特許 5789667 排気ガスターボチャージャのＶＴＧカートリッジ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5789667

(24)【登録日】2015年8月7日

(45)【発行日】2015年10月7日

(54)【発明の名称】排気ガスターボチャージャのＶＴＧカートリッジ

(51)【国際特許分類】

   F02B 37/24 20060101AFI20150917BHJP

   F02B 39/00 20060101ALI20150917BHJP

   F01D 17/16 20060101ALI20150917BHJP

【ＦＩ】

   F02B37/24

   F02B39/00 D

   F02B39/00 U

   F01D17/16 A

   F01D17/16 C

【請求項の数】9

【全頁数】6

(21)【出願番号】特願2013-530198(P2013-530198)

(86)(22)【出願日】2011年9月16日

(65)【公表番号】特表2013-537957(P2013-537957A)

(43)【公表日】2013年10月7日

(86)【国際出願番号】US2011051868

(87)【国際公開番号】WO2012040039

(87)【国際公開日】20120329

【審査請求日】2014年4月3日

(31)【優先権主張番号】102010046332.9

(32)【優先日】2010年9月23日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】500124378

【氏名又は名称】ボーグワーナー インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100093861

【弁理士】

【氏名又は名称】大賀 眞司

(74)【代理人】

【識別番号】100129218

【弁理士】

【氏名又は名称】百本 宏之

(72)【発明者】

【氏名】トーマス・ラム

(72)【発明者】

【氏名】ディートマー・メッツ

【審査官】 川口 真一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２０５３１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２０５３１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５４４１３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｂ ３７／２４

Ｆ０１Ｄ １７／１６

Ｆ０２Ｂ ３９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

排気ガスターボチャージャ（２）のＶＴＧカートリッジ（１、２）であって、
ブレード軸受リング（３）を備え、
前記ブレード軸受リング（３）から離間しかつ前記ブレード軸受リングと共に高温ガス通路（５）を境界付けるディスク（４）を備え、
前記ディスク（４）が、前記ディスク（４）の組立状態で互いに緩く当接する少なくとも２つの層（６、７、６’、７’）から構成され、
前記個々の層が遊びをもって接続されて、相対運動を可能にする束を形成する、
ＶＴＧカートリッジ（１、２）。

【請求項2】

前記ブレード軸受リング（３）が、前記ブレード軸受リング（３）の組立状態で互いに緩く当接する少なくとも２つの層（８、９）から構成される、請求項１に記載のＶＴＧカートリッジ。

【請求項3】

前記層（６、７、６’、７’；８、９）が同一の材料から製造される、請求項１又は２に記載のＶＴＧカートリッジ。

【請求項4】

排気ガスターボチャージャ（２）のＶＴＧカートリッジ（１）のディスク（４）であって、組立状態で互いに緩く当接する少なくとも２つの層（６、７、６’、７’）から構成され、
前記個々の層が遊びをもって接続されて、相対運動を可能にする束を形成するディスク（４）。

【請求項5】

排気ガスターボチャージャ（２）のＶＴＧカートリッジ（１）のブレード軸受リング（３）であって、前記ブレード軸受リング（３）が、組立状態で互いに緩く当接する少なくとも２つの層（８、９）から構成され、
前記個々の層が遊びをもって接続されて、相対運動を可能にする束を形成するブレード軸受リング（３）。

【請求項6】

前記層（６、７、６’、７’）が同一の材料から製造される、請求項４に記載のディスク。

【請求項7】

前記層（８、９）が同一の材料から製造される、請求項５に記載のブレード軸受リング（３）。

【請求項8】

前記個々の層が、組立状態で一時的に接着によって一緒に保持される、請求項４又は６記載のディスク（４）。

【請求項9】

前記個々の層が、組立状態で一時的に接着によって一緒に保持される、請求項５又は７記載のブレード軸受リング（３）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１の前文に記載の排気ガスターボチャージャのＶＴＧカートリッジに関する。

【背景技術】

【0002】

「ＶＴＧカートリッジ」という用語は、ブレード軸受リングと、ブレード軸受リングからある距離にタービンハウジングに配置されたディスクとを備える構成ユニットを意味すると理解され、ブレード軸受リング及びディスクは、エンジン排気ガスを案内するための高温ガス通路を共に境界付ける。ブレード軸受リングに取り付けられかつ調整リングによって操作されることができる複数の案内ブレードは、この高温ガス通路に配置される。この関連で「ＶＴＧ」という用語は、「可変タービン形状」という用語に関する当該技術分野で共通の略語である。

【0003】

公知の構造において、ディスク及びブレード軸受リングは、均質な材料から製造される単一部分の通常ＣＮＣ回転のディスクである。

【0004】

請求項１の前文に対応するＶＴＧカートリッジが、独国特許出願公開第１０２００９００５９３８Ａ１号明細書から公知である。この文献は、ディスク、適切ならば、ブレード軸受リングも、高温ガスの流れに直接的又は間接的に露出されるかに応じて、異なる熱膨張係数を有する少なくとも２つの異なる材料から構成されると述べている。しかし、この構造では、ディスクを形成可能なこれらの２つの材料は、結果として接続されて単一部分の構成要素を形成し、この理由により、ディスクを例えば互いに鋳造することができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ブレード軸受リング及びディスクの歪みは、この場合、異なる熱膨張係数によって回避されるべきである。

