JP2018109403A - ターボチャージャ - Google Patents

Abstract

【課題】新型のターボチャージャを創出すること。【解決手段】第１の媒体を膨張させるためのタービン２と、タービンにおいて、第１の媒体の膨張の際に得られたエネルギーを用いて、第２の媒体を圧縮するための圧縮機３と、を有するターボチャージャ１では、タービンが、タービンハウジング４とタービンロータ５とを有しており、圧縮機が、圧縮機ハウジング６と、タービンロータにシャフト８を通じて連結された圧縮機ロータ７とを有しており、タービンハウジングと圧縮機ハウジングとはそれぞれ、タービンハウジングと圧縮機ハウジングとの間に配置された、シャフトが取り付けられている軸受ハウジング９に接続されており、タービンハウジングは、流入ハウジング１１、ガイドブレード１６を備えたノズルリング１５、及び、インサート部品１３を有しており、ノズルリングは、突起を通じて、軸受ハウジング上でセンタリングされ、径方向に誘導されている。【選択図】図１

Description

本発明は、ターボチャージャに関する。

図１は、実践から知られたターボチャージャ１の基本的な構造を示している。ターボチャージャ１は、第１の媒体を膨張させるため、特に内燃機関の排ガスを膨張させるためのタービン２を有しており、当該第１の媒体の膨張の際に、エネルギーが得られる。さらに、ターボチャージャ１は、第２の媒体、特に内燃機関に供給されるべき過給空気を圧縮するための圧縮機３を含んでおり、圧縮には、タービン２における第１の媒体の膨張の際に得られたエネルギーが用いられる。

タービン２は、タービンハウジング４とタービンロータ５とを有している。圧縮機３は、圧縮機ハウジング６と圧縮機ロータ７とを有している。タービンロータ５及び圧縮機ロータ７は、軸受ハウジング９内に取り付けられたシャフト８を通じて連結されている。軸受ハウジング９は、一方ではタービンハウジング４と、他方では圧縮機ハウジング６と接続されている。

図１は、さらに、圧縮機ハウジング６に接続された、選択的な消音機１０を示しており、過給空気は、消音機１０を通るように誘導される。

タービンハウジング４は、流入ハウジング１１と流出ハウジング１２とを含んでいる。流入ハウジング１１を通って、膨張すべき第１の媒体は、本図では径方向において、タービンロータ５に供給される。流出ハウジング１２を通って、膨張した第１の媒体は、タービンロータ５から、本図では軸方向に排出され得る。

図１は、タービンハウジング４の構成部材として、さらに、インサート部品１３とノズルリング１５とを示している。インサート部品１３は、径方向外側で、タービンロータ５の運動ブレード１４に接続しており、流入ハウジング１１の流路を、少なくとも部分的に区切っている。ノズルリング１５は、ガイドブレード１６を有しており、ガイドブレード１６は、タービンロータ５の上流に配置されており、タービンロータ５の上流における流れの制御に用いられる。

これまで、インサート部品及びノズルリングの位置決めは、特に運転によるタービンハウジング４の流入ハウジング１１の領域における変形に関して困難を引き起こしている。実践から知られた排ガスターボチャージャでは、タービンハウジング４の流入ハウジング１１の領域における運転による変形が、インサート部品及びノズルリングの位置決めに影響を与えており、それによって、タービン２のロータ側アセンブリと、タービン２のステータ側アセンブリとの間の間隙も変化し、その変化の結果、タービンロータ５は発振する可能性があり、極端な場合には、タービンロータ５の運動ブレード１４が、ステータ側アセンブリ、特にインサート部品１３内に入り込むか、又は、当該インサート部品に接触し得る。

従って、本発明の課題は、新型のターボチャージャを創出することにある。本課題は、請求項１に記載のターボチャージャによって解決される。本発明によると、ノズルリングは、突起を通じて、軸受ハウジング上でセンタリングされ、径方向に誘導される。

ノズルリングが、突起を通じて、軸受ハウジング上でセンタリングされ、径方向に誘導されることによって、ノズルリングの位置決めは、タービンハウジングの流入ハウジングとは無関係に、従って、運転による流入ハウジングの変形とも無関係になる。

本発明のさらなる発展形態によると、ノズルリングとインサート部品とは、一体的に形成されており、モノリシックなアセンブリを構成している。本発明のこのさらなる発展形態は、ノズルリングと共にモノリシックなアセンブリを構成しているインサート部品も、ノズルリングの突起を通じて、軸受ハウジング上でセンタリングされ、径方向に誘導されるという利点を有している。それによって、インサート部品の位置決めも、タービンハウジングの流入ハウジングとは無関係に、従って、運転による流入ハウジングの変形とも無関係になる。

