JP5818894B2 - 排気ターボ過給機の軸受筐体 - Google Patents

Description

本発明は、特許請求項１のプリアンブルによる排気ターボ過給機の軸受筐体に関する。

前記タイプの軸受筐体は、独国特許出願公開第４３３０３８０Ａ１号明細書から既知である。既知の軸受筐体は、軸受インサートと、軸受インサートを少なくとも部分的に包囲する軸受ディッシュとに分けられる。ここで、軸受筐体の軸受を冷却するための油チャンバは、鋳造部品である軸受インサート内に形成される。設計及び製造の単純化を達成するために前記配設の手段によって探し求められるとしても、鋳造により容易に制作することができない比較的複雑な幾何学的形状をもたらすので、油チャンバをともなう軸受インサートの設計はそれでもなお厄介である。

したがって、本発明の目的は、特許請求項１のプリアンブルによる、既知の設計よりもより単純な構造であり、かつ製造がより容易な排気ターボ過給機の軸受筐体を提供することである。

前記目的は、特許請求項１の特徴の手段により達成される。

一般的な先行技術とは対照的に、中央筐体セクションおよびタービン側筐体セクションは、単一片の構成要素を形成するように組み合わせられるため、前記構成要素の内部の幾何学的形状は、特に油チャンバのための自由空間の提供について、油チャンバは、製造後に中央筐体セクションおよびタービン側筐体セクションから成る構造ユニット内に挿入されるだけでよい、別個の構成要素である軸受スリーブによって遮断されるため、相当に単純にすることができる。前記挿入の手順の間に、上記で説明した構造ユニット内に形成された自由空間は、油チャンバを形成するように軸受スリーブによって遮断される。

従属請求項は、本発明の有利な改良に関する。

特に有利な実施形態では、タービン側筐体セクション内に油チャンバとは別に水チャンバが提供され、この水チャンバも同様に、軸受スリーブの挿入の手順の間に遮断され、それによって油チャンバから分離される。

ここで、軸受スリーブは、その製造の手順の間に、要求される油入口ダクトを提供されてもよい。軸受ブッシングは、軸受スリーブ内に、回転可能となるように、または静止するように配設される。

軸受スリーブは、好適には部分に分かれていない構成要素である。しかしながら、代替的に、軸受スリーブは、２つのスリーブ部品に分けることができ、これは、組み立てられた状態で、一方をもう一方の後に整列させ、中央筐体セクションおよびタービン側筐体セクション内に挿入することができる。

構成要素の幾何学的形状のさらなる単純化のために、水チャンバは、好適には半円状設計であり、従来通りに２つの水出入口を備えてもよい。しかしながら、代替的に、ここで、アダプタ口と協働して１つの水出入口のみが提供されることも可能である。

本発明による軸受筐体に加えて、本発明は、排気ターボ過給機の軸受筐体の製造の方法も包含する。

本発明によると、まず、圧縮機側筐体フランジにより、油チャンバのためのその第１部分セクションをともなう中央筐体セクションにより、およびそのタービン側筐体フランジおよび油チャンバの第２部分セクションをともなうタービン側筐体セクションにより形成される単一片の軸受筐体シェルが鋳造される。前記構造ユニットの製造の後、別個の構成要素として軸受スリーブが製造され、これは、本発明による軸受筐体を完成するために、製造後に、軸受筐体シェル内に挿入される。

本発明による軸受筐体の前記２部品設計は、したがって、軸受筐体シェルの単純な内部幾何学的形状を鋳造により製造されることのみが必要で、この内部幾何学的形状は、提供されてもよい油チャンバおよび水チャンバの領域内で軸受筐体を完成するように、挿入の手順の間にこれらを閉じるので、本発明による方法の少なからぬ単純化の有利点を生み出す。水チャンバが提供される場合、鋳造による軸受筐体シェルの製造のために、それぞれ油チャンバおよび水チャンバを生成するための幾何学的形状の油中子および幾何学的形状の水中子を含む、組み合わせられた内部中子が使用されてもよい。上記に説明したように、前記２つのチャンバは、軸受スリーブの挿入により遮断され、かつ分離される。

