DE112018004553T5

DE112018004553T5 - Abdichtaufbau für einen Turbolader

Info

Publication number: DE112018004553T5
Application number: DE112018004553.6T
Authority: DE
Inventors: Katsunori Hayashi; Satoshi Shimoda; Yuuji Kobayashi; Takafumi Ueda
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2017-10-16
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2020-05-28
Also published as: US20200232337A1; CN111183279A; JPWO2019077962A1; WO2019077962A1

Abstract

Ein Abdichtaufbau (S) für einen Turbolader hat: einen Dichtring (110); eine Dichtnut (100), in der der Dichtring (110) angeordnet ist; und einen behandelten Abschnitt (104), der an zumindest einem Abschnitt von entweder dem Dichtring (110) und/oder der Dichtnut (100) ausgebildet ist und einer Oberflächenbehandlung für eine Antioxidation ausgesetzt worden ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Abdichtaufbau für einen Turbolader, bei dem ein Dichtungsring (Dichtring) in einer Dichtungsnut (Dichtnut) angeordnet ist. Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 16. Oktober 2017 angemeldeten japanischen Patentanmeldung JP 2017 - 199988 , auf deren Inhalt hierbei Bezug genommen wird.
Hintergrund des Standes der Technik
Bislang war ein Turbolader mit variablem Fassungsvermögen weitgehend bekannt. In diesem Turbolader sind beispielsweise, wie in Patentdokument 1 offenbart ist, eine Vielzahl an Düsenflügeln in einem Strömungskanal für Abgas angeordnet. Ein Winkel jedes Düsenflügels ändert sich in dem Strömungskanal, um eine Strömungskanalbreite (eine sogenannte „Düsenhalsbreite“) zu ändern. In einer derartigen Weise wird eine Strömungsrate des Abgases gesteuert, das durch den Strömungskanal strömt. Darüber hinaus ist in Patentdokument 1 ein Beispiel eines Aufbaus offenbart, bei dem die Düsenflügel zwischen einer ersten Düsenplatte und einer zweiten Düsenplatte angeordnet sind, die separat von einem Turbinengehäuse vorgesehen sind. Ein Dichtring ist zwischen der ersten Düsenplatte und dem Turbinengehäuse und zwischen der zweiten Düsenplatte und dem Turbinengehäuse angeordnet.
Auflistung des Standes der Technik
Patentdokumente
Patentdokument 1: JP 2009 - 180111 A
Zusammenfassung
Technisches Problem
Beispielsweise wird, wie dies in Patentdokument 1 beschrieben ist, der an dem Turbolader vorgesehene Dichtring zu der radial inneren Seite oder der radial äußeren Seite mit Druck beaufschlagt (gedrückt). Wenn ein Element, das mit dem Dichtring in der Radialrichtung in Kontakt steht, thermisch sich ausdehnt, folgt der Dichtring der thermischen Ausdehnung, um sich zu verformen. Wenn jedoch die Dichtnut, in der der Dichtring angeordnet ist, durch Oxidation ausgedehnt (erweitert) ist, wird die Verformung des Dichterings in der Radialrichtung behindert. Als ein Ergebnis wird die Abdichtungsfähigkeit (dasAbdichtungvermögen) verschlechtert.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Abdichtaufbau für einen Turbolader zu schaffen, der dazu in der Lage ist, eine Verschlechterung des Abdichtungvermögens eines Dichtrings zu vermeiden.
Lösung des Problems
Um das vorstehend erwähnte Problem zu lösen, ist gemäß einem Modus der vorliegenden Erfindung ein Abdichtaufbau für einen Turbolader geschaffen worden, der folgendes aufweist: einen Dichtring; eine Dichtnut, in der der Dichtring angeordnet ist; und einen behandelten Abschnitt, der zumindest in einem Abschnitt von entweder dem Dichtring und/oder der Dichtnut ausgebildet ist, und der eine Oberflächenbehandlung für eine Antioxidation ausgesetzt worden ist.
Der Abdichtaufbau für einen Turbolader kann des weiteren folgendes aufweisen: ein Gehäuse, in dem ein Turbinenlaufrad untergebracht ist, und das einen Turbinenspiralströmungskanal hat; einen Düsenflügel, der einen Flügelkörper hat und der zwischen dem Turbinenlaufrad und dem Turbinenspiralströmungskanal angeordnet ist; ein Paar an Plattenelementen, die so vorgesehen sind, dass sie einander in einer Drehachsenrichtung des Turbinenlaufrades gegenüberstehen, wobei der Flügelkörper zwischen ihnen angeordnet ist; einen Gegenüberlageabschnitt, der zu dem Plattenelement in einer radialen Richtung gegenübersteht; und die Dichtnuten, die in dem Gegenüberlageabschnitt und an einem Abschnitt des Plattenelementes, der zu dem Gegenüberlageabschnitt gegenübersteht, ausgebildet sind.
Das Gehäuse kann einen ringartigen Vorsprungsabschnitt haben, der zwischen einem der Plattenelemente und dem Turbinenlaufrad vorragt und den Gegenüberlageabschnitt hat, der an seiner Innenumfangsfläche ausgebildet ist.
Der behandelte Abschnitt kann ein Antioxidationsfilm sein, der durch die Oberflächenbehandlung ausgebildet worden ist und ein festes Schmiermittel (Festkörper) aufweist.
Der behandelte Abschnitt kann an einer inneren Wandfläche der Dichtnut ausgebildet sein, und er kann ein Teil oder Abschnitt sein, das/der durch die Oberflächenbehandlung zu einer Oberflächenstruktur abgewandelt worden ist, deren Oxidationswiderstand verbessert ist.
Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Verschlechterung des Abdichtungsvermögens des Dichtrings vermieden werden.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Schnittansicht zur Veranschaulichung eines Turboladers mit variablem Fassungsvermögen.
2 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht zur Veranschaulichung eines Düsenantriebsmechanismus.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht zu Veranschaulichung des Düsenantriebsmechanismus nach dem Zusammenbau.
4 zeigt eine Ausschnittansicht zur Erläuterung des Abschnittes, der von gestrichelten Linien in 1 umgeben ist.
5 zeigt eine erläuternde Ansicht eines ersten Abwandlungsbeispiels.
6 zeigt eine erläuternde Ansicht eines zweiten Abwandlungsbeispiels.
7A zeigt eine Ansicht von außen eines Turbinengehäuses eines Turboladers in einem dritten Abwandlungsbeispiel unter Betrachtung von der Seite einer Abgasöffnung.
7B zeigt eine Ansicht von außen des Turbinengehäuses unter Betrachtung von einer Seite.
8 zeigt eine Schnittansicht eines Lagerabschnittes und eines Teils um den Lagerabschnitt herum entlang einer Ebene, die eine axiale Miete einer Drehwelle umfasst.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachstehend ist unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben. Die Maße, Materialien und andere spezifische numerische Werte, die im Ausführungsbeispiel dargestellt sind, bilden lediglich Beispiele, die das Verständnis der Erfindung erleichtern sollen, und beschränken die vorliegende Erfindung nicht, sofern dies nicht ausdrücklich angegeben ist. Solche Elemente, die im wesentlichen die gleichen Funktionen und Konfigurationen hier und in den Zeichnungen haben, sind anhand gleicher Bezugszeichen bezeichnet, um eine wiederholte Beschreibung von ihnen zu vermeiden. Die Veranschaulichung von Elementen, die nicht in direkter Beziehung mit der vorliegenden Erfindung stehen, ist weggelassen worden.
1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Turboladers C mit variabler Verdrängung oder variablem Fassungsvermögen (nachstehend Turbolader). In der nachfolgenden Beschreibung entspricht die Richtung, die in 1 anhand des Pfeils L gezeigt ist, einer linken Seite des Turboladers C mit variabler Verdrängung, und die Richtung, die in 1 anhand des Pfeils R gezeigt ist, entspricht einer rechten Seite des Turboladers C mit variabler Verdrängung. Wie dies in 1 gezeigt ist, hat der Turbolader C mit variabler Verdrängung einen Turboladerhauptkörper 1. Der Turboladerhauptkörper 1 hat ein Lagergehäuse 2. Ein Turbinengehäuse 4 ist mit der linken Seite des Lagergehäuses 2 durch eine Befestigungsschraube 3 gekoppelt. Ein Kompressorgehäuse 6 ist mit der rechten Seite des Lagergehäuses 2 durch eine Befestigungsschraube 5 gekoppelt.
