DE102018120409A1 - Turbolader-axiallader - Google Patents

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DE102018120409A1
DE102018120409A1 DE102018120409.4A DE102018120409A DE102018120409A1 DE 102018120409 A1 DE102018120409 A1 DE 102018120409A1 DE 102018120409 A DE102018120409 A DE 102018120409A DE 102018120409 A1 DE102018120409 A1 DE 102018120409A1
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Fanghui Shi
Sudipto Ray
Dingfeng Deng
Louis Begin
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Abstract

Ein verbessertes Axiallager für einen Turbolader umfasst eine erste Lagerfläche, eine zweite Lagerfläche, einen inneren Durchgang, ein Primärkissen und eine Vielzahl von Sekundärkissen. Der innere Durchgang verbindet die erste und die zweite Lagerfläche fluidisch. Das Primärkissen kann auf der ersten Lagerfläche definiert sein. Das Primärkissen definiert ferner eine erste Öffnung in Fluidverbindung mit dem inneren Durchgang und eine Ölzufuhr, die in einem Turboladergehäuse definiert ist. Die Vielzahl von Sekundärkissen kann auch auf der ersten Lagerfläche definiert sein. Jedes Sekundärkissen in der Vielzahl von Sekundärkissen kann einen sekundären Oberflächenbereich umfassen, der kleiner als der primäre Oberflächenbereich des Primärkissens ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft einen turbogeladenen Verbrennungsmotor und insbesondere eine verbesserte Axiallagerkonstruktion für eine verbesserte Schmierung.
  • HINTERGRUND
  • Verbrennungsmotoren werden dazu verwendet, ein erhebliches Leistungsniveau über längere Zeiträume auf zuverlässiger Basis zu erzeugen. Viele solcher Motoranordnungen setzen ein Aufladegerät ein, wie etwa einen von einer Abgasturbine angetriebenen Turbolader, der den Luftstrom komprimiert, bevor dieser in den Einlassverteiler des Motors eintritt, um Leistung und Wirkungsgrad des Motors zu erhöhen.
  • Im Einzelnen nutzt ein Turbolader einen Zentrifugal-Gaskompressor, der mehr Luft und damit mehr Sauerstoff in die Verbrennungskammern des Motors presst, als andernfalls mit normalem Umgebungsluftdruck erreichbar ist. Die zusätzliche Masse sauerstoffhaltiger Luft, die in den Motor gepresst wird, verbessert den volumetrischen Wirkungsgrad des Motors, indem dieser mehr Kraftstoff in einem gegebenen Zyklus verbrennen kann und dadurch mehr Leistung erzeugt.
  • Ein typischer Turbolader nutzt eine zentrale Welle, die mit einem oder mehreren Lagern gelagert ist und eine Drehbewegung zwischen einem abgasgetriebenen Turbinenrad und einem Luft-Verdichterrad überträgt. Die Turbine und Verdichterräder sind jeweils an der Welle befestigt, die in Kombination mit verschiedenen Lagerkomponenten die Turbolader-Drehanordnung bilden. Es ist wichtig, die Schmierung des Axiallagers des Turboladers aufrechtzuerhalten.