新しい中子設計の結果として、砂中子の最少壁厚さに基づく水チャンバおよび油チャンバの最少サイズは、小さくすることができる。さらに、従来の別個の中子とは対照的に、相互に対する中子のばらつきを回避することができる。水中子及び油中子は、密封する軸受スリーブの理由で、軸受筐体の軸受配列のより近くに延在することができる。

軸受スリーブの外径上の機械加工を実行することにより、冷却媒体を、冷却されるべき位置の可能な限り近くへ持ってくることも可能になる。

鋳造プロセスの間に定位置に配置するのが容易な安定した砂中子パックは、達することが困難な長い砂ダクトを省略することができるので、鋳造プロセス後に砂を除去するのが容易であるという有利点も提供する。

代替的な実施形態では、最小限の機械加工の出費のために、水チャンバに対して１つのアクセスのみを提供することも基本的に可能である。

本発明のさらなる詳細、有利点、および特徴は、図面に基づく以下の例示的な実施形態の記述から明らかになる。

本発明による、軸受筐体をともなって提供されるターボ過給機本体グループの概略的に若干単純化した図を示す。 本発明による、軸受スリーブの挿入前の軸受筐体の断面図を示す。 本発明による、軸受スリーブの挿入およびロータの組立の後の軸受筐体の斜視図を示す。 既知の軸受筐体設計の単純化した斜視図を示す。 図４による、軸受筐体を形成するための中子の斜視図を示す。 本発明による、軸受筐体の、図４に対応する図を示す。 本発明による方法を実行するときに使用することができる中子の、図５に対応する図を示す。 代替的な内部コアの、図７に対応する図を示す。 図８の中子を用いて生産された水チャンバの、概略的に高度に単純化した図式的な図を示す。 本発明による軸受筐体の代替的な実施形態の部分の、図１に対応する図を示す。 本発明による軸受筐体の代替的な実施形態の前記部分の斜視図を示す。

図１は、本発明による軸受筐体１を有する排気ターボ過給機本体グループを図示する。本体グループは、ロータを形成するように、圧縮機ホイール１５がその片側に取り付けられ、タービンホイール１９がもう一方の側に取り付けられる、シャフト１６も含む。シャフト１６は、アキシャル軸受２２とともに、圧縮機側軸受配列１７およびタービン側軸受配列１８の手段を用いて軸受筐体１内に取り付けられる。図１に図示されていない圧縮機筐体およびタービン筐体が、前記本体グループに追加される場合、これは、以下に詳細に記述する、軸受筐体１をともなう排気ターボ過給機と本発明を記述することができる、排気ターボ過給機を生み出す。

図２は、本発明による、軸受スリーブ９を挿入する前の軸受筐体１を図示する。軸受筐体１は、圧縮機側筐体フランジ２と、筐体フランジ２と一体的に接続され、油チャンバ５の第１の部分セクション４（図１を参照のこと）がその中に配設される、中央筐体セクション３と、タービン側筐体フランジ７を有し、油チャンバ５の第２の部分セクション８（図１を参照のこと）がその中に配設される、タービン側筐体セクション６とを含む。油入口２０および油出口２１も、前記図より見ることができる。

中央筐体セクション３およびタービン側筐体セクション６は、一体として形成され、別個の構成要素を形成する軸受スリーブ９は、中央筐体セクション３およびタービン側筐体セクション６内に挿入される。前記配設の有利点は、軸受スリーブ９、ならびに、２つの筐体セクション３および６が、ともに油チャンバ５を区切ることである。

油チャンバ５が、タービン側筐体セクション６および軸受スリーブ９によって区切られた水チャンバ１０から分離されることも図１〜図３から見ることができる。これも図１で見ることができるように、軸受スリーブ９は油入口ダクト１１、１２備える。