Das Lagergehäuse 2 hat ein Lagerloch 2a. Das Lagerloch 2a tritt in der nach rechts und nach links weisenden Richtung des Turboladers C mit variablem Fassungsvermögen. Das Lagerloch 2a nimmt ein Radiallager 7 auf (in diesem Ausführungsbeispiel ein halb aufschwimmendes Lager, das in 1 als ein Beispiel gezeigt ist). Eine Welle 8 ist durch das Radiallager 7 so axial gestützt, dass sie drehbar ist. Ein Turbinenlaufrad 9 ist an einem linken Endabschnitt der Welle 8 montiert. Das Turbinenlaufrad 9 ist in dem Turbinengehäuse 4 so aufgenommen, dass es drehbar ist. Desweiteren ist ein Kompressorlaufrad 10 an einem rechten Endabschnitt der Welle 8 montiert. Das Kompressorlaufrad 10 ist in dem Kompressorgehäuse 6 so aufgenommen, dass es drehbar ist.
Das Kompressorgehäuse 6 hat einen Sauganschluss (Saugöffnung) 11. Der Sauganschluss 11 ist an der rechten Seite des Turboladers C mit variablem Fassungsvermögen offen. Der Sauganschluss 11 ist mit einer (nicht gezeigten) Luftreinigungseinrichtung verbunden. In einem Zustand, bei dem das Lagergehäuse 2 und das Kompressorgehäuse 6 miteinander durch die Befestigungsschraube 5 gekoppelt sind, ist ein Diffuserströmungskanal 12 aus gegenüberliegenden Flächen des Lagergehäuses 2 und des Kompressorgehäuses 6 ausgebildet. In dem Diffuserströmungskanal 12 wird der Druck der Luft erhöht. Der Diffuserströmungskanal 12 hat eine ringartige Form, die sich von einer radial inneren Seite zu einer Außenseite der Welle 8 erstreckt. Der Diffuserströmungskanal 12 steht mit dem Sauganschluss 11 an der vorstehend erwähnten radial inneren Seite in Kommunikation.
Das Kompressorgehäuse 6 hat einen Kompressorspiralströmungskanal 13. Der Kompressorspiralströmungskanal 13 hat eine ringartige Form. Der Kompressorspiralströmungskanal 13 ist beispielsweise an der radial äußeren Seite der Welle 8 in Bezug auf den Diffuserströmungskanal 12 positioniert. Der Kompressorspiralströmungskanal 13 steht mit einem Sauganschluss (Saugöffnung) eines Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) in Kommunikation. Der Kompressorspiralströmungskanal 13 steht außerdem mit dem Diffuserströmungskanal 12 in Kommunikation. Somit wird, wenn das Kompressorlaufrad 10 sich dreht, Luft in das Kompressorgehäuse 6 durch den Sauganschluss 11 angesaugt. Die angesaugte Luft wird mit Druck beaufschlagt und ihre Geschwindigkeit wird im Verlauf des Strömens durch die Blätter (Flügel) des Kompressorlaufrades 10 erhöht. Die Luft, die mit Druck beaufschlagt worden ist und deren Geschwindigkeit erhöht worden ist, erfährt eine Druckerhöhung (Druckwiederherstellung) in dem Diffuserströmungskanal 12 und dem Kompressorspiralströmungskanal 13. Die Luft, deren Druck erhöht worden ist, wird zu dem Sauganschluss des Verbrennungsmotors eingeleitet.
Darüber hinaus ist in einem Zustand, bei dem das Lagergehäuse 2 und das Turbinengehäuse 4 miteinander durch die Befestigungsschraube 3 gekoppelt sind, ein Zwischenraum 14 zwischen den gegenüber liegenden Flächen des Lagergehäuses 2 und des Turbinengehäuses 4 definiert. Der Zwischenraum 14 ist ein Abschnitt, der einen Strömungskanal „x“ definiert, in dem Flügelkörper (Blattkörper) 24b von Düsenflügeln 24, die nachstehend beschrieben sind, angeordnet sind und das Abgas strömt. Der Zwischenraum 14 ist in einer ringartigen Form so definiert, dass er sich von der radial inneren Seite zu der Außenseite der Welle 8 (Turbinenlaufrad 9) erstreckt.
Darüber hinaus hat das Turbinengehäuse 4 einen Abgasanschluss (Abgasöffnung) 16. Der Abgasanschluss 16 steht mit einem Turbinenspiralströmungskanal 15 durch Zwischenwirkung des Turbinenlaufrades 9 in Kommunikation. Der Abgasanschluss 16 ist zu einer Vorderseite des Turbinenlaufrades 9 gewandt. Der Abgasanschluss 16 ist mit einer (nicht gezeigten) Abgasreinigungsvorrichtung verbunden.
Der Turbinenspiralströmungkanal 15 steht mit einem (nicht gezeigten) Gaseinströmanschluss (Gaseinströmöffnung) in Kommunikation, zu dem das von dem Verbrennungsmotor abgegebene Abgas eingeleitet wird. Der Turbinenspiralströmungskanal 15 steht mit dem vorstehend beschriebenen Strömungskanal „x“ in Kommunikation. Der Strömungskanal „x“ ist mit dem Turbinenspiralströmungskanal 15 und einem Raum „s“ verbunden, in dem das Turbinenlaufrad 9 angeordnet ist. Das Abgas, das von dem Gaseinströmanschluss zu den Turbinenspiralströmungskanal 15 eingeleitet worden ist, wird zu dem Abgasanschluss 16 durch den Strömungskanal „x“ und das Turbinenlaufrad 9 (Raum „s“) eingeleitet. D. h. der Strömungskanal „x“ ist ein Strömungskanal, der sich von dem Turbinenspiralströmungskanal 15 zu dem Turbinenlaufrad 9 erstreckt. Das Abgas bewirkt, dass sich das Turbinenlaufrad 9 im Laufe der Strömung dreht. Dann wird eine Drehkraft des vorstehend erwähnten Turbinenlaufrades 9 zu dem Kompressorlaufrad 10 durch die Welle 8 übertragen. Die Drehkraft des Kompressorlaufrades 10 bewirkt, dass der Druck der Luft erhöht wird und diese zu dem Sauganschluss des Verbrennungsmotors eingeleitet wird.
Zu diesem Zeitpunkt ändern sich die Drehbeträge (Drehgrößen) des Turbinenlaufrades 9 und des Kompressorlaufrades 10, wenn sich eine Strömungsrate des zu dem Turbinengehäuse 4 eingeleiteten Abgases ändert. In Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors kann es in einigen Fällen sein, dass die Luft, deren Druck auf einen erwünschten Druck erhöht worden ist, nicht zufriedenstellend zu dem Sauganschluss des Verbrennungsmotors eingeleitet wird. Demgemäß ist ein Düsenantriebsmechanismus 20 an dem Turbolader C mit variablem Fassungsvermögen vorgesehen.
Der Düsenantriebsmechanismus 20 ist so aufgebaut, dass er eine Strömungskanalbreite (nachstehend auch als Düsenhalsbreite beschrieben) des Strömungskanals „x“ des Turbinengehäuses 4 ändert. Der Düsenantriebsmechanismus 20 ist so aufgebaut, dass er eine Strömungsgeschwindigkeit des zu dem Turbinenlaufrad 9 eingeleiteten Abgases gemäß einer Strömungsrate des Abgases ändert. Genauer gesagt reduziert, wenn eine Drehzahl des Verbrennungsmotors gering ist und eine Strömungsrate des Abgases gering ist, der Düsenantriebsmechanismus 20 einen Düsenöffnungsgrad des Strömungskanals „x“, um die Strömungsgeschwindigkeit des zu dem Turbinenlaufrad 9 eingeleiteten Abgases zu erhöhen. In einer derartigen Weise ist der Düsenantriebsmechanismus 20 dazu in der Lage, zu bewirken, dass das Turbinenlaufrad 9 sich sogar bei einer geringen Strömungsrate dreht. Ein Aufbau des Düsenantriebsmechanismus 20 ist nachstehend beschrieben.
2 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht zur Veranschaulichung des Düsenantriebsmechanismus 20. Wie dies in 2 gezeigt ist, hat der Düsenantriebsmechanismus 20 eine Platte 21 (Plattenelement). Die Platte 21 hat ein Plattenaxialloch 21a. Das Plattenaxialloch 21a tritt durch die Platte 21 in einer axialen Richtung der Welle 8 (Richtung der Drehachse des Turbinenlaufrades 9, nachstehend einfach als „axiale Richtung“ bezeichnet). Die Platte 21 hat beispielsweise eine flache Plattenform mit einer kreisartigen Form im Querschnitt senkrecht zu der axialen Richtung. Die Platte 21 hat an ihrer Außenumfangsflächenseite Plattenstiftlöcher 21b. Die Plattenstiftlöcher 21b treten durch die Platte 21 in der axialen Richtung.
