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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lagerstruktur, bei der eine Welle durch ein vollschwimmendes Metalllager gestützt ist, und auf einen Turbolader.
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HINTERGRUND DES STANDES DER TECHNIK
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Bislang ist ein Turbolader bekannt, bei dem eine Welle drehbar durch ein Lagergehäuse gestützt ist und die Welle mit einem Turbinenrad an einem Ende der Welle und einem Kompressorrad an dem anderen Ende der Welle versehen ist. Ein derartiger Turbolader ist mit einem Verbrennungsmotor verbunden, und das Turbinenrad wird durch von dem Verbrennungsmotor abgegebenes Abgas gedreht, und das Kompressorrad wird durch die Drehung des Turbinenrades über die Welle gedreht. In dieser Weise komprimiert der Turbolader Luft mit der Drehung des Kompressorrades und befördert die Luft zu dem Verbrennungsmotor.
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Der in Patentdokument 1 beschriebene Turbolader verwendet zwei vollschwimmende Metalllager als Lager zum Stützen einer Welle. Zwei vollschwimmende Metalllager sind in einem Lagerhalter untergebracht, der in einem Lagergehäuse fixiert ist. An der Kompressorradseite des Lagerhalters ist ein Axiallager angeordnet, das eine Axiallast aufnimmt. An dem Lagergehäuse und dem Lagerhalter ist ein Ölpfad für Schmieröl ausgebildet. Der Ölpfad verzweigt zu zwei vollschwimmenden Metalllagern und dem Axiallager, und Schmieröl wird zu den jeweiligen Lagern durch jeweilige Verzweigungswege geliefert.
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DOKUMENTENLISTE
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PATENTLITERATUR
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- Patentliteratur 1: japanisches Patent JP 4407780
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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TECHNISCHES PROBLEM
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Im Übrigen ist die Temperatur an der Kompressorradseite geringer als jene an der Turbinenradseite, an der Abgas bei hohen Temperaturen zirkuliert. Daher hat in dem Aufbau, bei dem ein Lagerhalter wie in Patentdokument 1 beschrieben vorgesehen ist, das zu dem Axiallager gelieferte Schmieröl eine vergleichsweise geringe Temperatur und hat eine hohe Viskosität. Folglich ist der Einfluss des viskosen Widerstandes des Schmieröls auf den mechanischen Verlust hoch. Demgemäß ist eine Entwicklung eines Mechanismus erwünscht, der dazu in der Lage ist, den mechanischen Verlust weiter zu verringern.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lagerstruktur, die dazu in der Lage ist, den durch das Schmieröl bewirkten mechanischen Verlust zu reduzieren, und einen Turbolader zu schaffen.
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LÖSUNG DER AUFGABE
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Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Lagerstruktur eines Turboladers mit einer Welle, die mit Rädern an beiden Enden versehen ist, und einem Gehäuse, in dem die Welle untergebracht ist, und wobei ein Ölpfad zum Führen vom Schmieröl in dem Inneren des Gehäuses ausgebildet ist, wobei sie versehen ist mit: einem Lagerhalter, der in dem Gehäuse fixiert ist, wobei der Lagerhalter einen hohlen Hauptkörper, der mit einer Außenumfangsfläche und einer Innenumfangsfläche versehen ist, und ein Ölloch hat, das von der Außenumfangsfläche zu der Innenumfangsfläche des Hauptkörpers durchdringt und mit dem Ölpfad in Kommunikation steht, um dadurch das Schmieröl zu der Innenseite des Hauptkörpers zu führen; zwei vollschwimmenden Metalllagern, die so aufgebaut sind, dass sie die Welle stützen, wobei die vollschwimmenden Metalllager in dem Lagerhalter angeordnet sind und voneinander in einer axialen Richtung der Welle separat vorgesehen sind; zwei Axiallagerflächen, die jeweils an einer Außenseite der beiden vollschwimmenden Metalllager in der axialen Richtung der Welle angeordnet sind; und zwei Kragen, die jeweils an einer Außenseite der beiden Axiallagerflächen in der axialen Richtung der Welle angeordnet sind und für die Welle vorgesehen sind.
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Die Lagerstruktur kann des Weiteren ein Axiallager haben, das die Axiallagerfläche umfasst, wobei das Axiallager als ein von dem Lagerhalter separater Körper vorgesehen ist und an dem Lagerhalter fixiert ist.
