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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Turbolader, insbesondere einen Turbolader, bei dem ein Kühlwasserströmungsweg in einem Gehäuse ausgebildet ist.
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Stand der Technik
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Motoren, die in Automobilen und dergleichen verwendet werden, können mit einem Turbolader ausgestattet sein, um die Motorleistung und die Kraftstoffeffizienz zu verbessern. Der Turbolader dreht ein Laufrad eines Kompressors, der mechanisch über eine Rotorwelle mit einem Turbinenrotor gekoppelt ist, durch Drehen des Turbinenrotors durch Hochtemperaturfluid, wie Abgas, das von einem Motor abgegeben wird. Der Turbolader verdichtet ein zur Verbrennung im Motor verwendetes Gas (zum Beispiel Luft) mittels des rotierend angetriebenen Laufrades und führt das verdichtete Gas dem Motor zu.
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Einige Turbolader schließen ein Lagergehäuse, das ein Lager zum drehbaren Lagern einer Rotorwelle beherbergt, ein Turbinengehäuse, das einen Turbinenrotor beherbergt, und ein Kompressorgehäuse, das ein Laufrad beherbergt, ein (zum Beispiel Patentdokument 1). Da das Arbeitsfluid, wie Abgas, das der Turbinenseite des Turboladers zugeführt wird, eine hohe Temperatur von 600 °C oder höher aufweist, erfolgt die Wärmebewegung auf der Turbinenseite zur Kompressorseite hin über das Turbinengehäuse, das Lagergehäuse, die Rotorwelle und dergleichen.
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Bei der Übertragung von turbinenseitiger Wärme auf die Kompressorseite treten verschiedene Probleme auf. Wenn zum Beispiel das Gas in dem Kompressorgehäuse durch die Wärme erwärmt wird, die auf die Kompressorseite übertragen wird, kann es zu einer Verringerung des Kompressorwirkungsgrads führen. Ferner kann Schmieröl, das die Ausrüstung innerhalb des Turboladers schmiert, wie beispielsweise ein Lager, durch Wärme von der Turbinenseite erwärmt und verklebt werden. Ferner ist die Wärmebeständigkeit von Elementen wie einem Turbinengehäuse und einem Kompressorgehäuse, die Wärme auf der Turbinenseite übertragen, ebenfalls problematisch.
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Bei einigen Turboladern ist ein Kühlwasserströmungsweg, durch den Kühlwasser strömt, in einem Turbinengehäuse oder einem Lagergehäuse ausgebildet, um Wirkungen zu unterdrücken, die durch Wärme auf der Turbinenseite verursacht werden. Patentdokument 1 offenbart einen Turbolader, der mit einem ringförmigen Kühlwasserströmungsweg (Wassermantel) an einer Position auf der Turbinengehäuseseite des Lagergehäuses versehen ist. Patentdokument 2 offenbart einen Turbolader, bei dem ein Lagergehäuse und ein Turbinengehäuse integral durch Formen hergestellt sind und ein ringförmiger Kühlwasserströmungsweg an einem Teil bereitgestellt ist, der dem Turbinengehäuse entspricht.
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Liste der Entgegenhaltungen
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Patentliteratur
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- Patentdokument 1: JP 64-34435 UM-A
- Patentdokument 2: JP 2018-71411 A
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Technisches Problem
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In den letzten Jahren steigt mit zunehmender Leistung des Motors die Temperatur des Abgases, das aus dem Motor austritt und dem Turbinengehäuse zugeführt wird, tendenziell an. Daher besteht ein Bedarf an einem Kühlwasserströmungsweg, der effizient gekühlt werden kann. Es ist zu beachten, dass der in Patentdokument 2 beschriebene Turbolader eine Struktur aufweist, bei der Wärme leicht von einem Turbinengehäuse auf ein Lagergehäuse übertragen wird, da das Lagergehäuse und das Turbinengehäuse einstückig ausgebildet sind. Durch die Ausbildung des Lagergehäuses und des Turbinengehäuses als separate Körper kann der Kontaktwärmewiderstand in diesen Kontaktflächen erzeugt werden, so dass die Wärmeübertragung vom Turbinengehäuse auf das Lagergehäuse unterdrückt werden kann.
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Angesichts des vorstehend beschriebenen Problems ist es eine Aufgabe von mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, einen Turbolader bereitzustellen, der die Kühleffizienz des Kühlwasserströmungswegs verbessern kann und die Bewegung der Wärme auf der Turbinenseite zur Kompressorseite hin reduzieren kann.
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Lösung des Problems
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Ein Turbolader gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Turbinengehäuse, das konfiguriert ist, um einen Turbinenrotor aufzunehmen, der auf einer Seite einer Rotorwelle bereitgestellt ist; und ein Lagergehäuse, das konfiguriert ist, um ein Lager aufzunehmen, das die Rotorwelle drehbar lagert, wobei mindestens ein Kühlwasserströmungsweg, durch den Kühlwasser strömt, in mindestens einem von dem Turbinengehäuse und dem Lagergehäuse ausgebildet ist, und der mindestens eine Kühlwasserströmungsweg so ausgebildet ist, dass eine Mehrzahl von Strömungswegquerschnitten in einem Halbquerschnitt eines Querschnitts, der eine Achse der Rotorwelle einschließt und von der Achse geteilt wird, vorhanden ist.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Turbolader bereitgestellt, der die Kühleffizienz des Kühlwasserströmungswegs verbessern und die Wärmebewegung auf der Turbinenseite zur Kompressorseite hin reduzieren kann.
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Figurenliste
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- 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das eine Konfiguration eines Motorsystems, das einen Turbolader einschließt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung schematisch veranschaulicht.
- 2 ist ein schematisches Schnittdiagramm eines Turboladers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 3 ist ein Erläuterungsdiagramm zum Beschreiben eines Beispiels eines in 2 veranschaulichten Kühlwasserströmungswegs.
- 4 ist ein Erläuterungsdiagramm zum Beschreiben eines Beispiels des in 2 veranschaulichten Kühlwasserströmungswegs.
- 5 ist ein Erläuterungsdiagramm zum Beschreiben eines Beispiels des in 2 veranschaulichten Kühlwasserströmungswegs.
- 6 ist ein schematisches Schnittdiagramm eines Turboladers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 7 ist ein Erläuterungsdiagramm zum Beschreiben eines Beispiels eines in 6 veranschaulichten Kühlwasserströmungswegs.
- 8 ist ein schematisches Schnittdiagramm eines Turboladers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 9 ist ein Erläuterungsdiagramm zum Beschreiben eines Beispiels eines in 8 veranschaulichten Kühlwasserströmungswegs.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend durch Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es ist jedoch beabsichtigt, dass, sofern nicht spezifisch angegeben, Abmessungen, Materialien, Formen, relative Positionen und dergleichen von Komponenten, die in den Ausführungsformen beschrieben oder in Zeichnungen veranschaulicht sind, nur als erläuternd interpretiert werden sollen und den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken sollen.
Zum Beispiel soll ein Ausdruck einer relativen oder absoluten Anordnung wie „in einer Richtung“, „entlang einer Richtung“, „parallel“, „senkrecht“, „mittig“, „konzentrisch“ und „koaxial“ nicht so ausgelegt werden, dass er nur die Anordnung in einem strengen wörtlichen Sinne angibt, sondern schließt auch einen Zustand ein, in dem die Anordnung um eine Toleranz oder um einen Winkel oder einen Abstand relativ innerhalb eines Bereichs verschoben ist, in dem die gleiche Funktion erzielt werden kann.
Zum Beispiel soll ein Ausdruck eines gleichen Zustands wie „selb(er, -e, -es)“, „gleich“ und „einheitlich“ nicht so ausgelegt werden, dass er nur den Zustand angibt, in dem das Merkmal streng gleich ist, sondern schließt auch einen Zustand ein, in dem eine Toleranz oder eine Differenz innerhalb eines Bereichs besteht, in dem die gleiche Funktion erzielt werden kann.
Ferner soll beispielsweise ein Ausdruck einer Form wie einer rechteckigen Form, einer zylindrischen Form oder dergleichen nicht nur als die geometrisch strenge Form ausgelegt werden, sondern so, dass er auch eine Form mit Unebenheit, abgeschrägten Ecken oder dergleichen innerhalb des Bereichs einschließt, in dem die gleiche Wirkung erzielt werden kann.
Andererseits soll ein Ausdruck wie eine Komponente „umfassend“, „einschließend“, „aufweisend“ andere Komponenten nicht ausschließen. Gleiche Konfigurationen können mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden, und die Beschreibung davon kann weggelassen werden.
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Turbolader
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1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das eine Konfiguration eines Motorsystems, das einen Turbolader einschließt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung schematisch veranschaulicht.
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Ein Turbolader 1 gemäß einigen Ausführungsformen, wie in 1 veranschaulicht, schließt eine Rotorwelle 11, einen Turbinenrotor 12, der mechanisch mit einer Seite (der rechten Seite in 1) der Rotorwelle 11 gekoppelt ist, einen Kompressorrotor 13, der mechanisch mit der anderen Seite der Rotorwelle 11 (der linken Seite in 1) gekoppelt ist, ein Lager 14, das die Rotorwelle 11 drehbar stützt, und ein Gehäuse 15, das sie aufnimmt, ein.
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In der veranschaulichten Ausführungsform, wie in 1 veranschaulicht, schließt das Gehäuse 15 ein Turbinengehäuse 16 ein, das konfiguriert ist, um den Turbinenrotor 12 aufzunehmen, ein Lagergehäuse 17, das konfiguriert ist, um das Lager 14 aufzunehmen, und ein Kompressorgehäuse 18, das konfiguriert ist, um den Kompressorrotor 13 aufzunehmen. Das Lagergehäuse 17 ist von dem Turbinengehäuse 16 und dem Kompressorgehäuse 18 getrennt. Das Lagergehäuse 17 ist zwischen dem Turbinengehäuse 16 und dem Kompressorgehäuse 18 angeordnet und ist jeweils einstückig an dem Turbinengehäuse 16 und dem Kompressorgehäuse 18 durch ein Befestigungselement, wie zum Beispiel eine Befestigungsschraube, befestigt.