  • Unter Bezugnahme auf 3 ist ein herkömmliches Axiallager 164 für einen Turbolader dargestellt, das Kissen 110 mit äquivalenten Oberflächenbereichen aufweist. Jedes Kissen 110 steht über den inneren Durchgang 188 in Fluidverbindung mit der Ölzufuhrnut 194. Jedoch kann das traditionelle Axiallager 164 unter einem Kaltbetrieb aufgrund der hohen Viskosität des Öls (und des geringen Ölflussvolumens) kein Öl zu den Kissen 110 verteilen. Die schlechte Verteilung von Öl kann ein Risiko des Festfressens während eines Kaltbetriebs und unnötig hohe Leistungsverluste während eines Warmbetriebs verursachen. Dementsprechend besteht ein Bedarf für eine verbesserte Turboladeranordnung und ein Axiallager, wodurch Leistungsverluste reduziert und die Effizienz verbessert werden.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Die vorliegende Offenbarung stellt ein verbessertes Axiallager für einen Turbolader bereit, das eine erste Lagerfläche, eine zweite Lagerfläche, einen inneren Durchgang, ein Primärkissen und eine Vielzahl von Sekundärkissen umfasst. Der innere Durchgang verbindet die erste und die zweite Lagerfläche fluidisch mit einer Ölzufuhrnut, die auf der ersten Lagerfläche definiert ist. Das Primärkissen kann auf der ersten Oberfläche definiert sein. Der innere Durchgang endet an der ersten Lagerfläche über eine erste Öffnung, die in Fluidverbindung mit der zweiten Lagerfläche, der Ölzufuhrnut und einer Ölzufuhr steht, die in einem Turboladergehäuse definiert ist. Die Vielzahl von Sekundärkissen kann auch auf der ersten Oberfläche definiert sein. Es versteht sich, dass jedes Sekundärkissen in der Vielzahl von Sekundärkissen einen sekundären Oberflächenbereich aufweisen kann, der kleiner als der primäre Oberflächenbereich des Primärkissens ist.
  • Die vorliegende Offenbarung stellt auch eine verbesserte Turboladeranordnung bereit, die ein Turboladergehäuse, eine rotierende Anordnung und ein Axiallager umfasst. Die rotierende Anordnung umfasst ein Turbinenrad und ein Verdichterrad, die mittels einer Welle aneinander befestigt sind. Die rotierende Anordnung kann auch eine Druckfläche umfassen. Das Axiallager kann in dem Turboladergehäuse angeordnet sein, um der Druckfläche der rotierenden Anordnung gegenüberzuliegen. Das Axiallager kann auch eine Wellenöffnung für die Aufnahme der Welle definieren. Das Axiallager kann auch ein Primärkissen und eine Vielzahl von Sekundärkissen definieren. Jedes der Sekundärkissen und das Primärkissen können einen Auflagebereich, der sich senkrecht zu der Drehachse des Schafts befindet, und einen Neigungsbereich definieren. Es versteht sich auch, dass das Axiallager ferner eine erste Lagerfläche und eine zweite Lagerfläche definieren kann. Das Primärkissen umfasst einen primären Oberflächenbereich, der größer als ein sekundärer Oberflächenbereich jedes Sekundärkissens in der Vielzahl von Sekundärkissen ist. Das Primärkissen ist funktionell so konfiguriert, dass dieses sowohl während des Kalt- als auch des Warmbetriebs des Turboladers in die Druckfläche eingreift. Hingegen ist die Vielzahl von Sekundärkissen so konfiguriert, dass diese während Warmbetriebs des Turboladers mit der Druckfläche in Eingriff kommen.
  • Es versteht sich ferner, dass die verbesserte Turboladeranordnung ferner eine Ölzufuhr, die das Gehäuse definiert, bereitstellt. Die Ölzufuhr kann über einen inneren Durchgang, der in dem Axiallager definiert ist, in Fluidverbindung mit dem Primärkissen stehen. Darüber hinaus kann eine Ölzufuhrnut an dem Axiallager derart definiert sein, dass die Ölzufuhrnut in Fluidverbindung mit dem auf der ersten Lagerfläche definierten Primärkissen, der zweiten Lagerfläche und der in dem Gehäuse über den inneren Durchgang definierten Ölzufuhr steht.
  • Sowohl in der verbesserten Turboladeranordnung als auch in dem Axiallager der vorliegenden Offenbarung kann die erste Lagerfläche das Primärkissen und die Vielzahl von Sekundärkissen zusätzlich zu einer Ölzufuhrnut definieren. Darüber hinaus sind die sekundären Oberflächenbereiche für jedes Sekundärkissen im Wesentlichen - in Bezug auf das Axiallager und die Turboladeranordnung - zueinander äquivalent. Darüber hinaus kann das Axiallager eine teilweise bogenförmige Nut umfassen, die auf der ersten Lagerfläche definiert ist, wobei die teilweise bogenförmige Nut nur zu der Vielzahl von Sekundärkissen benachbart ist. Die teilweise bogenförmige Nut ist so konfiguriert, dass diese die Oberfläche jedes Sekundärkissens relativ zu dem Primärkissen reduziert.