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Eine Öffnung des Öllochs an einer Seite der Innenumfangsfläche des Hauptkörpers des Lagerhalters kann zwischen den beiden vollschwimmenden Metalllagern in der axialen Richtung der Welle liegen. Die beiden vollschwimmenden Metalllager können einen Metallhauptkörper in einer zylindrischen Form und ein Ölführungsloch haben, das von der Außenumfangsfläche zu der Innenumfangsfläche des Metallhauptkörpers durchdringt und das Schmieröl von der Innenumfangsfläche zu der Außenumfangsfläche führt.
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Eine Öffnung des Öllochs kann an einer Seite der Außenumfangsfläche des Hauptkörpers an einer Position liegen, die sich von einer Position einer Öffnung des Ölpfades an der Seite des Lagerhalters, der an dem Gehäuse vorgesehen ist, in einer Umfangsrichtung der Welle unterscheidet.
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Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Turbolader, der die Lagerstruktur gemäß dem ersten Aspekt aufweist.
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EFFEKTE DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den durch das Schmieröl bewirkten mechanischen Verlust zu reduzieren.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Turboladers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der Lagerstruktur gemäß dem Ausführungsbeispiel.
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3 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der Strömung des Schmieröls in dem Ausführungsbeispiel.
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4 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung einer Strömung des Schmieröls in einem modifizierten Beispiel des Ausführungsbeispiels.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Die Abmessungen, Materialien, konkreten numerischen Werte und dergleichen, die in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt sind, sind lediglich Veranschaulichungen zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung und schränken die vorliegende Erfindung nicht ein, sofern dies nicht anderweitig spezifisch angegeben ist. Es ist hierbei zu beachten, dass in der Beschreibung und in den Zeichnungen den Komponenten, die im Wesentlichen die gleiche Funktion oder den gleichen Aufbau haben, die gleichen Bezugszeichen zugewiesen sind und eine wiederholte Erläuterung unterbleibt, und die bildliche Darstellung der Komponenten, die keine direkte Beziehung zu der vorliegenden Erfindung haben, ist weggelassen worden.
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1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Turboladers C. In der nachfolgenden Beschreibung gilt eine Definition, dass ein in 1 gezeigter Pfeil L die Richtung der nach links gerichteten Seite des Turboladers C zeigt und dass ein Pfeil R die zur rechten Seite des Turboladers C weisende Richtung zeigt. Wie dies in 1 dargestellt ist, hat der Turbolader C einen Turboladerhauptkörper 1. Der Turboladerhauptkörper 1 hat ein Lagergehäuse 2, ein Turbinengehäuse 4, das an der linken Seite des Lagergehäuses 2 mit einem Befestigungsmechanismus 3 gekuppelt ist, und ein Kompressorgehäuse 6, das an der rechten Seite des Lagergehäuses 2 mit einer Befestigungsschraube 5 gekuppelt ist. Diese sind einstückig gestaltet.
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Ein Vorsprung 2a ist für die Außenumfangsfläche nahe dem Turbinengehäuse 4 des Lagergehäuses 2 vorgesehen. Der Vorsprung 2a ragt in der radialen Richtung des Lagergehäuses 2 vor. Des Weiteren ist ein Vorsprung 4a für die Außenumfangsfläche nahe dem Lagergehäuse 2 des Turbinengehäuses 4 vorgesehen. Der Vorsprung 4a ragt in der radialen Richtung des Turbinengehäuses 4 vor. Das Lagergehäuse 2 und das Turbinengehäuse 4 sind aneinander durch eine Bandbefestigung der Vorsprünge 2a und 4a mit dem Befestigungsmechanismus 3 fixiert. Der Befestigungsmechanismus 3 ist aus einem Befestigungsband (wie beispielsweise eine G-Kupplung) aufgebaut, das die Vorsprünge 2a und 4a sandwichartig anordnet.
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Eine Lagerstruktur 7 ist für das Lagergehäuse 2 vorgesehen. Genauer gesagt ist ein Durchgangsloch 2b, das in der nach links und nach rechts weisenden Richtung des Turboladers C (die axiale Richtung einer Welle 8) hindurch dringt, in dem Lagergehäuse 2 ausgebildet, und die Welle 8 ist in dem Durchgangsloch 2b drehbar gestützt. Die Lagerstruktur 7 ist nachstehend detailliert beschrieben.
