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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Lagerstruktur. Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr.
2018-140461 , die am 26. Juli 2018 eingereicht wurde, und der Inhalt davon ist hierin einbezogen.
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Stand der Technik
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Eine Lagerstruktur weist ein Gehäuse, Wälzlager und eine Welle auf. Die Wälzlager sind in einem Lagerloch angeordnet, das in dem Gehäuse ausgebildet ist. Die Welle ist durch Innenringe der Wälzlager eingesetzt. Bei Patentliteratur 1 gibt es eine Offenbarung einer Lagerstruktur, bei welcher Umfangsnuten in Außenringen der Wälzlager ausgebildet sind. Schmieröl wird zu den Umfangsnuten der Außenringe zugeführt. Das Schmieröl, das zu der Umfangsnut zugeführt wird, bildet eine Ölfilmdämpfung zwischen einer Innenumfangsfläche des Lagerlochs und einer Außenumfangsfläche des Außenrings aus. Die Ölfilmdämpfung ist konfiguriert, eine Vibration der Welle zu dämpfen.
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Zitierungsliste
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Patentliteratur
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Patentliteratur 1:
JP 2005-171796 A1 -
Zusammenfassung
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Technisches Problem
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Wenn jedoch das Schmieröl in der Umfangsnut übermäßig angesammelt wird, können Eigenschaften des Wälzlagers (nachfolgend vereinfacht als „Lagereigenschaften“ bezeichnet) aufgrund eines Masseneffekts verschlechtert werden.
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Die vorliegende Offenbarung hat eine Aufgabe, eine Lagerstruktur bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Verschlechterung der Lagereigenschaften einzudämmen.
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Lösung des Problems
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Um das oben erwähnte Problem zu lösen, ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Lagerstruktur bereitgestellt, die Folgendes aufweist: ein Gehäuse, das einen Zylinderabschnitt aufweist, der ein Lagerloch hat; ein Wälzlager, das in dem Lagerloch angeordnet ist, wobei eine Welle durch das Wälzlager eingesetzt ist; eine Dämpfungsnut, die in mindestens einer von einer Außenumfangsfläche eines Außenrings des Wälzlagers oder einer Innenumfangsfläche des Lagerlochs so ausgebildet ist, dass sie sich in einer Umfangsrichtung der Welle erstreckt; und ein Ölablassloch, das ein Ende, das mit der Dämpfungsnut in Verbindung steht, und ein anderes Ende hat, das zu einer Außenseite des Zylinderabschnitts geöffnet ist.
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Das Gehäuse kann ein Verbindungsloch haben, das eine Verbindung zwischen dem Lagerloch und einem Schmierölzuführungsöldurchgang ermöglicht, und wobei eine kleinste Strömungsdurchgangsquerschnittsfläche des Ölablasslochs, die bezüglich einer Strömungsdurchgangsquerschnittsfläche des Ölablasslochs am kleinsten ist, gleich oder kleiner als eine Fläche sein kann, die erhalten wird, indem eine kleinste Spaltfläche der einen Seite, die bezüglich einer Spaltfläche am kleinsten ist, die zwischen dem Außenring und der Innenumfangsfläche des Lagerlochs auf einer Seite der Dämpfungsnut in einer Axialrichtung der Welle definiert ist, und eine kleinste Spaltfläche der anderen Seite, die bezüglich einer Spaltfläche am kleinsten ist, die zwischen dem Außenring und der Innenumfangsfläche des Lagerlochs auf der anderen Seite der Dämpfungsnut in der Axialrichtung definiert ist, von einer kleinsten Strömungsdurchgangsquerschnittsfläche des Verbindungslochs abgezogen werden, die bezüglich einer Strömungsdurchgangsquerschnittsfläche eines Verbindungslochs am kleinsten ist.
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Das eine Ende des Ölablasslochs kann an einer Position des Lagerlochs auf einer untersten Seite in einer Vertikalrichtung ausgebildet sein.
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Das Gehäuse kann bezüglich des Lagerlochs auf einer unteren Seite in der Vertikalrichtung einen Schmierölabgabeöldurchgang haben und wobei sich eine Erstreckungslinie einer Mittelachse des Ölablasslochs mit einer Gehäusewandfläche kreuzen kann, die dem Schmierölabgabeöldurchgang zugewandt ist.
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Der Außenring kann so vorgesehen sein, dass er bezüglich des Lagerlochs drehbar ist.
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Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, die Verschlechterung der Lagereigenschaften einzudämmen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Schnittansicht zum Darstellen eines Turboladers.
- 2 ist eine extrahierte Ansicht zum Darstellen eines Abschnitts, der durch die Einpunkt-Kettenlinien von 1 angezeigt ist.
- 3 ist eine Schnittansicht eines Außenrings von 2 bei Betrachtung in einer Richtung, die durch den Pfeil III angezeigt ist.
- 4 ist eine schematische Schnittansicht zum Darstellen einer Lagerstruktur eines Modifikationsbeispiels.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Jetzt wird in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Die Abmessungen, Materialien und spezifischen numerischen Werte, die in der Ausführungsform repräsentiert sind, sind lediglich Beispiele, die zum Erleichtern des Verständnisses verwendet werden, und beschränken nicht die vorliegende Offenbarung, sofern es nicht ausdrücklich anderweitig vermerkt ist. Elemente, die hierin und in den Zeichnungen im Wesentlichen die gleichen Funktionen und Konfigurationen haben, sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, um eine redundante Beschreibung davon wegzulassen. Eine Darstellung von Elementen mit keiner direkten Beziehung zu der vorliegenden Offenbarung ist weggelassen.
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1 ist eine schematische Schnittansicht zum Darstellen eines Turboladers TC. In dem Folgenden wird eine Beschreibung gegeben, während eine Richtung, die durch den in 1 dargestellten Pfeil L angezeigt ist, einer linken Seite des Turboladers TC entspricht. Eine Richtung, die durch den in 1 dargestellten Pfeil R angezeigt ist, entspricht einer rechten Seite des Turboladers TC. Wie in 1 dargestellt ist, weist der Turbolader TC einen Turboladerhauptkörper 1 auf. Der Turboladerhauptkörper 1 weist ein Lagergehäuse (Gehäuse) 3, ein Turbinengehäuse 5 und ein Verdichtergehäuse 7 auf. Das Turbinengehäuse 5 ist durch einen Befestigungsmechanismus 9 an eine linke Seite des Lagergehäuses 3 gekoppelt. Das Verdichtergehäuse 7 ist durch Befestigungsschrauben 11 an eine rechte Seite des Lagergehäuses 3 gekoppelt.
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Ein Vorsprung 3a ist an einer Außenumfangsfläche des Lagergehäuses 3 ausgebildet. Der Vorsprung 3a ist auf der Seite des Turbinengehäuses 5 ausgebildet. Der Vorsprung 3a steht in einer Radialrichtung des Lagergehäuses 3 vor. Ein Vorsprung 5a ist an einer Außenumfangsfläche des Turbinengehäuses 5 ausgebildet. Der Vorsprung 5a ist auf der Seite des Lagergehäuses 3 ausgebildet. Der Vorsprung 5a steht in einer Radialrichtung des Turbinengehäuses 5 vor. Das Lagergehäuse 3 und das Turbinengehäuse 5 sind durch den Befestigungsmechanismus 9 bandbefestigt. Der Befestigungsmechanismus 9 ist beispielsweise aus einer G-Kopplung ausgebildet. Der Befestigungsmechanismus 9 ist konfiguriert, die Vorsprünge 3a und 5a zu klemmen.
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Das Lagergehäuse 3 weist einen Zylinderabschnitt 3c auf, der ein Lagerloch 3b hat. Das Lagerloch 3b tritt in einer Rechts-und-Linksrichtung des Turboladers TC hindurch. Der Zylinderabschnitt 3c hat im Wesentlichen eine Zylinderform. Eine Welle 13 ist durch das Lagerloch 3b eingesetzt. Ein Paar Wälzlager 15 ist in dem Lagerloch 3b aufgenommen. Die Wälzlager 15 sind beispielsweise Kugellager. Die Welle 13 ist durch die Wälzlager 15 eingesetzt. Die Wälzlager 15 stützen die Welle 13 drehbar ab. Ein Turbinenlaufrad 17 ist an einem linken Endabschnitt der Welle 13 vorgesehen. Das Turbinenlaufrad 17 ist in dem Turbinengehäuse 5 drehbar aufgenommen. Ein Verdichterlaufrad 19 ist an einem rechten Endabschnitt der Welle 13 vorgesehen. Das Verdichterlaufrad 19 ist in dem Verdichtergehäuse 7 drehbar aufgenommen.
