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(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】5933552
(24)【登録日】2016年5月13日
(45)【発行日】2016年6月15日
(54)【発明の名称】排気ターボ過給機
(51)【国際特許分類】
F02B 39/00 20060101AFI20160602BHJP
F02B 39/14 20060101ALI20160602BHJP
【ＦＩ】
F02B39/00 R
F02B39/00 D
F02B39/14 D
【請求項の数】5
【全頁数】8
(21)【出願番号】特願2013-526000(P2013-526000)
(86)(22)【出願日】2011年8月18日
(65)【公表番号】特表2013-536369(P2013-536369A)
(43)【公表日】2013年9月19日
(86)【国際出願番号】US2011048219
(87)【国際公開番号】WO2012027184
(87)【国際公開日】20120301
【審査請求日】2014年2月26日
(31)【優先権主張番号】102010035282.9
(32)【優先日】2010年8月24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】ヨハネス・ホルンバッハ
(72)【発明者】
【氏名】マーティン・ベッカー
(72)【発明者】
【氏名】トーマス・コナー
【審査官】
寺川 ゆりか
(56)【参考文献】
【文献】
特開平０５−０６５８２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
実開昭６１−１９２５２２（ＪＰ，Ｕ）
【文献】
特表２００４−５１２４５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−２０８７３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０６−２１２９９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
実開平０３−００６０２８（ＪＰ，Ｕ）
【文献】
特開平１１−０６２６００（ＪＰ，Ａ）
【文献】
実開昭６１−０９２７２４（ＪＰ，Ｕ）
【文献】
実開昭５９−１５４８２９（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ０２Ｂ ３３／００ − ４１／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
排気ターボ過給機（１）であって、
圧縮機ホイール（３）およびタービンホイール（４）がその上に配設されるシャフト（２）を有し、
タービン側ラジアル軸受ブッシング（６）を有し、かつ前記タービン側ラジアル軸受ブッシング（６）とタービン側軸受筐体端部領域（８）との間に配設された油収集チャンバ（７）を有する軸受筐体（５）を有し、
前記シャフト（２）は、半径方向（Ｒ）で外向きに前記油収集チャンバ（７）の中へ延在し、前記油収集チャンバ（７）のラジアル軸受側の第１の区切り壁（１０）とともにギャップ（１１）を区切る肩部（９）を有し、
前記油収集チャンバの前記第１の区切り壁（１０）、上部壁（１２）、および第２の区切り壁（１３）が、機械加工されてなり、
前記油収集チャンバ（７）と前記軸受筐体端部領域（８）内に配設されたピストンリング密封（１４）との間で、前記シャフト（２）の外側周囲表面（１６）と軸受筐体内側周囲表面（１７）との間にピストンリング密封ギャップ（１５）が配設される、
排気ターボ過給機（１）。
圧縮機ホイール（３）およびタービンホイール（４）がその上に配設されるシャフト（２）を有し、
タービン側ラジアル軸受ブッシング（６）を有し、かつ前記タービン側ラジアル軸受ブッシング（６）とタービン側軸受筐体端部領域（８）との間に配設された油収集チャンバ（７）を有する軸受筐体（５）を有し、
前記シャフト（２）は、半径方向（Ｒ）で外向きに前記油収集チャンバ（７）の中へ延在し、前記油収集チャンバ（７）のラジアル軸受側の第１の区切り壁（１０）とともにギャップ（１１）を区切る肩部（９）を有し、
前記油収集チャンバの前記第１の区切り壁（１０）、上部壁（１２）、および第２の区切り壁（１３）が、機械加工されてなり、