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Ein Turbinenrad 9 ist an dem linken Endabschnitt (ein Ende, ein erster Endabschnitt) der Welle 8 einstückig fixiert, und das Turbinenrad 9 ist drehbar in dem Turbinengehäuse 4 untergebracht. Des Weiteren ist ein Kompressorrad 10 an dem rechten Endabschnitt (das andere Ende, ein zweiter Endabschnitt) der Welle 8 einstückig fixiert, und das Kompressorrad 10 ist in dem Kompressorgehäuse 6 drehbar untergebracht.
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Eine Einlassöffnung 11 ist in dem Kompressorgehäuse 6 ausgebildet. Die Einlassöffnung 11 ist an der rechten Seite des Turboladers C offen und ist mit einer (nicht gezeigten) Luftreinigungseinrichtung verbunden. Des Weiteren bilden in einem Zustand, bei dem das Lagergehäuse 2 und das Kompressorgehäuse 6 mit der Befestigungsschraube 5 gekuppelt sind, Oberflächen von den beiden Gehäusen 2 und 6, die einander zugewandt sind, einen Diffuserkanal 12, der den Luftdruck verstärkt. Der Diffuserkanal 12 ist in einer ringartigen Form von der Innenseite zu der Außenseite der Welle 8 in der radialen Richtung ausgebildet. Der Diffuserkanal 12 steht mit der Einlassöffnung 11 über das Kompressorrad 10 in dem Inneren in der radialen Richtung in Kommunikation.
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Ein Kompressorspiralkanal (Kompressorschneckenkanal) 13 ist in dem Kompressorgehäuse 6 vorgesehen. Der Kompressorspiralkanal 13 ist in einer ringartigen Form ausgebildet und befindet sich an der Außenseite der Welle 8 (des Kompressorrades 10) in der radialen Richtung des Diffuserkanals 12. Der Kompressorspiralkanal 13 steht in Kommunikation mit der Einlassöffnung (nicht dargestellt) des Verbrennungsmotors. Des Weiteren steht der Kompressorspiralkanal 13 auch in Kommunikation mit dem Diffuserkanal 12. Demgemäß wird, wenn das Kompressorrad 10 sich dreht, die Luft in das Kompressorgehäuse 6 von der Einlassöffnung 11 angesaugt, wird sie bewirkt durch den Vorgang einer Zentrifugalkraft beschleunigt, während die Luft zwischen Flügeln des Kompressorrades 10 strömt, wird ihr Druck in dem Diffuserkanal 12 und dem Kompressorspiralkanal 13 verstärkt, und wird sie zu einer Einlassöffnung des Verbrennungsmotors geführt.
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Eine Auslassöffnung 14 ist in dem Turbinengehäuse 4 ausgebildet. Die Auslassöffnung 14 ist an der linken Seite des Turboladers C offen und ist mit einer (nicht gezeigten) Abgasreinigungsvorrichtung verbunden. Ein Kanal 15 und ein ringartig geformter Turbinenspiralkanal (Turbinenschneckenkanal) 16, der an der Außenseite des Kanals 15 in der radialen Richtung der Welle 8 (Turbinenrad 9) angeordnet ist, sind für das Turbinengehäuse 4 vorgesehen. Der Turbinenspiralkanal 16 steht in Kommunikation mit einer (nicht gezeigten) Gaseinströmöffnung, zu der das von einem (nicht gezeigten) Abgaskrümmer des Verbrennungsmotors abgegebenen Abgas geführt wird. Des Weiteren steht der Turbinenspiralkanal 16 außerdem mit dem Kanal 15 in Kommunikation. Demgemäß wird das Abgas von der Einströmöffnung zu dem Turbinenspiralkanal 16 geleitet und somit zu der Abgabeöffnung 14 über den Kanal 15 und das Turbinenrad 9 geleitet. In dem Zirkulationsprozess dreht das Abgas das Turbinenrad 9. Die Drehkraft des Turbinenrades 9 wird zu dem Kompressorrad 10 über die Welle 8 übertragen, wodurch das Kompressorrad 10 gedreht wird. Der Druck der Luft wird durch die Drehkraft des Kompressorrades 10 verstärkt, und die Luft wird zu der Einlassöffnung des Verbrennungsmotors geleitet.