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Eine Ansaugöffnung 21 ist in dem Verdichtergehäuse 7 ausgebildet. Die Ansaugöffnung 21 ist auf der rechten Seite des Turboladers TC geöffnet. Die Ansaugöffnung 21 ist mit einem Luftreiniger (nicht gezeigt) verbunden. Ein Diffusor-Strömungsdurchgang 23 ist durch die gegenüberliegenden Flächen des Lagergehäuses 3 und des Verdichtergehäuses 7 definiert. Der Diffusor-Strömungsdurchgang 23 erhöht einen Luftdruck. Der Diffusor-Strömungsdurchgang 23 hat eine Ringform. Der Diffusor-Strömungsdurchgang 23 steht durch das Verdichterlaufrad 19 auf einer radial inneren Seite mit der Ansaugöffnung 21 in Verbindung.
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Ein Verdichterschnecken-Strömungsdurchgang 25 ist in dem Verdichtergehäuse 7 ausgebildet. Der Verdichterschnecken-Strömungsdurchgang 25 hat eine Ringform. Der Verdichterschnecken-Strömungsdurchgang 25 befindet sich bezüglich des Diffusor-Strömungsdurchgangs 23 beispielsweise auf einer Außenseite in einer Radialrichtung der Welle 13. Der Verdichterschnecken-Strömungsdurchgang 25 steht mit einer Ansaugöffnung einer Kraftmaschine (nicht gezeigt) und dem Diffusor-Strömungsdurchgang 23 in Verbindung. Wenn das Verdichterlaufrad 19 dreht, wird die Luft von der Ansaugöffnung 21 in das Verdichtergehäuse 7 gesaugt. Die angesaugte Luft wird im Verlauf des Strömens durch Schaufeln des Verdichterlaufrads 19 mit Druck beaufschlagt und beschleunigt. Die mit Druck beaufschlagte und beschleunigte Luft wird in dem Diffusor-Strömungsdurchgang 23 und dem Verdichterschnecken-Strömungsdurchgang 25 mit Druck beaufschlagt. Die mit Druck beaufschlagte Luft wird zu der Ansaugöffnung der Kraftmaschine geleitet.
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Eine Abgabeöffnung 27 ist in dem Turbinengehäuse 5 ausgebildet. Die Abgabeöffnung 27 ist auf der linken Seite des Turboladers TC geöffnet. Die Abgabeöffnung 27 ist mit einer Abgasreinigungsvorrichtung (nicht gezeigt) verbunden. Ein Turbinenschnecken-Strömungsdurchgang 29 und ein Verbindungs-Strömungsdurchgang 31 sind in dem Turbinengehäuse 5 ausgebildet. Der Turbinenschnecken-Strömungsdurchgang 29 hat eine Ringform.
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Der Turbinenschnecken-Strömungsdurchgang 29 befindet sich bezüglich des Verbindungs-Strömungsdurchgangs 31 beispielsweise auf einer Außenseite in einer Radialrichtung des Turbinenlaufrads 17. Der Turbinenschnecken-Strömungsdurchgang 29 steht mit einer Gaseinströmöffnung (nicht gezeigt) in Verbindung. Abgas, das aus einem Abgaskrümmer (nicht gezeigt) der Kraftmaschine abgegeben wird, wird zu der Gaseinströmöffnung geleitet. Der Verbindungs-Strömungsdurchgang 31 steht mit dem Turbinenschnecken-Strömungsdurchgang 29 in Verbindung. Der Verbindungs-Strömungsdurchgang 31 steht durch das Turbinenlaufrad 17 auf einer radial inneren Seite mit der Abgabeöffnung 27 in Verbindung. Somit wird das Abgas, das aus der Gaseinströmöffnung zu dem Turbinenschnecken-Strömungsdurchgang 29 geleitet wird, durch den Verbindungs-Strömungsdurchgang 31 und das Turbinenlaufrad 17 zu der Abgabeöffnung 27 geleitet. Das zu der Abgabeöffnung 27 geleitete Abgas dreht im Verlauf des Strömens dort hindurch das Turbinenlaufrad 17.
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Eine Drehkraft des Turbinenlaufrads 17 wird durch die Welle 13 an das Verdichterlaufrad 19 übertragen. Wenn das Verdichterlaufrad 19 dreht, wird der Druck der Luft erhöht, wie oben beschrieben ist. Auf eine solche Weise wird die Luft zu der Ansaugöffnung der Kraftmaschine geleitet.
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2 ist eine Teilansicht zum Darstellen eines Abschnitts, der durch die Einpunkt-Kettenlinien von 1 angezeigt ist. Wie in 2 dargestellt ist, hat der Turbolader TC eine Lagerstruktur S. Die Lagerstruktur S weist den Zylinderabschnitt 3c des Lagergehäuses 3, die Welle 13, das Paar Wälzlager 15 und einen Abstandshalter 33 auf.
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Ein Schmierölzuführungsöldurchgang 3d (siehe 1) ist in dem Lagergehäuse 3 ausgebildet. Der Schmierölzuführungsöldurchgang 3d befindet sich bezüglich des Lagerlochs 3b auf einer oberen Seite in der Vertikalrichtung (obere Seite von 2). Schmieröl, das aus einer Pumpe (nicht gezeigt) ausgefördert wird, wird in den Schmierölzuführungsöldurchgang 3d eingeleitet. Ein Paar Verbindungslöcher 3e ist zwischen dem Schmierölzuführungsöldurchgang 3d und dem Lagerloch 3b ausgebildet. Das Paar Verbindungslöcher 3e ist in einer Axialrichtung der Welle 13 (nachfolgend vereinfacht als „Axialrichtung“ bezeichnet) voneinander beabstandet. Das Verbindungsloch 3e hat ein Ende, das mit dem Schmierölzuführungsöldurchgang 3d verbunden ist, und ein anderes Ende, das mit dem Lagerloch 3b verbunden ist. Beispielsweise ist das verbindende Ende des Verbindungslochs 3e, das mit dem Lagerloch 3b verbunden ist, an einer obersten Position des Lagerlochs 3b in der Vertikalrichtung ausgebildet. Die Verbindungslöcher 3e ermöglichen eine Verbindung zwischen dem Schmierölzuführungsöldurchgang 3d und dem Lagerloch 3b.
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Das Paar Wälzlager 15 ist in dem Lagerloch 3b angeordnet. Das Paar Wälzlager 15 ist in der Axialrichtung voneinander beabstandet. Im Folgenden, wenn das Paar Wälzlager 15 separat bezeichnet wird, wird das Wälzlager 15 auf einer linken Seite von 2 (Seite des Turbinenlaufrads 17 (siehe 1)) als „turbinenseitiges Lager 35“ bezeichnet. Das Wälzlager 15 auf einer rechten Seite von 2 (Seite des Verdichterlaufrads 19 (siehe 1)) wird als „verdichterseitiges Lager 37“ bezeichnet.
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Das turbinenseitige Lager 35 weist einen Außenring 35a, einen Innenring 35b, Wälzelemente 35c und einen Käfig 35d auf. Der Innenring 35b ist an einer Außenumfangsfläche der Welle 13 montiert. Der Innenring 35b dreht einstückig mit der Welle 13. Der Außenring 35a ist bezüglich des Innenrings 35b auf einer radial äußeren Seite angeordnet. Der Außenring 35a ist so angeordnet, dass er einer Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b gegenüberliegt. Der Außenring 35a ist an einer Position angeordnet, die dem Verbindungsloch 3e in einer Radialrichtung der Welle 13 (nachfolgend vereinfacht als „Radialrichtung“ bezeichnet) gegenüberliegt. Ein Dämpfungsabschnitt 39, der später beschrieben ist, ist in einer Außenumfangsfläche des Außenrings 35a ausgebildet.
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Die Vielzahl von Wälzelementen 35c ist zwischen dem Außenring 35a und dem Innenring 35b angeordnet. Die Vielzahl von Wälzelementen 35c ist entlang einer Drehrichtung der Welle 13 (nachfolgend vereinfacht als „Drehrichtung“ oder „Umfangsrichtung“ bezeichnet) angeordnet. Der Käfig 35d ist konfiguriert, die Vielzahl von Wälzelementen 35c zu halten. Intervalle der Vielzahl von Wälzelementen 35c in der Umfangsrichtung sind durch den Käfig 35d an vorbestimmten Intervallen erhalten.
