JP2019090411A - ターボチャージャ - Google Patents

Abstract

【課題】軸受ハウジングに対して軸受ブッシュを正確に位置合わせすることができる新式のターボチャージャを創出し、それにより径方向外側潤滑間隙の領域内でも、径方向内側潤滑間隙の領域内でも、ターボチャージャの運転中に正確な間隙寸法を保持すること。【解決手段】軸受を介して軸が軸受ハウジング（９）内に支承されており、それぞれの軸受（１０）は、回転方向で固定される方式で軸受ハウジング（９）内に取り付けられている軸受ブッシュ（１１）を有し、軸受ブッシュ（１１）と軸受ハウジング（９）との間に、径方向外側潤滑間隙（１３）が形成され、軸受ブッシュ（１１）と軸との間に、径方向内側潤滑間隙（１４）が形成されている、少なくとも一つの軸受と、を備え、それぞれの軸受（１０）の軸受ブッシュ（１１）は、軸受ハウジング（９）に対して径方向において、少なくとも一つのばね要素（１５）を介して位置合わせされている。【選択図】図２

Description

本発明はターボチャージャに関する。

特許文献１から、ターボチャージャの基本的構成が知られている。ターボチャージャはタービンを有し、当該タービン内で第一の媒体が膨張させられる。ターボチャージャはさらに、コンプレッサを有し、当該コンプレッサ内で第二の媒体が圧縮され、当該圧縮はタービン内で第一の媒体が膨張する際に得られるエネルギーを用いて行われる。ターボチャージャのタービンは、タービンハウジングおよびタービンロータを有している。ターボチャージャのコンプレッサは、コンプレッサハウジングおよびコンプレッサロータを有している。タービンのタービンハウジングと、コンプレッサのコンプレッサハウジングと、の間に、軸受ハウジングが配置されており、当該軸受ハウジングは一方でタービンハウジングと、他方でコンプレッサハウジングと結合されている。軸受ハウジング内に軸が支承されており、当該軸を介してタービンロータはコンプレッサロータと連結されている。

タービンのタービンロータを、コンプレッサのコンプレッサロータに連結している軸は、軸受ハウジング内で少なくとも一つの軸受を介して支承されていることが実践から知られている。軸を支承するための軸受ハウジングのそれぞれの軸受は軸受ブッシュを有し、当該軸受ブッシュは、回転方向で固定される方式で軸受ハウジング内に取り付けられているか、回転可能であるかのいずれかである。本願発明は、軸受ハウジングの少なくとも一つの軸受の領域内で、軸受の軸受ブッシュが、回転方向で固定される方式で軸受ハウジング内に取り付けられている、ターボチャージャに関する。軸受ハウジングと軸受ブッシュとの間には径方向外側潤滑間隙が形成され、軸受ブッシュと軸との間には径方向内側潤滑間隙が形成されている。軸受ハウジングと軸受ブッシュとの間に形成された径方向外側潤滑間隙は、スクイーズフィルムダンパとも称される。

実践から知られているターボチャージャでは、軸受ハウジングに対して軸受ブッシュを正確に位置合わせすることは困難を伴い、それにより径方向外側潤滑間隙の領域内でも、径方向内側潤滑間隙の領域内でも、ターボチャージャの運転中に正確な間隙寸法精度を保持することは不可能である。これにより径方向外側潤滑間隙の領域内および径方向内側潤滑間隙の領域内の潤滑が損なわれるおそれがある。

独国特許出願公開第１０２０１３００２６０５号明細書

上記の点に鑑み、本発明は新式のターボチャージャを創出することを課題とする。この課題は請求項１に記載のターボチャージャにより解決される。本発明によればそれぞれの軸受の軸受ブッシュは、軸受ハウジングに対して径方向において、少なくとも一つのばね要素を介して位置合わせされている。このとき１つ以上のばね要素は、軸受ハウジングに対して軸受ブッシュを径方向において位置合わせする働きのみならず、運転中に軸受ブッシュの制振を行う働きもする。径方向外側潤滑間隙の領域内でも、径方向内側潤滑間隙の領域内でも、潤滑機能は最適に確保することができる。

それぞれのばね要素は好ましくは、軸受ハウジング内の溝に挿入されており、当該それぞれのばね要素は、一方で軸受ハウジングの溝の溝底部に、他方で軸受ブッシュの径方向外面に支持されている。この実施は構成上、特に簡単であり、軸受ハウジングに対する軸受ブッシュの相対的な位置合わせを正確に行うことができる。

本発明の一の有利なさらなる発展的構成によれば、それぞれの軸受の軸受ブッシュは、軸受ハウジングに対して径方向において、複数のばね要素を介して位置合わせされており、第一のばね要素は軸受ブッシュの第一の軸方向端部に作用し、第二のばね要素は軸受ブッシュの第二の軸方向端部に作用する。これにより軸受ブッシュは、軸受ハウジングに対して径方向において正確に位置合わせすることができ、軸受ブッシュはさらに制振可能である。