Eine Vielzahl an (in diesem Fall sind es drei) Stiftlöchern 21b sind beabstandet voneinander in einer Umfangsrichtung der Platte 21 ausgebildet. Die einen Enden von Stiften 22 sind jeweils durch die Plattenstiftlöcher 21b eingeführt.
Ein Düsenring 23 (Plattenelement) ist an der Seite des Kompressorlaufrades 10 in Bezug auf die Platte 21 (rechte Seite von 1) angeordnet. Die Platte 21 ist an einer Seite angeordnet, die zu dem Kompressorlaufrad 10 und dem Radiallager 7 in Bezug auf den Düsenring 23 gegenüber liegt (Seite des Abgasanschlusses 16). Der Düsenring 23 hat einen Hauptkörperabschnitt 23b mit einer ringartigen Form. Der Hauptkörperabschnitt 23b hat ein Einführloch 23a. Das Einführloch 23a tritt durch den Hauptkörperabschnitt 23b in der axialen Richtung. Ein Flanschabschnitt 23c mit einer ringartigen Form ist an der Seite der Platte 21 des Hauptkörperabschnittes 23b ausgebildet. Der Flanschabschnitt 23c ragt von der Hauptkörperabschnitt 23b zu der radial äußeren Seite vor. Der Flanschabschnitt 23c hat die Ringsstiftlöcher 23d, die an Abschnitten ausgebildet sind, die zu den Plattenstiftlöchern 21b der Platte 21 gegenüberstehen. Die Ringsstiftlöcher 23d treten durch den Flanschabschnitt 23c in der axialen Richtung. Die Stifte 22 sind durch die Ringsstiftlöcher 23b eingeführt.
Die Stifte 22 haben jeweils einen ersten ringartigen Vorsprung 22a. Der erste ringartige Vorsprung 22a ragt in der Radialrichtung vor. Ein Außendurchmesser des ersten ringartigen Vorsprung 22a ist größer als ein Innendurchmesser des Plattenstiftlochs 21b. Wenn der Stift 22 durch das Plattenstiftloch 21b eingeführt ist, wird der erste ringartige Vorsprung 22a in Anlage an einer gegenüberliegenden Fläche der Platte 21 in Bezug auf den Düsenring 23 gebracht. In einer derartigen Weise wird eine eingeführte Position des Stiftes 22 in Bezug auf das Plattenstiftloch 21b bestimmt.
In ähnlicher Weise haben die Stifte 22 jeweils einen zweiten ringartige Vorsprung 22b. Der zweite ringartige Vorsprung 22b ragt in der Radialrichtung vor. Der zweite ringartige Vorsprung 22b ist an einer anderen Endseite in Bezug auf den ersten ringartige Vorsprung 22a angehoben. Ein Außendurchmesser des zweiten ringartigen Vorsprungs 22b ist größer als ein Innendurchmesser des Ringstiftlochs 23d. Daher wird, wenn der Stift 22 durch das Ringstiftloch 23d eingeführt wird, der zweite ringartige Vorsprung 22b in Anlage an der gegenüberliegenden Fläche des Düsenrings 23 in Bezug auf die Platte 21 gebracht. In einer derartigen Weise wird eine eingeführte Position des Stiftes 22 in Bezug auf das Ringsstiftloch 23d bestimmt.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird ein Gegenüberlageabstand zwischen der Platte 21 und dem Düsenring 23 durch die Stifte 22 bestimmt. Der vorstehend beschriebene Strömungskanal „x“ ist durch den Zwischenraum zwischen der Platte 21 und dem Düsenring 23 definiert, die einander gegenüberstehen. Eine Länge des Strömungskanals „x“ in der axialen Richtung wird durch die Stifte 22 bestimmt. Die Platte 21 und der Düsenring 23 stehen einander in der axialen Richtung gegenüber, wobei die Flügelkörper (Blattkörper) 24b der Düsenflügel 24 zwischen ihnen angeordnet sind.
Darüber hinaus hat der Hauptkörperabschnitt 23b Wellenabschnittlöcher 23e. Die Wellenabschnittlöcher 23e treten durch den Hauptkörperabschnitt 23b in der axialen Richtung. Eine Vielzahl an (in diesem Fall sind es elf) Wellenabschnittlöchern 23e sind beabstandet voneinander in der Umfangsrichtung des Hauptkörperabschnittes 23b ausgebildet.
Ähnlich wie bei den Wellenabschnittlöchern 23e sind eine Vielzahl an (in diesem Fall sind es elf) Düsenflügeln 24 beabstandet voneinander in Umfangsrichtung des Hauptkörperabschnittes 23b vorgesehen (Drehrichtung des Turbinenlaufrades 9). Die Flügelkörper (Blattkörper) 24b sind in dem Zwischenraum zwischen der Platte 21 und dem Düsenring 23 (d. h. dem Strömungskanal „x“) angeordnet. Wellenabschnitte 24a, die von den Flügelkörpern 24b zu der Seite des Düsenrings 23 vorragen, sind durch die Wellenabschnittlöcher 23b eingeführt und in ihnen axial gestützt (in einem einseitig eingespannten Zustand). Die Düsenflügel 24 sind an dem Düsenring 23 gestützt. Hierbei ist der Fall beschrieben, bei dem die Wellenabschnitte 24a durch den Düsenring 23 axial gestützt sind. Jedoch können die Wellenabschnitt 24a sich auch zu der Seite der Platte 21 erstrecken, und die Platte 21 kann Löcher für ein axiales Stützen der Wellenabschnitte 24a haben.
Ein Stützring 25 ist ein ringartiges Element. Der Stützring 25 hat ein axiales Stützloch 25a. Der Hauptkörperabschnitt 23b des Düsenrings 23 ist durch das axiale Stützloch 25a eingeführt. Vorsprungsabschnitte 25b, die zu der radial inneren Seite vorragen, sind an einer Innenumfangsfläche des axialen Stützlochs 25a ausgebildet. In Vielzahl vorgesehene (in diesem Fall sind es drei) Vorsprungabschnitte 25b sind so ausgebildet, dass sie mit den Ringsstiftlöchern 23d übereinstimmen. Die Vorsprungsabschnitte 25b haben jeweils ein Stützstiftloch 25c. Die Stützstiftlöcher 25c sind an Positionen ausgebildet, die den Ringsstiftlöchern 23d gegenüberstehen. Die Stützstiftlöcher 25c treten jeweils in der axialen Richtung durch die Vorsprungsabschnitte 25b.
Eine Antriebsringstütze 26 ist ein ringartiges Element. Die Antriebsringstütze 26 ist an einer Seite angeordnet, die zu dem Flanschabschnitt 23c des Düsenrings 23 in Bezug auf den Stützring 25 entgegengesetzt ist (an einer Seite, die zu der Platte 21 in Bezug auf die Düsenflügel 24 entgegengesetzt ist). Ähnlich wie bei dem Stützring 25 hat die Antriebsringstütze 26 ein Antriebsstützaxialloch 26a. Der Hauptkörperabschnitt 23b des Düsenrings 23 ist durch das Antriebsstützaxialloch 26a von der linken Seite in 2 (von der Seite der Platte 21) eingeführt. Darüber hinaus hat die Antriebsringstütze 26 Antriebsstützstiftlöcher 26b. Die Antriebsstützstiftlöcher 26b sind an Positionen ausgebildet, die den Stützstiftlöchern 25c gegenüberstehen. Die Antriebsstützstiftlöcher 26b treten durch die Antriebsringstütze 26 in der axialen Richtung.
Arretierabschnitte 26c sind an einem Außenumfang der Antriebsringstütze 26 ausgebildet. Die Arretierabschnitte 26c ragen in der axialen Richtung zu der rechten Seite in 2 vor (zu der Seite, die von dem Stützring 25 wegweist). Ein gebogener Abschnitt 26d ist an einem distalen Ende von jedem der Arretierabschnitte 26c ausgebildet. Die gebogenen Abschnitte 26d sind zu der radial äußeren Seite der Antriebsringstütze 26 hin gebogen. Darüber hinaus sind Stützvorsprungsabschnitte 26e an einem Außenumfang der Antriebsringstütze 26 ausgebildet. Die Stützvorsprungsabschnitte 26e ragen zu der radial äußeren Seite vor. Die Stützvorsprungsabschnitte 26e sind an Positionen, die sich von den Positionen der Arretierabschnitte 26c unterscheiden, in der Umfangsrichtung angeordnet.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung des Düsenantriebsmechanismus 20 nach dem Zusammenbau. Wie dies in 2 oder 3 gezeigt ist, sind die Stifte 22 durch die Plattenstiftlöcher 21b, die Ringstiftlöcher 23d, die Stützstiftlöcher 25c und die Antriebsstützstiftlöcher 26b eingeführt, und beide Enden von jedem Stift sind verstemmt. In einer derartigen Weise sind, wie dies in 3 gezeigt ist, die Platte 21, der Düsenring 23, der Stützring 25 und die Antriebsringstütze 26 miteinander zusammengebaut.