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Das verdichterseitige Lager 37 weist einen Außenring 37a, einen Innenring 37b, Wälzelemente 37c und einen Käfig 37d auf. Der Innenring 37b ist an der Außenumfangsfläche der Welle 13 montiert. Der Innenring 37b dreht einstückig mit der Welle 13. Der Außenring 37a ist bezüglich des Innenrings 37b auf einer radial äußeren Seite angeordnet. Der Außenring 37a ist so angeordnet, dass er der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b gegenüberliegt. Der Außenring 37a ist an einer Position angeordnet, die dem Verbindungsloch 3e in der Radialrichtung gegenüberliegt. Ein Dämpfungsabschnitt 41, der später beschrieben ist, ist in einer Außenumfangsfläche des Außenring 37a ausgebildet.
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Die Vielzahl von Wälzelementen 37c ist zwischen dem Außenring 37a und dem Innenring 37b angeordnet. Die Vielzahl von Wälzelementen 37c ist entlang der Umfangsrichtung angeordnet. Der Käfig 37d ist konfiguriert, die Vielzahl von Wälzelementen 37c zu halten. Intervalle der Vielzahl von Wälzelementen 37c in der Umfangsrichtung sind durch den Käfig 37d an vorbestimmten Intervallen erhalten.
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Das Paar Wälzlager 15 ist beispielsweise ein Paar Winkelkontaktlager. In 2 sind die Mittellinien (nachfolgend auch als „Verbindungslinien“ bezeichnet), die Kontaktwinkel der Winkelkontaktlager repräsentieren, durch die Zweipunkt-Kettenlinien angezeigt. Die Verbindungslinie ist bezüglich einer Linie (Ebene), die zu der Axialrichtung der Welle 13 senkrecht ist, geneigt (bildet einen Kontaktwinkel aus). Die Winkelkontaktlager erfahren zusätzlich zu Radiallasten der Welle 13 Schublasten. Das Paar Winkelkontaktlager erfährt Schublasten in Richtungen, die entgegengesetzt zueinander sind. Das Paar Winkelkontaktlager ist beispielsweise in einer beidseitig zugewandten Duplexkombination (einer Kombination, bei welcher die Kontaktwinkel Richtungen von Linien ausbilden, die sich zu der Seite des Außenrings voneinander weg trennen) angeordnet.
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Der Außenring 35a des turbinenseitigen Lagers 35 hat eine Endfläche 35e und eine Endfläche 35f an beiden Enden in der Axialrichtung. Die Endfläche 35e befindet sich auf einer Seite des Außenrings 35a, auf welcher das Paar Wälzlager 35 voneinander beabstandet ist. Die Endfläche 35f befindet sich auf einer Seite des Außenrings 35a, auf welcher das Paar Wälzlager 15 einander annähert. Die Endfläche 35e hat eine Dicke, die größer ist als jene der Endfläche 35f. Der Innenring 35b hat eine Endfläche 35g und eine Endfläche 35h an beiden Enden in der Axialrichtung. Die Endfläche 35g befindet sich auf einer Seite des Innenrings 35b, auf welcher das Paar Wälzlager 15 einander annähert. Die Endfläche 35h befindet sich auf einer Seite des Innenrings 35b, auf welcher das Paar Wälzlager 15 voneinander beabstandet ist. Die Endfläche 35g hat eine Dicke, die größer ist als jene der Endfläche 35h.
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Wie oben beschrieben ist, haben der Außenring 35a und der Innenring 35b jeweils eine Dicke (eine Dicke in der Radialrichtung), die sich an beiden Endflächen in der Axialrichtung unterscheidet. Der Außendurchmesser des Innenrings 35b erhöht sich von der Seite des Turbinenlaufrads 17 (siehe 1) zu der Seite des Verdichterlaufrads 19 (siehe 1). Der Innendurchmesser des Außenrings 35a erhöht sich von der Seite des Turbinenlaufrads 17 zu der Seite des Verdichterlaufrads 19.
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Der Außenring 37a des verdichterseitigen Lagers 37 hat eine Endfläche 37e und eine Endfläche 37f an beiden Enden in der Axialrichtung. Die Endfläche 37e befindet sich auf einer Seite des Außenring 37a, auf welcher das Paar Wälzlager 15 voneinander beabstandet ist. Die Endfläche 37f befindet sich auf einer Seite des Außenrings 37a, auf welcher das Paar Wälzlager 15 einander annähert. Die Endfläche 37e hat eine Dicke, die größer ist als jene der Endfläche 37f. Der Innenring 37b hat eine Endfläche 37g und eine Endfläche 37h an beiden Enden in der Axialrichtung. Die Endfläche 37g befindet sich auf einer Seite des Innenrings 37b, auf welcher das Paar Wälzlager 15 einander annähert. Die Endfläche 37h befindet sich auf einer Seite des Innenrings 37b, auf welcher das Paar Wälzlager 15 voneinander beabstandet ist. Die Endfläche 37g hat eine Dicke, die größer ist als jene der Endfläche 37h.
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Wie oben beschrieben ist, haben der Außenring 37a und der Innenring 37b jeweils eine Dicke (eine Dicke in der Radialrichtung), die an beiden Endflächen in der Axialrichtung unterschiedlich ist. Der Außendurchmesser des Innenrings 37b erhöht sich von der Seite des Verdichterlaufrads 19 (siehe 1) zu der Seite des Turbinenlaufrads 17 (siehe 1). Der Innendurchmesser des Außenrings 37a erhöht sich von der Seite des Verdichterlaufrads 19 zu der Seite des Turbinenlaufrads 17.
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Die oben beschriebene Konfiguration, in der die Dicken an den beiden Endflächen in der Axialrichtung unterschiedlich sind, kann jedoch nur für einen beliebigen der Außenringe der 35a und 37a und der Innenringe 35b und 37b angewendet werden. Beispielsweise können die beiden Endflächen der Außenringe 35a und 37a in der Axialrichtung unterschiedliche Dicken haben und die beiden Endflächen der Innenringe 35b und 37b in der Axialrichtung können die gleiche Dicke haben. Außerdem können die beiden Endflächen der Innenringe 35b und 37b in der Axialrichtung unterschiedliche Dicken haben und die beiden Endflächen der Außenringe 35a und 37a in der Axialrichtung können die gleiche Dicke haben. Ferner ist die Konfiguration, in der die Dicke an den beiden Endflächen in der Axialrichtung unterschiedlich ist, wie oben beschrieben ist, keine wesentliche Konfiguration. Die Außenringe 35a und 37a und die Innenringe 35b und 37b können die gleiche Dicke an den beiden Endflächen in der Axialrichtung haben.
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Der Abstandshalter (ein innerer Ringabstandshalter) 33 ist zwischen dem Innenring 35b und dem Innenring 37b angeordnet. Der Abstandshalter 33 ist ein ringförmiges Element. Die Welle 13 ist durch den Abstandshalter 33 eingesetzt. Ein Außendurchmesser des Abstandshalters 33 ist kleiner als der Außendurchmesser der Endflächen 35g und 37g der Innenringe 35b und 37b. Der Außendurchmesser des Abstandshalters 33 kann jedoch gleich oder größer sein als der Außendurchmesser der Endflächen 35g und 37g der Innenringe 35b und 37b. Hier ist eine Beschreibung des Falls abgegeben worden, in welchem der Abstandshalter 33 zwischen dem Innenring 35b und dem Innenring 37b vorgesehen ist. Jedoch können anstatt des Abstandshalters 33 eine Feder und ein Federaufnehmer vorgesehen sein.
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Zwischen dem Außenring 35a und dem Außenring 37a ist ein Abstandshalter (ein äußerer Ringabstandshalter), eine Feder oder ein Federaufnehmer nicht vorgesehen. Das heißt, ein Halteelement, das konfiguriert ist, die Außenringe 35a und 37a zu halten, ist nicht zwischen dem Außenring 35a und dem Außenring 37a vorgesehen. Daher sind die Außenringe 35a und 37a bezüglich des Lagerlochs 3b in der Umfangsrichtung drehbar (frei drehbar) angeordnet. Wenn die Welle 13 dreht, drehen die Innenringe 35b und 37b einstückig mit der Welle 13. Die Wälzelemente 35c und 37c drehen zusammen mit der Drehung der Innenringe 35b und 37b. Die Wälzelemente 35c und 37c bewegen sich in den Umfangsrichtungen der Innenringe 35b und 37b. Die Außenringe 35a und 37a drehen zusammen mit der Drehung und der Bewegung der Wälzelemente 35c und 37c oder zusammen mit der Strömung des Schmieröls in der Umfangsrichtung der Welle 13. Zu dieser Zeit ist eine Drehgeschwindigkeit der Außenringe 35a und 37a langsamer als eine Drehgeschwindigkeit der Innenringe 35b und 37b.