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In der in 1 veranschaulichten Ausführungsform ist der Kompressorrotor 13 mit einer Versorgungsleitung 21 zum Zuführen von Gas (zum Beispiel Verbrennungsluft) zu einer Verbrennungsvorrichtung (zum Beispiel Motor) 20 versehen. Der Turbinenrotor 12 ist mit einer Abgasleitung 22 versehen, durch die das Abgas aus der Verbrennungsvorrichtung 20 abgeführt wird. Der Turbolader 1 ist konfiguriert, um den Turbinenrotor 12 durch die Energie des Abgases zu drehen, das von der Verbrennungsvorrichtung 20 durch die Abgasleitung 22 in das Turbinengehäuse 16 eingeleitet wird. Der Kompressorrotor 13 ist über die Rotorwelle 11 mechanisch mit dem Turbinenrotor 12 gekoppelt und wird somit in Verbindung mit der Drehung des Turbinenrotors 12 gedreht. Der Turbolader 1 ist konfiguriert, um den Druck des Gases, das durch die Zufuhrleitung 21 in das Kompressorgehäuse 18 eingeleitet wird, durch die Drehung des Kompressorrotors 13 zu erhöhen und das resultierende Gas an die Verbrennungsvorrichtung 20 zu senden.
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Das Turbinengehäuse 16 ist gebildet mit: einem Abgaseinführanschluss 161, durch den Abgas in das Turbinengehäuse 16 eingeführt wird; und einen Abgasauslassanschluss 162, durch den Abgas, das durch den Turbinenrotor 12 geströmt ist, nach außen abgeführt wird. Der Abgaseinführanschluss 161 öffnet sich in einer Richtung, die (zum Beispiel orthogonal) eine Achse CA der Rotorwelle 11 schneidet. Der Abgasauslassanschluss 162 öffnet sich zu einer Vorderseite XF in Axialrichtung.
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Das Kompressorgehäuse 18 ist gebildet mit: einem Gaseinführanschluss 181, durch den Gas in das Kompressorgehäuse 18 eingeleitet wird; und einen Gasauslassanschluss 182, durch den Gas, das durch den Kompressorrotor 13 geströmt ist, nach außen ausgelassen wird. Der Gaseinführanschluss 181 öffnet sich zu einer Rückseite XR in Axialrichtung. Der Gasauslassanschluss 182 öffnet sich in einer Richtung, die (zum Beispiel orthogonal) die Achse CA der Rotorwelle 11 schneidet.
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2 ist ein schematisches Schnittdiagramm eines Turboladers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Wie in 2 veranschaulicht, sind ein Spiralströmungsweg 163, der ein Spiralabgasströmungsweg zum Senden des Abgases, das von dem Abgaseinführanschluss 161 in das Turbinengehäuse 16 eingeführt wird, an den Turbinenrotor 12 ist; und ein Abgasauslassströmungsweg 164, der ein Abgasströmungsweg zum Senden von Abgas von dem Turbinenrotor 12 zu dem Abgasauslassanschluss 162 ist, innerhalb des Turbinengehäuses 16 ausgebildet.
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In der folgenden Beschreibung ist, wie in 2 veranschaulicht, zum Beispiel eine Verlaufsrichtung der Achse CA der Rotorwelle 11 als eine Axialrichtung X definiert, und eine Richtung orthogonal zur Achse CA ist als eine Radialrichtung Y definiert. In der Axialrichtung X ist eine Seite (die rechte Seite in 2), auf der das Turbinengehäuse 16 in Bezug auf das Lagergehäuse 17 positioniert ist, als Vorderseite XF bezeichnet, und eine Seite (die linke Seite in 2), auf der das Lagergehäuse 17 in Bezug auf das Turbinengehäuse 16 positioniert ist, ist als Rückseite XR bezeichnet.
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Variable Düsenvorrichtung
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In der veranschaulichten Ausführungsform ist der Turbolader 1 mit einer variablen Düsenvorrichtung 23 innerhalb des Gehäuses 15 ausgestattet. Die variable Düsenvorrichtung 23 ist zwischen dem Spiralströmungsweg 163 und dem Turbinenrotor 12 angeordnet, um den Umfang des Turbinenrotors 12 (die Außenseite in Radialrichtung Y) zu umgeben. Die variable Düsenvorrichtung 23 ist konfiguriert, um einen Düsenströmungsweg 165, der ein Abgasströmungsweg ist, zwischen dem Spiralströmungsweg 163 und dem Turbinenrotor 12 zu definieren. Die variable Düsenvorrichtung 23 ist konfiguriert, um die Strömungswegquerschnittsfläche des Düsenströmungswegs 165 durch Ändern des Schaufelwinkels einer Düsenschaufel 24, die im Düsenströmungsweg 165 angeordnet ist, anzupassen. Durch Vergrößern oder Verkleinern der Strömungswegquerschnittsfläche des Düsenströmungswegs 165 können die Strömungsgeschwindigkeit und der Druck des Abgases, das vom Spiralströmungsweg 163 zum Turbinenrotor 12 geschickt wird, geändert werden.
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Das Abgas, das von dem Abgaseinführanschluss 161 in das Turbinengehäuse 16 eingeführt wird, strömt durch den Spiralströmungsweg 163, strömt durch den Düsenströmungsweg 165 und wird dann an den Turbinenrotor 12 gesendet, um den Turbinenrotor 12 zu drehen. Das Abgas, das den Turbinenrotor 12 gedreht hat, strömt durch den Abgasauslassströmungsweg 164 und wird dann von dem Abgasauslassanschluss 162 zur Außenseite des Turbinengehäuses 16 ausgelassen.
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Wie in 2 veranschaulicht, schließt die variable Düsenvorrichtung 23 eine Düsenhalterung 25, die an dem Gehäuse 15 befestigt ist, eine Düsenplatte 26, die einen Düsenströmungsweg 165 zwischen der Düsenhalterung 25 und der Düsenplatte 26 definiert, mindestens einen Düsenträger 27, der den Düsenhalterung 25 und die Düsenplatte 26 in einem voneinander beabstandeten Zustand trägt, und mindestens eine Düsenschaufel 24, die zwischen dem Düsenhalterung 25 und der Düsenplatte 26 drehbar gelagert ist, ein.
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Die Düsenhalterung 25 schließt einen ringförmigen Plattenabschnitt 251 ein, der sich entlang einer Richtung erstreckt, die die Achse CA schneidet (zum Beispiel orthogonal). Die Düsenhalterung 25 wird innerhalb des Gehäuses 15 gestützt. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die Düsenhalterung 25 an dem Lagergehäuse 17 befestigt, indem der Außenumfangsrand des ringförmigen Plattenabschnitts 251 zwischen dem Turbinengehäuse 16 und dem Lagergehäuse 17 gehalten wird.
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Die variable Düsenvorrichtung 23 wird innerhalb des Gehäuses 15 gestützt, indem die Düsenhalterung 25 innerhalb des Gehäuses 15 gestützt wird. Die Düsenplatte 26 schließt ein: einen plattenseitigen ringförmigen Plattenabschnitt 261, der sich entlang einer Richtung erstreckt, die die Achse CA schneidet (zum Beispiel orthogonal); und einen hervorstehenden Abschnitt 262, der vom Innenumfangsrand des plattenseitigen ringförmigen Plattenabschnitts 261 zur Vorderseite XF in Axialrichtung X hervorsteht.
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Eine Seite des mindestens einen Düsenträgers 27 ist mechanisch mit dem ringförmigen Plattenabschnitt 251 der Düsenhalterung 25 gekoppelt, und die andere Seite des mindestens einen Düsenträgers 27 ist mechanisch mit dem plattenseitigen ringförmigen Plattenabschnitt 261 der Düsenplatte 26 gekoppelt. Somit wird die Düsenplatte 26 durch den mindestens einen Düsenträger 27 in einem Abstand von der Düsenhalterung 25 in der Axialrichtung X gestützt. In der veranschaulichten Ausführungsform schließt der mindestens eine Düsenträger 27 eine Mehrzahl der Düsenträger 27 ein, die in Abständen in der Umfangsrichtung um die Achse CA angeordnet sind.
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Der vorstehend beschriebene Düsenströmungsweg 165 ist definiert durch: eine halterungsseitige Strömungswegwandoberfläche 252, die sich auf der Vorderseite XF in Axialrichtung X des ringförmigen Plattenabschnitts 251 befindet (Düsenhalterung 25); und eine plattenseitige Strömungswegwandoberfläche 263, die sich auf der Rückseite XR in Axialrichtung X des plattenseitigen ringförmigen Plattenabschnitts 261 (Düsenplatte 26) befindet. Die plattenseitige Strömungswegwandoberfläche 263 befindet sich auf der Vorderseite XF in Bezug auf die halterungsseitige Strömungswegwandoberfläche 252 und ist der halterungsseitigen Strömungswegwandoberfläche 252 zugewandt. Jede der halterungsseitigen Strömungswegwandoberfläche 252 und der plattenseitigen Strömungswegwandoberfläche 263 verläuft entlang einer Richtung, die die Axialrichtung X schneidet (zum Beispiel orthogonal).
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Die mindestens eine Düsenschaufel 24 ist drehbar an der Düsenhalterung 25 gelagert. In der veranschaulichten Ausführungsform schließt die mindestens eine Düsenschaufel 24 eine Mehrzahl der Düsenschaufeln 24 ein, die an voneinander beabstandeten Positionen entlang der Umfangsrichtung um die Achse CA angeordnet sind.
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Ein Innenraum 172 mit einer Ringform wird innen gebildet durch: eine hintere Oberfläche (rückseitige XR-Oberfläche) 253 des ringförmigen Plattenabschnitts 251 der Düsenhalterung 25; und einen Rillenabschnitt 171 mit einer Ringform, der auf der Vorderseite XF des Lagergehäuses 17 ausgebildet ist. Die variable Düsenvorrichtung 23 schließt ferner einen Antriebsring 28 und eine Hebelplatte 29 ein, wie in 2 veranschaulicht. Der Antriebsring 28 und die Hebelplatte 29 sind jeweils im Innenraum 172 angeordnet. Die Hebelplatte 29 ist mechanisch mit der Düsenschaufel 24 und dem Antriebsring 28 gekoppelt. Der Antriebsring 28 wirkt über die Hebelplatte 29 mit der Mehrzahl von Düsenschaufeln 24 zusammen. Ferner ist der Antriebsring 28 mechanisch mit einem Betätigungselement (nicht veranschaulicht) gekoppelt, das den Antriebsring 28 um die Achse CA dreht. Durch Antreiben eines Betätigungselements (nicht veranschaulicht), um den Antriebsring 28 zu drehen, dreht sich die Mehrzahl von Düsenschaufeln 24 in Verbindung mit der Drehung des Antriebsrings 28 und ändert den Schaufelwinkel.