径方向外側潤滑間隙には好ましくは、少なくとも一つの第一の導管から潤滑油を供給することができ、当該少なくとも一つの第一の導管は、ばね要素を受容する溝同士の間で、径方向外側潤滑間隙に開いている。したがって径方向外側潤滑間隙には、最適に油を供給することができ、しかもばね要素同士の間に、もしくはばね要素を受容する溝同士の間に延在する少なくとも一つの第一の導管を介して油を供給することができる。

本発明の好適なさらなる発展的構成は、従属請求項および以下の詳細な説明に記載されている。本発明の実施の形態を図面に基づいてより詳しく説明するが、本発明は当該実施の形態に限定されるものではない。図面に示すのは以下の通りである。

従来技術によるターボチャージャの断面を示す図である。 本発明に係る第一のターボチャージャを軸受ハウジングの軸受領域において断面で示す図である。 本発明に係る第二のターボチャージャを軸受ハウジングの軸受領域において断面で示す図である。

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、第一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を有する。ターボチャージャ１はさらに、第二の媒体、特に過給空気を圧縮するためのコンプレッサ３を有し、当該圧縮はタービン２内で第一の媒体が膨張する際に得られるエネルギーを用いて行われる。

タービン２は、タービンハウジング４およびタービンロータ５を有している。コンプレッサ３は、コンプレッサハウジング６およびコンプレッサロータ７を有している。コンプレッサロータ７は、軸受ハウジング９内に支承されている軸８を介して、タービンロータ５と連結されており、軸受ハウジング９は、タービンハウジング４とコンプレッサハウジング６との間に配置され、タービンハウジング４とも、コンプレッサハウジング６とも結合されている。

タービン２のタービンロータ５をコンプレッサ３のコンプレッサロータ７に連結する軸８は、軸受ハウジング９内に支承されており、当該支承は軸受ハウジング９の少なくとも一つの軸受１０を介して行われている。軸受ハウジング９は好ましくは、軸８を支承するための二つの軸受１０を含み、第一の軸受１０は、タービンロータ５に対向する、軸８の部分に接続され、第二の軸受１０は、コンプレッサロータ７に対向する、軸８の端部に作用する。

それぞれの軸受１０は、軸受ブッシュ１１を有し、当該軸受ブッシュは、回転方向で固定される方式で軸受ハウジング９内に取り付けられている。このように回転方向で固定される方式で軸受ハウジング９内に取り付けられているか、あるいは回転方向で固定される方式で軸受ハウジング９に接して取り付けられている軸受ブッシュ１１は、ハウジング側であるとともにステータ側の組立体であり、当該ステータ側の組立体は軸８が回転するとき、静止している。

回転方向で固定される方式で軸受ハウジング９内に取り付けられている軸受ブッシュ１１と軸受ハウジング９との間に、径方向外側潤滑間隙１３が形成され、軸受ブッシュ１１と軸８との間に径方向内側潤滑間隙１４が形成されている。

軸受ブッシュ１１は、軸受ハウジング９内の凹所に挿入されており、軸受ハウジング９により形成されるストッパに、一の軸方向端部が隣接している。軸受ブッシュ１１の反対側の軸方向端部には、キャップ１２が配置されており、当該キャップは、軸受ハウジング９と共に、軸受ハウジング９内の軸受ブッシュ１１の軸方向の位置決めを行う。

それぞれの軸受１０の軸受ブッシュ１１であって、回転方向で固定される方式で軸受ハウジング９内に取り付けられている、軸受ブッシュは、軸受ハウジング９に対して径方向において、少なくとも一つのばね要素１５を介して位置合わせされている。それぞれのばね要素１５は、軸受ハウジング９内の溝１６に挿入されており、それぞれのばね要素１５は、一方で軸受ハウジング９のそれぞれの溝１６の溝底部に、他方で軸受ブッシュ１１の径方向外面に支持されている。

図２および図３に示す好適な実施の形態において、それぞれに示される軸受１０の軸受ブッシュ１１は、軸受ハウジング９に対して径方向において、複数のばね要素を介して、特に二つのばね要素１５を介して位置合わせされており、第一のばね要素１５は、図に示す軸受ブッシュ１１の第一の軸方向端部に作用し、第二のばね要素１５は、図に示す軸受ブッシュの第二の軸方向端部に作用し、それぞれのばね要素１５は、軸受ハウジング９の対応する溝１６に挿入もしくは受容されている。図２の実施の形態では、図に示すばね要素１５であって、軸受ハウジング９のそれぞれの溝１６に挿入されている、ばね要素は、それぞれの溝１６内で周回する皿ばねである。これに対して図３の実施の形態では、ばね要素は、それぞれの溝１６内でそれぞれ周回する板ばねである。

