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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft ein Wälzlager und einen Drehverhinderungsmechanismus für einen Turbolader.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Aufgrund der Reibkraft von einem sich mit hoher Geschwindigkeit drehenden Innenring kann sich ein Außenring drehen oder in seiner Position verschieben, da zwischen dem Außenring eines Wälzlagers für einen Turbolader und einem Gehäuse, das das Wälzlager für einen Turbolader aufnimmt, beispielsweise ein Ölfilm von etwa einigen zehn Mikron Dicke existiert. Deshalb kann der Außenring mit einem Drehverhinderungsmechanismus versehen werden. Als Drehverhinderungsmechanismus des Außenrings eines Lagers ist bisher eine Maßnahme bekannt, bei der am Außenumfang des Außenrings eine Schlitznut vorgesehen und ein Element, das in die Schlitznut eingreift, eingeführt wird (siehe
US-Patent Nr. 8961128 ).
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BESCHREIBUNG
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Allerdings können bei bisherigen Drehverhinderungsmaßnahmen die von der Vorderseite gesehene Bewegung des Lagers nach unten oder oben (in vertikaler Richtung) und die Bewegung des Lagers nach links oder rechts (in horizontaler Richtung, also der Richtung senkrecht zur Achse) nicht gleichzeitig unterbunden werden. Somit kann das Lager während des Betriebs Schwingungen verursachen und in seinem Verhalten beeinträchtigt werden. Weiterhin kann bei einem Schleifprozess des Außenrings eine Beschädigung des Schleifsteins auftritt, wenn sich am Außenumfang des Außenrings eine Schlitznut befindet.
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der oben genannten Probleme ausgeführt und setzt sich das Ziel, ein Wälzlager, bei dem bei einem Schleifprozess eine Beschädigung des Schleifsteins kaum auftritt und das eine hohe Drehverhinderungswirkung aufweist, und einen Drehverhinderungsmechanismus für einen Turbolader bereitzustellen, bei dem das Lager während des Betriebs keine Schwingungen verursacht und somit in seinem Verhalten nicht beeinträchtigt wird.
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Zum Lösen der obigen Aufgabe und zum Erreichen des obigen Ziels umfasst ein Wälzlager für einen Turbolader gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen zylinderförmigen Außenring mit einer Außenringlaufbahnfläche an einer Endseite und einer Außenringlaufbahnfläche an einer anderen Endseite, die an der Innenumfangsfläche axial voneinander beabstandet ausgebildet sind, einen ersten Innenring mit einer ersten Innenringlaufbahnfläche, die der Außenringlaufbahnfläche an der einen Endseite gegenüberliegt, einen zweiten Innenring mit einer zweiten Innenringlaufbahnfläche, die der Außenringlaufbahnfläche an der anderen Endseite gegenüberliegt, einen ersten Käfig, der mehrere Wälzkörper hält, die zwischen der Außenringlaufbahnfläche an der einen Endseite und der ersten Innenringlaufbahnfläche angeordnet sind, und einen zweiten Käfig, der mehrere Wälzkörper hält, die zwischen der Außenringlaufbahnfläche an der anderen Endseite und der zweiten Innenringlaufbahnfläche angeordnet sind, wobei die Außenumfangsfläche des Außenrings an einem Ende eine erste ebene Fläche, die sich axial ausdehnt, aufweist und von der ersten ebenen Fläche her ein Nutabschnitt entlang der radialen Richtung, die senkrecht zur ersten ebenen Fläche ist, ausgebildet ist.
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Weiterhin umfasst ein Drehverhinderungsmechanismus für einen Turbolader gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindungen das Wälzlager für einen Turbolader, ein Gehäuse, das das Wälzlager für einen Turbolader stützt, und ein Drehverhinderungselement mit einer zweiten ebenen Fläche, die an der ersten ebenen Fläche anliegt, und einem Vorsprung, der in den Nutabschnitt eingreift, wobei das Drehverhinderungselement am Gehäuse in einem Zustand befestigt ist, in dem die zweite ebene Fläche an der ersten ebenen Fläche anliegt und der Vorsprung in den Nutabschnitt eingreift.
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Ein Wälzlager für einen Turbolader gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine hohe Drehverhinderungswirkung auf und beim Schleifprozess des Außenrings treten kaum Beschädigungen des Schleifsteins auf.