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Kühlwasserströmungsweg
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Der Turbolader 1 gemäß einigen Ausführungsformen, wie in 2 veranschaulicht, schließt Folgendes ein: das Turbinengehäuse 16, das konfiguriert ist, um den Turbinenrotor 12 aufzunehmen, der auf einer Seite der Rotorwelle 11 bereitgestellt ist; und das Lagergehäuse 17, das konfiguriert ist, um das Lager 14 aufzunehmen, das die Rotorwelle 11 drehbar lagert. Wie in 2 veranschaulicht, ist mindestens ein Kühlwasserströmungsweg 3, durch den Kühlwasser strömt, in mindestens einem von dem Turbinengehäuse 16 und dem Lagergehäuse 17 gebildet. Der mindestens eine vorstehend beschriebene Kühlwasserströmungsweg 3 ist so ausgebildet, dass eine Mehrzahl von Strömungswegquerschnitten 30 in einem Halbquerschnitt eines Querschnitts, der die Achse CA der Rotorwelle einschließt und von der Achse geteilt wird, vorhanden ist, wie in 2 veranschaulicht.
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In der in 2 veranschaulichten Ausführungsform schließt der mindestens eine Kühlwasserströmungsweg 3 einen lagergehäuseseitigen Kühlwasserströmungsweg 3A ein, der im Lagergehäuse 17 ausgebildet ist. Der lagergehäuseseitige Kühlwasserströmungsweg 3A ist so ausgebildet, dass die mehreren Strömungswegquerschnitte 30 in dem oben beschriebenen Halbquerschnitt vorliegen. In der Ausführungsform in 2 ist die Mehrzahl von Strömungswegquerschnitten 30 relativ zu dem Lager 14 radial nach außen angeordnet. Ferner befindet sich die Mehrzahl von Strömungswegquerschnitten 30 auf der Rückseite XR in Axialrichtung X relativ zum Innenraum 172.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist der mindestens eine Kühlwasserströmungsweg 3 so ausgebildet, dass die Mehrzahl von Strömungswegquerschnitten 30 im Halbquerschnitt vorhanden ist. In diesem Fall kann in dem oben beschriebenen Halbquerschnitt die Gesamtlänge der Umfangslänge des Strömungswegquerschnitts 30 auf dem Halbquerschnitt erhöht werden, verglichen mit dem Fall, in dem es einen einzelnen Strömungswegquerschnitt mit der gleichen Strömungswegquerschnittsfläche wie die gesamte Strömungswegquerschnittsfläche der Mehrzahl von Strömungswegquerschnitten 30 gibt. Indem die Gesamtlänge der Umfangslänge des Strömungswegquerschnitts 30 auf dem Halbquerschnitt vergrößert wird, können die Kontaktfläche und das Wärmeleitvolumen zwischen dem Kühlwasser im Kühlwasserströmungsweg 3 und der Strömungswegwandoberfläche, die den Kühlwasserströmungsweg 3 definiert, erhöht werden, so dass die Kühlwirkung durch das Kühlwasser im Kühlwasserströmungsweg 3 gefördert wird. Somit ist es möglich, die Kühleffizienz des Kühlwasserströmungswegs 3 zu verbessern. Durch Verbessern der Kühleffizienz des Kühlwasserströmungswegs 3 ist es möglich, die Wärmebewegung auf der Turbinenseite zur Kompressorseite hin zu reduzieren.
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3 bis 5 sind Erläuterungsdiagramme zum Beschreiben eines Beispiels des in 2 veranschaulichten Kühlwasserströmungswegs. 3 bis 5 veranschaulichen einen Zustand bei Betrachtung von einer Seite der Axialrichtung X (zum Beispiel der Vorderseite XF). In einigen Ausführungsformen, wie in 3 bis 5 schließt der mindestens eine vorstehend beschriebene Kühlwasserströmungsweg 3 einen Einlassströmungsweg 4, der konfiguriert ist, um Kühlwasser darin strömen zu lassen, einen ersten gekrümmten Strömungsweg 5, der mit dem Einlassströmungsweg 4 in Verbindung steht, einen zweiten gekrümmten Strömungsweg 6, der mit dem ersten gekrümmten Strömungsweg 5 in Verbindung steht, und einen Auslassströmungsweg 7, der konfiguriert ist, um zu ermöglichen, dass Kühlwasser daraus ausströmt, und der mit dem zweiten gekrümmten Strömungsweg 6 in Verbindung steht, ein. Jeder des ersten und des zweiten gekrümmten Strömungswegs 5, 6 erstreckt sich entlang der Umfangsrichtung der Rotorwelle 11. Der zweite gekrümmte Strömungsweg 6 ist so angeordnet, dass er in Radialrichtung Y relativ zum ersten gekrümmten Strömungsweg 5 versetzt ist. Es ist zu beachten, dass der zweite gekrümmte Strömungsweg 6 in Axialrichtung X relativ zum ersten gekrümmten Strömungsweg 5 versetzt angeordnet sein kann oder sowohl in Radialrichtung Y als auch in Axialrichtung X relativ zum ersten gekrümmten Strömungsweg 5 versetzt angeordnet sein kann.
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Wie in 3 bis 5 veranschaulicht, ist der Einlassströmungsweg 4 auf einer Seite mit einem Kühlwasserzufuhranschluss 41 verbunden und auf einer anderen Seite 42 mit dem ersten gekrümmten Strömungsweg 5 verbunden. Der Auslassströmungsweg 7 weist eine Seite auf, die mit einem Kühlwasserauslassanschluss 71 verbunden ist, und eine andere Seite 72, die mit dem zweiten gekrümmten Strömungsweg 6 verbunden ist. In der veranschaulichten Ausführungsform ist jeder des Kühlwasserzufuhranschlusses 41 und des Kühlwasserauslassanschlusses 71 an einer Außenoberfläche 173 des Lagergehäuses 17 ausgebildet, wie in 2 veranschaulicht. Der Kühlwasserströmungsweg 3 ist auf der Außenumfangsseite des Lagers 14 ausgebildet. Das Kühlwasser wird dem Kühlwasserversorgungsanschluss 41 von einer Waschwasserversorgungsquelle (nicht veranschaulicht) zugeführt. Das durch den Kühlwasserzufuhranschluss 41 zum Einlassströmungsweg 4 gesendete Kühlwasser strömt durch den ersten gekrümmten Strömungsweg 5, den zweiten gekrümmten Strömungsweg 6 und den Auslassströmungsweg 7 und wird dann durch den Kühlwasserauslassanschluss 71 zur Außenseite des Kühlwasserströmungswegs 3 abgegeben.
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Wie in 3 bis 5 veranschaulicht, überlappt mindestens ein Abschnitt des zweiten gekrümmten Strömungswegs 6 in der Umfangsrichtung bei Betrachtung aus der Axialrichtung X den ersten gekrümmten Strömungsweg 5. Bei Betrachtung aus der Axialrichtung X weist der Abschnitt, in dem sich der erste gekrümmte Strömungsweg 5 und der zweite gekrümmte Strömungsweg 6 überlappen, einen auf der Achse CA zentrierten Umfangsbereich auf, der größer als oder gleich 180 Grad und kleiner als oder gleich 360 Grad ist. Es ist bevorzugt, dass der Umfangsbereich größer ist. Vorzugsweise beträgt der Umfangsbereich 270 Grad bis 360 Grad.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration strömt das Kühlwasser, das durch den Einlassströmungsweg 4 in den Kühlwasserströmungsweg 3 geflossen ist, durch den ersten gekrümmten Strömungsweg 5 und den zweiten gekrümmten Strömungsweg 6, die entlang der Umfangsrichtung der Rotorwelle 11 verlaufen, und strömt dann durch den Auslassströmungsweg 7 zur Außenseite des Kühlwasserströmungswegs 3. Da der zweite gekrümmte Strömungsweg 6 so angeordnet ist, dass er in Radialrichtung relativ zum ersten gekrümmten Strömungsweg 5 versetzt ist, können das Kühlwasser im ersten gekrümmten Strömungsweg 5 und das Kühlwasser im zweiten gekrümmten Strömungsweg 6 einen weiten Bereich des Gehäuses 15 (das Lagergehäuse 17 im veranschaulichten Beispiel) in Radialrichtung kühlen, so dass die Bewegung der Wärme auf der Turbinenseite zur Kompressorseite hin wirksam unterdrückt werden kann.
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Ferner überlappt gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration mindestens ein Abschnitt des zweiten gekrümmten Strömungswegs 6 in der Umfangsrichtung bei Betrachtung aus der Axialrichtung X den ersten gekrümmten Strömungsweg 5. Somit kann in einem Abschnitt, in dem sich der erste gekrümmte Strömungsweg 5 und der zweite gekrümmte Strömungsweg 6 in der Umfangsrichtung überlappen, das Gehäuse 15 (das Lagergehäuse 17 im veranschaulichten Beispiel) intensiv von dem Kühlwasser im ersten gekrümmten Strömungsweg 5 und dem Kühlwasser im zweiten gekrümmten Strömungsweg 6 gekühlt werden. Durch Anordnen des überlappenden Abschnitts in dem Umfangsbereich, in dem die Erhöhung der Temperatur des Gehäuses 15 signifikant ist, kann das Gehäuse 15 wirksam gekühlt werden, und eine Erhöhung der Temperatur des Gehäuses 15 kann wirksam unterdrückt werden.
