスターボチャージャを提供することである。

前記目的は、請求項１の特徴によって達成される。

上述の目的の達成の他に、本発明による設計により、排気ガスターボチャージャの捕捉されたオイルの外部ダンパがその機能に関して悪影響を及ぼさない利点も得られる。さらに、連続音の問題に関して排気ガスターボチャージャの軸受ハウジングの内側平軸受を最適化することが可能である。このことは、例えば、異なる潤滑膜を形成できるように軸受面を非対称に設計することによって可能となる。本発明による排気ガスターボチャージャの音の問題を最適化するための他の措置も、また可能である。

従属請求項は、本発明の有利な改良形態に関する。

本発明による回転防止手段は、例えば関連の凹部に係合することによって、軸受ハウジングの少なくとも１つの突出部、好ましくは３つの突出部を介して支持されるように配置される。この場合、このことにより、第一に、排気ガスターボチャージャの組立中に誤りのない取付けが保証される利点が達成される。同時に、本発明による回転防止手段は、軸受ハウジングの軸方向軸受と軸受ハウジングとの間に１つ又は複数の突出部によって固定して締め付けられる。したがって、例えばロックリングなどの追加の締結要素を省略することが可能である。回転防止手段は、主な領域に、軸受ブッシュの端部領域を挿入することができる受入れ凹部を有し、このため、前記軸受ブッシュは、互いに反対側に配置されかつ受入れ凹部を境界付ける回転防止手段の２つの壁部領域を溝に挿入できるように、直径方向に対向して配置された２つの溝を有する。

互いに直径方向に対向して配置された溝及び回転防止手段の受入れ凹部の前記配置の結果、第一に、軸受ブッシュ用の回転防止作用を実現することが可能になり、第二に、軸方向及び半径方向の前記軸受ブッシュの可動性の制限を回避することが可能になるが、この理由は、軸受ブッシュの溝を、溝に係合する回転防止手段の壁部領域の金属薄板の厚さよりも広くなるように形成することが可能であるからである。このようにして、ロータに必要な軸方向の遊びを含めて、軸方向の移動の自由を保証することができる。

この場合、軸受ハウジングの軸方向軸受の機能は好ましくは影響を受けずに、さらに、軸方向軸受に作用する軸方向力の変化を回避することが可能である。

半径方向の軸受ブッシュの移動の自由も、同様に記載した設計によって制限されない。

本発明のさらなる詳細、利点及び特徴は、添付図面に基づき例示的な実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。

排気ガスターボチャージャの基本構成要素を説明するための本発明による排気ガスターボチャージャの著しく単純化した概略図である。 本発明による排気ガスターボチャージャの軸受ブッシュの斜視図である。 排気ガスターボチャージャの回転防止手段の斜視図である。 回転防止手段が配置される軸受ハウジングの一部の断面図である。 軸受ブッシュが軸受ハウジングに取り付けられ、回転防止手段が軸受ブッシュに配置された軸受ハウジングのコンプレッサの方向からの斜視図である。 軸受ハウジング、軸受ブッシュ及び回転防止手段の図５に対応するタービンの方向からの図面である。 第２の実施形態を説明するための本発明による排気ガスターボチャージャの軸受ハウジング及び軸受ブッシュの長手方向断面図である。 図７による配置の端部断面図である。 本発明による排気ガスターボチャージャのばねクリップとして設計された回転防止手段の図面である。 斜視図の軸受スリーブ及び軸受ブッシュのばねクリップの別の図面である。 斜視図の軸受スリーブ及び軸受ブッシュのばねクリップの別の図面である。 斜視図の軸受スリーブ及び軸受ブッシュのばねクリップの別の図面である。 ばねクリップを取り付ける前の、ばねクリップを備えた軸受スリーブ及び軸受ブッシュの断面図である。 ばねクリップを使用して組み立てられた、軸受スリーブ及び軸受ブッシュから構成されたユニットの図面である。 ばねクリップを使用して組み立てられた、軸受スリーブ及び軸受ブッシュから構成されたユニットの図面である。 予め組み立てられた構造ユニットとして、ばねクリップが取り付けられた軸受スリーブ及び軸受ブッシュの斜視図である。 図１６によるブッシュ軸受スリーブ装置が据え付けられた軸受ハウジングの断面斜視図である。 軸受スリーブ及び軸受ブッシュを有する構造ユニットの図１６に対応する図面である。 図１８による構造ユニットの断面図である。