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KURZEBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Im Folgenden werden ein Wälzlager und ein Drehverhinderungsmechanismus für einen Turbolader gemäß einer Ausführungsform anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
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1 eine Übersicht eines Turboladers, an dem ein Wälzlager für einen Turbolader angebracht wird,
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2 eine Übersicht in dem Zustand, in dem das Wälzlager für einen Turbolader gemäß einer Ausführungsform in das Gehäuse eingebaut ist,
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3 eine dreiteilige Ansicht, die die Details des Wälzlagers für einen Turbolader gemäß der Ausführungsform zeigt,
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4 eine Zeichnung, die den Aufbau eines Außenrings erläutert, den das Wälzlager für einen Turbolader gemäß der Ausführungsform aufweist,
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5 eine Zeichnung, die den Aufbau eines Drehverhinderungselements erläutert, das in den Außenring eingreift, den das Wälzlager gemäß der Ausführungsform aufweist,
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6 eine Zeichnung, die in der Ausführungsform den Zustand zeigt, in dem der Außenring und das Drehverhinderungselement ineinandergreifen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Zur Vermeidung von Redundanz wird im Folgenden das Wälzlager für einen Turbolader einfachshalber nur Wälzlager genannt.
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(Ausführungsform)
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1 ist eine Zeichnung, die eine Übersicht eines üblichen Turboladers für ein Kraftfahrzeug zeigt, an dem ein Wälzlager für einen Turbolader angebracht wird. In 1 stellen die Pfeile 1 die Strömung der von außen in den Tubolader einströmenden Luft dar. Am rechtsseitigen Endabschnitt einer Drehachse 7 in 1 ist eine Turbine 8 vorgesehen, die sich durch elf durch die Pfeile 2 gezeigtes und von einem Zylinder eines Motors ausgestoßenen Abgas mit hoher Geschwindigkeit dreht. Am linksseitigen Endabschnitt der Drehachse 7 in 1 ist ein Kompressor 3 vorgesehen. Die Pfeile 2 stellen die Strömung des Abgases dar, das nach der Verbrennung aus dem Zylinder 5 ausgestoßen wird. Weiterhin ist ein Wälzlager 70 für einen Turbolader ein zweireihiges Wälzlager, das die Drehachse 7 in einem frei drehbaren Zustand stützt. In 1 wird das Gehäuse, das das Wälzlager 70 stützt, nicht gezeigt.
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Ein Turbolader dient dazu, die in den Turbolader hineinströmende Luft zu verdichten und den Verbrennungswirkungsgrad des Motors zu verbessern. Wie durch die Pfeile 2 gezeigt dreht sich die Turbine 8 aufgrund des aus dem Zylinder 5 des Motors ausgestoßenen Abgases mit hoher Geschwindigkeit. Durch die Drehung der Turbine 8 wird der Kompressor 3, der sich auf der gleichen Achse wie die Turbine 8 befindet, über die Drehachse 7 dazu veranlasst, sich mit der gleichen Drehgeschwindigkeit zu drehen. Die in das Innere des Turboladers einströmende Luft wird, wie durch die Pfeile 1 gezeigt, im Kompressor 3 verdichtet und im verdichteten Zustand zum Zylinder 5 des Motors geführt. Dadurch erhöht sich die Menge der angesaugten Luft pro Zeiteinheit und der Verbrennungswirkungsgrad steigt.
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2 ist eine Zeichnung, die eine Übersicht in dem Zustand zeigt, in dem das Wälzlager für einen Turbolader gemäß der Ausführungsform in einem Gehäuse eingebaut ist. Ein Gehäuse 60 weist ein Durchgangsloch auf und stützt das Wälzlager 70 für einen Turbolader, das in das Durchgangsloch eingeführt ist. Eine detaillierte Beschreibung des Wälzlagers 70 erfolgt in 3. Weiterhin ist die Drehachse 7 eine Drehachse, die in einem frei drehbaren Zustand durch das Wälzlager 70 gestützt wird. Die Turbine 8 ist eine Schaufel, die an der Drehachse 7 angebracht ist. Dabei ist die Turbine 8 auf einer Seite der beiden Enden der Drehachse 7 angeordnet, auf der das Gas ausgestoßen wird (Abgasseite), nachdem es den Zylinder 5 passiert und verbrannt worden ist, und der sich auf der Luftansaugseite, an der die Luft einströmt, drehende Kompressor 3 ist in 2 am linksseitigen Ende der Drehachse 7 vorgesehen, jedoch nicht in 2 gezeigt.