  • Die vorliegende Offenbarung und ihre besonderen Eigenschaften und Vorteile wird aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen offensichtlicher werden.
  • Figurenliste
  • Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, dem besten Modus, den Ansprüchen und den dazugehörigen Zeichnungen ersichtlich:
    • 1 ist eine schematische Darstellung einer Motoranordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung.
    • 2 ist eine schematische Querschnittsdarstellung des Turboladers in 1.
    • 3 ist eine isometrische Ansicht eines herkömmlichen Axiallagers.
    • 4 ist eine nicht einschränkende Beispielansicht einer Ausführungsform eines Axiallagers der vorliegenden Offenbarung
    • 5 ist eine vergrößerte schematische Ansicht eines Kissens, das ein Primärkissen oder ein Sekundärkissen repräsentieren kann.
    • 6 ist ein Druckdiagramm, das auf das Profil des Primärkissens ausgerichtet ist.
    • 7 ist eine Querschnittsansicht des Axiallagers von 4 entlang der Linie 7-7.
  • Gleiche Referenznummern beziehen sich auf gleiche Teile in der Beschreibung der verschiedenen Ansichten der Zeichnungen.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Es wird nun im Detail auf derzeit bevorzugte Zusammensetzungen, Ausführungsformen und Verfahren der vorliegenden Offenbarung Bezug genommen, welche die besten Arten der Durchführung der vorliegenden Offenbarung darstellen, die den Erfindern gegenwärtig bekannt sind. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstäblich. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich exemplarisch für die vorliegende Offenbarung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Daher sind die spezifischen Details, die hierin offenbart werden, nicht als Beschränkungen zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage für jegliche Aspekte der vorliegenden Offenbarung und/oder dienen nur als repräsentative Grundlage, um Fachleuten auf dem Gebiet die verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten zu vermitteln.
  • Außer in den Beispielen oder wenn ausdrücklich erwähnt, sind alle nummerischen Angaben über Materialmengen oder Reaktions- und/oder Nutzungsbedingungen in dieser Beschreibung so zu verstehen, dass sie durch den Zusatz „etwa“ modifiziert werden, sodass sie den weitest möglichen Umfang der vorliegenden Offenbarung beschreiben. Das Ausführen innerhalb der angegebenen nummerischen Grenzen wird im Allgemeinen bevorzugt. Ferner, wenn nicht ausdrücklich anders angegeben: Prozent, „Teile von“ und Verhältniswerte nach Gewicht; wenn eine Gruppe oder Klasse von Materialien für einen bestimmten Zweck im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung als geeignet oder bevorzugt beschrieben wird, bedeutet das, dass Mischungen von zwei oder mehreren Mitgliedern der Gruppe oder Klasse gleichermaßen geeignet oder bevorzugt sind; die erste Definition eines Akronyms oder einer anderen Abkürzung gilt für alle nachfolgenden Verwendungen derselben Abkürzung und gilt in entsprechender Anwendung für normale grammatikalische Variationen der anfangs definierten Abkürzung entsprechend. Und es wird, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, die Messung einer Eigenschaft wird anhand derselben Technik gemessen, wie vorher oder nachher für dieselbe Eigenschaft angegeben ist.
  • Es versteht sich ferner, dass dies vorliegende Offenbarung nicht auf die bestimmten Ausführungsformen und Verfahren beschränkt ist, die im Folgenden beschrieben werden, da bestimmte Komponenten und/oder Bedingungen natürlich variieren können. Des Weiteren dient die hierin verwendete Terminologie nur zum Zweck der Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und ist in keiner Weise als einschränkend zu verstehen.
  • Es wird ferner darauf hingewiesen, dass, wie in der Spezifikation und den angehängten Patentansprüchen verwendet, die Singularformen „ein/e“ und „der/die/das“ auch die Pluralverweise umfassen, es sei denn, aus dem Kontext geht eindeutig etwas anderes hervor. Der Verweis auf eine Komponente im Singular soll beispielsweise eine Vielzahl von Komponenten umfassen.