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2 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der Lagerstruktur 7 und zeigt den in einer gestrichelten Linie dargestellten Abschnitt, der aus 1 entnommen ist. Wie dies in 2 gezeigt ist, hat die Lagerstruktur 7 einen Lagerhalter 18, der in dem Durchgangsloch 2b des Lagergehäuses 2 untergebracht ist. Der Lagerhalter 18 hat einen Hauptkörper 18a in einer hohlen Form (d. h. eine hohle zylindrische Form) und ist an dem Lagergehäuse 2 als ein Ergebnis davon fixiert, dass der Hauptkörper 18a in Presspassung in dem Durchgangsloch 2b sitzt. Des Weiteren ist die Welle durch den Hauptkörper 18a eingeführt.
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Zwei ringartig geformte Vorsprünge 18c, 18c sind an einer Innenumfangsfläche 18b des Hauptkörpers 18a ausgebildet. Zwei ringartig geformte Vorsprünge 18c, 18c sind voneinander in der axialen Richtung der Welle 8 getrennt (beabstandet). Jeder der ringartig geformten Vorsprünge 18c ragt zu der Innenseite des Lagerhalters 18 in der radialen Richtung von der Innenumfangsfläche 18b vor und erstreckt sich in der Umfangsrichtung des Lagerhalters 18 so, dass eine ringartige Form ausgebildet wird. Des Weiteren sind zwei mit einem großen Durchmesser versehene Abschnitte 18d, 18d an der Innenumfangsfläche 18b vorgesehen. Jeder der mit dem großen Durchmesser versehenen Abschnitte 18d ist an der Außenseite der beiden ringartig geformten Vorsprünge 18c, 18c in der axialen Richtung der Welle 8 vorgesehen. Das heißt ein mit einem großen Durchmesser versehener Abschnitt 18d ist an einer Seite des Turbinenrades 9 (eine Endabschnittsseite in dem Hauptkörper 18a) der ringartig geformten Vorsprünge 18c, 18c vorgesehen, und der andere mit dem großen Durchmesser versehene Abschnitt 18d ist an der Seite des Kompressorrades 10 (die andere Endabschnittsseite in dem Hauptkörper 18a) der ringartig geformten Vorsprünge 18c, 18c vorgesehen. Der mit dem großen Durchmesser versehene Abschnitt 18d ist ein Ort der Innenumfangsfläche 18b des Hauptkörpers 18a, und dieser Ort hat einen Innendurchmesser, der größer ist als jener der anderen Orte der Innenumfangsfläche 18b.
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In dem Hauptkörper 18a ist ein Ölloch 18f ausgebildet. Das Ölloch 18f durchdringt den Hauptkörper 18a von einer Außenumfangsfläche 18e zu der Innenumfangsfläche 18b und leitet Schmieröl zu der Innenseite des Hauptkörpers 18a. Als das Ölloch 18f liegt eine Öffnung an der Seite der Innenumfangsfläche 18b des Hauptkörpers 18a zwischen zwei ringartig geformten Vorsprüngen 18c (zwei vollschwimmende Metalllager 19, die nachstehend beschrieben sind).
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Darüber hinaus ist für das Lagergehäuse 2 ein Ölpfad 2c vorgesehen. Der Ölpfad 2c führt Schmieröl von der Außenseite des Lagergehäuses 2 zu dem Durchgangsloch 2b. Der Ölpfad 2c steht in Kommunikation mit dem Ölloch 18f über das Durchgangsloch 2b. Demgemäß wird das Schmieröl zu der Innenseite des Hauptkörpers 18a des Lagerhalters 18 von der Außenseite des Lagergehäuses 2 durch den Ölpfad 2c und das Ölloch 18f geliefert.
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In dem Inneren des Hauptkörpers 18a sind zwei vollschwimmende Metalllager 19, 19 angeordnet. Die beiden vollschwimmenden Metalllager 19, 19 sind voneinander in der axialen Richtung der Welle 8 getrennt (beabstandet). Die beiden vollschwimmenden Metalllager 19, 19 liegen an der Außenseite der ringartig geformten Vorsprünge 18c, 18c des Lagerhalters 18 (d. h. an jeder der Endabschnittsseiten des Hauptkörpers 18a), und sie liegen an der Innenseite der mit dem großen Durchmesser versehenen Abschnitte 18d, 18d des Lagerhalters 18 (d. h. die Mittelseite des Hauptkörpers 18a).
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Das vollschwimmende Metalllager 19 hat einen Metallhauptkörper (einen Lagerhauptkörper) 19a in einer zylindrischen Form. Die Welle 8 ist durch den Metallhauptkörper 19a eingeführt. Das vollschwimmende Metalllager 19 liegt in einem Zwischenraum zwischen der Welle 8 und dem Lagerhalter 18 in der radialen Richtung.