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Eine Schmiermitteleinströmöffnung 40a ist eine Einströmöffnung für ein Schmiermittel, das das Innere des Wälzlagers 70 ausfüllt. Die Schmiermitteleinströmöffnung 40a wird beispielsweise am oberen Teil des Gehäuses 60 vorgesehen. Weiterhin wird ein Schmiermitteleinströmkanal 40b als Kanal vorgesehen, der die am oberen Teil des Gehäuses 60 vorgesehene Schmiermitteleinströmöffnung 40a und die Außenumfangsfläche des Lageraußenrings miteinander verbindet. Das Schmiermittel wird unter anderem zur Verringerung von Reibung und Verschleiß am Wälzlager 70, zur Kühlung durch Abwärme und zur Verhinderung des Eindringens von Fremdkörpern, verwendet. Als Schmiermittel für ein Wälzlager werden Mineralöle wie beispielsweise Spindelöl, Maschinenöl oder Turbinenöl verwendet, bei Benutzungsbedingungen mit hohen Temperaturen von größer gleich 150 Grad oder niedrigen Temperaturen von kleiner gleich –30 Grad können jedoch auch synthetische Öle wie Diesteröl, Silikonöl oder Fluorkohlenstofföl verwendet werden. Schmiermitteleinströmlöcher 40c und 40d sind Durchgangslöcher, die am Außenring des Wälzlagers 70 vorgesehen werden, um das Schmiermittel einströmen zu lassen, und durch diese Löcher wird das Innere des Wälzlagers 70 mit Schmiermittel ausgefüllt. Weiterhin ist eine Schmiermittelabflussöffnung 40e eine Abflussöffnung, über die das Schmiermittel aus dem Inneren des Wälzlagers 70 ausgestoßen wird. Die Schmiermittelabflussöffnung 40e ist auf dem Außenring des Wälzlagers 70 beispielsweise auf der Gegenseite der Schmiermitteleinströmlöcher 40c und 40d vorgesehen. Ein Drehverhinderungselement 300b ist ein Element, das eine bestimmte Form aufweist, die in einen Nutabschnitt eingreift, der auf dem Außenring des Wälzlagers 70 vorgesehen ist, und ein Verdrehen des Außenrings des Wälzlagers 70 und ein axiales Verschieben verhindert.
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Als Nächstes wird anhand 3 der Aufbau des Wälzlagers für einen Turbolader 70 näher erläutert. 3 ist eine dreiteilige Ansicht, die die Details des Wälzlagers 70 gemäß der Ausführungsform zeigt. Die Zeichnung links unten in 3 ist eine Frontansicht des Wälzlagers 70, die Zeichnung links oben in 3 ist eine Draufsicht des Wälzlagers 70 und die Zeichnung unten rechts in 3 ist eine Schnittdarstellung des Wälzlagers 70.
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Auf der Schnittdarstellung ist ein Welleneinführabschnitt 7a als ein Abschnitt, in den die Drehachse 7 (Welle) eingeführt wird, und ein Durchgangsloch gezeigt, das von der einen Endseite zur anderen Endseite reicht, sodass eine Welle eingeführt werden kann.
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Ein Innenring 10a und ein Innenring 10b stellen die Innenringe des Wälzlagers 70 dar. Der Innenring 10a und der Innenring 10b weisen jeweils auf der Außenumfangsfläche eine Innenringlaufbahnfläche auf. Der Innenring 10a und der Innenring 10b sind an der Drehachse 7 (Welle) befestigt, die in den Welleneinführabschnitt 7a eingeführt wird, und drehen sich mit der Drehachse 7 mit. Der Innenring 10a und der Innenring 10b haben eine hohle Zylinderform.
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Ein Außenring 300a stellt den Außenring des Wälzlagers 70 dar. Der Außenring 300a wird in das Gehäuse 60 eingesetzt und dadurch gestützt. Der Außenring 300a ist ein einzelnes Zylinderelement, das eine Außenumfangsfläche und eine Innenumfangfläche aufweist. Der Außenring 300a weist auf einer Endseite und einer anderen Endseite der Innenumfangsfläche Außenringlaufbahnflächen auf, die axial voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Außenringlaufbahnflächen liegen den zwei oben genannten Innenringlaufbahnflächen gegenüber und bilden so zweireihige Laufbahnen.
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Ein Wälzkörper 11c ist ein Wälzkörper, der auf der Laufbahn der einen Endseite angeordnet wird, die zwischen dem Innenring 10a und dem Außenring 300a vorgesehen ist. Der Wälzkörper wird beispielsweise aus Eisendraht hergestellt und weist eine Kugelform auf. Folglich steht der Wälzkörper 11c mit den Laufbahnflächen des Innenrings 10a und des Außenrings 300a in Punktkontakt. Gleichermaßen ist ein Wälzkörper 11e ein Wälzkörper, der auf der Laufbahn der anderen Endseite zwischen dem Innenring 10b und dem Außenring 300a angeordnet ist, und steht mit dem Innenring 10b und dem Außenring 300a in Punktkontakt. Dadurch kann der Außenring 300a einerseits über die Wälzkörper 11c und 11e die Innenringe 10a, 10b, also die Last der Drehachse 7, stützen, und andererseits ist die Reibung, die zwischen den Innenringen 10a, 10b und dem Außenring 300a auftritt, gering, selbst wenn die Drehachse 7 sich mit hoher Geschwindigkeit dreht, da der Kontakt der Wälzkörper 11c und 11e mit den Innenringen 10a, 10b und dem Außenring 300a ein Punktkontakt ist. Auf diese Weise kann das Wälzlager 70 die Drehachse 7 frei drehbar stützen, während es gleichzeitig die Last der Drehachse 7 stützt.