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Wie in 3 bis 5 veranschaulicht, wird eine Richtung in Umfangsrichtung als eine erste Richtung FD bezeichnet. Es ist zu beachten, dass in der veranschaulichten Ausführungsform die Uhrzeigerrichtung bei Betrachtung von der Vorderseite XF als die erste Richtung FD bezeichnet wird, aber in einigen anderen Ausführungsformen die Gegenuhrzeigerrichtung bei Betrachtung von der Vorderseite XF als die erste Richtung FD bezeichnet werden kann.
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In einigen Ausführungsformen, wie in 3 und 4 veranschaulicht, ist der Einlassströmungsweg 4 mit einem Anfangsende 51 des ersten gekrümmten Strömungswegs 5 in der ersten Richtung FD verbunden, und der Auslassströmungsweg 7 ist mit einem Anfangsende 61 des zweiten gekrümmten Strömungswegs 6 in der ersten Richtung FD verbunden. Der mindestens eine vorstehend beschriebene Kühlwasserströmungsweg 3 schließt ferner einen ersten Kontaktströmungsweg 8A ein, der ein Abschlussende 52 des ersten gekrümmten Strömungswegs 5 in der ersten Richtung FD mit einem Abschlussende 62 des zweiten gekrümmten Strömungswegs 6 in der ersten Richtung FD verbindet.
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In der in 3 veranschaulichten Ausführungsform ist der erste gekrümmte Strömungsweg 5 in Bezug auf den zweiten gekrümmten Strömungsweg 6 radial nach außen angeordnet. In der in 4 veranschaulichten Ausführungsform ist der erste gekrümmte Strömungsweg 5 in Bezug auf den zweiten gekrümmten Strömungsweg 6 radial nach innen angeordnet.
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Da das Kühlwasser im Kühlwasserströmungsweg 3 Wärme vom Gehäuse 15 empfängt, wenn das Gehäuse 15 gekühlt wird, sind Kühleffekte auf der vorgeschalteten Seite des Kühlwasserströmungswegs 3 höher als auf der nachgeschalteten Seite. Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration schließt der Kühlwasserströmungsweg 3 den ersten Kontaktströmungsweg 8A ein, der das Abschlussende 52 des ersten gekrümmten Strömungswegs 5 in der ersten Richtung FD mit dem Abschlussende 62 des zweiten gekrümmten Strömungswegs 6 in der ersten Richtung FD verbindet. Somit strömt das Kühlwasser durch den ersten gekrümmten Strömungsweg 5 in der ersten Richtung FD und strömt dann durch den zweiten gekrümmten Strömungsweg 6 zu der Seite entgegengesetzt zu der ersten Richtung FD in der Umfangsrichtung. Das Kühlwasser auf der vorgeschalteten Seite des ersten gekrümmten Strömungswegs 5 kann die vorgeschaltete Seite (in der Nähe der Anfangsenden 51 und 61) der ersten Richtung FD kühlen, und das Kühlwasser auf der nachgeschalteten Seite des ersten gekrümmten Strömungswegs 5 und auf der vorgeschalteten Seite des zweiten gekrümmten Strömungswegs 6 kann die nachgeschaltete Seite (in der Nähe der Abschlussenden 52 und 62) der ersten Richtung FD kühlen. Somit kann gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration eine Kühlung effektiv durch den Kühlwasserströmungsweg 3 über einen Bereich von der vorgeschalteten Seite zur nachgeschalteten Seite in der ersten Richtung FD durchgeführt werden.
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In einigen Ausführungsformen ist, wie in 5 veranschaulicht, der Einlassströmungsweg 4 mit dem Anfangsende 51 des ersten gekrümmten Strömungswegs 5 in der ersten Richtung FD verbunden, und der Auslassströmungsweg 7 ist mit dem Abschlussende 62 des zweiten gekrümmten Strömungswegs 6 in der ersten Richtung FD verbunden. Der mindestens eine vorstehend beschriebene Kühlwasserströmungsweg 3 schließt ferner einen zweiten Kontaktströmungsweg 8B ein, der das Abschlussende 52 des ersten gekrümmten Strömungswegs 5 in der ersten Richtung FD und das Anfangsende 61 des zweiten gekrümmten Strömungswegs 6 in der ersten Richtung FD verbindet. Es ist zu beachten, dass in der in 5 veranschaulichten Ausführungsform der erste gekrümmte Strömungsweg 5 in Bezug auf den zweiten gekrümmten Strömungsweg 6 radial nach außen angeordnet ist, aber in einigen anderen Ausführungsformen kann der erste gekrümmte Strömungsweg 5 in Bezug auf den zweiten gekrümmten Strömungsweg 6 radial nach innen angeordnet sein.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration schließt der Kühlwasserströmungsweg 3 den zweiten Kontaktströmungsweg 8B ein, der das Abschlussende 52 des ersten gekrümmten Strömungswegs 5 in der ersten Richtung und das Anfangsende 61 des zweiten gekrümmten Strömungswegs 6 in der ersten Richtung verbindet. Nachdem das Kühlwasser durch den ersten gekrümmten Strömungsweg 5 in der ersten Richtung strömt, strömt das Kühlwasser somit durch den zweiten gekrümmten Strömungsweg 6 in der ersten Richtung ähnlich dem ersten gekrümmten Strömungsweg 5. Das Kühlwasser im ersten gekrümmten Strömungsweg 5 und das Kühlwasser im zweiten gekrümmten Strömungsweg 6 können die vorgeschaltete Seite in der ersten Richtung relativ zur nachgeschalteten Seite kühlen. Somit kann gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration durch Anordnen der vorgeschalteten Seite des ersten gekrümmten Strömungswegs 5 oder des zweiten gekrümmten Strömungswegs 6 in dem Umfangsbereich, in dem der Temperaturanstieg des Gehäuses 15 signifikant ist, das Gehäuse 15 wirksam gekühlt werden, und ein Temperaturanstieg des Gehäuses 15 kann wirksam unterdrückt werden.
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In einigen Ausführungsformen, zum Beispiel wie in 3 veranschaulicht, ist der vorstehend beschriebene erste gekrümmte Strömungsweg 5 in Bezug auf den vorstehend beschriebenen zweiten gekrümmten Strömungsweg 6 radial nach außen angeordnet. Da sich hier der erste gekrümmte Strömungsweg 5 auf der vorgeschalteten Seite in der Strömungsrichtung des Kühlwassers in Bezug auf den zweiten gekrümmten Strömungsweg 6 befindet, weist das Kühlwasser im ersten gekrümmten Strömungsweg 5 eine höhere Kühlwirkung auf als das Kühlwasser im zweiten gekrümmten Strömungsweg 6. Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist der erste gekrümmte Strömungsweg 5 in Bezug auf den zweiten gekrümmten Strömungsweg 6 radial nach außen angeordnet, so dass die Kühlwirkung des Kühlwasserströmungswegs 3 auf der Außenseite des Gehäuses 15 (das Lagergehäuse 17 in dem veranschaulichten Beispiel) in Radialrichtung erhöht werden kann. Durch Erhöhen der Kühlwirkung auf der Außenseite des Gehäuses 15 in Radialrichtung ist es möglich, den Wärmeübergang vom Abgas innerhalb des Spiralströmungswegs 163 des Turbinengehäuses 16 in das Gehäuse 15 wirksam zu unterdrücken.
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In einigen Ausführungsformen, zum Beispiel, wie in 4 veranschaulicht, ist der vorstehend beschriebene erste gekrümmte Strömungsweg 5 in Bezug auf den vorstehend beschriebenen zweiten gekrümmten Strömungsweg 6 radial nach innen angeordnet. Da sich hier der erste gekrümmte Strömungsweg 5 auf der vorgeschalteten Seite in der Strömungsrichtung des Kühlwassers in Bezug auf den zweiten gekrümmten Strömungsweg 6 befindet, weist das Kühlwasser im ersten gekrümmten Strömungsweg 5 eine höhere Kühlwirkung auf als das Kühlwasser im zweiten gekrümmten Strömungsweg 6. Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist der erste gekrümmte Strömungsweg 5 in Bezug auf den zweiten gekrümmten Strömungsweg 6 radial nach innen angeordnet, so dass die Kühlwirkung des Kühlwasserströmungswegs 3 auf der Innenseite des Gehäuses 15 (das Lagergehäuse 17 im veranschaulichten Beispiel) in Radialrichtung erhöht werden kann. Durch Erhöhen der Kühlwirkung auf der Innenseite des Gehäuses 15 in Radialrichtung ist es möglich, den Wärmeübergang auf der Turbinenseite zur Kompressorseite und zum Lager 14 durch die Rotorwelle 11 wirksam zu unterdrücken.
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6 ist ein schematisches Schnittdiagramm eines Turboladers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 7 ist ein Erläuterungsdiagramm zum Beschreiben eines Beispiels eines in 6 veranschaulichten Kühlwasserströmungswegs. In einigen Ausführungsformen ist der mindestens eine vorstehend beschriebene Kühlwasserströmungsweg 3 so ausgebildet, dass die Mehrzahl von Strömungswegquerschnitten 30 in einem Halbquerschnitt eines Querschnitts, der die Achse CA der Rotorwelle einschließt und von der Achse geteilt wird, vorhanden ist, wie in 6 veranschaulicht. Wie in 6 und 7 veranschaulicht, schließt der mindestens eine vorstehend beschriebene Kühlwasserströmungsweg 3 einen einerseitigen Kühlwasserströmungsweg 3C und einen andererseitigen Kühlwasserströmungsweg 3D ein. Der einerseitige Kühlwasserströmungsweg 3C befindet sich auf der einen Seite (Vorderseite XF in dem veranschaulichten Beispiel) in der Richtung, in der sich die Achse CA erstreckt, in Bezug auf den andererseitigen Kühlwasserströmungsweg 3D.
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Wie in 7 veranschaulicht, schließt der einerseitige Kühlwasserströmungsweg 3C einen einerseitigen Einlassströmungsweg 4C, der konfiguriert ist, um Kühlwasser darin strömen zu lassen, einen einerseitigen gekrümmten Strömungsweg 9C, der entlang der Umfangsrichtung der Rotorwelle 11 verläuft und mit dem einerseitigen Einlassströmungsweg 4C in Verbindung steht, und einen einerseitigen Auslassströmungsweg 7C, der konfiguriert ist, um Kühlwasser daraus ausströmen zu lassen und der mit dem einerseitigen gekrümmten Strömungsweg 9C in Verbindung steht, ein.