代替的な実施形態では、軸受スリーブ９は、組み立てられた状態で、中央筐体セクション３およびタービン側筐体セクション６内で、一方がもう一方の後に整列して挿入された、２つのスリーブ部分に分けられてもよい。図３は、組み立てられたロータ（圧縮機ホイール１５、シャフト１６およびタービンホイール１９）および水チャンバ１０の水出入口１３、１４も示す。

図４は、タービンホイールの方向から見た、既知の軸受筐体設計ＬＧの斜視図を示す。この場合、軸受筐体ＬＧは、４つの水出入口ＷＡ_１〜ＷＡ_４を含む円環形状の水チャンバＷＲ、および油チャンバ（ＯＲ）を有する。

図５は、水チャンバＷＲおよび油チャンバ（ＯＲ）の製造のための中子Ｋの斜視図を示す。この目的で、中子は、水中子ＷＡＫ、および前記水中子と組み合わされた油中子（ＯＫ）を有する。

図６は、ここでもタービンホイール（図６には図示されていない）の方向から見た、本発明による軸受筐体１を示す。ここで、図６は、図４の既知の実施形態とは対照的に、２つのみの水出入口１３および１４、ならびに水チャンバ１０から分離された油チャンバ５を含む、水チャンバ１０の半円状設計を示す。

図７は、前記筐体設計に適した、組み合わされた油／水中子２３を示す。前記中子２３は、２つの水出入口中子１３_ＡＫおよび１４_ＡＫをともなう水中子１０_ＷＫを有する。前記水中子１０_ＷＫは、図７から詳細に明らかになるように、油中子５（_ＯＫ）と組み合わせられる。

中子２３によって実行することができる本発明による方法は、以下の方法ステップを有する。
−単一片の軸受筐体シェルを鋳造すること
−軸受スリーブ９を別個に製造すること
−軸受スリーブ９を軸受筐体シェル内に挿入すること

本発明による方法の有利点は、鋳造プロセスの間に、水チャンバ１０および油チャンバ５をともなう単一片の軸受筐体シェルが生成されることである。図７から見ることができるように、油チャンバ５および水チャンバ１０を生産するために、組み合わせられた油／水中子２３が使用される。この実施形態では、２つの水出入口中子１３_ＡＫ、１４_ＡＫをともなう水中子１０_ＷＫおよび油中子５（_ＯＫ）への分割は有利であることが証明された。

図８は、水中子１０_ＷＫが１つの水出入口中子１３_ＡＫのみを有する、代替的な中子２３’を示す。

図９は、アダプタ出入り口２４の手段により１つの出入り口を形成するように組み合わせられた水入口および水出口をともなう、図８からの水出入口の高度に単純化した図式的な図を示す。

図１０および図１１は、本発明による軸受筐体１の代替的な実施形態を示す。前記実施形態は、図１０及び図１１の図示から詳細に見ることができるように、タービン側筐体セクション６内に配設され、シャフトに向かうその下側の開口は、組み立てられた状態で軸受スリーブ９によって遮断される、熱分離チャンバ２５を有する。

ここで、図１０は、前記熱分離チャンバが、そのより大きな半径方向の広がりに対して小さい軸方向の広がりを有することを特に示す。前記実施形態により、水チャンバを提供しないことが可能である。