  • Der Begriff „umfassend“ ist gleichbedeutend mit „beinhaltend“, „aufweisend“, „enthaltend“ oder „gekennzeichnet durch“. Diese Begriffe sind einschließlich und offen auszulegen, und schließen zusätzliche ungenannte Elemente oder Verfahrensschritte nicht aus.
  • Der Ausdruck „bestehend aus“ schließt jedes Element, jeden Schritt oder Bestandteil aus, der nicht in dem Anspruch spezifiziert ist. Wenn dieser Ausdruck in einem Abschnitt des Hauptteils eines Anspruchs erscheint, anstatt sofort nach der Einleitung zu folgen, begrenzt er nur das Element, das in dem Abschnitt beschrieben ist; wobei andere Elemente nicht vom Anspruch insgesamt ausgeschlossen werden.
  • Der Ausdruck „im Wesentlichen bestehend aus“ begrenzt den Umfang eines Anspruchs auf die angegebenen Materialien oder Schritte, plus denjenigen, die nicht erheblich die Grund- und neuartigen Merkmal(e) des beanspruchten Gegenstands beeinflussen.
  • Die Begriffe „umfassend“, „bestehend aus“ und „im Wesentlichen bestehend aus“ können alternativ verwendeten werden. Wo einer von diesen drei Begriffen verwendet wird, kann der vorliegend offenbarte und beanspruchte Gegenstand die Verwendung eines der anderen beiden Begriffe beinhalten.
  • Offenbarungen der Veröffentlichungen, auf die in dieser Anwendung verwiesen wird, gelten durch Bezugnahme in vollem Umfang in diese Anwendung aufgenommen, um den Stand der Technik, auf die sich dies vorliegende Offenbarung bezieht, genauer zu beschreiben.
  • Die folgende ausführliche Beschreibung ist ihrer Art nach lediglich exemplarisch und beabsichtigt nicht, die vorliegende Offenbarung oder die Anwendung oder Verwendungen der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen. Darüber hinaus besteht keinerlei Verpflichtung zur Einschränkung auf eine der im vorstehenden Hintergrund oder in der folgenden ausführlichen Beschreibung dargestellten Theorien.
  • Eine Motoranordnung 10 ist in 1 dargestellt und kann einen Motoraufbau 12 mit mehreren Zylindern 14 und Einlass- und Auslass-Öffnungen 16, 18 in Verbindung mit den Zylindern 14 enthalten. Ein Ansaugkrümmer 20 steht in Verbindung mit den Einlassöffnungen und ein Abgaskrümmer 22 in Verbindung mit den Auslassöffnungen 18. In einer mit dem Ansaugkrümmer 20 verbundenen Ansaugleitung sind ein Drosselventil 24 und ein Turbolader 26 enthalten, und der Turbolader 26 steht auch in Verbindung mit einem Abgasdurchgang verbunden mit dem Abgaskrümmer 22. Die Motoranordnung 10 ist zur Vereinfachung als eine Reihen-Vierzylinder-Anordnung dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegenden Lehren für eine beliebige Anzahl an Kolben-Zylinder-Anordnungen und eine Vielzahl von wechselseitigen Motorkonfigurationen gelten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf V-Motoren, Reihenmotoren und horizontal gegenüberliegende Motoren sowie beide obenliegenden Nockenwellen- und Blocknockenwellen-Konfigurationen.