Ein Antriebsring 27 ist ein ringartiges Element. Der Antriebsring 27 hat ein Antriebsaxialloch 27a. Das Antriebsaxialloch 27a tritt durch den Antriebsring 27 in der axialen Richtung. Ein Innendurchmesser des Antriebsaxialloches 27a ist größer als die Arretierabschnitte 26c der Antriebsringstütze 26. In einem zusammengebauten Zustand des Düsenantriebsmechanismus 20 sind die Arretierabschnitte 26c der Antriebsringstütze 26 an einer Innenseite des Antriebsaxialloches 27a angeordnet. Zu diesem Zeitpunkt sind die gebogenen Abschnitte 26d an der rechten Seite in 2 in Bezug auf den Antriebsring 27 angeordnet. Der Antriebsring 27 ist zwischen den gebogenen Abschnitten 26d und den Stützvorsprungsabschnitten 26e sandwichartig angeordnet. Der Antriebsring 27 ist an den Arretierabschnitten 26c von der radial inneren Seite gestützt.
Distale Endabschnitte 24c der Wellenabschnitte 24a der Düsenflügel 24 ragen von den Wellenabschnittlöchern 23e des Düsenrings 23 jeweils vor. Die distalen Endabschnitte 24c der Wellenabschnitte 24a sitzen jeweils an den Plattenlöchern 28a der Verbindungsplatten 28, die nachstehend beschrieben sind.
Die Anzahl an Verbindungsplatten 28 ist die gleiche wie die Anzahl der Düsenflügel 24. Die Vielzahl an Verbindungsplatten 28 umfasst jeweils einen Hauptkörper 28b. Der Hauptkörper 28b hat das Plattenloch 28a (sh. 2). Der distale Endabschnitt 24c des Wellenabschnittes 24a ist durch das Plattenloch 28a eingeführt. Der Düsenring 23 ist zwischen den Flügelkörpern (Blattkörper) 24b der Düsenflügel 24 und den Hauptkörpern 28b der Verbindungsplatten 28 angeordnet.
Der Hauptkörper 28b der Verbindungsplatte 28 ist in dem Antriebsaxialloch 27a des Antriebsrings 27 angeordnet. Die Verbindungsplatte 28 hat einen Verbindungsvorsprung 28c. Der Verbindungsvorsprung 28c ragt von dem Hauptkörper 28b radial nach außen zu einer Innenumfangsfläche des Antriebsaxialloches 27a vor.
Einpassnuten 27b sind an einem Innenumfang des Antriebsaxialloches 27a des Antriebsrings 27 ausgebildet. Die Einpassnuten 27b sind zu der radial äußeren Seite hin vertieft. Die Einpassnuten 27b sind voneinander in der Umfangsrichtung des Antriebsaxialloches 27a beabstandet, und die Anzahl der Einpassnuten 27b ist die gleiche wie die Anzahl der Düsenflügel 24. Die Verbindungsvorsprünge 28c sitzen jeweils in den Einpassnuten 27b. Der distale Endabschnitt 24c des Wellenabschnittes 24a, der durch das Plattenloch 28a des Hauptkörpers 28b eingeführt ist, ist an der Verbindungsplatte 28 verstemmt. Die Verbindungsplatte 28 und der Wellenabschnitt 24a drehen sich einstückig.
Der Antriebsring 27 hat eine Antriebsnut 27c an einer Position an einem Innenumfang des Antriebsaxialloches 27a. Die Antriebsnut 27c hat ungefähr die gleiche Form wie die Einpassnut 27b. Die Antriebsnut 27c unterscheidet sich im Hinblick auf die Position in der Umfangsrichtung von der Einpassnut 27b. Eine (nicht gezeigte) Antriebsverbindung sitzt an der Antriebsnut 27c. Die Antriebsverbindung hat ungefähr die gleiche Form wie die Verbindungsplatte 28. Eine Bewegungskraft eines (nicht gezeigten) Aktuators wird zu dem Antriebsring 27 durch die Antriebsverbindung übertragen. Als ein Ergebnis dreht sich (gleitet) der Antriebsring 27, während er durch die Arretierabschnitte 26c der Antriebsringstütze 26 gestützt ist.
Wenn sich der Antriebsring 27 dreht, werden die an den Einpassnuten 27b eingesetzten Verbindungsvorsprünge 28c durch den Antriebsring 27 in einer Drehrichtung gedrückt. Die Verbindungsplatte 28 dreht sich (schwenkt) um eine axiale Mitte des Wellenabschnittes 24a. Als ein Ergebnis drehen sich die Wellenabschnitte 24a, die an den Verbindungsplatten 28 montiert sind. Die Flügelkörper 24b der Vielzahl an Düsenflügeln 24 drehen sich synchron zusammen mit den Wellenabschnitten 24a. In einer derartigen Weise ändert sich eine Strömungskanalbreite der Flügelkörper 24b, die benachbart zueinander in dem Strömungskanal „x“ sind (die sogenannte Düsenhalsbreite ändert sich). Das heißt, die Öffnungsgrade der Düsenflügel 24 ändern sich. Eine Strömungskanalfläche des Strömungskanals „x“, der durch die benachbarten Flügelkörper 24b, die Platte 21 und den Düsenring 23 definiert ist, ändert sich.
4 zeigt eine Ausschnittansicht des Abschnittes, der in 1 anhand gestrichelter Linien umgeben ist. Wie dies in 4 gezeigt ist, hat der Turbolader C mit variablem Fassungsvermögen einen Dichtungsaufbau (Dichtungsstruktur) S. Der Dichtungsaufbau S umfasst das Turbinengehäuse 4, die Platte 21 und Dichtringe 110.
Das Plattenaxialloch 21a der Platte 21 hat einen Plattenvorsprungsabschnitt 21c. Der Plattenvorsprungsabschnitt 21c ragt von einer Innenumfangsfläche des Plattenaxialloches 21a zu der radial inneren Seite vor. Eine Fläche der Platte 21 an der Seite des Düsenflügels 24 fluchtet mit dem Plattenvorsprungsabschnitt 21c. Eine Seitenfläche des Plattenvorsprungsabschnittes 21c kann senkrecht zu der axialen Richtung sein oder kann in Bezug auf die axiale Richtung geneigt sein.
Das Plattenaxialloch 21a hat einen abgeschrägten Abschnitt 21e. Der abgeschrägte Abschnitt 21e befindet sich an einem Endabschnitt des Plattenaxialloches 21a an einer Seite, die zu den Flügelkörpern 24b entgegengesetzt ist (linke Seite in 4, eine Seite, die zu dem Plattenvorsprungabschnitt 21c gegenübersteht). Der abgeschrägte Abschnitt 21e ist zu der radial inneren Seite unter Annäherung zu den Flügelkörpern 24b geneigt. Hierbei ist der Fall beschrieben, bei dem das Plattenaxialloch 21a den abgeschrägten Abschnitt 21e hat. Jedoch ist der abgeschrägte Abschnitt 21e kein unbedingt erforderlicher Aufbau. Darüber hinaus kann eine Form des abgeschrägten Abschnittes 21e in einem Querschnitt entlang einer Ebene, die eine Mittelachse der Welle 8 umfasst (beispielsweise der in 4 gezeigte Querschnitt), linear sein, wie dies in 4 gezeigt ist, oder kann gekrümmt sein.
Ein Gegenüberlagewandabschnitt 4a ist ein Teil des Turbinengehäuses 4, der zu der Platte 21 in der axialen Richtung gegenübersteht. Der Gegenüberlagewandabschnitt 4a befindet sich an einer Seite, die zu den Flügelkörpern 24b in Bezug auf die Platte 21 gegenüberliegt (linke Seite in 4, eine Seite, die zu dem Lagergehäuse 2 gegenübersteht). Ein Zwischenraum Sa in der axialen Richtung ist zwischen dem Gegenüberlagewandabschnitt 4a und der Platte 21 definiert.
Der Gegenüberlagewandabschnitt 4a hat an seiner radial inneren Seite einen Turbinenvorsprungsabschnitt 4b (vorrragender Abschnitt, Vorsprungsabschnitt). Der Turbinenvorsprungsabschnitt 4b hat eine ringartige Form. Der Turbinenvorsprungsabschnitt 4b ragt zu der Seite der Platte 21 vor. Der Turbinenvorsprungsabschnitt 4b hat ein Turbinenloch 4c. Das Turbinenloch 4c tritt durch den Turbinenvorsprungsabschnitt 4b in der axialen Richtung. Eine Innenumfangsfläche des Turbinenloches 4c hat einen Mantelabschnitt (Verkleidungsabschnitt) 4d. Der Mantelabschnitt 4d steht dem Turbinenlaufrad 9 gegenüber mit einem Zwischenraum in der radialen Richtung.