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Wie in 7 veranschaulicht, schließt der andererseitige Kühlwasserströmungsweg 3D Folgendes ein: einen andererseitigen Einlassströmungsweg 4D, der konfiguriert ist, um Kühlwasser darin strömen zu lassen; einen anderen gekrümmten Strömungsweg 9D, der entlang der Umfangsrichtung der Rotorwelle 11 verläuft und mit dem anderseitigen Einlassströmungsweg 4D in Verbindung steht; und einen anderseitigen Auslassströmungsweg 7D, der konfiguriert ist, um zu ermöglichen, dass Kühlwasser daraus ausströmt, und der mit dem anderseitigen gekrümmten Strömungsweg 9D kommuniziert.
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In der in 7 veranschaulichten Ausführungsform weist der einerseitige Einlassströmungsweg 4C eine Seite auf, die mit dem vorstehend beschriebenen Kühlwasserzufuhranschluss 41 verbunden ist, und die andere Seite 42, die mit einem Anfangsende 91 des gekrümmten Strömungswegs 9C in der ersten Richtung FD verbunden ist. Bei dem einerseitigen Auslassströmungsweg 7C ist eine Seite mit dem vorstehend beschriebenen Kühlwasserauslassanschluss 71 verbunden, und die andere Seite 72 ist mit einem Abschlussende 92 des gekrümmten Strömungswegs 9C in der ersten Richtung FD verbunden. Jeder des Kühlwasserzufuhranschlusses 41 und des Kühlwasserauslassanschlusses 71 ist auf der Außenoberfläche 173 des Lagergehäuses 17 ausgebildet, wie in 6 veranschaulicht. Der Kühlwasserströmungsweg 3 ist auf der Außenumfangsseite des Lagers 14 ausgebildet. Das Kühlwasser wird dem Kühlwasserversorgungsanschluss 41 von einer Waschwasserversorgungsquelle (nicht veranschaulicht) zugeführt. Das Kühlwasser, das durch den Kühlwasserzufuhranschluss 41 zum einerseitigen Einlassströmungsweg 4C gesendet wird, strömt durch den gekrümmten Strömungsweg 9C und den einerseitigen Auslassströmungsweg 7C und wird dann durch den Kühlwasserauslassanschluss 71 zur Außenseite des Kühlwasserströmungswegs 3 abgegeben.
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In der in 7 veranschaulichten Ausführungsform ist bei dem andererseitigen Einlassströmungsweg 4D eine Seite mit dem vorstehend beschriebenen Kühlwasserzufuhranschluss 41 verbunden, und die andere Seite 42 ist mit dem Anfangsende 91 des gekrümmten Strömungswegs 9D in der ersten Richtung FD verbunden. Bei dem andererseitigen Auslassströmungsweg 7D ist eine Seite mit dem vorstehend beschriebenen Kühlwasserauslassanschluss 71 verbunden, und die andere Seite 72 ist mit dem Abschlussende 92 des gekrümmten Strömungswegs 9D in der ersten Richtung FD verbunden. Jeder des Kühlwasserzufuhranschlusses 41 und des Kühlwasserauslassanschlusses 71 ist an der Außenoberfläche 173 des Lagergehäuses 17 ausgebildet, wie in 6 veranschaulicht. Der Kühlwasserströmungsweg 3 ist auf der Außenumfangsseite des Lagers 14 ausgebildet. Das Kühlwasser wird dem Kühlwasserversorgungsanschluss 41 von einer Waschwasserversorgungsquelle (nicht veranschaulicht) zugeführt. Das Kühlwasser, das durch den Kühlwasserzufuhranschluss 41 zum andererseitigen Einlassströmungsweg 4D gesendet wird, strömt durch den gekrümmten Strömungsweg 9D und den andererseitigen Auslassströmungsweg 7D und wird dann durch den Kühlwasserauslassanschluss 71 zur Außenseite des Kühlwasserströmungswegs 3 abgegeben.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration schließen der einerseitige Kühlwasserströmungsweg 3C und der andererseitige Kühlwasserströmungsweg 3D die Einlassströmungswege 4C bzw. 4D, die gekrümmten Strömungswege 9C bzw. 9D und die Auslassströmungswege 7C bzw. 7D ein. Somit können der einerseitige Kühlwasserströmungsweg 3C und der andererseitige Kühlwasserströmungsweg 3D das Gehäuse 15 kühlen, indem Kühlwasser durch die Einlassströmungswege 4C bzw. 4D zugeführt wird. Da der einerseitige Kühlwasserströmungsweg 3C auf der einen Seite in der Richtung, in der sich die Achse CA erstreckt, relativ zum andererseitigen Kühlwasserströmungsweg 3D angeordnet ist, kann das Gehäuse 15 durch diese Kühlwasserströmungswege (den einerseitigen Kühlwasserströmungsweg 3C und den andererseitigen Kühlwasserströmungsweg 3D) über einen weiten Bereich in Axialrichtung X gekühlt werden.
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8 ist ein schematisches Schnittdiagramm eines Turboladers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 9 ist ein Erläuterungsdiagramm zum Beschreiben eines Beispiels eines in 8 veranschaulichten Kühlwasserströmungswegs. In einigen Ausführungsformen ist der mindestens eine vorstehend beschriebene Kühlwasserströmungsweg 3 so ausgebildet, dass die Mehrzahl von Strömungswegquerschnitten 30 in einem Halbquerschnitt des Querschnitts, der die Achse CA der Rotorwelle einschließt und von der Achse geteilt wird, vorhanden ist, wie in 8 veranschaulicht. Wie in 8 und 9 veranschaulicht, schließt der mindestens eine vorstehend beschriebene Kühlwasserströmungsweg 3 einen äußeren Kühlwasserströmungsweg 3E und einen inneren Kühlwasserströmungsweg 3F ein. Der äußere Kühlwasserströmungsweg 3E ist in Bezug auf den inneren Kühlwasserströmungsweg 3F radial nach außen angeordnet.
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Wie in 9 veranschaulicht, schließt der äußere Kühlwasserströmungsweg 3E ein: einen äußeren Einlassströmungsweg 4E, der konfiguriert ist, um Kühlwasser darin strömen zu lassen; einen äußeren gekrümmten Strömungsweg 9E, der mit dem äußeren Einlassströmungsweg 4E in Verbindung steht und entlang der Umfangsrichtung der Rotorwelle 11 verläuft; und einen äußeren Auslassströmungsweg 7E, der konfiguriert ist, um zu ermöglichen, dass Kühlwasser daraus ausströmt, und der mit dem äußeren gekrümmten Strömungsweg 9E in Verbindung steht.
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Wie in 9 veranschaulicht, schließt der innere Kühlwasserströmungsweg 3F Folgendes ein: einen inneren Einlassströmungsweg 4F, der konfiguriert ist, um Kühlwasser darin strömen zu lassen; einen inneren gekrümmten Strömungsweg 9F, der mit dem inneren Einlassströmungsweg 4F in Verbindung steht und entlang der Umfangsrichtung der Rotorwelle 11 verläuft; und einen inneren Auslassströmungsweg 7F, der konfiguriert ist, um Kühlwasser daraus ausströmen zu lassen, und der mit dem inneren gekrümmten Strömungsweg 9F in Verbindung steht.
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Wie in 9 veranschaulicht, befindet sich der äußere gekrümmte Strömungsweg 9E in Bezug auf den inneren gekrümmten Strömungsweg 9F radial nach außen. Dann überlappt, aus der Axialrichtung X gesehen, mindestens ein Abschnitt des äußeren gekrümmten Strömungswegs 9E in der Umfangsrichtung den inneren gekrümmten Strömungsweg 9F. Bei Betrachtung aus der Axialrichtung X weist der Abschnitt, in dem sich der äußere gekrümmte Strömungsweg 9E und der innere gekrümmte Strömungsweg 9F überlappen, einen auf der Achse CA zentrierten Umfangsbereich auf, der größer als oder gleich 180 Grad und kleiner als oder gleich 360 Grad ist. Es ist bevorzugt, dass der Umfangsbereich größer ist. Vorzugsweise beträgt der Umfangsbereich 270 Grad bis 360 Grad.
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In der in 9 veranschaulichten Ausführungsform ist bei dem äußeren Einlassströmungsweg 4E eine Seite mit dem vorstehend beschriebenen Kühlwasserzufuhranschluss 41 verbunden, und die andere Seite 42 ist mit dem Anfangsende 91 des äußeren gekrümmten Strömungswegs 9E in der ersten Richtung FD verbunden. Bei dem äußeren Auslassströmungsweg 7E ist eine Seite mit der oben beschriebenen Kühlwasserauslassöffnung 71 verbunden, und die andere Seite 72 ist mit dem Abschlussende 92 des äußeren gekrümmten Strömungswegs 9E in der ersten Richtung FD verbunden. Jeder des Kühlwasserzufuhranschlusses 41 und des Kühlwasserauslassanschlusses 71 ist an der Außenoberfläche 173 des Lagergehäuses 17 ausgebildet, wie in 8 veranschaulicht. Der Kühlwasserströmungsweg 3 ist auf der Außenumfangsseite des Lagers 14 ausgebildet. Das Kühlwasser wird dem Kühlwasserversorgungsanschluss 41 von einer Waschwasserversorgungsquelle (nicht veranschaulicht) zugeführt. Das Kühlwasser, das durch den Kühlwasserzufuhranschluss 41 zum äußeren Einlassströmungsweg 4E gesendet wird, strömt durch den äußeren gekrümmten Strömungsweg 9E und den äußeren Auslassströmungsweg 7E und wird dann durch den Kühlwasserauslassanschluss 71 zur Außenseite des Kühlwasserströmungswegs 3 abgegeben.