上記の開示を補足するために、図１〜図１１において本発明の図式的な図示の参照が明示的に行われる。

１ 軸受筐体
２ 圧縮機側筐体フランジ
３ 中央筐体セクション
４ 第１の部分セクション
５ 油チャンバ
５_ＯＫ 油中子
６ タービン側筐体セクション
７ タービン側筐体フランジ
８ 第２の部分セクション
９ 軸受スリーブ
１０ 水チャンバ
１０_ＷＫ 水中子
１１ 油入口ダクト
１２ 油入口ダクト
１３ 水出入口
１４ 水出入口
１３_ＡＫ 水出入口中子
１４_ＡＫ 水出入口中子
１５ 圧縮機ホイール
１６ シャフト
１７ 軸受配列
１８ タービン側軸受配列
１９ タービンホイール
２０ 油入口
２１ 油出口
２２ アキシャル軸受
２３ 組み合わせられた油／水中子
２３’ 代替的な中子
２４ アダプタ出入口
２５ 熱分離チャンバ
Ｋ 中子
ＬＧ 軸受筐体
ＯＫ 油中子
ＯＲ 油チャンバ
ＷＡＫ 水中子
ＷＲ 水チャンバ
ＷＡ_１ 水出入口
ＷＡ_２ 水出入口
ＷＡ_３ 水出入口
ＷＡ_４ 水出入口

Claims (10)

1. 排気ターボ過給機の軸受筐体（１）であって、
   圧縮機側筐体フランジ（２）を有し、
   前記筐体フランジ（２）に一体的に接続され、油チャンバ（５）の第１の部分セクション（４）がその中に配設された中央筐体セクション（３）を有し、
   タービン側筐体フランジ（７）を有し、前記油チャンバ（５）の第２の部分セクション（８）が その中に形成されるタービン側筐体セクション（６）を有し、
   前記中央筐体セクション（３）および前記タービン側筐体セクション（６）は、一体として形成され、
   別個の構成要素を形成する軸受スリーブ（９）は、前記中央筐体セクション（３）へ、および前記タービン側筐体セクション（６）へ挿入され、これらにより前記油チャンバ（５）を区切り、
   前記油チャンバ（５）から分離され、前記タービン側筐体セクション（６）および前記軸受スリーブ（９）によって区切られた水チャンバ（１０）を有する、軸受筐体（１）。
2. 前記軸受スリーブ（９）が、油流入ダクト（１１、１２）を備える、請求項１に記載の軸受筐体（１）。
3. 前記軸受スリーブ（９）が、組み立てられた状態で、前記中央筐体セクション（３）およびタービン側筐体セクション（６）内に、一方がもう一方の後に整列して挿入される２つのスリーブ部分に分けられる、請求項１または２に記載の軸受筐体（１）。
4. 前記水チャンバ（１０）は、半円形状設計である、請求項１に記載の軸受筐体（１）。
5. 前記水チャンバ（１０）が、２つの水出入口（１３、１４）を備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の軸受筐体（１）。
6. 前記水チャンバ（１０）が、前記水出入口（１３）およびアダプタ出入口（２４）から成る、１つの出入口のみを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の軸受筐体（１）。
7. 前記タービン側筐体セクション（６）内に配設され、前記シャフト（１６）に向かうその端部において、前記スリーブ（９）によって遮断される、熱分離チャンバ（２５）を特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の軸受筐体（１）。
8. 排気ターボ過給機軸受筐体（１）を生産するための方法であって、
   圧縮機側筐体フランジ（２）、油チャンバ（５）の第１の部分セクション（４）をともなう中央筐体セクション（３）、ならびにタービン側筐体フランジ（７）および前記油チャンバ（５）の第２の部分セクション（８）をともなうタービン側筐体セクション（６）によって形成される、単一片軸受筐体シェルを鋳造するステップと、
   軸受スリーブ（９）を別個に生産するステップと、
   前記軸受スリーブ（９）を前記軸受筐体シェル内へ挿入するステップと、を有し、
   前記軸受筐体シェルの前記鋳造の手順の間に、前記タービン側筐体セクション（６）内に水チャンバ（１０）が生産される、方法。
9. 前記油チャンバ（５）および前記水チャンバ（１０）を生成するために、組み合わせられた油／水中子（２３）が使用される、請求項８に記載の方法。
10. 組み合わせられた油／水中子（２３）として砂中子が使用される、請求項９に記載の方法。

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