【0006】

しかし、この構造の不都合は、異なる材料に関する比較的高い経費、及び異なる材料を接続して、ディスク又はブレード軸受リングのそれぞれの構成要素を形成することである。

【0007】

上記のことを鑑み、本発明の目的は、簡単な構造を有し、かつ軸方向の歪みがほとんど完全に排除される請求項１の前文に示したタイプのＶＴＧカートリッジを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この目的は、請求項１の特徴によって達成される。

【0009】

このことは、ディスク、適切ならばブレード軸受リングの層又は個々のディスクが、包括的な従来技術と対照的に、互いに永続的に接続されないので、ディスク、適切ならばブレード軸受リングの層又は個々のディスクの内部温度に応じて、ディスク、適切ならばブレード軸受リングの層又は個々のディスクが自由に半径方向に膨張できるという効果を有する。次に、このことは、ディスク、適切ならばブレード軸受リングの層又は個々のディスクの内部温度から生じる軸方向の熱応力又は変形を少なくとも著しく低減できるという効果を有する。

【0010】

従属請求項は、本発明の有利な発展形態を含む。

【0011】

上に既述したように、少なくとも２つの層からディスクのみならず、ブレード軸受リングも構成することが可能であり、ディスク及びブレード軸受リングは組立状態で互いに緩く当接する。当然、この場合、ディスク及びブレード軸受リングの両方を２つよりも多くの層から構成することが可能である。この関連で、組立を容易にするために個々の層が互いに結合されて束を形成する場合、有利であることを証明することができ、この場合、個々の層の移動機能はなお保証される。層は、例えば、遊びのあるリベット結合又は熱負荷の下で接着作用を失う一時的な粘着力によって共に結合することができる。

【0012】

この場合、層が互いに独立して半径方向に膨張でき、異なる熱膨張係数がそれぞれの層に必要でないので、個々の層の材料が異なる必要がないことが特に有利である。

【0013】

本発明のさらなる詳細、利点及び特徴は、図面に基づき例示的な実施形態の次の説明から明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明によるターボチャージャの大きく単純化した基本概略図である。

【図2】本発明によるＶＴＧカートリッジが配置された本発明による排気ガスターボチャージャのタービンハウジングの部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図２に基づき本発明によるカートリッジ１について説明する前に、カートリッジ１を組み込むことができる本発明による排気ガスターボチャージャ２の本質的な構成要素について、図１を参照して以下に説明する。

【0016】

排気ガスターボチャージャ２はコンプレッサ１０を有し、そのコンプレッサホイールはシャフト１４を介してタービン１１のタービンホイールに接続される。タービン１１には、図１の案内ブレード１３によって概略的にのみ示されている可変タービン形状ＶＴＧが設けられる。

【0017】

本発明によるターボチャージャ２は、他のすべての通常の構成要素を有するが、本発明の説明のために説明する必要はない。図２は、本発明による可変タービン形状ＶＴＧのＶＴＧカートリッジ１を示している。カートリッジ１は、案内ブレード１３が取り付けられるブレード軸受リング３を有する。ディスク４も、案内ブレード１３の幅に従ってブレード軸受リング３から離間したタービン１１のタービンハウジング１２に配置される。したがって、ディスク４及びブレード軸受リング３は高温ガス通路５を境界付け、この通路を通してエンジン排気ガスが流れて、タービンホイール１５を駆動する。排気ガスのこの流れは、案内ブレード１３を調整することによる可変タービン形状ＶＴＧによってその流量に関して影響を及ぼされ得る。

【0018】

図２に示されているように、例示的な例では、ブレード軸受リング３は、図２に示した組立状態で互いに緩く当接する２つの層８、９から構成される。

【0019】

例示的な例では、ディスク４は、同様にそれぞれ互いに緩く当接する合計４つの層６、７、６’と７’から構成され、この場合、冒頭部で述べたように、ディスク４も、２つ又は３つのこのような層からのみ構成することができる。

【0020】

ブレード軸受リング３及びディスク４の両方は、図示した特に好ましい例示的な実施形態では、複数の層から構成されるが、同様に本発明によれば、これらの２つの構成要素の１つのみを複数の層から構成することが可能である。

【0021】

ディスク４及び／又はブレード軸受リング３は、複数の層の層化から緩く構成されるので、ブレード軸受リング３のこれらの層８と９、及びディスク４の６、７、６’、７’それぞれは、膨張を補償する摺動運動がそれぞれの層の間で可能であるように、タービンハウジング１２に共に構成することができる。したがって、ブレード軸受リング３及びディスク４の両方は、熱負荷に従ってそれらの層の異なる半径方向の膨張の結果として膨張することが可能であり、したがって、ブレード軸受リング３及び／又はディスク４の軸方向の歪みを少なくとも著しく低減することができる。

【0022】

さらに、この緩い層化により、従来技術のように、関連の熱膨張係数を有する異なる材料がそれぞれの層８、９及び６、７、６’、７’に必要とされない利点を達成することが可能である。

【0023】

本発明の上述の開示に加えて、この場合、図１及び図２の本発明の概略図が明示的に参照される。

【符号の説明】

【0024】

１ ＶＴＧカートリッジ
２ 排気ガスターボチャージャ
３ ブレード軸受リング
４ ディスク
５ 高温ガス通路
６、７、６’、７’ ディスク４の層
８、９ ブレード軸受リング３の層
１０ コンプレッサ
１１ タービン
１２ タービンハウジング
１３ ＶＴＧの案内ブレード
１４ シャフト
１５ タービンホイール

【図1】

【図2】