  • Wie in 2 gezeigt, enthält der Turbolader 26 eine Welle 28 mit einem ersten Ende 30 und einem zweiten Ende 32. Ein Turbinenrad 36 ist auf der Welle 28 benachbart dem ersten Ende 30 montiert und konfiguriert, um durch die Nachverbrennungsgase aus den Zylindern 14 mitgedreht zu werden. Das Turbinenrad 36 wird normalerweise aus einem temperatur- und oxidationsresistenten Werkstoff gefertigt wie einer „Inconel“-Superlegierung auf Nickel-Chrom-Basis, die zuverlässig den in manchen Motoren bis auf ca. 1.100 Grad Celsius (2.000 Grad Fahrenheit) steigenden Temperaturen der Verbrennungsabgase zu widersteht. Das Turbinenrad 36 befindet sich innerhalb eines Turbinengehäuses, das eine Turbinenschnecke oder Schnecke enthält. Die Schnecke empfängt die Nachverbrennungsabgase und leitet die Abgase zum Turbinenrad 36.
  • Wie weiter in 2 dargestellt, umfasst der Turbolader 26 auch ein Verdichterrad 42, das auf der Welle 28 benachbart zum zweiten Ende 32 montiert ist. Das Verdichterrad 42 ist zur Druckerhöhung des aus der Umgebung eingespeisten Luftstroms konfiguriert, der anschließend möglicherweise den Zylindern 14 zugeführt wird. Das Verdichterrad 42 befindet sich innerhalb eines Verdichtergehäuses, das eine Turbinenschnecke oder Schnecke enthält. Die Turbinenschnecke nimmt den Luftstrom auf und leitet den Luftstrom zu dem Verdichterrad 42. Dementsprechend wird die Rotation durch die Nachverbrennungsabgase durch die Welle 28 weitergegeben und treibt das Turbinenrad 36 an und ist wiederum mit dem Verdichterrad 42 verbunden.
  • Unter weiterer Bezugnahme auf 2 wird die Welle 28 für die Drehbewegung über ein Gleitlager 48 gehalten. Das Gleitlager 48 ist in einer Bohrung 50 eines Lagergehäuses 52 montiert und wird durch ein unter Druck stehendes Motoröl geschmiert und gekühlt. Jedes Lagergehäuse 52 beinhaltet ein Widerlager 54. Die Gleitlager 48 sind dazu konfiguriert, die Radialbewegung und die Schwingungen der Welle 28 zu kontrollieren. Wie dargestellt, umfasst der Turbolader 26 auch ein Axiallager 64, das durch eine Verdichterrückplatte 66 gegen die Lagerwand 54 an Ort und Stelle gehalten wird. Wie angegeben, besteht eine schlechte Verteilung von Öl, wodurch die Gefahr eines Festfressens während eines Kaltbetriebs und unnötig hoher Leistungsverluste während eines Warmbetriebs besteht. Daher stellt die vorliegende Offenbarung ein Axiallager mit einer größeren Kissenfläche (Primärkissen) bereit, um die Drucklast zu tragen und um ein Festfressen bei Kaltbetrieb zu vermeiden, während gleichzeitig Leistungsverluste bei normalem Warmbetrieb reduziert werden.
  • Das Axiallager 64 der vorliegenden Offenbarung ist konfiguriert, um der Netto-Schubkraft 90 entgegenzuwirken, die innerhalb des Turboladers 26 entwickelt wird, wenn eine solche Kraft auf das Verdichterrad 42 wirkt. Wie dargestellt, ist das Axiallager 64 auf der Welle 28 zwischen dem Radiallager 48 und dem Verdichterrad 42 positioniert. Das Lager 64 wird durch die Zufuhr von unter Druck stehendem Motoröl 98 (schematisch in 4 dargestellt), das über eine Pumpe (nicht dargestellt) zugeführt wird, geschmiert und gekühlt. Es versteht sich, dass Motoröl 98 von der Ölzufuhr 91 zu dem Axiallager 64 über die Ölzufuhrnut 94 (4 und 7) und den inneren Durchgang 92 zugeführt wird. (Siehe 7). Während des Betriebs des Turboladers 26, d. h., wenn das Turbinenrad 36 durch die Verbrennungsabgase erregt wird, werden Schubkräfte 90, die durch das Turbinenrad erzeugt werden, im Allgemeinen durch eine Druckfläche 63 (2) auf das Axiallager 64 übertragen. In dem in 2 ist die Druckfläche 63 an der Druckscheibe 62 definiert, die an das Axiallager 64 angrenzt. Die Druckfläche 63 kann abhängig von der Konfiguration des Turboladers 26 an anderen Komponenten neben dem Axiallager 64 definiert sein.