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Ein Ölführungsloch 19d ist in dem Metallhauptkörper 19a ausgebildet. Das Ölführungsloch 19d durchdringt den Metallhauptkörper 19a von einer Außenumfangsfläche 19b zu einer Innenumfangsfläche 19c. Das Ölführungsloch 19d ist beispielsweise in Vielzahl vorgesehen, in der Umfangsrichtung des Metallhauptkörpers 19a beabstandet, und es führt Schmieröl zu der Außenumfangsfläche 19b von der Innenumfangsfläche 19c des Metallhauptkörpers 19a. Das vollschwimmende Metalllager 19 stützt drehbar die Welle 8 durch einen Filmdruck des Schmieröls, das zu der Innenumfangsfläche 19c und der Außenumfangsfläche 19b des Metallhauptkörpers 19a geführt wird. Des Weiteren dreht sich das vollschwimmende Metalllager 19 bei einer Rate, die geringer ist als jene der Welle 8, bewirkt durch eine Strömung des Schmieröls, mit der Drehung der Welle 8 (eine sogenannte Ko-Rotation).
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Das Schmieröl wird zu der Innenseite des Hauptkörpers 18a des Lagerhalters 18 über das Ölloch 18f geführt. Danach wird das Schmieröl zu der Seite der Innenumfangsfläche 19c und der Seite der Außenumfangsfläche 19b des Metallhauptkörpers 19a des vollschwimmenden Metalllagers 19 geliefert. In dieser Hinsicht wird ein Teil des Schmieröls, das zu der Seite der Innenumfangsfläche 19c des Metallhauptkörpers 19a geführt worden ist, auch zu der Seite der Außenumfangsfläche 19b des Metallhauptkörpers 19a über das Ölführungsloch 19d geführt.
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In die beiden mit großem Durchmesser versehenen Abschnitte 18d, 18d in dem Lagerhalter 18 ist jeweils ein Axiallager 20, 21 eingesetzt. Die Axiallager 20, 21 sind Elemente mit einer scheibenartigen Form. An der Mitte des Axiallagers 20 ist ein Axialloch 20a ausgebildet. Das Axialloch 20a durchdringt das Axiallager 20 in der axialen Richtung der Welle 8. An der Mitte des Axiallagers 21 ist ein Axialloch 21a ausgebildet. Das Axialloch 21a durchdringt das Axiallager 21 in der axialen Richtung der Welle 8. Die Welle 8 ist durch diese Axiallöcher 20a, 21a eingeführt. Des Weiteren sind die Axiallager 20, 21 an dem Hauptkörper 18a des Lagerhalters 18 fixiert, indem sie in den mit großem Durchmesser versehenen Abschnitt 18d in Presspassung gesetzt werden. Die Bewegung in der axialen Richtung der beiden vollschwimmenden Metalllager 19 ist durch den ringartig geformten Vorsprung 18c und die Axiallager 20, 21 reguliert.
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Die Kragen (Schultern) 22, 23 sind jeweils an der Außenseite relativ zu den beiden Axiallagern 20, 21 in der axialen Richtung der Welle 8 angeordnet. Anders ausgedrückt liegen die Kragen 22, 23 an beiden Seiten der Axiallager 20, 21, die in der axialen Richtung der Welle 8 paarweise vorgesehen sind. Der Kragen 22 ist ein ringartig geformter Vorsprung, der mit der Welle 8 einstückig ausgebildet ist. Der Außendurchmesser des Kragens 22 ist größer als der Innendurchmesser des Axialloches 20a des Axiallagers 20.
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Der Kragen 23 ist ein ringartig geformtes Element, das als ein der Welle 8 getrennter Körper vorgesehen ist. Der Kragen 23 hat ein Kragenloch 23a, das den Kragen 23 in der axialen Richtung der Welle 8 durchdringt. Durch das Kragenloch 23a ist die Welle 8 eingeführt. Die Welle 8 hat einen Ort, der durch das Axiallager 21 einzuführen ist, und einen Ort, an dem der Kragen 23 eingebaut ist. Der Ort, an dem der Kragen 23 eingebaut ist, hat einen Außendurchmesser, der geringer ist als jener des Ortes, der durch das Axiallager 21 einzuführen ist. Die Differenz der Außendurchmesser der Welle 8 bildet eine Absatzfläche 8a an der Welle 8. Die Absatzfläche 8a erstreckt sich in der radialen Richtung der Welle 8.