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Die Welle 13 weist einen kleindurchmessrigen Abschnitt 13a, einen großdurchmessrigen Abschnitt 13b und einen durchmesserreduzierten Abschnitt 13c auf. Die Innenringe 35b und 37b sind an dem kleindurchmessrigen Abschnitt 13a montiert. Der großdurchmessrige Abschnitt 13b hat einen Durchmesser, der größer ist als jener des kleindurchmessrigen Abschnitts 13a, und ist einstückig mit der Welle 13 ausgebildet. Der durchmesserreduzierte Abschnitt 13c hat einen Durchmesser, der kleiner ist als jener des kleindurchmessrigen Abschnitts 13a, und ist einstückig mit der Welle 13 ausgebildet. Der großdurchmessrige Abschnitt 13b befindet sich bezüglich des kleindurchmessrigen Abschnitts 13a auf der linken Seite von 2. Der durchmesserreduzierte Abschnitt 13c befindet sich bezüglich des kleindurchmessrigen Abschnitts 13a auf der rechten Seite von 2.
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Der großdurchmessrige Abschnitt 13b kann jedoch aus einem Element ausgebildet sein, das separat von dem kleindurchmessrigen Abschnitt 13a ist. Der großdurchmessrige Abschnitt 13b kann so konfiguriert sein, dass er von dem kleindurchmessrigen Abschnitt 13a abnehmbar ist. Der durchmesserreduzierte Abschnitt 13c kann aus einem Element ausgebildet sein, das separat von dem kleindurchmessrigen Abschnitt 13a ist. Der durchmesserreduzierte Abschnitt 13c kann so konfiguriert sein, dass er von dem kleindurchmessrigen Abschnitt 13a abnehmbar ist. Der Außendurchmesser des großdurchmessrigen Abschnitts 13b ist gleich oder größer als der Außendurchmesser der Endfläche 35h des Innenrings 35b. Der Innenring 35b ist durch den großdurchmessrigen Abschnitt 13b positioniert.
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Ein Ölwerferelement 43 ist an dem durchmesserreduzierten Abschnitt 13c montiert. Das Ölwerferelement 43 ist konfiguriert, das Schmieröl zu der radial äußeren Seite zu verteilen. Das Ölwerferelement 43 ist konfiguriert, eine Leckage des Schmieröls zu der Seite des Verdichterlaufrads 19 einzudämmen (siehe 1).
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Das Ölwerferelement 43 weist einen großdurchmessrigen Abschnitt 43a auf. Der großdurchmessrige Abschnitt 43a hat einen Durchmesser, der größer ist als jener des kleindurchmessrigen Abschnitts 13a. Der Außendurchmesser des großdurchmessrigen Abschnitts 43a ist gleich oder größer als der Außendurchmesser der Endfläche 37h des Innenrings 37b. Der Innenring 37b ist durch das Ölwerferelement 43 positioniert. Der maximale Außendurchmesser des großdurchmessrigen Abschnitts 43a ist gleich dem maximalen Außendurchmesser des großdurchmessrigen Abschnitts 13b. In dieser Beschreibung umfasst die Bedeutung von „gleich“ vollständig gleich und von vollständig gleich innerhalb des Bereichs von Toleranzen (Zerspanungsgenauigkeiten, Zusammenbaufehler und Ähnlichem) abweichend. Der maximale Außendurchmesser des großdurchmessrigen Abschnitts 43a kann jedoch von dem maximalen Außendurchmesser des großdurchmessrigen Abschnitts 13b unterschiedlich sein.
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Ein Seitenwandabschnitt 3g ist an dem Lagergehäuse 3 ausgebildet. Der Seitenwandabschnitt 3g befindet sich bezüglich des Außenrings 35a auf der Seite, auf welcher das Paar Wälzlager 15 voneinander beabstandet ist (die Seite des Turbinenlaufrads 17 (siehe 1)). Der Seitenwandabschnitt 3g steht von der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b zu der radial inneren Seite vor. Der Seitenwandabschnitt 3g hat eine gegenüberliegende Fläche 3h. Die gegenüberliegende Fläche 3h liegt der Endfläche 35e des Außenrings 35a in der Axialrichtung gegenüber.
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Eine Dichtungsplatte 45 ist bezüglich des Ölwerferelements 43 auf der radial äußeren Seite an dem Lagergehäuse 3 montiert. Die Dichtungsplatte 45 hat eine gegenüberliegende Fläche 45a. Die gegenüberliegende Fläche 45a liegt der Endfläche 37e des Außenrings 37a in der Axialrichtung gegenüber. Die Dichtungsplatte 45 ist konfiguriert, die Leckage des Schmieröls von dem Lagerloch 3b zu der Seite des Verdichterlaufrads 19 einzudämmen (siehe 1).
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Der Innenring 35b, der Abstandshalter 33, der Innenring 37b, das Ölwerferelement 43 und das Verdichterlaufrad 19 (siehe 1) sind von einem Endabschnitt der Welle 13 auf der Seite des Verdichterlaufrads 19 nacheinander eingesetzt. Eine Befestigungsschraube ist an dem Endabschnitt der Welle 13 auf der Seite des Verdichterlaufrads 19 befestigt. Eine Verdichtungsbelastung (eine Axialkraft) wird in der Axialrichtung auf den Innenring 35b, den Abstandshalter 33, den Innenring 37b, das Ölwerferelement 43 und das Verdichterlaufrad 19 aufgebracht. Der Innenring 35b, der Abstandshalter 33 und der Innenring 37b sind durch die Axialkraft zwischen dem großdurchmessrigen Abschnitt 13b und dem Ölwerferelement 43 geklemmt und drehen einstückig mit der Welle 13.
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Der Dämpfungsabschnitt 39 ist in der Außenumfangsfläche des turbinenseitigen Lagers 35 (des Außenrings 35a) ausgebildet. Der Dämpfungsabschnitt 41 ist in der Außenumfangsfläche des verdichterseitigen Lagers 37 (des Außenrings 37a) ausgebildet. Die Dämpfungsabschnitte 39 und 41 liegen der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b gegenüber.
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Der Dämpfungsabschnitt 39 weist zwei Ringvorsprünge 39a auf. Die zwei Ringvorsprünge 39a sind an der Außenumfangsfläche des Außenrings 35a so ausgebildet, dass sie in der Axialrichtung voneinander beabstandet sind. Die zwei Ringvorsprünge 39a stehen von dem Außenring 35a zu der radial äußeren Seite vor. Die zwei Ringvorsprünge 39a erstrecken sich in einer Ringform über den gesamten Umfang der Außenumfangsfläche des Außenrings 35a. Eine Dämpfungsnut 39b ist zwischen den zwei Ringvorsprüngen 39a definiert. Die Dämpfungsnut 39b erstreckt sich in einer Ringform über den gesamten Umfang der Außenumfangsfläche des Außenrings 35a.
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Der Dämpfungsabschnitt 41 weist zwei Ringvorsprünge 41a auf. Die zwei Ringvorsprünge 41a sind an der Außenumfangsfläche des Außenrings 37a so ausgebildet, dass sie in der Axialrichtung voneinander beabstandet sind. Die zwei Ringvorsprünge 41a stehen von dem Außenring 37a zu der radial äußeren Seite vor. Die zwei Ringvorsprünge 41a erstrecken sich in einer Ringform über den gesamten Umfang der Außenumfangsfläche des Außenrings 37a. Eine Dämpfungsnut 41b ist zwischen den zwei Ringvorsprüngen 41a ausgebildet. Die Dämpfungsnut 41b erstreckt sich in einer Ringform über den gesamten Umfang der Außenumfangsfläche des Außenrings 37a. Die Dämpfungsnuten 39b und 41b erstrecken sich in der Umfangsrichtung der Welle 13.
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An der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b ist das Verbindungsloch 3e zwischen Positionen geöffnet, die den zwei Ringvorsprüngen 39a zugewandt sind. An der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b ist das Verbindungsloch 3f zwischen Positionen geöffnet, die den zwei Ringvorsprüngen 41a zugewandt sind. Das heißt, die Dämpfungsnuten 39b und 41b liegen den Verbindungslöchern 3e in der Radialrichtung gegenüber. Die Verbindungslöcher 3e stehen mit den Dämpfungsnuten 39b und 41b in Verbindung.
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Das Schmieröl wird den Verbindungslöchern 3e aus dem Schmierölzuführungsöldurchgang 3d (siehe 1) zugeführt. Das Schmieröl tritt durch die Verbindungslöcher 3e und wird den Dämpfungsnuten 39b und 41b zugeführt. Das Schmieröl strömt in der Umfangsrichtung durch die Dämpfungsnuten 39b und 41b. Das Schmieröl strömt durch Spalte (Räume) zwischen den zwei Ringvorsprüngen 39a und 41a und der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b. Das Schmieröl bildet Ölfilme (Ölfilmdämpfungen) zwischen der Außenumfangsfläche der Außenringe 35a und 37a und der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b aus. Die Ölfilmdämpfung ist konfiguriert, eine Vibration der Welle 13 zu dämpfen.