  • Unter Bezugnahme auf 4 ist ein beispielhaftes Axiallager 64 der vorliegenden Offenbarung dargestellt, das eine sich dort hindurch erstreckende Wellenöffnung 70 zur Aufnahme der Welle 28 (in 2 dargestellt), eine Vielzahl von Sekundärkissen 71 und ein Primärkissen 73 (in umlaufend beabstandet) umfasst, das durch eine Druckfläche 63 entlang der Welle 28 in Eingriff gebracht werden kann, wie hierin beschrieben. Unter Bezugnahme auf 5 versteht sich, dass die Sekundärkissen 71 und die Primärkissen 73 jeweils einen Neigungsbereich 74 und einen Auflagebereich 72 umfassen können. Der Auflagebereich 72 kann im Allgemeinen senkrecht zu der Drehachse 76 (2) der Welle 28 (2) sein. Wie in 5 dargestellt, ist ein Neigungsbereich 74 zu einem Auflagebereich 72 für das Primärkissen 73 sowie für jedes der Sekundärkissen 71 benachbart. Jeder Auflagebereich 72 und Neigungsbereich 74 ist so ausgelegt, dass der Neigungsbereich 74 mehr Schmieröl 98 von der Ölzufuhr 91 aufnehmen kann, wobei solches Öl zu dem Auflagebereich 72 für jedes Kissen fließt, um die Reibung zu verringern. Wie in 6 ist ein typisches Öldruckprofil 93 in 6 dargestellt. Es ist zu verstehen, dass in 6 h1 der Abstand zwischen dem Neigungsbereich 74 und der Druckfläche 63 ist, während ho der Abstand zwischen dem Bodenbereich 72 und der Druckfläche 63 ist. W ist die Schubkraft 90, während u die Rotationsgeschwindigkeitskomponente der rotierenden Anordnung ist.
  • Während des Kaltbetriebs, bei dem die Turboladertemperatur in den Bereich von -40 °C bis -25 °C fallen kann, ist die Ölviskosität relativ hoch und das Volumen des Ölflusses in dem Turbolader 26 fließenden Öls ist daher relativ gering. Dementsprechend fließt in einem Kaltbetrieb der Ölfluss im Wesentlichen zum Primärkissen 73, wobei wenig bis gar keinem Öl zu den Sekundärkissen 71 fließt. Es versteht sich, dass das Primärkissen 73 einen primären Oberflächenbereich 84 definiert, der größer als ein sekundärer Oberflächenbereich 86 jedes Sekundärkissens 71 ist - vorausgesetzt, dass das Primärkissen 73 konfiguriert ist, um der Schubkraft 90 während Kaltbetriebs entgegenzuwirken - ohne Hilfe der Sekundärkissen 71. Der relativ größere Oberflächenbereich, der in dem primären Oberflächenbereich 84 in dem Primärkissen 73 vorgesehen ist, ist daher konfiguriert, um relativ mehr Öl im Vergleich zu jedem der Sekundärkissen 71 aufzunehmen.
  • Wenn jedoch die Turboladertemperatur hoch ist und der Turbolader 26 sich in einem Warmbetrieb befindet, bei dem die Temperatur in den Bereich von 140 °C bis 180 °C fallen kann, ist die Ölviskosität relativ niedrig und das Volumen des Ölflusses in dem Turbolader 26 ist im Vergleich zu einem Kaltbetrieb relativ hoch. Dementsprechend wird die Kapazität des Primärkissens 73 zur Aufnahme des Ölflusses 98 (an sich) angesichts des erhöhten Volumens von Öl 98, das auf das Primärkissen 73 und darüber strömt, abgesaugt - wenn die Viskosität niedrig ist und sowohl das Ölvolumen als auch die Öltemperatur hoch sind. Dieser Zustand bewirkt, dass das Öl 98 dann auf die Sekundärkissen 71 fließt, nachdem dieses über das Primärkissen 73 gelaufen ist. Die Sekundärkissen 71 sind operativ konfiguriert, um der Schubkraft (zusammen mit dem Primärkissen 73) entgegenzuwirken, wenn sich der Turbolader 26 in einem Warmbetrieb befindet.