図１は、コンプレッサハウジング４にコンプレッサホイール３を有するコンプレッサ２を有する本発明による排気ガスターボチャージャ１の著しく単純化した概略図である。

排気ガスターボチャージャ１はまた、タービンハウジング７にタービンホイール６を有するタービン５を有する。

コンプレッサハウジング４とタービンハウジング７との間に、軸受ハウジング８が配置され、この軸受ハウジングは、ロータシャフト１０用の静的軸受ブッシュ９を収容し、かつ図４の説明の通り、コンプレッサ側面に軸受ハウジングカバー１１を有する。

本発明による排気ガスターボチャージャ１は、このような軸受の他のすべての構成要素も有することが自明であるが、本発明の原理を説明する上で、その説明は不要である。

図２は、ロータシャフト１０を取り付けるための軸受ハウジング８に取り付けられる軸受ブッシュ９の斜視図を示している。

軸受ブッシュ９は、一方の端部領域１９に２つの溝１６と１７を有し、これらは、互いに反対側に配置されかつ端部領域１９の外側円周領域１８に配置される。溝１６と１７は、結果として、図２から理解できる通り、外側に開放する。

軸受ブッシュはまた、その外周に、反対側端部領域２９に支持領域２８などの支持領域を有し、この支持領域によって、軸受ブッシュ９が、組立状態で、軸受ハウジングの内孔に支持される。このことは、図４、図５及び図６の説明から特に理解できるが、本願の原理を説明する上で重要ではない。

図３は、軸受ブッシュ９用の排気ガスターボチャージャ１の回転防止手段１２を示している。回転防止手段１２は、ボウル状にドーム形である中央の主な領域２１を有し、この領域の中央に受入れ凹部２０が配置される。受入れ凹部２０は、互いに反対側に配置されかつ直線的に延びる２つの壁部領域２３と２５によって境界付けられる。受入れ凹部２０はまた、壁部領域２３と２５を互いに接続する僅かにドーム形の壁部領域２４によって境界付けられる。したがって、これにより、図３に見ることができる受入れ凹部２０の設計が得られ、この開口部は片側で開放し、したがって挿入領域３０を有し、図５及び図６の説明から特に理解できるように、この挿入領域に軸受ブッシュ９を挿入することができる。

回転防止手段１２はまた、外縁で主な領域２１に隣接する縁部領域２２を有し、縁部領域２２は、主な領域２１の周りに延び、かつ実施例では３つの突出部１３、１４と１５が設けられる。実施例では、突出部１３、１４と１５は、図３から詳細にわかる通り、均一な間隔で縁部領域２２に分布して配置されて、縁部領域２２から半径方向外側に延在する。

軸受ハウジング８における軸受ブッシュ９の取り付け状態において、図４〜図６の説明に示されているように、軸受ブッシュ９の端部領域１９は、特に図５の説明から理解できるように、互いに反対側に位置する受入れ凹部２０の壁部領域２３と２５が溝１６と１７に係合するように受入れ凹部２０に挿入される。前記説明において、溝１６と１７は点線によって示されている。

同様に、図５の説明から、回転防止手段１２の取り付け状態で、突出部１３、１４と１５が軸受ハウジング８に支持されることも分かる。図５に選択した斜視図のため、長円と境を接する軸受ハウジング８の当該領域における突出部１３の支持部を見ることができる。このため、突出部１３は、軸受ハウジング８の凹部２７に係合する。１つ以上の突出部を設ける場合、すなわち、実施例では、突出部１４と１５、対応する凹部が同様に軸受ハウジングに設けられるが、これらは図４〜図６に選択した図示のため見えない。