Das Turbinenlaufrad 9 und der Turbinenvorsprungsabschnitt 4b sind durch das Plattenaxialloch 21a der Platte 21 eingeführt. Der Turbinenvorsprungsabschnitt 4b steht der Platte 21 von der radial inneren Seite gegenüber. Der Turbinenvorsprungsabschnitt 4b befindet sich zwischen der Platte 21 und dem Turbinenlaufrad 9.
Eine Außenumfangsfläche des Turbinenvorsprungsabschnittes 4b hat einen Gegenüberlageabschnitt 4e. Der Gegenüberlageabschnitt 4e liegt der Innenumfangsfläche des Plattenaxialloches 21a der Platte 21 in der radialen Richtung gegenüber. Der Gegenüberlageabschnitt 4e hat eine Dichtnut (Dichtungsnut) 100. Die Dichtnut 100 erstreckt sich von der Außenumfangsfläche des Gegenüberlageabschnittes 4b (Turbinenvorsprungsabschnitt 4b) zu der radial inneren Seite der Platte 21 (Welle 8). Ein Abschnitt 4f mit großem Durchmesser ist ein Teil des Turbinenvorsprungsabschnittes 4b an der Seite des Gegenüberlagewandabschnittes 4a in Bezug auf die Dichtnut 100 (linke Seite in 4, eine Basisendseite des Turbinenvorsprungsabschnittes 4b). Ein Abschnitt 4g mit kleinem Durchmesser ist ein Teil des Turbinenvorsprungsabschnittes 4b an der Seite der Flügelkörper 24b in Bezug auf die Dichtnut 100 (rechte Seite in 4, eine distale Endseite des Turbinenvorsprungsabschnittes 4b). Ein Außendurchmesser des Abschnittes 4f mit großem Durchmesser ist größer als ein Außendurchmesser des Abschnittes 4g mit kleinem Durchmesser. Jedoch ist es nicht immer erforderlich, dass der Turbinenvorsprungsabschnitt 4b einen Unterschied beim Außendurchmesser hat, wie er zwischen dem Abschnitt 4f mit großem Durchmesser und dem Abschnitt 4g mit kleinem Durchmesser angegeben ist. Die Außendurchmesser des Turbinenvorsprungsabschnittes 4b an der Basisendseite und der distalen Endseite über die Dichtnut 100 können zueinander gleich sein.
Eine Innenwandfläche der Dichtnut 100 umfasst eine Innenfläche 101, eine Innenfläche 102 und eine Bodenfläche 103. Die Innenfläche 101 ist ein Teil der Innenwandfläche der Dichtnut 100 an der Seite der Flügelkörper 24b (rechte Seiten in 4, eine distale Endseite des Turbinenvorsprungsabschnittes 4b). Die Innenfläche 102 ist ein Teil der Innenwandfläche der Dichtnut 100 an der Seite des Gegenüberlagewandabschnittes 4a (linke Seite in 4, eine Basisendseite des Turbinenvorsprungsabschnittes 4b). Die Innenfläche 101 und die Innenfläche 102 erstrecken sich in der radialen Richtung der Platte 21 (Welle 8). Die Innenfläche 102 erstreckt sich zu der radial äußeren Seite weiter als die Innenfläche 101. Jedoch können sich die Innenfläche 102 und die Innenfläche 101 bis zu der gleichen Position an der radial äußeren Seite erstrecken. Die Bodenfläche 103 erstreckt sich parallel zu der axialen Richtung.
Die Dichtringe 110 sind in der Dichtnut 100 angeordnet. Die Dichtringe 110 haben jeweils eine ringartige Form. Jedoch können die Dichtringe 110 jeweils teilweise (abschnittsweise) ausgeschnitten sein. Zwei Dichtringe 110 sind in der axialen Richtung laminiert. Jedoch kann ein Dichtring 110 vorgesehen sein, oder es können drei oder mehr Dichtringe 110 laminiert sein.
Innenumfangsflächen der Dichtringe 110 sind an der Innenseite der Dichtnut 100 angeordnet. Ein Zwischenraum ist zwischen den Innenumfangsflächen der Dichtringe 110 und der Bodenfläche 103 der Dichtnut 110 definiert. Außenumfangsflächen der Dichtringe 110 werden in Anlage an einem Teil der Innenumfangsfläche des Plattenaxialloches 21a der Platte 21 zwischen dem Plattenvorsprungsabschnitt 21c und dem abgeschrägten Abschnitt 21e gehalten (dagegen gedrückt). Die Dichtringe 110 sind in das Plattenaxialloch 21a eingeführt. Die Dichtringe 110 sind zu der radial inneren Seite durch das Plattenaxialloch 21a mit Druck beaufschlagt (gedrückt). Die Dichtringe 110 sind durch das Plattenaxialloch 21a so mit Druck beaufschlagt, dass ihr Durchmesser innerhalb eines Bereiches der elastischen Verformung verringert ist.
Beispielsweise bei thermischer Ausdehnung der Platte 21 folgen die Dichtringe 110 der thermischen Ausdehnung, wobei sie sich zu der radial äußeren Seite ausdehnen. Jedoch gibt es einen Fall, bei dem beispielsweise die Innenwandfläche der Dichtnut 100 (Innenfläche 101 und Innenfläche 102) durch Oxidation aufgrund einer Alterungsverschlechterung erweitert (ausgedehnt) ist. In diesem Fall besteht ein Risiko dahingehend, dass die Dichtringe 110 durch die Innenfläche 101 und die Innenfläche 102 gedrückt werden, was dazu führt, dass eine Verformung der Dichtringe 110 in der radialen Richtung durch Reibung behindert wird. Demgemäß ist ein behandelter Abschnitt 104 an der Dichtnut 100 ausgebildet.
Der behandelte Abschnitt 104 ist ein Abschnitt, der einer Oberflächenbehandlung für eine Antioxidation ausgesetzt worden ist. Der behandelte Abschnitt 104 ist an der Gesamtheit der Innenwandfläche der Dichtnut 100 ausgebildet. Das heißt, der behandelte Abschnitt 104 ist an sowohl der Innenfläche 101, als auch der Innenfläche 102 und auch der Bodenfläche 103 ausgebildet. Jedoch ist es lediglich erforderlich, dass der behandelte Abschnitt 104 zumindest teilweise (abschnittsweise) an der Innenfläche 101 und der Innenfläche 102 ausgebildet ist.
Der behandelte Abschnitt 104 unterdrückt (vermeidet) eine Oxidation der Innenwandfläche der Dichtnut 100. Daher wird die Verformung der Dichtringe 110 in der radialen Richtung weniger wahrscheinlich behindert. Als ein Ergebnis können beispielsweise dann, wenn die Platte 21 thermisch sich ausdehnt, die Dichtringe 110 der thermischen Ausdehnung folgen, so dass sie sich zu der radial äußeren Seite ausdehnen (erstrecken). Die Verschlechterung beim Abdichtvermögen wird vermieden.
Der behandelte Abschnitt 104 kann ein Antioxidationsfilm sein, der ein Festkörperschmiermittel umfasst und durch die Oberflächenbehandlung ausgebildet wird. Der behandelte Abschnitt 104 umfasst das Festkörperschmiermittel, und folglich gleiten die Dichtringe 110 mit Leichtigkeit in der axialen Richtung. Jedoch ist es nicht immer erforderlich, dass der behandelte Abschnitt 104 das Festkörperschmiermittel aufweist. Beispiele des Festkörperschmiermittels umfassen Mica (Glimmer, natürliches Mineralsilikat), Molybdendisulfid, Graphit und PTFE. Darüber hinaus kann der behandelte Abschnitt 104 ein Abschnitt sein, der durch die Oberflächenbehandlung zu einer Flächenstruktur modifiziert worden ist, deren Oxidationswiderstand verbessert worden ist.
5 zeigt eine erläuternde Ansicht eines ersten Abwandlungsbeispiels. 5 zeigt eine Veranschaulichung eines Abschnitts, der 4 entspricht, im ersten Abwandlungsbeispiel in vergrößerter Weise. Im vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel ist der Fall beschrieben, bei dem das Turbinengehäuse 4 die Dichtnut 100 hat. Im ersten Abwandlungsbeispiel ist, wie dies in 5 gezeigt ist, eine Dichtnut 200 an der Innenumfangsfläche des Plattenaxialloches 21a der Platte 21 ausgebildet. Die Dichtnut 200 erstreckt sich von der Innenumfangsfläche des Plattenaxialloches 21a zu der radial äußeren Seite der Platte 21.