  • Dementsprechend sorgt die Konfiguration der Turboladeranordnung 26 mit dem vorstehend erwähnten Axiallager 64 für einen verbesserten Wirkungsgrad in dem Turbolader 26, sodass das Primärkissen 73 im Wesentlichen arbeitet, um der Druckkraft 90 mit dem Motoröl 98 im Kaltbetrieb und im Warmbetrieb entgegenzuwirken, die Vielzahl der Sekundärkissen 71 zusammen mit dem Primärkissen 73 sind konfiguriert, um mit der Druckfläche 63 in Eingriff zu kommen, um der Druckkraft 90 mit dem Motoröl in einem Warmbetrieb entgegenzuwirken - wenn sich die Motoranordnung 10 und der Turbolader 26 aufheizen. Die Primär- und die Sekundärkissen (73 bzw. 71) sind daher konfiguriert, um die Leistungsverluste sowohl bei Warm- als auch Kaltbetrieb zu reduzieren.
  • Gemäß 2 kann eine verbesserte Turboladeranordnung 26 der vorliegenden Offenbarung ein Turboladergehäuse 38, eine rotierende Anordnung 34 und ein Axiallager 64 umfassen. Die rotierende Anordnung 34 kann ein Turbinenrad 36 und ein Verdichterrad 42 umfassen, die durch eine Welle 28 aneinander befestigt sind. Die rotierende Anordnung 34 kann auch eine Druckfläche 63 umfassen. Das Axiallager 64 kann in dem Turboladergehäuse 38 angeordnet sein, um der Druckfläche 63 der rotierenden Anordnung 34 gegenüberzuliegen. Das Axiallager 64 kann dort eine Wellenöffnung 70 zur Aufnahme der Welle 28 definieren und kann ein Primärkissen 73 und eine Vielzahl von Sekundärkissen 71 definieren, die jeweils einen Auflagebereich 72 definieren, der sich senkrecht zur Drehachse 76 der Welle 28 befindet und einen Neigungsbereich 74, wobei das Axiallager 64 ferner eine erste Lagerfläche 80 und eine zweite Lagerfläche 82 definiert. Das Primärkissen 73 kann einen primären Oberflächenbereich 84 definieren, der größer als ein sekundärer Oberflächenbereich 86 jedes Sekundärkissens 71 der Vielzahl von Sekundärkissen 71 ist.
  • Sowohl in der verbesserten Turboladeranordnung 26 der vorliegenden Offenbarung als auch in dem Axiallager 64 der vorliegenden Offenbarung kann die erste Lagerfläche 80 das Primärkissen 71 und die Vielzahl von Sekundärkissen 71 zusätzlich zu einer Ölzufuhrnut 94 definieren. Die Ölzufuhrnut 94 steht über den inneren Durchgang 92 in Fluidverbindung mit dem Primärkissen 73, wie in 7 dargestellt. Zusätzlich kann das Axiallager 64 eine teilweise bogenförmige Nut 76 aufweisen, die auf der ersten Lagerfläche 80 definiert ist, wobei die teilweise bogenförmige Nut 76 nur zu der Vielzahl von Sekundärkissen 71 benachbart ist, wie in 4 dargestellt. Die teilweise bogenförmige Nut 76 kann so konfiguriert sein, dass diese den sekundären Oberflächenbereich 86 jedes Sekundärkissens 71 relativ zu dem Primärkissen 73 reduziert.
  • Während mindestens eine exemplarische Ausführungsform in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung dargestellt wurde, versteht es sich, dass es eine große Anzahl an Varianten gibt. Es versteht sich weiterhin, dass die exemplarische Ausführungsform oder die exemplarischen Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration dieser Offenbarung in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr der praktische Leitplan zur Durchführung des Ausführungsbeispiels bzw. der Ausführungsbeispiele. Es versteht sich, dass verschiedene Veränderungen an der Funktion und der Anordnung von Elementen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren rechtlichen Entsprechungen aufgeführt ist, abzuweichen.