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Dabei wird als Wälzlager 70 für einen Turbolader typischerweise ein Schräglager gewählt, um nicht nur die Last in Axialrichtung, sondern auch in Schubrichtung zu stützen.
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Die Käfige 21 und 22 sind Elemente, die die jeweiligen Wälzkörper 11c und 11e im gleichen Abstand halten. Der Käfig 21 ist zwischen dem Innenring 10a und dem Außenring 300a vorgesehen und hält mehrere Wälzkörper 11c.
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Gleichermaßen ist der Käfig 22 zwischen dem Innenring 10b und dem Außenring 300a vorgesehen und hält mehrere Wälzkörper 11e.
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Als Käfigtypen können beispielsweise genannt werden, bearbeitete (ausgefräste) Käfige, die derart gebildet sind, dass Werkstoffe wie Stahl oder Kupferlegierungen spanabhebend bearbeitet werden, gestanzte (gepresste) Käfige, die derart gebildet sind, dass die Komponenten aus Eisenblech mit einer Form ausgestanzt werden, oder geformte (Kunstharz) Käfige, die derart gebildet sind, dass Kunstharz in eine Metallform gegossen wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein bearbeiteter Käfig benutzt.
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Die Schmiermitteleinströmlöcher 40c, 40d und die Schmiermittelabflussöffnung 40e in 3 entsprechen jeweils den Schmiermitteleinströmlöchern 40c, 40d und der Schmiermittelabflussöffnung 40e in 2. Das von dem Schmiermitteleinströmloch 40c her einströmende Schmiermittel wird aus der Schmiermittelabflussöffnung 40e ausgestoßen, nachdem es den Raum zwischen dem Innenring 10a und dem Außenring 300a durchströmend ausgefüllt hat. Als Funktion dieses Schmiermittels können Reibungsverminderung, Kühlung usw. genannt werden.
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Als Nächstes wird die Querschnittsform des Außenrings 300a beschrieben. Die Außenumfangsfläche an einem Endabschnitt des Außenrings 300a weist eine erste ebene Fläche auf, die sich axial ausdehnt, und von der ersten ebenen Fläche her ist ein Nutabschnitt entlang der radialen Richtung, die senkrecht zur ersten ebene Fläche ist, ausgebildet. Die erste ebene Fläche ist eine ebene Fläche, die orthogonal zur radialen Richtung steht und im Raum zwischen dem Außendurchmesser des Außenrings 300a und dem Innendurchmesser des Außenrings 300a verläuft. Die Querschnittsform des Außenrings 300a wird anhand 4 bis 6 erläutert. 4 ist eine Zeichnung, die den Aufbau des Außenrings beschreibt, den das Wälzlager gemäß der Ausführungsform aufweist. 5 ist eine Zeichnung, die den Aufbau des Elements beschreibt, das in den Außenring eingreift, den das Wälzlager gemäß der Ausführungsform aufweist. 6 ist eine Zeichnung, die das Ineinandergreifen des Außenrings und des Elementes in der Ausführungsform beschreibt.
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In 4 stellen die Eckpunkte A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K und L Eckpunkte des spanabhebend bearbeiteten Außenrings 300a dar.
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Eine Fläche 203 ist eine Fläche, die durch den Eckpunkt I, den Eckpunkt C, den Eckpunkt G und den Eckpunkt K gebildet wird. Die einen Kanten der Fläche 203 (die Kante, die den Eckpunkt C und den Eckpunkt I verbindet, und die Kante, die den Eckpunkt G und den Eckpunkt K verbindet) dehnen sich in horizontaler Richtung aus, die senkrecht zur vertikalen Richtung ist (erste Richtung). Weiterhin dehnen sich die anderen Kanten der Fläche 203 (die Kante, die den Eckpunkt C und den Eckpunkt G verbindet, und die Kante, die den Eckpunkt K und den Eckpunkt I verbindet) in axialer Richtung des Außenrings 300a aus.
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Gleichermaßen ist eine Fläche 207 eine Fläche, die durch den Eckpunkt D, den Eckpunkt J, den Eckpunkt L und den Eckpunkt H gebildet wird. Die Fläche 203 und die Fläche 207 befinden sich auf derselben Ebene. Die einen Kanten der Fläche 207 (die Kante, die den Eckpunkt D und den Eckpunkt J verbindet, und die Kante, die den Eckpunkt L und den Eckpunkt H verbindet) dehnen sich in horizontaler Richtung (erster Richtung) aus, die senkrecht zur vertikalen Richtung ist. Weiterhin dehnen sich die anderen Kanten der Fläche 207 (die Kante, die den Eckpunkt D und den Eckpunkt H verbindet, und die Kante, die den Eckpunkt J und den Eckpunkt L verbindet) beispielsweise in axialer Richtung des Außenrings 300a aus. Die Fläche 203 und die Fläche 207 sind beispielsweise ebene Flächen. In diesem Fall ist die Form der Fläche 203 und Fläche 207 beispielsweise rechteckig.