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Die Wirkung des Dämpfens der Vibration der Welle 13 kann geändert (angepasst) werden, indem die Formen der zwei Ringvorsprünge 39a und 41a geändert werden. Die Wirkung des Dämpfens der Vibration der Welle 13 kann geändert werden, ohne die Formen der gesamten Außenringe 35a und 37a zu ändern. Daher ist es einfach, die Außenringe 35a und 37a, die die Dämpfungsabschnitte 39 und 41 aufweisen, zu gestalten.
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Zwischen den zwei Ringvorsprüngen 39a wird der Ringvorsprung 39a auf der Seite des Turbinenlaufrads 17 (siehe 1) als „erster Vorsprung 39aa“ bezeichnet. Zwischen den zwei Ringvorsprüngen 39a wird der Ringvorsprung 39a auf der Seite des Verdichterlaufrads 19 (siehe 1) als „zweiter Vorsprung 39ab“ bezeichnet. Zwischen den zwei Ringvorsprüngen 41a wird der Ringvorsprung 41a auf der Seite des Verdichterlaufrads 19 als „erster Vorsprung 41aa“ bezeichnet. Zwischen den zwei Ringvorsprüngen 41a wird der Ringvorsprung 41a auf der Seite des Turbinenlaufrads 17 als „zweiter Vorsprung 41ab“ bezeichnet.
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Die zweiten Vorsprünge 39ab und 41ab befinden sich bezüglich der ersten Vorsprünge 39aa und 41aa zu einer Richtung hin, in welcher sich das Paar Wälzlager 15 annähert. Eine Breite der ersten Vorsprünge 39aa bzw. 41aa in der Axialrichtung ist kleiner als eine Breite der zweiten Vorsprünge 39ab bzw. 41ab in der Axialrichtung.
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Das Schmieröl, das den Dämpfungsnuten 39b und 41b zugeführt wird, strömt in der Umfangsrichtung entlang der Dämpfungsnuten 39b und 41b. Wenn die Dämpfungsnuten 39b und 41b mit dem Schmieröl gefüllt sind, strömt das Schmieröl über die ersten Vorsprünge 39aa und 41aa und die zweiten Vorsprünge 39ab und 41ab und strömt in der Axialrichtung zwischen der Außenumfangsfläche der Außenringe 35a und 37a und der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b. Zu dieser Zeit strömt das Schmieröl leichter (ein geringerer Widerstand) durch den Spalt zwischen den ersten Vorsprüngen 39aa und 41aa und der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b als durch den Spalt zwischen den zweiten Vorsprüngen 39ab und 41ab und der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b. Daher strömt das Schmieröl, das den Dämpfungsnuten 39b und 41b zugeführt wird, leicht von den Seiten des ersten Vorsprungs 39a und 41aa.
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Dementsprechend ist der Betrag des Schmieröls sichergestellt, der auf den Seiten der Endfläche 35e und 37e der Außenringe 35a und 37a strömt. Das Schmieröl strömt auf den Seiten der Endfläche 35e und 37e, sodass die Außenringe 35a und 37a durch das Schmieröl zu der Seite gedrückt werden, auf welcher das Paar Wälzlager 15 einander annähert. Die Außenringe 35a und 37a werden zu der Seite gedrückt, auf welcher das Paar Wälzlager 15 einander annähert, wodurch die Positionen des turbinenseitigen Lagers 35 und des verdichterseitigen Lagers 37 stabilisiert werden. Jedoch kann eine Breite der ersten Vorsprünge 39aa bzw. 41aa in der Axialrichtung gleich oder größer sein als eine Breite der zweiten Vorsprünge 39ab bzw. 41ab in der Axialrichtung.
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Nutabschnitte 35i sind in der Endfläche 35e ausgebildet. Die Nutabschnitte 35i treten von der Außenumfangsfläche durch den Außenring 35a zu der Innenumfangsfläche. Nutabschnitte 37i sind in der Endfläche 37e ausgebildet. Die Nutabschnitte 37i treten von der Außenumfangsfläche durch den Außenring 37a zu der Innenumfangsfläche. Jedoch können die Nutabschnitte 35i und 37i nicht in beiden von den Außenringen 35a und 37a ausgebildet sein. Beispielsweise können die Nutabschnitte 35i in dem Außenring 35a ausgebildet sein und die Nutabschnitte 37i können nicht in dem Außenring 37a ausgebildet sein. Ferner können die Nutabschnitte 35i nicht in dem Außenring 35a ausgebildet sein und die Nutabschnitte 37i können in dem Außenring 37a ausgebildet sein.
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3 ist eine Schnittansicht des Außenrings 35a von 2 bei Betrachtung in einer Richtung, die durch den Pfeil III angezeigt ist. Es ist anzumerken, dass eine Form des Nutabschnitts 35i in dem Außenring 35a gleich ist wie die Form des Nutabschnitts 37i in dem Außenring 37a. Daher wird jetzt eine Beschreibung der Form des Nutabschnitts 35i in dem Außenring 35a gegeben und eine Beschreibung der Form des Nutabschnitts 37i in dem Außenring 37a ist weggelassen.
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Wie in 3 dargestellt ist, erstreckt sich der Nutabschnitt 35i entlang der Radialrichtung des Außenrings 35a. Jedoch kann sich der Nutabschnitt 35i bezüglich der Radialrichtung geneigt erstrecken. Der Nutabschnitt 35i weist eine linksseitige Fläche 35ia, eine rechtsseitige Fläche 35ib und eine Bodenfläche 35ic auf. Die linksseitige Fläche 35ia und die rechtsseitige Fläche 35ib erstrecken sich entlang der Radialrichtung des Außenrings 35a. Die Bodenfläche 35ic ist eine ebene Fläche, die zu der Radialrichtung des Außenrings 35a parallel ist und zu der Endfläche 35e parallel ist.
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Eine Breite des Nutabschnitts 35i in der Umfangsrichtung (das heißt, ein Abstand zwischen der linksseitigen Fläche 35ia und der rechtsseitigen Fläche 35ib) ist unabhängig von einer Position in der Radialrichtung konstant. Jedoch kann eine Breite des Nutabschnitts 35i in der Umfangsrichtung gemäß der Position in der Radialrichtung geändert werden. Beispielsweise kann die Breite des Nutabschnitts 35i in der Umfangsrichtung so geändert werden, dass sie von der radial inneren Seite zu der radial äußeren Seite abnimmt. Ferner kann die Breite des Nutabschnitts 35i in der Umfangsrichtung so geändert werden, dass sie von der radial inneren Seite zu der radial äußeren Seite zunimmt.
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Eine Vielzahl von Nutabschnitten 35i ist in der Umfangsrichtung der Endfläche 35e ausgebildet. In dieser Ausführungsform sind vier Nutabschnitte 35i an Intervallen von 90° in der Umfangsrichtung der Endfläche 35e angeordnet. Jedoch ist die Anzahl der Nutabschnitte 35i nicht auf vier beschränkt und es ist nur erforderlich, dass die Anzahl der Nutabschnitte 35i eins oder mehr ist. Außerdem sind die Intervalle der Nutabschnitte 35i in der Umfangsrichtung nicht auf die gleichen Intervalle beschränkt und können ungleiche Intervalle sein.
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In Rückkehr zu 2 strömt das Schmieröl, das von dem ersten Vorsprung 39aa der zwei Ringvorsprünge 39a entweicht, abwärts durch den Spalt zwischen der Endfläche 35e des Außenrings 35a und der gegenüberliegenden Fläche 3h des Seitenwandabschnitts 3g. Das Schmieröl strömt abwärts durch den Spalt zwischen den Nutabschnitten 35i in dem Außenring 35a und der gegenüberliegenden Fläche 3h des Seitenwandabschnitts 3g.
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In ähnlicher Weise strömt das Schmieröl, das von dem ersten Vorsprung 41aa der zwei Ringvorsprünge 41a entweicht, abwärts durch den Spalt zwischen der Endfläche 37e des Außenrings 37a und der gegenüberliegenden Fläche 45a der Dichtungsplatte 45. Das Schmieröl strömt abwärts durch den Spalt zwischen den Nutabschnitten 37i in dem Außenring 37a und der gegenüberliegenden Fläche 45a der Dichtungsplatte 45. Die Nutabschnitte 35i und 37i sind konfiguriert, dem Schmieröl zu ermöglichen, leicht von der radial äußeren Seite zu der radial inneren Seite der Außenringe 35a und 37a geleitet zu werden. Das Schmieröl, das zu der radial inneren Seite der Außenringe 35a und 37a geleitet wird, kommt mit den Wälzelementen 35c und 37c in Kontakt. Mit den Nutabschnitten 35i und 37i wird das Schmieröl effizient zu den Wälzelementen 35c und 37c geleitet.