前記油収集チャンバ（７）と前記軸受筐体端部領域（８）内に配設されたピストンリング密封（１４）との間で、前記シャフト（２）の外側周囲表面（１６）と軸受筐体内側周囲表面（１７）との間にピストンリング密封ギャップ（１５）が配設される、
排気ターボ過給機（１）。
【請求項2】
前記上部壁（１２）が前記第２の区切り壁（１３）へと傾斜して下がる、請求項１に記載の排気ターボ過給機。
【請求項3】
前記油収集チャンバ（７）が、前記軸受筐体（５）の油チャンバ（１８）に接続される、請求項１または２に記載の排気ターボ過給機。
【請求項4】
前記油収集チャンバ（７）が、前記油チャンバ（１８）内への漏斗形状出口（１９）を有する、請求項３に記載の排気ターボ過給機。
【請求項5】
ガセットのような流れ案内要素（２０）が、前記漏斗形状出口（１９）内に配設される、請求項４に記載の排気ターボ過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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に関する。
【背景技術】
【0002】
前記タイプの排気ターボ過給機は、独国特許出願公開第１０２００７０２７８６９Ａ１号明細書から既知である。タービン内への油の損失を最小限にする手段が前記ターボ過給機に実装されてもなお、本発明の状況内で実行された試験は、前記手段は不十分であることを示してきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
したがって、本発明の目的は、特許請求項１のプリアンブルに特定されたタイプの、実質的にタービン内への油の損失を回避することを可能にする、排気ターボ過給機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0004】
前記目的は、請求項１の特徴の手段によって達成される。
【0005】
本発明は、流れを制御された油の排出をともなうタービン側の動的密封の概念を提案し、タービン側ラジアル軸受ブッシングのタービン側における油は、狭いギャップを介して導かれ、内側を機械加工され、および／または平滑化された油収集チャンバ内へ、好適には外側へ向けることによって、半径方向に導入される。油の前記油収集チャンバ内への導入の後、シャフトの高い回転速度、およびシャフト肩部と油収集チャンバのラジアル軸受側の区切り壁との間の狭いギャップの手段により、油は遠心力により、タービン側の方向により小さくなる油収集チャンバの外径へと進むように導かれ、好適には流れ案内要素を備える油チャンバまたは油中子内へと導入される。
【0006】
従属請求項は、本発明の有利な改良に関する。
【0007】
流れ案内要素（「ガセット」とも呼ばれる）が提供される場合、油収集チャンバ内のこの画定された油案内は、乱れの形成ならびに油の泡および／または油のミストの形成を少なくすることができる効果を有する。
【0008】
さらに、前記手段により、目標とされるやり方で油が排出され、油収集チャンバとピストンリング密封との間にあるピストンリング密封ギャップから離れて保持される。
【0009】
油収集チャンバの切り抜き部分、外を向けられた部分を取り囲むことにより、および外を向いた部分の下側への鋳造中子、または油収集チャンバ中子の接続により、ピストンリング密封ギャップは、長くすることができる。これによって、結果的に砂中子の最少壁厚さを除去し、鋳造の許容誤差を改善する。
【0010】
軸受筐体およびシャフトの肩部とロータジャーナルとの間の狭いギャップにより、ラジアル軸受からタービン側への油の処理能力は減少する。軸受点間の改善された油排出により、油中子の改造により、既知の設計に対してタービン側軸受ブロックを短くすることも可能になる。
【0011】
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。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明による、排気ターボ過給機の概略的に若干単純化した図を示す。
【図2】タービン側ラジアル軸受ブッシングの領域内の排気ターボ過給機の軸受筐体の部分の拡大図を示す。
【図4】油収集チャンバの油チャンバへ出口の領域の、軸受筐体の概略的に高度に単純化した図を示す。
【図5】排気ターボ過給機の軸受筐体の油チャンバを形成するための砂中子の図を示す。
【図6】排気ターボ過給機の軸受筐体の油チャンバを形成するための砂中子の図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0013】