Claims (10)

  1. Verbesserte Turboladeranordnung, Folgendes umfassend: Turboladergehäuse; rotierende Anordnung mit einer Turbine und einem Verdichter, die durch eine Welle aneinander befestigt sind, wobei die Drehanordnung eine Druckfläche aufweist, und Axiallager, das in dem Gehäuse angeordnet ist, um der Druckfläche der rotierenden Anordnung gegenüberzuliegen, wobei das besagte Axiallager eine durchgehende Wellenöffnung zur Aufnahme der Welle aufweist und ein Primärkissen und eine Vielzahl von Sekundärkissen definiert, die jeweils einen zu diesem senkrechten Auflagebereich definieren, die Drehachse der Welle und einen Neigungsbereich, wobei das Axiallager ferner eine erste Lagerfläche und eine zweite Lagerfläche definiert; wobei das Primärkissen einen primären Oberflächenbereich umfasst, der größer als ein sekundärer Oberflächenbereich jedes Sekundärkissens in der Vielzahl von Sekundärkissen ist.
  2. Verbesserte Turboladeranordnung nach Anspruch 1, die des Weiteren eine Ölzufuhr umfasst, die das Gehäuse definiert, wobei die Ölzufuhr über einen inneren Durchgang, der in dem Axiallager definiert ist, in Fluidverbindung mit dem Primärkissen steht.
  3. Verbesserte Turboladeranordnung nach Anspruch 2, wobei der sekundäre Oberflächenbereich jedes Sekundärkissen im Wesentlichen einander gleicht.
  4. Verbesserte Turboladeranordnung nach Anspruch 3, wobei die erste Lagerfläche, zusätzlich zu einer Ölzufuhrnut, das Primärkissen und die Vielzahl von Sekundärkissen definiert.
  5. Verbesserte Turboladeranordnung nach Anspruch 4, wobei die Ölzufuhrnut in Fluidverbindung mit dem Primärkissen, das auf der ersten Lagerfläche definiert ist, der zweiten Lagerfläche und der Ölzufuhr des in dem Gehäuse gebildeten inneren Durchgangs steht.
  6. Verbesserte Turboladeranordnung nach Anspruch 5, ferner umfassend eine teilweise bogenförmige Nut, die auf der ersten Lagerfläche definiert ist, wobei die teilweise bogenförmige Nut angrenzend an die Vielzahl von Sekundärkissen definiert ist.
  7. Ein verbessertes Axiallager für einen Turbolader, Folgendes umfassend: Erste Lagerfläche und zweite Lagerfläche; inneren Durchgang, der die erste und die zweite Lagerfläche verbindet; Primärkissen, das auf der ersten Oberfläche definiert ist, wobei das Primärkissen weiterhin eine erste Öffnung in Fluidverbindung mit einem inneren Durchgang definiert, und Vielzahl von Sekundärkissen, die auf der ersten Lagerfläche definiert sind, wobei jedes Sekundärkissen in der Vielzahl von Sekundärkissen einen sekundären Oberflächenbereich aufweist, der kleiner ist als der primäre Oberflächenbereich des Primärkissens.
  8. Verbessertes Axiallager nach Anspruch 7, wobei das Primärkissen und jedes Sekundärkissen in der Vielzahl von Sekundärkissen jeweils einen Auflagebereich definieren, der sich senkrecht zu der Drehachse der Welle, der ersten Lagerfläche und der zweiten Lagerfläche befindet.
  9. Verbessertes Axiallager nach Anspruch 8, wobei das Primärkissen in Fluidverbindung mit einer Ölzufuhr in einem Turboladergehäuse und der zweiten Lagerfläche über den inneren Durchgang steht.
  10. Verbessertes Axiallager nach Anspruch 9, wobei der sekundäre Oberflächenbereich jedes Sekundärkissen im Wesentlichen einander gleicht.
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