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Die Endflächen 35e und 37e der Außenringe 35a und 37a fungieren als eine Schublagerfläche. Eine Schublast, die zu der Seite des Verdichterlaufrads 19 aufgebracht wird (siehe 1), wird von der Endfläche 37e des Außenrings 37a zu der gegenüberliegenden Fläche 45a der Dichtungsplatte 45 aufgebracht. Eine Schublast, die zu der Seite des Turbinenlaufrads 17 aufgebracht wird (siehe 1), wird von der Endfläche 35e des Außenrings 35a zu der gegenüberliegenden Fläche 3h des Seitenwandabschnitts 3g aufgebracht. Die Vibration der Welle 13 in einer Schubrichtung wird durch das Schmieröl in dem Spalt zwischen den Endflächen 35e und 37e und den gegenüberliegenden Flächen 3h und 45a gedämpft.
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Das Schmieröl, das die Wälzelemente 35c und 37c schmiert, strömt zu einem Mittelabschnitt der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b aus. Ein erstes Ölablassloch 3i ist in dem Mittelabschnitt der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b ausgebildet. Das erste Ölablassloch 3i hat ein Ende, das zu der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b geöffnet ist, und ein anderes Ende, das zu einer Außenseite des Zylinderabschnitts 3c geöffnet ist. Das erste Ölablassloch 3i tritt durch den Zylinderabschnitt 3c zu einer unteren Seite (untere Seite von 2) in der Vertikalrichtung. Das erste Ölablassloch 3i ist konfiguriert, dem Schmieröl in dem Lagerloch 3b zu ermöglichen, zu einer Außenseite des Lagerlochs 3b abgegeben zu werden. Dementsprechend tritt das Schmieröl, das zu dem Mittelabschnitt der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b ausströmt, durch das erste Ölablassloch 3i und wird aus dem Lagerloch 3b abgegeben.
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Das Schmieröl, das aus dem Lagerloch 3b (dem Zylinderabschnitt 3c) abgegeben wird, strömt bezüglich des Lagerlochs 3b (des Zylinderabschnitts 3c) in der Vertikalrichtung abwärts zu der unteren Seite. Ein Schmierölabgabeöldurchgang (eine Schmierölabgabeöffnung) 3j ist bezüglich des Lagerlochs 3b (des Zylinderabschnitts 3c) auf der unteren Seite in der Vertikalrichtung in dem Lagergehäuse 3 ausgebildet. Das Schmieröl, das bezüglich des Lagerlochs 3b abwärts zu der unteren Seite strömt, tritt durch den Schmierölabgabeöldurchgang 3j und wird aus dem Lagergehäuse 3 abgegeben.
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Wenn das Schmieröl in den Dämpfungsnuten 39b und 41b übermäßig angesammelt wird, können die Lagereigenschaften des Paars Wälzlager 15 aufgrund eines Masseneffekts verschlechtert sein. In dieser Hinsicht hat der Zylinderabschnitt 3c in dieser Ausführungsform ein zweites Ölablassloch (ein Ölablassloch) 3k, das separat von dem ersten Ölablassloch 3i vorgesehen ist. Das zweite Ölablassloch 3k ist beispielsweise an einer Position der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b vorgesehen, die der Dämpfungsnut 39b gegenüberliegt. Das zweite Ölablassloch 3k hat ein Ende, das mit der Dämpfungsnut 39b in Verbindung steht, und ein anderes Ende, das zu der Außenseite des Zylinderabschnitts 3c geöffnet ist. Das zweite Ölablassloch 3k ist konfiguriert, dem Schmieröl in der Dämpfungsnut 39b zu ermöglichen, zu der Außenseite des Zylinderabschnitts 3c abgegeben zu werden. Dementsprechend kann das zweite Ölablassloch 3k ein übermäßiges Ansammeln des Schmieröls in der Dämpfungsnut 39b eindämmen. Im Ergebnis kann eine Verschlechterung der Lagereigenschaften des turbinenseitigen Lagers 35 eingedämmt werden.
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Eine Verbindungsöffnung (ein Ende) des zweiten Ölablasslochs 3k, das mit der Dämpfungsnut 39b in Verbindung steht, ist an einer Position des Lagerlochs 3b auf der untersten Seite in der Vertikalrichtung ausgebildet. Dementsprechend ist die Verbindungsöffnung des zweiten Ölablasslochs 3k an einer Position des Lagerlochs 3b ausgebildet, die von der Position, wo das Lagerloch 3b und das Verbindungsloch 3e miteinander in Verbindung stehen, umfangsmäßig am weitesten entfernt ist. Das Schmieröl, das aus dem Verbindungsloch 3e zu der Dämpfungsnut 39b zugeführt wird, kühlt beim Strömen entlang der Dämpfungsnut 39b die Außenumfangsfläche des Außenrings 35a und die Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b. Das heißt, das Schmieröl kann beim Strömen aus dem Verbindungsloch 3e zu dem zweiten Ölablassloch 3k Wärme aufsammeln. Die Verbindungsöffnung des zweiten Ölablasslochs 3k ist an der Position des Lagerlochs 3b auf der untersten Seite in der Vertikalrichtung ausgebildet, sodass das Schmieröl die Wälzlager 15 und das Lagergehäuse 3 effektiv kühlen kann.
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Der Betrag des Schmieröls, das aus den Verbindungslöchern 3e in das Lagerloch 3b zugeführt wird, wird gemäß Strömungsdurchgangsquerschnittsflächen der Verbindungslöcher 3e bestimmt. Der Betrag des Schmieröls, das aus dem zweiten Ölablassloch 3k zu der Außenseite des Zylinderabschnitts 3c abgegeben wird, wird gemäß der Strömungsdurchgangsquerschnittsfläche des zweiten Ölablasslochs 3k bestimmt. In dieser Ausführungsform haben die Verbindungslöcher 3e und das zweite Ölablassloch 3k jeweils einen konstanten Innendurchmesser. Die Verbindungslöcher 3e und das zweite Ölablassloch 3k können jedoch jeweils einen Abschnitt haben, dessen Innendurchmesser verändert ist.
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Der Betrag des Schmieröls, das über die ersten Vorsprünge 39aa und 41aa strömt, wird gemäß Spaltflächen bestimmt, die zwischen der Außenumfangsfläche der ersten Vorsprünge 39aa und 41aa und der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b definiert sind. Der Betrag des Schmieröls, das über die zweiten Vorsprünge 39ab und 41ab strömt, wird gemäß der Spaltfläche bestimmt, die zwischen der Außenumfangsfläche der zweiten Vorsprünge 39ab und 41ab und der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b definiert ist.
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Hier wird die Strömungsdurchgangsquerschnittsfläche, welche bezüglich der Strömungsdurchgangsquerschnittsfläche des zweiten Ölablasslochs 3k am kleinsten ist, als „kleinste Strömungsdurchgangsquerschnittsfläche des Ölblasslochs“ bezeichnet. Die Strömungsdurchgangsquerschnittsfläche, welche bezüglich der Strömungsdurchgangsquerschnittsfläche des Verbindungslochs 3e am kleinsten ist, wird als „kleinste Strömungsdurchgangsquerschnittsfläche des Verbindungslochs“ bezeichnet. Die Spaltfläche, welche bezüglich der Spaltfläche am kleinsten ist, die zwischen der Außenumfangsfläche der Außenringe 35a und 37a und der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b auf einer Seite der Dämpfungsnuten 39b und 41b in der Axialrichtung der Welle 13 definiert ist, wird als „kleinste Spaltfläche der einen Seite“ bezeichnet. Die Spaltfläche, welche bezüglich der Spaltfläche am kleinsten ist, die zwischen der Außenumfangsfläche der Außenringe 35a und 37a und der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b auf der anderen Seite der Dämpfungsnuten 39b und 41b in der Axialrichtung der Welle 13 definiert ist, wird als „kleinste Spaltfläche der anderen Seite“ bezeichnet.
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In diesem Fall ist die kleinste Strömungsdurchgangsquerschnittsfläche des Ölablasslochs gleich oder kleiner als die Fläche, die erhalten wird, indem die kleinste Spaltfläche der einen Seite und die kleinste Spaltfläche der anderen Seite von der kleinsten Strömungsdurchgangsquerschnittsfläche des Verbindungslochs abgezogen werden. Wenn die kleinste Strömungsdurchgangsquerschnittsfläche des Ölablasslochs die oben erwähnte Bedingung erfüllt, ist die Ölfilmdämpfung zwischen der Außenumfangsfläche der Außenringe 35a und 37a und der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b leicht ausgebildet. Im Ergebnis kann die Vibration der Welle 13 durch die Ölfilmdämpfung gedämpft werden. Wenn demgegenüber die kleinste Strömungsdurchgangsquerschnittsfläche des Ölablasslochs nicht die oben erwähnte Bedingung erfüllt, ist es schwierig, die Ölfilmdämpfung zwischen der Außenumfangsfläche der Außenringe 35a und 37a und der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b auszubilden. Daher kann die Vibration der Welle 13 schwierig gedämpft werden.