図１は、本発明による、シャフト２と、圧縮機ホイール３と、シャフトの反対側の端部に取り付けられたタービンホイール４とを備える、排気ターボ過給機１を図示する。圧縮機ホイール３とタービンホイール４との間に、タービン側軸受配列またはラジアル軸受ブッシング６、および圧縮機側軸受配列またはラジアル軸受ブッシング３０も有する、軸受筐体５が図示される。
【0014】
排気ターボ過給機１、または軸受筐体５も、軸受筐体端部領域８内に油収集チャンバ７およびピストンリング密封１４を有する。
【0015】
排気ターボ過給機１は、圧縮機筐体およびタービン筐体、ならびに過給機のタイプに応じて提供される他の構成要素も自明的に有するが、これらは本発明の原理を説明するためには必要とされないので、前記構成要素は図１には図示されない。
【0016】
図２および図３の並置から、排気ターボ過給機１のシャフト２が、半径方向Ｒで外向きに油収集チャンバ７内へ延在する肩部９を有することが明らかになる。半径方向Ｒは、過給機軸Ｌと垂直な方向矢印として、図１および図３の両方に図示される。肩部９は、ロータジャーナルとも呼ばれる場合があり、その半径方向外向きに向けられた広がりの理由で、好適にはごく狭い設計であるギャップ１１を、油収集チャンバ７のラジアル軸受側の第１の区切り壁１０とともに区切る。
【0017】
油収集チャンバ７は、油収集チャンバ７の第１の区切り壁１０、上部壁１２、および第２の区切り壁１３などの外を向いたチャンバとして形成され、滑らかな表面を有するように機械加工される。これは、ギャップ１１の前記狭い設計を達成するために好ましい。
【0018】
特に図３から見ることができるように、上部壁１２は第１の区切り壁１０から第２の区切り壁１３へと傾斜して下がり、すなわち、ピストンリング密封の側において、大きい直径領域から小さい直径領域へ、第１の区切り壁１０から第２の区切り壁１３へと続く。
【0019】
図３は、長い設計が好ましく、シャフト２の外側周囲表面１６と軸受筐体内側周囲表面１７との間に形成されるピストンリング密封ギャップ１５の提供も示す。前記ピストンリング密封ギャップ１５は、油収集チャンバ７と軸受筐体端部領域８内に配設されるピストンリング密封１４との間に配設される。
【0020】
図４は、軸受筐体５、シャフト２、および油収集チャンバ７の概略的に高度に単純化された端面図を示し、滑らかな遷移Ｕｅを介して、油Ｏｅを、油収集チャンバ７内で上向きに、および前記油が漏斗形状出口１９を介して流れて出るのを可能にするように引っ張る空気の流れＬＵが説明されるはずであり、ここで、軸受筐体５の油チャンバ１８内に流れ案内要素２０が配設される。流案内要素２０は、図４の図式的な図から見ることができるように、ガセットまたは切頭円錐の様式で形成される。これは、シャフト２の高い回転速度と協働して、目標とする油の流れＯｅＳを生み出す。
【0021】
軸受筐体５内に油チャンバ１８を形成することを可能にするために、図５および図６に図示される砂中子２２が提供されてもよい。既知の設計と比較して短くなったタービン側軸受ブロック２１（図２を参照のこと）を製造することを可能にするために、砂中子２２は、表面２３およびそれから軸方向に離間された表面２４を有し、これらの表面は、完全に鋳造された状態で、図２に示される表面Ｓ１およびＳ２に対応する。
【0022】
砂中子２２は、切り欠き２７を区切る突起２５および２６も有し、これは、完全に鋳造された状態で、図４に図示された流れ案内要素２０を生み出す。
【符号の説明】
【0025】
１ 排気ターボ過給機２ シャフト
３ 圧縮機ホイール
４ タービンホイール
５ 軸受筐体
６ タービン側ラジアル軸受ブッシング
７ 油収集チャンバ
８ 軸受筐体端部領域
９ 肩部／シャフト肩部／ロータジャーナル
１０ 第１の区切り壁
１１ ギャップ
１２ 上部壁
１３ 第２の区切り壁
１４ ピストンリング密封
１５ ピストンリング密封ギャップ
１６ シャフト２の外側周囲表面
１７ 軸受筐体内側周囲表面
１８ 軸受筐体５の油チャンバ
１９ 漏斗形状出口
２０ 流れ案内要素／ガセット
２１ タービン側軸受ブロック
２２ 砂中子
２３ 表面
２４ 表面
２５ 突起
２６ 突起
２７ 凹部
２８ 機械加工のモデル
２９ 油収集チャンバの外を向いた部分
３０ 圧縮機側ラジアル軸受ブッシング
Ｌ 過給機軸
Ｒ 半径方向
ＬＵ 空気の流れ
Ｕｅ 滑らかな接線方向の遷移
Ｏｅ 油
ＯｅＳ 油の流れ
Ｓ１ 表面
Ｓ２ 表面