本発明を用いて、簡単な設計上の支出により、ターボチャージャ１の軸受ハウジング９内で、軸受１０の軸受ブッシュ１１を正確に配置することが可能であり、径方向外側潤滑間隙１３の領域内でも、径方向内側潤滑間隙１４の領域内でも、潤滑作用を確保することができる。ばね要素１５が、軸受ハウジング９に対してそれぞれの軸受ブッシュ１１を径方向において位置合わせするだけでなく、ターボチャージャ１の運転中に軸受ブッシュ１１の制振も行うことにより、径方向外側潤滑間隙１３は、スクイーズフィルムダンパの機能を引き受ける必要がなくなり、径方向外側潤滑間隙１３はただ、内側の潤滑膜に対して潤滑油を供給する働きのみを行う。

図に示す実施の形態において、径方向外側潤滑間隙１３には、オイル供給主導管１８を起点とする、少なくとも一つの第一の導管１７を介して潤滑油が供給可能であり、１つ以上の第一の導管１７は、ばね要素１５を受容する溝１６同士の間で、径方向外側潤滑間隙１３に開いている。径方向内側潤滑間隙１４には、径方向外側潤滑間隙１３を起点とし、軸受ブッシュ１１を介して延在する少なくとも一つの第二の導管（図示せず）を介して潤滑油が供給可能である。

１つ以上のばね要素１５が支持されている、軸受ブッシュ１１の径方向外面に、摩耗保護コーティングが設けられていてもよい。

本発明はいかなる種類のターボチャージャにおいても用いることができる。本発明はタービンおよびコンプレッサの具体的実施とは無関係である。本発明は、ターボチャージャと協働する内燃機関の具体的実施とも無関係である。

１ ターボチャージャ
２ タービン
３ コンプレッサ
４ タービンハウジング
５ タービンロータ
６ コンプレッサハウジング
７ コンプレッサロータ
８ 軸
９ 軸受ハウジング
１０ 軸受
１１ 軸受ブッシュ
１２ キャップ
１３ 潤滑間隙
１４ 潤滑間隙
１５ ばね要素
１６ 溝
１７ 導管
１８ オイル供給主導管

Claims (7)

1. 第一の媒体を膨張させるためのタービン（２）であって、当該タービン（２）はタービンハウジング（４）とタービンロータ（５）とを有する、タービンと、
   前記タービン（２）内で前記第一の媒体が膨張する際に得られるエネルギーを用いて、第二の媒体を圧縮するためのコンプレッサ（３）であって、当該コンプレッサ（３）は、コンプレッサハウジング（６）と、軸（８）を介して前記タービンロータ（５）と連結されているコンプレッサロータ（７）と、を有する、コンプレッサと、
   前記タービンハウジング（４）と前記コンプレッサハウジング（６）との間に設けられた軸受ハウジング（９）であって、前記タービンハウジング（４）も、前記コンプレッサハウジング（６）も当該軸受ハウジング（９）と結合されている、軸受ハウジングと、
   少なくとも一つの軸受（１０）であって、当該軸受を介して前記軸（８）が前記軸受ハウジング（９）内に支承されており、それぞれの前記軸受（１０）は、回転方向で固定される方式で前記軸受ハウジング（９）内に取り付けられている軸受ブッシュ（１１）を有し、当該軸受ブッシュ（１１）と前記軸受ハウジング（９）との間に、径方向外側潤滑間隙（１３）が形成され、前記軸受ブッシュ（１１）と前記軸（８）との間に、径方向内側潤滑間隙（１４）が形成されている、少なくとも一つの軸受と、を備えるターボチャージャ（１）において、
   それぞれの前記軸受（１０）の前記軸受ブッシュ（１１）は、前記軸受ハウジング（９）に対して径方向において、少なくとも一つのばね要素（１５）を介して位置合わせされていることを特徴とするターボチャージャ。
2. それぞれの前記ばね要素（１５）は、前記軸受ハウジング（９）内の溝（１６）に挿入されており、それぞれの前記ばね要素（１５）は、一方で前記軸受ハウジング（９）の前記溝（１６）の溝底部に、他方で前記軸受ブッシュ（１１）の径方向外面に支持され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. それぞれの前記ばね要素（１５）は、それぞれの前記溝（１６）内で周回する板ばねとして形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のターボチャージャ。
4. それぞれの前記ばね要素（１５）は、それぞれの前記溝（１６）内で周回する皿ばねとして形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のターボチャージャ。
5. それぞれの前記軸受（１０）の前記軸受ブッシュ（１１）は、前記軸受ハウジング（９）に対して径方向において、複数のばね要素（１５）を介して位置合わせされており、第一のばね要素（１５）は、前記軸受ブッシュ（１１）の第一の軸方向端部に作用し、第二のばね要素（１５）は、前記軸受ブッシュの第二の軸方向端部に作用す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. 前記径方向外側潤滑間隙（１３）には、少なくとも一つの第一の導管（１７）から潤滑油を供給することができ、当該少なくとも一つの第一の導管は、前記ばね要素（１５）を受容する前記溝（１６）同士の間で、前記径方向外側潤滑間隙（１３）に開い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. 前記径方向内側潤滑間隙（１４）には、前記径方向外側潤滑間隙（１３）を起点として、潤滑油が供給可能であることを特徴とする請求項６に記載のターボチャージャ。