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In der in 9 veranschaulichten Ausführungsform ist bei dem inneren Einlassströmungsweg 4F eine Seite mit dem vorstehend beschriebenen Kühlwasserzufuhranschluss 41 verbunden, und die andere Seite 42 ist mit dem Anfangsende 91 des inneren gekrümmten Strömungswegs 9F in der ersten Richtung FD verbunden. Bei dem inneren Auslassströmungsweg 7F ist eine Seite mit der oben beschriebenen Kühlwasserauslassöffnung 71 verbunden, und die andere Seite 72 ist mit dem Abschlussende 92 des inneren gekrümmten Strömungswegs 9F in der ersten Richtung FD verbunden. Jeder des Kühlwasserzufuhranschlusses 41 und des Kühlwasserauslassanschlusses 71 ist an der Außenoberfläche 173 des Lagergehäuses 17 ausgebildet, wie in 8 veranschaulicht. Der Kühlwasserströmungsweg 3 ist auf der Außenumfangsseite des Lagers 14 ausgebildet. Das Kühlwasser wird dem Kühlwasserversorgungsanschluss 41 von einer Waschwasserversorgungsquelle (nicht veranschaulicht) zugeführt. Das Kühlwasser, das durch den Kühlwasserzufuhranschluss 41 zum inneren Einlassströmungsweg 4F gesendet wird, strömt durch den inneren gekrümmten Strömungsweg 9F und den inneren Auslassströmungsweg 7F und wird dann durch den Kühlwasserauslassanschluss 71 zur Außenseite des Kühlwasserströmungswegs 3 abgegeben.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration schließen der äußere Kühlwasserströmungsweg 3E und der innere Kühlwasserströmungsweg 3F Einlassströmungswege 4E bzw. 4F, gekrümmte Strömungswege 9E bzw. 9F und Auslassströmungswege 7E bzw. 7F ein. Somit können der äußere Kühlwasserströmungsweg 3E und der innere Kühlwasserströmungsweg 3F das Gehäuse 15 kühlen, indem Kühlwasser durch die Einlassströmungswege 4E und 4F zugeführt wird. Da der äußere Kühlwasserströmungsweg 3E in Bezug auf den inneren Kühlwasserströmungsweg 3F radial nach außen angeordnet ist, kann das Gehäuse 15 durch diese Kühlwasserströmungswege (den äußeren Kühlwasserströmungsweg 3E und den inneren Kühlwasserströmungsweg 3F) über einen weiten Bereich in Radialrichtung gekühlt werden.
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In einigen Ausführungsformen schließt der mindestens eine vorstehend beschriebene Kühlwasserströmungsweg 3 drei oder mehr Kühlwasserströmungswege 3 (zum Beispiel 3C bis 3F oder dergleichen) ein, wie in 8 veranschaulicht. Wie in 9 veranschaulicht, schließt jeder der drei oder mehr Kühlwasserströmungswege 3 Folgendes ein: den Einlassströmungsweg 4, der konfiguriert ist, um Kühlwasser darin strömen zu lassen; einen gekrümmten Strömungsweg 9, der mit dem Einlassströmungsweg 4 in Verbindung steht und in der Umfangsrichtung der Rotorwelle 11 verläuft; und den Auslassströmungsweg 7, der konfiguriert ist, um zu ermöglichen, dass Kühlwasser daraus ausströmt, und der mit dem gekrümmten Strömungsweg 9 in Verbindung steht.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration schließt jeder der drei oder mehr Kühlwasserströmungswege 3 den Einlassströmungsweg 4, den gekrümmten Strömungsweg 9 und den Auslassströmungsweg 7 ein. Somit kann jeder der drei oder mehr Kühlwasserströmungswege 3 das Gehäuse 15 kühlen, indem Kühlwasser durch die jeweiligen Einlassströmungswege 4 zugeführt wird. Durch Erhöhen der Anzahl der Kühlwasserströmungswege 3 kann die Gesamtlänge der Umfangslänge des Strömungswegquerschnitts 30 erhöht werden. Durch Vergrößern der Gesamtlänge der Umfangslänge des Strömungswegquerschnitts 30 ist es möglich, die Kühleffizienz des Kühlwasserströmungswegs 3 zu verbessern, und somit kann die Bewegung der Wärme auf der Turbinenseite zur Kompressorseite reduziert werden.
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In einigen Ausführungsformen, wie in 2, 6 und 8 veranschaulicth, schließt der mindestens eine vorstehend beschriebene Kühlwasserströmungsweg 3 den lagergehäuseseitigen Kühlwasserströmungsweg 3A ein, der im Lagergehäuse 17 ausgebildet ist. In diesem Fall können das Lager 14 und das Lagergehäuse 17 durch das Kühlwasser im lagerseitigen Kühlwasserströmungsweg 3A gekühlt werden. Somit kann verhindert werden, dass Wärme auf der Turbinenseite auf das Lager und die Kompressorseite übertragen wird.
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Wie in 8 veranschaulicht, kann der Kühlwasserströmungsweg 3 in einigen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen im Turbinengehäuse 16 ausgebildet sein. In einigen Ausführungsformen, wie in 8 veranschaulicht, schließt der mindestens eine vorstehend beschriebene Kühlwasserströmungsweg 3 einen turbinengehäuseseitigen Kühlwasserströmungsweg 3B ein, der im Turbinengehäuse 16 ausgebildet ist. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der turbinengehäuseseitige Kühlwasserströmungsweg 3B in einem Abschnitt des Turbinengehäuses 16 ausgebildet, der den Abgasauslassströmungsweg 164 definiert. Es ist zu beachten, dass in der in 8 veranschaulichten Ausführungsform der mindestens eine Kühlwasserströmungsweg 3 sowohl den lagerseitigen Kühlwasserströmungsweg 3A als auch den turbinengehäuseseitigen Kühlwasserströmungsweg 3B einschließt, aber möglicherweise nur den turbinengehäuseseitigen Kühlwasserströmungsweg 3B einschließt.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann das Turbinengehäuse 16 durch Kühlwasser im turbinengehäuseseitigen Kühlwasserströmungsweg 3B gekühlt werden. Somit kann verhindert werden, dass Wärme auf der Turbinenseite auf das Lager 14 und die Kompressorseite übertragen wird. Da außerdem der Temperaturanstieg im Turbinengehäuse 16 unterdrückt werden kann, kann die Wärmebeständigkeitsfestigkeit des Turbinengehäuses 16 unterdrückt werden. Durch Unterdrücken der Wärmebeständigkeitsfestigkeit des Turbinengehäuses 16 ist es möglich, die Erhöhung des Gewichts und des Preises des Turbinengehäuses 16 zu unterdrücken.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und schließt auch eine Weiterbildung der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sowie geeignete Kombinationen dieser Modi ein. In einigen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde der Turbolader 1, der mit der variablen Düsenvorrichtung 23 versehen ist, als ein Beispiel beschrieben, jedoch kann die vorliegende Offenbarung auch auf einen Turbolader angewendet werden, der die variable Düsenvorrichtung 23 nicht einschließt.
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Der Inhalt einiger vorstehend beschriebener Ausführungsformen kann zum Beispiel wie folgt ausgelegt werden.
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1) Ein Turbolader (1) gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung schließt Folgendes ein: ein Turbinengehäuse (16), das konfiguriert ist, um einen Turbinenrotor (12) aufzunehmen, der auf einer Seite einer Rotorwelle (11) bereitgestellt ist; und ein Lagergehäuse (17), das konfiguriert ist, um ein Lager (14) aufzunehmen, das die Rotorwelle (11) drehbar lagert, wobei mindestens ein Kühlwasserströmungsweg (3), durch den Kühlwasser strömt, in mindestens einem von dem Turbinengehäuse (16) und dem Lagergehäuse (17) ausgebildet ist und der mindestens eine Kühlwasserströmungsweg (3) so ausgebildet ist, dass eine Mehrzahl von Strömungswegquerschnitten (30) in einem Halbquerschnitt eines Querschnitts, der eine Achse (CA) der Rotorwelle (11) einschließt und von der Achse (CA) geteilt wird, vorhanden ist.
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Gemäß der obigen Konfiguration von 1) ist der mindestens eine Kühlwasserströmungsweg (3) so ausgebildet, dass die mehreren Strömungswegquerschnitte (30) im Halbquerschnitt vorliegen. In diesem Fall kann in dem oben beschriebenen halben Querschnitt die Gesamtlänge der Umfangslänge des Strömungswegquerschnitts (30) auf dem halben Querschnitt erhöht werden, verglichen mit dem Fall, in dem es einen einzelnen Strömungswegquerschnitt mit der gleichen Strömungswegquerschnittsfläche wie die gesamte Strömungswegquerschnittsfläche der Mehrzahl von Strömungswegquerschnitten (30) gibt. Indem die Gesamtlänge der Umfangslänge des Strömungswegquerschnitts (30) auf dem halben Querschnitt vergrößert wird, können die Kontaktfläche und das Wärmeleitvolumen zwischen dem Kühlwasser im Kühlwasserströmungsweg (3) und der Strömungswegwandoberfläche, die den Kühlwasserströmungsweg (3) definiert, erhöht werden, so dass die Kühlwirkung durch das Kühlwasser im Kühlwasserströmungsweg (3) gefördert wird. Somit ist es möglich, die Kühleffizienz durch den Kühlwasserströmungsweg (3) weiter zu verbessern. Durch Verbessern der Kühleffizienz des Kühlwasserströmungswegs (3) ist es möglich, die Wärmebewegung auf der Turbinenseite zur Kompressorseite hin zu reduzieren.
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2) In einigen Ausführungsformen schließt bei dem Turbolader (1), wie oben in 1) beschrieben, der mindestens eine Kühlwasserströmungsweg (3) ein:
- einen Einlassströmungsweg (4), der konfiguriert ist, um dem Kühlwasser zu ermöglichen, darin zu strömen;
- einen ersten gekrümmten Strömungsweg (5), der mit dem Einlassströmungsweg (4) in Verbindung steht und sich entlang einer Umfangsrichtung der Rotorwelle erstreckt;
- einen zweiten gekrümmten Strömungsweg (6), der so angeordnet ist, dass er in einer Radialrichtung relativ zu dem ersten gekrümmten Strömungsweg (5) versetzt ist, sich entlang der Umfangsrichtung erstreckt und mit dem ersten gekrümmten Strömungsweg (5) in Verbindung steht; und
- einen Auslassströmungsweg (7), der konfiguriert ist, um dem Kühlwasser zu ermöglichen, daraus auszuströmen, und der mit dem zweiten gekrümmten Strömungsweg (6) in Verbindung steht, und aus axialer Richtung gesehen überlappt zumindest ein Abschnitt des zweiten gekrümmten Strömungswegs (6) in Umfangsrichtung den ersten gekrümmten Strömungsweg (5).