Ein Abschnitt 21f mit großem Innendurchmesser ist ein Abschnitt des Plattenaxiallochs 21a an der Seite des Gegenüberlagewandabschnittes 4a in Bezug auf die Dichtnut 200 (linke Seite in 5, eine Basisendseite des Turbinenvorsprungsabschnittes 4b). Ein Abschnitt 21g mit kleinem Innendurchmesser ist ein Abschnitt des Plattenaxialloches 21a an der Seite der Flügelkörper 24b in Bezug auf die Dichtnut 200 (rechte Seite in 5, eine distale Endseite des Turbinenvorsprungsabschnittes 4b). Ein Innendurchmesser des Abschnittes 21f mit großem Innendurchmesser ist größer als ein Innendurchmesser des Abschnittes 21g mit kleinem Innendurchmesser. Jedoch können die Positionen des Abschnittes 21f mit großem Innendurchmesser und des Abschnittes 21g mit kleinem Innendurchmesser geschaltet (umgetauscht) werden. Darüber hinaus ist es nicht immer erforderlich, dass das Plattenaxialloch 21a einen Unterschied beim Innendurchmesser hat, wie er zwischen dem Abschnitt 21f mit großem Innendurchmesser und dem Abschnitt 21g mit kleinem Innendurchmesser dargelegt ist. Die Innendurchmesser des Plattenaxialloches 21a an beiden Seiten über die Dichtnut 200 können zueinander gleich sein.
Die Außenumfangsflächen der Dichtringe 110 sind im Inneren der Dichtnut 200 angeordnet. Ein Zwischenraum ist zwischen den Außenumfangsflächen der Dichtringe 110 und einer Bodenfläche 203 der Dichtnut 200 definiert. Die Außenumfangsflächen der Dichtringe 110 werden in Anlage an der Außenumfangsfläche des Turbinenvorsprungsabschnittes 4b, d.h., dem Gegenüberlagerabschnitt 4e gehalten (dagegen gedrückt). Der Turbinenvorsprungsabschnitt 4b ist in die Dichtringe 110 eingeführt. Die Dichtringe 110 sind zu der radial äußeren Seite durch den Turbinenvorsprungsabschnitt 4b mit Druck beaufschlagt (gedrückt). Die Dichtringe 110 sind durch den Turbinenvorsprungsabschnitt 4b so mit Druck beaufschlagt, dass der Durchmesser innerhalb eines Bereiches der elastischen Verformung zunimmt.
Wenn beispielsweise der Turbinenvorsprungsabschnitt 4b zum Zeitpunkt des Abkühlens sich zusammenzieht, folgen die Dichtringe 110 dem Zusammenziehen, um sich zu der radial inneren Seite zusammenzuziehen. Jedoch besteht beispielsweise dann, wenn eine Innenwandfläche der Dichtnut 200 (Innenfläche 201 und Innenfläche 202) durch Oxidation aufgrund einer Alterungsverschlechterung erweitert (ausgedehnt) ist, wie dies im vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, ein Risiko dahingehend, dass die Verformung der Dichtringe 110 in der radialen Richtung behindert wird. Demgemäß ist ein behandelter Abschnitt 204 an der Dichtnut 200 ausgebildet.
Der behandelte Abschnitt 204 ist ein Abschnitt, der einer Oberflächenbehandlung für eine Antioxidation unterworfen worden ist. Der behandelte Abschnitt 204 ist an der Gesamtheit der Innenwandfläche der Dichtnut 200 ausgebildet. Das heißt, der behandelte Abschnitt 204 ist an sowohl der Innenfläche 201 als auch der Innenfläche 202 als auch der Bodenfläche 203 ausgebildet. Jedoch ist es lediglich erforderlich, dass der behandelte Abschnitt 204 zumindest teilweise (abschnittsweise) an der Innenfläche 201 und der Innenfläche 202 ausgebildet ist. Ähnlich wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel unterdrückt die behandelte Fläche 204 eine Oxidation der Innenwandflächen der Dichtnut 200. Dadurch wird eine Verschlechterung bei dem Abdichtvermögen unterdrückt/vermieden.
6 zeigt eine erläuternde Ansicht zur Darstellung eines zweiten Abwandlungsbeispiels. 6 zeigt einen Abschnitt, der dem Abschnitt entspricht, der von einer Strichpunktlinie mit einem Punkt in 1 umgeben ist, in einem zweiten Abwandlungsbeispiel in übertriebener (vergrößerter) Weise. Wie dies in 6 gezeigt ist, hat im zweiten Abwandlungsbeispiel eine Wärmebarriereplatte 250 eine Dichtnut 260.
In dem Lagergehäuse 200 hat ein Gegenüberlagewandabschnitt 2b, der dem Turbinenlaufrad 9 gegenübersteht, ein Einführenloch 2c. Die Welle 8 ist durch das Einführloch 2c eingeführt. Der Gegenüberlagewandabschnitt 2b hat einen ringartigen Abschnitt 2d. Der ringartige Abschnitt 2d ragt von dem Gegenüberlagewandabschnitt 2b zu der Seite des Turbinenlaufrades 9 vor. Das Einführloch 2c ist in dem ringartigen Abschnitt 2d offen.
Ein Hauptkörperabschnitt 251 der Wärmebarriereplatte 250 ist beispielsweise ein Plattenelement. Der Hauptkörperabschnitt 251 ist zwischen dem Gegenüberlagewandabschnitt 2b des Lagergehäuses 2 und dem Turbinenlaufrad 9 angeordnet. Der Hauptkörperabschnitt 251 hat ein Durchgangsloch 252. Der ringartige Abschnitt 2d ist durch das Durchgangsloch 252 eingeführt.
Ein radial äußerer Vorsprung 253 ist an der Seite des Gegenüberlagewandabschnittes 2b (rechte Seite in 1, eine Seite, die zu dem Turbinenlaufrad 9 entgegengesetzt ist) der Außenumfangsfläche des Hauptkörperabschnittes 251 ausgebildet. Der radial äußere Vorsprung 253 ragt von der Außenumfangsfläche des Hauptkörperabschnittes 251 zu der radial äußeren Seite vor.
Das Einführloch 23a des Düsenrings 23 hat einen radial inneren Vorsprung 23f. Der radial innere Vorsprung 23f ragt von der Seite der Flügelkörper 24b der Innenumfangsfläche des Einführlochs 23a (linke Seite in 6, die Seite der Platte 21) zu der radial inneren Seite vor. Die Wärmebarriereplatte 250 ist im Inneren des Einführlochs 23a des Düsenrings 23 angeordnet. Der radial äußere Vorsprung 253 der Wärmebarriereplatte 250 ist in Anlage an dem radial inneren Vorsprung 23f des Düsenrings 23 von der Seite des Gegenüberlagewandabschnittes 2b gehalten.
Ein Federelement 270 ist zwischen dem Gegenüberlagewandabschnitt 2b und der Wärmebarriereplatte 250 angeordnet. Ein radial äußeres Ende des Federelementes 270 ist in Anlage an dem radial äußeren Vorsprung 253 gehalten. Ein radial inneres Ende des Federelementes 270 ist in Anlage an dem Gegenüberlagewandabschnitt 2b gehalten. Die Wärmebarriereplatte 250 wird durch das Federelement 270 zu der Seite des Düsenrings 23 gedrückt.
Der Hauptkörperabschnitt 251 steht dem radial inneren Vorsprung 23f von der radial inneren Seite gegenüber. Ein Gegenüberlageabschnitt 254 ist an der Seite des Turbinenlaufrades 9 der Außenumfangsfläche des Hauptkörperabschnittes 251 in Bezug auf den radial äußeren Vorsprung 253 ausgebildet (linke Seite in 6, die Seite der Platte 21). Der Gegenüberlageabschnitt 254 steht der Innenumfangsfläche des radial inneren Vorsprungs 23f in der radialen Richtung gegenüber. Der Gegenüberlageabschnitt 254 hat eine Dichtnut 260. Die Dichtnut 260 ist an der radial inneren Seite in Bezug auf den radial inneren Vorsprung 23f angeordnet. Ein Abschnitt 255 mit kleinem Durchmesser ist ein Abschnitt des Gegenüberlageabschnittes 254 an der Seite des Turbinenlaufrades 9 in Bezug auf den Dichtnut 260. Ein Abschnitt 256 mit großem Durchmesser ist ein Teil (ein Abschnitt) des Gegenüberlageabschnittes 254 zwischen der Dichtnut 260 und dem radial äußeren Vorsprung 253. Ein Außendurchmesser des Abschnittes 255 mit kleinem Durchmesser ist kleiner als ein Außendurchmesser des Abschnittes 256 mit großem Durchmesser.