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Der Kragen 23 hat eine Randfläche 23b, die an der Seite des Axiallagers 20 ausgebildet ist. Wenn der Kragen 23 an der Welle 8 eingebaut ist, wird die Welle 8 durch das Kragenloch 23a des Kragens 23 zu einer Position eingeführt, an der die Randfläche 23b an der Absatzfläche 8a anliegt. Danach wird der Kragen 23 zwischen der Absatzfläche 8a und dem Kompressorrad 10 sandwichartig angeordnet und an der Welle 8 fixiert.
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Das Axiallager 20 hat eine Axiallagerfläche 20b, die als eine Fläche ausgebildet ist, die dem Kragen 22 zugewandt ist. Des Weiteren hat das Axiallager 21 eine Axiallagerfläche 21b, die als eine Fläche ausgebildet ist, die dem Kragen 23 zugewandt ist. Das heißt die beiden Kragen 22 und 23 sind jeweils an der Außenseite relativ zu den beiden Axiallagerflächen 20b, 21b in der axialen Richtung der Welle 8 angeordnet. Anders ausgedrückt liegen die beiden Kragen 22 und 23 an beiden Seiten der paarweise vorgesehenen Axiallagerflächen 20b, 21b in der axialen Richtung der Welle 8.
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Wenn eine Axiallast, die zu der rechten Seite in 2 gerichtet ist, an der Welle 8 wirkt, wird ein Filmdruck des Schmieröls zwischen dem Kragen 22 und der Axiallagerfläche 20b des Axiallagers 20 erzeugt, und das Axiallager 20 nimmt die Axiallast von dem Kragen 22 über das Schmieröl auf.
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Wenn andererseits eine Axiallast, die zu der linken Seite in 2 gerichtet ist, an der Welle 8 wirkt, wird der Filmdruck des Schmieröls zwischen dem Kragen 23 und der Axiallagerfläche 21b des Axiallagers 21 erzeugt, und das Axiallager 21 nimmt die Axiallast von dem Kragen 23 über das Schmieröl auf.
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Zu diesem Zeitpunkt sind die beiden Axiallager 20, 21 an dem Lagerhalter 18 fixiert und sind in einem nichtdrehenden Zustand, aber die Kragen 22 und 23 sind in einem Drehzustand. Nachstehend ist eine Strömung des Schmieröls in der Lagerstruktur 7 unter Verwendung von 3 erläutert.
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3 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung einer Strömung des Schmieröls in dem Ausführungsbeispiel. Wie dies in 3 gezeigt ist, wird das Schmieröl zu dem Durchgangsloch 2b von dem Ölpfad 2c geliefert und läuft danach durch das Ölloch 18f und strömt zu der Innenseite des Lagerhalters 18. Zu diesem Zeitpunkt liegt eine Öffnung 18g des Öllochs 18f, das an der Seite der Außenumfangsfläche 18e des Hauptkörpers 18a liegt, beispielsweise an der unteren Seite des Hauptkörpers 18a in 3. Andererseits ist eine Öffnung 2d des Ölpfades 2c, der an der Seite des Lagerhalters 18 liegt, einem Ort an der oberen Seite des Hauptkörpers 18a in 3 zugewandt.
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Das heißt die Öffnung 18g des Öllochs 18f liegt an einer Position, die sich von der Position der Öffnung 2d des Ölpfades 2c in der Umfangsrichtung der Welle 8 unterscheidet. Als ein Ergebnis kann selbst dann, wenn eine Fremdsubstanz in dem Schmieröl vermischt ist, die zu dem Durchgangsloch 2b von dem Ölpfad 2c geliefert wird, ein Eindringen der Fremdsubstanz in das Innere des Hauptkörpers 18a des Lagerhalters 18 von dem Ölloch 18f vermieden werden.
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Dann strömt das Schmieröl zu der Innenseite des Hauptkörpers 18a des Lagerhalters 18 von dem Ölloch 18f, läuft durch einen Zwischenraum zwischen der Welle 8 und dem ringartig geformten Vorsprung 18c, und wird zu den beiden vollschwimmenden Metalllagern 19 geführt. Danach läuft ein Teil des Schmieröls nach dem Schmieren der Innenumfangsfläche 19c des vollschwimmenden Metalllagers 19 durch das Ölführungsloch 19d und schmiert auch die Außenumfangsfläche 19b. Des Weiteren schmiert ein Teil des Schmieröls direkt die Außenumfangsfläche 19b, ohne die Innenumfangsfläche 19c zu schmieren.