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Gemäß der Konfiguration von 2) oben strömt das Kühlwasser, das durch den Einlassströmungsweg (4) in den Kühlwasserströmungsweg (3) geflossen ist, durch den ersten gekrümmten Strömungsweg (5) und den zweiten gekrümmten Strömungsweg (6), die sich entlang der Umfangsrichtung der Rotorwelle (11) erstrecken, und strömt dann durch den Auslassströmungsweg (7) zur Außenseite des Kühlwasserströmungswegs (3). Da der zweite gekrümmte Strömungsweg (6) in Radialrichtung versetzt zu dem ersten gekrümmten Strömungsweg (5) angeordnet ist, können das Kühlwasser im ersten gekrümmten Strömungsweg (5) und das Kühlwasser im zweiten gekrümmten Strömungsweg (6) einen weiten Bereich des Gehäuses (15) in Radialrichtung kühlen, so dass die Bewegung der Wärme auf der Turbinenseite zur Kompressorseite hin wirksam unterdrückt werden kann.
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Ferner überlappt gemäß der Konfiguration von 2) oben mindestens ein Abschnitt des zweiten gekrümmten Strömungswegs (6) in der Umfangsrichtung bei Betrachtung aus der Axialrichtung den ersten gekrümmten Strömungsweg (5). Somit kann in einem Abschnitt, in dem sich der erste gekrümmte Strömungsweg (5) und der zweite gekrümmte Strömungsweg (6) in der Umfangsrichtung überlappen, das Gehäuse (15) durch das Kühlwasser im ersten gekrümmten Strömungsweg (5) und das Kühlwasser im zweiten gekrümmten Strömungsweg (6) intensiv gekühlt werden. Durch Anordnen des überlappenden Abschnitts in dem Umfangsbereich, in dem die Erhöhung der Temperatur des Gehäuses (15) signifikant ist, kann das Gehäuse (15) wirksam gekühlt werden, und eine Erhöhung der Temperatur des Gehäuses (15) kann wirksam unterdrückt werden.
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3) In einigen Ausführungsformen ist bei dem Turbolader (1), der vorstehend in 2) beschrieben ist, wenn eine Richtung der Umfangsrichtung eine erste Richtung ist, der Einlassströmungsweg (4) mit einem Anfangsende (51) des ersten gekrümmten Strömungswegs (5) in der ersten Richtung verbunden, und der Auslassströmungsweg (7) ist mit einem Anfangsende (61) des zweiten gekrümmten Strömungswegs (6) in der ersten Richtung verbunden, und der mindestens eine Kühlwasserströmungsweg (3) schließt ferner einen ersten Kontaktströmungsweg (8A) ein, der ein Abschlussende (52) des ersten gekrümmten Strömungswegs (5) in der ersten Richtung mit einem Abschlussende (62) des zweiten gekrümmten Strömungswegs (6) in der ersten Richtung verbindet.
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Da das Kühlwasser im Kühlwasserströmungsweg (3) Wärme vom Gehäuse (15) empfängt, wenn das Gehäuse (15) gekühlt wird, sind Kühleffekte auf der vorgeschalteten Seite des Kühlwasserströmungswegs (3) höher als auf der nachgeschalteten Seite. Gemäß der Konfiguration von 3) oben schließt der Kühlwasserströmungsweg (3) den ersten Kontaktströmungsweg (8A) ein, der das Abschlussende (52) des ersten gekrümmten Strömungswegs (5) in der ersten Richtung mit dem Abschlussende (62) des zweiten gekrümmten Strömungswegs (6) in der ersten Richtung verbindet. Somit strömt das Kühlwasser durch den ersten gekrümmten Strömungsweg (5) in der ersten Richtung und strömt dann durch den zweiten gekrümmten Strömungsweg (6) zu der Seite entgegengesetzt zu der ersten Richtung in der Umfangsrichtung. Das Kühlwasser auf der vorgeschalteten Seite des ersten gekrümmten Strömungswegs (5) kann die vorgeschaltete Seite in der ersten Richtung kühlen, und das Kühlwasser auf der nachgeschalteten Seite des ersten gekrümmten Strömungswegs (5) und auf der vorgeschalteten Seite des zweiten gekrümmten Strömungswegs (6) kann die nachgeschaltete Seite in der ersten Richtung kühlen. Somit kann gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration eine Kühlung effektiv durch den Kühlwasserströmungsweg (3) über einen Bereich von der vorgeschalteten Seite zur nachgeschalteten Seite in der ersten Richtung durchgeführt werden.
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4) In einigen Ausführungsformen ist bei dem Turbolader (1), der vorstehend in 2) beschrieben ist, wenn eine Richtung der Umfangsrichtung eine erste Richtung ist, der Einlassströmungsweg (4) mit einem Anfangsende (51) des ersten gekrümmten Strömungswegs (5) in der ersten Richtung verbunden, und der Auslassströmungsweg (7) ist mit einem Abschlussende (62) des zweiten gekrümmten Strömungswegs (6) in der ersten Richtung verbunden, und der mindestens eine Kühlwasserströmungsweg (3) schließt ferner einen zweiten Kontaktströmungsweg (8B) ein, der ein Abschlussende (52) des ersten gekrümmten Strömungswegs (5) in der ersten Richtung und ein Anfangsende (61) des zweiten gekrümmten Strömungswegs (6) in der ersten Richtung verbindet.
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Gemäß der Konfiguration von 4) oben schließt der Kühlwasserströmungsweg (3) den zweiten Kontaktströmungsweg (8B) ein, der das Abschlussende (52) des ersten gekrümmten Strömungswegs (5) in der ersten Richtung mit dem Anfangsende (61) des zweiten gekrümmten Strömungswegs (6) in der ersten Richtung verbindet. Nachdem das Kühlwasser durch den ersten gekrümmten Strömungsweg (5) in der ersten Richtung strömt, strömt das Kühlwasser somit durch den zweiten gekrümmten Strömungsweg (6) in der ersten Richtung ähnlich dem ersten gekrümmten Strömungsweg (5). Das Kühlwasser im ersten gekrümmten Strömungsweg (5) und das Kühlwasser im zweiten gekrümmten Strömungsweg (6) können die vorgeschaltete Seite in der ersten Richtung relativ zur nachgeschalteten Seite kühlen. Somit kann gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration durch Anordnen der vorgeschalteten Seite des ersten gekrümmten Strömungswegs (5) oder des zweiten gekrümmten Strömungswegs (6) in dem Umfangsbereich, in dem der Temperaturanstieg des Gehäuses (15) signifikant ist, das Gehäuse (15) wirksam gekühlt werden, und ein Temperaturanstieg des Gehäuses (15) kann wirksam unterdrückt werden.
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5) In einigen Ausführungsformen ist bei dem Turbolader (1), der in einem von 2) bis 4) oben beschrieben ist, der erste gekrümmte Strömungsweg (5) relativ zu dem zweiten gekrümmten Strömungsweg (6) radial nach außen angeordnet.
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Da sich der erste gekrümmte Strömungsweg (5) auf der vorgeschalteten Seite in der Strömungsrichtung des Kühlwassers in Bezug auf den zweiten gekrümmten Strömungsweg (6) befindet, weist das Kühlwasser im ersten gekrümmten Strömungsweg (5) eine höhere Kühlwirkung auf als das Kühlwasser im zweiten gekrümmten Strömungsweg (6). Gemäß der Konfiguration von 5) oben ist der erste gekrümmte Strömungsweg (5) relativ zu dem zweiten gekrümmten Strömungsweg (6) radial nach außen angeordnet, so dass die Kühlwirkung des Kühlwasserströmungswegs (3) auf der Außenseite des Gehäuses (15) in Radialrichtung erhöht werden kann. Durch Erhöhen der Kühlwirkung auf der Außenseite des Gehäuses (15) in Radialrichtung ist es möglich, den Wärmeübergang vom Abgas innerhalb des Spiralströmungswegs (163) des Turbinengehäuses (16) in das Gehäuse (15) wirksam zu unterdrücken.
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6) In einigen Ausführungsformen ist bei dem Turbolader (1), der in einem von 2) bis 4) oben beschrieben ist, der erste gekrümmte Strömungsweg (5) relativ zu dem zweiten gekrümmten Strömungsweg (6) radial nach innen angeordnet.
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Da sich der erste gekrümmte Strömungsweg (5) auf der vorgeschalteten Seite in der Strömungsrichtung des Kühlwassers in Bezug auf den zweiten gekrümmten Strömungsweg (6) befindet, weist das Kühlwasser im ersten gekrümmten Strömungsweg (5) eine höhere Kühlwirkung auf als das Kühlwasser im zweiten gekrümmten Strömungsweg (6). Der erste gekrümmte Strömungsweg (5) ist relativ zu dem zweiten gekrümmten Strömungsweg (6) radial nach innen angeordnet, so dass die Kühlwirkung des Kühlwasserströmungswegs (3) auf die Innenseite des Gehäuses (15) in Radialrichtung erhöht werden kann. Durch Erhöhen der Kühlwirkung auf der Innenseite des Gehäuses (15) in Radialrichtung ist es möglich, den Wärmeübergang auf der Turbinenseite zur Kompressorseite und zum Lager (14) durch die Rotorwelle (11) wirksam zu unterdrücken.