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Eine Fläche 204 ist eine Fläche, die durch den Eckpunkt C, den Eckpunkt A, den Eckpunkt E und den Eckpunkt G gebildet wird. Die einen Kanten der Fläche 204 (die Kante, die den Eckpunkt C und den Eckpunkt A verbindet, und die Kante, die den Eckpunkt E und den Eckpunkt G verbindet) dehnen sich beispielsweise in vertikaler Richtung (zweiter Richtung) aus. Weiterhin dehnen sich die anderen Kanten der Fläche 204 (die Kante, die den Eckpunkt C und den Eckpunkt G verbindet, und die Kante, die den Eckpunkt A und den Eckpunkt E verbindet) beispielsweise in axialer Richtung des Außenrings 300a aus. Die Fläche 203 und die Fläche 204 haben eine Kante gemeinsam (die Kante, die den Eckpunkt C und den Eckpunkt G verbindet). Eine Kante der Fläche 203 (beispielsweise die Kante, die den Eckpunkt I und den Eckpunkt C verbindet) und eine Kante der Fläche 204 (beispielsweise die Kante, die den Eckpunkt C und den Eckpunkt A verbindet) stehen orthogonal aufeinander. Gleichermaßen ist eine Fläche 206 eine Fläche, die durch den Eckpunkt D, den Eckpunkt B, den Eckpunkt F und den Eckpunkt H erzeugt wird. Die einen Kanten der Fläche 206 (die Kante, die den Eckpunkt D und den Eckpunkt B verbindet, und die Kante, die den Eckpunkt F und den Eckpunkt H verbindet) dehnen sich beispielsweise in vertikaler Richtung (zweiter Richtung) aus. Weiterhin dehnen sich die anderen Kanten der Fläche 206 (die Kante, die den Eckpunkt D und den Eckpunkt H verbindet, und die Kante, die den Eckpunkt B und den Eckpunkt F verbindet) beispielsweise in axialer Richtung des Außenrings 300a aus. Die Fläche 206 und die Fläche 207 haben eine Kante gemeinsam (die Kante, die den Eckpunkt D und den Eckpunkt H verbindet). Eine Kante der Fläche 207 (beispielsweise die Kante, die den Eckpunkt D und den Eckpunkt J verbindet) und eine Kante der Fläche 206 (beispielsweise die Kante, die den Eckpunkt D und den Eckpunkt B verbindet) stehen orthogonal aufeinander.
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Ein Nutabschnitt 205 ist ein Nutabschnitt, der von der ersten ebenen Fläche, die durch die Fläche 203 und die Fläche 207 verläuft, entlang der radialen Richtung, die senkrecht zur ersten ebenen Fläche ist, ausgebildet ist. Weiterhin ist die eine Fläche 208 eine Fläche, die durch den Eckpunkt K, den Eckpunkt G, den Eckpunkt E, den Eckpunkt F, den Eckpunkt H und den Eckpunkt L gebildet wird. Die Linie, die den Eckpunkt K und den Eckpunkt L verbindet, ist beispielsweise ein Kreisbogen. Die Fläche 208 dehnt sich in horizontaler Richtung (erster Richtung), die senkrecht zur vertikalen Richtung ist, und in vertikaler Richtung (zweiter Richtung) aus. Die Fläche 208 und die Fläche 203 haben eine Kante gemeinsam (die Kante, die den Eckpunkt K und den Eckpunkt G verbindet). Die Fläche 208 und die Fläche 204 haben eine Kante gemeinsam (die Kante, die den Eckpunkt G und den Eckpunkt E verbindet). Die Fläche 208 und die Fläche 206 haben eine Kante gemeinsam (die Kante, die den Eckpunkt H und den Eckpunkt F verbindet). Die Fläche 208 und die Fläche 207 haben eine Kante gemeinsam (die Kante, die den Eckpunkt H und den Eckpunkt L verbindet). Die Fläche 208 und die Linie, die den Eckpunkt K und den Eckpunkt I verbindet, die Linie, die den Eckpunkt G und den Eckpunkt C verbindet, die Linie, die den Eckpunkt E und den Eckpunkt A verbindet, die Linie, die den Eckpunkt H und den Eckpunkt D verbindet, die Linie, die den Eckpunkt F und den Eckpunkt B verbindet, sowie die Linie, die den Eckpunkt L und den Eckpunkt J verbindet, stehen beispielsweise orthogonal aufeinander.