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Das zweite Ölablassloch 3k erstreckt sich entlang einer Mittelachse CA, die durch eine gestrichelte Linie in 2 angezeigt ist. Das Schmieröl, das aus dem zweiten Ölablassloch 3k abgegeben wird, strömt entlang der Mittelachse CA des zweiten Ölablasslochs 3k abwärts zu der unteren Seite in der Vertikalrichtung. Die Erstreckungslinie der Mittelachse CA des zweiten Ölablasslochs 3k ist bezüglich des Schmierölabgabeöldurchgangs 3j zu der Seite des Turbinengehäuses 5 gerichtet (siehe 1). Die Erstreckungslinie der Mittelachse CA des zweiten Ölablasslochs 3k kreuzt mit einer Gehäusewandfläche 3m, die dem Schmierölabgabeöldurchgang 3j zugewandt ist. Dementsprechend kann das zweite Ölablassloch 3k dem Schmieröl ermöglichen, mit der Gehäusewandfläche 3m in Kontakt gebracht zu werden. Das Schmieröl wird mit der Gehäusewandfläche 3m in Kontakt gebracht, wodurch es in der Lage ist, die Gehäusewandfläche 3m zu kühlen. Die Gehäusewandfläche 3m ist bezüglich des Schmierölabgabeöldurchgangs 3j beispielsweise auf der Seite des Turbinengehäuses 5 ausgebildet. Daher kann das Schmieröl, das aus dem zweiten Ölablassloch 3k abgegeben wird, durch die Gehäusewandfläche 3m das Turbinengehäuse 5 kühlen.
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In dieser Ausführungsform sind die Außenringe 35a und 37a so angeordnet, dass sie bezüglich des Lagerlochs 3b in der Umfangsrichtung der Welle 13 drehbar (frei drehbar) sind. Die Außenringe 35a und 37a sind so angeordnet, dass sie bezüglich des Lagerlochs 3b drehbar sind, sodass das Paar Wälzlager 15 einen Quetscheffekt (einen Federeffekt) und einen Keileffekt des Schmieröls erzielen kann. Der Quetscheffekt ist ein Phänomen, dass aufgrund einer Strömung und Verdichtung des Schmieröls Widerstandskräfte an den Außenringen 35a und 37a erzeugt werden, wenn die vibrierenden Außenringe 35a und 37a sich dem Lagerloch 3b annähern. Der Keileffekt ist ein Phänomen, dass das Schmieröl zu der Position gesaugt wird, wo die Außenringe 35a und 37a und das Lagerloch 3b einander annähern, wenn die Außenringe 35a und 37a drehen, und dadurch aufgrund einer Strömung und Verdichtung des Schmieröls Widerstandskräfte an den Außenringen 35a und 37a erzeugt werden. Dementsprechend kann bei der Lagerstruktur S dieser Ausführungsform im Vergleich zu dem Fall, bei welchem die Außenringe 35a und 37a konfiguriert sind, bezüglich des Lagerlochs 3b nicht drehbar zu sein, die Vibration der Welle 13 absorbiert (gedämpft) werden. Ferner wird das Halteelement nicht benötigt, das konfiguriert ist, die Außenringe 35a und 37a zu halten (ein Stift zum Verhindern der Drehung), wodurch die Anzahl von Komponenten verringert ist.
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Bei der Lagerstruktur S dieser Ausführungsform sind die Dämpfungsabschnitte 39 und 41 in den Außenringen 35a und 37a ausgebildet. Das heißt, die Außenringe 35a und 37a werden als Dämpfungselemente verwendet. Da die Außenringe 35a und 37a als Dämpfungselemente verwendet werden, ist es nicht erforderlich, ein ringförmiges Rahmenelement (ein sogenanntes Ölfilmdämpfungselement) separat in dem Lagerloch 3b anzuordnen. Da die Dämpfungselemente in den Außenringen 35a und 37a ausgebildet sind, kann im Vergleich zu dem Fall, bei welchem das Ölfilmdämpfungselement separat vorgesehen ist, das Gewicht der Dämpfungselemente verringert werden. Da das Gewicht der Dämpfungselemente verringert ist, ist es möglich, die Kraft des Dämpfens der Vibration der Welle 13 zu erhöhen.
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In dieser Ausführungsform ist eine Beschreibung des Beispiels gegeben, bei welchem das zweite Ölablassloch 3k an der Position angeordnet ist, die der Dämpfungsnut 39b in der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b gegenüberliegt. Die Konfiguration ist jedoch nicht darauf beschränkt und das zweite Ölablassloch 3k kann an einer Position, die der Dämpfungsnut 41b gegenüberliegt, in der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b angeordnet sein. In diesem Fall hat das zweite Ölablassloch 3k ein Ende, das mit der Dämpfungsnut 41b in Verbindung steht, und ein anderes Ende, das zu der Außenseite des Zylinderabschnitts 3c geöffnet ist. Ferner kann eine Vielzahl von zweiten Ölablasslöchern 3k an Positionen, die der Dämpfungsnut 39b und der Dämpfungsnut 41b gegenüberliegen, in der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b angeordnet sein. Das heißt, es ist nur erforderlich, dass das zweite Ölablassloch 3k an einer Position, die mindestens einer von der Dämpfungsnut 39b oder der Dämpfungsnut 41b gegenüberliegt, in der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b angeordnet ist.
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(Modifikationsbeispiel)
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4 ist eine schematische Schnittansicht zum Darstellen einer Konfiguration einer Lagerstruktur Sa eines Modifikationsbeispiels. Komponenten, die im Wesentlichen äquivalent zu jenen der Lagerstruktur S der oben erwähnten Ausführungsform sind, sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine Beschreibung davon ist weggelassen. Wie in 4 dargestellt ist, ist bei der Lagerstruktur Sa dieses Modifikationsbeispiels ein Paar Wälzlager 115 in dem Lagerloch 3b angeordnet. Das Paar Wälzlager 115 weist ein turbinenseitiges Lager 135 und ein verdichterseitiges Lager 137 auf. Das turbinenseitige Lager 135 weist einen Außenring 135a auf. Der Außenring 135a ist von dem Außenring 35a (siehe 2) der oben erwähnten Ausführungsform nur darin unterschiedlich, dass die zwei Ringvorsprünge 39a und die Dämpfungsnut 39b (siehe 2) nicht ausgebildet sind. Das verdichterseitige Lager 137 weist einen Außenring 137a auf. Der Außenring 137a ist von dem Außenring 37a (siehe 2) der oben erwähnten Ausführungsform nur darin unterschiedlich, dass die zwei Ringvorsprünge 41a und die Dämpfungsnut 41b (siehe 2) nicht ausgebildet sind.
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Dämpfungsnuten 139b und 141b sind in der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b (des Zylinderabschnitts 3c) dieses Modifikationsbeispiels ausgebildet. Die Dämpfungsnuten 139b und 141b haben jeweils ein Ende, das mit dem Verbindungsloch 3e verbunden ist, und ein anderes Ende, das zu der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b geöffnet ist. Die Dämpfungsnuten 139b und 141b erstrecken sich in einer Ringform über den gesamten Umfang der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b. Die Dämpfungsnuten 139b und 141b erstrecken sich in der Umfangsrichtung der Welle 13. Die Dämpfungsnuten 139b und 141b sind an Positionen, die den Außenringen 135a und 137a gegenüberliegen, in dem Lagerloch 3b angeordnet. Die Verbindungslöcher 3e stehen mit den Dämpfungsnuten 139b und 141b in Verbindung. Die Verbindungslöcher 3e sind konfiguriert, dem Schmieröl zu ermöglichen, den Dämpfungsnuten 139b und 141b zugeführt zu werden. Das Schmieröl, das den Dämpfungsnuten 139b und 141b zugeführt wird, strömt zu Spalten zwischen einer Außenumfangsfläche der Außenringe 135a und 137a und der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b aus. Das Schmieröl bildet Ölfilme (Ölfilmdämpfungen) zwischen der Außenumfangsfläche der Außenringe 135a und 137a und der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b aus.