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Nach dem in dieser Weise erfolgenden Schmieren der beiden vollschwimmenden Metalllager 19 schmiert das Schmieröl die beiden Axiallagerflächen 20b, 21b der Axiallager 20 und 21.
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In einem herkömmlichen Liefermechanismus für Schmieröl hat das zu einem Axiallager gelieferte Schmieröl eine vergleichsweise geringe Temperatur und eine vergleichsweise hohe Viskosität, und daher ist der Einfluss des Viskositätswiderstandes des Schmieröls auf den mechanischen Verlust hoch. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat das Schmieröl eine erhöhte Temperatur, die bewirkt wird, indem das vollschwimmende Lager 19 geschmiert wird, wobei dadurch eine geringe Viskosität aufgezeigt wird. Da das Schmieröl mit einer geringen Viskosität zu den beiden Axiallagern 20 und 21 geliefert wird, wird der durch das Schmieröl bewirkte mechanische Verlust reduziert. Insbesondere ist, da die Temperatur an der Seite des Kompressorrades 10 geringer als jene an der Seite des Turbinenrades 9 ist, ein Effekt zum Verringern eines mechanischen Verlustes mit einem Temperaturanstieg des Schmieröls, der durch das vollschwimmende Metalllager 19 verursacht wird, hoch.
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Des Weiteren sind in dem Ausführungsbeispiel die Axiallager 20 und 21 an dem Lagerhalter 18 unterschiedlich zu einem Aufbau fixiert, bei dem die Axiallager 20 und 21 an dem Lagergehäuse 2 fixiert sind. Als ein Ergebnis kann die Anzahl an Bearbeitungsschritten des Lagergehäuses 2 reduziert werden. Darüber hinaus ist beispielsweise ein Lieferkanal für das Schmieröl vereinfacht und ein Bearbeiten zum Ausbilden des Lieferkanals für das Schmieröl wird leicht. Da die Axiallager 20 und 21 an dem Lagerhalter 18 in Presspassung sitzen und fixiert sind, kann ein Bearbeiten eines Gewindeloches und dergleichen auch im Vergleich zu einer Schraubfixierung reduziert werden.
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4 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung einer Strömung des Schmieröls in einem modifizierten Beispiel des Ausführungsbeispiels. Wie dies in 4 gezeigt ist, ist in einer Lagerstruktur 37 bei dem modifizierten Beispiel ein Ölloch 38f an der Außenseite von jedem der beiden vollschwimmenden Metalllager 19 in einer radialen Richtung ausgebildet. Das Ölloch 38f ist in einer Vielzahl in der Umfangsrichtung der Welle 8 vorgesehen.
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Dann wird das Schmieröl zu dem vollschwimmenden Metalllager 19 über eine Vielzahl an Öllöchern 38f geleitet und schmiert die Seite der Außenumfangsfläche 19b des vollschwimmenden Metalllagers 19, und ein Teil des Schmieröls wird zu der Seite der Innenumfangsfläche 19c über das Ölführungsloch 19d geführt, um dadurch die Innenumfangsfläche 19c zu schmieren. Danach schmiert das Schmieröl die Axiallagerflächen 20b und 21b der Axiallager 20 und 21.
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In dieser Weise schmiert ähnlich wie bei dem vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel auch in dem modifizierten Beispiel das Schmieröl mit einer erhöhten Temperatur, die durch das Schmieren des vollschwimmenden Metalllagers 19 verursacht wird, die Axiallagerflächen 20b und 21b. Demgemäß kann der mechanische Verlust reduziert werden.
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Es ist hierbei zu beachten, dass in dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel in einer Weise, die zu dem in 4 gezeigten modifizierten Beispiel entgegengesetzt ist, das Schmieröl von der Innenumfangsfläche 19c des Metallhauptkörpers 19a zu der Außenumfangsfläche 19b in dem Ölführungsloch 19d des vollschwimmenden Metalllagers 19 strömt. Daher wird die Strömung des in dem Ölführungsloch 19d strömenden Schmieröls durch eine Zentrifugalkraft beschleunigt, und das Schmieröl kann in ausreichender Weise zu der Seite der Außenumfangsfläche 19b geliefert werden, an der das Schmieröl vergleichsweise wahrscheinlich knapp ist.