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Wenn 4 und 3 verglichen werden, dann ist in der Frontansicht in 3 eine Position a die Position, die dem Eckpunkt I und dem Eckpunkt K in 4 entspricht. Eine Position b ist die Position, die dem Eckpunkt C und dem Eckpunkt G entspricht. Eine Position c ist die Position, die dem Eckpunkt A und dem Eckpunkt G entspricht. Eine Position d ist die Position, die dem Eckpunkt B und dem Eckpunkt F entspricht. Eine Position e ist die Position, die dem Eckpunkt D und dem Eckpunkt H entspricht. Eine Position f ist die Position, die dem Eckpunkt J und dem Eckpunkt L entspricht. In der Schnittdarstellung in 3 ist eine Position g die Position, die dem Eckpunkt B und dem Eckpunkt A entspricht. Eine Position h ist die Position, die dem Eckpunkt J, dem Eckpunkt D, dem Eckpunkt C und dem Eckpunkt I entspricht. Eine Position i ist die Position, die der Scheitelpunktposition des Kreisbogen entspricht, der den Eckpunkt K und den Eckpunkt L verbindet. Eine Position j ist die Position, die dem Eckpunkt L, dem Eckpunkt H, dem Eckpunkt G und dem Eckpunkt K entspricht. Eine Position k ist die Position, die dem Eckpunkt F und dem Eckpunkt E entspricht. In der Draufsicht in 3 ist eine Position l die Position, die dem Eckpunkt I entspricht. Eine Position m ist die Position, die dem Eckpunkt K entspricht. Eine Position n ist die Position, die dem Eckpunkt L entspricht. Eine Position o ist die Position, die dem Eckpunkt J entspricht. Eine Position p ist die Position, die dem Eckpunkt C und dem Eckpunkt A entspricht. Eine Position q ist die Position, die dem Eckpunkt B und dem Eckpunkt D entspricht. Eine Position r ist die Position, die dem Eckpunkt G und dem Eckpunkt E entspricht. Eine Position s ist die Position, die dem Eckpunkt H und dem Eckpunkt F entspricht.
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Wie oben erwähnt und wie in 4 gezeigt wird, weist die Außenumfangsfläche an einem Endabschnitt des Außenrings 300a eine erste ebene Fläche auf, die sich axial ausdehnt, und darüber hinaus ist auf der ersten ebenen Fläche der Nutabschnitt 205 ausgebildet. Anders gesagt wird die Außenumfangsfläche durch die erste ebene Fläche geschnitten und darüber hinaus ist der Nutabschnitt 205 auf der ersten ebenen Fläche ausgebildet, die die Schnittfläche ist. Hierbei ist der eine Endabschnitt des Außenrings 300a beispielsweise der vordere Bereich in 4. Weiterhin bedeutet deren Außenumfangsfläche den Bereich, in dem sich beispielsweise die Eckpunkte A bis L befinden. Weiterhin umfasst die erste ebene Fläche, die sich axial ausdehnt, die Fläche 203, die Fläche 207, sowie die Fläche, die durch den Eckpunkt G, den Eckpunkt C, den Eckpunkt D und den Eckpunkt H begrenzt ist. Mit andren Worten ist die erste ebene Fläche die Fläche, die sich unter der Bedingung, dass sie im Raum zwischen dem Außendurchmesser des Außenrings 300a und dem Innendurchmesser des Außenrings 300a verläuft und sich dabei nicht mit dem Innendurchmesser des Außenrings 300a schneidet, axial ausdehnt. Weiterhin ist der Nutabschnitt 205, der auf der ersten ebenen Fläche ausgebildet wird, beispielsweise der Bereich des Quaders, der entsteht, wenn der Eckpunkt G, der Eckpunkt E, der Eckpunkt C, der Eckpunkt A, der Eckpunkt H, der Eckpunkt F, der Eckpunkt D und der Eckpunkt B miteinander verbunden werden.
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Dabei ist der Nutabschnitt 205, der auf der ersten ebenen Fläche ausgebildet wird, von der Außenumfangsfläche ausgehend zur Innenumfangsfläche des Außenrings hin so ausgebildet, dass er den Außenring durchdringt.
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Weiterhin ist bevorzugt, dass als Länge in axialer Richtung des durch die erste ebene Fläche (flache Fläche) geschnittenen Schnittbereichs und als Länge des auf der ersten ebenen Fläche ausgebildeten Nutabschnitts 205 (Schlitznut) beispielsweise die Länge gewählt wird, die nicht bis zum Krümmungszentrum der Außenringnut reicht. Weiterhin ist wünschenswert, dass die flache Fläche und das Zentrum der Schlitznut von der Vorderseite des Lagers aus gesehen phasengleich und symmetrisch mit dem Außenradius sind und dass eine radiale Breite des Schlitznutquerschnitts von etwa 1 mm sichergestellt werden kann.
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Weiterhin ist wünschenswert, dass das eine Ende des Außenrings 300a das Ende der Ansaugseite ist, da der Kompressor auf der die Luft einströmenden Seite (Luftansaugseite) im Vergleich zu der Turbine auf der das Abgas vom Zylinder des Motors ausstoßenden Seite (Abgasseite), kaum hohe Temperaturen erreicht. Das eine Ende des Außenrings 300a ist also ein Ende, das an der Seite des Kompressors des Turboladers angeordnet wird.