Die Dichtringe 110 sind in der Dichtnut 260 angeordnet. Die Innenumfangsflächen der Dichtringe 110 sind im Inneren der Dichtnut 260 angeordnet. Ein Zwischenraum ist zwischen den Innenumfangsflächen der Dichtringe 110 und der Bodenfläche 263 der Dichtnut 260 definiert. Die Außenumfangsflächen der Dichtringe 110 werden in Anlage an dem radial inneren Vorsprung 23f des Düsenrings 23 gehalten (gegen diesen gedrückt). Die Dichtringe 110 sind an einer Innenseite des radial inneren Vorsprungs 23f eingeführt. Die Dichtringe 110 werden durch den radial inneren Vorsprung 23f zu der radial inneren Seite hin mit Druck beaufschlagt. Die Dichtringe 110 werden durch den radial inneren Vorsprung 23f so mit Druck beaufschlagt, dass ihr Durchmesser innerhalb eines Bereiches einer elastischen Verformung reduziert wird.
Wenn beispielsweise der Düsenring 23 sich thermisch ausdehnt, folgen die Dichtringe 110 der thermischen Ausdehnung, so dass sie sich zu der radial äußeren Seite erstrecken. Jedoch besteht beispielsweise dann, wenn die Innenwandfläche der Dichtnut 260 (Innenfläche 261 und Innenfläche 262) durch Oxidation aufgrund einer Alterungsverschlechterung ausgedehnt ist (erweitert ist), wie dies im vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, ein Risiko dahingehend, dass die Verformung der Dichtringe 110 in der radialen Richtung behindert wird. Demgemäß ist ein behandelter Abschnitt 264 an der Dichtnut 260 ausgebildet.
Der behandelte Abschnitt 264 ist ein Abschnitt, der einer Oberflächenbehandlung für eine Antioxidation ausgesetzt worden ist. Der behandelte Abschnitt 264 ist an der Gesamtheit der Innenwandfläche der Dichtnut 260 ausgebildet. Das heißt, der behandelte Abschnitt 264 ist an sowohl der Innenfläche 261 als auch der Innenfläche 262 als auch der Bodenfläche 263 ausgebildet. Jedoch ist es lediglich erforderlich, dass der behandelte Abschnitt 264 zumindest teilweise (abschnittsweise) an der Innenfläche 261 und der Innenfläche 262 ausgebildet ist. Ähnlich wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel unterdrückt der behandelte Abschnitt 264 eine Oxidation der Innenwandfläche der Dichtnut 260. Daher wird die Verschlechterung im Hinblick auf das Abdichtvermögen vermieden/unterdrückt.
7A zeigt eine Ansicht von außen eines Turbinengehäuses 304 eines Turboladers Ca in einem dritten Abwandlungsbeispiel unter Betrachtung von der Seite der Abgasöffnung (des Abgasanschlusses) 16. 7B zeigt eine Ansicht von außen zur Veranschaulichung des Turbinengehäuses 304 unter Betrachtung von einer Seite. Das Turbinengehäuse 304 hat im Inneren von ihm einen Strömungskanal, der mit einem Gaseinströmanschluss 301 in Kommunikation steht, zu dem das Abgas eingeleitet wird, und den Turbinenspiralströmungskanal 15. Ein Bypassströmungskanal 302 hat ein Ende, das mit dem Strömungskanal an einer stromaufwärtigen Seite des Turbinenspiralströmungskanals 15 in Kommunikation steht. Der Bypassströmungskanal 302 steht mit dem Abgasanschluss 16 ohne Zwischenwirkung des Turbinenspiralströmungskanals 15 in Kommunikation. Ein Ventil 303 ist so aufgebaut, dass es ein Auslassende 302a des Bypassströmungskanals 302 öffnet und schließt. Wenn das Ventil 303 geöffnet ist, strömt einen Teil des Abgases, das durch den Gaseinströmanschluss 301 eingeströmt ist, um das Turbinenlaufrad 9 durch den Bypassströmungskanal 302 und wird dann zu dem Abgasanschluss 16 abgegeben.
Wie dies in 7B gezeigt ist, ist eine Aktuatorstange 305 an der Außenseite des Turbinengehäuses 304 angeordnet. Die Aktuatorstange 305 hat ein Ende, das an dem Aktuator AC montiert ist. Die Aktuatorstange 305 wird durch eine Bewegungskraft des Aktuators AC in den Richtungen betätigt, die durch den Pfeil „a“ und dem Pfeil „c“ gezeigt sind (ungefähr axiale Richtung). Die Aktuatorstange 305 hat ein anderes Ende, an dem eine Stiftstange 306 montiert ist. Die Stiftstange 306 ragt in einer Richtung vor, die senkrecht zu der axialen Richtung ist.
Ein Verbindungsabschnitt 307 ist ein Plattenelement. Der Verbindungsabschnitt 307 ist an der Außenseite des Turbinengehäuses 304 vorgesehen. Der Verbindungsabschnitt 307 hat ein Ende, das ein Verbindungsloch 307a hat. Die Stiftstange 306 ist durch das Verbindungsloch 307a des Verbindungsabschnittes 307 so eingeführt, dass sie drehbar ist. Wenn die Aktuatorstange 305 so betätigt wird, dass sie sich in der Richtung bewegt, die durch den Pfeil „a“ gezeigt ist, schwenkt der Verbindungsabschnitt 307 in der durch den Pfeil „b“ in 7B gezeigten Richtung. Wenn die Aktuatorstange 305 so betätigt wird, dass sie sich in der durch den Pfeil „c“ gezeigten Richtung bewegt, schwenkt der Verbindungsabschnitt 307 in der durch den Pfeil „d“ in 7B gezeigten Richtung.
Das Turbinengehäuse 304 hat ein Gehäuseloch 304a. Das Gehäuseloch 304a tritt durch eine Außenseite des Turbinengehäuses 304 und eine stromabwärtige Seite des Turbinenlaufrades 9 im Inneren des Turbinengehäuses 304. Ein Lagerabschnitt 310 ist durch das Gehäuseloch 304a eingeführt. Der Lagerabschnitt 310 ist ein zylindrisches Element. Der Lagerabschnitt 310 hat ein Lagerloch 311. Eine Drehwelle 313 ist durch das Lagerloch 311 eingeführt. Außerdem ragt der Lagerabschnitt 310 an der Innenseite und der Außenseite des Turbinengehäuses 304 vor. Die Drehwelle 313 ist in dem Lagerloch 311 so axial gestützt, dass sie drehbar ist. Die Drehwelle 313 hat ein Ende, das von dem Lagerloch 311 zu einer Innenseite des Turbinengehäuses 304 vorragt. Die Drehwelle 313 hat ein anderes Ende, das von dem Lagerloch 311 zu einer Außenseite des Turbinengehäuses 304 vorragt. Das andere Ende der Drehwelle 313 ist an dem Verbindungsabschnitt 307 montiert.
Eine Montageplatte 312 ist ein Plattenelement. Das Ventil 303 ist an einer Endseite der Montageplatte 312 vorgesehen. Die Drehwelle 313 ist an der anderen Endseite der Montageplatte 312 montiert. Die Montageplatte 312 ist so aufgebaut, dass sie das Ventil 303 und die Drehwelle 313 miteinander koppelt. Das Ventil 303 und die Drehwelle 313 drehen sich einstückig in einer Drehrichtung der Drehwelle 313. Wenn die Aktuatorstange 305 betätigt wird, schwenkt der Verbindungsabschnitt 307 um eine axiale Mitte der Drehwelle 313 als eine Drehmitte (die Richtungen, die durch den Pfeil „b“ und den Pfeil „d“ in 7B gezeigt sind). Die Drehwelle 313 dreht sich in Begleitung mit dem Schwenken des Verbindungsabschnittes 307. Durch die Drehung der Drehwelle 313 öffnet und schließt das Ventil 303 das Auslassende 302a des Bypassströmungskanals 302.
8 zeigt eine Schnittansicht zur Erläuterung des Lagerabschnittes 310 und eines Abschnittes um den Lagerabschnitt 310 herum entlang einer Ebene, die die axiale Mitte der Drehwelle 313 aufweist. Wie dies in 8 gezeigt ist, ist ein Ende des Lagerabschnittes 310 im Inneren des Turbinengehäuses 304 angeordnet (linke Seite des Turbinengehäuses 304 in 8). Ein anderes Ende des Lagerabschnittes 310 ist an der Außenseite des Turbinengehäuses 304 angeordnet (rechte Seite des Turbinengehäuses 304 in 8). Ein Zwischenraum Sb ist zwischen der Innenumfangsfläche des Lagerloches 311 des Lagerabschnittes 310 und der Außenumfangsfläche der Drehwelle 313 definiert.
