JP2020153373A - 排ガスターボチャージャハウジングの位置固定 - Google Patents

Abstract

【課題】取り付け費用と部材数とを減少させるような、ターボチャージャの製造方法を提供する。【解決手段】ハウジング（１）及び／又はステータは、内側ハウジング部材（３）と、内側部（４１）で、内側ハウジング部材（３）の外側部（３１）に直接接し、外側部（３１）を囲む外側ハウジング部材（４）と、を有しており、それぞれの外側部（３１）とそれぞれの内側部（４１）とは、共にポジティブロック接続を形成するように構成されており、前記ポジティブロック接続によって、それぞれの内側ハウジング部材（３）とそれぞれの外側ハウジング部材（４）とが、ターボチャージャの長手軸に沿った互いに対する相対的な位置変化、及び／又は、前記長手軸周りの回転に対して固定され、それぞれの内側ハウジング部材（３）及び／又はそれぞれの外側ハウジング部材（４）は、少なくとも部分的に、付加製造によって製造されている。【選択図】図１

Description

本発明は、ハウジングの一体化された位置固定部を有するターボチャージャと、当該ターボチャージャの製造方法と、に関する。

排ガスターボチャージャの構成要素には、例えば回転する部材が原因で、大きい力が作用する。ターボチャージャのハウジング部材及びステータ部材を、回転及び軸方向変位に対して固定するために、通常は、例えば合わせピン又はネジ等の付加的な部材及び接続要素が必要である。さらなる構成要素ゆえに、部材数が著しく増大し、それによって、取り付け費用が高くなり、材料費が高くなる。

従って、本発明の課題は、取り付け費用と部材数とを減少させるような、ハウジングの一体化された位置固定部を有するターボチャージャと、当該ターボチャージャの製造方法と、を提供することにある。

本課題は、請求項１に記載の特徴の組み合わせによって解決される。

本発明では、ハウジングと、少なくとも１つのステータと、を有するターボチャージャが提案される。当該ハウジング及び／又はステータは、内側ハウジング部材と、内側部で、内側ハウジング部材の外側部に直接接し、当該外側部を囲む外側ハウジング部材と、を含んでいる。それぞれの外側部とそれぞれの内側部とは、共にポジティブロック接続を形成するように構成されており、当該ポジティブロック接続によって、それぞれの内側ハウジング部材とそれぞれの外側ハウジング部材とが、ターボチャージャの長手軸に沿った互いに対する相対的な位置変化、及び／又は、当該長手軸周りの回転に対して固定される。さらに、それぞれの内側ハウジング部材及び／又はそれぞれの外側ハウジング部材は、少なくとも部分的に、付加製造によって製造されている。例えば３Ｄ印刷法のような付加製造方法の利用によって、位置固定部は、部材と直接一体化される。その利点は例えば、構成要素の数が減少し、結果として、ターボチャージャの重量と製造費用とが減少することにある。さらに、ポジティブロック接続によって、取り付けに際するエラーを回避することが可能である。全体として、取り付け費用及び保守費用は、部材の軽量化及び／又はセグメント化によって最適化される。ポジティブロック接続によって、付加的に、閉じ込めの安全性と、従って、ターボチャージャの製造安全性と、が改善する。

好ましくは、ターボチャージャは、内側ハウジング部材の外側部及び／又は外側ハウジング部材の内側部が、完全に付加製造を用いて生産されているか、又は、製造されたように構成されている。これは特に有利である。なぜなら、両方のハウジング部材の外側部では、力が作用するからであり、この力に対して、位置固定部が用いられる。このような方法で、位置固定は、それぞれのターボチャージャの要求に正確に適合する。

有利な態様の変型例では、外側部が、外側部から突出している少なくとも１つの位置決め要素を有していることが規定されている。さらに、内側部は、位置決め要素に対応して構成された少なくとも１つの凹部を含んでおり、それによって、位置決め要素と凹部とは、共にポジティブロック接続を形成している。本発明の実施例では、位置決め要素は位置決めラグとして構成され、凹部は溝として構成されていることが規定されている。さらに、位置決め要素が少なくとも１つのスプラインとして構成され、凹部が少なくとも１つのスプラインハブとして構成されている態様も有利である。本発明によると、さらなる有利な変型例では、部分的又は完全に、位置決め要素は波形スプラインとして構成され、凹部は波形スプラインハブとして構成されることが規定されている。

ハウジング部材内に位置決め要素を一体化することによって、これらのハウジング部材は、周方向において、互いに対して相対的に固定され得る。合わせピン又はネジ等の付加的な接続要素は、それによって省略可能であり、もはや不要になる。各位置決め要素の成形及び配置を通じて、位置固定の他に、ハウジング部材の正確かつ明確な位置合わせが設定可能であり、それによって、取り付けの際のエラーが回避され得る。