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Im Anschluss wird nun anhand 5 das Drehverhinderungselement 300b beschrieben, das in den in 4 gezeigten Außenring 300a eingreift. 5 ist eine Zeichnung, die den Aufbau des Drehverhinderungselements erläutert, das in den Außenring 300a des Wälzlagers gemäß der Ausführungsform eingreift.
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Das Drehverhinderungselement 300b stellt ein Drehverhinderungselement dar, das in den Außenring 300a eingreift. Das Drehverhinderungselement 300b entspricht dem Drehverhinderungselement 300b aus 2. Die Eckpunkte O, P, Q, R, S, T, U, V, W, X, Y, Z sind Eckpunkte, die das Drehverhinderungselement 300b aufweist.
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Eine Fläche 301 ist eine Fläche, die durch den Eckpunkt O, den Eckpunkt Z, den Eckpunkt Y und den Eckpunkt X erzeugt wird. Eine Fläche 302 ist eine Fläche, die durch den Eckpunkt Y, den Eckpunkt P, den Eckpunkt S und den Eckpunkt X erzeugt wird. Eine Fläche 303 ist eine Fläche, die durch den Eckpunkt P, den Eckpunkt Q, den Eckpunkt W und den Eckpunkt S erzeugt wird. Eine Fläche 304 ist eine Fläche, die durch den Eckpunkt Q, den Eckpunkt R, den Eckpunkt V und den Eckpunkt T erzeugt wird. Eine Fläche 305 ist eine Fläche, die durch den Eckpunkt T, den Eckpunkt U, den Eckpunkt V und den Eckpunkt W erzeugt wird. Die Fläche 301 und die Fläche 302, die Fläche 302 und die Fläche 303, die Fläche 303 und die Fläche 304, sowie die Fläche 304 und die Fläche 305 haben jeweils eine Kante gemeinsam. Weiterhin stehen die Fläche 301 und die Fläche 302 orthogonal aufeinander. Auch die Fläche 302 und die Fläche 303 stehen orthogonal aufeinander. Auch die Fläche 303 und die Fläche 304 stehen orthogonal aufeinander. Auch die Fläche 304 und die Fläche 305 stehen orthogonal aufeinander. Weiterhin sind die Fläche 301, die Fläche 303 und die Fläche 305 parallel zueinander, und die Fläche 301 und die Fläche 305 befinden sich auf derselben Ebene. Des Weiteren sind die Fläche 302 und die Fläche 304 parallel.
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Um Verschleiß usw. zu verhindern, kann beispielsweise die Umgebung des Eckpunkts P, des Eckpunkts Q, des Eckpunkts S und des Eckpunkts W eine abgerundete Form haben.
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Als Nächstes wird anhand 6 das Ineinandergreifen des Außenrings 300a und des Drehverhinderungselements 300b erläutert. 6 ist eine Zeichnung, die in der Ausführungsform das Ineinandergreifen des Außenrings und des Elements beschreibt. Wie in 6 gezeigt, greifen der Außenring 300a aus 4 und das Drehverhinderungselement 300b aus 5 ineinander. Dabei hegen die Fläche 203 aus 4 und die Fläche 301 aus 5 und die Fläche 207 aus 4 und die Fläche 305 aus 5 aneinander an. Weiterhin können auch die Fläche 204 aus 4 und die Fläche 302 aus 5 und auch die Fläche 206 aus 4 und die Fläche 304 aus 5 aneinander anliegen.
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Anders gesagt besteht das Drehverhinderungselement 300b aus einem Körper, der eine zweite ebene Fläche aufweist, und einem Vorsprung, der an die zweite ebene Fläche angrenzt, wobei die zweite ebene Fläche an der ersten ebenen Fläche anliegt und der Vorsprung in den Nutabschnitt 205 eingreift. Das Drehverhinderungselement 300b weist also eine zweite ebene Fläche, die an der ersten ebenen Fläche anliegt, und einen Vorsprung auf, der in den Nutabschnitt 205 eingreift. Das Gehäuse 60 stützt das Wälzlager 70 durch das Drehverhinderungselement 300b. Das heißt, das Drehverhinderungselement 300b wird am Gehäuse in einem Zustand befestigt, in dem die zweite ebene Fläche an der ersten ebenen Fläche anliegt und der Vorsprung in den Nutabschnitt 205 eingreift. Hierbei ist die zweite ebene Fläche, die an der ersten ebenen Fläche anliegt, beispielsweise die Fläche 301, die Fläche 305 und die ebene Fläche, die durch den Eckpunkt Y, den Eckpunkt T, den Eckpunkt W und den Eckpunkt X begrenzt wird, und der Körper, der die zweite ebene Fläche aufweist, ist der in 5 dargestellte Körper, der sich im Abschnitt oberhalb der zweiten ebenen Fläche befindet. Weiterhin ist der Vorsprung, der an die zweite ebene Fläche angrenzt, beispielsweise der Hexaeder, der durch den Eckpunkt Y, den Eckpunkt P, den Eckpunkt Q, den Eckpunkt T, den Eckpunkt W, den Eckpunkt R, den Eckpunkt X und den Eckpunkt S begrenzt wird. Dabei liegt die zweite ebene Fläche aus 5 an der ersten ebenen Fläche aus 4 an, und der Vorsprung aus 5 greift in den Nutabschnitt 205 aus 4 ein.