本発明のさらなる発展形態によると、流入ハウジングの一部及びインサート部品の一部には、バネ要素が作用しており、バネ要素は、ノズルリング及びインサート部品を、軸受ハウジングに向かって軸方向に押圧している。バネ要素は、インサート部品及びノズルリングを軸方向に位置付ける。インサート部品及び流入ハウジングに作用しているバネ要素を通じて、好ましくはモノリシックなアセンブリを構成しているインサート部品及びノズルリングは、軸受ハウジングに対して押圧され、軸方向に位置付けられる。その際、バネは、運転による流入ハウジングの領域における変形を補正する。

本発明の好ましいさらなる発展形態は、従属請求項及び以下の説明から明らかになる。本発明の実施例を、図面を用いてより詳細に説明するが、それに限定されるものではない。示されているのは以下の図である。

実践から知られたターボチャージャの横断面の図である。 ターボチャージャのタービンの領域における、本発明に係るターボチャージャの横断面の図である。 本発明に係るターボチャージャの細部を示した図である。

本発明は、ターボチャージャに関する。

ターボチャージャ１は、第１の媒体を膨張させるため、特に内燃機関の排ガスを膨張させるためのタービン２を有している。さらに、ターボチャージャ１は、第２の媒体、特に過給空気を圧縮するための圧縮機３を含んでおり、圧縮には、タービン２において第１の媒体の膨張の際に得られたエネルギーが用いられる。

その際、タービン２は、タービンハウジング４とタービンロータ５とを有している。圧縮機３は、圧縮機ハウジング６と圧縮機ロータ７とを有している。圧縮機ロータ７は、軸受ハウジング９内に取り付けられたシャフト８を通じて、タービンロータ５に連結されており、軸受ハウジング９は、タービンハウジング４と圧縮機ハウジング６との間に配置されており、タービンハウジング４とも、圧縮機ハウジング６とも接続されている。

タービンハウジング４は、流入ハウジング１１と流出ハウジング１２とを有している。軸受ハウジング９に接続された流入ハウジング１１を通って、膨張すべき第１の媒体は、タービンロータ５の径方向に誘導される。流入ハウジング１１に接続された流出ハウジング１２を通って、膨張した第１の媒体は、タービンロータ５から、軸方向に排出され得る。

タービンハウジング４はさらに、インサート部品１３とノズルリング１５とを有している。インサート部品１３は、第１の媒体の流路を部分的に区切っており、インサート部品１３は、径方向外側で、タービンロータ５の運動ブレード１４に接続している。タービンロータ５の上流には、ノズルリング１５が配置されており、ノズルリング１５は、ガイドブレード１６を含んでおり、ガイドブレード１６は、タービンロータ５の上流における、膨張すべき第１の媒体の流れの制御に用いられる。

本明細書で表される本発明によると、ノズルリング１５は、軸受ハウジング９に対向するノズルリング１５の第１のカバーリング１８に形成された突起１７を通じて、軸受ハウジング９上でセンタリングされ、径方向に誘導される。ノズルリング１５の突起１７は、軸受ハウジング９内の対応する溝１９に係合している。従って、ノズルリング１５のセンタリングと径方向の誘導とは、タービンハウジング４の流入ハウジング１１とは無関係であり、それゆえ、運転による流入ハウジング１１の変形と無関係である。

本発明の有利なさらなる発展形態によると、ノズルリング１５とインサート部品１３とは、一体的に形成されており、図３によると、モノリシックなアセンブリを構成している。この場合、ノズルリング１５は、軸受ハウジング９に対向する第１のカバーリング１８に加えて、第２のカバーリング２０を含んでおり、軸方向において互いに離間した両方のカバーリング１８、２０の間には、ノズルリング１５のガイドブレード１６が延在している。

ノズルリング１５とインサート部品１３とを一体的に、モノリシックに構成することによって、ノズルリングだけではなく、インサート部品１３も、ノズルリング１５と共に、軸受ハウジング９上でセンタリングされ、径方向に誘導される。

本発明の別の有利なさらなる発展形態によると、タービンハウジング４の流入ハウジング１１の一部、及び、インサート部品１３の一部、図２に示された実施例では、インサート部品１３と共にモノリシックなアセンブリを構成するノズルリング１５の第２のカバーリング２０には、バネ要素２１が作用しており、当該バネ要素２１は、インサート部品１３と、それに伴ってノズルリング１５とを、軸方向において、軸受ハウジング９に対して押圧する。すなわち、ノズルリング１５の第１のカバーリング１８上の突起１７を、軸受ハウジング９の溝１９内に、軸方向において押圧する。それによって、バネ要素２１は、インサート部品１３とノズルリング１５とを、軸方向に位置付ける。