壁部領域２３と２５が係合する溝１６と１７を設けるため、軸受ブッシュ９の軸方向の可動性を維持することが可能であるが、この理由は、溝１６と１７の幅Ｂ_１６とＢ_１７それぞれを、壁部領域２３と２５の材料厚さＭＳ（図３参照）よりも大きく選択することができるからである。したがって、回転防止手段１２は、第一に、確実に、軸受ハウジング８における軸受ブッシュ９の回転を防止することができるが、第二に、半径方向及び軸方向の両方の可動性を保証する。

図７は、本発明による排気ガスターボチャージャの第２の実施形態を示しており、この場合、軸受ハウジング８の長手方向断面が示されており、軸受スリーブ３１が静的構成要素を構成するように、軸受ハウジングの軸受ハウジング孔３６に軸受ブッシュ３１が挿入され、好ましくは押入される。

図７〜図９の並置から理解できるように、この実施形態では、ばねクリップの形態の回転防止手段１２が設けられ、前記ばねクリップは突出部１３を有し、この突出部は、この実施形態において軸受ハウジング８の回転防止手段１２の間接的な支持が達成されるように軸受スリーブ３１に係合する。

図８及び図９の並置から特に理解できるように、ばねクリップ１２は、このために、突出部１３の端部領域３２と３３に隣接する２つクリップ脚部３４と３５を有する。この場合、クリップ脚部３４と３５は、受入れ凹部２０の方向に内側方向に凹状に湾曲しており、これに対し、図９から明らかなように、突出部１３は受入れ凹部２０から外側方向に凸状にドーム形になっている。

前記設計及び適切な材料のため、ばねクリップ１２は弾性特性を有し、軸受ブッシュの溝１６と１７に弾性的に係合することができる。

この場合、図８は、３つの矢印Ｋ_ＦＬで、ばねクリップ１２が軸受スリーブ３１と接触する接触面を示している。矢印Ｒ_ＳＰは、より大きな量の半径方向の遊びがこの実施形態で実現されることを示している。

好ましくは軸方向の小さな遊びのため、ばねクリップは、矢印Ｂ_ＡＸで図９に示した位置において軸方向に機械加工することが可能である。

図１０〜図１２の並置から、この実施形態でばねクリップとして設計された、軸受スリーブ３１及び軸受ブッシュ９の回転防止手段１２の構成要素を再び見ることが可能である。各々、図１０〜図１２に個々の部品として示した、前記構成要素部品１２、３１と９は、既に説明したように、図１６の完全な組立状態で示されているように、互いに差し込み合うことによって組み立てられて、予め組み立てられた構造ユニットを形成することができる。

このことは、特に図１３〜図１５によって説明される。

図１３は、軸受スリーブ３１、この軸受スリーブに配置された軸受ブッシュ９、及びまだ取り付けられていなかったクリップ又は回転防止手段１２の断面を示している。図１３の断面は、正確に溝１６と１７を通って延び、これらの溝は、図１３に示したように、直径方向に対向して配置される２つのウェブ４１と４２が形成されるように軸受ブッシュ９の壁部材料を通り抜けて延在する。

軸受スリーブ３１の材料を通り抜けて延在する対応する溝は、溝３７と３８であり、この場合再び、ウェブ３９と４０から構成されたウェブ配置は軸受スリーブ３１の上に実現され、前記ウェブ３９と４０は、図１３に示したように関連のウェブ４１と４２に面して位置する。

図１３の矢印Ｍは、ばねクリップ１２の取付方向を表している。矢印Ｍに対応する取付運動の継続中に、クリップ脚部３４と３５が引き続き溝３７と３８内に掛止するように、および前記掛止動作の過程で、軸受ブッシュ９の溝１７と１６内にも掛止するように、溝への挿入中に、前記ばねクリップのクリップ脚部３４と３５がウェブ３９によって僅かに押し離される。このことから、軸受ブッシュ９が、クリップ１２を取り付ける過程で、その正確な端部位置内に配置されることが明らかである。

図１４の矢印ＲＦで表されているように、このことにより、半径方向に可撓性の固定が行われ、この場合、突出部１３及び端部領域３２と３３はウェブ３９の周りに係合する。

対照的に、軸方向において、軸方向に剛性の固定は、矢印ＡＦで図１５に表されている通り、ばねクリップ１２によって達成される。上に既述したように、ばねクリップ１２による軸受スリーブ３１内の軸受ブッシュ９の前記取り付けにより、図１６に完全な組立状態で示されている、予め組み立てられた構造ユニットが得られる。