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Als Nächstes wird die Wirkung beschrieben, die durch die Verwendung des Wälzlagers und des Drehverhinderungsmechanismus gemäß der Ausführungsform hervorgerufen wird. Erstens verhindert das Drehverhinderungselement 300b eine Drehung des Außenrings 300a und ein Mitdrehen des in 4 gezeigten Außenrings 300a mit der Drehachse, wenn der Außenring 300a mit dem Drehverhinderungselement 300b ineinandergreift, da der Außenring 300a den Nutabschnitt 205 aufweist. Weiterhin wird auf gleicher Weise eine Bewegung nach links oder rechts in den Zeichnungen 4 und 5 verhindert. Dadurch werden Schwingungen vermindert. Da der in 4 gezeigte Außenring 300a zusätzlich zum Nutabschnitt 205 die Schnittflächen wie die Fläche 203 und die Fläche 207, sowie auch die Flächen wie die Fläche 204 und die Fläche 206 aufweist, vergrößert sich, wenn der Außenring 300a mit dem in 5 gezeigten Drehverhinderungselement 300b ineinandergreift, die Kontaktfläche, an der die beiden aneinander anliegen. Folglich wird durch die Reibungskraft zwischen dem Außenring 300a und dem Drehverhinderungselement 300b eine Bewegung nach unten oder oben in den Zeichnungen 4 und 5 verhindert. Zusätzlich wird auch eine Bewegung nach vorne oder hinten in den Zeichnungen 4 und 5 verhindert. Folglich haben das Wälzlager und der Drehverhinderungsmechanismus gemäß der Ausführungsform eine hohe Drehverhinderungs- und Schwingungsverminderungsfunktion.
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Zusätzlich wird der Außenring 300a einem Schleifprozess unterzogen, um die Rundheit des Außenrings 300a zu erhöhen, da im Allgemeinen vom Außenring 300a eine hohe Rundheit gefordert wird. Allerdings besteht bei bisherigen Außenringen das Problem, dass der Schleifstein den Rand der Schlitznut berührt und der Schleifstein oder der Rand der Schlitznut beschädigt wird, wenn eine Schlitznut (Nutabschnitt 205) auf dem Außenring ausgebildet wird. Bei dem Wälzlager gemäß der Ausführungsform treten beim Schleifprozess Beschädigungen des Rands, der Schlitznut oder des Schleifsteins kaum auf, da sich beim Außenring 300a die Kante der Schlitznut (Nutabschnitt 205), sowie der Eckpunkt C, der Eckpunkt D, der Eckpunkt G, oder der Eckpunkt H, innerhalb des Außenumfangskreises des Außenrings befindet.
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Die Form des Nutabschnitts 205 ist nicht auf die in 4 gezeigte Form beschränkt, sondern die Nutabschnitte 205 können sich beispielsweise auch an mehreren Stellen am Außenumfang befinden. Die Fläche 203 und die Fläche 207 müssen sich nicht notwendigerweise auf derselben Ebene befinden. Weiterhin müssen die Fläche 203 und die Fläche 204, sowie die Fläche 206 und die Fläche 207 nicht notwendigerweise orthogonal aufeinander stehen. Auch müssen die jeweiligen Flächen 203 bis 207 nicht notwendigerweise ebene Flächen sein, sondern können beispielsweise auch gekrümmte Flächen sein. Weiterhin können die Eckpunktabschnitte des Außenrings 300a und des Drehverhinderungselements 300b auch vorzugsweise eine abgerundete Form haben.
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Weiterhin ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben genannte Ausführungsform beschränkt. Auch ein Aufbau, der die oben erwähnten einzelnen Konstruktionselemente in passender Weise kombiniert, gehört zur vorliegenden Erfindung. Weiterhin kann ein Fachmann leicht weitere Effekte und Modifikationen ableiten. Folglich beschränkt sich die vorliegende Erfindung nicht auf die oben genannte Ausführungsform, sondern ein breiteres Spektrum an Ausgestaltungen und verschiedene Änderungen sind möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 10a
- Innenring
- 300a
- Außenring
- 300b
- Drehverhinderungselement
- 21
- Käfig
- 60
- Gehäuse
- 205
- Nutabschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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