Es gibt einen Fall, bei dem das Abgas in den Zwischenraum Sb des Lagerlochs 311 aufgrund einer Druckdifferenz zwischen einer Innenseite und einer Außenseite des Turbinengehäuses 304 strömt. Demgemäß ist der Dichtring 110 im Inneren des Lagerabschnittes 310 angeordnet. Die Außenumfangsfläche der Drehwelle 313 hat eine Dichtnut 360. Die Dichtnut 360 ist im Inneren des Lagerloches 311 angeordnet.
Der Dichtring 110 ist in der Dichtnut 360 angeordnet. Die Innenumfangsfläche des Dichtrings 110 ist im Inneren der Dichtnut 360 angeordnet. Ein Zwischenraum ist zwischen der Innenumfangsfläche des Dichtrings 110 und einer Bodenfläche 363 der Dichtnut 360 definiert. Die Außenumfangsfläche des Dichtrings 110 wird in Anlage an der Innenumfangsfläche des Lagerlochs 311 gehalten (gegen diese gedrückt). Der Dichtring 110 wird in das Lagerloch 311 eingeführt. Der Dichtring 110 wird zu der radial inneren Seite durch die Innenumfangsfläche des Lagerlochs 311 mit Druck beaufschlagt. Der Dichtring 110 wird durch die Innenumfangsfläche des Lagerlochs 311 so mit Druck beaufschlagt, dass sein Durchmesser innerhalb eines Bereiches einer elastischen Verformung reduziert wird.
Wenn beispielsweise das Lagerloch 311 thermisch sich ausdehnt, folgt der Dichtring 110 der thermischen Ausdehnung, um sich zu der radial äußeren Seite zu erstrecken. Wenn jedoch beispielsweise die Innenwandfläche der Dichtnut 360 (Innenfläche 361 und Innenfläche 362) durch eine Oxidation aufgrund einer Alterungsverschlechterung erweitert ist, wie dies in dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, besteht ein Risiko dahingehend, dass die Verformung des Dichtrings 110 in der radialen Richtung behindert wird. Demgemäß ist ein behandelter Abschnitt 364 an der Dichtnut 360 ausgebildet.
Der behandelte Abschnitt 364 ist ein Abschnitt, der einer Oberflächenbehandlung für eine Antioxidation ausgesetzt worden ist. Der behandelte Abschnitt 364 ist an der Gesamtheit der Innenwandfläche der Dichtnut 360 ausgebildet. Das heißt, der behandelte Abschnitt 364 ist an sowohl der Innenfläche 361, als auch der Innenfläche 362 als auch der Bodenfläche 363 ausgebildet. Jedoch ist es lediglich erforderlich, dass der behandelte Abschnitt 364 zumindest teilweise (abschnittsweise) an der Innenfläche 361 und der Innenfläche 362 ausgebildet ist. Ähnlich wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel unterdrückt der behandelte Abschnitt 364 eine Oxidation der Innenwandfläche der Dichtnut 360. Dadurch kann eine Verschlechterung beim Abdichtvermögen unterdrückt/behindert werden.
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind vorstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, jedoch muss nicht gesagt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Fachleute können auf verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb des Umfangs der Ansprüche gelangen, und jene Beispiele sollen in den technischen Umfang der vorliegenden Erfindung fallen.
Beispielsweise ist im Ausführungsbeispiel und in den Abwandlungsbeispielen, die vorstehend beschrieben sind, der Fall beschrieben, bei dem der behandelte Abschnitt 104, 204, 264, 364 an der Dichtnut 100, 200, 260, 360 ausgebildet ist. Jedoch kann der behandelte Abschnitt 104, 204, 264, 364 an dem Dichtring 110 ausgebildet sein. Wenn beispielsweise der behandelte Abschnitt 104, 204, 264, 364 ein Antioxidationsfilm ist, wird der Antioxidationsfilm von dem Dichtring 110 zu der Dichtnut 100, 200, 260, 360 übertragen. Als ein Ergebnis wird ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel und den Abwandlungsbeispielen, die vorstehend beschrieben sind, die Verschlechterung des Abdichtvermögens vermieden/unterdrückt.
Außerdem ist im Ausführungsbeispiel und in den Abwandlungsbeispielen, die vorstehend beschrieben sind, der Fall beschrieben, bei dem der behandelte Abschnitt 104, 204, 264, 364 ein Antioxidationsfilm ist, der ein Feststoffschmiermittel aufweist. Jedoch kann der behandelte Abschnitt 104, 204, 264, 364 an der Innenwandfläche der Dichtnut 100, 200, 260, 360 ausgebildet sein und kann ein Teil (Abschnitt) sein, der durch die Oberflächenbehandlung zu einer Oberflächenstruktur abgewandelt worden ist, bei der der Oxidationswiderstand verbessert ist.
Darüber hinaus können die Dichtnut und der Dichtring an einer anderen Position im Turbolader außer den im Ausführungsbeispiel und den Abwandlungsbeispielen, die vorstehend beschrieben sind, beschriebenen Positionen vorgesehen seien.
Darüber hinaus können beliebige zwei oder drei oder sämtliche vier der Dichtnuten 100, 200, 260 und 360 ausgebildet sein, und der Dichtring 110 kann in jeder der Dichtnuten angeordnet sein. Es können behandelte Abschnitte 104, 204, 264 und 364 ausgebildet sein, die den Dichtnuten 100, 200, 260 und 360 oder dem Dichtring 110 entsprechen.
Darüber hinaus ist wie in dem vorstehend beschriebenen dritten Abwandlungsbeispiel, wenn die Dichtnut, der Dichtring und der behandelte Abschnitt an Abschnitten vorgesehen sind, die sich nicht auf den Düsenantriebsmechanismus 20 beziehen, der Düsenantriebsmechanismus 20 nicht ein unbedingt erforderliches Bauteil.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann für eine Abdichtstruktur (einen Abdichtaufbau) für einen Turbolader angewendet werden, bei dem ein Dichtring in einer Dichtnut angeordnet ist.
Bezugszeichenliste

4e, 254: Gegenüberlagerabschnitt
9: Turbinenlaufrad
15: Turbinenspiralströmungskanal
21: Platte (Plattenelement)
23: Düsenring (Plattenelement)
24: Düsenflügel
24b: Flügelkörper
100, 200, 260, 360: Dichtnut
104, 204, 264, 364: behandelter Abschnitt
110: Dichtring
C: Turbolader mit variablem Fassungsvermögen (Turbolader)
Ca: Turbolader
S: Abdichtaufbau
s: Raum
x: Strömungskanal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017199988 [0001]
JP 2009180111 A [0003]

Claims

Abdichtaufbau für einen Turbolader, mit: einem Dichtring; einer Dichtnut, in der der Dichtring angeordnet ist; und einem behandelten Abschnitt, der zumindest in einem Abschnitt von entweder dem Dichtring und/oder der Dichtnut ausgebildet ist, und der eine Oberflächenbehandlung für eine Antioxidation ausgesetzt worden ist.
Abdichtaufbau für einen Turbolader gemäß Anspruch 1, mit: einem Gehäuse, in dem ein Turbinenlaufrad untergebracht ist, und das einen Turbinenspiralströmungskanal hat; einem Düsenflügel, der einen Flügelkörper hat und der zwischen dem Turbinenlaufrad und dem Turbinenspiralströmungskanal angeordnet ist; einem Paar an Plattenelementen, die so vorgesehen sind, dass sie einander in einer Drehachsenrichtung des Turbinenlaufrades gegenüberstehen, wobei der Flügelkörper zwischen ihnen angeordnet ist; einem Gegenüberlageabschnitt, der zu dem Plattenelement in einer radialen Richtung gegenübersteht; und die Dichtnuten, die in dem Gegenüberlageabschnitt und an einem Abschnitt des Plattenelementes, der zu dem Gegenüberlageabschnitt gegenübersteht, ausgebildet sind.
Abdichtaufbau für einen Turbolader gemäß Anspruch 2, wobei das Gehäuse einen ringartigen Vorsprungsabschnitt hat, der zwischen einem der Plattenelemente und dem Turbinenlaufrad vorragt und den Gegenüberlageabschnitt hat, der an seiner Innenumfangsfläche ausgebildet ist.
Abdichtaufbau für einen Turbolader gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der behandelte Abschnitt ein Antioxidationsfilm ist, der durch die Oberflächenbehandlung ausgebildet ist und ein Feststoffschmiermittel aufweist.
Abdichtaufbau für einen Turbolader gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der behandelte Abschnitt an einer Innenwandfläche der Dichtnut ausgebildet ist, und ein Abschnitt ist, der durch die Oberflächenbehandlung zu einer Oberflächenstruktur abgewandelt worden ist, bei der der Oxidationswiderstand verbessert ist.