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Das zweite Ölablassloch 3k hat ein Ende, das mit der Dämpfungsnut 139b in Verbindung steht, und ein anderes Ende, das zu der Außenseite des Zylinderabschnitts 3c geöffnet ist. Das zweite Ölablassloch 3k ist konfiguriert, dem Schmieröl in der Dämpfungsnut 139b zu ermöglichen, zu der Außenseite des Zylinderabschnitts 3c abgegeben zu werden. Dementsprechend kann das zweite Ölablassloch 3k eine übermäßige Ansammlung des Schmieröls in der Dämpfungsnut 139b eindämmen. Im Ergebnis kann eine Verschlechterung der Lagereigenschaften des turbinenseitigen Lagers 135 eingedämmt werden.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben worden, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben erwähnten Ausführungsformen beschränkt. Es ist ersichtlich, dass ein Fachmann verschiedene Abänderungen und Modifikationen innerhalb des Umfangs der Patentansprüche konzipieren kann und jene Beispiele als innerhalb des technischen Umfangs der vorliegenden Offenbarung fallend aufgefasst werden.
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Bei der oben erwähnten Ausführungsform ist eine Beschreibung des Beispiels gegeben worden, bei welchem die Dämpfungsnuten 39b und 41b in den Außenringen 35a und 37a ausgebildet sind. Ferner ist in dem oben beschriebenen Modifikationsbeispiel eine Beschreibung des Beispiels gegeben worden, bei welchem die Dämpfungsnuten 139b und 141b in der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b ausgebildet sind. Die Konfiguration ist jedoch nicht darauf beschränkt und die Dämpfungsnuten 39b, 41b, 139b und 141b können in beiden von der Außenumfangsfläche der Außenringe 35a und 37a und der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b ausgebildet sein. Das heißt, die Dämpfungsnuten 39b, 41b, 139b und 141b können in mindestens einer von der Außenumfangsfläche der Außenringe 35a und 37a oder der Innenumfangsfläche 3f des Lagerlochs 3b ausgebildet sein.
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Bei der oben erwähnten Ausführungsform und dem Modifikationsbeispiel ist eine Beschreibung des Beispiels gegeben worden, bei welchem die kleinste Strömungsdurchgangsquerschnittsfläche des Ölablasslochs gleich oder kleiner ist als der Wert, der erhalten wird, indem die kleinste Spaltfläche der einen Seite und die kleinste Spaltfläche der anderen Seite von der kleinsten Strömungsdurchgangsquerschnittsfläche des Verbindungslochs abgezogen werden. Die Konfiguration ist jedoch nicht darauf beschränkt und die kleinste Strömungsdurchgangsquerschnittsfläche des Ölablasslochs kann größer sein als der Wert, der erhalten wird, indem die kleinste Spaltfläche der einen Seite und die kleinste Spaltfläche der anderen Seite von der kleinsten Strömungsdurchgangsquerschnittsfläche des Verbindungslochs abgezogen werden.
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Bei der oben erwähnten Ausführungsform und dem Modifikationsbeispiel ist eine Beschreibung des Beispiels gegeben worden, bei welchem das eine Ende des zweiten Ölablasslochs 3k an der Position des Lagerlochs 3b auf der untersten Seite in der Vertikalrichtung ausgebildet ist. Die Konfiguration ist jedoch nicht darauf beschränkt und das eine Ende des zweiten Ölablasslochs 3k kann an einer Position, die bezüglich der untersten Position in der Vertikalrichtung auf der vertikal oberen Seite ist, in dem Lagerloch 3b ausgebildet sein. Jedoch ist in dem Lagerloch 3b das eine Ende des zweiten Ölablasslochs 3k an einer Position ausgebildet, die von dort, wo das Verbindungsloch 3e verbunden ist, unterschiedlich ist.
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Bei der oben erwähnten Ausführungsform und dem Modifikationsbeispiel ist eine Beschreibung des Beispiels gegeben worden, bei welchem das einzelne (das eine) zweite Ölablassloch 3k mit der Dämpfungsnut 39b oder 139b in Verbindung steht. Die Konfiguration ist jedoch nicht darauf beschränkt und das zweite Ölablassloch 3k kann mit der Dämpfungsnut 39b oder 139b an einer Vielzahl von Positionen in der Umfangsrichtung in Verbindung stehen. Das heißt, eine Vielzahl von zweiten Ölablasslöchern 3k kann in der Umfangsrichtung angeordnet sein. Die Vielzahl von zweiten Ölablasslöchern 3k kann an gleichen Intervallen oder ungleichen Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet sein.
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Bei der oben erwähnten Ausführungsform und dem Modifikationsbeispiel ist eine Beschreibung des Beispiels gegeben worden, bei welchem die Erstreckungslinie der Mittelachse CA des zweiten Ölablasslochs 3k mit der Gehäusewandfläche 3m kreuzt. Die Konfiguration ist jedoch nicht darauf beschränkt und die Erstreckungslinie der Mittelachse CA des zweiten Ölablasslochs 3k kann sich mit der Gehäusewandfläche 3m nicht schneiden. Beispielsweise kann der Schmierölabgabeöldurchgang 3j auf der Erstreckungslinie der Mittelachse CA des zweiten Ölablasslochs 3k angeordnet sein.
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Bei der oben erwähnten Ausführungsform und dem Modifikationsbeispiel ist eine Beschreibung des Beispiels gegeben worden, bei welchem die Außenringe 35a, 37a, 135a und 137a der Wälzlager 15 und 115 so vorgesehen sind, dass sie bezüglich des Lagerlochs 3b drehbar sind. Die Konfiguration ist jedoch nicht darauf beschränkt und die Außenringe 35a, 37a, 135a und 137a der Wälzlager 15 und 115 können so vorgesehen sein, dass sie bezüglich des Lagerlochs 3b nicht drehbar sind.
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Bei der oben erwähnten Ausführungsform und dem Modifikationsbeispiel ist eine Beschreibung des Beispiels gegeben worden, bei welchem die Wälzlager 15 die Winkelkontaktlager sind. Die Konfiguration ist jedoch nicht darauf beschränkt und die Wälzlager 15 können beispielsweise Rillenkugellager oder Pendelkugellager sein.
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Bei der oben erwähnten Ausführungsform und dem Modifikationsbeispiel ist eine Beschreibung des Beispiels gegeben worden, bei welchem die Wälzlager 15 in der beidseitig zugewandten Duplexkombination angeordnet sind. Die Konfiguration ist jedoch nicht darauf beschränkt und die Wälzlager 15 können in einer sogenannten beidseitig abgewandten Duplexkombination (einer Kombination, bei welcher die Kontaktwinkel Richtungen von Linien ausbilden, die sich zu der Seite des Innenrings voneinander weg trennen) angeordnet sein.
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Bei der oben erwähnten Ausführungsform und dem Modifikationsbeispiel ist eine Beschreibung des Falls gegeben worden, bei welchem die zwei Wälzlager 15 so in dem Lagerloch 3b vorgesehen sind, dass sie in der Axialrichtung voneinander beabstandet sind. Die Konfiguration ist jedoch nicht darauf beschränkt und ein einzelnes (ein) Wälzlager 15 kann angeordnet sein. Ferner kann eine Vielzahl von (drei oder mehrere) Wälzlagern 15 in dem Lagerloch 3b angeordnet sein.
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Bei der oben erwähnten Ausführungsform und dem Modifikationsbeispiel ist eine Beschreibung des Beispiels gegeben worden, bei welchem die Lagerstruktur S auf den Turbolader TC angewendet wird. Die Lagerstruktur S ist jedoch nicht auf den Turbolader TC beschränkt und ist auf verschiedene Rotationsmaschinen anwendbar.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die vorliegende Offenbarung kann für die Lagerstruktur verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- CA:
- Mittellinie,
- S:
- Lagerstruktur,
- Sa:
- Lagerstruktur,
- 3:
- Lagergehäuse (Gehäuse),
- 3b:
- Lagerloch,
- 3c:
- Zylinderabschnitt,
- 3d:
- Schmierölzuführungsöldurchgang,
- 3e:
- Verbindungsloch,
- 3f:
- Innenumfangsfläche,
- 3j:
- Schmierölabgabeöldurchgang,
- 3k:
- zweites Ölablassloch (Ölablassloch),
- 3m:
- Gehäusewandfläche,
- 13:
- Welle,
- 15:
- Wälzlager,
- 35a:
- Außenring,
- 37a:
- Außenring,
- 39b:
- Dämpfungsnut,
- 41b:
- Dämpfungsnut,
- 115:
- Wälzlager,
- 135a:
- Außenring,
- 137a:
- Außenring,
- 139b:
- Dämpfungsnut,
- 141b:
- Dämpfungsnut
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2018140461 [0001]
- JP 2005171796 A1 [0003]