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7) In einigen Ausführungsformen umfasst bei dem Turbolader (1), der vorstehend in 1) beschrieben ist, schließt der mindestens eine Kühlwasserströmungsweg (3) ein:
- einen einerseitigen Kühlwasserströmungsweg (3C), der einen einerseitigen Einlassströmungsweg (4C), der konfiguriert ist, um zu ermöglichen, dass das Kühlwasser darin strömt, einen einerseitigen gekrümmten Strömungsweg (9C), der mit dem einerseitigen Einlassströmungsweg in Verbindung steht und sich entlang einer Umfangsrichtung der Rotorwelle (11) erstreckt, und einen einerseitigen Auslassströmungsweg (7C), der konfiguriert ist, um dem Kühlwasser zu ermöglichen, daraus auszuströmen, und der mit dem einerseitigen gekrümmten Strömungsweg (9C) in Verbindung steht, einschließt; und
- einen andererseitigen Kühlwasserströmungsweg (3D), der einen andererseitigen Einlassströmungsweg (4D), der konfiguriert ist, um zu ermöglichen, dass das Kühlwasser darin strömt, einen andererseitigen gekrümmten Strömungsweg (9D), der mit dem andererseitigen Einlassströmungsweg (4D) in Verbindung steht und sich entlang der Umfangsrichtung der Rotorwelle erstreckt, und einen andererseitigen Auslassströmungsweg (7D), der konfiguriert ist, um dem Kühlwasser zu ermöglichen, daraus auszuströmen, und der mit dem andererseitigen gekrümmten Strömungsweg (9D) in Verbindung steht, einschließt, und der einerseitige Kühlwasserströmungsweg (3C) ist auf einer Seite in einer Richtung, in der sich die Achse (CA) erstreckt, relativ zum andererseitigen Kühlwasserströmungsweg (3D) angeordnet.
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Gemäß der vorstehenden Konfiguration 7) schließen der einerseitige Kühlwasserströmungsweg (3C) und der andererseitige Kühlwasserströmungsweg (3D) Einlassströmungswege (4C bzw. 4D), gekrümmte Strömungswege (9C bzw. 9D) und Auslassströmungswege (7C bzw. 7D) ein. Daher können der einerseitige Kühlwasserströmungsweg (3C) und der andererseitige Kühlwasserströmungsweg (3D) das Gehäuse (15) kühlen, indem Kühlwasser jeweils durch die Einlassströmungswege (4C, 4D) zugeführt wird. Da der einerseitige Kühlwasserströmungsweg (3C) auf der einen Seite in der Richtung, in der sich die Achse (CA) erstreckt, relativ zum andererseitigen Kühlwasserströmungsweg (3D) angeordnet ist, kann das Gehäuse (15) durch diese Kühlwasserströmungswege (3C, 3D) über einen weiten Bereich in Axialrichtung gekühlt werden.
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8) In einigen Ausführungsformen schließt bei dem Turbolader (1), der vorstehend in 1) beschrieben ist, der mindestens eine Kühlwasserströmungsweg (3) ein:
- einen äußeren Kühlwasserströmungsweg (3E), der einen äußeren Einlassströmungsweg (4E), der konfiguriert ist, um zu ermöglichen, dass das Kühlwasser darin strömt, einen äußeren gekrümmten Strömungsweg (9E), der mit dem äußeren Einlassströmungsweg (4E) in Verbindung steht und sich entlang einer Umfangsrichtung der Rotorwelle erstreckt, und einen äußeren Auslassströmungsweg (7E), der konfiguriert ist, um zu ermöglichen, dass das Kühlwasser daraus ausströmt, und der mit dem äußeren gekrümmten Strömungsweg (9E) in Verbindung steht, einschließt; und
- einen inneren Kühlwasserströmungsweg (3F), der einen inneren Einlassströmungsweg (4F), der konfiguriert ist, um zu ermöglichen, dass das Kühlwasser darin strömt, einen inneren gekrümmten Strömungsweg (9F), der mit dem inneren Einlassströmungsweg (4F) in Verbindung steht und sich entlang der Umfangsrichtung der Rotorwelle erstreckt, und einen inneren Auslassströmungsweg (7F), der konfiguriert ist, um dem Kühlwasser zu ermöglichen, daraus auszuströmen, und der mit dem inneren gekrümmten Strömungsweg (9F) in Verbindung steht, einschließt, und
- der äußere Kühlwasserströmungsweg (3E) ist relativ zu dem inneren Kühlwasserströmungsweg (3F) radial nach außen angeordnet.
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Gemäß der Konfiguration von 8) oben schließen der äußere Kühlwasserströmungsweg (3E) und der innere Kühlwasserströmungsweg (3F) die Einlassströmungswege (4E bzw. 4F), die gekrümmten Strömungswege (9E bzw. 9F) und die Auslassströmungswege (7E bzw. 7F) ein. Somit können der äußere Kühlwasserströmungsweg (3E) und der innere Kühlwasserströmungsweg (3F) das Gehäuse (15) kühlen, indem Kühlwasser durch die jeweiligen Einlassströmungswege (4E, 4F) zugeführt wird. Da der äußere Kühlwasserströmungsweg (3E) relativ zum inneren Kühlwasserströmungsweg (3F) radial nach außen angeordnet ist, kann das Gehäuse (15) durch diese Kühlwasserströmungswege (3E, 3F) in Radialrichtung über einen weiten Bereich gekühlt werden.
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9) In einigen Ausführungsformen schließt bei dem Turbolader (1), der vorstehend in 1) beschrieben ist, der mindestens eine Kühlwasserströmungsweg (3) drei oder mehr Kühlwasserströmungswege (3) ein, wobei jeder der drei oder mehr Kühlwasserströmungswege (3) einen Einlassströmungsweg (4), der konfiguriert ist, um dem Kühlwasser zu ermöglichen, darin zu strömen, einen gekrümmten Strömungsweg (9), der mit dem Einlassströmungsweg (4) in Verbindung steht und entlang einer Umfangsrichtung der Rotorwelle verläuft, und einen Auslassströmungsweg (7), der konfiguriert ist, um dem Kühlwasser zu ermöglichen, daraus auszuströmen, und der mit dem gekrümmten Strömungsweg (9) in Verbindung steht, einschließt.
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Gemäß der vorstehenden Konfiguration 9) schließt jeder der drei oder mehr Kühlwasserströmungswege (3) den Einlassströmungsweg (4), den gekrümmten Strömungsweg (9) und den Auslassströmungsweg (7) ein. Somit kann jeder der drei oder mehr Kühlwasserströmungswege (3) das Gehäuse (15) kühlen, indem Kühlwasser durch die jeweiligen Einlassströmungswege (4) zugeführt wird. Durch Erhöhung der Anzahl der Kühlwasserströmungswege (3) kann die Gesamtlänge der Umfangslänge des Strömungswegquerschnitts (30) erhöht werden. Durch Vergrößern der Gesamtlänge der Umfangslänge des Strömungswegquerschnitts (30) ist es möglich, die Kühleffizienz des Kühlwasserströmungswegs (3) zu verbessern, und somit kann die Bewegung der Wärme auf der Turbinenseite zur Kompressorseite reduziert werden.
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10) In einigen Ausführungsformen entspricht der Turbolader (1) einem der vorstehend beschriebenen Punkte 1) bis 9), wobei der mindestens eine Kühlwasserströmungsweg (3) einen lagergehäuseseitigen Kühlwasserströmungsweg (3A) umfasst, der in dem Lagergehäuse (17) ausgebildet ist.
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Gemäß der obigen Konfiguration von (10) können das Lager (14) und das Lagergehäuse (17) durch das Kühlwasser im lagerseitigen Kühlwasserströmungsweg (3A) gekühlt werden. Somit kann verhindert werden, dass Wärme auf der Turbinenseite auf das Lager und die Kompressorseite übertragen wird.
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11) In einigen Ausführungsformen schließt bei dem Turbolader (1) gemäß einem von 1) bis 10), vorstehend beschrieben, der mindestens eine Kühlwasserströmungsweg (3) einen turbinengehäuseseitigen Kühlwasserströmungsweg (3 B) ein, der in dem Turbinengehäuse (16) ausgebildet ist.
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Gemäß der Konfiguration von 11) oben kann das Turbinengehäuse (16) durch Kühlwasser in dem turbinengehäuseseitigen Kühlwasserströmungsweg (3B) gekühlt werden. Somit kann verhindert werden, dass Wärme auf der Turbinenseite auf das Lager (14) und die Kompressorseite übertragen wird. Da außerdem der Temperaturanstieg im Turbinengehäuse (16) unterdrückt werden kann, kann die Wärmebeständigkeitsfestigkeit des Turbinengehäuses (16) unterdrückt werden. Durch Unterdrücken der Wärmebeständigkeitsfestigkeit des Turbinengehäuses (16) ist es möglich, die Erhöhung des Gewichts und des Preises des Turbinengehäuses (16) zu unterdrücken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Turbolader
- 11
- Rotorwelle
- 12
- Turbinenrotor
- 13
- Kompressorrotor
- 14
- Lager
- 15
- Gehäuse
- 16
- Turbinengehäuse
- 161
- Abgaseinlassanschluss
- 162
- Abgasauslassanschluss
- 163
- Spiralströmungsweg
- 164
- Abgasauslassströmungsweg
- 17
- Lagergehäuse
- 18
- Kompressorgehäuse
- 20
- Verbrennungsvorrichtung
- 21
- Zufuhrleitung
- 22
- Abgasleitung
- 23
- Variable Düsenvorrichtung
- 3
- Kühlwasserströmungsweg
- 3A
- Lagergehäuseseitiger Kühlwasserströmungsweg
- 3B
- Turbinengehäuseseitiger Kühlwasserströmungsweg
- 3C
- Einerseitiger Kühlwasserströmungsweg
- 3D
- Andererseitiger Kühlwasserströmungsweg
- 3E
- Äußerer Kühlwasserströmungsweg
- 3F
- Innerer Kühlwasserströmungsweg
- 4
- Einlassströmungsweg
- 5
- Erster gekrümmter Strömungsweg
- 51
- Anfangsende
- 52
- Abschlussende
- 6
- Zweiter gekrümmter Strömungsweg
- 61
- Anfangsende
- 62
- Abschlussende
- 7
- Auslassströmungsweg
- 8A
- Erster Kontaktströmungsweg
- 8B
- Zweiter Kontaktströmungsweg
- 9
- Gekrümmter Strömungsweg
- CA
- Achse
- X
- Axialrichtung
- XF
- Vorderseite (in Axialrichtung)
- XR
- Rückseite (in Axialrichtung)
- Y
- Radialrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 6434435 [0005]
- JP 2018071411 A [0005]