バネ要素２１は、流入ハウジング１１のピン状の突起２２上で誘導される。

図２によると、タービンロータ５の下流において、インサート部品１３と、流入ハウジング１１の隣接する部分との間に、シール要素２３が配置されており、それによって、インサート部品１３、特にインサート部品１３及びノズルリング１５から成るモノリシックなアセンブリは、タービンロータ５の運動ブレード１４の下流において、流入ハウジング１１に対して密封される。

本発明の特に好ましい実施形態によると、インサート部品１３及びノズルリング１５は、モノリシックなアセンブリとして構成されており、このモノリシックなアセンブリは、ノズルリング１５の突起１７を通じて、軸受ハウジング９上でセンタリングされ、径方向に誘導されており、バネ要素２１は、このモノリシックなアセンブリを軸方向に位置付け、すなわち、軸方向において軸受ハウジング９に対して押圧する。タービンハウジング４の流入ハウジング１１の運転による変形は、ノズルリング及びインサート部品１３の位置決めには影響を与えないので、特にタービンロータ５の運動ブレード１４とインサート部品１３との間の正確な間隙が、常に維持可能であり、それによって、タービンロータ５の運動ブレード１４がインサート部品１３に接触することが回避される。

１ ターボチャージャ
２ タービン
３ 圧縮機
４ タービンハウジング
５ タービンロータ
６ 圧縮機ハウジング
７ 圧縮機ロータ
８ シャフト
９ 軸受ハウジング
１０ 消音機
１１ 流入ハウジング
１２ 流出ハウジング
１３ インサート部品
１４ 運動ブレード
１５ ノズルリング
１６ ガイドブレード
１７ 突起
１８ カバーリング
１９ 溝
２０ カバーリング
２１ バネ要素
２２ 突起
２３ シール要素

Claims (9)

1. 第１の媒体を膨張させるためのタービン（２）と、
   前記タービン（２）において、前記第１の媒体の膨張の際に得られたエネルギーを用いて、第２の媒体を圧縮するための圧縮機（３）と、を有するターボチャージャ（１）であって、
   前記タービン（２）が、タービンハウジング（４）とタービンロータ（５）とを有しており、
   前記圧縮機（３）が、圧縮機ハウジング（６）と、前記タービンロータ（５）にシャフト（８）を通じて連結された圧縮機ロータ（７）とを有しており、
   前記タービンハウジング（４）と前記圧縮機ハウジング（６）とはそれぞれ、前記タービンハウジング（４）と前記圧縮機ハウジング（６）との間に配置された、前記シャフト（８）が取り付けられている軸受ハウジング（９）に接続されており、
   前記タービンハウジング（４）は、流入ハウジング（１１）、ガイドブレード（１６）を備えたノズルリング（１５）、及び、インサート部品（１３）を有しているターボチャージャにおいて、
   前記ノズルリング（１５）が、突起（１７）を通じて、前記軸受ハウジング（９）上でセンタリングされ、径方向に誘導されていることを特徴とするターボチャージャ（１）。
2. 前記ノズルリング（１５）の前記突起（１７）が、前記軸受ハウジング（９）内の溝（１９）に係合していることを特徴とする、請求項１に記載のターボチャージャ。
3. 前記ノズルリング（１５）の前記突起（１７）が、前記ノズルリング（１５）の第１のカバーリング（１８）上に形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のターボチャージャ。
4. 前記ノズルリング（１５）が、第２のカバーリング（２０）を有しており、前記第１のカバーリング（１８）と前記第２のカバーリング（２０）との間には、前記ノズルリング（１５）のガイドブレード（１６）が延在していることを特徴とする、請求項３に記載のターボチャージャ。
5. 前記ノズルリング（１５）及び前記インサート部品（１３）は、一体的に形成されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のターボチャージャ。
6. 前記ノズルリング（１５）及び前記インサート部品（１３）は、モノリシックなアセンブリとして構成されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のターボチャージャ。
7. 前記流入ハウジング（１１）の一部と、前記インサート部品（１３）の一部と、には、バネ要素（２１）が作用しており、前記バネ要素は、前記インサート部品（１３）及び前記ノズルリング（１５）を、前記軸受ハウジング（９）に向かって押圧す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ターボチャージャ。
8. 前記バネ要素（２１）が、前記インサート部品（１３）と前記ノズルリング（１５）とを軸方向に位置付けることを特徴とする、請求項７に記載のターボチャージャ。
9. 前記タービンロータ（５）の下流では、前記流入ハウジング（１１）と前記インサート部品（１３）との間に、シール要素（２３）が配置されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のターボチャージャ。