本発明に係るターボチャージャは、態様の変型例において、差込旋回接続部又はバヨネット接続部が、外側部及び内側部に一体化されており、当該接続部が、内側ハウジング部材と外側ハウジング部材との間にポジティブロック接続を確立するように構成されている。ハウジング部材と位置決め要素とを一体化することによって、これらのハウジング部材は、長手方向において、互いに対して相対的に固定され得る。さらに、上述の位置固定のための手段は、例えば運動ブレードの破損又はロータの破裂の場合に、閉じ込めの安全性に対して、ポジティブな影響を与え得る。従って、せん断による、閉じ込めに関係のあるフランジ接続のネジへの負荷が、損傷に起因するねじり力が部材のポジティブロック接続を通じて直接伝達されることによって回避され得る。

内側ハウジング部材及び／又は外側ハウジング部材がセグメント化されており、さらに、本発明に係るターボチャージャのさらなる発展形態において、内側ハウジング部材及び／又は外側ハウジング部材に中空空間が組み込まれていることが規定されている場合、さらに有利である。部材をセグメントに分割することによって、及び／又は、中空空間を的を絞って導入することによって、特に大型のターボチャージャにおいては、個々の重量が結果として減少するので、取り付け費用及び保守費用が減少する。当該セグメント化又は中空空間の導入は、上述の措置と組み合わされる。

本発明の好ましい実施形態において、内側ハウジング部材及び／又は外側ハウジング部材には、部材が故障した場合に、部材の位置エネルギー又は運動エネルギーを吸収するために、圧潰要素又はハニカム構造が組み込まれている。この場合の利点は、圧潰要素又はハニカム構造が、安全性に関係する部材に直接組み込まれていることにある。このような方法で、圧潰要素又はハニカム構造は、ハウジング構造に衝突して損傷した場合に放出されるロータ破片の運動エネルギーを、的を絞った変型によって減少させる。それによって、故障した部材がターボチャージャハウジングから脱落することが防止される。

本発明ではさらに、上述のターボチャージャを製造するための方法が提案され、当該方法においては、内側ハウジング部材及び／又は外側ハウジング部材は、少なくとも部分的又は完全に、付加製造、特に３Ｄ印刷法を用いて製造される。付加製造を用いて、内側ハウジング部材と外側ハウジング部材とは、最適な位置固定の要求に正確に適合する。従って、ターボチャージャの取り付け費用、重量、及び、ターボチャージャの費用が減少すると同時に、十分な閉じ込めの安全性が保証され得る。

当該方法の好ましい実施形態では、外側部及び／又は内側部は、完全に付加製造、特に３Ｄ印刷法を用いて製造される。特に、両方のハウジング部材の外側部において力が作用し、当該力に対して、位置固定が用いられることに利点がある。従って、位置固定は、それぞれのターボチャージャの要求に正確に適合可能である。

本発明のその他の有利なさらなる発展形態は、従属請求項に示されているか、又は、以下において、本発明の好ましい態様の記載と共に、図面を用いて詳細に説明される。示されているのは、以下の図である。

位置決めラグを有するターボチャージャハウジングの断面図である。 スプラインシャフトシートを有するターボチャージャハウジングの断面図である。 バヨネット閉鎖部を有するターボチャージャハウジングの断面図である。 スプラインシャフトシートを有するセグメント化されたターボチャージャハウジングの断面図である。 組み込まれた衝突要素を有するターボチャージャハウジングの断面図である。

図１には、位置決めラグ５１を有するターボチャージャのハウジング１の断面図が示されている。ハウジング１は、内側ハウジング部材３と、内側部４１で、内側ハウジング部材３の外側部３１に直接接し、外側部３１を囲む外側ハウジング部材４と、を含んでいる。外側部３１と内側部４１とは、完全に付加製造を用いて製造されている。当該製造方法を用いて、外側部には、位置決めラグ５１が形成されており、位置決めラグ５１は外側部３１から突出している。内側部４１には、位置決めラグ５１に対応して、凹部が溝６１として形成されている。従って、外側部３１と内側部４１とは共に、ポジティブロック接続を形成しており、当該ポジティブロック接続は、内側ハウジング部材３と外側ハウジング部材４とを、長手軸周りの回転に対抗して、互いに対する相対的な位置変化に対して固定する。

図２は、代替的な位置決め要素を有する、図１に対応するターボチャージャのハウジング１を断面図で示している。位置決め要素は４つのスプライン５２として構成され、凹部は４つのスプラインハブ６２として構成されている。スプライン５２とスプラインハブ６２とは、周にわたり均等に分配されており、図２において下側に示されたスプライン５２は、より幅が小さくなるように設計されている。