図１７も、同様に、軸受ハウジング８内の前記予め組み立てられたユニットの完全な組立状態を示している。このため、図１６に示した予め組み立てられたユニットは、軸受ハウジング８の取付孔に挿入され、外側軸受スリーブ３１は、好ましくは押入することによって、軸受ハウジング８又はその軸受ハウジング孔に固定される。このことにより、軸受スリーブ３１を設ける結果、軸受ハウジング８における軸受ブッシュ９の上述の間接的な支持が達成される。

図１８及び図１９は、同様に、軸受ブッシュ９、軸受スリーブ３１及び回転防止手段１２を備える予め組み立てられた取付ユニット４５の別の実施形態を示している。図１８及び図１９に示した実施形態では、軸受ブッシュ９は、このために、上述の実施形態の２つの溝１６と１７の一方であり得る溝４４を有する。

したがって、軸受スリーブ３１は相応して配置された溝４３を有し、この場合、図１８及び図１９の並置から理解できるように、回転防止手段１２を最初に軸受スリーブ３１の外側の溝４３内に、次に軸受ブッシュ９の溝４４内に挿入することによって、軸受ブッシュ９と軸受スリーブ３１との間の回転ロック作用が同様に得られる。

図１８の説明から理解できるように、回転ロック手段１２は、半月形状又は半円の輪郭を有するディスクセグメントとして設計される。

各々の場合に、図１８及び図１９に示した特に好ましい実施形態において、１つのみの溝が軸受ブッシュ及び軸受スリーブの両方に設けられるが、少なくとも軸受ブッシュ９を、先行実施形態に示したバージョンに使用してもよく、すなわち、直径方向に対向して配置された２つの溝を有してもよい。

上述の開示に加えて、ここに、本発明のさらなる開示のために図１〜図８の説明がさらに参照される。

１ 排気ガスターボチャージャ
２ コンプレッサ
３ コンプレッサホイール
４ コンプレッサハウジング
５ タービン
６ タービンホイール
７ タービンハウジング
８ 軸受ハウジング
９ 軸受ブッシュ
１０ ロータシャフト
１１ 軸受ハウジングカバー
１２ 軸受ブッシュの回転防止手段
１３−１５ 回転防止手段の突出部
１６、１７ 溝
１８ 外側の円周領域
１９ 端部領域
２０ 受入れ凹部
２１ 主な領域
２２ 縁部領域
２３−２５ 壁部領域
２６ 軸方向軸受
２７ 軸受ハウジング８の凹部
２８ 支持領域
２９ 第２の端部領域
３０ 挿入領域
３１ 軸受スリーブ
３２、３３ 端部領域
３４、３５ クリップ脚部
３６ 軸受ハウジング孔
３７、３８ 軸受スリーブ３１の溝
３９、４０ 軸受スリーブ３１のウェブ
４１、４２ 軸受ブッシュ９のウェブ
４３、４４ 溝
４５ ユニット
Ｂ_１６、Ｂ_１７ 各々溝１６と１７の幅
Ｂ_ＡＸ 軸方向に機械加工された部分
Ｋ_ＦＬ 接触面
ＭＳ 壁部領域２３、２５の材料厚さ
Ｒ_ＳＴ 半径方向の遊び
ＡＦ 軸方向の固定（図１４と図１５に矢印で表示）
ＲＦ 半径方向の固定（図１４と図１５に矢印で表示）

Claims (18)