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Des Weiteren wird, da die Axiallager 20 und 21 die beiden vollschwimmenden Metalllager 19 von der Außenseite in der axialen Richtung der Welle 8 sandwichartig anordnen, der Öldruck in beiden vollschwimmenden Metalllagern 19 erhöht. Als ein Ergebnis kann das Schmieröl zu den beiden vollschwimmenden Metalllagern 19 in einer ausgeglichenen Weise geliefert werden.
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In dem vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel und in seinem modifizierten Beispiel ist der Hauptkörper 18a der Lagerhalters 18 an dem Lagergehäuse 2 fixiert, indem er in das Durchgangsloch 2b des Lagergehäuses 2 in Presspassung gesetzt ist. Jedoch kann beispielsweise eine Bewegung des Hauptkörpers 18a des Lagerhalters 18 in der axialen Richtung der Welle 8 reguliert werden, indem ein Fixieren mit einem Stift etc. ausgeführt wird. Im Hinblick auf ein Verfahren zum Fixieren des Lagerhalters 18 an dem Lagergehäuse 2 kann beispielsweise eine Vielzahl an Fixierverfahren wie ein per Druck erfolgendes Einführen und ein Stift etc. in Kombination angewendet werden. In diesem Fall kann eine Fixierkraft des Lagerhalters 18 an dem Lagergehäuse 2 verbessert (erhöht) werden. Der Hauptkörper 18a des Lagerhalters 18 kann in Presspassung in das Durchgangsloch 2b an jeder von beiden Endseiten in der axialen Richtung der Welle 8 eingepasst werden, oder er kann in das Durchgangsloch 2b an irgendeiner Seite in Presspassung eingepasst werden. Diese Möglichkeiten können beliebig gemäß den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors etc. gewählt werden. Jedoch kann beispielsweise, wenn lediglich entweder die Kompressorseite oder die Turbinenseite in Presspassung angeordnet sind, indem die Kontaktfläche zwischen dem Lagerhalter 18 und dem Lagergehäuse 2 reduziert wird, ein Ausbreiten einer Schwingung, die die Drehung der Welle 8 begleitet, an dem Lagergehäuse 2 unterdrückt werden. Des Weiteren kann beispielsweise dann, wenn lediglich die Kompressorseite in Presspassung angeordnet ist, das Ausbreiten von zu viel Wärme von der Turbinenseite zu dem vollschwimmenden Metalllager 19 über den Lagerhalter 18 unterdrückt werden.
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Des Weiteren liegt in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Öffnung 18g des Öllochs 18f an einer Position, die sich von derjenigen der Öffnung 2d des Ölpfades 2c in der Umfangsrichtung der Welle 8 unterscheidet. Jedoch kann beispielsweise die Öffnung 18g des Öllochs 18f an einer Position angeordnet sein, die der Öffnung 2d des Ölpfades 2c zugewandt ist.
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Darüber hinaus sind in dem Ausführungsbeispiel und in seinem modifizierten Beispiel die Axiallager 20 und 21 als Körper ausgebildet, die von dem Lagerhalter 18 getrennt sind, und sie sind an dem Lagerhalter 18 fixiert. Jedoch kann eines oder können beide der Axiallager 20 und 21 mit dem Lagerhalter 18 einstückig ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein Aufbau, bei dem ein Teil des Lagerhalters 18 dazu gebracht wird, dass er als die Axiallagerflächen 20b, 21b fungiert, ausreichend sein, beispielsweise in einer derartigen Weise, dass eine Endfläche des Lagerhalters 18 eine Axiallast über die Kragen 22 und 23 aufnimmt. Darüber hinaus kann in diesem Fall beispielsweise ein Regulierelement wie beispielsweise ein Haltering separat vorgesehen werden, um eine Bewegung an der Außenseite der beiden vollschwimmenden Metalllager 19 zu regulieren.
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Vorstehend sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei die vorliegende Erfindung jedoch keineswegs auf die Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Es ist offensichtlich, dass für Fachleute verschiedene Abwandlungsbeispiele oder Korrekturbeispiele in der in den Ansprüchen beschriebenen Kategorie denkbar sind, und es sollte verständlich sein, dass diese natürlich in den technischen Umfang der vorliegenden Erfindung fallen.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Die vorliegende Erfindung kann für Lagerstrukturen, bei denen eine Welle durch ein vollschwimmendes Metall gestützt ist, und für Turbolader genutzt werden.