図３には、バヨネット閉鎖部８を有するターボチャージャハウジング１の断面図が示されている。バヨネット閉鎖部８は、外側部３１及び内側部４１と一体化されており、内側ハウジング部材３と外側ハウジング部材４との間にポジティブロック接続を形成している。それによって、内側ハウジング部材３と外側ハウジング部材４とは、共にポジティブロック接続を形成しており、ポジティブロック接続によって、内側ハウジング部材３と外側ハウジング部材４とは、ターボチャージャの長手軸に沿った互いに対する相対的な位置変化に対して固定される。

図４は、さらなる代替的な位置決め要素を有する、図１に対応するターボチャージャのハウジング１の断面図を示している。内側ハウジング部材３の外側部３１は、波形スプライン５３又は波形スプライン配置として構成され、内側部４１は、波形スプラインハブ６３として構成されている。波形スプライン５３も波形スプラインハブ６３も、外側部３１又は内側部４１の周りを完全に取り囲んで延在している。加えて、内側ハウジング部材３は、セグメント化されている。

図５には、圧潰要素９を有するターボチャージャハウジング１の断面図が示されている。エネルギーを吸収するように構成された圧潰要素９は、特に、部材が故障した場合の部材の運動エネルギーを吸収するために、内側ハウジング部材３に組み込まれている。この場合、位置固定は、波形スプライン５３と波形スプラインハブ６３とを用いて実施される。

１ ハウジング
３ 内側ハウジング部材
３１ 外側部
４ 外側ハウジング部材
４１ 内側部
５１ 位置決めラグ
５２ スプライン
５３ 波形スプライン
６１ 溝
６２ スプラインハブ
６３ 波形スプラインハブ
８ バヨネット閉鎖部
９ 圧潰要素

Claims (12)

1. ハウジング（１）と、少なくとも１つのステータと、を有するターボチャージャであって、少なくとも、前記ハウジング（１）及び／又は前記ステータは、内側ハウジング部材（３）と、内側部（４１）で、前記内側ハウジング部材（３）の外側部（３１）に直接接し、前記外側部（３１）を囲む外側ハウジング部材（４）と、を有しており、それぞれの前記外側部（３１）とそれぞれの前記内側部（４１）とは、共にポジティブロック接続を形成するように構成されており、前記ポジティブロック接続によって、それぞれの前記内側ハウジング部材（３）とそれぞれの前記外側ハウジング部材（４）とが、前記ターボチャージャの長手軸に沿った互いに対する相対的な位置変化、及び／又は、前記長手軸周りの回転に対して固定され、それぞれの前記内側ハウジング部材（３）及び／又はそれぞれの前記外側ハウジング部材（４）は、少なくとも部分的に、付加製造によって製造されているターボチャージャ。
2. 前記内側ハウジング部材（３）の前記外側部（３１）及び／又は前記外側ハウジング部材（４）の前記内側部（４１）が、完全に付加製造を用いて生産されているか、又は、製造されたものであ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. 前記外側部（３１）が、前記外側部（３１）から突出した少なくとも１つの位置決め要素を有しており、前記内側部（４１）は、前記位置決め要素に対応して構成された少なくとも１つの凹部を有しており、それによって、前記位置決め要素と前記凹部とは、共にポジティブロック接続を形成し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. 前記位置決め要素が位置決めラグ（５１）として構成され、前記凹部が溝（６１）として構成され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. 前記位置決め要素が少なくとも１つのスプライン（５２）として構成され、前記凹部が少なくとも１つのスプラインハブ（６２）として構成され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。
6. 部分的又は完全に、前記位置決め要素が波形スプライン（５３）として構成され、前記凹部が波形スプラインハブ（６３）として構成され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。
7. 差込旋回閉鎖部又はバヨネット閉鎖部（８）が、前記外側部（３１）及び前記内側部（４１）に一体化されており、前記差込旋回閉鎖部又は前記バヨネット閉鎖部（８）が、前記内側ハウジング部材（３）と前記外側ハウジング部材（４）との間にポジティブロック接続を確立してい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. 前記内側ハウジング部材（３）及び／又は前記外側ハウジング部材（４）がセグメント化されていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のターボチャージャ。
9. 前記内側ハウジング部材（３）及び／又は前記外側ハウジング部材（４）に中空空間が組み込ま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。
10. 前記内側ハウジング部材（３）及び／又は前記外側ハウジング部材（４）には、部材が故障した場合に、部材の運動エネルギーを吸収するために、圧潰要素（９）が組み込まれていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のターボチャージャ。
11. 前記内側ハウジング部材（３）及び前記外側ハウジング部材（４）が、少なくとも部分的に、付加製造を用いて製造されることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のターボチャージャを製造するための方法。
12. 前記外側部（３１）及び／又は前記内側部（４１）が、完全に、付加製造を用いて製造されることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のターボチャージャを製造するための方法。