1. コンプレッサハウジング（４）内のコンプレッサホイール（３）を有するコンプレッサ（２）を有し、
   タービンハウジング（７）内のタービンホイール（６）を有するタービン（５）を有し、
   ロータシャフト（１０）用の静的軸受ブッシュ（９）を受け入れかつ前記コンプレッサ側に軸受ハウジングカバー（１１）を有する軸受ハウジング（８）を有し、
   軸受ブッシュの回転防止手段（１２）であって、
   前記軸受ハウジング（８）に支持された少なくとも１つの突出部（１３、１４、１５）を有し、そして、
   前記軸受ブッシュ（９）の２つの溝（１６、１７）の少なくとも一方に係合する、回転防止手段（１２）を有する、
   排気ガスターボチャージャ（１）において、
   前記溝（１６、１７）が、前記軸受ブッシュ（９）の外側の円周領域（１８）に直径方向に対向して配置されることを特徴とする排気ガスターボチャージャ（１）。
2. 前記溝（１６、１７）が前記軸受ブッシュ（９）の一方の端部領域（１９）に配置される、請求項１に記載の排気ガスターボチャージャ。
3. 前記回転防止手段（１２）が受入れ凹部（２０）を有し、前記凹部（２０）に、前記溝（１６、１７）が設けられた前記軸受ブッシュ（９）の端部領域（１９）が係合し、請求項１又は２に記載の排気ガスターボチャージャ。
4. 前記回転防止手段（１２）が、ボウル状にドーム形である主な領域（２１）を有し、前記主な領域に前記受入れ凹部（２０）が配置される、請求項３に記載の排気ガスターボチャージャ。
5. 前記主な領域（２１）が、前記少なくとも１つの突出部（１３、１４、１５）が配置される、取り囲む縁部領域（２２）を有する、請求項４に記載の排気ガスターボチャージャ。
6. 前記縁部領域（２２）に均一な間隔で離間して配置される３つの突出部（１３、１４、１５）が設けられる、請求項５に記載の排気ガスターボチャージャ。
7. 前記溝（１６、１７）の幅（Ｂ_１６、Ｂ_１７）が、前記受入れ凹部（２０）を境界付ける、前記主な領域（２１）の壁部領域（２３、２５）の材料厚さ（ＭＳ）よりも大きい、請求項３〜６のいずれか一項に記載の排気ガスターボチャージャ。
8. 前記回転防止手段（１２）が金属薄板部分として形成されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の排気ガスターボチャージャ。
9. 前記回転防止手段（１２）が、前記回転防止手段（１２）の少なくとも１つの突出部（１３、１４、１５）によって、前記軸受ハウジング（８）と、前記軸受ハウジング（８）に配置された軸方向軸受（２６）との間に固定して締め付けられることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の排気ガスターボチャージャ。
10. 前記少なくとも１つの突出部（１３、１４、１５）が前記軸受ハウジング（８）の関連の凹部（２７）に係合することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の排気ガスターボチャージャ。
11. 前記軸受ブッシュ（９）の周りに配置される軸受スリーブ（３１）が前記軸受ハウジング（８）に固定され、好ましくは前記軸受ハウジング（８）に押入されることと、前記回転防止手段（１２）の前記少なくとも１つの突出部（１３）が前記軸受スリーブ（３１）に係合することを特徴とする、請求項１に記載の排気ガスターボチャージャ。
12. 前記回転防止手段（１２）がばねクリップとして設計されることを特徴とする、請求項１１に記載の排気ガスターボチャージャ。
13. 前記ばねクリップ（１２）が突出部（１３）を有し、前記突出部の端部領域（３２、３３）に２つのクリップ脚部（３４、３５）が隣接し、前記クリップ脚部（３４、３５）が前記突出部（１３）と共に受入れ凹部（２０）を境界付けることを特徴とする、請求項１２に記載の排気ガスターボチャージャ。
14. 前記クリップ脚部（３４、３５）が前記受入れ凹部（２０）の方向に内側に曲がっていることを特徴とする、請求項１３に記載の排気ガスターボチャージャ。
15. 前記静的軸受ブッシュ（９）が平坦な軸受ブッシュとして設計されることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の排気ガスターボチャージャ。
16. 完全な組立状態で、前記クリップ（１２）の前記突出部（１３）及び前記端部領域（３２、３３）が、前記軸受スリーブ（３１）のウェブ（３９）の周りに係合することを特徴とする、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の排気ガスターボチャージャ。
17. 前記回転防止手段（１２）がディスクセグメントとして設計されることを特徴とする、請求項１に記載の排気ガスターボチャージャ。
18. 前記ディスクセグメントが半月形状であるか又は半円構造であることを特徴とする、請求項１７に記載の排気ガスターボチャージャ。

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